KR101803080B1 - 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 특징에 따르면 공중비행, 수상주행 및 지상주행이 가능한 수륙만능 드론에 있어서, 부력부재 또는 부력구조로 이루어지며, 주행방향을 기준으로 전방부(111)와 후방부(116)로 구분되는 동체부(110); 상기 동체부(110)의 전방부(111) 양측에 각각 배치되며 제어신호에 따라 수평배치된 전방프로펠러(122)를 회전시키는 전방구동부(120); 상기 동체부(110)의 후방부(116) 양측에 각각 배치되며 제어신호에 따라 수평배치된 후방프로펠러(132)를 회전시키는 후방구동부(130); 리모컨부(160)의 입력신호에 따라 각 프로펠러(122,132)가 설정된 회전속도로 회전하도록 상기 전방구동부(120) 및 후방구동부(130)를 구동제어하는 제어부(140); 및 상기 제어부(140)의 제어신호에 따라 상기 후방프로펠러(132)의 회전축선(L)이 갖는 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 동체부(110)가 전진 주행하기 위한 추진력이 생성되도록 하는 틸트각조절부(150);를 포함하는 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론이 제공된다.

Description

틸트기능을 이용한 수륙만능 드론{WATER AND LAND ALLPURPOSE DRONE USING TILT FUNCTION}
본 발명은 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각 프로펠러를 회전시켜 공중에서의 비행은 물론 수면과 지면에서 주행할 수 있는 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론에 관한 것이다.
일반적으로 드론(Drone)은 수평회전하는 여러 개의 프로펠러를 수평회전시켜 발생되는 양력으로 비행하는 RC 항공기로서, 초기에는 군사용으로 개발되었으나 최근에는 저가의 제품이 보급되면서 레져용으로 널리 이용되고 있다.
그러나 종래의 드론은 공중에서만 비행할 수 있고 지상에 착륙한 상태에서는 기동할 수 없어 활동범위에 많은 제약이 있었으며, 하천이나 바닷가에서 비행하는 중에 불시착하여 물에 빠지는 경우 내부의 전자부품에 합선이 발생하면서 크게 훼손되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 RC카나 RC선박의 경우 각각 지면이나 수면상에서 주행할 수 있었으나, 서로 다른 영역에서는 주행이 불가하여 드론과 마찬가지로 각각의 영역에서만 활동가능한 제약이 있었다. 즉, 종래에는 공중, 수면 및 지면에서 RC 장치를 기동시키기 위해서는 각각의 영역에서 기동가능한 RC 장치들을 개별적으로 마련해야 하는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제1559898호(2015.10.06), 드론
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 수평회전하는 각 프로펠러에서 생성되는 양력을 이용하여 공중비행하며, 후방에 배치된 프로펠러의 전후방 틸팅각을 조절하여 전진 주행을 위한 추진력을 생성함으로써 수상주행 및 지상주행이 가능한 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면 공중비행, 수상주행 및 지상주행이 가능한 수륙만능 드론에 있어서, 부력부재 또는 부력구조로 이루어지며, 주행방향을 기준으로 전방부(111)와 후방부(116)로 구분되는 동체부(110); 상기 동체부(110)의 전방부(111) 양측에 각각 배치되며 제어신호에 따라 수평배치된 전방프로펠러(122)를 회전시키는 전방구동부(120); 상기 동체부(110)의 후방부(116) 양측에 각각 배치되며 제어신호에 따라 수평배치된 후방프로펠러(132)를 회전시키는 후방구동부(130); 리모컨부(160)의 입력신호에 따라 각 프로펠러(122,132)가 설정된 회전속도로 회전하도록 상기 전방구동부(120) 및 후방구동부(130)를 구동제어하는 제어부(140); 및 상기 제어부(140)의 제어신호에 따라 상기 후방프로펠러(132)의 회전축선(L)이 갖는 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 동체부(110)가 전진 주행하기 위한 추진력이 생성되도록 하는 틸트각조절부(150);를 포함하는 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 틸트각조절부(150)는, 상기 주행방향을 기준으로 상기 후방프로펠러(132)의 전단부분은 하강하고 후단부분은 상승하도록 