KR101866534B1

KR101866534B1 - 하이브리드 드론과 그 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 컴퓨팅 장치

Info

Publication number: KR101866534B1
Application number: KR1020160050902A
Authority: KR
Inventors: 이기섭; 강원민; 하재옥; 강호열
Original assignee: 주식회사 엘에스엘시스템즈; 이기섭; 강원민; 하재옥; 강호열
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2016-04-26
Publication date: 2018-06-12
Also published as: KR20170122336A

Abstract

하이브리드 드론과 그 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 컴퓨팅 장치가 개시된다. 예시적인 실시예에 따른 하이브리드 드론은, 본체, 본체에 연결되고 제1 방향을 따라 마련되는 제1 암 프레임, 본체에 연결되고 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 마련되는 제2 암 프레임, 제1 암 프레임의 일측 단부에 마련되는 제1 모터, 제1 암 프레임의 타측 단부에 마련되는 제2 모터, 제2 암 프레임의 일측 단부에 마련되는 제3 모터, 및 제2 암 프레임의 타측 단부에 마련되는 제4 모터를 포함하는 모터, 제1 모터에 연결되어 회전되는 제1 모터 로터, 제2 모터에 연결되어 회전되는 제2 모터 로터, 제3 모터에 연결되어 회전되는 제3 모터 로터, 및 제4 모터에 연결되어 회전되는 제4 모터 로터를 포함하는 모터 로터, 본체에 양력 및 추력을 제공하는 제1 엔진, 제1 엔진에 연결되고, 제1 회전 방향으로 회전되는 제1 엔진 로터, 제1 엔진과 이격되어 마련되고 본체에 양력 및 추력을 제공하는 제2 엔진, 제2 엔진에 연결되고, 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전되는 제2 엔진 로터, 본체의 자세를 측정하여 자세 측정 정보를 생성하는 자세 센서, 및 자세 측정 정보를 기반으로 제1 엔진 및 제2 엔진의 구동에 따른 잔여 반 토크를 상쇄시키기 위해 제1 엔진, 제2 엔진, 및 모터 중 적어도 하나를 제어하는 비행 제어부를 포함한다.

Description

하이브리드 드론과 그 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 컴퓨팅 장치{HYBRID DRON, METHOD FOR CONTROLLING OF HYBRID DRON, AND COMPUTING DEVICE FOR EXECUTING THE SAME}

본 발명의 실시예는 무인 비행체 기술과 관련된다.

드론은 사람이 탑승하지 않고 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행하는 비행체로서, 주로 군사적 용도로 활용되어 왔으나, 최근에는 운송 분야, 보안 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 개인적인 용도로도 활용되고 있는 실정이다.

드론은 로터의 개수 및 형태에 따라 단일 로터형 헬리콥터, 동축 반전형 헬리콥터, 쿼드 콥터(쿼드 로터) 등으로 구분될 수 있다. 이 중 쿼드 콥터는 4개의 로터로 이루어지는 것으로서, 2개의 로터는 시계 방향으로 회전하고, 나머지 2개의 로터는 반 시계 방향으로 회전한다. 쿼드 콥터는 기구가 간단하고 소형화가 용이하다는 장점이 있으나, 4개의 로터가 각각 전동 모터에 의해 회전하므로 배터리 용량의 한계로 인하여 비행 시간(약 20분)이 짧다는 문제점이 있다.

한국공개특허공보 제10-2013-0081260호(2013.07.16)

본 발명의 실시예는 무인 비행체의 비행 시간을 연장하고 실장 무게를 늘릴 수 있는 하이브리드 드론과 그 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 컴퓨팅 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 실시예는 반 토크를 상쇄시켜 무인 비행체를 안정적으로 운행할 수 있는 하이브리드 드론과 그 제어 방법 및 이를 수행하기 위한 컴퓨팅 장치를 제공하기 위한 것이다.

예시적인 실시예에 따른 하이브리드 드론은, 본체; 상기 본체에 연결되고 제1 방향을 따라 마련되는 제1 암 프레임; 상기 본체에 연결되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 마련되는 제2 암 프레임; 상기 제1 암 프레임의 일측 단부에 마련되는 제1 모터, 상기 제1 암 프레임의 타측 단부에 마련되는 제2 모터, 상기 제2 암 프레임의 일측 단부에 마련되는 제3 모터, 및 상기 제2 암 프레임의 타측 단부에 마련되는 제4 모터를 포함하는 모터; 상기 제1 모터에 연결되어 회전되는 제1 모터 로터, 상기 제2 모터에 연결되어 회전되는 제2 모터 로터, 상기 제3 모터에 연결되어 회전되는 제3 모터 로터, 및 상기 제4 모터에 연결되어 회전되는 제4 모터 로터를 포함하는 모터 로터; 상기 본체에 양력 및 추력을 제공하는 제1 엔진; 상기 제1 엔진에 연결되고, 제1 회전 방향으로 회전되는 제1 엔진 로터; 상기 제1 엔진과 이격되어 마련되고 상기 본체에 양력 및 추력을 제공하는 제2 엔진; 상기 제2 엔진에 연결되고, 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전되는 제2 엔진 로터; 상기 본체의 자세를 측정하여 자세 측정 정보를 생성하는 자세 센서; 및 상기 자세 측정 정보를 기반으로 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진의 구동에 따른 잔여 반 토크를 상쇄시키기 위해 상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 및 상기 모터 중 적어도 하나를 제어하는 비행 제어부를 포함한다.

상기 비행 제어부는, 비행 개시 신호의 입력에 따라 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진을 각각 구동시키고, 상기 자세 측정 정보를 기반으로 상기 본체의 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향을 확인하며, 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향을 기반으로 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진을 제어하여 상기 제1 잔여 반 토크를 상쇄시킬 수 있다.

상기 비행 제어부는, 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터 중 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도는 높이고, 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터 중 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대되는 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도는 낮추도록 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진을 제어할 수 있다.

상기 비행 제어부는, 상기 자세 측정 정보를 기반으로 상기 본체의 제1 잔여 반 토크에 의한 회전량을 확인하고, 상기 회전량에 따라 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터의 회전 속도 조절 범위를 결정할 수 있다.

