KR101967802B1 - 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 케이블 로봇을 활용한 유선 운용과 드론을 활용한 무선 운용을 접목하여, 상공 촬영에 대한 에너지 효율성을 높이고 케이블 또는 드론 추락에 따른 2차 사고를 방지할 수 있도록 한 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 촬영 대상지에 설치되며, 정,역 회전동력을 발생하는 구동부와, 상기 구동부의 동력에 의해 회전되면서 케이블을 풀어내거나 감아내는 드럼을 포함하는 케이블 로봇;상기 케이블 로봇의 케이블 단부에 설치되며, 카메라 모듈이 장착된 엔드이펙터;상기 엔드이펙터에 결합된 드론;상기 케이블 로봇 운용 및 드론 운용을 제어하는 제어부:를 포함하며, 상기 드론에는 엔드이펙터와의 탈착을 위한 드론 결합부가 마련되되, 상기 드론 결합부와 드론은 서로 좌,우 방향으로 회동될 수 있도록 축 결합되고, 상기 드론 결합부는, 상기 드론 내측에 상,하 방향으로 설치된 고정축;상기 엔드이펙터에 결합되며, 상기 고정축에 축 결합되어 좌,우 회동이 이루어지는 회동부;상기 고정축과 회동부 사이에 설치되어 회동부의 회동을 구속하거나 해제하는 록커(Locker):를 포함하며, 상기 엔드이펙터와 상기 회동부가 서로 결합될 때, 상기 록커는 고정축에 밀착하여 고정축을 기준으로 회동부의 회동이 억제되도록 하며, 상기 고정축의 둘레에는 고정링이 설치되고, 상기 록커는, 일단부는 엔드이펙터를 향해 돌출되고, 타단부는 회동부를 통과하여 드론 내측으로 돌출된 누름핀;상기 엔드이펙터를 향해 누름핀의 일단부를 항상 돌출시키는 탄성력을 제공하는 스프링;상기 드론 내부에서 회동부에 축 결합되어 상기 고정링을 향해 회동되되, 상단부는 회동부와 가압부 사이에 설치된 탄성부재에 의해 밀려나 상기 고정링을 가압하면서 회동부의 회동작용을 구속하고 하단부는 상기 누름핀의 타단부에 대응된 가압부:를 포함하여, 드론 결합부와 엔드이펙터 결합시, 누름핀은 드론 내부로 밀려나면서 가압부의 하단부를 밀어 회동시켜 고정링 구속을 해제하여 회동부의 회동을 자유롭게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템을 제공한다.

Description

케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템{A hybrid shooting system utilizing the cable robot and the drone}

본 발명은 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상공 촬영 운용에 대한 에너지 효율성을 높이고 케이블 절단 및 드론 추락 사고에 의한 2차 사고를 방지할 수 있도록 한 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템에 관한 것이다.

영상 촬영에 대한 심미감을 높이기 위한 다양한 촬영 기법들이 제공되고 있다.

지상 촬영에 대한 영상미를 높이고, 지상 시야가 한 눈에 들어올 수 있는 이점 때문에 상공에서 지상을 촬영 하는 장비들이 개발되어 있는 실정이다.

특히, 박진감 있는 스포츠 경기 영상 촬영을 위해 상공에서의 촬영이 이루어지고 있어, 영상을 보는 시청자들의 시청 만족도를 높이고 있다.

한편, 상공에서 지상 촬영이 이루어지는 방법으로는, 항공기를 이용한 항공 촬영, 주변 고소(高所) 각 코너에 와이어를 설치하고 그 와이어를 따라 카메라가 이동하면서 지상을 촬영하는 스카이캠 촬영, 최근에는 드론을 이용한 드론 촬영 등이 제시된다.

이때, 항공 촬영은 근접 촬영이 어려운 단점과 촬영 비용이 많이 소요되어 극히 제한적이어서, 스카이캠 촬영과 드론 촬영이 많이 사용되고 있다.

드론 촬영의 경우에는 일반인들도 쉽게 접근하여 촬영하는 방법으로, 점점 일반화되고 있는 실정이다.

하지만, 드론 촬영의 경우에는 배터리의 한계로 인해 촬영시간이 제한적인 문제가 있으며, 낮은 가반하중으로 인해 중량의 고화질 촬영장비를 운용하기 어려워 촬영 영상 품질을 극대화하기 어려운 문제가 있었다.