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 상기 동체부(110)가 수면 및 지면상에서 전진 주행하기 위한 추진력을 생성하며, 상기 후방프로펠러(132)의 전단부분은 상승하고 후단부분은 하강하도록 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 상기 동체부(110)가 후진 주행하기 위한 추진력을 생성하는 것을 특징으로 하는 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 사용자 조종을 위한 복수의 조작레버(162) 및 조작버튼(163)이 장착된 리모컨부(160);를 더 포함하고, 상기 리모컨부(160)에는 비행모드 및 주행모드를 선택하기 위한 모드전환버튼(161)이 마련되며, 상기 제어부(140)는, 상기 모드전환버튼(161)의 조작에 따라 상기 틸트각조절부(150)를 구동제어하여 비행모드에서는 상기 후방프로펠러(132)가 수평배치되도록 하며, 주행모드에서는 상기 후방프로펠러(132)의 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 추진력을 생성하도록 하는 것을 특징으로 하는 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부(140)는 상기 후방프로펠러(132)의 전후방 틸팅각(θ) 조절상태, 또는 전방프로펠러(122) 및 후방프로펠러(132)의 회전수를 기준으로 비행상태와 주행상태를 구분하여 판단하며, 상기 비행상태인 것으로 판단된 경우 상기 모드전환버튼(161)이 조작되더라도 비행모드에서 주행모드로의 전환이 이루어지지 않도록 차단하는 것을 특징으로 하는 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 동체부(110)의 하부에 배치되어 수면 또는 지면과의 접촉여부를 감지하는 접촉감지부(170);를 더 포함하며, 상기 제어부(140)는, 상기 접촉감지부(170)의 감지신호를 기준으로 비행상태와 주행상태를 구분하여 판단하며, 상기 비행상태인 것으로 판단된 경우 상기 모드전환버튼(161)이 조작되더라도 비행모드에서 주행모드로의 전환이 이루어지지 않도록 차단하는 것을 특징으로 하는 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 제어부(140)는, 주행모드시 상기 리모컨부(160)의 조작에 따른 상하 조작감도가 상기 비행모드에서의 상하 조작감도보다 상대적으로 작게 반영되도록 상기 전방구동부(120) 및 후방구동부(130)를 구동제어하는 것을 특징으로 하는 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론이 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 동체부(110)의 전방부(111)와 후방부(116)의 각 양측에는 프로펠러(122,132)가 각각 장착되어 수평회전에 따라 발생하는 양력으로 공중비행이 가능하고, 상기 후방부(116)에 배치된 후방프로펠러(132)는 틸트각조절부(150)에 의해 소정각도로 경사지도록 회동하며 전후방 틸팅각(θ)이 조절되어 전진 주행을 위한 추진력을 생성함으로써 지면 및 수면에서 주행이 가능하다. 따라서, 종래와 같이 공중, 수면 및 지면 등 각각의 영역에서 기동가능한 RC장치들을 개별적으로 마련할 필요없이 하나의 수륙만능 드론(100)으로 다양한 영역에서 활동이 가능한 장점이 있다.
둘째, 상기 틸트각조절부(150)는 주행방향을 기준으로 후방프로펠러(132)의 전단부분은 하강하고 후단부분은 상승하도록 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 동체부(110)가 수면 및 지면상에서 전진 주행하기 위한 추진력을 생성하며, 더불어, 상기 후방프로펠러(132)의 전단부분은 상승하고 후단부분은 하강하도록 전후방 틸팅각(θ)을 조절함으로써 후진 주행하기 위한 추진력을 생성할 수 있으므로, 지상이나 수상에서 동체부(110)의 전단이 장애물과 밀착되게 접해있는 상황에서 후진하여 용이하게 방향전환이 가능한 효과가 있다.
셋째, 사용자 조종을 위해 조작레버(162) 및 조작버튼(163)이 장착된 리모컨부(160)에는 비행모드 및 주행모드를 선택하기 위한 모드전환버튼(161)이 마련되며, 상기 모드전환버튼(161)의 조작에 따라 상기 틸트각조절부(150)를 구동제어하여 비행모드에서는 상기 후방프로펠러(132)가 수평배치되도록 하며, 주행모드에서는 상기 후방프로펠러(132)의 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 추진력을 생성하도록 함으로써 사용자가 보다 용이하게 수륙만능 드론을 조작할 수 있다.
