KR100580962B1

KR100580962B1 - 새로봇의 날개짓 구동장치

Info

Publication number: KR100580962B1
Application number: KR1020040079140A
Authority: KR
Inventors: 장동영; 김영석; 경정현; 김환조; 한기원
Original assignee: 장동영; 김영석
Priority date: 2004-10-05
Filing date: 2004-10-05
Publication date: 2006-05-16
Also published as: KR20060030317A

Abstract

본 발명은 새로봇의 날개짓 구동장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 새로봇의 날개짓 구동장치는 모터 및 배터리로 이루어진 동력 발생부와, 상기 동력발생부를 제어하기 위한 제어부가 장착된 동체; 상기 동체 선단에 좌우 대칭되어 피봇 결합되는 한 쌍의 주관절과, 상기 각 주관절 끝단의 수평연장선상에 힌지 결합되어, 하측방향의 일정범위각도 안에서 회동이 이루어지도록 한 보조관절로 이루어지는 추진 날개; 상기 각 주관절을 커넥팅로드로 연결시켜, 상사점에서 주관절이 밀어 올려지고, 하사점에서 주관절이 끌어 내려지도록 동체 선단에 좌우 배치되어 동력을 전달받는 한 쌍의 종동기어와, 상기 종동기어측 커넥팅로드 연결부에 일단이 360°회동 가능한 상태로 고정된 회동링크와, 상기 회동링크의 자유단에 일 끝단이 연결되고, 그 타단이 보조관절과 연결되어, 상기 회동링크가 1회전할 때마다 보조관절이 꺽이거나 펼쳐지는 과정을 반복하도록 하는 와이어로 이루어지는 날개짓 구동부; 상기 동력 발생부의 동력을 날개짓 구동부에 전달하고, 한 쌍의 종동기어를 동시에 구동시키기 위한 적어도 1개 이상의 기어조합으로 이루어진 동력전달부를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

새로봇의 날개짓 구동장치 {Actuation System of Ornithopter}

도 1은 본 발명에 따른 새로봇의 상부 날개짓 상태를 보인 정면도.

도 2는 본 발명에 따른 새로봇의 하부 날개짓 상태를 보인 정면도.

도 3은 본 발명에 따른 새로봇의 동력전달부를 보인 부분 확대도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

110: 동체 120: 추진 날개

121: 주관절 123: 보조관절

125: 힌지 결합부재 130: 날개짓 구동부

131: 종동기어 133: 커넥팅로드

135: 회동링크 137: 와이어

140: 동력 전달부 141: 구동기어

143: 감속기어 150: 동력 발생부

151: 모터 153: 배터리

본 발명은 새로봇의 날개짓 구동장치에 관한 것으로서, 특히 추진날개가 상 부 날개짓할 때 보조관절이 일정각도 접혀져 공기저항이 줄어들고, 반대로 추진날개가 하부 날개짓할 때는 보조관절이 펼쳐져서 추진력이 증가되도록 한 새로봇의 날개짓 구동장치에 관한 것이다.

일반적으로 날개짓 비행체(Ornithopter)는 날개를 퍼덕거리면서 나는 비행체를 말하며, 대표적인 예로 레오나르도 다빈치를 들 수 있다. 최초로 고무 동력 날개짓 비행체가 성공적으로 설계된 것은 1870년대 초이며 그 이후 무인 또는 유인 날개짓 비행체가 발명된 바 있다.

오늘날 대부분의 날개짓 비행체는 엔진, 고무줄 또는 압축가스를 동력원으로 사용하고 있는데, 상기 엔진 동력 날개짓 비행체는 출력이 큰 반면, 소음이 크고 초보자가 엔진과 연료를 취급하는 것이 어려운 문제가 있다.

또, 고무 동력 또는 압축가스 동력을 이용한 날개짓 비행체는 다루기가 쉽지만 비행시간이 매우 짧고 사용자가 방향이나 고도 등을 마음대로 조종할 수 없는 문제점이 있다.

최근, 모터 및 배터리의 성능이 급격하게 발전됨에 따라 모터 동력을 이용한 날개짓 비행체의 개발이 활발히 진행되고 있다.

이러한, 날개짓 비행체는 모터와 배터리로 작동되기 때문에 엔진이나 연료를 사용할 필요가 없고, 완충된 배터리를 사용하여 장시간 비행이 가능하며, 안정적이며 부드러운 동력전달을 가능케 한다.

