KR101767844B1

KR101767844B1 - 무인비행체 충전 장치

Info

Publication number: KR101767844B1
Application number: KR1020160127200A
Authority: KR
Inventors: 전용현
Original assignee: 전용현
Priority date: 2016-10-02
Filing date: 2016-10-02
Publication date: 2017-08-14

Abstract

본 발명은 무인비행체 충전 장치에 관한 것으로서, 비행을 위한 추력을 발생시키는 구동부가 수용되는 몸체와, 상기 구동부의 구동 전력을 공급하는 배터리와, 상기 몸체를 지면으로부터 이격된 상태로 지지하되 일측 내부에 외부로부터 무선 전력 신호를 수신하는 수신 코일이 설치되는 적어도 한 쌍 이상의 지지다리를 구비한 무인비행체의 상기 배터리를 충전하기 위한 무인비행체 충전 장치에 있어서, 적어도 둘 이상의 상기 무인비행체가 안착되는 플레이트와, 상부면 중앙에 상기 지지다리의 외측단 일부가 삽입 고정되도록 하는 안착홈이 형성된 깔때기 형상의 안착구가 상기 지지다리와 대응하는 개수로 마련되어 상기 플레이트의 상면 중앙을 기준으로 상하 대칭되게 배치되되, 상기 플레이트의 길이방향을 따라 나란하게 배치되는 두 개의 안착부와, 상기 플레이트의 내부에 상기 안착홈과 대응되는 위치에 설치되되 외부로부터 공급된 전원을 이용하여 상기 수신 코일에 무선으로 전력을 전송하는 전송 코일을 포함하는 무선 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 무인비행체가 무인비행체 충전 장치의 안착부에 정확하게 착륙하는 경우에만 무선으로 배터리 충전이 안정적으로 수행되도록 하여 무선 충전 효율을 일정 수준으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

무인비행체 충전 장치{CHARGING APPARATUS OF UNMANNED AERIAL VEHICLE}

본 발명은 물품을 배송하는 무인비행체의 배터리를 충전하기 위한 무인비행체 충전 장치에 관한 것이다.

일반적으로 무인비행체(UAV; Unmanned Aerial Vehicle)는 조종사의 탑승 없이 스스로 목적지까지 경로를 탐색하거나 혹은 무선조종기에 의해 무선조종 범위 내 근거리 비행이 가능한 비행체로서, 일반적으로 내장된 배터리 전원을 각종 전자 기기와 모터 등에 공급하여 운용된다.

이러한 무인비행체는 군사용, 기상 관측용, 오락용, 산업용, 환경 감시용 등의 다양한 용도로 활용되며, 특히 최근에는 무인비행기를 이용하여 물품을 배송하려는 다양한 시도들이 이루어지고 있다.

그러나, 무인비행체를 이용하여 물품을 배송하는 경우, 물건의 무게가 증가하거나 무인비행기의 비행 거리가 증가하면 무인비행기에서 소모되는 전력 또한 증가하게 되므로, 무인비행기를 이용한 택배 서비스를 상용화하려면 우선적으로 배터리의 한계를 극복해야 할 필요성이 있다.

KR

10-1524936

B1

KR

10-1527210

B1

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 무인비행체의 배터리를 무선으로 충전할 수 있도록 함으로써 배터리의 한계를 극복하여 무인비행체에 의한 택배 서비스의 상용화에 기여할 수 있는 무인비행체 충전 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로만 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 무인비행체 충전 장치는, 비행을 위한 추력을 발생시키는 구동부가 수용되는 몸체와, 상기 구동부의 구동 전력을 공급하는 배터리와, 상기 몸체를 지면으로부터 이격된 상태로 지지하되 일측 내부에 외부로부터 무선 전력 신호를 수신하는 수신 코일이 설치되는 적어도 한 쌍 이상의 지지다리를 구비한 무인비행체의 상기 배터리를 충전하기 위한 무인비행체 충전 장치에 있어서, 상면에 적어도 둘 이상의 상기 무인비행체가 안착되는 플레이트와, 상부면 중앙에 상기 지지다리의 외측단 일부가 삽입 고정되도록 하는 안착홈이 형성된 깔때기 형상의 안착구가 상기 지지다리와 대응하는 개수로 마련되어 상기 플레이트의 상면 중앙을 기준으로 상하 대칭되게 배치되되, 상기 플레이트의 길이방향을 따라 나란하게 배치되는 두 개의 안착부와, 상기 플레이트의 내부에 상기 안착홈과 대응되는 위치에 설치되되 외부로부터 공급된 전원을 이용하여 상기 수신 코일에 무선으로 전력을 전송하는 전송 코일을 포함하는 무선 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 안착홈에 상기 지지다리가 삽입되어 안착 고정된 상태인지 여부를 감지하는 안착감지부와, 상기 안착 고정된 상태인 경우, 상기 전송 코일을 통해 상기 수신 코일에 무선으로 전력을 전송하여 상기 무인비행체를 충전하도록 상기 무선 충전부를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상하로 배치된 각 쌍의 상기 안착구 사이에 수평으로 연장 형성되는 컨베이어와, 상기 컨베이어의 일측에 설치되어 상기 컨베이어의 상면에 가해지는 무게를 감지하는 센서를 포함하는 이송부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 안착 고정된 상태일 때, 상기 컨베이어의 상면 일측에 소정의 물품이 로딩되어 상기 센서에 의해 기설정된 기준값 이상의 무게가 감지되는 경우, 상기 물품을 수평 진행 방향으로 이송하도록 상기 컨베이어의 구동을 개시할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 컨베이어가 구동중인 상태에서, 상기 센서에 의해 상기 기준값 미만의 무게가 감지되는 경우, 상기 컨베이어의 구동을 중단할 수 있다.

