KR101621210B1 - 틸트-큐브 무인기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 틸트-큐브 무인기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정익 무인기의 날개 상에 육방으로 추력을 가할 수 있는 직육면체 형상의 추진부를 형성함으로써, 좁은 장소에서도 수직으로 이착륙이 가능하며, 측풍에 취약하지 않을 뿐만 아니라, 고정익에 의해 신속하게 이동할 수 있는 틸트-큐브 무인기에 관한 것이다.

Description

틸트-큐브 무인기{Tilt-Cube-In-Wing Unmanned Aerial Vehicle}

본 발명은 틸트-큐브 무인기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정익 무인기의 날개 상에 육방(六方)으로 추력을 가할 수 있는 직육면체 형상의 추진부를 형성함으로써, 고정익에 의해 신속하게 이동할 수 있을 뿐만 아니라, 좁은 장소에서도 수직으로 이착륙이 가능한 틸트-큐브 무인기에 관한 것이다.

군수산업에서 시작된 무인기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)는 드론(drone)이라고도 불리며, 사람이 타지 않고 무선전파의 유도에 의해 비행하는 비행기나 헬리콥터 모양의 비행체를 말한다.

최근에는 상기 무인기를 이용하여 군사적, 상업적으로 널리 이용되고 있으며, 이에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다.

특히, 카메라와 센서 등을 이용하여 탁월한 감지능력과 신속한 이동성을 갖춘 무인기는 운송, 보안, 감시, 관측 등 여러 분야에서 활용되고 있는 추세이다.

상기의 예로 미국의 쇼핑몰 업체에서는 무인기(드론)를 이용하여 물류 배송 시스템 구축을 계획하고 있으며, 이에 대한 홍보가 이루어지고 있다.

상기 무인기는 고정익, 회전익, 복합형 등 사용목적에 맞게 다양한 형태로 이루어진다.

상기 고정익은 일반 항공기와 같이 고정익 날개에서 발생하는 양력을 이용하여 비행을 하는 무인기로서, 미국 공개특허공보 제2012-0061508호(Device for Firing Weapons from an Armed Drone, 2012.03.15.)에 제시되었으며, 도 1에 참조하였다.

상기 회전익은 회전하는 날개에서 발생하는 힘을 이용하여 비행하며, 상기 복합형은 상기 고정익과 회전익의 원리를 이용하는 틸트-로터(tilt-rotor) 무인기 등을 말한다.

도 2에 도시된 틸트-로터 무인기(1)는 헬리콥터처럼 수직으로 상승하여 비행기처럼 비행하는 무인항공기를 지칭하며, 고속비행과 고(高)고도 비행이 가능하므로 관측하고자 하는 곳으로 신속하게 이동하여 육지에서 상황을 주야간으로 실시간 관찰할 수 있다.

좀 더 상세히 설명하자면, 상기 틸트-로터 무인기(1)는 고정익 형상의 몸체와 날개를 가지며, 날개 양단에는 로터라고 불리는 프로펠러가 형성된다.

이, 착륙 시에는 헬리콥터처럼 프로펠러를 수직방향으로 세우고 회전하게 되며, 비행할 시에는 프로펠러를 나아가고자 하는 방향 즉, 수평방향으로 눕혀 운용하는 무인기이다.

그러나 틸트-로터 무인기(1)는 복잡한 구성으로 인해 정비 및 보수에 소요되는 시간이 길며, 그에 따른 비용이 증대되는 문제점이 있다.

아울러, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 틸트-로터 무인기(1)와 운용 개념이 유사한 틸트-덕트 무인기(2)는 측풍에 취약한 단점이 있어, 강한 측풍이 부는 지역에서는 상기 틸트-덕트 무인기(2)의 비행 제어가 어려운 문제점이 있다.

미국 공개특허공보 제2012-0061508호(Device for Firing Weapons from an Armed Drone, 2012.03.15.)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고정익 무인기의 날개부 상에 육방으로 추력을 가할 수 있는 직육면체 형상의 추진부를 형성함으로써, 좁은 장소에서도 수직으로 이착륙이 가능하며, 이동하고자 하는 방향으로 이동 제어가 쉬운 틸트-큐브 무인기를 제공하는 것이다.

