KR101772570B1 - Falling prevention system for drone using controllable pitch propeller - Google Patents

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KR101772570B1 KR1020170019470A KR20170019470A KR101772570B1 KR 101772570 B1 KR101772570 B1 KR 101772570B1 KR 1020170019470 A KR1020170019470 A KR 1020170019470A KR 20170019470 A KR20170019470 A KR 20170019470A KR 101772570 B1 KR101772570 B1 KR 101772570B1
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Abstract

An objective of the present invention is to provide a drone fall prevention system using a controllable pitch propeller capable of preventing a drone from falling. According to the present invention, the drone fall prevention system comprises: a power supply unit for supplying predetermined power for the operation of a drone; a communication unit for performing wireless communication with a remote control device; a driving motor for generating a driving force for the rotation of a propeller; a servo motor for providing power for varying the pitch of the propeller; a sensing unit for detecting whether the driving motor is abnormal; and a control unit for selectively stopping the driving motor or controlling the driving motor to be rotated in a forward or reverse direction.

Description

가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템{FALLING PREVENTION SYSTEM FOR DRONE USING CONTROLLABLE PITCH PROPELLER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a fall prevention system for a drone using a variable pitch propeller,

본 발명은 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템에 관한 것으로, 6개의 로터가 적용된 헥사콥터 드론에서 임의의 프로펠러의 작동 불능 시 마주보는 위치의 프로펠러를 정지시킴과 동시에 나머지 4개의 프로펠러의 회전방향 및 피치를 선택적으로 가변시켜 드론의 추락을 방지할 수 있도록 한 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a fall prevention system for a drones using a variable pitch propeller, in which a propeller in a facing position is stopped when an arbitrary propeller is inoperable in a hexacordor dron with six rotors, And a variable pitch propeller for selectively changing the pitch to prevent the fall of the dron.

일반적으로, 드론(drone)은 무선전파의 유도에 의해서 비행하는 무인 비행체를 일컫는 것으로, 초기에는 표적드론(target drone), 정찰드론(reconnaissance drone, RQ) 또는 감시드론(surveillance drone), 다목적 드론(multi-roles drone, MQ) 등과 같이 군사적 목적으로 개발되어 해당 용도에 맞춰 운용되었으나, 최근에는 군사적 목적 이외에 원격탐지장치, 위성제어장치 등을 비롯하여 인터넷 쇼핑몰의 무인(無人) 택배 서비스 등으로 그 사용이 확대되고 있는 실정이다.      Generally, a drone refers to a unmanned aerial vehicle flying by induction of radio waves. In the beginning, a target drone, a reconnaissance drone (RQ) or a surveillance drone, a multipurpose drones multi-roles drone, and MQ). However, in recent years, it has been used as an unmanned courier service for Internet shopping malls as well as remote sensing devices and satellite control devices in addition to military purposes. It is in fact expanding.

또, 상기 드론은 로터의 개수에 따라, 4개로 이루어진 쿼드콥터, 6개로 이루어진 헥사콥터, 8개로 이루어진 옥터콥터 등으로 구분된다.       In addition, the drones are divided into four quad-copters, six hexacopters, and eight octopters depending on the number of rotors.

한편, 상기 드론의 운용이 증대됨에 따라, 드론의 비행 중 사용자의 조정 미숙이나, 배터리의 방전, 부품의 고장 등과 같은 다양한 원인에 의해 드론의 추락 발생 가능성도 증대되게 되는데, 특히 다수 개의 프로펠러가 구비되는 드론의 특성에 따라, 각각의 프로펠러에 회전력을 인가하는 모터 중 어느 한 개의 모터가 고장나는 경우, 이는 해당 드론의 추락을 발생시키는 원인으로 작용하게 되며, 높은 위치에서 비행하는 드론의 특성상 드론의 추락 시에는 장치의 파손 뿐만 아니라, 인명 및 재산상에도 많은 피해를 끼칠 우려가 있게 된다.      In addition, as the operation of the dron increases, the possibility of a dron crash is increased due to various causes such as ineffective adjustment of the user during flight of the dron, discharge of the battery, failure of parts, etc. In particular, If a motor fails to operate due to the characteristics of the drone, it will cause the falling of the corresponding drone. Due to the characteristics of the drone flying at a high position, In the event of a fall, there is a risk of damaging not only the apparatus but also life and property.

그러나, 종래에 드론의 추락을 방지하는 방법에 있어서는 대부분 추락 시 드론의 파손이 방지되도록 완충작용을 행하거나, 드론의 추락 시 해당 드론을 용이하게 회수할 수 있도록 하는데 초점이 맞춰져 있음에 따라, 드론에 구비된 다수 개의 프로펠러를 각각 구동시키는 임의의 모터 고장 시에도 비행상태를 유지하면서 해당 임무를 완수하거나 해당 목적지로의 이동이 완료될 수 있도록 하는 것이 불가능한 문제점이 발생하게 되었다.      However, in the conventional method of preventing the falling of the drone, in order to prevent the breakage of the drone in case of a fall, the buffering action is performed, or when the falling of the drone is focused, There is a problem that it is impossible to complete the mission or complete the movement to the destination while maintaining the flying state even in the event of any motor failure which drives the plurality of propellers provided in the propeller.

