KR101781084B1 - 드론 - Google Patents

Abstract

드론이 개시된다. 예시적인 실시예에 따른 드론은, 본체 및 적어도 하나의 로터부를 포함하는 드론으로서, 로터부는, 내부가 비어 있고, 상단부 및 하단부가 각각 개방되어 형성되는 하우징부, 하우징부의 내측에서 하우징부에 고정되는 프로펠러 모터, 프로펠러 모터에 연결되고, 프로펠러 모터에 의해 회전하는 프로펠러, 및 하우징부 내에 형성되고, 하우징부의 내부 공간을 통과하는 기류에 의해 양력을 발생시키도록 마련되는 보조 양력 발생부를 포함한다.

Description

드론{DRONE}

본 발명의 실시예는 무인 비행체 기술과 관련된다.

드론은 사람이 탑승하지 않고 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행하는 비행체로서, 주로 군사적 용도로 활용되어 왔으나, 최근에는 운송 분야, 보안 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 개인적인 용도로도 활용되고 있는 실정이다.

드론은 로터의 개수 및 형태에 따라 단일 로터형 헬리콥터, 동축 반전형 헬리콥터, 쿼드 콥터(쿼드 로터) 등으로 구분될 수 있다. 이 중 쿼드 콥터는 4개의 로터로 이루어지는 것으로서, 2개의 로터는 시계 방향으로 회전하고, 나머지 2개의 로터는 반 시계 방향으로 회전한다. 이때, 대각선 방향의 로터는 동일한 방향으로 회전한다.

여기서, 드론이 진행하고자 하는 방향에 있는 로터의 회전 속도를 줄이고(저속 회전), 드론이 진행하고자 하는 방향과 반대 방향에 있는 로터의 회전 속도를 높이면(고속 회전), 드론이 진행하고자 하는 방향으로 기울어지면서 기울어진 방향으로 이동을 하게 된다. 즉, 드론은 이동하고자 하는 방향으로 기울어진 상태로 이동하게 되는 바, 액체와 같은 물질의 운반이 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 기존의 드론은 로터에서 발생되는 양력에 의해 부상하게 되나, 로터에서 발생되는 양력만으로는 한계가 있으며, 그로 인해 드론의 이동 속도 및 드론이 운반할 수 있는 무게에 한계가 있게 된다.

한국등록특허공보 제10-1407722호(2014.06.13)

본 발명의 실시예는 수평을 유지하면서 이동할 수 있는 드론을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예는 양력을 향상시킬 수 있는 드론을 제공하기 위한 것이다.

예시적인 일 실시예에 따른 드론은, 본체 및 적어도 하나의 로터부를 포함하는 드론으로서, 상기 로터부는, 내부가 비어 있고, 상단부 및 하단부가 각각 개방되어 형성되는 하우징부; 상기 하우징부의 내측에서 상기 하우징부에 고정되는 프로펠러 모터; 상기 프로펠러 모터에 연결되고, 상기 프로펠러 모터에 의해 회전하는 프로펠러; 및 상기 하우징부 내에 형성되고, 상기 하우징부의 내부 공간을 통과하는 기류에 의해 양력을 발생시키도록 마련되는 보조 양력 발생부를 포함한다.

상기 보조 양력 발생부는, 상기 프로펠러에 의해 발생되는 기류가 상기 하우징부의 내부 공간을 이동하는 경우, 상기 프로펠러에 의해 발생하는 양력과 동일한 방향으로 양력을 발생시키도록 마련될 수 있다.

상기 하우징부는, 상기 프로펠러의 하부에서 수직하게 마련되는 제1 하우징부; 상기 제1 하우징부의 종단에서 절곡되어 상기 제1 하우징부와 수직하게 마련되는 제2 하우징부; 및 상기 제2 하우징부의 종단에서 절곡되어 상기 제2 하우징부와 수직하게 마련되는 제3 하우징부를 포함할 수 있다.

상기 제3 하우징부 하단의 개방된 면적은 상기 제1 하우징부 상단의 개방된 면적보다 작도록 마련될 수 있다.

상기 보조 양력 발생부는, 상기 제2 하우징부 내에서 상기 제2 하우징부의 길이 방향을 따라 마련될 수 있다.

상기 보조 양력 발생부는, 상기 하우징부 내에서 에어 포일(Airfoil)의 형태로 마련되고, 상기 에어 포일의 평균 캠버 라인이 상기 에어 포일의 시위선 보다 상부에 위치하도록 마련될 수 있다.

상기 보조 양력 발생부는, 상기 프로펠러에 의해 발생한 기류가 상기 하우징부 내에서 굽어 흐르도록 하여 상기 보조 양력 발생부의 상부면의 압력이 상기 보조 양력 발생부의 하부면의 압력보다 낮아지도록 마련될 수 있다.

