KR102297166B1 - A parallel cable robot system for a solar panel cleaning and a solar panel maintenance - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 병렬 케이블 로봇을 이용해 태양광 패널로의 엔드이펙터 접근이 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 태양광 패널 설치 환경에 관계없이 태양광 패널 청소 및 관리 작업에 대한 작업성을 높일 수 있는 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 태양광 패널 설치단지의 가장자리에 설치된 복수의 프레임; 상기 프레임마다 설치되며, 케이블을 풀어내거나 감으면서 케이블 길이를 조절할 수 있도록 설치된 케이블 길이 조절장치; 상기 케이블 길이 조절장치의 케이블에 연결되며, 지면에 대하여 수직으로 배치된 행거축; 및 상기 행거축의 하단부에 설치된 엔드이펙터를 포함하며, 상기 각 프레임에는 프레임의 높이 방향으로 가이드 풀리가 복수개 설치되어 각 프레임마다 복수의 케이블이 가이드되고, 상기 가이드 풀리를 통해 가이드된 복수의 케이블은 행거축의 상단부에 행거축의 높이 방향으로 연결되고, 상기 태양광 패널에 엔드이펙터가 흡착될 수 있도록 상기 엔드이펙터의 가장자리에는 공압 그리퍼가 복수로 설치되며, 상기 엔드이펙터의 저면에는 물 고압 분사를 위한 워터젯과, 회전가능하게 설치된 회전솔이 설치되며, 상기 행거축과 상기 엔드이펙터 사이에 설치되며, 상기 행거축을 기준으로 엔드이펙터가 회전될 수 있도록 제공된 틸팅수단을 포함하고, 상기 공압그리퍼는 음압을 발생하여 태양광 패널에 엔드이펙터가 흡착될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템을 제공한다.The present invention relates to a parallel cable robot system for cleaning and managing a solar panel, and more particularly, by enabling an end-effector to easily access a solar panel using a parallel cable robot, it relates to a solar panel installation environment It relates to a parallel cable robot system for solar panel cleaning and management that can increase workability for solar panel cleaning and management tasks without the need for it.
To this end, a plurality of frames installed on the edge of the solar panel installation complex; a cable length adjusting device installed in each frame and installed to adjust the cable length while unwinding or winding the cable; a hanger shaft connected to the cable of the cable length adjusting device and disposed vertically with respect to the ground; and an end effector installed at the lower end of the hanger shaft, wherein a plurality of guide pulleys are installed in each frame in the height direction of the frame to guide a plurality of cables for each frame, and the plurality of cables guided through the guide pulley is a hanger. A plurality of pneumatic grippers are installed at the upper end of the shaft in the height direction of the hanger shaft, and a plurality of pneumatic grippers are installed at the edge of the end effector so that the end effector can be adsorbed to the solar panel. , a rotary brush installed rotatably is installed, and is installed between the hanger shaft and the end effector, and includes a tilting means provided so that the end effector can be rotated based on the hanger shaft, wherein the pneumatic gripper generates a negative pressure to generate a negative pressure. It provides a parallel cable robot system for cleaning and managing a photovoltaic panel, characterized in that the end effector can be adsorbed to the light panel.
Description
본 발명은 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 태양광 패널 세척 및 관리에 대한 효율성을 높일 수 있는 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a parallel cable robot system for washing and managing a solar panel, and more particularly, to a parallel cable robot system for washing and managing a solar panel that can increase the efficiency of washing and managing a solar panel.
일반적으로 태양에너지를 이용하는 방법은 크게 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분된다. 태양열을 이용하는 방법은 태양에 의해 가열된 물 등을 이용하여 난방 및 발전을 하는 것이고, 태양광을 이용하는 방법은 태양의 빛을 이용하여 전기를 발생시키고 상기 발생된 전기로 각종 기계나 기구를 작동시키는 것으로, 통상 후자를 태양광 발전이라고 한다.In general, a method of using solar energy is largely divided into a method using solar heat and a method using sunlight. The method of using solar heat is to heat and generate electricity using water heated by the sun, etc., and the method using sunlight is to generate electricity using the light of the sun and operate various machines or appliances with the generated electricity. Therefore, the latter is commonly referred to as solar power generation.
태양광 발전은 화석원료 등의 기존 에너지원과는 달리 지구 온난화를 유발하는 온실가스 배출, 소음, 환경파괴 등의 위험성이 없는 청정 에너지원이며 고갈의 염려도 없다. 또한, 여타 풍력이나 해수력과 달리 태양광 발전설비는 설치가 자유롭고 유지비용이 저렴하다는 장점을 갖는다.Unlike conventional energy sources such as fossil raw materials, solar power generation is a clean energy source that does not cause global warming, such as greenhouse gas emissions, noise, and environmental destruction, and there is no concern about exhaustion. In addition, unlike other wind power or sea water power, solar power generation facilities have the advantage of being free to install and low maintenance costs.
태양광 발전을 위한 장치 구성으로는, 태양광을 집광하기 위한 태양전지(solar cell), 태양전지의 집합체인 태양광 모듈(photovoltaic module) 및 태양전지를 일정하게 배열한 태양광 어레이(solar array)를 포함하며, 상기 구성요소를 통칭하여 태양광 패널이라 한다.As a device configuration for photovoltaic power generation, a solar cell for concentrating sunlight, a photovoltaic module that is an assembly of solar cells, and a solar array in which solar cells are uniformly arranged Including, the components are collectively referred to as a solar panel.
