KR101762536B1 - 장애물 회피 및 경사면 착륙을 위한 드론 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 몸체부, 몸체부에 복수개로 구비되며, 비행에 필요한 추력을 발생시키도록 구성되는 구동부, 착륙했을 때 몸체부를 지지하도록 구성되는 복수의 지지부, 착륙 중 착지면과의 거리를 측정할 수 있도록 구성되는 센서부, 몸체부가 소정각도를 유지하면서 착륙가능하도록 센서부로부터 발생된 신호에 따라 복수의 지지부를 제어하는 제어부를 포함하는 장애물 회피 및 경사면 착륙을 위한 드론 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 장애물 회피 및 경사면 착륙을 위한 드론은 거친 지형이나 경사진 지면에 비상착륙이 가능하므로 비상착륙시 안전하게 착륙이 가능한 효과가 있다.
나아가 비행시 주변의 장애물을 감지하고 회피가능하므로 충돌을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

장애물 회피 및 경사면 착륙을 위한 드론 및 그 제어방법{THE DRONE FOR OBSTACLE AVOIDANCE AND LANDING SLOPE AND THE METHOD OF CONTROLLING THEREOF}

본 발명은 장애물 회피 및 경사면 착륙을 위한 드론 및 그 제어방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 드론에 구비된 거리센서를 이용하여 장애물을 탐지하여 회피하거나, 경사면을 스캔하여 안전하게 착륙할 수 있는 드론에 관한 것이다.

멀티콥터 드론은 간편성, 신속성, 경제성 등 여러 이점 때문에 물류배송, 재난 구조, 방송 레저 등과 같은 다양한 분야에서 활용되고 있다. 드론은 여러 장점들을 가지고 있지만 바람 등 외부 환경의 변화와 운전 조작의 미숙으로 인해 조작자로부터 신호를 받을 수 없는 위치까지 이동하여 신호가 끊기는 경우 또는 배터리 부족으로 사용자가 원하는 위치까지 돌아오지 못하여 비상착륙해야 하는 경우가 있다.

이러한 드론을 운용하여 구명장비를 투하하는 기술에 대하여 대한민국 등록특허 제1535401호에 나타나 있다. 그러나 제어신호가 끊기거나, 배터리 부족으로 비상착륙시에 경사진 지면에 착륙되는 경우에 파손을 방지하기 어려운 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제1,535,401호

본 발명은 종래의 드론이 경사면이나 거친 지형과 같이 평탄하지 않은 지면에 비상착륙시 드론에 피해를 최소화할 수 있는 장애물 회피 및 경사면 착륙을 위한 드론을 제공하는데 있다.

또한 비행중 거리센서를 이용하여 장애물을 감지하고 회피할 수 있는 드론을 제공하는데 있다.

상기 과제의 해결 수단으로서, 몸체부, 몸체부에 복수개로 구비되며, 비행에 필요한 추력을 발생시키도록 구성되는 구동부, 착륙했을 때 몸체부를 지지하도록 구성되는 복수의 지지부, 착륙 중 착지면과의 거리를 측정할 수 있도록 구성되는 센서부, 몸체부가 소정각도를 유지하면서 착륙가능하도록 센서부로부터 발생된 신호에 따라 복수의 지지부를 제어하는 제어부를 포함하는 드론이 제공된다.

이대, 센서부는 복수의 센서를 포함하며 지지부 각각에 구비되며 착륙 시 지지부와 착지면과의 이격거리를 각각 측정하도록 구성될 수 있다.

또한 복수의 센서는 지지부의 끝단에 각각 구비되며 지지부의 끝단과 착지면과의 이격거리를 각각 측정하도록 구성될 수 있다.

그리고 제어부는 각각의 이격거리를 비교하여 기 설정된 거리 이상의 차이가 있는 경우 각 이격거리간 차이가 기 설정된 거리로 될 수 있도록 지지부를 제어할 수 있다.

한편, 지지부는 원운동 또는 직선운동이 가능하도록 구성되며, 제어부는 이격거리간 차이가 기 설정된 거리로 될 수 있도록 지지부의 각도변경 또는 직선운동하여 높이를 제어할 수 있다.

