KR102005414B1 - 드론 장치 - Google Patents

Abstract

드론 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 드론 본체; 상기 드론 본체가 공중에서 부유하도록 양력을 발생시키며, 복수 개가 제공되어 일정 간격으로 이격되는 양력 발생부; 및 일단부는 상기 드론 본체에 연결되고 타단부는 상기 양력 발생부에 연결되며, 상기 복수의 양력 발생부 중 어느 하나가 작동 불능시 나머지 양력 발생부의 수평 방향 간격을 동일하게 조절하여 상기 드론 본체의 비행 균형을 유지시키는 위치 가변부를 포함하는, 드론 장치가 제공될 수 있다.

Description

드론 장치{DRONE}

본 발명은 드론 장치에 관한 것이다.

무선통신 방식을 통해 원격 제어되는 드론은, 처음에는 군사용으로 개발되어 단순한 사격 연습에 사용되었으나, 전자 통신기술의 지속적 발전에 따라 군사용뿐만 아니라 그 이외의 다양한 분야로 확대 보급되고 있다.

일반적으로 드론은 양력을 출력하는 복수의 팬과, 상기 팬에 전력을 공급하는 배터리와 제어부로 이루어질 수 있다. 여기서 상기 팬은 배터리로부터 공급된 전력에 의해 회전력을 발생하는 모터와, 상기 모터의 구동축에 연결되는 프로펠러로 구성될 수 있다.

이러한 드론은 최근에 사람이 쉽게 접근할 수 없는 각종 재해나 사고 지역 또는 정글이나 오지 또는 화산지역에 투입되어 현장의 상황파악이나 인명구조 또는 방송용 영상을 얻기 위해 사용되기도 하고, 배송회사에서 물품 수송의 상업적 목적으로 운용하거나, 감시카메라를 대신하는 보안 및 관제서비스에 적용되기도 하는 등 다양한 분야에서 활용하고 있다.

통상적으로 드론은 안정적인 비행을 위하여 복수(예컨대, 4개)의 날개가 구비되는데, 이 중에서 어느 하나의 날개가 충돌 등의 이유로 손상되어 작동 불가한 상태가 되면, 나머지 날개는 정상적으로 작동되더라도 드론의 비행 균형이 서로 맞지 않아 정상적인 비행이 불가능할 뿐만 아니라 드론이 추락할 수 있는 문제가 초래된다.

한국공개특허 제10-2016-129786호 (2016. 11. 09. 공개)

본 발명의 실시예는, 어느 하나의 날개가 동작하지 않을 때 나머지 정상 동작하는 다른 날개의 위치를 변경하여 비행 균형을 유지할 수 있는 드론 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 드론 본체; 상기 드론 본체가 공중에서 부유하도록 양력을 발생시키며, 복수 개가 제공되어 일정 간격으로 이격되는 양력 발생부; 및 일단부는 상기 드론 본체에 연결되고 타단부는 상기 양력 발생부에 연결되며, 상기 복수의 양력 발생부 중 어느 하나가 작동 불능시 나머지 양력 발생부의 수평 방향 간격을 동일하게 조절하여 상기 드론 본체의 비행 균형을 유지시키는 위치 가변부를 포함하는, 드론 장치가 제공될 수 있다.

여기서 상기 양력 발생부는, 모터부; 및 상기 모터부의 회전축에 결합되어 회전되며, 회전력에 의해 양력을 발생시키는 프로펠러를 포함할 수 있다.

또한 상기 위치 가변부는, 상기 드론 본체에 고정 결합되는 제1 관절부; 상기 양력 발생부에 연결되는 제2 관절부; 상기 제1 관절부와 상기 제2 관절부에 힌지 연결되어 상기 양력 발생부 및 상기 제2 관절부를 수평 방향으로 회동시키는 링크부; 상기 제2 관절부의 일측과 상기 드론 본체를 길이 신축 가능하게 연결하여 상기 제2 관절부를 밀거나 당기는 실린더부를 포함할 수 있다.

