KR101665445B1

KR101665445B1 - 무인 비행체 및 이의 제어 방법

Info

Publication number: KR101665445B1
Application number: KR1020140101736A
Authority: KR
Inventors: 서지원; 김진효
Original assignee: 연세대학교 산학협력단
Priority date: 2014-08-07
Filing date: 2014-08-07
Publication date: 2016-10-13
Also published as: KR20160018919A

Abstract

본 발명은 무인 비행체 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 몸체; 몸체에 설치되고, 다수의 회전 날개를 구비한 날개부; 및 몸체에 설치되고, 다수의 회전 날개 간의 거리를 변화시키도록 다수의 회전 날개를 구동하는 구동부를 포함하는 무인 비행체를 제공한다.

Description

무인 비행체 및 이의 제어 방법{UNMANNED AERIAL VEHICLE AND CONTROL METHOD OF THE SAME}

본 발명은 무인 비행체 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명은 정보통신산업진흥원 미래창조과학부의 IT명품인재양성사업의 일환으로 수행한 연구(과제번호 NIPA-2014-H0201-14-1002, IT명품인재양성사업)로부터 도출된 것이다.

무인 비행체는 고정익(fixed wing) 항공기, 멀티로터(multi-rotor) 비행체, 틸트로터(tilt-rotor) 비행체, 새처럼 날개짓하는 오니솝터(ornithopter) 등의 다양한 형태로 개발되고 있다. 틸트로터 비행체는 수직 이착륙을 위한 구동 모드에서 고속 주행을 위한 고정익 형태의 구동 모드로의 변환 과정에서 제어가 불연속적이고, 제어가 어려운 단점이 있다.

다수의 날개를 구비한 멀티로터 무인 비행체는 수직 이착륙 및 정지 비행(hovering)이 가능하고, 비교적 쉽게 제어할 수 있는 장점 때문에 항공 촬영, 감시 또는 구조 등의 다양한 목적으로 연구 및 활용되어 왔으며, 최근에는 아마존에서 무인 배달 시스템으로 활용하려는 계획을 발표하는 등 그 가능성이 확대되고 있는 상황이다. 하지만 날개가 고정된 형태의 멀티 로터는 기타 다른 비행 방식에 비해 빠른 위치 이동이 어렵다는 단점이 있다.

본 발명은 다양한 비행 목적, 환경 및 상황에 따라 적응적으로 무인 비행체의 회전 관성을 조절하여 효율적인 제어를 가능하게 하는 무인 비행체 및 이의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 무인 비행체는, 몸체; 상기 몸체에 설치되고, 다수의 회전 날개를 구비한 날개부; 및 상기 몸체에 설치되고, 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 변화시키도록 상기 다수의 회전 날개를 구동하는 구동부를 포함한다.

상기 날개부는, 상기 몸체에 이동 가능하도록 설치되고, 상기 다수의 회전 날개를 구비한 다수의 날개 지지부를 포함하고, 상기 구동부는, 상기 다수의 날개 지지부를 구동하여 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 변화시킬 수 있다.

상기 구동부는, 구동모터; 및 상기 다수의 날개 지지부 각각에 구비된 기어부와 기어 결합되고, 상기 구동모터에 의해 회전하는 기어부재를 포함할 수 있다.

상기 구동부는, 상기 다수의 날개 지지부를 개별적으로 구동시키도록, 상기 다수의 날개 지지부 각각에 구비된 기어부와 기어 결합되는 다수의 기어부재; 및 상기 다수의 기어부재 각각을 회전시켜, 각각의 날개 지지부를 개별적으로 구동시키는 다수의 구동모터를 포함할 수 있다.

상기 구동부는, 상기 무인 비행체의 무게 중심으로부터 멀어지거나 가까워지도록 상기 다수의 회전 날개를 이동시켜, 상기 무인 비행체의 회전 관성을 조절할 수 있다.

상기 무인 비행체는, 상기 무인 비행체의 자세 정보에 따라 상기 다수의 회전 날개 간의 거리가 조절되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 무인 비행체는, 원격 제어 장치와 무선 통신하는 통신부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 원격 제어 장치로부터 송신된 안정 비행 모드 명령에 따라 상기 다수의 회전 날개 간의 거리가 증가하도록 상기 구동부를 제어하고, 상기 원격 제어 장치로부터 송신된 고속 비행 모드 명령 또는 충돌 방지 명령에 따라 상기 다수의 회전 날개 간의 거리가 감소하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.