상기 드론은, 상기 프로펠러 모터가 상기 하우징부의 상단부 중심에서 고정되도록 상기 프로펠러 모터와 상기 하우징부를 연결하며 마련되는 적어도 하나의 제1 지지부; 및 상기 보조 양력 발생부가 상기 하우징부 내에 고정되도록 마련되는 제2 지지부를 더 포함할 수 있다.

상기 드론은, 상기 하우징부의 하단부와 연통하여 형성되고, 상기 프로펠러에 의해 발생되는 기류를 외부로 배출하며, 회전 가능하게 마련되는 기류 배출부; 및 상기 하우징부의 하단부에 형성되고 상기 기류 배출부의 회전 방향을 조절하는 회전 조절부를 더 포함할 수 있다.

예시적인 다른 실시예에 따른 드론은, 드론으로서, 본체; 상기 본체에 연결되고, 상기 본체를 기준으로 제1 방향에 형성되며, 제1 회전 방향으로 회전하는 제1 로터부; 상기 본체에 연결되고, 상기 본체를 기준으로 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향에 형성되며, 상기 제1 회전 방향으로 회전하는 제2 로터부; 상기 본체에 연결되고, 상기 본체를 기준으로 상기 제1 방향과 수직한 제3 방향에 형성되며, 상기 제1 회전 방향과 반대 회전 방향인 제2 회전 방향으로 회전하는 제3 로터부; 및 상기 본체에 연결되고, 상기 본체를 기준으로 상기 제3 방향과 반대 방향인 제4 방향에 형성되며, 상기 제2 회전 방향으로 회전하는 제4 로터부를 포함하고, 상기 제1 로터부 내지 상기 제4 로터부 각각은, 프로펠러에 의해 발생되는 기류가 이동하도록 마련되는 하우징부; 및 상기 기류가 상기 하우징부의 내부 공간을 이동하는 경우, 상기 프로펠러에 의해 발생되는 양력과 동일한 방향으로 양력을 발생시키도록 마련되는 보조 양력 발생부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 각 로터부에 기류 배출부를 수평 방향으로 절곡되어 형성하고 회전 가능하게 마련함으로써, 드론의 전진 이동, 후진 이동, 좌측 이동, 우측 이동, 상승 이동, 및 하강 이동 등에 있어 드론이 수평 상태를 유지할 수 있게 된다.

또한, 하우징부(221) 내에서 보조 양력 발생부에 의해 양력을 추가적으로 발생시킴으로써, 프로펠러만으로 양력을 발생시키는 경우보다 더 큰 양력을 발생시켜 드론의 이동 속도 및 적재량을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론에서, 로터부를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론이 이동하는 상태를 나타낸 평면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론이 상승 및 하강하는 상태를 나타낸 평면도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론이 회전하는 상태를 나타낸 평면도
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터부를 나타낸 단면도
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터부에서 보조 양력 발생부를 나타낸 사시도
도 8은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1은 드론의 일 예를 도시한 것이며, 드론의 형태와 구조는 적절하게 변경될 수 있다. 여기서는, 드론이 4개의 로터부를 포함하는 것으로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 그 이외의 다양한 개수의 로터부를 포함할 수 있음은 물론이다.

도 1을 참조하면, 드론(100)은 본체(102), 암 프레임(104), 및 로터부(106)를 포함한다. 여기서, 로터부(106)는 제1 로터부(106-1), 제2 로터부(106-2), 제3 로터부(106-3), 및 제4 로터부(106-4)를 포함할 수 있다. 또한, 암 프레임(104)은 제1 암 프레임(104-1), 제2 암 프레임(104-2), 제3 암 프레임(104-3), 및 제4 암 프레임(104-4)을 포함할 수 있다.

드론(100)은 사람이 탑승하지 않고 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행하는 비행체로서, 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)로도 지칭될 수 있으나, 탑승자 없이 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행할 수 있는 모든 형태의 비행체를 포함할 수 있으며, 특정한 명칭 및 형태에 제한되는 것은 아니다. 드론(100)은 군사, 운송, 방범, 관찰, 촬영 등 다양한 용도로 운용될 수 있으며, 그 용도에 따라 카메라, 적외선 센서, 열 감지 센서, 자세 센서, 위치 측정 센서(예를 들어, GPS 수신기) 등과 같은 다양한 센서들이 탑재될 수 있다.

본체(102)는 드론(100)의 중심부에 위치할 수 있다. 본체(102)에는 드론(100)을 제어하기 위한 모듈, 회로, 부품들이 내장되거나 장착될 수 있다. 또한, 본체(102)에는 카메라 또는 센서 등과 같은 다양한 부수 장비들이 장착될 수 있다. 또한, 본체(102)에는 로터부(106)를 구동시키기 위한 배터리 등이 장착될 수 있다. 본체(102)의 하측에는 받침대(111)가 마련될 수 있다. 받침대(111)는 본체(102)의 하측에서 복수 개가 상호 이격하여 마련될 수 있다. 받침대(111)는 드론(100)의 착륙 시 지면으로부터 드론(100)을 지지하는 역할을 한다.

