KR101454858B1

KR101454858B1 - 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇

Info

Publication number: KR101454858B1
Application number: KR1020130008477A
Authority: KR
Inventors: 석진욱; 김기환; 조기수
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2013-01-25
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-10-27
Also published as: KR20140099339A

Abstract

본 발명은 풍력 발전기의 블레이드를 유지보수하는 로봇에 관한 것으로, 제1 수평 프레임; 상기 제1 수평 프레임의 양측에 상호 이격되어 설치되는 한 쌍의 측면 프레임; 상기 제1 수평 프레임, 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나에 설치되는 하나 이상의 유지보수 모듈; 그리고 상기 제1 수평 프레임을 따라 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나를 이동시키며, 상기 한 쌍의 측면 프레임 간의 간격을 조절하는 제1 간격 조절 수단을 포함하는 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇을 제공한다.

Description

풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇{BLADE MAINTANENCE ROBOT OF WIND TURBINE}

본 발명은 풍력 발전기의 블레이드를 유지보수하는 로봇에 관한 것이다.

풍력터빈은 바람의 운동에너지를 기계적인 에너지로 변환해 전기를 생성하는 장치이다. 풍력터빈은 예를 들어 육상이나 해상에 수직으로 세워지는 타워(tower)와, 타워의 상부에 회전하도록 설치되며 발전기를 내장한 나셀(nacelle)과, 발전기 구동을 위해 나셀에 회전하도록 장착되며 복수의 블레이드(blade)가 설치된 로터(rotor)를 구비한다.

이러한 풍력터빈은 사용 중 블레이드 표면에 먼지나 벌레 등이 부착되어 오염될 수 있고, 블레이드에 흠집이나 크랙이 생길 수 있다. 동절기에는 블레이드의 리딩 에지(leading edge)에 결빙이 생길 수도 있다. 블레이드 표면의 이물질이나 얼음은 풍력터빈의 효율 저하를 초래할 뿐 아니라, 블레이드의 표면 결함을 방치할 경우 블레이드 파손의 원인이 될 수 있다. 따라서 풍력터빈은 블레이드의 청소, 검사, 보수 또는 디아이싱(deicing) 등과 같은 유지관리가 필요하다.

하지만 풍력터빈은 타워의 높이가 대략 수십 미터 이상에 달하며, 블레이드의 길이 또한 40 내지 70미터 또는 그 이상에 이르는 거대 구조물이기 때문에 유지관리에 어려움이 많다. 특히 블레이드는 고공에 위치하기 때문에 작업자가 접근하기 어려우며, 작업 환경도 매우 열악하다. 이러한 관계로, 최근에는 보다 안전한 환경에서 블레이드의 유지관리를 수행할 수 있도록 하는 장치들이 제안되고 있다. 그 일환으로 특허문헌 1과 특허문헌 2에는 케이블을 이용해 타워를 따라 승강할 수 있고, 작업자가 탑승한 상태로 블레이드에 접근할 수 있는 유지관리 장치가 개시되어 있다. 그러나 이러한 장치들은 그 크기가 커서 운용에 어려움이 따른다.

본 발명은 풍력 발전기의 블레이드의 길이 방향으로 변화하는 단면 형상을 추종하면서 블레이드를 안정적이고 효과적으로 유지보수할 수 있는 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇은 제1 수평 프레임; 상기 제1 수평 프레임의 양측에 상호 이격되어 설치되는 한 쌍의 측면 프레임; 상기 제1 수평 프레임, 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나에 설치되는 하나 이상의 유지보수 모듈; 그리고 상기 제1 수평 프레임을 따라 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나를 이동시키며, 상기 한 쌍의 측면 프레임 간의 간격을 조절하는 제1 간격 조절 수단을 포함한다.

상기 유지보수 로봇은, 상기 한 쌍의 측면 프레임에 상기 제1 수평 프레임과 이격되어 설치되는 제2 수평 프레임; 그리고 상기 한 쌍의 측면 프레임을 따라 상기 제2 수평 프레임을 이동시키며, 상기 제1 수평 프레임과 상기 제2 수평 프레임 간의 간격을 조절하는 제2 간격 조절 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 제1 간격 조절 수단 및 상기 제2 간격 조절 수단은, 상기 풍력 발전기의 상기 블레이드의 단면 형상을 추종하도록 상기 한 쌍의 측면 프레임 간의 간격 및 상기 제1 수평 프레임과 상기 제2 수평 프레임 간의 간격을 조절할 수 있다.

상기 제1 간격 조절 수단은, 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 제1 측면 프레임을 상기 제1 수평 프레임의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동시키는 제1 구동 수단; 및 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 제2 측면 프레임을 상기 제1 수평 프레임의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동시키는 제2 구동 수단을 포함할 수 있다.

상기 유지보수 로봇은, 상기 유지보수 모듈 및 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나에 설치되며, 상기 블레이드와의 거리를 측정하는 하나 이상의 거리측정 센서를 더 포함할 수 있다.

상기 유지보수 모듈은, 청소 모듈, 초음파 검사 모듈 및 영상 촬영 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 유지보수 장치; 상기 유지보수 장치를 지지하며, 상기 측면 프레임의 제1 가이드 레일을 따라 이동하는 지지부; 그리고 상기 지지부를 상기 제1 가이드 레일을 따라 슬라이드 이동시키는 제1 구동부를 포함할 수 있다.

상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나의 측면 프레임은, 상기 제1 수평 프레임을 따라 슬라이드 이동하는 제1 프레임부; 제1 가이드 레일이 형성된 제2 프레임부; 상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부를 연결하는 중심축 부재; 상기 중심축 부재의 외주면에 회전 가능하게 설치되며, 상기 제1 가이드 레일에 대응하는 제2 가이드 레일이 형성된 회전 프레임부; 그리고 상기 회전 프레임부를 상기 중심축 부재를 중심으로 회전시키는 회동 수단을 포함할 수 있다.

상기 유지보수 로봇은, 각 측면 프레임에 서로 대향하는 방향으로 설치되며, 상기 풍력 발전기의 상기 블레이드의 측면에 접촉하는 복수 개의 제1 접촉 부재와, 각 제1 접촉 부재를 탄성 지지하는 탄성 부재 및 각 제1 접촉 부재를 상기 측면 프레임의 길이 방향으로의 측면에서 수직한 방향으로 이동시키는 구동 실린더를 포함하는 제1 접촉 모듈; 그리고 상기 각 측면 프레임에 설치되며, 상기 제1 접촉 모듈과 상기 블레이드 간의 접촉 압력을 감지하는 압력 센서부를 더 포함하며, 상기 제1 접촉 모듈의 각 구동 실린더는 상기 압력 센서부의 감지 신호에 따라 상기 각 제1 접촉 부재를 개별적으로 이동시킬 수 있다.

