KR101883196B1 - 수직이착륙 드론 및 도킹 스테이션 - Google Patents

수직이착륙 드론 및 도킹 스테이션 Download PDF

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Abstract

본 발명은 착륙을 유도하는 유도봉 및 충전 전원을 전원부에 공급하는 한 쌍 또는 두 쌍의 충전 단자를 포함한 도킹 스테이션에 이착륙하는 수직이착륙 드론과, 착지를 유도하는 제1 가이드 영역 및 충전 전원의 극성을 구분하는 제2 가이드 영역을 포함하는 도킹 스테이션을 개시한다.

Description

수직이착륙 드론 및 도킹 스테이션{VERTICAL TAKEOFF AND LANDING DRONE AND DOCKING STATION}
본 발명은 수직이착륙 드론 및 도킹 스테이션에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수직이착륙 드론에서 내장형 배터리와 대응되게 연결되는 충전 단자를 통하여 도킹 스테이션의 충전 패드에 스키드하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 드론(drone)과 같은 무인 비행체는 충전 가능한 내장형 배터리를 포함하고 있고, 내장형 배터리는 충전 단자 또는 전극을 통하여 전원을 충전할 수 있고, 전극에 전선을 연결 또는 용접하여 전원을 충전할 수 있었다.
특허문헌 1은 쿼드로콥터 발사장치 및 이를 이용한 쿼드로콥터 발사 방법에 관한 것으로서, 쿼드로콥터의 본체가 이륙단 또는 도킹 스테이션에 안착될 때 충전단자와 접촉되는 전력 단자 및 전력 단자와 전기적으로 연결되어 전력을 공급하는 전력공급부를 포함한다.
그러나, 특허문헌 1은 단지 풍향계, 풍속계 및 수평계에 의존하여 쿼드로콥터의 충전 단자가 전력 단자에 안착되도록 유도하는 문제점이 있고, 충전 단자와 전력 단자 간의 유효 접촉면적을 고려하지 않고 착지하기 때문에 착지의 안정도가 낮은 문제점이 있다.
1. 한국등록특허 제10-0929260호(2009.11.23.)
본 발명은 유효 접촉면적이 증대되어 안정된 착륙을 유도하고, 착지와 동시에 충전되는 수직이착륙 드론 및 도킹 스테이션을 제공한다.
본 발명은 안정적 착륙을 유도하고, 충전 단자와 충전 패드간의 접촉 기밀성을 높이는 수직이착륙 드론 및 도킹 스테이션을 제공한다.
본 발명의 착지를 유도하는 제1 가이드 영역 및 충전 전원의 극성을 구분하는 제2 가이드 영역을 포함하는 도킹 스테이션에 이착륙하는 수직이착륙 드론은, 기체부; 상기 기체부에 동력을 전달하고, 상기 제1 가이드 영역에 대응하여 접촉하는 유도봉; 상기 유도봉을 중심으로 대칭되게 한 쌍의 내장형 배터리가 배치되고, 상기 내장형 배터리를 통하여 유도봉의 전원을 공급하는 전원부 및 각각의 내장형 배터리와 대응되게 연결되고, 상기 제2 가이드 영역의 경계로 배치되는 2개 극성의 충전 패드에 접촉하여 스키드(skid)하며, 상기 충전 패드의 충전 전원을 내장형 배터리로 전달하는 충전 단자를 포함한다.
상기 유도봉은 상기 기체부에 동력을 전달하기 위한 모터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 유도봉은 곡면 형태의 돌기 형상을 가지는 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 충전 단자는 곡면 형태의 돌기 형상을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 수직이착륙 드론은 충전 준비 시점 및 충전 종료 시점을 알리는 알람부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 착륙을 유도하는 유도봉 및 충전 전원을 전원부에 공급하는 충전 단자를 포함하는 수직이착륙 드론의 이착륙과 충전 전원을 제공하는 도킹 스테이션은, 상기 유도봉에 대응하여 접촉하는 제1 가이드 영역; 상기 충전 전원의 극성을 구분하는 제2 가이드 영역 및 상기 충전 단자와의 접촉시 충전 전원을 공급하는 2개 극성의 충전 패드를 포함한다.
상기 제1 가이드 영역은 상기 수직이착륙 드론에 포함된 영상 센서 또는 고도 센서를 통하여 착륙 지점을 식별하는 식별 패턴을 포함할 수 있다.
상기 2개의 극성의 충전 패드는 상기 제2 가이드 영역의 외주 및 내주상에 대칭되게 형성되어 두 쌍의 충전 단자에 충전 전원을 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 및 제2 가이드 영역은 절연 물질로 이루어지고, 상기 충전 패드는 금속 물질로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 수직이착륙 드론은 유도봉을 통하여 착륙을 유도하고, 충전 단자를 통하여 도킹 스테이션의 충전 패드에 접촉하여 스키드함으로써, 착지와 동시에 충전 전원을 공급받을 수 있다.
