KR101829045B1 - 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 원격에서 조종하는 무인 비행체를 이용하여 고층이나 사람이 접근하기 어려운 곳의 벽면 등에 설정된 그림이나 글씨 또는 도색 등을 하는 장치에 관한 것으로, 복수의 프로펠러가 설치된 본체; 상기 본체에 설치되어 제어신호를 출력하고 원격 무선조종기의 제어신호를 무선 송수신부를 통해 송수신하는 제어부; 상기 본체 저면에 고정 결합되고 도색할 염액이 담긴 염액탱크; 상기 제어부의 제어신호로 상기 염액탱크의 염액을 일정 압력으로 공급하는 컴프레서; 상기 컴프레서에서 공급된 염액을 분사하는 분사노즐; 상기 본체 일측에 분사노즐에서 분사된 염액의 도색영상을 촬영하는 촬영부, 및 벽면에 도색할 글자나 디자인에 관한 정보를 제어부로 입출력하는 프로그램부를 포함하여 이루어진 것이다. 본 발명은 아파트나 고층건물 외벽의 도색이나 정교한 글씨나 그림 등을 무인 비행체를 원격에서 무선으로 조종하여 칠 작업을 할 수 있어 작업자의 위험성을 배제할 수 있고, 다양한 글씨나 무늬 또는 그림 등의 도색에 따른 프로그램화로 도색 비용의 절감과 편의성을 도모한 것이다.

Description

무인 비행체를 이용한 페인팅 장치{Apparatus for Spraying Using Unmanned Aerial Vehicle}
본 발명은 무인 비행체를 이용하여 페인팅하는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원격에서 조종하는 무인 비행체를 이용하여 고층이나 사람이 접근하기 어려운 곳의 벽면 등에 설정된 그림이나 글씨 또는 도색 등을 하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 무인기는 사전에 정해진 경로를 따라 비행하고 1회 사용하면 회수하지 못하는 무인기(drone)와, 외부 조종에 의해 상황에 따라 임의의 비행경로를 비행한 후 회수하여 재사용할 수 있는 원격 조종 무인기(Remotely Piloted Vehicle)로 구분할 수 있다.
더욱이 무인기는 여객, 화물수송이 아닌 전투, 정찰과 같은 임무에 사용되거나 조종사가 필요하지 않은 항공기를 이용하여 먼 거리를 안전하고 편안하게 여행할 수 있다. 무인기의 장점은 사람이 하던 위험하고 힘든 임무를 대신 수행할 수 있다는 점이다. 넓은 지역을 오랜 시간 돌아다니며 산불을 감시하거나 방사능으로 오염되어 사람이 들어갈 수 없는 지역을 조사하고 대공미사일 등이 설치되어 격추될 위험이 큰 지역을 정찰하는 등의 임무는 무인기가 할 수 있다. 또한, 무인기는 기상관측이나 태풍추적, 어군탐지, 해안경비, 농약살포, 농작물의 작황 조사, 무선통신 서비스, 인공위성 등의 용도에 사용되고 있다. 현재 세계 각지에서 개발되고 있는 초소형 비행체(MAV)는 손바닥만 하거나 그보다 더 작은 크기의 비행체로 작은 카메라를 장착하고 있고, 초소형 비행체는 잠자리와 같은 곤충모양, 둥근 원판모양, 박쥐날개모양, 헬리콥터 모양 등 다양한 형태가 있다. 초소형 비행체는 무인기에 비해 크기가 작기 때문에 정찰 임무와 같은 군사목적뿐만 아니라 건물관리, 탄광사고 조사, 화산활동 연구 등의 용도로 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 스마트 무인기는 스스로 장애물을 피할 수 있으며 자동으로 고장을 진단하고 대처하며, 우수한 이착륙 성능과 비행성능을 갖는 것이다. 이와 같이 종래의 무인기는 다양한 분야에서 활동 및 적용범위를 넓혀가고 있는 실정이다.
