李天華，董廣勝，施國英※，張觀山，王德倫，李廣華，李超群

（1. 山東農業(yè)大學機械與電子工程學院，泰安 271018；2. 泰安市質量技術檢驗檢測研究院，泰安 271000；3. 山東華龍農業(yè)裝備股份有限公司，青州 262500）

0 引言

連棟溫室溫室作為中國設施農業(yè)的重要組成部分[1-2]，其面積已超過106hm2[3]。使用中其頂部易附著灰塵甚至滋生青苔[4-5]，造成透光率下降，從而妨礙作物正常生長發(fā)育，因此需要定期對棚頂清洗，以確保其充足的透光率。

國外對溫室清洗設備的研究起步較早，配套已經具有較高的技術水平，其中以軌道式清洗機居多。荷蘭Van der Waay 公司生產的連棟溫室清洗機[6]，以鄰近兩行天溝為行走路徑，具備四輪驅動系統(tǒng)，使用滾刷對玻璃表面進行清洗；MANOR等[7]設計的清洗機采用了騎跨橋結構安裝在相鄰天溝之上，利用滾刷在騎跨橋上移動進行清洗，配套吸塵系統(tǒng)將灰塵儲存于兩側的收集容器內；SEEMUANG[8]設計了一種塑料大棚清洗機，在溫室頂部與天溝位置安裝軌道，利用刮板對棚面進行清潔，使用時需預先對棚面進行噴淋，操作相對繁瑣；?ABUK等[9-10]設計了小型溫室清洗機器人，作業(yè)效率低，無法在文洛型連棟溫室上應用。近年來，國內學者對溫室清洗設備的研究涵蓋了單棟溫室[11-14]與連棟溫室2 種類型，但絕大多數(shù)處于試驗階段?？拙S蓉等[15-16]研發(fā)的玻璃溫室棚頂清洗機，采用毛刷輥沿玻璃表面行走的方式；何培祥等[17-21]設計的清洗機利用龍骨支架與棚面的支撐進行清洗作業(yè)。此類清洗機僅適用于短距離試驗，對于長距離作業(yè)，拖拽電纜或水管將產生巨大的阻力，采用電池供電和水箱供水方式，續(xù)航能力將存在極大短板。此外，對于換行機構欠缺研究，仍依賴人工輔助換行。為確保清洗效果，上述清洗機設計的清洗速度較低，不能滿足大面積連棟溫室作業(yè)要求。王云力等[22]設計的塑料大棚棚頂清洗機，采用清洗帶對棚面進行清洗，但需人工在天溝中扶持操作清洗單體，其自動化程度較低；陳玉梅等[23]設計了一種玻璃溫室清洗機，使用仿真方法進行了相關分析，但尚未制造樣機驗證清洗效果。

綜上所述，國內尚沒有解決文洛型溫室高效智能清洗問題，清洗設備仍以荷蘭進口為主，購置、維護價格高，關鍵核心技術存在“卡脖子”問題。鑒于此，本文研究了一種文洛型溫室棚頂智能高效清洗機及配套換行清洗平臺，通過多傳感器融合實現(xiàn)了清洗機精準換行對軌、障礙物檢測與可靠啟停；設計專用卷線裝置滿足了線纜收放與清洗機往返的同步控制。對研制樣機進行了關鍵性能參數(shù)驗證與清洗效果試驗，以期實現(xiàn)對進口產品的國產化替代。

1 總體結構及工作過程

1.1 總體結構

文洛型溫室清洗系統(tǒng)包括清洗機與換行平臺。清洗機主要包括行走驅動裝置、均勻卷線裝置、輥刷清洗裝置及控制系統(tǒng)等；換行平臺主要包括行進裝置、導軌收放裝置、供水裝置及控制系統(tǒng)等。清洗機與換行平臺三維模型如圖1 所示，相關技術參數(shù)如表1 所示。

表1 清洗機主要技術參數(shù)Table 1 Main technical parameters of cleaning machine

圖1 清洗機與換行平臺三維模型Fig.1 3D model of cleaning machine and line changing platform

1.2 工作過程

在開始清洗前調整換行平臺使小導軌與天溝對齊，在清洗機組態(tài)屏上設置清洗行數(shù)、速度擋位等參數(shù)，點擊自動運行按鈕進入自動清洗模式。換行平臺放下小導軌，清洗機駛入天溝內，均勻卷線裝置隨清洗機的行進同步放線。當清洗機行進到設定距離后開始減速，并在到達天溝末端時停機并發(fā)出聲光報警提示。隨后清洗機返程，均勻卷線裝置隨清洗機的行進同步收線。清洗機行進到設定距離時，將減速運行，直至清洗機返回換行平臺后停機等待。換行平臺將小導軌收起后進行換行操作，當自動對齊下一行天溝后，小導軌放下。清洗機駛入新行繼續(xù)清洗，直到作業(yè)完成。

