KR101842053B1

KR101842053B1 - 드론을 이용한 선풍기

Info

Publication number: KR101842053B1
Application number: KR1020160118066A
Authority: KR
Inventors: 정연모; 송백기
Original assignee: 경희대학교 산학협력단
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2016-09-13
Publication date: 2018-03-26
Also published as: KR20180029676A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 선풍기는 벽체 또는 천장에 지지 및 고정되는 지지부의 단부에 결합되는 구(球)형 도킹부를 포함하는 도킹 스테이션 및 둘 이상의 프로펠러가 각각 환형 프레임에 설치되며, 중심에 상기 도킹부와 대응되는 결합부를 포함하는 드론으로서, 상기 도킹부는 적외선 신호를 발생하는 적외선 송신부를 포함하며, 상기 결합부는 상기 도킹 스테이션과의 거리 및 각도를 측정하는 레이저 센서와 상기 적외선 신호를 수신하는 적외선 수신부를 포함한다.

Description

드론을 이용한 선풍기{Electric Fan Using The Drone}

본 발명은 드론을 이용한 선풍기에 관한 것이다.

드론(Drone)은 최초 군사용으로 개발되었으나, 운반 및 보관의 편리성, 조작 용이로 방송에서 촬영용으로 가장 많이 사용되고 있다. 또한, 최근에는 재난 재해 모니터링, 물류 운반. 산불진화 또는 농약 살포용 드론의 많은 연구가 진행되고 있으며, 특히, 드론은 언제 어디서든 이륙 및 착륙이 용이하여 다양한 분야에서 활용되고 있다.

드론 관련 종래 기술을 살펴보면, 대한민국 등록특허 등록번호 제10-1587893호(2016.01.18. 등록)에는 드론 보드에 대하여 기재하고 있으며, 대한민국 등록특허 등록번호 제10-1535401호(2015.07.02. 등록)에는 드론방식의 구명장비 투하장치에 대하여 기재하고 있다. 이외에도 다양한 기술분야에서 드론을 이용한 기술이 개발되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은, 드론과 탈착가능하게 결합되는 도킹 스테이션을 통해 선풍기로 이용함으로써 드론의 범용성을 증대시키는 드론을 이용한 선풍기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 드론의 프로펠러 회전 속도를 개별적으로 조절함으로써 별도의 동력장치를 설치하지 않아도 드론의 풍향 방향을 자유롭게 조절할 수 있는 드론을 이용한 선풍기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 프로펠러의 구조를 변경하여 동일 회전 속도에서도 많은 바람세기 및 풍향거리를 확보할 수 있는 드론을 이용한 선풍기를 제공하는 데 있다.

여기서, 상기 도킹부는 수평 및 수직 방향으로 0~360도 회전 변위가 가능하도록 마련될 수 있다.

또한, 상기 도킹부의 표면에는 링 형태의 결합홈이 둘 이상 형성될 수 있다.

또한, 상기 결합부에는 상기 결합홈과 대응 결합되는 결합돌기가 형성될 수 있다.

여기서, 상기 프로펠러는 중앙을 기준으로 양단부로 향할수록 단면적이 넓어지는 테이퍼진 형태로 마련될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 선풍기는 벽체 또는 천장에 지지 및 고정되는 지지부의 단부에 결합되는 구(球)형 도킹부를 포함하는 도킹 스테이션 및 4개의 프로펠러가 90도 간격으로 각각 환형 프레임에 설치되며, 중심에 상기 도킹부와 대응되는 결합부를 포함하는 드론을 포함하며, 상기 도킹부는 적외선 신호를 발생하는 적외선 송신부를 포함하며, 상기 결합부는 상기 도킹 스테이션과의 거리 및 각도를 측정하는 레이저 센서와 상기 적외선 신호를 수신하는 적외선 수신부를 포함하되, 상기 도킹부에 형성된 결합홈은 구형 도킹부 중심의 상부에 형성된다.

여기서, 천장에 부착된 도킹 스테이션에 상기 드론을 결합시킬 경우, 상기 프로펠러는 바람이 도킹부의 반대방향을 향하도록 회전하고, 상기 도킹부와 상기 결합부가 결합됨과 동시에 선풍기 모드로 전환될 수 있다.