상기 제2 수평 프레임은, 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 제1 측면 프레임에 설치되는 제1 프레임; 및 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 제2 측면 프레임에 설치되는 제2 프레임을 포함하며, 상기 제2 간격 조절 수단은, 상기 제1 프레임과 연결되는 제1 슬라이드 부재; 상기 제2 프레임과 연결되는 제2 슬라이드 부재; 상기 제1 슬라이드 부재를 상기 제1 측면 프레임의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동시키는 제1 구동 장치; 및 상기 제2 슬라이드 부재를 상기 제2 측면 프레임의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동시키는 제2 구동 장치를 포함할 수 있다.

상기 유지보수 로봇은, 상기 제1 프레임을 상기 제1 슬라이드 부재에서 상기 제1 측면 프레임의 길이 방향에 수직한 방향으로 슬라이드 이동시키는 제3 구동 장치; 및 상기 제2 프레임을 상기 제2 슬라이드 부재에서 상기 제2 측면 프레임의 길이 방향에 수직한 방향으로 슬라이드 이동시키는 제4 구동 장치를 더 포함할 수 있다.

상기 제2 수평 프레임은, 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 제1 측면 프레임에 설치되는 제1 프레임; 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 제2 측면 프레임에 설치되는 제2 프레임; 그리고 상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임에 각각 수직 방향으로 다단으로 설치되며, 상기 풍력 발전기의 상기 블레이드에 접촉하는 복수 개의 제2 접촉 부재를 포함하며, 상기 복수 개의 제2 접촉 부재는, 상부 단에서 하부 단으로 갈수록, 상기 제1 프레임에 설치된 제2 접촉 부재 및 상기 제2 프레임에 설치된 제2 접촉 부재 사이의 간격이 좁아지고, 상기 제1 프레임에 설치된 제2 접촉 부재 및 상기 제2 프레임에 설치된 제2 접촉 부재의 외주면 경사도가 증가될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면 풍력 발전기의 블레이드의 길이 방향으로 변화하는 단면 형상을 추종하면서 블레이드를 안정적이고 효과적으로 유지보수할 수 있다.

본 발명의 효과는 상술한 효과로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇의 사용 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇의 사시도이다.
도 3은 도 2의 'A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 4는 도 2의 'B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 5는 도 2에 도시된 'C'부의 확대 분해 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유지보수 로봇을 구성하는 유지보수 모듈의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유지보수 로봇을 구성하는 제1 접촉 모듈의 평면도이다.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유지보수 로봇의 동작을 설명하기 위한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유지보수 로봇의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유지보수 로봇의 평면도이다.
도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유지보수 장치를 구성하는 초음파 검사 모듈의 평면도이다.
도 17은 본 발명의 제2 실시예에 다른 유지보수 장치를 구성하는 제2 접촉 모듈의 사시도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유지보수 로봇을 구성하는 제2 접촉 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 이와 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서에서 사용되는 용어와 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것이며, 도면에 도시된 형상은 필요에 따라 본 발명의 이해를 돕기 위하여 과장되어 표시될 수 있다.

만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적인 사전들에 의해 정의된 용어들은 관련된 기술 그리고 본 출원의 본문에 의미하는 것과 동일한 의미를 갖는 것으로 해석될 수 있다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다' 및 이 동사의 다양한 활용형들은 언급된 구성요소, 단계 및 동작 외의 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않을 것이다. 본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇은 블레이드와의 거리 정보 또는 블레이드와의 접촉으로 인한 압력 정보 등을 이용하여 제1 수평 프레임의 양측에 상호 이격되어 설치되는 한 쌍의 측면 프레임의 간격을 블레이드의 길이 방향으로의 단면 형상의 변화에 추종하여 가변적으로 조절함으로써, 블레이드를 안정적이고 효과적으로 유지보수할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇의 사용 상태를 나타낸 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇(100)은 풍력 발전기(200)의 블레이드(blade)(230)에 설치되어 블레이드(230)를 청소하거나, 검사하는 등의 유지보수 작업을 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇의 사시도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇(이하, '유지보수 로봇'으로 약칭할 수 있음)은 제1 수평 프레임(110), 한 쌍의 측면 프레임(121,122), 제2 수평 프레임(130), 유지보수 모듈(141,142), 제1 간격 조절 수단(150), 제2 간격 조절 수단(160) 및 제1 접촉 모듈들(171,172)을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 제1 수평 프레임(110), 제1 측면 프레임(121), 제2 측면 프레임(122) 및 제2 수평 프레임(130)에 의하여 풍력 발전기(200)의 블레이드(230)가 수용되는 사각 형상의 공간부(100a)가 제공될 수 있다. 제1 수평 프레임(110)은 풍력 발전기(200)의 블레이드(230)의 너비에 대응하는 길이, 예를 들어 블레이드(230)의 너비와 동일하거나 이보다 약간 큰 길이로 제공될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 한 쌍의 측면 프레임(121,122)은 제1 수평 프레임(110)의 양측에 상호 이격되어 제1 수평 프레임(110)의 길이 방향(Y)과 수직한 방향(X)으로 설치될 수 있다. 제1 측면 프레임(121)과 제2 측면 프레임(122)은 이의 단부 측에는 제1 수평 프레임(110)의 외면 형상에 대응하는 제1 프레임부(126,125)가 형성되며, 제1 수평 프레임(110)의 길이 방향(Y)을 따라 슬라이드 이동 가능하게 제공될 수 있다. 측면 프레임(121,122)에 대하여는 이후 도 5를 참조하여 후술한다.

일 실시예에 있어서, 제2 수평 프레임(130)은 한 쌍의 측면 프레임(121,122)에서 제1 수평 프레임(110)과 이격된 위치에 제1 수평 프레임(110)의 길이 방향(Y)으로 설치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 수평 프레임(130)은 측면 프레임(121,122)의 길이 방향(X)을 따라 슬라이드 이동 가능하게 제공될 수 있다.

유지보수 모듈(141,142)은 풍력 발전기(200)의 블레이드(230)를 청소하거나 검사하는 등의 유지보수 작업을 수행할 수 있다. 유지보수 모듈(141,142)은 예를 들어 제1 측면 프레임(121,122)의 길이 방향(X)을 따라 슬라이드 이동하면서 블레이드 유지보수 작업을 수행하도록 제공될 수 있다. 도 2에 도시된 실시예에서 유지보수 모듈(141,142)은 각 측면 프레임(121,122)의 상면에 설치되어 있으나, 유지보수 모듈(141,142)은 한 쌍의 측면 프레임(121,122)의 어느 하나에만 설치되거나, 제1 수평 프레임(110)에 설치될 수도 있으며, 그 설치 위치나 설치 구조 역시 블레이드(230)의 종류나 유지보수 목적에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 유지보수 모듈(141,142)에 대하여는 이후 도 6을 참조하여 후술한다.