상기 제1 모터 로터 및 상기 제2 모터 로터는 제1 회전 방향으로 회전하고, 상기 제3 모터 로터 및 상기 제4 모터 로터는 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하며, 상기 비행 제어부는, 상기 자세 측정 정보를 기반으로 제2 잔여 반 토크가 존재하는지 여부를 확인하고, 상기 제2 잔여 반 토크가 존재하는 경우, 상기 본체의 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향을 기반으로 상기 모터를 제어하여 상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시킬 수 있다.

상기 비행 제어부는, 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 모터 로터를 구동시키도록 상기 모터를 제어할 수 있다.

상기 비행 제어부는, 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터를 각각 구동시키되, 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도가 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대되는 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도보다 높도록 상기 모터를 제어할 수 있다.

상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터는 각각 교체 가능하게 장착되고, 상기 하이브리드 드론은, 상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 소모 정도를 측정하여 소모 정도 측정 정보를 생성하는 소모 정도 측정부; 및 상기 소모 정도 측정 정보를 기반으로 상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 교체 필요 사실을 알리는 교체 알림부를 더 포함할 수 있다.

상기 소모 정도 측정부는, 상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 동작 시간을 기반으로 소모 점수를 부여하되, 상기 본체에 작용하는 잔여 반 토크의 상쇄를 위한 동작 시간 및 구동력 중 적어도 하나에 따라 가산 소모 점수를 부여할 수 있다.

상기 교체 알림부는, 기 설정된 기간 동안 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진의 소모 정도를 비교하여 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진의 소모 정도 차이가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 상기 제1 엔진과 상기 제2 엔진을 상호 교체하도록 알릴 수 있다.

예시적인 실시예에 따른 하이브리드 드론의 제어 방법은, 하나 이상의 프로세서들, 및 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에서 수행되는 하이브리드 드론의 제어 방법으로서, 비행 개시 신호의 입력에 따라 제1 엔진 및 제2 엔진을 구동시켜 상기 제1 엔진에 연결되는 제1 엔진 로터를 제1 회전 방향으로 회전시키고, 상기 제2 엔진에 연결되는 제2 엔진 로터를 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전시키는 단계; 상기 하이브리드 드론의 자세를 측정한 자세 측정 정보를 기반으로 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론의 회전 방향을 확인하는 단계; 및 상기 확인된 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론의 회전 방향을 기반으로 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진을 제어하여 상기 제1 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계를 포함한다.

상기 제1 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계는, 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터 중 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도는 높이고, 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터 중 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대되는 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도는 낮추도록 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진을 제어할 수 있다.

상기 제1 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계는, 상기 자세 측정 정보를 기반으로 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 상기 하이브리드 드론의 회전량을 확인하는 단계; 및 상기 회전량에 따라 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터의 회전 속도 조절 범위를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제1 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계 이후에, 상기 자세 측정 정보를 기반으로 제2 잔여 반 토크가 존재하는지 여부를 확인하는 단계; 및 상기 제2 잔여 반 토크가 존재하는 경우, 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 상기 하이브리드 드론의 회전 방향을 기반으로 상기 하이브리드 드론에 구비되는 적어도 하나의 모터 로터를 회전시키는 모터를 제어하여 상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 모터 로터는, 제1 회전 방향으로 회전하는 제1 모터 로터 및 제2 모터 로터와 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하는 제3 모터 로터 및 제4 모터 로터를 포함하고, 상기 모터는, 상기 제1 모터 로터에 연결되는 제1 모터, 상기 제2 모터 로터에 연결되는 제2 모터, 상기 제3 모터 로터에 연결되는 제3 모터, 및 상기 제4 모터 로터에 연결되는 제4 모터를 포함하며, 상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계는, 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 모터 로터를 구동시키도록 상기 모터를 제어할 수 있다.

상기 모터 로터는, 제1 회전 방향으로 회전하는 제1 모터 로터 및 제2 모터 로터와 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하는 제3 모터 로터 및 제4 모터 로터를 포함하고, 상기 모터는, 상기 제1 모터 로터에 연결되는 제1 모터, 상기 제2 모터 로터에 연결되는 제2 모터, 상기 제3 모터 로터에 연결되는 제3 모터, 및 상기 제4 모터 로터에 연결되는 제4 모터를 포함하며, 상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계는, 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터를 각각 구동시키되, 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도가 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대되는 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도보다 높도록 상기 모터를 제어할 수 있다.

상기 모터 로터는, 제1 회전 방향으로 회전하는 제1 모터 로터 및 제2 모터 로터와 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하는 제3 모터 로터 및 제4 모터 로터를 포함하고, 상기 모터는, 상기 제1 모터 로터에 연결되는 제1 모터, 상기 제2 모터 로터에 연결되는 제2 모터, 상기 제3 모터 로터에 연결되는 제3 모터, 및 상기 제4 모터 로터에 연결되는 제4 모터를 포함하며, 상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터는 각각 교체 가능하게 장착되고, 상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계 이후에, 상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 소모 정도를 측정하여 소모 정도 측정 정보를 생성하는 단계; 및 상기 소모 정도 측정 정보를 기반으로 상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 교체 필요 사실을 알리는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 소모 정도 측정 정보를 생성하는 단계는, 상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 동작 시간을 기반으로 소모 점수를 부여하되, 상기 본체에 작용하는 잔여 반 토크의 상쇄를 위한 동작 시간 및 구동력 중 적어도 하나에 따라 가산 소모 점수를 부여할 수 있다.

상기 교체 필요 사실을 알리는 단계는, 기 설정된 기간 동안 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진의 소모 정도를 비교하여 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진의 소모 정도 차이가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 상기 제1 엔진과 상기 제2 엔진을 상호 교체하도록 알릴 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 엔진을 사용하여 하이브리드 드론에 양력 및 추력을 제공함으로써, 하이브리드 드론의 비행 시간을 연장할 수 있고, 하이브리드 드론의 실장 무게를 늘릴 수 있게 된다. 또한, 복수 개의 엔진을 사용하여 엔진 간에 발생하는 반 토크를 상호 상쇄시키도록 하고, 잔여 반 토크를 엔진을 이용하여 1차 상쇄시키고, 모터를 이용하여 2차 상쇄시켜 하이브리드 드론을 안정적으로 비행시킬 수 있게 된다. 또한, 각 엔진과 모터들의 소모 정도를 측정하여 교체하여 줌으로써, 각 엔진과 모터들이 고르게 소모되도록 하여 각 엔진과 모터의 수명을 연장시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론의 구성을 나타낸 블록도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1은 하이브리드 드론의 일 예를 도시한 것이며, 하이브리드 드론의 형태와 구조는 적절하게 변경될 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 하이브리드 드론(100)은 본체(102), 제1 암 프레임(104), 제2 암 프레임(106), 제1 엔진(108), 제1 엔진 로터(110), 제2 엔진(112), 제2 엔진 로터(114), 모터(116), 모터 로터(118), 자세 센서(120), 비행 제어부(122), 소모 정도 측정부(124), 및 교체 알림부(126)를 포함할 수 있다.