모터와 배터리로 작동되는 날개짓 비행체의 개략적인 구성을 설명하면, 모터 축 기어에 의해 구동됨으로써, 비행체가 비행하는데 필요한 날개 속도와 힘을 가질 수 있도록 동력을 전달하는 동력 전달부를 구비하고, 상기 동력 전달부의 원운동을 직선운동으로 바꾸는 커넥팅로드에 의해 연결된 날개를 상하 운동시키는 구성으로 이루어지고 있다.

그러나, 상기 종래 기술은 상하로 날개를 퍼덕이도록 하여 양력과 추진력을 얻는데 있어, 날개가 일체형 관절로 이루어져 있기 때문에, 하부 날개 짓으로 얻는 추진력에 대한 상부 날개 짓 시, 발생되는 공기저항의 크기가 거의 비슷하게 작용됨으로서, 동력손실 및 비행효율이 저하되는 문제가 있다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 추진날개의 주관절과 보조관절이 적정각도 범위 내에서 접혀지거나 펼쳐지도록 연결되고, 상기 보조관절이 접혀진 상태로 추진날개가 상부 날개짓되며, 상기 보조관절이 펼쳐진 상태로 추진날개가 하부 날개짓되도록 하는 새로봇의 날개짓 구동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 새로봇의 날개짓 구동장치는 모터 및 배터리로 이루어진 동력 발생부와, 상기 동력발생부를 제어하기 위한 제어부가 장착된 동체; 상기 동체 선단에 좌우 대칭되어 피봇 결합되는 한 쌍의 주관절과, 상기 각 주관절 끝단의 수평연장선상에 힌지 결합되어, 하측방향의 일정범위각도 안에서 회동이 이루어지도록 한 보조관절로 이루어지는 추진 날개; 상기 각 주 관절을 커넥팅로드로 연결시켜, 상사점에서 주관절이 밀어 올려지고, 하사점에서 주관절이 끌어 내려지도록 동체 선단에 좌우 배치되어 동력을 전달받는 한 쌍의 종동기어와, 상기 종동기어측 커넥팅로드 연결부에 일단이 360°회동 가능한 상태로 고정된 회동링크와, 상기 회동링크의 자유단에 일 끝단이 연결되고, 그 타단이 보조관절과 연결되어, 상기 회동링크가 1회전할 때마다 보조관절이 꺽이거나 펼쳐지는 과정을 반복하도록 하는 와이어로 이루어지는 날개짓 구동부; 상기 동력 발생부의 동력을 날개짓 구동부에 전달하고, 한 쌍의 종동기어를 동시에 구동시키기 위한 적어도 1개 이상의 기어조합으로 이루어진 동력전달부를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 추진 날개는 회동범위가 일정범위 제한되도록 한 힌지 결합부재의 양 끝단에 주관절과 보조관절 각각이 결합되는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 한 쌍의 종동기어 중 어느 일측의 종동기어가 시계방향으로 회전될 때, 다른 일측의 종동기어는 반시계방향으로 회전되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 회동링크는 종동기어의 커넥팅로드 결합부가 상사점 부근에 이를 때, 커넥팅로드와의 최대 펼침각을 이루게 되어, 와이어로 연결된 보조관절이 강제적으로 접혀 상부 날개짓 상태가 되고, 종동기어의 커넥팅로드 결합부가 하사점 부근에 이를 때, 커넥팅로드와의 최대 접힘각을 이루게 되어, 와이어로 연결된 보조관절이 자연스럽게 펼쳐져 하부 날개짓 상태가 되도록 하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 동력전달부는 동력 발생부의 모터 회전축과 결합되는 구동기어와, 상기 구동기어의 동력을 전달받아 느리지만 강력한 출력으로 변환시키기는 적어도 1개 이상의 감속기어의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 첨부도면을 참조하여 자세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 새로봇의 상부 날개짓 상태를 보인 정면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 새로봇의 하부 날개짓 상태를 보인 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 새로봇의 동력전달부를 보인 부분 확대도 이다.

