KR101260370B1 - 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 회전익 비행체 로봇의 비행시 발생할 수 있는 장애물 충돌 및 비행 불능으로 인한 추락에 대비하여 비행체 구조물 및 내부 장착 주요 부품의 파손을 최소화할 수 있는 회전익 비행체 로봇 시스템 보호용 복합 구조에 관한 것이다.
본 발명은 링 형상의 메인프레임과, 상기 메인프레임의 상부에 구비되는 보호프레임과, 상기 메인프레임에 구비되어, 상기 메인프레임 및 보호프레임이 형성하는 비행체 수용공간에 수용되는 비행체를 고정하는 고정수단과, 상기 보호프레임의 상단에 구비된 낙하산 보관함과, 상기 메인프레임의 하부에 복수로 구비되는 에어백 보관함 및 상기 비행체의 오작동 여부를 파악하여 상기 낙하산 보관함과 에어백 보관함이 오픈되도록 제어하는 작동제어부를 포함하는 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조를 제공한다.

Description

회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조{Composite Protection Structure for Flying Robot with Rotary Wings}

본 발명은 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 회전익 비행체 로봇의 비행시 발생할 수 있는 장애물 충돌 및 비행 불능으로 인한 추락에 대비하여 비행체 구조물 및 내부 장착 주요 부품의 파손을 최소화할 수 있는 회전익 비행체 로봇 시스템 보호용 복합 구조에 관한 것이다.

최근 재난감시, 환경감시, 정찰 등을 위한 무인비행로봇에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있으며, 무인비행로봇 기술은 전자, 컴퓨터 기술의 발달에 따라 그 발전 속도가 더 빨라지고 있다. 소형 무인비행로봇은 일반적인 이동 로봇에 비해 지형의 영향을 비교적 덜 받으면서 넓은 지역에서 운용될 수 있으며, 위험하거나 접근이 곤란한 장소에서의 활용성에 있어 그 장점이 극대화된다.

소형 무인비행로봇은 크게 고정익형과 회전익형으로 나누어진다. 고정익형 초소형 비행 로봇은 손쉬운 운용이 가능하나 정찰 임무시 목표 지역을 수차례 선회를 해야 정확한 정보를 습득할 수 있으며, 추적 임무(tracking)시 목표물의 진행 속도에 맞추어 운용하는데 비효율적이다. 이에 반해, 회전익형 비행로봇은 VTOL(Vertical Take- off and Landing, 수직이착륙), 전방향 이동 및 호버링(Hovering, 정지비행)이 가능하다는 등의 면에서 고정익형에 비해 장점을 가진다. 회전익형 무인비행로봇은 그 형태에 따라 네 개의 회전익을 가지는 QRT(Quad-Rotor Type), 서로 반대방향으로 회전하는 두 개의 회전익을 가진 동축반전형 및 헬리콥터형 등으로 구분된다. 이중에서도 QRT는 동축반전형 및 헬리콥터형에 비해 구조가 가장 간단하고, QRT는 동축반전형이나 헬리콥터형에 비해 크기가 작아질 수 있다는 장점이 있다. 또한 동축반전 형과 헬리콥터 형에 비해 구조적으로 간단하고 비행제어가 다른 두 형태보다 비교적 간단하여 군수 및 민수용으로 손쉽게 적용될 수 있다.

비행체 로봇 운용 시 사고는 미연에 방지해야 되지만, 피치 못할 비행체의 충돌이나 추락에 의해서 발생되는 기체 파손이 1차 사고라 하면 파손된 기체가 추락하면서 발생하는 인적 또는 물적 사고를 2차 사고라 명할 때 미연에 1차 사고를 예방하거나 또는 1차 사고 발생시 추가적인 2차 사고를 막기 위한 방법의 필요성이 대두되어 왔으나 헬리콥터 꼬리날개 보호 프레임 외에는 실질적으로 응용된 경우가 매우 드물다.

본 발명은 건물, 나무, 고압선 등과 충돌 시 비행체의 파손을 방지할 수 있는 복합재료 보호망 구조, 비행 불능 상황으로 추락 시 추락 속도를 현저하게 줄여 파손을 최소화할 수 있는 낙하산 및 헬륨가스 에어백 장착 구조, 수상에 낙하하였을 경우 수중에 잠김 방지를 위한 부유 구조 등으로 구성된 비행체 로봇 보호용 복합 구조를 제공하고자 한다.