암 프레임(104)은 본체(102)와 로터부(106)를 연결하는 역할을 한다. 제1 암 프레임(104-1)은 본체(102)와 제1 로터부(106-1)를 연결할 수 있다. 제1 암 프레임(104-1)은 본체(102)의 외주면에서 제1 방향으로 돌출되어 제1 로터부(106-1)와 연결될 수 있다. 제2 암 프레임(104-2)은 본체(102)의 외주면에서 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 돌출되어 제2 로터부(106-2)와 연결될 수 있다. 제2 암 프레임(104-2)은 제1 암 프레임(104-1)과 동일 직선 상에 마련될 수 있다. 제3 암 프레임(104-3)은 본체(102)의 외주면에서 제1 방향과 직각인 제3 방향으로 돌출되어 제3 로터부(106-3)와 연결될 수 있다. 제4 암 프레임(104-4)은 본체(102)의 외주면에서 제3 방향과 반대 방향인 제4 방향으로 돌출되어 제4 로터부(106-4)와 연결될 수 있다. 제4 암 프레임(104-4)은 제3 암 프레임(104-3)과 동일 직선 상에 마련될 수 있다.

즉, 제1 암 프레임(104-1) 내지 제4 암 프레임(104-4)은 본체(102)의 외주면에서 일정 각도 간격으로 이격되어 방사형(放射形) 형태로 마련될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 암 프레임(104-1)과 제2 암 프레임(104-2)이 일체로 형성되고, 제3 암 프레임(104-3)과 제4 암 프레임(104-4)이 일체로 형성될 수도 있다.

로터부(106)는 드론(100)에 양력 및 추력을 제공한다. 각 로터부(106-1 ~ 106-4)는 프로펠러를 구비한다. 여기서, 본체(102)를 기준으로 대각선 방향으로 대향하는 제1 로터부(106-1) 및 제2 로터부(106-2)가 동일한 회전 방향으로 회전하도록 마련될 수 있다. 또한, 본체(102)를 기준으로 대각선 방향으로 대향하는 제3 로터부(106-3) 및 제4 로터부(106-4)가 동일한 회전 방향으로 회전하도록 마련될 수 있다. 이때, 제1 로터부(106-1) 및 제2 로터부(106-2)는 제1 회전 방향으로 회전하도록 마련될 수 있다. 또한, 제3 로터부(106-3) 및 제4 로터부(106-4)는 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하도록 마련될 수 있다. 여기서는, 로터부(106)가 4개인 것으로 설명하였으나, 로터부(106)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 개수로 마련될 수 있다. 로터부(106)의 개수가 변경됨에 따라 암 프레임(104)의 개수 및 구조도 그에 맞게 변경될 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여 로터부(106)의 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다. 도시된 바와 같이, 로터부(106)는 하우징부(121), 프로펠러 모터(123), 지지부(125), 프로펠러(127), 기류 배출부(129), 및 회전 조절부(131)를 포함할 수 있다.

하우징부(121)는 내부가 비어 있는 원통형으로 형성될 수 있다. 그러나, 하우징부(121)의 형상이 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 형상(예를 들어, 사각 기둥 등)으로 형성될 수 있다. 하우징부(121)는 상단부 및 하단부가 개방되어 형성될 수 있다. 하우징부(121)는 상단부와 하단부가 연통되어 마련될 수 있다. 하우징부(121)는 하단부의 개방된 면적이 상단부의 개방된 면적보다 작도록 마련될 수 있다. 하우징부(121)는 상단부에서 하단부로 갈수록 단면적이 작아지는 적어도 일 구간을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 하우징부(121)는 상단부에서 하단부로 갈수록 단면적이 점차 작아지도록 마련될 수 있다.

프로펠러 모터(123)는 하우징부(121)의 내부에 마련될 수 있다. 프로펠러 모터(123)는 프로펠러(127)를 기 설정된 회전 방향으로 회전시킬 수 있다. 프로펠러 모터(123)는 비행 제어부(미도시)(본체(102)에 마련될 수 있음)의 제어에 의해 프로펠러(127)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 프로펠러 모터(123)는 본체(102)에 마련되는 배터리(미도시)로부터 전력을 공급받을 수 있다.

지지부(125)는 프로펠러 모터(123)를 하우징부(121)에 고정시키는 역할을 한다. 프로펠러 모터(123)는 하우징부(121)의 개방된 상단부 중심에서 지지부 (125)에 의해 고정될 수 있다. 프로펠러 모터(123)는 지지부(125)에 의해 하우징부(121)의 상단부 중심에서 떠있는 형태로 고정될 수 있다. 지지부(125)는 하우징부(121)와 프로펠러 모터(123)를 연결하며 마련될 수 있다. 지지부(125)의 일단은 하우징부(121)에 연결되고, 지지부(125)의 타단은 프로펠러 모터(123)에 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 지지부(125)는 프로펠러 모터(123)의 외주면에서 일정 각도 간격으로 복수 개가 방사형 형태로 마련되어 프로펠러 모터(123)를 하우징부(121)에 고정시킬 수 있다.

