KR102003020B1

KR102003020B1 - 드론을 이용한 비행 자동차

Info

Publication number: KR102003020B1
Application number: KR1020170142779A
Authority: KR
Inventors: 차영천
Original assignee: 차영천
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2019-07-24
Also published as: KR20190048176A

Abstract

본 발명은 자율주행과 자동항법 비행이 가능하도록 하며, 또한 현재 주행 상황에 상응하는 증강 현실을 사용자에게 제공할 수 있도록 하는 드론을 이용한 비행 자동차에 관한 것으로, 이는 다수의 프로펠러를 구비하고 상기 프로펠러의 회전력을 통해 비행하며, 카메라 및 센서를 통해 주변 상황을 영상 촬영 및 센싱하는 적어도 하나의 드론; 다수의 바퀴를 구비하고 상기 바퀴의 회전력을 통해 주행하거나, 상기 드론에 의해 견인되며, 사용자 탑승을 지원하는 한 주행 유닛; 상기 주행 유닛에 탑승한 사용자가 파지할 수 있도록 상기 주행 유닛에 결합 설치되며, 상기 사용자의 조작 값을 입력받는 조작 유닛; 상기 드론과 상기 주행 유닛의 결합을 지원하여, 상기 주행 유닛이 상기 드론에 의해 견인되거나, 상기 드론이 상기 주행 유닛에 의해 견인되도록 하는 견인유닛; 상기 사용자의 조작값에 응답하여 이동 경로를 결정하고, 상기 이동 경로를 기반으로 자율주행과 자동항법 비행을 수행하되, 사용자 위치 및 상기 센서의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추하고, 상기 현재 상황에 상응하는 가상 이미지를 생성 및 제공하는 제어 유닛; 상기 가상 이미지를 상기 카메라의 출력 영상에 오버레이시켜 재생하는 특수 효과 재현 유닛; 및 배터리를 구비하고, 상기 배터리의 충전 전력을 통해 상기 드론과 상기 주행 유닛의 구동 전원을 제공하는 전원 공급부를 포함할 수 있다.

Description

드론을 이용한 비행 자동차{Flying car using drone}

본 발명은 드론을 이용한 비행 자동차에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 주행과 비행 모두 가능하며 또한 현재 주행 상황에 상응하는 가상 이미지, 특수 효과를 제공할 수 있도록 하는 드론을 이용한 비행 자동차에 관한 것이다.

일반적으로 드론(Drone)은 무선전파의 유도에 의해서 비행하는 무인기를 의미한다.

드론은 처음에 군사용으로 개발되어 열기구를 통해 폭탄을 떨어뜨리는 방식에서 무선조종을 통한 무인폭격기로 발전된 것으로, 현재는 정찰·감시와 대잠공격의 용도로 사용되며, 용도에 따라 표적드론(target drone), 정찰드론(reconnaissance drone), 감시드론(surveillance drone), 다목적 드론(multi-roles drone) 등으로 구분된다.

최근에는, 드론은 군사용도 외에도 항공 촬영, 운송, 방재, 보안 등 다양한 민간 분야에 까지 활용됨에 따라 군사용인 대형 고정익 무인기로부터 의료용인 초소형 드론까지 활발하게 개발되고 있다.

드론은 작동 방식에 따라 바퀴 드론, 고정익 드론, 그리고 틸트 로터로 구분된다.

바퀴 드론은 회전축에 장착된 프로펠러가 돌면서 발생되는 양력에 의해 비행하는 것으로서, 프로펠러의 개수에 따라 쿼드콥터, 헥사 콥터, 옥토콥터 등으로 나뉜다. 바퀴 드론은 수직 이륙이 가능하며, 자유로운 방향전환이 가능하며, 일정한 고도를 유지한 채 움직이지 않는 상태가 가능하여 영상촬영에 용이한 이점이 있어, 개인이나 민간분야에서 주로 사용되고 있다.

고정익 드론은 동체에 날개가 고정된 채 엔진이나 프로펠러의 힘으로 양력을 얻어 비행하는 것이며, 틸트 로터는 날개 양끝의 엔진과 프로펠러를 위아래로 회전시켜 수직 이률이나 고속 전진 비행이 가능한 비행체이다. 고정익 드론과 틸트 로터는 주로 상업용보다는 군사 목적으로 쓰이는 것들로서, 장시간 비행, 빠른 속도, 그리고 높은 고도로 비행할 수 있는 장점 등이 있다.

최근 드론을 비행 조종하는 개인의 취미활동이 증가하고 있고, 민간 분야에서 수송 및 영상 촬영을 목적으로 드론의 사용량이 증가함에 따라 드론에 대한 관심이 증가하면서 바퀴 드론의 활용도를 더욱 높일 수 있는 방안이 요구되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0129788호에는 주변의 시선을 유도하여 이용자의 제품이나 서비스를 효율적으로 광고할 수 있는 유선드론을 구비한 바이크가 게시되어 있다.

하지만, 아직까지 개인이 드론을 이용하여 할 수 있는 취미활동으로는 드론의 비행을 조종하거나 드론을 이용해 영상을 촬영하는 것으로 제한적인 단점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0129788호 : 유선드론을 구비한 바이크