2 清洗機關鍵機構設計

2.1 行走驅動裝置

本研究設計的清洗機行走驅動裝置適用于12 m 跨度、4 m 開間[24]的文洛型連棟溫室。該裝置采用人字形設計，在相鄰兩行天溝內行走，如圖2 所示。該裝置左右輪距為4 000 mm，前后輪距為1 500 mm。騎跨機架與支撐機架由外徑33 mm、壁厚2.5 mm 的無焊縫鐵管焊接而成。車輪直徑為400 mm，厚度為12 mm，外圈覆有橡膠層，即增加了與天溝的摩擦系數(shù)，又減少了對天溝的磨損。布線槽采用80 mm×60 mm 的方管，兩端連接驅動倉與卷線輪支架，方便布線且增加了結構強度。

圖2 行走驅動裝置Fig.2 Traveling drive device

為確保四輪驅動的一致性，提出了一種同步驅動系統(tǒng)，采用單電機與減速器、萬向節(jié)相結合的動力傳遞方式。該系統(tǒng)的工作原理如下：與電機直接相連的減速器輸出端與單輸入三輸出減速器相連，經聯(lián)軸器和中間軸將動能傳遞給后端的單輸入雙輸出減速器，聯(lián)軸器連接的2個減速器的4個輸出端利用萬向節(jié)改變傳動方向，再經伸縮傳動軸與萬向節(jié)將動能傳遞到4個行走輪。由此組成的四輪同步驅動系統(tǒng)，有效避免了車輪因潮濕等因素導致的打滑跑偏問題，增加了行進的平穩(wěn)性。

式中Ff為靜摩擦力，N；Fj為加速阻力，N；Fi為坡度阻力，N；Fw為空氣阻力，N。

其中，

式中μ1為軌道與車輪接觸摩擦系數(shù)，取0.3；m為整機滿載質量，取700 kg；g為重力加速度，取10 N/kg；a為清洗機加速度，取0.1 m/s2；α0為天溝坡度，因天溝的建造一般較為標準，坡度較小，取2°；K為空氣阻力系數(shù)；ρ為空氣密度，kg/m3；V為清洗機運行速度，取0.25 m/s；CD為空氣阻力系數(shù)；A0為清洗機迎風面積，m2。

因清洗機運行速度較低且迎風面積較小，故忽略空氣阻力對清洗機行進的影響，經計算，總阻力為2 414.3 N。

式中r0為清洗機車輪半徑，取0.2 m。計算得為運動阻力矩482.9 N·m。

所選電機的扭矩與功率應滿足下式：

式中T0為清洗機三相異步電機扭矩，N·m；為行走驅動裝置的總減速比；P0為電機功率，kW；n0為電機轉速，r/min。

為達到預期的行走速度，選定行走裝置的總減速比為196，電機采用2 極三相異步電機，電機轉速為2 840 r/min。經計算，電機扭矩T0＞2.46 N·m，電機功率P0＞731.6 W?？紤]到多級傳動過程中的功率損失，選取電機時應留有適當余量。

2.2 均勻卷線裝置

為有效管理電纜與水管的收放，設計了均勻卷線裝置，如圖3 所示。

圖3 均勻卷線裝置Fig.3 Uniform winding device

該裝置由三相異步電機驅動，電機輸出軸經一級減速器后，通過假雙排鏈輪進行動力傳遞。一條鏈條驅動卷線輪，另一條鏈條驅動均線減速器。均線減速器的輸出端小鏈輪帶動鏈條轉動，鏈條上的撥銷撥動引線器在光軸上左右移動，從而實現(xiàn)了在收卷線的同時對電纜進行均勻排布。

2.2.1 關鍵參數(shù)設計

均勻卷線裝置的關鍵參數(shù)包括卷線輪擋圈直徑、繞線圈寬度及均線減速器速比。

參考國內外溫室的建造情況，清洗距離最遠取300 m。按照JB/T 8 137.1-2013 中裝盤容量的計算式：

式中L0為電纜或水管的長度，取300 m；p0為卷線輪可纏繞電纜或水管層數(shù)；n為繞線圈每層的繞線圈數(shù)；d1為卷線輪擋圈直徑，mm；d2為繞線圈直徑，mm；l為繞線圈寬度，mm；δ為卷線輪裝載有效系數(shù)，其值根據(jù)實際情況確定，本文取1；D0為電纜或水管外徑，取14 mm；t為卷線輪的裝盤余量，其最小取值范圍為1.3D0～1.5D0，取21 mm。

