KR102049599B1 - Dron for the ocean spot monitoring - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해양 모니터링용 드론을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론은 기름 유출/적조 출현/냉수대 출현/저염분 출현/선박 사고 등의 각종 해상 사고/재난 발생에 대한 모니터링과 선박/해상 구조물의 결함 진단이 무인비행하는 소형 드론을 통해서도 간편하고 원활하게 수행될 수 있도록 하고, 이를 위하여 모터 틸팅 기반의 수평추력 발생구조를 제공함으로써 해상 착륙 후 해수면에서의 수평이동이 가능해져 각종 해상환경 점검을 위한 활동영역의 확장과 해상환경 운항적응력 향상이 도모되도록 하며, 채수기와 CTD 측정기의 상하이동 제어를 위한 다양한 구조의 액추에이터 구성을 제안함으로써 드론의 운항(비행, 이착륙, 자세제어)이 안정적으로 유지되면서도 해수 채취/해수 상태정보 측정이 원활하고 용이하게 수행될 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론은 해상에서의 무인 공중비행과 이착륙이나 해상 착륙 후의 수평이동을 수행하게 되는 몸체프레임(10)과; 몸체프레임(10) 가장자리 둘레 부위를 따라 설정간격으로 이격 배치되고, 설정각도 범위에서 틸팅동작하게 되는 복수의 구동모터(20)와; 각 구동모터(20)에 연결되어 회전하게 되는 복수의 로터 회전체(30)와; 몸체프레임(10)에 고정되어 복수의 구동모터(20)와 연결되고, 각 구동모터(20)로 전원을 공급하게 되는 배터리(40)와; 몸체프레임(10) 하측에 설치되어 몸체프레임(10)이 수중으로 잠기지 않고 수면 상에 위치되도록 하는 부유체(50)와; 몸체프레임(10)에 설치되어 해상환경 상태정보를 검출하게 되는 해상환경 검출모듈(60) 및; 구동모터(20)의 회전동작 제어 및 틸팅동작 제어를 통해 몸체프레임(10)의 공중비행과 이착륙이나 해상 착륙 후의 수평이동을 제어하게 되는 컨트롤러(70)를 포함하는 구성으로 이루어진다.The present invention provides a drone for marine monitoring. The drone for marine monitoring according to the present invention is a small unmanned flight of the monitoring of various marine accidents / disasters, such as oil spill / red tide appearance / cold water stand / low salinity emergence / ship accidents and fault diagnosis of ships / offshore structures It can be easily and smoothly carried out through drones, and for this purpose, by providing a horizontal thrust generating structure based on motor tilting, it is possible to move horizontally at sea level after sea landing, thus expanding the activity area and checking the marine environment for various marine environments. By improving the operational adaptability and suggesting the construction of various actuators for the control of the lift movement of the harvester and the CTD measuring machine, it is possible to measure the seawater collection / sea state information while maintaining the drone's flight (flight, take-off, landing, attitude control) It can be performed smoothly and easily.
The marine monitoring drone according to the present invention includes a body frame 10 which performs horizontal movement after unmanned aerial flight and takeoff or landing at sea; A plurality of drive motors 20 disposed to be spaced apart at set intervals along an edge circumference of the body frame 10 and tilted at a set angle range; A plurality of rotor rotating bodies 30 connected to each driving motor 20 to rotate; A battery 40 fixed to the body frame 10 and connected to the plurality of driving motors 20 to supply power to each of the driving motors 20; A floating body 50 installed below the body frame 10 so that the body frame 10 is positioned on the water surface without being submerged in water; A marine environment detection module (60) installed in the body frame (10) to detect marine environment state information; It consists of a configuration including a controller 70 for controlling the horizontal movement after the air flight and take-off and landing or sea landing of the body frame 10 through the rotational motion control and tilting motion control of the drive motor 20.

Description

해양 모니터링용 드론{Dron for the ocean spot monitoring}Dron for the ocean spot monitoring

본 발명은 해양 모니터링용 드론에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 기름 유출/적조 출현/냉수대 출현/저염분 출현/선박 사고 등의 각종 해상 사고/재난 발생에 대한 모니터링과 선박/해상 구조물의 결함 진단이 무인비행하는 소형 드론을 통해서도 간편하고 원활하게 수행될 수 있도록 하고, 이를 위하여 모터 틸팅 기반의 수평추력 발생구조를 제공함으로써 해상 착륙 후 해수면에서의 수평이동이 가능해져 각종 해상환경 점검을 위한 활동영역의 확장과 해상환경 운항적응력 향상이 도모되도록 하며, 채수기와 CTD 측정기의 상하이동 제어를 위한 다양한 구조의 액추에이터 구성을 제안함으로써 드론의 운항(비행, 이착륙, 자세제어)이 안정적으로 유지되면서도 해수 채취/해수 상태정보 측정이 원활하고 용이하게 수행될 수 있도록 하는 해양 모니터링용 드론에 관한 것이다.The present invention relates to a drone for marine monitoring, and more specifically, to monitor various marine accidents / disaster occurrences such as oil spill / red tide emergence / cold water stand emergence / low salinity emergence / ship accident and fault diagnosis of ship / sea structure. It can be carried out easily and smoothly even through small drones that are unmanned, and for this purpose, it provides a horizontal thrust generating structure based on motor tilting, which enables horizontal movement at sea level after landing. Promoting expansion and improvement of maritime environment adaptability, and suggesting the construction of actuators with various structures for control of shanghai and harvester and CTD measuring instruments, while maintaining drone operation (flight, takeoff and landing, attitude control) while seawater collection / seawater Marine monitors for smooth and easy status information measurement It relates to drones for.

드론(drone)은 조종사가 필요치 않은 무인비행체인 것으로 이와 관련하여 국제 분쟁 지역에서 적진을 정찰하고 파괴하는 군사용 목적으로 개발 및 사용되었으나, 최근 들어서는 운반 및 보관의 편리성과 조작의 용이성 때문에 그 사용범위가 점차 확대되고 있다.Drones are drones that do not require pilots and have been developed and used for military purposes to scout and destroy enemy lines in international conflict areas.However, in recent years, drones have been used because of their convenience of handling and storage and ease of operation. It is gradually expanding.

즉, 드론은 비교적 가볍고 조작이 용이하기 때문에 방송 촬영용으로 많이 사용되고 있을 뿐만 아니라, 광범위한 지역에서 야생동물을 관찰하고 밀렵을 감시하는 용도로 사용되고 있다. 또한 재해 및 재난 지역에 날아가 그곳 상황을 정찰하는 임무에까지 그 사용범위를 넓히고 있으며, 기름 유출/적조 출현/냉수대 출현/저염분 출현/선박 사고 등의 각종 해상 사고/재난 발생을 모니터링하거나 선박이나 해상 구조물의 결함 진단을 수행할 수 있도록 함으로써 그 활용도를 넓힐 필요도 있다.In other words, because drones are relatively light and easy to operate, they are used not only for broadcast photography but also for observing wild animals and monitoring poaching in a wide range of areas. In addition, it is expanding its use to missions to fly to disaster and disaster areas to scout the situation, and monitor various marine accidents / disasters such as oil spills, red tide emergences, cold water emergences, low salinity emergences and ship accidents. It is also necessary to expand their utilization by enabling the diagnosis of faults in structures.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0789474호 "재난 비상통신용 무인 원격조정 위성통신시스템"Republic of Korea Patent Publication No. 10-0789474 "Unmanned remote control satellite communication system for disaster emergency communication" 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2015-0133536호 " 드론을 이용한 보안 서비스 제공 방법 및 시스템"Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2015-0133536 "Method and System for Providing Security Service Using Drone" 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1535401호 "드론방식 구명장비 투하장치"Republic of Korea Patent Publication No. 10-1535401 "Drone-type life-saving equipment dropping device"

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 채수기/CTD 측정기/열화상 카메라가 구비되도록 하는 한편, wi-fi 통신안테나/LoRaWAN(Long Range Wide-Area Network) 통신안테나/GPS 통신안테나 등이 구비되도록 함으로써 기름 유출/적조 출현/냉수대 출현/저염분 출현/선박 사고 등의 각종 해상 사고/재난 발생에 대한 모니터링과 선박/해상 구조물의 결함 진단이 무인비행하는 소형 드론을 통해서도 간편하고 원활하게 수행될 수 있는 새로운 형태의 해양 모니터링용 드론을 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention improves the problems of the prior art, such that a water collector / CTD measuring instrument / thermal imaging camera is provided, while a wi-fi communication antenna / LoRaWAN (Long Range Wide-Area Network) communication antenna / GPS communication antenna, etc. It is easy and smooth even through small drones that monitor various marine accidents / disasters such as oil spills, red tide emergences, cold water emergences, low salinity emergences, ship accidents, and fault diagnosis of ships and offshore structures. It is an object to provide a new type of marine monitoring drone that can be carried out.

