KR101579036B1 - 태양전지 패널용 세척 로봇 - Google Patents

태양전지 패널용 세척 로봇 Download PDF

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KR101579036B1
KR101579036B1 KR1020150014376A KR20150014376A KR101579036B1 KR 101579036 B1 KR101579036 B1 KR 101579036B1 KR 1020150014376 A KR1020150014376 A KR 1020150014376A KR 20150014376 A KR20150014376 A KR 20150014376A KR 101579036 B1 KR101579036 B1 KR 101579036B1
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김은국
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김태훈
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이정호
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

본 발명은 태양전지 패널용 세척 로봇에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇은 직경보다 길이가 긴 4개의 세척롤러와 바닥면과 경사각이 가변되는 4개의 주행휠을 제어하여 큰 경사각을 갖는 태양전지 패널의 경사진 표면을 따라 낙하하지 않으면서도 자유롭게 주행 가능하며, 주행과 동시에 세척이 가능한 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.

Description

태양전지 패널용 세척 로봇{CLEANING ROBOT FOR SOLAR PANEL}
본 발명은 세척용 로봇 및 그 주행방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 직경보다 길이가 긴 4개의 세척롤러와 바닥면과 경사각이 가변되는 4개의 주행휠을 제어하여 큰 경사각을 갖는 태양전지 패널의 경사진 표면을 따라 낙하하지 않으면서도 자유롭게 주행가능하며, 주행과 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, 교차되는 두 방향으로 각각 한 쌍씩 배치되는 세척롤러와 4개의 주행휠을 이용하여 태양전지 패널 표면에서 어느 한 방향으로 주행함과 동시에 표면세척이 가능한 태양전지 패널용 세척 로봇을 제공함에 있다.
또한, 상기 세척롤러를 이용하여 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 세척용 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 세척용 로봇의 파손 또는 추락을 방지할 수 있는 태양전지 패널용 세척 로봇을 제공함에 있다.
또한, 부분적 훼손된 곳을 세척용 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 발명에 따라, 태양전지 패널용 세척 로봇에 있어서, 로봇몸체; 직경보다 길이가 긴 형상으로 마련되며, 외측면이 바닥면과 마주보도록 배치되어 상기 로봇몸체에 설치되되 각각 독립적으로 회전가능하게 설치되는 4개의 세척롤러와, 각 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재를 포함하는 제1세척주행모듈; 일 면이 바닥면과 마주보도록 배치되어 상기 로봇몸체에 독립적으로 회전하도록 설치되며, 상기 바닥면과의 경사각 및 접점이 가변가능한 4개의 주행휠과, 각각의 주행휠에 설치되는 세척패드를 포함하는 제2세척주행모듈; 및, 상기 제1세척주행모듈의 각 세척롤러의 회전속도, 회전수 및 회전방향을 제어하고, 상기 제2세척주행모듈의 각 주행휠의 회전속도, 회전수, 회전방향, 바닥면과의 경사각 및 접점을 제어하는 제어부;를 포함하며, 상기 제1세척주행모듈의 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 제4세척롤러이고, 상기 제2세척주행모듈의 4개의 주행휠은 상기 4개의 세척롤러에 의해 구획되는 4개의 영역에 각각 하나씩 위치하도록 배치되며, 각 주행휠의 경사각은 0°초과 13°이하로 제어되는 태양전지 패널용 세척 로봇에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 4개의 주행휠 각각의 회전축 중심은 횡방향 및 종방향으로 평행하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 제1세척롤러 및 상기 제2세척롤러의 축방향과 상기 제3세척롤러 및 상기 제4세척롤러의 축방향은 서로 수직일 수 있다.
또한, 상기 제1세척롤러 및 상기 제2세척롤러는 축방향이 상기 로봇몸체의 전방 방향과 수직이 되도록 배치되고, 상기 제3세척롤러 및 상기 제4세척롤러는 축방향이 상기 로봇몸체의 전방 방향과 평행하도록 배치될 수 있다.
또한, 상기 로봇몸체에는 상기 로봇몸체의 하측에서 상기 제1세척주행모듈 및 제2세척주행모듈을 통해 모아지는 오물을 흡입하여 상측으로 토출하는 팬이 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 로봇몸체에는 초음파 센서가 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 로봇몸체에는 기울기 센서가 더 설치될 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 세척롤러를 이용하여 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 세척용 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 세척용 로봇의 파손 또는 추락을 방지할 수 있는 태양전지 패널용 세척 로봇이 제공된다.