제1 간격 조절 수단(150)은 제1 수평 프레임(110)의 길이 방향(Y)을 따라 한 쌍의 측면 프레임(121,122)을 슬라이드 이동시키며, 풍력 발전기(200)의 블레이드(230)의 길이 방향으로의 단면 형상을 추종하도록 한 쌍의 측면 프레임(121,122) 간의 간격을 조절할 수 있다. 대안적으로, 제1 간격 조절 수단(150)은 한 쌍의 측면 프레임(121,122) 중 어느 하나의 측면 프레임만을 제1 수평 프레임(110)의 길이 방향(Y)을 따라 슬라이드 이동시켜 한 쌍의 측면 프레임(121,122) 간의 간격을 조절할 수도 있다. 제1 간격 조절 수단(150)에 대하여는 이후 도 3을 참조하여 후술한다.

제2 간격 조절 수단(160)은 측면 프레임(121,122)의 길이 방향(X)을 따라 제2 수평 프레임(130)을 슬라이드 이동시키며, 풍력 발전기(200)의 블레이드(230)의 단면 형상을 추종하도록 제1 수평 프레임(110)과 제2 수평 프레임(130) 간의 간격을 조절할 수 있다. 제2 간격 조절 수단(160)에 대하여는 이후 도 4를 참조하여 후술한다.

제1 접촉 모듈(171,172)은 각 측면 프레임(121,122)에 서로 대향하는 방향으로 설치되며, 블레이드(230)의 변화되는 형상에 대응하여 블레이드(230)를 안정적으로 지지하는 기능을 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 접촉 모듈(171,172)은 쇼크 업소버(shock absorber) 구조를 갖는 복수 개의 제1 접촉 부재들로 구현될 수 있다. 제1 접촉 모듈(171,172)에 대하여는 이후 도 7을 참조하여 후술한다.

압력 센서부(173,174)는 각 측면 프레임(121,122)의 서로 대향하는 측면에 제1 접촉 모듈(171,172)의 후단 측에 배치되도록 설치될 수 있다. 압력 센서부(173,174)는 제1 접촉 모듈(171,172)과 블레이드(230) 간의 접촉 압력을 감지한다. 압력 센서부(173,174)는 예를 들어 제1 접촉 모듈(171,172)과 블레이드(230) 간의 접촉 압력을 감지하여, 블레이드(230)의 단면 형상에 추종하도록 제1 접촉 모듈(171,172)의 각 제1 접촉 부재의 길이를 가변시키는 제1 제어 신호를 송출할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 압력 센서부(173,174)는 측정된 측면 프레임(121,122)과 블레이드(230) 사이의 접촉 압력이 미리 설정된 임계값을 초과하게 되면, 제1 간격 조절 수단(150)의 구동을 중단하여 한 쌍의 측면 프레임(121,122) 사이의 간격이 더 이상 좁혀지지 않도록 하거나, 제1 간격 조절 수단(150)을 구동하여 한 쌍의 측면 프레임(121,122) 사이의 간격을 늘려주도록 제2 제어 신호를 송출할 수 있다.

유지보수 로봇(100)이 지면이나 선박의 데크에서 풍력 발전기(200) 측으로 이동하거나, 풍력 발전기(200)에서 타워(tower)(210)를 타고 올라갈 때, 지면이나 데크의 상면 또는 타워(210)의 외주면에 접촉 회전하여 안정적인 이송을 수행하도록 제1 수평 프레임(110)의 양단과, 각 측면 프레임(121,122)의 일단 측에는 휠(191 내지 194)이 설치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유지보수 로봇(100)이 타워(210)를 따라 이동하도록, 각 측면 프레임(121,122)의 일단 측에는 나셀(nacelle)(220)의 와이어 로프 구동 수단(미도시)으로부터의 와이어 로프가 연결되는 와이어 로프 연결 부재(181 내지 184)가 설치될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 각 측면 프레임(121,122)의 상면 일단 측에는 제1 거리측정 센서(310,320)가 설치될 수 있다. 제1 거리측정 센서(310,320)는 유지보수 로봇(100)이 풍력 발전기(200)의 타워(210)를 따라 올라갈 때, 측면 프레임(121,122)의 길이 방향(X)으로 피측정물까지의 거리를 측정하며, 풍력 발전기(200)의 나셀(220)을 감지한다. 제1 거리측정 센서(310,320)는 제1 수평 프레임(110)에 설치될 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 각 유지보수 모듈(141,142)에는 제2 거리측정 센서(330,340)가 설치될 수 있다. 제2 거리측정 센서(330,340)는 제1 수평 프레임(110)의 길이 방향(Y)으로 피측정물까지의 거리를 측정하며, 풍력 발전기(200)의 블레이드(230)에 이르는 거리를 측정할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제2 거리측정 센서(330,340)에 의해 측정된 유지보수 모듈(141,142)과 블레이드(230) 간 거리값에 따라 측면 프레임(121,122) 간의 간격이 조정될 수 있다. 제2 거리측정 센서(330,340)는 측면 프레임(121,122)에 설치되는 것도 가능하다. 거리측정 센서(310,320,330,340)는 예를 들어 레이저를 발광하고, 대상 물체로부터 반사된 레이저를 수광하여 대상 물체에 이르는 거리값을 측정하거나 대상 물체를 감지하는 레이저 거리측정 센서일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

도 3은 도 2의 'A-A' 선에 따른 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 제1 간격 조절 수단(150)은 제1 측면 프레임(121)을 제1 수평 프레임(110)의 길이 방향(Y)을 따라 슬라이드 이동시키는 제1 구동 수단(151)과, 제2 측면 프레임(122)을 제1 수평 프레임(110)의 길이 방향(Y)을 따라서 그리고 제1 측면 프레임(121)의 이동과 반대되는 방향으로 슬라이드 이동시키는 제2 구동 수단(155)을 포함한다.

일 실시예에 있어서, 제1 구동 수단(151) 및 제2 구동 수단(155)은 각각 제1 수평 프레임(110)의 내부에 제공되는 공간에서 일 측과 타 측에 설치될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 제1 구동 수단(151) 및 제2 구동 수단(155)은 각각 제1 수평 프레임(110)의 상부 내벽의 단부 측과 중앙 측에 설치되는 풀리(152,153,156,157), 그리고 제1 풀리(152,153)와 제2 풀리(156,157)의 사이에 결합되는 벨트 부재(154,158)를 포함한다.