根據(jù)GB/T 12 706.1-2008 中彎曲半徑的要求，設計繞線圈直徑d2為600 mm。繞線圈寬度l取電纜或水管外徑的25 倍，即350 mm。由式（9）計算得，p0取整后為6，d1為810 mm。

卷線輪鏈輪與均線器鏈輪均由假雙排鏈輪驅動，速比i1為

式中z1為卷線輪鏈輪齒數(shù)，z2為均線器鏈輪齒數(shù)。為實現(xiàn)卷線裝置均勻卷線，需滿足當卷線輪旋轉圈數(shù)N0為25 時，帶銷鏈條移動距離l0為350 mm，經過節(jié)距數(shù)量n2為

式中p為節(jié)距，鏈條選用06B 型滾子鏈，取9.525 mm。用于驅動帶銷鏈條的小鏈輪需旋轉圈數(shù)n3為

式中z3為驅動帶銷鏈條的小鏈輪齒數(shù)。則均線減速器速比i2為

選取卷線輪鏈輪齒數(shù)z1為50，均線器鏈輪齒數(shù)z2為25，小鏈輪齒數(shù)z1為10。經計算，均線減速器速比i2為3.3。

2.2.2 卷線過程優(yōu)化分析

在收卷線的過程中，隨著一個均線周期的結束，繞線半徑將增加或減少一個電纜或水管的直徑。為保證均勻卷線裝置收放線線速度與清洗機行進速度相匹配。收放線時的線速度應滿足

式中vr為收放線線速度，m/s；I為卷線裝置總減速比；R0為實時卷線半徑，m；ω0為卷線電機角速度，rad/s。

采用光電傳感器獲取卷線半徑r，并計算實時卷線半徑R0為

式中r為繞線圈半徑，m；kn為由傳感器檢測所得的卷線層數(shù)。

按照上述方案對卷線電機轉速進行調整以適應行進速度時，需考慮線材的抗拉強度，電纜與水管不能長距離保持拉直的狀態(tài)。為保護電纜與水管，在控制程序中加入速度補償，達到使電纜與水管在清洗機開始清洗后緩慢落入天溝的效果。

2.3 輥刷清洗裝置

輥刷清洗裝置如圖4 所示，輥刷支架由直徑33.5 mm的鋼管焊接而成，在頂部焊接帶有外絲的鐵質接頭作為入水口；懸吊裝置的上端通過調節(jié)手柄調整支架懸掛高度，改變輥刷角度；支架下端采用扁帶進行懸掛，利用收緊器進行高度調節(jié)；支架兩側鐵管下表面均設有4個位于中上部直徑為1.5 mm 的開孔，完成對棚頂沖洗；支架下部末端設計有放水結構，用于排放管內剩水。

圖4 輥刷清洗裝置Fig.4 Roller brush cleaning device

2.3.1 輥刷清洗過程分析

為確保刷毛與溫室棚頂有充分接觸，對兩者的相關作用進行分析，如圖5 所示。為方便展示，每組刷毛用一條線表示，圖中刷毛組數(shù)只為分析，并不代表實際組數(shù)。刷毛對棚面的清洗過程分為3個關鍵階段。首先是刷毛與棚面剛接觸時，即發(fā)生形變的瞬間，如圖點C位置。其次是刷毛與棚面接觸的階段，對應圖中線段AC所表示的區(qū)間。在這個階段，刷毛與棚面的接觸區(qū)間角度為2θ。最后是刷毛剛離開棚面時，恢復到未變形狀態(tài)，如圖點A位置。

圖5 輥刷與棚面接觸示意圖Fig.5 Schematic diagram of the contact between the roller brush and the shed surface

為實現(xiàn)輥刷對棚面的充分清洗，設計清洗機在經過兩者接觸范圍區(qū)間長度時，輥刷至少旋轉1 周，則有：

式中S為輥刷與棚面的接觸距離，對應圖5 線段AC的長度，m；t0為輥刷清洗S距離的時間，s。

對輥刷進行調整，使毛刷最大形變量為15 mm，由此計算得S約為0.194 m，t0約為0.776 s，ω取12.6 rad/s，則ωt0值約為3.1π，大于2π，滿足設計要求，可取得良好得清洗效果。實際采用的輥刷共有32 組刷毛，α為11.25°，接觸區(qū)間角度為