하이브리드 드론(100)은 사람이 탑승하지 않고 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행하는 비행체로서, 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)로도 지칭될 수 있으나, 탑승자 없이 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행할 수 있는 모든 형태의 비행체를 포함할 수 있으며, 특정한 명칭 및 형태에 제한되는 것은 아니다. 하이브리드 드론(100)은 군사, 운송, 방범, 관찰, 촬영 등 다양한 용도로 운용될 수 있으며, 그 용도에 따라 카메라, 적외선 센서, 열 감지 센서, 자세 센서, 위치 측정 센서(예를 들어, GPS 수신기) 등과 같은 다양한 센서들이 탑재될 수 있다.

본체(102)는 하이브리드 드론(100)의 중심부에 위치한다. 본체(102)는 하이브리드 드론(100)을 제어하기 위한 장비들이 장착되도록 마련될 수 있다. 또한, 본체(102)에는 카메라 또는 센서 등과 같은 다양한 부수 장비들이 장착될 수 있다. 또한, 본체(102)에는 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)에 연료를 공급하는 연료 탱크와 모터(116)를 구동시키기 위한 배터리 등이 장착될 수 있다. 본체(102)의 하측에는 복수 개의 지지대(128)가 상호 이격되어 마련될 수 있다. 지지대(128)는 하이브리드 드론(100)의 착륙 시 지면으로부터 하이브리드 드론(100)을 지지하는 역할을 한다.

제1 암 프레임(104)은 본체(102)의 상측에서 제1 방향(예를 들어, 도 1에서 가로 방향)을 따라 마련될 수 있다. 이때, 제1 암 프레임(104)의 중심이 본체(102)의 중심과 대응하도록 마련될 수 있다. 제1 암 프레임(104)은 본체(102)의 중심을 기준으로 대칭하여 마련될 수 있다.

제2 암 프레임(106)은 본체(102)의 상측에서 제2 방향(제1 방향과 수직한 방향으로, 도 1에서 세로 방향)을 따라 마련될 수 있다. 제2 암 프레임(106)은 제1 암 프레임(104)과 교차하여 마련될 수 있다. 이때, 제2 암 프레임(106)의 중심이 본체(102)의 중심(즉, 제1 암 프레임(104)의 중심)과 대응하도록 마련될 수 있다. 제2 암 프레임(106)은 본체(102)의 중심을 기준으로 대칭하여 마련될 수 있다. 제2 암 프레임(106)의 길이는 제1 암 프레임(104)의 길이와 대응하도록 마련될 수 있다.

제1 암 프레임(104)과 제2 암 프레임(106)은 일체로 형성될 수도 있다. 여기서는, 제1 암 프레임(104) 및 제2 암 프레임(106)이 연속된 길이를 갖는 막대(또는 플레이트) 형태로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 암 프레임(104) 및 제2 암 프레임(106)의 중심부가 별도의 원형 프레임 또는 사각 프레임 등에 의해 연결되는 형태로 마련될 수도 있다.

제1 엔진(108)은 제1 암 프레임(104) 상에 장착될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 엔진(108)은 본체(102) 상에 장착될 수도 있다. 또한, 제1 엔진(108)이 안정적으로 장착되기 위해 별도의 지지부(미도시)가 마련될 수도 있다. 제1 엔진(108)의 구동력은 하이브리드 드론(100)에 양력 및 추력을 제공하는데 사용될 수 있다. 제1 엔진(108)은 가솔린 엔진 또는 RC 엔진 등이 사용될 수 있다. 제1 엔진(108)은 교체 가능하게 장착될 수 있다.

제1 엔진 로터(110)는 제1 엔진(108)에 연결되는 회전 날개(즉, 프로펠러)이다. 제1 엔진 로터(110)는 제1 엔진(108)의 구동력에 의해 회전된다. 제1 엔진 로터(110)는 제1 회전 방향(예를 들어, 시계 방향)으로 회전하도록 마련될 수 있다. 즉, 제1 엔진(108)은 제1 엔진 로터(110)를 제1 회전 방향으로 회전시키도록 마련될 수 있다.

제2 엔진(112)은 제1 암 프레임(104) 상에서 제1 엔진(108)과 상호 이격하여 장착될 수 있다. 제2 엔진(112)은 제1 암 프레임(104)의 중심을 기준으로 제1 엔진(108)과 상호 대칭하여 마련될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제2 엔진(112)은 본체(102) 상에 장착될 수도 있다. 또한, 제2 엔진(112)이 안정적으로 장착되기 위해 별도의 지지부(미도시)가 마련될 수도 있다. 제2 엔진(112)의 구동력은 하이브리드 드론(100)에 양력 및 추력을 제공하는데 사용될 수 있다. 제2 엔진(112)은 가솔린 엔진 또는 RC 엔진 등이 사용될 수 있다. 제2 엔진(112)은 교체 가능하게 장착될 수 있다.

제1 엔진(108)은 제2 엔진(112)에 의해 발생되는 반 토크를 상쇄시키도록 마련될 수 있다. 또는, 제2 엔진(112)은 제1 엔진(108)에 의해 발생되는 반 토크를 상쇄시키도록 마련될 수 있다. 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)은 소모되는 정도에 따라 상호 교체하여 장착될 수 있다. 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)은 본체(102)에 마련되는 연료 탱크(미도시)로부터 연료를 공급받을 수 있다. 여기서는, 엔진이 2개인 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 3개 이상의 엔진이 사용될 수도 있다.