국내 등록특허 제10-1496892호Korean Patent No. 10-1496892 국내 등록특허 제10-1630207호Korean Patent No. 10-1630207

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 6개의 로터가 적용되어 비행하는 헥사콥터 드론에서 모터의 이상상태 발생에 따른 임의의 프로펠러의 작동 불능 시 마주보는 위치의 프로펠러를 정지시킴과 동시에 나머지 4개의 프로펠러의 회전방향 및 피치를 선택적으로 가변시켜 드론의 추락을 방지할 수 있도록 한 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템을 제공하고자 하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a hexacordor drones in which six rotors are applied, And to provide a system for preventing fall of a dron using a variable pitch propeller for stopping the propeller at a viewing position and selectively preventing the falling of the dron by selectively changing the rotational direction and the pitch of the remaining four propellers.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템은, 드론 몸체로부터 6개의 로터가 방사형태로 형성되어 구성된 헥사콥터 드론의 추락을 방지하기 위한 시스템에 있어서; 배터리를 매개로 드론의 동작을 위한 소정 전원을 공급하는 전원부와; 원격조정장치와 소정 주파수를 통해 드론의 운용을 위한 무선통신을 수행하는 통신부와; 상기 6개의 로터에 각각 구비된 프로펠러의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 구동모터와; 상기 6개의 로터에 각각 구비된 프로펠러의 피치 가변을 위한 동력을 제공하는 서보모터와; 상기 6개의 로터에 각각 구비된 구동모터의 이상발생 여부를 검출하는 센싱부와; 임의의 구동모터의 이상상황 발생 시, 해당 구동모터와 함께 정지가 필요한 구동모터를 선택함과 아울러, 그 이외의 구동모터들에 대한 회전방향 및 각 프로펠러의 피치 가변 여부를 산출하는 연산부 및; 상기 센싱부로부터 임의의 구동모터의 이상발생에 따른 검출신호가 입력되면, 상기 연산부로부터 산출된 데이터를 기초로 각각의 로터에 구비된 구동모터를 선택적으로 정지시키거나 정방향 또는 역방향으로 회전되도록 제어를 행함과 아울러, 피치 가변이 필요한 프로펠러의 동작을 위해 해당 서보모터가 동작되도록 제어를 행하는 제어부를 포함하여 구성된 것;을 특징으로 한다.      In order to accomplish the above object, there is provided a system for preventing a fall of a hexacordardron configured by forming six rotors from a drone body in a radial form using a variable pitch propeller, ; A power supply for supplying a predetermined power for operating the drone through a battery; A communication unit for performing wireless communication with the remote control device for operation of the drone through a predetermined frequency; A driving motor for generating a driving force for rotating the propeller provided in each of the six rotors; A servo motor provided for each of the six rotors to provide power for varying the pitch of the propeller; A sensing unit for detecting whether or not an abnormality has occurred in a driving motor provided in each of the six rotors; An operation unit for selecting a drive motor required to stop together with the drive motor when an abnormal situation occurs in an arbitrary drive motor and calculating a rotational direction and a pitch variation of each propeller for the other drive motors; When a detection signal corresponding to an abnormality of an arbitrary driving motor is input from the sensing unit, the driving motor provided in each rotor is selectively stopped based on the data calculated from the computing unit, or the control is performed so as to be rotated in the forward direction or the reverse direction And a control unit for controlling the servomotor so that the servomotor is operated to operate the propeller which requires a pitch change.

바람직하게, 상기 센싱부는 각 구동모터의 회전수나 드론 몸체의 기울기를 측정하여 이상여부를 검출하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.      Preferably, the sensing unit measures the number of revolutions of each driving motor or the slope of the drone body to detect an abnormality.

바람직하게, 상기 연산부는 임의의 구동모터의 이상상태 발생 시, 해당 구동모터와 함께 마주보는 위치의 구동모터 회전이 정지되고, 그 이외의 구동모터들은 마주보는 위치의 구동모터 상호 간에 그 회전방향이 일치되도록 조정되며, 상기 구동모터의 회전방향이 변경되는 경우, 해당 구동모터와 연계된 프로펠러의 피치가 가변되도록 그 값이 산출되는 것을 특징으로 한다.      Preferably, when an abnormal state of an arbitrary drive motor occurs, the arithmetic operation unit stops the rotation of the drive motor at a position facing the drive motor, and the drive motors of the other drive motors rotate in opposite directions And when the rotational direction of the driving motor is changed, the value is calculated so that the pitch of the propeller connected to the driving motor is varied.

또한, 상기 연산부는, 각각의 구동모터의 이상상태 발생에 따른 나머지 구동모터의 정지 또는 역방향/정방향 회전방향 및, 구동모터의 회전방향에 따른 프로펠러의 피치 가변여부에 대한 데이터가 저장되어 구성된 메모리부로 대체 가능하도록 이루어짐이 바람직하다.      The calculation unit may include a memory unit configured to store and store data about a stop or reverse / forward rotation direction of the remaining drive motors according to the occurrence of an abnormal state of each drive motor and a pitch change of the propeller according to the rotation direction of the drive motor It is preferable to be made replaceable.

바람직하게, 상기 각각의 로터는, 그 내부에 소정 공간부를 갖는 하우징의 하부에 상기 구동모터의 회전축이 장착되고, 상기 하우징 내부에는 서보모터와, 상기 서보모터의 회전축에 장착되는 구동기어와, 상기 구동기어의 양측에 베벨기어 형태로 맞물리는 한 쌍의 종동기어가 내장되며, 상기 한 쌍의 종동기어의 중앙에는 각 프로펠러 일단의 가변축이 상기 하우징을 관통하여 장착되어 구성된 것을 특징으로 한다.      Preferably, each of the rotors includes a rotary shaft of the driving motor mounted on a lower portion of a housing having a predetermined space therein, a servo motor mounted on the housing, a driving gear mounted on a rotary shaft of the servo motor, A pair of driven gears which are engaged with both sides of the driving gear in the form of bevel gears are built in and a variable shaft of one end of each propeller is mounted through the housing at the center of the pair of driven gears.