이때, 제어부는 각각의 이격거리 간 차이가 있는 경우, 각 이격거리 중 가장 작은 이격거리를 기준으로 나머지 이격거리가 동일해지도록 각각의 지지부의 높이를 제어할 수 있다.

그리고, 센서부는 댑스 카메라(depth camera), 초음파 거리측정센서, 레이저 거리측정센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 제어부는 비상착륙시 센서부 빛 지지부를 제어하도록 구성될 수 있다.

이때, 비상착륙은, 드론이 목표위치까지 비행하기 위한 배터리가 부족하거나, 사용자의 제어신호와 연결이 끊어진 경우일 수 있다.

그리고 제어부는 센서부가 드론의 비행시 측면 방향의 외부 물체를 감지할 수 있도록 위치를 조절할 수 있다.

이때, 제어부는 드론의 비행모드 및 착륙모드에 따라 비행모드시 센서가 드론의 측면방향을 센싱하며, 착륙모드시 하측방향을 센싱할 수 있도록 지지부의 위치를 제어할 수 있다.

또한, 착륙모드는 사용자의 착륙모드 신호, 드론이 사용자의 위치까지 비행하기 위한 배터리 부족, 제어신호를 수신하지 못한 경우 중 하나일 수 있다.

그리고 지지부는 몸체부의 하측에 조인트 구조를 포함하여 연결되며, 제어부는 드론의 비행시 센서부가 드론의 측면을 감지할 수 있도록 지지부의 각도를 상측으로 변화시켜 몸체부 측으로 밀착시키며, 드론의 착륙시 센서부가 드론의 하측을 감지할 수 있도록 지지부의 각도를 하측으로 변화시키도록 제어할 수 있다.

추가로 몸체부, 몸체부에 복수개로 구비되며, 비행에 필요한 추력을 발생시키도록 구성되는 구동부, 착륙 중 착지면과의 거리를 측정할 수 있도록 구성되는 제1 센서부, 비행 중 측면방향의 외부 물체와의 거리를 측정할 수 있도록 구성되는 제2 센서부, 제2 센서부로부터 소정 거리 내의 외부 물체를 인식한 경우 또는 제1 센서부로부터 착륙시 지면이 경사진 경우 경고신호를 발생하도록 구성되는 제어부를 포함하는 드론이 제공될 수 있다.

다른 실시예로서, 드론의 착륙모드시 착지면으로부터 이격거리판단높이로 하강하는 단계, 이격거리판단높이에서 복수의 센서를 이용하여 각 센서와 착지면과의 이격거리를 측정하는 단계, 측정된 이격거리간 편차가 소정범위 내인지 판단하는 단계, 이격거리간 편차가 소정범위 내인 경우 드론을 더 하강시켜 착지시키는 단계를 포함하는 경사면 착륙을 위한 드론 제어방법이 제공될 수 있다.

이때, 복수의 센서는 드론의 착륙시 지면을 지지하는 복수의 지지부에 각각 구비되며, 소정범위 내인지 판단하는 단계 이후 소정범위 내에 해당하지 않는 경우 가장 이격거리가 큰 지지부를 하강시키는 단계를 더 포함하여 구성될 수 있다.

한편, 착륙모드로 전환시 복수의 센서가 하측을 향할 수 있도록 복수의 지지부를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

그리고, 드론의 비행모드시 복수의 센서가 드론의 측면부를 향할 수 있도록 지지부를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.

나아가, 드론의 비상착륙이 필요하다고 판단되는 경우 착륙모드로 전환되는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 드론의 비상착륙이 필요하다고 판단되는 경우는 드론이 목표지점까지 비행하는데 필요한 전력이 부족하거나, 사용자로부터의 조작신호 연결이 끊긴 경우 일 수 있다.

본 발명에 따른 장애물 회피 및 경사면 착륙을 위한 드론 및 그 제어방법은 거친 지형이나 경사진 지면에 비상착륙이 가능하므로 비상착륙시 안전하게 착륙이 가능한 효과가 있다.

나아가 비행시 주변의 장애물을 감지하고 회피가능하므로 충돌을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 제1 실시예의 사시도이다.
도 2는 제1 실시예의 지지부를 확대한 사시도이다.
도 3는 제1 실시예의 착륙모드시 작동상태도이다.
도 4는 제1 실시예의 착륙모드시 다른 작동상태도이다.
도 5는 제1 실시예의 비행모드시 작동상태도이다.
도 6은 제1 실시예의 착륙모드의 상태도이다.
도 7은 지지부의 변형예를 확대한 사시도이다.
도 8은 제2 실시예의 순서도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 장애물 회피 및 경사면 착륙을 위한 드론 및 그 제어방법에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.