또한, 강한 기류 변화에 따른 주변 환경 변화에 쉽게 영향을 받을 수 있어, 드론이 추락할 경우, 고가의 촬영장비 파손 뿐만 아니라 지상에 있는 사람들에게 안전사고를 유발할 수 있는 문제가 있었다.

상기 스카이 캠 촬영의 경우에는 촬영 대상지 주변에 설치된 와이어에 고정되어 카메라 워킹이 이루어질 수 있으므로, 주변 기류 변화나 추락 등에 의한 사고를 방지할 수 있으며, 추락에 의한 장비 파손 및 안전사고를 방지할 수 있는 이점이 있다.

스카이캠 촬영은 주로 스포츠나 야외 콘서트 촬영을 위해 경기장이나 콘서트장 주변에 와이어를 설치하여 박진감 및 현장감을 극대화하여 제공하고 있어 상공 촬영수단으로 선호되고 있는 실정이다.

하지만 상기한 종래의 스카이캠 촬영 역시 다음과 같은 문제가 있었다.

첫째, 다양한 촬영 각도를 위해, 와이어와는 별도로 짐벌(gimbal) 메카니즘을 추가로 사용해야 하므로 메카니즘 구성을 위한 비용이 많이 소요되는 문제가 있었다.

둘째, 스카이캠은 와이어에 의해 지지되어 있기는 하지만, 와이어의 노후 등 시설물 파손 등에 의해 와이어가 절단될 경우, 추락하는 촬영장비에 의해 인명사고 및 고가의 촬영 장비 및 시설물 파손 등이 발생할 수 있는 문제가 있었다.

http://blog.daum.net/asdwasdasd/1917141 하늘위로 둥둥 '스파이더캠 스카이캠 http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=105&oid=109&aid=0003115499 '100m 상공 17시간 비행...LG G4, 드론 공중촬영 성공' OSEN 뉴스

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 스카이캠 촬영을 위한 케이블과 드론을 접목하여 시스템 오류시 상호 보완 적용될 수 있도록 함으로써, 고품질 영상미 획득과 더불어 추락에 의한 안전사고를 방지할 수 있도록 한 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템을 제공하고자 한 것이다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, 촬영 대상지에 설치되며, 정,역 회전동력을 발생하는 구동부와, 상기 구동부의 동력에 의해 회전되면서 케이블을 풀어내거나 감아내는 드럼을 포함하는 케이블 로봇;상기 케이블 로봇의 케이블 단부에 설치되며, 카메라 모듈이 장착된 엔드이펙터;상기 엔드이펙터에 결합된 드론;상기 케이블 로봇 운용 및 드론 운용을 제어하는 제어부:를 포함하며, 상기 드론에는 엔드이펙터와의 탈착을 위한 드론 결합부가 마련되되, 상기 드론 결합부와 드론은 서로 좌,우 방향으로 회동될 수 있도록 축 결합되고, 상기 드론 결합부는, 상기 드론 내측에 상,하 방향으로 설치된 고정축;상기 엔드이펙터에 결합되며, 상기 고정축에 축 결합되어 좌,우 회동이 이루어지는 회동부;상기 고정축과 회동부 사이에 설치되어 회동부의 회동을 구속하거나 해제하는 록커(Locker):를 포함하며, 상기 엔드이펙터와 상기 회동부가 서로 결합될 때, 상기 록커는 고정축에 밀착하여 고정축을 기준으로 회동부의 회동이 억제되도록 하며, 상기 고정축의 둘레에는 고정링이 설치되고, 상기 록커는, 일단부는 엔드이펙터를 향해 돌출되고, 타단부는 회동부를 통과하여 드론 내측으로 돌출된 누름핀;상기 엔드이펙터를 향해 누름핀의 일단부를 항상 돌출시키는 탄성력을 제공하는 스프링;상기 드론 내부에서 회동부에 축 결합되어 상기 고정링을 향해 회동되되, 상단부는 회동부와 가압부 사이에 설치된 탄성부재에 의해 밀려나 상기 고정링을 가압하면서 회동부의 회동작용을 구속하고 하단부는 상기 누름핀의 타단부에 대응된 가압부:를 포함하여, 드론 결합부와 엔드이펙터 결합시, 누름핀은 드론 내부로 밀려나면서 가압부의 하단부를 밀어 회동시켜 고정링 구속을 해제하여 회동부의 회동을 자유롭게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템을 제공한다

이때, 상기 드론은 엔드이펙터와 케이블 사이에 설치되며, 상기 케이블의 단부와 드론이 서로 상,하 방향으로 회동될 수 있도록, 상기 드론과 케이블 사이에는 축 결합된 커넥터가 설치된 것이 바람직하다.