제2 엔진 로터(114)는 제2 엔진(112)에 연결되는 회전 날개이다. 제2 엔진 로터(114)는 제2 엔진(112)의 구동력에 의해 회전된다. 제2 엔진 로터(114)는 제2 회전 방향(즉, 제1 회전 방향과 반대 방향으로서, 예를 들어 반 시계 방향)으로 회전하도록 마련될 수 있다. 즉, 제2 엔진(112)은 제2 엔진 로터(114)를 제2 회전 방향으로 회전시키도록 마련될 수 있다.

예시적인 실시예에서는, 하이브리드 드론(100)의 양력을 발생시키기 위해 엔진을 사용하는데, 하나의 엔진(예를 들어, 제1 엔진(108))만을 사용하는 경우, 작용 반작용 법칙에 의해 하이브리드 드론(100)이 제1 엔진 로터(110)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전하는 반 토크가 발생하게 된다. 이때, 제2 엔진(112)을 통해 제2 엔진 로터(114)를 제1 엔진 로터(110)와 반대 방향으로 회전시켜 상기 반 토크를 상쇄시킴으로써, 양력에 의해 하이브리드 드론(100)이 안정적으로 수직 상승하도록 할 수 있게 된다.

모터(116)는 제1 암 프레임(104) 및 제2 암 프레임(106)의 단부에 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 모터(116)는 제1 암 프레임(104) 및 제2 암 프레임(106)의 각 단부에 마련될 수 있다. 즉, 모터(116)는 제1 암 프레임(104)의 일측 단부에 마련되는 제1 모터(116a), 제1 암 프레임(104)의 타측 단부에 마련되는 제2 모터(116b), 제2 암 프레임(106)의 일측 단부에 마련되는 제3 모터(116c), 및 제2 암 프레임(106)의 타측 단부에 마련되는 제4 모터(116d)를 포함할 수 있다. 제1 모터(116a) 내지 제4 모터(116d)는 각각 교체 가능하게 장착될 수 있다. 제1 모터(116a) 내지 제4 모터(116d)는 소모되는 정도에 따라 상호 교체하여 장착될 수 있다. 제1 모터(116a) 내지 제4 모터(116d)는 본체(102)에 마련되는 배터리(미도시)로부터 전력을 공급받을 수 있다.

모터(116)의 구동력은 하이브리드 드론(100)에 양력을 제공하는데 사용될 수 있으나, 주로 하이브리드 드론(100)에 추력을 제공하는데 사용될 수 있다. 즉, 모터(116)의 구동력은 하이브리드 드론(100)의 비행 방향(예를 들어, 전진, 후진, 좌회전, 우회전, 정지 등) 및 그에 따른 자세를 제어하는데 사용될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 모터(116)는 제1 엔진(104) 또는 제2 엔진(106)에 의해 발생되는 반 토크를 상쇄시키는데 사용될 수도 있다.

모터 로터(118)는 모터(116)에 연결되는 회전 날개(즉, 프로펠러)이다. 모터 로터(118)는 모터(116)의 구동력에 의해 회전된다. 모터 로터(118)는 모터(116)의 개수와 대응되는 개수로 마련된다. 예시적인 실시예에서, 모터 로터(118)는 제1 모터(116a)에 연결되고 제1 모터(116a)에 의해 회전하는 제1 모터 로터(118a), 제2 모터(116b)에 연결되고 제2 모터(116b)에 의해 회전하는 제2 모터 로터(118b), 제3 모터(116c)에 연결되고 제3 모터(116c)에 의해 회전하는 제3 모터 로터(118c), 및 제4 모터(116d)에 연결되고 제4 모터(116d)에 의해 회전하는 제4 모터 로터(118d)를 포함할 수 있다.

여기서, 제1 암 프레임(104) 상에 형성되는 제1 모터 로터(118a)와 제2 모터 로터(118b)는 제1 회전 방향으로 회전하도록 마련될 수 있다. 또한, 제2 암 프레임(106) 상에 형성되는 제3 모터 로터(118c)와 제4 모터 로터(118d)는 제2 회전 방향으로 회전하도록 마련될 수 있다.

자세 센서(120)는 하이브리드 드론(100)의 자세를 측정한다. 자세 센서(120)는 하이브리드 드론(100)의 피치(Pitch), 롤(Roll), 및 요(Yaw) 방향으로의 회전량을 측정하도록 마련될 수 있다. 자세 센서(120)는 자세 측정 정보를 비행 제어부(122)로 전달할 수 있다. 자세 센서(120)는 본체(102)에 장착될 수 있다.

비행 제어부(122)는 하이브리드 드론(100)의 비행을 제어한다. 비행 제어부(122)는 본체(102) 내에 마련될 수 있다. 비행 제어부(122)는 제1 엔진(108), 제2 엔진(112), 및 모터(116)로 구동 제어 신호를 발생하여 하이브리드 드론(100)의 이륙, 비행, 및 착륙을 제어할 수 있다. 비행 제어부(122)는 자세 센서(120)로부터 수신한 자세 측정 정보를 기반으로 제1 엔진(108), 제2 엔진(112), 및 모터(116)를 제어할 수 있다.

구체적으로, 비행 제어부(122)는 사용자가 소지한 리모트 컨트롤러(미도시)로부터 비행 개시 신호가 입력되는 경우, 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)으로 각각 구동 제어 신호를 발생시킬 수 있다. 그러면, 제1 엔진 로터(110)는 제1 회전 방향으로 회전하고, 제2 엔진 로터(114)는 제2 회전 방향으로 회전하게 된다. 여기서, 제1 엔진 로터(110) 및 제2 엔진 로터(114)가 서로 반대 방향으로 회전함에 따라, 제1 엔진 로터(110)의 회전에 의해 발생되는 반 토크는 제2 엔진 로터(114)에 의해 상쇄되고, 제2 엔진 로터(114)의 회전에 의해 발생되는 반 토크는 제1 엔진 로터(110)에 의해 상쇄되게 된다.

그러나, 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)의 특성, 제1 엔진 로터(110) 및 제2 엔진 로터(114)의 특성, 하이브리드 드론(100)의 구조, 하이브리드 드론(100)의 제작 공정 및 출하에 따른 하이브리드 드론(100)의 고유한 상태 등에 따라 어느 한 회전 방향으로 잔여 반 토크가 발생하게 된다. 비행 제어부(122)는 자세 센서(120)가 측정한 자세 측정 정보를 기반으로 잔여 반 토크에 의한 회전 방향(회전량도 포함될 수 있음)을 확인한 후, 잔여 반 토크에 의한 회전 방향을 기반으로 잔여 반 토크를 1차적으로 상쇄시키기 위해 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)을 제어할 수 있다.