도 1은 제1 실시예의 사시도이며, 도 2는 제1 실시예의 지지부(20)를 확대한 사시도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 따른 드론은 몸체부(10), 구동부(11), 지지부(20), 센서부(30)를 포함하여 구성될 수 있다.

몸체부(10)는 드론의 전체적인 외관을 형성하며, 각 구성요소들과 결합되고, 각 구성요소들을 지지할 수 있도록 구성된다. 몸체부(10)는 중심부로부터 수평방향으로 연장된 4개의 구동부(11) 암을 포함할 수 있다. 각각의 구동부(11) 암의 끝단에는 구동부(11)가 설치되며, 중심부분에 설치된 전원부로부터 전원을 공급받고, 제어부로부터 제어신호를 수신할 수 있도록 구성될 수 있다. 한편 이와같은 몸체부(10)의 구성은 일 예일 뿐, 호버링이 가능한 형상으로 다양하게 변형될 수 있다.

한편, 몸체부(10)의 내측에는 카메라(12), 자세측정부, 네비게이션부, 전원부, 송수신부, 제어부가 구비될 수 있다.

카메라(12)는 드론의 주변의 영상을 획득하도록 구성된다. 카메라(12)는 복수로 구성되어, 수평방향으로 일정한 각도로 이격되어 몸체부(10)에 설치된다. 따라서 드론 주변의 영상을 획득할 수 있다. 카메라(12)는 드론의 이용 목적에 따라 다양한 수, 다양한 각도를 촬영하도록 구비될 수 있다.

자세측정부는 드론의 자세, 속도, 가속도 등을 측정하여 비행자세 또는 비행상태를 측정할 수 있도록 구성된다. 자세측정부는 자이로 센서 또는 가속도 센서를 포함하여 구성될 수 있다. 자이로 센서는 회전관성을 감지하며, 가속도 센서는 가속도를 감지하도록 구성된다. 자이로 센서는 드론이 회전할 때 회전각을 알 수 있도록 구성되며, 가속도 센서는 직선운동에 대한 속도의 증감비를 측정할 수 있도록 구성된다. 자세측정부는 드론의 비행시 속도변화와 각 축에 대한 기울기 정보를 후술할 제어부에 제공하여 비행제어에 활용되도록 구성된다.

네비게이션부(미도시)는 목표위치와 현재위치를 기반으로 경로정보를 생성하도록 구성된다. 네비게이션부(미도시)는 지도 데이터베이스를 포함하여 구성될 수 있다. 네비게이션부(미도시)는 후술할 송수신부로부터 GPS정보를 수신받아 현재위치를 설정하고, 사용자(U)로부터 목표위치를 입력받아 현재위치로부터 목표위치까지의 경로정보를 지도 데이터베이스를 기반으로 산출할 수 있다.

전원부는 각 전기장치에 전력을 공급하도록 구성된다. 전원부는 몸체부(10)의 내측에 구비되어, 전술한 카메라(12), 거리센서, 자세측정부, 네비게이션부(미도시), 구동부(11) 및 후술할 제어부에 필요한 전력을 공급하도록 구성될 수 있다. 전원부는 재충전 가능한 배터리를 포함하여 구성될 수 있다. 전원부는 드론이 특정장소로 이동하면 별도의 설치, 결합 없이도 충전이 가능할 수 있도록 무선충전모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 이와같이 구성된 경우, 사용자가 직접 충전하지 않더라도 무선충전지역으로 비행하여 착륙하고 자동으로 충전이 진행되도록 구성될 수 있다.

송수신부 외부와 무선통신이 가능하도록 구성된다. 송수신부는 제어부와 연결되어, 외부로부터 기준입력을 입력받을 수 있으며, 드론으로부터 필요한 정보를 송신할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한 드론간에 통신이 가능하도록 구성될 수 있다.

