KR101579695B1 - 태양전지 패널용 세척 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양전지 패널용 세척 로봇에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇은, 로봇몸체에 직경보다 길이가 긴 형상으로 마련되며 세척부재가 구비된 4개의 세척롤러를 설치하여, 태양전지 패널의 경사면을 따라 횡방향 주행, 등판 및 하강 주행 및 제자리 주행을 하면서 태양전지 패널의 표면을 세척이 가능하여 경사면을 따라 낙하하지 않으면서도 세척효율성을 극대화할 수 있는 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.

Description

태양전지 패널용 세척 로봇{CLEANING ROBOT FOR SOLAR PANEL}

본 발명은 태양전지 패널용 세척 로봇에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직경보다 길이가 긴 4개의 세척롤러와 각 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재를 포함한 세척 로봇을 이용하여, 큰 경사각을 갖는 태양전지 패널의 경사진 표면을 따라 낙하하지 않으면서도 태양전지 패널의 표면에서 어느 방향이든 주행함과 동시에 세척이 가능한 태양전지 패널용 세척 로봇에 관한 것이다.

일반적으로, 에너지 공급원의 다각화를 위해 신재생에너지에 대한 연구 개발과 적용이 활발하게 진행되고 있다.

신재생에너지 중 태양광 에너지는 환경 오염에 무관하게 생산할 수 있어 가장 빠르게 발전되고 있으며 고효율의 태양전지 개발, 전력변환 장치, 축전 장치, 패널 자세 제어, 솔라패널 유지보수 기술 등 다양한 관련분야가 함께 발전하고 있다.

여기서, 상기 태양전지 패널의 발전효율은 다양한 요인으로 인해 손실이 발생한다. 대표적으로 패널을 구성하는 프레임과 태양전지 모듈 사이의 누설 전류에 의한 누전 현상으로 인한 손실, 패널 고온 현상에 따른 손실 및 패널 표면 상의 오염원, 방해물 및 가려짐 현상으로 인해 손실 등이 있다.

상기 누설전류 및 상기 고온 현상 등은 태양전지 패널 자체적인 문제이고, 태양전지 패널 자체적인 문제 이외에 가장 접근이 용이한 요인은 태양전지 패널의 오염방지라고 할 수 있다.

태양전지 패널의 오염문제에 대해서 심각하게 대두되고 있지 않지만 발전량을 유지시키기 위해서는 주기적인 패널관리를 통하여 패널의 표면을 청결하게 유지 관리하는 것이 매우 중요하다.

태양전지 패널의 세척을 위해 대한민국 등록특허 1010341920000에 개시된 바와 같은 태양전지 패널의 표면을 세척하는 로봇시스템이 제안되었다.

그러나, 상기와 같은 자체적으로 세척하는 시스템은 최초 태양전지 패널 제작시에 제작해야 하고 설치비용이 급격히 증가하는 문제점이 있었다. 또한, 기존에 설치되어 있는 태양전지 패널에는 적용하지 못하는 문제점이 있었다.

이에, 태양전지 패널의 표면을 이동하면서 패널의 오염을 세정하는 모바일 로봇이 제안되었다.

대한민국 등록특허 제1272474호 및 대한민국 등록특허 제0878880호에는 흡착방식을 이용한 다리를 구성하여 표면에서의 이동이 가능하도록 하고, 세척롤러 등의 세척수단을 이용하여 표면을 세척하도록 구성되었다.

그런데, 상기와 같은 흡착방식을 이용하여 이동하도록 구성하는 경우에는 주행속도가 매우 느리고 흡착을 위한 동력이 별도로 요구되어 시스템이 복잡해지고 중량이 증가하는 문제점이 있었다.

또한, 오염물질의 양이 적정량일 경우에는 패널 표면에 흡착 이동이 가능하나, 패널 표면에 오염물질이 많은 경우에는 흡착력이 상대적으로 낮아져 패널로부터 로봇이 낙하하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 이동하는 표면이 태양전지 패널의 표면이므로, 태양전지 패널의 표면에는 코팅층이 형성되어 있는데, 흡착방식의 이동에 따른 코팅층의 오염 등의 문제점이 있었다.

아울러, 태양전지 표면을 이동하는 경우에는 패널 표면이 과도하게 눌리면 패널의 전기회로에 손상을 주게 되므로 태양전지 표면을 이동하는 로봇의 경량화가 필요하게 되었다.