본 발명의 수직이착륙 드론은 유도봉을 중심으로 대칭되게 적어도 한 쌍의 내장형 배터리를 배치하여 밸런스를 유지할 수 있고, 충전 단자에 탄성 부재를 더 포함하여 충전 패드와의 접촉 기밀성을 높일 수 있다.
본 발명의 도킹 스테이션은 유도봉의 착지를 유도하는 제1 가이드 영역 및 충전 전원의 극성을 구분하는 제2 가이드 영역을 통하여 수직이착륙 드론의 안정적 착륙을 유도할 수 있다.
본 발명은 수직이착륙 드론에 포함된 영상 센서 또는 고도센서를 통하여 착륙 지점을 식별하는 식별 패턴을 제1 가이드 영역에 포함하여 착륙의 안정성을 높일 수 있다.
본 발명은 유효 접촉면적을 고려하여 곡면 형태의 돌기 또는 홈 형상을 가질 수 있다.
도 1은 도 1은 본 발명의 수직이착륙 드론 및 도킹 스테이션을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직이착륙 드론을 도시한 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시에에 따른 도킹 스테이션을 도시한 평면도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 도킹 스테이션을 도시한 단면도이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 수직이착륙 드론 및 도킹 스테이션을 도시한 것으로서, 수직이착륙 드론(200)은 유도봉(220)을 통하여 착륙을 유도하고, 충전 단자(240)을 통하여 도킹 스테이션(300)의 충전 패드에 접촉하여 스키드(skid)함으로써, 착지와 동시에 충전 전원을 공급받는다.
수직이착륙 드론(200)은 헬리콥터처럼 수직이착륙(VTOL: Vertical Take-Off and Landing)하고, 비행하는 비행체이고, 도킹 스테이션(300)은 수직이착륙 드론(200)의 착지와 동시에 충전 전원을 제공하는 스테이션이다. 이하, 도 2, 도 3a 및 도 3b를 같이 설명하여 본 발명의 수직이착륙 드론(200) 및 도킹 스테이션(300)을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수직이착륙 드론을 도시한 단면도이고, 도 3a는 본 발명의 실시에에 따른 도킹 스테이션을 도시한 평면도이며, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 도킹 스테이션을 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 수직이착륙 드론(200)은 기체부(210), 유도봉(220), 전원부(230) 및 충전 단자(240)를 포함한다.
기체부(210)는 수직이착륙 드론(200)의 몸체에 해당되는 부분으로서, 비행을 구동 또는 제어하는 전자 모듈을 포함하고, 동력을 통하여 비행을 위한 추력을 발생시키는 프로펠러를 포함한다.
유도봉(220)은 기체부에 동력을 전달하기 위한 모터를 포함한다. 유도봉(220)은 내부에 래크(rack)와 피니언(pinion) 또는 막대형 기어 및 착륙 유도 막대를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 유도봉(220)은 모터의 회전이 래크와 피니언 또는 막대형 기어에 전달되어 착륙 유도 막대의 전진 또는 후진을 할 수 있다.
유도봉(220)의 지름은 5cm, 길이는 25cm, 스트로크는 20cm, 및 속도는 5sec/20cm 내외일 수 있다.
전원부(230)는 유도봉(220)을 중심으로 대칭되게 한 쌍의 내장형 배터리(230a, 230b)가 배치된다. 전원부(230)는 내장형 배터리(230a, 230b)를 통하여 유도봉(220)의 전원을 공급한다. 공급되는 전원은 12V 내외로 공급될 수 있고, 전류는 3A 내지 5A일 수 있다.
충전 단자(240)는 두 쌍의 단자를 포함하고, 각각의 내장형 배터리와 대응되게 연결된다. 예를 들어, 한 쌍의 충전 단자는 하나의 내장형 배터리와 연결될 수 있다.
수직이착륙 드론(200)은 유도봉을 중심으로 대칭되게 적어도 한 쌍의 내장형 배터리를 배치하여 밸런스를 유지할 수 있고, 도킹 스테이션(300)에 착지하는 동시에 충전 전원을 공급받을 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 도킹 스테이션(300)은 제1 가이드 영역(310) 및 제2 가이드 영역(320) 및 2개 극성의 충전 패드(330, 340)를 포함한다.