상기 구동부는, 상기 무인 비행체의 정지 비행시 또는 외부의 간섭으로 인한 자세 불안정시 상기 다수의 회전 날개 간의 거리가 증가하도록 상기 다수의 회전 날개를 구동하고, 상기 무인 비행체의 이동 비행시나 방향 전환시 또는 주변 구조물과 충돌 우려시, 상기 다수의 회전 날개 간의 거리가 감소하도록 상기 다수의 회전 날개를 구동할 수 있다.

상기 구동부는, 곡선 형상을 갖는 다수의 홈을 구비하고, 상기 다수의 홈 내에 상기 다수의 회전 날개를 지지하는 회전판; 및 상기 회전 날개를 직선 방향으로 가이드하는 가이드부재; 및 상기 회전판을 회전 구동하여 상기 다수의 회전 날개를 상기 다수의 홈 내에서 이동시킴으로써, 상기 다수의 회전 날개를 상기 가이드부재를 따라 직선 방향으로 진퇴시키는 회전 구동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 몸체에 다수의 회전 날개를 구비한 날개부가 설치된 무인 비행체를 제어하는 무인 비행체의 제어 방법으로서, 상기 무인 비행체의 비행 목적이나 주변 환경 및 상황에 따라 적응적으로 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 조절하여 상기 무인 비행체의 회전 관성을 변화시키는 단계를 포함하는 무인 비행체의 제어 방법이 제공된다.

상기 무인 비행체의 회전 관성을 변화시키는 단계는, 상기 무인 비행체의 무게 중심으로부터 멀어지거나 가까워지도록 상기 다수의 회전 날개를 이동시켜 상기 무인 비행체의 회전 관성을 조절할 수 있다.

상기 무인 비행체의 회전 관성을 변화시키는 단계는, 원격 제어 장치로부터 안정 비행 모드 명령이 송신되면 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 증가시키고, 상기 원격 제어 장치로부터 고속 비행 모드 명령 또는 충돌 방지 명령이 송신되면 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 감소시킬 수 있다.

상기 무인 비행체의 회전 관성을 변화시키는 단계는, 상기 무인 비행체의 정지 비행시 또는 외부의 간섭으로 인한 자세 불안정시 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 증가시키고, 상기 무인 비행체의 이동 비행시나 방향 전환시 또는 주변 구조물과 충돌 우려시 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 감소시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따르면, 몸체; 상기 몸체에 설치되고, 다수의 회전 날개를 구비한 날개부; 및 상기 몸체에 설치되고, 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 변화시키도록 상기 다수의 회전 날개를 구동하는 구동부를 포함하는 비행체가 제공된다.

본 발명의 실시 예에 의하면, 다양한 비행 목적과 환경 및 상황에 따라 적응적으로 무인 비행체의 회전 관성을 조절하여 무인 비행체를 효율적으로 제어할 수 있다.

본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체를 보여주는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체의 내부를 상부 측에서 바라본 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체의 사시도로서, 무인 비행체를 구성하는 회전 날개들의 거리가 증가된 것을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 무인 비행체의 내부를 상부 측에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 실시 예에 따른 무인 비행체의 비행 상황을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 무인 비행체를 보여주는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 무인 비행체를 보여주는 사시도이다.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다.

본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체는 다수의 회전 날개를 구비한 멀티로터(multi-rotor) 형태의 무인 비행체로서, 비행 목적과 환경 및 상황에 적응적으로 다수의 회전 날개 간의 거리를 조절하는 구동부에 의하여, 무인 비행체의 회전 관성, 무게 중심을 변화시킬 수 있다.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체는 다수의 회전 날개의 간격이 변화되는 가변형 날개 구조를 가지며, 이에 따라 다양한 비행 목적과 환경 및 상황에 적응적으로, 무인 비행체의 무게 중심으로부터 멀어지거나 가까워지도록 회전 날개들을 구동하여 무인 비행체의 회전 관성 및 무게 중심을 조절할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 의하면, 회전 날개들의 간격을 조절하여, 무인 비행체의 비행 목적과 환경 및 상황별 구동 모드에 따라 최적화된 비행 제어를 수행할 수 있으며, 무인 비행체를 빠르게 이동 혹은 방향 전환하거나 주행의 안정성을 도모함에 있어 효율적인 제어가 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체를 보여주는 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체(100)는 몸체(110), 몸체(110)에 설치되는 날개부(120) 및 구동부(130)를 포함한다.