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또한, 상기 케이블은 드론에 전원을 공급할 수 있는 전선으로 제공된 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 케이블 로봇과 드론 접목을 통해, 촬영장비가 추락하는 일을 방지할 수 있어, 인명사고 및 재산피해를 방지할 수 있는 효과가 있다.

즉, 드론 모드 운용에 있어서, 드론이 추락할 경우 케이블이 드론을 잡아주고 있어 드론 추락을 방지하며, 케이블 로봇 모드 운용에 있어서 케이블 파손에 의해 촬영장비가 설치된 엔드이펙터가 추락할 경우 드론을 운용하여 엔드이펙터 추락을 방지할 수 있는 것이다.

이에 따라, 상공 촬영시 케이블 파손 및 드론 추락에 따른 사고가 발생하도라도, 상호 보완을 통해 2차사고를 방지할 수 있게 된다.

둘째, 큰 공간 움직임이나 정지시 촬영은 케이블로봇 모드를 사용하고, 회전을 포함한 작은 동작 촬영에는 드론 모드를 이용한 하이브리드 운용이 이루어질 수 있으므로, 상공촬영을 위한 에너지 사용이 효율적으로 이루어질 수 있는 효과가 있다.

셋째, 케이블 로봇과의 접목을 통해 드론의 가반 하중을 늘릴 수 있어, 중량의 고화질 촬영 카메라를 드론에 장착하여 운용할 수 있는 효과가 있다.

넷째, 케이블 로봇의 케이블을 드론에 전원 공급을 위한 케이블로 활용하여 드론 모드에서의 드론 촬영 시간을 극대화할 수 있는 효과가 있다.

다섯째, 케이블 로봇 운용에 따른 장시간 촬영과 드론 운용에 따른 세밀한 촬영 각도 제공을 통해 상공 찰영 환경을 최적화할 수 있는 효과가 있다.

여섯째, 드론과 케이블은 상호 간에 상,하 방향으로 회동될 수 있도록 축 결합되고, 상기 드론과 엔드이펙터는 상호 간에 좌,우 방향으로 회동될 수 있도록 축 결합됨으로써, 드론 및 케이블 로봇 작동시 연결 지점이 상,하,좌,우로 회동될 수 있게 된다.

이에 따라, 상기 연결 지점이 유연하게 움직일 수 있으므로, 케이블 로봇 및 드론 작동시 연결 지점에 부하가 걸리는 등의 문제로 인해 케이블이 절단되는 일을 방지할 수 있는 효과가 있다.

케이블 로봇을 구성하는 복수의 구동부에 연결된 케이블 단부에 연결된 드론은 공간 케이블 로봇을 구성 시, 엔드이펙터의 위치까지 자동으로 케이블 당겨오는 기능을 수행할 수 있어, 특히 케이블 연결 길이가 긴 대형 작업공간용 케이블 로봇 설치를 용이하게 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템을 구성하는 구성도
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템에서 케이블 로봇을 이용해 상공촬영을 실시하는 상태를 나타낸 도면
도 3은 도 2의 "A"부를 확대하여 나타낸 확대도
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템의 케이블과 드론 간에 결합부위를 나타낸 측면도
도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템의 케이블과 드론 간에 결합부위의 요부를 나타낸 평면도
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템의 드론과 엔드이펙터 간에 결합되는 상태를 나타낸 작용도
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템에서 드론을 이용해 상공촬영을 실시하는 상태를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템에서 케이블 로봇의 오동작이나 고장시 안전모드 운용 과정을 나타낸 순서도
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템에서 드론의 오동작이나 고장시 안전모드 운용 과정을 나타낸 순서도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하, 첨부된 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템(이하, '촬영 시스템'이라 함)에 대하여 설명하도록 한다.

촬영 시스템은 드론과 케이블 로봇을 접목하여 각 구성의 장점은 취하고 단점은 서로 보완할 수 있도록 한 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 촬영 시스템 운용의 효율성 및 안정성을 높일 수 있게 된다.

촬영 시스템은 케이블 로봇(100)과, 엔드이펙터(200)와, 드론(300)과, 커넥터(400)와, 드론 결합부(500)와, 제어부(600)를 포함하여 구성된다.

케이블 로봇(100)은 케이블 길이 및 장력 조절을 통해 후술하는 엔드이펙터(200)의 위치를 가변시키는 역할을 하며, 촬영 대상지의 둘에에 설치된다.

