KR101789259B1 - 수중드론 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 수중드론은 몸체 몸체에 연결되어 몸체를 전후상하좌우로 이동시키는 추진장치 및 몸체에 연결되어, 오염물질을 포함하는 유체를 여과시키는 정화장치를 포함하며, 정화장치는 유체가 유입되는 인입부, 흡입된 유체로부터 오염물질을 걸러내는 필터를 포함하는 정화통, 정화통에 유체가 인입되도록, 정화통에 연결되어 유체를 흡입하는 흡입펌프 및 몸체의 균형을 유지할 수 있도록 흡입된 유체를 서로 상쇄되는 방향으로 토출시키는 토출부를 포함한다.

Description

수중드론{Underwater drone}
본 발명은 수중드론에 관한 것이며, 상세하게는 균형을 유지하며 정화된 유체를 토출할 수 있는 수중드론에 관한 것이다.
수직 승강이 가능한 드론에 관한 연구가 활발하게 진행되어, 육지 상공에서 항공촬영을 하거나 촬영한 영상을 무선통신을 통해 육상의 사용자에게 전송하는 임무를 수행하는 등 활동하고 있다.
그러나, 최근 드론은 육지 상공에서뿐만 아니라, 수중 속에서도 동작할 수 있는 수중 드론을 포함하여 개발하고 있다. 이러한 수중 드론은 수중에 있는 물체나 수중지형을 탐색하는데 사용되도록 개발되고 있을 뿐 아니라, 수중 내의 오염 정도를 감소시키고자, 수중 오염물질을 탐지하는 수중 드론도 같이 개발되고 있다.
한국 등록특허공보 KR 10-1642493 (2016.07.19. 등록)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수중 이물질을 제거하여 수중 정화 기능을 갖되, 균형을 유지하며 정화된 유체를 토출할 수 있는 수중드론을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중드론은 몸체 몸체에 연결되어 몸체를 전후상하좌우로 이동시키는 추진장치 및 몸체에 연결되어, 오염물질을 포함하는 유체를 여과시키는 정화장치를 포함하며, 정화장치는 유체가 유입되는 인입부, 흡입된 유체로부터 오염물질을 걸러내는 필터를 포함하는 정화통, 정화통에 유체가 인입되도록, 정화통에 연결되어 유체를 흡입하는 흡입펌프 및 몸체의 균형을 유지할 수 있도록 흡입된 유체를 서로 상쇄되는 방향으로 토출시키는 토출부를 포함한다.
오염물질이 정화통의 하면에 침적되도록 흡입펌프는 정화통 상에 형성되어 유체를 상측 방향으로 역류하도록 흡입할 수 있다.
몸체의 위치를 실시간으로 추적할 수 있도록 몸체를 촬영하는 제1 카메라, 몸체에 인접한 주변환경을 촬영하는 제2 카메라를 포함하는 촬영장치를 더 포함하는 자정 기능을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중드론은 수중 이물질을 제거하는 과정에 있어서, 흐트러짐 없이 균형을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중드론의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 수중드론의 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 토출부의 저면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수중드론의 단면도이다.
첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수중드론의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 수중드론의 단면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 토출부의 저면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수중드론(100)은 수중 이물질을 포함한 유체를 흡입하여 수중 속 이물질을 제거할 수 있으며, 동시에 이물질을 제거하는 과정에 있어서 흐트러짐 없이 균형을 유지할 수 있다. 일 실시예에 따른 수중드론(100)은 몸체(110)와, 정화장치(120)와, 촬영장치(130) 및 추진장치(140)를 포함할 수 있다.
몸체(110)는 골조를 이루는 부재로 형성되며, 복수의 패널 또는 복수의 빔을 포함하여 구성될 수 있다. 몸체(110)는 일 예로, 알루미늄 패널 또는 알루미늄 빔과 같이 비교적 경량이면서 내식성을 갖는 소재로 구성될 수 있다.
정화장치(120)는 오염 물질이 포함된 유체를 흡입하여 오염 물질을 여과시켜 걸러낸 다음 정화된 유체를 다시 토출하는 장치로 정화통(121), 흡입펌프(122) 및 토출부(123)를 포함한다.
정화통(121)은 유체가 유입되는 인입부(121a)와 오염 물질을 여과하는 필터(121b)를 포함한다. 필터(121b)는 정화통(121)의 내부의 저장공간을 상부 공간(121c)과 하부 공간(121d)으로 구획하며, 필터(121b)는 상부 공간(121c)과 하부 공간(121d)은 필터(121b)를 통해 연통되어, 유입된 유체는 필터(121b)를 지나서만 흡입 펌프를 향해 이동될 수 있다. 여기서 인입부(121a)는 필터(121b)에 의해 구획되는 하부 공간(121d)에 형성되어, 하부 공간(121d)에 유입된 유체는 흡임펌프의 흡입력에 의해 필터(121b)를 지나서 상부 공간(121c)으로 이동한다.