넷째, 수륙만능 드론(100)이 공중에 위치한 비행상태와 수상 또는 지상에 위치한 주행상태를 구분하여 판단할 수 있으며, 상기 비행상태인 것으로 판단된 경우 상기 모드전환버튼(161)이 조작되더라도 비행모드에서 주행모드로의 전환이 이루어지지 않도록 차단함으로써 공중부양 상태에서 상기 후방프로펠러(132)의 전후방 틸팅각(θ)의 변경에 따라 균형을 잃고 추락하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
다섯째, 동체부(110)는 수면에 부상할 수 있도록 부력부재 또는 부력구조로 이루어지며 그 내부는 수밀되게 밀봉되므로, 하천이나 바닷가에서 비행하는 중에 불시착하여 물에 빠지더라도 잠수되거나 내부가 침수되지 않는 효과를 구현할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론의 전체 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전방구동부, 후방구동부 및 틸트각조절부의 세부 구성을 나타낸 측면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 틸트각조절부에 의해 후방프로펠러의 전후방 틸팅각이 조절되는 동작원리를 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론의 공중비행, 수상 및 지상주행 원리를 나타낸 측면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론이 후진 주행하는 원리를 나타낸 측면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전복방지부에 의해 동체부의 균형이 유지되는 구성을 나타낸 정면도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론(100)은, 각 프로펠러(122,132)를 회전시켜 공중에서의 비행은 물론 수면과 지면에서도 주행할 수 있는 기동장치로서, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 동체부(110), 전방구동부(120), 후방구동부(130), 제어부(140) 및 틸트각조절부(150)를 포함하여 구비된다.
먼저, 상기 동체부(110)는 수륙만능 드론(100)의 몸체를 이루는 베이스부재로서, 부력부재 또는 부력구조로 이루어지며 수상 및 주상에서의 주행방향을 기준으로 전방부(111)와 후방부(116)로 구분된다.
여기서, 상기 동체부(110)의 내부에는 구동전원을 공급하기 위한 배터리 및 통신장치나 제어회로 등의 각종 전자부품이 실장되기 위한 수용공간(미도시)이 마련되는데, 수상주행시 외부로부터 수분이 유입되지 않도록 상기 동체부(110)는 내부가 수밀하도록 밀봉되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 동체부(110)는 압축스티로폼 등과 같이 물보다 무게가 가벼운 부력재질을 이용하거나, 내부에 빈공간이 밀봉된 부력구조로 이루어져 수상주행시 동체부(110)가 가라앉는 부피를 최소화함으로써 물과의 마찰을 줄여 동일한 추진력으로 상대적으로 큰 가속력을 발휘할 수 있다.
이와 같이 동체부(110)는 수면에 부상할 수 있도록 부력부재 또는 부력구조로 이루어지며 그 내부는 수밀되게 밀봉되므로, 하천이나 바닷가에서 비행하는 중에 불시착하여 물에 빠지더라도 잠수되거나 내부가 침수되지 않는 효과를 구현할 수 있다.
더불어, 상기 동체부(110)의 전방부(111) 양측에는 전방구동부(120)가 삽입될 수 있는 장착공(114)이 형성되고, 후방부(116) 양측에는 후방구동부(130)가 삽입될 수 있는 장착공(117)이 형성되어, 각 장착공(114,117)을 이루는 둘레 프레임에 의해 비행 또는 주행시 주변의 장애물과 각 프로펠러(122,132)가 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 지상주행시 동체부(110)의 하부가 지면과 접촉되어 마찰에 의한 마모가 발생할 수 있는데 이를 위해 도 2에 도시된 바와 같이 동체부(110)의 저면에는 내마모성 재질로 이루어진 보강판(113)이 배치되는 것이 바람직하다. 또한 상기 보강판(113)에는 주행방향을 따라 평행하게 연장되어 하향 돌출된 복수 개의 가이드편(119)이 배치됨으로써, 지상주행 및 수상주행시 외부물체와 충돌하더라도 의도되지 않은 방향으로 방향전환되지 않도록 가이드되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전방부(111)의 전단에는 전방으로 갈수록 상향 경사진 형태의 경사면(112)이 형성되어 수상 및 지상 주행시 수면이나 지면과의 마찰력을 감소시킬 수 있으며 장애물과 접촉시 타고 넘어갈 수 있도록 할 수 있다.
