JP2023546553A - 太陽電池パネルハンドリングシステム - Google Patents

Abstract

太陽電池パネルを設置するシステムが、アームアセンブリ工具端部と、該アームアセンブリ工具端部に結合されたリニアガイドアセンブリと、を含み得る。アームアセンブリ工具端部は、フレームと、該フレームに結合された吸着カップなどの複数の取付デバイスと、を含む。該リニアガイドアセンブリは、摺動可能に結合されたクランプアセンブリを設置構造物に係合するように構成されている係合部材を含む直線移動可能な締付具と、締付具を設置構造物に沿って移動させるように構成されている力トルク変換器と、を含む。コントローラは、該力トルク変換器および複数の取付デバイスを制御するように構成されている。アームアセンブリ工具端部は、ロボットアームに連結されており、自律走行車および非自律走行車を含むアセンブリロボットの一部である。様々な構成要素は、ニューラルネットワークから受信される動作命令に基づいて、制御システムにより動作させられ得る。

Description

本開示は、全般的に、太陽電池パネルハンドリングシステムに関し、より詳細には、設置構造物上に太陽電池パネルを設置するシステムに関する。

後続する検討において、特定の構造物および／または方法を参照する。しかし、以降の参照は、これらの構造物および／または方法が先行技術を構成するとの自認と見なされるべきでない。出願人は、そのような構造物および／または方法が、本発明に対して先行技術としての資格がないことを証明する権利を明示的に有する。

太陽電池アレイの設置には、通常、太陽電池パネルを設置構造物に取り付けることが含まれる。この下支えにより、個々の太陽電池パネルのための取付点が設けられ、さらには、電気システムのルーティング、および該当する場合は任意の機械部品が、補助される。太陽電池パネルが脆弱な性質をもち大寸法であるため、太陽電池パネルを設置構造物に取り付ける工程は、特有な課題を引き起こす。例えば、多くの例では、太陽電池アレイの太陽電池パネルは、軸を中心として太陽電池パネルを回転させてアレイが太陽を追跡することを可能にし得る回転可能な構造物上に設置される。そのような例では、アレイ内の太陽電池パネルの全てが、確実に同一平面上にありかつ回転構造物の軸に対して水平化されることは困難である。さらに、太陽電池アレイの設置コストは、太陽電池アレイの総建造コストのかなりの部分になり得る。したがって、太陽電池パネルを太陽電池アレイ内に設置するための、より効果的でより確実な太陽電池パネルハンドリングシステムが必要である。

したがって、本発明は、関連技術の制限および欠点に因る問題の１つ以上を実質的に取り除く、太陽電池パネルハンドリングシステムに関する。

本明細書に開示されている太陽電池パネルハンドリングシステムは、例えばトルク管などの既存の設置構造物上での、太陽電池アレイの太陽電池パネルの設置を容易にする。太陽電池パネルを設置することは、太陽電池パネルをハンドリングするためのツーリングを、太陽電池パネル支持構造物への太陽電池パネルの結合を可能にする構成要素と組み合わせることにより、より効果的により確実にされ得る。

本発明の追加の特徴および利点が後続の明細書に記載され、本明細書から一部明らかになるか、または本発明の実践により分かる可能性がある。本発明の目的および他の利点は、本明細書および特許請求の範囲ならびに添付図面に詳細に指摘されている構造物により、実現され、達成される。

これらのかつ他の利点を達成するために、かつ本発明の目的に従って、具現化され広く説明されているように、太陽電池パネルを設置するシステムが、フレーム、および該フレームに結合された吸着カップを含むアームアセンブリ工具端部と、該アームアセンブリ工具端部に結合されたリニアガイドアセンブリと、を含んでいてもよく、該リニアガイドアセンブリは、設置構造物に摺動可能に結合されたクランプアセンブリに係合するように構成されている係合部材を含む直線移動可能な締付具、該締付具を設置構造物に沿って移動させるように構成されている力トルク変換器、フレームに結合されており、かつ力トルク変換器および吸着カップを制御するように構成されているコントローラ、ならびに電源を含む接続箱を含む。

別の態様では、太陽電池パネルを設置する方法が、アームアセンブリ工具端部を太陽電池パネルと係合させるステップであり、該アームアセンブリ工具端部は、フレーム、および該フレームに結合された吸着カップを含む、係合させるステップと；摺動可能に結合されたクランプアセンブリを有する設置構造物に対して太陽電池パネルを配置するステップと；アームアセンブリ工具端部に結合されたリニアガイドアセンブリをクランプアセンブリと係合させるステップであり、該リニアガイドアセンブリは、クランプアセンブリと、直線移動可能な締付具を設置構造物に沿って移動させるように構成されている力トルク変換器と、を係合させるように構成されている係合部材を含む直線移動可能な締付具を含む、係合させるステップと；力トルク変換器を作動させ、クランプアセンブリを、太陽電池パネルの側面と係合させるために設置構造物に沿って移動させ、それにより太陽電池パネルを設置構造物に対して固定するステップと、を含み得る。

当然のことながら、上述の概要と次の詳細な説明の両方は例示的かつ説明的であり、特許請求されている本発明のさらなる説明を与えることが意図されている。

本明細書に組み込まれておりかつ本明細書の一部を形成する添付図面は本発明を説明し、本明細書と共に、本発明の原理を説明しかつ当業者が本発明を作製し使用することを可能にするのにさらに役立つ。例示的実施形態は、添付図面と併せて読まれると、次の詳細な説明から最もよく理解される。一般的な方法によれば、図面の様々な機構が縮尺通りでないことが強調される。それどころか、様々な機構の寸法は、明確にするために、任意に拡大されているかまたは縮小されている。次の図が図面に含まれている。

