KR20140060901A - 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇에 관한 것이다.
본 발명은 공중정지가 가능하게 비행할 수 있는 비행로봇본체; 상기 비행로봇본체의 전방에 장착되는 카메라를 가지며 비행위치를 감지하는 위치감지부; 세정대상의 패널을 촬영하는 카메라를 가지며 상기 비행로봇본체의 하부 영역에 장착되어 상기 패널에 부착된 이물질을 감지하는 이물질감지부; 및 상기 이물질감지부를 통해 감지된 이물질에 세정액을 분사하여 상기 패널을 청소하도록 상기 비행로봇본체에 장착된 세정유닛; 을 포함하는 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇을 제공한다.

Description

태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇{Solar panel management Aerial Robot}

본 발명은 무인 비행 로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 발전설비에 사용되는 패널을 관리할 수 있는 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇에 관한 것이다.

고유가 시대와 환경을 중시하는 오늘날에는 차세대 무공해 에너지원으로 태양광을 주목하기 시작하였으며, 이에 따라 태양광을 이용하는 발전소 시설이 점차 증대되고 있다.

태양광을 이용하는 발전장치는 복수의 태양전지들로 형성된 태양광 발전패널로 입사되는 태양광을 이용하여 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환하여 저장하고, 이를 각종 전기설비에서 활용할 수 있도록 한다.

태양광 발전소는 많은 양의 태양광을 효율적으로 포집할 수 있도록 태양광 발전 패널들을 높은 위치에 다량으로 광범위하게 설치하여 운용하고 있다.

한편, 태양광 발전 패널 위에 새똥, 모래, 먼지와 같은 이물질이 존재할 경우, 태양광 발전량의 손실이 커지므로 신속한 이물질 제거가 필요하다.

그런데 태양광 발전소의 태양광 패널은 그 설치위치 높이가 높고, 폭이 크므로 인력에 의한 세정작업에는 많은 시간과 비용이 소모되며, 사람이 직접 광활한 태양광 발전소에 설치된 모든 패널을 육안으로 확인하면서 이물질의 위치를 찾아내는 것은 사실상 불가능한 문제점이 있다.

따라서 상술한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 사람이 아닌 무인 비행 로봇을 이용하여 태양광 패널을 세정하고 관리할 수 있는 태양광 패널 관리용 비행 로봇을 제공하고자 한다.

본 발명은 공중정지가 가능하게 비행할 수 있는 비행로봇본체; 상기 비행로봇본체의 전방에 장착되는 카메라를 가지며 비행위치를 감지하는 위치감지부; 세정대상의 패널을 촬영하는 카메라를 가지며 상기 비행로봇본체의 하부 영역에 장착되어 상기 패널에 부착된 이물질을 감지하는 이물질감지부; 및 상기 이물질감지부를 통해 감지된 이물질에 세정액을 분사하여 상기 패널을 청소하도록 상기 비행로봇본체에 장착된 세정유닛; 을 포함하는 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇을 제공한다.

상기 세정유닛은, 세정액을 수용하는 저장탱크; 및 상기 저장탱크로부터 상기 세정액이 분사되는 분사노즐을 포함할 수 있다.

상기 분사노즐은 협각 및 광각 분사가 가능하도록 회전 가능하게 장착될 수 있다.

상기 무인 비행 로봇은 할당된 태양광 발전 패널 상공을 주어진 경로를 이용하여 상시 비행을 하면서 세정을 수행하도록 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 상기 분사노즐의 분사압력에 의한 반작용으로 상기 비행로봇본체가 후퇴하는 것을 방지하도록 상기 비행로봇본체의 자세를 제어할 수 있다.

상기 비행로봇본체의 자세제어는 상기 분사액의 분사 압력당 비행 자세제어용 알고리즘에 의해 수행될 수 있다.

상기 비행 자세제어용 알고리즘은, 상기 이물질을 발견하는 단계; 상기 이물질의 상태에 따라 이물질의 종류를 구분하는 단계; 구분된 상기 이물질의 종류에 따라 세정액의 분사 압력을 결정하는 단계; 상기 결정된 분사 압력에 따라 상기 비행 로봇의 위치 변경을 예측하여 상기 비행로봇의 위치 복귀를 준비하는 단계; 및 분사된 상기 세정액의 분사 압력에 따라 후퇴한 만큼 상기 비행로봇의 위치를 복귀시키는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 관리용 비행 로봇에 따르면 사람이 아닌 무인 비행 로봇을 이용하여 패널 위의 이물질을 빠르게 발견할 수 있고 높은 위치에 광범위하게 설치된 태양광 패널을 빠르게 세정할 수 있으므로 태양광 패널을 경제적이고 효율적으로 관리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇에 관한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 무인 비행 로봇의 세정과 충전 및 세정액 보충 계통을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 자세제어용 알고리즘을 보여주는 플로우차트이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇에 관한 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 무인 비행 로봇의 세정과 충전 및 세정액 보충 계통을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇(1)은 비행로봇본체(100), 위치감지부(200), 이물질감지부(300), 세정유닛(400)을 포함하여 구성될 수 있다.

