KR102004745B1 - 무인 항공기 및 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법 - Google Patents

무인 항공기 및 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법 Download PDF

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Abstract

홈을 구비하는 배터리 모듈을 슬라이딩 방식을 이용하여 배출하고 홈을 구비하는 충전된 배터리 모듈을 배터리 모듈 수용부로 삽입하고 고정하는 것에 의해서 배터리 모듈을 용이하고 신속하게 교체할 수 있으며 배터리 모듈을 교체하는 것에 소요되는 대기 시간을 최소화할 수 있고 배터리 모듈의 교체에 따른 비용을 최소화할 수 있는 무인 항공기 및 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법이 개시된다.
본체; 상기 본체에 구비되며, 요부(凹部)를 구비하는 배터리 모듈의 상기 요부에 삽입되거나 배출되어 상기 배터리 모듈을 고정(engage)하거나 고정 해제(release)하도록 구성된 배터리 모듈 결합부; 상기 배터리 모듈을 수용하도록 상기 본체에 구비되며, 상기 배터리 모듈이 슬라이딩 방식으로 삽입 또는 배출될 수 있도록 양 단부가 개방되고 상기 배터리 모듈 결합부가 상기 배터리 모듈을 고정하기 위한 제1 위치 및 상기 배터리 모듈을 고정 해제하기 위한 제2 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성된 관통공 및 상기 배터리 모듈이 내부에 수용되고 고정된 상태에서 상기 배터리 모듈의 전극 단자와 전기적으로 연결되는 전기 단자를 구비하는 배터리 모듈 수용부; 및 무인 항공기가 미리 지정된 배터리 교체 포인트에 착륙한 상태에서 미리 지정된 무인 항공기 제어 장치로부터 전송되는 제어 신호에 따라서 상기 배터리 모듈 결합부의 동작을 적어도 제어하는 제어부를 포함하는 무인 항공기가 제공된다.

Description

무인 항공기 및 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법{UNMANNED AERIAL VEHICLE AND METHOD OF REPLACING BATTERY FOR UNMANNED AERIAL VEHICLE}
본 발명은 무인 항공기 및 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 홈을 구비하는 배터리 모듈을 슬라이딩 방식을 이용하여 배출하고 홈을 구비하는 충전된 배터리 모듈을 배터리 모듈 수용부로 삽입하고 고정하는 것에 의해서 배터리 모듈을 용이하고 신속하게 교체할 수 있으며 배터리 모듈을 교체하는 것에 소요되는 대기 시간을 최소화할 수 있고 배터리 모듈의 교체에 따른 비용을 최소화할 수 있는 무인 항공기 및 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법에 관한 것이다.
무인 항공기(일반적으로 "드론"이라고도 지칭됨)는 조종사가 탑승하지 않은 상태에서 무선 전파의 유도 또는 자동 제어에 의해서 비행 및 조정이 가능한 비행체를 지칭한다. 무인 항공기는 주로 정찰 및 공격과 같은 군사용으로 개발 및 사용되었으나, 레저, 영상 촬영, 택배 및 재해 관측과 같은 민간용 또는 산업용으로도 개발 및 사용되고 있다.
예컨대 아마존 기술 회사(Amazon Technologies, Inc.)에 의해서 출원되고 2015년 4월 30일 공개된 "UNMANNED AERIAL VEHICLE DELIVERY SYSTEM"이라는 명칭의 미국 특허공개공보 US2015/120094A1호(특허문헌 1)는 상품을 자동적으로 다양한 목적지로 배송하는 무인 항공기를 개시하고 있다. 미국 특허공개공보 US2015/120094 A1호의 구성에 따르면 화물을 무인 항공기를 통하여 신속하게 배송할 수 있다는 장점이 있다.
한편 종래의 무인 항공기, 특히 민간용 또는 산업용으로 이용되는 무인 항공기는 일반적으로 배터리 모듈에 의해서 동작하는 경우가 대부분이다. 특히 택배와 같이 화물의 배송을 위해서 이용되는 종래의 무인 항공기는 전력 소모량이 크다는 단점이 있고, 전력 소모에 따라서 배터리 모듈을 교체하여야 하는 단점이 있다. 예컨대 무인 항공기의 개수를 증가시켜서 화물을 배송하는 것보다는 적정량의 무인 항공기를 운영하면서 배터리 모듈을 교체하는 방식으로 무인 항공기를 운영하므로, 무인 항공기의 사용이 증가할수록 배터리 모듈을 더 빈번하게 교체하여만 하는 단점이 있다. 배터리 모듈은 예컨대 작업자가 수작업으로 교체하는 경우가 대부분이므로, 무인 항공기의 배터리 모듈을 교체하기 위해서는 많은 비용과 시간이 소요되는 단점이 있다.