태양광 발전은 태양광 패널을 통해 태양 빛을 집광하여 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하여 전기를 얻는 것으로서, 효과적인 태양광 발전을 위해 태양광 패널은 집광 효율이 높은 옥외에 설치된다. 태양광 발전 설치 지역으로는 예컨대 야산이나, 해양, 그리고 저수지와 같은 주변 간섭물이 없는 수상 등이 있다.Solar power generation is to obtain electricity by condensing solar light through a solar panel and converting solar energy into electrical energy. For effective solar power generation, a solar panel is installed outdoors with high light collection efficiency. Solar power installation areas include, for example, hills, oceans, and water without surrounding interferences such as reservoirs.
한편, 태양광 패널은 상기한 바와 같이, 옥외에 설치되는 바 자연 현상에 직접 노출되기 때문에 상기 태양광 패널에 불순물이 흡착되어 태양광 패널의 집광 효율성을 떨어뜨리는 문제가 있다. 이에 따라, 태양광 패널은 태양광 패널 청소도구(비특허문헌 참조)를 통해 청소되어, 태양광 패널의 집광 효율이 떨어지지 않도록 관리되고 있다. On the other hand, as described above, since the solar panel is installed outdoors and is directly exposed to natural phenomena, impurities are adsorbed to the solar panel, thereby reducing the light collecting efficiency of the solar panel. Accordingly, the photovoltaic panel is cleaned through a photovoltaic panel cleaning tool (refer to non-patent literature), and is managed so that the light collecting efficiency of the photovoltaic panel does not fall.
태양광 패널 청소작업은, 작업자가 고압의 세척수를 태양광 패널에 분사하면서 상기 청소도구를 이용해 태양광 패널을 클리닝한다. 고압의 세척수 분사는 별도의 고압호스를 이용할 수 있으며, 청소도구에 함께 마련된 고압분사장치를 이용할 수도 있다.In the solar panel cleaning operation, the operator cleans the solar panel using the cleaning tool while spraying high-pressure washing water onto the solar panel. A separate high-pressure hose may be used to spray high-pressure washing water, or a high-pressure spray device provided with the cleaning tool may be used.
최근에는 상기한 수작업에 따른 태양광 패널 청소작업의 비효율성을 개선하기 위하여 포터블 타입의 자동 청소로봇을 각 패널마다 설치하여 청소를 자동으로 수행할 수 있도록 하고 있다. 하지만, 이 역시 복수의 자동 청소로봇이 제공되어야 하므로 비용이 증가하고 관리가 용이하지 않은 문제가 있다. Recently, in order to improve the inefficiency of the solar panel cleaning operation according to the manual operation, a portable type automatic cleaning robot is installed for each panel to automatically perform cleaning. However, this also has a problem in that a plurality of automatic cleaning robots must be provided, which increases the cost and is not easy to manage.
특히, 태양광 패널이 경사 지형물에 설치된 경우, 작업자 또는 청소로봇 등의 접근이 용이하지 않기 때문에, 태양광 패널 청소 작업이 용이하게 이루어지기 어려운 문제가 있다.In particular, when the solar panel is installed on an inclined terrain, there is a problem in that it is difficult to easily clean the solar panel because it is not easy to access the operator or the cleaning robot.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 병렬 케이블 로봇을 이용하여 태양광 패널 설치 환경에 관계없이 병렬 케이블 로봇의 6자유도에 따른 위치 및 힘 제어를 활용하여 태양광 패널로의 엔드이펙터 접근이 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 태양광 패널 청소 및 태양광 패널 관리 작업에 대한 효율성을 높인 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템을 제공하고자 한 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to utilize the position and force control according to the 6 degrees of freedom of the parallel cable robot regardless of the solar panel installation environment using the parallel cable robot to generate solar power. It is intended to provide a parallel cable robot system for solar panel cleaning and management that increases the efficiency of solar panel cleaning and solar panel management tasks by making end-effector access to the panel easy.