또한, 충격 흡수와 전기 절연이 가능한 유리섬유강화 플라스틱(Glass Fiber Reinforced Plastic)과 탄소섬유강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic)복합재료로 구성된 충돌 파손 보호 안전 프레임은 기체에 외부 물체가 부딪쳤을 때 발생하는 충돌 에너지를 흡수시키고 고압선 접촉의 경우에도 전기 절연 보호망이 고압 감전에 의한 파손을 막아 기체 손상을 최소화하고, 추락 시 사람과 충돌할 경우 인명 피해를 최소화하고자 한다.

또한, 보호 프레임 중앙 상단에 적절한 규모의 낙하산과 프레임 측면에 2개 혹은 4개의 헬륨가스 에어백을 장착하여 자유 낙하 추락 시 낙하산의 펼침 작동으로 추락 속도를 현저하게 줄이고 지면이나 지상 구조물 혹은 인간과 충돌 시 에어백으로 충격을 완화하여 비행체 로봇은 물론 충돌 대상의 파손을 최소화하도록 한다.

또한, 보호 구조물 하단에 구비된 복합재료 프레임에 발포성 폼코어(Foam Core) 재료로 구성된 원형 띠 형태의 수상 부유 구조를 장착하여 비행체 로봇이 수상에 추락할 경우, 수상에 부유하며 중요 제어 컴퓨터와 전자 부품을 수 중 잠김으로부터 보호할 수 있도록 하고 지상의 콘크리트나 바위에 충돌할 경우에도 충격을 흡수할 수 있도록 한다.

본 발명은 링 형상의 메인프레임(10);과, 상기 메인프레임(10)의 상부에 구비되는 보호프레임(20);과, 상기 메인프레임(10)에 구비되어, 상기 메인프레임(10) 및 보호프레임(20)이 형성하는 비행체 수용공간(15)에 수용되는 비행체를 고정하는 고정수단(30);과, 상기 보호프레임(20)의 상단에 구비된 낙하산 보관함(40);과, 상기 메인프레임(10)의 하부에 복수로 구비되는 에어백 보관함(50); 및 상기 비행체의 오작동 여부를 파악하여 상기 낙하산 보관함(40)과 에어백 보관함(50)이 오픈되도록 제어하는 작동제어부(60);를 포함하는 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조를 제공한다.

여기서, 상기 보호프레임(20)은 돔 모양을 형성하는 격자구조인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인프레임(10)은 발포성 폼 코어(Foam Core) 재료인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인프레임(10)은 내부가 중공인 링 형상이고, 외주면에 폴리머 박막 필름(Polymer Thin Film)이 피복된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호프레임(20)은 탄소섬유 강화 플라스틱인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 보호프레임(20)은 탄소섬유 강화 플라스틱에 피복된 유리섬유 강화 복합재료 또는 폴리머를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정수단(30)은 상기 비행체를 2개 이상의 지점을 각각 고정하는 스트링(string)인 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 건물, 나무, 고압선 등과 충돌 시 비행체의 파손을 방지할 수 있는 복합재료 보호망 구조, 비행 불능 상황으로 추락 시 추락 속도를 현저하게 줄여 파손을 최소화할 수 있는 낙하산 및 헬륨가스 에어백 장착 구조, 수상에 낙하하였을 경우 수중에 잠김 방지를 위한 부유 구조 등으로 구성된 비행체 로봇 보호용 복합 구조를 제공한다.

또한, 충격 흡수와 전기 절연 가능한 유리섬유강화 플라스틱(Glass Fiber Reinforced Plastic)과 탄소섬유강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic)복합재료로 구성된 충돌 파손 보호 안전 프레임은 기체에 외부 물체가 부딪쳤을 때 발생하는 충돌 에너지를 흡수시키고 고압선 접촉의 경우에도 전기 절연 보호망이 고압 감전에 의한 파손을 막아 기체 손상을 최소화하고, 추락 시 사람과 충돌할 경우 인명 피해를 최소화할 수 있다.