특히 본 발명은 수직배치된 구동모터가 경사지게 틸팅되면서 수평추력이 발생하는 구조가 제공되도록 함으로써 해상 착륙 후 해수면에서의 수평이동이 가능해져 각종 해상환경 점검을 위한 활동영역의 확장과 해상환경 운항적응력 향상이 도모될 수 있는 새로운 형태의 해양 모니터링용 드론을 제공하는 것을 목적으로 한다.In particular, the present invention is to provide a structure that generates a horizontal thrust while the vertically disposed drive motor tilted inclined inclined so that the horizontal movement at the sea surface after the sea landing is possible, the expansion of the active area for various marine environment checks and improvement of the marine environment operational adaptability The aim is to provide a new type of marine monitoring drone that can be planned.

그리고 본 발명은 채수기와 CTD 측정기의 상하이동 제어를 위한 다양한 구조의 액추에이터 구성을 제안함으로써 드론의 운항(비행, 이착륙, 자세제어)이 안정적으로 유지되면서도 해수 채취/해수 상태정보 측정이 원활하고 용이하게 수행될 수 있는 새로운 형태의 해양 모니터링용 드론을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention proposes an actuator configuration of various structures for the control of the shandong of the harvester and the CTD measuring instrument, while the drone operation (flight, takeoff and landing, attitude control) is maintained stably, and the seawater collection / seawater status information is measured smoothly and easily. It is an object to provide a new type of marine monitoring drone that can be carried out.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 해상에서의 무인 공중비행과 이착륙이나 해상 착륙 후의 수평이동을 수행하게 되는 몸체프레임(10)과; 몸체프레임(10) 가장자리 둘레 부위를 따라 설정간격으로 이격 배치되고, 설정각도 범위에서 틸팅동작하게 되는 복수의 구동모터(20)와; 각 구동모터(20)에 연결되어 회전하게 되는 복수의 로터 회전체(30)와; 몸체프레임(10)에 고정되어 복수의 구동모터(20)와 연결되고, 각 구동모터(20)로 전원을 공급하게 되는 배터리(40)와; 몸체프레임(10) 하측에 설치되어 몸체프레임(10)이 수중으로 잠기지 않고 수면 상에 위치되도록 하는 부유체(50)와; 몸체프레임(10)에 설치되어 해상환경 상태정보를 검출하게 되는 해상환경 검출모듈(60) 및; 구동모터(20)의 회전동작 제어 및 틸팅동작 제어를 통해 몸체프레임(10)의 공중비행과 이착륙이나 해상 착륙 후의 수평이동을 제어하게 되는 컨트롤러(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 모니터링용 드론을 제공한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention is the body frame 10 to perform a horizontal movement after the unmanned aerial flight and takeoff or landing at sea; A plurality of drive motors 20 disposed to be spaced apart at set intervals along an edge circumference of the body frame 10 and tilted at a set angle range; A plurality of rotor rotors 30 connected to each drive motor 20 to rotate; A battery 40 fixed to the body frame 10 and connected to the plurality of driving motors 20 and supplying power to each of the driving motors 20; A floating body 50 installed below the body frame 10 such that the body frame 10 is positioned on the water surface without being submerged in water; A marine environment detection module (60) installed in the body frame (10) to detect marine environment state information; Drone for marine monitoring, characterized in that it comprises a controller (70) for controlling the horizontal movement after the take-off and landing or sea landing of the body frame 10 through the rotational motion control and tilting motion control of the drive motor 20 To provide.

이와 같은 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론은 몸체프레임(10)의 가장자리 둘레 부위의 설정 지점에 각각 고정되는 틸팅용 액추에이터(21)와; 틸팅용 액추에이터(21)와 일체로 결합되어 설정각도만큼 회전하게 되고, 구동모터(20)가 고정되는 모터 고정체(22)을 구비하고, 구동모터(20)는 상향 수직배치된 모터축이 틸팅동작에 의해 외측 방향으로 경사지게 배치되면서 수평추력을 발생시키게 되는 것일 수 있다.Such a marine monitoring drone according to the present invention is a tilting actuator 21 is fixed to each of the set point of the peripheral portion of the body frame 10 and; It is integrally coupled with the tilting actuator 21 and rotated by a set angle, and includes a motor fixing body 22 to which the driving motor 20 is fixed, and the driving motor 20 is tilted by a vertically arranged motor shaft. It may be to generate a horizontal thrust while being inclined in the outward direction by the operation.

이와 같은 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론에서 컨트롤러(70)는 180°이격각도로 서로 마주보는 한쌍의 구동모터(20)에 의해 발생되는 수평추력으로 몸체프레임(10)의 해상 착륙 후 수평이동이 제어되도록 하고, 나머지 구동모터(20)에 의해 몸체프레임(10)의 자세제어가 수행되도록 할 수 있다.In the marine monitoring drone according to the present invention as described above, the controller 70 has a horizontal thrust generated by a pair of driving motors 20 facing each other at a 180 ° separation angle, and then the horizontal movement of the body frame 10 after the sea landing of the body frame 10. To be controlled, the posture control of the body frame 10 may be performed by the remaining drive motor 20.

이와 같은 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론에서 부유체(50)는 전방 상부를 유선형으로 구현한 부유형 플로트(51) 한쌍이 좌우측으로 이격 배치된 구조로 이루어져, 해상 착륙 후 수평이동 시 유체저항에 의해 몸체프레임(10)이 전방으로 넘어지는 현상이 방지되도록 할 수 있다.In the marine monitoring drone according to the present invention, the floating body 50 has a structure in which a pair of floating floats 51 having a streamlined front portion is spaced apart from the left and right sides, so that the fluid resistance when moving horizontally after landing at sea. As a result, the body frame 10 may be prevented from falling forward.

이와 같은 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론에서 해상환경 검출모듈(60)는, 설정된 목표지점의 해수를 채취하는 채수기(61)와; 수온 정보, 염분 정보를 포함하는 해수 상태정보를 측정하게 되는 CTD 측정기(62) 중에서 선택된 어느 하나일 수 있다.In the marine monitoring drone according to the present invention, the marine environment detection module 60 includes: a collector 61 for collecting seawater at a set target point; It may be any one selected from the CTD measuring unit 62 to measure the seawater state information including the water temperature information, salinity information.

이와 같은 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론에서 채수기(61)는, 입수 시 유입되는 해수를 채취 보관하는 해수보관용 관체(611)와; 해수보관용 관체(611)의 양단부에 배치되어 개폐동작하게 되는 한쌍의 마개(612)와; 해수보관용 관체(611) 내부에 길이방향으로 배치되고, 양단부가 한쌍의 마개(612)와 결합되어 각 마개(612)에 탄성력을 부여하는 스프링(613)과; 해수보관용 관체(611) 외부에 고정되어 한쌍의 마개(612)와 연결되고, 마개(612)에 대한 당김 동작으로 해수보관용 관체(611)의 양단부를 개방시키거나, 마개(612)에 대한 당김 해제동작으로 해수보관용 관체(611)의 양단부를 밀폐시키는 마개 개폐유도체(614)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.The water harvester 61 in the marine monitoring drone according to the present invention as described above, the seawater storage pipe 611 for collecting and storing the incoming seawater; A pair of stoppers 612 disposed at both ends of the seawater storage tube 611 to open and close; A spring 613 disposed longitudinally within the seawater storage tube 611 and having both ends coupled to a pair of stoppers 612 to impart an elastic force to each stopper 612; Fixed to the outside of the seawater storage pipe 611 is connected to a pair of stoppers 612, open the both ends of the seawater storage pipe 611 by a pull operation on the stopper 612, or to the stopper 612 It may be made of a configuration including a closure opening and closing conductor 614 to seal both ends of the seawater storage pipe 611 by the pull release operation.