이를 개선하기 위해서, 무인 항공기의 배터리 모듈을 자동적으로 충전하는 방식이 개발되고 있다.
예컨대 양준혁에 의해서 2015년 12월 24일자로 출원되고 2017년 4월 26일자로 등록된 "드론 충전 시스템"이라는 명칭의 한국 등록특허 제10-1732713호(특허문헌 2)는 무인 항공기를 충전 장치의 안착부에 안착시킨 후 무인 항공기의 배터리 모듈에 전력을 공급하는 충전 시스템을 개시하고 있다. 그러나 한국 등록특허 제10-1732713호에 개시된 구성에 따르면, 무인 항공기는 충전을 위해서 충전 장치에 착륙한 상태에서 충전이 완료될 때까지 대기해야 하므로 무인 항공기의 운영 시간이 현저하게 줄어든다는 단점이 있다.
1. 미국 특허공개공보 US2015/120094A1호. 2. 한국 등록특허 제10-1732713호.
본 발명의 목적은 홈을 구비하는 배터리 모듈을 슬라이딩 방식을 이용하여 배출하고 홈을 구비하는 충전된 배터리 모듈을 배터리 모듈 수용부로 삽입하고 고정하는 것에 의해서 배터리 모듈을 용이하고 신속하게 교체할 수 있으며 배터리 모듈을 교체하는 것에 소요되는 대기 시간을 최소화할 수 있고 배터리 모듈의 교체에 따른 비용을 최소화할 수 있는 무인 항공기 및 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 본체; 상기 본체에 구비되며, 요부(凹部)를 구비하는 배터리 모듈의 상기 요부에 삽입되거나 배출되어 상기 배터리 모듈을 고정(engage)하거나 고정 해제(release)하도록 구성된 배터리 모듈 결합부; 상기 배터리 모듈을 수용하도록 상기 본체에 구비되며, 상기 배터리 모듈이 슬라이딩 방식으로 삽입 또는 배출될 수 있도록 양 단부(端部)가 개방되고 상기 배터리 모듈 결합부가 상기 배터리 모듈을 고정하기 위한 제1 위치 및 상기 배터리 모듈을 고정 해제하기 위한 제2 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성된 관통공 및 상기 배터리 모듈이 내부에 수용되고 고정된 상태에서 상기 배터리 모듈의 전극 단자와 전기적으로 연결되는 전기 단자를 구비하는 배터리 모듈 수용부; 및 무인 항공기가 미리 지정된 배터리 교체 포인트에 착륙한 상태에서 미리 지정된 무인 항공기 제어 장치로부터 전송되는 제어 신호에 따라서 상기 배터리 모듈 결합부의 동작을 적어도 제어하는 제어부를 포함하는 무인 항공기 및 상기 무인 항공기와 관련된 기술을 제공한다.
본 발명에 따르면, 홈을 구비하는 배터리 모듈을 슬라이딩 방식을 이용하여 배출하고 홈을 구비하는 충전된 배터리 모듈을 배터리 모듈 수용부로 삽입하고 고정하는 것에 의해서 배터리 모듈을 용이하고 신속하게 교체할 수 있으며 배터리 모듈을 교체하는 것에 소요되는 대기 시간을 최소화할 수 있고 배터리 모듈의 교체에 따른 비용을 최소화할 수 있다.
특히 자동화 장치를 이용하여 무인 항공기의 기존 배터리 모듈을 배출하고 충전된 배터리 모듈을 삽입할 수 있도록 구성될 수 있으므로, 무인 항공기의 배터리 모듈을 교체하는 것에 소요되는 비용을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기의 예시적인 외관을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기의 예시적인 구성을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기에서 배터리 모듈 결합부가 제1 위치에 위치하는 것에 의해서 배터리 모듈이 고정된 상태를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기로부터 배터리 모듈을 배출하기 위해서 배터리 모듈 결합부가 제2 위치로 이동된 상태를 나타내는 도면.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기에서 배터리 모듈 결합부가 제2 위치로 이동된 상태에서 배터리 모듈을 배출하는 상태를 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기에서 배터리 모듈 결합부가 제2 위치로 이동된 상태에서 다른 배터리 모듈을 삽입한 상태를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기에서 배터리 모듈 결합부가 제1 위치에 위치하는 것에 의해서 다른 배터리 모듈이 고정된 상태를 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기로부터 배터리 모듈을 배출하는 상태를 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기로 다른 배터리 모듈을 삽입하는 상태를 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법의 예시적인 흐름도.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법의 예시적인 흐름도.
