KR102057657B1 - 지면 탐지기 및 이를 구비하는 드론과 그 착륙 방법 - Google Patents

지면 탐지기 및 이를 구비하는 드론과 그 착륙 방법 Download PDF

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강호열
하재옥
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Abstract

지면 탐지기 및 이를 구비하는 드론과 그 착륙 방법이 개시된다. 개시되는 일 실시예에 따른 드론은, 하나 이상의 로터부 및 드론 본체를 포함하는 드론으로서, 드론은, 착륙 대상 지면으로 투하되고, 착륙 대상 지면의 상태 및 성분 중 하나 이상을 측정하는 지면 탐지기, 및 입력되는 투하 명령에 따라 지면 탐지기를 착륙 대상 지면으로 투하시키는 탐지기 투하부를 더 포함한다.

Description

지면 탐지기 및 이를 구비하는 드론과 그 착륙 방법{EARTH'S SURFACE DETECTOR, DRONE WITH THE SAME AND METHOD FOR LANDING OF THE DRONE}
본 발명의 실시예는 드론의 착륙 기술과 관련된다.
드론(Drone)은 사람이 탑승하지 않고 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행하는 비행체로서, 주로 군사적 용도로 활용되어 왔으나, 최근에는 운송 분야, 보안 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 개인적인 용도로도 활용되고 있는 실정이다.
한편, 드론의 착륙 시 지면에 나뭇가지, 돌 등이 있을 경우 드론이 넘어지는 경우가 발생하여 드론이 손상될 우려가 있다. 기존에는 레이더 등으로 지표면 형태를 측정하였으나, 지표면 구성 성분의 특징까지는 측정할 수 없다는 문제점이 있다. 지표면의 구성 성분이 찰흙인 경우 드론이 착륙 후 기체가 기울어져 전복될 수 있고, 고운 모래인 경우 모래가 드론 내부로 유입되어 전자기기의 오동작을 유발할 수 있으며, 깊은 웅덩이는 드론이 빠져 기체 고장을 유발하게 된다.
한국등록특허공보 제10-1811037호(2017.12.20)
본 발명의 실시예는 지면의 상태 및 성분에 따라 드론의 착륙 여부를 결정할 수 있는 기법을 제공하기 위한 것이다.
개시되는 일 실시예에 따른 드론은, 하나 이상의 로터부 및 드론 본체를 포함하는 드론으로서, 상기 드론은, 착륙 대상 지면으로 투하되고, 상기 착륙 대상 지면의 상태 및 성분 중 하나 이상을 측정하는 지면 탐지기; 및 입력되는 투하 명령에 따라 상기 지면 탐지기를 상기 착륙 대상 지면으로 투하시키는 탐지기 투하부를 더 포함한다.
상기 탐지기 투하부는, 상기 지면 탐지기를 붙들고 있다가 상기 투하 명령이 입력되는 경우 상기 지면 탐지기를 놓아 상기 지면 탐지기를 투하시킬 수 있다.
상기 드론은, 상기 드론 본체에 장착되고, 상기 지면 탐지기를 수용하는 탐지기 수용부; 및 상기 탐지기 수용부에 마련되고, 상기 탐지기 수용부의 일측을 개폐하는 도어를 더 포함하고, 상기 탐지기 부하부는, 상기 투하 명령이 입력되는 경우 상기 도어를 개방하여 상기 지면 탐지기를 상기 착륙 대상 지면으로 투하시킬 수 있다.
상기 지면 탐지기는, 하우징; 상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 착륙 대상 지면을 촬영하는 하나 이상의 카메라; 상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 지면 탐지기의 자세, 속도, 및 가속도 중 하나 이상을 측정하는 가속도 센서; 및 상기 카메라의 촬영 영상 및 상기 가속도 센서의 센싱 데이터를 상기 드론 본체로 송신하는 무선 통신부를 포함할 수 있다.
상기 하우징은, 지면에서 구를 수 있도록 구형으로 이루어지고, 소정 경도 및 탄성을 가지는 재질로 이루어질 수 있다.
상기 지면 탐지기는, 상기 하우징 내에 마련되고, 상기 하우징의 내경과 대응하는 길이로 마련되며, 상기 하우징의 중심을 지나도록 마련되고, 상호 수직하게 마련되는 제1 지지축, 제2 지지축, 및 제3 지지축을 더 포함하고, 상기 카메라는, 상기 하우징의 표면에서 상기 제1 지지축 내지 제3 지지축의 양단부에 각각 마련될 수 있다.
상기 드론은, 상기 카메라의 촬영 영상 및 상기 가속도 센서의 센싱 데이터를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 상태 및 상기 착륙 대상 지면의 구성 성분을 분석하는 지면 분석부; 및 상기 분석 결과에 따라 상기 드론의 착륙 여부를 결정하는 착륙 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 지면 분석부는, 상기 지면 탐지기의 재질 정보 및 상기 지면 탐지기의 지면 착지 시 가속도 변화를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 지면 탄성 정도를 측정하고, 상기 측정한 지면 탄성 정도를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 구성 성분을 판단할 수 있다.
