KR101957709B1 - 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론에 관한 것으로서, 그 전면에 구비된 카메라를 통해 실시간 영상을 촬영하고, 그 좌측, 우측 또는 후면 중 어느 한 곳에 구호용 튜브 및 튜브에 공기압 충진을 위한 CO2 캡슐을 수용하며, 제어부를 통해 카메라, 구호용 튜브 및 CO2 캡슐의 작동을 제어하는 서핑보드; 그 상부에 구비된 제1 수용부가 서핑보드 저면의 돌출부a와 슬라이드를 통해 결합되되, 배터리로부터 인가받은 전원에 의해 구동되는 모터와, 모터의 회전력에 의해 추진하는 후류형 프로펠러 및 모터로의 전원공급을 통해 속도 및 방향을 제어하는 모터 제어부와, 후류형 프로펠러와 대향되는 일측에 배터리와 슬라이딩 결합을 위한 제2 수용부로 구성된 워터젯 추진체; 그 일측에 구비된 돌출부b가 워터젯 추진체의 수용부와 슬라이드를 통해 결합되되, 그 내부는 배터리 몸체를 수용하도록 구성되며, 돌출부b에 구비된 원터치 버튼에 의해 워터젯 추진체와 결착되는 배터리; 및 서핑보드로부터 수신한 실시간 영상, 위치좌표, 속도 데이터 및 방향성 데이터를 토대로 해양 상황 및 조난자 상태를 모니터링하고, 서핑보드 제어를 위한 제어신호를 서핑보드로 전송하는 관리서버;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 보드, 워터젯 추진체 및 배터리 각각을 분리/결합이 용이하도록 구성한 수상 드론을 제공함으로써, 신속한 구조와 해양 조사가 가능하고, 이동 및 보관이 용이하고, 원격제어 시스템을 통해 수상 드론의 위치, 속도 및 방향을 제어하고, 수상 드론에 구비된 카메라를 통해 촬영된 영상을 실시간으로 모니터링 함으로써, 해양 상황 및 조난자 상태를 파악하여 신속한 1차 대응이 가능하게 하는 효과가 있다.

Description

워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론{WATER DRONE FOR RESCUING-INVESTGATING USED WATER JET BOARD}
본 발명은 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 보드(웨이크보드 또는 서핑보드), 워터젯 추진체 및 배터리 각각을 분리/결합이 용이하도록 구성한 수상 드론을 제공함으로써, 신속한 구조와 해양 조사가 가능하고, 이동 및 보관이 용이한 기술에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 원격제어 시스템을 통해 수상 드론을 제어함으로써, 수상 구조 및 해양 조사시 항공 드론의 단점을 보완하는데 그 목적이 있다.
일반적으로, 서핑기구들은 대부분 동력을 사용하지 않고 파도나 바람을 이용하여 활주하기 때문에, 윈드서핑을 즐기기 위한 자연조건이 최소화된 상태에서라도 적당한 세기의 바람은 있어야만 한다.
따라서, 바람이 미약하거나 거의 없는 날에는 윈드서핑을 즐길 수가 없으며, 또한 바람이 있더라도 윈드서핑을 즐기기 위해서는 바람의 방향을 조정하기 위한 돛을 이용하는 기술을 습득하여야 하여야만 한다.
근래에는, 이와 같은 종래의 서핑보드에 배터리를 구비하여 자체적으로 동력을 갖는 동력식 서핑보드가 개발되고 있으나, 실질적으로 서핑보드를 이동시키는 추진력이 약해 원활한 서핑보드를 즐길 수 없는 한계가 있다.
또한, 수상에서 인명구조 활동시 구조자가 직접 서핑보드에 업드려서 양팔을 저어(Paddling) 목표지점까지 이동한 이후, 구조작업을 수행하기 때문에 체력소모가 심하기 때문에 신속하고 안전한 구조가 어렵다는 단점 있다.
전술한바와 같은 문제점을 개선하기 위해 도입된 장치로 추진체를 구비한 서프보드 등이 출시된바 있으며, 대한민국 공개특허 제2016-0139598호(2016.12.07.공개), "인력추진 서프보드" 외에 다수의 기술들이 개시된 바 있다.