또한, 부분적 훼손된 곳을 세척용 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 저면도이고,
도 3은 도 1의 A-A'을 따라 절단한 단면도
도 4는 도 3의 제1주행부의 상세도,
도 5 내지 도 16은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 주행방향별 구동상태도이다.
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 사시도, 도 2는 도 1의 A-A'을 따라 절단한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇은 로봇몸체(10), 제1세척주행모듈(20), 제2세척주행모듈(30) 및 제어부(미도시)를 포함하여 구성된다.
상기 로봇몸체(10)는 로봇의 몸체를 이루는 부분으로서, 축전지, GPS, 기울기 센서, 초음파 센서, 카메라 및 적어도 2개의 팬(11)이 설치된다. 또한, 로봇몸체(10)에는 세척용 로봇의 제어기능을 수행하는 제어부가 설치된다.
상기 제어부는 상기 GPS, 초음파 센서, 기울기 센서 및 카메라로부터 각각 획득되는 정보를 수신하여 이를 토대로 제1세척주행모듈(20)과 제2세척주행모듈(30)을 제어한다.
상기 카메라와 상기 초음파 센서는 주행방향의 전방에 대한 영상정보 획득이 가능하도록 설치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 GPS로부터 수신되는 정보는 세척 로봇이 현재 위치하는 위치정보이고, 상기 초음파 센서로부터 수신되는 정보는 세척 로봇의 전후방 또는 측방에 위치하는 장애물 등에 정보이며, 상기 기울기 센서로부터 수신되는 정보는 로봇몸체(10)의 바닥면에 대한 기울기에 대한 정보이며, 상기 카메라로부터 획득되는 정보는 세척 로봇의 외부 영상정보이다.
특히 제어부에서는 상기 기울기 센서로부터 수신되는 기울기값을 토대로 하여 후술하는 각 주행휠의 바닥면에 대한 각도와 회전수를 제어하여 로봇몸체(10)의 균형을 유지하게 할 수 있다.
상기 기울기 센서를 이용하여 바닥면이 경사각으로 형성된 표면에서도 세척 로봇이 균형을 유지하면서 주행 및 세척이 가능할 수 있다.
상기 팬(11)은 로봇몸체(10)의 하측에서 후술하는 제1세척주행모듈(20) 및 제2세척주행모듈(30)로부터 모아지는 오물을 흡입하여 로봇몸체(10)의 상측으로 토출하는 부재이고, 토출되는 부분에 소정의 오물봉투 등이 결합되어 상기 팬(11)을 통해 토출된 오물을 한 곳으로 모으도록 할 수 있다.
도 3은 도 1의 저면도이다. 도 3을 참조하면, 상기 제1세척주행모듈(20)은 외측면이 바닥면과 마주보도록 배치되는 제1세척롤러(21), 제2세척롤러(22), 제3세척롤러(23) 및 제4세척롤러(24)인 4개의 세척롤러와, 각 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재(a')를 포함하여 구성된다.
상기 세척부재(a')는 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 설치되는 고정부재(2)에 각각 결합되어 독립적으로 구동하도록 설치된다.
여기서, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 롤러축은 동일선 상에 위치하고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 롤러축도 동일선 상에 위치하도록 배치된다.
이때, 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.
또한, 제1세척롤러(21) 및 제2세척롤러(22)의 축방향과 제3세척롤러(23) 및 제4세척롤러(24)의 축방향은 상호 교차하도록 설치된다.
제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 축방향과 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 축방향은 서로 수직인 것이 바람직하다.
본 실시예에서는 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 축방향이 로봇몸체(10)의 전방 방향과 수직인 방향이고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)의 축방향은 로봇몸체(10)의 전방 방향과 평행한 방향으로 배치된 것이 도시되어 있다.
결과적으로, 4개의 세척용 구동롤러는 중앙부는 비어있는 형태인 "+"자 형태로 배치된다.
제어부는 세척주행모듈(20)의 각 세척롤러의 회전속도 또는 회전수와, 각 세척롤러의 회전방향을 각각 독립적으로 제어한다.
삭제
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.
상기 제2세척주행모듈(30)은 제1세척주행부(31), 제2세척주행부(32), 제3세척주행부(33) 및 제4세척주행부(34)를 포함하여 구성된다. 각 세척주행부는 4개의 세척롤러의 롤러축 축방향이 구획하는 4개의 영역에 각각 하나씩 위치하도록 배치된다.