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주행과 비행 모두 가능하며 또한 현재 주행 상황에 상응하는 가상 이미지, 특수 효과를 제공할 수 있도록 하는 드론을 이용한 비행 자동차를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 다수의 프로펠러를 구비하고 상기 프로펠러의 회전력을 통해 비행하며, 카메라 및 센서를 통해 주변 상황을 영상 촬영 및 센싱하는 적어도 하나의 드론; 다수의 바퀴를 구비하고 상기 바퀴의 회전력을 통해 주행하거나, 상기 드론에 의해 견인되며, 사용자 탑승을 지원하는 한 주행 유닛; 상기 주행 유닛에 탑승한 사용자가 파지할 수 있도록 상기 주행 유닛에 결합 설치되며, 상기 사용자의 조작 값을 입력받는 조작 유닛; 상기 드론과 상기 주행 유닛의 결합을 지원하여, 상기 주행 유닛이 상기 드론에 의해 견인되거나, 상기 드론이 상기 주행 유닛에 의해 견인되도록 하는 견인유닛; 상기 사용자의 조작값에 응답하여 이동 경로를 결정하고, 상기 이동 경로를 기반으로 자율주행과 자동항법 비행을 수행하되, 사용자 위치 및 상기 센서의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추하고, 상기 현재 상황에 상응하는 가상 이미지를 생성 및 제공하는 제어 유닛; 상기 가상 이미지를 상기 카메라의 출력 영상에 오버레이시켜 재생하는 특수 효과 재현 유닛; 및 배터리를 구비하고, 상기 배터리의 충전 전력을 통해 상기 드론과 상기 주행 유닛의 구동 전원을 제공하는 전원 공급부를 포함하는 드론을 이용한 비행 자동차를 제공한다.

상기 특수 효과 재현 유닛은 180도 내지 360도의 시야각을 가지는 반투명 디스플레이 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 특수 효과 재현 유닛은 상기 제어 유닛의 제어 하에 상기 현재 상황에 상응하는 특수 효과를 파악하고, 상기 특수 효과를 4차원적으로 재현하는 특수 효과 재현 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 드론은 상기 제어 유닛의 제어 하에 상기 현재 상황에 상응하는 특수 효과를 파악하고, 상기 특수 효과를 4차원적으로 재현하는 드론용 특수 효과 재현 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 제어 유닛은 상기 사용자의 조작 값이 수동 제어값이면, 상기 수동 제어값에 따라 상기 드론 및 상기 주행 유닛 중 적어도 하나를 동작 제어하는 수동 제어부; 상기 사용자의 조작 값이 상기 사용자로부터 출발지와 목적지에 대한 정보이면, 상기 출발지와 목적지에 상응하는 이동 경로를 산출하고, 상기 이동 경로를 기반으로 자율주행과 자동항법 비행을 수행하는 자동 제어부; 사용자 위치를 실시간 확인 및 추적하는 사용자 위치 확인부; 및 사용자 위치 및 상기 센서의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추한 후, 상기 현재 상황에 상응하는 가상 이미지 및 특수 효과 정보를 생성 및 제공하는 특수 효과 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 자동 제어부는 상기 배터리의 충전 전력을 모니터링하고, 상기 배터리의 충전 전력이 기 설정값 이상이면, 상기 드론을 이용한 자동항법 비행을 수행하고, 그렇지 않으면 상기 주행 유닛을 이용한 자율 주행을 수행하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상부측에 설치된 다수의 프로펠러, 하부측에 설치된 적어도 하나의 제1 바퀴, 카메라 및 센서를 구비하고, 상기 프로펠러의 회전력을 통해 비행하거나 상기 제1 바퀴의 회전력을 통해 주행하며, 상기 카메라 및 상기 센서를 통해 주변 상황을 영상 촬영 및 센싱하는 적어도 하나의 드론; 상기 적어도 하나의 드론이 결합되는 제1 바퀴축과, 적어도 하나의 제2 바퀴가 결합되는 제2 바퀴축을 구비하고, 상기 제2 바퀴의 회전력을 통해 주행하거나 상기 드론에 의해 견인되며, 사용자 탑승을 지원하는 주행 유닛; 상기 주행 유닛에 탑승한 사용자가 파지할 수 있도록 상기 주행 유닛에 결합 설치되며, 상기 사용자의 조작 값을 입력받는 조작 유닛; 상기 사용자의 조작값에 응답하여 이동 경로를 결정하고, 상기 이동 경로를 기반으로 자율주행과 자동항법 비행을 수행하되, 사용자 위치 및 상기 센서의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추하고, 상기 현재 상황에 상응하는 가상 이미지를 생성 및 제공하는 제어 유닛; 상기 가상 이미지를 상기 카메라의 출력 영상에 오버레이시켜 재생하는 특수 효과 재현 유닛; 및 배터리를 구비하고, 상기 배터리의 충전 전력을 통해 상기 드론과 상기 주행 유닛의 구동 전원을 제공하는 전원 공급부를 포함하는 드론을 이용한 비행 자동차를 제공한다.

상기 자동 제어부는 상기 배터리의 충전 전력을 모니터링하고, 상기 배터리의 충전 전력이 기 설정값 이상이면, 상기 드론의 프로펠러를 이용한 자동항법 비행을 수행하고, 그렇지 않으면 상기 드론의 제 1 바퀴와 상기 주행 유닛의 제2 바퀴를 이용한 자율 주행을 수행하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 드론을 이용한 비행 자동차는 드론을 이용한 비행 뿐 만 아니라, 주행 유닛을 이용한 주행도 가능하도록 함으로써, 보다 다양하고 효율적인 드론 운영이 가능하도록 한다. 또한 현재 주행 상황에 상응하는 가상 이미지, 특수 효과를 실시간 제공함으로써, 사용자의 재미를 극대화시킬 수 뿐 아니라, 비행 자동차의 활용도 또한 보다 다양화될 수 있도록 한다.

도 1 내지 도 4은 본 발명의 제1실시 예에 따른 드론을 이용한 비행 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1실시 예에 따른 드론을 이용한 비행 자동차의 조작 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 6는 본 발명의 제2실시 예에 따른 드론을 이용한 비행 자동차를 설명하기 위한 도면이다.
도 7 내지 도8은 본 발명의 제1실시 예에 따른 드론을 이용한 비행 자동차의 특수 효과 재현 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 제3실시 예에 따른 드론을 이용한 비행 자동차를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 드론을 이용한 비행 자동차에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 4은 본 발명의 제1실시 예에 따른 드론을 이용한 비행 자동차를 설명하기 위한 도면으로, 도 1은 정면도, 도 2는 측면도, 도 3은 투시도이고, 도 4는 구성도를 도시한 도면이다.