필터(121b)는 저장공간의 하면을 기준으로 소정의 경사를 갖도록 기울어져 형성될 수 있다. 필터(121b)는 일 예로, 인입부(121a)로부터 가까운 쪽 부분이 인입부(121a)로부터 먼 쪽 부분보다 더 큰 높이를 갖도록 형성될 수 있다.
필터(121b)는 오염 물질이 통과될 수 없을 정도로 작게 형성된 관통공을 가지므로, 오염 물질을 필터(121b)에 의해 걸려져, 상부 공간(121c)으로 이동할 수 없게 된다. 즉, 걸러진 오염 물질은 하부 공간(121d)에 침적된다.
흡입펌프(122)는 상부 공간(121c)에 연통되어 형성되며, 연결관 등의 연통부재를 통해 연결될 수 있다. 흡입펌프(122)는 오염물질이 충분히 제거될 수 있도록 높은 흡입력을 가지며, 흡입펌프(122)의 흡입력에 의해 인입부(121a)로 유체가 유입될 수 있으며 토출부(123)를 통해 유입된 유체가 토출될 수 있다.
흡입펌프(122)는 정화통(121) 내의 유체가 하부 공간(121d)으로부터 상부 공간(121c)으로 역류되도록 상측방향으로 유체를 흡입한다. 따라서, 흡입펌프(122)에 의해 유체가 필터(121b)를 통해 상부 공간(121c)으로 이동됨에 따라 이물질은 필터(121b)에 걸러지게 된다.
또한, 흡입펌프(122)는 토출부(123)를 통해 유체를 토출하는 토출압력을 몸체(110)의 추진력으로 사용할 수 있을 정도의 충분한 압력으로 유체를 흡입하고, 토출한다;
토출부(123)는 흡입펌프(122)에 연결되어 필터(121b)에 의해 이물질이 제거된 유체를 흡입펌프(122)에 의해 전달받아 토출시킨다. 토출부(123)는 유체를 토출시킴에 있어서 몸체(110)의 균형을 유지할 수 있도록 흡입된 유체를 서로 상쇄되는 방향으로 토출시킨다.
토출부(123)는 토출부(123)의 중심을 기준으로 서로 대칭되는 형상을 가지며 일 예로, 원형의 링 형상을 가질 수 있다. 이 때, 토출부(123)는 길이 방향을 따라 동일한 폭을 갖도록 형성된다. 그러나 토출부(123)의 형상은 원형의 링에 한정되지 않고, 필요에 따라 변경될 수 있다.
토출부(123)는 흡입펌프(122)에 의해 전달받은 유체를 토출시킬 수 있는 복수의 토출공(123a)을 갖는다. 토출공(123a)은 토출부(123)의 중심점을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 형성되며, 대칭되는 위치에 형성되어 서로 마주보는 토출공(123a)은 형상 및 크기가 서로 같다.
토출공(123a)은 일 예로, 토출부(123)의 하면에 형성되어 하측 방향으로 유체 배출시 반력에 의해 몸체(110)를 상승시키도록 형성될 수 있다. 이 때, 토출공(123a)은 토출부(123)의 원주방향을 따라 일정한 간격으로 복수개 배치된다.
토출공(123a)은 다른 예로, 토출부(123)의 상면에 형성되어 상측 방향으로 유체 배출시 반력에 의해 몸체(110)를 하강시키도록 형성될 수도 있다. 또한, 토출공(123a)은 또 다른 예로, 토출부(123)의 측면에 형성되어 측면 방향으로 유체 배출시 서로 상쇄되어 아무런 반력을 받지 않을 수 있다.
또한, 정화통(121)은 하면의 일면에 퇴적된 이물질을 제거할 수 있도록 개폐 가능하게 형성된 이물질 배출부가 더 형성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수중드론의 단면도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 수중 드론은 복수의 정화장치(120)를 구비할 수 있다. 이 경우, 복수의 정화장치(120)는 수중 수중 드론의 중심을 기준으로 서로 대칭되는 위치에 배치되어 보다 안정적으로 균형을 유지하도록 할 수 있다.