한편 본 발명에 따른 일 실시예는 복수의 상기 양력 발생부에 각각 제공되어 상기 양력 발생부의 동작 유무를 감지하는 센서부; 및 상기 센서부의 신호에 기초하여 어느 하나의 양력 발생부가 작동하지 않을 때 상기 위치 가변부를 제어하여 정상 작동하는 나머지 양력 발생부의 간격을 동일하게 유지시키는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 실린더부는 상기 제어부의 제어 신호에 의해 길이 신축되며, 길이 신축에 의해 상기 양력 발생부의 위치를 변경시킬 수 있다.

또한 상기 양력 발생부가 4개로 제공되고 그 중 어느 하나의 양력 발생부가 동작하지 않는 경우, 상기 제어부는, 나머지 양력 발생부들이 120도의 각도로 이격되도록 비동작하는 양력 발생부에서 가장 가까운 2곳의 양력 발생부의 실린더부를 제어하여 비동작하는 상기 양력 발생부 쪽으로 기 설정 각도만큼 위치 변경시킬 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에 의하면, 어느 하나의 날개가 동작하지 않을 때 나머지 정상 동작하는 다른 날개의 위치를 변경하여 드론의 비행 균형을 유지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 장치의 제어 관계를 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 2에서 1개의 양력 발생부가 손상되어 다른 나머지 양력 발생부의 위치가 조절된 상태를 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 장치(10)는 드론 본체(100), 양력 발생부(200) 및 위치 가변부(300)를 기본으로 포함할 수 있고, 여기에 센서부(400)와 제어부(500)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예가 위에서 나열된 구성들을 포함한다는 의미는 이들 구성으로만 이루어진다는 뜻이 아니라 이들 구성을 기본적으로 포함한다는 뜻으로, 이외에도 다른 구성(예컨대, 드론에서 널리 알려진 공지기술)을 포함할 수 있다는 의미이지만, 공지기술에 대해서는 본 발명의 요지를 흐릴 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

드론 본체(100)는 드론의 전체적인 외관을 이루며 드론에 필요한 구성 요소들이 장착되는 곳으로서, 예컨대 드론 본체(100)에는 드론의 비행에 필요한 전력을 제공하는 배터리(110)가 설치될 수 있다.

또한, 드론 본체(100)에는 도시되지는 않았으나 착륙시 드론 본체(100)를 바닥으로부터 일정한 높이로 이격시켜 드론 본체(100)가 바닥에 직접 닿지 않도록 하는 다리부가 구비될 수도 있다.

한편, 양력 발생부(200)는 드론 본체(100)가 공중에서 부유하도록 양력을 발생시키는 구성으로서, 양력 발생부(200)는 복수 개가 제공되며, 이 복수의 양력 발생부(200)가 수평 방향을 따라 일정 간격 이격되게 배치되어 공중에서 안정적으로 비행할 수 있도록 한다.

구체적으로, 양력 발생부(200)는 모터부(210)와 프로펠러(220)를 포함하여 구성될 수 있다.

모터부(210)는 양력 발생부(200)에서 양력이 발생될 수 있도록 하는 동력을 제공하는 요소로서, 조종기와 같은 외부의 제어 신호에 의해 동작될 수 있다.

프로펠러(220)는 모터부(210)의 회전축에 회전 가능하도록 결합되어 회전되는 요소로서, 모터부(210)로부터 전달받은 회전력에 의해 양력을 발생시켜 드론 본체(100)를 공중에 부유시킬 수 있다.

따라서, 드론 본체(100)는 제어 신호에 의해 모터부(210)가 구동되면 프로펠러(220)가 회전하는데, 이때 발생하는 양력에 의해 드론 본체(100)가 비행하거나 공중에 정지된 상태로 부유할 수 있다.

또한, 위치 가변부(300)는 드론 본체(100)와 양력 발생부(200) 사이에 연결되어 양력 발생부(200)의 수평 방향 위치를 가변할 수 있는 요소로서, 복수의 양력 발생부(200) 중에서 어느 하나가 작동 불가일 때 나머지 양력 발생부(200)의 수평 방향 간격을 동일하게 조절하여 드론 본체(100)의 비행 균형을 유지시킬 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하여 구체적으로 살펴보면, 위치 가변부(300)는 제1 관절부(310), 제2 관절부(320), 링크부(330) 및 실린더부(340)를 포함하여 구성될 수 있다.