본 발명의 과제는 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 직경보다 길이가 길게 형성되고 세척부재가 설치된 세척롤러를 교차하는 두 방향으로 각각 한 쌍씩 설치하여 경사면으로 형성된 태양전지 패널 표면에서 어느 한 방향으로 주행함과 동시에 표면세척이 가능한 태양전지 패널용 세척 로봇을 제공함에 있다.

또한, 상기 세척부재가 설치된 세척롤러를 통해 주행이 가능하여 태양전지 패널과 같은 코팅 표면의 훼손을 방지할 수 있는 태양전지 패널용 세척 로봇을 제공함에 있다.

또한, 종래 흡착식과 비교하여 주행속도가 개선되어 세척속도를 현저하게 향상시킬 수 있는 태양전지 패널용 세척 로봇을 제공함에 있다.

또한, 종래 흡착식에서와 같은 흡착을 위한 동력이 별도로 필요하지 않게 되어 경량화가 가능하며, 간단한 시스템 구성을 가지는 태양전지 패널용 세척 로봇을 제공함에 있다.

또한, 기울기 센서를 이용하여 태양전지 패널과 같은 경사면에서도 세척 로봇의 자세유지가 가능한 태양전지 패널용 세척 로봇을 제공함에 있다.

또한, 세척 대상물의 훼손부분에 대한 정보를 획득가능한 태양전지 패널용 세척 로봇을 제공함에 있다.

또한, 초음파 센서를 이용한 장애물에 대한 정보를 획득하여 장애물에 의한 세척 로봇의 파손 또는 추락을 방지할 수 있는 태양전지 패널용 세척 로봇을 제공함에 있다.

또한, 부분적 훼손된 곳을 세척 로봇의 주행에 따라 발견하기가 쉬워져 발전효율 증대를 도모할 수 있는 태양전지 패널용 세척 로봇을 제공함에 있다.

또한, 작업위험성이 높은 고소작업 또는 광활한 지역에 펼쳐져 있는 대규모 태양광 발전소에서 태양전지 패널을 세척 및 유지 관리가 용이한 태양전지 패널용 세척 로봇을 제공함에 있다.

상기 과제는, 본 발명의 일 실시예에 따라, 태양전지 패널용 세척 로봇에 있어서, 로봇몸체; 직경보다 길이가 긴 형상으로 마련되어 상기 로봇몸체에 독립적으로 구동하도록 설치되는 4개의 세척롤러와, 각각의 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재를 포함하는 세척주행모듈; 및, 상기 로봇몸체가 어느 한 방향으로 주행하면서 태양전지 패널을 세척하도록 각 세척롤러의 회전속도와 회전수 및 회전방향을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 4개의 세척롤러는, 롤러축이 동일선 상에 위치하며 사이 공간을 사이에 두고 이격배치되는 제1세척롤러 및 제2세척롤러와, 롤러축이 동일선 상에 위치하되 상기 제1세척롤러와 상기 제2세척롤러의 축방향과 교차하는 방향으로 위치하며, 상기 사이 공간을 사이에 두고 이격배치되는 제3세척롤러 및 제4세척롤러인 태양전지 패널용 세척 로봇에 의해 달성될 수 있다.

상기 과제는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 태양전지 패널용 세척 로봇에 있어서, 로봇몸체; 직경보다 길이가 긴 형상으로 마련되어 상기 로봇몸체에 독립적으로 구동하도록 설치되는 4개의 세척롤러와, 각각의 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재를 포함하는 세척주행모듈; 및, 상기 로봇몸체가 어느 한 방향으로 주행하면서 태양전지 패널을 세척하도록 각 세척롤러의 회전속도와 회전수 및 회전방향을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 4개의 세척롤러는, 롤러축이 상호 이격되어 평행하게 배치되는 제1세척롤러 및 제2세척롤러와, 롤러축이 상기 제1세척롤러 및 상기 제2세척롤러의 축방향과 교차하는 방향으로 위치하며, 상호 이격되어 평행하게 배치되는 제3세척롤러 및 제4세척롤러인 태양전지 패널용 세척 로봇에 의해 달성될 수 있다..

여기서, 상기 제1세척롤러 및 상기 제2세척롤러의 축방향과, 상기 제3세척롤러 및 상기 제4세척롤러의 축방향은 서로 수직일 수 있다.

또한, 직경보다 길이가 긴 형상으로 마련되어 상기 로봇몸체에 독립적으로 구동하도록 설치되는 4개의 세척롤러와, 각각의 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재를 포함하는 서브 세척주행모듈을 더 포함하고, 상기 서브 세척주행모듈의 4개의 세척롤러는, 롤러축이 상호 이격되어 평행하게 배치되는 제5세척롤러 및 제6세척롤러와, 롤러축이 상기 제5세척롤러 및 상기 제6세척롤러의 축방향과 교차하는 방향으로 위치하며, 상호 이격되어 평행하게 배치되는 제7세척롤러 및 제8세척롤러이며, 상기 제어부는 상기 서브 세척주행모듈의 각 세척롤러의 회전속도와 회전수 및 회전방향을 제어할 수 있다.

