KR102002064B1 - 농약살포용 드론의 충전 스테이션 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 농약살포용 드론의 충전 스테이션에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 농약살포용 드론 몸체 내부의 배터리 위치에 스테이션 내부의 충전부가 대응되도록 하여 배터리 충전을 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 농약살포용 드론의 충전 스테이션에 관한 것이다. 본 발명은 프로펠러와; 상기 프로펠러를 구동하기 위한 제어부, 센서부 및 배터리를 내장한 드론 몸체와; 상기 드론 몸체 하부에 펌프를 구비한 농약 탱크와; 상기 농약 탱크와 연결된 농약 공급관에 설치한 분사노즐과; 상기 드론 몸체를 지면에 안전하게 면접되도록 하는 지지 받침대를 포함하여 구성된 농약살포용 드론; 및 상기 드론 몸체 내부의 배터리에 충전을 수행하는 스테이션;을 포함하여 구성 되는 것에 있어서, 상기 스테이션은 지지판과; 지지판 양단 하부에 고정 시킨 제1 및 제2 고정 부재에 나사 조립한 제1 및 제2 회전 나사봉과; 상기 제1 및 제2 회전 나사봉의 상부에 나사 조립되어 승강 작동하는 제1 및 제2 승강 작동편과; 상기 제1 및 제2 승강 작동편 내측에 고정 설치한 코일이 내장된 충전 패드로 구성된 충전부와; 상기 제1 및 제2 회전 나사봉 하부 각각에 설치한 제1 및 제2 풀리;를 구비하여 구성하되, 상기 제1 및 제2 풀리 각각과 정역 기어드 모터의 축에 설치한 제1 및 제2 풀리 사이에 타이밍 벨트를 설치하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

Description

농약살포용 드론의 충전 스테이션{Recharging Station for Agricultural Scattering Drone}
본 발명은 농약살포용 드론의 충전 스테이션에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 농약살포용 드론 몸체 내부의 배터리 위치에 충전용 스테이션의 충전부가 가변적으로 대응되도록 하여 배터리 충전을 보다 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 농약살포용 드론의 충전 스테이션에 관한 것이다.
일반적으로 각종 병충해로부터 농작물을 보호하기 위하여 농약 살포 면적이 작을 경우에는 작업자가 직접 분무기를 등에 진 상태에서 수작업으로 농약 살포작업을 실시하고, 논 또는 밭과 같은 비교적 넓은 면적에 농약을 살포할 경우에는 농약 분무살포장치 및 호스 권취 장치가 탑재된 적재함을 트랙터에 매달아 트랙터의 운전시 발생 된 유압에 의해 농약 분무살포장치 및 호스 권취 장치를 구동하여 짧은 시간 내에 넓은 면적의 농경지에 농약을 살포하고 있다.
그런데, 농약 분무기를 어깨에 메고 농약을 살포하는 작업방식이나 농약 분무살포장치를 이용한 살포작업은 작업자가 움직이면서 농약살포작업을 하여야 하는 번거로움이 있으며, 상당한 노동력과 시간이 요구된다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 최근에는 무인으로 조작 가능한 드론을 이용하여 농약을 살포할 수 있는 비행 살포 방식이 국내 등록실용신안 제20-0479365호에 게시되어 있다.
이와 같은 비행 살포식 드론을 이용한 농약살포용 드론은 장시간 비행시 드론 본체 내부 제어장치 구동을 위한 배터리 소모가 많아 일정시간의 비행을 마친 후 스테이션으로 드론을 안내시켜 무선 충전방식 등을 통하여 배터리에 충전을 수행하도록 하고 있다.
예컨대, 등록특허 제10-1802693호 '무선 드론 충전 스테이션'에서와 같이 드론의 충전부와 드론 본체 내부의 배터리를 대응시켜 무선 충전방식 등을 통하여 수월하게 배터리 충전이 가능하게 하는 것이 소개되고 있다.
이 경우의 선행기술은 공중을 비행하는 일반적인 드론에는 적합한 충전 스테이션일 수 있으나, 이러한 충전 스테이션을 농약살포용 드론을 위한 충전 스테이션에 적용할 경우에는 농약살포용 드론 내부의 배터리와 스테이션의 충전부가 상호 대응할 수 있는 위치에 있지 못하므로 충전이 어려운 문제점이 있고, 이에 따라 상기 선행기술과 같은 충전 스테이션은 농약살포용 드론의 충전 스테이션에 적용할 수 없다.