本開示の実施形態による、太陽電池パネルコンテナと共にある、太陽電池パネルハンドリングシステムの斜視図である。 太陽電池パネルハンドリングシステムおよび図１の太陽電池パネルコンテナの上面図である。 太陽電池パネルハンドリングシステムおよび図１の太陽電池パネルコンテナの正面図である。 太陽電池パネルハンドリングシステムおよび図１の太陽電池パネルコンテナの側面図である。 本開示の実施形態による、単一の太陽電池パネルに結合された太陽電池パネルハンドリングシステムの上面図である。 本開示の実施形態による、単一の太陽電池パネルに結合された太陽電池パネルハンドリングシステムの側面図である。 本開示の実施形態による、単一の太陽電池パネルに結合された太陽電池パネルハンドリングシステムの正面図である。 本開示の実施形態による太陽電池パネルハンドリングシステムの斜視図である。 本開示の実施形態による太陽電池パネルハンドリングシステムの斜視図である。 本開示の実施形態による太陽電池パネルハンドリングシステムの上面図である。 本開示の実施形態による太陽電池パネルハンドリングシステムの正面図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルハンドリングシステムの締付具が格納状態位置にある、側面図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルハンドリングシステムの締付具が拡張または前進状態位置にある、側面図である。 本開示の実施形態による、設置構造物に結合されたクランプアセンブリと係合している、太陽電池パネルハンドリングシステムの締付具の斜視図である。 本開示の実施形態による、設置構造物に結合されたクランプアセンブリと係合している、太陽電池パネルハンドリングシステムの締付具の斜視図である。 本開示の実施形態による、設置構造物に結合されたクランプアセンブリと係合している、太陽電池パネルハンドリングシステムの締付具の上面図である。 本開示の実施形態による、設置構造物に結合されたクランプアセンブリと係合している、太陽電池パネルハンドリングシステムの締付具の正面図である。 本開示の実施形態による、設置構造物に結合されたクランプアセンブリと係合している、太陽電池パネルハンドリングシステムの締付具の側面図である。 本開示の実施形態による、設置構造物に結合されたクランプアセンブリと係合している、太陽電池パネルハンドリングシステムの締付具の背面図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置する工程中の太陽電池パネルハンドリングシステムの概略俯瞰図である。 ロボットアームを使用してアセンブリ移動ロボットと連結されているアセンブリ工具を含む太陽電池パネルハンドリングシステムの図である。 ２つのアセンブリ工具がそれぞれのロボットアームを使用してアセンブリ移動ロボットと連結されている、２つのロボットアームを有する太陽電池パネルハンドリングシステムの図である。 太陽電池パネルを設置する工程の図である。 太陽電池パネルを設置する工程の図である。 太陽電池パネルを設置する工程の図である。 ２つのモジュール車両と、２つのロボットアームを有する地上車とを含む、移動ロボットシステムの装置の図である。 ２つのモジュール車両と、２つのロボットアームを有する地上車とを含む、移動ロボットシステムの装置の図である。 コンピュータビジョンレジストレーション（ｃｏｍｐｕｔｅｒ ｖｉｓｉｏｎ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を使用して達成される設置の概略図である。 モジュール車両が、補充用の追加太陽電池パネルを有する新しいモジュール車両と交換される装置の概略図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。 本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細図である。

本発明の特徴および利点が、最初から最後まで同様の参照文字が関連要素を特定する図面と併用されると、後述されている詳細な説明からより明らかになるであろう。図面において、同様の参照番号が、全般的に、同一の要素、機能的に類似した要素、および／または構造的に類似した要素を示す。

ここで、本発明の実施形態を詳細に参照する。その例が添付図面に示されている。

図１は、本開示の実施形態による、太陽電池パネルボックスと共にある、太陽電池パネルハンドリングシステムの斜視図を示す。該太陽電池パネルハンドリングシステムは、太陽電池パネルボックスからの個々の太陽電池パネル１２０に結合しかつそれらを設置用の設置構造物に対する位置へ移動させることができるアームアセンブリ工具１００端部を含み得る。

アームアセンブリ工具１００端部は、フレーム１０２と、該フレーム１０２に取り付けられている１つ以上の取付デバイス１０４と、を含み得る。例示的取付デバイス１０４が、太陽電池パネル１２０の表面に解放可能に取り付けられておりかつ少なくとも集合体で、アームアセンブリ工具１００端部による太陽電池パネル１２０の操作中、取付けを維持することができる吸着カップまたは他の構造物を含む。フレーム１０２は、フレーム１０２に構造強度および安定性をもたらすためのいくつかのトラス１０２－Ａで構成され得る。また、フレーム１０２は、本明細書に開示されている太陽電池パネルハンドリングシステムのアームアセンブリ工具１００端部および他の関連構成要素のためのベースとしての機能を果たす。

本明細書に開示されている太陽電池パネルハンドリングシステムの他の関連構成要素が、アームアセンブリ工具１００端部上の構成要素の相対位置を固定するために、フレーム１０２に結合され得る。太陽電池パネルハンドリングシステムの様々な構成要素の１つ以上が、アームアセンブリ工具１００端部上の構成要素の相対位置を固定するために、トラス１０２－Ａの１つ以上に結合され得る。