제어부는 각각의 구성요소와 연결되어 신호처리를 수행하고 구동부(11)를 제어하여 사용자의 입력에 따라 제어할 수 있도록 구성된다. 또한 드론을 크게 두가지 모드로 제어가능하도록 구성되며, 비행모드 또는 착륙모드와 같은 특정 상황에서 특정한 기능을 발휘할 수 있도록 드론을 제어한다. 이에 대하여는 도 3 내지 도 6을 참조하여 차후 상세히 설명하기로 한다.

구동부(11)는 비행에 필요한 동력을 제공하도록 구성된다. 구동부(11)는 4개로 구성되어 몸체부(10)의 4방향 끝단에 각각 배치된다. 구동부(11)는 회전력을 발생시키는 모터와 블레이드를 포함하여 구성된 회전익으로 구성된다. 회전익이 회전하면서 추력을 발생시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 한편, 4개의 구동부(11)가 발생시키는 추력의 방향을 몸체부(10)와 구동부(11)의 상대각을 변화시켜 전환시킬 수 있도록 몸체부(10)와 구동부(11)의 상대각을 변화시킬 수 있는 구동부(11)는 제어부로부터 제어신호를 받아 회전력을 제어할 수 있도록 구성된다. 한편 이와같이 구동부(11)가 복수로 구성된 경우, 후술할 제어부의 제어신호에 따라 수직이착륙 및 정지하여 떠있는 호버링(hovering)이 가능하다. 또한 구동부(11)의 개수는 예로 든 것일 뿐 다양한 개수로 구성될 수 있다. 다만, 이와같은 구성은 현재 상용화된 드론에 널리 사용되고 있는 구성이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 2를 살펴보면 지지부(20)와 센서부(30)의 구성이 확대되어 도시되어 있다.

지지부(20)는 드론의 착지시 지지할 수 있도록 구성된다. 지지부(20)는 기둥과 같은 형상으로 구성될 수 있으며, 복수로 구성되어 드론의 무게를 분산시켜 안정적으로 지지할 수 있도록 구성될 수 있다. 지지부(20)는 착륙모드시 지면이 평탄하지 못한 경우에도 드론 몸체부(10)의 기울기가 최소화 될 수 있도록 높이변화가 가능하게 구성된다. 지지부(20)는 몸체부(10)의 하측에 조인트 연결되어 회전시 지지부(20) 끝단의 높이가 달라질 수 있도록 구성될 수 있다. 한편, 이러한 지지부(20)의 구동을 위하여 지지부(20) 구동부(11)가 별도로 구비될 수 있다. 다만, 지지부(20)가 몸체부(10)의 중심부에 조인트 연결된 구성이 도시되어 있으나, 이는 일 예일 뿐, 몸체부(10)를 지지하며, 높이변화가 될 수 있는 다양한 구성으로 변형되어 적용될 수 있다. 또한 복수의 관절을 포함하여 구성될 수 있으며, 각 관절을 구동하기 위한 관절구동부(11)가 구비될 수 있다.

센서부(30)는 비행모드시 드론의 전후좌우의 장애물을 탐지할 수 있도록 구성된다. 또한 착륙모드시 하측의 착지면이 평탄한지 여부를 탐지할 수 있도록 구성된다. 센서부(30)는 초음파 센서를 이용하여 다양한 범위내에서 거리를 측정가능할 수 있도록 구성되며, 일 예로 3cm 내지 300cm 까지 측정가능한 초음파 센서가 구비될 수 있다. 센서부(30)는 복수의 센서로 구비되어 각 지지부(20)의 끝단에 연결될 수 있다. 따라서 지지부(20)의 끝단이 향하는 방향에서 주변 물체 또는 지면과의 거리를 측정하도록 구성될 수 있다. 일 예로, 드론이 비행모드인 경우 지지부(20)가 몸체에 밀착된 경우에는 지지부(20)의 끝단 방향인 드론의 전후좌우 방향에 있는 장애물의 거리를 측정할 수 있으며, 착륙모드시에는 지지부(20)가 하측을 향하도록 제어되어 각 센서부(30)가 하측의 지면과 각각의 센서사이의 이격거리를 측정하도록 구성될 수 있다. 한편 센서부(30)가 지지부(20)의 끝단에 각각 구비되므로, 지지부(20)가 관절을 포함한 구성인 경우, 측정하고자 하는 방향의 장애물을 발견할 수 있도록 구성될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 드론의 동작에 대하여 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 3는 제1 실시예의 착륙모드시 작동상태도이다. 도 4는 제1 실시예의 착륙모드시 다른 작동상태도이다. 도 5는 제1 실시예의 비행모드시 작동상태도이다. 도 6은 제1 실시예의 착륙모드의 상태도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 드론은 비행모드와 착륙모드로 제어될 수 있다. 전술한 바와 같이 비행모드시는 사용자의 제어입력과 같은 원격 제어 입력 또는 네비게이션부에서 발생되는 비행제어입력에 따라서 비행할 수 있다. 착륙모드시 제어부는 자동적으로 착륙을 위한 제어방법을 실행시키도록 구성될 수 있다.