케이블 로봇(100)은 도 2에 도시된 바와 같이, 구동부(110)와 드럼(120)을 포함한다.

구동부(110)는 정,역 회전 동력을 발생하며 드럼(120)을 회전시키는 역할을 한다.

구동부(110)는 특정한 수단으로 한정되는 것은 아니지만, 모터로 제공됨이 바람직하다.

그리고, 드럼(120)은 케이블(C)이 권취되는 구성이며, 상기 구동부(110)에 축 결합된다.

드럼(120)은 구동부(110)의 동력에 의해 정,역 회전되면서 케이블(C)을 감거나 풀어내는 작용을 한다.

이와 같은 구동부(110)와 드럼(120) 구성은 윈치(winch)로 제공될 수도 있다.

다음으로, 엔드이펙터(200)는 케이블 로봇(100)의 케이블(C) 길이 조절 및 드론 비행을 통해 위치가 가변되며, 촬영 카메라(S)가 장착되는 구성이다.

상기 엔드이펙터(200)는 케이블 로봇(100)의 케이블(C) 단부 또는 드론(300)에 연결된다.

상기 엔드이펙터(200)는 케이블 로봇(100) 또는 드론(300)을 통해 6자유도를 갖고 움직일 수 있어, 카메라(S) 앵글의 다양한 각도를 제공할 수 있게 된다.

엔드이펙터(200)의 구성은 특정하게 한정되는 것은 아니며, 촬영 카메라(S)가 장착될 수 있도록 제공된 구성이면 무방하다.

다음으로, 드론(300)은 비행 동력을 통해 상공을 비행하며, 엔드이펙터(200)를 상공에 비행시킬 수 있는 역할을 한다.

드론(300) 자체가 갖는 기술적 구성 및 특징은 공지된 기술의 드론과 동일하다.

따라서, 공지된 기술의 드론을 적용하여도 무방하다.

드론(300)은 엔드이펙터(200)의 안정적인 비행을 위해 복수로 제공되며, 도 3에 도시된 바와 같이 엔드이펙터(200)의 각 코너에 설치됨이 바람직하다.

다음으로, 커넥터(400)는 케이블 로봇(100)의 각 케이블(C)과 드론(300)을 연결시키는 역할을 하며 케이블(C)의 단부와 드론(300) 사이에 설치된다.

상기 커넥터(C)는 케이블(C)과 드론(300)의 연결부위 동작이 유연하게 이루어질 수 있도록 하기 위한 것으로서, 다양한 각도로 위치가 가변되는 엔드이펙터(200)의 움직임에 의해 케이블(C)의 단부가 꺾이는 등의 부하를 줄여주기 위한 구성인 것이다.

즉, 상공을 비행하는 엔드이펙터(200)의 특성상, 케이블(C)이 손상될 경우 장비 추락에 의해 고가의 장비가 파손됨은 물론, 인명사고까지 유발할 수 있으므로 케이블(C)의 손상이 쉽게 일어나지 않도록 구성하는 매우 중요한바, 본 발명은 케이블(C)의 연결 접점 부위가 회동되도록 구성함으로써 케이블의 손상, 특히 케이블(C)의 연결 부위에 대한 손상이 방지될 수 있도록 한 것이다.

커넥터(400)는 도 3 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 케이블(C)과 드론(300) 사이에 설치되며, 커넥터(400)와 드론(300)은 서로 축 결합된다.

즉, 커넥터(400)와 드론(300)은 서로 자유 회동될 수 있도록 축 결합되되, 축 결합 방향은 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이 상호 간에 상,하 방향으로 회동될 수 있도록 드론(300)의 측면이 된다.

이에 따라, 케이블(C)과 드론(300) 간에 연결 접점은 상,하 회동이 이루어질 수 있으므로, 엔드이펙터(200)의 다양한 위치 변화에도 케이블(C) 손상은 발생하지 않게 되며 엔드이펙터(200)의 움직임 또한 유연하게 이루어질 수 있게 된다.

다음으로, 드론 결합부(500)는 드론(300)과 엔드이펙터(200)를 연결시켜주는 매개체 역할을 하며, 드론(300)과 엔드이펙터(200) 사이에 설치된다.

또한, 드론 결합부(500)는 드론(300)과 엔드이펙터(200)의 연결 접점 부위의 동작이 유연하게 이루어질 수 있도록 하여, 엔드이펙터(200)의 다양한 위치 변화 및 각도 변화에 따라 엔드이펙터(200)와 드론(300)이 유연하게 대처할 수 있도록 하는 역할을 한다.