取付デバイス１０４は、真空を使用することによるなど、平面、例えば太陽電池パネルの表面など、に確実に取り付くように構成されている。吸着カップ実施形態では、吸着カップは、該カップを該平面に押し付け、それによりカップから空気を押し出しかつ平面との真空シールを作り出すことにより、作動し得る。結果として、平面は、吸着カップの大きさによって決まる接着強度および平面とのシールの完全性を有して、吸着カップに接着する。いくつかの実施形態では、真空を解除し、吸着カップから平面を解放するために、平面が吸着カップに対して封止されている場合、吸気口（図示略）が平面上へ空気を供給する。

システムは、アームアセンブリ工具１００端部に結合されたリニアガイドアセンブリ１０６をさらに含み得る。該リニアガイドアセンブリ１０６は、設置構造物に結合されたクランプアセンブリに係合するように構成されている係合部材１０８－Ａを備えた直線移動可能な締付具１０８を含む。リニアガイドアセンブリ１０６は、例えば延出位置と格納位置との間の軸に沿って締付具１０８を移動させるように作動し得る。締付具１０８の移動の軸は、設置構造物の軸に平行であり得る。したがって、リニアガイドアセンブリ１０６は、締付具１０８および係合部材１０８－Ａを設置構造物に沿って移動させ得る。

いくつかの実施形態では、係合部材１０８－Ａは、クランプアセンブリ６０２（図６Ａ、図６Ｂ参照）を把持するように作動し得る電磁石を含み得る。あるいは、またはさらに、係合部材１０８－Ａは、本明細書の他所により詳細に記載されているように、リニアガイドアセンブリ１０６が作動して、設置構造物に対して締付具を移動させる場合、クランプアセンブリ６０２と係合部材１０８－Ａとの間の解放を防止する把持部を含み得る。

リニアガイドアセンブリ１０６は、力トルク変換器１１０を使用して作動させられる。いくつかの実施形態では、該リニアガイドアセンブリ１０６と該力トルク変換器１１０とは、力トルク変換器１１０の回転が締付具１０８の前進または後退をもたらすように、ラックアンドピニオン構造を形成し得る。いくつかの実施形態では、リニアガイドアセンブリ１０６は、締付具１０８に連結されている伸縮シャフトを含む油圧アセンブリであり得る。そのような実施形態では、力トルク変換器１１０は、作動液をポンプで送り出すためのポンプの形で構成され得る。他の実施形態では、力トルク変換器１１０は、締付具１０８に連結されている伸縮シャフトの表面に係合する直線駆動モータの形でまたはそれに結合されているように構成され得る。

いくつかの実施形態では、リニアガイドアセンブリ１０６は、設置構造物の軸に平行な締付具１０８を移動させる電気ロッドアクチュエータを含み得る。

いくつかの実施形態では、ガイドアセンブリ１０６は、設置構造物６０４に沿った締付具１０８の移動を容易にするローラ６０６を含み得る。該ローラは、例えば、摩擦を低減するために設計されている軸受または他の構成要素を含んでいてもよく、一方、締付具１０８は設置構造物に対して移動する。ローラはセンサと連結されて、力センサまたは回転センサによるなど、コントローラにフィードバックを供給し得る。

いくつかの実施形態では、ガイドアセンブリは、設置構造物６０４に対する締付具１０８の少しの傾斜（最大１５度の傾斜）を可能にするばね機構６０８を含み得る。そのような傾斜は、配向アセンブリ８０４が、太陽電池パネルを適切に水平にするために、設置構造物６０４に対してアームアセンブリ工具１００端部を傾斜させた場合に起こり得る。

システムは、フレーム１０２に結合された接続箱１１２をさらに含み得る。該接続箱１１２は、力トルク変換器１１０および取付デバイス１０４を制御するように構成されているコントローラを含み得る。いくつかの実施形態では、接続箱１１２は、様々な構成要素への電力供給を制御するための電源または電力制御装置も含み得る。

いくつかの実施形態では、コントローラ１１２は、メモリに動作可能に連結されているプロセッサを含み得る。コントローラ１１２は、太陽電池パネルハンドリングシステムと関連するセンサ（例えば、本明細書の他所に記載されている光学センサまたは近接センサ１０８－Ｂ）から入力を受信し得る。コントローラ１１２は、次いで、受信された信号を処理し、１つ以上の構成要素（例えば、リニアガイドアセンブリ１０６、締付具１０８、または取付デバイス１０４）を制御するための制御命令を出力し得る。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ１１２は、クランプアセンブリが、設置されている太陽電池パネルの後縁部に接近しており、したがってリニアガイドアセンブリ１０６の速度を低下させて、太陽電池パネルへの過剰な力および衝撃を低減することを決定する、近接センサから信号を受信し得る。

