KR101830680B1 - 드론 스테이션 - Google Patents

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KR101830680B1
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김홍근
김범석
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한국기술교육대학교 산학협력단
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    • E01F—ADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Abstract

드론 스테이션의 구동 방법이 개시된다. 본 방법은 랜딩 허가를 요청하는 메시지를 출발지 관제 센터 또는 제1 드론으로부터 수신하는 단계, 복수의 이착륙장 중 하나에 제1 드론이 랜딩하도록 가이드하는 단계, 제1 드론의 운송물을 운반할 제2 드론을 선택하는 단계, 캐리어를 이용하여 선택된 제2 드론을 복수의 이착륙장과 분리된 드론 성능 검사소로 이동하는 단계, 제2 드론의 성능이 운송물을 운반하기에 적합한 경우, 운송물을 제2 드론에 탑재하는 단계 및 제2 드론이 목적지 또는 다른 드론 스테이션으로 이동하도록 제2 드론을 이륙하는 단계를 포함한다. 이에 따라 운송물 운반의 안정성이 향상될 수 있다.

Description

드론 스테이션{Drone Station}
본 개시는 운송물을 운반하는 드론이 교체되는 드론 스테이션에 관한 것이다.
수직으로 이착륙하는 드론은 이착륙시 장소에 크게 구애받지 않는 등 여러 가지 장점을 갖는다. 이러한 이유로 드론에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있으며, 일부 기술은 군사분야 등에서 실용화되어 있는 실정이다.
드론을 이용하여 물품을 운반하는 것도 상용화 단계에 이르게 되었다. 그러나, 배터리의 한계로 인해 드론의 비행 시간 및 비행 범위가 제한될 수 있고, 장시간의 체공으로 인해 고장이 발생될 수 있으며, 센싱값의 누적으로 인한 오차가 예상될 수 있다.
따라서, 이를 개선하는 기술의 대두가 요청된다.
한편, 상기와 같은 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 백그라운드(background) 정보로서만 제시될 뿐이다. 상기 내용 중 어느 것이라도 본 발명에 관한 종래 기술로서 적용 가능할지 여부에 관해, 어떤 결정도 이루어지지 않았고, 또한 어떤 주장도 이루어지지 않는다.
등록특허공보 10-1620557호(등록일 2016.5.4)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 일 실시 예는 운송 주체인 드론을 교체하는 드론 스테이션을 제안한다.
본 발명의 일 실시 예는 드론의 이착륙장과 구조적으로 분리된 드론 검사소가 구비된 드론 스테이션을 제안한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시 예와 관련된 드론 스테이션의 구동 방법은 랜딩(landing) 허가를 요청하는 메시지를 출발지 관제 센터 또는 제1 드론으로부터 수신하는 단계; 복수의 이착륙장 중 하나에 제1 드론을 랜딩하도록 가이드하는 단계; 상기 제1 드론의 운송물을 운반할 제2 드론을 선택하는 단계; 캐리어를 이용하여 선택된 제2 드론을 상기 복수의 이착륙장과 분리된 드론 성능 검사소로 이동하는 단계; 상기 제2 드론의 성능이 상기 운송물을 운반하기에 적합한 경우, 상기 운송물을 상기 제2 드론에 탑재하는 단계; 및 상기 제2 드론이 목적지 또는 다른 드론 스테이션으로 이동하도록 상기 제2 드론을 이륙하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예와 관련된 드론 스테이션은 제1 드론, 상기 제1 드론과 교체될 제2 드론, 관제 센터 또는 다른 경유 스테이션과 통신하는 통신부; 상기 제1 드론이 착륙되며 상하로 이동하는 적어도 하나의 이착륙장을 관리하는 드론 이착륙장 관리부; 캐리어에 포함된 포크 암을 이용하여 상기 제2 드론을 운반하고, 상기 캐리어에 포함된 그리퍼를 이용하여 상기 제1 드론의 운송물을 상기 제2 드론에 탑재하는 드론 배치 관리부; 상기 적어도 하나의 이착륙장과 분리된 성능 검사소에서 상기 제2 드론의 성능을 검사하는 드론 성능 관리부; 및 상기 제2 드론이 목적지 또는 다른 드론 스테이션으로 이동하도록 상기 제2 드론을 상기 이착륙장을 통해 이륙하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에 따르면 아래와 같은 효과가 도출될 수 있다.