상기 지면 분석부는, 상기 가속도 센서의 센싱 데이터를 기반으로 상기 지면 탐지기가 상기 착륙 대상 지면에서 구르는 구간을 검출하고, 상기 지면 탐지기의 총 구르는 시간 및 구르는 동안의 속도를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 경사도를 측정할 수 있다.
상기 지면 탐지기는, 지면에서 구를 수 있도록 구형으로 이루어지고, 소정 경도 및 탄성을 가지는 재질로 이루어지는 하우징; 상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 착륙 대상 지면을 촬영하는 하나 이상의 카메라; 상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 지면 탐지기의 자세, 속도, 및 가속도 중 하나 이상을 측정하는 가속도 센서; 상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 착륙 대상 지면의 습도를 측정하는 습도 센서; 상기 카메라의 촬영 영상, 상기 가속도 센서의 센싱 데이터, 및 상기 습도 센서의 센싱 데이터를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 상태 및 상기 착륙 대상 지면의 구성 성분을 분석하는 지면 분석부를 포함할 수 있다.
개시되는 일 실시예에 따른 지면 탐지기는, 드론에 탑재되고 착륙 대상 지면으로 투하되는 지면 탐지기로서, 상기 지면 탐지기는, 지면에서 구를 수 있도록 구형으로 이루어지고, 소정 경도 및 탄성을 가지는 재질로 이루어지는 하우징; 상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 착륙 대상 지면을 촬영하는 하나 이상의 카메라; 상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 지면 탐지기의 자세, 속도, 및 가속도 중 하나 이상을 측정하는 가속도 센서; 및 상기 카메라의 촬영 영상 및 상기 가속도 센서의 센싱 데이터를 상기 드론으로 송신하는 무선 통신부를 포함한다.
개시되는 일 실시예에 따른 드론의 착륙 방법은, 하나 이상의 프로세서들, 및 상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에서 수행되는 방법으로서, 입력되는 투하 명령에 따라 지면 탐지기를 착륙 대상 지면으로 투하시키는 단계; 상기 지면 탐지기로부터 상기 착륙 대상 지면을 촬영한 영상, 상기 지면 탐지기의 가속도 센싱 데이터, 및 상기 착륙 대상 지면의 습도 센싱 데이터 중 하나 이상을 수신하는 단계; 상기 상기 착륙 대상 지면을 촬영한 영상, 상기 지면 탐지기의 가속도 센싱 데이터, 및 상기 착륙 대상 지면의 습도 센싱 데이터를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 상태 및 상기 착륙 대상 지면의 구성 성분을 분석하는 단계; 및 상기 분석 결과에 따라 상기 착륙 대상 지면으로의 착륙 여부를 결정하는 단계를 포함한다.
개시되는 실시예에 의하면, 드론의 착륙 전에 지면 탐지기를 지상에 투하시킨 후, 지면 탐지기가 획득한 촬영 영상 및 센싱 데이터에 기반하여 착륙 대상 지면의 상태 및 성분을 분석한 후 착륙 여부를 결정함으로써, 드론의 착륙 시 드론이 전복되거나 드론의 기체 고장을 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지면 탐지부를 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에서, 지면 탐지기가 지면으로 투하되는 상태를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지면 탐지기를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지면 탐지기의 구성을 나타낸 블록도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 본체의 구성을 나타낸 블록도
도 7은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경을 예시하여 설명하기 위한 블록도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다. 또한 본 명세서에 있어서, 2 이상의 데이터 또는 정보가 "관련"된다는 것은 하나의 데이터(또는 정보)를 획득하면, 그에 기초하여 다른 데이터(또는 정보)의 적어도 일부를 획득할 수 있음을 의미한다.
한편, 상측, 하측, 일측, 타측 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면들의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시예의 구성 요소는 다양한 배향으로 위치 설정될 수 있으므로, 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 드론(100)은 드론 본체(102), 암 프레임(104), 로터부(106), 및 지면 탐지부(108)를 포함할 수 있다.
여기서, 로터부(106)는 제1 로터부(106-1), 제2 로터부(106-2), 제3 로터부(106-3), 및 제4 로터부(106-4)를 포함할 수 있다. 또한, 암 프레임(104)은 제1 암 프레임(104-1), 제2 암 프레임(104-2), 제3 암 프레임(104-3), 및 제4 암 프레임(104-4)을 포함할 수 있다.