이하, 본 발명의 무인 항공기 및 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법의 실시예들을 첨부한 도면을 참조로 보다 구체적으로 설명한다. 한편 본 발명의 실시예들을 설명하기 위한 도면들에서, 설명의 편의를 위해서 실제 구성 중 일부만을 도시하거나 일부를 생략하여 도시하거나 변형하여 도시하거나 또는 축척이 다르게 도시될 수 있다.
<제1 실시예>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기의 예시적인 외관을 나타내는 도면이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기의 예시적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기(100)는 본체(110)와, 배터리 모듈 결합부(120, 보다 구체적으로 121, 125)와, 배터리 모듈 수용부(130)와, 제어부(150)와, 날개(160)와, 지지부(170)를 포함한다. 또한 무인 항공기(100)는 보조 전원(180)을 더 포함할 수 있다.
날개(160)는 무인 항공기(100)의 비행을 위해서 회전되도록 구성되며, 지지부(170)는 무인 항공기(100)가 착륙한 경우 무인 항공기(100)를 지지하도록 구성된다.
날개(160)와 지지부(170)의 구성은 기존의 무인 항공기와 실질적으로 동일하므로 이하 설명을 생략한다.
본체(110)는 배터리 모듈 결합부(120)와 배터리 모듈 수용부(130)와 제어부(150)와 날개(160)와 지지부(170)를 구비하도록 구성된 것으로서, 예컨대 합성 수지 또는 금속 재질로 형성된다.
배터리 모듈 결합부(120)는 본체(110)에 구비되며, 요부(도 4의 221, 225)를 구비하는 배터리 모듈(도 3의 200)의 요부(221, 225)에 삽입되거나 배출되어 배터리 모듈(200)을 고정하거나 고정 해제하도록 구성된다. 예컨대 도 2에 도시되듯이, 배터리 모듈 결합부(120)는 제1 고정부(121) 및 제2 고정부(125)를 포함할 수 있다. 그러나 배터리 모듈 결합부(120)는 배터리 모듈(200)에 구비된 요부의 형상 및 개수에 대응하여 설치될 수 있다. 예컨대 요부가 1개이면 1개, 즉 제1 고정부만이 설치되고, 요부가 3개이면 제1 고정부 내지 제3 고정부와 같이 3개의 고정부가 설치될 수도 있다. 예컨대 요부의 단면이 사각형이면 배터리 모듈 결합부(120)도 이에 대응하여 사각형의 단면을 가질 수 있다. 한편 요부와 배터리 모듈 결합부(120)가 접촉하여 배터리 모듈(200)이 고정될 수 있다면, 요부와 배터리 모듈 결합부(120)의 형상은 서로 달라도 무방하다.
이하의 설명에서 배터리 모듈 결합부(120)는 2개의 고정부를 포함하는 것으로 가정하여 설명하다.
제1 고정부(121)는 예컨대 배터리 모듈(200)의 제1 요부(221)에 삽입되거나 배출되도록 구성된다. 제2 고정부(125)는 예컨대 배터리 모듈(200)의 제2 요부(225)에 삽입되거나 배출되도록 구성된다. 즉 도 3에 도시되듯이, 예컨대 제1 고정부(121)는 배터리 모듈(200)의 제1 요부(221)에 전체적으로 접촉 가능하도록 구성되며 제2 고정부(125)는 배터리 모듈(200)의 제2 요부(225)에 전체적으로 접촉 가능하도록 구성된다. 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 배터리 모듈(200)의 제1 요부(221) 및 제2 요부(225)와 각각 접촉한 상태에서, 배터리 모듈(200)은 고정될 수 있다. 한편 도 3에서는 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 배터리 모듈(200)의 제1 요부(221) 및 제2 요부(225)와 각각 전체적으로 접촉한 상태가 도시되지만, 일부만이 접촉하는 것도 가능하다. 즉 배터리 모듈(200)을 고정할 수 있다면, 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)는 배터리 모듈(200)의 제1 요부(221) 및 제2 요부(225)와 각각 일부분만이 접촉할 수도 있다.