더 바람직하게, 상기 하우징의 외면 양측에는 상기 프로펠러의 피치가 외력에 의해 회전범위를 벗어나는 것을 방지하기 위한 스톱퍼가 돌출 형성되어 구성된 것을 특징으로 한다.      Preferably, a stopper is formed on both sides of the outer surface of the housing to prevent the pitch of the propeller from being deviated from the rotation range due to an external force.

상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 헥사콥터 드론에서 임의의 구동모터 이상발생 시, 고장이 발생된 구동모터를 제외한 나머지 구동모터의 회전방향 및 프로펠러의 피치를 재조정 함에 따라, 드론의 비행과정에서 구동모터의 이상발생에 의한 추락을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.According to the present invention as described above, when an arbitrary drive motor abnormality occurs in the hexacordodrone, the rotation direction of the remaining drive motors except for the drive motor in which the failure occurs, and the pitch of the propeller are readjusted, It is possible to prevent a fall caused by an abnormality of the drive motor.

이를 통해, 드론의 추락에 따른 각종 사고 및 장치의 파손을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있게 되며, 이를 바탕으로 물류, 통신망 구축, 응급환자 수송, 의약품 및 구호물품 전달, 기상관측, 멸종위기 동물의 보호 및 구호 등을 비롯하여 매우 다양한 분야에 드론을 매우 안전하게 적용시켜 그 활용범위를 확대시킬 수 있는 효과가 있게 된다.As a result, it is possible to prevent various accidents and device breakage caused by the drop of the drone in advance. Based on this, it is possible to provide a logistics, communication network construction, emergency patient transportation, delivery of medicines and relief goods, The protection and relief of the drones can be applied safely to a wide variety of fields.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 외관을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템의 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 로터 구성을 개략적으로 나타내는 사시도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 로터 구성을 개략적으로 나타내는 평단면도 및 정단면도,
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 정상비행 시 구동모터의 동작상태를 나타내는 도면,
도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 임의의 구동모터 이상발생 시 구동모터의 동작상태를 나타내는 도면,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론에서 구동모터의 정회전 또는 역회전에 따른 프로펠러의 형태를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing the appearance of a hexacordor dron to which a fall prevention system for a dron using a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention is applied,
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a drones fall prevention system using a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention;
3 is a block diagram showing a configuration of a drones fall prevention system using a variable pitch propeller according to a modification of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view schematically showing a rotor configuration of a hexacopter dron to which a fall prevention system for a dron using a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention is applied;
FIGS. 5A and 5B are a plan sectional view and a front sectional view schematically showing a rotor configuration of a hexacordard drone to which a fall prevention system of a dron with a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention is applied;
FIG. 6A is a diagram illustrating an operation state of a driving motor when a normal flight of a hexacordor dron with a drones fall prevention system using a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention is applied;
FIG. 6B is a diagram illustrating an operation state of a drive motor when an arbitrary drive motor abnormality occurs in a hexacordard drone to which a drones fall prevention system using a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention is applied;
FIGS. 7A and 7B are perspective views illustrating a propeller according to a forward rotation or a reverse rotation of a drive motor in a hexacordard drone to which a fall prevention system for a dron is applied using a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 외관을 나타내는 사시도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템의 구성을 나타내는 블록도, 도 3은 본 발명의 변형예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템의 구성을 나타내는 블록도, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 로터 구성을 개략적으로 나타내는 사시도, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 로터 구성을 개략적으로 나타내는 평단면도 및 정단면도, 도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 정상비행 시 구동모터의 동작상태를 나타내는 도면, 도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 임의의 구동모터 이상발생 시 구동모터의 동작상태를 나타내는 도면, 도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론에서 구동모터의 정회전 또는 역회전에 따른 프로펠러의 형태를 나타내는 사시도이다.FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a hexacorder dron to which a fall prevention system for a dron is applied using a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of a dron using a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a drones fall prevention system using a variable pitch propeller according to a modification of the present invention, and FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention. FIG. 5A and FIG. 5B are perspective views schematically showing a rotor configuration of a hexacordard drone to which a fall prevention system for a drone using a propeller is applied, FIGS. 5A and 5B are views showing a hexacopter dron according to an embodiment of the present invention, FIG. 6A is a plan view and a cross-sectional view schematically showing the rotor configuration of the drones according to an embodiment of the present invention. FIG. FIG. 6B is a view showing an operating state of a driving motor when a hexacordor drones is steadily applied to a dron with a fall preventive system using a pitch propeller, FIG. 6B is a graph showing the operation state of a driving motor when a dron crash prevention system using a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention FIGS. 7A and 7B are diagrams showing operation states of a drive motor when an arbitrary drive motor abnormality of a hexacordodron is generated. FIG. 7A and FIG. 7B are diagrams showing the operation states of a drive motor when a hexacordopter drone Fig. 8 is a perspective view showing the shape of the propeller according to forward rotation or reverse rotation of the drive motor;

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템은, 헥사콥터 드론에서 임의의 구동모터 이상발생 시, 마주보는 위치의 구동모터의 동작을 정지시키고, 나머지 4개의 구동모터의 회전방향 및 프로펠러의 피치 가변을 통해 드론의 추락이 방지되도록 구현된다.First, in a drone fall prevention system using a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention, when an arbitrary drive motor abnormality occurs in the hexacordor drone, the operation of the drive motor in the opposite position is stopped, The falling direction of the drones is prevented through the rotation direction of the motor and the pitch change of the propeller.