본 발명의 다른 목적은 엔드이펙터와 케이블 사이에 행거축을 설치하여 엔드이펙터가 낮게 움직이더라도 케이블 처짐을 최소화하여 케이블이 구조물에 간섭되는 것을 방지함으로써, 태양광 패널 청소 및 관리 작업이 원활하게 이루어질 수 있도록 한 태양광패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템을 제공하고자 한 것이다.Another object of the present invention is to install a hanger shaft between the end effector and the cable to minimize cable sagging even when the end effector moves low to prevent the cable from interfering with the structure, so that the solar panel cleaning and management work can be done smoothly It is intended to provide a parallel cable robot system for cleaning and managing a solar panel.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 태양광 패널 설치단지의 가장자리에 설치된 복수의 프레임; 상기 프레임마다 설치되며, 케이블을 풀어내거나 감으면서 케이블 길이를 조절할 수 있도록 설치된 케이블 길이 조절장치; 상기 케이블 길이 조절장치의 케이블에 연결되며, 지면에 대하여 수직으로 배치된 행거축; 및 상기 행거축의 하단부에 설치된 엔드이펙터를 포함하며, 상기 각 프레임에는 프레임의 높이 방향으로 가이드 풀리가 복수개 설치되어 각 프레임마다 복수의 케이블이 가이드되고, 상기 가이드 풀리를 통해 가이드된 복수의 케이블은 행거축의 상단부에 행거축의 높이 방향으로 연결되고, 상기 태양광 패널에 엔드이펙터가 흡착될 수 있도록 상기 엔드이펙터의 가장자리에는 공압 그리퍼가 복수로 설치되며, 상기 엔드이펙터의 저면에는 물 고압 분사를 위한 워터젯과, 회전가능하게 설치된 회전솔이 설치되며, 상기 행거축과 상기 엔드이펙터 사이에 설치되며, 상기 행거축을 기준으로 엔드이펙터가 회전될 수 있도록 제공된 틸팅수단을 포함하고, 상기 공압그리퍼는 음압을 발생하여 태양광 패널에 엔드이펙터가 흡착될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템을 제공한다.The present invention, in order to achieve the above object, a plurality of frames installed on the edge of the solar panel installation complex; a cable length adjusting device installed in each frame and installed to adjust the cable length while unwinding or winding the cable; a hanger shaft connected to the cable of the cable length adjusting device and disposed vertically with respect to the ground; and an end effector installed at the lower end of the hanger shaft, wherein a plurality of guide pulleys are installed in each frame in the height direction of the frame to guide a plurality of cables for each frame, and the plurality of cables guided through the guide pulley is a hanger. A plurality of pneumatic grippers are installed at the upper end of the shaft in the height direction of the hanger shaft, and a plurality of pneumatic grippers are installed at the edge of the end effector so that the end effector can be adsorbed to the solar panel. , a rotary brush installed rotatably is installed, and is installed between the hanger shaft and the end effector, and includes a tilting means provided so that the end effector can be rotated based on the hanger shaft, wherein the pneumatic gripper generates a negative pressure to generate a negative pressure. It provides a parallel cable robot system for cleaning and managing a photovoltaic panel, characterized in that the end effector can be adsorbed to the light panel.
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상기 프레임의 높이 방향으로 복수의 가이드풀리가 설치되고, 상기 케이블은 가이드풀리를 통해 상기 행거축에 연결된 것이 바람직하다.It is preferable that a plurality of guide pulleys are installed in the height direction of the frame, and the cables are connected to the hanger shaft through the guide pulleys.
상기 행거축과 엔드이펙터 사이에는 플렉시블(flexible)한 연결수단이 연결된 것이 바람직하다.It is preferable that a flexible connecting means is connected between the hanger shaft and the end effector.
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본 발명에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.The parallel cable robot system for cleaning and managing solar panels according to the present invention has the following effects.
첫째, 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 병렬 케이블 로봇을 이용해 태양광 패널로의 엔드이펙터 접근을 용이하게 할 수 있다. 이에 따라, 태양광 패널 설치 환경에 제약없이 엔드이펙터를 활용하여 태양광 패널 세척 관리 작업을 실시할 수 있는 효과가 있다. 특히, 태양광 패널이 설치된 주변 환경이 경사진 지형물이더라도, 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 병렬 케이블 로봇의 6자유도에 따른 위치 및 힘 제어에 의해 태양광 패널로의 엔드이펙터 접근이 수월하고 용이하게 이루어질 수 있기 때문에 태양광 패널 세척 작업이 효과적으로 이루어질 수 있다. First, parallel cable robotic systems for solar panel cleaning and maintenance can facilitate end-effector access to solar panels using parallel cable robots. Accordingly, there is an effect that the solar panel cleaning and management work can be performed by using the end effector without restrictions on the solar panel installation environment. In particular, even if the surrounding environment where the solar panel is installed is a sloping terrain, the parallel cable robot system for cleaning and managing the solar panel approaches the end-effector to the solar panel by controlling the position and force according to the 6 degrees of freedom of the parallel cable robot. Since this can be done easily and easily, the solar panel cleaning operation can be done effectively.
둘째, 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 하나의 병렬 케이블 로봇 시스템을 이용하여 넓은 지역에 걸쳐 설치된 태양광 패널 전체를 컨트롤할 수 있으므로, 시스템 관리의 편의성을 높일 수 있는 효과가 있다.Second, the parallel cable robot system for solar panel cleaning and management can control the entire solar panel installed over a wide area using one parallel cable robot system, thereby increasing the convenience of system management.
셋째, 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 엔드이펙터에 행거축을 구성하고, 케이블 로봇 시스템의 케이블은 상기 행거축에 연결됨으로써 엔드이펙터가 케이블의 최고점 대비 낮은 곳에서 움직이더라도, 케이블의 최저점은 항상 엔드이펙터보다 높은 곳에 위치된다. 이에 따라, 엔드이펙터가 저공(低空)으로 움직이더라도 케이블이 태양광 패널 및 기타 구조물에 간섭되는 것을 방지할 수 있으므로 태양광 패널 세척 및 관리 작업의 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.Third, the parallel cable robot system for solar panel cleaning and management constitutes a hanger shaft on the end effector, and the cable of the cable robot system is connected to the hanger shaft, so even if the end effector moves at a lower place than the highest point of the cable, the lowest point of the cable is always positioned higher than the end effector. Accordingly, even if the end effector moves in low air, it is possible to prevent the cable from interfering with the solar panel and other structures, thereby increasing the efficiency of cleaning and managing the solar panel.