동 도면에서 보여지는 바와 같은 본 발명에 따른 새로봇의 날개짓 구동장치는 동체(110), 추진날개(120), 날개짓 구동부(130), 동력전달부(140)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기 동체(110)는 대략 판체로 제작되고, 가볍고 튼튼한 재질적 특성을 갖는 것으로서, 각종 구조물이 장착되는데, 모터(151) 및 배터리(153)로 이루어진 동력발생부(150)와, 상기 동력발생부(150)를 제어하기 위한 제어부(미도시)와, 추진날개(120) 및 꼬리날개(미도시) 등이 장착된다.

그리고, 상기 추진날개(120)는 상기 동체(110) 선단에 좌우 대칭되어 피봇 결합되는 한 쌍의 주관절(121)과, 상기 각 주관절(121) 끝단의 수평연장선상에 힌지 결합되어, 하측방향의 일정범위각도 안에서 회동이 이루어지도록 한 보조관절(123)로 구성된다.

이때, 상기 주관절(121)과 보조관절(123)은 회동범위가 일정범위 제한되도록 한 힌지 결합부재(125)의 양 끝단에 각각 결합된다.

그리고, 상기 날개짓 구동부(130)는 동체(110)의 선단 좌/우측에 각각 설치되어 동력전달부(140)의 동력을 전달받도록 된 한 쌍의 종동기어(131)와, 상기 각각의 종동기어(131)의 최 외각에 일단이 링크 결합되고, 타단이 좌우측 주관절(121)에 각각 링크결합되어 종동기어(131)가 상사점에 위치할 때, 주관절(121)이 밀어 올려지고, 하사점에 위치할 때, 주관절(121)이 끌어 내려지도록 하는 커넥팅로드(133)와, 상기 커넥팅로드(133)의 종동기어측 연결부에 일단이 360°회동 가능한 상태로 고정된 회동링크(135)와, 상기 회동링크(135)의 자유단에 일 끝단이 연결되고, 그 타단이 보조관절()와 연결되어, 상기 회동링크(135)가 1회전할 때마다 보조관절(123)이 꺽이거나 펼쳐지는 과정을 반복하도록 하는 와이어(137)로 구성된다.

또한, 상기 도 1내지 도2에서 보여지는 한 쌍의 종동기어(131)는 시계방향 또는 반시계방향으로 동시에 회동하는 구조를 보이고 있으나, 상기 한 쌍의 종동기어(131) 중 어느 일측의 종동기어(131)가 시계방향으로 회전될 때, 다른 일측의 종동기어(131)는 반시계방향으로 회전되도록 배치하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 회동링크(135)는 종동기어(131)의 커넥팅로드(133) 결합부가 상사점 부근에 이를 때, 커넥팅로드(133)와의 최대 펼침각을 이루게 되고, 이때 와이어(137)와 연결된 보조관절(123)이 강제로 접혀지면서 상부 날개짓 상태가 된다.

또, 상기 회동링크(135)는 종동기어(131)의 커넥팅로드(133) 결합부가 하사 점 부근에 이를 때, 커넥팅로드(133)와의 최대 접힘각을 이루게 되고, 이때 와이어(137)와 연결된 보조관절(123)이 자연스럽게 펼쳐지면서 하부 날개짓 상태가 된다.

그리고, 상기 동력전달부(140)는 동력발생부(150)의 모터(151)의 회전축과 결합되는 구동기어(141)와, 상기 구동기어(141)의 동력을 전달받아 느리지만 강력한 동력원으로 변환시키기 위해 결합되는 적어도 1개 이상의 감속기어(143)의 조합으로 구성된다.

상기에서와 같이 강력한 출력을 갖도록 변환된 동력전달부(140)의 동력은 동체(110) 전방에 설치된 좌/우측 종동기어(131)에 각각 전달되어 추진날개(120)를 상하 날개짓 시키게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

우선, 제어부(미도시)를 통해 신호가 인가되면, 동력발생부(150)의 모터(151)가 작동된다. 상기 모터(151)의 동력은 회전축()과 결합된 구동기어(141)를 회전시키게 된다.

상기 구동기어(141)는 빠르게 회전되지만, 출력이 약한 상태로서, 이와 연결된 감속기어(143)을 통해 느리게 회전되는 반면, 강력한 출력을 갖는 동력원으로 변환된다.

다시, 상기 감속기어(143)는 이와 연결된 좌/우측 종동기어(131)를 회전시키게 된다. 이때, 상기 종동기어(131)의 회전운동은 이와 연결된 커넥팅로드(133)를 통해 직선운동으로 바뀌게 되어, 추진날개(120)를 상/하 날개짓 시키게 된다.

