KR100697886B1 - 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

개시된 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템은 조종자의 입력에 따라 조종입력 신호를 생성하는 입력장치와; 입력장치의 조종입력신호에 따라, 헬리콥터의 조종면을 제어하는 서보모터와; 서보모터의 움직임의 변위를 측정하는 변위 측정장치와; 입력장치의 조종입력 신호와 변위 측정장치의 측정치를 비교하여 이상 유무를 판단하고, 이상이 있는 경우 이상 경보신호를 발생시키는 제어부와; 제어부의 이상 경보신호를 수신하여, 사용자에게 이상 발생을 경고하는 경고장치를 포함한다. 이와 같은 구성의 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템은 비행도중 고장이 발생하는 경우에도 큰 고장이 발생하기 전 신속하게 헬리콥터를 착륙시키거나 사람들을 안전한 곳으로 대피시켜 신속하게 안전을 확보할 수 있다.

무인헬리콥터, 조종면, 변위센서, 모니터링, 고장진단

Description

무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템{Control surface monitoring system of the unmanned helicopter}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템에 대한 흐름도,

도 2는 도 1의 서보모터가 모형헬리콥터에 장착된 개략도,

도 3은 도 1의 변위 측정장치를 도시한 단면도이다.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100...조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템

110...입력장치 120...서보모터

122...조종면 124...링크

130...변위 측정장치 132...몸체

134...봉 140...제어부

150...경고장치

본 발명은 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사람이 타지 않고, 무선 조종용의 수신기를 탑재하며, 주파수와 입력신호의 변화를 증폭하여 기계적인 변화로 무선조종을 하는 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 비행체는 고정익 항공기와 회전익 항공기가 있다. 이러한 비행선 중에서도 회전익 항공기인 헬리콥터는 불안정한 동체이지만, 고정익 항공기와는 달리 수직이착륙, 전진비행과, 후진비행, 좌우비행, 공중정지 및 빠른 선회 등 탁월한 기동성을 발휘하여 군사용이나, 화재진압 등에 널리 이용되고 있다.

그러나 이러한 비행체는 장시간 비행을 하다 보면 사용자가 예상하지 못한 고장이 발생하는 경우가 종종 있다. 이에 따라, 고정익 항공기의 경우에는 활공을 한다. 그렇지만 기본적으로 불안정한 형태를 가진 회전익 항공기인 헬리콥터의 경우는 조종계통에 고장이 발생하였을 경우 바로 추락할 수밖에 없다. 그리고 추락한 헬리콥터는 헬리콥터만 파손되는 것이 아니라 추락지점에 있던 기물의 파손과 인명피해를 발생시킨다.

그리고 무선조종헬리콥터는 대략 5개 이상의 서보모터 또는 액추에이터의 작동으로 비행임무를 수행하게 된다. 이 중 하나만 문제가 발생해도 안전한 비행을 수행할 수 없다. 이러한 종래의 무선조종헬리콥터나 무인헬리콥터는 별도의 시스템이 없이 비행 전 사전점검을 통해 고장을 검출해야하는 번거로움과, 비행 중 고장이 발생한 후에야 사용자가 이를 발견할 수 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 무인헬리콥터 가 고장이나 이상이 발생할 경우 사용자에게 경고하여 사고를 예측할 수 있도록 개선된 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 고장검출을 위한 비행 전 사전점검의 번거로움과 비행중 고장의 발생을 방지하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템은, 조종자의 입력에 따라 조종입력 신호를 생성하는 입력장치와; 상기 입력장치의 조종입력신호에 따라, 헬리콥터의 조종면을 제어하는 서보모터와; 상기 서보모터의 움직임의 변위를 측정하는 변위 측정장치와; 상기 입력장치의 조종입력 신호와 상기 변위 측정장치의 측정치를 비교하여 이상 유무를 판단하고, 이상이 있는 경우 이상 경보신호를 발생시키는 제어부와; 상기 제어부의 이상 경보신호를 수신하여, 사용자에게 이상 발생을 경고하는 경고장치를 포함한다.

여기서, 상기 변위 측정장치는, 직선형 변위 측정장치일 수 있다.

또한, 상기 직선형 변위 측정장치는, 그 길이방향으로 개구부가 형성된 몸체와; 상기 몸체의 내부로 상하 유동 가능하게 설치된 봉을 포함할 수 있다.

게다가, 상기 변위 측정장치는, 로터리 엔코더(Rotary encoder) 중 선택된 하나일 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어나 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각해서 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 개재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 모니터링 시스템에 대한 흐름도이고, 도 2는 도 1의 서보모터가 모형헬리콥터에 장착된 개략도이고, 도 3은 도 1의 변위 측정장치를 도시한 단면도이다.

도 1 내지 도3을 참조하면, 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템(100)은, 입력장치(110)와, 서보모터(120)와, 변위 측정장치(130)와, 제어부(140)와, 경고장치(150)를 구비한다.

구체적으로, 상기 입력장치(110)는 조종자의 입력에 따라 조종입력 신호를 생성한다. 그리고 상기 서보모터(120)는 상기 입력장치(110)의 조종입력신호에 따라, 헬리콥터의 조종면(122)을 제어한다. 여기서 조종면(122)은 엔진스로틀과, 스 와시플레이트 및 테일피치이다.