또한, 천장에 부착된 도킹 스테이션에 상기 드론을 분리시킬 경우, 상기 프로펠러는 바람이 천장을 향하도록 회전하고, 상기 도킹부와 상기 결합부가 분리됨과 동시에 프로펠러의 회전방향을 반대방향으로 전환될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 선풍기는 벽체 또는 천장에 지지 및 고정되는 지지부의 단부에 결합되는 구(球)형 도킹부를 포함하는 도킹 스테이션 및 둘 이상의 프로펠러가 각각 환형 프레임에 설치되며, 중심에 상기 도킹부와 대응되는 결합부를 포함하는 드론을 포함하며, 상기 환형 프레임을 커버하는 탈부착 형태의 안전망을 포함한다.

본 발명에 의해, 드론의 자율비행을 통해 사람의 손이 닿기 힘든 천장이나 벽면에 자동으로 드론을 부착하여 선풍기로 활용할 수 있다.

또한, 프로펠러의 구조를 변경하여 동일 회전 속도에서도 많은 바람세기 및 풍향거리를 확보할 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 드론을 이용한 선풍기의 분해도이며,
도 2 는 본 발명에 따른 드론을 이용한 선풍기의 결합도이며,
도 3 은 본 발명에 따른 드론을 이용한 선풍기의 프로펠러의 확대도이며,
도 4 (a), (b), (c) 는 본 발명에 따른 드론을 이용한 선풍기의 프로펠러 회전 속도 조절에 의한 드론의 풍방 방향을 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하며, 공지된 기술 요소에 대한 구성 설명 또한 생략한다. 구체적으로 본 발명에서는, 드론이 포함하는 통신 모듈, 비행 제어 모듈, 전원 공급 수단, 모터, 카메라, 각종 센서 등의 드론이 포함하는 공지 기술 요소들이 포함된 것을 전제로 본 발명이 추구하는 특징적 구성만을 설명하기로 한다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "결합된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 결합될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 결합될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

즉, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 드론을 이용한 선풍기의 분해도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 드론을 이용한 선풍기의 결합도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 드론을 이용한 선풍기의 프로펠러의 확대도이며, 도 4 (a), (b), (c) 는 본 발명에 따른 드론을 이용한 선풍기의 프로펠러 회전 속도 조절에 의한 드론의 풍향 방향을 나타낸 개략도이다.

도 1 내지 도 4 를 참조하면, 본 발명에 따른 드론을 이용한 선풍기는, 벽체 또는 천장에 지지 및 고정되는 지지부(10)의 단부에 결합되는 구(球)형 도킹부(20)를 포함하는 도킹 스테이션(100); 및 둘 이상의 프로펠러(130)가 각각 환형 프레임(110)에 설치되며, 중심에 상기 도킹부(20)와 대응되는 결합부(120)를 포함하는 드론(200)을 포함한다.

상기 도킹부(20)는 적외선 신호를 발생하는 적외선 송신부를 포함하며, 상기 결합부(120)는 상기 도킹 스테이션(100)과의 거리 및 각도를 측정하는 레이저 센서와 상기 적외선 신호를 수신하는 적외선 수신부를 포함한다.

도킹 스테이션(100)은 지지 역할 및 드론(200)과의 결합 역할을 수행하는 구성으로 지지부(10)와 도킹부(20)를 포함한다.

도킹부(20)는 구형태로 마련되어 지지부(10) 상에서 수평 방향으로 0~360도 및 수직 방향으로 일정 각도만큼 회전 변위가 가능하도록 마련된다. 도킹부(20)의 회전 변위는 도킹부를 회전이 가능하도록 구성하거나 드론(200)의 프로펠러(130) 회전 속도 조절에 따른 드론(200)의 방향이 바뀔 수 있도록 할 수 있다.

활용가능한 다양한 방법을 활용하여 도킹 스테이션(100)의 설치 위치를 기준으로 드론(200)의 바람 분사 방향을 자유롭게 선택할 수 있도록 한다.

또한, 상기 도킹 스테이션(100)은 상기 도킹부(20)의 회전 변위를 막는 고정수단(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이러한 고정 수단은 벽이나 천장의 특정위치에 설치되어 있는 도킹 스테이션(100)이 드론이 도킹된 상태에서 회전할 경우 도킹 스테이션(100) 주변의 구조물에 드론이 닿게 되는 경우가 발생할 수 있기 때문에 도킹 스테이션(100)의 설치위치에 따라서 구비될 수 있다.