計算得2θ值約為35.22°，清洗時至少有3 組刷毛與薄膜接觸。

2.3.2 輥刷驅動參數(shù)計算

棚面對輥刷的作用力Fn為[26]

式中E為輥刷毛刷的彈性模量，取1.4×109Pa[27]；J為輥刷刷毛的截面慣性矩，m4；D為刷毛直徑，取0.001 m；N為與棚面接觸的輥刷刷毛數(shù)量；Nm為輥刷實際刷毛總數(shù)量，取32 000；L1為刷毛實際長度，取0.1 m；Yk為刷毛旋轉到最大變形處時在棚面垂直方向的長度，取0.085 m；kβ為積分系數(shù)，取0.6。

輥刷驅動力矩M為[28]

式中μ2為輥刷與棚面的摩擦系數(shù)，取0.3。

故驅動輥刷轉動所需功率P1為

式中k0為負載系數(shù)，取3。經計算，P1為151.2 W，在選取輥刷電機時需留有必要余量。

2.4 輔助換行平臺

在溫室山墻側安裝50 mm×50 mm 的方管作為換行平臺的運行軌道，在屋脊處安裝鐵管與小鐵板組成的屋脊標志桿。換行平臺的主動輪壓在軌道上運行，兩側有滾針軸承組成的限位輪，確保主動輪在軌運行；從動輪為實心橡膠輪，用以輔助支撐。平臺對軌系統(tǒng)由編碼器與接近開關組成，編碼器用于移動速度控制，接近開關用于平臺中心與屋脊標志桿對齊停機。換行過程中換行平臺先收起小導軌后逐漸加速至最高擋速度（0.229 m/s），在距目標位置約1 m 處開始減速，以中擋速度（0.092 m/s）繼續(xù)運行，在距目標位置約0.2 m 處，換行平臺繼續(xù)減速并減至最低擋速度（0.046 m/s），隨后以最低擋速度運行，直到接近開關檢測到屋脊標志桿后停機并再次放下小導軌。溫室山墻軌道、屋脊標志桿及換行平臺實物如圖6 所示。

圖6 溫室山墻軌道、屋脊標志桿及換行平臺實物Fig.6 Physical objects of greenhouse gable track,ridge marker post,and transfer platform

換行平臺對外置電纜與水管進行牽引。其中水管經電磁閥接入換行平臺的水箱中，水箱下部的放水口使用不銹鋼波紋管與水泵入水口相連接。水泵由變頻器驅動，將水泵出到連接清洗機的高壓水管中，高壓水管經換行平臺后端圍欄固定后引入清洗機的卷線裝置。水箱外殼上部與中部安裝有非接觸式液位傳感器，當水箱液位低于一半時，電磁閥自動打開為水箱進行補水，直到水滿時電磁閥關閉。供水裝置實物如圖7 所示。

圖7 供水裝置實物Fig.7 Physical water supply device

3 控制系統(tǒng)設計

本文設計了一套基于多傳感器感知的安全冗余清洗機控制系統(tǒng)，系統(tǒng)組成如圖8 所示。PLC 一體機通過行程開關、接近開關等傳感器，采集天窗開啟狀態(tài)、卷線狀態(tài)等信號并進行處理，控制變頻器及交流接觸器等實現(xiàn)對各電機的有序驅動。

圖8 清洗機控制系統(tǒng)組成Fig.8 Cleaning machine control system composition

3.1 硬件組成

3.1.1 運行檢測系統(tǒng)

1）發(fā)車檢測發(fā)車檢測采用方形激光傳感器BX-552，檢測距離最大為300 mm，NPN（negative-positive-negative）輸出型，安裝在清洗機前進運行方向一側的支撐架豎板上（圖9a）。清洗機控制系統(tǒng)根據(jù)此信號得到小導軌的收放狀態(tài)并與換行平臺配合工作。

圖9 運行檢測傳感器Fig.9 Operation detection sensors

2）邊緣檢測

邊緣檢測采用可調滾輪轉臂式行程開關LXK3-20S/T，安裝在清洗機支撐架單側前后的豎板上（如圖9b）。用來分別檢測天溝盡頭進行停機換向及換行平臺上的豎板而停機。

3）卷線輪計數(shù)

