JP2018535079A - 液体分配容器及び清掃ロボット - Google Patents

Abstract

本発明は、体分配容器及び清掃ロボットを提供する。上記清掃ロボットは、上記液体分配容器を含み、上記液体分配容器は、柱形部と、底面が上記柱形部の下底面に接続された錐形部と、上記錐形部の頂点に設けられた液体排出口を含む。上記液体分配容器は、傾斜平面に設けられ、上記錐形部の側面と錐形部の底面との角度が上記傾斜平面と水平面との角度以上である。
【選択図】図5

Description

本発明は、清掃ロボット分野に関し、特に液体分配容器及び清掃ロボットに関する。

化石燃料が日々減少しているため、新型の再生可能エネルギーである太陽エネルギーは、人間のエネルギー利用の重要部分となっている。過去10年間、太陽エネルギー応用技術は、全世界で急速な発展を遂げていた。ソーラーパネルとは、半導体材料が光照射により発生した光起電力効果(photovoltaic)を利用して太陽エネルギーを電気エネルギーに直接変換するデバイスを意味する。ソーラーパネルは、太陽光が当たる場所であれば電気を発生できるため、大型発電所から小型ポータブル充電器までの多くの領域に適用されており、近年、急速に発展している。

ソーラーパネルは、通常戸外で使用されている。その作動に最も影響を与えるのは、悪天候ではなく、ソーラーパネルに長年蓄積された埃である。ソーラーパネルに埃又は他の付着物が付着すると、パネルの光透過率に影響を与え、光電効率を低下させることで、パネルが太陽光を直接取得する効率に大きな影響を与え、パネルのエネルギー吸収及び変換効率を低下させ、発電効率を低下させる場合がある。従来のソーラーパネルにおいて、人工で定期的に清掃を行っているが、ソーラーパネルの面積が大きく、大型発電所で同時に用いられるパネルが多いことに加えて、埃が繰り返し累積するので清掃を繰り返す必要があるため、人件費が高く、清掃効率が低く、清掃効果が悪いという問題がある。また、多くの場合には、空間の利用率を高めるために架台によりソーラーパネルを高い場所に設置するようにしているので、清掃作業が困難となり、リスクが大きくなる問題がある。また、清掃コストを低減するためにソーラーパネルを清掃しない使用者もいる。しかし、このようにして、埃による電気エネルギーの損失が大きくなってしまう。そのため、ソーラーパネルを自動清掃できる新型の自動清掃装置を必要とする。

従来の清掃ロボットは、水平面上の清掃にしか使用できず、ソーラーパネルのような傾斜平面に使用できない。従来の清掃ロボットをそのままソーラーパネルに使用すると、以下の問題が発生する場合がある。
（1）清掃ロボットは、駆動力が不足であるので、自由に走行できず、清掃効果が悪いことがある。ソーラーパネルの傾斜角度が一般に10度〜40度であるため、従来の清掃ロボットは、このような傾斜平面を自由に走行できず、無理に走行しても、電量が不足になりやすい。
（2）清掃ロボットは、ソーラーパネルから滑り落ちることがある。ソーラーパネルが比較的滑りやすく、且つ従来の清掃ロボットの重量及びホイールの摩擦係数が小さく、摩擦力も小いため、清掃ロボットの走行が困難であり、滑り落ちやすい。
（3）清掃ロボットは、所定のルートに従って走行できず、走行に伴う清掃の面積が小さく、ソーラーパネルのエッジから転落することがある。従来の清掃ロボットは、一般に、障害物に衝突すると自動に方向を転換するように設定されている。ソーラーパネルに障害物がないため、自動走行する清掃ロボットが単一のルートに沿ってしか走行できず、走行に伴う清掃の面積が小さく、ソーラーパネルのエッジから転落する問題がある。予めルートを設定したとしても、従来の清掃ロボットは、走行中に重力及びパネルの付着物によりルートを外れやすいため、直線走行を確保することが困難であり、且つ清掃ロボットその自体が気づくことができないので、満遍なくパネル上を走行できず、清掃されないままのスペースが多く残る問題がある。
（4）清掃ロボットを充電することが困難である。ソーラーパネルの高度が高く、且つ面積が大きいため、清掃ロボットをソーラーパネル上に置いたら、取外しにくい。従来技術において、人工で清掃ロボットを現場から取外したり、電池を引出したりして充電する必要があるため、現場作業を長時間継続することができないとともに、ソーラーパネルが一般に架台で高い場所に設置されるため、充電操作が非常に面倒で、多くの労力が必要である。
（5）清掃ロボットの作業状態を監視するのが困難である。ソーラーパネルが高い場所に設置されるので、地面上の作業員がその作業過程を常時監視することができないため、清掃ロボットが故障することで動作が停止したり、ルートを外れたりするときに、作業員がすぐに得ることができない。

清掃効果をさらに向上させるために、清掃ロボットに液体分配容器を設けることにより、清掃用ロールブラシに洗浄剤溶液及び水を提供する必要がある。清掃ロボットがソーラーパネルのような傾斜平面に使用されるため、清掃装置の液体分配容器として通常の円柱状水タンク又は直方体水タンクを採用する場合に、液体排出口をどのように設置しても、液体排出口が容器の最低点に終始位置することを確保できない。液体分配容器内の液体が少ないときに、角度によって、液面が液体排出口より低い場合がある。この場合に、一部の液体を順調に排出することができない。一般に、光起電性パネルが高い場所に設置されるため、溶液の補充又は液体分配容器の交換が困難であり、溶液を十分に利用しなげればならない。そのため、ロボットがどんな方向に走行（上り坂、下り坂又は水平走行）しても、容器内の液体を十分に排出できる、特殊な形状を有する液体分配容器を開発する必要がある。