고정 수단은 도킹부(20)의 설치부분과 도킹부(20)의 후크 걸림 형태, 표면 가압 형태, 스토퍼 추가 형태 등의 다양한 수단으로 마련될 수 있다. 또한, 고정 수단은 도킹부(20)의 변위 방향을 일부분 방지하는 형태로도 마련될 수 있으며, 도킹부(20)의 수직방향 변위는 허용하고 수평방향 변위는 막는 형태 또는 이의 반대 형태로 마련될 수도 있다.

드론(200)은 도킹 스테이션(100)과 결합하여 프로펠러(130)의 회전에 의해 바람을 발생시키는 역할을 수행하는 구성으로 중앙부분에 상기 도킹부(20)와 대응 결합되는 결합부(120)가 배치된다.

결합부(120)는 구형 도킹부(20)를 일부 또는 전체적으로 수용하는 그릇의 형태로 마련될 수 있으며, 결합부(120)와 도킹부(20)의 결합으로 선풍기 형태가 구축된다.

여기서, 도킹부(20)는 적외선 신호를 발생하는 적외선 송신부(미도시)를 포함하며, 결합부(120)는 도킹 스테이션(100)과의 거리 및 각도를 측정하는 레이저 센서(미도시)와 적외선 신호를 수신하는 적외선 수신부(미도시)를 포함한다.

이는 드론(200)의 비행 이동에 의해 드론(200)과 도킹 스테이션(100)과의 도킹 결합을 구현하기 위한 것으로 사용자의 제어를 통해 도킹 명령이 드론(200)에 입력될 경우, 적외선 수신부를 통하여 근접한 적외선 신호를 서칭하여 도킹 스테이션(100)를 찾고, 이후, 레이저 센서를 통해 대상 도킹 스테이션(100)으로 비행 이동함으로써 드론(200)과 도킹 스테이션(100)의 자동 도킹을 구현한다.

또한, 드론이 도킹할 경우, 드론에 설치되어 있는 가속도센서, 자이로센서 등을 활용하여 수평을 유지시키고, 도킹을 위한 적절한 속도를 유지시킬 수 있다.

상기 도킹부(20)의 표면에는 링 형태의 결합홈(22)이 둘 이상 형성되며, 상기 결합부(120)에는 상기 결합홈(22)과 대응 결합되는 결합돌기(122)가 형성된다. 바람직하게는, 상기 결합홈(22)은 도킹부(20)와 중심을 공유하는 제1결합홈 및 제1결합홈과 수직 방향으로 형성되는 제2결합홈으로 마련되어 도킹부(20)가 어느 방향으로 회전 변위된 상태라 할지라도 하나의 결합홈(22)을 외측으로 노출시켜 결합홈(22)과 결합돌기(122)의 용이한 결합을 구현하게 한다.

도킹부(20)에 형성되어 있는 결합홈(22)은 도 1에 도시된 바와 같이 구형의 도킹부(20)의 중심을 지나는 좌우 수평평면에서 상부에 형성되는 것이 바람직하다.

이는 드론(200)이 도킹하여 결합홈(22)과 결합돌기(122)가 결합될 경우, 구형태로 이루어진 도킹부(20)와 결합부(120)가 보다 견고하게 결합되어 드론(200)이 도킹 스테이션(100)에서 쉽게 분리되지 않도록 하기 위함이다.

이러한 결합홈의 위치관계는 도 2에 도시된 바와 같이 도킹 스테이션(100)이 벽면에 부착된 경우에도 그대로 적용될 수 있다.

추가적으로, 도킹부(20)와 결합부(120)의 결합 시, 두 구성의 물리적 결합 뿐만 아니라 전기적 접속도 구현될 수 있다. 즉, 도킹부(20) 및 결합부(120)에 전기적으로 접속되는 단자 및 내부 배선을 구비할 경우, 도킹 스테이션(100)으로 공급되는 상용전원에 의해 드론(200)의 배터리 충전 또는 프로펠러 회전 구동 전원 제공이 구현되어 선풍기의 동작 및 드론(200)의 충전을 동시에 수행하도록 할 수 있는 것이다.

전술한 바와 같은 도킹부(20)와 결합부(120)의 상호 대응 결합으로 도킹 스테이션(100)과 드론(200)이 결합되며, 드론(200)의 프로펠러(130) 회전에 의해 선풍기의 역할을 수행하게 된다.