도 1을 참조하여 종래의 인력추진 서프보드에 대해 살피면, 크게 발포충전제에 매립 내장되어 서프보드에 추진력을 제공하는 워터젯펌프; 워터젯펌프에 결합되어 서퍼의 다리 굽힘 및 폄운동으로 직선 왕복운동을 하는 페달부; 서프보드의 가로방향으로 관통되어 몸체의 양쪽 측면에 돌출되는 핸들부; 및 핸들부에 연동되어 서프보드의 후미에 설치되어 추진방향을 조절하는 방향키로 이루어지는 방향 전환부;로 구성된다.
그러나, 이러한 종래의 서프보드 운용의 경우, 워터젯 펌프로부터의 동력을 통해 추진력을 얻도록 구성되어 있으나, 서퍼가 페달을 조작해야만 하는 한계를 가지고 있다.
아울러, 워터젯 펌프 장착으로 인해 서프보드의 부피와 무게가 커져 보관이 어렵고, 육지에서 수상으로 신속히 이동하지 못하며, 보드, 축전지 및 동력 추진부가 일체화되어 있어 유지보수가 어려운 단점이 있다.
공개특허 제2016-0139598호
본 발명의 목적은, 보드, 워터젯 추진체 및 배터리 각각을 분리/결합이 용이하도록 구성한 수상 드론을 제공함으로써, 신속한 구조와 해양 조사가 가능하고, 이동 및 보관이 용이하도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 목적은, 원격제어 시스템을 통해 수상 드론의 위치, 속도 및 방향을 제어하고, 수상 드론에 구비된 카메라를 통해 촬영된 영상을 실시간으로 모니터링 함으로써, 해양 상황 및 조난자 상태를 파악하여 신속한 1차 대응이 가능하게 하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론은, 그 전면에 구비된 카메라를 통해 실시간 영상을 촬영하고, 그 좌측, 우측 또는 후면 중 어느 한 곳에 구호용 튜브 및 튜브에 공기압 충진을 위한 CO2 캡슐을 수용하며, 제어부를 통해 카메라, 구호용 튜브 및 CO2 캡슐의 작동을 제어하는 서핑보드; 그 상부에 구비된 제1 수용부가 상기 서핑보드 저면의 돌출부a와 슬라이드를 통해 결합되되, 배터리로부터 인가받은 전원에 의해 구동되는 모터와, 모터의 회전력에 의해 추진하는 후류형 프로펠러 및 모터로의 전원공급을 통해 속도 및 방향을 제어하는 모터 제어부와, 후류형 프로펠러와 대향되는 일측에 배터리와 슬라이딩 결합을 위한 제2 수용부로 구성된 워터젯 추진체; 그 일측에 구비된 돌출부b가 워터젯 추진체의 수용부와 슬라이드를 통해 결합되되, 그 내부는 배터리 몸체를 수용하도록 구성되며, 돌출부b에 구비된 원터치 버튼에 의해 워터젯 추진체와 결착되는 배터리; 및 서핑보드로부터 수신한 실시간 영상, 위치좌표, 속도 데이터 및 방향성 데이터를 토대로 해양 상황 및 조난자 상태를 모니터링하고, 서핑보드 제어를 위한 제어신호를 상기 서핑보드로 전송하는 관리서버;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 보드, 워터젯 추진체 및 배터리 각각을 분리/결합이 용이하도록 구성한 수상 드론을 제공함으로써, 신속한 구조와 해양 조사가 가능하고, 이동 및 보관이 용이하도록 하는데 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 원격제어 시스템을 통해 수상 드론의 위치, 속도 및 방향을 제어하고, 수상 드론에 구비된 카메라를 통해 촬영된 영상을 실시간으로 모니터링 함으로써, 해양 상황 및 조난자 상태를 파악하여 신속한 1차 대응이 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 인력추진 서프보드를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론을 도시한 구성도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론의 서핑보드를 도시한 구성도.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론의 워터젯 추진체를 도시한 구성도.
도 5a 및 도 5b본 발명에 따른 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론의 배터리를 도시한 구성도.