卷線輪計數(shù)采用NPN 型接近開關CDJ10-I2A18AN，檢測距離8 mm，安裝在卷線輪的一側（如圖9c）。用以獲得清洗機與換行平臺的距離及卷線輪平均轉速。

3.1.2 安全防護系統(tǒng)

1）天窗防撞檢測

天窗防撞檢測采用行程開關LXJM8108，加裝雙層支架，中間穿入碳素桿并固定（如圖10a）。當清洗機行進時遇到開啟的天窗，碳素桿將被撥動，從而觸發(fā)行程開關，清洗機將緊急停機并進行聲光報警。

圖10 安全防護傳感器Fig.10 Safety protection sensors

2）防脫軌檢測

防脫軌檢測采用行程開關LXK3-20S/J，安裝于換行平臺兩側距離邊緣50 cm 處（如圖10b），用于檢測換行平臺移動軌道邊緣，避免在手動模式及自動模式下因操作不當或參數(shù)設置失誤而導致的脫軌現(xiàn)象。

3.1.3 電機選型與驅動

清洗機所用電機包括行走、卷線及清洗電機。經過前期分析計算結合工程經驗對所用電機進行了合理選型，得到如下選型結果：行走用三相異步電機1 臺，額定功率750 W，額定轉速2 840 r/min；卷線用三相異步電機2 臺，額定功率380 W，額定轉速1 400 r/min；天溝刷用三相異步電機1 臺，額定功率120 W，額定轉速1 400 r/min；輥刷用三相異步電機2 臺，額定功率190 W，額定轉速1 400 r/min。行走與卷線電機由變頻器驅動，與PLC 一體機由RS485 通信，以實現(xiàn)電機正反轉控制及調速功能；天溝刷與輥刷電機使用交流接觸器進行正反轉切換控制。

3.2 軟件設計

清洗機控制器為中達優(yōu)控PLC 一體機，型號為MM-40MR-12MT-700-ES-E。在Windows10 操作系統(tǒng)下進行軟件的開發(fā)與調試。PLC 開發(fā)軟件采用WPLsoft，使用梯形圖編程，程序設計流程如圖11 所示。人機交互界面采用中達優(yōu)控的YK builder 進行開發(fā)，根據(jù)PLC 程序所需的控制接口設計功能選擇、手動模式、自動模式和參數(shù)設置等界面。部分界面如圖12 所示。

圖11 控制流程圖Fig.11 Control flow chart

圖12 部分人機交互界面Fig.12 Part of human-computer interaction interfaces

4 樣機試驗

4.1 樣機制作與試驗棚搭建

2022 年3 月在山東華龍農業(yè)裝備股份有限公司完成了樣機加工與試驗棚的建造?？紤]到安全與空間等因素，試驗棚高2 m，棚長8 m，共2 小跨，南北走向。試驗樣機與試驗棚如圖13 所示。

圖13 樣機試驗Fig.13 Prototype test

4.2 樣機性能試驗

4.2.1 試驗內容與方法

1）最大運行速度

試驗時，設定清洗機為0.265 m/s 的最大運行速度。因試驗棚較短，且清洗機在運行時存在加速與減速的過程，因此取中間3 m 的區(qū)域作為最大運行速度的采集區(qū)域，用黃色膠帶進行區(qū)間標記，并用秒表計時，進行5次試驗，計算5 次速度，取平均值。

2）停機余量

停機余量指標對于清洗機在天溝運行期間的安全性具有重要影響。在試驗中，設定清洗機速度為0.265 m/s的最高速度，當清洗機運行到天溝盡頭時，邊緣傳感器觸發(fā)，清洗機自動停機。此時，測量清洗機支架邊緣與天溝末端攔截豎板之間的距離，該距離被定義為清洗機的停機余量。進行5 次試驗，取平均值。

3）平臺換行時間

由于換行平臺在啟動與停止時移動速度較慢，使用肉眼觀測計時可能導致較大誤差，因此采用PLC 結合傳感器進行程序計時的方式以獲取換行過程時間。試驗時，將清洗機?？坑趽Q行平臺，進行5 次試驗，取平均值。

4）平臺對齊誤差

換行平臺與天溝的對齊程度決定了清洗機能否順利駛入天溝進行清洗作業(yè)。試驗時，將標尺固定在天溝內，在小導軌邊緣位置固定上用于標定中心位置的貼紙，運行自動換行程序，記錄小導軌中心線在天溝內標尺的位置，得到其與天溝中心線的偏差值，測試5 次，取平均值。