제1 관절부(310)는 드론 본체(100)에 고정 결합되는 것으로, 일단은 드론 본체(100)에 결합되고 타단은 드론 본체(100)로부터 반경 방향으로 소정 길이만큼 돌출될 수 있다.

제2 관절부(320)는 양력 발생부(200)에 연결되는 것으로서, 일단은 양력 발생부(200)와 고정 결합되고, 타단은 제1 관절부(310)와 대향하도록 위치될 수 있다.

또한 링크부(330)는 제1 관절부(310)와 제2 관절부(320)에 각각 힌지 연결되어 외력에 의해 수평 방향으로 움직이면서 양력 발생부(200)와 제2 관절부(320)를 수평 방향으로 회동시킬 수 있다.

링크부(330)는 제1 관절부(310)의 타단과 제2 관절부(320)의 타단에 각각 힌지 결합되어 제2 관절부(320)가 제1 관절부(310)에 대하여 힌지 운동할 수 있도록 한다.

실린더부(340)는 제2 관절부(320)의 일측과 드론 본체(100)를 길이 신축 가능하게 연결할 수 있다. 따라서, 실린더부(340)의 길이가 늘어나거나 줄어듦에 따라 제2 관절부(320)를 밀거나 당겨 제2 관절부(320)가 제1 관절부(310)에 대하여 수평 방향으로 소정 각도만큼 회동되도록 하는 바, 이에 따라 양력 발생부(200)의 수평 방향 위치 역시 변경될 수 있다.

상기한 위치 가변부(300)는 복수의 양력 발생부(200)가 정상적으로 동작하고 있는 상태에서는 작동하지 않다가 복수의 양력 발생부(200) 중에서 어느 하나가 고장 또는 충돌로 인해 손상되어 정상 동작되지 않을 때 작동되는바, 위치 가변부(300)의 작동시 동작하지 않는 양력 발생부(200)의 주위에 있는 양력 발생부(200)의 위치를 가변시킴으로써 정상 동작 가능한 모든 양력 발생부(200)의 수평 방향 간격을 다시 동일하게 유지시킴으로써 드론 본체(100)의 비행 균형이 유지되도록 할 수 있다.

이를 구현하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 장치(10)는 센서부(400) 및 제어부(500)를 더 포함할 수 있다.

도 3을 참조하면, 센서부(400)는 복수의 양력 발생부(200)에 각각 제공되며, 양력 발생부(200)의 동작 유무를 감지한 후 감지 신호를 제어부(500)에 송출할 수 있다. 센서부(400)는 양력 발생부(200)의 동작을 감지해야 하기 때문에 양력 발생부(200)와 동일한 개수로 제공될 수 있다.

센서부(400)가 양력 발생부(200)의 동작 유무를 감지하기 위해 센서부(400)는 모터부(210)의 회전 여부를 감지하도록 구성될 수 있는데, 이때 센서부(400)는 모터부(210)의 회전을 감지할 수 있는 홀 센서로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고 다양한 여러 방법으로 실시될 수도 있다.

또한, 제어부(500)는 센서부(400)의 감지 신호를 제공받음에 따라 동작하지 않는 양력 발생부(200)가 어느 것인지 판단할 수 있다. 즉, 제어부(500)는 센서부(400)의 신호에 기초하여 어느 하나의 양력 발생부(200)가 동작하지 않을 때 위치 가변부(300)를 제어하여 정상적으로 작동하는 나머지 양력 발생부(200)의 간격을 동일하게 유지시킬 수 있다.

이때 제어부(500)는 도 3에 도시된 바와 같이 위치 가변부(300)의 실린더부(340)를 제어하여 양력 발생부(200)의 간격을 도 4에 도시된 바와 같이 균등하게 변경할 수 있는바, 실린더부(340)는 제어부(500)의 제어 신호에 의해 길이 신축되며 제2 관절부(320)를 밀거나 당겨 양력 발생부(200)의 위치를 변경시킬 수 있다.