本発明は、従来の容器が傾斜平面を運動するときに容器内の液体を全て排出できない問題を解決する液体分配容器を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明は、柱形部と、錐形部と、液体排出口とを含む液体分配容器であって、前記錐形部の底面が前記柱形部の下底面に接続され、前記液体排出口が前記錐形部の頂点に設けられ、前記液体分配容器が傾斜平面に設けられ、前記錐形部の側面と錐形部の底面との角度が前記傾斜平面と水平面との角度以上である液体分配容器を提供する。
さらに、上記液体分配容器は、容器カバー板と、注入口と、注入口カバーと、双方向圧力リリーフ弁とをさらに含み、前記容器カバー板が前記柱形部の上底面に固定して取付けられ、前記注入口が前記容器カバー板を貫通し、前記注入口カバーが前記注入口に取り外し可能に取付けられ、前記双方向圧力リリーフ弁が前記注入口カバーに貫通して取付けられている。
さらに、上記液体分配容器は密閉容器である。
さらに、上記柱形部が円柱体であり、上記錐形部が円錐体であり、上記円錐体の底面が上記円柱体の下底面である。又は、上記柱形部が角柱体であり、上記錐形部が角錐体であり、上記角錐体の角錐底面が上記角柱体の下底面である。
さらに、上記液体分配容器は、上記液体分配容器の液位情報を取得するための液位センサをさらに含む。
さらに、上記双方向圧力リリーフ弁は、弁体と、前記弁体内に設けられた弁室と、前記弁室内に摺動可能に取り付けられた密封弁ブロックと、前記弁室内の側壁の中間部に突出した密封ストッパーと、を含み、前記密封弁ブロックの最も広い箇所の側壁が前記密封ストッパーの側壁、前記弁室内の側壁と相接する。
さらに、上記密封弁ブロックは、環状肩部を含み、前記環状肩部が前記密封弁ブロックの側壁の中間部に突出しており、前記環状肩部の側壁が前記密封ストッパーの側壁、前記弁室内の側壁と相接する。
さらに、上記双方向圧力リリーフ弁は、前記弁体の頂部に設けられた第1通気孔と、前記弁体の底面に設けられた第2通気孔と、をさらに含む。
さらに、 上記双方向圧力リリーフ弁は、上端が前記弁室の頂部に固定され、下端が前記密封弁ブロックに接続された第1弾性部材と、上端が前記密封弁ブロックに接続され、下端が前記弁室の底部に固定された第2弾性部材と、をさらに含む。

本発明の別の目的は、従来の容器が傾斜平面を運動するときに容器内の液体を全て排出できない問題を解決する清掃ロボットを提供する。
上記問題を解決するために、本発明は、傾斜平面に設けられ、上記の清掃装置を備える清掃ロボットを提供する。

本発明の利点は以下の通りである。本発明の液体分配容器は、傾斜平面を移動するときにもその内部の溶液を完全に排出することができる。該液体分配容器を用いた清掃ロボットは、どんな方向に斜面を運動しても、ロボット内の水又は洗浄剤溶液を十分に利用することを確保でき、清掃効果を効果的に向上させ、水又は洗浄剤溶液の浪費を減少させる。

図1は、本発明の実施例に係る清掃ロボットの全体模式図である。 図2は、本発明の実施例に係る清掃ロボットの内部構造の模式図である。 図3は、本発明の実施例に係る清掃ロボットの分解構造模式図である。 図4は、本発明の実施例に係る清掃装置の構造模式図である。 図5は、本発明の実施例に係る別の清掃装置の構造模式図である。 図6は、本発明の実施例に係る液体分配容器の底部構造の模式図である。 図7は、本発明の実施例に係る、斜面における液体分配容器の作業状態の構造模式図である。 図8は、本発明の実施例に係る液体分配容器の構造模式図である。 図9は、本発明の実施例に係る別の液体分配容器の構造模式図である。 図10は、本発明の実施例に係る液体分配容器の構造の断面模式図である。 図11は、本発明の実施例に係る液位センサの構造模式図である。 図12は、本発明の実施例に係る注入口カバーの構造の断面模式図である。 図13は、本発明の実施例に係る双方向圧力リリーフ弁の構造の断面模式図である。 図14は、本発明の実施例に係る制御システムのブロック図である。

100ソーラーパネル清掃ロボット/清掃ロボット/ロボット，200ソーラーパネル，300傾斜平面，400サーバー;
1車体，2清掃装置，3動力システム，4制御システム，5電力システム;11車ボディ;
21清掃モータ，22ロールブラシ，23伝動機構，24ゴミバリア，25液体分配容器，26ノズルヘッド，27分岐管路，28吸水ポンプ;
41データ採取ユニット，42プロセッサー，43メモリユニット，44アラームユニット，45無線通信ユニット;51電池ボックス;
211清掃モータ回転軸，221ロールブラシ従動軸，231駆動ギヤ，232従動ギヤ， 233二重ギヤ;
251液体排出口，252柱形部，253錐形部，254容器カバー板，255注入口，256注入口カバー，257双方向圧力リリーフ弁，258環状開口，259液位センサ;
261ノズル，271主管;
411加速度センサ，412磁気センサ，413距離センサ，414カウンター，415映像センサ;
2331大リングギヤ，2332小リングギヤ;
2541接続溝孔，2591長細棒体，2592フロートセンサ，2593円盤状コネクタ，2594環状ブロック，2595導線;
2571弁体，2572弁室，2573密封弁ブロック，2574密封ストッパー，2575第1通気孔，2576第2通気孔，2577第1弾性部材，2578第2弾性部材，2579環状肩部。

以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を説明することで、本発明が実施可能なものであることを証明する。これらの実施例に基づいて、当業者であれば本発明の技術内容を完全に理解できるべきである。本発明は、様々な実施例により具体的に表現されることができるため、本発明の保護範囲は、以下の実施例に限定されない。

図面において、構造が同一の部品を同一の数字で示し、構造又は機能が類似する部品を類似する数字で示す。図面に示す各部品のサイズ及び厚さが任意であるため、限定するものではない。図示をより明確にするために、部品の一部を拡大して示すことがある。

本発明で使用される方向用語、例えば、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」、「側面」等は、図面における方向で、本発明を解釈及び説明するものに過ぎず、本発明の保護範囲を限定しない。

ある部品が別の部品「上」に位置するという表現は、上記部品を上記別の部品に直接位置させること、或いは、上記部品をある中間部品に位置させ、且つ上記中間部品を別の部品に位置させることを意味する。ある部品を別の部品に「取付ける」又は「接続する」という表現は、直接「取付ける」又は「接続する」こと、或いは、中間部品を介してある部品を別の部品に間接「取付ける」又は「接続する」ことを意味する。