주지된 바와 같이, 헥사콥터 드론은 배터리 및 메인보드가 내장되는 중앙의 드론몸체(10)를 중심으로 연결부재(12)를 매개로 6개의 로터(20)가 방사형태를 이루도록 배열 형성되어 그 전체적인 평면의 형상이 대략 정육각형 형태를 이루도록 구성된다.As is well known, the hexagocordor drone is arranged such that six rotors 20 are radially arranged via a connecting member 12 about a central drone body 10 in which a battery and a main board are installed, The shape of the plane is configured to have a substantially regular shape.

여기에서, 본 발명에서의 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템은, 전원부(42)와, 통신부(44)와, 각각 6개씩의 구동모터(22) 및 서버모터(24)와, 센싱부(46)와, 연산부(48) 및, 제어부(50) 등을 포함하여 구성된다.Here, the drones fall prevention system using the variable pitch propeller according to the present invention includes a power supply unit 42, a communication unit 44, six drive motors 22 and server motors 24, An operation unit 46, a calculation unit 48, a control unit 50, and the like.

상기 전원부(42)는 상기 드론몸체(10)에 내장되는 충전 배터리로서, 해당 드론의 동작을 위한 소정 전원을 장치의 각 부에 공급하도록 구성되며, 상기 통신부(44)는 원격지에 구비되는 무선조정장치(도시안됨)와 소정 주파수를 매개로 상호 간에 무선통신을 수행하면서 해당 드론의 비행을 위한 각종 데이터를 송.수신 하는 기능을 수행하도록 구성된다.The power supply unit 42 is a rechargeable battery built in the drone body 10 and is configured to supply a predetermined power for operating the drone to each unit of the apparatus, And performs transmission and reception of various data for flight of the drone while performing wireless communication with a device (not shown) through a predetermined frequency.

그리고, 상기 헥사콥터 드론에서 상기 드론몸체(10)로부터 방사형태로 연장되는 6개의 연결부재(12)의 단부에 각각 구비되는 로터(20)는 각 프로펠러(34)의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 구동모터(22)와, 각 프로펠러(34)의 피치 가변을 위한 동력을 제공하는 서보모터(24) 및, 각 프로펠러(34)의 피치 가변을 위해 상기 서보모터(24)와 각 프로펠러(34)를 연결시키는 기어부 등을 포함하여 구성된다.The rotor 20 provided at each end of the six connecting members 12 extending radially from the drone body 10 in the hexacordardron generates a driving force for rotation of each propeller 34 A servo motor 24 for providing power for varying the pitch of each propeller 34 and a servo motor 24 for controlling the pitches of the respective propellers 34. The servomotor 24 and the propellers 34 And a gear portion for connecting the gears.

즉, 도 4와 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 6개의 연결부재(12)의 단부에 각각 구비되는 구동모터(22)의 회전축(22a)에는 대략 원통형상으로 이루어져 그 내부에 소정 공간부를 갖는 하우징(30)의 하부가 장착되는 한편, 상기 하우징(30)의 내부에는 상기 프로펠러(34)의 가변을 위한 동력을 제공하는 서보모터(24)가 내장되고, 상기 하우징(30)의 천정과 인접한 지점에는 상기 서보모터(24)의 회전축(24a)에 장착된 상태로 구동기어(26)가 설치되며, 상기 구동기어(26)의 양측에는 베벨기어 형태로 한 쌍의 종동기어(28)가 각각 맞물려 구성된다.That is, as shown in FIG. 4 and FIGS. 5A and 5B, the rotary shaft 22a of the driving motor 22 provided at each end of the six connecting members 12 is formed in a substantially cylindrical shape, A lower portion of the housing 30 having a space portion is mounted and a servomotor 24 for providing power for varying the propeller 34 is installed in the housing 30, A driving gear 26 is mounted on a rotary shaft 24a of the servo motor 24 at a position adjacent to the ceiling and a pair of driven gears 28 Respectively.

상기 하우징(30)은 드론의 비행 시 공기저항이 최소화될 수 있도록 구성됨이 바람직한 것으로, 대략 직육면체 형상의 몸체 각 모서리 부분을 유선형태 형성하여 구성하거나, 또는 타원통 형상 등과 같이 다양한 형태로 변경하여 설계할 수 있다.Preferably, the housing 30 is configured such that the air resistance during flight of the dron can be minimized. The housing 30 may be formed by forming a rectangular parallelepiped body corner portion in a wired form, can do.