또한, 각 세척주행부의 주행휠은 각각 횡방향 및 종방향으로 회전축 중심이 평행하게 설치되며, 바람직하게는 제1세척주행모듈(20)의 각 세척롤러를 중심으로 대칭이 되도록 설치된다.
각 구동부는 설치되는 위치가 다르고 그 구성은 동일하므로, 구성에 대한 설명은 대표적으로 제1세척주행부(31)에 대해서만 설명한다.
도 4는 도 3의 제1세척주행부의 상세도이다. 도 4를 참조하면, 제1세척주행부(31)는 다리부(310), 모터(311), 제1주행휠(312) 및 세척패드(a)를 포함하여 구성된다.
상기 다리부(310)는 원기둥 또는 각기둥 형상으로 마련된다. 상기 모터(311)는 다리부(310)에 모터(311)의 하우징을 회동시키는 소정의 회동기어에 의해 360°전방향에 대해서 회동가능하도록 설치된다.
즉, 모터(311)의 회동에 의해 제1세척용 구동휠의 경사각은 가변가능하다. 여기서, 제1주행휠(312)의 경사각은 0°초과 13°이하로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 모터(311)의 회전축에 원판 형태의 주행휠이 결합되며, 저면이 바닥면과 마주보도록 설치된다.
상기 세척패드(a)는 주행휠의 저면을 감싸도록 마련되어 각 주행휠에 결합설치되며, 착탈 가능하도록 마련되는 것이 바람직하다.
제어부에서는 제1세척주행부(31), 제2세척주행부(32), 제3세척주행부(33) 및 제4세척주행부(34)를 각각 독립적으로 제어하며, 특히 4개의 주행휠 각각이 바닥면과 접하는 점점을 유지 및 변화시키면서 각 주행휠의 회전방향을 제어하여 로봇바디(10)가 어느 한 방향으로 주행가능하도록 한다.
지금부터는 상술한 본 발명의 제1실시예에 따른 태양전지 패널용 세척 로봇의 주행방법에 대해 설명한다.
[전방, 후방, 좌측, 우측 방향으로의 주행]
삭제
도 5는 전방방향으로 주행시 구동상태도, 도 6은 후방방향으로 주행시 구동상태도, 도 7은 우측방향으로 주행시 구동상태도, 도 8은 좌측방향으로 주행시 구동상태도이다.
먼저, 도 5 내지 도 8을 참조하여 전방 방향, 후방 방향, 우측 방향, 좌측 방향으로 주행에 대해 설명한다.
제1세척주행모듈의 제어
제1세척주행모듈(20) 중 롤러축이 주행방향과 수직인 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 주행방향으로 회전시키고, 롤러축이 주행방향과 평행인 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 회전하지 않도록(정지) 제어한다.
제2세척주행모듈의 제어
제2세척주행모듈(30)의 제1주행휠(312), 제2주행휠(322), 제3주행휠(332) 및 제4주행휠(342)을 바닥면과 경사각을 이루도록 제어하고, 각 주행휠의 회전에 따른 힘벡터를 합한 합벡터의 방향이 주행방향이 되도록 제어한다.
즉, 제1주행휠(312)과 제3주행휠(332)은 시계방향으로 회전하도록 제어하고, 제2주행휠(322)과 제4주행휠(342)은 반시계방향으로 회전하도록 제어한다.
이때, 각 주행휠의 바닥면과의 접점은 어느 지점이어도 가능하나, 각각의 주행휠의 접점에서의 힘벡터를 합한 합벡터 방향이 주행방향이 되도록 한다.
또한, 각 주행휠의 회전에 의한 합벡터의 크기가 최대화하도록 주행방향을 기준으로 좌우 양측 최외각 지점으로 접점이 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제1세척주행모듈(20) 및 제2세척주행모듈(30)을 제어하면, 도 5에서와 같이 로봇몸체(10)의 주행방향이 전방 방향인 경우, 도 6에서와 같이 로봇몸체(10)의 주행방향이 후방 방향인 경우, 도 7에서와 같이 로봇몸체(10)의 주행방향이 우측 방향인 경우, 도 8에서와 같이 로봇몸체(10)의 주행방향이 좌측 방향인 경우 해당 주행방향으로 주행하게 할 수 있다.