첫째, 운송 주체인 드론을 교체하는 드론 스테이션이 제공됨으로써 물품 운송의 안정성이 향상될 수 있다.
둘째, 드론의 이착륙장과 구조적으로 분리된 드론 검사소를 포함하는 드론 스테이션이 제공됨으로써 작업 효율성이 향상될 수 있다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 실시 예에 따른 드론 스테이션의 외관을 도시한 사시도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 드론 스테이션의 정면도를 나타낸다.
도 3은 도 1 및 도2에 도시된 드론 스테이션의 블록도를 나타낸다.
도 4는 실시 예에 따른 다양한 외부 엔티티(entity)와 통신하는 드론 스테이션을 나타낸다.
도 5는 실시 예에 따른 드론 스테이션의 구동 방법을 나타낸 시퀀스도이다.
첨부되는 도면들을 참조하는 하기의 상세한 설명은 청구항들 및 청구항들의 균등들로 정의되는 본 개시의 다양한 실시 예들을 포괄적으로 이해하는데 있어 도움을 줄 것이다. 하기의 상세한 설명은 그 이해를 위해 다양한 특정 구체 사항들을 포함하지만, 이는 단순히 예로서만 간주될 것이다. 따라서, 해당 기술 분야의 당업자는 여기에서 설명되는 다양한 실시 예들의 다양한 변경들 및 수정들이 본 개시의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 공지의 기능들 및 구성들에 대한 설명은 명료성 및 간결성을 위해 생략될 수 있다.
하기의 상세한 설명 및 청구항들에서 사용되는 용어들 및 단어들은 문헌적 의미로 한정되는 것이 아니라, 단순히 발명자에 의한 본 개시의 명료하고 일관적인 이해를 가능하게 하도록 하기 위해 사용될 뿐이다. 따라서, 해당 기술 분야의 당업자들에게는 본 개시의 다양한 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명은 단지 예시 목적만을 위해 제공되는 것이며, 첨부되는 청구항들 및 상기 청구항들의 균등들에 의해 정의되는 본 개시를 한정하기 위해 제공되는 것은 아니라는 것이 명백해야만 할 것이다.
도 1은 실시 예에 따른 드론 스테이션(100)의 외관을 도시한 사시도를 나타낸다. 도 2는 도 1에 도시된 드론 스테이션(100)의 정면도를 나타낸다. 도 1 및 도 2를 함께 참조하여 설명하기로 한다.
도 1에 따르면, 드론 스테이션(100)은 출발지(또는 또다른 경유 스테이션)에서 출발한 드론이 목적지에 도달하기 전 경유하는 스테이션(Station)이다. 스테이션은 정거장으로 드론이 충전될 수 있고, 교체될 수 있으며 정비 서비스를 제공받을 수 있다.
드론 스테이션(100)은 복수의 드론(200, 300 등)이 이착륙할 수 있는 복수의 이착륙장(141, 143)을 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에서 드론 스테이션(200)에 착륙하는 드론을 제1 드론(200)으로 상기 제1 드론(200)의 운송물을 대신 운반하는 드론을 제2 드론(300)으로 설명하기로 한다.
도시된 바와 같이, 제1 이착륙장(143)에는 드론이 감지할 수 있는 표시 영역(143a)가 포함될 수 있다. 상기 표시 영역(143a)에는 드론에 의해 시각적으로 감지(가령, 발광에 의해)될 수 있는 문구 또는 센서가 포함될 수 있다.
표시 영역(143d)은 원형으로 구성되어 회전할 수 있다. 드론 스테이션(100)은 표시 영역(143d)을 적절하게 회전하여 드론이 보관되는 격납장에 용이하게 보관할 수 있다.
다만, 제2 이착륙장(141)에도 상술한 내용은 그대로 적용될 수 있다.
출발지로부터 물품을 운반한 드론(200)은 드론 스테이션(100)과 통신하여, 랜딩(landing) 허가를 요청하는 메시지를 드론 스테이션(100)에 전송할 수 있다.
상기 드론(200)은 드론 스테이션(100)에 도론 고유 식별번호, 출발지 정보, 목적지 정보, 운송물에 관한 정보, 드론 상태에 관한 정보, 날씨 정보, 비행 경로 정보, 환경 정보, 비용 정보 등을 드론 스테이션(100)에 제공할 수 있다.