図８を参照すると、いくつかの実施形態では、太陽電池パネルハンドリングシステムは、光学センサ８０２、例えばカメラ、光検出器、または任意の他の光学結像デバイスもしくは光感知デバイスなど、をさらに含み得る。光学センサはフレーム１０２上に、例えば、図８に位置８０２－Ａで示されている縁部部材の外面または下面に、または図８に位置８０２－Ｂで示されているなどの、太陽電池パネルの前縁部を含む視野を有するフレーム１０２の内部位置に、適切に配置される。光学センサは、アームアセンブリ工具１００端部の動作中、設置構造物に対する太陽電池パネルの配向を感知するように構成され得る。いくつかの実施形態では、光学センサは、１つ以上の導光水準器（ｌｉｇｈｔ ｇｕｉｄｅｄ ｌｅｖｅｌｓ）（図示略）の形で構成され得る。そのような実施形態では、１つ以上の光線（例えば、レーザビーム）が、フレーム１０２上の第１の位置などの、アームアセンブリ工具１００端部の一方の端部から設置構造物６０４の軸に沿ってまたは平行に投射され得る。１つ以上の光検出器が、１つ以上のレーザビームを検出するために、フレーム１０２上の第２の位置などの、アームアセンブリ工具１００端部の別の端部に配置され得る。したがって、設置されている太陽電池パネル１２０が設置構造物６０４に対して適切に配向されていないかまたは適正に水平にされていない場合、太陽電池パネル１２０は、１つ以上のレーザビームのいくつかまたは全てを遮り、１つ以上の光検出器からの信号を変化させるという結果になり、太陽電池パネル１２０が設置構造物６０４に対して適切に配向されていないかまたは適正に水平にされていないことを示す可能性がある。

いくつかの実施形態では、対象を検出し識別して、改善された精度で設置を配置し制御するために、光学センサ８０２などの１つ以上のセンサが使用され得る。センサは、例えば人工知能（ＡＩ）システムのニューラルネットワークを用いて実施され得る。例えば、ニューラルネットワークは、太陽電池パネルハンドリングシステム、（設置されたかつ設置される両方の）太陽電池パネル、および設置環境（地形学などの自然環境と、太陽電池アレイに関連する構造物などの、設置された機器と、の両方）に関連する画像を取得することおよび補正することを含み得る。また、例えば、ニューラルネットワークは、位置情報または近接情報を取得すること、および補正することを含み得る。補正された画像および／または補正された位置情報もしくは近接情報は、ニューラルネットワーク内へ入力され、処理されて、自律走行車、保管車両、ロボット機器、および設置機器に関連するものなどの、太陽電池パネルハンドリングシステムの機器の移動および配置を推定する。推定された移動および配置は、太陽電池パネルハンドリングシステムの個々の機器に関連する制御システムへ、または全体として太陽電池パネルハンドリングシステムのための主コントローラへ発行される。

いくつかの実施形態では、光学センサからの信号はコントローラへ入力され得る。いくつかの実施形態では、太陽電池パネルハンドリングシステムは、設置構造物６０４に対してアームアセンブリ工具１００端部を傾斜させるように構成されている配向アセンブリ８０４（図８参照）をさらに含み得る。そのような実施形態では、コントローラ１１２は、設置されている太陽電池パネルが、トルク管６０４などの設置構造物に対して適切に配向されていないかまたは適正に水平でないことを示す光信号からの入力に応答して、配向を制御し得る。当然のことながら、配向アセンブリ８０４が力トルク変換器１１０に結合されているように示されているが、当業者は配向アセンブリ８０４を実装する他の手段に容易に気付くであろう。

いくつかの実施形態では、コントローラ１１２はまた、取付デバイス１０４の取付け／取外しを作動させるかまたはその動作を停止させるように該取付デバイスを制御するように構成され得る。取付デバイス１０４が吸着カップである実施形態では、真空が、アームアセンブリ工具１００端部との太陽電池パネル１２０の結合または解放を可能にし得る。

いくつかの実施形態では、設置構造物６０４は、例えば図６Ａ、図６Ｂ、および図７Ａ～図７Ｄに示されているように、八角形横断面を有して、クランプアセンブリ６０２の想定外の滑りを防止するトルク管を形成し得る。しかし、四角形、長円形、または他の形状などの他の横断面形状が使用されてもよい。さらに、設置構造物６０４は円形横断面形状を使用する可能性がある。

いくつかの実施形態では、アセンブリ工具１００は、アセンブリ移動ロボット９０３（その例が、図９および図１０に示されている）と連結するように構成され得る。該アセンブリ移動ロボット９０３は、積層状の太陽電池パネルまたは保管コンテナ９０５に対してアームアセンブリ工具１００端部を配置し、選択された太陽電池パネルを移動させ、設置構造物６０４に対して該選択された太陽電池パネルを配置するように構成され得る。いくつかの実施形態では、アセンブリ移動ロボット９０３は、力トルク変換器１１０（または適用可能であれば、配向アセンブリ８０４）を介して、アームアセンブリ工具１００端部と動作可能に連結され得る。いくつかの実施形態では、アセンブリ移動ロボットはまた、コントローラに動作可能に連結され得、アセンブリ移動ロボットの操作者がアームアセンブリ工具１００端部の様々な機能、例えば取付デバイス１０４の作動および／もしくは作動停止、締付具の前進および／もしくは後退、ならびに／またはクランプアセンブリに対する係合部材の作動および／もしくは作動停止など、を制御することを可能にする。

ここで、図１、図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ～図７Ｄ、図９および図１０を参照すると、動作中、太陽電池パネル１２０が得られ、設置構造物６０上に配置される。太陽電池パネルは、次いで、太陽電池パネルの前縁部（すなわち、前に設置された太陽電池パネルの縁部に隣接する縁部、または、第１の太陽電池パネルに関して、設置構造物６０４に取り付けられている止め具に隣接する縁部）が反対側の後縁部よりも設置構造物６０４により近接して配向されるように、設置構造物６０４に対して傾斜する。該前縁部は、次いで、受容チャネル（前に設置された太陽電池パネルの縁部に沿って配置されている受容チャネルすなわちクランプアセンブリの一部として、または止め具内の受容チャネルのどちらか）内に配置され、太陽電池パネルの傾斜は設置構造物上の設置状態位置まで減少する。設置位置内で、太陽電池パネルの上平面（すなわち、太陽の方へ配向されている太陽光発電活性表面）の縁部領域が受容チャネル内に捕捉されるように、太陽電池パネルが受容チャネル内へ付勢される間に、傾斜角度は減少する。クランプアセンブリ６０２上の受容チャネル６１０の例示的実施形態が図６Ａおよび図６Ｂに示されている。

