KR101522516B1 - 무인비행기를 이용한 인명구조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비행기의 하부 양쪽에 구비된 다리마다 연결부재를 마련하여 서보모터로 회전시키고, 튜브에는 상기 각 연결부재의 회전시 맞물리거나 분리되는 한쌍의 고정부재를 설치함으로써, 플라스틱재 팽창된 튜브를 비행기의 다리 양쪽에 쉽게 매달 수 있으며, 또한 연결부재와 고정부재의 맞물림이 풀리면 상기 튜브가 자중에 의해 수평으로 떨어져서 물에 빠진 사람이 튜브에 매달려 구조를 기다릴 수 있는 무인비행기를 이용한 인명구조장치에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 기체의 사방으로 다수의 아암이 구비되고, 각 아암에는 비행에 필요한 날개와 모터가 구비된 멀티로터형 무인비행기; 물에 빠진 조난자가 떠 있도록 부력을 가지며, 상부 양쪽에는 원호상으로 고정돌기 및 고정홈을 갖는 한쌍의 고정부재가 구비된 튜브; 그리고 상기 기체 하부의 양쪽 다리마다 구비된 수평바에는 상기 각 고정부재의 고정돌기 및 고정홈과 맞물리도록 원호상으로 연결홈 및 연결돌기를 갖는 연결부재가 구비되는데, 상기 각 연결부재는 각각의 서보모터로 정역회전되고 상기 튜브가 자중에 의해 조난자에게 낙하되도록 한 특징이 있다.

Description

무인비행기를 이용한 인명구조장치{The life-saving apparatus using drones}

본 발명은 무인비행기를 이용한 인명구조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 비행기의 하부 양쪽에 구비된 다리마다 연결부재를 마련하여 서보모터로 회전시키고, 튜브에는 상기 각 연결부재의 회전시 맞물리거나 분리되는 한쌍의 고정부재를 설치함으로써, 플라스틱재 팽창된 튜브를 비행기의 다리 양쪽에 쉽게 매달 수 있으며, 또한 연결부재와 고정부재의 맞물림이 풀리면 상기 튜브가 자중에 의해 수평으로 떨어져서 물에 빠진 사람이 튜브에 매달려 구조를 기다릴 수 있는 무인비행기를 이용한 인명구조장치에 관한 것이다.

최근 사람이 작업하기 힘든 환경에서 무인 비행체의 필요성이 증가하고 있다. 무인 비행체는 접근이 어려운 재난/재해 지역의 공중 영상획득, 항공촬영 및 전력선 검사 또는 전장상황에서 적의 은닉정보를 제공하거나, 무인기를 통한 정찰임무, 감시임무를 수행하는 등 그 필요성이 점차 증대되고 있다.

무인비행기는 경량이면서 두께가 얇은 판이 상,하측으로 떨어져 구비된 기체로 구성되고, 상부에 배터리 및 각종 부품들이 탑재되며, 하부에는 카메라구동부 및 카메라가 구비된다. 그리고 상기 기체의 사방으로 다수의 아암이 구비되고, 이들 아암의 끝단에 로터가 구비된다. 로터는 모터 및 날개로 구성되는데, 비행기를 수직 이착륙시키거나 또는 수평 비행이 가능하도록 하는 것이다.

이러한 무인비행기는 산업현장에서 많이 사용되는데, 종래 특허 제1252080호는 송전탑 애자 크랙검사에 사용된다. 검사자가 송전탑에 올라가 검사할 때는 감전되는 사고가 빈번할 뿐만 아니라, 검사를 시작하여 완료하는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다. 종래 특허는 쿼드로터형 비행로봇과 비행로봇제어용 스마트폰으로 구성되어, 바람이나 외압에 흔들리지 않고 검사대상물에 정위치되면서 송전탑 애자의 크랙에 관한 실시간 영상데이터을 획득할 수 있고, 획득된 영상을 비행로봇제어용 스마트폰에서 바로 처리하여 애자 표면의 상태를 검사하여 애자 표면의 크랙에 관한 기계적 결함을 찾아내는 비파괴 검사를 수행하는 기술이다.