프로펠러(127)는 프로펠러 모터(123)에 연결된다. 프로펠러(127)는 프로펠러 모터(123)의 구동력에 의해 회전한다. 프로펠러(127)의 회전에 의해 드론(100)이 비행하는데 필요한 동력을 얻게 된다.

기류 배출부(129)는 하우징부(121)의 하단부에 회전 가능하게 마련된다. 구체적으로, 기류 배출부(129)는 회전 조절부(131)에 연결되고, 회전 조절부(131)에 의해 회전되도록 마련될 수 있다. 기류 배출부(129)는 회전 조절부(131)의 축을 중심으로(즉, 로터부(106)의 중심축을 기준으로) 360도 회전 가능하게 마련될 수 있다. 기류 배출부(129)는 공기가 유동하도록 내부가 비어 있는 형태로 마련될 수 있다.

기류 배출부(129)는 하우징부(121)의 하단부와 연통되어 마련되며, 프로펠러(127)의 회전에 의해 발생되는 기류를 외부로 배출하는 역할을 한다. 즉, 프로펠러(127)가 회전하는 경우, 프로펠러(127) 주위의 공기는 프로펠러(127)의 후방(즉, 하우징부(121)의 내부)으로 밀려나게 된다. 하우징부(121) 내부에서 기류는 하우징부(121)의 하단부를 경유하여 기류 배출부(129)를 통해 외부로 배출되게 된다.

기류 배출부(129)는 수평 방향(예를 들어, 지면과 평행한 방향)으로 절곡되어 마련될 수 있다. 즉, 기류 배출부(129)는 프로펠러(127)의 회전에 의해 발생되는 기류를 중력 방향과 수직한 방향으로 배출하도록 마련될 수 있다. 프로펠러(127)가 회전하는 경우, 프로펠러(127)의 회전에 의해 발생되는 기류는 하우징부(121)에서 하부 방향(즉, 중력 방향)으로 이동하여 기류 배출부(129)의 일단부로 유입되는데, 기류 배출부(129)가 수평 방향으로 절곡되어 마련됨으로써, 기류의 방향이 전환되어 기류 배출부(129)의 타단부에서 중력 방향과 수직한 방향으로 배출되게 된다. 이와 같이, 기류 배출부(129)에서 기류가 수평 방향으로 배출되도록 함으로써, 기류 배출부(129)의 회전 방향을 변경하는 것으로 드론(100)의 이동 방향을 용이하게 조절할 수 있게 된다.

회전 조절부(131)는 하우징부(121)의 하단부에서 기류 배출부(129)의 일단부와 연결될 수 있다. 회전 조절부(131)는 기류 배출부(129)를 회전시킬 수 있다. 회전 조절부(131)는 비행 제어부(미도시)의 제어에 따라 기류 배출부(129)의 회전 방향을 조절할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 회전 조절부(131)는 브러쉬리스 모터와 같은 형태로 구현될 수 있다.

회전 조절부(131)는 고정부(131a) 및 회전부(131b)를 포함할 수 있다. 고정부(131a)는 고정부 바디(131a-1) 및 고정자 코일(131a-2)을 포함할 수 있다. 고정부 바디(131a-1)는 하우징부(121)의 하단부에 형성될 수 있다. 고정부 바디(131a-1)는 하우징부(121)의 하단부에서 하부로 돌출된 형태로 형성될 수 있다. 고정부 바디(131a-1)의 내부에는 공기가 유동할 수 있도록 제1 관통홀(141)이 형성될 수 있다. 고정자 코일(131a-2)은 고정부 바디(131a-1)의 외주면에 형성될 수 있다. 고정자 코일(131a-2)은 고정부 바디(131a-1)의 외주면을 따라 복수 개가 상호 이격하여 형성될 수 있다.

회전부(131b)는 회전부 바디(131b-1), 자석 회전자(131b-2), 및 연결부(131b-3)를 포함할 수 있다. 회전부 바디(131b-1)는 기류 배출부(129)의 일단부에 형성될 수 있다. 회전부 바디(131b-1)는 고정부 바디(131a-1)의 외측에서 고정부 바디(131a-1)를 감싸며 고정부 바디(131a-1)와 이격되어 형성될 수 있다. 회전부 바디(131b-1)에는 하우징부(121)의 하단부와 기류 배출부(129)의 일단부가 연통되도록 제2 관통홀(143)이 형성될 수 있다. 자석 회전자(131b-2)는 회전부 바디(131b-1)의 내면에서 고정자 코일(131a-2)과 대향하여 형성될 수 있다. 자석 회전자(131b-2)는 고정자 코일(131a-2)과 일정 거리 이격되어 형성될 수 있다. 연결부(131b-3)는 회전부 바디(131b-1)를 고정부 바디(131a-1)와 회전 가능하게 연결할 수 있다.