太陽電池パネルが設置構造物上の定位置にあると、力トルクアクチュエータ１１０がアームアセンブリ工具１００端部のガイドアセンブリ１０６を作動させて、締付具１０８の係合部材１０８－Ａをクランプアセンブリ６０２と接触させる。このクランプアセンブリは、元々、設置されている太陽電池パネルにより占有される領域の外の、設置構造物上に配置されたが、また、アームアセンブリ工具１００端部の関連構成要素により到達されるように十分に近接していた。係合部材１０８－Ａの表面および特徴が、クランプアセンブリ６０２上の補完特徴と嵌合するように配置され、そのような大きさに作製され得る。この接触後、力トルクアクチュエータ１１０は作動して（作動し続けるかまたは第２のモードで作動するかのどちらか）、クランプアセンブリ６０２を設置構造物６０４の長さの部分に沿って軸方向に摺動させる。クランプアセンブリ６０２の軸方向摺動により、クランプアセンブリ６０２の受容チャネルがちょうど設置された太陽電池パネルの後縁部と係合される。力トルクアクチュエータ１１０内のまたは締付具１０８内のなどのセンサが、太陽電池パネルの後縁部とのクランプアセンブリ６０２の受容チャネルの完全な係合を示すフィードバックをコントローラへ供給し得る。クランプアセンブリ６０２が配置されると、ガイドアセンブリ１０６は格納され、次の太陽電池パネルの設置が起こり得る。

いくつかの実施形態では、リニアガイドアセンブリ１０６は、太陽電池パネル１２０の設置の動作中に係合部材１０８と太陽電池パネル１２０の後縁部との間の距離を感知するように構成されている近接センサ１０８－Ｂを含み得る。近接センサ１０８－Ｂからの出力が、太陽電池パネル１２０上の過剰な力および衝撃を回避するために、リニアガイドアセンブリ１０６の動作中、締付具１０８の速度を適切に制御するのに使用され得る。いくつかの実施形態では、近接センサ１０８－Ｂは、例えば、太陽電池パネル１２０の前縁部と係合部材１０８との間の距離を検出する光学センサまたは音声センサ（例えば、ソナー）であってもよく、他の実施形態では、近接センサ１０８－Ｂは、接触により格納されるリミットスイッチであってもよい。

図９および図１０をさらに参照すると、アセンブリ移動ロボット９０３は、地上車９０７を使用して実施され得る。例えば、該地上車９０７は電気自動車（ＥＶ）として実施され得る。地上車９０７は、設置構造物６０４に隣接して、自動で移動し得る。図示されていないが、地上車９０７は、設置構造物に取り付けられているかまたはそれから離れて軌道またはレールに沿って移動し得る。いくつかの実施形態では、地上車９０７は、センサを使用して制御され得るか、またはセンサからの入力もしくはフィードバックに基づいて制御され得る。センサは、例えば、光学センサまたは近接センサであり得る。さらなる実施形態では、人工知能を使用するニューラルネットワークが、動作環境を分析することおよび地上車の移動のための命令を発現することによるなど、地上車９０７の移動の制御に使用され得る。

図１０は、２つのアセンブリ工具がそれぞれのロボットアームを使用してアセンブリ移動ロボットと連結されている、２つのロボットアームを有する太陽電池パネルハンドリングシステムの実施形態を示す。

図９に示されているように、設置される太陽電池パネルを含有する保管コンテナ９０５は地上車上に配設され得る。ここで、図９は、ロボットアームを使用してアセンブリ移動ロボットと連結されているアームアセンブリ工具１００を含む太陽電池パネルハンドリングシステムを示す。あるいは、図１０に示されているように、１つ以上の保管コンテナ９０５が、地上車９０７に隣接したモジュール車両１００５のそれぞれの１つ以上上に配設され得る。したがって、図１０は、２つのアセンブリ工具がそれぞれのロボットアームを使用してアセンブリ移動ロボットと連結されている、２つのロボットアームを有する太陽電池パネルハンドリングシステムを示す。本開示の実施形態では、ロボットアームは、接合部と連結されている２つ以上の部分を有する多関節アームであり得るか、またはあるいは、トラスアームであり得る。本明細書における実例が、本開示に従って、任意の種類のアームの使用を開示することを目的としている。

図９によれば、例えば、上部分９０８と下部分９０９を有するアームアセンブリ工具１００のロボットアームは、軽量および単純動作を維持すると同時に、動作中、増大した柔軟性を示し得る。図９に追加で示されているように、第２のロボットアーム９１１は、端部にナットランナまたはナットドライバを有して、太陽電池パネルを設置構造物６０４に固定するアームアセンブリ工具１００を設けられ得る。任意の種類のロボットアームが第２のロボットアーム９１１に使用され得るが、図９は、端部にナットランナまたはナットドライバを備えた多関節アームを使用する例を示す。ここで、ロボットアーム１００および９１１は、ニューラルネットワークおよび人工知能制御を用いたコンピュータビジョンを使用して、自動操作され得る。あるいは、ロボットアーム１００および９１１は手動操作され得るか、または遠隔操作され得る。