제1 가이드 영역(310)은 유도봉(220)에 대응하여 접촉하고, 제2 가이드 영역(320)은 충전 전원의 극성을 구분하며, 2개 극성의 충전 패드(330, 340)는 충전 단자(240)와 접촉시 충전 전원을 공급한다.
제1 및 제2 가이드 영역(310, 320)은 절연 물질로 이루어지고, 2개 극성의 충전 패드(330, 340)는 금속 물질로 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
2개 극성의 충전 패드(330, 340)는 제2 가이드 영역(320)의 외주 및 내주상에 대칭되게 형성되어 두 쌍의 충전 단자(240)에 충전 전원을 공급하는 것을 특징으로 할 수 있다.
두 쌍의 충전 단자(240)는 각각의 내장형 배터리(230a, 230b)와 대응되게 연결되고, 상기 제2 가이드 영역(320)의 경계로 배치되는 2개 극성의 충전 패드(330, 340)에 접촉하여 스키드하며, 충전 패드(330, 340)의 충전 전원을 내장형 배터리(230a, 230b)로 전달한다. 충전 단자(240)는 충전 패드(330, 340)와의 접촉 기밀성을 제공하는 탄성 부재(240a)를 더 포함할 수 있다. 탄성 부재(240a)는 스프링 계열이고, 수직이착륙 드론 착류시 충격을 완화시킬 수 있으며, 충전 패드(330, 340)와의 접촉률 또는 기밀성을 증대시킬 수 있다.
기체부(210)는 영상 센서 또는 고도 센서를 통하여 이착륙을 유도하는 것을 특징으로 하고, 제1 가이드 영역(310)은 영상 센서 또는 고도 센서를 통하여 착륙 지점을 식별하는 식별 패턴(310a)을 포함할 수 있다.
전원부(230)는 유도봉(220)과 제1 가이드 영역(310)이 접촉되거나, 충전 단자(240)와 충전 패드(330, 340)가 접촉되는 경우에 유도봉(220)의 전원 공급을 차단하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명은 수직이착륙 드론(200)을 조종하는 조종 단말기(미도시)의 입력을 수신하지 않아도 자동적으로 전원을 차단할 수 있으므로, 전원부(230)의 전원을 효율적으로 관리할 수 있다. 예를 들어, 유도봉(220)의 끝 단면에 접촉 센서(미도시)를 포함할 수 있고, 접촉 센서에 제1 가이드 영역(310)이 접촉되는 경우에 유도봉(220)의 전원 공급을 차단할 수 있다.
유도봉(220)은 곡면 형태의 홈 형상을 가지는 제1 가이드 영역(310)과 유효 접촉면적을 넓히기 위한 곡면 형태의 돌기 형상(220a)을 가지는 것을 특징으로 할 수 있고, 전원부(230)는 곡면 형태의 돌기 형상을 가지는 제2 가이드 영역(320)과 정렬을 위한 한 쌍의 충전 단자(240) 사이에 곡면 형태의 홈(242) 형상을 가지는 것을 특징으로 할 수 있으며, 충전 단자(240)는 곡면 형태의 돌기 (240b)을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명은 유효 접촉면적이 증대되어 안정된 착륙을 유도할 수 있고, 착지와 동시에 충전되는 수직이착륙 드론(200) 및 도킹 스테이션(300)을 제공할 수 있다.
수직이착륙 드론(200) 또는 도킹 스테이션(300)은 충전 준비 시점 및 충전 종료 시점을 알리는 알람부(미도시) 또는 알람 영역(미도시)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 수직이착륙 드론(200) 또는 도킹 스테이션(300)은 충전 준비 시점에 LED가 점등되고, 충전 종료 시점에 LED가 소등될 수 있고, LED의 점등 색깔에 따라 충전 정도의 상태를 표시할 수 있다. 수직이착륙 드론(200) 또는 도킹 스테이션(300)은 LED뿐만 아니라 스피커 또는 디스플레이 장치를 통하여 충전 준비 시점 및 충전 종료 시점을 알릴 수 있다.
제1 가이드 영역(310)은 유도봉(220)에 충전 전원을 공급할 수 있고, 유도봉(220)은 충전 전원을 전원부(230)에 전달할 수 있다. 제1 가이드 영역(310)과 유도봉(220)은 충전 단자와 충전 패드 간의 접지가 불량일 경우에 대체하여 사용될 수 있다.
제1 가이드 영역(310), 제2 가이드 영역(320) 또는 충전 패드(330, 340)는 수직이착륙 드론(200)의 사이즈를 고려하여 복수 개의 적층 구조의 단면으로 이루어 질 수 있고, 각각의 단면이 슬라이드 또는 이동되어 사이즈 조절이 되는 것을 특징으로 할 수 있다.
200: 수직이착륙 드론
210: 기체부 220: 유도부
230: 전원부 240: 충전 단자
300: 도킹 스테이션
310: 제1 가이드 영역 320: 제2 가이드 영역
330, 340: 충전 패드