예를들면, 드론(200)은 운반시에 강력한 태풍이 있었던 경우, 상기 태풍의 경로 정보, 및 목적지 정보에 기초하여 적합한 비행경로 정보를 드론 스테이션(100)에 제공할 수 있다.
또한, 드론(200)은 상기 드론 스테이션(100)에 이전에 드론 스테이션(100)을 방문한 정보, 격납시 요구 사항 정보 등을 드론 스테이션(100)에 제공할 수 있다.
드론 스테이션(100)은 제2 이착륙장(141)에 랜딩을 마치면, 상기 드론(200)으로부터 수신된 정보에 기초하여 제1 드론(200)을 대체할 제2 운송 드론(300)을 검색할 수 있다.
드론 스테이션(100)은 격납장(121, 125)에 격납된 드론 중에서 제1 드론(200)의 운송물을 운반하기 적합한 제2 드론(300)을 선택할 수 있다.
드론 스테이션(100)은 선택된 제2 드론(300)을 캐리어(127)를 이용해서 운반할 수 있다. 캐리어(127)는 상하로 움직일 수 있다. 캐리어(131)는 고정기둥(123-1, 123-2)을 따라 상하로 이동될 수 있다. 캐리어(127)는 상부의 고정부(133)에 와이어가 연결되어 상하로 움직일 수 있으나, 실시 예는 이에 국한되지 않는다.
캐리어(127)는 드론(가령, 200, 300)을 운반하는 포크 암(127-1, Fork-Arm)을 포함할 수 있다. 캐리어(127)는 운송물(210, 310)을 드론(200, 300)에 탑재하거나 분리하는 그리퍼(미도시)를 포함할 수 있다.
이외에, 드론 스테이션(100)은 외피(190)를 구비하여 비, 눈, 바람 등으로부터 드론들을 보호할 수 있다. 외피(190)는 드론 스테이션(100)의 외부를 전부 덮지 않는 것으로 도시되었으나, 드론 스테이션(100)의 외부를 모두 덮을 수 있다.
한편, 드론 스테이션(100)은 드론(200)을 격납한 후, 격납 저장 비용을 운송물 운반자(드론의 소유권자)에게 청구할 수 있도 있다.
이하에서는 도 2의 블록도를 참고하여 도 1에 도시된 드론 스테이션(100)의 구동을 위한 구성요소를 설명하기로 한다.
도 2에 따르면, 드론 스테이션(100)은 통신부(110), 드론 배치 관리부(120), 드론 성능 관리부(130), 드론 이착륙 관리부(140), 메모리(150), 및 제어부(160)를 포함한다.
통신부(110)는 출발지의 관제 센터(미도시), 상기 드론 스테이션(100)의 직전에 경유한 드론 스테이션(미도시) 드론이 앞으로 경유할 적어도 하나의 드론 스테이션들(미도시), 목적지 관제센터(미도시) 및 복수의 드론들 등과 통신을 수행할 수 있다.
통신부(110)는, 방송 수신 모듈, 이동통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, 근거리 통신 모듈, 위치정보 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
드론 이착륙 관리부(140)는 제1 드론(200)이 착륙되며 상하로 이동하는 적어도 하나의 이착륙장(141, 143)을 관리할 수 있다. 드론 이착륙 관리부(140)는 제어부(160)의 제어에 따라 제1 드론(200)이 착륙할 수 있도록 착륙장(141)이 상하로 움직이도록 제어할 수 있다. 드론 이착륙 관리부(140)는 착륙한 드론(200)이 격납장(121, 125 등)에 적절하게 격납되도록 착륙장(141)의 표시 영역(미도시)가 회전하도록 제어할 수 있다.
드론 배치 관리부(120)는 상하로 이동하는 캐리어(127)을 이용하여 제1 드론(200)을 격납장에 격납하거나, 제2 드론(300)을 격납장에서 출납할 수 있다.
드론 배치 관리부(120)는 제1 드론(200)이 운반한 운송물(210)을 대신 운반할 제2 드론(300)을 드론 성능 검사소(미도시) 이동시킬 수 있다. 상기 드론 성능 검사소(미도시)는 드론 스테이션(100) 상부에 배치되고, 제1 고정부(133) 및 제2 고정부(131) 아래에 배치될 수 있다.