구체적으로, 농약살포용 드론은 드론의 몸체 하방에 농약을 살포하기 위한 펌프를 포함한 농약 탱크를 구비하고, 상기 농약 탱크와 연결된 농약 공급관에 분사노즐을 설치하여 드론을 비행시키면서 농약을 살포하도록 구성되어 있다. 이는 분사노즐을 갖는 농약 공급관과 농약 탱크 사이의 거리를 최소화하여 드론 몸체의 중량을 줄이기 위하여 드론의 몸체 하방에 농약을 살포하기 위한 펌프를 포함한 농약 탱크를 구비하게 되며, 상기 드론의 몸체는 농약 탱크 상부에 결합 되고, 상기 몸체 내부에 배터리, 센서부, 제어부가 구비된다.
따라서, 상기 구조를 가지는 농약살포용 드론 내부의 배터리에 충전을 수행하기 위해서는 스테이션의 충전부와 상기 배터리를 대응시켜 무선 충전 등을 수행하여야 하나, 상기 선행기술에서는 스테이션의 충전부가 고정된 상태로 고정 위치되어 있으므로 농약살포용 드론 내부의 배터리의 위치가 변경될 경우 드론 몸체 내부의 배터리와 스테이션의 충전부를 상호 대응시킬 수 없어 충전이 불가한 문제점이 있다.
1. 등록실용신안 제20-0479365호 2. 등록특허 제10-1802693호
본 발명은 농약살포용 드론 몸체 내부의 배터리 위치에 대응되도록 스테이션의 충전부를 가변시키도록 함으로써 농약살포용 드론의 배터리 충전을 효율적으로 수행할 수 있도록 함을 기술적 과제로 삼는다.
본 발명은 프로펠러와; 상기 프로펠러를 구동하기 위한 제어부, 센서부 및 배터리를 내장한 드론 몸체와; 상기 드론 몸체 하부에 펌프를 구비한 농약 탱크와; 상기 농약 탱크와 연결된 농약 공급관에 설치한 분사노즐과; 상기 드론 몸체를 지면에 안전하게 면접되도록 하는 지지 받침대를 포함하여 구성된 농약살포용 드론; 및 상기 드론 몸체 내부의 배터리에 충전을 수행하는 스테이션;을 포함하여 구성 되는 것에 있어서, 상기 스테이션은 지지판과; 지지판 양단 하부에 고정 시킨 제1 및 제2 고정 부재에 나사 조립한 제1 및 제2 회전 나사봉과; 상기 제1 및 제2 회전 나사봉의 상부에 나사 조립되어 승강작동하는 제1 및 제2 승강 작동편과; 상기 제1 및 제2 승강 작동편 내측에 고정 설치한 코일이 내장된 충전 패드로 구성된 충전부와; 상기 제1 및 제2 회전 나사봉 하부 각각에 설치한 제1 및 제2 풀리;를 구비하여 구성하되, 상기 제1 및 제2 풀리 각각과 정역 기어드 모터의 축에 설치한 제1 및 제2 풀리 사이에 타이밍 벨트를 설치하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 스테이션의 충전부 높이를 가변시켜 드론 몸체 내부의 배터리와 상기 가변 되어 이동시킨 충전부를 대응시켜 충전을 수행하도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 농약살포용 드론의 몸체에 구비된 배터리에 스테이션의 충전부를 수월하고도 간단한 구성으로 가변시키면서 대응시킬 수 있도록 함으로써 농약살포용 드론의 배터리 충전을 효율적으로 수행할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명은 배터리 충전을 위하여 착륙한 드론을 외적 충격이나 풍압 등에도 흔들림 없이 고정 시킨 상태로 배터리 충전을 수행하게 함으로써 손실 없이 배터리 충전이 가능하고, 신속한 충전이 이루어지는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 일예시의 설치상태 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일예시의 스테이션을 나타낸 사시도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 일예시의 요부 발췌 평면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 일예시의 작동상태 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 일예시의 지지 받침대의 고정 수단을 보인 도면이다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 통하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 일예시의 설치상태 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 일예시의 스테이션을 나타낸 사시도 로서, 드론 몸체(10) 양단에 프로펠러(20)가 설치되며, 상기 드론 몸체(10) 하부에 펌프를 구비한 농약 탱크(30)와 연결된 농약 공급관(31)에 분사노즐(32)을 설치하여 농약 탱크(30) 내부의 농약을 상기 분사노즐(32)을 통하여 논이나 밭에 살포하도록 비행하는 농약살포용 드론(100)을 구성할 수 있고, 상기 농약살포용 드론(100)을 착륙할 경우에는 드론 몸체(10)를 지면에 안전하게 면접되도록 하는 지지 받침대(40)가 설치된다.
그리고, 상기 드론 몸체(10) 내부에는 프로펠러(20)를 구동하기 위한 제어부, 센서부, 적어도 1개 이상의 배터리(11)가 구비되고, 상기 센서부는 초음파 발신 센서부이다.
