JP3200455U - 太陽光発電パネル清掃ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】容易にメンテナンスを実施するために、人手を介さずに自律的に清掃動作する太陽光発電パネル清掃ロボットを提供する。【解決手段】太陽光発電パネル清掃ロボットは筐体２内にマイクロプロセッサを搭載し、段差センサ３、および汚れ検知センサを装備する。太陽光発電パネルの上面に付着した汚れを検知して、モータ１２を駆動し、クランク１１を介してピストン１０が断続的に往復運動を行うことにより、タンク８からシリンダ９内に補給された洗浄水をノズル７から脈動式ジェット水流として噴出させて汚れを分解し、吸着ローラー６で除去する。スタッドレスタイヤ５を装備することによって、傾斜角を有する太陽光発電パネルから落下することなく、自律的に太陽光発電パネルの上面の汚れを移動しながら清掃する。【選択図】図３

Description

本考案は、野原や屋上に設置された太陽光発電パネルを清掃するためのロボットに関するものである。

近年再生可能エネルギーの普及が進み、その中で太陽光発電パネルが設置される環境が増加する傾向にある。しかし、太陽光発電パネルは屋外に設置されるため、時間の経過に伴い次第に汚れ（粉塵、鳥の糞など）が堆積、付着することになる。こうした状況は太陽光発電にとって太陽光の透過率が低下することにより発電効率が低下するという問題を抱えてしまう。そのため、定期的に太陽光発電パネルを清掃する必要があるが、人による清掃は時間を要し、また場所によっては作業性が悪く清掃作業が困難であった。

実用新案登録第３０７４９０５号 特開２０１０−１５５３０８

前記特許文献１に記載されているロボットは、水ノズルとブラシを有する２本腕アームロボットと、屈折はしご付きポンプ車から成る設備であり、ポンプ車が移動できる範囲が限定されることになるため、利便性に欠けていた。
前記特許文献２に記載されている清掃ロボットシステムは、太陽光発電パネル上を走行する機能と清掃する機能を有する清掃ロボットと、前記清掃ロボットを第１のパネルから第２のパネルへ移動させる搬送機能を有したアレンジロボットから成り、以下の問題がある。太陽光発電パネルは地上に設置されるので、前記清掃ロボットが太陽光発電パネル上を移動する途中で段差を超えて落下する時があった。また、前記清掃ロボットが太陽光発電パネル上に水や洗浄液を噴射するだけでは、前記太陽光発電パネル上に付着した強固な汚れ（鳥の糞など）を完全に除去することができない、かつ回転ブラシでは前記太陽光発電パネルの表面を傷つけてしまい、発電効率が低下する問題があった。
また、傾斜角を有する太陽光発電パネルでも前記清掃ロボットは前記太陽光発電パネルとの間に負圧を発生させて真空吸着により清掃作業を継続できるが、前記真空吸着は時間を要するだけでなく真空吸着装置を導入するため、清掃ロボットの大型化とコストアップを招いた。
本考案は以上のような欠点を解決するためのものであり、大規模な太陽光発電パネルを清掃する設備を不要にし、かつ容易にメンテナンスができる清掃ロボットを提供することを目的としている。

上記の問題を達成するために、請求項１に係わる考案は、筐体内に太陽光発電パネルの上面を移動する経路を決めるための経路生成システムと移動経路に沿って清掃ロボットを動作させる移動制御システムが組み込まれたマイクロプロセッサを搭載した太陽光発電パネル清掃ロボットであって、前記太陽光発電パネルの上面を移動する機能と、前記太陽光発電パネルの上面の汚れを清掃する機能を備えることを特徴とする。

また、請求項２に係わる考案は、筐体内に太陽光発電パネルの上面を移動する経路を決めるための経路生成システムと移動経路に沿って清掃ロボットを動作させる移動制御システムが組み込まれたマイクロプロセッサを搭載した太陽光発電パネル清掃ロボットであって、地面と前記太陽光発電パネルの上面の位置を判別する段差センサと、前記太陽光発電パネルの上面に付着した汚れを検知するセンサと、汚れを分解する脈動式ジェット水流を噴出する機構と、前記脈動式ジェット水流により分解された汚れを除去するための吸着ローラーを装備することを特徴とする。