図1〜3に示すように、本実施例は、ソーラーパネル清掃ロボット100（以下、「清掃ロボット」又は「ロボット」と略称する）を提供する。該ソーラーパネル清掃ロボット100は、車体1を含む。車体1は、少なくとも1つのソーラーパネルを走行することができる。車体1の内部又は外部に清掃装置2、動力システム3、制御システム4、及び電力システム5が設けられている。

清掃装置2は、車体の進行過程においてソーラーパネルを清掃するものである。動力システム3は、車体1のソーラーパネルでの進行方向及び走行速度を調整し、車体1の走行、停止又は方向変換を制御する。制御システム4は、それぞれ動力システム3及び清掃装置2に接続され、動力システム3及び清掃装置2に様々な制御信号を送信する。電力システム5は、それぞれ動力システム3、清掃装置2、制御システム4に接続され、動力システム3、清掃装置2、制御システム4に電力を提供する。

本実施例において、ソーラーパネル清掃ロボット100がソーラーパネルを正常に作業している場合に、当電力システム5が起動したときに、制御システム4が少なくとも1つの進行制御指令及び少なくとも1つの清掃制御指令を送信し、動力システム3が該進行制御指令に応じて車体1を所定のルートに沿って走行するように制御するとともに、清掃装置2が該清掃制御指令に応じて清掃装置2を起動し、ソーラーパネルの清掃作業を開始する。車体1の走行過程において、制御システム4は、動力システム3に複数の進行制御指令（例えば、ずれ補正指令、方向転換指令、折り返し指令等）を送信することにより、車体1が直進ルートを外れたときに元のルートに戻るように命令（ずれ補正処理）したり、一定の条件若しくは一定の位置で車体1を方向転換又はUターン（折り返し）するように命令したりすることで、車体1が所定の最適ルートに沿って走行できる。具体的なナビゲーション方法、ずれ補正方法、車体の方向転換制御方法又はUターン（折り返し）制御方法の詳細は、後述する。走行過程にわたって、車体1の進行方式（直行、外れ、ずれ補正、方向転換又はUターン）にかかわらず、清掃装置2は作業状態を常に保持する。制御システム4がある作業パラメータ（例えば、所定のルートを走行完了、又は電力システム5がバッテリ不足）に応じて進行停止の進行制御指令を送信したときに、車体1は走行を停止するとともに、制御システム4は清掃制御指令を送信することで清掃装置2をオフにし、清掃を停止させる。

図4に示すように、本実施例の上記清掃装置2は、清掃モータ21と、ロールブラシ22と、伝動機構23を含む。

図4、5に示すように、本実施例において、清掃モータ21は、清掃モータ回転軸211を含む。上記ロールブラシの中心にロールブラシ従動軸221が設けられている。伝動機構23は、清掃モータ回転軸211及びロールブラシ従動軸221に同時に接続され、清掃モータ回転軸211は、伝動機構23によりロールブラシ従動軸221を回転させる。ロールブラシ22は、車体1の前端の下方に設けられる。ロールブラシ22の下端は、ソーラーパネルに直接接触することでソーラーパネルを清掃する。

伝動機構23は、互いに噛み合った2以上のギヤからなるギヤセットであり、清掃モータ回転軸211の動力をロールブラシ従動軸221に伝送するとともに、清掃モータ21の出力回転速度を低減させることにより、比較的遅い回転速度でロールブラシ22を回転させるために使用される。本実施例において、伝動機構23は、駆動ギヤ231、従動ギヤ232、及び二重ギヤ233を含む。駆動ギヤ231は、清掃モータ回転軸211に設けられ、清掃モータ回転軸211は、駆動ギヤ231のギヤ面に垂直である。従動ギヤ232は、ロールブラシ従動軸221に設けられ、ロールブラシ従動軸221は、従動ギヤ232のギヤ面に垂直である。ロールブラシ従動軸221は、清掃モータ回転軸211に平行である。二重ギヤ233は、一体形成の大リングギヤ2331及び小リングギヤ2332を含む。大リングギヤ2331は駆動ギヤ231に噛み合い、小リングギヤ2332は従動ギヤ232に噛み合っている。清掃モータ21が起動したときに、清掃モータ回転軸211が高速回転し、ロールブラシ従動軸221が二重ギヤ233による減速処理により比較的遅い速度でロールブラシ22を回転させることで、ロールブラシ22にソーラーパネルを清掃させる。ここで、清掃モータ回転軸211とロールブラシ従動軸221との回転速度比は、大リングギヤ2331と小リングギヤ2332との半径比に依存する。

ロールブラシ22は、螺旋型ロールブラシである。該螺旋型ロールブラシは、少なくとも1つの螺旋羽根222を含む。螺旋羽根222は、複数のシート状ブレード223に分けられる。ブレード223を等距離で配置することにより、ロールブラシ22がソーラーパネルと完全に接触し、車体1がパネルを走行した部分が漏れずに清掃され得る。本実施例の車体1が進行するときに、ロールブラシ22は、ソーラーパネル上の埃等の付着物を清掃し続ける。

図5に示すように、清掃装置2は、ゴミバリア24をさらに含む。ゴミバリア24は、ロールブラシ22の側面に固定して取付けられ、ロールブラシ22の中心のロールブラシ従動軸221がゴミバリア24に平行である。図2に示すように、清掃装置2（清掃装置）は、清掃ロボット100の前端（即ち、車体前部）に設けられる。清掃ロボット100の后端（即ち、車体後部）は、車ボディ11を含む。ゴミバリア24は、清掃装置2と車ボディ11との間に設けられる。清掃過程において、ゴミバリア24は、埃、屑、汚水等のゴミを集めることで効果的に取り除くとともに、ゴミが清掃装置2又は動力システム3内に入るのを阻止することで車体1内の各部品の損害を防止することができる。