배터리 모듈 수용부(130)는 배터리 모듈(200)을 수용하도록 본체(110)에 구비되며, 배터리 모듈(200)이 슬라이딩 방식으로 삽입 또는 배출될 수 있도록 양 단부, 즉 양 끝부분이 개방되고 배터리 모듈 결합부(120)가 배터리 모듈(200)을 고정하기 위한 제1 위치 및 배터리 모듈(200)을 고정 해제하기 위한 제2 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성된 관통공(137, 139) 및 배터리 모듈(200)이 내부에 수용되고 고정된 상태에서 배터리 모듈(200)의 전극 단자(미도시)와 전기적으로 연결되는 전기 단자(131, 135)를 구비한다. 배터리 모듈(200)은 예컨대 배터리, 배터리를 보호하는 케이스 및 전극 단자를 구비할 수 있다. 또한 도 4에 도시되듯이 배터리 모듈(200)에는 요부(221, 225)가 구비된다. "배터리 모듈(200)이 슬라이딩 방식으로 삽입 또는 배출"된다는 것은 예컨대 후술하는 도 8 내지 도 9와 같이 배터리 모듈(200)을 미는 것에 의해서 배터리 모듈(200)을 배출하고, 다른 배터리 모듈(200')를 미는 것에 의해서 다른 배터리 모듈(200')을 삽입하는 것을 의미한다. 다른 배터리 모듈(200')은 배터리 모듈(200)과 실질적으로 동일하며, 완전히 충전된 배터리 모듈을 지칭한다.
한편 도 2를 참조하면, 관통공(137, 139)은 배터리 모듈 수용부(130)의 상면에 배치되고, 전기 단자(131, 135)는 배터리 모듈 수용부(130)의 측면에 배치되는 것으로 예시적으로 도시되지만, 관통공(137, 139) 또는 전기 단자(131, 135)가 배치되는 위치는 이에 한정되지 않는다. 예컨대 관통공(137, 139)이 배터리 모듈 수용부(130)의 측면에 배치되고, 전기 단자(131, 135)는 배터리 모듈 수용부(130)의 상면에 배치될 수도 있다. 관통공(137, 139)은 배터리 모듈 결합부(120)가 이동하는 방향에 대응하여 배치될 수 있고, 전기 단자(131, 135)는 배터리 모듈(200)의 전극 단자가 배치된 위치에 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
제어부(150)는 적어도 배터리 모듈 결합부(120), 즉 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)의 동작을 제어한다.
이하 도 3 내지 도 9를 참조하여, 제어부의 동작을 보다 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기에서 배터리 모듈 결합부가 제1 위치에 위치하는 것에 의해서 배터리 모듈이 고정된 상태를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 배터리 모듈 수용부(130) 내에 배치된 배터리 모듈(200)은 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 배터리 모듈(200)의 제1 요부(221) 및 제2 요부(225)에 삽입되는 것에 의해서 고정된다. 즉 제어부(150)의 제어에 의해서, 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)는 배터리 모듈(200)을 고정하기 위한 제1 위치에 위치한다.
예컨대 무인 항공기(100)에 배터리 모듈(200)을 장착하고 비행 중인 경우가 도 3에 도시된다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기로부터 배터리 모듈을 배출하기 위해서 배터리 모듈 결합부가 제2 위치로 이동된 상태를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 제어부(150)의 제어에 의해서, 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)는 배터리 모듈(200)을 고정 해제하기 위한 제2 위치에 위치한다. 즉 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 배터리 모듈(200)의 제1 요부(221) 및 제2 요부(225)로부터 각각 배출된다. 예컨대 무인 항공기(100)의 배터리 모듈(200)을 교체하기 위해서 배터리 모듈(200)을 배터리 모듈 수용부(130)로부터 배출하는 경우, 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 제2 위치에 위치한 상태에서 배터리 모듈(200)을 단순히 미는 것이 의해서 배터리 모듈(200)이 배출될 수 있다.
한편 전술하듯이 무인 항공기(100)는 보조 전원(180)을 더 포함할 수 있다. 보조 전원(180)은 예컨대 배터리 모듈(200)이 고정 해제된 경우에도 제어부(150) 및 배터리 모듈 결합부(120)에 전력을 제공할 수 있도록 구성된다. 또는 무인 항공기(100)는 보조 전원(180) 대신에 외부로부터 전력을 공급받는 전력 공급 단자를 더 포함할 수도 있다. 보조 전원(180) 또는 전력 공급 단자에 의해서, 무인 항공기(100)의 제어부(150) 및 배터리 모듈 결합부(120)는 배터리 모듈(200)과 전기적으로 연결되지 않는 경우에도 정상적으로 동작할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기에서 배터리 모듈 결합부가 제2 위치로 이동된 상태에서 배터리 모듈을 배출하는 상태를 나타내는 도면이다.