벨트 부재(154,158)는 제1 수평 프레임(110)의 하면에 길이 방향(Y)으로 길게 개방되어 형성된 개방구(110a)를 통해 외부로 노출되며, 각 벨트 부재(154,158)는 이의 하면 일 측이 제1 측면 프레임(121)과 제2 측면 프레임(122)의 일단 측에서 제1 프레임부(126,125)의 내면에 제공되는 가이드부(126a,125a)의 일 측에 고정된다. 풀리(152,153,156,157)의 구동에 따라 각 측면 프레임(121,122)은 제1 수평 프레임(110)의 길이 방향(Y)을 따라 슬라이드 이동한다. 일 실시예에 있어서, 제1 풀리(152,153)와 제2 풀리(156,157)는 서로 반대되는 방향으로 벨트 부재(154,158)를 구동할 수 있다. 이에 따라 블레이드(230)의 다양한 너비에 대응하여 제1 측면 프레임(121)과 제2 측면 프레임(122) 간의 간격이 변화되므로, 유지보수 로봇(100)의 자세를 안정적으로 유지하여 유지보수 작업을 수행할 수 있다.

도 3에 도시된 실시예에서 제1 구동 수단(151) 및 제2 구동 수단(155)은 제1 수평 프레임(110)의 내부에 설치되어 있지만, 제1 구동 수단(151) 및 제2 구동 수단(155)은 측면 프레임(121,122)의 내부에 설치되거나, 제1 수평 프레임(110)과 측면 프레임(121,122)의 사이에 설치되는 것도 가능하다. 도 3에 도시된 실시예는 풀리 방식으로 측면 프레임(121,122)을 구동하는 예를 나타내지만, 측면 프레임(121,122)을 구동시키는 구동 수단(151,155)은 랙-피니언 또는 유압 실린더 등의 다른 방식으로 구현될 수도 있다.

도 4는 도 2의 'B-B' 선에 따른 단면도이다. 도 2 및 도 4를 참조하면, 제2 수평 프레임(130)은 제1 측면 프레임(121)의 하부에 설치되는 제1 프레임(131)과, 제2 측면 프레임(122)의 하부에 설치되는 제2 프레임(132)을 포함한다. 제1 측면 프레임(121) 및 제2 측면 프레임(122)은 내부가 빈 공간으로 제공되며, 하면에는 길이 방향(X)으로 개방되어 개방구(121c,122c)가 형성된다.

제2 간격 조절 수단(160)은 제1 슬라이드 부재(163), 제2 슬라이드 부재(166), 제1 구동 장치(161,162) 및 제2 구동 장치(164,165)를 포함한다. 제1 슬라이드 부재(163)와 제2 슬라이드 부재(166)는 각각 제1 측면 프레임(121)과 제2 측면 프레임(122)의 하면에 형성된 개방구(121c,122c)를 따라 슬라이드 이동한다. 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)은 각각 양 측면에 길이 방향(Y)을 따라 가이드홈(도 2의 도면 부호 131a,132a)이 형성되며, 이 가이드홈(131a,132a)에 제1 슬라이드 부재(163)와 제2 슬라이드 부재(166)의 양측 가이드가 삽입되어져 제1 슬라이드 부재(163)와 제2 슬라이드 부재(166)에 지지된다.

제1 구동 장치(161,162) 및 제2 구동 장치(164,165)는 각각 슬라이드 부재(163,166)를 측면 프레임(121,122)의 길이 방향(X)을 따라 슬라이드 이동시킨다. 일 실시예에 있어서, 제1 구동 장치(161,162)와, 제2 구동 장치(164,165)는 각각 측면 프레임(121,122)의 내부 빈 공간에 고정 설치되는 구동 풀리(161,164)와, 각 구동 풀리(161,164)에 결합되는 벨트(162,165)를 포함하며, 벨트(162,165)의 하면 일측은 제1 슬라이드 부재(163)와 제2 슬라이드 부재(166)의 상면에 고정된다.

일 실시예에 있어서, 각 구동 풀리(161,164)는 각 측면 프레임(121,122)의 내부 공간에서 양측 단부 측에 설치될 수 있으며, 구동 풀리(161,164)는 벨트(162,165)를 서로 동일한 방향으로 회전시킬 수 있다. 구동 풀리(161,164)를 구동시키면, 벨트(162,165)에 연결된 슬라이드 부재(163,166)가 이동하며, 이에 따라 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)이 제1 수평 프레임(110)에 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동하여 제1 수평 프레임(110)과 제2 수평 프레임(130) 간의 간격이 변화되므로, 블레이드(230)의 형상 변화에 대응하여 유지보수 로봇(100)의 자세를 안정적으로 유지하여 유지보수 작업을 효과적으로 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)은 각각 제1 슬라이드 부재(163)과 제2 슬라이드 부재(166)에서 제2 수평 프레임(130)의 길이 방향(Y)으로 슬라이드 이동 가능하도록 제공된다. 즉, 제3 구동 장치(133)는 제1 프레임(131)에 설치되어 제1 프레임(131)을 제1 슬라이드 부재(163)에 대하여 길이 방향(Y)으로 슬라이드 이동시키고, 제4 구동 장치(134)는 제2 프레임(132)에 설치되어 제2 프레임(132)을 제2 슬라이드 부재(166)에 대하여 길이 방향(Y)으로 슬라이드 이동시킨다.

일 실시예에 있어서, 제3 구동 장치(133)와 제4 구동 장치(134)는 각각 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)의 내부 공간에서 일단 측에 고정 설치되는 구동 풀리 부재(133a,134a), 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)의 내부 공간에서 타단 측에 고정 설치되는 보조 풀리 부재(133b,134b) 그리고 구동 풀리 부재(133a,134a)와 보조 풀리 부재(133b,134b) 사이에 연결되는 연결 벨트(133c,134c)를 포함한다.

각 연결 벨트(133c,134c)는 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)의 상면에 길이 방향(Y)으로 길게 개방되어 형성된 개방홈(131b,132b)을 통해 외부로 노출되며, 연결 벨트(133c,134c)의 상면 일 측은 제1 슬라이드 부재(163) 및 제2 슬라이드 부재(166)의 하면에 고정된다. 각 구동 풀리 부재(133a,134a)는 연결 벨트(133c,134c)를 서로 반대 방향으로 회전시키며, 구동 풀리 부재(133a,134a)를 구동시키면 슬라이드 부재(163,166)에 연결 벨트(133c,134c)를 통해 연결된 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)이 서로 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동한다. 이에 따라 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)이 멀어진 상태에서 유지보수 로봇(100)이 블레이드(230)에 설치된 후, 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)을 서로 체결하여 제1 수평 프레임(110)과 대향하도록 제2 수평 프레임(130)을 형성할 수 있다. 한편, 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)이 서로 마주보는 측면에는 각각 홈부(131c)와 돌출부(132c)가 형성되어 있어, 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)이 체결된 상태에서 외력에 대한 저항력이 증가될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)이 체결된 상태에서, 제1 측면 프레임(121)과 제2 측면 프레임(122)이 근접되는 방향으로 이동되는 경우, 제1 측면 프레임(121)과 제2 측면 프레임(122)의 안정적인 이동을 위해 제1 간격 조절 수단(150)과 함께 제3 구동 장치(133)와 제4 구동 장치(134)를 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)을 서로 멀어지는 방향으로 구동할 수 있다. 한편, 앞서 언급된 제1 내지 제4 구동 장치는 도 4의 실시예에 나타난 구조로 제한되지 않으며, 랙-피니언 또는 유압 실린더 등의 다른 방식으로 대체될 수도 있다.