도 6는 본 발명에 따른 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론의 관리서버를 도시한 구성도.
도 7은 본 발명에 따른 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론의 작동양태를 도시한 순서도.
도 8은 본 발명에 따른 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론의 작동양태의 제S60 단계 이후 과정을 도시한 순서도.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론(WD)은 서핑보드(10), 워터젯 추진체(20), 배터리(30) 및 관리서버(40)를 포함하여 구성된다.
구체적으로, 서핑보드(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 그 전면에 구비된 카메라(11)를 통해 실시간 영상을 촬영하고, 그 좌측, 우측 또는 후면 중 어느 한 곳에 구호용 튜브(12) 및 튜브(12)에 공기압 충진을 위한 CO2 캡슐(13)을 수용하며, 제어부(14)를 통해 카메라(11), 구호용 튜브(12) 및 CO2 캡슐(13)의 작동을 제어하도록 구성된다.
이때, 구호용 튜브(12) 및 CO2 캡슐(13)은 카트리지 형태로 구비되어 제어부(14)의 서보제어(Servo Control)에 의해 구호 지점 또는 해양조사 지점으로 투하될 수 있고, 구호용 튜브(12)는 복수개 바람직하게는 4개로 구성될 수 있다.
구체적으로, 서핑보드(10)의 제어부(14)는 카메라(11)로부터 인가받은 실시간 영상을 토대로 주행 제어 및 조난자 상태를 모니터링하되, GPS모듈(14a)을 통해 위치좌표를 취득하고, 통신모듈(14b)을 통해 원격지에 위치한 관리서버(40)와의 실시간 장거리 통신을 제어한다.
이때, 제어부(14)는 카메라(11)가 촬영한 실시간 영상 및 GPS모듈(14a)이 취득한 위치좌표를 통신모듈(14b)을 통해 관리서버(40)로 전송하고, 사용자로부터 입력받은 조작신호 또는 관리서버(40)로부터 수신한 제어신호와 부합하도록 카메라(11), 튜브(12) 및 CO2 캡슐(13)의 작동을 제어할 수 있다.
아울러, 서핑보드(10)는 그 일측에 구비된 초음파 센서(15), 풍속 센서(16) 및 온도 센서(17)를 토대로 센싱한 데이터를 제어부(14)로 전송하여 구호 활동 및 해양 조사에 활용이 가능하도록 구성된다.
또한, 서핑보드(10)는 그 상면에 해양에서 장시간 주행 및 상시 대기전원 공급을 위한 태양전지(18)를 구성하여 임무 수행능력을 극대화 할 수 있다.
그리고, 서핑보드(10)는 그 저면에 워터젯 추진체(20)와 슬라이드 결합을 위한 돌출부a(19)를 구성하고, 돌출부a(19)에 구비된 원터치 버튼(19a)에 의해 워터젯 추진체(20)와 결착된다.
한편, 워터젯 추진체(20)는 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 그 상부에 구비된 제1 수용부(21)가 서핑보드(10) 저면의 돌출부a(19)와 슬라이드를 통해 결합되되, 배터리(30)로부터 인가받은 전원에 의해 구동되는 모터(22)와, 결착된 모터(22)의 회전력에 의해 추진하는 후류형 프로펠러(23) 및 모터(22)로의 전원공급을 통해 속도 및 방향을 제어하는 모터 제어부(24)를 포함하여 구성된다.
또한, 워터젯 추진체(20)는 후류형 프로펠러(23)와 대향되는 일측에 배터리(30)와 슬라이딩 결합을 위한 제2 수용부(25)가 구성된다.
이때, 워터젯 추진체(20)에 수용된 모터(22)는 후류형 프로펠러(23)와 대향하는 외기면, 즉 수용부(25) 일면에 추진체 전극(26)을 구성하여 배터리(30)로부터 전원 공급이 가능하도록 구성된다.
또한, 모터 제어부(24)는 정보통신망을 통해 접속된 서핑보드(10)의 조작신호 또는 관리서버(40)로부터 수신한 제어신호에 따라 모터(22)의 속도 및 구동방향을 제어하게 된다.