또한, 직경보다 길이가 긴 형상으로 마련되어 상기 로봇몸체에 독립적으로 구동하도록 설치되는 4개의 세척롤러와, 각각의 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재를 포함하는 서브 세척주행모듈을 더 포함하고, 상기 서브 세척주행모듈의 4개의 세척롤러는, 롤러축이 동일선 상에 위치하며 사이 공간을 사이에 두고 이격배치되는 제5세척롤러 및 제6세척롤러와, 롤러축이 동일선 상에 위치하되 상기 제5세척롤러와 상기 제6세척롤러의 축방향과 교차하는 방향으로 위치하며, 상기 사이 공간을 사이에 두고 이격배치되는 제7세척롤러 및 제8세척롤러이며, 상기 제어부는 상기 서브 세척주행모듈의 각 세척롤러의 회전속도와 회전수 및 회전방향을 제어할 수 있다.

또한, 상기 제5세척롤러 및 상기 제6세척롤러의 축방향과, 상기 제7세척롤러 및 상기 제8세척롤러의 축방향은 서로 수직일 수 있다.

또한, 상기 제5세척롤러 및 상기 제6세척롤러의 축방향은 상기 제1세척롤러 및 상기 제2세척롤러의 축방향과 45°의 각도를 형성하고, 상기 제7세척롤러 및 상기 제8세척롤러의 축방향은 상기 제3세척롤러 및 상기 제4세척롤러의 축방향과 45°의 각도를 형성할 수 있다.

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본 발명에 따르면, 교차되는 두 방향으로 각각 한 쌍씩 배치되는 세척롤러를 이용하여 태양전지 패널 표면에서 어느 한 방향으로 주행함과 동시에 표면세척이 가능한 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.

또한, 상기 세척부재가 외측면에 설치된 세척롤러를 통해 주행이 가능하여 태양전지 패널과 같은 코팅 표면의 훼손을 방지할 수 있는 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.

또한, 종래 흡착식과 비교하여 주행속도가 개선되어 세척속도를 현저하게 향상시킬 수 있는 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.

또한, 종래 흡착식에서와 같은 흡착을 위한 동력이 별도로 필요하지 않게 되어 경량화가 가능하며, 간단한 시스템 구성을 가지는 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.

또한, 기울기 센서를 이용하여 태양전지 패널과 같은 경사면에서도 세척 로봇의 자세유지가 가능한 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.

또한, 세척 대상물의 훼손부분에 대한 정보를 획득가능한 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.

또한, 초음파 센서를 이용한 장애물에 대한 정보를 획득하여 장애물에 의한 세척 로봇의 파손 또는 추락을 방지할 수 있는 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.

또한, 부분적 훼손된 곳을 세척 로봇의 주행에 따라 발견하기가 쉬워져 발전효율 증대를 도모할 수 있는 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.

또한, 작업위험성이 높은 고소작업 또는 광활한 지역에 펼쳐져 있는 대규모 태양광 발전소에서 태양전지 패널을 세척 및 유지 관리가 용이한 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 사시도,
도 2는 도 1의 저면사시도이고,
도 3은 도 1의 평면도,
도 4 내지 도 16은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 주행방향별 각 세척롤러의 제어도,
도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 평면도,
도 18 내지 도 27은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 주행방향별 각 세척롤러의 제어도,
도 28은 본 발명의 제3실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 평면도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 사시도이고, 도 2는 도 1의 저면사시도이고, 도 3은 도 1의 평면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇은 로봇몸체(10)와 세척주행모듈(20)을 포함하여 구성된다.

상기 로봇몸체(10)는 로봇의 몸체를 이루는 부분으로서, 축전지, GPS, 초음파 센서, 카메라 등이 설치된다. 또한, 로봇몸체(10)에는 태양전지 패널용 세척 로봇의 제어기능을 수행하는 제어부(1)가 위치한다.

상기 제어부(미도시)는 상기 GPS, 초음파 센서 및 카메라로부터 각각 획득되는 정보를 수신하여 이를 토대로 후술하는 세척주행모듈(20)을 제어한다.