드론 성능 관리부(130)는 제2 드론(300)의 성능을 검사할 수 있다. 드론 성능 관리부(130)는 제2 고정부(131)에 제2 드론(300)을 메단 상태에서 제2 드론(300)에 운송물의 경유지, 목적지 정보, 날씨 정보, 비행 루트 정보 등을 입력할 수 있다. 상기 정보는 제1 드론(200)이 수집한 정보에 기초하여 제공될 수 있다.
또한, 드론 성능 관리부(130)는 제2 드론(300)의 시험 비행을 제어할 수 있다. 제2 드론(300) 및 제2 고정부(131)에 연결된 와이어를 분리하여 제2 드론(300)이 시험 비행을 수행하도록 제어할 수 있다.
메모리(150)는 드론 스테이션(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 드론 스테이션(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 드론 스테이션(100)의 기본적인 기능을 위하여 출고 당시부터 드론 스테이션(100) 상에 존재할 수 있다. 메모리(150)는 제어부(160)에 의해 드론 고유 식별 번호, 각 드론에 대해 출발지 정보, 경유지 정보, 목적지 정보, 운송물 정보, 충전 상태 정보, 날씨 정보, 비행 경로 정보 등이 저장될 수 있다.
제어부(160)는 상술한 구성들을 전반적으로 제어하는 모듈로 제2 드론(300)이 목적지(미도시) 또는 다른 드론 스테이션(미도시)으로 이동하도록 상기 제2 드론을 이륙시킬 수 있다.
제어부(160)는 제1 드론(200)이 고장난 경우, 제1 드론(200)의 수리가 가능한 경우, 제1 드론(200)을 수리하여 격납장에 격납하여 추후에 다시 사용되도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(160)는 수리된 제1 드론(200)을 출발지 또는 이전 경유지로 또다른 드론을 이용하여 운반할 수 있다.
상술한 구성 이외에 드론 스테이션(100)은 입력부, 디스플레이를 포함한 출력부, 각종 센싱부(가속도 센서, 중력 센서, 자이로스코프 센서, RGB 센서, 열상 감지 센서 등)를 구비할 수 있다.
한편, 드론 스테이션(100)은 다양한 외부 엔티티들과 통신을 수행할 수 있다. 이에 따라 도 4를 참고하여 드론 스테이션(100)의 통신 엔티티를 설명하기로 한다.
도 4에 따르면, 드론 스테이션(100)은 외부 관제센터(400)와 통신을 수행할 수 있다. 외부 관제센터(400)는 출발지, 목적지 및 경유지에 구비될 수 있는 시스템으로 비행해야되는 경우, 외부 환경 정보, 출발한 드론의 상태, 운송물에 대한 정보 등을 드론 스테이션(100)에 제공할 수 있다.
출발지 관제센터(400)는 제1 드론(200)이 경유해야할 드론 스테이션의 개수, 위치 정보 등을 제1 드론(200)에 입력할 수 있다. 제1 드론(200)은 경유해야할 스테이션의 개수 정보, 위치 정보 등을 드론 스테이션(100)에 제공할 수 있다.
제1 드론(200)은 드론 스테이션(100)을 경유하려는 드론으로 제1 드론(200)의 운송물을 제2 드론(300)에 탑재될 수 있다. 제1 드론(200)은 드론 스테이션(100)에서 관리되고 다른 운송물을 운반하는데 사용될 수 있다.
한편, 제1 드론(200)은 각가속도 센서, 자이로스코프 센서, 기압계 센서, GPS 센서, 지자계 센서 등을 기본적으로 탑재할 수 있다.
드론 스테이션(100)는 다른 드론 스테이션(500)과 통신할 수 있다. 드론 스테이션(100)은 다른 드론 스테이션(500)로 이륙시킨 드론의 정보, 환경/날씨 정보, 비행경로, 운송물 정보 등을 다른 드론 스테이션(500)에 전송할 수 있다.
이하에서는 도 5을 참고하여 드론 스테이션(100)의 구동 방법을 설명하기로 한다. 설명을 위해 도 1 내지 3의 도면부호를 함께 참고하기로 한다.
일단, 드론 스테이션(100)은 랜딩(landing) 허가를 요청하는 메시지를 출발지 관제 센터 또는 제1 드론(200)으로부터 수신한다(S410).