図5に示すように、清掃装置2は、液体分配容器25、少なくとも1つのノズルヘッド26、及び分岐管路27をさらに含む。

図5〜10に示すように、液体分配容器25（以下、「容器25」と略称）は、着脱可能な密閉容器であり、水又は洗浄剤溶液を保存する。その底部に液体排出口251が設けられ、ノズルヘッド26がロールブラシ22の上方又は側方に設けられる。各ノズルヘッドはノズル261を含む。ノズル261はロールブラシ22の方向に向かっている。分岐管路27は、互いに連通する主管271及び少なくとも1つの分岐管（図示せず）を含む。主管271は液体排出口に連通し、各分岐管はノズルヘッドに連通する。本実施例において、2つのノズルヘッドはそれぞれロールブラシ22の両端に設けられ、ノズルがロールブラシ22に向かっていることが好ましい。分岐管路27は、好ましくは、1本の主管271及び2本の分岐管からなるものであり、液体分配容器25における水又は洗浄剤溶液を2つのノズルヘッド26に輸送する。

図5、6に示すように、清掃装置2は、吸水ポンプ28をさらに含む。吸水ポンプ28は、制御システム4に接続され、制御システム4から少なくとも1つの吸水ポンプ制御信号を受信する。吸水ポンプ28は、主管27に設けられ、液体分配容器25が液体排出するのを制御するスイッチとして、上記吸水ポンプ制御信号に応じて液体排出速度を調整する。

本実施例において、ロールブラシ22がソーラーパネルを清掃する過程において、制御システム4は、必要に応じて、少なくとも1つの吸水ポンプ制御信号を吸水ポンプ28に送信することで吸水ポンプ28を起動し、吸水速度を調整することにより、液体分配容器25内の水又は洗浄剤溶液は、分岐管路27を介してノズルヘッド26に流出し、小液滴を形成し、ロールブラシ22に対し放射状にスプレーされる。それによって、スプレーされた液体がロールブラシ22に均一に落下することができる。回転するロールブラシ22は、水又は洗浄剤をソーラーパネルに付着させながらパネルを清掃することにより、ゴミ除去効果を効果的に向上できる。液体分配容器25内の液体残量が不足する場合、電力システムの電力が不足する場合、又は清掃作業が完了した場合に、制御システム4は、吸水を停止する制御信号を吸水ポンプ28に送信し、吸水ポンプ28をオフにする。液体分配容器25内の液体残量の判断方法及び電力システム5の残留電気量の判断方法の詳細は、後述する。

本実施例において、清掃装置2の技術的効果は、清掃ロボット100の進行中にソーラーパネルに対する清掃作業を完成することができ、必要に応じて、処理されるパネルに水又は洗浄剤をスプレーすることで頑固な汚れをより効果的に取り除くことができることである。また、清掃装置2は、清掃速度が速く、効果が良好であり、人工監視又は輔助の必要がなく、人件費を有効に低減できる。

本実施例に提供される清掃ロボットはソーラーパネルのような傾斜平面に使用されるため、清掃装置の液体分配容器として通常の円柱状水タンク又は直方体水タンクを採用する場合に、液体排出口をどのように設置しても、液体排出口が容器の最低点に終始位置することを確保できない。液体分配容器内の液体が少ないときに、角度によって、液面が液体排出口より低い場合がある。この場合に、一部の液体を順調に排出することができない。一般に、ソーラーパネルが高い場所に設置されるため、清掃ロボットに液体を補充する操作が煩雑であり、液体分配容器内部の液体を十分に利用するようにできるだけ液体を全て排出しなければならない。そのため、ロボットがどんな方向に走行（上り坂、下り坂又は水平走行）しても、容器内の液体を十分に排出できる、特殊な形状を有する液体分配容器25を開発する必要がある。

図5〜10に示すように、本実施例は、傾斜平面上で液体分配を行う液体分配容器25（以下、「容器」と略称する）を提供する。ソーラーパネル清掃ロボットがソーラーパネルを進行する過程において、車体内部の液体分配容器25は液体を分配することができる。液体分配容器25主体は、良好に密封された容器であり、主に互いに接続された柱形部252及び錐形部253を含む。錐形部253は、底部を上にするように柱形部252の下方に倒置され、錐形部253の底面が柱形部252の下底面に接続され、錐形部253の最下方の頂点（錐体の先端）に液体排出口251が設けられている。

図7に示すように、液体分配容器25における液体が完全に排出され得るために、液体分配容器25が傾斜平面300をいずれの方向に移動しても、液体排出口251が液体分配容器25の最低点に常に位置することを確保しなければならないため、錐形部253の側面と錐形部253の底面との角度を傾斜平面300と水平面との角度以上にする必要がある。本実施例において、ソーラーパネル200は傾斜平面300である。液体分配容器25がソーラーパネル200をいずれの方向に移動しても、液体排出口251が液体分配容器25の最低点に常に位置することを確保するために、錐形部253の側面と錐形部253の底面との角度をソーラーパネル200と水平面との角度、即ち、ソーラーパネル200の傾角以上にする必要がある。ソーラーパネル200の傾角が一般に10度〜40度であるため、錐形部の側面と錐形部の底面との角度が一般に15〜45度であるべきである。錐形部の側面と錐形部の底面との角度が大きいほど、液体分配容器25全体の容積が小さいため、ソーラーパネル200の傾角（好ましくは25度〜35度）に応じて適切な形状を有する錐形部を選ぶことができる。

図7に示すように、液体分配容器25は清掃ロボット100の車体内に固定され、液体分配容器25の中心軸線が清掃ロボット100の車体底面に垂直である。錐形部253の該液体排出口251を除いた他の部分は、いずれも液体排出口251の中心が位置する水平面より高いことにより、液体排出口251が液体分配容器25の最低点に常に位置することが確保され得る。

本実施例において、2つの技術案を提供する。1）図8に示すように、柱形部252は角柱体、錐形部253は角錐体であり、角錐体の角錐底面は角柱体の下底面である。好ましくは、角柱体が四角柱体である場合に、上記角錐体も四角錐体であり、同様に、上記角柱体は三角柱体である場合に、上記角錐体も三角錐体である。2）図9に示すように、柱形部252は円柱体、錐形部253は円錐体であり、円錐体の底面は円柱体の下底面である。それによって、液体分配容器25の占める区間範囲が一定である場合に、容器の容量を最大限に増加できる。