본 발명에서는 프로펠러(130)의 구조를 테이퍼지도록 형성하여 프로펠러(130) 회전 시 더 넓은 영역으로 바람을 전달할 수 있도록 구성함과 동시에 추력 및 양력을 강화시켜 효율적인 비행을 구현하도록 하였다. 구체적으로, 도 3 에서와 같이, 상기 프로펠러(130)는 중앙 회전축을 기준으로 양단부로 향할수록 단면적이 넓어지는 테이퍼진 형태로 마련되며, 이에 의해 프로펠러(130)의 중앙 부분의 폭(d1)이 양 단부의 폭(d2) 보다 작도록 마련된다. 추가적으로, 프로펠러(130)의 양단부를 특정 각도로 경사지도록 경사부를 형성하여 전술한 효과를 증대시킬 수도 있다.

도 2 는 도킹 스테이션(100)과 4개의 프로펠러(130)가 90도 간격으로 각각 환형 프레임(110)에 설치된 드론(200)의 결합된 상태를 나타내고 있다. 이 경우, 4개의 프로펠러(130)의 회전 속도를 개별적으로 조절하거나 도킹부(20)에 별도의 구동수단을 마련하여 드론(200)의 방향(선풍기의 바람 제공 방향)을 변위시킬 수 있다.

드론(200)의 방향 조절에 의해 도 4 (a), (b), (c)와 같은 형태의 표준상태(하방 드론 고정), 우측풍향상태(우측 드론 고정), 좌측풍향상태(좌측 드론 고정) 등의 풍향 제어를 수행할 수 있으며, 프로펠러 속도 제어 조합을 통한 도킹 스테이션 상에서의 드론 회전 운동도 구현될 수 있다.

드론(200)의 전반적 제어는 모바일 기기에 설치된 어플리케이션의 조작으로 제공되며, 비행 모드와 선풍기 모드를 분리한 형태의 제어 모드 채택으로 구현된다. 선풍기 모드에서는 각 프로펠러의 회전속도 조절, 회전각도 조절, 타이머 등의 설정을 입력할 수 있으며, 다양한 동작 프로세스가 기 입력된 디폴트 구동 모드의 선택으로 선풍기 구동이 설정될 수도 있다.

드론이 사용자의 지령에 의해 선풍기 모드를 해제하고 비행 모드로 전환하게 될 경우에는 앞서 설명한 결합돌기(122)와 결합홈(22)의 결합을 해제해야 한다. 천장에 부착되어 있는 드론(200)이 선풍기 모드에서 회전하고 있는 경우에는 바람이 아래를 향하도록 프로펠러(130)가 회전하게 된다.

프로펠러(130)가 회전함으로서 실제 드론(200)은 천장방향으로 힘을 받게 되는데, 이 때 작용하는 양력은 도킹 스테이션(100)의 도킹부(20)와 드론(200)의 결합부(120)를 보다 견고하게 결합될 수 있도록 한다.

즉, 이러한 드론(200)의 각 모드에 따른 프로펠러(130) 회전특성으로 인해 선풍기 모드시 드론(200)의 추락위험은 줄어들게 된다.

그러나 선풍기 모드를 해제하고 비행 모드로 전환하는 경우에는 모드전환 지령을 받은 드론(200)은 프로펠러(130)를 반대방향으로 회전시켜 바람의 방향을 천장으로 향하게 한다.

드론(200)에 작용하는 아래방향의 양력으로 인해서 결합돌기(122)와 결합홈(22)의 결합이 분리된다. 결합돌기(122)가 결합홈(22)에서 분리되면, 드론(200)은 비행높이를 유지시키도록 프로펠러(130)의 회전속도를 조절한다. 특히 천장을 향하던 바람의 방향에 의해서 드론이 도킹부(20)에서 분리됨과 동시에 아래로 추락하게 된다.

이러한 드론(200)의 추락을 막기 위해 선풍기 모드에서 비행모드로 전환할 때 결합돌기(122)와 결합홈(22)의 결합이 분리됨과 동시에 드론(200)의 프로펠러(130)의 방향은 반대방향으로 회전한다. 나아가 드론(200)에 부착되어 있는 자이로 센서(미도시)를 이용하여 드론(200)이 수평을 유지할 수 있도록 할 수 있다.