한편, 배터리(30)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 그 일측에 구비된 돌출부(31)가 워터젯 추진체(20)의 수용부(25)와 슬라이드를 통해 결합되되, 그 내부는 배터리 몸체(32)를 수용하도록 구성되며, 돌출부(31)에 구비된 원터치 버튼(31a)에 의해 워터젯 추진체(20)와 결착된다.
이때, 배터리 몸체(32)는 돌출부(31) 일면에 배터리 전극(33)을 구성하여 워터젯 추진체(20)의 모터(22)와의 접속을 통해 충전된 전원을 모터(22)로 인가하도록 구성된다.
그리고, 관리서버(40)는 도 6에 도시된 바와 같이, 서핑보드(10)로부터 수신한 실시간 영상, 위치좌표, 속도 데이터 및 방향성 데이터를 토대로 해양 상황 및 조난자 상태를 모니터링하여 1차 대응이 가능하게 하고, 서핑보드(10) 제어를 위해 관리자의 조작을 통해 입력받은 제어신호를 서핑보드(10)로 전송한다.
이때, 관리서버(40)가 입력받은 제어신호는 기 설치된 사물인식 알고리즘과 서핑보드(10)로부터 수신한 데이터들을 토대로 서핑보드(10)의 원격 주행 제어를 가능하게 하고, 조이스틱을 이용한 수동조작과 부합하도록 서핑보드(10)의 원격 주행을 제어할 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 본 발명에 따른 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론 작동 양태에 대해 살피면 아래와 같다.
먼저, 서핑보드(10)의 저면에 구비된 돌출부a(19)와 워터젯 추진체(20)의 상부에 구비된 제1 수용부(21)를 슬라이딩시켜 결합한다(S10).
이어서, 서핑보드(10)의 돌출부a(19)에 구비된 원터치 버튼(19a)을 통해 서핑보드(10)의 돌출부a(19)와 워터젯 추진체(20)의 제1 수용부(21)를 결착한다(S20).
뒤이어, 워터젯 추진체(20)의 제2 수용부(25)와 배터리(30)의 돌출부(31)를 슬라이딩시켜 결합한다(S30).
이어서, 배터리(30)의 돌출부(31)에 구비된 원터치 버튼(31a)에 의해 배터리(30)의 돌출부(31)와 워터젯 추진체(20)의 제2 수용부(25)를 결착한다(S40).
뒤이어, 배터리(30)의 돌출부(31) 일면에 구비된 배터리 전극(33)과 워터젯 추진체(20)의 수용부(25) 일면에 추진체 전극(26)이 맞닿아 통전되고, 배터리 몸체(32)에 충전된 전원을 모터(22)로 인가한다(S50).
그리고, 워터젯 추진체(20)의 모터(22)가 회전력을 후류형 프로펠러(23)로 전가하고, 후류형 프로펠러(23)가 구동됨에 따른 추진력으로 서핑보드(10)를 운용한다(S60).
이하, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 본 발명에 따른 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론 작동 양태의 제S60단계 이후과정에 대해 살피면 아래와 같다.
제S60단계 이후, 관리서버(40)가 서핑보드(10)로부터 수신한 실시간 영상, 위치좌표, 속도 데이터 및 방향성 데이터를 토대로 해양 상황 및 조난자 상태를 모니터링 한다(S70).
그리고, 관리서버(40)가 관리자의 조작을 통해 입력받은 제어신호, 기 설치된 사물인식 알고리즘, 및 서핑보드(10)로부터 수신한 데이터들을 토대로 서핑보드(10)의 원격 주행을 제어한다(S80).
정리하면, 본 발명에 따른 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론(WD)은, 서핑보드(10), 워터젯 추진체(20) 및 배터리(30) 각각이 슬라이딩 결합구조로 구성됨에 따라, 이동, 보관 및 휴대가 용이하고, 특히, 배터리의 경우 충전을 위한 대기시간 없이 완충된 배터리로 교체할 수 있어 빠른 재사용과 타 배터리로의 업그레이드가 용이하다.