도 5는 도 2에 도시된 'C'부의 확대 분해 사시도이다. 도 5에는 제2 측면 프레임(122)의 구조를 나타내며, 제1 측면 프레임(121)의 구조는 제2 측면 프레임(122)과 대칭되는 형태로 제공될 수 있다. 도 2 및 도 5를 참조하면, 제2 측면 프레임(122)은 제1 프레임부(125), 제2 프레임부(123), 회전 프레임부(124), 중심축 부재(128) 그리고 회동 수단(127)을 포함한다. 제1 프레임부(125)는 가이드부(도 3의 도면부호 125a)를 통해 제1 수평 프레임(110)의 길이 방향(Y)을 따라 슬라이드 이동한다. 제2 프레임부(123)는 상면에 제1 가이드 레일(122a)이 형성된다. 중심축 부재(128)는 외주면이 원형의 형상으로 제공될 수 있다. 중심축 부재(128)는 예를 들어 제2 프레임부(123)의 단부와 제1 프레임부(125)의 단부에 볼트 등의 체결 수단을 이용하여 고정 설치될 수 있다. 중심축 부재(128)의 외주면에는 외둘레를 따라 랙 기어(128a)가 형성된다.

회전 프레임부(124)는 이의 전면 중심 측에 중심축 부재(128)가 관통되는 관통홈(124b)이 형성되며, 중심축 부재(128)의 외주면에 회전 가능하게 설치된다. 회전 프레임부(124)는 제2 프레임부(123)의 단면 형상과 동일하게 제공되며, 그 상면에는 제2 프레임부(123)의 제1 가이드 레일(122a)에 대응하는 제2 가이드 레일(124a) 및 제2 프레임부(123)의 랙 기어(122c)에 대응하는 랙 기어(124c)가 형성된다. 회동 수단(127)은 회전 프레임부(124)를 중심축 부재(128)를 중심으로 회전시킨다. 일 실시예에 있어서, 회동 수단(127)은 회전 프레임부(124)의 내부 공간에 설치되며 피니언 기어(127a)를 회전시키는 구동 모터로 구현될 수 있으며, 피니언 기어(127a)는 회전 프레임부(124)의 내부에서 중심축 부재(128)의 랙 기어(128a)에 기어 결합된다.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유지보수 로봇을 구성하는 유지보수 모듈의 사시도이다. 도 6을 참조하면, 유지보수 모듈(141)은 가이드홈부(143a)를 통해 측면 프레임(121)의 제1 가이드 레일(121a)을 따라 슬라이드 이동하는 슬라이딩 부재(143), 슬라이딩 부재(143)를 이동시키는 제1 구동부(143b,143c), 슬라이딩 부재(143)의 상면에서 회전 가능하도록 제공되는 회전 스테이지(144), 회전 스테이지(144) 상에서 회동축(145a)을 중심으로 회동 가능하도록 제공되는 제1 지지프레임(145), 회동링크(146a)에 의해 제1 지지프레임(145)에 대하여 회동하는 제2 지지프레임(146), 그리고 제2 지지프레임(146)에 고정 설치되는 유지보수 장치(147,148)를 포함한다. 슬라이딩 부재(143), 회전 스테이지(144), 제1 지지 프레임(145), 제2 지지 프레임(146)은 전체적으로 슬라이딩 부재(143)에 의해 제1 가이드 레인(121a)을 따라 이동되며 유지보수 장치(147, 148)를 지지하는 지지부로서 기능을 한다.

제1 구동부(143b,143c)는 예를 들어 슬라이딩 부재(143)의 개방된 하면을 통해 측면 프레임(121)의 상면에 형성된 랙 기어(121b)에 피니언 기어(143c)가 기어 연결되도록 슬라이딩 부재(143)의 내부 공간에 고정 설치되는 구동 모터(143b)로 구현될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 유지보수 장치(147,148)는 블레이드(230)의 영상을 촬영하는 CCD, CMOS 카메라 등과 같은 영상 촬영 모듈(147), 블레이드(230)에 대하여 초음파를 발생하고 그 반사 신호를 이용하여 블레이드(230)의 상태를 점검하는 초음파 검사 모듈(148) 또는 브러시를 구동하여 블레이드(230)의 표면을 청소하는 청소 모듈 등으로 제공될 수 있다.

다시 도 5 및 도 6을 참조하면, 유지보수 모듈(141)을 회전 프레임부(124)의 상면으로 이동시킨 상태에서 회동 수단(127)을 구동시키면 회전 프레임부(124)가 회전하므로, 유지보수 모듈(141)을 회전시켜 블레이드(230)의 하부 측에 대한 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있다. 아울러, 제2 프레임부(123)의 하면에도 제1 가이드 레일(122a)과 동일하게 제3 가이드 레일(미도시)이 형성되어 있어, 유지보수 모듈(141)을 180°회전시킨 상태에서도 측면 프레임(121,122)의 길이 방향(X)을 따라 이동시키면서 블레이드 유지보수 작업을 수행할 수 있다.

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유지보수 로봇을 구성하는 제1 접촉 모듈의 평면도이다. 도 2 및 도 7을 참조하면, 제1 접촉 모듈(171)은 복수 개의 제1 접촉 부재(1711), 탄성 부재(1712), 그리고 구동 실린더(1713)를 포함한다. 제1 접촉 부재(1711)들은 측면 프레임(121)의 이동에 따라 블레이드(230)의 측면에 접촉한다. 탄성 부재(1712)는 제1 접촉 부재(1711)를 탄성 지지하며, 구동 실린더(1713)는 제1 접촉 부재(1711)를 측면 프레임(121)의 길이 방향(X)으로의 측면에서 수직한 방향(Y)으로 이동시킨다. 제1 접촉 모듈(171)의 각 구동 실린더(1713)는 압력 센서부(173)의 감지 신호에 따라 각 제1 접촉 부재(1711)를 개별적으로 이동시키며, 블레이드(230)의 단면 형상에 따라 제1 접촉 부재(1711)들의 위치가 가변되므로 블레이드(230)를 안정적으로 지지하여 유지보수 작업을 수행할 수 있다.