상기 카메라와 상기 초음파 센서는 주행방향의 전방에 대한 영상정보 획득이 가능하도록 설치되는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 GPS로부터 수신되는 정보는 태양전지 패널용 세척 로봇이 현재 위치하는 위치정보이고, 상기 초음파 센서로부터 수신되는 정보는 태양전지 패널용 세척 로봇의 전후방 또는 측방에 위치하는 장애물 등에 정보이며, 상기 카메라로부터 획득되는 정보는 태양전지 패널용 세척 로봇의 외부 영상정보이다.

상기 세척주행모듈(20)은 4개의 세척롤러와 각 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 세척부재는 각 세척롤러의 외측면에 설치되어, 각 세척롤러의 회전에 의해 태양전지 패널용 세척 로봇이 이동시 태양전지 패널의 표면을 세척한다.
상기 4개의 세척롤러는 직경보다 길이가 더 길게 형성되어, 태양전지 패널과 같은 경사면에서의 접촉면적을 크게 할 수 있다.
이를 통해, 각 세척롤러를 구동하여 경사진 태양전지 패널에서 주행시, 횡방향 주행, 등판 및 하강 주행 및 제자리에서 미끄러지지 않고 주행이 가능할 수 있다.
또한, 상기 4개의 세척롤러는 로봇몸체(10)에 고정부재(2)에 결합되어 각각 독립적으로 구동하도록 설치된다.
이때, 한 쌍의 세척롤러와 다른 한 쌍의 세척롤러는 각각 동일선 상에 위치하며, 그 롤러축이 상호 교차하도록 배치된다.
상기 한 쌍의 세척롤러의 축방향을 제1방향이라고 하고, 상기 다른 한 쌍의 세척롤러의 축방향을 제2방향이라고 한다.

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또한, 상기 한 쌍의 세척롤러는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)이고, 상기 다른 한 쌍의 세척롤러는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)라고 한다.

즉, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 롤러축의 축방향이 동일선 상에 위치하도록 설치되고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 롤러축의 축방향이 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 축방향과 교차하도록 설치된다.

여기서, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 축방향인 제1방향과 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 축방향인 제2방향은 상호 교차하도록 형성되며, 가장 바람직한 형태는 서로 수직인 것이다.

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또한, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 사이 공간을 사이에 두고 이격되며, 상기 사이 공간을 사이에 두고 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)도 서로 이격되도록 배치된다.

즉, 4개의 세척롤러는 중앙부는 비어있는 "X"자 형태로 배치된다.

제어부는 세척주행모듈(20)의 각 세척롤러의 회전속도 또는 회전수와, 각 세척롤러의 회전방향을 각각 독립적으로 제어한다.

상기와 같이 설치되는 각 세척롤러에서, 제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 제2방향의 정방향과 역방향으로 로봇몸체(10)를 이동시키도록 회전되며, 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 제1방향의 정방향과 역방향으로 로봇몸체(10)를 이동시키도록 회전된다.

상기 4개의 세척롤러를 이용하면, 로봇몸체(10)를 어느 한 방향으로 이동하도록 할 수 있다. 아울러, 각 세척롤러의 회전방향 제어시에 회전수 또는 회전속도를 다르게 함으로써 로봇의 우상향 선회, 좌상향 선회, 우하향 선회, 좌하향 선회 등의 주행도 가능하다.

지금부터는 상술한 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 주행방법에 대해 설명한다.

먼저 상술한 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇을 준비하고, 각 세척롤러의 롤러축의 회전방향 및 회전속도를 제어하여 어느 한 방향으로 주행하면서 상기 세척부재에 의해 태양전지 패널의 표면을 세척한다.

도 4 내지 도 16은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 주행방향별 각 세척롤러의 제어도이다.

제1방향의 정방향 주행

먼저, 도 4를 참조하면, 태양전지 패널용 세척 로봇의 제1방향의 정방향으로의 주행은, 제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 회전되지 않도록 하고(정지), 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 로봇몸체(10)가 제1방향의 정방향으로 이동하도록 회전시킨다.

즉, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 제1방향의 정방향으로 회전력에 의해서 제1방향의 정방향으로 주행할 수 있다.

제1방향의 역방향 주행

태양전지 패널용 세척 로봇의 제1방향의 역방향으로의 주행은, 도 5를 참조하면, 제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 회전되지 않도록 하고(정지), 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 로봇몸체(10)가 제1방향의 정방향으로 이동하도록 회전시킨다.

즉, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 제1방향의 역방향으로 회전력에 의해서 제1방향의 정방향으로 주행할 수 있다.

제2방향의 정방향 주행

태양전지 패널용 세척 로봇의 제2방향의 정방향으로의 주행은, 도 6을 참조하면, 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 회전되지 않도록 하고(정지), 제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 로봇몸체(10)가 제2방향의 정방향으로 이동하도록 회전시킨다.