아울러, 관리서버(40)에 구비된 원격제어 시스템을 통해 수상 드론의 위치, 속도 및 방향을 제어하고, 수상 드론에 구비된 카메라를 통해 촬영된 영상을 실시간으로 모니터링을 통해 해양 상황 및 조난자 상태를 파악하여 신속한 1차 대응이 가능하다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
WD: 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론
10: 서핑보드 11: 카메라
12: 구호용 튜브 13: CO2 캡슐
14: 제어부 14b: 통신모듈
15: 초음파 센서 16: 풍속 센서
17: 온도 센서 18: 태양전지
19: 돌출부a 19a: 원터치 버튼
20: 워터젯 추진체 21: 제1 수용부
22: 모터 23: 후류형 프로펠러
24: 모터 제어부 25: 제2 수용부
26: 추진체 전극
30: 배터리 31: 돌출부b
31a: 원터치 버튼 32: 배터리 몸체
33: 배터리 전극
40: 관리서버

Claims (7)

  1. 동력을 이용한 구호 조사용 수상 드론에 있어서,
    그 전면에 구비된 카메라를 통해 실시간 영상을 촬영하고, 그 좌측, 우측 또는 후면 중 어느 한 곳에 구호용 튜브 및 상기 튜브에 공기압을 충진하기 위한 CO2 캡을 수용하며, 제어부를 통해 상기 카메라, 구호용 튜브 및 CO2 캡슐의 작동을 제어하는 서핑보드;
    그 상부에 구비된 제1 수용부가 상기 서핑보드 저면의 돌출부a와 슬라이드를 통해 결합되되, 배터리로부터 인가받은 전원에 의해 구동되는 모터와, 상기 모터의 회전력에 의해 추진하는 후류형 프로펠러 및 상기 모터로의 전원공급을 통해 속도 및 방향을 제어하는 모터 제어부와, 상기 후류형 프로펠러와 대향되는 일측에 배터리와 슬라이딩 결합을 위한 제2 수용부로 구성된 워터젯 추진체;
    그 일측에 구비된 돌출부b가 상기 워터젯 추진체의 수용부와 슬라이드를 통해 결합되되, 그 내부는 배터리 몸체를 수용하도록 구성되며, 돌출부b에 구비된 원터치 버튼에 의해 상기 워터젯 추진체와 결착되는 배터리; 및
    상기 서핑보드로부터 수신한 실시간 영상, 위치좌표, 속도 데이터 및 방향성 데이터를 토대로 해양 상황 및 조난자 상태를 모니터링하고, 상기 서핑보드 제어를 위한 제어신호를 상기 서핑보드로 전송하는 관리서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구호용 튜브 및 CO2 캡슐은,
    카트리지 형태로 구비되어 제어부의 서보제어(Servo Control)에 의해 구호 지점 또는 해양조사 지점으로 투하되되,
    상기 구호용 튜브는 복수개로 구비되는 것을 특징으로 하는 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 카메라로부터 인가받은 실시간 영상을 토대로 주행 제어 및 조난자 상태를 모니터링하되,
    GPS모듈을 통해 위치좌표를 취득하고, 통신모듈을 통해 원격지에 위치한 관리서버와의 실시간 장거리 통신을 제어하는 것을 특징으로 하는 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 모터 제어부는,
    정보통신망을 통해 접속된 상기 관리서버로부터 수신한 제어신호에 따라 삭이 모터의 속도 및 구동방향을 제어하는 것을 특징으로 하는 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서핑보드는,
    그 저면에 상기 워터젯 추진체와 슬라이드 결합을 위한 돌출부a를 구성하고, 상기 돌출부a에 구비된 원터치 버튼에 의해 상기 워터젯 추진체와 결착되는 것을 특징으로 하는 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 워터젯 추진체는,
    상기 후류형 프로펠러와 대향하는 제2 수용부 일면에 추진체 전극을 구성하여 상기 배터리로부터 전원 공급을 상기 모터로 인가하도록 구성되고,
    상기 배터리는,
    상기 돌출부b 일면에 배터리 전극을 구성하여 상기 배터리 몸체에 충전된 전원을 상기 모터로 인가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 워터젯 보드를 이용한 구호 조사용 수상 드론.
  7. 삭제
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