제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 배터리 모듈(200)을 고정 해제하기 위한 제2 위치에 위치한 상태에서, 배터리 모듈(200)을 미는 것에 의해서, 배터리 모듈(200)은 배터리 모듈 수용부(130)로부터 배출될 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기에서 배터리 모듈 결합부가 제2 위치로 이동된 상태에서 다른 배터리 모듈을 삽입한 상태를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 배터리 모듈(200)이 완전히 배출된 후, 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 배터리 모듈(200)을 고정 해제하기 위한 제2 위치에 위치한 상태에서, 다른 배터리 모듈(200')을 미는 것에 의해서, 배터리 모듈(200')은 배터리 모듈 수용부(130) 내로 삽입될 수 있다. 배터리 모듈(200')은 배터리 모듈(200')에 구비된 제1 요부(221') 및 제2 요부(225')가 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125) 바로 아래에 위치할 때까지 이동된다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기에서 배터리 모듈 결합부가 제1 위치에 위치하는 것에 의해서 다른 배터리 모듈이 고정된 상태를 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 제어부(150)는 제1 고정부(121) 및 제2 고정부(125)가 제1 치에 위치하도록 제1 고정부(121) 및 제2 고정부(125)를 제어한다. 즉 제1 고정부(121) 및 제2 고정부(125)는 배터리 모듈(200')에 구비된 제1 요부(221') 및 제2 요부(225')에 각각 삽입된다. 이에 의해서, 배터리 모듈(200')은 배터리 모듈 수용부(130) 내에서 제1 고정부(121) 및 제2 고정부(125)에 의해서 고정된다.
한편 도 3 내지 도 7에서, 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)는 제어부(150)에 의해서 수직 방향으로 이동되도록 제어되는 것으로 예시적으로 도시되었다. 즉, 전술한 제1 위치와 제2 위치는 수직 위치가 다르며, 따라서 배터리 모듈 결합부(120), 즉 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)는 제어부(150)에 의해서 수직 방향으로 이동되도록 제어된다. 그러나 예컨대 전술한 제1 위치와 제2 위치는 수평 위치가 다르도록 구성할 수도 있다. 수평 위치가 다른 경우, 배터리 모듈 결합부(120), 즉 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)는 제어부(150)에 의해서 수평 방향으로 이동되도록 제어될 수 있다.
한편 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기(100)는 자동화된 시스템을 이용하여 배터리 모듈(200)을 배출하거나 삽입하도록 구성될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기로부터 배터리 모듈을 배출하는 상태를 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 무인 항공기로 다른 배터리 모듈을 삽입하는 상태를 나타내는 도면이다.
예컨대 다수의 무인 항공기를 운영하여 배송 업무를 수행하는 배송 회사는 무인 항공기의 배터리 모듈을 자동적으로 교체하기 위해서 자동화된 장치를 사용할 수 있다.
도 8을 참조하면, 무인 항공기(100)는 배터리 교체를 위해서 미리 지정된 배터리 교체 포인트에 착륙한 상태이다.
배터리 교체 포인트는 예컨대 무인 항공기(100)를 지지하는 지지부(310)와, 무인 항공기(100)로 배터리 모듈(200)을 이송하거나 무인 항공기로부터 배터리 모듈(200)을 배출하도록 구성된 이송부(330, 340)와, 배터리 모듈(200)을 밀어서 슬라이딩 방식으로 이동시키는 이동부(350)로 구성된다. 이송부(330, 340)는 예컨대 컨베이어 벨트와 같은 형태일 수 있고, 이동부(350)는 예컨대 수평 이동하는 봉과 같은 형태일 수 있다. 또한 배터리 교체 포인트는 전술하듯이 무인 항공기(100)의 전력 공급 단자(미도시)로 전력을 공급할 수 있도록 구성될 수도 있다.
제어부(150)는 무인 항공기(100)가 지지부(310)에 착륙한 상태에서 미리 지정된 무인 항공기 제어 장치(미도시)로부터 전송되는 제어 신호에 따라서 배터리 모듈 결합부(120)의 동작을 제어한다. 무인 항공기 제어 장치는 예컨대 배터리 교체 포인트에 배치되고 이동부(350)의 동작과 연계하여 자동적으로 무인 항공기(100)를 제어하거나 또는 조작자의 신호 입력에 따라서 제어 신호를 생성할 수 있다.
제어 신호는 예컨대 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 제2 위치에 위치하도록 제어하는 제1 제어 신호 및 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 제1 위치에 위치하도록 제어하는 제2 제어 신호를 순차적으로 포함할 수 있다.