드론(100)은 사람이 탑승하지 않고 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행하는 비행체로서, 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)로도 지칭될 수 있으나, 탑승자 없이 원격 조정에 의해 비행하거나 지정된 경로를 따라 자율적으로 비행할 수 있는 모든 형태의 비행체를 포함할 수 있으며, 특정한 명칭 및 형태에 제한되는 것은 아니다. 드론(100)은 군사, 운송, 방범, 관찰, 촬영 등 다양한 용도로 운용될 수 있으며, 그 용도에 따라 카메라, 적외선 센서, 열 감지 센서, 자세 센서, 위치 측정 센서(예를 들어, GPS 수신기) 등과 같은 다양한 센서들이 탑재될 수 있다.
드론 본체(102)는 드론(100)의 중심부에 위치할 수 있다. 드론 본체(102)에는 드론(100)을 제어하기 위한 모듈, 회로, 부품들이 내장되거나 장착될 수 있다. 또한, 드론 본체(102)에는 카메라 또는 센서 등과 같은 다양한 부수 장비들이 장착될 수 있다. 또한, 드론 본체(102)에는 로터부(106)를 구동시키기 위한 배터리 등이 장착될 수 있다.
암 프레임(104)은 드론 본체(102)와 로터부(106)를 연결하는 역할을 한다. 제1 암 프레임(104-1)은 드론 본체(102)와 제1 로터부(106-1)를 연결할 수 있다. 제1 암 프레임(104-1)은 드론 본체(102)의 외주면에서 제1 방향으로 돌출되어 제1 로터부(106-1)와 연결될 수 있다. 제2 암 프레임(104-2)은 드론 본체(102)의 외주면에서 제1 방향과 반대되는 제2 방향으로 돌출되어 제2 로터부(106-2)와 연결될 수 있다. 제2 암 프레임(104-2)은 제1 암 프레임(104-1)과 동일 직선 상에 마련될 수 있다. 제3 암 프레임(104-3)은 드론 본체(102)의 외주면에서 제1 방향과 직각인 제3 방향으로 돌출되어 제3 로터부(106-3)와 연결될 수 있다. 제4 암 프레임(104-4)은 드론 본체(102)의 외주면에서 제3 방향과 반대 방향인 제4 방향으로 돌출되어 제4 로터부(106-4)와 연결될 수 있다. 제4 암 프레임(104-4)은 제3 암 프레임(104-3)과 동일 직선 상에 마련될 수 있다.
즉, 제1 암 프레임(104-1) 내지 제4 암 프레임(104-4)은 드론 본체(102)의 외주면에서 일정 각도 간격으로 이격되어 방사형(放射形) 형태로 마련될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 제1 암 프레임(104-1)과 제2 암 프레임(104-2)이 일체로 형성되고, 제3 암 프레임(104-3)과 제4 암 프레임(104-4)이 일체로 형성될 수도 있다.
로터부(106)는 드론(100)에 양력 및 추력을 제공한다. 각 로터부(106-1 ~ 106-4)는 프로펠러를 구비한다. 여기서, 드론 본체(102)를 기준으로 대각선 방향으로 대향하는 제1 로터부(106-1) 및 제2 로터부(106-2)가 동일한 회전 방향으로 회전하도록 마련될 수 있다. 또한, 드론 본체(102)를 기준으로 대각선 방향으로 대향하는 제3 로터부(106-3) 및 제4 로터부(106-4)가 동일한 회전 방향으로 회전하도록 마련될 수 있다. 이때, 제1 로터부(106-1) 및 제2 로터부(106-2)는 제1 회전 방향으로 회전하도록 마련될 수 있다. 또한, 제3 로터부(106-3) 및 제4 로터부(106-4)는 제1 회전 방향과 반대 방향인 제2 회전 방향으로 회전하도록 마련될 수 있다.
여기서는, 로터부(106)가 4개인 것으로 설명하였으나, 로터부(106)의 개수가 이에 한정되는 것은 아니며, 그 이외의 다양한 개수로 마련될 수 있다. 로터부(106)의 개수가 변경됨에 따라 암 프레임(104)의 개수 및 구조도 그에 맞게 변경될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며 드론(100)은 별도의 암 프레임 없이 구현될 수도 있다. 예를 들어, 로터부(106)는 드론 본체(102)에 직접 형성될 수도 있다. 즉, 드론(100)은 특정 형태의 드론에 한정되는 것은 아니며 모든 형태의 드론이 포함될 수 있다.
지면 탐지부(108)는 드론 본체(102)에 장착될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 지면 탐지부(108)는 드론 본체(102)의 하부에 장착될 수 있으나, 장착 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 지면 탐지부(108)는 드론(100)이 착륙할 지면의 상태 및 지면의 성분 등을 탐지하기 위한 것이다. 지면 탐지부(108)는 드론(100)에서 투하되어 드론(100)이 착륙할 지면의 상태 및 성분 등을 탐지하는 지면 탐지기(미도시)를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지면 탐지부를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에서, 지면 탐지기가 지면으로 투하되는 상태를 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 지면 탐지부(108)는 탐지기 수용부(111), 탐지기 투하부(113), 및 지면 탐지기(115)를 포함할 수 있다.