넷째, 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 엔드이펙터의 다양한 활용을 통해, 태양광 패널에 대한 청소 작업 뿐만아니라 태양광 패널 설치 및 유지 보수 작업시 태양광 패널 운반 및 이송에 대한 작업성을 높일 수 있는 효과가 있다.Fourth, the parallel cable robot system for solar panel cleaning and management uses various end-effectors to provide not only cleaning work for solar panels but also workability for transporting and transporting solar panels during installation and maintenance of solar panels. has the effect of increasing
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템의 행거축 및 엔드이펙터를 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템의 엔드이펙터 저면을 나타낸 저면도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템의 엔드이펙터를 이용한 작업 과정을 나타?? 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템을 정면 및 일측에서 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템의 엔드이펙터 변형예를 나타낸 저면도이다.
도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템을 일측에서 나타낸 측면도이다.
도 8은 본 발명의 제3실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템의 스팀발생장치를 나타낸 단면도이다.1 is a perspective view showing a parallel cable robot system for cleaning and managing a solar panel according to a first embodiment of the present invention.
2 is a front view showing the hanger shaft and the end effector of the parallel cable robot system for cleaning and managing solar panels according to the first embodiment of the present invention.
3 is a bottom view showing the bottom surface of the end effector of the parallel cable robot system for cleaning and managing solar panels according to the first embodiment of the present invention.
4 shows a working process using an end effector of a parallel cable robot system for cleaning and managing solar panels according to a first embodiment of the present invention. It is a drawing.
5A and 5B are views showing a parallel cable robot system for cleaning and managing a solar panel according to a first embodiment of the present invention from the front and one side.
6 is a bottom view showing a modified example of the end effector of the parallel cable robot system for cleaning and managing solar panels according to the first embodiment of the present invention.
7 is a side view showing a parallel cable robot system for cleaning and managing a solar panel according to a second embodiment of the present invention from one side.
8 is a cross-sectional view showing a steam generator of a parallel cable robot system for cleaning and managing a solar panel according to a third embodiment of the present invention.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims are not to be construed as limited in their ordinary or dictionary meanings, and on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a parallel cable robot system for cleaning and managing a solar panel according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying FIGS. 1 to 6 .
태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 병렬 케이블 로봇 을 이용한 케이블 길이 조절을 통해 태양광 패널상에 엔드이펙터의 위치를 자유롭게 가변시킬 수 있도록 하였다. 이에 따라, 태양광 패널 설치 환경에 제약없이 엔드이펙터의 움직임이 이루어질 수 있으므로 엔드이펙터의 다양한 활용을 통해 태양광 패널 청소 및 태양광 패널 유지 보수 작업에 대한 효율성을 높일 수 있다.The parallel cable robot system for solar panel cleaning and management allows the position of the end effector on the solar panel to be freely changed by adjusting the cable length using the parallel cable robot. Accordingly, since the movement of the end effector can be made without restriction in the solar panel installation environment, the efficiency of the solar panel cleaning and solar panel maintenance work can be improved through various uses of the end effector.
태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 프레임(100)과, 케이블 길이 조절장치(200)와, 행거축(300)과, 엔드이펙터(400)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 3, the parallel cable robot system for solar panel cleaning and management is a