상기 전방구동부(120)는 후방구동부(130)와 함께 동체부(110)가 공중에 부양할 수 있도록 하기 위한 양력을 생성하는 구동수단으로서, 상기 동체부(110)의 전방부(111) 양측에 각각 배치되며 제어신호에 따라 수평배치된 전방프로펠러(122)를 회전시킨다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 1 및 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 동체부(110)의 전방부(111) 양측에 각각 배치되는 전방수직축(121)과, 상기 전방수직축(121)에 연결되어 수평회전하는 전방프로펠러(122) 및, 제어부(140)의 제어신호에 따라 상기 전방프로펠러(122)가 회전하기 위한 구동력을 제공하는 전방모터(123)를 포함하여 구비된다.
또한, 상기 전방구동부(120)는 동체부(110)로부터 일정간격 이격된 상태에서 지지될 수 있도록 동체부(110)의 일측에 고정된 지지바(125)와, 상기 지지바(125)와 전방구동부(120)를 상호 고정시키는 브라켓(126)을 더 포함하여 구비될 수 있다.
상기 후방구동부(130)는 동체부(110)가 공중에 부양할 수 있도록 하기 위한 양력을 생성하며 더불어 수상 및 지상주행시 필요한 추진력을 생성하는 구동수단으로서, 상기 동체부(110)의 후방부(116) 양측에 각각 배치되며 제어신호에 따라 수평배치된 후방프로펠러(132)를 회전시킨다.
보다 구체적으로 설명하면, 도 3의 (b) 및 도 5에 도시된 바와 같이 동체부(110)의 후방부(116) 양측에 각각 배치되는 후방수직축(131)과, 상기 후방수직축(131)에 연결되어 수평회전하는 후방프로펠러(132) 및, 제어부(140)의 제어신호에 따라 상기 후방프로펠러(132)가 회전하기 위한 구동력을 제공하는 후방모터(133)를 포함하여 구비된다. 이러한 후방구동부(130)는 일측이 틸트각조절부(150)에 연결되어 후방부(116)에 위치하는데 필요한 고정력을 지지받는다.
또한, 도면에 도시된 바와 같이 상기 전방구동부(120) 및 후방구동부(130)에는 전방모터(123) 및 후방모터(133)의 회전력을 전방수직축(121)과 후방수직축(131)에 각각 전달하기 위한 회전판(124,134)이 각각 장착되는데, 이러한 회전판(124,134)에 의한 동력전달구조 이외에, 상기 전방프로펠러(122) 및 후방프로펠러(132)가 전방모터(123) 및 후방모터(133)의 구동축에 직접연결되어 회전력을 제공받는 구조로 구비될 수도 있다.
각 프로펠러(122,132)는 각 구동부(120,130)에 의해 회전하면서 양력을 생성하고, 수평배치된 상태로 인해 수륙만능 드론(100)의 중량보다 큰 양력(F1, 도 6의 (a) 참고)이 생성되면 일정높이로 부양하면서 공중비행이 가능하게 된다.
여기서, 공중비행에서의 방향전환 및 전진을 위한 추진력은 종래의 드론과 마찬가지로 수평배치된 각 개별 프로펠러(122,132)의 회전수 및 회전방향의 조절에 따라 가능하다.
예를 들어, 전방구동부(120) 및 후방구동부(130) 상에서 대각선 방향으로 대향하는 두 프로펠러(122,132)는 서로 같은 방향으로 회전하며, 인접된 프로펠러(122,132)간에는 서로 다른 방향으로 회전하는 구조를 갖는데, 이러한 구조를 통해 시계방향으로 회전하는 프로펠러들의 회전력을 반시계방향으로 회전하는 프로펠러들보다 상대적으로 크게 하면 동체부(110)가 반시계방향으로 회전하게 되고, 반대의 경우 시계방향으로 회전시킬 수 있다.