예를 들어, 잔여 반 토크에 의한 회전 방향이 제1 회전 방향인 경우, 비행 제어부(122)는 제1 엔진 로터(110)의 회전 속도를 높이도록 제1 엔진(108)을 제어하고, 제2 엔진 로터(114)의 회전 속도를 낮추도록 제2 엔진(112)을 제어할 수 있다. 이때, 제1 엔진 로터(110)의 회전 속도를 얼마나 높이고 제2 엔진 로터(114)의 회전 속도를 얼마나 낮출 지는 잔여 반 토크에 의한 회전량에 따라 결정할 수 있다.

비행 제어부(122)는 잔여 반 토크의 상쇄를 위해 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)을 제어한 이후에도 잔여 반 토크가 존재하는지 여부를 확인하여, 잔여 반 토크가 존재하는 경우, 모터(116)를 제어하여 잔여 반 토크를 2차적으로 상쇄시킬 수 있다. 예를 들어, 잔여 반 토크에 의한 회전 방향이 제1 회전 방향인 경우, 비행 제어부(122)는 제1 모터(116a) 및 제2 모터(116b)를 구동시켜 제1 모터 로터(118a)와 제2 모터 로터(118b)를 회전(즉, 제1 회전 방향으로 회전)시킬 수 있다.

여기서, 제1 모터 로터(118a)와 제2 모터 로터(118b)만을 회전시키는 경우, 그에 따른 반 토크가 작용할 수 있으므로, 비행 제어부(122)는 제1 모터(116a) 내지 제4 모터(116d)를 모두 구동시키되, 제1 모터 로터(118a) 및 제2 모터 로터(118b)의 회전 속도가 제3 모터 로터(118c) 및 제4 모터 로터(118d)의 회전 속도보다 높도록 제어할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 반 토크의 제거(또는 상쇄)가 총 3단계에 걸쳐 이루어지게 된다. 즉, 1 단계로 제1 엔진(108)과 제2 엔진(112) 간에 반 토크가 상쇄되고, 2 단계로 제1 엔진(108) 또는 제2 엔진(112)을 이용하여 잔여 반 토크가 1차 상쇄되며, 3 단계로 모터(116)를 이용하여 잔여 반 토크가 2차 상쇄되게 된다.

소모 정도 측정부(124)는 제1 엔진(108), 제2 엔진(112), 및 모터(116)의 소모 정도를 측정할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 소모 정도 측정부(124)는 제1 엔진(108), 제2 엔진(112), 및 모터(116)의 동작 시간에 따라 소모 정도를 측정할 수 있다.

소모 정도 측정부(124)는 제1 엔진(108), 제2 엔진(112), 및 모터(116)의 동작 시간을 기반으로 제1 엔진(108), 제2 엔진(112), 및 모터(116)에 소모 점수를 각각 부여할 수 있다. 소모 정도 측정부(124)는 제1 엔진(108), 제2 엔진(112), 및 모터(116)의 동작 시간 중 잔여 반 토크의 상쇄를 위해 동작된 시간 및 구동력 세기 중 적어도 하나에 따라 가산점(즉, 가산 소모 점수)을 부여할 수 있다. 소모 정도 측정부(124)는 제1 엔진(108), 제2 엔진(112), 및 모터(116)의 동작 시간 및 구동력 세기 등에 대한 정보를 비행 제어부(122)로부터 획득할 수 있다.

소모 정도 측정부(124)는 제1 엔진(108), 제2 엔진(112), 및 모터(116)에 대한 소모 정도 측정 정보를 교체 알림부(126)로 전달할 수 있다. 이때, 소모 정도 측정부(124)는 소모 정도 측정 정보를 주기적으로 전달할 수 있다. 또는, 하이브리드 드론(100)의 비행 종료 시 마다 소모 정도 측정 정보를 전달할 수도 있다.

교체 알림부(126)는 소모 정도 측정부(124)로부터 수신한 소모 정도 측정 정보를 기반으로 제1 엔진(108), 제2 엔진(112), 및 모터(116)의 교체가 필요한지 여부를 판단할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 교체 알림부(126)는 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)의 소모 정도가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 소모 정도가 임계치를 초과한 엔진에 대해 교체가 필요한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 교체 알림부(126)는 제1 모터(116a) 내지 제4 모터(116d)의 소모 정도가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 소모 정도가 임계치를 초과한 모터에 대해 교체가 필요한 것으로 판단할 수 있다.

교체 알림부(126)는 소모 정도가 임계치를 초과한 엔진 또는 모터에 대해 교체가 필요함을 알릴 수 있다. 예를 들어, 교체 알림부(126)는 표시등을 통해 교체가 필요함을 알릴 수 있다. 본체(102)에는 제1 엔진(108), 제2 엔진(112), 제1 모터(116a) 내지 제4 모터(116d)에 각각 대응하는 표시등이 마련될 수 있다. 교체 알림부(126)는 교체가 필요한 엔진 또는 모터에 대응되는 표시등을 점등시켜 교체가 필요함을 알릴 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 교체 알림부(126)는 그 이외의 다양한 방식(예를 들어, 교체 알림 정보를 화면에 표시하거나 교체 알림 정보를 스피커 등으로 출력하는 방식 등)을 통해 교체가 필요함을 알릴 수 있다.

또한, 교체 알림부(126)는 일정 기간 동안 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)의 소모 정도를 비교하여 소모 정도 차이가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 제1 엔진(108)과 제2 엔진(112)을 상호 교체(즉, 제1 엔진(108)을 제2 엔진(112)의 위치에 장착하고, 제2 엔진(112)을 제1 엔진(108)의 위치에 장착함)하도록 알릴 수 있다. 또한, 교체 알림부(126)는 일정 기간 동안 제1 모터(116a)와 제2 모터(116b) 및 제3 모터(116c)와 제4 모터(116d)의 소모 정도를 비교하여 소모 정도 차이가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 제1 모터(116a)와 제2 모터(116b) 및 제3 모터(116c)와 제4 모터(116d)를 상호 교체하도록 알릴 수 있다.