몸체(110)는 내부에 중공부를 가지며, 내면 측에 날개부(120)와 구동부(130)를 안정적으로 지지 및 가이드하는 구조가 형성될 수 있다. 도 1의 실시 예에서, 몸체(110)는 육면체 형상으로 제공되어 있으나, 원통형 등의 다양한 형상으로 변형될 수도 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체의 내부를 상부 측에서 바라본 도면이다. 도 1 내지 도 2를 참조하면, 날개부(120)는 다수의 회전 날개(121~124) 및 다수의 날개 지지부(125~128)를 포함한다. 각각의 회전 날개(121~124)는 날개 지지부(125~128) 상에 설치된다.

회전 날개(121~124)는 날개 지지부(125~128)의 상면 말단 측에 설치된 날개 구동모터(121a~124a)에 의해 회전 구동된다. 도시된 예에서, 날개부(120)는 네 개의 회전 날개(121~124)로 이루어져 있으나, 날개부(120)는 2개나 3개, 혹은 5개 이상의 회전 날개로 이루어질 수도 있다.

날개 지지부(125~128)는 바(bar) 형태로 이루어져, 몸체(110)에 이동 가능하도록 설치된다. 날개 지지부들(125~128)은 몸체(110)의 외면을 관통하는 관통홈(110a)에 삽입되어, 관통홈(110a)을 통해 일부분이 몸체(110)의 외부로 인출되거나, 몸체(110)의 내측으로 반입될 수 있다.

구동부(130)는 비행 목적, 주변 환경 및 상황에 따른 다양한 구동 모드에 대응하여, 회전 날개들(121~124) 간의 거리를 변화시키도록, 날개 지지부들(125~128)을 구동할 수 있다. 구동부(130)에 의해 회전 날개들(121~124)이 이동함에 따라 회전 날개들(121~124) 간의 거리가 변화되고, 그에 따라 무인 비행체(100)의 회전 관성이 변화된다.

날개 지지부들(125~128)은 상호 간에 간섭이 발생하지 않도록 몸체(110)의 서로 다른 방향과 위치에 배치될 수 있다. 도시된 예에서, 제1 및 제2 날개 지지부(125,126)는 몸체(110)의 상부측 영역에 배치되고, 제3 및 제4 날개 지지부(127,128)는 몸체(110)의 하부측 영역에 배치되어 있다.

제1 및 제2 날개 지지부(125,126)는 제1 방향(X)으로 나란하게 배치되고, 상호 간에 간섭이 발생하지 않도록, 제2 방향(Y)을 기준으로 서로 간에 이격된 위치에 배치되어 있다. 이와 유사하게, 제3 및 제4 날개 지지부(127,128)는 제2 방향(Y)으로 나란하게 배치되고, 상호 간에 간섭이 발생하지 않도록, 제1 방향(Y)을 기준으로 서로 간에 이격된 위치에 배치되어 있다.

이러한 구조에 의하여, 제1 내지 제4 날개 지지부(125~128) 간에 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있는 동시에, 몸체(110)의 내부 공간을 효율적으로 활용하여 무인 비행체(100)를 콤팩트한 구조로 구현할 수 있고, 무인 비행체(100)를 소형화, 저전력화할 수 있다.

회전 날개들(121~124) 및 날개 지지부들(125~128)은 항상 무인 비행체(100)의 무게 중심을 기준으로 대칭을 이루게 되므로, 무인 비행체(100)의 무게중심을 일정하게 유지하여 자세 제어를 용이하게 수행할 수 있다.

또한, 날개 지지부들(125~128)은 모두 같은 길이를 갖도록 형성되어 있으며, 구동부(130)에 의하여 동일한 길이만큼 몸체(110)에 인출입하도록 이루어져 있으므로, 날개 지지부들(125~128)이 몸체(110)의 내외로 진퇴하는 것과 관계없이 무인 비행체(100)의 무게 중심을 일정하게 유지할 수 있으며, 정지비행(hovering)의 안정성 및 빠른 이동의 변수로 작용하는 회전 관성만을 변화시킬 수 있다.

구동부(130)는 무인 비행체(100)의 무게 중심을 기준으로 회전 날개들(121~124)을 이동시켜, 무인 비행체(100)의 회전 관성을 조절하는 기능을 수행한다. 도 1 내지 도 2의 실시 예에서, 구동부(130)는 구동모터(131), 구동모터(131)의 회전축과 연결되어 구동모터(131)의 구동에 따라 회전하는 기어부재(132)를 포함한다.