Claims (9)

  1. 착지를 유도하는 제1 가이드 영역 및 충전 전원의 극성을 구분하는 제2 가이드 영역을 포함하는 도킹 스테이션에 이착륙하는 수직이착륙 드론에 있어서,
    동력을 통하여 비행을 위한 추력을 발생시키는 프로펠러를 포함하는 기체부;
    상기 기체부에 동력을 전달하고, 상기 제1 가이드 영역에 대응하여 접촉하는 유도봉;
    상기 유도봉을 중심으로 대칭되게 한 쌍의 내장형 배터리가 배치되고, 상기 내장형 배터리를 통하여 유도봉의 전원을 공급하는 전원부 및
    각각의 내장형 배터리와 대응되게 연결되고, 상기 제2 가이드 영역의 경계로 배치되는 2개 극성의 충전 패드에 접촉하여 스키드(skid)하며, 상기 충전 패드의 충전 전원을 내장형 배터리로 전달하는 충전 단자를 포함하되,
    상기 유도봉은 내부에 기체부로 동력을 전달하기 위한 모터 및 끝단면에 제1 가이드 영역과의 접촉을 감지하는 접촉 센서를 포함하며,
    상기 전원부가 접촉 센서로부터 제1 가이드 영역과의 접촉을 감지하면 내장형 배터리로부터 유도봉에 공급되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 수직이착륙 드론.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유도봉은 곡면 형태의 돌기 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 수직이착륙 드론.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 충전 단자는 곡면 형태의 돌기 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 수직이착륙 드론.
  5. 제1항에 있어서,
    충전 준비 시점 및 충전 종료 시점을 알리는 알람부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직이착륙 드론.
  6. 착륙을 유도하는 유도봉 및 충전 전원을 전원부에 공급하는 충전 단자를 포함하는 수직이착륙 드론의 이착륙과 충전 전원을 제공하는 도킹 스테이션에 있어서,
    상기 유도봉에 대응하여 접촉하는 제1 가이드 영역;
    상기 충전 전원의 극성을 구분하는 제2 가이드 영역 및
    상기 충전 단자와의 접촉시 충전 전원을 공급하는 2개 극성의 충전 패드를 포함하되,
    상기 전원부는 유도봉을 중심으로 대칭되게 한 쌍의 내장형 배터리가 배치되며,
    상기 충전 단자는 각각의 내장형 배터리와 대응되게 연결되어 충전 패드의 충전 전원을 내장형 배터리로 전달하고, 2개 극성의 충전 패드에 접촉하여 스키드하며,
    상기 제2 가이드 영역은 곡면 형태의 돌기 형상을 갖고, 충전 단자의 착지 스키드를 유도하며,
    상기 충전 패드가 제2 가이드 영역의 외주 및 내주 쪽으로 2개의 극성이 대칭되게 형성되고, 제2 가이드 영역의 경계로 극성이 구분되어 두 쌍의 충전 단자에 충전 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 도킹 스테이션.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 가이드 영역은 상기 수직이착륙 드론에 포함된 영상 센서 또는 고도 센서를 통하여 착륙 지점을 식별하는 식별 패턴을 포함하는 도킹 스테이션.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가이드 영역은 절연 물질로 이루어지고, 상기 충전 패드는 금속 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도킹 스테이션.
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