그리고, 상기 드론 몸체(10) 내부의 배터리(11)에 충전을 위한 스테이션(200)은 지지판(210)과; 지지판(210) 양단 하부에 고정 시킨 제1 및 제2 고정 부재(220)(230)에 나사 조립한 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250)과; 상기 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250)의 상부에 나사 조립되어 승강 작동하는 제1 및 제2 승강 작동편(260)(270)과; 상기 제1 및 제2 승강 작동편(260)(270) 내측에 고정 설치한 코일이 내장된 충전 패드로 구성된 충전부(280)(290)와; 상기 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250) 하부 각각에 설치한 제1 및 제2 풀리(P1)(P2);를 구비하여 구성하되, 상기 제1 및 제2 풀리(P1)(P2) 각각과 정역 기어드 모터(M)의 축에 설치한 제3 및 제4 풀리(P3)(P4) 사이에 타이밍 벨트(V)를 설치하여 구성할 수 있다.
특히, 본 발명은 상기 스테이션(200)의 충전부(280)(290) 높이를 가변시키되, 드론 몸체(10) 내부의 배터리(11)와 상기 가변시켜 이동한 충전부(280)(290)를 대응시켜 충전을 수행하도록 구성할 수 있고, 이는 드론 몸체(10)와 결합 된 농약 탱크(30)의 용량에 따라 드론 몸체(10)의 크기도 변경되게 되어 드론 몸체(10) 내부의 배터리(11) 위치도 달라질 수 있으므로 상기 위치 변경된 배터리(11)의 측방에 스테이션(200)의 충전부(280)(290)를 용이하게 대응 위치시키기 위해서는 스테이션(200)의 충전부(280)(290) 높이를 가변시킬 필요가 있기 때문이다. 이때, 스테이션(200)의 충전부(280)(290) 높이 가변은 배터리(11) 위치를 감지하는 미 도시한 위치센서와 충전부(280)(290)의 높이를 조절하기 위한 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250)의 정역 회전수를 정역 기어드 모터(M)와의 프로그램 제어에 의하여 수행할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250)에 나사 조립된 제1 및 제2 승강 작동편(260)(270)의 승강 작동을 원활하게 하기 위하여 제1 및 제2 승강 작동편(260)(270) 각각의 전, 후방에는 안내편(260A)(270A)이 설치될 수 있고, 상기 안내편(260A)(270A)의 하부는 지지판(210)에 고정되며, 예컨대 제1 승강 작동편(260)의 전방 및 후방에는 안내편(260A)과 안내편(260A)이 설치되어 제1 및 제2 승강 작동편(260)(270)이 안전하게 승강 작동된다. 도면 중 200-1은 지지판(210) 하방 내부의 구성요소를 보호하기 위한 함체이다.
상기 스테이션(200)을 구성하는 지지판(210)의 중앙 하부에는 초음파 수신 센서부, 전원부 및 제어부가 내장된 제어박스(200-2)가 구비되고, 상기 제어박스(200-1) 내부 회로와 상기 드론 몸체(10)의 충전부(280)(290)가 전기적으로 연결구성된다.
그리고, 상기 스테이션(200)을 구성하는 지지판(210)의 양단에는 지지 받침대(40)가 안착 되는 안착 요입부(210A)를 형성하여 제공할 수 있고, 도 5와 같이 안착 요입부(210A) 일측 외측에 설치한 솔레노이드 장치(300)에 의하여 출몰이 자유로운 걸림 작동봉(310)을 설치하여 상기 안착 요입부(210A)에 지지 받침대(40)가 안착되면 상기 제어박스(200-1)의 제어신호에 의하여 상기 걸림 작동봉(310)이 돌출되어 지지 받침대(40)가 움직이지 않게 걸림 상태를 유지하게 함으로써 배터리 (11)의 충전 시에 외적 충격이나 풍압 등에 의한 드론 몸체(10)의 흔들림을 배제하여 배터리(11)와 충전부(280)(290)와의 대응 위치를 정확하게 고정 유지할 수 있어 충전이 효율적이면서 신속한 충전이 이루어지게 할 수 있다.
그리고, 상기 스테이션(200)의 제어박스(200-1) 내에 설치한 초음파 수신 센서부는 드론 몸체(10) 내부의 초음파 발신 센서부와 대응 교신하여 스테이션(200)의 지지판(210) 중앙에 농약살포용 드론(100) 중앙부가 위치하면서 농약살포용 드론(100)의 지지 받침대(40)는 스테이션(200)을 구성하는 지지판(210)의 양단에 형성한 안착 요입부(210A)에 끼워져 안착된다.
이러한 구성의 본 발명은 농약살포용 드론(100)이 통상과 같이 비행하면서 농약을 살포하다가 드론 몸체(10) 내부의 배터리(11)의 충전이 소모되면 드론 조작자가 스테이션(200)으로 농약살포용 드론(100)을 상기와 같이 안착시킨다.