또한, 전진하고자 하는 비행 또는 주행방향의 반대방향에 배치된 프로펠러들의 회전속도를 다른 프로펠러들보다 상대적으로 높이게 되면 해당 프로펠러들이 배치된 부분에서 더 큰 양력이 생성되어 동체부(110)가 주행방향으로 하향 경사지게 되어 전진할 수 있는 추진력이 생성될 수 있다.
상기 제어부(140)는 리모컨부(160)의 입력신호에 따라 각 프로펠러(122,132)가 설정된 회전속도로 회전하도록 상기 전방구동부(120) 및 후방구동부(130)를 구동제어하며, 같은 맥락에서 상기 입력신호에 따라 틸트각조절부(150)를 구동제어한다.
상기 틸트각조절부(150)는 지상 및 수상주행시 후방구동부(130)에 의해 추진력이 생성되도록 하는 구동수단으로서, 상기 제어부(140)의 제어신호에 따라 상기 후방프로펠러(132)의 회전축선(L)이 갖는 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 동체부(110)가 전진 주행하기 위한 추진력(F2, 도 6의 (b) 참고)이 생성되도록 한다.
여기서, 상기 틸트각조절부(150)는 도 3의 (b) 및 도 5에 도시된 바와 같이 수평배치되어 일단이 외부로 노출되고 타단이 동체부(110)의 내부에 관통되도록 장착된 지지바(151)와, 상기 지지바(151)의 일단과 후방구동부(130)를 상호 고정시키는 브라켓(153) 및, 상기 지지바(151)의 타단에 연결되어 지지바(151)가 회전하는데 필요한 구동력을 제공하는 틸트모터(152)를 포함하여 구비된다.
또한, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 틸트각조절부(150)는 수상주행 및 지상주행에서의 주행방향을 기준으로 상기 후방프로펠러(132)의 전단부분은 하강하고 후단부분은 상승하도록 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 상기 동체부(110)가 수면 및 지면상에서 전진 주행하기 위한 추진력(F2)을 생성하며, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 후방프로펠러(132)의 전단부분은 상승하고 후단부분은 하강하도록 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 상기 동체부(110)가 후진 주행하기 위한 추진력(F3)을 생성할 수 있다.
이와 같이, 지상이나 수상에서 수륙만능 드론이 코너진 부분을 향해 밀착 배치되거나 장애물과 접해있는 상황에서 후진하여 용이하게 방향전환이 가능한 효과를 구현할 수 있다.
더불어, 상기 틸트각조절부(150)에 의한 전후방 틸팅각(θ)의 조절범위는 상기 후방프로펠러(132)의 회전축선(L)이 수직인 상태를 기준으로 20도 내지 70도 내에서 조절되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전후방 틸팅각(θ)의 각도가 과도하게 작아지게 되면 후방프로펠러(132)의 양력에 의해 생성되는 추진력이 약해지고 후방부(116)가 지면이나 수면 위로 부상하게 되며, 과도하게 커지게 되면 추진력을 강해지나 후방부(116)의 하중이 커지게 되면서 지면 및 수면과의 마찰력이 커지게 되는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 전후방 틸팅각(θ)은 각 프로펠러(122,132)에 의해 생성되는 양력의 크기, 동체부(110)의 하중 등을 고려하여 최적의 각도로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 수상주행 및 지상주행시 방향전환함에 있어서, 상술한 공중비행시의 방향전환 방식과 같이 회전하고자 하는 방향과 반대 방향으로 회전하는 두 개의 프로펠러의 회전속도를 상대적으로 증가시켜 원하는 방향으로 회전할 수 있으며, 이러한 방식 이외에 후방부(116)의 양측에 배치된 두 후방프로펠러(132) 중 회전하고자 하는 하는 방향과 반대방향에 위치한 후방프로펠러(132)의 회전속도를 상대적으로 증가시킴으로써 원하는 방향으로 회전시킬 수도 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수륙만능 드론(100)은 사용자 조종을 위한 복수의 조작레버(162) 및 조작버튼(163)이 장착된 리모컨부(160)를 더 포함하여 구비된다.