이때, 상기 커넥팅로드(133)의 종동기어(131)측 연결부에 일단이 360°회동 가능한 상태로 회동링크(135)가 결합되는데, 상기 회동링크(135)는 종동기어(131)의 커넥팅로드(133) 결합부가 상사점 부근에 이를 때, 커넥팅로드(133)와의 최대 펼침각을 이루게 되고, 이때 와이어(137)와 연결된 보조관절(123)이 강제로 접혀지면서 상부 날개짓 상태가 된다.

또, 상기 회동링크(135)는 종동기어(131)의 커넥팅로드(133) 결합부가 하사점 부근에 이를 때, 커넥팅로드(133)와의 최대 접힘각을 이루게 되고, 이때 와이어(137)와 연결된 보조관절(123)이 자연스럽게 펼쳐지면서 하부 날개짓 상태가 된다.

상기 본 발명은 상부 날개 짓 시, 추진날개(120)가 일정각도 꺽임에 따라서, 공기저항을 최소화시킬 수 있게 된다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 기술내용을 통해, 당업자라면, 본 발명의 기술사상을 일탈하지 않는 범위 안에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 진정한 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라, 특허청구의 범위에 의해 정해져야 할 것이다.

상기, 본 발명은 추진날개가 상향 구동될 때, 보조관절이 일정각도 접혀져서 공기저항을 줄일 수 있도록 하고, 반대로 추진날개가 하향 구동될 때는 보조관절이 펼쳐져서 추진력이 증가됨에 따라, 비행성능이 향상되도록 하는 효과를 갖는다.

Claims

모터 및 배터리로 이루어진 동력 발생부와, 상기 동력발생부를 제어하기 위한 제어부가 장착된 동체;

상기 동체 선단에 좌우 대칭되어 피봇 결합되는 한 쌍의 주관절과, 상기 각 주관절 끝단의 수평연장선상에 힌지 결합되어, 하측방향의 일정범위각도 안에서 회동이 이루어지도록 한 보조관절로 이루어지는 추진 날개;

상기 각 주관절을 커넥팅로드로 연결시켜, 상사점에서 주관절이 밀어 올려지고, 하사점에서 주관절이 끌어 내려지도록 동체 선단에 좌우 배치되어 동력을 전달받는 한 쌍의 종동기어와, 상기 종동기어측 커넥팅로드 연결부에 일단이 360°회동 가능한 상태로 고정된 회동링크와, 상기 회동링크의 자유단에 일 끝단이 연결되고, 그 타단이 보조관절과 연결되어, 상기 회동링크가 1회전할 때마다 보조관절이 꺽이거나 펼쳐지는 과정을 반복하도록 하는 와이어로 이루어지는 날개짓 구동부;

상기 동력 발생부의 동력을 날개짓 구동부에 전달하고, 한 쌍의 종동기어를 동시에 구동시키기 위한 적어도 1개 이상의 기어조합으로 이루어진 동력전달부를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 새로봇의 날개짓 구동장치.
제 1항에 있어서,

상기 추진 날개는 회동범위가 일정범위 제한되도록 한 힌지 결합부재의 양 끝단에 주관절과 보조관절 각각이 결합되는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 새로봇의 날개짓 구동장치.
제 1항에 있어서,

상기 한 쌍의 종동기어 중 어느 일측의 종동기어가 시계방향으로 회전될 때, 다른 일측의 종동기어는 반시계방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 새로봇의 날개짓 구동장치.
제 1항에 있어서,

상기 회동링크는 종동기어의 커넥팅로드 결합부가 상사점 부근에 이를 때, 커넥팅로드와의 최대 펼침각을 이루게 되어, 와이어로 연결된 보조관절이 강제적으로 접혀 상부 날개짓 상태가 되고, 종동기어의 커넥팅로드 결합부가 하사점 부근에 이를 때, 커넥팅로드와의 최대 접힘각을 이루게 되어, 와이어로 연결된 보조관절이 자연스럽게 펼쳐져 하부 날개짓 상태가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 새로봇의 날개짓 구동장치.
제 1항에 있어서,

상기 동력전달부는 동력 발생부의 모터 회전축과 결합되는 구동기어와, 상기 구동기어의 동력을 감속가압 시키기 위한 적어도 1개 이상의 감속기어의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 새로봇의 날개짓 구동장치.