또한, 보호 프레임 중앙 상단에 적절한 규모의 낙하산과 프레임 측면에 2개 혹은 4개의 헬륨가스 에어백을 장착하여 자유 낙하 추락 시 낙하산의 펼침 작동으로 추락 속도를 현저하게 줄이고 지면이나 지상 구조물 혹은 인간과 충돌 시 에어백으로 충격을 완화하여 비행체 로봇은 물론 충돌 대상의 파손을 최소화할 수 있다.

또한, 보호 구조물 하단에 구비된 복합재료 프레임에 발포성 폼코어(Foam Core) 재료로 구성된 원형 띠 형태의 수상 부유 구조를 장착하여 비행체 로봇이 수상에 추락할 경우, 수상에 부유하며 중요 제어 컴퓨터와 전자 부품을 수 중 잠김으로부터 보호할 수 있도록 하고 지상의 콘크리트나 바위에 충돌할 경우에도 충격을 흡수할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조의 사시도이고,
도 2는 본 발명에 따른 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조 활용예의 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

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

도 1은 본 발명에 따른 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조 활용예의 사시도이다.

도 1에서 보듯이, 본 발명은 메인프레임(10), 보호프레임(20), 고정수단(30), 낙하산 보관함(40), 에어백 보관함(50), 작동제어부(미도시)를 포함하여 구성된다. 즉 본 발명은 상기 메인프레임(10)과 보호프레임(20)이 형성하는 비행체 수용공간(15)에 회전익 비행체(1)가 수용되어 직접적으로 외부 충격을 받지 않도록 하는 것으로, 외부 충격이 발생하는 상황에서는 상기 메인프레임(10)과 보호프레임(20)이 1차적으로 충격을 흡수하여 상기 회전익 비행체(1)에는 최대한 충격이 가해지지 않도록 한다. 이하, 각 구성을 상세히 설명한다.

상기 메인프레임(10)은 내부가 중공인 링 형상으로 발포성 폼 코어(Foam Core) 재료에 폴리머 박막 필름(Polymer Thin Film)이 피복된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 회전익 비행체(1)가 수상에 추락하였을 경우 수상에 부유하며 중요 제어 컴퓨터와 전자 부품을 수 중 잠김으로부터 보호할 수 있도록 하고, 지상에 추락하였을 경우 콘크리트나 바위에 충돌할 경우에도 충격을 흡수할 수 있도록 한다.

상기 보호프레임(20)은 상기 메인프레임(10)의 상부에 구비되는 것으로, 돔 모양을 형성하는 격자구조인 것이 바람직하다. 가령, 도 1에서 보듯이, 사기 보호프레임(20)은 상기 메인프레임(10)의 상부로 직경이 점차 작아지는 복수의 링 프레임(21)과 상기 링 프레임(21)을 가로질러 상호 연결해주는 세로프레임(23)을 복수 개 구비하는 방식이 가능하다. 여기서, 상기 보호프레임(20)은 탄소섬유 강화 플라스틱에 유리섬유 강화 복합재료가 피복된 재질인 것이 바람직하다. 상기 보호프레임(20)의 역할은 상기 회전익 비행체(1)를 외부의 충격으로 보호하는 역할을 하는 것이므로, 외부와의 충격이 있을 경우 충격을 흡수하기 용이한 재질로 구비됨이 바람직하므로, 탄성 강화 기능이 있는 탄소섬유 강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic) 또는 유리섬유강화 복합재료(Glass Fiber Reinforced Plastic)을 사용하는 것이다. 또한, 이러한 재질은 고압선 접촉 등의 경우에 전기 절연 보호망이 고압 감전에 의한 파손을 막아줌으로써 기체 손상을 최소화하는 전기 절연 물질에 해당한다. 본 발명에서는 심재로 탄소섬유 강화 플라스틱(Carbon Fiber Reinforced Plastic)를 사용하고, 이에 유리섬유강화 복합재료(Glass Fiber Reinforced Plastic) 또는 폴리머(Polyner)를 피복한 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 고정수단(30)은 상기 메인프레임(10)에 구비되어 상기 메인프레임(10) 및 보호프레임(20)이 형성하는 비행체 수용공간(15)에 수용되는 회전익 비행체(1)를 고정하는 구성에 해당한다. 본 발명에서 상기 메인프레임(10) 또는 보호프레임(20)에 충격이 가해지더라도 이에 수용되는 상기 회전익 비행체(1)에는 충격이 최대한 전달되지 않는 것이 바람직하므로, 상기 고정수단(30)을 이용한 상기 메인프레임(10)에 회전익 비행체(1)의 고정은 충격전달을 최소화하는 방식이어야 한다. 이에 본 발명에서 상기 고정수단(30)은 상기 비행체를 2개 이상의 지점에서 각각 고정하는 스트링(string)으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 낙하산 보관함(40)은 내부에 낙하산(41)을 수용한 상태로 상기 보호프레임(20)의 상단에 구비되어 상기 회전익 비행체(1)의 작동 오류가 센싱되는 경우 작동하게 된다. 또한, 상기 에어백 보관함(50)도 내부에 에어백(51)을 수용한 상태로 상기 메인프레임(10)의 하부에 구비되어 상기 회전익 비행체(1)의 작동 오류가 센싱되는 경우 작동하게 된다. 상기 낙하산 보관함(40)과 상기 에어백 보관함(50)의 작동을 제어하는 것이 작동제어부(미도시)에 해당한다. 이러한 구성은 상기 회전익 비행체(1)의 자유 낙하 추락 시 낙하산과 에어백의 작동으로 추락 속도를 현저하게 줄이고 비행체 로봇을 추락 충격을 완화시킬 수 있도록 한다.