탐지기 수용부(111)는 드론 본체(102)에 장착될 수 있다. 탐지기 수용부(111)는 드론 본체(102)의 하부에 장착될 수 있으나, 장착 위치가 이에 한정되는 것은 아니다. 탐지기 수용부(111)는 지면 탐지기(115)를 내부에 수용할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 탐지기 수용부(111)는 박스 형태의 하우징으로 마련될 수 있으나, 그 형태가 이에 한정되는 것은 아니다.
탐지기 투하부(113)는 입력되는 투하 명령에 따라 탐지기 수용부(111) 내에 수용된 지면 탐지기(115)를 지면으로 투하시킬 수 있다. 예시적인 실시예에서, 탐지기 수용부(111)에는 도어(111a)가 설치될 수 있다. 도어(111a)는 탐지기 수용부(111)의 하면에 설치될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 탐지기 투하부(113)는 투하 명령이 입력되는 경우, 도어(111a)를 오픈하여 지면 탐지기(115)를 투하하도록 마련될 수 있다. 도어(111a)의 오픈 방식은 슬라이드 방식 또는 힌지 회전 방식 등 다양한 방식으로 이루어질 수 있다.
여기서는 탐지기 투하부(113)가 탐지기 수용부(111)에 마련되는 도어(111a)를 오픈하여 지면 탐지기(115)를 투하하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 별도의 탐지기 수용부(111) 없이 탐지기 투하부(113)가 지면 탐지기(115)를 붙잡고 있다가 투하 명령이 입력되는 경우, 지면 탐지기(115)를 놓아서 투하할 수도 있다.
지면 탐지기(115)는 드론(100)이 착륙할 지면으로 투하될 수 있다. 지면 탐지기(115)는 드론(100)이 착륙하기 전에 착륙 대상 지면의 상태 및 성분 등을 탐지하는 역할을 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지면 탐지기(115)를 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지면 탐지기(115)의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 4 및 도 5를 참조하면, 지면 탐지기(115)는 하우징(121), 지지축(123), 카메라(125), 센서부(127), 무선 통신부(129), 및 전원부(131)를 포함할 수 있다.
하우징(121)은 지면 탐지기(115)의 외형을 이루는 부분이다. 하우징(121)은 구형으로 이루어질 수 있다. 즉, 하우징(121)은 지면 탐지기(115)가 지면에서 구를 수 있도록 구형으로 이루어질 수 있다. 하우징(121)은 일정 경도 및 탄성을 가지는 재질로 이루어질 수 있다.
지지축(123)은 하우징(121)의 내부에 마련될 수 있다. 지지축(123)은 제1 지지축(123a) 내지 제3 지지축(123c)를 포함할 수 있다. 제1 지지축(123a) 내지 제3 지지축(123c)은 서로 수직하게 마련될 수 있다. 제1 지지축(123a) 내지 제3 지지축(123c)은 각각 하우징(121)의 중심을 지나도록 마련될 수 있다. 제1 지지축(123a) 내지 제3 지지축(123c)은 각각 하우징(121)의 직경과 대응되는 길이로 마련될 수 있다.
카메라(125)는 하나 이상이 하우징(121)에 마련될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 카메라(125)는 360도 촬영 영상을 생성하도록 복수 개가 마련될 수 있다. 예를 들어, 카메라(125)는 하우징(121)에 6개가 마련될 수 있다. 카메라(125)는 하우징(121)에서 제1 지지축(123a) 내지 제3 지지축(123c)의 양 단부에 각각 마련될 수 있다. 즉, 카메라(125)는 지면 탐지기(115)의 표면에서 동서남북 방향 및 상하 방향에 각각 마련될 수 있다.
카메라(125)는 지면 탐지기(115)가 투하되는 경우 촬영을 개시할 수 있다. 카메라(125)는 지면 탐지기(115)가 투하되는 시점으로부터 기 설정된 시간 동안 촬영 동작을 수행할 수 있다. 카메라(125)는 지면 탐지기(115) 주변을 촬영 할 수 있다.
센서부(127)는 가속도 센서(127-1) 및 습도 센서(127-2)를 포함할 수 있다. 가속도 센서(127-1)는 지면 탐지기(115)의 투하 시점으로부터 기 설정된 시간 동안 지면 탐지기(115)의 가속도를 측정할 수 있다. 가속도 센서(127-1)는 3축 가속도 센서가 사용될 수 있다. 이 경우, 가속도 센서(127-1)는 지면 탐지기(115)의 자세, 속도, 가속도 등을 측정하게 된다. 습도 센서(127-2)는 지면 탐지기(115)의 투하 시점으로부터 기 설정된 시간 동안 지면 탐지기(115) 주변의 습도를 측정할 수 있다.