한편, 종래에 아파트 등의 고층건물 외벽에 도색이나 정교한 글씨나 그림을 그리기 위하여 작업자가 고층건물의 옥상에 고정된 줄을 매달고 페인트칠 작업을 한다. 그러나 이는 작업자에게는 항시 위험에 노출된 기피 작업 중에 하나이다. 더욱이 벽면의 칠 작업은 작업자가 위에서 아래로 내려가는 동안 작업이 이루어지므로 벽면의 좌우 칠 작업에는 어려움이 있어 좌우 위치를 옮겨가면서 위에서 아래로 몇 차례의 반복적인 칠 작업을 수행해야 하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1566341호(2015.11.05.공고)
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 원격에서 무인 비행체를 조종하여 고층건물의 벽체나 사람이 진입하기 곤란한 곳에 각종 글씨나 그림 또는 도색 작업을 할 수 있도록 하는 페인팅 장치를 제공하기 위한 것이 목적이다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 복수의 프로펠러가 설치된 본체; 상기 본체에 설치되어 제어신호를 출력하고 원격 무선조종기의 제어신호를 무선 송수신부를 통해 송수신하는 제어부; 상기 본체 저면에 고정 결합되고 도색할 염액이 담긴 염액탱크; 상기 제어부의 제어신호로 상기 염액탱크의 염액을 일정 압력으로 공급하는 컴프레서; 상기 컴프레서에서 공급된 염액을 분사하는 분사노즐; 상기 본체 일측에 분사노즐에서 분사된 염액의 도색영상을 촬영하는 촬영부, 및 벽면에 도색할 글자나 디자인에 관한 정보를 제어부로 입출력하는 프로그램부를 포함하여 이루어진 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치를 제공한 것이 특징이다.
또한, 본 발명에서, 상기 분사노즐에 염료를 벽면에 터치하여 칠하는 부재가 결합될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 염액탱크에 저장된 염액의 양을 감지하는 염액량감지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 본체와 도색할 벽면 사이의 거리를 감지하는 근접센서를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 염액탱크에 복수 색상의 염액을 수용하는 탱크로 분할될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 원격조종기에 촬영부에서 촬영된 영상을 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 아파트나 고층건물 외벽의 도색이나 정교한 글씨나 그림 등을 무인 비행체를 원격에서 무선으로 조종하여 칠 작업을 할 수 있어 작업자의 위험성을 배제할 수 있고, 다양한 글씨나 무늬 또는 그림 등의 도색에 따른 프로그램화로 도색 비용의 절감과 편의성을 도모한 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 실시 예로, 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에서 칠 부재의 주요 부분을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치의 작동을 나타낸 예시도이다.
이하 본 발명에 따른 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1에서, 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치(1)는 원격에서 원격 무선조종기로 무인 비행체(10)를 조정하여 벽면에 도색이나 글씨 또는 그림 등을 페인팅하는 것이다. 무인 비행체(1)는 본체(10) 주변이 복수의 프로펠러부(20)가 설치된다. 프로펠러부(20)는 무인 비행체(1)를 승강, 전후좌우로 이동시키는 것이다. 프로펠러부(20)에는 모터와 날개(21), 그리고 날개의 회전을 보호하는 가드(22)가 설치된다. 프로펠러부(20)는 모두 또는 각각 회전속도를 조정할 수 있다.
도 2에서, 제어부(11)는 본체(10)에 설치되어 제어신호를 출력하고 원격 무선조종기(100)의 제어신호를 무선 송수신부(80)를 통해 송수신하는 것이다. 제어부(11)는 무인 비행체(1)의 비행을 제어함과 더불어 도색이나 글씨 또는 그림을 페인팅하는 기능을 포함한다. 제어부(11)는 마이크로프로세서나 CPU 등이 적용되고 무인 비행체의 작동과 원격 무선조종기의 조종을 제어하는 프로그램이나 소프트웨어를 포함한다.
염액탱크(60)는 도색할 염액을 일정량으로 담고 있다. 염액탱크(60)는 체결부재로 본체(10) 저면에 체결되어 고정 결합되거나 분리된다. 체결부재는 본체(10)에 구비된 가압고리(12)와 염액탱크(60) 상부 외주연에 형성된 걸이(63)에 의하여 체결 고정된다. 또한, 체결부재는 본체(10) 저면 내주에 형성된 나사산과 염액탱크(60) 상부 외주연에 형성된 나사산으로 나사 결합되어 본체(10)에 염액탱크(60)를 고정시킬 수 있다. 염액탱크(60)는 단일 색상의 염액을 수용하거나 염액탱크(60)에 복수의 탱크로 분할 구성하여 복수 색상의 염액을 수용할 수도 있다. 염액탱크(60)에 복수 색상의 염액이 수용된 경우에는 제어부(11)의 제어에 의하여 각각 해당하는 색상의 염액이 분사되도록 하거나 혼합된 색상의 염액이 분사되도록 할 수 있을 것이다.
또한, 염액탱크(60)에는 저장된 염액량을 감지하는 염액량감지부(61)가 장착된다. 따라서 염액량감지부(61)에서 감지된 염액량에 따라 제어부(11)에서 염액탱크(60)의 교체나 염액의 보충여부를 알리도록 하는 것이 좋다.