이와 같은 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론은 접힘동작과 펼침동작으로 상하길이가 조절되는 링크프레임(641)과 링크프레임(641) 하단에 수평하게 고정되는 테이블(642)을 구비한 시저스 리프트(scissors lift) 구조로 이루어져 몸체프레임(10) 하부에 배치되는 리프트(64)와; 몸체프레임(10)과 리프트(64)의 테이블(642)에 상하단이 고정되는 연결라인(651), 연결라인(651)이 지그재그 패턴으로 통과하도록 배열된 움직도르래(652)와 고정도르래(653), 움직도르래(652)를 수평이동시키는 도르래 액추에이터(654)를 포함하는 구성으로 이루어지고, 움직도르래(652)의 정/역방향 수평이동에 따라 리프트(64)의 접힘동작과 펼침동작이 유도되도록 하는 리프트 구동체(65)를 구비하여, 리프트 구동체(65)에 의한 펼침동작으로 하강하는 리프트(64)의 테이블(642) 하부에 고정된 채수기(61)와 CTD 측정기(62)를 통해 설정된 목표지점의 해수 채취 및 해수 상태정보의 측정이 수행되도록 하는 한편, 해수 채취 및 해수 상태정보 측정 완료시 리프트 구동체(65)에 의한 접힘동작으로 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 해수면으로부터 상승하도록 할 수 있다.As described above, the marine monitoring drone according to the present invention has a scissors lift having a link frame 641 whose vertical length is adjusted by folding and unfolding operations, and a table 642 that is horizontally fixed to the bottom of the link frame 641. a lift 64 formed of a structure disposed below the body frame 10; Connecting line 651, the upper and lower ends of which are fixed to the table 642 of the body frame 10 and the lift 64, the moving pulley 652 and the fixed pulley 653 arranged so that the connecting line 651 passes in a zigzag pattern. , The pulley actuator 654 is configured to horizontally move the pulley 652, and the folding and unfolding action of the lift 64 is induced according to the forward / reverse horizontal movement of the pulley 652. The target set by the water collector 61 and the CTD measuring device 62 provided with the lift drive body 65 fixed to the lower part of the table 642 of the lift 64 which descends by the spreading motion by the lift drive body 65. While collecting the seawater and measuring the seawater state information of the point, the water collector 61 and the CTD measuring device 62 are lifted from the sea surface by the folding operation by the lift drive 65 when seawater collection and seawater state information measurement are completed. You can do that.

이와 달리 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론은 몸체프레임(10)에 길이방향으로 이격 고정되는 한쌍의 윈치(66)를 구비하여, 각 윈치(66)의 연결와이어(661)에 채수기(61)와 CTD 측정기(62)의 길이방향 양단부가 고정되어 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 승강하게 될 수도 있다. On the contrary, the marine monitoring drone according to the present invention includes a pair of winches 66 that are longitudinally spaced apart from the body frame 10, and a water collector 61 and a connection wire 661 of each winch 66. Both ends of the CTD measuring device 62 in the longitudinal direction may be fixed so that the water collector 61 and the CTD measuring device 62 are lifted.

또한 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론은 몸체프레임(10)에 좌우방향으로 이격 고정되는 한쌍의 리드 스크류(671), 리드 스크류(671)의 이동너트(6711)에 고정되어 상하이동하는 제1이동판(672)으로 구성되는 상단 스크류 이동체(67a)와; 상단 스크류 이동체(67a)에 좌우방향으로 이격 고정되는 한쌍의 리드 스크류(671), 리드 스크류(671)의 이동너트(6711)에 고정되어 상하이동하는 제2이동판(673)으로 구성되는 하단 스크류 이동체(67b)를 구비하여, 하단 스크류 이동체(67b)의 제2이동판(673)에 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 고정되어 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 승강하게 될 수도 있다.In addition, the marine monitoring drone according to the present invention is fixed to a pair of lead screw 671 is fixed to the moving nut (6711) of the lead screw 671 spaced apart from the left and right in the body frame 10, the first movement An upper screw moving body 67a composed of a plate 672; A lower screw composed of a pair of lead screws 671 spaced apart from each other in the left and right direction by the upper screw moving body 67a, and a second moving plate 673 which is fixed to the moving nut 6711 of the lead screw 671 to move. With the moving body 67b, the collector 61 and the CTD measuring device 62 are fixed to the second moving plate 673 of the lower screw moving body 67b so that the collector 61 and the CTD measuring device 62 are lifted. It may be.

본 발명에 의한 해양 모니터링용 드론에 의하면, 기름 유출/적조 출현/냉수대 출현/저염분 출현/선박 사고 등의 각종 해상 사고/재난 발생에 대한 모니터링과 선박/해상 구조물의 결함 진단이 무인비행하는 소형 드론을 통해서도 간편하고 원활하게 수행되는 효과가 예상된다. 특히 본 발명에 의한 해양 모니터링용 드론에 의하면, 모터 틸팅 기반의 수평추력 발생구조를 통해 해상 착륙 후 해수면에서의 수평이동이 가능해져 각종 해상환경 점검을 위한 활동영역의 확장과 해상환경 운항적응력 향상이 도모되는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의한 해양 모니터링용 드론에 의하면, 채수기와 CTD 측정기의 상하이동 제어를 위한 다양한 구조의 액추에이터 구성이 제안되어 드론의 운항(비행, 이착륙, 자세제어)이 안정적으로 유지되면서도 해수 채취/해수 상태정보 측정이 원활하고 용이하게 수행되는 효과가 예상된다.According to the marine monitoring drone according to the present invention, the small size that unmanned flight monitoring of various marine accidents / disasters, such as oil spill / red tide emergence / cold water emergence / low salinity emergence / ship accidents and fault diagnosis of ships / offshore structures The drone is expected to perform easily and smoothly. Particularly, according to the marine monitoring drone according to the present invention, the horizontal thrust generation structure based on the motor tilting enables horizontal movement on the sea surface after the sea landing, so that the expansion of the active area for the various marine environment checks and the improvement of the marine environment operational adaptation force are possible. It is effective to plan. In addition, according to the marine monitoring drone according to the present invention, the actuator configuration of various structures for the control of the shandong movement of the water collector and CTD measuring instrument is proposed, so that the drone operation (flight, takeoff, landing, attitude control) while maintaining the seawater collection / seawater The effect that the state information measurement is performed smoothly and easily is expected.