즉, 드론 결합부(500)는 전술한 커넥터(400)와 더불어, 케이블(C), 드론(300), 엔드이펙터(200)의 연결 부위의 동작이 유연하게 이루어질 수 있도록 하여, 상기 연결 부위에 부하가 과도하게 발생하는 것을 방지함으로써 상기 연결 부위에 대한 파손이 쉽게 발생하지 않도록 한 것이다.

드론 결합부(500)는 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 고정축(510)과, 회동부(520)와, 록커(530)를 포함하여 구성된다.

고정축(510)은 회동부(520)의 회동을 위해 제공되며, 드론(300)의 내부에 상,하 방향으로 고정된다.

즉, 고정축(510)은 회동부(520)의 회동을 위해 기준이 되는 구성이다.

이때, 고정축(510)의 둘레에는 고정링(511)이 설치된다.

고정링(511)은 회동부(520)의 회동을 구속하기 위한 구성이며, 고정축(510)의 둘레를 따라 설치된다.

회동부(520)는 엔드이펙터(200)와 결합하는 구성이며, 드론(300)으로부터 외측에 위치된다.

상기 회동부(520)는 고정축(510)에 축 결합되어 드론(300)의 외측에서 회동이 이루어질 수 있도록 설치된다.

회동부(520)는 상단부 및 하단부가 고정축(510)의 상단부 및 하단부에 각각 결합됨으로써, 고정축(510)의 상단부 및 하단부를 중심으로 회동될 수 있게 된다.

이와 같은 구성에 의해 회동부(520)는 좌,우 방향으로 회동됨을 알 수 있다.

전술한 커넥터는 드론(300)과 커넥터(400)의 회동작용 즉, 움직임이 상,하 방향으로 이루어지도록 구성되었다면, 드론 결합부(500)는 드론(300)과 엔드이펙터(200)의 회동작용 즉, 움직임이 좌,우방향으로 이루어지도록 구성된 것이다.

이때, 드론 결합부(500)의 좌,우 회동을 위해, 드론(300)의 외측면에는 도 3에 도시된 바와 같이 간섭방지홈(540)이 형성됨이 바람직하다.

즉, 간섭방지홈(540)은 드론 결합부(500) 회동시 드론(300) 외측면과의 간섭이 방지되도록 하기 위한 것이다.

이를 통해 알 수 있듯이, 케이블(C), 드론(300), 엔드이펙터(200)의 연결 부위는 상,하,좌,우 방향으로 움직일 수 있도록 구성됨으로써, 엔드이펙터(200)의 위치 이동시 엔드이펙터(200)의 이동이 유연하게 이루어질 수 있을 뿐만아니라, 상기 연결 부위에 작용하는 부하를 최소화시킬 수 있으므로 각 연결부위 손상을 방지할 수 있게 된다.

이에 따라, 연결 부위 손상에 의한 케이블 절단 및 드론 추락 등으로 인한 사고를 방지할 수 있게 된다.

한편, 드론 결합부(500)와 엔드이펙터(200) 간에 결합을 위한 결합수단은 특정한 것으로 한정되지 않는다.

도면에 도시되지는 않았지만, 볼트 체결에 의해 이루어질 수도 있고, 토글 스위치 등 공지된 기술을 적용해도 무방하다.

그리고, 록커(Locker)(530)는 고정축(510)을 기준으로 회동부(520)의 회동을 구속하거나 해제하는 역할을 한다.

록커(530)는 누름핀(531)과, 가압부(532)와, 탄성부재(533)를 포함한다.

누름핀(531)은 회동부(520)와 엔드이펙터(200)와의 결합시, 가압부(532)를 연동시키기 위한 구성으로서, 회동부(520)를 관통하여 드론(300) 내측에 위치된다.

즉, 도 5a에 도시된 바와 같이, 누름핀(531)의 일단부는 회동부(520)의 외측으로 돌출되고, 누름핀(531)의 타단부는 드론(300)의 내측에 돌출된 것이다.

이때, 누름핀(531)과 회동부(520) 사이에는 스프링(F)이 설치되어, 누름핀(531)의 일단부가 항상 회동부(520) 외측으로 돌출될 수 있도록 탄성력을 제공한다.

가압부(532)는 회동부(520)에 고정되며, 드론(300) 내부에 위치된다.