이후, 드론 몸체(10) 내부의 배터리(11) 위치를 위치센서 등에 의하여 파악한 다음 정역 기어드 모터(M)를 도 4와 같이 정방향 또는 역방향으로 회전시키면 이의 풀리(P3)(P4)가 회전되면서 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250) 각각의 풀리(P1)(P2)를 회전시켜 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250)을 회전시키게 됨으로써 상기 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250)과 나사 결합된 제1 및 제2 승강 작동편(260)(270)이 상승하거나 하강하여 제1 및 제2 승강 작동편(260)(270) 일측의 코일이 내장된 충전 패드로 구성된 충전부(280)(290)가 상기 배터리(11) 일측에 대응하게 되므로 충전부(280)(290)는 코일을 통해 유도 전류를 발생시켜 자기유도 방식으로 배터리(111)를 충전하게 되는 것이다.
따라서, 본 발명은 농약살포용 드론(100)의 몸체(10)에 구비된 배터리(11)에 스테이션(200)의 충전부(280)(290)를 수월하고도 간단한 구성으로 가변시키면서 대응시킬 수 있도록 함으로써 농약살포용 드론(100)의 배터리(11) 충전을 효율적으로 수행할 수 있는 새로운 타입의 농약살포용 드론(100)에 적합한 충전 스테이션(200)을 제공할 수 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 그리고, 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 드론 몸체 11 : 배터리
20 : 프로펠러 30 : 농약 탱크
40 : 지지 받침대 100 : 농약살포용 드론
200 : 스테이션 210 : 지지판
210A : 안착 요입부
240, 250 : 제1 및 제2 회전 나사봉
260, 270 : 제1 및 제2 승강 작동편 280, 290 : 충전부
300 : 솔레노이드 장치 310 : 걸림 작동봉

Claims (4)

  1. 프로펠러(20)와; 상기 프로펠러(20)를 구동하기 위한 제어부, 센서부 및 배터리(11)를 내장한 드론 몸체(10)와; 상기 드론 몸체(10) 하부에 펌프를 구비한 농약 탱크(30)와; 상기 농약 탱크(30)와 연결된 농약 공급관(31)에 설치한 분사노즐(32)과; 상기 드론 몸체(10)를 지면에 안전하게 면접되도록 하는 지지 받침대(40)를 포함하여 구성된 농약살포용 드론(100); 및
    상기 드론 몸체(10) 내부의 배터리(11)에 충전을 수행하는 스테이션(200);
    을 포함하여 구성되는 농약살포용 드론의 충전 스테이션에 있어서,
    상기 스테이션(200)은 지지판(210)과; 지지판(210) 양단 하부에 고정 시킨 제1 및 제2 고정 부재(220)(230)에 나사 조립한 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250)과; 상기 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250)의 상부에 나사 조립되어 승강 작동하는 제1 및 제2 승강 작동편(260)(270)과; 상기 제1 및 제2 승강 작동편(260)(270) 내측에 고정 설치한 코일이 내장된 충전 패드로 구성된 충전부(280)(290)와; 상기 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250) 하부 각각에 설치한 제1 및 제2 풀리(P1)(P2);를 구비하여 구성하되, 상기 제1 및 제2 풀리(P1)(P2) 각각과 정역 기어드 모터(M)의 축에 설치한 제3 및 제4 풀리(P3)(P4) 사이에 타이밍 벨트(V)를 설치하여 구성하되,
    상기 정역 기어드 모터(M)는 위치센서에 의하여 상기 드론 몸체(10) 내부의 배터리(11) 위치에 따라 작동되고,
    상기 스테이션(200)의 충전부(280)(290) 높이를 가변시키되, 드론 몸체(10) 내부의 배터리(11)와 상기 가변시켜 이동한 충전부(280)(290)를 대응시켜 충전을 수행함으로써 상기 농약 탱크(30)의 용량에 따라 위치 변경된 상기 배터리(11)의 측방에 스테이션(200)의 충전부(280)(290)를 용이하게 대응 위치시키도록 하고,
    상기 제1 및 제2 회전 나사봉(240)(250)에 나사 조립된 제1 및 제2 승강 작동편(260)(270) 각각의 전, 후방에 안내편(260A)(270A)을 고정 설치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 농약살포용 드론의 충전 스테이션.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 스테이션(200)을 구성하는 지지판(210)의 양단에는 지지 받침대(40)가 안착되는 안착 요입부(210A)를 형성하되, 상기 안착 요입부(210A) 일측 외측에 설치한 솔레노이드 장치(300)에 의하여 출몰이 자유로운 걸림 작동봉(310)을 설치하여 구성하는 것을 특징으로 하는 농약살포용 드론의 충전 스테이션.


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