도 1은 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론의 기본 구성 블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론의 외형 예시도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론의 구동모터와 로터 회전체가 틸팅되는 것을 보여주기 위한 도면;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 구동모터와 로터 회전체의 틸팅을 위한 구성 블록도;
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구동모터와 로터 회전체가 틸팅된 상태 예시도;
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론의 수평추력에 의한 수평이동 구조를 보여주기 위한 도면;
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론의 구동모터 배치 및 제어 예시도;
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론의 부유체 구성 예시도;
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론에 사용되는 채수기 구성 예시도;
도 10의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론에서의 해양환경 검출모듈이 부유체에 고정배치되는 구성을 보여주기 위한 도면;
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론에서의 해양환경 검출모듈이 시저스 리프트 구조에 의해 수직이동하는 구성을 보여주기 위한 도면;
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론에서의 해양환경 검출모듈이 윈치에 의해 수직이동하는 구성을 보여주기 위한 도면;
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론에서의 해양환경 검출모듈이 리드 스크류에 의해 수직이동하는 구성을 보여주기 위한 도면;
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론에서의 배터리 현재 잔량 모니터링 및 알림신호 생성/전송 구성을 보여주기 위한 도면이다.1 is a basic block diagram of a marine monitoring drone according to the present invention;
Figure 2 is an exemplary view of the marine monitoring drone according to an embodiment of the present invention;
3 is a view for showing that the drive motor and the rotor rotor of the marine monitoring drone according to an embodiment of the present invention is tilted;
4 is a configuration block diagram for tilting the drive motor and the rotor rotor according to an embodiment of the present invention;
5 is a view illustrating a state in which the driving motor and the rotor rotating body are tilted according to an embodiment of the present invention;
Figure 6 is a view for showing the horizontal movement structure by the horizontal thrust of the marine monitoring drone according to an embodiment of the present invention;
7 is a diagram illustrating a driving motor arrangement and control of a drone for marine monitoring according to an embodiment of the present invention;
8 is an exemplary configuration of a floating body of a marine monitoring drone according to an embodiment of the present invention;
9 is an exemplary view illustrating a water collector used in a drone for marine monitoring according to an embodiment of the present invention;
10 (a) and 10 (b) are views for showing a configuration in which the marine environment detection module is fixedly disposed on a floating body in a drone for marine monitoring according to an embodiment of the present invention;
11 is a view showing a configuration in which the marine environment detection module in the marine monitoring drone according to an embodiment of the present invention vertically moved by a scissor lift structure;
12 is a view for showing a configuration in which the marine environment detection module vertical movement by the winch in the marine monitoring drone according to an embodiment of the present invention;
13 is a view showing a configuration in which the marine environment detection module in the marine monitoring drone according to an embodiment of the present invention vertically moved by a lead screw;
14 is a view showing the battery current remaining amount monitoring and notification signal generation / transmission configuration in the marine monitoring drone according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 14에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 드론, 구동모터, 로터 회전체, 배터리, 부유체, 틸팅용 액추에이터, 드론 자세제어, 드론 호버링, 채수기, CTD 측정기, 시저스 리프트(scissors lift), 윈치, 리드 스크류, FLIR(forward looking infrared) 열화상 카메라, 통신안테나, wi-fi 통신안테나, LoRaWAN(Long Range Wide-Area Network) 통신안테나, GPS 통신안테나 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 14. On the other hand, in the drawings and detailed description of the general drone, drive motor, rotor rotor, battery, floating body, tilting actuator, drone attitude control, drone hovering, water collector, CTD measuring instrument, scissors lift (scissors lift), winch, lead screw, FLIR (forward looking infrared) thermal imaging cameras, communication antennas, wi-fi communication antennas, long range wide-area network (LoRaWAN) communication antennas, GPS communication antennas, etc. Illustrations and references are briefly or omitted. In particular, in the drawings and detailed description of the drawings, detailed descriptions and illustrations of specific technical configurations and operations of elements not directly related to technical features of the present invention are omitted, and only the technical configurations related to the present invention are briefly shown or described. It was.

본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론(1)은 도 1에서와 같이 몸체프레임(10), 복수의 구동모터(20), 복수의 로터 회전체(30), 배터리(40), 부유체(50), 해상환경 검출모듈(60), 컨트롤러(70)를 포함하는 구성으로 이루어진다.The marine monitoring drone 1 according to the present invention has a body frame 10, a plurality of drive motors 20, a plurality of rotor rotors 30, a battery 40, a float 50 as shown in FIG. , The marine environment detection module 60, the controller 70 comprises a configuration.

몸체프레임(10)은 해상에서의 무인 공중비행과 이착륙이나 해상 착륙 후의 수평이동을 수행하게 되는 것으로, 이와 같은 몸체프레임(10)에 복수의 구동모터(20), 복수의 로터 회전체(30), 배터리(40), 부유체(50), 해상환경 검출모듈(60), 컨트롤러(70)가 장착 고정된다. 몸체프레임(10)은 다양한 형태와 구조로 이루어질 수 있으며, 도 2에서와 같이 복수의 구동모터(20)가 고정되는 복수의 모터장착대(11)를 방사형으로 형성시킬 수 있다.The body frame 10 is to perform a horizontal movement after the unmanned aerial flight and takeoff landing or sea landing in the sea, a plurality of drive motors 20, a plurality of rotor rotating body 30 in such a body frame (10) The battery 40, the floating body 50, the marine environment detection module 60, and the controller 70 are mounted and fixed. The body frame 10 may be formed in various shapes and structures, and as shown in FIG. 2, a plurality of motor mounts 11 to which the plurality of drive motors 20 are fixed may be radially formed.

복수의 구동모터(20)는 몸체프레임(10) 가장자리 둘레 부위를 따라 설정간격으로 이격 배치되는 것으로, 특히 본 발명의 실시예에 따른 구동모터(20)는 도 3에서와 같이 설정각도 범위에서 틸팅동작하게 된다. 이를 위하여 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론(1)은 도 4에서와 같이 틸팅용 액추에이터(21), 모터 고정체(22)를 구비할 수 있다.The plurality of drive motors 20 are spaced apart at set intervals along the periphery of the body frame 10, in particular, the drive motor 20 according to the embodiment of the present invention is tilted in the set angle range as shown in FIG. It will work. To this end, the marine monitoring drone 1 according to the present invention may be provided with a tilting actuator 21 and a motor fixture 22 as shown in FIG. 4.

틸팅용 액추에이터(21)는 몸체프레임(10)의 가장자리 둘레 부위의 설정 지점에 각각 고정되는 것으로, 이와 같은 틸팅용 액추에이터(21)로는 틸팅 모터가 사용될 수 있다. 모터 고정체(22)는 틸팅용 액추에이터(21)와 일체로 결합되어 설정각도만큼 회전하게 되는 것으로, 모터 고정체(22)는 도 5에서와 같이 틸팅용 액추에이터(21)의 연결핀(211)과 결합되어 회전동작할 수 있다. 이와 같은 모터 고정체(22)에 구동모터(20)가 고정되어 틸팅용 액추에이터(21) 구동에 따라 틸팅동작하게 된다. 여기서 구동모터(20)는 상향 수직배치된 모터축이 틸팅동작에 의해 외측 방향으로 경사지게 배치되면서 도 6에서와 같이 수평추력을 발생시키게 된다.The tilting actuator 21 is fixed to a set point around the edge of the body frame 10, respectively, and the tilting motor 21 may be used as the tilting actuator 21. The motor fixture 22 is integrally coupled to the tilting actuator 21 to rotate by a set angle, and the motor fixture 22 is connected to the pin 211 of the tilting actuator 21 as shown in FIG. 5. It can be combined with the rotating operation. The driving motor 20 is fixed to the motor fixture 22 as described above, and the tilting operation is performed in accordance with the driving of the tilting actuator 21. Here, the driving motor 20 generates a horizontal thrust as shown in FIG. 6 while the upright vertically disposed motor shaft is inclined outward by a tilting operation.

복수의 로터 회전체(30)는 각 구동모터(20)에 연결되어 회전하게 된다.The plurality of rotor rotors 30 are connected to each of the driving motors 20 to rotate.

배터리(40)는 몸체프레임(10)에 고정되어 복수의 구동모터(20)와 연결되는 것으로, 각 구동모터(20)로 전원을 공급하게 된다. The battery 40 is fixed to the body frame 10 and is connected to the plurality of drive motors 20 to supply power to each drive motor 20.

부유체(50)는 몸체프레임(10) 하측에 설치되어 몸체프레임(10)이 수중으로 잠기지 않고 수면 상에 위치되도록 하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 도 2와 도 8에서와 같이 부유체(50)는 전방 상부를 유선형으로 구현한 부유형 플로트(51) 한쌍이 좌우측으로 이격 배치된 구조로 이루어진다. 이를 통해 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론(1)의 해상 착륙 후 수평이동 시 유체저항에 의해 몸체프레임(10)이 전방으로 넘어지는 현상이 방지될 수 있다.The float 50 is installed below the body frame 10 so that the body frame 10 is positioned on the water surface without being submerged in water, as shown in FIGS. 2 and 8 according to an embodiment of the present invention. 50 has a structure in which a pair of floating float 51 having a streamlined front portion is spaced apart from left and right. Through this, the phenomenon that the body frame 10 falls forward by fluid resistance during horizontal movement after the marine landing of the marine monitoring drone 1 according to the present invention can be prevented.