압력 센서부(173)는 각각의 제1 접촉 부재(1711)와 블레이드(230) 사이에 작용하는 접촉 압력을 감지하여, 각 구동 실린더(1713)를 제어하는 제어 신호를 개별적으로 생성할 수 있으며, 이에 따라 제1 접촉 부재(1711)의 길이를 개별적으로 가변하여 블레이드(230)의 단면 둘레를 일정한 압력으로 감싸면서 블레이드(230)를 안정적으로 지지하여 유지보수 작업을 수행할 수 있다. 한편, 압력 센서부(173)에 의하여 감지된 접촉 압력이 미리 정해진 일정 값을 초과하는 경우, 모든 구동 실린더(1713)들을 구동하여 제1 접촉 부재(1711)들을 수축하거나, 측면 실린더(121,122)를 블레이드(230)로부터 멀어지는 방향으로 슬라이드 이동시킬 수 있다.

그 밖에도, 유지보수 로봇(100)은 유지보수 로봇(100)의 자세를 검출하기 위하여 기울기를 검출하는 기울기 센서(tilt sensor)(미도시) 및 기울기 센서의 측정 신호에 따라 와이어 로프(W1 내지 W4)를 구동하는 제어 신호를 나셀(220)의 와이어 로프 구동 수단(미도시)으로 송신하고, 압력 센서부(173,174), 거리측정 센서(330,340)의 측정 값에 기초하여 제1 접촉 모듈(171,172), 측면 프레임(121,122)을 구동하는 제1 간격 조절 수단(150) 등에 제어 신호를 송신하는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.

도 8 내지 도 13은 본 발명의 제1 실시예에 따른 유지보수 로봇의 동작을 설명하기 위한 사시도이다. 도 1, 도 2, 도 8 내지 도 13을 참조하면, 유지보수 로봇(100)을 이용하여 블레이드 유지보수 작업을 수행하기 위해, 먼저 도 8에 도시된 바와 같이 나셀(220)의 와이어 로프 구동 수단(미도시)으로부터의 와이어 로프(W1 내지 W4)를 유지보수 로봇(100)의 네 모서리 부분에 설치된 와이어 로프 연결 부재(181 내지 184)에 연결한다. 유지보수 로봇(100)을 블레이드(230)에 용이하게 설치하기 위하여, 초기에는 도 8에 도시된 바와 같이, 제1 측면 프레임(121)과 제2 측면 프레임(122) 간의 간격 및 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132) 간의 간격이 최대한으로 확장된 상태이다.

나셀(220)의 와이어 로프 구동 수단(미도시)에서 와이어 로프(W1 내지 W4)를 권취함에 따라 도 9에 도시된 바와 같이 유지보수 로봇(100)이 타워(210)를 따라 상승한다. 제1 거리측정 센서(310,320)가 나셀(220)을 감지하면, 유지보수 로봇(100)은 미리 설정된 높이, 예를 들어 미리 결정된 블레이드(230) 유지보수 작업 개시 위치에서 정지한다. 이어서, 나셀(220)의 와이어 로프 구동 수단(미도시)은 유지보수 로봇(100)이 도 10에 도시된 바와 같이 수평 상태가 되도록 와이어 로프들(W1 내지 W4) 중 측면 프레임(121,122)의 선단 측에 연결된 제1 와이어 로프(W1)와, 제2 와이어 로프(W2)를 권취한다. 이때, 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)은 확장된 상태이므로, 측면 프레임(121,122) 사이로 블레이드(230)가 진입될 수 있다.

다음으로, 제3 구동 장치(도 4의 도면부호 133) 및 제4 구동 장치(도 4의 도면부호 134)를 구동하여, 도 11에 도시된 바와 같이 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)을 이동시켜 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)을 체결시킨 후, 제1 간격 조절 수단(도 3의 도면부호 150) 및 제2 간격 조절 수단(도 4의 도면부호 160)을 구동하여, 도 12에 도시된 바와 같이 블레이드(230)의 단면 형상을 추종하도록 측면 프레임(121,122) 간의 간격 및 제1 수평 프레임(110)과 제2 수평 프레임(130) 간의 간격을 조절한다.

측면 프레임(121,122) 간의 간격은 일 예로 제2 거리측정 센서(330,340)에서 측정한 블레이드(230)의 측면에 이르는 거리값에 기초하여 조절될 수 있다. 대안적으로, 측면 프레임(121,122) 간의 간격은 압력 센서부(173)에서 측정한 접촉 압력값에 기초하여 조절될 수도 있다. 한편, 제1 접촉 모듈(171)의 제1 접촉 부재들은 블레이드(230) 단면의 형상에 따라 개별적으로 위치가 조절되므로, 블레이드(230)의 둘레를 일정한 적정 압력으로 가압하면서 블레이드 유지보수 작업을 안정적으로 수행할 수 있다.

도 5 및 도 13을 참조하면, 유지보수 로봇(100)은 나셀(220)의 와이어 로프 구동 수단(미도시)에서 와이어 로프(W1 내지 W4)를 인출함에 따라 블레이드(230)를 따라 내려가면서 측면 프레임(121,122) 간의 간격을 조절하여 유지보수 작업을 수행할 수 있다. 뿐만 아니라, 유지보수 로봇(100)은 블레이드(230)의 말단부에서 회동 수단(127)을 구동하여 회전 프레임부(142)를 회전시켜 유지보수 모듈(141,142)을 180°회전시킬 수 있으며, 이에 따라 블레이드(230)의 말단부에 대하여 청소, 검사 등의 유지보수 작업을 용이하게 수행할 수 있다.

하나의 블레이드(230)에 대한 유지보수 작업을 마치면, 다른 블레이드(230)를 점검하기 위해 측면 프레임(121,122) 간의 간격 및 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132) 간의 간격을 확장한 상태에서 와이어 로프(W1 내지 W4)를 권취하여 블레이드(230)를 상승시키고, 제1 와이어 로프(W1)와 제2 와이어 로프(W2)를 인출하여 점검을 마친 블레이드(230)에서 유지보수 로봇(100)을 해체한 다음, 점검할 블레이드(230)가 하방으로 배치되면 다시 도 9 내지 도 13에서 도시된 순서에 따라 유지보수 작업을 수행할 수 있다.