특히, 본 발명의 목적은 고정익 무인기의 날개부 상에 육방으로 추력을 가할 수 있는 정육면체 형상의 추진부를 형성함으로써, 측풍에 취약하지 않을 뿐만 아니라, 고정익에 의해 신속하게 이동할 수 있는 틸트-큐브 무인기를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 고정익 무인기의 날개부 상에 육방으로 추력을 가할 수 있는 정육면체 형상의 추진부를 형성함으로써, 수직 및 수평 이동에 따라 추진부의 방향 위치를 각각 이동시켜야 하는 종래의 틸트-로터 무인기와는 달리, 이동하고자 하는 방향으로 이동하도록 추력을 발생시키는 틸트-큐브 무인기를 제공하는 것이다.

아울러, 본 발명의 목적은 추진부를 날개부를 기준으로 상하방향 회전 가능하게 형성함으로써, 비행 중의 상하방향 제어를 용이하게 할 수 있는 틸트-큐브 무인기를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 몸체와, 상기 몸체 좌우방향 양단에 형성되는 날개부와, 상기 날개부 상에 형성되어 추력을 발생시키는 추진부와, 상기 몸체 길이방향 끝단에 형성되는 꼬리날개부와, 상기 몸체 내부에 형성되어 비행을 제어하는 제어부를 포함하는 무인기로서, 상기 추진부는 프레임으로 구성된 직육면체 형상을 가지는 추진부몸체; 상기 추진부몸체의 육방(六方)면에 형성되되, 각각 육방으로 추력을 발생시키는 추진체; 및 상기 추진부몸체 내부 일측에 형성되며, 상기 추진체로 동력을 공급하는 동력부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 추진부는 상기 추진체가 프로펠러인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 추진부몸체는 상기 날개부를 기준으로 상기 몸체의 길이방향으로 회전 가능하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 몸체는 상기 몸체 일측에 카메라가 구비되는 촬영부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 추진부몸체는 덕트(duct) 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 고정익 무인기의 날개부 상에 육방으로 추력을 가할 수 있는 직육면체 형상의 추진부를 형성함으로써, 좁은 장소에서도 수직으로 이착륙이 가능하며, 이동하고자 하는 방향으로 이동 제어가 쉬운 장점이 있다.

특히, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 고정익 무인기의 날개부 상에 육방으로 추력을 가할 수 있는 정육면체 형상의 추진부를 형성함으로써, 측풍에 취약하지 않을 뿐만 아니라, 고정익에 의해 신속하게 이동할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 고정익 무인기의 날개부 상에 육방으로 추력을 가할 수 있는 정육면체 형상의 추진부를 형성함으로써, 수직 및 수평 이동에 따라 추진부의 방향 위치를 각각 이동시켜야 하는 종래의 틸트-로터 무인기와는 달리, 이동하고자 하는 방향으로 이동하도록 추력을 발생시키는 장점이 있다.

아울러, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 추진부를 날개부를 기준으로 상하방향 회전 가능하게 형성함으로써, 비행 중의 상하방향 제어를 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 고정익 무인기를 나타낸 도면.
도 2는 종래의 틸트-로터 무인기를 나타낸 도면.
도 3은 종래의 틸트-덕트 무인기와 이에 따른 운용동작을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기의 추진부를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기의 단면도 및 제어부를 개념적으로 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기 추진부의 위치 실시예를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기 추진부의 위치 실시예를 나타낸 또 다른 도면.
도 9는 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기의 틸트 기능을 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기 추진부의 추진부몸체 실시예를 나타낸 도면.

이하, 상기한 바와 같은 특징을 가지는 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기를 첨부된 도면을 참조로 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 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 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 종래의 고정익 무인기를 나타낸 도면이고, 도 2는 종래의 틸트-로터 무인기를 나타낸 도면이며, 도 3은 종래의 틸트-덕트 무인기와 이에 따른 운동작을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기의 추진부를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기의 단면도 및 제어부를 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기 추진부의 위치 실시예를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기 추진부의 위치 실시예를 나타낸 또 다른 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기의 틸트 기능을 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기 추진부의 추진부몸체 실시예를 나타낸 도면이다.