기어부재(132)는 날개 지지부(125~128)에 형성된 기어부(129)에 기어 결합되어 있다. 도시된 실시 예에서, 기어부(129)는 랙 기어(rack gear)로 이루어지고, 기어부재(132)의 외면은 랙 기어와 결합되는 피니언 기어(pinion gear)로 이루어진다. 구동모터(131)가 구동되면, 구동부(130)와 날개 지지부들(125~128)의 피니언/랙 기어 결합 구조에 의하여, 날개 지지부들(125~128)이 몸체(110)의 외부로 인출되거나 몸체(110)의 내부로 인입될 수 있다.

구동부(130)의 다른 실시 예로, 피니언/랙 기어 구조 이외에, 스크류(screw) 기어 구조 혹은 유압 실린더 구조 등의 다양한 방식으로, 날개 지지부(125~128)를 몸체(110)에 대하여 직선 방향으로 진퇴시키는 것도 가능하다.

날개 지지부들(125~128)의 진퇴에 따라 회전 날개들(121~124) 간의 거리가 변화되고, 그에 따라 무인 비행체(100)의 회전 관성이 변화한다. 날개 지지부(125~128)의 신장 시 무인 비행체(100)의 회전 관성은 증가하고, 이에 따라 무인 비행체(100)는 안정적으로 자세를 유지할 수 있게 된다.

반대로, 날개 지지부(125~128)의 후퇴시 무인 비행체(100)의 회전 관성이 감소하고, 이에 따라 무인 비행체(100)는 빠르게 이동하거나 신속하게 자세를 변경할 수 있게 된다. 만약, 건물들 사이의 좁은 틈을 통과해야 하는 경우와 같이, 주변 장애물과 충돌의 위험성이 있는 경우, 무인 비행체(100)는 날개 지지부들(125~128)을 몸체(110) 내에 반입시켜, 충돌 사고의 위험을 줄일 수도 있다.

도 1 내지 도 2의 실시 예에 의하면, 하나의 구동부(구동모터 및 기어부재)에 의하여 다수의 회전 날개(121~124)의 간격을 조절할 수 있으며, 구동부(130)에 의하여 회전 날개들(121~124)이 동일한 이동한 거리만큼 이동되게 기어 결합 구조를 설계하여, 무인 비행체(100)의 무게 중심을 일정하게 유지한 상태로, 무인 비행체(100)의 회전 관성만을 변화시킬 수 있는 이점이 제공된다.

본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체(100)는 수직 이착륙 및 정지 비행(hovering) 등 기존의 멀티로터 무인 비행체의 장점을 그대로 살리면서, 비행 목적이나 주변 환경 및 상황에 따라 비교적 간단한 방법으로 무인 비행체의 회전 관성을 변화시킬 수 있다. 따라서, 무인 비행체의 빠른 이동이나 주행 안정성에 있어서 효율적인 제어가 가능하다.

예를 들어, 무인 비행체(100)는 제자리에서 정지 비행시 혹은 바람 등 외부 간섭의 영향이 큰 것으로 판단시, 무인 비행체(100)의 자세를 안정화하기 위하여 무인 비행체(100)의 회전 관성이 증가하도록 회전 날개들(121~124) 간의 거리를 증가시킬 수 있다.

다른 예로, 무인 비행체(100)는 고속 이동시 혹은 주행 방향을 빈번하게 변화시키는 비행 상황인 것으로 판단시, 무인 비행체(100)의 빠른 이동 및 신속한 방향 전환을 위하여 무인 비행체(100)의 회전 관성이 감소하도록 회전 날개들(121~124) 간의 거리를 감소시킬 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체의 구성도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 무인 비행체(100)는 제어부(140), 측정부(150), 통신부(160), 메모리(170), 영상 촬영부(180), 배터리(190)를 더 포함할 수 있다.

제어부(140)는 무인 비행체(100)의 비행 구동을 위한 자세 제어 및 위치 제어 등의 기능을 수행한다. 제어부(140)는 적어도 하나의 프로세서(processor)로 구현될 수 있다. 제어부(140)는 무인 비행체(100)의 자세 정보에 따라 회전 날개들(121~124)의 이동 거리 값을 산출할 수 있다. 구동부(130)는 제어부(140)에서 산출한 회전 날개(121~124)의 이동 거리 값에 따라 날개 지지부(125~128)를 구동하여 무인 비행체(100)의 회전 관성을 조절하게 된다.