잔여 반 토크의 경우, 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)의 특성, 제1 엔진 로터(110) 및 제2 엔진 로터(114)의 특성, 하이브리드 드론(100)의 구조, 하이브리드 드론(100)의 제작 공정 및 출하에 따른 하이브리드 드론(100)의 고유한 상태 등에 따라 발생하는 것이기 때문에, 하이브리드 드론(100)에서 잔여 반 토크에 따라 회전 방향은 일정 회전 방향으로 나타나게 된다. 그로 인해, 잔여 반 토크의 회전 방향에 대응되는 엔진 및 모터의 소모 정도가 다른 엔진 및 모터에 비해 더 심해지므로, 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)을 상호 교체하고, 제1 모터(116a)와 제2 모터(116b) 및 제3 모터(116c)와 제4 모터(116d)를 상호 교체하여 각 엔진 및 모터가 고르게 소모되도록 할 수 있다.

또한, 교체 알림부(126)는 일정 기간 동안 제1 모터(116a) 내지 제4 모터(116d)의 소모 정도를 비교하여 제1 모터(116a) 내지 제4 모터(116d) 중 소모 정도가 가장 큰 모터와 소모 정도가 가장 작은 모터를 상호 교체하도록 알릴 수도 있다. 이는 엔진에 대해서도 동일하게 적용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 배터리에 의해 동작되는 모터보다 효율 및 출력이 우수한 엔진을 사용하여 하이브리드 드론(100)에 양력 및 추력을 제공함으로써, 하이브리드 드론(100)의 비행 시간을 연장할 수 있고, 하이브리드 드론(100)의 실장 무게를 늘릴 수 있게 된다. 또한, 복수 개의 엔진을 사용하여 엔진 간에 발생하는 반 토크를 상호 상쇄시키도록 하고, 잔여 반 토크를 엔진을 이용하여 1차 상쇄시키고, 모터를 이용하여 2차 상쇄시켜 하이브리드 드론(100)을 안정적으로 비행시킬 수 있게 된다. 또한, 각 엔진과 모터들의 소모 정도를 측정하여 교체하여 줌으로써, 각 엔진과 모터들이 고르게 소모되도록 하여 각 엔진과 모터의 수명을 연장시킬 수 있다.

한편, 하이브리드 드론(100)은 비행 제어, 소모 정도 측정, 및 교체 알림 등을 수행하기 위한 프로그램이 내장된 컴퓨터 판독 가능 저장 매체를 구비할 수 있다. 여기서, 프로그램은 하이브리드 드론(100)에 구비된 프로세서에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 드론의 제어 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 3에 도시된 방법은 예를 들어, 전술한 하이브리드 드론(100)에 의해 수행될 수 있다. 도시된 흐름도에서는 상기 방법을 복수 개의 단계로 나누어 기재하였으나, 적어도 일부의 단계들은 순서를 바꾸어 수행되거나, 다른 단계와 결합되어 함께 수행되거나, 생략되거나, 세부 단계들로 나뉘어 수행되거나, 또는 도시되지 않은 하나 이상의 단계가 부가되어 수행될 수 있다.

도 3을 참조하면, 비행 제어부(122)는 사용자가 소지한 리모트 컨트롤러(미도시)로부터 비행 개시 신호가 입력되는지 여부를 확인한다(S 101).

단계 S 101의 확인 결과, 비행 개시 신호가 입력되는 경우, 비행 제어부(122)는 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)으로 각각 구동 제어 신호를 발생시켜 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)을 구동시킨다(S 103). 그러면, 제1 엔진 로터(110)는 제1 회전 방향으로 회전하고, 제2 엔진 로터(114)는 제2 회전 방향으로 회전하게 된다. 여기서, 제1 엔진 로터(110) 및 제2 엔진 로터(114)가 서로 반대 방향으로 회전함에 따라, 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)에 따른 반 토크가 서로 상쇄되게 된다. 즉, 하이브리드 드론(100)의 비행 시간을 연장하고 실장 무게를 증가시키기 위해, 엔진을 사용하여 하이브리드 드론(100)에 양력 및 추력을 제공하되, 엔진 사용에 의해 발생하는 반 토크를 상쇄시키기 위해, 회전 방향이 다른 엔진을 함께 사용하게 된다.

다음으로, 비행 제어부(122)는 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론(100)의 회전 방향을 확인한다(S 105). 즉, 비행 제어부(122)는 자세 센서(120)로부터 하이브리드 드론(100)의 자세를 측정한 자세 측정 정보를 획득하고, 획득한 자세 측정 정보를 기반으로 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론(100)의 회전 방향을 확인할 수 있다.

다음으로, 비행 제어부(122)는 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론(100)의 회전 방향을 기반으로 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)을 제어하여 제1 잔여 반 토크를 상쇄시킨다(S 107). 구체적으로, 비행 제어부(122)는 제1 엔진 로터(110) 및 제2 엔진 로터(114) 중 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론(100)의 회전 방향과 동일한 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도는 높이고, 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론(100)의 회전 방향과 반대되는 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도는 낮추도록 제1 엔진(108) 및 제2 엔진(112)을 제어할 수 있다. 이때, 비행 제어부(122)는 자세 측정 정보를 기반으로 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론(100)의 회전량을 확인한 후, 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론(100)의 회전량에 따라 각 엔진 로터(110, 114)의 회전 속도 조절 범위를 결정할 수 있다.

다음으로, 비행 제어부(122)는 자세 센서(120)로부터 획득한 자세 측정 정보를 기반으로 제2 잔여 반 토크가 존재하는지 여부를 확인한다(S 109). 하이브리드 드론(100)에 작용하는 잔여 반 토크는 엔진에 의한 반 토크이기 때문에 단계 S 107에서 제1 잔여 반 토크를 상쇄(잔여 반 토크의 1차적 상쇄)시켰어도 여전히 잔여 반 토크(즉, 제2 잔여 반 토크)가 존재할 수 있다.

단계 S 109의 확인 결과, 제2 잔여 반 토크가 존재하는 경우, 비행 제어부(122)는 제2 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론(100)의 회전 방향을 기반으로 모터(116)를 제어하여 제2 잔여 반 토크를 상쇄(잔여 반 토크의 2차적 상쇄)시킨다(S 111). 즉, 제1 잔여 반 토크를 상쇄한 이후에도 남아 있는 제2 잔여 반 토크는 신속하고 미세하게 제어할 수 있는 모터(116)를 이용하여 상쇄시킬 수 있다.