또, 상기 한 쌍의 종동기어(28)의 중앙에는 각각 한 쌍으로 제공되는 프로펠러(34) 일단의 가변축(44a)이 상기 하우징(30)의 측벽을 관통한 상태로 장착되어 구성되어, 상기 서보모터(24)의 구동에 따른 회전력이 상기 구동기어(26) 및 한 쌍의 종동기어(28)를 거쳐 상기 한 쌍의 프로펠러(34) 측으로 각각 전달되도록 구성된다.      The pair of driven gears 28 are provided at the center thereof with a variable shaft 44a at one end of the propeller 34 provided in a pair so as to pass through the side wall of the housing 30, The rotational force generated by the drive of the servo motor 24 is transmitted to the pair of propellers 34 via the drive gear 26 and the pair of driven gears 28. [

이때, 상기 하우징(30)의 외주면 양측의 일정 지점에는 각각 한 쌍씩의 스톱퍼(32)가 돌출 형성되어 구성되며, 이를 통해 상기 한 쌍의 프로펠러(34)의 피치 가변 시 외력에 의해 프로펠러의 회전범위가 한계 위치를 벗어나거나, 해당 드론의 비행 시 양력에 의해 발생되는 외력으로 인한 서보모터의 고장 및 피로도를 저감시킬 수가 있게 된다.      At this time, a pair of stoppers 32 are formed at certain positions on both sides of the outer circumferential surface of the housing 30, through which the pitch of the pair of propellers 34 is changed, And the failure and fatigue of the servo motor due to the external force generated by the lifting force in flight of the corresponding drones can be reduced.

한편, 본 발명의 일실시예에서 상기 드론의 추락 방지를 위해 드론몸체(10)에 구비되는 메인보드에는 특정 기능을 수행하는 센싱부(46)가 연계됨과 아울러, 연산부(48) 및 제어부(50)가 포함되어 구성되는데, 이는 각각의 보드를 통해 분리 구성되거나 한 개의 메인보드에 통합 구성될 수도 있다.      In order to prevent the falling of the drone, a main board provided in the drone body 10 is connected to a sensing unit 46 that performs a specific function. In addition, an operation unit 48 and a control unit 50 ), Which may be separated from each other or integrated into one main board.

상기 센싱부(46)는 상기 6개의 로터(20)에 각각 구비되는 구동모터(22)의 이상발생 여부를 검출하기 위한 것으로, 각 구동모터(20)의 회전수 검출을 위한 타코메터 센서나 장치의 기울기 값을 검출하는 자이로 센서 등이 적용될 수 있다.      The sensing unit 46 is used to detect whether or not an abnormality has occurred in the drive motors 22 provided in the six rotors 20. The sensing unit 46 may be a tachometer sensor for detecting the number of revolutions of each drive motor 20, A gyro sensor for detecting a tilt value of the sensor, and the like.

상기 연산부(48)는 임의의 구동모터(22)의 이상상황 발생 시, 해당 구동모터와 함께 정지가 필요한 구동모터를 선택하여 그 정보를 상기 제어부(50) 측에 제공하게 되며, 또한 고장 및 정지가 이루어지는 구동모터(22)를 제외한 나머지 4개의 구동모터들에 대한 회전방향 및 각 프로펠러(34)의 피치 가변 여부를 산출하여 그 정보를 상기 제어부(50) 측으로 제공하도록 구성된다.      When an abnormal situation occurs in any of the drive motors 22, the operation unit 48 selects a drive motor that needs to be stopped together with the drive motors, and provides the information to the control unit 50 side. In addition, The rotational direction of each of the four drive motors except for the drive motor 22 and the pitch of each propeller 34 are calculated and the information is provided to the controller 50 side.

즉, 상기 연산부(48)는 상기 센싱부(46)를 통해 임의의 구동모터(22)에 대한 이상상태 발생이 감지되면, 이상상태가 발생된 구동모터와 함께 마주보는 위치의 구동모터 회전이 정지되도록 하고, 그 이외의 구동모터들은 상호 마주보는 위치의 구동모터 상호 간에 그 회전방향이 일치되도록 조정됨과 아울러, 상기 구동모터(22)의 회전방향이 변경되는 경우, 해당 구동모터(22)와 연계된 프로펠러(34)의 피치가 가변될 수 있도록 그 값을 산출하게 된다.      That is, when the abnormal state of the arbitrary drive motor 22 is detected through the sensing unit 46, the operation unit 48 stops the rotation of the drive motor at the opposite position with the drive motor in which the abnormal state is generated And the other driving motors are adjusted so that their rotational directions coincide with each other, and when the rotational direction of the driving motor 22 is changed, So that the pitch of the propeller 34 can be varied.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연산부(48)는 추락방지를 위한 각종 제어 데이터가 기설정되어 저장된 메모리부(49)로 대체되어 구성될 수 있는데, 이에 상기 메모리부(49)에는 각 구동모터(22)의 이상상태 발생에 따른 나머지 5개 구동모터의 정지 또는 역방향/정방향 회전방향 및, 각 구동모터(22)의 회전방향 변경에 따른 프로펠러(34)의 피치 가변여부에 대한 데이터가 저장되어 구성되게 된다.      3, the arithmetic unit 48 may be replaced with a memory unit 49 in which various kinds of control data for preventing falls are stored in advance. In the memory unit 49, Data on the stop or reverse / forward rotation direction of the remaining five drive motors in accordance with the occurrence of the abnormal state of the drive motor 22 and whether the pitch of the propeller 34 varies depending on the rotation direction of each drive motor 22 And stored.

상기 제어부(50)는 해당 드론의 비행을 위한 일련의 제어를 행하는 메인 프로세서로서, 본 발명에서는 드론의 추락방지를 위해 상기 센싱부(46)의 검출값을 기초로 상기 구동모터(22) 및 서보모터(24)의 동작을 제어하는 기능을 수행하도록 구성된다.      The control unit 50 is a main processor for performing a series of control for flying the drone. In the present invention, the drive motor 22 and the servo motor 46 are driven based on the detection value of the sensing unit 46, And to control the operation of the motor 24.