도시된 바와 같이 착륙모드의 작동시는 지지부(20)가 하측을 향할 수 있도록 각도를 변형시킨다. 착륙시에는 이격거리판단높이(h)를 기준으로 지지부(20)의 제어방식이 달라지게 된다. 이격거리판단높이(h)는 센서부(30)에서 하측의 지면이 감지될 수 있는 높이를 말한다. 일 예로 센서부(30)가 1m 감지 가능한 경우 1m가 이격거리판단높이(h)가 된다. 이격거리판단높이(h)의 경우 아직 지면과 거리가 있으므로 리소스 낭비를 줄이기 위하여 지지부(20)에 별도의 제어를 하지 않고 드론을 하강시키게 된다. 드론이 계속 하강하여 지지부(20)와 착지면과의 이격거리가 측정가능한 경우, 각 센서에서 지면까지의 거리를 측정하며, 도 3(a)와 같이 평탄한 지면인 경우에는 그대로 하강하여 착륙시키도록 드론을 제어한다. 이때, 평탄한 지면인지 판단은 각 센서에서 착륙면까지의 거리의 편차가 소정범위 내인 경우 평탄하다고 판단할 수 있다. 즉 각 센서에서 지면까지의 거리에 대한 편차의 한계를 5cm로 설정한 경우, 4개의 센서에서 측정된 이격거리 중 가장 큰 값과 가장 작은 값의 차이가 5cm 이하로 된 경우 편차가 소정범위 내로 판단하고 그대로 하강하여 착륙되도록 제어될 수 있다.

도 3(b)와 같이 경사진 면에 착륙하는 경우에도 이격거리판단높이(h)까지의 하강은 도 3(a)에서 설명한 바와 동일하게 이루어 질 수 있다. 지면과의 거리가 측정되는 이격거리판단높이(h) 이하에서부터 각 센서와 지면과의 거리를 측정하여 편차가 심한 경우를 예를 들면, 제1 지지부(20)와 지면과의 이격거리가 가장 짧고, 제2 지지부(20)와 지면과의 이격거리가 가장 긴 경우가 될 수 있다. 즉 제1 지지부(20)와 지면과의 거리는 d3이며, 제2 지지부(20)와 지면과의 거리가 d4인 경우에 도면에서 d3 < d4가 된다. 이 경우 가장 이격거리의 차이가 크게 나는 지지부(20)를 하강시켜 이격거리간 편차를 줄일 수 있도록 지지부(20)가 제어될 수 있다. 따라서 제어부는 제2 지지부(20)의 변화된 이격거리(d4')가 제1 지지부(20)의 이격거리와 소정거리 내에 해당할 수 있도록 지속적으로 하강시키게 된다. 각 이격거리가 소정범위 내, 예를 들어 각 이격거리간 오차가 3mm 이하가 된 경우 제어부는 드론의 고도를 낮춰 착지하도록 제어한다. 이와같이 지지부(20)를 제어하는 경우 드론의 몸체부(10)의 각도를 유지하면서 착륙할 수 있게 된다. 다만 전술한 이격거리 및 소정거리의 예는 일 예일 뿐, 다양하게 설정할 수 있다.

도 4(a)는 빠른속도로 하강시 착륙모드가 작동하지 않은 경우이며, 일반적인 드론이 경사면에 착륙되는 모습이 도시되어 있다. 기존 드론은 경사면에 착륙시 경사면과 충돌하여 튕겨져 나가 파손이 되는 문제점이 발생한다. 그러나 도 4(b)와 같이 빠른속도로 하강 하더라도 착륙모드를 실행하여 드론의 지지부(20)의 높이를 제어 할 수 있으므로 튕겨져 나가는 것을 방지할 수 있게 된다.