도 4를 예로 들면, 중심점(c)에 대하여 최초 90도의 간격으로 이격 배치되어 있는 4개의 양력 발생부(200) 중에서 어느 하나의 양력 발생부(200)가 손상되어 동작(회전)이 불가하면, 제어부(500)는 비동작하는 양력 발생부를 제외한 나머지 정상 동작하는 양력 발생부들이 중심점(c)에 대하여 120도의 각도로 이격되도록 비동작하는 양력 발생부(200)에서 가장 가까운(이웃하는) 2곳의 양력 발생부(200)의 실린더부를 제어하여 비동작하는 상기 양력 발생부 쪽으로 기 설정 각도만큼 위치 변경시킬 수 있다. 이에 따라 나머지 3개의 정상 동작하는 양력 발생부(200)의 간격은 최초 90도에서 120도로 변경될 수 있다.

여기서, 위치 변경되는 상기 2곳의 양력 발생부의 기 설정 각도는 정상 동작하는 나머지 3개의 양력 발생부들이 중심점에 대하여 120도의 각도를 유지할 수 있는 위치를 고려하여 미리 정해질 수 있다.

따라서, 제어부는 어느 하나의 양력 발생부가 비동작하는 경우 그와 이웃하는 2개의 양력 발생부를 미리 정해져 있는 기 설정 각도(θ)만큼 회동시켜 나머지 3개의 양력 발생부가 120도의 각도로 균등하게 이격 배치되도록 할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 설명된 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변경이 가능한 바, 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.

10 : 드론 장치
100 : 드론 본체 110 : 배터리
200 : 양력 발생부 210 : 모터부
220 : 프로펠러 300 : 위치 가변부
310 : 제1 관절부 320 : 제2 관절부
330 : 링크부 340 : 실린더부
400 : 센서부 500 : 제어부

Claims (6)

1. 드론 본체;
   상기 드론 본체가 공중에서 부유하도록 양력을 발생시키며, 복수 개가 제공되어 일정 간격으로 이격되는 양력 발생부; 및
   일단부는 상기 드론 본체에 연결되고 타단부는 상기 양력 발생부에 연결되며, 상기 복수의 양력 발생부 중 어느 하나가 작동 불능시 나머지 양력 발생부의 수평 방향 간격을 조절하여 상기 드론 본체의 비행 균형을 유지시키는 위치 가변부;를 포함하고,
   상기 위치 가변부는,
   상기 드론 본체에 고정 결합되는 제1 관절부;
   상기 양력 발생부에 연결되는 제2 관절부;
   상기 제1 관절부와 상기 제2 관절부에 힌지 연결되어 상기 양력 발생부 및 상기 제2 관절부를 수평 방향으로 회동시키는 링크부; 및
   상기 제2 관절부의 일측과 상기 드론 본체를 길이 신축 가능하게 연결하여 상기 제2 관절부를 밀거나 당기는 실린더부;
   를 포함하는, 드론 장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 양력 발생부는,
   모터부; 및
   상기 모터부의 회전축에 결합되어 회전되며, 회전력에 의해 양력을 발생시키는 프로펠러;
   를 포함하는, 드론 장치.
3. 삭제
4. 제1 항에 있어서,
   복수의 상기 양력 발생부에 각각 제공되어 상기 양력 발생부의 동작 유무를 감지하는 센서부; 및
   상기 센서부의 신호에 기초하여 어느 하나의 양력 발생부가 작동하지 않을 때 상기 위치 가변부를 제어하여 정상 작동하는 나머지 양력 발생부의 위치를 변경시키는 제어부를 더 포함하는, 드론 장치.
5. 제4 항에 있어서,
   상기 실린더부는 상기 제어부의 제어 신호에 의해 길이 신축되며, 길이 신축에 의해 상기 양력 발생부의 위치를 변경시키는, 드론 장치.
6. 제4 항에 있어서,
   상기 양력 발생부가 4개로 제공되고 그 중 어느 하나의 양력 발생부가 동작하지 않는 경우,
   상기 제어부는, 나머지 양력 발생부들이 120도의 각도로 이격되도록 비동작하는 양력 발생부에서 가장 가까운 2곳의 양력 발생부의 실린더부를 제어하여 비동작하는 상기 양력 발생부 쪽으로 기 설정 각도만큼 위치 변경시키는, 드론 장치.

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