즉, 상기 제어부(50)는 상기 센싱부(46)로부터 임의의 구동모터(22)의 이상발생에 따른 검출신호가 입력되면, 상기 연산부(48)에서 산출된 정보 또는 상기 메모리부(49)에 저장된 정보를 기초로 상기 6개의 로터(20)에 구비되는 각 구동모터(22)가 선택적으로 정지되거나 정방향 또는 역방향으로 회전되도록 제어를 행하는 한편, 상기 구동모터(22)의 회전방향 변경에 따라 피치 가변이 필요한 프로펠러(34)의 동작을 위해 해당 서보모터(24)가 동작되도록 소정 제어신호를 인가하도록 구성된다.      That is, when the sensing unit 46 receives a detection signal corresponding to an abnormality of the arbitrary driving motor 22, the control unit 50 outputs information calculated by the arithmetic unit 48 to the memory unit 49 And controls the drive motors 22 provided in the six rotors 20 to be selectively stopped or rotated in the forward or reverse direction based on the stored information, And to apply a predetermined control signal so that the servomotor 24 is operated for the operation of the propeller 34 which needs to be varied.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.Next, the operation of the present invention as described above will be described in detail as follows.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 드론은 원격 무선조정장치(도시안됨)의 조작에 따른 제어부(50)의 제어에 의해 다수 개의 로터(20)에 구비된 각 구동모터(22)가 동작되면서 일정 높이로 상승하여 소정 목적지를 향해 비행이 이루어지게 된다.First, a dron to which a fall prevention system for a dron using a variable pitch propeller according to an embodiment of the present invention is applied is provided with a plurality of rotors 20 by the control of a controller 50 according to the operation of a remote radio control device (not shown) The respective driving motors 22 provided at the respective motors are operated to ascend to a predetermined height and to fly toward a predetermined destination.

이때, 상기 센싱부(46)를 통해 6개의 구동모터(22) 중, 임의의 한 개의 구동모터에 이상상태 발생에 대한 검출신호가 제어부(50) 측으로 수신되면, 상기 제어부(50)는 상기 연산부(48)의 산출값 또는 상기 메모리부(49)의 저장 데이터를 기초로 상기 다수 개의 구동모터(22) 및 서보모터(24)를 선택적으로 동작시켜 해당 드론의 추락이 방지되도록 제어를 행하게 된다.If a detection signal of an abnormal state occurrence is received by the control unit 50 from any one of the six drive motors 22 through the sensing unit 46, The driving motor 22 and the servomotor 24 are selectively operated based on the calculated value of the control unit 48 or the stored data of the memory unit 49 so as to prevent the falling of the drone.

일실시예로, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명하면, 추락방지 시스템이 적용된 상기 헥사콥터 드론의 제 1 내지 제 6구동모터(22)는 정상 비행상태에서 상기 제 1구동모터(22a)와 제3구동모터(22c) 및 제 5구동모터(22e)는 정방향으로 회전되고, 상기 제 2구동모터(22b)와 제 4구동모터(22d) 및 제 6구동모터(22f)는 역방향으로 회전되면서 비행을 위한 양력을 제공하게 된다.6A and 6B, the first to sixth drive motors 22 of the hexacordard drone to which the fall prevention system is applied are connected to the first drive motor 22a and the second drive motor 22b in a normal flying state, The third drive motor 22c and the fifth drive motor 22e are rotated in the forward direction and the second drive motor 22b, the fourth drive motor 22d and the sixth drive motor 22f are rotated in the reverse direction And provide lift for flight.

이때, 상기 드론에 구비된 6개의 구동모터 중, 제 1구동모터(22a)에 이상상태가 발생되어 상기 센싱부(46)로부터의 검출신호가 상기 제어부(50) 측으로 입력되면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(50)는 상기 제 1구동모터(22a)와 마주보는 위치의 제 4구동모터(22d)의 구동이 정지되도록 제어를 행하게 된다.When an abnormal state occurs in the first drive motor 22a among the six drive motors provided in the drone and a detection signal from the sensing unit 46 is input to the control unit 50 side, The control unit 50 performs control so that the driving of the fourth driving motor 22d at the position facing the first driving motor 22a is stopped.

또한, 이와 동시에 4개의 로터(20)만으로 비행조건이 성립하여 양력이 발생될 수 있도록 나머지 4개의 구동모터(22b,22c,22e,22f)의 회전방향 및 해당 프로펠러(34)의 피치가 재조정되도록 제어를 행하게 되는데, 즉 상기 제 2구동모터(22b)는 마주보는 제 5구동모터(22e)와 회전방향이 동일해지도록 정방향으로 회전방향이 변경되고, 상기 제 3구동모터(22c)는 마주보는 제 6구동모터(22f)와 회전방향이 동일해지도록 반시계방향으로 회전방향이 변경되도록 제어가 이루어지게 된다.At the same time, the rotational direction of the remaining four drive motors 22b, 22c, 22e, and 22f and the pitch of the propeller 34 are readjusted so that the flying condition can be established by only four rotors 20, The rotation direction of the second drive motor 22b is changed in the normal direction so that the rotation direction of the second drive motor 22b becomes the same as the rotation direction of the fifth drive motor 22e facing the third drive motor 22b, The control is performed such that the rotational direction is changed counterclockwise so that the rotational direction is the same as that of the sixth drive motor 22f.

그리고, 그 회전방향이 변경된 상기 제 2구동모터(22b) 및 제 3구동모터(22c)가 설치된 로터(20)의 프로펠러(34)는 한 쌍으로 이루어진 각 프로펠러의 피치각도가 가변되어 상호 반대가 될 수 있도록 해당 서보모터(24)에 대한 제어가 이루어지게 된다.The propeller 34 of the rotor 20 provided with the second drive motor 22b and the third drive motor 22c whose rotational directions are changed is a rotor whose pitch angle of each pair of propellers is variable, The control of the servomotor 24 is performed.