가압부(532)는 고정축(510)의 고정링(511)에 밀착되어 고정링(511)을 가압하면서 회동부(520)의 회동 작용을 구속한다.

이때, 가압부(532)는 회동부(520)에 축 결합된다.

즉, 가압부(532)는 도 5a에 도시된 바와 같이, 회동부(520)에 축 결합되며, 가압부(532)는 그 축을 중심으로 가압부(532)의 상단부가 고정링(511) 또는 회동부(520)를 향해 회동될 수 있는 것이다.

이때, 가압부(532)의 하단부는 상기 누름핀(531)의 타단부에 대응이 된다.

이에 따라, 누름핀(531)의 타단부가 이동하여 가압부(532)의 하단부를 간섭하면서 가압부(532)를 회동시킬 수 있는 것이다.

한편, 가압부(532)에는 고정링(511)과의 압착력을 높이기 위한 밀착패드(532a)가 더 설치됨이 바람직하다.

밀착패드(532a)는 연질로 이루어지며, 고정링(511)과의 압착력을 극대화시키게 된다.

탄성부재(533)는 회동부(520)와 가압부(532) 사이에 개재된다.

탄성부재(533)는 가압부(532)를 고정링(511)측으로 밀어내는 탄성력을 제공한다.

즉, 평상시에 가압부(532)는 탄성부재(533)의 탄성력에 의해 밀려, 고정링(511)을 가압하고 있으므로, 회동부(520)의 회동은 구속된 상태가 되는 것이다.

이때, 도 5b에 도시된 바와 같이, 드론 결합부(500)와 엔드이펙터(200)와의 결합이 이루어지는 과정에서 엔드이펙터(200)는 드론 결합부(500)의 회동부에 밀착이 된다.

이때, 엔드이펙터(200)는 누름핀(531)의 일단부를 가압함으로써, 누름핀(531)은 드론(300) 내부로 이동하여 누림핀(531)의 타단부로 하여금 가압부(532)의 하단부를 밀어낸다.

이후, 가압부(532)는 축을 중심으로 회동되며, 회동부(520)의 회동을 구속하고 있던 가압부(532)는 고정링(511)으로부터 이격된다.

이에 따라, 회동부(520)의 회동은 자유로운 상태가 된다.

한편, 케이블 로봇(100)의 케이블(C)은 와이어로 제공될 수 도 있으며, 전선으로 제공될 수도 있다.

이는, 케이블(C)을 전선으로 제공하여 드론 배터리에 전원을 공급 또는 충전하기 위함이다.

즉, 케이블(C)이 엔드이펙터(200)의 위치 가변을 위한 구성으로 제공됨과 더불어 드론의 배터리에 연결되어 드론 운용의 효율성을 높일 수 있도록 한 것이다.

이때, 케이블(C)은 커넥터(400)를 통해 드론(300) 내부의 배터리(미도시)에 연결되도록 구성될 수 있게 된다.

다음으로, 제어부(600)는 케이블 로봇(100) 및 드론(300) 운용을 제어하는 역할을 한다.

제어부(600)는 케이블 로봇(100)과 드론(300)을 동시에 컨트롤 할 수도 있으며, 케이블 로봇(100) 또는 드론(300) 각각을 컨트롤할 수 있는 것이다.

이하, 상기한 구성으로 이루어진 케이블 로봇과 드론을 활용한 촬영 시스템의 작용에 대하여 설명하도록 한다.

상공 촬영이 요구되는 경기장 또는 공연장 등의 촬영 대상지 가장자리에 케이블 로봇(100)을 설치한다.

이때, 케이블 로봇(100)의 케이블(C) 단부에는 커넥터(400)가 설치되며, 상기 커넥터(400)를 드론(300)에 축 결합시킨다.

그리고, 드론(300)의 드론 결합부(500)를 촬영 카메라(S)가 장착된 엔드이펙터(200)에 결합시킨다.

이와 같이 촬영 시스템의 설치가 완료되면 제어부(600)를 통해 엔드이펙터(200)의 위치를 촬영 대상지 상공에서 가변시키면서 상공 촬영이 이루어지도록 한다.

이때, 촬영 대상지 전체를 이동하면서 촬영이 이루어질 때에는, 제어부(600)를 통한 케이블 로봇 모드 설정을 통해 케이블(C)의 길이를 조절해가면서 엔드이펙터(200)를 이동시키고, 회전을 포함한 작은 동작을 통한 촬영이 이루어질 때에는 상기 제어부(600)는 드론(300)을 컨트롤하여 엔드이펙터(200)의 각도를 가변시킨다.