また、請求項３に係わる考案は、筐体内に太陽光発電パネルの上面を移動する経路を決めるための経路生成システムと移動経路に沿って清掃ロボットを動作させる移動制御システムが組み込まれたマイクロプロセッサを搭載した太陽光発電パネル清掃ロボットであって、柔らかいゴムで作られ、前記太陽光発電パネルと接地するトレッド面に細かい溝を設けたスタッドレスタイヤを装備することを特徴とする。

以上の説明から明らかなように、本考案にあっては次に列挙する効果が得られる。
請求項１記載の太陽光発電パネル清掃ロボットによれば、筐体内に前記太陽光発電パネルの上面を移動する経路を決めるための経路生成システムと、移動経路に沿って清掃ロボットを動作させる移動制御システムが組み込まれたマイクロプロセッサを搭載し、前記太陽光発電パネルの上面を移動する機能と、前記太陽光発電パネルの上面の汚れを清掃する機能を備えることにより、前記太陽光発電パネルを全面に渡り隈無く移動しながら前記太陽光発電パネルの上面の汚れを清掃することができる。

請求項2記載の太陽光発電パネル清掃ロボットによれば、前記段差センサにより地面と前記太陽光発電パネルの上面の位置を判別することにより前記太陽光発電パネルの上面からの落下を防止し、前記汚れ検知センサにより的確に前記太陽光発電パネルの上面に付着した汚れを検出し、脈動式ジェット水流を噴出することにより検出した汚れを分解し、吸着ローラーにより分解した汚れを除去するので、前記太陽光発電パネルの上面を傷つけることなく、前記太陽光発電パネルの上面の汚れを清掃することができる。

請求項３記載の太陽光発電パネル清掃ロボットによれば、柔らかいゴムで作られ、かつ前記太陽光発電パネルと接地するトレッド面に細かい溝を設けたスタッドレスタイヤを装備することにより前記太陽光発電パネルとの密着性が良くなるため、傾斜角を有する前記太陽光発電パネルから滑り落ちることなく、前記太陽光発電パネルの上面を移動することができる。

本考案の太陽光発電パネル清掃ロボットは、簡素化された設備であり経済的に優れ、人手を介さずに自律的に動作するため、容易にメンテナンスを実施することができる。

本考案に係る実施形態の太陽光発電パネル清掃ロボットの全体斜視図 太陽光発電パネル清掃ロボットの全体斜視図 太陽光発電パネル清掃ロボットの側面からみた透視図

以下、本考案の実施形態を図に基づいて説明する。図１は本考案に係る実施形態の太陽光発電パネル清掃ロボット（以下、清掃ロボット）の全体斜視図であり、屋外に設置された太陽光発電パネル（以下、パネル）の上面に載せられた前記清掃ロボット１が、前記パネルPの上面を移動しながら、前記パネルPの上面を清掃する様子を表す。

図２は本考案の実施例１の全体斜視図であり、前記清掃ロボット１は筐体２内にマイクロプロセッサを搭載した構造であり、パネルPの上面を移動する機能と、パネルPの上面を清掃する機能を備えている。

清掃ロボット１の動作する仕組みについて説明する。清掃ロボット１に搭載されたマイクロプロセッサには、移動する経路を決定するための経路生成モジュールと、移動経路に沿って清掃ロボット１の動作を制御する移動制御モジュールが組み込まれている。先に経路生成モジュールを用いてパネルPの全面を隈無く移動する経路を生成する。その後移動制御モジュールを用いて生成された移動経路に沿って清掃ロボット１は動作する。通常は軌道追従制御により動作するが、パネルPの端を超えそうになるなど異常がある時には、非常回避制御に切り替わる。非常回避動作が完了すれば、移動距離を補正して再度移動経路に戻り、清掃ロボット１は動作を続行する。清掃ロボット１を移動させる方法として、前方にある左右２輪の各々にモータを取り付けて左右２輪の回転速度差を利用して舵取りを行う左右２輪独立駆動方式を適用する場合や、前方２輪にステアリング用サーボモータを、後方２輪に駆動用モータとデファレンシャルギヤを取り付けたステアリング型駆動方式を用いる場合がある。