비행 자동차(1)는 드론의 추진력에 의해 드론의 비행 방향으로 드론을 조종하는 조종자(이하 사용자라 함.)을 이동시키는 장치이다.

비행 자동차(1)는 적어도 하나의 프로펠러를 구비하고 프로펠러의 회전력을 통해 비행하며, 카메라 및 센서를 통해 주변 상황을 영상 촬영 및 센싱하는 적어도 하나의 드론(10), 주행 유닛(50)에 탑승한 사용자가 파지할 수 있도록 주행 유닛(50)에 결합 설치되며, 사용자의 조작 값을 입력받는 조작 유닛(20), 드론(10)과 주행 유닛(50)의 결합을 지원하여, 주행 유닛(50)이 드론(10)에 의해 견인되거나, 드론(10)이 주행 유닛(50)에 의해 견인되도록 하는 견인유닛(40), 다수의 바퀴를 구비하고 바퀴의 회전력을 통해 주행하거나, 드론(10)에 의해 견인되며, 사용자 탑승을 지원하는 한 주행 유닛(50), 사용자의 조작값에 응답하여 이동 경로를 결정하고, 이동 경로를 기반으로 자율주행과 자동항법 비행을 수행하되, 사용자 위치 및 센서의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추하고, 현재 상황에 상응하는 가상 이미지를 생성 및 제공하는 제어 유닛(60), 가상 이미지를 카메라의 출력 영상에 오버레이시켜 재생하는 특수 효과 재현 유닛(70), 배터리를 구비하고, 배터리의 충전 전력을 통해 드론(10)과 주행 유닛(50)의 구동 전원을 제공하는 전원 공급부(80)를 포함한다.

일반적인 드론은 사람이 타지 않고 무선 전파의 유도에 의해서 비행하는 비행체를 말한다. 본 발명에 따른 드론(10)은 일반적인 드론에 조작 유닛(20)이 견인유닛(40)을 통해 유선으로 연결된 것으로서, 다수의 프로펠러(11), 드론(10)의 주변 상황을 영상 촬영하는 카메라(12), 드론(10)의 주변 상황(예를 들어, 온도, 풍속, 자기, 광량, 고도 등)을 센싱하는 센서(13), 드론의 동작을 전반적으로 제어하며, 특히 제어 유닛(60)의 제어 하에 다수의 프로펠러(11)의 회전 속도, 회전 방향 등을 제어하는 드론 제어부(14)를 구비한다.

본 발명의 드론은 주행 장치 및 사용자의 무게 등을 고려하여 페이로드 100KG 이상급이고, 종축형 8축 이상인 것이 바람직할 것이다. 또한 도 1 내지 도 3에 도시된 것에 한정되지 않고, 2개 내지 16개의 프로펠러가 달린 비행체가 적용될 수 있으며, 드론의 프로펠러의 크기, 개수 그리고 회전수에 따라 양력 및 추력 등을 구비하여 드론의 개수를 달리 설정할 수 있음은 물론 당연하다.

본 발명은 드론(10)의 하부측에 다수의 후크(15)를 형성하고, 견인 유닛(40)의 상부측에 상기 후크(15)와의 결합을 지원하는 후크 체결 수단(41)을 형성하고, 이들을 통해 드론(10)이 비행 자동차에 장착 또는 탈착될 수도 있도록 한다. 참고로, 드론은 비행 역학 원리상 전진 및 후진, 좌우 이동시 해당되는 방향의 프로펠러 회전수를 가감시킴으로써 원하는 방향으로 기울어져 비행한다. 이로 인해 동체가 기울어지므로 사람이 탑승할 경우 정상 조종이 어려운 문제가 있다. 이에 본 발명은 후크 방식으로 드론(10)과 견인 유닛(40)에 결합되도록 하여, 드론의 동체 기울기와 상관없이 견인 유닛(40) 및 주행 유닛(50)이 수평 상태를 유지할 수 있도록 한다. 다시 말해, 사용자는 드론의 동체 기울기와 상관없이 항상 수평 상태를 유지하도록 함으로써, 비행 자동차를 안정적으로 조정할 수 있게 된다.

조작 유닛(20)은 사용자에 파지되며, 드론의 방향, 고도 및 속도 등의 비행 상태를 조절하기 위한 조작신호, 자율주행과 자동항법 비행 수행을 위한 출발지 및 목적지 정보가 사용자의 조작에 의해 발생되는 부분이다.

조작 유닛(20)은 사용자가 양손으로 각각 파지 가능하게 각각 형성된 좌측 및 우측핸들부(21,22)와, 좌측핸들부(21)와 우측핸들부(22) 사이에 형성되고 견인유닛(40)과 연결되는 센터부(23)와, 좌측핸들부(21)와 센터부(23) 사이에 설치되는 상승하강조작부(24)와, 상승하강조작부(24)에 인접하게 설치되어 드론(10)의 좌우회전을 조종하는 좌우회전조작부(25)와, 센터부(23)와 우측핸들부(22) 사이에 설치되어 드론(10)의 전진 및 후진을 조종하는 전후진조작부(26)와, 전후진조작부(26)와 인접하게 설치되어 드론(10)의 좌우 이동을 조종하는 좌우이동조작부(27)를 구비한다. 조작 유닛(20)의 조작신호는 사용자가 상승하강조작부(24), 좌우회전조작부(25), 전후진조작부(26), 좌우이동조작부(27)의 조작에 의해 발생되는 신호를 말한다.