이와 같은 케이블 로봇(100)과 드론(300)의 협업을 통해 촬영 대상지에 대한 상공 촬영이 이루어질 수 있게 된다.

한편, 상기한 일련의 동작은 케이블 로봇 모드를 통해, 엔드이펙터(200)의 큰 움직임이 케이블 로봇(100)의 케이블(C) 길이 조절을 통해 이루어짐을 알 수 있다.

즉, 엔드이펙터(200)의 위치 이동은 케이블(C) 길이 조절을 통해 이루어지고, 회전 등의 섬세한 각도 조절은 드론(300) 운용을 통해 실시하는 것이다.

하지만, 케이블(C) 길이 조절 없이 드론(300) 운용만을 통해 엔드이펙터(200)의 위치 및 각도를 조절할 수 있다.

이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이 케이블 로봇의 케이블 장력을 느슨하게 조절한 후, 드론 모드로 설정하여 드론(300)만을 운용하면서 촬영 대상지 상공에서 엔드이펙터(200)의 위치 및 각도를 조절할 수 있도록 한 것이다.

이에 따라, 드론 운용만으로도 상공촬영이 이루어질 수 있으며, 배터리 방전 및 드론 오동작이 발생하더라도, 케이블(C)에 의해 지지되고 있으므로 지상으로 추락하는 일은 발생하지 않게 되어 상공 촬영이 안정적으로 이루어질 수 있게 된다.

한편, 전술한 케이블 로봇 모드 또는 드론 모드를 통해 상공 촬영이 이루어지는 중에, 급작스러운 사고가 발생할 수 있다.

이때, 사고라 함은, 케이블 절단, 드론 추락 등을 말한다.

이러한 사고 발생 시 제어부를 통해 안전모드로 전환되어 사고에 따른 2차 사고를 방지할 수 있다.

이를 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하도록 한다.

도 7은 케이블 로봇 모드 운용시, 케이블이 파손되는 경우의 안전모드 운용을 나타낸 순서도이다.

케이블 로봇 모드를 통해 케이블 로봇(100)을 운용하여 엔드이펙터(200)의 위치를 가변시키면서 상공 촬영을 실시한다.(S10)

이때, 장력센서(미도시)를 통해 케이블(C) 부하 감지를 수시로 실시한다.(S20)

이때, 장력센서를 통해 케이블(C)에 부하가 작용하지 않는 것으로 감지되면, 제어부(600)는 케이블 로봇 모드를 드론 모드로 변환하여 드론을 동작시킨다.(S30)

즉, 케이블(C)에 부하가 작용하지 않는 것은 케이블(C)과 드론(300) 간에 연결에 문제가 발생하여, 드론(300)의 하중이 케이블(C)에 작용하지 않는다는 것을 의미하므로, 드론(300)이 자유 낙하하여 추락할 수 있는바, 이를 방지하기 위해 제어부(600)는 드론 모드를 통해 드론(300)을 작동시키는 것이다.

이에 따라, 드론(300)은 상공을 비행하면서 하강하여 추락 속도를 감속시킨다.

이후, 지상으로 엔드이펙터(200)를 서서히 유도함에 따라, 장비 파손이나 인명사고 없이 사고 발생에 따른 2차 사고를 방지하게 된다.(S40)

이후, 제어부(600)는 시스템 구동을 정지시킨다.(S50)

이후, 작업자는 일련의 정비 작업을 통해 사태를 수습한다.

도 8은 드론 모드 운용시, 드론의 배터리 방전 또는 오동작되는 경우의 안전모드 운용을 나타낸 순서도이다.

드론 모드를 통해 드론을 비행하여 엔드이펙터의 위치를 가변시키면서 상공 촬영을 실시한다.(S100)

이때, 제어부(600)를 통해 각 회전익 구동 불가나 급격한 중력방향 이동 등을 감지하여 드론 제어가 불능인지 여부를 수시로 감지한다.(S200)

이때, 제어부(600)가 드론 제어 불능으로 감지하면, 드론(300)이 추락하는 것으로 판단하여 드론 모드를 케이블 로봇 모드로 변환시킨다.(S300)

이후, 케이블 로봇(100)이 작동하면서 느슨해져 있던 케이블(C)을 감아 드론(300)의 추락 속도를 감속시킨다.