도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 무인기를 이루는 몸체(100)와 상기 몸체(100) 좌우방향 양단에 형성되는 날개부(200), 상기 날개부(200) 상에 형성되어 추력을 발생시키는 추진주(210), 상기 몸체(100) 길이방향 끝단에 형성되는 꼬리날개부(300) 및 상기 몸체(100) 내부에 형성되어 비행을 제어하는 제어부(100)를 포함하는 고정익 무인기로서, 상기 날개부(200) 상에 형성되되 육방(六方)으로 추력을 가할 수 있는 추진부(210)를 포함하는 틸트-큐브 무인기이다.

즉, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 양력을 받기 위한 날개부(200)를 가지며, 그 날개부(200)의 양력을 이용하여 이동하는 고정익 무인기의 개념에 육방의 어느 방향, 즉 원하는 방향으로 추력을 가할 수 있어 수직이동이 용이한 회전익 무인기의 개념이 접목된 무인기이다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 일정 길이로 형성되는 무인기의 몸체(100)를 가지며, 상기 몸체(100) 좌우방향 양단에 양력을 받기 위한 날개부(200)를 포함한다.

상기 몸체(100)의 형상은 사용목적에 따라 다양한 형상의 몸체를 형성할 수 있으므로, 도면에 도시된 몸체(100)의 형상과 일정한 길이 및 일정한 폭으로 한정하지 않는다.

아울러, 상기 몸체(100) 길이방향 끝단에는 좌우 이동 및 수평 맞춤을 위한 꼬리날개부(300)가 구비되며, 상기 몸체(100) 내부에는 비행을 제어하는 제어부(110)를 포함한다.

상기 꼬리날개부(300)는 상기 몸체(100) 길이방향 끝단에 형성되어 무인기의 좌우 이동 및 수평 맞춤을 하는 역할을 하며, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 추진부(210)가 육방으로 추력을 가하여 수직이동 및 평형을 유지할 수 있으므로, 상기 꼬리날개부(300)는 무인기의 사용목적 및 형태에 따라 구비되어 상기 추진부(210)의 수직이동 및 좌우이동을 보조할 수 있으며, 구비되지 않고 상기 추진부(210)로만 좌우이동 및 평형을 유지할 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(110)는 전기적 명령 신호를 전달받는 수신수와 명령을 연산하는 컴퓨터 등이 구비될 수 있으며, 상기 제어부(110)는 무인기의 비행을 제어하거나 알고리즘을 관장한다.

아울러, 상기 제어부(110)는 상기 몸체(100)뿐만 아니라, 상기 추진부(210)의 중앙에 형성될 수 있으므로 상기 제어부(110)의 위치는 한정하지 않는다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 추진부(210)는 프레임으로 구성된 정육면체 형상을 가지는 추진부몸체(211)를 포함하며, 상기 추진부몸체(211)의 육방면에 형성되되, 각각 육방으로 추력을 발생시키는 추진체(212)를 포함한다.

아울러, 상기 추진부몸체(211) 내부 일측에 형성되며, 상기 추진체(212)로 동력을 공급하는 동력부(213)를 포함한다.

상기 추진체(212)는 상하, 좌우, 전후방향으로 6개로 형성되는 것이 권장되는데, 상기 추진부(210)는 육방으로 형성된 추진체(212)로 추력을 발생시켜 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기의 동작(비행, 이/착륙)을 수행하게 한다.

즉, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기의 추진부(210)는 한측 또는 양측 정도로만 추력을 발생시키는 추진장치를 가지는 종래의 일반적인 무인기와는 달리 육방으로 모두 추력을 발생시키는 추진부(210)를 포함함으로써, 육방 어디든 이동이 가능한 장점이 있다.

이는 고정익 무인기가 가지지 못하는 수직이동을 가능하게 하며, 이는 좁은 장소에서의 이, 착륙을 가능하게 하는 장점이 있다.

아울러, 고정익 무인기와 회전익 무인기 및 현존하는 모든 비행체는 자세를 기울이는 운동(롤, 피치, 요잉)을 통해 방향 전환을 하는데 반해, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 전후, 좌우방향의 이동이 수월하므로 방향에 따른 이동의 제어가 쉬울 뿐만 아니라, 원하고자 하는 방향으로 추진장치의 방향 위치를 이동시켜야 할 필요가 없어, 이동에 따른 시간 소요 및 장비의 안전성이 뛰어난 장점이 있다.

또한, 상기 몸체(100) 좌우방향으로 추력을 가하여 무인기의 수평중심을 제어하기 편리하며, 이는 측풍에 불리한 종래의 무인기보다 측풍에 강한 장점을 가진다.