図10に示すように、本発明に記載の液体分配容器25は、容器カバー板254、注入口255、注入口カバー256、及び双方向圧力リリーフ弁257をさらに含む。

容器カバー板254は、柱形部252の上底面に固定して取付けられる。注入口255は、容器カバー板254に設けられ、該容器カバー板254を貫通する。注入口カバー256は、注入口255に取り外し可能に取付けられ、注入口255を密封するために用いられる。双方向圧力リリーフ弁257は、注入口カバー256に貫通して取付けられ、液体分配容器25の内部と外部を接続することにより、容器25の内圧と外圧がバランスし、液体が容器25内から順調に排出され得る。

本実施例において、注入口255の水平断面は円状であり、注入口255の周辺に容器カバー板254に垂直である環状開口258が設けられる。環状開口258の外側面に第1ネジ山（図示せず）が設けられる。注入口カバー256は円柱状であり、サイズが注入口255に合う。注入口カバー256の内側壁に第2ネジ山（図示せず）が設けられる。上記第2ネジ山は上記第1ネジ山に螺合される。上記第1ネジ山と上記第2ネジ山との螺合により、注入口カバー256と注入口255との着脱可能な接続を達成できる。

液体分配容器25内の液体（水又は洗浄剤）は消耗品であり、定期的に補充する必要がある。容器内の液体が使い切られたときに注入口カバー256をねじって外すだけで、液体分配容器25内に液体（水又は洗浄剤）を注入することができる。注入口カバー256と注入口255との接続箇所は、密封液又は密封具でさらに密封してもよい。容器カバー板254と柱形部252との接続箇所、注入口カバー256と注入口255との接続箇所の密封が良好であれば、容器カバー板254と柱形部252とは、一体成形するように設計されてもよく、別々に設計されてもよい。

図10、11に示すように、液体分配容器25内に液体分配容器25内の液位データを採取するための液位センサ259が設けられる。液位センサ259は制御システム4の一部である。本実施例において、液位センサ259は、長細棒体2591及び長細棒体に周設されたフロートセンサ2592を含む。フロートセンサ2592は、液体分配容器25内の液面に浮かび、液位の昇降に伴って長細棒体2591に沿って昇降する。長細棒体2591は、液体分配容器25内部における高さが最大の軸線、即ち、液体分配容器25の中心軸線に位置することにより、フロートセンサ2592が全面的で正確な液位データをできるだけ多く取得できる。容器カバー板254の中心に接続溝孔2541が設けられ、長細棒体2591は、接続溝孔2541を通過し、容器カバー板254に垂直である。長細棒体2591の上端に円盤状コネクタ2593が設けられ、接続溝孔2541に固定して接続される。長細棒体2591の下端が錐形部253の液体排出口251の近くに設けられる。長細棒体2591の下端に、フロートセンサが長細棒体2591から滑り落ちるのを防止する突出の環状ブロック2594が設けられる。フロートセンサは、長細棒体2591の内部を通過する少なくとも1つの導線2595を介して制御システム4の他の部品に接続される。清掃装置の作業中、制御システム4は、液体分配容器25内のリアルタイム液位データに応じて吸水ポンプ28に少なくとも1つの吸水ポンプ28制御信号を送信することで、吸水ポンプ28を起動若しくは停止し、又は液体排出速度を制御することができる。

本実施例において、液体分配容器25の技術的効果は、車体1（又は液体分配容器25）が傾斜平面300をいずれの方向に走行しても、その液体排出口251が容器25全体の最低点に常に位置することにより、容器25内の液体が完全に排出され、十分に利用され得、液体の漏出、又は、排液が液体排出口251から排出できないことが発生しないことである。

本実施例において、液体分配容器25は、その最低点の液体排出口251から液体を排出できる以外、全体として密閉容器であるため、容器に他の通気孔が設けられないと、大気圧の影響により、液体は、液体排出口251から排出されにくい。容器の注入口255が常に開放状態に保持される場合に、吸水ポンプ28がオンにされると、容器内の液体の流出速度が継続的に速くなり、流速の制御が困難となり、且つ液体が注入口255から揮発することがある。そのため、本実施例は、注入口カバー256に双方向圧力リリーフ弁257を設けることにより、液体分配容器25の液面上方の気圧変化に応じて圧力リリーフ弁を開閉することができる。

図12、13に示すように、双方向圧力リリーフ弁257は、注入口カバー256に貫通して取付けられ、液体分配容器25の内部及び外部に選択的に連通する。双方向圧力リリーフ弁257は、中空弁体2571を含む。弁体2571内に弁室2572が設けられ、弁室2572内に密封弁ブロック2573及び密封ストッパー2574が設けられる。

弁体2571は、一体の円柱体に設計され、その弁室2572の円柱体の密封室である。弁体2571の頂部に弁室2572と容器25の外部とを連通する第1通気孔2575が設けられる。弁体2571の底面に弁室2572と容器25の内部とを連通する第2通気孔2576が設けられる。双方向圧力リリーフ弁257の弁体2571の頂部が注入口カバー256に密封接続される。本実施例において、弁体2571と注入口カバー256とが一体成形されることにより、部品の加工工程、例えば、密封液又は密封具の配置等を減少させることができる。

本実施例は、第1弾性部材2577及び第2弾性部材2578をさらに含んでもよい。第1弾性部材2577は、上端が弁室2572の頂部に固定され、下端が密封弁ブロック2573に接続される。第2弾性部材2578は、上端が密封弁ブロック2573に接続され、下端が弁室2572の底部に固定される。密封弁ブロック2573は、弁室2572内に摺動可能に取り付けられる。密封ストッパー2574は、弁室2572の側壁の中間部に突出しており、弁室2572の内部側壁が滑らかな側壁である。密封弁ブロック2573は、第1弾性部材2577、第2弾性部材2578の共同作用により、上下に摺動可能である。弁室内では、密封弁ブロック2573の上方気圧が大気圧で、密封弁ブロック2573の下方気圧が容器25の液面上方の気圧である。

具体的には、密封弁ブロック2573は、上段、中段、下段を含み、いずれも円柱体状である。密封弁ブロック2573は、密封弁ブロック側壁の中間部に突出する環状肩部2579を含む。環状肩部2579は中段であり、その上段と下段のサイズが同じである。環状肩部2579（中段）の底面直径は上段、下段の底面直径より大きい。環状肩部2579の外側壁は、密封ストッパー2574の外側壁及び弁室2572の内側壁に相接する。環状肩部2579の上方（上段）は第1弾性部材2577に接続され、下方（下段）は第2弾性部材に接続される。本実施例において、第1弾性部材2577、第2弾性部材2578はバネであることが好ましいが、他の弾性部材であってもよい。