예컨대, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 구동모터(22)의 정방향 또는 역방향 회전 여부에 따라, 한 쌍으로 이루어진 프로펠러(34)에서 일측 프로펠러의 피치각이 수평면을 기준으로 30°이고, 타측 프로펠러의 피치각이 -30°인 경우, 상기 서보모터(24)의 동작에 따라 그 회전축(24a)에 장착된 상기 구동기어(26)가 일정 각도만큼 회전되면서 상기 구동기어(26)의 양측에 맞물린 한 쌍의 종동기어(28)를 각각 일방향 및 역방향으로 회전시키게 되며, 이에 상기 각각의 종동기어(28)와 연계된 각 프로펠러(34)의 가변축(34a)이 일정 각도만큼 연동하여 회전되면서, 일측 프로펠러의 피치각은 수평면을 기준으로 -30°로 가변되고, 타측 프로펠러의 피치각은 30°로 가변되게 된다.For example, as shown in FIGS. 7A and 7B, depending on whether the drive motor 22 rotates in the forward or reverse direction, the pitch angle of the propeller 34 of one pair is 30 degrees with respect to the horizontal plane And the pitch angle of the other propeller is -30 °, the drive gear 26 mounted on the rotary shaft 24a is rotated by a certain angle in accordance with the operation of the servo motor 24, A pair of driven gears 28 engaged with both sides of the driven gear 28 are rotated in one direction and a reverse direction respectively so that the variable axes 34a of the propellers 34 associated with the respective driven gears 28 are interlocked While rotating, the pitch angle of one propeller is changed to -30 degrees with respect to the horizontal plane, and the pitch angle of the other propeller is changed to 30 degrees.

이때, 상기 프로펠러(34)의 피치 각도는 적용되는 프로펠러의 크기 및 모터의 출력 등에 따라 다양하게 설계 변경되어 적용될 수가 있음은 물론이다.In this case, the pitch angle of the propeller 34 may be variously changed according to the size of the propeller and the output of the motor.

이에 따라, 상기 헥사콥터 드론은 상기 4개의 로터(20)만으로 비행조건이 성립되면서, 임의적인 추락이 방지된 상태로 연속적인 비행이 이루어질 수 있게 되는 것이다.As a result, the hexacopter drones can be continuously operated with the four rotors 20 being operated only in a state where the flight condition is established and the aircraft is prevented from falling down arbitrarily.

한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.      While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the scope of the appended claims.

예컨대, 본 발명의 실시예에서는 추락방지 시스템을 헥사콥터에 적용하여 한 개의 구동모터 이상발생 시에 한정하여 설명하였지만, 상술한 바와 같은 제어 시스템은 8개의 로터로 구성된 옥토콥터에서도 동일하게 적용할 수가 있음은 물론, 두 개 이상의 구동모터에 이상이 발생한 경우에도 적절하게 적용시킬 수가 있는 것이다.      For example, in the embodiment of the present invention, the fall prevention system is applied to the hexacopter to limit the occurrence of one drive motor abnormality. However, the control system as described above can be applied equally to an octocopter composed of eight rotors The present invention can be applied appropriately even when an abnormality occurs in two or more drive motors.

10: 드론몸체, 12: 연결부재,
20: 로터, 22: 구동모터,
24: 서보모터, 26: 구동기어,
28: 종동기어, 30: 하우징,
32: 스톱퍼, 34: 프로펠러,
42: 전원부, 44: 통신부,
46: 센싱부, 48: 연산부,
49: 메모리부, 50: 제어부.10: drone body, 12: connecting member,
20: rotor, 22: driving motor,
24: Servo motor, 26: Driving gear,
28: driven gear, 30: housing,
32: stopper, 34: propeller,
42: power supply unit, 44: communication unit,
46: sensing unit, 48: calculating unit,
49: memory unit, 50: control unit.

Claims (6)