즉, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 제2방향의 정방향으로 회전력에 의해서 제2방향의 정방향으로 주행할 수 있다.

제2방향의 역방향 주행

태양전지 패널용 세척 로봇의 제2방향의 정방향으로의 주행은, 도 7을 참조하면, 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 회전되지 않도록 하고(정지), 제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 로봇몸체(10)가 제2방향의 역방향으로 이동하도록 회전시킨다.

즉, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 제2방향의 역방향으로 회전력에 의해서 제2방향의 역방향으로 주행할 수 있다.

제1방향의 정방향과 제2방향의 정방향의 사이 방향으로의 주행

태양전지 패널용 세척 로봇의 제1방향의 정방향과 제2방향의 정방향의 사이 방향으로의 주행으로의 주행은, 도 8을 참조하면, 제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 로봇몸체(10)가 제2방향의 정방향으로 이동하도록 회전시키고, 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 로봇몸체(10)가 제1방향의 정방향으로 이동하도록 회전시킨다.

제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 이동방향은 제2방향의 정방향으로 형성되고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 이동방향은 제1방향의 정방향으로 형성된다. 따라서, 제1방향의 정방향과 제2방향의 정방향의 합벡터에 따라 제1방향의 정방향과 제2방향의 정방향의 사이 방향으로 로봇이 주행할 수 있다.

제1방향의 역방향과 제2방향의 정방향의 사이 방향으로의 주행

태양전지 패널용 세척 로봇의 제1방향의 역방향과 제2방향의 정방향의 사이 방향으로의 주행으로의 주행은, 도 9를 참조하면, 제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 로봇몸체(10)가 제2방향의 정방향으로 이동하도록 회전시키고, 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 로봇몸체(10)가 제1방향의 역방향으로 이동하도록 회전시킨다.

제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 이동방향은 제2방향의 정방향으로 형성되고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 이동방향은 제1방향의 역방향으로 형성된다. 따라서, 제1방향의 역방향과 제2방향의 정방향의 합벡터에 따라 제1방향의 역방향과 제2방향의 정방향의 사이 방향으로 로봇이 주행할 수 있다.

제1방향의 역방향과 제2방향의 역방향의 사이 방향으로의 주행

태양전지 패널용 세척 로봇의 제1방향의 역방향과 제2방향의 역방향의 사이 방향으로의 주행은, 도 10을 참조하면, 제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 로봇몸체(10)가 제2방향의 역방향으로 이동하도록 회전시키고, 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 로봇몸체(10)가 제1방향의 역방향으로 이동하도록 회전시킨다.

제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 이동방향은 제2방향의 역방향으로 형성되고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 이동방향은 제1방향의 역방향으로 형성된다. 따라서, 제1방향의 역방향과 제2방향의 역방향의 합벡터에 따라 제1방향의 역방향과 제2방향의 역방향의 사이 방향으로 로봇이 주행할 수 있다.

제1방향의 정방향과 제2방향의 역방향의 사이 방향으로의 주행

태양전지 패널용 세척 로봇의 제2방향의 정방향으로의 주행은, 도 11을 참조하면, 제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 로봇몸체(10)가 제2방향의 역방향으로 이동하도록 회전시키고, 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 로봇몸체(10)가 제1방향의 정방향으로 이동하도록 회전시킨다.

제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 이동방향은 제2방향의 역방향으로 형성되고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 이동방향은 제1방향의 정방향으로 형성된다. 따라서, 제1방향의 정방향과 제2방향의 역방향의 합벡터에 따라 제1방향의 정방향과 제2방향의 역방향의 사이 방향으로 로봇이 주행할 수 있다.

제자리 주행

태양전지 패널용 세척 로봇의 제자리에서 정지된 상태로 유지는, 도 12 및 도 13을 참조하면, 제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 서로 다른 방향으로 회전시키고, 상기 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)도 서로 다른 방향으로 회전시킨다.

이때, 제1세척롤러(21)와 제4세척롤러(24)의 회전방향은 상호 교차하는 방향으로 회전시키고, 제2세척롤러(22)와 제3세척롤러(23)의 회전방향은 상호 교차하는 방향으로 회전시킨다.

이를 통해, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 회전력은 서로 상쇄되고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 회전력도 서로 상쇄된다. 따라서, 로봇은 제자리에서 정지된 것과 같은 상태로 유지될 수 있다.

상기 제자리 주행은 태양전지 패널의 표면이 경사면으로 형성된 경우에 적용될 수 있다.