구체적으로, 비행 제어부(122)는 제1 모터 로터(118a) 내지 제4 모터 로터(118d) 중 제2 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론(100)의 회전 방향과 동일한 회전 방향의 모터 로터를 구동시키도록 모터(116)를 제어할 수 있다. 또는, 비행 제어부(122)는 제1 모터 로터(118a) 내지 제4 모터 로터(118d)를 구동시키되, 제1 모터 로터(118a) 내지 제4 모터 로터(118d) 중 제2 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론(100)의 회전 방향과 동일한 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도가 제1 모터 로터(118a) 내지 제4 모터 로터(118d) 중 제2 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론(100)의 회전 방향과 반대되는 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도보다 높도록 모터(116)를 제어할 수 있다.

도 4는 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술되지 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.

도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 무인 비행체(예를 들어, 하이브리드 드론(100))일 수 있다.

컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.

통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.

컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100 : 하이브리드 드론
102 : 본체
104 : 제1 암 프레임
106 : 제2 암 프레임
108 : 제1 엔진
110 : 제1 엔진 로터
112 : 제2 엔진
114 : 제2 엔진 로터
116 : 모터
116a : 제1 모터
116b : 제2 모터
116c : 제3 모터
116d : 제4 모터
118 : 모터 로터
118a : 제1 모터 로터
118b : 제2 모터 로터
118c : 제3 모터 로터
118d : 제4 모터 로터
120 : 자세 센서
122 : 비행 제어부
124 : 소모 정도 측정부
126 : 교체 알림부
128 : 지지대