측정부(150)는 무인 비행체(100)의 자세 정보를 측정할 수 있다. 자세 정보는 예를 들어, 무인 비행체(100)의 위치, 속도, 가속도 정보, 기울기 정보, 흔들림 정보 등을 포함할 수 있다. 측정부(150)는 예를 들어, 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서, GPS(Global Positioning System), 지진계와 같이 흔들림(진동)의 정도(주기나 레벨)를 측정하는 진동 감지 센서, 주변 구조물을 감지하는 근접 감지 센서와 같은 측정 장치들을 포함할 수 있다.

제어부(140)는 측정부(150)에서 측정된 무인 비행체(100)의 자세 정보에 따라 적응적으로, 무인 비행체(100)의 회전 관성을 조절하기 위한 회전 날개(121~124)의 이동 거리 값을 산출할 수 있다.

예를 들어, 무인 비행체(100)의 흔들림 정도가 심하여 무인 비행체(100)의 자세가 불안정한 경우, 측정부(150)에서 자세의 변화 정도가 미리 설정된 상한 기준 값보다 큰 것을 감지하게 된다. 이에 따라 제어부(140)는 무인 비행체(100)의 자세를 안정화하기 위해서, 도 4에 도시된 바와 같이 날개 지지부들(125~128)을 몸체(110)의 외부로 연장시켜 회전 관성을 증가시킬 수 있다.

반대로, 무인 비행체(100)의 자세 변화 정도가 미리 설정된 하한 기준 값보다 작은 경우, 제어부(140)는 무인 비행체(100)가 신속하게 자세를 변화하고 빠르게 이동할 수 있도록, 구동부(130)를 제어하여 무인 비행체(100)의 자세가 불안정해지지 않는 한도 내에서 날개 지지부들(125~128)을 몸체(110)의 내측으로 반입킴으로써 회전 관성을 감소시킬 수 있다.

또 다른 예로, 측정부(150)의 근접 감지 센서 등을 이용하여 주변의 구조물(건물, 나무, 다른 무인 비행체 등)과 충돌 위험을 감지시, 제어부(140)는 무인 비행체(100)가 주변의 구조물과 충돌하는 것을 방지하기 위해, 날개 지지부들(125~128)을 몸체(110)의 내측으로 반입시키도록 구동부(130)를 제어할 수 있다.

통신부(160)는 사용자에 의하여 원격 제어가 가능하도록 사용자의 원격 제어 장치(미도시)와 무선으로 통신하고, 영상 촬영부(180)에서 촬영한 영상 정보를 무선 송신하는 기능을 수행할 수 있다. 회전 날개(121~124)들의 간격은 원격 제어 장치를 통한 사용자의 입력을 통해 수동으로 조절될 수도 있다.

일 실시 예로, 제어부(140)는 사용자에 의해 입력되어 원격 제어 장치로부터 송신된 안정 비행 모드 명령에 따라, 회전 날개들(121~124) 간의 거리가 증가하도록 구동부(130)를 제어하고, 원격 제어 장치로부터 송신된 고속 비행 모드 명령 또는 충돌 방지 명령에 따라 회전 날개들(121~124) 간의 거리가 감소하도록 구동부(130)를 제어할 수 있다.

메모리(170)는 무인 비행체(100)의 비행과 자세 및 위치 제어, 회전 관성의 조절과 같은 기능을 실행하기 위한 프로그램, 영상 촬영부(180)에 의해 촬영된 영상 등의 정보를 저장할 수 있다. 배터리(190)는 무인 비행체(100)에 전원을 공급하기 위해 제공된다.

도 5는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 무인 비행체의 내부를 상부 측에서 바라본 도면이다. 도 5를 참조하면, 구동부(130)는 다수의 기어부재(133~136)와 각각의 기어부재(133~136)를 회전시키는 다수의 구동모터(미도시)를 포함할 수 있다. 기어부재들(133~136)은 서로 다른 날개 지지부(125~128)의 기어부(129)와 기어 결합되어 있다.

도 5의 실시 예에 의하면, 기어부재들(133~136)에 의하여 각각의 날개 지지부(125~128)의 이동량을 개별적으로 조절할 수 있다. 따라서, 도 5의 실시 예에 의하면, 도 3에 도시된 구성들, 즉 제어부(140), 측정부(150), 통신부(160), 메모리(170), 영상 촬영부(180), 배터리(190)의 배치 구조 혹은 그 밖의 원인으로 인하여 무인 비행체(100)의 무게 중심이 한쪽으로 치우치게 되더라도, 회전 날개들(121~124)과 날개 지지부들(125~128)의 위치를 개별적으로 제어하여 무인 비행체(100)의 무게 중심을 조절할 수 있으며, 이에 따라 무인 비행체(100)의 자세를 수평으로 유지하여 비행 제어를 용이하게 수행할 수 있는 이점이 제공된다.

