KR20210011115A - 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇 - Google Patents

비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수직이동이 가능한 태양광 패널 청소로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비행수단을 구비하여 고소에 설치된 태양광 패널의 상부로 용이하게 이동시킬 수 있도록 된 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇에 관한 것이다.
본 발명은 평면이동이 가능하도록 이동수단이 형성된 본체와; 상기 본체에 설치되는 청소수단과; 상기 본체에 설치되는 비행수단과; 상기 본체의 이동경로를 파악하여 전 구역을 청소할 수 있도록 이동수단을 제어하는 제어부;를 포함하는 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇을 제공한다.

Description

비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇{Cleaning Robot for Solarcell Panel Capabel of Flying}
본 발명은 수직이동이 가능한 태양광 패널 청소로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비행수단을 구비하여 고소에 설치된 태양광 패널의 상부로 용이하게 이동시킬 수 있도록 된 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇에 관한 것이다.
최근 수년간 온실효과를 인한 지구온난화를 방지하기 위하여 화석연료의 사용을 줄이고 대신 대체에너지인 풍력이나 태양광을 이용하는 태양광 발전이 급속도로 늘어나고 있다.
특히 태양광 발전은 계절 및 장소에 따라 풍질이 변하여 그 생산량이 일정하지 않은 풍력발전에 비하여 소규모로 설치가 가능하므로 각광을 받고 있다.
하지만 태양광을 이용하여 전기를 얻는 태양전지(Solar cell)의 생산에 연구개발이 집중되고 태양전지를 관리하는 부분은 아직도 연구개발이 미약하여 시간이 경과함에 따라 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
특히 국내 태양광 발전의 경우 중국으로 부터 미세먼지나 황사가 유입되어 태양광 패널로 조사되는 빛을 차단하므로 전기의 생산량이 현저하게 줄어들게 된다.
따라서 태양광패널 오염으로 인한 효율저하의 문제를 해결하기 위해 일부 태양광 발전소에는 고정용 스프링클러를 설치하여 물을 뿌리거나 태양전지 고정프레임에 이동형 스프링클러를 설치하여 먼지나 황사 등을 제거하여 효율 저하를 방지하고 있는 실정이다.
하지만 이런 방법은 물을 사용해야 하므로 항상 물이 확보되어야 하고, 건물 옥상이나 건물 외벽에 있는 태양광패널은 낙수로 인한 보행자의 피해로 인하여 적용하기 어렵다.
따라서 물을 분사하지 않고도 태양광 패널을 청소할 수 있는 태양광패널 청소로봇의 개발되었다.
물을 분사하지 않고 태양광패널을 청소할 수 있는 태양광 패널 청소 로봇의 일예가 국내 특허등록 제1688120호(이하, '선행기술문헌 1'이라 함)에 개시되었다.
도 1은 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 태양광 패널 청소로봇의 외관사시도이고, 도 2는 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 태양광 패널 청소로봇에서 케이스가 탈거된 모습을 나타낸 사시도이다.
상기 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 태양광 패널 청소 로봇은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 양단에 하나 이상의 이동부재(120)가 형성되고 상기 이동부재(120)를 통해 이동하며 일단에 형성된 청소부재(140)를 통해 태양광 패널을 청소하는 본체(100)와, 상기 본체(100)에 형성되어 하단이 상기 태양광 패널과 밀착되고 상기 태양광패널과 밀착된 상태에서 미리 설정된 출력으로 흡기하는 흡착부재(160)와, 양 측면에 상기 태양광패널과의 거리를 측정하여 거리값을 생성하는 하나 이상의 거리감지센서(190) 및 상기 거리감지센서(190)로부터 생성되는 거리값을 수신하고 상기 거리값이 미리 설정된 범위를 초과하면 상기 이동부재(120)를 통해 이동되는 방향을 제어하는 제어부로 이루어진다.
하지만 상기와 같은 종래의 태양광 패널 청소 로봇은 고소에 위치한 태양광 패널에 안착시키기가 어려울 뿐더러 슬립으로 인하여 지상으로 낙하할 경우 크게 파손되는 문제점이 있다.
1. 국내 등록특허 제1688120호(2016.12.14 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 비행수단을 구비하여 고소에 설치된 태양광 패널의 상부로 용이하게 이동시킬 수 있도록 된 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇을 제공하는 데 목적이 있다.