컨트롤러(70)는 구동모터(20)의 회전동작 제어 및 틸팅동작 제어를 통해 몸체프레임(10)의 공중비행과 이착륙이나 해상 착륙 후의 수평이동을 제어하게 된다. 여기서 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(70)는 도 7에서와 같이 180°이격각도로 서로 마주보는 한쌍의 구동모터(20)에 의해 발생되는 수평추력으로 몸체프레임(10)의 해상 착륙 후 수평이동이 제어되도록 하고, 나머지 구동모터(20)에 의해 몸체프레임(10)의 자세제어가 수행되도록 한다. 한편 몸체프레임(10)의 해상 착륙 후 수평이동 제어에 사용된 한쌍의 구동모터(20)는 몸체프레임(10)의 자세가 안정된 후 호버링 시에만 사용될 수 있다.The controller 70 controls the horizontal movement of the body frame 10 after the air flight and take-off and landing or sea landing through the rotational motion control and the tilting motion control of the drive motor 20. Here, the controller 70 according to the embodiment of the present invention is horizontal after sea landing of the body frame 10 with horizontal thrust generated by a pair of drive motors 20 facing each other at 180 ° separation angles as shown in FIG. 7. The movement is controlled, and the attitude control of the body frame 10 is performed by the remaining driving motor 20. Meanwhile, the pair of driving motors 20 used for horizontal movement control after the marine landing of the body frame 10 may be used only when the posture of the body frame 10 is stabilized.

해상환경 검출모듈(60)은 몸체프레임(10)에 설치되어 해상환경 상태정보를 검출하게 되는 것으로, 이와 같은 해상환경 검출모듈(60)에는 채수기(61)나 CTD 측정기(62)가 포함될 수 있는데, 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론(1)은 채수기(61)와 CTD 측정기(62)를 모두 구비하게 된다.The marine environment detection module 60 is installed on the body frame 10 to detect marine environment state information. Such a marine environment detection module 60 may include a water collector 61 or a CTD measuring device 62. The drone 1 for marine monitoring according to the present invention includes both a water collector 61 and a CTD measuring instrument 62.

채수기(61)는 설정된 목표지점의 해수를 채취하는 것이고, CTD 측정기(62)는 수온 정보, 염분 정보를 포함하는 해수 상태정보를 측정하게 되는 것이다.The water collector 61 collects seawater at the set target point, and the CTD measuring device 62 measures seawater state information including water temperature information and salinity information.

여기서 채수기(61)는 다양한 구성으로 이루어질 수 있는데, 도 9에 예시된 채수기(61)는 해수보관용 관체(611), 한쌍의 마개(612), 스프링(613), 마개 개폐유도체(614)를 포함하는 구성으로 이루어진다.Here, the water collector 61 may be formed in various configurations. The water collector 61 illustrated in FIG. 9 includes a seawater storage pipe 611, a pair of stoppers 612, a spring 613, a stopper opening and closing conductor 614. It consists of a configuration that includes.

해수보관용 관체(611)는 채수기(61) 입수 시 유입되는 해수를 채취 보관하게 되는 관체이고, 한쌍의 마개(612)는 해수보관용 관체(611)의 양단부에 배치되어 개폐동작하게 되는 것이다.The seawater storage pipe 611 is a pipe body that collects and stores the seawater introduced when the water collector 61 is obtained, and a pair of stoppers 612 are disposed at both ends of the seawater storage pipe 611 to be opened and closed.

스프링(613)은 해수보관용 관체(611) 내부에 길이방향으로 배치되는 것으로, 스프링(613)의 양단부가 한쌍의 마개(612)와 결합되어 각 마개(612)에 탄성력을 부여하게 된다.The spring 613 is disposed in the longitudinal direction inside the seawater storage tube 611, and both ends of the spring 613 are combined with a pair of stoppers 612 to impart an elastic force to each stopper 612.

마개 개폐유도체(614)는 해수보관용 관체(611) 외부에 고정되어 한쌍의 마개(612)와 연결되는 것으로, 마개(612)에 대한 당김 동작으로 해수보관용 관체(611)의 양단부를 개방시키거나, 마개(612)에 대한 당김 해제동작으로 해수보관용 관체(611)의 양단부를 밀폐시키게 된다. 이를 위한 마개 개폐유도체(614)의 구성은 다양하게 구현될 수 있으나, 도 9에서와 같이 회전축(6141)과 일체로 결합되는 와이어 고정대(6142)가 경사지게 배치되고, 각 마개(612)와 연결된 와이어(6143)가 와이어 고정대(6142)에 고정되는 구성으로 이루어질 수도 있다. 이 경우 회전축(6141)의 회전에 따라 마개(612)가 당겨지면서 마개(612)의 개방동작이 수행되거나, 마개(612)에 대한 당김력이 감소되면서 스프링(613)의 탄성복원력에 의해 마개(612)의 밀폐동작이 수행된다.The stopper opening and closing conductor 614 is fixed to the outside of the seawater storage pipe 611 to be connected to a pair of stoppers 612 to open both ends of the seawater storage pipe 611 by pulling on the stopper 612. Alternatively, the ends of the seawater storage tube 611 are sealed by the pulling release operation to the stopper 612. The configuration of the closure opening and closing conductor 614 for this may be implemented in various ways, as shown in Figure 9, the wire holder 6162 is integrally coupled to the rotary shaft 6161 is disposed inclined, the wire connected to each stopper 612 6143 may be configured to be fixed to the wire holder 6162. In this case, as the stopper 612 is pulled according to the rotation of the rotary shaft 6141, the opening operation of the stopper 612 is performed, or the stopper force is reduced by the elastic restoring force of the spring 613 while the pulling force on the stopper 612 is reduced. Sealing operation 612 is performed.

해상환경 검출모듈(60)을 이루는 채수기(61)나 CTD 측정기(62)는 해수와 접촉하거나 입수되면서 해수의 채취나 해수 상태정보의 측정을 수행하게 되는데, 이를 위하여 도 10의 (a)에서와 같이 부유체(50)를 이루는 좌우측 부유형 플로트(51)의 하단 부위에 좌우방향으로 이격된 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 독립적으로 분리 배치될 수 있다. 이와 달리 도 10의 (a)에서와 같이 부유체(50)를 이루는 좌우측 부유형 플로트(51)에 길이방향 양단부가 고정되는 가로대(63) 하측에 채수기(61)와 CTD 측정기(62)를 수직으로 배치고정시킬 수도 있다.The water harvester 61 or the CTD measuring device 62 constituting the marine environment detection module 60 performs the sampling of the seawater or the measurement of the seawater state information while contacting or obtaining the seawater. Likewise, the water collector 61 and the CTD measuring device 62 spaced apart in the left and right directions on the lower portion of the left and right floating floats 51 forming the floating body 50 may be independently disposed. On the other hand, as shown in (a) of FIG. 10, the collector 61 and the CTD measuring device 62 are perpendicular to the lower side of the crossbar 63 where both ends in the longitudinal direction are fixed to the left and right floating floats 51 forming the floating body 50. It can also be fixed in place.

한편 도 11에서와 같이 리프트(64)와 리프트 구동체(65)에 의해 채수기(61)나 CTD 측정기(62)가 상하이동하도록 할 수도 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 11, the water collector 61 and the CTD measuring device 62 may be moved by the lift 64 and the lift driver 65.

리프트(64)는 접힘동작과 펼침동작으로 상하길이가 조절되는 링크프레임(641)과 링크프레임(641) 하단에 수평하게 고정되는 테이블(642)을 구비한 시저스 리프트(scissors lift) 구조로 이루어지는 것으로, 몸체프레임(10) 하부에 배치된다. The lift 64 is composed of a scissor lift structure having a link frame 641 whose vertical length is adjusted by a folding operation and an expanding operation and a table 642 fixed horizontally to the bottom of the link frame 641. It is disposed below the body frame 10.