비행모드시 드론은 도 5에 도시된 바와 같이 측면부의 장애물을 탐지할 수 있도록 제어된다. 비행모드시 측면부의 장애물 탐지를 위하여 지지부(20)가 몸체부(10)에 밀착되어 센서의 방향이 측면을 향할 수 있도록 지지부(20)가 조절된다. 이때 지지부(20)가 많을수록 탐지하는 간격이 좁아지므로 정밀한 탐지가 가능하게 된다. 비행모드시 드론의 주변 장애물이 탐지되면 드론은 자동으로 회피기동할 수 있도록 제어될 수 있으며, 사용자가 인지하도록 알림신호를 송신할 수 있다.

도 6을 살펴보면, 드론은 착륙모드시 경사진 면 뿐 아니라 평탄하지 못한 착지면에도 착지가 가능하도록 구성된다. 도 6에는 지형이 과장되어 표현되어 있다. 그러나 이 경우에도 각 지지부(20)가 접촉하는 부분과의 이격거리를 측정하고 드론의 지지부(20)의 높이를 제어하여 몸체부(10)의 각도가 일정하게 유지하면서 착륙할 수 있게 된다.

도 7은 지지부(20)의 변형예를 확대한 사시도이다.

도 7 (a) 및 (b) 에 도시된 바와 같이, 지지부(20)에는 센서가 구비될 수 있으며, 높이조절을 위해 선형 구동 또는 회전 구동이 가능하도록 지지부(20) 구동부(11)가 별도로 구비될 수 있다. 이 경우 몸체부(10)와 연결된 조인트 및 길이조절 또는 끝단 각도조절을 통하여 보다 정교하게 높이조절이 가능하다.

한편 도 7 (c)에 도시된 바와 같이 지지부(20)는 고정되어 있는 구조가 될 수 있으며, 측면방향을 감지하는 제1 센서(31)와 하측방향을 감지하는 제2 센서(32)가 동시에 구비될 수 있다. 이 경우 비행모드시 측면방향을 감지하는 제1 센서(31)를 통하여 장애물을 탐지하고 회피기동이 가능하며, 착륙모드시 하측방향을 감지하는 제2 센서(32)를 이용하여 착지면에 대한 정보를 송신하도록 구성될 수 있다. 또한 착지면이 평탄하지 않은 경우에 착륙지점을 변경하여 평탄한 지역으로 이동한 뒤 착륙하도록 제어될 수 있다.

또한 도시되지는 않았으나, 센서부(30)는 지지부(20)의 내측에 내장되어 구비될 수 있다.

한편 센서는 초음파 거리센서 이외에 댑스 카메라(Depth Camera), 레이저 거리센서 등으로 변형되어 적용될 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 경사면 착륙을 위한 드론의 제어방법에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8은 제2 실시예의 순서도이다.

도시된 바와 같이, 경사면 착륙을 위한 드론의 제어방법은 드론의 비상착륙이 필요하다고 판단되는 경우 착륙모드로 전환되는 단계(S200),착륙모드로 전환시 복수의 센서가 하측을 향할 수 있도록 복수의 지지부를 제어하는 단계(S300), 드론의 착륙모드시 착지면으로부터 이격거리판단높이로 하강하는 단계(S400), 이격거리판단높이 이하에서 복수의 센서를 이용하여 각 센서와 착지면과의 이격거리를 측정하는 단계(S500), 측정된 이격거리간 편차가 소정범위 내인지 판단하는 단계(S600), 소정범위 내에 해당하지 않는 경우 가장 이격거리가 큰 지지부를 하강시키는 단계(S700) 및 이격거리간 편차가 소정범위 내인 경우 드론을 더 하강시켜 착지시키는 단계(S800)를 포함하여 구성될 수 있다.

전술한 바와 같이 드론은 비행모드와 착륙모드로 구별되어 제어될 수 있다. 비행모드시에는 복수의 센서가 드론의 측면부를 향할 수 있도록 지지부를 제어하는 단계(S100)를 포함하여 구성될 수 있다.