여기서, 상기 리모컨부(160)에는 비행모드 및 주행모드를 선택하기 위한 모드전환버튼(161)이 마련되며, 상기 제어부(140)는 모드전환버튼(161)의 조작에 따라 상기 틸트각조절부(150)를 구동제어하여 비행모드에서는 상기 후방프로펠러(132)가 수평배치되도록 하며, 주행모드에서는 상기 후방프로펠러(132)의 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 추진력을 생성하도록 함으로써 수륙만능 드론(100)을 지상 또는 수상에서 공중비행하도록 하기 위한 조작을 용이하게 할 수 있다.
이때, 상기 제어부(140)는 후방프로펠러(132)의 전후방 틸팅각(θ) 조절상태 또는 전방프로펠러(122) 및 후방프로펠러(132)의 회전수를 기준으로 비행상태와 주행상태를 구분하여 판단하며, 상기 비행상태인 것으로 판단된 경우 상기 모드전환버튼(161)이 조작되더라도 비행모드에서 주행모드로의 전환이 이루어지지 않도록 차단할 수 있다. 이에 따라 공중부양 상태에서 상기 후방프로펠러(132)의 전후방 틸팅각(θ)의 변경에 따라 균형을 잃고 추락하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
여기서, 상기 전후방 틸팅각(θ)의 조절상태는 제어부(140)로부터 틸트각조절부(150)로 입력된 각도조절 신호의 출력여부를 통해 확인하거나, 상기 후방구동부(130)의 일측에 후방프로펠러(132)의 기울기 상태를 감지하기 위한 엔코더 등의 센서수단(미도시)을 장착하고 이 센서수단으로부터 출력된 감지신호를 이용하여 후방프로펠러(132)의 전후방 틸팅각(θ) 조절여부를 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수륙만능 드론(100)은 동체부(110)의 하부에 배치된 수면 또는 지면과의 접촉여부를 감지하는 접촉감지부(170)를 더 포함하여 구비될 수 있다.
따라서, 상기 제어부(140)는 상기 접촉감지부(170)의 감지신호를 기준으로 비행상태와 주행상태를 구분하여 판단할 수 있으며, 상기 비행상태인 경우 비행모드에서 주행모드로의 전환이 이루어지지 않도록 차단할 수 있다.
또한, 상기 비행모드에서 주행모드로의 전환이 이루어지지 않도록 차단하는 방식 이외에, 비행상태에서 상기 모드전환버튼(161)을 통해 주행모드로 전환하기 위한 제어신호가 입력된 경우, 동체부(110)가 지면 또는 수면에 접촉할 때까지 각 프로펠러(122,132)의 회전속도를 서서히 줄여 균형을 유지한 상태로 안착을 유도할 수 있으며 각 프로펠러(122,132)의 회전수 또는 접촉감지부(170)의 감지신호를 바탕으로 안착이 확인된 후에는 상기 틸트각조절부(150)에 의해 후방프로펠러(132)의 전후방 틸팅각(θ)이 자동적으로 조절되도록 함으로써 연속적인 기동이 가능하도록 동작되는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 제어부(140)는 주행모드시 상기 리모컨부(160)의 조작에 따른 상하 조작감도가 상기 비행모드에서의 상하 조작감도보다 상대적으로 작게 반영되도록 상기 전방구동부(120) 및 후방구동부(130)를 구동제어함으로써, 조작레버(162)의 큰 동작으로 인해 수상 및 지상주행 중인 수륙만능 드론(100)이 의도하지 않게 공중부양하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 상기 동체부(110)의 내부에는 수륙만능 드론(100)의 수평상태를 감지하기 위한 자이로센서(180)가 배치되고, 제어부(140)는 상기 자이로센서(180)의 감지신호를 기준으로 각 프로펠러(122,132)의 회전속도를 정밀하게 제어함으로써 공중비행시 또는 수상 및 지상주행시 수륙만능 드론(100)이 항상 균형된 상태를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 후방부(116)의 양측 단부에는 하부방향으로 돌출형성된 전복방지부(118)가 배치되어, 도 8과 같이 지상 및 수상주행시 동체부(110)가 좌우로 기울어지면서 전방구동부(120) 및 후방구동부(130)가 지면 및 수면과 접촉하는 것을 방지할 수 있으며, 특히 상기 전복방지부(118)는 동체부(110)와 마찬가지로 부력재질 또는 부력구조로 이루어진 경우 수상주행시 부력을 발생시켜 동체부(110)가 크게 기울어지면서 전복되는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100...수륙만능 드론 110...동체부