프레임(100)은 케이블 길이 조절 장치(200) 설치를 위한 지주 역할을 하며, 태양광 패널 설치단지의 가장 자리에 복수로 설치됨이 바람직하다. 프레임(100)은 설치 개수가 제한되지 않지만 태양광 패널 설치단지의 각 코너마다 설치됨이 바람직하다. 프레임(100)은 케이블(C)이 풀리거나 감길 때 케이블(C)을 가이드하기 위한 가이드풀리(110)를 포함한다. 가이드풀리(110)는 프레임(100)의 높이 방향으로 복수개 설치됨이 바람직하다. 바람직하게는 가이드풀리(110)는 각 프레임(100)마다 2개 설치됨이 바람직하다. 이에 따라, 케이블(C)은 각 프레임(100)마다 엔드이펙터(400)를 X,Y축 방향으로 이동시키기 위한 제1케이블(C1)과, 엔드이펙터(400)를 Z축 방향으로 이동시키기 위한 제2케이블(C2)로 2개가 제공되며, 가이드풀리(110)는 상기 2개의 케이블(C)을 각각 가이드할 수 있도록 2개가 설치됨이 바람직한 것이다. 도시되지는 않았지만 프레임(100)은 높이 조절이 가능하게 설치될 수도 있다.The
케이블 길이 조절장치(200)는 케이블(C)을 감거나 풀어내면서 태양광 패널을 향해 케이블(C) 길이를 조절하는 역할을 한다. 케이블 길이 조절장치(200)는 구동부(210)와 드럼(220)을 포함한다. 구동부(210)는 정역 회전동력을 발생한다. 드럼(220)은 케이블(C)이 감기는 구성으로서, 구동부(210)에 축 결합된다. 케이블 길이 조절장치(200)는 각 프레임(100)마다 설치되며, 각 프레임(100)에는 2개의 케이블(C)이 설치되므로, 케이블 길이 조절장치(200) 역시 각 프레임(100)마다 2개씩 설치된다.The cable
행거축(300)은 케이블과(C) 엔드이펙터(400) 사이에 설치되어 케이블 길이 조절에 따른 위치 이동을 엔드이펙터(400)에 전달한다. 정확하게는 행거축(300)은 엔드이펙터(400)에 설치되어 케이블(C)과 연결되는데, 케이블(C)이 엔드이펙터(400)에 연결되지 않고 행거축(300)에 연결됨에 따라 엔드이펙터(400)가 저공으로 움직이더라도 케이블(C)의 최저점은 엔드이펙터(400)보다는 높은 행거축(300)으로 제공됨에 따라 케이블(C)이 처짐으로 인해 태양광 패널 등의 구조물에 간섭되는 것을 방지할 수 있다. 행거축(300)은 지면에 대하여 수직으로 설치되며, 바(bar)형태로 제공된다. 이때, 행거축(300)에 연결된 케이블(C)은 행거축(300)의 상단부에 설치되되 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이 행거축(300)의 높이 방향으로 설치된다. 이와 같이 케이블(C)이 행거축(300)의 높이 방향으로 설치됨에 따라, 케이블 길이 조절장치(200)로 하여금 행거축(300)의 하단부에 설치된 케이블(C)을 당겨 도 5b에 도시된 바와 같이 엔드이펙터(400)를 경사지게 컨트롤 할 수 있다.The
엔드이펙터(400)는 태양광 패널 청소 또는 유지 보수 작업을 위한 장비로 활용되며, 행거축(300)의 하단부에 설치된다. 엔드이펙터(400)는 행거축(300)의 움직임과 연동되는데, 엔드이펙터(400)는 케이블(C)에 연결되기 보다는 행거축(30))을 통해 케이블(C)에 매달린 형국이 된다. 엔드이펙터(400)의 가장자리에는 도 3에 도시된 바와 같이 공압 그리퍼(410)가 설치된다. 공압 그리퍼(410)는 태양광 패널에 흡착을 위한 수단으로서, 공압을 통해 음압을 발생시켜 태양광 패널에 엔드이펙터(400)를 흡착시킬 수 있다. 공압 그리퍼(410)는 태양광 패널 유지 보수 작업을 위해 엔드이펙터(400)가 태양광 패널 유닛을 운반시킬 때 상기 태양광 패널 유닛을 흡착하여 고정할 수 있다. 엔드이펙터(400)의 저면에는 물 고압 분사를 위한 워터젯(420)이 설치될 수 있으며, 회전솔(430)이 회전 가능하게 설치될 수 있다. 엔드이펙터(400)가 태양광 패널에 밀착된 후, 엔드이펙터(400)는 워터젯(420)을 통한 살수 및 회전솔(430)의 청소질을 통해 태양광 패널 청소를 실시할 수 있는 것이다. 엔드이펙터(400)에는 카메라(440)가 더 설치될 수 있으며 카메라(440)를 통해 태양광 패널의 표면 상태 및 청소 상태를 용이하게 확인할 수 있다.The
이하, 상기한 구성으로 이루어진 제1실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템을 이용한 태양광 패널 관리 및 청소 작업에 대하여 도 4 내지 도 5b를 참조하여 살펴보도록 한다.Hereinafter, a solar panel management and cleaning operation using the parallel cable robot system for cleaning and managing a solar panel according to the first embodiment having the above configuration will be described with reference to FIGS. 4 to 5B .
작업자는 먼저, 작업모드를 설정한다. 작업자는 회전솔(430) 및 워터젯(420)을 이용한 청소모드, 공압 그리퍼(410)를 이용한 정비모드, 카메라(440)를 이용한 검사모드 중 하나를 설정한다. 작업모드가 설정되면, 작업자는 상기의 작업모드를 자동으로 수행하는 작업모드 또는 원격으로 수행할 수 있는 원격모드 중 하나를 설정한다. 이와 같은 설정이 완료된 후 작업이 시작되면, 케이블 길이 조절장치(200)가 작동하면서 엔드이펙터(400)를 원하는 위치의 태양광 패널에 위치시킨다. 구동부(210)의 동력에 의해 제1케이블(C1)이 드럼(220)에 감기거나 풀리면서 태양광 패널 상에서 행거축(300)의 X,Y축 위치가 컨트롤되고, 행거축(300)의 X,Y축 위치가 결정되면 제2케이블(C2)이 드럼(220)에 감기거나 풀리면서 행거축(300)은 도 5a에 도시된 바와 같이 하강된다. 이때, 케이블(C)은 행거축(300)에 연결되어 있기 때문에 엔드이펙터(400)가 태양광 패널에 위치되더라도, 케이블(C)의 최저점은 엔드이펙터(400)측이 아닌 행거축(300)의 상단부이므로 케이블(C)이 하방으로 과도하게 처지는 일은 발생하지 않는다. 이에 따라, 엔드이펙터(400)의 위치 이동을 위해 작업자가 케이블(C) 길이를 늘리거나 줄이더라도 케이블(C) 주변 구조물에 케이블(C)이 간섭되는 일은 발생하지 않는다. 즉, 엔드이펙터(400)의 움직임은 태양광 패널 상에서 원활하게 이루어질 수 있는 것이다. The operator first sets the work mode. The operator sets one of the cleaning mode using the
만약, 케이블(C)이 행거축(300)이 아닌 엔드이펙터(400)에 직접 연결되어 있는 상태라면, 엔드이펙터(400)가 태양광 패널에 위치되었을 때, 케이블(C)은 태양광 패널에 늘어져 있는 상태가 되며 엔드이펙터(400)가 이동될 때 태양광 패널에 늘어져 있던 케이블(C)은 주변 구조물에 간섭 또는 얽히면서 엔드이펙터(400)가 원활하게 이동되기 어려울 수 있다.If the cable (C) is directly connected to the
특히, 도 5b에 도시된 바와 같이 태양광 패널이 경사면을 제공하더라도, 병렬 케이블 로봇 시스템은 6자유도 및 힘 제어를 통해 엔드이펙터를 태양광 패널 구석구석에 원활하게 접근시킬 수 있다. 이에 따라, 병렬 케이블 로봇 시스템은 엔드에펙터의 활용도에 따라 태양광 패널 청소 및 유지 보수 작업의 효율성을 높일 수 있다. In particular, as shown in FIG. 5B , even if the solar panel provides an inclined surface, the parallel cable robot system can smoothly access the end-effector to every corner of the solar panel through 6 degrees of freedom and force control. Accordingly, the parallel cable robot system can increase the efficiency of solar panel cleaning and maintenance work according to the utilization of the end effector.