리프트 구동체(65)는 몸체프레임(10)과 리프트(64)의 테이블(642)에 상하단이 고정되는 연결라인(651), 연결라인(651)이 지그재그 패턴으로 통과하도록 배열된 움직도르래(652)와 고정도르래(653), 움직도르래(652)를 수평이동시키는 도르래 액추에이터(654)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 여기서 복수의 움직도르래(652)가 일측에 상하 이격되게 배치되는 한편, 복수의 고정도르래(653)가 타측에 상하 이격되게 배치되며, 움직도르래(652)와 고정도르래(653)는 지그재그 패턴으로 교번되게 배치된다.The lift drive 65 is a connecting line 651, the upper and lower ends of which are fixed to the table 642 of the body frame 10 and the lift 64, and a moving pulley 652 arranged so that the connecting line 651 passes in a zigzag pattern. ), A fixed pulley 653, and a pulley actuator 654 for horizontally moving the pulley 652. Here, the plurality of pulleys 652 are arranged to be spaced up and down on one side, while the plurality of fixed pulleys 653 are arranged to be spaced up and down on the other side, the pulleys 652 and the fixed pulley 653 are alternately in a zigzag pattern. Are arranged.

리프트 구동체(65)는 도르래 액추에이터(654)에 의한 움직도르래(652)의 정/역방향 수평이동에 따라 리프트(64)의 접힘동작과 펼침동작을 유도하게 된다. 여기서 움직도르래(652)의 정방향 수평이동은 고정도르래(653) 방향으로 이동하여 고정도르래(653)와의 이격거리를 좁히는 이동이고, 움직도르래(652)의 역방향 수평이동은 고정도르래(653)와의 이격거리를 늘리는 이동이다. 움직도르래(652)의 정방향 수평이동시 움직도르래(652)와 고정도르래(653) 간 이격거리가 좁혀지면서 연결라인(651)이 길게 늘어지게 되는데, 이에 따라 연결라인(651)이 고정된 하부 테이블(642)이 하강하게 되면서 리프트(64)의 펼침동작이 유도된다. 이와 같은 리프트 구동체(65)에 의한 펼침동작으로 하강하는 리프트(64)의 테이블(642) 하부에 고정된 채수기(61)와 CTD 측정기(62)를 통해 설정된 목표지점의 해수 채취 및 해수 상태정보의 측정이 수행되고, 해수 채취 및 해수 상태정보 측정 완료시 리프트 구동체(65)에 의한 접힘동작으로 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 해수면으로부터 상승하게 된다.The lift driver 65 induces the folding and unfolding operation of the lift 64 according to the forward / reverse horizontal movement of the pulley 652 by the pulley actuator 654. Here, the horizontal horizontal movement of the pulley 652 is a movement to move toward the fixed pulley 653 to narrow the separation distance from the fixed pulley 653, and the reverse horizontal movement of the pulley 652 is spaced from the fixed pulley 653. It is a movement to increase distance. When the horizontal movement of the pulley 652 in the forward and horizontal movement of the pulley 652 and the fixed pulley 653 is narrowed, the connection line 651 is elongated, so that the connection table 651 is fixed to the lower table ( As 642 is lowered, the unfolding operation of the lift 64 is induced. Seawater collection and seawater status information of the target point set by the water collector 61 and the CTD measuring device 62 fixed to the lower portion of the table 642 of the lift 64 descending by the unfolding operation by the lift drive body 65 as described above. When the measurement of seawater and seawater state information is completed, the water collector 61 and the CTD measuring device 62 are lifted from the sea level by the folding operation by the lift drive body 65.

그리고 도 12에서와 같이 윈치(66)에 의해 채수기(61)나 CTD 측정기(62)가 상하이동하도록 할 수도 있다.As shown in FIG. 12, the water collector 61 or the CTD measuring device 62 may be moved by the winch 66.

한쌍의 윈치(66)는 몸체프레임(10)에 길이방향으로 이격 고정되는 것으로, 각 윈치(66)의 연결와이어(661)에 채수기(61)와 CTD 측정기(62)의 길이방향 양단부가 고정되어 승강하게 된다. 물론 윈치(66)의 개수가 한쌍으로만 한정되는 것으 아니며, 하나 이상의 다양한 개수의 윈치(66)가 구비될 수 있다.The pair of winches 66 are fixed to the body frame 10 in the longitudinal direction, the length of both ends of the water collector 61 and the CTD measuring device 62 is fixed to the connecting wire 661 of each winch 66 Ascend and descend. Of course, the number of winches 66 is not limited to only one pair, and one or more various numbers of winches 66 may be provided.

또한 도 13에서와 같이 리드 스크류(671)에 의해 채수기(61)나 CTD 측정기(62)가 상하이동하도록 할 수도 있다. 이를 위한 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론(1)은 상단 스크류 이동체(67a)와 하단 스크류 이동체(67b)를 구비할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 13, the water collector 61 or the CTD measuring device 62 may be moved by the lead screw 671. The marine monitoring drone 1 according to the present invention may have an upper screw moving body 67a and a lower screw moving body 67b.

상단 스크류 이동체(67a)는 몸체프레임(10)에 좌우방향으로 이격 고정되는 한쌍의 리드 스크류(671), 리드 스크류(671)의 이동너트(6711)에 고정되어 상하이동하는 제1이동판(672)으로 구성될 수 있다. 하단 스크류 이동체(67b)는 상단 스크류 이동체(67a)에 좌우방향으로 이격 고정되는 한쌍의 리드 스크류(671), 리드 스크류(671)의 이동너트(6711)에 고정되어 상하이동하는 제2이동판(673)으로 구성될 수 있다. 여기서 리드 스크류(671)는 모터(6713)에 의한 스크류(6712) 회전시 스크류(6712)에 삽입되어 있는 이동너트(6711)가 상하이동하는 구조를 갖는다.The upper screw moving body 67a is fixed to a pair of lead screws 671 spaced apart from the left and right in the body frame 10 and a moving nut 6711 of the lead screw 671 to move up and down in a first moving plate 672. It can be composed of). The lower screw moving body 67b is a pair of lead screws 671 spaced apart from the left and right direction by the upper screw moving body 67a, and a second moving plate fixed to the moving nut 6711 of the lead screw 671 to move. 673). Here, the lead screw 671 has a structure in which the moving nut 6711 inserted into the screw 6712 moves up and down when the screw 6712 rotates by the motor 6713.

이와 같은 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론(1)은 하단 스크류 이동체(67b)의 제2이동판(673)에 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 고정되면서 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 승강할 수 있도록 한다.As described above, the marine monitoring drone 1 according to the present invention is fixed to the second moving plate 673 of the lower screw mover 67b, while the collector 61 and the CTD measuring device 62 are fixed to the collector 61 and the CTD measuring device ( 62) to get on and off.

여기서 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론(1)은 리드 스크류(671)을 대신하여 볼 스크류(6712)를 사용할 수도 있으며, 전술(前述)된 2단 구조가 아닌 1단 구조나 3단 이상의 다단 구조의 스크류 이동체를 구비할 수도 있다.Here, the drone 1 for marine monitoring according to the present invention may use a ball screw 6712 instead of the lead screw 671, and is a one-stage structure or a three-stage or more multi-stage structure instead of the aforementioned two-stage structure. It may be provided with a screw moving body.

한편 본 발명에 따른 해양 모니터링용 드론(1)에는 도 2와 도 14에서와 같이 FLIR(forward looking infrared) 열화상 카메라(80)와 통신안테나(90)이 구비될 수 있다.Meanwhile, the marine monitoring drone 1 according to the present invention may be provided with a forward looking infrared (IRR) thermal imaging camera 80 and a communication antenna 90 as shown in FIGS. 2 and 14.