도시된 예와 다르게, 상승하강조작부와 좌우회전조작부는 우측핸들부(22)와 센터부(23) 사이에 위치되고, 전후진조작부와 좌우이동조작부는 좌측핸들부(21)와 센터부(23) 사이에 위치되게 적용될 수도 있을 것이다.

본 발명에 따른 조작 유닛(20)은 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자가 왼손과 오른손으로 좌측핸들부(21)와 우측핸들부(22)를 파지한 상태에서 엄지를 이용하여 각 조작부를 조작할 수 있어, 드론에 의해 견인되어 이동시에도 사용자가 각 조작부의 조작이 가능하다.

상승하강조작부(24)는 드론(10)의 비행 고도를 단계적으로 조절가능하며 일정고도가 유지될 수 있도록 회전되는 노브 다이얼(Knob Dial) 형태로 형성된다. 상승하강조작부(24)는 사용자에 멀어지는 회전방향이 고도를 높이는 방향이고 사용자 측으로 회전되는 방향이 고도를 낮추는 방향으로 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 전후진조작부(26)도 각각 드론(10)의 속도가 단계적으로 조절 가능하며 일정 속도유지가 가능하도록 회전 가능한 노브 다이얼(Knob Dial) 형태로 형성된다. 전후진조작부(26)가 사용자에 멀어지는 회전방향이 드론의 전진 방향이며 사용자측으로 회전되는 방향이 드론의 후진 방향이다.

좌우회전조작부(25)와 좌우이동조작부(27)는 도 2에 도시된 바와 같이, 외력 인가시 좌우로 움직일 수 있는 스틱레버 형태로 형성되며, 외력이 해제시 중앙으로 복귀할 수 있도록 토션스프링 또는 압축스프링이 설치된다.

좌우회전조작부(25)가 사용자가 인가하는 외력에 의해 좌측으로 이동되면 드론은 반시계방향으로 회전되며, 사용자가 인가하는 외력에 의해 우측으로 이동되면 드론은 시계방향으로 회전된다.

좌우이동조작부(27)가 사용자가 인가하는 외력에 의해 좌측으로 이동되면 드론은 비행 중 좌측방향으로 이동되며, 사용자가 인가하는 외력에 의해 우측으로 이동되면 드론은 우측방향으로 이동된다.

더하여, 조작 유닛(20)은 터치스크린과 같은 제어 패널(29)을 구비하고, 이를 통해 출발지와 목적지에 대한 정보를 입력하고, 출발지에서에서 목적지로의 자율주행과 자동항법 비행을 요청할 수 있도록 한다.

또한, 조작 유닛(20)은 센터부(23)의 양측 단부에서 상호 멀어지는 방향으로 연장형성되되 좌측핸들부와 우측핸들부의 전방으로 각각 연장형성되어 좌측핸들부와 우측핸들부를 각각 파지한 사용자의 손 조작을 통해 주행 유닛의 바퀴 회전을 억제시킬 수 있는 브레이크 부재를 더 구비할 수 있다.

또한, 조작 유닛(20)은 도 5에 도시된 바와 같이, 제2제어부와 연결되어 사용자의 이동속도를 표시하는 속도계(34)와, 드론의 프로펠러의 회전수를 나타나는 회전계(35)가 구비될 수 있으며, 제2제어부와 연결되어 드론이 이동을 멈추고 그 자리에서 호버링(hovering)되게 하는 긴급정지버튼(33)이 마련될 수 있다.

센터부(23)는 후술되는 전원 공급부(53)와 연결되어 견인유닛(40)을 통해 드론(10)에 전원을 공급하며, 조작 유닛(20)을 온(On)/오프(Off)시키는 전원스위치(39)를 구비하며, 사용자의 조작 유닛(20) 조작에 의해 발생되는 조작신호를 복수 개 마련되는 드론에 각각 보낼 수 있도록 조작신호를 분배하는 신호분배기(미도시)가 장착될 수 있다.

본 발명의 조작 유닛(20)은 보조파지부(30)를 더 구비할 수 있으며, 보조파지부(30)는 센터부(23)의 하방에서 좌측핸들부(21)와 우측핸들부(22)가 상호 이격된 방향으로 연장형성되어 사용자가 파지 가능한 보조파지본체(31)와, 보조파지본체(31)의 양측 단부에서 조작 유닛의 하면에 대해 돌출된 회전축(36)의 하부의 외주면으로 각각 연장형성되어 회전축(36)에 고정 장착되는 고정결합부(32)를 구비한다. 보조파지부(30)는 회전축(36)의 하단과 연결되어 있어 회전축(36)을 좌우방향으로 회전시켜 견인유닛(40)을 좌우 방향으로 회동시킬 수 있다.

또한, 조작 유닛(20)은 도시되지는 않았으나, 가속도센서, 자이로센서, GPS모듈 등의 주행 및 비행에 필요한 각종 센서가 내장되고, 이를 통해 사용자의 이동속도와 방향, 방위, 고도 등의 정보를 획득하여 제어 유닛(60)에 제공함으로써, 제어 유닛(60)이 이를 고려한 드론 및 주행 유닛 제어 동작을 수행할 수 있도록 한다.

주행 유닛(50)은 사용자 탑승을 지원하기 위한 수단으로, 사용자를 지지하는 운반본체(51)와, 운반본체(51)에 결합 설치되어, 지면에 대한 회전 운동을 수행하는 다수의 바퀴(52), 바퀴 회전을 억제시켜 바퀴 제동을 수행하는 브레이크(53), 및 제어 유닛(60)의 제어 하에 바퀴(52)의 회전 속도 및 방향, 브레이크(53)의 제동력을 제어하는 주행 제어부(54)를 구비한다.