드론의 비상착륙이 필요하다고 판단되는 경우 착륙모드로 전환되는 단계(S200)는 비상착륙시 드론에 발생하는 피해를 최소화하며 안정적으로 착륙할 수 있도록 구성된다. 드론의 비상착륙이 필요하다고 판단되는 경우는 구체적으로 드론이 목표지점까지 비행하는데 필요한 전력이 부족하거나, 사용자로부터의 조작신호 연결이 끊긴 경우일 수 있다.

착륙모드로 전환시 복수의 센서가 하측을 향할 수 있도록 복수의 지지부를 제어하는 단계(S300)는 지지부의 끝단에 구비되어 있는 센서를 하측방향에서 지면과의 거리를 측정할 수 있도록 지지부를 제어하는 단계에 해당한다.

드론의 착륙모드시 착지면으로부터 이격거리판단높이로 하강하는 단계(S400)는 센서부에서 지면과의 거리가 측정 가능한 높이까지 드론을 하강시키는 단계에 해당한다. 이때 센서의 종류 또는 성능에 따라 이격거리판단높이가 다양하게 결정될 수 있다. 또한 사용자가 임으로 설정할 수 있다.

이격거리판단높이 이하에서 복수의 센서를 이용하여 각 센서와 착지면과의 이격거리를 측정하는 단계(S500)는 각 지지부 중 착지면과 접촉할 부분과의 높이차이를 측정하는 단계에 해당한다.

측정된 이격거리간 편차가 소정범위 내인지 판단하는 단계(S600)는 착지면에 편차가 있는지 여부를 판단하고, 편차가 소정범위 이상인 경우 착륙하더라도 몸체부가 기울어지지 않도록 지지부의 높이를 제어해야 하는지 여부를 판단하는 단계에 해당한다.

소정범위 내에 해당하지 않는 경우 가장 이격거리가 큰 지지부를 하강시키는 단계(S700)는 착륙하더라도 몸체부가 기울어지지 않도록, 또는 착륙에 의한 충격이 각 지지부에 고르게 분산되어 몸체부에 미치는 영향을 최소화 할 수 있도록 착지면에 대응하여 지지부의 높이를 제어하는 단계에 해당한다.

이후 측정된 이격거리간 편차가 소정범위 내인지 판단하는 단계(S600) 및 가장 이격거리가 큰 지지부를 하강시키는 단계(S700)가 반복수행되어 각 지지부간 편차를 줄이도록 제어될 수 있다.

이격거리간 편차가 소정범위 내인 경우 드론을 더 하강시켜 착지시키는 단계(S800)는 착지면에 대응하여 지지부의 높이가 제어된 경우 착지면에 안착시키는 단계에 해당한다.

10: 몸체부
11: 구동부
12: 카메라
20: 지지부
30: 센서부
S100: 비행모드시에는 복수의 센서가 드론의 측면부를 향할 수 있도록 지지부를 제어하는 단계
S200: 드론의 비상착륙이 필요하다고 판단되는 경우 착륙모드로 전환되는 단계
S300: 착륙모드로 전환시 복수의 센서가 하측을 향할 수 있도록 복수의 지지부를 제어하는 단계
S400: 드론의 착륙모드시 착지면으로부터 이격거리판단높이로 하강하는 단계
S500: 이격거리판단높이 이하에서 복수의 센서를 이용하여 각 센서와 착지면과의 이격거리를 측정하는 단계
S600: 측정된 이격거리간 편차가 소정범위 내인지 판단하는 단계
S700: 소정범위 내에 해당하지 않는 경우 가장 이격거리가 큰 지지부를 하강시키는 단계
S800: 이격거리간 편차가 소정범위 내인 경우 드론을 더 하강시켜 착지시키는 단계

Claims (20)