아울러, 도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기의 상기 추진부(210)는 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 날개부(200) 상의 중앙에 위치할 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 날개부(200) 끝단에 위치할 수 있다.

물론, 상기 날개부(200) 상에 형성되는 상기 추진부(210)의 위치는 무인기의 크기, 목적, 주변환경 등을 고려하여 다양한 위치의 실시예가 가능하므로, 상기에 기재된 바와 같은 위치에 한정하지 않는다.

상기 추진부(210)의 추진체(212)는 무인기에 널리 이용되는 프로펠러의 회전에 의해 발생되는 추력을 이용하는 프로펠러방식이 권장되지만, 상기 프로펠러 방식 외에 제트엔진 등 다양한 추진부(210) 및 추진체(212)의 실시예가 가능하므로, 상기 프로펠러 방식에 한정하지는 않는다.

아울러, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기의 상기 추진부몸체(211)는 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 날개부(200)를 기준으로 상기 몸체(100)의 길이방향으로 회전 가능하게 형성되는 것을 특징으로 한다.

즉, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기가 틸트 기능을 가지는 것을 의미하는데, 이는 상기 틸트-큐브 무인기의 운용 중, 진행하고자 하는 방향의 상하위치를 제어하기 용이한 장점이 있다.

다시말해, 육방으로 추력을 가할 수 있는 추진부(210)에 있어서, 회전(틸트)을 통해 위치를 제어할 수 있으므로, 진행하고자 하는 방향의 미세한 위치까지 제어할 수 있는 장점이 있다.

아울러, 추진부(210)의 추진체(212) 중 어느 하나가 고장 또는 파손으로 인해 운용 불가한 상황이 발생한다 하더라도, 틸트기능을 통해 다른 추진체(212)가 고장 또는 파손된 추진체(212)를 대신할 수 있으므로, 안전성이 높아지는 장점이 있다.

본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 상기 몸체(100) 일측에 카메라기 구비되는 촬영부를 더 포함할 수 있다.

상기 촬영부는 선택되는 몸체(100) 일측에 형성되어, 사용목적에 따라 구비되는 위치는 다양한 실시예가 가능하다.

아울러, 도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 틸트-큐브 무인기는 상기 추진부몸체(211)가 프레임으로만 이루어지지 않고 덕트(duct) 형상으로 이루어질 수 있다.

덕트는 유체를 이동시키기 위해 금속판으로 사각형이나 원형으로 형성된 공기통로로서, 상기 덕트는 일정하게 형성되는 금속판으로 인해 공기역학적으로 효율을 향상시키는 장점이 있다.

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 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

100 : 몸체
110 : 제어부
200 : 날개부
210 : 추진부
211 : 추진부몸체
212 : 추진체
213 : 동력부
300 : 꼬리날개부
1 : 틸트-로터 무인기
2 : 틸트-덕트 무인기

Claims (5)

1. 몸체(100)와, 상기 몸체(100) 좌우방향 양단에 형성되는 날개부(200)와, 상기 날개부(200) 상에 형성되어 추력을 발생시키는 추진부(210)와, 상기 몸체(100) 길이방향 끝단에 형성되는 꼬리날개부(300)와, 상기 몸체(100) 내부에 형성되어 비행을 제어하는 제어부(110)를 포함하는 무인기로서,
   상기 추진부(210)는
   프레임으로 구성된 직육면체 형상을 가지는 추진부몸체(211);
   상기 추진부몸체(211) 내부에 위치하며, 지지부재에 의해 상기 추진부몸체(211)의 프레임에 고정되는 동력부(213); 및
   상기 동력부(213)에 연결되되, 상기 몸체(100)의 전, 후, 좌, 우, 상, 하 방향으로 각각 형성되는 6개의 프로펠러를 포함하는 추진체(212);를 포함하되,
   상기 추진부몸체(211)는
   상기 몸체(100) 폭방향을 축으로 회전 가능하게 형성되는 것을 특징으로 하는 틸트-큐브 무인기.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 몸체(100)는
   상기 몸체(100) 일측에 카메라가 구비되는 촬영부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 틸트-큐브 무인기.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 추진부몸체(211)는
   덕트(duct) 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 틸트-큐브 무인기.
   

Images