종래 특허 제962615호는 해상을 관측하는 무인비행체를 육상의 이동통신망을 통하여 무선접속하므로 활동반경을 넓히고 원격제어에 의하여 조정하며 다양한 광학 카메라를 이용하여 넓은 해상 영역을 실시간으로 관측하는 해양환경 관측 시스템 및 무인비행체에 관한 것이다.

그러나 종래의 특허들은 무인비행기가 인명 구조용이 아니라 송전탑의 애자 또는 해상을 관측하는 용도로 사용되었다. 바닷가 해수욕장에서 조난자가 발생되었을 때 조난자의 위치를 신속하게 파악하고 구조하기 위하여 수상안전요원들이 수영을 하여 조난자의 위치까지 도달하는데 시간이 많이 소요된다. 특히 조난자가 썰물에 밀려서 멀리 떠내려갔을 경우 수상안전요원이 도착하면 조난자가 익사할 수 있는 상황이다. 또한 멀리 떨어진 조난자의 경우 위치파악이 어려울 때가 있으므로 조난자에게 다가가는데 시간이 더 걸릴 수 있는 등의 문제점이 있었다.

이를 감안하여 특허 제1373038호는 에이백과 에이백 낙하장치를 비행로봇의 하부에 설치하여 조난자가 발생되었을 때 비행체를 이용하여 빠른 시간내에 사고자에 접근이 가능하고, 카메라가 설치되어 사고자의 위치를 파악하고 사고지점의 상황을 확인할 수 있으며, 에어백을 낙하시켜 사고자에 전달하고, 내부 확성기를 통해 구조행동요령을 전달하여 사고자를 안정시키며 구조대가 도착할 때까지 사고자를 보호할 수 있는 수상인명구조를 위한 에어백과 에어백 낙하장치를 갖춘 공중부양 비행로봇이 제공된 바 있다.

그러나 종래 에어백 낙하장치는 압축공기를 발생시키는 압축공기탱크 및 압축공기를 제어하는 에어밸브 등이 구비돼야 하는데, 에어밸브는 구조가 복잡하고 장비가격이 비싼 단점이 있으며, 또한 압축공기가 제대로 작동되지 않을 경우 에어백이 터지지 않는 문제점이 있었다. 또한 에어백이 순간적으로 팽창되는 과정에서 비행로봇의 수평이 무너져 비행에 문제가 발생될 우려가 있는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 상기 비행기의 하부 양쪽에 구비된 다리마다 연결부재를 마련하여 서보모터로 회전시키고, 튜브에는 상기 각 연결부재의 회전시 맞물리거나 분리되는 한쌍의 고정부재를 설치함으로써, 플라스틱재 팽창된 튜브를 비행기의 다리 양쪽에 쉽게 매달 수 있으며, 또한 연결부재와 고정부재의 맞물림이 풀리면 상기 튜브가 자중에 의해 수평으로 떨어져서 물에 빠진 사람이 튜브에 매달려 구조를 기다릴 수 있는 무인비행기를 이용한 인명구조장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 비행기에 설치된 카메라를 이용하여 조난자의 위치를 정확하게 파악할 수 있으며, 또한 스피커를 이용하여 구조상황을 조난자에게 통보할 수 있는 무인비행기를 이용한 인명구조장치를 제공함에 있다.

이를 위하여 본 발명은 기체의 사방으로 다수의 아암이 구비되고, 각 아암에는 비행에 필요한 날개와 모터가 구비된 멀티로터형 무인비행기; 물에 빠진 조난자가 떠 있도록 부력을 가지며, 상부 양쪽에는 원호상으로 고정돌기 및 고정홈을 갖는 한쌍의 고정부재가 구비된 튜브; 그리고 상기 기체 하부의 양쪽 다리마다 구비된 수평바에는 상기 각 고정부재의 고정돌기 및 고정홈과 맞물리도록 원호상으로 연결홈 및 연결돌기를 갖는 연결부재가 구비되는데, 상기 각 연결부재는 각각의 서보모터로 정역회전되고 상기 튜브가 자중에 의해 조난자에게 낙하되도록 한 특징이 있다.