[전방우측, 후방우측, 전방좌측 및 후방좌측 대각선 방향으로의 주행]
도 9는 전방우측 대각선 방향으로 주행시 구동상태도, 도 10은 후방우측 대각선 방향으로 주행시 구동상태도, 도 11은 전방좌측 대각선 방향으로 주행시 구동상태도, 도 12는 후방좌측 대각선 방향으로 주행시 구동상태도이다.
제1세척주행모듈의 제어
상기 제1세척주행모듈(20)의 각 세척롤러의 회전에 따른 힘벡터를 합한 합벡터의 방향이 주행방향이 되도록 제어한다.
즉, 도 9에서와 같이, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 전방방향으로 회전시키고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)는 우측방향으로 회전시키면, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)에 의한 힘벡터와 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)에 의한 힘벡터를 합한 합벡터의 방향이 전방우측 대각선 방향으로 주행할 수 있다.
제2세척주행모듈의 제어
제2세척주행모듈(30)의 제1주행휠(312), 제2주행휠(322), 제3주행휠(332) 및 제4주행휠(342)을 바닥면과 경사각을 이루도록 제어하고, 각 주행휠의 회전에 따른 힘벡터의 방향이 주행방향이 되도록 제어한다.
즉, 도 9에서와 같이, 전방우측 대각선 방향으로 주행하는 경우, 주행방향을 기준으로 좌측 및 우측에 위치하는 제1주행휠(312)과 제4주행휠(342)은 바닥면과 경사각을 이루도록 제어하고, 주행방향을 기준으로 전방에 위치하는 제2주행휠(322)과 후방에 위치하는 제3주행휠(332)은 바닥면과 평행하게 위치하도록 제어한다.
이때, 제1주행휠(312)과 제4주행휠(342) 각각의 바닥면과의 접점은 어느 지점이어도 가능하나, 제1주행휠(312)의 접점에서의 힘벡터와 제4주행휠(342)의 접점에서의 힘벡터를 합한 합벡터의 방향이 주행방향이 되도록 제어한다.
각 주행휠의 접점은 각 주행휠의 회전력에 의한 합벡터의 크기가 최대화되도록 주행방향을 기준으로 좌우 양측 최외각 지점으로 각각 형성되는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제어하면 제1주행휠(312)과 제4주행휠(342)의 접점에서의 힘벡터의 방향은 전방우측 대각선 방향이 되어 전방우측 대각선 방향으로 주행할 수 있다.
같은 방법으로, 제1세척주행모듈(20) 및 제2세척주행모듈(30)을 제어하여 도 10의 후방우측 대각선 방향, 도 11의 전방좌측 대각선 방향, 도 12의 후방좌측 대각선 방향으로 로봇몸체(10)가 주행하게 할 수 있다.
[제자리 회전 주행]
도 13 및 도 14는 제자리 회전 주행시 구동상태도이다. 제자리 회전 주행의 경우 로봇몸체(10)의 중심을 축으로 하여 로봇몸체(10)가 회전하는 경우로서, 시계방향과 반시계방향으로 회전이 가능하다.
제1세척주행모듈의 제어
도 13을 참조하면, 주행방향이 시계방향으로의 제자리 회전 주행인 경우, 제1세척주행모듈(20)의 각각의 세척롤러는 로봇몸체(10)의 중심을 기준으로 시계방향으로 회전하도록 제어한다.
제2세척주행모듈의 제어
제2세척주행모듈(30)은 각 주행휠이 바닥면과 경사각을 이루도록 하고, 각 주행휠의 바닥면과의 접점에서의 힘벡터의 방향이 순차적으로 시계방향으로 형성되도록 제어한다.
이때, 각 주행휠의 바닥면과의 접점은 로봇몸체(10)의 중심으로부터 가장 먼 최외각 지점이 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 방법으로 반시계 방향으로의 제자리 회전 주행의 경우, 도 14에서와 같이, 순차적으로 위치하는 제1세척주행모듈(20)의 각 주행휠 및 제2세척주행모듈(30)의 각 세척롤러를 반시계방향으로 회전하도록 제어하여 반시계 방향으로의 제자리 회전 주행하게 할 수 있다.
[제자리 주행(정지 상태)]
도 15 및 도 16은 제자리 주행(정지 상태)시 구동상태도이다.
도 15를 참조하면, 주행방향이 제자리 주행(정지상태)인 경우, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)는 로봇몸체(10)의 중심을 기준으로 서로 반대방향으로 회전하는 회전력이 발생하도록 제어하고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)도 로봇몸체(10)의 중심을 기준으로 서로 반대방향으로 회전하는 회전력이 발생하도록 제어한다.