상기와 같이, 태양광 패널에 엔드이펙터(400)가 위치되면, 설정된 작업모드에 따라 공압 그리퍼(410)가 작동되거나 워터젯(420) 및 회전솔(430) 등이 작동되면서 작업자가 원하는 작업이 실시된다.As described above, when the
한편, 엔드이펙터(400)를 청소장치로 활용하는 것에 있어서, 엔드이펙터(400)는 태양광 패널로부터 이격된 상태에서 청소 작업이 이루어질 수 있도록 설계될 수 있다. 엔드이펙터(400)는 고압의 살수 및 에어분사를 이용하여 태양광 패널을 청소할 수 있도록 설계될 수 있는 것이다. 이를 위한 엔드이펙터(400)는 도 6에 도시된 바와 같이, 살수부(450)와, 에어분사부(460)와, 거리감지센서(470)를 포함한다. Meanwhile, in using the end-
살수부(450)와 에어분사부(460)는 도 6에 도시된 바와 같이 번갈아가며 배열됨이 바람직하며, 거리감지센서(470)는 엔드이펙터(400)의 양측에 설치됨이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해 엔드이펙터(400)는 거리감지센서(470)에 의해 태양광 패널로부터 이격된 상태에서 고압의 살수 및 에어 분사를 실시하면서 태양광 패널 청소를 실시할 수 있다.It is preferable that the
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템에 대하여 설명하도록 한다. 설명하기에 앞서 제1실시예와 동일한 구성은 부호를 병기하며 상세한 설명은 생략하도록 한다.Hereinafter, a parallel cable robot system for cleaning and managing a solar panel according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7 . Prior to the description, the same components as those of the first embodiment are denoted by reference numerals, and detailed descriptions thereof will be omitted.
본 발명의 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 행거축(300)과 엔드이펙터(400) 사이에 플렉시블(flexible)한 연결수단(500)이 연결된다. 이와 같이 행거축(300)과 엔드이펙터(400) 사이에 연결수단(500)이 설치됨에 따라 케이블(C) 구성을 간소화시킬 수 있다. 행거축(300)의 Z축 이동을 위한 제2케이블(C2) 구성이 생략되더라도 플렉시블한 연결수단(500)을 통해 엔드이펙터(400)와 태양광 패널 간 거리에 관계없이 엔드이펙터(400)는 태양광 패널 상에 위치될 수 있으며, 태양광 패널 상에서 자유롭게 이동될 수 있는 것이다. 즉, 제2실시예에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 행거축(300)의 X,Y축 이동만을 통해 태양광 패널 청소 작업이 이루어질 수 있도록 한 것이다. In the parallel cable robot system for cleaning and managing solar panels according to the second embodiment of the present invention, a flexible connecting
이를 위해, 엔드이펙터(400)는 청소장치로 제공되되, 로봇청소기로 제공됨이 바람직하다. 로봇청소기는 기존에 공지된 기술의 로봇청소기로 제공될 수 있다. 이와 같이 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 행거축(300)이 태양광 패널 상에서 X,Y축으로의 위치만 결정된 상태에서, 로봇청소기가 자유롭게 이동하면서 태양광 패널을 청소할 수 있으므로 엔드이펙터(400) 승강을 위한 제2케이블(C2) 구성을 생략하여 전체 시스템 구성을 간소화할 수 있다.To this end, the
한편, 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 태양광 패널 청소 작업에 대한 효율성을 높일 수 있도록, 엔드이펙터(400)의 일측에 스팀발생장치(600)를 더 마련할 수 있다. 이를 본 발명의 제3실시예로 제시하며 첨부된 도 8을 참조하여 설명하도록 한다. 설명하기에 앞서 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명은 생략하도록 한다.Meanwhile, in the parallel cable robot system for solar panel cleaning and management, a
도 8은 스팀발생장치(600)만 도시한 것으로서, 물탱크(610)와 스팀발생모듈(620)로 구성된다.FIG. 8 shows only the
물탱크(610)는 스팀을 발생하기 위한 물이 수용되고, 수용된 물을 스팀발생모듈(620)로 공급하는 구성이다. 물탱크(610)의 일측에는 물이 물탱크(610)의 내부로 주입되는 주입부(611)가 마련되고, 물탱크(610)의 타측에는 물이 스팀발생모듈(620)로 토출되는 토출부(612)가 마련된다.The
토출부(612)는 도 8에 도시된 바와 같이 스팀발생모듈(620)의 내부와 통하게 설치되며, 상기 토출부(612)는 역류방지수단(630)을 포함한다. 역류방지수단(630)은 스팀발생모듈(620)로부터 생성된 스팀이 물탱크(610)로 역류되는 것을 방지하기 위한 구성이다. 스팀발생모듈(620)에서 고온의 스팀이 지속적으로 발생함에 따라 스팀발생모듈(620)의 내부는 온도상승과 더불어 압력도 동반 상승하게 되므로 물탱크(610)를 향해 역압이 발생될 수 있다. 역압이 발생할 경우, 토출되던 스팀은 상기 스팀발생모듈(620)의 내부로 역류되고, 역류된 스팀은 스팀발생모듈(620) 내부에 있던 기존의 스팀과 함께 토출부(612)를 통해 물탱크(610)로 재역류 되는 현상이 발생한다.The
역류방지수단(630)은 이와 같은 스팀 역류를 방지하기 위한 구성으로서, 토출부(612)에 설치되어 물탱크(610)로의 스팀 역류를 방지한다. 역류방지수단(630)은 도 8에 도시된 바와 같이 가이드관(631)과, 경사면(632)과, 볼부재(633)와, 스프링(634)을 포함한다. The backflow prevention means 630 is configured to prevent the steam backflow, and is installed in the