본 발명에 따르면 무인비행기의 양쪽에 구비된 다리마다 조난자를 구조할 수 있는 튜브를 매달고 비행 준비태세를 유지한 채 해수욕장의 감시요원이 감시탑에서 바닷가 해수욕장을 감시하고 있다가, 조난자가 발생되어 구조요청이 들어오거나 또는 조난자를 발견하였을 때 즉시 무인비행기를 출동시켜 조난자의 위치까지 튜브를 이동시킨다.

상기 튜브는 플라스틱재질의 팽창된 구조물로써 양쪽으로 고정부재가 구비되는데, 상기 고정부재는 나사체결 방식으로 튜브에 결합되며, 상기 연결부재는 비행기 하부의 양쪽 다리에 각각 구비된다.

상기 각 연결부재는 서보모터로 회전되는 구동기어 및 종동기어의 조합에 의해 전동으로 회전되는데, 상기 각 연결부재들은 양 측면에 구비된 홈 및 돌기가 고정부재의 양측면에 반대형상으로 구비된 돌기 및 홈에 끼워져 결합된다. 따라서 돌기 및 홈의 결합으로 인하여 튜브는 무인비행기에 매달려 고정된다.

무인비행기는 배터리의 용량에 따라 약 20분까지 무인비행이 가능하고 육안으로 식별되는 곳까지 무인비행이 가능하기 때문에 조난자의 위치까지 충분한 비행능력을 갖는다. 무인비행기의 하부에 튜브를 매달고 카메라를 이용하여 조난자의 위치를 찾아 비행한 뒤 조난자의 위치가 카메라에 잡히면 그 곳에 튜브를 낙하시켜 조난자가 튜브에 매달려 안전하게 물에 떠 있도록 할 수 있으므로 수상안전요원이 수영을 통하여 조난자의 위치까지 도착하는 동안 조난자의 익사를 막을 수 있다.

조난자의 위치가 파악되면 각 연결부재에 마련된 서보모터를 작동시켜 비행기의 다리 양쪽으로 구비된 연결부재를 독립적으로 회전시킨다. 이때 각 고정부재와의 맞물림이 풀리면서 튜브의 구속이 해제되는데, 튜브는 플라스틱으로 제작되고 팽창된 상태를 유지하므로 자체 중량에 의해 자유낙하되어 조난자에게 떨어진다. 상기 튜브는 플라스틱으로 제작되어 터질 우려가 없으며, 별도의 팽창수단이 불필요 하므로 구성이 간단하고 해수욕장에서 쉽게 구할 수 있는 제품이므로 제작비용이 적은 이점이 있다.

또한 무인비행기가 조난자의 위치에 떠서 정지상태로 비행하고 있으면 수상안전요원이 조난자의 위치를 쉽게 파악하고 무인비행기가 있는 곳으로 향하여 수영하면 되므로 수상안전요원의 육체적 피로를 낮출 수 있으며, 또한 무인비행기에 구비된 스피커를 이용하여 조난자에게 구조상황을 설명하고 수상안전요원의 도착시간 등을 알려줌으로써, 조난자가 안심하고 구조를 기다릴 수 있도록 한 이점도 있다.