본 발명은 평면이동이 가능하도록 이동수단이 설치된 본체와; 상기 본체에 설치되는 청소수단과; 상기 본체에 설치되는 비행수단과; 상기 본체의 이동경로를 파악하여 전 구역을 청소할 수 있도록 이동수단을 제어하는 제어부;를 포함하는 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇을 제공한다.
본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇은 상기 본체가 태양광 패널로부터 이탈하여 낙하할 때 이를 감지하기 위한 가속도센서가 설치되고, 상기 제어부는 상기 가속도센서의 신호를 전달받아 비행수단을 작동시키는 것이 바람직하다.
아울러 상기 이동수단은 단차를 이동하는 승월기능을 갖도록 구비된 것이 바람직하다.
더불어 상기 이동수단은 무한궤도로 이루어지고, 상기 무한궤도는 고무 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서 상기 고무 재질로 이루어진 무한궤도는 표면에 요철이 형성되는 것이 바람직하다.
또한 상기 청소수단은 태양광 패널에 물을 분사하는 분사노즐과, 물이 분사된 태양광패널에 부착된 이물질을 탈락시키는 회전가능하도록 구비된 강모브러시와, 상기 강모브러시에 의해 이물질이 제거된 태양광패널의 물기를 제거하는 와이퍼와, 상기 와이퍼에 의해 물기가 제거된 태양광 패널을 닦아주는 면브러시로 이루어지는 것이 바람직하다.
아울러 본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇은 상기 태양광 패널의 청소상태를 점검하기 위하여 발광센서 및 상기 발광센서에서 반사된 빛의 조도를 감지하는 조도센서를 더 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇은 본체에 비행수단을 설치하므로 고소에 설치된 태양광 패널의 상부로 용이하게 이동시킬 수 있다.
또한 본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇은 본체가 태양광 패널로부터 이탈하여 낙하할 때 이를 감지하기 위한 가속도센서가 설치되고, 상기 제어부는 상기 가속도센서의 신호를 전달받아 비행수단을 작동시키므로 본체의 낙하로 인한 파손을 방지할 수 있다.
아울러 본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇은 단차를 이동하는 승월기능을 갖도록 구비되므로 단차로 인하여 청소로봇이 고립되는 것을 빙지할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇은 이동수단이 무한궤도로 이루어지므로 태양광 패널의 상부에 배치될 수 있는 돌출부로 인해 이동의 방해를 받지 않는다.
또한 본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇은 무한궤도는 고무 재질로 이루어지므로 태양광 패널의 표면에 미끄러지지 않는다.
더욱이 본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇은 무한궤도 표면에 요철이 형성되므로 청소로봇의 이용이 더욱 용이하다.
또한 본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇은 청소수단이 분사노즐과, 강모브러시와, 와이퍼 및 면브러시로 이루어지므로 청소후 물얼룩이 발생하지 않으므로 에너지 효율이 더욱 향상된다.
아울러 본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇은 발광센서 및 상기 발광센서에서 반사된 빛의 조도를 감지하는 조도센서를 더 설치되므로 용이하게 태양광 패널의 청소상태를 점검할 수 있다.
도 1은 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 태양광 패널 청소로봇의 외관사시도이다.
도 2는 선행기술문헌 1에 개시된 종래의 태양광 패널 청소로봇에서 케이스가 탈거된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇의 부분절개 단면도이다.
본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇의 일실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇의 부분절개 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇은 평면이동이 가능하도록 이동수단이 형성된 본체(10)와, 상기 본체(10)에 설치되는 청소수단(20)과, 상기 본체(10)에 설치되는 비행수단(30) 및 상기 본체(10)의 이동경로를 파악하여 전 구역을 청소할 수 있도록 이동수단을 제어하는 제어부(미도시)를 포함한다.
상기 본체(10)는 청소로봇이 태양광 패널의 상부를 이동할 수 있도록 구비된다. 본 실시예에서 청소로봇의 이동이 가능하도록 하는 이동수단은 무한궤도(12)로 이루어진다. 상기 무한궤도(12)는 본체의 양측 하부에 설치되며 무한궤도가 회전함에 따라 본체(10)가 이동하게 된다. 상기 무한궤도(12)의 설치를 위하여 복수개의 바퀴(14)가 구비된다. 상기 무한궤도(12)는 본체(10)의 방향전환을 위하여 양측이 개별적으로 작동하도록 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 본체(10)의 양측 하부에 설치된 무한궤도(12) 각각의 회전속도를 다르게 함으로 원하는 방향으로 청소로봇을 방향전환할 수 있다.