본 발명에 따르면, 무인비행체가 무인비행체 충전 장치의 안착부에 정확하게 착륙하는 경우에만 무선으로 배터리 충전이 안정적으로 수행되도록 하여 무선 충전 효율을 일정 수준으로 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 충전에 걸리는 시간만큼 배송이 지체될 염려가 없어 빠른 배송 업무를 수행할 수 있으므로, 무인비행체가 배터리 전력으로 구동됨에 따른 한계를 벗어나 무인비행체에 의한 택배 서비스의 상용화를 앞당길 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체 충전 장치를 나타내는 사진이고,
도 2는 도 1의 무인비행체 충전 장치에 무인비행체가 안착한 상태를 나타내는 사진이고,
도 3a 내지 도 3f는 도 1의 무인비행체 충전 장치를 이용하여 무인비행체의 배터리를 충전하면서 배송중인 물품을 다른 무인비행체로 전달하는 과정을 나타낸 사진이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체 충전 장치에 대해 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 무인비행체(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 비행을 위한 추력을 발생시키는 구동부가 수용되는 몸체(110)와, 상기 구동부의 구동 전력을 공급하는 배터리(미도시)와, 상기 몸체(110)를 지면으로부터 이격된 상태로 지지하되 일측 내부에 외부로부터 무선 전력 신호를 수신하는 수신 코일(C1)이 설치되는 적어도 한 쌍 이상의 지지다리(120)를 구비한 상태이다.

이때, 지지다리(120)는 도 1에 도시된 바와 같이 두 쌍으로 마련되어 중앙을 기준으로 일정 거리만큼 상호 이격 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 무인비행체(100)는 소정의 물품을 운반하기 위한 배송 목적으로 사용 가능하며, 이러한 경우, 무인비행체(100)의 하단에는 운반하고자 하는 물품을 거치하기 위한 거치대(130)와, 거치된 물품(G)을 무인비행체(100)에 밀착 고정하기 위한 체결 수단(미도시)이 추가로 마련될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체 충전 장치(200)는 전술한 무인비행체(100)를 충전하기 위한 것으로서, 크게 플레이트(201), 안착부(210), 무선 충전부(220), 안착 감지부(230), 이송부(240) 및 제어부(250)를 포함하여 구성된다.

플레이트(201)는 상면에 적어도 둘 이상의 무인비행체(100)가 안착 가능하도록 평평한 평판 또는 직육면체 형상으로 마련될 수 있다.

안착부(210)는 깔때기 형상의 안착구(211)가 지지다리(120)와 대응하는 개수로 마련되어 플레이트(201)의 상면 중앙을 기준으로 상하 대칭되게 배치된다.

여기서, 안착구(211)는 상부면 중앙에 상기 지지다리(120)의 외측단 일부가 삽입 고정되도록 하는 안착홈(212)이 형성된 상태일 수 있다.

또한, 안착부(210)는 두 개로 마련되어 플레이트(201)의 길이방향을 따라 나란하게 배치될 수 있다.

무선 충전부(220)는 외부로부터 공급된 전원을 이용하여 상기 수신 코일(C1)에 무선으로 전력을 전송하는 전송 코일(C2)을 포함하는 상태이다.