상기 작동제어부(미도시)는 상기 회전익 비행체(1)의 오작동 여부를 파악하여 상기 낙하산 보관함(40)과 에어백 보관함(50)이 오픈되도록 제어한다. 즉, 유사시에 낙하산(41)이 펼쳐지거나 에어백(51)이 팝업되도록 하여 회전익 비행체(1)가 지상으로 떨어지더라도 추가적인 파손이 일어나지 않도록 한다.

도 2에서 보듯이, 회전익 비행체(1)가 오작동하게 되면 자체적으로 자유낙하하게 되므로, 이 경우에는 상기 낙하산(41)과 에어백(51)이 펼쳐져서 자유낙하를 방지하고 지상에 충돌하는 경우 충격을 완화하게 된다.

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

1 : 회전익 비행체
10 : 메인프레임
15 : 수용공간
20 : 보호프레임
21 : 링 프레임
23 : 세로 프레임
30 : 고정수단
40 : 낙하산 보관함
41 : 낙하산
50 : 에어백 보관함
51 : 에어백
100 : 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조

Claims (7)

1. 링 형상의 메인프레임(10);
   상기 메인프레임(10)의 상부에 구비되는 보호프레임(20);
   상기 메인프레임(10)에 구비되어, 상기 메인프레임(10) 및 보호프레임(20)이 형성하는 비행체 수용공간(15)에 수용되는 비행체를 고정하는 고정수단(30);
   상기 보호프레임(20)의 상단에 구비되어 비행 불능 상황으로 추락시 추락속도를 줄여 충격을 감소시키는 낙하산이 보관된 낙하산 보관함(40);
   상기 메인프레임(10)의 하부에 복수로 구비되어 지상에 떨어지기 전 헬륨가스가 주입되어 충격을 흡수하는 에어백이 보관된 에어백 보관함(50); 및
   상기 비행체의 오작동 여부를 파악하여 상기 낙하산 보관함(40)과 에어백 보관함(50)이 오픈되도록 제어하는 작동제어부(60);를 포함하되,
   상기 고정수단(30)은 상기 비행체를 2개 이상의 지점을 각각 고정하는 스트링(string)인 것을 특징으로 하고,
   상기 보호프레임(20)은 탄소섬유 및 유리섬유 강화 플라스틱이고,
   상기 탄소섬유 강화 플라스틱에 피복된 유리섬유 강화 복합재료 또는 폴리머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보호프레임(20)은 돔 모양을 형성하는 격자구조인 것을 특징으로 하는 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 메인프레임(10)은 발포성 폼 코어(Foam Core) 재료인 것을 특징으로 하는 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조.
4. 제3항에 있어서,
   상기 메인프레임(10)은 내부가 중공인 링 형상이고, 외주면에 폴리머 박막 필름(Polymer Thin Film)이 피복된 것을 특징으로 하는 회전익 비행체 로봇 보호용 복합 구조.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제

Images