いくつかの実施形態では、地上車９０７は、ニューラルネットワークおよび人工知能が移動および操作を制御する自律走行車であってもよく、モジュール車両１００５は地上車９０７に牽引されるか、またはそれに連結されている。他の実施形態では、モジュール車両１００５は、ニューラルネットワークおよび人工知能が移動および操作を制御する自律走行車であってもよく、地上車９０７は、モジュール車両１００５に牽引されるか、またはそれに連結されている。また、いくつかの実施形態では、アセンブリ移動ロボット９０３は、地上車９０７およびモジュール車両１００５の一方に取り付けられている。他の実施形態では、アセンブリ移動ロボット９０３は専用ロボット車両に取り付けられ得る。

太陽電池パネルを設置するための工程が、図１１Ａから図１１Ｃまでに示されている。図１１Ａに示されているように、太陽電池パネルのパレットがトラックにより配達され得る。いくつかの実施形態では、該パレットは太陽電池パネルの保管コンテナ９０５を構成し得る。パレットは、バーコード、ＱＲコード（登録商標）、または他の製造参照記号などの機械可読表記を含んでいてもよく、これらの機械可読表記が読み取られることにより、太陽電池パネルに関する情報、設置工程において使用される設置命令または他の情報、詳細にはニューラルネットワークおよび人工知能の制御により使用される情報を提供することができる。そのような情報は、例えば、太陽電池パネルの数、太陽電池パネルの種類、サイズなどの太陽電池パネルの物理的特性、ハードウェアタイプおよび場所などの設置に関連する特性、設置命令、または太陽電池パネルの他の特性、パレット上での太陽電池パネルの保管、および設置に関連する情報を含み得る。さらに、機械可読表記を使用することにより、システムは、パネルボックスの給送もしくは補給を、正しい順序で制御することができかつ／または工場からの、類似したインピーダンスを有するパネルが確実に使用されるように制御することができる。

図１１Ｂに示されているように、フォークリフトなどの機械設備が使用されて、地上車上のパレットを移動させ、配置し得る。ここで、該フォークリフトは、手動操作されてもよく、遠隔操作されてもよく、または自動であってもよい。図１１Ｂでは、パレットは地上車上に配置されている。あるいは、パレットはモジュール車両上に配置され得る。次に、図１１Ｃに示されているように、ロボットのアームは太陽電池パネルを設置するのに使用される。図示の例では、それぞれの設置構造物上に設置されるそれぞれの太陽電池パネルをハンドリングするために、２つのアームが使用されている。ここで、地上車は２つのそれぞれの設置構造物間で移動する。さらに、１つのモジュール車両が設けられて、それは該地上車から分離されている可能性がある。

実施における修正形態および変形形態が使用され得ることを、当業者は認識すると考えられる。例えば、図１２Ａおよび図１２Ｂに示されているように、２つのモジュール車両がそれぞれのロボットアーム用に設けられ得る。さらなる代替案では、モジュール車両は、分離されている代わりに、地上車と接続されている可能性がある。したがって、図１２Ａに示されているように、ロボットアームは、図１２Ｂに示されているように設置されるそれぞれの太陽電池パネルに係合し得る。

いくつかの実施形態では、図１３に示されているように、コンピュータビジョンレジストレーションを使用して、設置が達成され得る。例えば、前述されているように、光学センサ等が人工知能用のニューラルネットワークと共に利用され得る。

いくつかの実施形態では、図１４に示されているように、地上車と共にモジュール車両が使用された場合、該モジュール車両の全太陽電池パネルが設置されると、モジュール車両は新しいモジュール車両と交換され得る。ここで、コンピュータビジョンプロセスは、フォークリフトなどの自律独立走行車と通信するためにかつ制御するために使用されて、追加の太陽電池パネルボックスを持って来ることができる。したがって、太陽電池パネルの供給は補給され得る。

フォークリフトの例を使用する補給動作において、該フォークリフト（自動、遠隔制御、または手動操作に関わらず）は、太陽電池パネルの空のボックスまたはコンテナを廃棄領域へ戻し、ストラップを除去し、蓋を開け、もしくは配達されるボックスからボックス面を切り取り、ボックスを取り上げて太陽電池パネルの回転／配向を是正するために、または他の役割のために使用され得る。さらに、フォークリフトは地上車付近に維持されて、システムが次の太陽電池パネルボックスを空にするのを待つことができる。したがって、フォークリフトは、空のボックスを手動でまたは自動で廃棄し、次のボックスを地上車またはモジュール車両上に配置し、（ストラップを除去すること、蓋を開けること、またはボックス面を切り取ることを含めて）ボックスを開放し、地上車／モジュール車両から離れて戻ることができる。説明されているように、補給は、例えば、自動であり、遠隔制御され、または手動操作され得る。

図１５～図３４は、本開示の実施形態による、太陽電池パネルを設置するシステムの例示的構造の詳細な図を提供する。

本発明の実施形態を、その特定の機能および関係の実施を示す機能的構成要素を活用して、前述した。これらの機能的構成要素の境界は、説明の便宜上、本明細書において任意に画定した。その特定の機能および関係が適切に実施されている限り、代替的境界が画定され得る。

様々な修正形態および変形形態が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明の、太陽電池パネルを設置するシステム内に作製され得ることが、当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、それらが添付の特許請求の範囲およびそれらの同等物の範囲内に入る場合、本発明の修正形態および変形形態を対象とすることが意図されている。当然のことながら、本明細書における用語または専門用語は説明目的のものであり、制限のためのものではなく、本明細書の該用語または該専門用語は、当業者により、教示および指導の観点から解釈されるべきである。