무선 통신부(129)는 드론 본체(102)와 무선 통신을 수행할 수 있다. 무선 통신부(129)는 카메라(125)가 촬영한 영상을 드론 본체(102)로 송신할 수 있다. 또한, 무선 통신부(129)는 센서부(127)가 측정한 센싱 데이터(가속도 센싱 데이터 및 습도 센싱 데이터 등)를 드론 본체(102)로 송신할 수 있다. 드론 본체(102)는 카메라(125)의 촬영 영상 및 센서부(127)의 센싱 데이터를 기반으로 착륙 대상 지면의 상태 및 성분을 분석하고, 분석 결과에 따라 착륙 시도 여부를 결정할 수 있다.
전원부(131)는 지면 탐지기(115)의 각 구성(카메라(125), 센서부(127), 및 무선 통신부(129))에 전원을 공급할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 전원부(131)는 배터리가 사용될 수 있다.
한편, 지면 탐지기(115)는 GPS(Global Positioning System) 모듈을 구비할 수도 있다. 지면 탐지기(115)는 GPS 모듈을 기반으로 자신의 위치 정보를 확인하고, 위치 정보를 드론 본체(102)로 송신할 수 있다. 이 경우, 지면 탐지기(115)의 위치를 찾아 내어 다시 사용할 수 있게 된다. 즉, 지면 탐지기(115)는 지면으로 투하된 후 지면 상태 등에 따라 불특정 방향으로 튄 후 굴러가게 되는바, 지면 탐지기(115)로부터 위치 정보를 수신하여 지면 탐지기(115)의 위치를 용이하게 탐색하도록 할 수 있다.
여기서는, 카메라(125) 및 센서부(127)가 지면 탐지기(115)의 투하 시점으로부터 기 설정된 시간 동안 촬영 동작 및 센싱 동작을 수행하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 지면 탐지기(115)의 투하 시점으로부터 지면 탐지기(115)가 지면에서 정지할 때까지 촬영 동작 및 센싱 동작을 수행할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 본체의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6을 참조하면, 드론 본체(102)는 무선 통신부(141), 지면 분석부(143), 및 착륙 제어부(145)를 포함할 수 있다.
무선 통신부(141)는 지면 탐지기(115)와 무선 통신을 수행할 수 있다. 무선 통신부(141)는 지면 탐지기(115)로부터 촬영 영상 및 센싱 데이터를 수신할 수 있다.
지면 분석부(143)는 지면 탐지기(115)로부터 수신한 촬영 영상 및 센싱 데이터를 기반으로 착륙 대상 지면의 상태 및 성분을 분석할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 지면 분석부(143)는 지면 탐지기(115)로부터 수신한 촬영 영상 및 센싱 데이터를 기반으로 착륙 대상 지면의 상태(예를 들어, 장애물 여부, 지면 경사도, 지면에 물이 존재하는지 여부 등) 및 지면을 구성하는 성분(예를 들어, 아스팔트, 모래, 돌밭, 진흙, 콘크리트, 잔디밭 등)을 분석할 수 있다. 지면 분석부(143)는 착륙 대상 지면의 상태 분석 정보 및 성분 분석 정보를 생성할 수 있다.
구체적으로, 지면 분석부(143)는 지면 탐지기(115)로부터 수신한 촬영 영상을 기반으로 360도 영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 지면 탐지기(115)에 6개의 카메라(125)가 장착된 경우, 지면 분석부(143)는 6개 카메라의 위치 및 6개 카메라 간의 간격, 6개 카메라의 렌즈 화각, 지면 탐지기(115)의 크기 등을 기반으로 6개 카메라의 촬영 영상을 합성하여 하나의 360도 영상을 생성할 수 있다. 복수 개의 촬영 영상을 합성하여 하나의 360도 영상을 생성하는 기술은 이미 공지된 기술인 바, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
예시적인 실시예에서, 지면 분석부(143)는 착륙 대상 지면의 360도 영상을 분석하여 착륙 대상 지면에 착륙 장애물이 있는지 여부를 확인할 수 있다. 여기서, 착륙 장애물은 지면에 놓인 나뭇가지, 지면에서 돌출된 돌, 지면의 울퉁 불퉁한 지형 등이 될 수 있다.
지면 분석부(143)는 지면 탐지기(115)의 재질 정보(예를 들어, 경도 정보 및 탄성 정보 등) 및 가속도 센싱 데이터를 기반으로 착륙 대상 지면의 지면 탄성 정도를 확인할 수 있다. 예를 들어, 지면 분석부(143)는 지면 탐지기(115)의 재질 정보 및 지면 탐지기(115)의 지면 착지 시 가속도 센싱 데이터(즉, 지면 탐지기(115)가 지면에 충돌한 후 튀어 오르는 동안의 가속도 변화)를 기반으로 착륙 대상 지면의 지면 탄성 정도를 측정할 수 있다.