以下、清掃ロボット１の移動する機能について説明する。清掃ロボット１はマイクロプロセッサからの指示に従い、タイヤ５を駆動させてパネルPの上面を移動する。清掃ロボット１がパネルPの端を超えそうになる時は、筐体２の底面に搭載された段差センサ３によりパネルPの端を検知して移動経路を変更するため、パネルPの端からの落下を回避することができる。段差センサ３は発光素子である赤外線LED、受光素子であるCMOSイメージセンサを一体化された測距センサであり、反射光の位置検出の違いにより、地面とパネルPの上面との位置を判別する性能を有する。また段差センサ３の検出幅（清掃ロボット進行方向の長さ）をパネルPの間にある継ぎ目の幅以上を確保すれば、段差センサ３は継ぎ目と地面との差を判別して、そのまま動作を続行する。清掃ロボット１は上述した移動する機能を有することで、清掃作業を中断することが無く、計画的にパネルPの全面を清掃することができる。

以下、清掃ロボット１の清掃する機能について説明する。清掃ロボット１がパネルPの上面を移動しながら、筐体２の底面の後方に装備された吸着ローラー６により、パネルPの上面の汚れ（粉塵）を除去する。さらに、移動する途中に強固な汚れ（鳥の糞など）がある時には、筐体２の前方に搭載された汚れ検知センサ４が強固な汚れを検知する。汚れ検知センサ４は発光素子と受光素子が一体化したフォトセンサであり、受光素子で検出する反射光量の相違により、強固な汚れのある箇所と、綺麗なパネルPの上面を判別する性能を有する。筐体２の底面に装着されたノズル７から脈動式ジェット水流を噴出させて強固な汚れを分解し、吸着ローラー６が分解された汚れを除去する。吸着ローラー６はPVAスポンジなどの材質が用いられ、清掃ロボット１が移動するとともに吸着ローラー６が回転して、洗浄水とともに分解された汚れを吸着する。吸着ローラー６はソフトにパネルPの上面にタッチするため、パネルPの上面を傷つけることなく、パネルPの上面の汚れを清掃することができる。

以下、脈動式ジェット水流を噴出させる仕組みについて説明する。図３は太陽光発電パネル清掃ロボットの側面からみた透視図であり、脈動式ジェット水流はシリンダ９と、ピストン１０と、前記ピストン１０を往復運動させる駆動手段を備えたクランク１１と、モータ１２で構成されることを示す。清掃ロボット１が汚れ検知センサ４により強固な汚れを検知したとき、筐体２内に搭載されるマイクロプロセッサからの指示によりモータ１２が駆動して、クランク１１を介してピストン１０が断続的に往復運動を行うことによって、シリンダ９内に補給された洗浄水は流路を通り、ノズル７から脈動式ジェット水流となって噴出される。洗浄水は、筐体２の上に取り付けられたタンク８からチューブを通してシリンダ９に供給される。

また、清掃ロボット１に装備したタイヤ５は柔らかいゴムで作られ、かつパネルとの接地するトレッド面に細かい溝を設けたスタッドレスタイヤで、パネルPとの密着性が良いことから、清掃ロボット１は傾斜角を有するパネルPから滑り落ちることなく、パネルPの上面を移動することができる。

本考案は、太陽光発電パネルを設置する産業で利用される。

P 太陽光発電パネル
１ 清掃ロボット
２ 筐体
３ 段差センサ
４ 汚れ検知センサ
５ タイヤ
６ 吸着ローラー
７ ノズル
８ タンク
９ シリンダ
１０ ピストン
１１ クランク
１２ モータ

Claims (3)

1. 太陽光発電パネルの上面を移動する経路を決定するための経路生成モジュールと移動経路に沿って清掃ロボットの動作を制御する移動制御モジュールが組み込まれたマイクロプロセッサを搭載した清掃ロボットであり、
   前記太陽光発電パネルの上面を移動する機能と、
   前記太陽光発電パネルの上面を清掃する機能
   を有する前記太陽光発電パネルの清掃ロボット。
2. 地面と前記太陽光発電パネルの上面の位置を判別する段差センサと、
   前記太陽光発電パネルの上面に付着した汚れを検知する汚れ検知センサと、
   汚れを分解するために脈動式ジェット水流を噴出する機構と、
   汚れを除去するための吸着ローラー
   を装備する請求項１の前記太陽光発電パネルの清掃ロボット。
3. 前記太陽光発電パネルとの接地面に細かい溝があり、かつ柔らかいゴムで作られたタイヤを装備する請求項１又は２の前記太陽光発電パネルの清掃ロボット。