상기와 같은 방법 외에, 제2세척롤러(22)와 제4세척롤러(24)를 상호 교차하는 방향으로 회전시키고, 제1세척롤러(21)와 제3세척롤러(23)를 상호 교차하는 방향으로 회전시킬 수도 있다.

즉, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22) 각각의 회전방향은 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24) 중 어느 하나의 회전이동 방향과 상호 교차되는 방향으로 회전되도록 하면 로봇은 제자리에서 주행가능하다.

제자리 회전 주행

태양전지 패널용 세척 로봇의 제자리에서의 회전 주행은, 도 14를 참조하면, 제1세척롤러(21)는 로봇몸체(10)가 제2방향의 정방향으로 이동하도록 회전시키고, 제2세척롤러(22)는 로봇몸체(10)가 제2방향의 역방향으로 이동하도록 회전시키며, 제3세척롤러(23)는 로봇몸체(10)가 제1방향의 역방향으로 이동하도록 회전시키고, 제4세척롤러(24)는 로봇몸체(10)가 제1방향의 정방향으로 이동하도록 회전시킨다. 이에 따라, 로봇은 제자리에서 시계방향으로 회전할 수 있다.

로봇의 반시계방향으로의 제자리 회전 주행은, 도 15를 참조하면, 제1세척롤러(21)는 로봇몸체(10)가 제2방향의 역방향으로 이동하도록 회전시키고, 제2세척롤러(22)는 로봇몸체(10)가 상기 제2방향의 정방향으로 이동하도록 회전시키며, 제3세척롤러(23)는 로봇몸체(10)가 제1방향의 정방향으로 이동하도록 회전시키고, 제4세척롤러(24)는 로봇몸체(10)가 상기 제1방향의 역방향으로 이동하도록 회전시킨다.

상술한 바와 같은 4개의 세척롤러를 이용하여 다양한 방향으로의 주행이 가능하며, 각 방향으로 주행시에 적어도 어느 하나의 세척롤러의 회전수를 다르게 함으로써 원하는 방향으로 선회하면서 주행가능하게 할 수 있다.

예를 들어, 도 16에서와 같이, 제1방향의 정방향으로 주행 중에 제4세척롤러(24)의 회전수를 증가시키면 로봇은 제1방향의 정방향으로부터 제2방향의 역방향으로 선회하게 된다. 같은 방법으로 제3세척롤러(23)의 회전수를 증가시키면 제2방향의 정방향으로 선회하면서 주행할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 제2실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇에 대해 설명한다. 제2실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇은 로봇몸체(10)에 설치되는 세척주행모듈(20)의 배치관계가 변화된다.

도 17은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 평면도이다. 도 17을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 세척주행모듈(20)은 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 각 롤러축은 상호 이격되어 평행하게 위치하도록 배치되고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 롤러축도 상호 이격되어 평행하게 위치하도록 배치된다.
이때, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 축방향은 제1방향이고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러의 축방향은 제2방향이며, 제1방향과 제2방향은 서로 교차하도록 형성된다.

또한, 각 세척롤러는 로봇몸체(10)의 가장자리 영역에 마름모 또는 사각형 등의 형상으로 배치되어 설치되는 것이 로봇의 주행 안정성 확보를 담보할 수 있다.

제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는, 회전시 제2방향의 정방향과 역방향으로 로봇몸체(10)를 이동시키도록 회전된다.

또한, 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는, 회전시 제1방향의 정방향과 역방향으로 로봇몸체(10)를 이동시키도록 회전된다.

상기 4개의 세척롤러를 이용하여 어느 한 방향으로 이동이 가능하게 된다. 아울러, 각 세척롤러의 회전방향 제어시에 회전속도를 다르게 함으로써 로봇의 우상향 선회, 좌상향 선회, 우하향 선회, 좌하향 선회 등의 주행도 가능하다.

지금부터는 상술한 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 주행방법에 대해 설명한다.

먼저 상술한 본 발명의 제2실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇을 준비하고, 각 세척롤러의 롤러축의 회전방향 및 회전속도를 제어하여 어느 한 방향으로 주행하면서 상기 세척부재에 의해 태양전지 패널의 표면을 세척한다.

도 18 내지 도 27은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 주행방향별 각 세척롤러의 제어도이다.