지면 분석부(143)는 측정한 지면 탄성 정도를 기반으로 착륙 대상 지면의 구성 성분을 판단할 수 있다. 즉, 지면 분석부(143)는 측정한 지면 탄성 정도와 기 저장된 각 지면 구성 성분(예를 들어, 아스팔트, 모래, 돌밭, 진흙, 콘크리트, 잔디밭 등)에 의한 지면 탄성 정도를 비교하여 착륙 대상 지면의 구성 성분을 판단할 수 있다.
지면 분석부(143)는 지면 탐지기(115)의 가속도 센싱 데이터를 기반으로 착륙 대상 지면의 경사도를 측정할 수 있다. 즉, 지면 탐지기(115)가 착륙 대상 지면에 투하되면, 착륙 대상 지면에서 튄 후 구르게 된다. 여기서, 지면 분석부(143)는 가속도 센싱 데이터를 기반으로 지면 탐지기(115)가 구르는 구간을 검출하고, 지면 탐지기(115)의 총 구르는 시간 및 구르는 동안의 속도를 기반으로 착륙 대상 지면의 경사도를 측정할 수 있다.
또한, 지면 분석부(143)는 착륙 대상 지면의 360도 영상 및 습도 센싱 데이터를 기반으로 착륙 대상 지면에 물이 존재하는지 여부 및 물이 존재한다면 어느 정도 존재하는지 등을 확인할 수 있다.
착륙 제어부(145)는 드론(100)의 착륙과 관련된 동작을 제어할 수 있다. 예시적인 실시예에서, 착륙 제어부(145)는 드론(100)의 조종자 단말기(미도시)로부터 착륙 시도 신호를 수신하는 경우, 탐지기 투하부(113)로 투하 명령을 전달할 수 있다.
착륙 제어부(145)는 지면 분석부(143)의 분석 결과에 기반하여 착륙 대상 지면에 착륙할지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 지면 분석부(143)의 분석 결과 착륙 대상 지면에 장애물이 존재하거나 물 웅덩이 등이 있는 경우, 착륙 제어부(145)는 착륙 대상 지면에 착륙하지 않는 것으로 결정(즉, 착륙 불가로 결정)할 수 있다. 또한, 착륙 제어부(145)는 착륙 대상 지면의 구성 성분이 고운 모래거나 진흙인 경우 착륙 대상 지면에 착륙하지 않는 것으로 결정할 수 있다. 또한, 착륙 제어부(145)는 착륙 대상 지면의 경사도가 기 설정된 경사도 이상인 경우 착륙 대상 지면에 착륙하지 않는 것으로 결정할 수 있다.
한편, 여기서는 지면 탐지기(115)가 촬영 영상 및 센싱 데이터를 드론 본체(102)로 전송하고, 드론 본체(102)가 착륙 대상 지면의 상태 및 성분 등을 분석하는 것으로 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 지면 탐지기(115)가 촬영 영상 및 센싱 데이터에 기반하여 착륙 대상 지면의 상태 및 성분 등을 분석하고 분석 결과를 드론 본체(102)로 송신할 수도 있다.
개시되는 실시예에 의하면, 드론(100)의 착륙 전에 지면 탐지기(115)를 지상에 투하시킨 후, 지면 탐지기(115)가 획득한 촬영 영상 및 센싱 데이터에 기반하여 착륙 대상 지면의 상태 및 성분을 분석한 후 착륙 여부를 결정함으로써, 드론(100)의 착륙 시 드론(100)이 전복되거나 드론(100)의 기체 고장을 방지할 수 있게 된다.
도 6은 예시적인 실시예들에서 사용되기에 적합한 컴퓨팅 장치를 포함하는 컴퓨팅 환경(10)을 예시하여 설명하기 위한 블록도이다. 도시된 실시예에서, 각 컴포넌트들은 이하에 기술된 것 이외에 상이한 기능 및 능력을 가질 수 있고, 이하에 기술된 것 이외에도 추가적인 컴포넌트를 포함할 수 있다.
도시된 컴퓨팅 환경(10)은 컴퓨팅 장치(12)를 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨팅 장치(12)는 드론(100)일 수 있다. 컴퓨팅 장치(12)는 지면 탐지기(115)일 수 있다.
컴퓨팅 장치(12)는 적어도 하나의 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16) 및 통신 버스(18)를 포함한다. 프로세서(14)는 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 앞서 언급된 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예컨대, 프로세서(14)는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 하나 이상의 프로그램들을 실행할 수 있다. 상기 하나 이상의 프로그램들은 하나 이상의 컴퓨터 실행 가능 명령어를 포함할 수 있으며, 상기 컴퓨터 실행 가능 명령어는 프로세서(14)에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치(12)로 하여금 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 컴퓨터 실행 가능 명령어 내지 프로그램 코드, 프로그램 데이터 및/또는 다른 적합한 형태의 정보를 저장하도록 구성된다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)에 저장된 프로그램(20)은 프로세서(14)에 의해 실행 가능한 명령어의 집합을 포함한다. 일 실시예에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)는 메모리(랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리, 비휘발성 메모리, 또는 이들의 적절한 조합), 하나 이상의 자기 디스크 저장 디바이스들, 광학 디스크 저장 디바이스들, 플래시 메모리 디바이스들, 그 밖에 컴퓨팅 장치(12)에 의해 액세스되고 원하는 정보를 저장할 수 있는 다른 형태의 저장 매체, 또는 이들의 적합한 조합일 수 있다.