안정적인 상태에서 모드전환이 이루어진 경우, 모드 전환을 통해서 발생할 수 있는 드론(200)과 도킹스테이션(100)의 충돌 또는 드론의 추락위험을 줄일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 드론을 이용한 선풍기는, 노출된 프로펠러(130)의 회전에 의한 안전사고 방지를 위하여 환형 프레임(110)을 커버하는 탈부착 형태의 안전망(미도시)을 더 포함할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 드론을 이용한 선풍기는, 드론의 자율비행을 통해 사람의 손이 닿기 힘든 천장이나 벽면에 자동으로 드론을 부착하여 선풍기로 활용할 수 있다.

또한, 드론이 선풍기 모드에서 비행모드로, 비행모드에서 선풍기 모드로 전환시에 도킹 스테이션과 드론의 충돌을 줄이고, 드론의 추락위험을 없앨 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

10 : 지지부 20 : 도킹부
22 : 결합홈 100 : 도킹 스테이션
110 : 환형 프레임 120 : 결합부
122 : 결합돌기 130 : 프로펠러
200 : 드론

Claims

벽체 또는 천장에 지지 및 고정되는 지지부의 단부에 결합되는 구(球)형 도킹부를 포함하는 도킹 스테이션; 및
둘 이상의 프로펠러가 각각 환형 프레임에 설치되며, 중심에 상기 도킹부와 대응되는 결합부를 포함하는 드론으로서,
상기 도킹부는 적외선 신호를 발생하는 적외선 송신부를 포함하며, 상기 결합부는 상기 도킹 스테이션과의 거리 및 각도를 측정하는 레이저 센서와 상기 적외선 신호를 수신하는 적외선 수신부를 포함하고,
천장에 부착된 도킹 스테이션에 상기 드론을 결합시킬 경우, 상기 프로펠러는 바람이 도킹부의 반대방향을 향하도록 회전하고, 상기 도킹부와 상기 결합부가 결합됨과 동시에 선풍기 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 선풍기.
제1항에 있어서,
상기 도킹부는 수평 방향으로 0~360도 및 수직 방향으로 일정 각도만큼 회전 변위가 가능하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 선풍기.
제1항에 있어서,
상기 도킹부의 표면에는 링 형태의 결합홈이 둘 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 선풍기.
제3항에 있어서,
상기 결합부에는 상기 결합홈과 대응 결합되는 결합돌기가 형성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 선풍기.
제1항에 있어서,
상기 프로펠러는 중앙을 기준으로 양단부로 향할수록 단면적이 넓어지는 테이퍼진 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 선풍기.
벽체 또는 천장에 지지 및 고정되는 지지부의 단부에 결합되는 구(球)형 도킹부를 포함하는 도킹 스테이션; 및
4개의 프로펠러가 90도 간격으로 각각 환형 프레임에 설치되며, 중심에 상기 도킹부와 대응되는 결합부를 포함하는 드론을 포함하며,
상기 도킹부는 적외선 신호를 발생하는 적외선 송신부를 포함하며, 상기 결합부는 상기 도킹 스테이션과의 거리 및 각도를 측정하는 레이저 센서와 상기 적외선 신호를 수신하는 적외선 수신부를 포함하되,
상기 도킹부에 형성된 결합홈은 구형 도킹부 중심의 상부에 형성되고,
천장에 부착된 도킹 스테이션에 상기 드론을 결합시킬 경우, 상기 프로펠러는 바람이 도킹부의 반대방향을 향하도록 회전하고, 상기 도킹부와 상기 결합부가 결합됨과 동시에 선풍기 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 선풍기.
삭제
제6항에 있어서,
천장에 부착된 도킹 스테이션에 상기 드론을 분리시킬 경우, 상기 프로펠러는 바람이 천장을 향하도록 회전하고, 상기 도킹부와 상기 결합부가 분리됨과 동시에 프로펠러의 회전방향을 반대방향으로 전환되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 선풍기.
벽체 또는 천장에 지지 및 고정되는 지지부의 단부에 결합되는 구(球)형 도킹부를 포함하는 도킹 스테이션; 및
둘 이상의 프로펠러가 각각 환형 프레임에 설치되며, 중심에 상기 도킹부와 대응되는 결합부를 포함하는 드론을 포함하며,
상기 환형 프레임을 커버하는 탈부착 형태의 안전망을 포함하고,
천장에 부착된 도킹 스테이션에 상기 드론을 결합시킬 경우, 상기 프로펠러는 바람이 도킹부의 반대방향을 향하도록 회전하고, 상기 도킹부와 상기 결합부가 결합됨과 동시에 선풍기 모드로 전환되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 선풍기.