4.2.2 樣機性能試驗結果分析

樣機性能參數(shù)測試結果見表2。

表2 樣機性能參數(shù)測試結果Table 2 Test results of prototype performance parameters

測試發(fā)現(xiàn)清洗機停機過程可分為2個階段，一是停機后由于慣性向前滑動，二是停止前晃動幾次。2個階段清洗機運動幅度均很小?；蝿拥脑蚴? 根可伸縮傳動軸插接處存在一定的機械間隙，對清洗機安全停機并無影響；清洗機在停機后與天溝邊緣留有的安全距離足以避免發(fā)生碰撞事故，符合安全設計的要求。前期測試表明，換行平臺對齊誤差在10 mm 以內均可確保清洗機順利通過小導軌進出天溝，當前對齊誤差試驗平均值遠小于此值，符合對軌精度的設計要求。清洗機最高運行速度可達0.265 m/s，此性能參數(shù)與國外主流產品持平；換行時間為22.84 s，小于國外主流產品40 s 換行時間。

4.3 清洗效果試驗

4.3.1 試驗材料與方法

將試驗棚的2 跨溫室分為A、B 兩組，A 組清洗、B 組不清洗。在每間溫室內2、4、6 m 處的棚頂支撐龍骨上側距天溝約30 cm 處各放置1 臺HOBO Pendant UA-002-64 型光照強度傳感器。傳感器位置距離薄膜5 cm 左右，減少了散射光對測量結果的影響。具體現(xiàn)場布置如圖14 所示。

圖14 光照強度傳感器現(xiàn)場布置位置Fig.14 Site layout location of light intensity sensors

兼顧清洗效率與行走驅動電機長期可靠工作功率要求，設定清洗機行進速度為0.25 m/s、輥刷轉速為120 r/min、水泵流量為34 L/min 時進行清洗效果試驗。于2022 年10 月28 日07:00 對溫室A 清洗，隨后設定傳感器每隔1 h 采集光照強度數(shù)據(jù)。薄膜透光率T為[29]

式中It為透過薄膜的光照強度，lx，本試驗中為溫室內部傳感器采集的光照強度；Io為入射的平行光的強度，lx，本試驗中為溫室外同高度傳感器采集的光照強度。

4.3.2 清洗試驗結果分析

試驗所得光照強度數(shù)據(jù)如圖15 所示，當天晴間多云。

圖15 清洗效果試驗的光照強度數(shù)據(jù)Fig.15 Light intensity data for cleaning effect tests

在08:00 時，溫室B 的光照強度數(shù)據(jù)過低，原因是此時的太陽高度角較低，溫室A 屋脊遮擋了光線。16:00以后，太陽高度角較小，被附近的建筑物所遮擋，因此采集到的光照強度數(shù)據(jù)在16:00 以后明顯降低且各組別相差較小。因09:00—15:00 區(qū)間在一天中光照最強，數(shù)據(jù)更具有代表性[11]，故選取此區(qū)間內的光照強度用于計算1 d 的平均透光率。由編號4、5、6 光強傳感器數(shù)據(jù)計算的平均透光率分別64.8%、69.9%、70.8%，由編號1、2、3 光強傳感器數(shù)據(jù)計算的平均透光率分別為87.3%、89.2%、85.0%。由以上平均透光率數(shù)據(jù)可知，未經清洗的溫室B，其平均透光率在68%左右，經過清洗可提高到86%左右，提高約18個百分點，透光率提升明顯。

5 結論

針對國內文洛型溫室頂部清洗機依賴進口的現(xiàn)狀，設計了一種文洛型溫室全電動清洗機。為保證行走裝置驅動的穩(wěn)定性，設計了單電機四輪同步驅動機構、線纜與水管長距離有序收放卷線裝置；對毛刷與棚面的接觸過程進行分析，優(yōu)化了驅動參數(shù)；設計了基于多傳感器融合的清洗、換行可靠檢測與控制系統(tǒng)。研制了清洗與換行樣機，并進行了試驗驗證，得到結論如下：

1）清洗機最高運行速度為0.265 m/s，停機余量為28.4 mm，換行時間為22.84 s，對齊誤差為1.6 mm，關鍵性能指標達到或優(yōu)于國外同類產品要求。

2）以薄膜透光率為試驗指標，進行了清洗效果試驗，結果表明，在行進速度0.25 m/s，輥刷轉速120 r/min，水泵流量34 L/min 的條件下，未經清洗透光率約68%的薄膜清洗后可達到86%左右，清洗效果明顯。