또한, 도 5의 실시 예에 의하면, 도 6에 도시된 바와 같이, 무인 비행체(100)가 제1 방향(X)으로 비행시 제2 방향(Y)으로의 폭이 좁은 건물들(10,20)의 사이를 비행해야 하는 등의 경우에 있어서, 제2 방향(Y)으로 배열된 제2 및 제4 날개 지지부(127,128)를 몸체(110) 안으로 반입시켜, 건물(10,20)과의 충돌을 방지하는 동시에, 제1 방향(X)으로 배열된 제1 및 제3 날개 지지부(125,126)는 몸체(110) 외부로 확장시켜 무인 비행체(100)의 자세를 안정적으로 제어할 수 있다.

또한, 도 5의 실시 예에 의하면, 특정 방향으로의 빠른 이동을 위하여, 무인 비행체(100)의 이동 방향과 나란한 방향으로 배열된 날개 지지부들 간의 거리를 줄이고, 무인 비행체(100)의 이동 방향과 수직한 방향으로 배열된 날개 지지부들 간의 거리를 증가시킴으로써, 이동 방향과 나란한 축을 중심으로 한 무인 비행체(100)의 회전 관성을 높여 주행 안정성을 확보하는 동시에, 이동 방향과 수직한 축을 중심으로 한 무인 비행체(100)의 회전 관성을 감소시켜, 무인 비행체(100)를 이동 방향으로 빠르게 이동시킬 수도 있다.

또한, 도 5의 실시 예에 의하면, 날개 구동모터의 특성이나 모터 드라이버, 혹은 배터리 등의 문제로 인하여, 특정 회전 날개의 성능이 급격히 저하되거나 변화하게 된 경우에 있어, 무인 비행체(100)의 안정성이 확보될 수 있도록, 회전 날개들(121~124) 간의 거리를 개별적으로 변화시킬 수도 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 무인 비행체를 보여주는 사시도이다. 도 7을 참조하면, 구동부(130)는 회전 날개들(121~124)을 날개 지지부(125~128) 상에서 이동시키도록, 날개 지지부들(125~128) 각각에 설치되는 실린더(137)를 포함할 수 있다. 회전 날개들(121~124)은 실린더(137)에 의해 인출되거나 신축되는 실린더 로드(137a)에 고정되어져 날개 지지부(125~128) 상에 형성된 가이드홈(125a~128a)을 따라 이동할 수 있다.

따라서, 도 7의 실시 예에 의하면, 다양한 비행 목적, 환경 및 상황에 따른 구동 모드 별로 회전 날개들(121~124)의 간격을 조절하여, 무인 비행체(100)의 회전 관성을 변화시킴으로써, 무인 비행체(100)의 비행을 효율적으로 제어할 수 있다. 또한, 도 7의 실시 예에 의하면, 다수의 실린더(137)에 의하여 각각의 회전 날개(121~124)의 위치를 개별적으로 조절할 수 있으며, 이에 따라 무인 비행체(100)의 무게 중심을 조절하여 무인 비행체(100)의 자세를 수평으로 유지할 수 있고, 무인 비행체(100)의 비행 제어를 용이하게 수행할 수 있다.

뿐만 아니라, 도 7의 실시 예에 의하면, 무인 비행체(100)의 이동 방향과 나란한 방향의 날개 지지부들 간의 거리를 줄이고, 이동 방향과 수직한 방향의 날개 지지부들 간의 거리를 증가시켜, 주행 안정성을 확보하는 동시에 무인 비행체(100)를 이동 방향으로 신속하게 이동시킬 수 있으며, 특정 회전 날개의 성능에 문제가 생긴 경우, 무인 비행체(100)의 안정성을 확보할 수 있도록 회전 날개(121~124) 간의 거리를 개별적으로 변화시킬 수도 있다.

또한, 도 7의 실시 예에 의하면, 제1 및 제2 날개 지지부(125,126), 제3 및 제4 날개 지지부(127,128), 제1 및 제2 회전 날개(121,122), 제3 및 제4 회전 날개(123,124)가 동일한 직선상에 배치되므로, 이에 따라 무인 비행체(100)의 무게 중심의 제어를 용이하게 수행할 수 있는 이점도 얻을 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 무인 비행체를 보여주는 사시도이다. 도 8을 참조하면, 구동부(130)는 회전판(138), 가이드부재(139) 및 회전 구동부(138a)를 포함한다. 회전판(138)은 원판 형상으로 제공되고, 곡선 형상을 갖는 다수의 홈(138b)을 갖는다. 회전판(138)은 다수의 홈(138b) 내에 다수의 회전 날개(121~124)를 지지한다.

