见习记者童思琦 通讯员杨旭

光伏产业作为清洁能源的重要组成部分，正迎来前所未有的发展机遇。然而，光伏电站的高效运维和维护，尤其是光伏板的巡检与更换，一直是行业内面临的挑战。课题组开展技术攻关，研制的农光互补环境下光伏区智能巡检机器人，因其颠覆性、前瞻性和创新性，荣获“黑科技”专项赛事“卫星”级作品。

尽己力，解他忧——在“偶然”中现世的机器人

“在一次偶然的外出活动时，看见那边的电站在进行光伏板的更换工作，一个熟练的工人换一块光伏板就需要1个小时，效率很低。于是返校后联合老师组内的研究生师兄一起策划方案想运用我们学的专业知识去解决……”团队成员2020级郑蔚就团队选题的灵感解释道。

随着2020年碳达峰碳中和双碳目标的提出，国内清洁能源的发展欣欣向荣，全国太阳能光伏装机容量不断提高突破。但是，光伏区设备的巡检与维护面临着成本高效率低的问题。据悉，在当时的现场情况下，郑蔚和导师观察到电站工作人员们通过人工搭梯子的方式进行观光板的逐个更换，除了时间上效率低和安全上有隐患的缺点之外，传统人工更换观光板的方式还存在对其下方的农作物造成一定程度上的损坏的弊端。

返校后，团队基于当下实际情况和组内故障诊断这一研究方向展开了调查和研究。聚焦农光互补光伏区“巡检难”“更换难”“评价难”的三大难题，团队课题组开展技术攻关，例如，在原本故障诊断的基础上做出了方法创新：利用二分法背光补偿，感应算法和边缘检测算法防止在巡检车运行过程中撞到光伏板。在设计出设备模型后与天门市天鑫新能源有限公司光明电站取得联系随后正式完成该科研立项。

在后期不断改良和精进下，团队终于成功研制出具“高效性”“安全性”“灵活性”等优势的农光互补环境下光伏区智能巡检机器人。该机器人集智能巡检与智能光伏板更换功能于一体，搭载有红外热像仪、电流电压曲线测试仪、工业相机等检测设备，在升降车的辅助下能够实现光伏板浮翼状态的精准检测和便捷更换。

目前这款机器人已经在光明电站投入使用，增加了光伏电站的发电量，提高了安全性，间接减少了二氧化碳的排放。这款发明改变了光伏板更换的传统模式，为我国光伏产业的巡检智能化开创了新道路。

成员默契合作攻克困难，团队精神是成功的根本

团队成员总共有6人，2人负责算法处理，2人负责机械结构创新，另外两个人负责控制算法。从2022年到2023年，科研之路大小困难不断，支撑着团队一路前行的就是成员之间的团结一致。面对意见分歧时，即使年级不同、性格各异，成员间也互相听取和探讨，冷静分析。郑蔚是团队中最小的成员，和团队里的大师兄张振宇一起负责技术方面的算法处理。“跑算法时遇到问题我会积极地去问他，如果遇到他自己也不太有把握的情况下我们就会一起去摸索，实在都解决不了我们就会请外援了。”郑蔚分享道。如今，郑蔚从刚开始对算法一窍不通到可以根据自己的想法编成想要的程序。

在机器人机械结构部分，支持区域狭窄导致光谱板的更换成了难题。前期方案一直讨论无果，直至张振宇在手机上刷“淘宝”时看到了吸盘，联想到一些工厂通过吸盘吸附玻璃的例子，而光板也具有玻璃表面光滑的特点，于是他向团队提出了“吸盘方案”，随后团队进行吸盘款式选择、吸力测试和数量测定，经过若干次讨论后这个方案终于落成。

团队成员们除了在科研上交流互助，在生活和学习方面他们也成为了彼此的知心好友。成员会在空闲时间约着一起放松娱乐。遇到困难时导师会想着先开导情绪，然后一起思考解决办法。 “大家性格都很好相处，所以工作室的氛围对我们来说还挺好的。”

1006个零件全部更换一遍，严谨方能行稳致远

三板模型，半年时间打磨细节，耗材将近10万元，一年内团队来返天门5,6次，只为做出真正符合实际光伏区设备的巡检与维护的机器人。

张振宇和郑蔚负责算法编程的模块，他们在网上公开的源码基础上进行改进，然后对应用场景的一个进行适配，最后才能获得需要的模型。

在他们的工作室452中，他们二人分工合作，都沉浸在自己的工作中。电脑在轻声运转，显示屏上不断闪现着代码和数据，仿佛是数码世界的魔法律动。

坐在电脑前的他们神情专注，手指飞快地在键盘上飞舞，他们检查着每一行代码的逻辑，确保每一个函数的正确性，不断地运行着模拟程序，不容忽略地排除着可能的bug，验证着设计的可行性，一点一滴地构建着复杂的算法和模型。

当遇到算法代码无法运行的问题时，郑蔚会向张振宇请教，他们之间会时不时低声地交流，讨论着程序的设计思路，分享着解决问题的经验。如果他们都不清楚，他们会一起查阅资料。如果依然解决不了，他们会向其他老师寻求帮助。即使是最微小的细节，也要反复斟酌，确保系统的稳定和可靠。

最终他们研究出改进的ULX网络模型可以用于热斑检测的算法，可以帮助识别需要更换的光伏板；卡尔曼滤波神经网络可以用于处理噪声数据，提高估计的准确性；PCAK NEISS ARTR模型用于分析电流电压曲线数据，给出光伏板性能的评价

除了他们二人，研制过程中，整个课题组在机械结构、控制系统、视觉系统、检测与评价系统筹四个方面作出了创新，使机器人功能化、稳定化、智能化。目前，团队有两项发明专利在申请过程中，实用新型专利授权2项，论文处于在投的过程中。