이후, 드론(300)은 동력 없이, 케이블(C)에 매달려 상공에 떠 있는 상태가 되며, 케이블 로봇(100)은 케이블(C)을 서서히 풀어내면서 드론을 지상에 유도시킨다.(S400)

이때, 드론(300)의 지상 유도 위치는 촬영 대상지 중앙보다는 일측으로 치우친 곳이 바람직하다.

이러한 드론(300)의 위치 이동은 케이블(C) 길이 조절을 통해 이루어질 수 있음이 이해 가능하다.

이와 같이 드론 추락에 의한 2차 사고를 방지함에 따라, 장비 파손이나 인명사고를 방지할 수 있게 된다.

이후, 제어부(600)는 시스템 구동을 정지시킨다.(S500)

이후, 작업자는 일련의 정비 작업을 통해 사태를 수습한다.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 케이블 로봇과 드론을 활용한 촬영 시스템은 케이블 로봇의 케이블 길이 조절 및 드론의 비행을 통해 엔드이펙터의 상공 위치를 가변시킬 수 있는 기술적 특징이 있다.

이에 따라, 케이블 로봇과 드론의 하이브리드 제어를 통해, 상공 촬영시 효율적인 에너지 소비가 이루어질 수 있으며, 엔드이펙터의 추락을 방지할 수 있으므로, 장비 파손 및 인명사고를 방지할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.

100 : 케이블 로봇 110 : 구동부
120 : 드럼 200 : 엔드이펙터
300 : 드론 400 : 커넥터
500 : 드론 결합부 510 : 고정축
511 : 고정링 520 : 회동부
530 : 록커 531 : 누름핀
532 : 가압부 532a : 밀착패드
533 : 탄성부재 540 : 간섭방지홈
600 : 제어부 C : 케이블
S : 촬영 카메라 F : 스프링

Claims (5)

1. 촬영 대상지에 설치되며, 정,역 회전동력을 발생하는 구동부와, 상기 구동부의 동력에 의해 회전되면서 케이블을 풀어내거나 감아내는 드럼을 포함하는 케이블 로봇;
   상기 케이블 로봇의 케이블 단부에 설치되며, 카메라 모듈이 장착된 엔드이펙터;
   상기 엔드이펙터에 결합된 드론;
   상기 케이블 로봇 운용 및 드론 운용을 제어하는 제어부:를 포함하며
   상기 드론에는 엔드이펙터와의 탈착을 위한 드론 결합부가 마련되되, 상기 드론 결합부와 드론은 서로 좌,우 방향으로 회동될 수 있도록 축 결합되고,
   상기 드론 결합부는,
   상기 드론 내측에 상,하 방향으로 설치된 고정축;
   상기 엔드이펙터에 결합되며, 상기 고정축에 축 결합되어 좌,우 회동이 이루어지는 회동부;
   상기 고정축과 회동부 사이에 설치되어 회동부의 회동을 구속하거나 해제하는 록커(Locker):를 포함하며,
   상기 엔드이펙터와 상기 회동부가 서로 결합될 때, 상기 록커는 고정축에 밀착하여 고정축을 기준으로 회동부의 회동이 억제되도록 하며,
   상기 고정축의 둘레에는 고정링이 설치되고,
   상기 록커는,
   일단부는 엔드이펙터를 향해 돌출되고, 타단부는 회동부를 통과하여 드론 내측으로 돌출된 누름핀;
   상기 엔드이펙터를 향해 누름핀의 일단부를 항상 돌출시키는 탄성력을 제공하는 스프링;
   상기 드론 내부에서 회동부에 축 결합되어 상기 고정링을 향해 회동되되, 상단부는 회동부와 가압부 사이에 설치된 탄성부재에 의해 밀려나 상기 고정링을 가압하면서 회동부의 회동작용을 구속하고 하단부는 상기 누름핀의 타단부에 대응된 가압부:를 포함하여,
   드론 결합부와 엔드이펙터 결합시, 누름핀은 드론 내부로 밀려나면서 가압부의 하단부를 밀어 회동시켜 고정링 구속을 해제하여 회동부의 회동을 자유롭게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 드론은 엔드이펙터와 케이블 사이에 설치되며, 상기 케이블의 단부와 드론이 서로 상,하 방향으로 회동될 수 있도록, 상기 드론과 케이블 사이에는 축 결합된 커넥터가 설치된 것을 특징으로 하는 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 케이블은 드론에 전원을 공급할 수 있는 전선으로 제공된 것을 특징으로 하는 케이블 로봇과 드론을 활용한 하이브리드 촬영 시스템.
   
   
   
   

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