여기서, 무선 충전부(220)는 플레이트(201)의 내부에 안착홈(212)과 대응되는 위치에 설치될 수 있다.

안착 감지부(230)는 안착홈(212)에 지지다리(120)가 삽입되어 안착 고정된 상태인지 여부를 감지한다.

여기서, 안착 감지부(230)는 하중 감지 센서의 형태로 마련되어, 안착홈(212)의 바닥면에 가해지는 하중을 감지하여 기설정된 임계값과 비교한 결과에 따라 안착홈(212)에 지지다리(120)가 상기 안착 고정된 상태인지 여부를 감지할 수 있다.

이송부(240)는 어느 하나의 무인비행체(100a)가 배송 중인 물품을 안착부(210)에 안착하여 내려놓으면 이를 수평 이송하여 또 다른 무인비행체(100b)로 전달하기 위한 것으로서, 안착구(211)의 상하 대칭 배치 시 기준이 되는 위치, 즉, 플레이트(201)의 상면 중앙에 배치된다.

여기서, 이송부(240)는, 상하로 배치된 각 쌍의 안착구(211) 사이에 수평으로 연장 형성되는 컨베이어(241)와, 상기 컨베이어(241)의 일측에 설치되어 상기 컨베이어(241)의 상면에 가해지는 무게를 감지하는 센서(미도시)를 포함할 수 있다.

제어부(250)는 안착 감지부(230)에 의해 무인비행체(100)가 안착 고정된 상태로 감지되는 경우, 상기 전송 코일(C2)을 통해 상기 수신 코일(C1)에 무선으로 전력을 전송하여 무인비행체(100)를 충전하도록 무선 충전부(220)를 제어한다.

구체적으로, 상기 제어부(250)는, 상기 안착 고정된 상태일 때, 상기 컨베이어(241)의 상면 일측에 소정의 물품이 로딩되어 상기 센서에 의해 기설정된 기준값 이상의 무게가 감지되는 경우, 상기 물품을 수평 진행 방향으로 이송하도록 상기 컨베이어(241)의 구동을 개시할 수 있다.

또한, 상기 제어부(250)는, 상기 컨베이어(241)가 구동중인 상태에서, 상기 센서에 의해 상기 기준값 미만의 무게가 감지되는 경우, 상기 컨베이어(241)의 구동을 중단할 수 있다.

이는 물품을 배송 중인 무인비행체(100)의 배터리 충전이 필요한 경우, 이미 충전이 완료되었거나 혹은 더 빨리 충전이 완료될 것으로 예상되는 또 다른 무인비행체(100)로 상기 물품을 전달하여 배송 업무가 승계되도록 하기 위한 것이다.

이 경우, 충전에 걸리는 시간만큼 배송이 지체될 염려가 없어 빠른 배송 업무를 수행할 수 있으므로, 무인비행체가 배터리 전력으로 구동됨에 따른 한계를 벗어나 무인비행체에 의한 택배 서비스의 상용화를 앞당길 수 있는 효과가 있다.

이하, 도 3a 내지 도 3f를 참조하여, 본 발명에 따른 무인비행체 충전 장치를 이용한 무인비행체의 배터리 충전 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소정의 물품(G)을 운반 중인 제1 무인비행체(100a)가 본 발명에 따른 무인비행체 충전 장치(200)의 플레이트(201)를 향해 하강 비행하여 안착부(210)에 안착한다(도 3a 내지 도 3c).

다음으로, 제1 무인비행체(100a)에 구비된 복수 개의 지지다리(120)가 각각에 대응하는 안착홈(212)에 삽입되어 안착 고정됨에 따라, 안착 감지부(230)에 의해 제1 무인비행체(100a)가 안착 고정된 상태인 것으로 감지되는 경우, 제어부(250)가 외부로부터 공급된 전원을 이용하여 전송 코일(C2)을 통해 수신 코일(C1)에 무선으로 전력을 전송하도록 무선 충전부(220)를 제어함으로써, 제1 무인비행체(100a)의 배터리를 충전하게 된다.

이때, 만일 제1 무인비행체(100a)가 안착부(210)에 안착하면서 배송 중인 물품(G)을 충전 장치(200)의 이송부(240)에 로딩하게 되면, 이송부(240)에 구비된 센서가 로딩된 물품(G)의 무게를 감지하여 기설정된 임계값과 비교한 결과 상기 임계값 이상인 경우, 컨베이어(241)의 구동을 개시하여 물품(G)을 수평 이송하게 된다(도 3c 내지 도 3d).