또한 도면에 도시되지는 않았으나, 주행 유닛(50)은 각 바퀴(52)와 함께 회전되는 회전축과, 회전축에 회전력을 전달하는 구동모터가 설치된다. 다수의 바퀴(52)는 시계 및 반시계 방향으로 회전되도록 하여 기체반동토크를 서로 상쇄시켜 주행 유닛(50)이 평행을 유지하며 외력에 대해서도 본체에서 지면방향으로 균등한 부양력이 발생되도록 적용하는 것이 바람직하다. 그러나 드론에 가해지는 페이로드 부하를 경감시키기 위해서 주행유닛(50)이 구동모터가 없이 단지 바퀴와 브레이크, 조향장치만으로 구성되어 주행유닛의 무게를 최소화할수 있다. 이 경우 드론의 견인만으로 주행유닛의 전후진, 좌우회전이동이 가능하다.

바퀴(52)는 조작 유닛(20)의 전원스위치(28)를 통해서 구동이 제어될 수도 있으며, 주행 유닛(50)은 바퀴(52) 구동을 위한 별도의 스위치(미도시)가 운반본체(51)에 설치될 수도 있다.

더하여, 본 발명의 주행 유닛(50)은 도 1 내지 도 3의 형태에 한정되지 않으며, 예를 들어, 도 7의 (a)에서와 같이 구현 형태가 다양화될 수 있음은 물론 당연할 것이다. 또한, 도 7의 (b)와 같이, 소정의 부력을 가지는 판상의 미끄럼판(54)이 주행 유닛(50)(특히, 운반 본체(51)의 하부측에 추가 결합되도록 함으로써, 이를 통해 수륙양용이 가능해지도록 할 수도 있다. 즉, 미끄럼판(54)이 수상에서 운반본체의 부양을 돕고, 육상에서는 미끄럼 운동이 가능하도록 함으로써, 비행 자동차가 보다 다양한 환경에서 이용될 수 있도록 한다.

제어 유닛(60)은 사용자의 조작 값이 수동 제어값이면, 상기 수동 제어값에 따라 상기 드론 및 상기 주행 유닛 중 적어도 하나를 동작 제어하는 수동 제어부(61), 사용자의 조작 값이 상기 사용자로부터 출발지와 목적지에 대한 정보이면, 상기 출발지와 목적지에 상응하는 이동 경로를 산출하고, 상기 이동 경로를 기반으로 자율주행과 자동항법 비행을 수행하는 자동 제어부(62), 사용자 위치를 실시간 확인 및 추적하는 사용자 위치 확인부(63), 사용자 위치 및 상기 센서의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추한 후, 상기 현재 상황에 상응하는 가상 이미지 및 특수 효과 정보를 생성 및 제공하는 특수 효과 제어부(64)를 구비한다.

이때, 본 발명의 자동 제어부(62)는 배터리의 충전 전력을 모니터링하고, 배터리의 충전 전력이 기 설정값 이상이면, 상기 드론을 이용한 자동항법 비행을 수행하고, 그렇지 않으면 상기 주행 유닛을 이용한 자율 주행을 수행하도록 한다. 즉, 배터리의 충전 전력이 드론의 동작을 지원할 수 있을 정도로 충분할 경우에만, 드론(10)이 비행 자동차(1)를 들어 공중으로 이동시킬 수 있도록 한다.

물론, 사용자가 드론을 이용한 비행을 또는 주행 유닛을 이용한 주행을 직접 요청하는 경우, 이를 우선적으로 반영하여 장치 구동 방식을 결정할 수도 있도록 한다. 즉, 비행 중 주행이 요청되면, 드론을 이용한 비행 모드에서 드론을 이용한 주행모드 또는 주행 유닛을 이용한 주행 모드로 즉각 변환하고, 주행 중 비행이 요청되면, 드론을 이용한 주행모드 또는 주행 유닛을 이용한 주행 모드에서 드론을 이용한 비행 모드로 즉각 변환되도록 한다. 다만, 주행 중 비행이 요청되었으나, 배터치 충전량이 충분하지 않은 경우에는, 배터리 충전량 부족을 통보하고 현재의 주행 모드를 유지하도록 한다.

더하여, 본 발명의 수동 제어부(61) 및 자동 제어부(62)는 드론(10)의 방향 제어는 주행 유닛(50)의 방향 제어와 함께 동작하거나, 드론 정속 모드 중에 주행 유닛(50)만의 회전을 통해 방향 제어가 가능하도록 할 수 있도록 한다. 또한 드론(10)의 호버링 및 주행 유닛(50)의 브레이크 동작을 통해, 비행 자동차의 정지가 가능하다.

특수 효과 재현 유닛(70)은 도 7에서와 같이 180도 내지 360도의 시야각을 가지는 반투명 디스플레이 장치(71)를 구비하는 HMD(Head mounted Display), 고글, 안경, 및 헬멧 등으로 구현될 수 있다. 반투명 디스플레이 장치(71)는 사용자에게 가상현실(VR, Virtual Reality), 증강 현실(AR, Augmented Reality), 및 혼합 현실(MR, Mixed reality)을 체험할 수 있도록, 제어 유닛(60)의 특수 효과 제어부(64)에 제공하는 가상 이미지만을 출력하거나, 드론(10)의 카메라(12)의 출력 영상에 가상 이미지를 오버레이시켜 출력하도록 한다. 이때, 가상 이미지는 텍스트, 2차원 영상, 3차원 영상, 홀로그램 중 어느 하나일 수 있다.

또한 특수 효과 재현 유닛(70)은 제어 유닛(60)에서 제공하는 특수 효과 정보에 응답하여 현재 상황에 상응하는 특수 효과를 4차원적으로 재현하는 특수 효과 재현 모듈(72)을 추가로 구비하고, 이를 통해 현재 상황에 상응하는 음향, 조명, 진동, 냄새, 물, 눈, 안개, 연기, 불꽃놀이, 비누거품, 색종이 등을 발생할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명은 비행 자동차가 특정 지역을 통과하면, 해당 지역에 가상현실이나 미션, 특수효과가 자동 연출될 수 있도록 함으로써, 사용자에게 새로운 재미를 제공할 수 있도록 한다. 이와 같은 특수 효과 재현 모듈(70)은 스피커, 조명장치, 진동장치, 발향 장치, 물 분사 장치, 불꽃 발사 장치, 버블 건, 색종이 분사 장치 중 적어도 하나를 포함하여 구현될 수 있을 것이다.