도 1은 본 발명 한 실시예의 무인비행기와 튜브의 분리 사시도
도 2는 본 발명 한 실시예의 무인비행기와 튜브의 결합상태도
도 3은 본 발명 한 실시예의 인명구조장치의 분리 사시도
도 4는 본 발명 한 실시예의 인명구조장치의 작동상태 사시도
도 5는 본 발명 한 실시예의 인명구조장치의 단면도

도 1 내지 도 5에서 본 발명 한 실시예가 적용된 무인비행기는 경량이면서 두께가 얇은 판이 상,하측으로 떨어져 구비된 기체(10)가 구비되고, 상기 기체(10)에는 상부에 배터리 및 각종 부품들이 탑재되며, 하부에는 카메라구동부 및 카메라(11)가 구비된다. 그리고 상기 기체(10)의 사방으로 다수의 아암(20)이 구비된다. 이들 아암(20)은 4개 또는 8개씩 구비되는데, 본 발명 한 실시예는 4개를 도시한 것이다. 각 아암(20)의 끝단에는 로터가 구비되는데, 이들 로터는 아암(20)의 끝단과 브래킷을 통하여 연결되고, 모터(30) 및 날개(31)로 구성된다.

또한 상기 기체(10)의 하부에 양쪽으로 다리(12)가 구비되고, 다리(12)에는 수평으로 지면에 닿는 수평바(13)가 구비되어 비행기가 지면에 착륙하여 수평자세를 유지하도록 하는 역할을 하는데, 상기 각 수평바(13)에는 튜브(40)를 연결하기위한 연결부재(50)가 구비되고, 상기 튜브(40)에는 고정부재(60)가 구비된다. 상기 튜브(40)는 플라스틱 재질로 구성되고 내부에 공기가 채워진 팽창된 상태로 만들어져서 인명구조용으로 많이 사용된다.

상기 고정부재(60)는 밑면이 사각형으로 구성되어 튜브(40)의 윗면에 나사체결되기 위한 고정편(63)으로 구성되고, 상기 고정편(63)의 위쪽은 원통형으로 구성되어 양쪽으로 고정돌기(62) 및 고정홈(61)이 구비되며, 중앙에는 상,하측으로 관통된 축구멍(63)이 구비된다.

상기 연결부재(20)는 원통형 몸체의 양측으로 상기 고정부재(60)의 고정돌기(62) 및 고정홈(61)에 맞물리는 연결홈(52) 및 연결돌기(51)가 구비된다. 그리고 중앙에는 베어링(53a)으로 결합된 중심축(53)이 관통되는데, 상기 중심축(53)은 상기 고정부재(60)의 축구멍(63)으로 끼워진다. 상기 고정돌기(62) 및 고정홈(61)은 축구멍(63)을 중심으로 원호상으로 구비되고, 상기 연결홈(52) 및 연결돌기(51)는 중심축(53)을 기준으로 원호상으로 구비된다. 결국 연결부재(50)가 중심축(53)을 기준으로 정역회전되는 동안 연결홈(52) 및 연결돌기(51)가 고정부재(60)의 고정돌기(62) 및 고정홈(61)에 끼워지거나 또는 벗어난다.

상기 연결부재(50)는 상기 다리(12) 하단의 수평바(13)에 클램프(54a)를 통하여 체결되는 하우징(54)의 내부에 구비된다. 이를 위하여 상기 중심축(53)의 상단이 상기 하우징(54)의 내부에 고정되어 상기 연결부재(50)가 상기 중심축(53)을 기준으로 회전된다. 그리고 상기 연결부재(50)의 위쪽으로 종동기어(55)가 일체로 구비되고, 상기 하우징(54)의 내부에는 상기 종동기어(55)와 치합되는 구동기어(56)가 구비되며, 상기 구동기어(56)는 서보모터(57)와 결합되어 정역회전 제어된다.

또한 기체(10)의 하부에는 카메라(11) 및 스피커(70)가 구비된다. 상기 스피커(70)는 해상 감시요원의 무전기와 연결된다.

이처럼 구성된 본 발명 한 실시예의 인명구조장치는 기체(10)의 양측 다리(12)에 구비된 수평바(13)에 튜브(40)를 신속하게 체결 및 분리시킬 수 있다. 서보모터(57)를 120도 이내의 범위에서 정역회전시키는 동안 고정부재(60) 및 연결부재(50)가 결합 및 분리되며, 상기 튜브(40)는 자중에 의해 낙하되므로 구성이 간단하다.