이 경우, 컨베이어(241)에 의해 수평 이송된 물품(G)이 배터리 충전이 완료된 제2 무인비행체(100b)의 안착부(210) 중앙에 도달하게 되면, 제2 무인비행체(100b)가 상기 물품(G)을 언로딩하여 하단에 거치한 상태로 밀착 고정한 후 상기 물품(G)을 전달한 제1 무인비행체(100a)의 목적지를 향해 비행하게 된다(도 3e 내지 도 3f).

이때, 무인비행체 충전 장치(200)의 플레이트(201) 상면에 안착하여 충전 가능한 무인비행체(100)는, 동일한 조종자 또는 같은 관제탑으로부터 비행 목적지에 대한 정보를 주고받는 상태일 수 있다.

즉, 제1 무인비행체(100a)와 제2 무인비행체(100b)는 배송 목적지에 관한 정보를 서로 주고받을 필요 없이, 제2 무인비행체(100b)가 물품(G)을 전달받아 거치 및 고정하여 비행 가능한 상태가 되면, 관제탑에서 제2 무인비행체(100b)로 제1 무인비행체(100a)의 배송 목적지를 향하여 비행하도록 제어하면 된다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 무인비행체가 무인비행체 충전 장치의 안착부에 정확하게 착륙하는 경우에만 무선으로 배터리 충전이 안정적으로 수행되도록 하여 무선 충전 효율을 일정 수준으로 유지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 충전에 걸리는 시간만큼 배송이 지체될 염려가 없어 빠른 배송 업무를 수행할 수 있으므로, 무인비행체가 배터리 전력으로 구동됨에 따른 한계를 벗어나 무인비행체에 의한 택배 서비스의 상용화를 앞당길 수 있게 된다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

100: 무인비행체
110: 몸체
120: 지지다리
130: 거치대
200: 무인비행체 충전 장치
201: 플레이트
210: 안착부
211: 안착구
212: 안착홈
220: 무선 충전부
230: 안착 감지부
240: 이송부
241: 컨베이어
250: 제어부

Claims

비행을 위한 추력을 발생시키는 구동부가 수용되는 몸체와, 상기 구동부의 구동 전력을 공급하는 배터리와, 상기 몸체를 지면으로부터 이격된 상태로 지지하되 일측 내부에 외부로부터 무선 전력 신호를 수신하는 수신 코일이 설치되는 적어도 한 쌍 이상의 지지다리를 구비한 무인비행체의 상기 배터리를 충전하기 위한 무인비행체 충전 장치에 있어서,
상면에 적어도 둘 이상의 상기 무인비행체가 안착되는 플레이트;
상부면 중앙에 상기 지지다리의 외측단 일부가 삽입 고정되도록 하는 안착홈이 형성된 깔때기 형상의 안착구가 상기 지지다리와 대응하는 개수로 마련되어 상기 플레이트의 상면 중앙을 기준으로 상하 대칭되게 배치되되, 상기 플레이트의 길이방향을 따라 나란하게 배치되는 두 개의 안착부;
상기 플레이트의 내부에 상기 안착홈과 대응되는 위치에 설치되되 외부로부터 공급된 전원을 이용하여 상기 수신 코일에 무선으로 전력을 전송하는 전송 코일을 포함하는 무선 충전부;
상기 안착홈에 상기 지지다리가 삽입되어 안착 고정된 상태인지 여부를 감지하는 안착감지부;
상기 안착 고정된 상태인 경우, 상기 전송 코일을 통해 상기 수신 코일에 무선으로 전력을 전송하여 상기 무인비행체를 충전하도록 상기 무선 충전부를 제어하는 제어부; 및
상하로 배치된 각 쌍의 상기 안착구 사이에 수평으로 연장 형성되는 컨베이어와, 상기 컨베이어의 일측에 설치되어 상기 컨베이어의 상면에 가해지는 무게를 감지하는 센서를 포함하는 이송부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체 충전 장치.
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제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 안착 고정된 상태일 때, 상기 컨베이어의 상면 일측에 소정의 물품이 로딩되어 상기 센서에 의해 기설정된 기준값 이상의 무게가 감지되는 경우, 상기 물품을 수평 진행 방향으로 이송하도록 상기 컨베이어의 구동을 개시하는 것을 특징으로 하는 무인비행체 충전 장치.
제4항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 컨베이어가 구동중인 상태에서, 상기 센서에 의해 상기 기준값 미만의 무게가 감지되는 경우, 상기 컨베이어의 구동을 중단하는 것을 특징으로 하는 무인비행체 충전 장치.