吸水ポンプ28の動作が停止した状態で、液体分配容器25の液面上方の気圧が外部大気圧と同じであり、第1弾性部材2577及び第2弾性部材2578に歪みが発生せず、又は、歪みが小さく、密封弁ブロック2573は、それに加える力が平衡し、比較的な静止状態にある。密封弁ブロック2573の最も広い箇所（環状肩部）の側壁は、密封ストッパー2574の側壁、弁室2572の内側壁に相接する。弁室2572の中間部に密封弁ブロック2573及び密封ストッパー2574によって満たされることにより、弁室2572の上部及び弁室2572の下部は、連通せず、密封した状態に仕切られる。

清掃ロボット100が作動状態にある場合に、清掃装置2が正常に作業し、吸水ポンプ28が液体を吸引することで、液体分配容器25内の液面上方の気圧が小さくなり、液体分配容器25内の気圧が外部大気圧より小さくなり、密封弁ブロック2573の上下に気圧差が発生し、大気圧が弾性部材2577、2578の弾力及び密封弁ブロック2573の重力を克服して密封弁ブロック2573を下に摺動させることにより、環状肩部2579が密封ストッパー2574から分離し、環状肩部2579と弁室2572の内側壁との間に空気チャンネルが形成される。気圧差の作用により、外気がこのチャンネルから液体分配容器25内に入る。液体分配容器25内の液面上方の気圧が外部大気圧と等しい（気圧差がゼロである）とき、又はほぼ等しい（気圧差が小さい）ときに、液体分配容器25の内外気圧が新しい平衡となり、弾性部材2577、2578の弾力作用により、密封弁ブロック上に摺動して元の位置に復帰し、環状肩部2579の側壁が再び密封ストッパー2574の側壁、弁室2572の内側壁に相接するようになり、空気チャンネルが閉じられる。清掃装置の作動過程において、吸水ポンプ28が液体を継続的に吸引するため、上記過程が繰り返される。清掃装置が作業を停止したとき、液体分配容器25内の液面が一定の閾値に低下したとき、又は、電力システム5の残留電気量が一定の閾値に低下したときに、吸水ポンプ28は、制御システム4によりオフにされ、液体吸引を停止する。

清掃ロボット100が静止状態にある場合に、清掃装置2が動作を停止する。清掃ロボット100がソーラーパネルに長時間置かれ、太陽光に継続的に直接照射されるため、液体分配容器25内の液体及び空気の温度が高くなることがある。熱膨脹と冷収縮の物理現象により、液体分配容器25内の気圧が外部大気圧より高くなり、密封弁ブロック2572の上下に気圧差が発生することにより、密封弁ブロック2573が上に摺動し、環状肩部2579が密封ストッパー2574から分離し、環状肩部2579と弁室2572の内側壁との間に空気チャンネルが形成される。気圧差の作用により、外気がこのチャンネルから液体分配容器25内に入る。液体分配容器25内の液面上方の気圧が外部大気圧と等しい（気圧差がゼロである）とき、又はほぼ等しい（気圧が小さい）ときに、液体分配容器25の内外の気圧が新しい平衡となり、弾性部材2577、2578の弾力の作用により、密封弁ブロック2573が下に摺動し、ひいては、元の位置に復帰し、環状肩部2579の側壁が再び密封ストッパー2574の側壁、弁室2572の内側壁に相接するようになり、空気チャンネルが閉じられる。清掃ロボットが静止状態にある場合に、液体分配容器25が太陽光に長時間曝されるため、上記過程が繰り返されることがある。それにより、容器25の内部の気圧が適時に放出され、安全事故の発生が防止され得る。

本実施例において、双方向圧力リリーフ弁257の技術的効果は、液体分配容器25の内外気圧の平衡を維持することにより、吸水ポンプ28は、液体分配容器25から液体を正常に吸引することができ、又は、容器内部の気圧を適時に放出し、安全事故の発生を防止することである。

図14に示すように、本実施例において、制御システム4は、データ採取ユニット41、プロセッサー42、及び少なくとも1つのメモリユニット43を含む。データ採取ユニット41は、複数種のセンサを含み、車体1の進行過程における少なくとも1つの作業パラメータを採取する。プロセッサー42は、データ採取ユニット41に接続され、上記作業パラメータに応じて動力システム3に少なくとも1つの進行制御指令を送信し、上記作業パラメータに応じて清掃装置2に少なくとも1つの清掃制御指令を送信する。具体的には、プロセッサー42は、清掃モータ23に少なくとも1つの清掃制御指令を送信する。メモリユニット43は、プロセッサー42に接続され、車体1の進行過程における作業パラメータ、及び予め算出又は設定された他のパラメータを記憶する。上記作業パラメータは、車体1のリアルタイムの加速度データ、リアルタイムの進行方向データ、液体分配容器のリアルタイム液位データ、各距離センサとソーラーパネルとの距離、及び車体前方の映像等のパラメータを含む。予め算出又は設定された他のパラメータは、作業員が予め設定した種々の作業データ、例えば、予め算出又は計画された清掃ロボット走行ルート（最適ルート）、液体分配容器25内の液位データアラーム閾値（この閾値に達したときに、アラームユニットがアラームする）、液位データ停止閾値（この閾値に達したときに、吸水ポンプ28が動作を停止する）等を含む。

清掃ロボット車体にルートナビゲーションを提供するために、作業員は、計画された最適ルートを制御システム4に予め記録しておく。制御システム4は、上記最適ルートに応じて計算及び計画を行い、起動のタイミング、停止のタイミング、直線走行の時点、90度左折又は右折のタイミング、Uターンのタイミング等の制御情報を、様々な制御指令として動力システムに送信することにより、車体の進行中の動作を制御する。