여기서, 고정자 코일(131a-2)에 흐르는 전류의 방향 및 세기를 조절함으로써, 회전부(131b)의 회전 방향 및 회전 각도를 조절할 수 있으며, 그로 인해 기류 배출부(129)의 회전 방향 및 회전 각도를 조절할 수 있게 된다.

본 발명의 실시예에서는, 기류 배출부(129)가 하우징부(121)의 하단부에서 수평 방향으로 절곡되어 형성되고 회전 가능하게 마련됨으로써, 드론(100)의 이동 또는 회전 시 드론(100)이 수평 상태를 유지할 수 있게 된다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론이 이동하는 상태를 나타낸 평면도이다.

도 3의 (a)를 참조하면, 제1 로터부(106-1) 및 제2 로터부(106-2)가 시계 방향으로 회전하고, 제3 로터부(106-3) 및 제4 로터부(106-4)가 반시계 방향으로 회전하는 것으로 설정될 수 있다. 드론(100)을 전진 이동시키고자 하면, 제1 로터부(106-1) 내지 제4 로터부(106-4) 간의 회전 속도 차이가 기 설정된 임계 회전 속도 차이 이내가 되도록 하면서, 제1 로터부(106-1) 내지 제4 로터부(106-4)의 기류 배출부(129-1 ~ 129-4)의 방향을 드론(100)의 이동하고자 하는 방향(즉, 전진 이동 방향)과 반대 방향으로 회전시키면 된다. 그러면, 각 기류 배출부(129-1 ~ 129-4)에서 기류가 드론(100)이 이동하고자 하는 방향과 반대 방향(즉, 후진 이동 방향)으로 배출되므로, 그 반작용에 의해 드론(100)은 전진 이동하게 된다. 여기서, 기 설정된 임계 회전 속도 차이는 제1 로터부(106-1) 내지 제4 로터부(106-4) 간에 드론(100)의 기울어짐이 발생하지 않을 정도의 회전 속도 차이를 말한다. 이 경우, 드론(100)은 수평 상태를 유지하면서 전진 이동할 수 있게 된다.

또한, 도 3의 (b)를 참조하면, 드론(100)을 좌측 이동시키고자 하면, 제1 로터부(106-1) 내지 제4 로터부(106-4) 간의 회전 속도 차이가 기 설정된 임계 회전 속도 차이 이내가 되도록 하면서, 제1 로터부(106-1) 내지 제4 로터부(106-4)의 기류 배출부(129-1 ~ 129-4)의 방향을 우측 방향으로 회전시키면 된다. 그러면, 각 기류 배출부(129-1 ~ 129-4)에서 배출되는 기류의 반작용에 의해 드론(100)이 좌측으로 이동하게 된다.

이와 같이, 드론(100)은 제1 로터부(106-1) 내지 제4 로터부(106-4)의 각 프로펠러에 의한 양력에 의해 고도를 유지하게 되고, 각 기류 배출부(129-1 ~ 129-4)의 회전 방향을 변경시킴에 따라, 수평 상태를 유지하면서 전진 이동, 후진 이동, 좌측 이동, 우측 이동 등을 수행할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론이 상승 및 하강하는 상태를 나타낸 평면도이다.

도 4를 참조하면, 드론(100)을 상승 또는 하강시키고자 하면, 제1 로터부(106-1) 내지 제4 로터부(106-4) 간의 회전 속도 차이가 기 설정된 임계 회전 속도 차이 이내가 되도록 하면서, 제1 기류 배출부(129-1)는 제1 암 프레임(104-1)의 방향과 대응되는 방향으로 회전시키고, 제2 기류 배출부(129-2)는 제2 암 프레임(104-2)의 방향과 대응되는 방향으로 회전시키며, 제3 기류 배출부(129-3)는 제3 암 프레임(104-3)의 방향과 대응되는 방향으로 회전시키고, 제4 기류 배출부(129-4)는 제4 암 프레임(104-4)의 방향과 대응되는 방향으로 회전시킬 수 있다. 즉, 드론(100)의 중심부에서 제1 기류 배출부(129-1) 내지 제4 기류 배출부(129-4)의 각 기류에 의한 전체 반작용이 제로 또는 제로에 가깝도록 할 수 있다.

제1 로터부(106-1) 내지 제4 로터부(106-4) 간의 회전 속도 차이가 기 설정된 임계 회전 속도 차이 이내가 되도록 하면서, 제1 로터부(106-1) 내지 제4 로터부(106-4)의 회전 속도를 높여 양력을 증가시키면 드론(100)이 상승하게 되고, 제1 로터부(106-1) 내지 제4 로터부(106-4)의 회전 속도를 낮춰 양력을 감소시키면 드론(100)이 하강하게 된다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론이 회전하는 상태를 나타낸 평면도이다.