상기 수신된 정보는 날씨 정보/환경 정보, 드론의 상태에 관한 정보(충전 정보, 성능 정보 등), 비행 경로 정보, 운송물에 관한 정보(운송물의 무게, 성질 정보 등) 등을 포함할 수 있다.
S410 단계 이후, 드론 스테이션(100)은 복수의 이착륙장(141, 145) 중 하나에 제1 드론이 랜딩하도록 가이드한다(S420).
그 다음에, 드론 스테이션(100)은 제1 드론(200)의 운송물을 운반할 제2 드론(300)을 선택하고, 캐리어(127)를 이용하여 선택된 제2 드론(300)을 상기 복수의 이착륙장과 분리된 드론 성능 검사소로 이동시키며(S430), 제2 드론(300)의 성능을 검사한다(S440). 구체적인 설명은 상술한 바 여기서는 생략하기로 한다.
드론 스테이션(100)은 제2 드론(300)이 적합한 경우, 제1 드론(200)의 운송물(210)을 제2 드론(300)에 탑재한다(S450). 그런 다음, 드론 스테이션(100)은 제2 드론(300)을 이륙시킨다(S460).
전술한 본 발명은, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 컴퓨터는 드론 스테이션의 제어부(160)를 포함할 수도 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (5)

  1. 드론 스테이션의 구동 방법에 있어서,
    랜딩(landing) 허가를 요청하는 메시지를 출발지 관제 센터 또는 제1 드론으로부터 수신하는 단계;
    복수의 이착륙장 중 하나에 제1 드론이 랜딩하도록 가이드하는 단계;
    상기 제1 드론의 운송물을 운반할 제2 드론을 선택하는 단계;
    캐리어를 이용하여 선택된 제2 드론을 상기 복수의 이착륙장과 분리된 드론 성능 검사소로 이동하는 단계;
    상기 제2 드론의 성능이 상기 운송물을 운반하기에 적합한 경우, 상기 운송물을 상기 제2 드론에 탑재하는 단계; 및
    상기 제2 드론이 목적지 또는 다른 드론 스테이션으로 이동하도록 상기 제2 드론을 이륙하는 단계를 포함하는 드론 스테이션의 구동 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 드론을 선택하는 단계는,
    상기 제1 드론으로부터 수신되는 드론 고유 식별 번호, 출발지 정보, 경유지 정보, 목적지 정보, 운송물 정보, 충전 상태 정보, 날씨 정보, 비행 경로 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 제2 드론을 선택하는 드론 스테이션의 구동 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 드론 성능 검사소에서, 상기 제2 드론에 비행 경로 정보, 목적지 정보, 환경 정보 중 적어도 하나를 입력하는 단계; 및
    상기 제2 드론을 시험 비행하는 단계를 더 포함하는 드론 스테이션의 구동 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어는 수직으로 이동되며,
    상기 캐리어에 구비된 포크-암(Fork-Arm)에 의해 상기 제1 드론 및 상기 제2 드론이 이동되며,
    상기 캐리어에 구비된 그리퍼(Gripper)에 의해 상기 제1 드론의 운송물이 상기 제2 드론에 탑재되는 드론 스테이션의 구동 방법.
  5. 드론 스테이션에 있어서,
    제1 드론, 상기 제1 드론과 교체될 제2 드론, 관제 센터 및 다른 경유 스테이션 중 적어도 하나와 통신하는 통신부;
    상기 제1 드론이 착륙되며 상하로 이동하는 적어도 하나의 이착륙장을 관리하는 드론 이착륙장 관리부;
    캐리어에 포함된 포크 암을 이용하여 상기 제2 드론을 운반하고, 상기 캐리어에 포함된 그리퍼를 이용하여 상기 제1 드론의 운송물을 상기 제2 드론에 탑재하는 드론 배치 관리부;
    상기 적어도 하나의 이착륙장과 분리된 성능 검사소에서 상기 제2 드론의 성능을 검사하는 드론 성능 관리부; 및
    상기 제2 드론이 목적지 또는 다른 드론 스테이션으로 이동하도록 상기 제2 드론을 상기 이착륙장을 통해 이륙하도록 제어하는 제어부를 포함하는 드론 스테이션.
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