車体制御技術では、車体が傾斜平面を直線走行するかどうかを判断すること、車体の傾斜平面での直線走行を制御することは、最も基本的な問題である。車体が直線走行する過程に監視が欠如する場合に、車体がある原因（例えば、路面が平坦ではない、又は路面に障害物がある等）により外れると、走行すればするほど、ずれが大きくなる現象が発生する。本発明において、ロボットが既存のナビゲーションルートから外れることで、最短時間内で傾斜平面全体を満遍なく走行し切ることができないことを引き起こす。本実施例において、清掃ロボットが作業を完了したとして、ソーラーパネルに清掃されないままの場所が多く残っていることを引き起こす。

本実施例のロボットが斜面を直線走行するかどうかを如何に判断するかという問題を解決するために、本実施は以下の技術案を提供する。

制御システム4において、データ採取ユニット41は、少なくとも1つの加速度センサ411を含み、ロボット100（又は車体1）の加速度データをリアルタイムに採取する。加速度センサ411は、プロセッサー42に接続され、車体1の加速度データをプロセッサー42に伝送し、プロセッサー42が動的加速度データを分析することにより、車体の走行過程において車体の加えられる力の方向及び進行方向等を得ることができる。プロセッサー42は、ロボット100の加速度データで三次元座標系を作成し分解計算する。ここで、ロボット100の進行方向をY軸正方向、上記傾斜平面に垂直である方向をZ軸方向とし、上記X軸及び上記Y軸が所在する平面が上記傾斜平面に平行である。加速度データのX軸方向でのベクトルに基づいて、車体1が左右にずれたかどうかを判断する。ずれた場合に、上記プロセッサーは、動力システム3に少なくとも1つの方向調整指令を送信することで、車体1を元の直線ルートに復帰させる一方、ずれていない場合に、プロセッサー42は、車体1が直線走行していると判断する。

さらに、直線走行判断の正確性を保証するために、加速度センサによる判断に加えて、磁気センサ技術により、加速度センサが判断したルートから外れた結果をさらに判断（即ち、磁気センサによる二次判断）してもよい。そのため、制御システム4において、データ採取ユニット41は、プロセッサー42に接続された磁気センサ412をさらに含んでもよい。磁気センサ412は、磁場強度を感知することにより電流、位置、方向等の物理的パラメータを測定する。本実施例において、磁気センサ412は、進行方向データをリアルタイムに採取し、最適ルートデータに応じて所定の標準進行方向と比較して判断することにより、車体が直線走行であるかどうかを確認する。それによって、車体の直線走行についての判断がより正確となる。

本発明において、上記ロボットの傾斜平面での直線走行についての判断方法と上記ロボットの傾斜平面での直線走行についての制御方法とを組合せることにより、清掃ロボットが直線走行する過程においてずれが生じず、保清掃ロボットが所定の最適なナビゲーションルートに沿って、最短時間内でソーラーパネル全体を満遍なく走行し、ソーラーパネル全体を速くてクリーンに清掃することを確保できる。

最短時間、最短ルートの原則に基づいて、ロボットの矩形斜面での最適ナビゲーションルートは、容易に計画又は算出することができる。如何にロボットを所定の最適ナビゲーションルートに沿って走行させるかについて、本実施例は、一連の制御方法及びナビゲーション方法を提供する。ナビゲーション方法とは、ロボットをナビゲーションルートに沿って走行させる制御方法を意味する。

本実施例において、データ採取ユニット41は、少なくとも1つの距離センサ413をさらに含んでも良い。該距離センサは、超音波センサ及び光パルスセンサを含むが、これらに制限されない。距離センサ413は、ロボット100（車体1）の外縁に設けられる。具体的には、車体1（車ボディ11）の四隅に設けられ得る。図2に示すように、ロボット100が矩形斜面を走行するときに、距離センサ413の前端が矩形斜面の方向に向かっている。距離センサ413は、プロセッサー42に接続され、距離センサ413と矩形斜面との距離データをリアルタイムに採取する。プロセッサー42は、距離センサ413と上記矩形斜面との距離データに基づいて、車体1が上記矩形斜面のエッジ又は隅にあるかどうかを判断する。

本実施例において、距離センサ413は、4個であり、それぞれロボット（車体）の四隅に設けられる。2つの距離センサ413のみが上記距離データを採取した場合に、プロセッサー42は、ロボット（車体）が矩形斜面300のエッジにあると判断し、動力システム3に少なくとも1つの方向転換指令（Uターン）を送信する。1つの距離センサのみが上記距離データを採取した場合に、プロセッサー42は、ロボット（車体）が矩形斜面300のある1つの隅にあると判断し、動力システム3に少なくとも1つの方向転換指令（90度方向転換又はUターン）を送信する。4つの距離センサ413は、それぞれ車体1の各側辺の中間部に設けられても良い。ある側辺の距離センサ413が距離データを採取できない場合に、プロセッサーは、該側辺が矩形斜面のエッジにあると判断し得る。2つの隣接する側辺がともに矩形斜面のエッジにある場合に、車体1がソーラーパネルのある隅にあると判断し得る。距離センサ413は、8個であり、それぞれ車体1の四隅又は車体1の4つの側辺の中間部に設けられてもよい。

制御システム4は、車体1が傾斜平面を走行する間に経過した隅の数をカウントするカウンター414をさらに含んでも良い。ロボットの1回の作業において、プロセッサー42は、車体がある隅に到達したと判断するたびに、カウンターに1を加える。プロセッサー42は、カウンター414がフィードバックした結果に基づいて、車体1が到達した隅の順序（何番目の隅）を明確に知ることができる。

作業員が予め計画された最適ルートを制御システム4のメモリに記録し、上記プロセッサーは、上記ナビゲーションルート及びロボット（車体）のリアルタイム位置に基づいて動力システム3に制御指令、例えば、起動、停止、直行、左右への90度方向転換、左右へのUターン（隣接する車道への180度方向転換）を送信することにより、車体がナビゲーションルートに従って走行するように制御する。

データ採取ユニット41は、液位センサ259をさらに含む。液位センサ259は、プロセッサー42に接続され、液体分配容器25の液位データをリアルタイムに採取する。清掃装置の作業において、制御システム4は、液体分配容器25のリアルタイム液位データに応じて吸水ポンプ28に少なくとも1つの吸水ポンプ制御信号を送信することにより、吸水ポンプ28の動作を起動又は停止し、或いは液体の排出速度を制御する。例えば、液体分配容器25のリアルタイム液位データが所定の閾値に低下したときに、制御システム4は、吸水ポンプ減速指令を送信することで吸水ポンプ28に吸水速度を減速させることができる。液体分配容器25のリアルタイム液位データが最低点に低下したとき、又は、制御システム4が車体停止指令を送信したときに、制御システム4は、吸水ポンプ停止指令を送信することで吸水ポンプ28に動作を停止させることができる。