Claims

본체;
상기 본체에 연결되고 제1 방향을 따라 마련되는 제1 암 프레임;
상기 본체에 연결되고 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향을 따라 마련되는 제2 암 프레임;
상기 제1 암 프레임의 일측 단부에 마련되는 제1 모터, 상기 제1 암 프레임의 타측 단부에 마련되는 제2 모터, 상기 제2 암 프레임의 일측 단부에 마련되는 제3 모터, 및 상기 제2 암 프레임의 타측 단부에 마련되는 제4 모터를 포함하는 모터;
상기 제1 모터에 연결되어 회전되는 제1 모터 로터, 상기 제2 모터에 연결되어 회전되는 제2 모터 로터, 상기 제3 모터에 연결되어 회전되는 제3 모터 로터, 및 상기 제4 모터에 연결되어 회전되는 제4 모터 로터를 포함하는 모터 로터;
상기 본체에 양력 및 추력을 제공하는 제1 엔진;
상기 제1 엔진에 연결되고, 제1 회전 방향으로 회전되는 제1 엔진 로터;
상기 제1 엔진과 이격되어 마련되고, 상기 본체의 중심을 기준으로 상기 제1 엔진과 상호 대칭하여 마련되며, 상기 제1 엔진에 의한 반 토크를 상쇄시키도록 마련되고, 상기 본체에 양력 및 추력을 제공하는 제2 엔진;
상기 제2 엔진에 연결되고, 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전되는 제2 엔진 로터;
상기 본체의 자세를 측정하여 자세 측정 정보를 생성하는 자세 센서; 및
상기 자세 측정 정보를 기반으로 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진의 구동에 따른 잔여 반 토크를 상쇄시키기 위해 상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 및 상기 모터 중 적어도 하나를 제어하는 비행 제어부를 포함하고,
상기 제1 모터 로터 및 상기 제2 모터 로터는 제1 회전 방향으로 회전하고,
상기 제3 모터 로터 및 상기 제4 모터 로터는 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하며,
상기 비행 제어부는, 비행 개시 신호의 입력에 따라 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진을 각각 구동시키고,
상기 자세 측정 정보를 기반으로 상기 본체의 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향을 확인하며, 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향을 기반으로 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터 중 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도를 높이고, 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터 중 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도는 낮추도록 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진을 제어하여 상기 제1 잔여 반 토크를 상쇄시키고,
상기 자세 측정 정보를 기반으로 제2 잔여 반 토크가 존재하는지 여부를 확인하고, 상기 제2 잔여 반 토크가 존재하는 경우, 상기 본체의 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향을 기반으로 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도를 높이고, 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도는 낮추도록 상기 모터를 제어하여 상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시키는, 하이브리드 드론.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 비행 제어부는,
상기 자세 측정 정보를 기반으로 상기 본체의 제1 잔여 반 토크에 의한 회전량을 확인하고, 상기 회전량에 따라 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터의 회전 속도 조절 범위를 결정하는, 하이브리드 드론.
삭제
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 비행 제어부는,
상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터를 각각 구동시키되,
상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도가 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대되는 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도보다 높도록 상기 모터를 제어하는, 하이브리드 드론.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터는 각각 교체 가능하게 장착되고,
상기 하이브리드 드론은,
상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 소모 정도를 측정하여 소모 정도 측정 정보를 생성하는 소모 정도 측정부; 및
상기 소모 정도 측정 정보를 기반으로 상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 교체 필요 사실을 알리는 교체 알림부를 더 포함하는, 하이브리드 드론.
청구항 8에 있어서,
상기 소모 정도 측정부는,
상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 동작 시간을 기반으로 소모 점수를 부여하되, 상기 본체에 작용하는 잔여 반 토크의 상쇄를 위한 동작 시간 및 구동력 중 적어도 하나에 따라 가산 소모 점수를 부여하는, 하이브리드 드론.
청구항 8에 있어서,
상기 교체 알림부는,
기 설정된 기간 동안 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진의 소모 정도를 비교하여 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진의 소모 정도 차이가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 상기 제1 엔진과 상기 제2 엔진을 상호 교체하도록 알리는, 하이브리드 드론.
하나 이상의 프로세서들, 및
상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에서 수행되는 하이브리드 드론의 제어 방법으로서,
비행 개시 신호의 입력에 따라 제1 엔진 및 제2 엔진을 구동시켜 상기 제1 엔진에 연결되는 제1 엔진 로터를 제1 회전 방향으로 회전시키고, 상기 제2 엔진에 연결되는 제2 엔진 로터를 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전시키는 단계;
상기 하이브리드 드론의 자세를 측정한 자세 측정 정보를 기반으로 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론의 회전 방향을 확인하는 단계; 및
상기 확인된 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론의 회전 방향을 기반으로 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터 중 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도를 높이고, 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터 중 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도는 낮추도록 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진을 제어하여 상기 제1 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계;
상기 자세 측정 정보를 기반으로 제2 잔여 반 토크가 존재하는지 여부를 확인하는 단계; 및
상기 제2 잔여 반 토크가 존재하는 경우, 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 상기 하이브리드 드론의 회전 방향을 기반으로 상기 하이브리드 드론에 구비되는 복수 개의 모터 로터를 회전시키는 모터를 제어하여 상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계를 포함하고,
상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계는, 상기 복수 개의 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도를 높이고, 상기 복수 개의 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도는 낮추도록 상기 모터를 제어하며,
상기 제2 엔진은, 상기 하이브리드 드론의 중심을 기준으로 상기 제1 엔진과 상호 대칭하여 이격되어 마련되며, 상기 제1 엔진에 의한 반 토크를 상쇄시키도록 마련되는, 하이브리드 드론의 제어 방법.
삭제
청구항 11에 있어서,
상기 제1 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계는,
상기 자세 측정 정보를 기반으로 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 상기 하이브리드 드론의 회전량을 확인하는 단계; 및
상기 회전량에 따라 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터의 회전 속도 조절 범위를 결정하는 단계를 포함하는, 하이브리드 드론의 제어 방법.
삭제
삭제
청구항 11에 있어서,
상기 모터 로터는, 제1 회전 방향으로 회전하는 제1 모터 로터 및 제2 모터 로터와 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하는 제3 모터 로터 및 제4 모터 로터를 포함하고,
상기 모터는, 상기 제1 모터 로터에 연결되는 제1 모터, 상기 제2 모터 로터에 연결되는 제2 모터, 상기 제3 모터 로터에 연결되는 제3 모터, 및 상기 제4 모터 로터에 연결되는 제4 모터를 포함하며,
상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계는,
상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터를 각각 구동시키되, 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도가 상기 제1 모터 로터 내지 상기 제4 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대되는 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도보다 높도록 상기 모터를 제어하는, 하이브리드 드론의 제어 방법.
청구항 11에 있어서,
상기 모터 로터는, 제1 회전 방향으로 회전하는 제1 모터 로터 및 제2 모터 로터와 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하는 제3 모터 로터 및 제4 모터 로터를 포함하고,
상기 모터는, 상기 제1 모터 로터에 연결되는 제1 모터, 상기 제2 모터 로터에 연결되는 제2 모터, 상기 제3 모터 로터에 연결되는 제3 모터, 및 상기 제4 모터 로터에 연결되는 제4 모터를 포함하며,
상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터는 각각 교체 가능하게 장착되고,
상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시키는 단계 이후에,
상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 소모 정도를 측정하여 소모 정도 측정 정보를 생성하는 단계; 및
상기 소모 정도 측정 정보를 기반으로 상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 교체 필요 사실을 알리는 단계를 더 포함하는, 하이브리드 드론의 제어 방법.
청구항 17에 있어서,
상기 소모 정도 측정 정보를 생성하는 단계는,
상기 제1 엔진, 상기 제2 엔진, 상기 제1 모터, 상기 제2 모터, 상기 제3 모터, 및 상기 제4 모터의 동작 시간을 기반으로 소모 점수를 부여하되, 본체에 작용하는 잔여 반 토크의 상쇄를 위한 동작 시간 및 구동력 중 적어도 하나에 따라 가산 소모 점수를 부여하는, 하이브리드 드론의 제어 방법.
청구항 18에 있어서,
상기 교체 필요 사실을 알리는 단계는,
기 설정된 기간 동안 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진의 소모 정도를 비교하여 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진의 소모 정도 차이가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 상기 제1 엔진과 상기 제2 엔진을 상호 교체하도록 알리는, 하이브리드 드론의 제어 방법.
하나 이상의 프로세서들;
메모리; 및
하나 이상의 프로그램들을 포함하는 장치로서,
상기 하나 이상의 프로그램들은 상기 메모리에 저장되고, 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되도록 구성되며,
상기 하나 이상의 프로그램들은,
비행 개시 신호의 입력에 따라 제1 엔진 및 제2 엔진을 구동시켜 상기 제1 엔진에 연결되는 제1 엔진 로터를 제1 회전 방향으로 회전시키고, 상기 제2 엔진에 연결되는 제2 엔진 로터를 상기 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전시키기 위한 명령;
하이브리드 드론의 자세를 측정한 자세 측정 정보를 기반으로 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론의 회전 방향을 확인하기 위한 명령;
상기 확인된 제1 잔여 반 토크에 의한 하이브리드 드론의 회전 방향을 기반으로 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터 중 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도를 높이고, 상기 제1 엔진 로터 및 상기 제2 엔진 로터 중 상기 제1 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대 회전 방향의 엔진 로터의 회전 속도는 낮추도록 상기 제1 엔진 및 상기 제2 엔진을 제어하여 상기 제1 잔여 반 토크를 상쇄시키키 위한 명령;
상기 자세 측정 정보를 기반으로 제2 잔여 반 토크가 존재하는지 여부를 확인하기 위한 명령; 및
상기 제2 잔여 반 토크가 존재하는 경우, 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 상기 하이브리드 드론의 회전 방향을 기반으로 상기 하이브리드 드론에 구비되는 복수 개의 모터 로터를 회전시키는 모터를 제어하여 상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시키기 위한 명령을 포함하고,
상기 제2 잔여 반 토크를 상쇄시키기 위한 명령은, 상기 복수 개의 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 동일한 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도를 높이고, 상기 복수 개의 모터 로터 중 상기 제2 잔여 반 토크에 의한 회전 방향과 반대 회전 방향의 모터 로터의 회전 속도는 낮추도록 상기 모터를 제어하는 명령을 포함하며,
상기 제2 엔진은, 상기 하이브리드 드론의 중심을 기준으로 상기 제1 엔진과 상호 대칭하여 이격되어 마련되며, 상기 제1 엔진에 의한 반 토크를 상쇄시키도록 마련되는, 컴퓨팅 장치.