가이드관(631)은 토출부(612)에 결합되며, 물탱크(610)의 물을 토출부(612)로 가이드하는 역할을 한다. 경사면(632)은 가이드관(631) 내부에 형성되며, 상기 볼부재(633)를 지지하기 위한 구성이다. 경사면(632)에는 토출부(612)로 물이 흘러나가게 하기 위한 통공(632a)이 형성된다. 볼부재(633)는 경사면(632)의 통공(632a)을 개폐하는 역할을 하며 스프링(634)에 의해 경사면(632)의 내측에 탄성 지지된다. 평상시에 볼부재(633)는 스프링(634)의 탄성력에 의해 항상 통공(632a)을 막고 있는 상태이다. 스프링(634)은 상기한 바와 같이 볼부재(633)가 경사면(632)에 항상 지지될 수 있는 탄성력을 제공한다. 스프링(634)의 탄성력은 볼부재(633)를 경사면(632) 내측에 지지하면서도, 물탱크(610)의 물이 가이드관(631)을 통해 토출부(612)로 공급될 때, 수압에 의해 밀려날 수 있는 정도의 힘으로 제공됨이 바람직하다. 이와 같은 구성에 의해 물탱크(610)의 물은 펌프(미도시)에 의해 스팀발생모듈(620)로 공급되고, 이때 발생한 수압은 볼부재(633)를 밀어낼 수 있기 때문에 경사면(632)의 통공(632a)은 개방될 수 있다. 펌프 동작이 정지되면 수압이 발생하지 않으므로 스프링(634)의 탄성력에 의해 볼부재(633)는 경사면(632)의 내측으로 원위치되어 통공(632a)을 폐쇄시킨다. The
스팀발생모듈(620)은 스팀을 생성하며, 물탱크(610)의 일측에 설치된다. 스팀발생모듈(620)의 일측은 물탱크(610)의 토출부(612)와 통하게 형성되며, 스팀발생모듈(620)의 타측에는 스팀공급관(640)이 설치된다. 스팀발생모듈(620)은 수위센서(650)와 히터(660)를 포함한다. 이와 같은 구성에 의해 물탱크(610)로부터 토출부(612)를 통해 스팀발생모듈(620)로 유입된 물은 히터(660)를 통해 가열되면서 스팀을 생성하고, 그 스팀은 스팀공급관(640)을 통해 배출되는 것이다.The
스팀공급관(640)을 통해 배출된 스팀은 회전솔(430) 등의 청소부재와 함께 태양광 패널을 클리닝 할 수 있으므로, 조류 배설물 및 찌든 때 청소에 탁월한 효과를 기대할 수 있다.Since the steam discharged through the
한편, 엔드이펙터는 행거축에 틸팅 가능하게 설치될 수 있다. 이를 본 발명의 제4실시예로 제시하며 첨부된 도 9를 참조하여 설명하도록 한다. 설명하기에 앞서 제1실시예와 동일한 구성에 대해서는 상세한 설명은 생략하도록 한다.Meanwhile, the end effector may be installed to be tiltable on the hanger shaft. This will be presented as a fourth embodiment of the present invention and will be described with reference to FIG. 9 attached thereto. Before the description, a detailed description of the same configuration as that of the first embodiment will be omitted.
도 9에 도시된 바와 같이, 행거축(300)과 엔드이펙터(400) 사이에는 틸팅수단(700)이 설치된다. 틸팅수단(700)은 행거축(300) 상에서 엔드이펙터(400)를 회전시키면서 행거축(300)을 기준으로 엔드이펙터(400)의 각도를 제어한다. 이와 같이 틸팅수단(700)이 설치됨으로써, 경사진 태양광 패널에 대하여 엔드이펙터(400)의 청소 및 정비 작업이 더욱 세밀하게 이루어질 수 있다. 틸팅수단(700)은 특정한 것으로 한정되는 것은 아니며 행거축(300) 상에서 엔드이펙터(400)의 각도가 제어될 수 있는 장치이면 무방하다. 상세하게 도시되지는 않았지만 틸팅수단(700)은 모터와 회전축으로 구성됨이 바람직하며, 모터 구동에 따른 회전축의 회전범위는 작업자의 제어를 통해 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 9 , a tilting means 700 is installed between the
지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템은 병렬 케이블 로봇을 이용하여 하나의 시스템만으로도 태양광 패널로의 엔드이펙터 접근을 용이하게 하였다. 이에 따라 태양광 패널 설치 환경에 크게 제약을 받지 않으면서 태양광 패널 청소 및 태양광 패널 관리 작업에 대한 작업성을 높일 수 있다.As described so far, the parallel cable robot system for cleaning and managing solar panels according to the present invention facilitates end-effector access to the solar panel with only one system using a parallel cable robot. Accordingly, it is possible to increase the workability of the solar panel cleaning and solar panel management work without being significantly constrained by the solar panel installation environment.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail with respect to the described embodiments, it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the scope of the technical spirit of the present invention, and it is natural that such variations and modifications belong to the appended claims.