배터리 및 메인보드가 내장되는 중앙의 드론몸체를 중심으로 연결부재를 매개로 6개의 로터가 방사형태를 이루도록 배열 형성되어 그 전체적인 평면의 형상이 정육각형 형태를 이루도록 구성된 헥사콥터 드론의 추락을 방지하기 위한 시스템에 있어서;
배터리를 매개로 드론의 동작을 위한 소정 전원을 공급하는 전원부와;
원격조정장치와 소정 주파수를 통해 드론의 운용을 위한 무선통신을 수행하는 통신부와;
상기 6개의 로터에 각각 구비된 프로펠러의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 구동모터와;
상기 6개의 로터에 각각 구비된 프로펠러의 피치 가변을 위한 동력을 제공하는 서보모터와;
상기 6개의 로터에 각각 구비된 구동모터의 이상발생 여부를 검출하는 센싱부와;
임의의 구동모터의 이상상황 발생 시, 해당 구동모터와 함께 정지가 필요한 구동모터를 선택함과 아울러, 그 이외의 구동모터들에 대한 회전방향 및 각 프로펠러의 피치 가변 여부를 산출하는 연산부 및;
상기 센싱부로부터 임의의 구동모터의 이상발생에 따른 검출신호가 입력되면, 상기 연산부로부터 산출된 데이터를 기초로 각각의 로터에 구비된 구동모터를 선택적으로 정지시키거나 정방향 또는 역방향으로 회전되도록 제어를 행함과 아울러, 피치 가변이 필요한 프로펠러의 동작을 위해 해당 서보모터가 동작되도록 제어를 행하는 제어부를 포함하여 구성되되;
상기 센싱부는 상기 6개의 로터에 각각 구비되는 구동모터의 회전수나 드론 몸체의 기울기를 측정하여 이상여부를 검출하도록 타코메터 센서 또는 자이로 센서로 이루어지며;
상기 연산부는 6개의 구동모터 중 임의의 구동모터의 이상상태 발생 시, 해당 구동모터와 함께 마주보는 위치의 구동모터 회전이 정지되어 2개의 구동모터가 정지됨과 아울러, 그 이외의 4개의 구동모터는 마주보는 위치의 구동모터 상호 간에 그 회전방향이 일치되도록 조정되되, 특정 구동모터의 회전방향이 변경되는 경우, 해당 구동모터와 연계된 프로펠러의 피치가 가변되게 그 값이 산출되도록 이루어지고;
상기 각각의 로터는, 그 내부에 소정 공간부를 갖는 원통형상으로 이루어진 하우징의 하부에 상기 구동모터의 회전축이 장착되며, 상기 하우징 내부에는 상기 프로펠러의 가변을 위한 동력을 제공하는 서보모터와, 상기 하우징의 천정과 인접한 지점에 위치된 상태로 상기 서보모터의 회전축에 장착되는 구동기어와, 상기 구동기어의 양측에 베벨기어 형태로 맞물리는 한 쌍의 종동기어가 내장되고, 상기 한 쌍의 종동기어의 중앙에는 각 프로펠러 일단의 가변축이 상기 하우징의 측벽을 관통하여 장착되어, 상기 서보모터의 구동에 따른 회전력이 상기 구동기어 및 한 쌍의 종동기어를 거쳐 상기 한 쌍의 프로펠러 측으로 각각 전달되도록 구성되며;
상기 하우징의 외면 양측에는 상기 한 쌍의 프로펠러의 피치 가변 시 외력에 의해 프로펠러의 회전범위가 한계 위치를 벗어나거나, 해당 드론의 비행 시 양력에 의해 발생되는 외력에 의한 서보모터의 고장 및 피로도를 저감시키기 위한 스톱퍼가 한 쌍씩 돌출 형성되어 구성된 것;을 특징으로 하는 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템.The six drums are arranged in a radial form via a connecting member, centering around a central drone body in which a battery and a main board are installed, so as to prevent the fall of the hexacordard drone, A system comprising:
A power supply for supplying a predetermined power for operating the drone through a battery;
A communication unit for performing wireless communication with the remote control device for operation of the drone through a predetermined frequency;
A driving motor for generating a driving force for rotating the propeller provided in each of the six rotors;
A servo motor provided for each of the six rotors to provide power for varying the pitch of the propeller;
A sensing unit for detecting whether or not an abnormality has occurred in a driving motor provided in each of the six rotors;
An operation unit for selecting a drive motor required to stop together with the drive motor when an abnormal situation occurs in an arbitrary drive motor and calculating a rotational direction and a pitch variation of each propeller for the other drive motors;
When a detection signal corresponding to an abnormality of an arbitrary driving motor is input from the sensing unit, the driving motor provided in each rotor is selectively stopped based on the data calculated from the computing unit, or the control is performed so as to be rotated in the forward direction or the reverse direction And a control unit for controlling the servomotor so that the servomotor is operated to operate the propeller which requires a pitch change.
Wherein the sensing unit comprises a tachometer sensor or a gyro sensor for detecting an abnormality by measuring the number of revolutions of the driving motor or the inclination of the drone body respectively provided in the six rotors;
When the abnormal state of any one of the six drive motors occurs, the arithmetic unit stops the rotation of the drive motor at a position facing the drive motor, so that the two drive motors are stopped, and the other four drive motors Wherein a pitch of the propeller connected to the drive motor is varied when the rotational direction of the specific drive motor is changed so that the rotational directions of the drive motors are opposite to each other;
Wherein each of the rotors includes a rotary shaft of the driving motor mounted on a lower portion of a cylindrical housing having a predetermined space therein, a servomotor for providing power for varying the propeller, And a pair of driven gears engaged with both sides of the drive gear in the form of bevel gears are housed in the pair of driven gears, A variable shaft at one end of each propeller is mounted through the side wall of the housing at the center so that a rotational force due to the driving of the servo motor is transmitted to the pair of propellers via the drive gear and the pair of driven gears, ;
On both sides of the outer surface of the housing, when the pitch of the pair of propellers is varied, the rotation range of the propeller deviates from the limit position due to the external force, or the failure and fatigue of the servo motor due to the external force generated by the lift Wherein the stopper is formed by protruding a pair of stoppers for guiding the downturn of the drones by using a variable pitch propeller. 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 연산부는,
각각의 구동모터의 이상상태 발생에 따른 나머지 구동모터의 정지 또는 역방향/정방향 회전방향 및, 구동모터의 회전방향에 따른 프로펠러의 피치 가변여부에 대한 데이터가 저장되어 구성된 메모리부로 대체 가능하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템.The method according to claim 1,
The operation unit,
Data on whether the remaining drive motors stop or reverse / forward rotate in accordance with the occurrence of an abnormal state of each of the drive motors, and whether the pitch of the propeller varies depending on the rotational direction of the drive motor is stored, The fall prevention system of a dron with a variable pitch propeller. 삭제delete 삭제delete
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