다시 도 1 내지 도 3을 참조하면, 촬영장치(130)는 몸체(110)에 연결되어 몸체(110)의 위치 및 인접한 주변 환경을 촬영할 수 있다. 촬영장치(130)는 몸체(110)를 촬영하는 제1 카메라(131) 및 몸체(110)에 인접한 주변환경을 촬영하는 제2 카메라(132)를 포함한다. 제1 카메라(131)의 렌즈는 몸체(110)를 향하여 배치될 수 있으며, 몸체(110)와 주변 환경을 동시에 촬영하여 몸체(110)의 위치 정보를 제공할 수 있다. 또한, 제1 카메라(131)는 몸체(110)의 위치뿐 아니라, 몸체(110)의 자세를 촬영하여 몸체(110)의 자세 정보를 검출할 수도 있다.
제2 카메라(132)는 회전 가능하게 배치되어 전후방을 모두 촬영할 수 있으며, 광대역을 촬영할 수 있도록 승강되며 촬영할 수 있다.
또한, 촬영장치(130)는 검사하고자 하는 대상을 확대하여 촬영할 수 있는 제3 카메라(133)를 더 포함할 수 있다. 제3 카메라(133)는 줌 인/아웃 기능을 구비하여, 검사하고자 하는 대상을 약 30배 정도까지 확대하여 영상을 촬영할 수 있다.
추진장치(140)는 몸체(110)에 추진력을 제공하여 몸체(110)를 전후, 좌우, 상하 방향으로 이동시킬 수 있도록 한다. 추진장치(140)는 제어를 통해 각각이 독립적으로 제어됨으로써 다양한 방향으로 몸체(110)를 이동시킬 수 있다. 추진장치(140)는 덕트, 틸팅축 및 프로펠러를 포함하며 덕트는 프로펠러의 외주면에 배치되어 프로펠러를 보호한다. 덕트는 틸팅 축에 연결되어 틸팅 회전됨으로써, 덕트 내에 배치된 프로펠러의 회전에 의해 모든 방향으로 몸체(110)에 추진력을제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중드론(100)은 통신장치(150)를 더 포함할 수 있다. 통신장치(150)는 일 예로, 압력 트랜스미터, 변위 트랜스미터, 혹은 어떠한 신호를 발신할 수 있는 모든 장치들을 포함할 수 있다. 통신 장치는 일 예로 수중 지형 영역에 설치된 Ultra wideband receiver, 스마트폰, 태블릿, 혹은 다른 계산 장치와 같은 무선 접근가능한 장치들(미도시)과 무선통신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수중드론(100)은 케이블(160)을 더 포함할 수 있다. 수중드론(100)은 케이블(160)에 연결되어 외부로부터 전원을 공급받음과 동시에 외부로부터 제어를 받을 수 있다. 케이블(160)은 일 예로, 테더 케이블(160)(tether cable)을 포함할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 수중드론, 110: 몸체,
120: 정화장치, 121: 정화통,
122: 흡입펌프, 123: 토출부,
130: 촬영장치, 131: 제1 카메라,
132: 제2 카메라, 133: 제3 카메라,
140: 추진장치, 150: 통신장치,
160: 케이블

Claims (3)

  1. 경량이면서 내식성을 갖는 소재로 형성된 몸체;
    상기 몸체에 연결되어 몸체를 전후상하좌우로 이동시키는 추진장치; 및
    상기 몸체에 연결되어, 오염물질을 포함하는 유체를 여과시키는 정화장치를 포함하며,
    상기 정화장치는
    유체가 유입되는 인입부, 흡입된 유체로부터 오염물질을 걸러내는 필터를 포함하는 정화통;
    상기 정화통에 유체가 인입되도록, 상기 정화통에 연결되어 유체를 흡입하는 흡입펌프;
    상기 몸체의 균형을 유지할 수 있도록 흡입된 유체를 서로 상쇄되는 방향으로 토출시키는 토출부; 및
    상기 몸체의 위치를 실시간으로 추적할 수 있도록 몸체를 촬영하는 제1 카메라, 상기 몸체에 인접한 주변환경을 촬영하는 제2 카메라를 포함하는 촬영장치를 포함하고,
    상기 토출부는 동일한 폭을 갖되 몸체를 권취하는 원형의 링 형상으로 형성되고, 하면에 원주방향을 따라 일정한 간격으로 복수개 배치된 토출공을 통해 유체를 균일하게 토출시키고,
    상기 추진장치는 몸체에 연결된 틸팅 축, 틸팅축에 연결되어 틸팅 회전되는 덕트 및 덕트 내에 배치된 프로펠러를 포함하는 수중드론.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 몸체의 위치를 실시간으로 추적할 수 있도록 몸체를 촬영하는 제1 카메라, 상기 몸체에 인접한 주변환경을 촬영하는 제2 카메라를 포함하는 촬영장치를 더 포함하는 수중드론.
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