도 14는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유지보수 로봇의 사시도이다. 도 15는 본 발명의 제2 실시예에 따른 유지보수 로봇의 평면도이다. 본 발명의 제2 실시예를 설명함에 있어서 제1 실시예와 유사한 구성요소에 대하여는 중복되는 설명을 생략하기로 한다. 본 발명의 제2 실시예에서 제2 수평 프레임(130)을 측면 프레임(121,122)의 길이 방향(X)을 따라 슬라이드 이동시키는 구성은 생략될 수 있다. 도 14 및 도 15를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 유지보수 장치(100)는 분사 노즐(149a)들을 통해 물 또는 세제 등을 분사하여 블레이드(230)를 청소하는 워터젯 청소 모듈이 각 측면 프레임(121,122)의 하부에 설치되며, 측면 프레임(121,122)을 따라 이동하면서 블레이드(230)를 검사하도록 초음파 검사 모듈(148a,148b)이 각 측면 프레임(121,122)에 서로 대향하도록 설치된다.

도 16은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유지보수 장치를 구성하는 초음파 검사 모듈의 평면도이다. 도 16을 참조하면, 한 쌍의 측면 프레임(121,122)의 서로 마주보는 측면은 개방된 형태로 제공되며, 측면 프레임(121,122)의 내부는 빈 공간으로 제공되고, 측면 프레임(121,122)의 내면에는 가이드 바(1211,1221)가 형성된다. 초음파 검사 모듈(148a,148b)은 가이드 바(1211,1221)를 따라 측면 프레임(121,122)의 길이 방향(X)으로 슬라이드 이동하는 이동부재(1481), 이동부재(1481)에 대하여 초음파 검사부(1483)를 측면 프레임(121)의 길이 방향(X)으로의 측면에 대하여 수직한 방향(Y)으로 전후진시키며, 초음파 검사부(1483)와 풍력 발전기(200)의 블레이드(230) 간의 거리를 조절하는 검사부 구동 수단(1482)을 포함한다. 이동 부재(1481)는 예를 들어 랙-피니언 구조, 스크류 구조, 유압 실린더, 또는 그 밖의 다른 구동 방식에 의하여 슬라이드 이동될 수 있다. 검사부 구동 수단(1482)은 예를 들어 구동 실린더로 구현될 수 있으나 이에 제한되지는 않는다.

도 17은 본 발명의 제2 실시예에 다른 유지보수 장치를 구성하는 제2 접촉 모듈의 사시도이다. 도 14 및 도 17을 참조하면, 제2 접촉 모듈(175)은 제1 프레임(131) 및 제2 프레임(132)의 서로 인접하는 단부 측에서 블레이드(230)의 전면을 향하는 위치에 지지 부재(176)를 통해 설치되는 복수 개의 제2 접촉 부재(177a~179a,177b~179b)를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 제2 접촉 부재(177a~179a,177b~179b)는 지지 부재(176)에 아이들 회전 가능하도록 제공될 수 있다.

제2 접촉 부재들(177a~179a,177b~179b)은 제1 프레임(131)과 제2 프레임(132)에 수직 방향으로 다단을 이루도록 설치될 수 있다. 이때, 블레이드(230)의 전면 측의 형상 변화에 대응하여 안정적으로 블레이드(230)를 따라 이동하도록, 복수 개의 제2 접촉 부재(177a~179a,177b~179b)는 상부 단에서 하부 단으로 갈수록 제1 프레임(131)에 설치된 제2 접촉 부재(177a,178a,179a) 및 제2 프레임(132)에 설치된 제2 접촉 부재(177b,178b,179b) 사이의 간격은 좁아지고, 제1 프레임(131)에 설치된 제2 접촉 부재(177a,178a,179a) 및 제2 프레임(132)에 설치된 제2 접촉 부재(177b,178b,179b)의 외주면 경사도는 증가되는 형태로 제공될 수 있다.

도 18은 본 발명의 제2 실시예에 따른 유지보수 로봇을 구성하는 제2 접촉 모듈의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 17 및 도 18을 참조하면, 유지보수 로봇(100)이 블레이드(230)의 길이 방향을 따라 중심 측으로부터 멀어지는 방향으로 이동할 경우 블레이드(230)의 단면 형상은 예컨대 굵은 선으로 도시된 "D1", "D2", "D3" 순으로 변화될 수 있다. 제2 접촉 모듈(175)의 제2 접촉 부재들(177a~179a,177b~179b)은 블레이드(230)의 단면 형상이 "D1"에서 "D2"로, 그리고 "D2"에서 "D3"로 변화할 때, 블레이드(230)의 전면 측의 선단에 회전하면서 접촉하며 이에 따라 유지보수 로봇(100)이 블레이드(230)의 길이 방향으로 안정적으로 이동되도록 지지하며, 유지보수 로봇(100)의 이동 위치를 가이드하는 역할을 수행할 수 있다. 한편, 제1 접촉 모듈(171,172)과 측면 프레임(121,122) 역시 블레이드(230)의 측단면의 형상의 변화 및 측면 프레임(121,122)과 블레이드(230)간 거리 변화에 대응하여 가변적으로 이동이 제어됨으로써 블레이드(230)의 길이 방향으로의 단면 형상의 변화에 추종하여 블레이드(230)를 안정적으로 파지할 수 있다.

이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

100: 유지보수 로봇 110: 제1 수평 프레임
121: 제1 측면 프레임 121a, 122a: 제1 가이드 레일
122b,124b: 랙 기어 121c,122c: 개방구
122: 제2 측면 프레임 123: 제2 프레임부
124: 회전 프레임부 124a: 제2 가이드 레일
124b: 관통홈 125,126: 제1 프레임부
125a,126a: 가이드부 127: 회동 수단
128: 중심축 부재 130: 제2 수평 프레임
131: 제1 프레임 131a,132a: 가이드홈
131b,132b: 개방홈 132: 제2 프레임
133: 제3 구동 장치 133a,134a: 구동 풀리 부재
133b,134b: 보조 풀리 부재 133c,134c: 연결 벨트
134: 제4 구동 장치 141,142: 유지보수 모듈
143: 슬라이딩 부재 143a: 가이드홈부
143b,143c: 제1 구동부 144: 회전 스테이지
145: 제1 지지프레임 146: 제2 지지프레임
146a: 회동링크 147,148: 유지보수 장치
148a,148b: 초음파 검사 모듈 1481: 이동부재
1482: 검사부 구동 수단 1483: 초음파 검사부
149a,149b: 분사 노즐 150: 제1 간격 조절 수단
151: 제1 구동 수단 152,153: 제1 풀리
154,158: 벨트 부재 155: 제2 구동 수단
156,157: 제2 풀리 160: 제2 간격 조절 수단
161,162: 제1 구동 장치 163: 제1 슬라이드 부재
164,165: 제2 구동 장치 166: 제2 슬라이드 부재
171,172: 제1 접촉 모듈 1711: 제1 접촉 부재
1712: 탄성 부재 1713: 구동 실린더
173,174: 압력 센서부 175: 제2 접촉 모듈
176: 지지 부재 177a~179a,177b~179b: 제2 접촉 부재
181~184: 와이어 로프 연결 부재 191~194: 휠
200: 풍력 발전기 210: 타워
220: 나셀 230: 블레이드
310,320: 제1 거리측정 센서 330,340: 제2 거리측정 센서