상기 무한궤도(12)는 태양광 패널의 이동시 접지력을 향상시키고 동시에 슬립을 방지하도록 고무재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 아울러 상기 무한궤도(12)는 슬립을 방지하기 위하여 표면에 요철이 형성된다. 상기 요철은 무한궤도(22)의 회전시 전진을 위하여 횡방향으로 형성되지만 필요에 따라 본체가 횡방향으로 슬립이 일어나지 않는 것을 방지하기 위하여 다양한 방향으로 패턴이 형성될 수 있다.
본 실시예에서 청소로봇은 이동수단으로 무한궤도를 채택했지만 필요에 따라 고무재질의 바퀴 등 다양한 형태의 이동수단을 사용할 수 있음은 물론이다.
아울러 상기 이동수단은 태양광 패널의 상부에 형성된 단차를 극복하고 용이하게 태양광 패널의 상부면을 이동할 수 있도록 승월기능을 갖는 것이 바람직하다. 아울러 청소로봇이 승월하면서 승월의 충격에 의해 태양광 패널이 손상되는 것을 방지하기 위하여 일렬에 복수개의 무한궤도(12)를 연결하여 형성할 수 있다. 이와 같이 복수의 무한궤도를 형성하면 마주하는 무한궤도의 경사면을 이용하여 승월시 소프트 랜딩이 이루어지므로 청소로봇이 태양광 패널에 충격을 주는 것을 완화시킬 수 있다.
본 실시예서 구체적으로 도시하지는 않았지만 무한궤도(12)의 면이 경사지도록 하거나(미국특허등록 제4898256호 참조), 주걱형상의 회전체를 구비하거나(유럽특허등록 제345803호 참조), 삼발이를 설치하거나(미국특허공개 제2010-0032911호 참조), 승월의 개시 및 하강을 위하여 랜딩휠을 이용하는(미국특허등록 제4898256호 참조) 등 다양한 방법을 채택하여 승월의 충격을 완화시킬 수 있다.
또한 상기 본체(10)에는 본체(10)가 태양광 패널로부터 이탈하여 낙하할 때 이를 감지하기 위한 가속도센서(16)가 설치된다. 상기 가속도센서(16)에 지령하지 않은 낙하가 감지되면 비행수단(30)을 작동시켜 청소로봇이 자유낙하하는 것을 방지한다.
또한 상기 본체(10)에는 상기 태양광 패널의 청소상태를 점검하기 위하여 발광센서(18a) 및 상기 발광센서(18a)에서 반사된 빛의 조도를 감지하는 조도센서(18b)가 설치된다.
상기 청소수단(20)은 상기 본체(10)에 설치되어 태양광 패널을 청소하게 된다. 본 실시예에서 청소수단(20)은 태양광 패널에 물을 분사하는 분사노즐(22)과, 물이 분사된 태양광패널에 부착되어 회전하면서 이물질을 탈락시키는 강모브러시(24)와, 상기 강모브러시(24)에 의해 이물질이 제거된 태양광패널의 물기를 제거하는 와이퍼(26)와, 상기 와이퍼(26)에 의해 물기가 제거된 태양광 패널을 닦아주는 면브러시(28)로 이루어진다.
상기 청소수단(20)은 태양광 패널의 표면에 육안으로 건조한 먼지가 다량 관찰될 경우 필요에 따라 먼지를 흡입하기 위한 진공흡입부를 설치할 수 있다.
상기 비행수단(30)은 상기 청소로봇을 태양광 패널의 상부로 이동시킬 수 있도록 구비된다. 상기 비행수단(30)으로는 드론을 비롯하여 멀티콥터, 무인항공기 등 다양한 부상수단을 채택할 수 있다. 상기 비행수단(30)은 필요에 따라 본체(10)에 탈부착이 가능한 구조로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다. 상기 비행수단(30)의 구동원은 배터리로부터 전력을 공급받아 구동하는 것이 바람직하다.
상기 제어부는 상기 본체(10)의 이동경로를 파악하여 태양광 패널의 전 구역을 청소할 수 있도록 이동수단을 제어한다. 상기 제어부는 카메라, 초음파 센서 또는 적외선 센서 등 다양한 감지수단(42)을 이용하여 태양광 패널에 대한 정보를 수집하고 연산하여 미리 프로그래밍된 로직을 이용하여 본체(10)가 이동되도록 한다. 상기 제어부는 본체(10)에 수신기(44)가 설치되어 있고 지상에서 무선으로 리모콘(46)을 이용하여 제어할 수 있다. 상기 수신기(44)와 리모콘(46)의 무선통신은 wi-fi, 3G, 4G, 5G, 블루트스 등 다양한 방식을 사용할 수 있음은 물론이다.