컴프레서(70)는 제어부(11)의 제어신호로 염액탱크(60)의 염액을 일정 압력으로 공급하는 것이다. 컴프레서(70)는 일정의 공기압을 생성한 후에 염액탱크(60)에 수용된 염액을 일정 압력으로 공급 및 분사하는 것이다. 분사노즐(71)은 컴프레서(70)에서 공급된 염액을 외부로 분사하는 것이다. 분사노즐(71)은 단일의 분사공이나 복수의 분사공이 일렬로 형성될 수 있다. 이때, 제어부(11)는 컴프레서(70)의 작동을 제어하여 염액의 공급 및 분사량을 조절할 수 있다.
촬영부(30)는 본체(10) 일측에 장착되어 분사노즐(71)에서 분사된 염액의 도색영상을 촬영하는 것이다. 촬영부(30)는 영상 촬영을 위한 카메라가 포함된다. 그리고 본체(10)에는 근접센서(50)가 설치되어 본체(10)와 도색할 벽면 사이의 거리를 감지하는 것이 좋다. 이는 근접센서(50)에서 벽면과의 거리를 감지하고, 제어부(11)가 이를 수신하여 무인 비행체(1)를 조종하는 사용자가 인식할 수 있도록 원격 무선조종기(100)로 송신함으로써 무인 비행체(1)가 벽면에 접촉하거나 부딪히지 않도록 하여 무인 비행체(1)의 안전한 운행을 도모할 수 있도록 한다.
한편, 본체(10)에는 프로그램부(40)가 포함되어 벽면에 도색할 글자나 디자인에 관한 정보를 제어부(11)로 입출력한다. 즉 프로그램부(40)는 도색할 그림이나 글자 등의 디자인에 관한 정보를 포함하여 무인 비행체(1)가 프로그램된 정보에 따라 운행하면서 도색이 이루어지도록 한다. 따라서 프로그램부(40)에는 도색할 다양한 정보가 포함되는 것으로 해당하는 벽면의 도색작업에 따라 프로그램 정보가 달라질 것이다.
또한, 원격 무선조종기(100)에는 촬영부(30)에서 촬영된 영상을 표시하는 표시부(111)를 포함한다. 즉 사용자는 표시부(111)를 통해 표시되는 영상을 보면서 무인 비행체(1)의 운행과 도색작업 상황을 용이하게 인식할 수 있도록 하여 무인 비행체의 운용의 편의성을 제공한다. 더욱이 조작부(112)는 사용자가 무인 비행체(1)의 승강이나 전후좌우의 운행을 조작하는 것이다.
또한, 무인 비행체(1)에는 비행 및 페인팅 장치의 작동을 위한 전원공급부(90)가 장착된다. 전원공급부(90)는 충전과 방전을 반복하는 2차 전지가 포함된다. 따라서 전원공급부(90)는 2차 전지로서 리튬이온이나 리튬폴리머 등이 적용되는 것이 좋다.
이와 같이 본 발명의 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치는 무인 비행체에 건물 외관 벽면의 도색이나 정교한 글씨 또는 그림 등을 페인팅하는 장치이다.
먼저, 도색이나 글씨 또는 그림의 페인팅을 위하여 작성된 프로그램을 본체(10)의 프로그램부(40)에 입력하여 저장한다. 그리고 염액이 담긴 염액탱크(60)를 본체(10) 하단에 체결부재를 이용하여 결합된다. 즉 본체(10)의 가압고리(12)를 염액탱크(60)의 걸이(63)에 체결하여 고정시킨다. 다음으로, 원격 무선조종기(100)로 프로펠러부(20)를 작동시켜 무인 비행체(1)를 작동시킨다. 원격 무선조종기(100)를 조정하여 무인 비행체(1)를 아파트나 고층건물의 벽면까지 상승시킨 후 근접센서(50)에 설정된 거리만큼 일정 거리가 유지될 수 있도록 한다.
원격 무선조종기(100)의 조작부(112)를 조작하여 컴프레서(70)를 작동시키면, 제어부(11)는 무선 송수신부(80)를 통해 원격 무선조종기(100)에서 수신된 신호로 컴프레서(70)에서 분사된 공기압으로 염액탱크(60)에 수용된 염액이 분사노즐(71)을 통해 벽면에 분사되도록 한다. 이때, 제어부(11)는 프로그램부(40)에 저장된 도색작업, 글씨나 그림 등의 작업의 진행 순서에 따라 무인 비행체(1)를 승강시키거나 전후좌우로 이동시켜 페인팅 작업을 수행한다. 그리고 본체(10)에 설치된 촬영부(30)의 카메라(31)로부터 촬영된 영상은 제어부(11)에서 무선 송수신부(80)를 거쳐 원격 무선조종기(100)의 표시부(111)에 표시되도록 한다. 따라서 작업자는 표시부(111)에 표시된 영상으로부터 페인팅 작업 진행과정을 확인할 수 있다. 그리고 염액탱크(60)의 염액량감지부(61)에서 염액량을 감지하여 염액탱크(60)에 수용된 염액량이 기준 이하가 되면 제어부(11)는 원격 무선조종기(100)로 염액의 보충이나 염액탱크(60)의 교체를 알린다. 더욱이 염액탱크(60)에는 분할된 공간에 복수의 색상을 갖는 염액을 수용하고, 분사노즐(71)을 통해 염액탱크(60)에 수용된 다양한 색상의 염액을 선택적으로 분사할 수 있다.