Claims

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풍력 발전기의 블레이드를 유지보수하는 로봇에 있어서,
제1 수평 프레임;
상기 제1 수평 프레임의 양측에 상호 이격되어 설치되는 한 쌍의 측면 프레임;
상기 제1 수평 프레임, 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나에 설치되는 하나 이상의 유지보수 모듈; 그리고
상기 제1 수평 프레임을 따라 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나를 이동시키며, 상기 한 쌍의 측면 프레임 간의 간격을 조절하는 제1 간격 조절 수단을 포함하고,
상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나의 측면 프레임은,
상기 제1 수평 프레임을 따라 슬라이드 이동하는 제1 프레임부;
제1 가이드 레일이 형성된 제2 프레임부;
상기 제1 프레임부와 상기 제2 프레임부를 연결하는 중심축 부재;
상기 중심축 부재의 외주면에 회전 가능하게 설치되며, 상기 제1 가이드 레일에 대응하는 제2 가이드 레일이 형성된 회전 프레임부; 그리고
상기 회전 프레임부를 상기 중심축 부재를 중심으로 회전시키는 회동 수단을 포함하는 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇.
풍력 발전기의 블레이드를 유지보수하는 로봇에 있어서,
제1 수평 프레임;
상기 제1 수평 프레임의 양측에 상호 이격되어 설치되는 한 쌍의 측면 프레임;
상기 제1 수평 프레임, 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나에 설치되는 하나 이상의 유지보수 모듈; 그리고
상기 제1 수평 프레임을 따라 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나를 이동시키며, 상기 한 쌍의 측면 프레임 간의 간격을 조절하는 제1 간격 조절 수단을 포함하고,
각 측면 프레임에 서로 대향하는 방향으로 설치되며, 상기 풍력 발전기의 상기 블레이드의 측면에 접촉하는 복수 개의 제1 접촉 부재와, 각 제1 접촉 부재를 탄성 지지하는 탄성 부재 및 각 제1 접촉 부재를 상기 측면 프레임의 길이 방향으로의 측면에서 수직한 방향으로 이동시키는 구동 실린더를 포함하는 제1 접촉 모듈; 그리고
상기 각 측면 프레임에 설치되며, 상기 제1 접촉 모듈과 상기 블레이드 간의 접촉 압력을 감지하는 압력 센서부를 더 포함하며,
상기 제1 접촉 모듈의 각 구동 실린더는 상기 압력 센서부의 감지 신호에 따라 상기 각 제1 접촉 부재를 개별적으로 이동시키는 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇.
풍력 발전기의 블레이드를 유지보수하는 로봇에 있어서,
제1 수평 프레임;
상기 제1 수평 프레임의 양측에 상호 이격되어 설치되는 한 쌍의 측면 프레임;
상기 제1 수평 프레임, 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나에 설치되는 하나 이상의 유지보수 모듈; 그리고
상기 제1 수평 프레임을 따라 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나를 이동시키며, 상기 한 쌍의 측면 프레임 간의 간격을 조절하는 제1 간격 조절 수단을 포함하고,
상기 한 쌍의 측면 프레임에 상기 제1 수평 프레임과 이격되어 설치되는 제2 수평 프레임; 그리고
상기 한 쌍의 측면 프레임을 따라 상기 제2 수평 프레임을 이동시키며, 상기 제1 수평 프레임과 상기 제2 수평 프레임 간의 간격을 조절하는 제2 간격 조절 수단을 더 포함하며,상기 제2 수평 프레임은,
상기 한 쌍의 측면 프레임 중 제1 측면 프레임에 설치되는 제1 프레임; 및
상기 한 쌍의 측면 프레임 중 제2 측면 프레임에 설치되는 제2 프레임을 포함하며,
상기 제2 간격 조절 수단은,
상기 제1 프레임과 연결되는 제1 슬라이드 부재;
상기 제2 프레임과 연결되는 제2 슬라이드 부재;
상기 제1 슬라이드 부재를 상기 제1 측면 프레임의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동시키는 제1 구동 장치; 및
상기 제2 슬라이드 부재를 상기 제2 측면 프레임의 길이 방향을 따라 슬라이드 이동시키는 제2 구동 장치를 포함하는 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇.
제9 항에 있어서,
상기 제1 프레임을 상기 제1 슬라이드 부재에서 상기 제1 측면 프레임의 길이 방향에 수직한 방향으로 슬라이드 이동시키는 제3 구동 장치; 및
상기 제2 프레임을 상기 제2 슬라이드 부재에서 상기 제2 측면 프레임의 길이 방향에 수직한 방향으로 슬라이드 이동시키는 제4 구동 장치를 더 포함하는 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇.
풍력 발전기의 블레이드를 유지보수하는 로봇에 있어서,
제1 수평 프레임;
상기 제1 수평 프레임의 양측에 상호 이격되어 설치되는 한 쌍의 측면 프레임;
상기 제1 수평 프레임, 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나에 설치되는 하나 이상의 유지보수 모듈; 그리고
상기 제1 수평 프레임을 따라 상기 한 쌍의 측면 프레임 중 적어도 하나를 이동시키며, 상기 한 쌍의 측면 프레임 간의 간격을 조절하는 제1 간격 조절 수단을 포함하고,
상기 한 쌍의 측면 프레임에 상기 제1 수평 프레임과 이격되어 설치되는 제2 수평 프레임; 그리고
상기 한 쌍의 측면 프레임을 따라 상기 제2 수평 프레임을 이동시키며, 상기 제1 수평 프레임과 상기 제2 수평 프레임 간의 간격을 조절하는 제2 간격 조절 수단을 더 포함하며,상기 제2 수평 프레임은,
상기 한 쌍의 측면 프레임 중 제1 측면 프레임에 설치되는 제1 프레임;
상기 한 쌍의 측면 프레임 중 제2 측면 프레임에 설치되는 제2 프레임; 그리고
상기 제1 프레임 및 상기 제2 프레임에 각각 수직 방향으로 다단으로 설치되며, 상기 풍력 발전기의 상기 블레이드에 접촉하는 복수 개의 제2 접촉 부재를 포함하며,
상기 복수 개의 제2 접촉 부재는, 상부 단에서 하부 단으로 갈수록, 상기 제1 프레임에 설치된 제2 접촉 부재 및 상기 제2 프레임에 설치된 제2 접촉 부재 사이의 간격이 좁아지고, 상기 제1 프레임에 설치된 제2 접촉 부재 및 상기 제2 프레임에 설치된 제2 접촉 부재의 외주면 경사도가 증가되는 풍력 발전기의 블레이드 유지보수 로봇.