FLIR 열화상 카메라(80)는 몸체프레임(10)에 고정되는 것으로, 전방 영상 촬영 및 영상분석을 통해 선박/해상구조물의 균열 감지, 적조생물 분포관찰 등을 수행하게 된다.The FLIR thermal imaging camera 80 is fixed to the body frame 10, and performs crack detection and red tide distribution observation of a ship / sea structure through forward image capturing and image analysis.

통신안테나(90)은 몸체프레임(10)에 고정되는 것으로, wi-fi 통신안테나(91), LoRaWAN(Long Range Wide-Area Network) 통신안테나(92), GPS 통신안테나(93) 군 중에서 선택되는 하나 이상의 안테나로 이루어질 수 있다.The communication antenna 90 is fixed to the body frame 10, and is selected from the group of the wi-fi communication antenna 91, the Long Range Wide-Area Network (LoRaWAN) communication antenna 92, and the GPS communication antenna 93. It may consist of one or more antennas.

한편 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(70)는 도 14에서와 같이 배터리(40)의 현재 잔량정보를 검출하고, 배터리(40)의 현재 잔량이 기준치 미만인 경우 알림신호를 생성할 수 있는데, 알림신호 생성시 통신안테나(90)에 구비되는 GPS 통신안테나(93)를 통해 실시간 확인되는 현재 위치정보를 알림신호와 함께 외부로 전송하게 된다. 이를 통해 드론(1)의 배터리 소모에 대응하는 적절한 조치가 드론 관제센터에서 수행될 수 있도록 한다.On the other hand, the controller 70 according to an embodiment of the present invention detects the current remaining amount information of the battery 40, as shown in Figure 14, and generates a notification signal when the current remaining amount of the battery 40 is less than the reference value, notification When generating a signal, the current location information checked in real time through the GPS communication antenna 93 provided in the communication antenna 90 is transmitted to the outside together with the notification signal. This ensures that the appropriate action corresponding to the battery consumption of the drone 1 can be performed in the drone control center.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론(1)은 채수기(61), CTD 측정기(62), 열화상 카메라(80)가 구비되도록 하는 한편, wi-fi 통신안테나(91), LoRaWAN 통신안테나(92), GPS 통신안테나(93) 등이 구비되도록 함으로써 기름 유출/적조 출현/냉수대 출현/저염분 출현/선박 사고 등의 각종 해상 사고/재난 발생에 대한 모니터링과 선박/해상 구조물의 결함 진단이 무인비행하는 소형 드론을 통해서도 간편하고 원활하게 수행될 수 있도록 한다. 특히 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론(1)은 수직배치된 구동모터(20)가 경사지게 틸팅되면서 수평추력이 발생하는 구조가 제공되도록 하므로, 해상 착륙 후 해수면에서의 수평이동이 가능해져 각종 해상환경 점검을 위한 활동영역의 확장과 해상환경 운항적응력 향상이 도모될 수 있게 된다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론(1)은 채수기(61)와 CTD 측정기(62)의 상하이동 제어를 위한 다양한 구조의 액추에이터 구성을 제안함으로써 드론의 운항(비행, 이착륙, 자세제어)이 안정적으로 유지되면서도 해수 채취/해수 상태정보 측정이 원활하고 용이하게 수행될 수 있게 된다.The marine monitoring drone 1 according to the embodiment of the present invention configured as described above is provided with a water collector 61, a CTD measuring device 62, and a thermal imaging camera 80, and a wi-fi communication antenna 91. , LoRaWAN communication antenna (92), GPS communication antenna (93), etc. equipped to monitor various marine accidents / disasters such as oil spill / red tide emergence / cold water stand emergence / low salinity emergence / ship accident and ship / maritime structure Fault Diagnosis can be done easily and smoothly even through the small drone. In particular, the marine monitoring drone 1 according to the embodiment of the present invention is provided so that the horizontally generated structure is provided while the vertically disposed drive motor 20 is tilted inclined, it is possible to move horizontally on the sea surface after the sea landing It will be possible to expand the scope of activities for various marine environment checks and to improve the operational adaptability of the marine environment. In addition, the marine monitoring drone 1 according to the embodiment of the present invention proposes an actuator structure having various structures for controlling the movement of the water collector 61 and the CTD measuring instrument 62, and thus the operation of the drone (flight, takeoff and landing, attitude control). ) While maintaining stable, seawater harvesting / seawater status information measurement can be performed smoothly and easily.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 해양 모니터링용 드론을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.As described above, the marine monitoring drone according to an embodiment of the present invention has been shown in accordance with the above description and drawings, but this is only an example and various changes and modifications within the scope without departing from the spirit of the present invention. It will be appreciated by those skilled in the art that this is possible.

1 : 해양 모니터링용 드론
10 : 몸체프레임
11 : 모터장착대
20 : 구동모터
21 : 틸팅용 액추에이터
211 : 연결핀
22 : 모터고정체
30 : 로터 회전체
40 : 배터리
50 : 부유체
51 : 부유형 플로트
60 : 해상환경 검출모듈
61 : 채수기
611 : 해수보관용 관체
612 : 마개
613 : 스프링
614 : 마개 개폐유도체
6141 : 회전축
6142 : 와이어 고정대
6143 : 와이어
62 : CTD 측정기
63 : 가로대
64 : 리프트
641 : 링크프레임
642 : 테이블
65 : 리프트 구동체
651 : 연결라인
652 : 움직도르래
653 : 고정도르래
654 : 도르래 액추에이터
66 : 윈치
661 : 연결와이어
67a : 상단 스크류 이동체
67b : 하단 스크류 이동체
671 : 리드 스크류
6711 : 이동너트
6712 : 스크류
6713 : 모터
672 : 제1이동판
673 : 제2이동판
70 : 컨트롤러
80 : FLIR 열화상 카메라
90 : 통신안테나
91 : wi-fi 통신안테나
92 : LoRaWAN 통신안테나
93 : GPS 통신안테나1: Drone for Marine Monitoring
10: body frame
11: Motor Mount
20: drive motor
21: Tilting Actuator
211: connecting pin
22: motor fixed body
30: rotor rotor
40: battery
50: floating body
51: Float Float
60: marine environment detection module
61: water collector
611: pipe for seawater storage
612: stopper
613: spring
614: plug opening and closing conductor
6141: axis of rotation
6142: wire holder
6143: Wire
62: CTD Meter
63: crossbar
64: lift
641 link frame
642: table
65: lift drive body
651: connection line
652: pulley
653: high pulley
654 pulley actuator
66: winch
661: connecting wire
67a: top screw moving body
67b: bottom screw moving body
671: Lead Screw
6711: Moving Nut
6712: Screw
6713: motor
672: the first moving plate
673: second moving plate
70: controller
80: FLIR thermal imaging camera
90: communication antenna
91: wi-fi communication antenna
92: LoRaWAN communication antenna
93: GPS communication antenna

Claims (9)