도 5를 참조하면, 드론(100)을 제자리에서 반시계 방향으로 회전시키고자 하면, 제1 로터부(106-1) 내지 제4 로터부(106-4) 간의 회전 속도 차이가 기 설정된 임계 회전 속도 차이 이내가 되도록 하면서, 제1 기류 배출부(129-1)는 우측 이동 방향으로 회전시키고, 제2 기류 배출부(129-2)는 좌측 이동 방향으로 회전시키며, 제3 기류 배출부(129-3)는 전진 이동 방향으로 회전시키고, 제4 기류 배출부(129-4)는 후진 이동 방향으로 회전시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터부를 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 로터부에서 보조 양력 발생부를 나타낸 사시도이다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 로터부(206)는 하우징부(221), 프로펠러 모터(223), 제1 지지부(225), 프로펠러(227), 보조 양력 발생부(229), 및 제2 지지부(231)를 포함할 수 있다.

하우징부(221)는 내부가 비어 있는 형태로 마련될 수 있다. 하우징부(221)는 상단부 및 하단부가 개방되어 형성될 수 있다. 하우징부(221)는 상단부와 하단부가 연통되어 마련될 수 있다. 하우징부(221)는 하단부의 개방된 면적이 상단부의 개방된 면적보다 작도록 마련될 수 있다. 하우징부(221)는 상단부에서 하단부로 갈수록 단면적이 작아지는 적어도 일 구간을 포함할 수 있다. 하우징부(221)는 프로펠러(227)의 회전에 의해 발생된 기류가 이동할 수 있는 통로를 제공하게 된다.

하우징부(221)는 제1 하우징부(221a), 제2 하우징부(221b), 및 제3 하우징부(221c)를 포함할 수 있다. 제1 하우징부(221a)는 하우징부(221)의 상단부를 포함하는 부분이다. 제1 하우징부(221a)는 프로펠러(227)의 하부에서 수직하게 마련될 수 있다. 드론(100)이 평형 상태에 있는 경우, 제1 하우징부(221a)는 프로펠러(227)의 하부에서 지면에 수직한 방향으로 마련될 수 있다.

제2 하우징부(221b)는 제1 하우징부(221a)의 종단에서 절곡되어 마련될 수 있다. 제2 하우징부(221b)는 제1 하우징부(221a)와 수직하게 마련될 수 있다. 제2 하우징부(221b)는 프로펠러(227)와 평행하게 마련될 수 있다. 다시 말하면, 드론(100)이 평형 상태에 있는 경우, 제2 하우징부(221b)는 지면과 평행한 방향으로 마련될 수 있다.

제3 하우징부(221c)는 제2 하우징부(221b)의 종단에서 절곡되어 마련될 수 있다. 제3 하우징부(221c)는 제2 하우징부(221b)와 수직하게 마련될 수 있다. 즉, 제3 하우징부(221c)는 제1 하우징부(221a)와 평행하게 마련될 수 있다. 드론(100)이 평형 상태에 있는 경우, 제3 하우징부(221c)는 프로펠러(227)의 하부에서 지면에 수직한 방향으로 마련될 수 있다.

프로펠러(227)에 의해 발생된 기류는 하우징부(221)의 내부 공간을 따라 이동하게 되는 바, 제1 하우징부(221a)에서는 제1 하우징부(221a)의 내부 공간을 따라 수직하게 이동하고, 제2 하우징부(221b)에서는 제2 하우징부(221b)의 내부 공간을 따라 수평하게 이동하며, 제3 하우징부(221c)에서는 제3 하우징부(221c)의 내부 공간을 따라 수직하게 이동하여 외부로 배출되게 된다.

프로펠러 모터(223)는 하우징부(221)의 내부에 마련될 수 있다. 프로펠러 모터(223)는 제1 하우징부(221a) 내에 마련될 수 있다. 프로펠러 모터(223)는 비행 제어부(미도시)(본체에 마련될 수 있음)의 제어에 의해 프로펠러(227)의 회전 속도를 조절할 수 있다. 프로펠러 모터(223)는 본체에 마련되는 배터리(미도시)로부터 전력을 공급받을 수 있다.

제1 지지부(225)는 프로펠러 모터(223)를 하우징부(221)에 고정시키는 역할을 한다. 프로펠러 모터(223)는 제1 하우징부(221a)의 개방된 상단부 중심에서 제1 지지부(225)에 의해 고정될 수 있다. 프로펠러 모터(223)는 제1 지지부(225)에 의해 제1 하우징부(221a)의 상단부 중심에서 떠있는 형태로 고정될 수 있다. 제1 지지부(225)는 제1 하우징부(221a)와 프로펠러 모터(223)를 연결하며 마련될 수 있다. 제1 지지부(225)의 일단은 제1 하우징부(221a)에 연결되고, 제1 지지부(225)의 타단은 프로펠러 모터(223)에 연결될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 제1 지지부(225)는 프로펠러 모터(223)의 외주면에서 일정 각도 간격으로 복수 개가 방사형 형태로 마련되어 프로펠러 모터(223)를 제1 하우징부(221a)에 고정시킬 수 있다.