100 : 프레임 110 : 가이드풀리
200 : 케이블 길이 조절장치 210 : 구동부
220 : 드럼 300 : 행거축
400 : 엔드이펙터 410 : 공압그리퍼
420 : 워터젯 430 : 회전솔
440 : 카메라 450 : 살수부
460 : 에어분사부 470 : 거리감지센서
500 : 연결수단 600 : 스팀발생장치
610 : 물탱크 611 : 주입부
612 : 토출부 620 : 스팀발생모듈
630 : 역류방지수단 631 : 가이드관
632 : 경사면 632a : 통공
633 : 볼부재 634 : 스프링
640 : 스팀공급관 650 : 수위센서
660 : 히터100: frame 110: guide pulley
200: cable length adjusting device 210: driving unit
220: drum 300: hanger shaft
400: end effector 410: pneumatic gripper
420: water jet 430: rotary brush
440: camera 450: sprinkler
460: air injection unit 470: distance sensor
500: connection means 600: steam generator
610: water tank 611: injection part
612: discharge unit 620: steam generating module
630: backflow prevention means 631: guide pipe
632:
633: ball member 634: spring
640: steam supply pipe 650: water level sensor
660: heater
Claims (7)
상기 프레임마다 설치되며, 케이블을 풀어내거나 감으면서 케이블 길이를 조절할 수 있도록 설치된 케이블 길이 조절장치;
상기 케이블 길이 조절장치의 케이블에 연결되며, 지면에 대하여 수직으로 배치된 행거축; 및
상기 행거축의 하단부에 설치된 엔드이펙터를 포함하며,
상기 각 프레임에는 프레임의 높이 방향으로 가이드 풀리가 복수개 설치되어 각 프레임마다 복수의 케이블이 가이드되고,
상기 가이드 풀리를 통해 가이드된 복수의 케이블은 행거축의 상단부에 행거축의 높이 방향으로 연결되고,
상기 태양광 패널에 엔드이펙터가 흡착될 수 있도록 상기 엔드이펙터의 가장자리에는 공압 그리퍼가 복수로 설치되며,
상기 엔드이펙터의 저면에는 물 고압 분사를 위한 워터젯과, 회전가능하게 설치된 회전솔이 설치되며,
상기 행거축과 상기 엔드이펙터 사이에 설치되며, 상기 행거축을 기준으로 엔드이펙터가 회전될 수 있도록 제공된 틸팅수단을 포함하고,
상기 공압그리퍼는 음압을 발생하여 태양광 패널에 엔드이펙터가 흡착될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템.A plurality of frames installed at the edge of the solar panel installation complex;
a cable length adjusting device installed in each frame and installed to adjust the cable length while unwinding or winding the cable;
a hanger shaft connected to the cable of the cable length adjusting device and disposed vertically with respect to the ground; and
It includes an end effector installed at the lower end of the hanger shaft,
A plurality of guide pulleys are installed in each frame in the height direction of the frame to guide a plurality of cables for each frame,
A plurality of cables guided through the guide pulley are connected to the upper end of the hanger shaft in the height direction of the hanger shaft,
A plurality of pneumatic grippers are installed at the edge of the end effector so that the end effector can be adsorbed to the solar panel,
A water jet for high-pressure injection of water and a rotatably installed rotary brush are installed on the bottom surface of the end effector,
a tilting means installed between the hanger shaft and the end effector and provided so that the end effector can be rotated based on the hanger shaft;
The pneumatic gripper generates negative pressure so that the end-effector can be adsorbed to the solar panel. A parallel cable robot system for cleaning and managing a solar panel.
상기 프레임의 높이 방향으로 복수의 가이드풀리가 설치되고, 상기 케이블은 가이드풀리를 통해 상기 행거축에 연결된 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템.According to claim 1,
A parallel cable robot system for washing and managing a solar panel, characterized in that a plurality of guide pulleys are installed in the height direction of the frame, and the cables are connected to the hanger shaft through the guide pulleys.
상기 행거축과 엔드이펙터 사이에는 플렉시블(flexible)한 연결수단이 연결된 것을 특징으로 하는 태양광 패널 세척 및 관리용 병렬 케이블 로봇 시스템.
4. The method of claim 1 or 3,
A parallel cable robot system for washing and managing a solar panel, characterized in that a flexible connection means is connected between the hanger shaft and the end effector.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190100903A KR102297166B1 (en) | 2019-08-19 | 2019-08-19 | A parallel cable robot system for a solar panel cleaning and a solar panel maintenance |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020190100903A KR102297166B1 (en) | 2019-08-19 | 2019-08-19 | A parallel cable robot system for a solar panel cleaning and a solar panel maintenance |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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