또한, 제어부(11)는 페인팅 작업 중에 외부의 영향, 즉 바람에 의하여 무인 비행체(1)가 기울어지거나 정해진 위치에서 벗어날 경우에는 컴프레서(70)의 작동을 정지시켜 페인팅 작업을 중지시키고 프로그램부(40)에 설정된 작업순서를 일정 시간 이전으로 재설정할 수 있도록 하는 것이 좋다.
도 5에서, 본 발명의 무인 비행체(1)를 아파트 벽면 근처에 띄운 상태에서 벽면에 프로그램 작업순서에 따라 글씨나 도색을 할 수 있다.
한편, 도 3의 본 발명의 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치의 다른 실시 예로서, 분사노즐(71)에 염료를 벽면에 터치하여 칠하는 부재가 결합될 수 있다. 칠 부재(72)로는 붓과 같이 부드러운 소재가 적용되는 것이 좋다.
더욱이 도 4에서, 칠 부재(72)는 염액탱크(60)에서 염액이 공급되는 공급관(73)과, 공급관 종단에 대략 부채꼴 형상의 분사노즐(71), 그리고 노즐 단부에 결합된 붓(74)으로 구성된다. 따라서 칠 부재(72)는 컴프레서(70)에서 공급되는 공기압으로 염액탱크(60)에 수용된 염액이 칠 부재(72)의 공급관(73)을 따라 공급된 후 분사노즐(71)을 통해 분사되고, 분사된 염액은 붓(74)에 지속적으로 공급되어 붓(74)이 벽면을 도색할 수 있도록 한다. 이때, 제어부(11)는 컴프레서(70)의 공기압을 제어하여 붓(74)으로 공급되는 염액을 조절할 수 있도록 하는 것이 좋다. 칠 부재(72)에서 붓(74)은 교체가 가능하도록 설계하는 것이 좋고, 붓(74)이 벽면에 접촉되는 동안 무인 비행체(1)는 붓(74)에 일정한 압력이 유지될 수 있도록 하는 것이 좋다.
이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
1: 무인 비행체 10: 본체 11: 제어부 12: 가압고리 20: 프로펠러부 21: 날개 22: 가드 30: 촬영부 31: 카메라 40: 프로그램부 50: 근접센서 60: 염액탱크 61: 염액량감지부 63: 걸이 70: 컴프레서 71: 분사노즐 72: 칠 부재 73: 공급관 74: 붓 80: 무선 송수신부 90: 전원공급부 100: 원격 무선조종기 111: 표시부 112: 조작부

Claims (6)

  1. 복수의 프로펠러가 설치된 본체;
    상기 본체에 설치되어 제어신호를 출력하고 원격 무선조종기의 제어신호를 무선 송수신부를 통해 송수신하는 제어부;
    상기 본체 저면에 고정 결합되고 도색할 염액이 담긴 염액탱크;
    상기 제어부의 제어신호로 상기 염액탱크의 염액을 일정 압력으로 공급하는 컴프레서;
    상기 컴프레서에서 공급된 염액을 분사하는 분사노즐;
    상기 본체 일측에 분사노즐에서 분사된 염액의 도색영상을 촬영하는 촬영부, 및
    벽면에 도색할 글자나 디자인에 관한 정보를 제어부로 입출력하는 프로그램부를 포함하되,
    상기 분사노즐에 염료를 벽면에 터치하여 칠하는 부재가 결합되고,
    상기 염액탱크에 저장된 염액의 양을 감지하는 염액량감지부를 포함하며,
    상기 본체와 도색할 벽면 사이의 거리를 감지하는 근접센서를 포함하는 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치.
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  5. 청구항 1에 있어서, 상기 염액탱크에 복수 색상의 염액을 수용하는 탱크로 분할된 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 원격 무선조종기에 촬영부에서 촬영된 영상을 표시하는 표시부를 포함하는 무인 비행체를 이용한 페인팅 장치.
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