해상에서의 무인 공중비행과 이착륙이나 해상 착륙 후의 수평이동을 수행하게 되는 몸체프레임(10)과;
몸체프레임(10) 가장자리 둘레 부위를 따라 설정간격으로 이격 배치되고, 설정각도 범위에서 상향 수직배치된 모터축이 틸팅동작에 의해 외측 방향으로 경사지게 배치되면서 수평추력을 발생시키게 되는 복수의 구동모터(20)와;
몸체프레임(10)의 가장자리 둘레 부위의 설정 지점에 각각 고정되는 틸팅용 액추에이터(21)와;
틸팅용 액추에이터(21)와 일체로 결합되어 설정각도만큼 회전하게 되고, 구동모터(20)가 고정되는 모터 고정체(22)와;
각 구동모터(20)에 연결되어 회전하게 되는 복수의 로터 회전체(30)와;
몸체프레임(10)에 고정되어 복수의 구동모터(20)와 연결되고, 각 구동모터(20)로 전원을 공급하게 되는 배터리(40)와;
몸체프레임(10) 하측에 설치되어 몸체프레임(10)이 수중으로 잠기지 않고 수면 상에 위치되도록 하는 부유체(50)와;
몸체프레임(10)에 설치되어 해상환경 상태정보를 검출하게 되는 해상환경 검출모듈(60) 및;
구동모터(20)의 회전동작 제어 및 틸팅동작 제어를 통해 몸체프레임(10)의 공중비행과 이착륙이나 해상 착륙 후의 수평이동을 제어하게 되는 컨트롤러(70)를 포함하고,
상기 해상환경 검출모듈(60)는,
설정된 목표지점의 해수를 채취하는 채수기(61)와; 수온 정보, 염분 정보를 포함하는 해수 상태정보를 측정하게 되는 CTD 측정기(62) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하며,
상기 채수기(61)는,
입수 시 유입되는 해수를 채취 보관하는 해수보관용 관체(611)와;
해수보관용 관체(611)의 양단부에 배치되어 개폐동작하게 되는 한쌍의 마개(612)와;
해수보관용 관체(611) 내부에 길이방향으로 배치되고, 양단부가 한쌍의 마개(612)와 결합되어 각 마개(612)에 탄성력을 부여하는 스프링(613)과;
해수보관용 관체(611) 외부에 고정되어 한쌍의 마개(612)와 연결되고, 마개(612)에 대한 당김 동작으로 해수보관용 관체(611)의 양단부를 개방시키거나, 마개(612)에 대한 당김 해제동작으로 해수보관용 관체(611)의 양단부를 밀폐시키는 마개 개폐유도체(614)를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해양 모니터링용 드론.
A body frame 10 which performs horizontal movement after unmanned aerial flight and take-off and landing at sea;
A plurality of drive motors 20 are disposed spaced apart at set intervals along the periphery of the body frame 10, and the motor shafts arranged vertically upward in the set angle range are inclined outwardly by a tilting operation to generate horizontal thrust. )Wow;
A tilting actuator 21 fixed to a set point of an edge periphery of the body frame 10;
A motor fixed body 22 which is integrally coupled with the tilting actuator 21 to rotate by a set angle and to which the driving motor 20 is fixed;
A plurality of rotor rotors 30 connected to each drive motor 20 to rotate;
A battery 40 fixed to the body frame 10 and connected to the plurality of driving motors 20 and supplying power to each of the driving motors 20;
A floating body 50 installed below the body frame 10 such that the body frame 10 is positioned on the water surface without being submerged in water;
A marine environment detection module (60) installed in the body frame (10) to detect marine environment state information;
It includes a controller 70 for controlling the horizontal movement after the air flight and take-off and landing or sea landing of the body frame 10 through the rotational motion control and tilting motion control of the drive motor 20,
The marine environment detection module 60,
A water collector 61 for collecting seawater at a set target point; Characterized in that it is any one selected from the CTD measuring device 62 to measure the seawater state information, including water temperature information, salinity information,
The water collector 61,
A seawater storage pipe 611 for collecting and storing seawater flowing in when it is obtained;
A pair of stoppers 612 disposed at both ends of the seawater storage tube 611 to open and close;
A spring 613 disposed longitudinally within the seawater storage tube 611 and having both ends coupled to a pair of stoppers 612 to impart an elastic force to each stopper 612;
Fixed to the outside of the seawater storage pipe 611 is connected to a pair of stoppers 612, open the both ends of the seawater storage pipe 611 by a pull operation to the stopper 612, or to the stopper 612 A marine monitoring drone, comprising a configuration including a stopper opening and closing conductor 614 for closing both ends of the seawater storage pipe 611 by the pulling release operation.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1항에 있어서,
접힘동작과 펼침동작으로 상하길이가 조절되는 링크프레임(641)과 링크프레임(641) 하단에 수평하게 고정되는 테이블(642)을 구비한 시저스 리프트(scissors lift) 구조로 이루어져 몸체프레임(10) 하부에 배치되는 리프트(64)와;
몸체프레임(10)과 리프트(64)의 테이블(642)에 상하단이 고정되는 연결라인(651), 연결라인(651)이 지그재그 패턴으로 통과하도록 배열된 움직도르래(652)와 고정도르래(653), 움직도르래(652)를 수평이동시키는 도르래 액추에이터(654)를 포함하는 구성으로 이루어지고, 움직도르래(652)의 정/역방향 수평이동에 따라 리프트(64)의 접힘동작과 펼침동작이 유도되도록 하는 리프트 구동체(65)를 구비하여,
리프트 구동체(65)에 의한 펼침동작으로 하강하는 리프트(64)의 테이블(642) 하부에 고정된 채수기(61)와 CTD 측정기(62)를 통해 설정된 목표지점의 해수 채취 및 해수 상태정보의 측정이 수행되도록 하는 한편, 해수 채취 및 해수 상태정보 측정 완료시 리프트 구동체(65)에 의한 접힘동작으로 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 해수면으로부터 상승하도록 하는 것을 특징으로 하는 해양 모니터링용 드론.The method of claim 1,
Body frame 10 is composed of a scissor lift structure having a link frame 641 that is adjusted up and down length by a folding operation and an unfolding operation and a table 642 that is horizontally fixed to the bottom of the link frame 641. A lift 64 disposed in the;
Connecting line 651, the upper and lower ends of which are fixed to the table 642 of the body frame 10 and the lift 64, the moving pulley 652 and the fixed pulley 653 arranged so that the connecting line 651 passes in a zigzag pattern. , The pulley actuator 654 is configured to horizontally move the pulley 652, and the folding and unfolding action of the lift 64 is induced according to the forward / reverse horizontal movement of the pulley 652. With a lift drive body 65,
Seawater collection and measurement of seawater status information of the target point set by the water collector 61 and the CTD measuring device 62 fixed to the lower portion of the table 642 of the lift 64 descending by the unfolding operation by the lift drive body 65. On the other hand, the marine drone for marine monitoring, characterized in that the harvester 61 and the CTD measuring device 62 to rise from the sea surface by folding operation by the lift drive body 65 when seawater collection and seawater state information measurement is completed. . 제 1항에 있어서,
몸체프레임(10)에 길이방향으로 이격 고정되는 한쌍의 윈치(66)를 구비하여,
각 윈치(66)의 연결와이어(661)에 채수기(61)와 CTD 측정기(62)의 길이방향 양단부가 고정되어 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 승강하게 되는 것을 특징으로 하는 해양 모니터링용 드론.The method of claim 1,
With a pair of winch 66 is fixed to the body frame 10 in the longitudinal direction spaced apart,
For marine monitoring, characterized in that the lengthwise ends of the collector 61 and the CTD measuring device 62 are fixed to the connection wires 661 of each winch 66 so that the collector 61 and the CTD measuring device 62 are elevated. drone. 제 1항에 있어서,
몸체프레임(10)에 좌우방향으로 이격 고정되는 한쌍의 리드 스크류(671), 리드 스크류(671)의 이동너트(6711)에 고정되어 상하이동하는 제1이동판(672)으로 구성되는 상단 스크류 이동체(67a)와;
상단 스크류 이동체(67a)에 좌우방향으로 이격 고정되는 한쌍의 리드 스크류(671), 리드 스크류(671)의 이동너트(6711)에 고정되어 상하이동하는 제2이동판(673)으로 구성되는 하단 스크류 이동체(67b)를 구비하여,
하단 스크류 이동체(67b)의 제2이동판(673)에 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 고정되어 채수기(61)와 CTD 측정기(62)가 승강하게 되는 것을 특징으로 하는 해양 모니터링용 드론.The method of claim 1,
The upper screw moving body composed of a pair of lead screws 671 spaced apart from each other in the left and right directions by the body frame 10 and a first moving plate 672 fixed to a moving nut 6711 of the lead screw 671 to move up and down. 67a;
A lower screw composed of a pair of lead screws 671 spaced apart from each other in the left and right direction by the upper screw moving body 67a, and a second moving plate 673 which is fixed to the moving nut 6711 of the lead screw 671 to move. With a moving body 67b,
The drone for marine monitoring, characterized in that the collector 61 and the CTD measuring device 62 are fixed to the second moving plate 673 of the lower screw moving body 67b so that the collector 61 and the CTD measuring device 62 are lifted. .
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