111...전방부 116...후방부
120...전방구동부 122...전방프로펠러
130...후방구동부 132...후방프로펠러
140...제어부 150...틸트각조절부
160...리모컨부

Claims (3)

  1. 공중비행, 수상주행 및 지상주행이 가능한 수륙만능 드론에 있어서,
    수면에 부상할 수 있도록 부력부재 또는 부력구조로 이루어지고, 내부에는 배터리, 통신장치 및 제어회로가 실장되는 수용공간이 마련되며, 상기 수용공간은 수밀하게 밀봉되고, 저면에는 내마모성 재질로 이루어진 보강판(113)이 배치되고, 상기 보강판(113)에는 전후로 연장되어 하향 돌출된 복수 개의 가이드편(119)이 폭방향으로 평행하게 정렬배치되며, 주행방향을 기준으로 전방부(111)와 후방부(116)로 구분되고, 상기 전방부(111)의 전단에는 전방으로 갈수록 상향 경사진 형태의 경사면(112)이 형성된 동체부(110);
    상기 동체부(110)의 전방부(111) 양측에 각각 배치되며 제어신호에 따라 수평배치된 전방프로펠러(122)를 회전시키는 전방구동부(120);
    상기 동체부(110)의 후방부(116) 양측에 각각 배치되며 제어신호에 따라 수평배치된 후방프로펠러(132)를 회전시키는 후방구동부(130);
    리모컨부(160)의 입력신호에 따라 각 프로펠러(122,132)가 설정된 회전속도로 회전하도록 상기 전방구동부(120) 및 후방구동부(130)를 구동제어하는 제어부(140);
    상기 제어부(140)의 제어신호에 따라 상기 후방프로펠러(132)의 회전축선(L)이 갖는 전후방 틸팅각(θ)을 20도 내지 70도 범위 내에서 조절하여 동체부(110)가 전진 주행하기 위한 추진력이 생성되도록 하는 틸트각조절부(150);
    사용자 조종을 위한 복수의 조작레버(162) 및 조작버튼(163)이 장착된 리모컨부(160);
    상기 동체부(110)의 하부에 위치하는 수면 또는 지면과의 접촉여부를 감지하는 접촉감지부(170); 및
    상기 후방부(116)의 양 측 단부에 위치하고 상기 동체부(110)의 상하 높이보다 상대적으로 낮은 상하 높이를 갖도록 후방부(116)로부터 하부방향으로 돌출형성되며, 부력재질 또는 부력구조로 이루어진 전복방지부(118);를 포함하되,
    상기 리모컨부(160)에는 비행모드 및 주행모드를 선택하기 위한 모드전환버튼(161)이 마련되며,
    상기 제어부(140)는, 상기 모드전환버튼(161)의 조작에 따라 상기 틸트각조절부(150)를 구동제어하여 비행모드에서는 상기 후방프로펠러(132)가 수평배치되도록 하며, 주행모드에서는 상기 후방프로펠러(132)의 전후방 틸팅각(θ)을 조절하여 추진력을 생성하도록 하되, 상기 접촉감지부(170)의 감지신호를 기준으로 비행상태와 주행상태를 구분하여 판단하며, 상기 비행상태인 것으로 판단된 경우 상기 모드전환버튼(161)이 조작되더라도 비행모드에서 주행모드로의 전환이 이루어지지 않도록 차단하고,
    비행상태에서 상기 모드전환버튼(161)을 통해 주행모드로 전환하기 위한 제어신호가 입력되면, 상기 접촉감지부(170)의 감지신호를 바탕으로 동체부(110)의 수면 또는 지면 안착이 확인될 때까지 각 프로펠러(122,132)의 회전속도를 서서히 줄여 균형을 유지한 상태로 안착을 유도하고, 상기 감지신호를 바탕으로 안착이 확인된 후에는 상기 주행모드로 동작되도록 상기 틸트각조절부(150)에 의해 후방프로펠러(132)의 전후방 틸팅각(θ)이 자동적으로 조절되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 틸트기능을 이용한 수륙만능 드론.
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