또한, 상기 변위 측정장치(130)는 상기 서보모터(120)의 움직임의 변위를 측정한다. 상기 변위 측정장치는, 직선형 변위 측정장치일 수 있다.

게다가 상기 제어부(140)는 상기 입력장치(110)의 조종입력 신호와 상기 변위 측정장치(130)의 측정치를 비교하여 이상 유무를 판단하고, 이상이 있는 경우 이상 경보신호를 발생시킨다.

아울러 상기 경고장치(150)는 상기 제어부(140)의 이상 경보신호를 수신하여, 사용자에게 이상 발생을 경고한다. 이와 같이, 사용자의 입력값과 실제 조종면의 입력값을 비교하여 무선조종헬리콥터나 무인헬리콥터가 고장이나 이상이 발생할 경우 사용자에게 경고하여 사고를 예측할 수 있고, 비행도중 고장이 발생하는 경우에도 큰 고장이 발생하기 전 신속하게 헬리콥터를 착륙시키거나 사람들을 안전한 곳으로 대피시켜 신속하게 안전을 확보할 수 있다.

상기 서보모터(120)의 작동과 상기 변위 측정장치를 구체적으로 살펴보면, 상기 서보모터(120)는 그 일 측에 결합되고, 타측에 조종면(122)이 결합된 링크(124)를 구비할 수 있다. 여기서 상기 서보모터(120)가 한 축을 중심으로 하여, 우측으로 회전을 하면 서보모터(120)에 결합된 링크(124)가 우측으로 상승이동된다. 그리고 상기 링크(124)에 결합된 조종면(122)은 앞쪽이 상승되고, 상기 조종면(122)이 전체적으로 뒤쪽이 내려져 기운다.

또한, 상기 변위 측정장치가 직선형 변위 측정장치일 경우, 상기 변위 측정장치(130)는 헬리콥터의 동체(50)에 몸체(132)를 고정하고, 상기 몸체(132) 내부의 통공에 결합된 봉(134)은, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 조종면(122)에 결합 된다. 상기 조종면(122)에 결합된 상기 봉(134)은 그 길이가 변동되면 전압이나 전류의 변화가 발생한다. 그리고 그 변화된 전압이나 전류의 값을 측정하여 변위 값을 구한다.

여기서, 상기 직선형 변위 측정장치는 내주면에 그 길이방향으로 개구부가 형성된 몸체와 상기 몸체(132)의 내부로 상하 유동 가능하게 설치된 상기 봉(134)이 구비될 수 있다. 그리고 상기 조종면(122)의 상대적 위치가 변형됨으로써 상기 봉(134)에 가해지는 압력에 따라 몸체(132)의 안쪽 방향으로 눌러져 외부로 돌출된 봉(134)의 길이가 준다.

아울러 상기 변위 측정장치는, 로터리 엔코더(Rotary encoder) 중 선택된 하나인 것일 수 있다. 상기 변위 측정 장치가 로터리 엔코더(미도시)일 경우 상기 서보모터(120)에설치된다. 상기 로터리 엔코더는 그 내부에 통공이 형성된 원판을 구비할 수 있다. 그리고 상기 원판의 상하에는 포토센서의 송수가 각각 위치하며, 상기 원판이 회전할 때 상기 통공이 막히고 뚫리는 것을 감지한다. 그래서 상기 로터리 엔코더 내부에서 펄스를 카운트해 변위 값을 측정한다. 서보모터(120) 조작 전기적 신호의 값과 출력단의 엔코저 출력 신호 값을 비교하여 서보모터(120)의 작동의 이상 유무를 확인하는 기능이 제어부(140)에서 수행이 되며 서보모터(120)의 조작신호와 출력신호에 유사성이 없는 경우 고장으로 판별하고 경고장치(150)에 신호를 준다.

상기와 같은 본 발명에 따른 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 무선조종헬리콥터나 무인헬리콥터가 고장이나 이상이 발생할 경우 사용자에게 경고하여 사고를 예측할 수 있는 효과가 있다.

둘째, 고장검출을 위한 비행 전 사전점검 없이 비행 수행중 오동작을 발견할 수 있다.

셋째, 비행도중 고장이 발생하는 경우에도 큰 고장이 발생하기 전 신속하게 헬리콥터를 착륙시키거나 사람들을 안전한 곳으로 대피시켜 신속하게 안전을 확보할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (4)

1. 조종자의 입력에 따라 조종입력 신호를 생성하는 입력장치와;

   상기 입력장치의 조종입력신호에 따라, 헬리콥터의 조종면을 제어하는 서보모터와;

   상기 서보모터의 움직임의 변위를 측정하는 변위 측정장치와;

   상기 입력장치의 조종입력 신호와 상기 변위 측정장치의 측정치를 비교하여 이상 유무를 판단하고, 이상이 있는 경우 이상 경보신호를 발생시키는 제어부와;

   상기 제어부의 이상 경보신호를 수신하여, 사용자에게 이상 발생을 경고하는 경고장치를 포함하는 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 변위 측정장치는, 직선형 변위 측정장치인 것을 특징으로 하는 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 직선형 변위 측정장치는,

   그 길이방향으로 개구부가 형성된 몸체와; 상기 몸체의 내부로 상하 유동 가능하게 설치된 봉을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템
4. 제1항에 있어서,

   상기 변위 측정장치는, 로터리 엔코더(Rotary encoder) 중 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 무인 헬리콥터의 조종면 작동기 실시간 모니터링 시스템.

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