도 3에서와 같이 고정부재(60)와 연결부재(50)가 맞물린 상태에서 서보모터(57)에 전원이 공급되지 않으면 구동기어(56) 및 종동기어(55)가 정지상태이므로 연결부재(50)의 회전이 구속된다. 이때 연결부재(50)의 연결홈(52) 및 연결돌기(51)는 고정부재(60)의 고정돌기(62) 및 고정홈(61)으로 끼워져 맞물린 상태이므로 연결부재(50)가 고정부재(60)에서 분리되지 않는다. 따라서 무인비행기의 기체(10) 밑면에 튜브(40)가 매달려 설치된다.

상기 서보모터(57)로 전원이 공급되어 구동기어(56)가 회전되고 종동기어(55)가 함께 회전되면 연결부재(50)가 중심축(53)의 베어링(53a)을 따라 회전된다. 이때 연결부재(50)는 120도 이내의 회전으로 인하여 연결홈(52) 및 연결돌기(51)가 고정돌기(62) 및 고정홈(61)에서 벗어나게 되고, 튜브(40)는 구속해제되어 자중에 의해 비행기의 기체(10)에서 분리된다. 이때 고정부재(60)의 축구멍(63)이 연결부재(50)의 중심축(53)에서 빠지면서 튜브(40)는 수평상태로 낙하되어 조난자에게 투하된다.

또한 카메라(11)가 구비되므로 카메라로 찍은 영상을 감시탑의 감시요원이 확인하면서 조난자가 있는 위치까지 비행기를 정확하게 비행시킬 수 있다. 그리고 기체(10)에는 스피커(70)가 구비되는데, 감시탑의 감시요원이 무전기의 송신부를 이용하여 구조상황을 말하면 무인비행기의 수신부와 연결된 스피커(70)에서 구조상황이 통보되므로, 수상안전요원이 조난 현장에 도착하기까지 조난자에게 구조상황을 방송할 수 있으며, 안전요원의 도착예정시간 등을 통보하여 조난자의 심리상태를 안정시키는데 도움을 준다.

10 : 기체 11 : 카메라
12 : 다리 13 : 수평바
20 : 아암 30 : 모터
40 : 튜브 50 : 연결부재
51 : 연결돌기 52 : 연결홈
53 : 중심축 54 : 하우징
55 : 종동기어 56 : 구동기어
57 : 서보모터 60 : 고정부재
61 : 고정홈 62 : 고정돌기
70 : 스피커

Claims (2)

1. 삭제
2. 기체의 사방으로 다수의 아암이 구비되고, 각 아암에는 비행에 필요한 날개와 모터가 구비된 멀티로터형 무인비행기; 물에 빠진 조난자가 떠 있도록 부력을 가지며, 상부 양쪽에는 원호상으로 고정돌기 및 고정홈을 갖는 한쌍의 고정부재가 구비된 튜브; 그리고 상기 기체 하부의 양쪽 다리마다 구비된 수평바에는 상기 각 고정부재의 고정돌기 및 고정홈과 맞물리도록 원호상으로 연결홈 및 연결돌기를 갖는 연결부재가 구비되는데, 상기 각 연결부재는 각각의 서보모터로 정역회전되고 상기 튜브가 자중에 의해 조난자에게 낙하되도록 한 무인비행기를 이용한 인명구조장치에 있어서,
   상기 고정부재들은 중앙으로 축구멍이 구비되고,
   상기 축구멍에 끼워지는 중심축이 상기 연결부재들의 중앙에 베어링을 통하여 구비되며,
   상기 양쪽 다리들의 수평바마다 체결되는 하우징의 내부에 상기 연결부재가 놓이도록 상기 중심축의 상단이 고정되며,
   상기 연결부재들은 위쪽으로 종동기어가 구비되고, 상기 하우징의 상단에 고정되는 상기 서버모터들에는 상기 종동기어와 치합되는 구동기어가 구비됨을 특징으로 하는 무인비행기를 이용한 인명구조장치.

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