비행로봇본체(100)는 공중정지가 가능하게 비행할 수 있는 다양한 비행체로 실시될 수 있다. 예를 들어 비행로봇본체(100)는 헬리콥터, 열기구, 틸트로터형 항공기 등 다양한 형태의 비행체일 수 있다. 본 실시예에서 비행로봇본체(100)는 동체의 좌 우측에 한 쌍의 회전날개(110, 120)가 설치되고, 후방에 하나의 회전날개(130)가 설치된 형태일 수 있다.

여기서 비행로봇본체(100)는 태양광 패널(10, 도 2 참조)의 이물질을 감지하고, 이물질이 묻어지는 패널(10)의 상부 영역에서 이물질에 대한 세정을 수행할 수 있도록 공중정지, 즉 호버링(hovering)이 가능하게 구성될 수 있다.

위치감지부(200)는 비행로봇본체(100)의 전방에 장착되는 카메라를 가지며 비행위치를 감지할 수 있다. 위치감지부(200)의 카메라는 촬영이 가능한 CCD, CMOS 카메라 이외에도 물체의 위치를 감지할 수 있는 적외선,자외선 센서로 실시될 수 있으며 이러한 구성들을 조합한 형태로도 구성될 수 있다. 따라서 위치감지부(200)는 비행로봇본체(100)의 비행위치, 즉 비행하는 위치에서 바라본 설치된 태양광 패널(10)의 영역들의 위치를 감지할 수 있다.

이물질감지부(300)는 세정대상의 패널(10)을 촬영하는 카메라를 가지며 상기 비행로봇본체(100)의 하부 영역에 장착될 수 있다. 이물질감지부(300)의 카메라는 마찬가지로 촬영이 가능한 CCD, CMOS 카메라 이외에도 물체의 위치를 감지할 수 있는 적외선,자외선 센서로 실시될 수 있으며 이러한 구성들을 조합한 형태로도 구성될 수 있다.

이물질감지부(300)는 비행로봇본체(100)가 비행하는 위치에서 하부에서 육안에 비해서 보다 정밀하게 태양광 패널(10)의 영역들의 위치를 감지 및 촬영할 수 있다. 이물질감지부(300)의 카메라는 이물질을 발견하기 위해 패널(10)의 영역을 확대하거나 고해상도 분석이 가능하게 구성될 수 있다.

세정유닛(400)은 이물질감지부(300)를 통해 감지된 이물질에 세정액을 분사하여 상기 패널(10)을 청소하도록 비행로봇본체(100)에 장착될 수 있다. 이때 세정액은 물 이외에 이물질에 반응하여 이물질을 녹이거나 세척이 용이한 다양한 화학제품이 사용될 수도 있다.

세정유닛(400)은 세정액을 수용하는 저장탱크(410)와, 저장탱크(410)로부터 세정액이 분사되는 분사노즐(430)을 포함하여 구성될 수 있다.

저장탱크(410)는 비행로봇본체(100)와 일체로 구성되거나, 비행로봇본체(100)의 하부 혹은 측면, 상부 영역등에 착탈가능하게 장착될 수 있다. 저장탱크(410)에는 일정한 분량의 세정액이 수용될 수 있으며, 세정액을 다 사용하고 난 후에는 도 2에 도시된 세정액 보충장치(3)로부터 세정액을 보충받을 수 있다.

분사노즐(430)은 워터젯(water jet)으로 불리울 수도 있다. 분사노즐(430)은 패널(10)에 부착된 이물질의 위치에 알맞게 세정액을 효율적으로 분사할 수 있도록 협각 및 광각 분사가 가능하도록 회전 가능하게 장착될 수 있다. 예를 들어 분사노즐(430)은 저장탱크(410)의 하부 혹은 전방 영역에 설치되어 비행방향의 전방, 하방, 측하방 등 다양한 각도로 회전하면서 세정액을 분사할 수 있다.

이와 같이 구성되는 태양광 패널 관리용 무인 로봇은 사람이 원격으로 조정할 수도 있지만, 할당된 태양광 발전 패널(10) 상공을 주어진 경로를 이용하여 상시 비행을 하면서 세정을 수행하도록 제어부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.

태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇(1)이 태양광 패널(10)의 상부에 공중정지하면서 분사노즐(430)을 통해 세정액을 분사할 경우, 분사노즐(430)의 분사압력에 의한 반작용으로 비행로봇본체(100)가 후퇴할 수 있다.

따라서 제어부는 이러한 현상을 방지하도록 비행로봇본체(100)의 자세를 제어할 수 있다. 비행로봇본체(100)의 자세제어는 분사액의 분사 압력당 비행 자세제어용 알고리즘에 의해 수행될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 자세제어용 알고리즘을 보여주는 플로우차트로서, 비행 자세제어용 알고리즘은 다음과 같은 순서로 이루어질 수 있다.