즉 무인 항공기(100)가 착륙하여 배터리 모듈(200)을 배출할 준비가 된 상태이면, 제어부(150)는 무인 항공기 제어 장치로부터 제1 제어 신호를 수신한다. 제어부(150)는 제1 제어 신호에 따라서 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 제2 위치에 위치하도록 제어한다. 즉 예컨대 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)는 배터리 모듈(200)을 고정 해제하기 위한 제2 위치에 위치한다.
이 상태에서, 이동부(350)는 무인 항공기(100)에 장착되었던 배터리 모듈(200)을 밀어서 배출한다. 즉 도 8에 화살표로 도시된 방향으로, 배터리 모듈(200)은 배출된다.
배터리 모듈(200)이 배출된 후, 이동부(350)는 다시 제자리로 돌아간다. 배터리 모듈(200)이 배출된 후. 이동부(350)에 의해서 다시 새로운 배터리 모듈, 즉 완전히 충전된 배터리 모듈(200')이 배터리 모듈 수용부(130)로 삽입된다. 예컨대 도 6에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(200')은 배터리 모듈(200')에 구비된 제1 요부(221') 및 제2 요부(225')가 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125) 바로 아래에 위치할 때까지 이동된다. 무인 항공기 제어 장치는 예컨대 이동부(350)의 이동량을 기초로 배터리 모듈(200')에 구비된 제1 요부(221') 및 제2 요부(225')가 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125) 바로 아래에 위치할 때를 검출하여 제2 제어 신호를 생성하고 이를 제어부(150)로 전송한다. 무인 항공기 제어 장치로부터 제2 제어 신호를 수신하면, 제어부(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(150)는 제2 제어 신호에 따라서 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 제1 위치에 위치하도록 제어한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 슬라이딩 방식을 이용하여 배터리 모듈 수용부에 장착된 기존 배터리 모듈을 배출하고 충전된 배터리 모듈을 배터리 모듈 수용부로 삽입하고 고정하는 것에 의해서 배터리 모듈을 신속하게 교체할 수 있으며 배터리 모듈을 교체하는 것에 소요되는 대기 시간을 최소화할 수 있다. 특히 자동화 장치를 이용하여 무인 항공기의 기존 배터리 모듈을 배출하고 충전된 배터리 모듈을 삽입할 수 있도록 구성될 수 있으므로, 무인 항공기의 배터리 모듈을 교체하는 것에 소요되는 비용을 최소화할 수 있다.
<제2 실시예>
본 발명의 제2 실시예는 예컨대 도 8 및 도 9에 도시된 자동화된 시스템을 이용하여 제1 실시예에 따른 무인 항공기(100)의 배터리 모듈(200)을 교체하는 방법이다. 보다 상세하게는 무인 항공기(100)의 제어부(150)에 의해서 수행되는 배터리 모듈 교체 방법이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법의 예시적인 흐름도이다.
우선 제어부(150)는 무인 항공기(100)가 미리 지정된 배터리 교체 포인트에 착륙한 후 미리 지정된 무인 항공기 제어 장치로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신한다(S110).
다음에는, 제어부(150)는 제1 제어 신호에 따라서 배터리 모듈 결합부(120)가 제2 위치에 위치하도록 배터리 모듈 결합부(120)를 제어한다(S120).
다음에는, 제어부(150)는 무인 항공기 제어 장치로부터 전송되는 제2 제어 신호를 수신한다(S130).
다음에는, 제어부(150)는 제2 제어 신호에 따라서 배터리 모듈 결합부(120)가 제1 위치에 위치하도록 배터리 모듈 결합부(120)를 제어한다(S240).
본 발명의 제2 실시예에 대한 상세한 설명은 예컨대 도 8 및 도 9를 참조로 설명한 본 발명의 제1 실시예에 대한 설명과 중복되므로 생략한다. 다만 본 발명의 제2 실시예는 예컨대 배터리 모듈 결합부(120)가 1개의 고정부만을 포함하는 경우, 즉 배터리 모듈(200)이 1개의 요부만을 구비하는 경우에도 적용될 수 있다.
<제3 실시예>
본 발명의 제3 실시예는 예컨대 도 8 및 도 9에 도시된 자동화된 시스템을 이용하여 제1 실시예에 따른 무인 항공기(100)의 배터리 모듈(200)을 교체하는 방법이다. 보다 상세하게는 무인 항공기(100)의 제어부(150)에 의해서 수행되는 배터리 모듈 교체 방법이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법의 예시적인 흐름도이다.
우선 제어부(150)는 무인 항공기(100)가 미리 지정된 배터리 교체 포인트에 착륙한 후 미리 지정된 무인 항공기 제어 장치로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신한다(S110).