1. 몸체부;
   상기 몸체부에 복수개로 구비되며, 비행에 필요한 추력을 발생시키도록 구성되는 구동부;
   착륙했을 때 지면을 지지하도록 구성되는 복수의 지지부;
   상기 복수의 지지부 각각에 구비되며, 착륙 중 착지면과의 이격거리를 측정할 수 있도록 구성되는 센서부; 및
   상기 몸체부가 소정각도를 유지하면서 착륙가능하도록 상기 센서부로부터 발생된 신호에 따라 상기 복수의 지지부를 제어하는 제어부를 포함하며,
   상기 복수의 지지부는 4개 이상으로 구비되며,
   상기 제어부는,
   착륙 도중 상기 각각의 이격거리를 비교하여 기 설정된 범위 이상의 차이가 있는 경우 각 이격거리가 기 설정된 범위 내가 될 수 있도록 상기 지지부를 제어하며,
   비행이동시 주변물체를 감지할 수 있도록 상기 복수의 지지부를 측면위치로 제어하며, 착륙시 하측을 감지할 수 있도록 상기 복수의 지지부를 하측방향으로 제어하는 것을 특징으로 하는 드론.
2. 삭제
3. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 센서는,
   상기 지지부의 끝단에 각각 구비되며,
   착륙시 상기 지지부의 끝단과 상기 착지면과의 이격거리를 각각 측정하도록 구성된 것을 특징으로 하는 드론.
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 지지부는 원운동 또는 직선운동이 가능하도록 구성되며,
   상기 제어부는 상기 이격거리간 차이가 기 설정된 거리로 될 수 있도록 상기 지지부의 각도변경 또는 직선운동하여 높이를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 제어부는 각각의 이격거리 간 차이가 있는 경우,
   상기 각 이격거리 중 가장 작은 이격거리를 기준으로 나머지 이격거리가 동일해지도록 상기 각각의 지지부의 높이를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 센서부는 댑스 카메라(depth camera), 초음파 거리측정센서, 레이저 거리측정센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론.
8. 제1 항에 있어서,
   상기 제어부는 비상착륙시 상기 센서부 및 상기 지지부를 제어하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드론.
9. 제8 항에 있어서,
   상기 비상착륙은,
   상기 드론이 목표위치까지 비행하기 위한 배터리가 부족하거나,
   사용자의 제어신호와 연결이 끊어진 경우인 것을 특징으로 하는 드론.
10. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 센서부가 상기 드론의 비행시 측면 방향의 외부 물체를 감지할 수 있도록 위치를 조절하는 것을 특징으로 하는 드론.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 드론의 비행모드 및 착륙모드에 따라 상기 비행모드시 상기 센서가 상기 드론의 측면방향을 센싱하며, 착륙모드시 하측방향을 센싱할 수 있도록 상기 지지부의 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 착륙모드는 사용자의 착륙모드 신호, 상기 드론이 목표위치까지 비행하기 위한 배터리 부족, 제어신호를 수신하지 못한 경우 중 하나인 것을 특징으로 하는 드론.
13. 삭제
14. 삭제
15. 드론의 착륙모드시 착지면으로부터 이격거리판단높이로 하강하는 단계;
    지면을 지지하도록 구성되는 4개 이상의 지지부에 각각 구비된 복수의 센서를 이용하여 상기 이격거리판단높이에서 각 센서와 착지면과의 이격거리를 측정하는 단계;
    측정된 상기 이격거리간 편차가 소정범위 내인지 판단하는 단계; 및
    상기 이격거리간 편차가 상기 소정범위 내인 경우 상기 드론을 더 하강시켜 착지시키며,
    상기 편차가 상기 소정범위 내에 해당하지 않는 경우 가장 이격거리가 큰 지지부를 하강시키는 단계를 포함하며,
    상기 드론의 비행모드시 상기 복수의 센서가 상기 드론의 측면부의 물체를 감지할 수 있도록 상기 지지부를 측면방향으로 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사면 착륙을 위한 드론 제어방법.
16. 삭제
17. 제15 항에 있어서,
    상기 착륙모드로 전환시 상기 복수의 센서가 하측을 향할 수 있도록 상기 복수의 지지부를 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사면 착륙을 위한 드론 제어방법.
18. 삭제
19. 제17 항에 있어서,
    상기 드론의 비상착륙이 필요하다고 판단되는 경우 상기 착륙모드로 전환되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경사면 착륙을 위한 드론 제어방법.
20. 제19 항에 있어서,
    상기 드론의 비상착륙이 필요하다고 판단되는 경우는 상기 드론이 목표지점까지 비행하는데 필요한 전력이 부족하거나, 사용자로부터의 조작신호 연결이 끊긴 경우인 것을 특징으로 하는 경사면 착륙을 위한 드론 제어방법.
    

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