本発明の広がりおよび範囲は前述の例示的実施形態のいずれかにより制限されるべきでなく、次の特許請求の範囲およびそれらの同等物によってのみ定められるべきである。

１００ アームアセンブリ工具、ロボットアーム
１０２ フレーム
１０２－Ａ トラス
１０４ 取付デバイス
１０６ リニアガイドアセンブリ
１０８ 直線移動可能な締付具
１０８－Ａ 係合部材
１０８－Ｂ 近接センサ
１１０ 力トルク変換器、力トルクアクチュエータ
１１２ 接続箱、コントローラ
１２０ 太陽電池パネル
６０２ クランプアセンブリ
６０４ 設置構造物、トルク管
６０６ ローラ
６０８ ばね機構
６１０ 受容チャネル
８０２ 光学センサ
８０２－Ａ、８０２－Ｂ 位置
８０４ 配向アセンブリ
９０３ アセンブリ移動ロボット
９０５ 保管コンテナ
９０７ 地上車
９０８ 上部分
９０９ 下部分
９１１ 第２のロボットアーム
１００５ モジュール車両

Claims (34)

1. 太陽電池パネルを設置するシステムであって、
   フレーム、および前記フレームに結合された複数の取付デバイスを含むアームアセンブリ工具端部と、
   前記アームアセンブリ工具端部に結合されたリニアガイドアセンブリと、
   を備え、
   前記リニアガイドアセンブリは、
   設置構造物に摺動可能に結合されたクランプアセンブリに係合するように構成されている係合部材を含む直線移動可能な締付具と、
   前記締付具を前記設置構造物に沿って移動させるように構成されている力トルク変換器と、
   前記力トルク変換器および前記複数の取付デバイスを制御するように構成されているコントローラと、
   を含む、システム。
2. 前記設置構造物に対する前記太陽電池パネルの配向を感知するように構成されている光学センサをさらに備えている、請求項１に記載のシステム。
3. 前記設置構造物は、八角形横断面を有するトルク管を含み、前記クランプアセンブリは、前記トルク管の側面に沿って摺動するように構成されている、請求項１または２に記載のシステム。
4. 前記設置構造物に対して前記アームアセンブリ工具端部を傾斜させるように構成されている配向アセンブリをさらに備えている、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記コントローラは、前記光学センサからの入力に基づいて、前記設置構造物に対する前記太陽電池パネルの水平化を可能にするように前記配向アセンブリを制御するように構成されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記コントローラは、動作中、前記係合部材が前記クランプアセンブリに係合するか、またはそれを解放するのを可能にするように、前記力トルク変換器を作動させるように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 前記コントローラは、動作中に前記太陽電池パネルを前記フレームに結合するか、またはそれから解放するために、前記複数の取付デバイスを作動させるかまたはその動作を停止させるようにさらに構成されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム。
8. 前記アームアセンブリ工具端部に連結されており、かつ前記設置構造物に対して前記アームアセンブリ工具端部を配置するように構成されているアセンブリ移動ロボットをさらに備えている、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
9. 前記アセンブリ移動ロボットは、積層状の太陽電池パネルに対して前記アームアセンブリ工具端部を配置して、動作中、前記アームアセンブリ工具端部が前記積層状の太陽電池パネルの中の太陽電池パネルを得ることを可能にするようにさらに構成されている、請求項８に記載のシステム。
10. 前記アセンブリ移動ロボットは前記力トルク変換器に動作可能に連結されている、請求項８または９に記載のシステム。
11. 前記リニアガイドアセンブリは、前記太陽電池パネルの側面と前記係合部材との間の距離を感知するように構成されている近接センサをさらに含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載のシステム。
12. 前記リニアガイドアセンブリはローラをさらに含み、前記設置構造物に沿った前記係合部材の移動を可能にする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のシステム。
13. 前記アセンブリロボットは、取り付けられている前記アームアセンブリ工具を有する自動運転地上車を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のシステム。
14. 前記アセンブリロボットは、設置前に前記太陽電池パネルを保管するように構成されている少なくとも１つのモジュール車両をさらに含む、請求項１３に記載のシステム。
15. 前記アセンブリロボットは、設置前に前記太陽電池パネルを保管するように構成されている少なくとも１つのモジュール車両を含み、前記少なくとも１つのモジュール車両は自動運転される、請求項１から１２のいずれか一項に記載のシステム。
16. 前記アセンブリロボットは、取り付けられている前記アームアセンブリ工具を有する地上車を含む、請求項１５に記載のシステム。
17. 制御システムをさらに含み、前記制御システムはニューラルネットワークから動作命令を受信する、請求項１から１６のいずれか一項に記載のシステム。
18. 太陽電池パネルを設置するシステムであって、
    フレームと、前記フレームに結合された複数の取付デバイスと、を含むアームアセンブリ工具端部と、
    前記アームアセンブリ工具端部に結合されたリニアガイドアセンブリと、
    を含み、
    前記リニアガイドアセンブリは、
    設置構造物に摺動可能に結合されたクランプアセンブリに係合するように構成されている係合部材を含む、直線移動可能な締付具と、
    前記締付具を前記設置構造物に沿って移動させるように構成されている、力トルク変換器と、