더하여, 이와 같은 특수 효과 재현 모듈(72)은 특수 효과 재현 유닛(70) 대신에 드론(10)에 설치되는 형태로 구현될 수 있도록 한다. 즉, 사용자 요청 또는 시스템 구현 환경에 따라 특수 효과 재현 유닛(70) 중 드론(10) 어느 하나에 특수 효과 재현 모듈이 구비될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시 예에 따른 드론을 이용한 비행 자동차(1)의 작용 및 효과를 설명한다.

만약, 사용자가 주행 유닛(50)에 올라서서 조작 유닛(20)을 파지한 상태에서 전원 스위치(28)를 켜서 비행 자동차(1)와 드론(10)을 구동시킨후 조작유닛의 상승하강조작부(24)를 통해 드론(10)을 주행유닛에 부가된 견인유닛의 높이까지 고도를 조종하며 호버링시킨다. 이후 조작 유닛(20)의 상승하강조작부(24), 전후진 조작부(26), 좌우회전조작부(25), 좌우이동조작부(27)의 조작을 통해 드론에 달린 후크형 고리가 비행자동차(1)상단의 견인유닛(40) 기둥 끝 양단에 돌출된 둥근 모양의 돌출부에 끼워 들어가 고정될수 있도록 드론(10)을 이동시킨다.

제어 유닛(60)은 배터리 충전량을 체크하여 드론(10)을 통해 비행 자동차(1)를 비행시킬지 드론(10) 또는 주행 유닛(50)을 통해 주행시킬지 결정한다.

배터리 충전량이 기 설정값 이상이면, 제어 유닛(60)은 사용자가 조작 유닛(20)의 상승하강조작부(24)의 조작을 통해 드론(10) 및 바퀴(52)의 회전 속도를 점차 증가시키게 되면 드론(10) 및 주행 유닛(50)이 지면 위로 서서히 부양하게 된다. 사용자가 원하는 높이가 되면 사용자는 일정고도를 유지한 채 조작 유닛(20)의 전후진조작부(26)의 조작을 통해 드론(10)의 추력을 증가시켜 주행 유닛(50)이 앞으로 정속 전진 비행하게 되고 전방에 장애물이 나타나게 되면 좌우회전조작부(25)를 조작하여 좌측 또는 우측으로 이동하여 장애물을 회피하게 된다.

이처럼, 사용자는 상승하강조작부(24)를 통해 드론(10)의 고도를 조종하며, 전후진 조작부(26), 좌우회전조작부(25), 좌우이동조작부(27)의 조작을 통해 드론(10)을 이동시킨다. 드론(10)의 위치가 이동되면서, 견인유닛(40)에 의해 드론(10)과 연결된 조작 유닛(20)과 주행 유닛(50)이 드론(10)의 이동방향으로 견인된다.

본 발명에 따른 드론을 이용한 비행 자동차(1)는 드론(10)을 조종하는 사용자를 드론(10)의 비행방향으로 이동가능하게 하므로 이동수단 및 레져활동에 적용될 수 있으므로 드론의 활용도를 높일 수 있는 이점이 있다.

특히, 드론을 이용한 비행자동차(1)가 드론(10)을 이용한 주행 모드나, 주행유닛(50)을 통한 주행모드시 호수나 강, 바다를 만나게 될 경우 주행모드로 수면에 진입한 후 드론이 비행자동차(1)를 견인하면서 주행유닛(50) 하부면에 결합된 미끄럼판(54)을 통해 수면에 부양하면서 미끄럼이동이 가능하므로 드론을 이용한 비행자동차(1)가 수륙양용으로 병행 이용 가능한 장점이 있다.

더불어 빙상이나 설원 위에서도 드론을 이용한 주행모드를 통해 통상의 자동차 구동바퀴가 미끄러지는 문제점을 극복할 수 있다.

반면, 배터리 충전량이 기 설정값 보다 작으면, 제어 유닛(60)은 사용자가 조작 유닛(20)의 전후진조작부(26)의 조작을 통해 바퀴(52)의 회전 속도만을 점차 증가시킨다. 그러면, 주행 유닛(50)은 전후진조작부(26)의 조작량에 비례하여 전진하고, 사용자는 필요시 좌우회전조작부(25)를 추가 조작하여 이동 방향을 좌측 또는 우측으로 이동으로 조정할 수 있도록 한다.

계속하여, 본 발명의 이하와 같이 동작하여 사용자가 가상현실, 증강 현실, 및 혼합 현실 중 하나를 체험할 수 있도록 한다.

단, 이를 위해 제어 유닛(60)의 특수 효과 제어부(64)는 사용자 위치 및 센싱값의 조합에 상응하는 상황 정보, 상황 정보 각각에 상응하는 가상 이미지 및 특수 효과 정보를 사전에 획득 및 저장하고 있다고 가정하기로 한다.

제어 유닛(60)은 비행 자동차(1)의 구동이 활성화되면, 사용자 위치 및 센서의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추하도록 한다.

그리고 현재 상황에 상응하는 가상 이미지 및 특수 효과 정보를 생성하고, 도 8에서와 같이, 가상 이미지는 반투명 디스플레이 장치(71)를 통해 카메라 촬영 영상에 오버레이되어 재생되도록 한다.