프로펠러(227)는 프로펠러 모터(223)에 연결된다. 프로펠러(227)는 프로펠러 모터(223)의 구동력에 의해 회전한다. 프로펠러(227)의 회전에 의해 드론이 비행하는데 필요한 동력을 얻게 된다. 프로펠러(227)의 절단면은 익형(airfoil)의 형상으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 프로펠러(227)가 회전하면 프로펠러(227)의 상단면은 하단면보다 공기 흐름이 빨라져 표면 압력이 낮아지므로, 상부 방향으로 양력이 발생하게 된다.

보조 양력 발생부(229)는 하우징부(221) 내에 마련될 수 있다. 보조 양력 발생부(229)는 하우징부(221)의 내부 공간을 통과하는 기류(공기 흐름)에 의해 양력을 발생시키도록 마련된다. 보조 양력 발생부(229)는 프로펠러(227)에서 발생하는 양력 방향과 동일한 방향으로 양력을 발생시키도록 마련될 수 있다. 이를 위해, 보조 양력 발생부(229)는 프로펠러(227)와 평행하게 마련되는 제2 하우징부(221b) 내에 마련될 수 있다.

프로펠러(227)에 의해 발생된 기류는 제2 하우징부(221b)에서 제2 하우징부(221b)의 내부 공간을 따라 수평하게 이동한다. 여기서, 보조 양력 발생부(229)는 제2 하우징부(221b)와 평행하게 마련될 수 있다. 보조 양력 발생부(229)는 제2 하우징부(221b) 내의 기류가 굽어 흐르도록 마련되어 보조 양력 발생부(229)의 상부와 하부 간에 압력 차이가 발생되도록 마련될 수 있다. 보조 양력 발생부(229)는 보조 양력 발생부(229)의 상부면의 압력이 하부면의 압력보다 낮아지도록 마련되어, 보조 양력 발생부(229)의 상부 방향으로 양력이 발생하도록 마련될 수 있다. 즉, 프로펠러(227)에 의해 발생된 기류가 제2 하우징부(221b) 내에서 수평하게 이동할 때, 보조 양력 발생부(229)의 상부면에서의 이동 속도가 보조 양력 발생부(229)의 하부면에서의 이동 속도보다 빠르게 마련됨으로써, 보조 양력 발생부(229)의 상부면의 압력이 하부면의 압력보다 낮아지도록 형성될 수 있다.

예시적인 실시예에서, 보조 양력 발생부(229)는 에어 포일(Airfoil)의 형태로 마련될 수 있다. 보조 양력 발생부(229)는 비대칭형 에어 포일의 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 대칭형 에어 포일(즉, 평균 캠버(Camber) 라인이 에어 포일의 전단과 후단을 직선으로 잇는 시위선과 동일한 형태의 에어 포일)의 형태로 마련될 수도 있다.

구체적으로, 보조 양력 발생부(229)는 상부면(229a) 및 하부면(229b)을 포함할 수 있다. 보조 양력 발생부(229)의 전단과 후단을 직선으로 잇는 선을 시위선(A)이라고 하면, 시위선(A)에서 수직선을 그었을 때 상부면(229a)과 하부면(229b) 간의 수직 거리를 두께라 할 수 있다. 그리고, 보조 양력 발생부(229)의 길이 방향을 따라 보조 양력 발생부(229)의 두께의 이등분점을 연결한 선을 평균 캠버 라인(B)이라 할 수 있다. 여기서, 보조 양력 발생부(229)는 평균 캠버 라인(B)이 시위선(A) 보다 상부에 위치하도록 마련될 수 있다. 보조 양력 발생부(229)는 하우징부(221) 내에서 복수 개가 마련될 수도 있다.

제2 지지부(231)는 보조 양력 발생부(229)를 하우징부(221) 내에서 고정시키는 역할을 한다. 제2 지지부(231)는 보조 양력 발생부(229)의 양측을 제2 하우징부(221b)의 내벽에 고정시키도록 마련될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제2 지지부(231)는 보조 양력 발생부(229)를 회전 가능하게 지지할 수도 있다. 예를 들어, 제2 지지부(231)는 로터부(206)의 기울어짐에 따라 보조 양력 발생부(229)가 회전 가능하도록 지지할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 하우징부(221) 내에서 보조 양력 발생부(229)에 의해 양력을 추가적으로 발생시킴으로써, 프로펠러(227)만으로 양력을 발생시키는 경우보다 더 큰 양력을 발생시켜 드론의 이동 속도 및 드론의 적재량을 향상시킬 수 있게 된다.

도 8은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되는 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.

도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 무인 항공기(예를 들어, 드론(100))일 수 있다.

컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.

통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.

컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 드론
102 : 본체
104 : 암 프레임
104-1 : 제1 암 프레임
104-2 : 제2 암 프레임
104-3 : 제3 암 프레임
104-4 : 제4 암 프레임
106 : 로터부
106-1 : 제1 로터부
106-2 : 제2 로터부
106-3 : 제3 로터부
106-4 : 제4 로터부
111 : 받침대
121 : 하우징부
123 : 프로펠러 모터
125 : 지지부
127 : 프로펠러
129 : 기류 배출부
131 : 회전 조절부
131a : 고정부
131a-1 : 고정부 바디
131a-2 : 고정자 코일
131b : 회전부
131b-1 : 회전부 바디
131b-2 : 자석 회전자
131b-3 : 연결부
141 : 제1 관통홀
143 : 제2 관통홀
206 : 로터부
221 : 하우징부
221a : 제1 하우징부
221b : 제2 하우징부
221c : 제3 하우징부
223 : 프로펠러 모터
225 : 제1 지지부
227 : 프로펠러
229 : 보조 양력 발생부
231 : 제2 지지부

Claims (10)

1. 본체 및 적어도 하나의 로터부를 포함하는 드론으로서,
   상기 로터부는,
   내부가 비어 있고, 상단부 및 하단부가 각각 개방되어 형성되는 하우징부;
   상기 하우징부의 내측에서 상기 하우징부에 고정되는 프로펠러 모터;
   상기 프로펠러 모터에 연결되고, 상기 프로펠러 모터에 의해 회전하는 프로펠러; 및
   상기 하우징부 내에 형성되고, 상기 하우징부의 내부 공간을 통과하는 기류에 의해 양력을 발생시키도록 마련되는 보조 양력 발생부를 포함하고,
   상기 보조 양력 발생부는,
   상기 프로펠러에 의해 발생되는 기류가 상기 하우징부의 내부 공간을 이동하는 경우, 상기 프로펠러에 의해 발생하는 양력과 동일한 방향으로 양력을 발생시키도록 마련되는, 드론.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 하우징부는,
   상기 프로펠러의 하부에서 수직하게 마련되는 제1 하우징부;
   상기 제1 하우징부의 종단에서 절곡되어 상기 제1 하우징부와 수직하게 마련되는 제2 하우징부; 및
   상기 제2 하우징부의 종단에서 절곡되어 상기 제2 하우징부와 수직하게 마련되는 제3 하우징부를 포함하는, 드론.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 제3 하우징부 하단의 개방된 면적은 상기 제1 하우징부 상단의 개방된 면적보다 작도록 마련되는, 드론.
   
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 보조 양력 발생부는,
   상기 제2 하우징부 내에서 상기 제2 하우징부의 길이 방향을 따라 마련되는, 드론.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 보조 양력 발생부는,
   상기 하우징부 내에서 에어 포일(Airfoil)의 형태로 마련되고,
   상기 에어 포일의 평균 캠버 라인이 상기 에어 포일의 시위선 보다 상부에 위치하도록 마련되는, 드론.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 보조 양력 발생부는,
   상기 프로펠러에 의해 발생한 기류가 상기 하우징부 내에서 굽어 흐르도록 하여 상기 보조 양력 발생부의 상부면의 압력이 상기 보조 양력 발생부의 하부면의 압력보다 낮아지도록 마련되는, 드론.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 드론은,
   상기 프로펠러 모터가 상기 하우징부의 상단부 중심에서 고정되도록 상기 프로펠러 모터와 상기 하우징부를 연결하며 마련되는 적어도 하나의 제1 지지부; 및
   상기 보조 양력 발생부가 상기 하우징부 내에 고정되도록 마련되는 제2 지지부를 더 포함하는, 드론.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 드론은,
   상기 하우징부의 하단부와 연통하여 형성되고, 상기 프로펠러에 의해 발생되는 기류를 외부로 배출하며, 회전 가능하게 마련되는 기류 배출부; 및
   상기 하우징부의 하단부에 형성되고 상기 기류 배출부의 회전 방향을 조절하는 회전 조절부를 더 포함하는, 드론.
   
10. 드론으로서,
    본체;
    상기 본체에 연결되고, 상기 본체를 기준으로 제1 방향에 형성되며, 제1 회전 방향으로 회전하는 제1 로터부;
    상기 본체에 연결되고, 상기 본체를 기준으로 상기 제1 방향과 반대 방향인 제2 방향에 형성되며, 상기 제1 회전 방향으로 회전하는 제2 로터부;
    상기 본체에 연결되고, 상기 본체를 기준으로 상기 제1 방향과 수직한 제3 방향에 형성되며, 상기 제1 회전 방향과 반대 회전 방향인 제2 회전 방향으로 회전하는 제3 로터부; 및
    상기 본체에 연결되고, 상기 본체를 기준으로 상기 제3 방향과 반대 방향인 제4 방향에 형성되며, 상기 제2 회전 방향으로 회전하는 제4 로터부를 포함하고,
    상기 제1 로터부 내지 상기 제4 로터부 각각은,
    프로펠러에 의해 발생되는 기류가 이동하도록 마련되는 하우징부; 및
    상기 기류가 상기 하우징부의 내부 공간을 이동하는 경우, 상기 프로펠러에 의해 발생되는 양력과 동일한 방향으로 양력을 발생시키도록 마련되는 보조 양력 발생부를 포함하는, 드론.
    

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