제1방향의 정방향 및 역방향 주행(도 18 및 도 19), 제2방향의 정방향 및 역방향 주행(도 20 및 도 21), 제1방향의 정방향과 제2방향의 정방향의 사이 방향으로의 주행(도 22), 제1방향의 역방향과 제2방향의 정방향의 사이 방향으로의 주행(도 23), 제1방향의 역방향과 제2방향의 역방향의 사이 방향으로의 주행(도 24) 및 제1방향의 정방향과 제2방향의 역방향의 사이 방향으로의 주행(도 25), 제자리 주행(도 26 및 도 27)은 각각의 도면에 나타난 바와 같이 주행할 수 있다.

즉, 주행방법은 상술한 제1실시예와 동일한 방법으로 제어하면 어느 한 방향으로 주행하도록 할 수 있고, 제1실시예에서와 같이 주행 중 어느 한 방향으로 선회하도록 할 수도 있다.

한편, 제1방향의 정방향 및 역방향 주행과 제2방향의 정방향 및 역방향 주행시에는 제1실시예에서는 주행방향으로 회전하는 세척롤러 이외의 세척롤러는 회전하지 않고 정지되어 있도록 제어하였으나, 제2실시예에서는 회전하지 않는 세척롤러가 서로 회전력을 감쇠하는 방향으로 회전하도록 제어될 수도 있다. 즉, 서로 마주보는 방향인 내측방향으로 동시에 회전하도록 제어되면 서로의 힘이 상쇄되어 주행방향에 영향을 미치지 않을 수 있다.

또한, 상술한 제2실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇은 제1실시예와는 달리 로봇이 정지상태인 제자리 주행은 가능하나 제자리에서 회전하는 주행은 불가능하다.

다음으로, 본 발명의 제3실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇에 대해 설명한다. 제3실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇은 제1세척주행모듈과 서브 세척주행모듈인 제2세척주행모듈(30)을 포함하여 구성된다.

도 28은 본 발명의 제3실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 평면도이다. 도 28을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇은 제1세척주행모듈과 제2세척주행모듈(30)이 설치된다.

상기 제1세척주행모듈은 상술한 제1실시예에 따른 세척주행모듈의 각 세척롤러와 같은 배치관계를 가지도록 설치된다. 상기 제1세척주행모듈은 제1실시예의 세척주행모듈과 동일하므로 각 세척롤러와 동일한 도면부호를 사용하여 설명한다.

즉, 제1방향으로 배치되는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 각 롤러축은 동일선 상에서 상호 이격되어 위치하도록 설치되고, 제1방향과 교차하는 제2방향으로 배치되는 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 각 롤러축도 동일선 상에 상호 이격되어 위치하도록 설치된다.

이때, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 사이 공간을 사이에 두고 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)가 이격된다.

상기 제2세척주행모듈(30)은 각 세척롤러가 상술한 제2실시예에 따른 세척주행모듈과 같은 배치관계를 가지도록 설치되며, 제어부에서 선택적으로 구동가능하도록 제어된다.

즉, 제5세척롤러(31)와 제6세척롤러(32)의 롤러축은 서로 평행하게 위치하도록 배치되고, 제7세척롤러(33)와 제8세척롤러(34)의 롤러축도 서로 평행하게 배치된다.
여기서, 제5세척롤러(31)와 제6세척롤러(32)의 축방향은 제3방향이고, 제7세척롤러(33)와 제8세척롤러(34)의 축방향은 제4방향이다.

또한, 제5세척롤러(31)와 제6세척롤러(32)의 축방향과 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 축방향은 45°의 각도를 형성하고, 제7세척롤러(33)와 제8세척롤러(34)의 축방향과 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 축방향은 제7세척롤러(33)와 제8세척롤러(34)은 45°의 각도를 형성한다.

상기된 바와 같이 각 롤러축이 형성하는 각도가 각각 45°로 형성되어, 로봇의 주행 안정성이 담보될 수 있다.

한편, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 사이 공간을 제5세척롤러(31), 제6세척롤러(32), 제7세척롤러(33) 및 제8세척롤러(34)에 의해 커버하면서 위치하도록 배치된다.

이를 통해, 제1세척주행모듈을 통해 세척이 되지 않을 수 있는 중앙부의 사이 공간을 제2세척주행모듈(30)을 통해 커버할 수 있다.