그리고 특수 효과 정보는 특수 효과 재현 모듈(72)을 통해 4차원적으로 재현되도록 한다. 즉, 현재 상황에 상응하는 음향, 조명, 진동, 냄새, 물, 눈, 안개, 연기, 불꽃놀이, 비누거품, 색종이 등을 직접 발생하여, 사용자가 비행 자동차(1)가 의도하는 가상의 상황에 실제로 처한 듯한 느낌을 받을 수 있도록 한다.

상기의 설명에서는 주행 유닛(50)에 사용자가 탑승하는 경우에 한하여 설명하였지만, 필요한 경우 주행 유닛(50)에 사용자가 탑승하지 않을 수도 있음은 물론 당연하다. 또한 조작 유닛(50)은 탈부착 가능한 형태로 구현되어, 사용자가 외부에서 조정 할 수 있도록 한다. 그러한 경우, 조작 유닛(50)이 제어 유닛(60)이 구비된 비행 자동차를 원격 무선 제어할 수 있도록, 조작 유닛(50)은 제어 유닛(60)은 무선 방식으로 연결 및 통신하는 형태로 구현되도록 한다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 제3실시 예에 따른 드론을 이용한 비행 자동차를 설명하기 위한 도면이다.

도 9 및 도 10에 도시된 비행 자동차(1')는 상부측에 설치된 다수의 프로펠러(110), 하부측에 설치된 적어도 하나의 제1 바퀴(120), 카메라(130) 및 센서(140)를 구비하고, 프로펠러(110)의 회전력을 통해 비행하거나 제1 바퀴(120)의 회전력을 통해 주행하며, 카메라(130) 및 센서(140)를 통해 주변 상황을 영상 촬영 및 센싱하는 적어도 하나의 드론(100), 적어도 하나의 드론(100)이 결합되는 제1 바퀴축(210)과, 적어도 하나의 제2 바퀴(230)가 결합되는 제2 바퀴축(220)을 구비하고, 제2 바퀴(230)의 회전력을 통해 주행하거나 드론(100)에 의해 견인되며, 사용자 탑승을 지원하는 주행 유닛(200), 주행 유닛(200)에 탑승한 사용자가 파지할 수 있도록 주행 유닛(200)에 결합 설치되며, 사용자의 조작 값을 입력받는 조작 유닛(20), 사용자의 조작값에 응답하여 이동 경로를 결정하고, 이동 경로를 기반으로 자율주행과 자동항법 비행을 수행하되, 사용자 위치 및 센서(140)의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추하고, 현재 상황에 상응하는 가상 이미지를 생성 및 제공하는 제어 유닛(300), 가상 이미지를 카메라(130)의 출력 영상에 오버레이시켜 재생하는 특수 효과 재현 유닛(70), 배터리를 구비하고, 배터리의 충전 전력을 통해 드론(100)과 주행 유닛(200)의 구동 전원을 제공하는 전원 공급부(80)를 포함한다.

즉, 본 발명의 비행 자동차(1')는 앞서 설명된 비행 자동차(1)의 드론 및 주행 유닛의 구조가 일부 변경된 형태로 구현됨을 알 수 있다.

그리고 제어 유닛(400)은 제1 실시예에 따른 제어 유닛(60)과 유사하게 수동 제어부(61), 자동 제어부(310), 사용자 위치 확인부(63), 및 특수 효과 제어부(64)를 포함하되, 자동 제어부(420)의 일부 기능이 다음과 같이 변경되도록 한다.

도 9의 자동 제어부(310)는 배터리의 충전 전력을 모니터링하고, 상기 배터리의 충전 전력이 기 설정값 이상이면, 상기 드론의 프로펠러를 이용한 자동항법 비행을 수행하고, 그렇지 않으면 상기 드론의 제 1 바퀴와 상기 주행 유닛의 제2 바퀴를 이용한 자율 주행을 수행하도록 한다.

이와 같이, 도 9에 도시된 비행 자동차(1)는 비행 및 주행 기능을 가지며, 주행 유닛(200)의 바퀴축에 직접 결합되는 드론(100)을 구비하도록 하고, 이를 고려하여 제어 유닛(400)이 드론의 프로펠러를 이용한 자동항법 비행을 수행할 것인지, 또는 상기 드론의 제 1 바퀴와 상기 주행 유닛의 제2 바퀴를 이용한 자율 주행을 수행할 것인지 결정하도록 한다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 드론을 이용한 비행 자동차는 도면에 도시된 일 예를 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