다음에는, 제어부(150)는 제1 제어 신호에 따라서 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 제2 위치에 위치하도록 배터리 모듈 결합부(120)를 제어한다(S120).
다음에는, 제어부(150)는 무인 항공기 제어 장치로부터 전송되는 제2 제어 신호를 수신한다(S130).
다음에는, 제어부(150)는 제2 제어 신호에 따라서 제1 고정부(121)와 제2 고정부(125)가 제1 위치에 위치하도록 배터리 모듈 결합부(120)를 제어한다(S240).
본 발명의 제3 실시예에 대한 상세한 설명은 예컨대 도 8 및 도 9를 참조로 설명한 본 발명의 제1 실시예에 대한 설명과 중복되므로 생략한다. 다만 본 발명의 제3 실시예는 예컨대 배터리 모듈 결합부(120)가 2개의 고정부 또는 그 이상의 고정부를 포함하는 경우, 즉 배터리 모듈(200)이 2개 이상의 요부를 구비하는 경우에 적용될 수 있다.
비록 본 발명의 구성이 구체적으로 설명되었지만 이는 단지 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능할 것이다.
따라서 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명에 따르면, 홈을 구비하는 배터리 모듈을 슬라이딩 방식을 이용하여 배출하고 홈을 구비하는 충전된 배터리 모듈을 배터리 모듈 수용부로 삽입하고 고정하는 것에 의해서 배터리 모듈을 용이하고 신속하게 교체할 수 있으며 배터리 모듈을 교체하는 것에 소요되는 대기 시간을 최소화할 수 있고 배터리 모듈의 교체에 따른 비용을 최소화할 수 있다.
특히 자동화 장치를 이용하여 무인 항공기의 기존 배터리 모듈을 배출하고 충전된 배터리 모듈을 삽입할 수 있도록 구성될 수 있으므로, 무인 항공기의 배터리 모듈을 교체하는 것에 소요되는 비용을 최소화할 수 있다.
100: 무인 항공기 110: 본체
120: 배터리 모듈 결합부 121, 125: 고정부
130: 배터리 모듈 수용부 131, 135: 전기 단자
137, 139: 관통공 150: 제어부
160: 날개 170: 지지부
180: 보조 전원 200: 배터리 모듈
310: 지지부 330, 340: 이송부
350: 이동부

Claims (16)

  1. 본체;
    상기 본체에 구비되며, 요부(凹部)를 구비하는 배터리 모듈의 상기 요부에 삽입되거나 배출되어 상기 배터리 모듈을 고정(engage)하거나 고정 해제(release)하도록 구성된 배터리 모듈 결합부;
    상기 배터리 모듈을 수용하도록 상기 본체에 구비되며, 상기 배터리 모듈이 슬라이딩 방식으로 삽입 또는 배출될 수 있도록 양 단부(端部)가 개방되고 상기 배터리 모듈 결합부가 상기 배터리 모듈을 고정하기 위한 제1 위치 및 상기 배터리 모듈을 고정 해제하기 위한 제2 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성된 관통공 및 상기 배터리 모듈이 내부에 수용되고 고정된 상태에서 상기 배터리 모듈의 전극 단자와 전기적으로 연결되는 전기 단자를 구비하는 배터리 모듈 수용부; 및
    무인 항공기가 미리 지정된 배터리 교체 포인트에 착륙한 상태에서 미리 지정된 무인 항공기 제어 장치로부터 전송되는 제어 신호에 따라서 상기 배터리 모듈 결합부의 동작을 적어도 제어하는 제어부
    를 포함하는 무인 항공기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치는 수직 위치가 다른 것이고,
    상기 제어부는 상기 배터리 모듈 결합부를 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 사이에서 수직 이동하도록 제어하는 것인 무인 항공기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치는 수평 위치가 다른 것이고,
    상기 제어부는 상기 배터리 모듈 결합부를 상기 제1 위치 및 상기 제2 위치 사이에서 수평 이동하도록 제어하는 것인 무인 항공기.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 신호는 상기 배터리 모듈 결합부가 상기 제2 위치에 위치하도록 제어하는 제1 신호 및 상기 배터리 모듈 결합부가 상기 제1 위치에 위치하도록 제어하는 제2 제어 신호를 순차적으로 포함하는 것인 무인 항공기.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부 및 상기 배터리 모듈 결합부에 전력을 제공하는 보조 전원; 및
    외부로부터 전력을 공급받는 전력 공급 단자
    중 적어도 하나를 더 포함하는 무인 항공기.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 모듈 결합부는, 상기 배터리 모듈의 제1 요부(凹部)에 삽입 가능한 제1 고정부 및 상기 배터리 모듈의 제2 요부에 삽입 가능한 제2 고정부를 포함하는 것이고,