制御システム4は、プロセッサー42に接続される少なくとも1つのアラームユニット44をさらに含む。アラームユニット44は、車体の外部に設けられた赤灯又はブザーであり得る。ある作業パラメータが閾値を超えていた場合に、上記アラームユニットは、アラーム信号を送信する。例えば、液体分配容器25の液位データが所定の閾値より低くなったとき、電力システム5が電力不足のとき、又は、上記清掃ロボットに故障があったときに、アラームユニット44は、アラーム信号を送信して使用者に通知することができる。

データ採取ユニット41は、プロセッサー42に接続された少なくとも1つの映像センサ415又はカメラをさらに含む。映像センサ415又はカメラは、車体1の前端（図2、3を参照）に設けられ、車体1の進行過程中の車体1前方の映像を採取する。これらの映像は、記メモリユニットに記憶され得る。それによって、作業員がロボットの作業状態を調査することができる。

本実施例において、制御システム4の技術的効果は、清掃ロボットのソーラーパネルでの進行の最適ルート及びロボットの傾斜平面での直線進行の制御方法を複数提供し、ロボットが重複せずにソーラーパネル全体を走行することを確保でき、清掃面積が大きく、ソーラーパネルのエッジから転落することがなく、清掃効果と作業効率の両方とも保証できることである。

ソーラーパネル清掃ロボット100は、少なくとも1つの無線通信ユニット45をさらに含んでも良い。無線通信ユニット45は、サーバー400に無線に接続され、ソーラーパネル清掃ロボット100とサーバー400との間に通信を構築する。車体1前方の映像がサーバー400にリアルタイムに送信されえる。それによって、作業員が清掃ロボットの作業過程で効果的に監視でき、従来技術においてソーラーパネルが高い位置にあるとき、清掃ロボットのパネルでの作業状態を監視しにくいという技術問題を効果的に解決できる。

本実施例において、図3に示すように、電力システム5は、電池ボックス51内に設けられた1つ又は1群の使い捨て電池又は充電可能な電池（図示せず）である。作業員は、定期的に上記清掃ロボットをソーラーパネルから取外して電池交換処理又は充電処理を行う必要がある。

本実施例は、ソーラーパネル上で自由に作業することができ、パネル上の埃及び他の付着物を効果的に除去でき、ゴミ除去効果が良好であるソーラーパネル清掃ロボットを提供する。本発明の清掃ロボットは、ソーラーパネル上で作業する過程において、所定の最適ルートに従って走行し、重複せずにパネル全体を満遍なく清掃でき、作業効率が高い。本発明の清掃ロボットは、プログラムに応じて自動的に方向転換し又は折り返し、自動制御を実現でき、操作が便利である。

上記より、本発明は好ましい実施例により開示されたが、上記の好ましい実施例は本発明を限定するものでなく、本発明の趣旨及び範囲を脱出しない限り、当業者であれば、様々な変更及び修飾を加えることができるため、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に基づくものである。

Claims (12)

1. 柱形部と、錐形部と、液体排出口とを含む液体分配容器であって、
   前記錐形部の底面が前記柱形部の下底面に接続され、
   前記液体排出口が前記錐形部の頂点に設けられ、
   前記液体分配容器が傾斜平面に設けられ、前記錐形部の側面と錐形部の底面との角度が前記傾斜平面と水平面との角度以上である液体分配容器。
2. 容器カバー板と、注入口と、注入口カバーと、双方向圧力リリーフ弁とをさらに含み、
   前記容器カバー板が前記柱形部の上底面に固定して取付けられ、
   前記注入口が前記容器カバー板を貫通し、
   前記注入口カバーが前記注入口に取り外し可能に取付けられ、
   前記双方向圧力リリーフ弁が前記注入口カバーに貫通して取付けられている請求項1に記載の液体分配容器。
3. 前記液体分配容器が密閉容器である請求項1に記載の液体分配容器。
4. 前記柱形部が円柱体であり、前記錐形部が円錐体であり、前記円錐体の底面が前記円柱体の下底面である請求項1に記載の液体分配容器。
5. 前記柱形部が角柱体であり、前記錐形部が角錐体であり、前記角錐体の角錐底面が前記角柱体の下底面である請求項1に記載の液体分配容器。
6. 前記液体分配容器の液位情報を取得するための液位センサをさらに含む請求項1に記載の液体分配容器。
7. 前記双方向圧力リリーフ弁は、
   弁体と、
   前記弁体内に設けられた弁室と、
   前記弁室内に摺動可能に取り付けられた密封弁ブロックと、
   前記弁室内の側壁の中間部に突出した密封ストッパーと、を含み、
   前記密封弁ブロックの最も広い箇所の側壁が前記密封ストッパーの側壁、前記弁室内の側壁と相接する請求項1に記載の液体分配容器。
8. 前記密封弁ブロックは、環状肩部を含み、前記環状肩部が前記密封弁ブロックの側壁の中間部に突出しており、前記環状肩部の側壁が前記密封ストッパーの側壁、前記弁室内の側壁と相接する請求項7に記載の液体分配容器。
9. 前記双方向圧力リリーフ弁は、
   前記弁体の頂部に設けられた第1通気孔と、
   前記弁体の底面に設けられた第2通気孔と、
   をさらに含む請求項7に記載の液体分配容器。
10. 前記双方向圧力リリーフ弁は、
    上端が前記弁室の頂部に固定され、下端が前記密封弁ブロックに接続された第1弾性部材と、
    上端が前記密封弁ブロックに接続され、下端が前記弁室の底部に固定された第2弾性部材と、
    をさらに含む請求項7に記載の液体分配容器。
11. 前記第1弾性部材及び前記第2弾性部材がともにバネである請求項10に記載の双方向圧力リリーフ弁。
12. 傾斜平面に設けられ、請求項1に記載の液体分配容器を備える清掃ロボット。