다수의 프로펠러를 구비하고 상기 프로펠러의 회전력을 통해 비행하며, 카메라 및 센서를 통해 전방 및 주변 상황을 영상 촬영 및 센싱하여 공중의 높은 실시간 촬영 관점을 사용자에게 제공하는 적어도 하나의 드론;
다수의 바퀴를 구비하고 상기 바퀴의 회전력을 통해 주행하거나, 상기 드론에 의해 견인되면서 미끄럼 운동을 하거나, 상기 드론와의 연결을 통해 상기 드론의 동체 기울어짐과는 상관없이 수평자세를 유지하면서 사용자 탑승을 지원하는 주행 유닛;
상기 드론과 상기 주행 유닛의 장,탈착 결합을 지원하여, 상기 주행 유닛이 상기 드론에 의해 견인되거나, 상기 드론이 상기 주행 유닛에 의해 견인되도록 하는 견인유닛;
상기 주행 유닛에 탑승한 사용자가 파지할 수 있도록 상기 주행 유닛에 탈부착 가능한 형태로 구현되어 상기 사용자의 조작값을 입력받아 유선 또는 무선 통신 방식으로 출력하며, 신호분배기를 통해 상기 사용자의 조작 값을 복수개 드론에 분배 전송히야 복수 개의 드론을 동시 조종 가능할 수도 있도록 하는 조작 유닛;
상기 주행유닛에 장,탈착되고 상기 사용자의 조작값에 응답하여 이동 경로를 결정하고, 상기 이동 경로를 기반으로 자율주행과 자동항법 비행을 수행하되, 사용자 위치 및 상기 센서의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추하고, 상기 현재 상황에 상응하는 가상 이미지를 생성 및 제공하는 제어 유닛;
상기 가상 이미지를 상기 카메라의 출력 영상에 오버레이시켜 재생하는 특수 효과 재현 유닛; 및
배터리를 구비하고, 상기 배터리의 충전 전력을 통해 상기 드론과 상기 주행 유닛에 전원을 제공하는 전원 공급부를 포함하는 드론을 이용한 비행 자동차.
제1항에 있어서, 상기 특수 효과 재현 유닛은
180도 내지 360도의 시야각을 가지는 반투명 디스플레이 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 비행 자동차.
제1항에 있어서, 상기 특수 효과 재현 유닛은
상기 제어 유닛의 제어 하에 상기 현재 상황에 상응하는 특수 효과를 파악하고, 상기 특수 효과를 4차원적으로 재현하는 특수 효과 재현 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 비행 자동차.
제1항에 있어서, 상기 드론은
상기 제어 유닛의 제어 하에 상기 현재 상황에 상응하는 특수 효과를 파악하고, 상기 특수 효과를 4차원적으로 재현하는 드론용 특수 효과 재현 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 비행 자동차.
제1 항에 있어서, 상기 제어 유닛은
상기 사용자의 조작 값이 수동 제어값이면, 상기 수동 제어값에 따라 상기 드론 및 상기 주행 유닛 중 적어도 하나를 동작 제어하는 수동 제어부;
상기 사용자의 조작 값이 상기 사용자로부터 출발지와 목적지에 대한 정보이면, 상기 출발지와 목적지에 상응하는 이동 경로를 산출하고, 상기 이동 경로를 기반으로 자율주행과 자동항법 비행을 수행하는 자동 제어부;
사용자 위치를 실시간 확인 및 추적하는 사용자 위치 확인부; 및
사용자 위치 및 상기 센서의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추한 후, 상기 현재 상황에 상응하는 가상 이미지 및 특수 효과 정보를 생성 및 제공하는 특수 효과 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 비행 자동차.
제 5항에 있어서, 상기 자동 제어부는
상기 배터리의 충전 전력을 모니터링하고, 상기 배터리의 충전 전력이 기 설정값 이상이면, 상기 드론을 이용한 자동항법 비행을 수행하고, 그렇지 않으면 상기 주행 유닛을 이용한 자율 주행을 수행하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 비행 자동차.
상부측에 설치된 다수의 프로펠러, 하부측에 설치된 적어도 하나의 제1 바퀴, 카메라 및 센서를 구비하고, 상기 프로펠러의 회전력을 통해 비행하거나 상기 제1 바퀴의 회전력을 통해 주행하며, 상기 카메라 및 상기 센서를 통해 주변 상황을 영상 촬영 및 센싱하는 적어도 하나의 드론;
상기 적어도 하나의 드론이 결합되는 제1 바퀴축과, 적어도 하나의 제2 바퀴가 결합되는 제2 바퀴축을 구비하고, 상기 제2 바퀴의 회전력을 통해 주행하거나 상기 드론에 의해 견인되며, 사용자 탑승을 지원하는 주행 유닛;
상기 주행 유닛에 탑승한 사용자가 파지할 수 있도록 상기 주행 유닛에 결합 설치되며, 상기 사용자의 조작 값을 입력받는 조작 유닛;
상기 사용자의 조작값에 응답하여 이동 경로를 결정하고, 상기 이동 경로를 기반으로 자율주행과 자동항법 비행을 수행하되, 사용자 위치 및 상기 센서의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추하고, 상기 현재 상황에 상응하는 가상 이미지를 생성 및 제공하는 제어 유닛;
상기 가상 이미지를 상기 카메라의 출력 영상에 오버레이시켜 재생하는 특수 효과 재현 유닛; 및
배터리를 구비하고, 상기 배터리의 충전 전력을 통해 상기 드론과 상기 주행 유닛의 구동 전원을 제공하는 전원 공급부를 포함하는 드론을 이용한 비행 자동차.
제7항에 있어서, 상기 특수 효과 재현 유닛은
180도 내지 360도의 시야각을 가지는 반투명 디스플레이 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 비행 자동차.
제7항에 있어서, 상기 특수 효과 재현 유닛은
상기 제어 유닛의 제어 하에 상기 현재 상황에 상응하는 특수 효과를 파악하고, 상기 특수 효과를 4차원적으로 재현하는 특수 효과 재현 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 비행 자동차.
제7항에 있어서, 상기 제어 유닛은
상기 사용자의 조작 값이 수동 제어값이면, 상기 수동 제어값에 따라 상기 드론 및 상기 주행 유닛 중 적어도 하나를 동작 제어하는 수동 제어부;
상기 사용자의 조작 값이 상기 사용자로부터 출발지와 목적지에 대한 정보이면, 상기 출발지와 목적지에 상응하는 이동 경로를 산출하고, 상기 이동 경로를 기반으로 자율주행과 자동항법 비행을 수행하는 자동 제어부;
사용자 위치를 실시간 확인 및 추적하는 사용자 위치 확인부; 및
사용자 위치 및 상기 센서의 센싱값 중 적어도 하나를 기반으로 현재 상황을 유추한 후, 상기 현재 상황에 상응하는 가상 이미지 및 특수 효과 정보를 생성 및 제공하는 특수 효과 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 비행 자동차.
제10항에 있어서, 상기 자동 제어부는
상기 배터리의 충전 전력을 모니터링하고, 상기 배터리의 충전 전력이 기 설정값 이상이면, 상기 드론의 프로펠러를 이용한 자동항법 비행을 수행하고, 그렇지 않으면 상기 드론의 제 1 바퀴와 상기 주행 유닛의 제2 바퀴를 이용한 자율 주행을 수행하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 비행 자동차.