각 세척주행모듈의 주행방법은 상술한 제1실시예와 제2실시예에서 설명한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※
10 : 로봇몸체 20 : 세척주행모듈
21 : 제1세척롤러 22 : 제2세척롤러
23 : 제3세척롤러 24 : 제4세척롤러
30 : 제1세척주행모듈
31 : 제5세척롤러 32 : 제6세척롤러
33 : 제7세척롤러 34 : 제8세척롤러

Claims (31)

1. 태양전지 패널용 세척 로봇에 있어서,
   로봇몸체;
   직경보다 길이가 긴 형상으로 마련되어 상기 로봇몸체에 독립적으로 구동하도록 설치되는 4개의 세척롤러와, 각각의 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재를 포함하는 세척주행모듈; 및,
   상기 로봇몸체가 어느 한 방향으로 주행하면서 태양전지 패널을 세척하도록 각 세척롤러의 회전속도와 회전수 및 회전방향을 제어하는 제어부;를 포함하며,
   상기 4개의 세척롤러는,
   롤러축이 동일선 상에 위치하며 사이 공간을 사이에 두고 이격배치되는 제1세척롤러 및 제2세척롤러와, 롤러축이 동일선 상에 위치하되 상기 제1세척롤러와 상기 제2세척롤러의 축방향과 교차하는 방향으로 위치하며, 상기 사이 공간을 사이에 두고 이격배치되는 제3세척롤러 및 제4세척롤러인 태양전지 패널용 세척 로봇.
2. 태양전지 패널용 세척 로봇에 있어서,
   로봇몸체;
   직경보다 길이가 긴 형상으로 마련되어 상기 로봇몸체에 독립적으로 구동하도록 설치되는 4개의 세척롤러와, 각각의 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재를 포함하는 세척주행모듈; 및,
   상기 로봇몸체가 어느 한 방향으로 주행하면서 태양전지 패널을 세척하도록 각 세척롤러의 회전속도와 회전수 및 회전방향을 제어하는 제어부;를 포함하며,
   상기 4개의 세척롤러는,
   롤러축이 상호 이격되어 평행하게 배치되는 제1세척롤러 및 제2세척롤러와, 롤러축이 상기 제1세척롤러 및 상기 제2세척롤러의 축방향과 교차하는 방향으로 위치하며, 상호 이격되어 평행하게 배치되는 제3세척롤러 및 제4세척롤러인 태양전지 패널용 세척 로봇.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1세척롤러 및 상기 제2세척롤러의 축방향과, 상기 제3세척롤러 및 상기 제4세척롤러의 축방향은 서로 수직인 태양전지 패널용 세척 로봇.
4. 제 1항에 있어서,
   직경보다 길이가 긴 형상으로 마련되어 상기 로봇몸체에 독립적으로 구동하도록 설치되는 4개의 세척롤러와, 각각의 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재를 포함하는 서브 세척주행모듈을 더 포함하고,
   상기 서브 세척주행모듈의 4개의 세척롤러는,
   롤러축이 상호 이격되어 평행하게 배치되는 제5세척롤러 및 제6세척롤러와, 롤러축이 상기 제5세척롤러 및 상기 제6세척롤러의 축방향과 교차하는 방향으로 위치하며, 상호 이격되어 평행하게 배치되는 제7세척롤러 및 제8세척롤러이며,
   상기 제어부는 상기 서브 세척주행모듈의 각 세척롤러의 회전속도와 회전수 및 회전방향을 제어하는 태양전지 패널용 세척 로봇.
5. 제 2항에 있어서,
   직경보다 길이가 긴 형상으로 마련되어 상기 로봇몸체에 독립적으로 구동하도록 설치되는 4개의 세척롤러와, 각각의 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재를 포함하는 서브 세척주행모듈을 더 포함하고,
   상기 서브 세척주행모듈의 4개의 세척롤러는,
   롤러축이 동일선 상에 위치하며 사이 공간을 사이에 두고 이격배치되는 제5세척롤러 및 제6세척롤러와, 롤러축이 동일선 상에 위치하되 상기 제5세척롤러와 상기 제6세척롤러의 축방향과 교차하는 방향으로 위치하며, 상기 사이 공간을 사이에 두고 이격배치되는 제7세척롤러 및 제8세척롤러이며,
   상기 제어부는 상기 서브 세척주행모듈의 각 세척롤러의 회전속도와 회전수 및 회전방향을 제어하는 태양전지 패널용 세척 로봇.
6. 제 4항 또는 제5항에 있어서,
   상기 제5세척롤러 및 상기 제6세척롤러의 축방향과, 상기 제7세척롤러 및 상기 제8세척롤러의 축방향은 서로 수직인 태양전지 패널용 세척 로봇.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제5세척롤러 및 상기 제6세척롤러의 축방향은 상기 제1세척롤러 및 상기 제2세척롤러의 축방향과 45°의 각도를 형성하고, 상기 제7세척롤러 및 상기 제8세척롤러의 축방향은 상기 제3세척롤러 및 상기 제4세척롤러의 축방향과 45°의 각도를 형성하는 태양전지 패널용 세척 로봇.
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