통신 버스(18)는 프로세서(14), 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(16)를 포함하여 컴퓨팅 장치(12)의 다른 다양한 컴포넌트들을 상호 연결한다.
컴퓨팅 장치(12)는 또한 하나 이상의 입출력 장치(24)를 위한 인터페이스를 제공하는 하나 이상의 입출력 인터페이스(22) 및 하나 이상의 네트워크 통신 인터페이스(26)를 포함할 수 있다. 입출력 인터페이스(22) 및 네트워크 통신 인터페이스(26)는 통신 버스(18)에 연결된다. 입출력 장치(24)는 입출력 인터페이스(22)를 통해 컴퓨팅 장치(12)의 다른 컴포넌트들에 연결될 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 포인팅 장치(마우스 또는 트랙패드 등), 키보드, 터치 입력 장치(터치패드 또는 터치스크린 등), 음성 또는 소리 입력 장치, 다양한 종류의 센서 장치 및/또는 촬영 장치와 같은 입력 장치, 및/또는 디스플레이 장치, 프린터, 스피커 및/또는 네트워크 카드와 같은 출력 장치를 포함할 수 있다. 예시적인 입출력 장치(24)는 컴퓨팅 장치(12)를 구성하는 일 컴포넌트로서 컴퓨팅 장치(12)의 내부에 포함될 수도 있고, 컴퓨팅 장치(12)와는 구별되는 별개의 장치로 컴퓨팅 장치(12)와 연결될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100 : 드론
102 : 본체
104 : 암 프레임
104-1 : 제1 암 프레임
104-2 : 제2 암 프레임
104-3 : 제3 암 프레임
104-4 : 제4 암 프레임
106 : 로터부
106-1 : 제1 로터부
106-2 : 제2 로터부
106-3 : 제3 로터부
106-4 : 제4 로터부
108 : 지면 탐지부
111 : 탐지기 수용부
111a : 도어
113 : 탐지기 투하부
115 : 지면 탐지기
121 : 하우징
123 : 지지축
123a : 제1 지지축
123b : 제2 지지축
123c : 제3 지지축
125 : 카메라
127 : 센서부
127-1 : 가속도 센서
127-2 : 습도 센서
129 : 무선 통신부
131 : 전원부
141 : 무선 통신부
143 : 지면 분석부
145 : 착륙 제어부

Claims (12)

  1. 하나 이상의 로터부 및 드론 본체를 포함하는 드론으로서,
    상기 드론은,
    착륙 대상 지면으로 투하되고, 상기 착륙 대상 지면의 상태 및 성분 중 하나 이상을 측정하는 지면 탐지기;
    입력되는 투하 명령에 따라 상기 지면 탐지기를 상기 착륙 대상 지면으로 투하시키는 탐지기 투하부;
    상기 드론 본체에 장착되고, 상기 지면 탐지기를 수용하는 탐지기 수용부; 및
    상기 탐지기 수용부에 마련되고, 상기 탐지기 수용부의 일측을 개폐하는 도어를 포함하고,
    상기 탐지기 투하부는, 상기 투하 명령이 입력되는 경우 상기 도어를 개방하여 상기 지면 탐지기를 상기 착륙 대상 지면으로 투하시키는, 드론.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 하나 이상의 로터부 및 드론 본체를 포함하는 드론으로서,
    상기 드론은,
    착륙 대상 지면으로 투하되고, 상기 착륙 대상 지면의 상태 및 성분 중 하나 이상을 측정하는 지면 탐지기; 및
    입력되는 투하 명령에 따라 상기 지면 탐지기를 상기 착륙 대상 지면으로 투하시키는 탐지기 투하부를 포함하고,
    상기 지면 탐지기는,
    하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 착륙 대상 지면을 촬영하는 하나 이상의 카메라 및 상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 지면 탐지기의 자세, 속도, 및 가속도 중 하나 이상을 측정하는 가속도 센서 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 지면 탐지기는,
    상기 카메라의 촬영 영상 및 상기 가속도 센서의 센싱 데이터 중 하나 이상을 상기 드론 본체로 송신하는 무선 통신부를 더 포함하는, 드론.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 하우징은,
    지면에서 구를 수 있도록 구형으로 이루어지고, 소정 경도 및 탄성을 가지는 재질로 이루어지는, 드론.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 지면 탐지기는,
    상기 하우징 내에 마련되고, 상기 하우징의 내경과 대응하는 길이로 마련되며, 상기 하우징의 중심을 지나도록 마련되고, 상호 수직하게 마련되는 제1 지지축, 제2 지지축, 및 제3 지지축을 더 포함하고,
    상기 카메라는, 상기 하우징의 표면에서 상기 제1 지지축 내지 제3 지지축의 양단부에 각각 마련되는, 드론.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 드론은,
    상기 카메라의 촬영 영상 및 상기 가속도 센서의 센싱 데이터를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 상태 및 상기 착륙 대상 지면의 구성 성분을 분석하는 지면 분석부; 및
    상기 분석 결과에 따라 상기 드론의 착륙 여부를 결정하는 착륙 제어부를 더 포함하는, 드론.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 지면 분석부는,
    상기 지면 탐지기의 재질 정보 및 상기 지면 탐지기의 지면 착지 시 가속도 변화를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 지면 탄성 정도를 측정하고, 상기 측정한 지면 탄성 정도를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 구성 성분을 판단하는, 드론.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 지면 분석부는,
    상기 가속도 센서의 센싱 데이터를 기반으로 상기 지면 탐지기가 상기 착륙 대상 지면에서 구르는 구간을 검출하고, 상기 지면 탐지기의 총 구르는 시간 및 구르는 동안의 속도를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 경사도를 측정하는, 드론.