    前記力トルク変換器および前記複数の取付デバイスを制御するように構成されているコントローラと、
    前記設置構造物に対する前記太陽電池パネルの配向を感知するように構成されている光学センサと、
    前記アームアセンブリ工具端部を前記設置構造物に対して傾斜させるように構成されている配向アセンブリと、
    を含み、
    前記設置構造物は、八角形横断面を有するトルク管を含み、前記クランプアセンブリは、前記トルク管の側面に沿って摺動するように構成されており、
    前記コントローラは、
    前記光学センサからの入力に基づいて、前記設置構造物に対する前記太陽電池パネルの水平化を可能にするように前記配向アセンブリを制御し、
    動作中、前記係合部材が前記クランプアセンブリに係合するかまたはそれを解放することを可能にするように前記力トルク変換器を作動させ、
    動作中に前記太陽電池パネルを前記フレームに結合するかまたはそれから解放するために、前記複数の取付デバイスを作動させるかまたはその動作を停止させる、
    ように構成されている、システム。
19. 前記リニアガイドアセンブリは、
    前記太陽電池パネルの側面と前記係合部材との間の距離を感知するように構成されている近接センサと、
    前記設置構造物に沿った前記係合部材の移動を可能にするローラと、
    をさらに含む、請求項１８に記載のシステム。
20. 前記アームアセンブリ工具端部に連結されておりかつ前記設置構造物に対して前記アームアセンブリ工具端部を配置するように構成されているアセンブリ移動ロボットをさらに備え、
    前記アセンブリ移動ロボットは、積層状の太陽電池パネルに対して前記アームアセンブリ工具端部を配置して、動作中、前記アームアセンブリ工具端部が前記積層状の太陽電池パネルの中の太陽電池パネルを得ることを可能にするようにさらに構成されており、
    前記アセンブリ移動ロボットは前記力トルク変換器に動作可能に連結されている、請求項１８または１９に記載のシステム。
21. 前記アセンブリロボットは、取り付けられている前記アームアセンブリ工具を有する自動運転地上車を含む、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記アセンブリロボットは、設置前に前記太陽電池パネルを保管するように構成されている少なくとも１つのモジュール車両をさらに含む、請求項２１に記載のシステム。
23. 前記アセンブリロボットは、設置前に前記太陽電池パネルを保管するように構成されている少なくとも１つのモジュール車両を含み、前記少なくとも１つのモジュール車両は自動運転される、請求項２０に記載のシステム。
24. 前記アセンブリロボットは、取り付けられている前記アームアセンブリ工具を有する地上車を含む、請求項２３に記載のシステム。
25. 制御システムをさらに含み、前記制御システムはニューラルネットワークから動作命令を受信する、請求項２０に記載のシステム。
26. 太陽電池パネルを設置する方法であって、
    アームアセンブリ工具端部を前記太陽電池パネルと係合させるステップであり、前記アームアセンブリ工具端部は、フレーム、および前記フレームに結合された複数の取付デバイスを含む、係合させるステップと、
    摺動可能に結合されたクランプアセンブリを有する設置構造物に対して前記太陽電池パネルを配置するステップと、
    前記アームアセンブリ工具端部に結合されたリニアガイドアセンブリを前記クランプアセンブリと係合させるステップであり、前記リニアガイドアセンブリは、前記クランプアセンブリと、直線移動可能な締付具を前記設置構造物に沿って移動させるように構成されている力トルク変換器と、を係合するように構成されている係合部材を含む前記直線移動可能な締付具を含む、係合させるステップと、
    前記力トルク変換器を作動させ、前記クランプアセンブリを、前記太陽電池パネルの側面と係合させるために前記設置構造物に沿って移動させ、それにより前記太陽電池パネルを前記設置構造物に対して固定するステップと、
    を含む、方法。
27. 前記設置構造物に対して前記太陽電池パネルを水平化するステップをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
28. 前記設置構造物は、八角形横断面を有するトルク管を含み、前記太陽電池パネルを配置する前記ステップは、前記トルク管の側面に対して前記太陽電池パネルを配置するステップを含む、請求項２６または２７に記載の方法。
29. 前記アームアセンブリ工具端部を係合させる前記ステップは、前記太陽電池パネルに対して前記フレームを配置するステップと、前記複数の取付デバイスを使用して、前記太陽電池パネルを前記フレームに除去可能に結合するステップと、を含む、請求項２６から２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 前記リニアガイドアセンブリを係合させる前記ステップは、前記設置構造物に沿った前記クランプアセンブリの位置を感知するステップと、前記力トルク変換器を作動させて、前記リニアガイドアセンブリを配置して、前記係合部材と前記クランプアセンブリとの間の係合を可能にするステップと、を含む、請求項２６から２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記アームアセンブリ工具は自動運転地上車に取り付けられており、前記設置構造物に対して前記自動運転地上車を駆動するステップをさらに含む、請求項２６から３０のいずれか一項に記載の方法。
32. 前記アームアセンブリ工具は非駆動地上車に取り付けられており、自動運転地上車と共に、前記設置構造物に対して前記非駆動地上車を移動させるステップをさらに含む、請求項２６から３０のいずれか一項に記載の方法。
33. 前記アセンブリロボットは、取り付けられている前記アームアセンブリ工具を有する自動運転地上車を含む、請求項３１または３２に記載の方法。
34. ニューラルネットワークから制御システムにより受信された動作命令に基づいて、前記アームアセンブリ工具の制御システムを動作させるステップをさらに含む、請求項２６から３３のいずれか一項に記載の方法。

Images