먼저, 무인 비행 로봇(1)이 태양광 패널(10)의 이물질을 탐색(S10) 한다. 이물질의 탐색은 패널(10)을 촬영하는 카메라를 갖는 이물질감지부(300)에 의해 수행된다. 이때, 카메라로 촬영된 정보로 이물질을 발견하는 단계(S20)가 수행될 수 있다.

이물질이 발견되면 이물질의 상태를 결정하는 단계(S30)를 통해, 촬영된 이물질에 따라 이물질의 종류를 구분할 수 있다. 예를 들어, 새똥 같은 접착력이 가장 강한 이물질, 진흙과 같이 접착력이 약한 이물질 및 종이, 낙엽 등 단순히 패널(10)에 부착되어 있는 물질 등 3가지의 종류로 이물질을 구분할 수 있다.

이때, 구분된 이물질에 종류에 따라 세정액의 분사 압력을 결정할 수 있다(S40). 예를 들어 가장 강한 접착력을 갖는 이물질은 분사 압력이 가장 강한 압력 3, 접착력이 약한 이물질은 압력 2, 그리고 단순히 부착된 이물질은 압력 1로 설정될 수 있다.

이처럼 결정된 분사 압력에 따라 상기 비행 로봇의 위치 변경을 예측하여 상기 비행로봇의 위치 복귀를 준비할 수 있다(S50). 즉, 상술한 세정액의 분사 압력 1 내지 3에 따른 비행 로봇(1)의 반동 상태에 관한 위치 변경 정보로 압력에 의한 반동 테이블을 만들고, 이를 이용하여 비행 로봇(1)의 위치 변경을 예상할 수 있다.

다음 단계로 실제 촬영된 패널(10) 상의 이물질을 향해 비행 로봇(1)에 세정액을 분사하고, 분사된 세정액의 분사 압력에 따른 위치만큼 비행로봇(1)의 위치를 복귀시킬 수 있다(S60). 이때 제어부는 패널(10) 상의 이물질의 제거가 완전히 이루어질 때까지 상기 단계들을 연속적으로 수행할 수 있다(S70)

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 무인 비행 로봇(1)의 관리 영역내에는 충전장비와 세정액 보충을 위한 세정액 보충장치(3)를 이용하여 제어부에 의해 무인 비행 로봇(1) 관리의 효율성을 높일 수도 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 패널 관리용 비행 로봇에 따르면 사람이 아닌 무인 비행 로봇을 이용하여 패널 위의 이물질을 빠르게 발견할 수 있고 높은 위치에 광범위하게 설치된 태양광 패널을 빠르게 세정할 수 있으므로 태양광 패널을 경제적이고 효율적으로 관리할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1 : 무인 비행 로봇 100 : 비행로봇본체
110, 120, 130 : 회전날개 200 : 위치감지부
300 : 이물질감지부 400 : 세정유닛
410 : 저장탱크 430 : 분사노즐

Claims (7)

1. 공중정지가 가능하게 비행할 수 있는 비행로봇본체;
   상기 비행로봇본체의 전방에 장착되는 카메라를 가지며 비행위치를 감지하는 위치감지부;
   세정대상의 패널을 촬영하는 카메라를 가지며 상기 비행로봇본체의 하부 영역에 장착되어 상기 패널에 부착된 이물질을 감지하는 이물질감지부; 및
   상기 이물질감지부를 통해 감지된 이물질에 세정액을 분사하여 상기 패널을 청소하도록 상기 비행로봇본체에 장착된 세정유닛; 을 포함하는 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 세정유닛은,
   세정액을 수용하는 저장탱크; 및
   상기 저장탱크로부터 상기 세정액이 분사되는 분사노즐을 포함하는 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 분사노즐은 협각 및 광각 분사가 가능하도록 회전 가능하게 장착되는 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇.
4. 제1항에 있어서,
   상기 무인 비행 로봇은 할당된 태양광 발전 패널 상공을 주어진 경로를 이용하여 상시 비행을 하면서 세정을 수행하도록 제어하는 제어부;를 더 포함하는 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제어부는 상기 분사노즐의 분사압력에 의한 반작용으로 상기 비행로봇본체가 후퇴하는 것을 방지하도록 상기 비행로봇본체의 자세를 제어하는 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇.
6. 제5항에 있어서,
   상기 비행로봇본체의 자세제어는 상기 분사액의 분사 압력당 비행 자세제어용 알고리즘에 의해 수행되는 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇.
7. 제6항에 있어서,
   상기 비행 자세제어용 알고리즘은,
   상기 이물질을 발견하는 단계;
   상기 이물질의 상태에 따라 이물질의 종류를 구분하는 단계;
   구분된 상기 이물질의 종류에 따라 세정액의 분사 압력을 결정하는 단계;
   상기 결정된 분사 압력에 따라 상기 비행 로봇의 위치 변경을 예측하여 상기 비행로봇의 위치 복귀를 준비하는 단계; 및
   분사된 상기 세정액의 분사 압력에 따라 후퇴한 만큼 상기 비행로봇의 위치를 복귀시키는 단계;를 포함하는 태양광 패널 관리용 무인 비행 로봇.

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