  10. 하나 이상의 로터부 및 드론 본체를 포함하는 드론으로서,
    상기 드론은,
    착륙 대상 지면으로 투하되고, 상기 착륙 대상 지면의 상태 및 성분 중 하나 이상을 측정하는 지면 탐지기; 및
    입력되는 투하 명령에 따라 상기 지면 탐지기를 상기 착륙 대상 지면으로 투하시키는 탐지기 투하부를 포함하고,
    상기 지면 탐지기는,
    지면에서 구를 수 있도록 구형으로 이루어지고, 소정 경도 및 탄성을 가지는 재질로 이루어지는 하우징;
    상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 착륙 대상 지면을 촬영하는 하나 이상의 카메라;
    상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 지면 탐지기의 자세, 속도, 및 가속도 중 하나 이상을 측정하는 가속도 센서;
    상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 착륙 대상 지면의 습도를 측정하는 습도 센서;
    상기 카메라의 촬영 영상, 상기 가속도 센서의 센싱 데이터, 및 상기 습도 센서의 센싱 데이터를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 상태 및 상기 착륙 대상 지면의 구성 성분을 분석하는 지면 분석부를 포함하는, 드론.
  11. 드론에 탑재되고 착륙 대상 지면으로 투하되는 지면 탐지기로서,
    상기 지면 탐지기는,
    지면에서 구를 수 있도록 구형으로 이루어지고, 소정 경도 및 탄성을 가지는 재질로 이루어지는 하우징; 및
    상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 착륙 대상 지면을 촬영하는 하나 이상의 카메라 및 상기 하우징에 마련되고, 상기 지면 탐지기가 투하되는 경우 상기 지면 탐지기의 자세, 속도, 및 가속도 중 하나 이상을 측정하는 가속도 센서 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 지면 탐지기는,
    상기 카메라의 촬영 영상 및 상기 가속도 센서의 센싱 데이터 중 하나 이상을 상기 드론으로 송신하는 무선 통신부를 더 포함하는, 지면 탐지기.
  12. 하나 이상의 프로세서들, 및
    상기 하나 이상의 프로세서들에 의해 실행되는 하나 이상의 프로그램들을 저장하는 메모리를 구비한 컴퓨팅 장치에서 수행되는 방법으로서,
    입력되는 투하 명령에 따라 지면 탐지기를 착륙 대상 지면으로 투하시키는 단계;
    상기 지면 탐지기로부터 상기 착륙 대상 지면을 촬영한 영상, 상기 지면 탐지기의 가속도 센싱 데이터, 및 상기 착륙 대상 지면의 습도 센싱 데이터 중 하나 이상을 수신하는 단계;
    상기 상기 착륙 대상 지면을 촬영한 영상, 상기 지면 탐지기의 가속도 센싱 데이터, 및 상기 착륙 대상 지면의 습도 센싱 데이터를 기반으로 상기 착륙 대상 지면의 상태 및 상기 착륙 대상 지면의 구성 성분을 분석하는 단계; 및
    상기 분석 결과에 따라 상기 착륙 대상 지면으로의 착륙 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 드론의 착륙 방법.
KR1020190026513A 2018-11-21 2019-03-07 지면 탐지기 및 이를 구비하는 드론과 그 착륙 방법 KR102057657B1 (ko)

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KR102453364B1 (ko) * 2021-10-29 2022-10-07 한국전자기술연구원 사진 매핑을 통한 드론 투하 디바이스의 위치 결정 방법

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JP2005288661A (ja) * 2004-04-05 2005-10-20 Seiko Epson Corp 探索飛行ロボットシステム

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