    상기 제어부는 상기 배터리 모듈을 상기 배터리 모듈 수용부에 고정하는 경우 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부가 상기 제1 위치에 위치하도록 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부의 동작을 제어하고, 상기 배터리 모듈을 상기 배터리 모듈 수용부로부터 배출하는 경우 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부가 상기 제2 위치에 위치하도록 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부의 동작을 제어하는 것인 무인 항공기.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 본체; 상기 본체에 구비되며, 요부를 구비하는 배터리 모듈의 상기 요부에 삽입되거나 배출되어 상기 배터리 모듈을 고정하거나 고정 해제하도록 구성된 배터리 모듈 결합부; 상기 배터리 모듈을 수용하도록 상기 본체에 구비되며, 상기 배터리 모듈이 슬라이딩 방식으로 삽입 또는 배출될 수 있도록 양 단부가 개방되고 상기 배터리 모듈 결합부가 상기 배터리 모듈을 고정하기 위한 제1 위치 및 상기 배터리 모듈을 고정 해제하기 위한 제2 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성된 관통공 및 상기 배터리 모듈이 내부에 수용되고 고정된 상태에서 상기 배터리 모듈의 전극 단자와 전기적으로 연결되는 전기 단자를 구비하는 배터리 모듈 수용부; 및 적어도 상기 배터리 모듈 결합부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 무인 항공기의 상기 제어부에서 수행되는 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법으로서,
    (a) 상기 무인 항공기가 미리 지정된 배터리 교체 포인트에 착륙한 후 미리 지정된 무인 항공기 제어 장치로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
    (b) 상기 제1 제어 신호에 따라서 상기 배터리 모듈 결합부가 상기 제2 위치에 위치하도록 상기 배터리 모듈 결합부를 제어하는 단계;
    (c) 상기 무인 항공기 제어 장치로부터 전송되는 제2 제어 신호를 수신하는 단계; 및
    (d) 상기 제2 제어 신호에 따라서 상기 배터리 모듈 결합부가 상기 제1 위치에 위치하도록 상기 배터리 모듈 결합부를 제어하는 단계
    를 포함하는 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치는 수직 위치가 다른 것인 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치는 수평 위치가 다른 것인 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법.
  14. 본체; 상기 본체에 구비되며, 제1 요부 및 제2 요부를 구비하는 배터리 모듈의 상기 제1 요부 및 제2 요부에 삽입되거나 배출되어 상기 배터리 모듈을 고정하거나 고정 해제하도록 구성된 제1 고정부 및 제2 고정부를 포함하는 배터리 모듈 결합부; 상기 배터리 모듈을 수용하도록 상기 본체에 구비되며, 상기 배터리 모듈이 슬라이딩 방식으로 삽입 또는 배출될 수 있도록 양 단부가 개방되고 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부가 상기 배터리 모듈을 고정하기 위한 제1 위치 및 상기 배터리 모듈을 고정 해제하기 위한 제2 위치 사이에서 이동 가능하도록 구성된 관통공 및 상기 배터리 모듈이 내부에 수용되고 고정된 상태에서 상기 배터리 모듈의 전극 단자와 전기적으로 연결되는 전기 단자를 구비하는 배터리 모듈 수용부; 및 적어도 상기 배터리 모듈 결합부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 무인 항공기의 상기 제어부에서 수행되는 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법으로서,
    (a) 상기 무인 항공기가 미리 지정된 배터리 교체 포인트에 착륙한 후 미리 지정된 무인 항공기 제어 장치로부터 전송되는 제1 제어 신호를 수신하는 단계;
    (b) 상기 제1 제어 신호에 따라서 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부가 상기 제2 위치에 위치하도록 상기 배터리 모듈 결합부를 제어하는 단계;
    (c) 상기 무인 항공기 제어 장치로부터 전송되는 제2 제어 신호를 수신하는 단계; 및
    (d) 상기 제2 제어 신호에 따라서 상기 제1 고정부 및 상기 제2 고정부가 상기 제1 위치에 위치하도록 상기 배터리 모듈 결합부를 제어하는 단계
    를 포함하는 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치는 수직 위치가 다른 것인 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1 위치 및 상기 제2 위치는 수평 위치가 다른 것인 무인 항공기의 배터리 모듈 교체 방법.
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JP2012144360A (ja) * 2011-01-14 2012-08-02 Mitsubishi Electric Corp エレベータのバッテリモジュール

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