가이드부재(139)는 회전 날개들(121~124)을 직선 방향으로 가이드한다. 도시된 예에서, 가이드부재(139)는 서로 다른 네 방향으로 회전 날개들(121~124)을 가이드하도록 설치되어 있다. 회전 구동부(138a)는 회전판(138)을 회전 구동시키는 구동모터로 제공될 수 있다. 회전판(138)의 회전시 회전 날개들(121~124)은 가이드부재(139)에 의해 직선상으로 가이드되면서, 나선 형상의 홈(138b)을 따라 이동하여 회전판(138)으로부터 멀어지거나 가까워지게 된다.

도 8의 실시 예에 의하면, 회전 구동부(138a)에 의하여 날개 지지부들(125~128)을 진퇴시켜, 회전 날개들(121~124) 간의 거리를 변화시킬 수 있다. 이에 따라 무인 비행체(100)의 회전 관성을 조절하여, 비행 목적, 환경 및 상황에 최적화된 비행 제어를 수행할 수 있다.

또한, 도 8의 실시 예에 의하면, 회전 구동부(138a)에 의하여 날개 지지부들(125~128) 및 회전 날개들(121~124)을 동일한 거리만큼 이동시킬 수 있고, 이에 따라 무인 비행체(100)의 무게 중심을 일정하게 유지한 상태로, 무인 비행체(100)의 회전 관성만을 변화시킬 수 있는 이점이 제공된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 실시 예에 따른 비행체는 무인 비행체뿐 아니라, 멀티로터 형태의 유인 비행체에 적용되는 것도 가능하다. 이상의 실시 예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시 예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 특허청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명에 대하여까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

100: 무인 비행체
110: 몸체
120: 날개부
121~124: 회전 날개
125~128: 날개 지지부
129: 기어부
130: 구동부
131: 구동모터
132: 기어부재
133~136: 구동모터
137: 실린더
138: 회전판
139: 가이드부재
140: 제어부
150: 측정부
160: 통신부
170: 메모리
180: 영상 촬영부
190: 배터리