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이를 통해, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)에 의해 발생하는 회전력은 서로 상쇄되며, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)에 의해 발생하는 회전력도 서로 상쇄되어 제자리 주행이 가능하게 된다.
같은 방법으로, 도 16에서와 같이, 제1세척롤러(21)와 제2세척롤러(22)의 방향이 도 15와 각각 반대방향으로 회전력이 발생하도록 제어하고, 제3세척롤러(23)와 제4세척롤러(24)도 도 15와 각각 반대방향으로 회전력이 발생하도록 제어할 수도 있다.
제2세척주행모듈(30)은 각 주행휠이 제1세척주행모듈(20)에 의해 발생하는 힘에 간섭을 일으키지 않도록 바닥면과 평행하게 위치하도록 제어한 상태에서 회전방향은 시계방향 또는 반시계방향 어느 방향으로도 회전시킬 수 있다.
한편, 상술한 바는 태양전지 패널용 세척 로봇이 각 주행방향에 따라 주행하도록 제1세척주행모듈(20) 및 제2세척주행모듈(30)이 동시에 구동되는 것을 설명하였으나, 각 주행방향에 따른 구동시 제1세척주행모듈(20) 또는 제2세척주행모듈(30) 중 어느 하나를 선택적으로 구동되도록 할 수도 있다.
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 11 : 팬
20 : 제1세척주행모듈 21 : 제1세척롤러
22 : 제2세척롤러 23 : 제3세척롤러
24 : 제4세척롤러 30 : 제2세척주행모듈
31 : 제1세척주행부 310 : 다리부
311 : 모터 312 : 제1주행휠
32 : 제2세척주행부 322 : 제2주행휠
33 : 제3세척주행부 332 : 제3주행휠
34 : 제4세척주행부 342 : 제4주행휠

Claims (17)

  1. 태양전지 패널용 세척 로봇에 있어서,
    로봇몸체;
    직경보다 길이가 긴 형상으로 마련되며, 외측면이 바닥면과 마주보도록 배치되어 상기 로봇몸체에 설치되되 각각 독립적으로 회전가능하게 설치되는 4개의 세척롤러와, 각 세척롤러의 외측면에 설치되는 세척부재를 포함하는 제1세척주행모듈;
    일 면이 바닥면과 마주보도록 배치되어 상기 로봇몸체에 독립적으로 회전하도록 설치되며, 상기 바닥면과의 경사각 및 접점이 가변가능한 4개의 주행휠과, 각각의 주행휠에 설치되는 세척패드를 포함하는 제2세척주행모듈; 및,
    상기 제1세척주행모듈의 각 세척롤러의 회전속도, 회전수 및 회전방향을 제어하고, 상기 제2세척주행모듈의 각 주행휠의 회전속도, 회전수, 회전방향, 바닥면과의 경사각 및 접점을 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제1세척주행모듈의 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 제4세척롤러이고,
    상기 제2세척주행모듈의 4개의 주행휠은 상기 4개의 세척롤러에 의해 구획되는 4개의 영역에 각각 하나씩 위치하도록 배치되며, 각 주행휠의 경사각은 0°초과 13°이하로 제어되는 태양전지 패널용 세척 로봇.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 4개의 주행휠 각각의 회전축 중심은 횡방향 및 종방향으로 평행하도록 배치되는 태양전지 패널용 세척 로봇.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제1세척롤러 및 상기 제2세척롤러의 축방향과 상기 제3세척롤러 및 상기 제4세척롤러의 축방향은 서로 수직인 태양전지 패널용 세척 로봇.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1세척롤러 및 상기 제2세척롤러는 축방향이 상기 로봇몸체의 전방 방향과 수직이 되도록 배치되고, 상기 제3세척롤러 및 상기 제4세척롤러는 축방향이 상기 로봇몸체의 전방 방향과 평행하도록 배치되는 태양전지 패널용 세척 로봇.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 로봇몸체에는 상기 로봇몸체의 하측에서 상기 제1세척주행모듈 및 제2세척주행모듈을 통해 모아지는 오물을 흡입하여 상측으로 토출하는 팬이 더 설치되는 태양전지 패널용 세척 로봇.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 로봇몸체에는 초음파 센서가 더 설치되는 태양전지 패널용 세척 로봇.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 로봇몸체에는 기울기 센서가 더 설치되는 태양전지 패널용 세척 로봇.
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