상기 제어부는 상기 발광센서(18a) 및 조도센서(18b)를 이용하여 태양광 패널 상부의 청소상태를 감지하고 청소가 불량한 구역을 다시 청소할 수 있도록 구되는 것이 바람직하다.
아울러 상기 제어부는 본체(10)에 설치된 가속도센서(16)로부터 예기치 않은 낙하신호가 입력될 경우 비행수단(30)을 작동시켜 청소로봇이 지상에 자유낙하하는 것을 방지할 수 있다.
또한 상기 제어부는 본 실시에에서 구체적으로 기재하지는 않았지만 필요에 따라 모터의 과부하를 감지하는 센서를 설치하거나 본체(10)에 수용된 물의 양을 감지하는 등 다양한 기능을 갖는 센서로부터 감지된 신호를 이용하여 필요한 작업을 진행할 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇의 작동방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 지상에 안착되어 있는 청소로봇을 리모콘(46)을 이용하여 비행수단(30)인 드론을 구동한다.
상기 드론이 구동되면 양력에 의해 청소로봇의 본체(10)가 상승하게 되고, 리모콘(46)으로 드론을 제어하여 청소로봇이 태양광 패널의 상부에 안착되도록 한다.
상기 청소로봇이 태양광 패널의 상부에 안착되면 감지수단(42)을 이용하여 태양광 패널에 대한 정보를 감지하고 이를 제어부에서 연산하여 이동수단인 무한궤도(12)를 이용하여 태양광 패널의 전체면을 청소할 수 있도록 본체(10)를 이동시킨다.
본체(10)가 이동하면서 분사노즐(22)을 이용하여 물을 분사하고, 강모브러시(24)를 회전시켜 물이 분사된 태양광 패널에 부착된 이물질을 탈락시키며, 와이퍼(26)를 이용하여 상기 강모브러시(24)에 의해 이물질이 제거된 태양광패널의 물기를 제거하고,, 면브러시(28)를 이용하여 상기 와이퍼에 의해 물기가 제거된 태양광 패널을 닦아준다.
일차적으로 청소를 마친후 청소로봇을 다시 청소경로를 따라 이동시키면서 발광센서(18a)와 조도센서(18b)를 이용하여 청소상태를 확인하고 청소상태가 불량한 존이 감지되면 불량이 감지된 구역을 재차 청소하게 된다.
청소가 완료되면 지상에서 리모콘(46)으로 비행수단(30)인 드론을 작동시켜 청소로봇을 지면에 안착시킨다.
10 : 본체
20 : 청소수단
30 : 비행수단

Claims (7)

  1. 평면이동이 가능하도록 이동수단이 설치된 본체와;
    상기 본체에 설치되는 청소수단과;
    상기 본체에 설치되는 비행수단과;
    상기 본체의 이동경로를 파악하여 전 구역을 청소할 수 있도록 이동수단을 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체가 태양광 패널로부터 이탈하여 낙하할 때 이를 감지하기 위한 가속도센서가 설치되고, 상기 제어부는 상기 가속도센서의 신호를 전달받아 비행수단을 작동시키는 것을 특징으로 하는 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 이동수단은 단차를 이동하는 승월기능을 갖도록 구비된 것을 특징으로 하는 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇.
  4. 청구항 4에 있어서,
    상기 이동수단은 고무재질의 무한궤도로 이루어진 것을 특징으로 하는 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 고무 재질로 이루어진 무한궤도는 표면에 요철이 형성 된 것을 특징으로 하는 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 청소수단은 태양광 패널에 물을 분사하는 분사노즐과, 물이 분사된 태양광패널에 부착된 이물질을 탈락시키는 회전가능하도록 구비된 강모브러시와, 상기 강모브러시에 의해 이물질이 제거된 태양광패널의 물기를 제거하는 와이퍼와, 상기 와이퍼에 의해 물기가 제거된 태양광 패널을 닦아주는 면브러시로 이루어지는 것을 특징으로 하는 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 태양광 패널의 청소상태를 점검하기 위하여 발광센서 및 상기 발광센서에서 반사된 빛의 조도를 감지하는 조도센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비행이 가능한 태양광 패널 청소로봇.
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KR101688120B1 (ko) 2016-05-30 2016-12-20 (주) 에코센스 흡착력을 이용한 태양광 패널 청소로봇

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