Claims

몸체;
상기 몸체에 설치되고, 다수의 회전 날개를 구비한 날개부; 및
상기 몸체에 설치되고, 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 변화시키도록 상기 다수의 회전 날개를 구동하는 구동부를 포함하는 무인 비행체로서,
상기 구동부는, 상기 무인 비행체의 정지 비행시 또는 외부의 간섭으로 인한 자세 불안정시 상기 다수의 회전 날개 간의 거리가 증가하도록 상기 다수의 회전 날개를 구동하고, 상기 무인 비행체의 이동 비행시나 방향 전환시 또는 주변 구조물과 충돌 우려시, 상기 다수의 회전 날개 간의 거리가 감소하도록 상기 다수의 회전 날개를 구동하는 무인 비행체.
제1 항에 있어서,
상기 날개부는, 상기 몸체에 이동 가능하도록 설치되고, 상기 다수의 회전 날개를 구비한 다수의 날개 지지부를 포함하고,
상기 구동부는, 상기 다수의 날개 지지부를 구동하여 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 변화시키는 무인 비행체.
제2 항에 있어서,
상기 구동부는,
구동모터; 및
상기 다수의 날개 지지부 각각에 구비된 기어부와 기어 결합되고, 상기 구동모터에 의해 회전하는 기어부재를 포함하는 무인 비행체.
제2 항에 있어서,
상기 구동부는,
상기 다수의 날개 지지부를 개별적으로 구동시키도록, 상기 다수의 날개 지지부 각각에 구비된 기어부와 기어 결합되는 다수의 기어부재; 및
상기 다수의 기어부재 각각을 회전시켜, 각각의 날개 지지부를 개별적으로 구동시키는 다수의 구동모터를 포함하는 무인 비행체.
제1 항에 있어서,
상기 구동부는, 상기 무인 비행체의 무게 중심으로부터 멀어지거나 가까워지도록 상기 다수의 회전 날개를 이동시켜, 상기 무인 비행체의 회전 관성을 조절하는 무인 비행체.
제1 항에 있어서,
상기 무인 비행체의 자세 정보에 따라 상기 다수의 회전 날개 간의 거리가 조절되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부를 더 포함하는 무인 비행체.
무인 비행체에 있어서,
몸체;
상기 몸체에 설치되고, 다수의 회전 날개를 구비한 날개부;
상기 몸체에 설치되고, 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 변화시키도록 상기 다수의 회전 날개를 구동하는 구동부;
상기 무인 비행체의 자세 정보에 따라 상기 다수의 회전 날개 간의 거리가 조절되도록 상기 구동부를 제어하는 제어부; 및
원격 제어 장치와 무선 통신하는 통신부를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 원격 제어 장치로부터 송신된 안정 비행 모드 명령에 따라 상기 다수의 회전 날개 간의 거리가 증가하도록 상기 구동부를 제어하고, 상기 원격 제어 장치로부터 송신된 고속 비행 모드 명령 또는 충돌 방지 명령에 따라 상기 다수의 회전 날개 간의 거리가 감소하도록 상기 구동부를 제어하는 무인 비행체.
몸체;
상기 몸체에 설치되고, 다수의 회전 날개를 구비한 날개부; 및
상기 몸체에 설치되고, 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 변화시키도록 상기 다수의 회전 날개를 구동하는 구동부를 포함하며,
상기 구동부는,
원격 제어 장치로부터 안정 비행 모드 명령이 송신되면 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 증가시키고, 상기 원격 제어 장치로부터 고속 비행 모드 명령 또는 충돌 방지 명령이 송신되면 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 감소시키는 무인 비행체.
몸체;
상기 몸체에 설치되고, 다수의 회전 날개를 구비한 날개부; 및
상기 몸체에 설치되고, 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 변화시키도록 상기 다수의 회전 날개를 구동하는 구동부를 포함하며,
상기 구동부는,
곡선 형상을 갖는 다수의 홈을 구비하고, 상기 다수의 홈 내에 상기 다수의 회전 날개를 지지하는 회전판;
상기 회전 날개를 직선 방향으로 가이드하는 가이드부재; 및
상기 회전판을 회전 구동하여 상기 다수의 회전 날개를 상기 다수의 홈 내에서 이동시킴으로써, 상기 다수의 회전 날개를 상기 가이드부재를 따라 직선 방향으로 진퇴시키는 회전 구동부를 포함하는 무인 비행체.
몸체에 다수의 회전 날개를 구비한 날개부가 설치된 무인 비행체를 제어하는 무인 비행체의 제어 방법으로서,
상기 무인 비행체의 비행 목적이나 주변 환경 및 상황에 따라 적응적으로 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 조절하여 상기 무인 비행체의 회전 관성을 변화시키는 단계를 포함하며,
상기 무인 비행체의 회전 관성을 변화시키는 단계는, 원격 제어 장치로부터 안정 비행 모드 명령이 송신되면 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 증가시키고, 상기 원격 제어 장치로부터 고속 비행 모드 명령 또는 충돌 방지 명령이 송신되면 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 감소시키는 무인 비행체의 제어 방법.
제10 항에 있어서,
상기 무인 비행체의 회전 관성을 변화시키는 단계는, 상기 무인 비행체의 무게 중심으로부터 멀어지거나 가까워지도록 상기 다수의 회전 날개를 이동시켜 상기 무인 비행체의 회전 관성을 조절하는 무인 비행체의 제어 방법.
삭제
몸체에 다수의 회전 날개를 구비한 날개부가 설치된 무인 비행체를 제어하는 무인 비행체의 제어 방법으로서,
상기 무인 비행체의 비행 목적이나 주변 환경 및 상황에 따라 적응적으로 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 조절하여 상기 무인 비행체의 회전 관성을 변화시키는 단계를 포함하며,
상기 무인 비행체의 회전 관성을 변화시키는 단계는, 상기 무인 비행체의 정지 비행시 또는 외부의 간섭으로 인한 자세 불안정시 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 증가시키고, 상기 무인 비행체의 이동 비행시나 방향 전환시 또는 주변 구조물과 충돌 우려시 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 감소시키는 무인 비행체의 제어 방법.
몸체;
상기 몸체에 설치되고, 다수의 회전 날개를 구비한 날개부; 및
상기 몸체에 설치되고, 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 변화시키도록 상기 다수의 회전 날개를 구동하는 구동부를 포함하며,
상기 구동부는,
원격 제어 장치로부터 안정 비행 모드 명령이 송신되면 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 증가시키고, 상기 원격 제어 장치로부터 고속 비행 모드 명령 또는 충돌 방지 명령이 송신되면 상기 다수의 회전 날개 간의 거리를 감소시키는 비행체.