KR102083935B1

KR102083935B1 - Unmanned Air Vehicle

Info

Publication number: KR102083935B1
Application number: KR1020150157483A
Authority: KR
Inventors: 채희서
Original assignee: 한화디펜스 주식회사
Priority date: 2015-11-10
Filing date: 2015-11-10
Publication date: 2020-03-03
Also published as: KR20170054836A

Abstract

본 발명의 실시예는 무인 비행체를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체는 비행체를 제어하는 제어부; 상기 제어부를 포함하는 바디(Body); 하나 이상의 모터; 상기 바디와 상기 하나 이상의 모터를 연결하는 하나 이상의 암(Arm); 상기 하나 이상의 모터 각각에 연결되어 회전되는 하나 이상의 회전익; 및 상기 하나 이상의 회전익에 의해 상기 하나 이상의 모터로부터 획득된 에너지를 배터리에 저장하는 에너지 저장부;를 포함할 수 있다.Embodiments of the present invention disclose an unmanned aerial vehicle.
An unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention includes a control unit for controlling a vehicle; A body including the control unit; One or more motors; One or more arms connecting the body and the one or more motors; One or more rotary blades connected to each of the one or more motors to rotate; And an energy storage unit storing energy obtained from the at least one motor by the at least one rotary blade in a battery.

Description

Unmanned Air Vehicles

본 발명의 실시예들은 회생 에너지를 이용하여 에너지를 획득하는 무인 비행체에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an unmanned aerial vehicle that obtains energy by using regenerative energy.

오늘날 무인 비행체(UAV : Unmanned Aerial Vehicle)는 감시, 정찰 분야를 비롯하여 다양한 분야에서 활용되고 있다. 그러나 배터리 성능의 한계로 제한된 시간 범위 및 공간 범위 내에서만 운용이 가능했고, 이로 인하여 운용의 공백기가 발생하였다. Today, unmanned aerial vehicles (UAVs) are used in a variety of fields, including surveillance and reconnaissance. However, due to the limitations of battery performance, it was possible to operate only within limited time and space ranges, which led to operational voids.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 복수개의 무인 비행체를 동시에 운용함으로써 운용의 공백기를 감축시키고자 하는 시도가 있으나, 무인 비행체 개개의 성능 향상이 수반되지 않는 이상 한계가 있다.In order to solve this problem, there are attempts to reduce the empty space of the operation by operating a plurality of unmanned aerial vehicles at the same time, but there is a limit as long as the performance of individual unmanned aerial vehicles is not accompanied.

한국등록특허 제 10-1452473호Korean Patent Registration No. 10-1452473

본 발명의 실시예들은 무인 비행체가 비행 시 비행 경로에 따라 일시적으로 구동되지 않는 모터로부터 회생 에너지를 획득함으로써 무인 비행체를 보다 효율적으로 운용할 수 있는 무인 비행체를 제공하고자 한다. Embodiments of the present invention are to provide an unmanned aerial vehicle that can operate the unmanned aerial vehicle more efficiently by obtaining the regenerative energy from the motor which is not temporarily driven according to the flight path during the unmanned aerial vehicle.

본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체는 비행체를 제어하는 제어부; 상기 제어부를 포함하는 바디(Body); 하나 이상의 모터; 상기 바디와 상기 하나 이상의 모터를 연결하는 하나 이상의 암(Arm); 상기 하나 이상의 모터 각각에 연결되어 회전되는 하나 이상의 회전익; 및 상기 하나 이상의 회전익에 의해 상기 하나 이상의 모터로부터 획득된 에너지를 배터리에 저장하는 에너지 저장부;를 포함할 수 있다.An unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention includes a control unit for controlling a vehicle; A body including the control unit; One or more motors; One or more arms connecting the body and the one or more motors; One or more rotary blades connected to each of the one or more motors to rotate; And an energy storage unit storing energy obtained from the at least one motor by the at least one rotary blade in a battery.

상기 제어부는 상기 비행체의 비행 계획에 따른 이동 속도와 상기 비행체의 현재 속도를 비교하여 상기 비행체의 현재 속도에 더 부가되어야 하는 속도인 보정 속도를 산출하는 보정 속도 산출부; 상기 현재 속도에 상기 보정 속도가 부가된 속도에 따라 상기 비행체가 이동할 때, 상기 하나 이상의 모터 중 구동이 필요 없는 하나 이상의 회생모터를 검출하는 회생모터 검출부; 및 상기 현재 속도에 상기 보정 속도가 부가된 속도에 따라 상기 비행체가 이동할 때, 상기 하나 이상의 모터 중 구동이 필요한 하나 이상의 모터의 회전속도를 제어하는 모터 제어부;를 포함할 수 있다.The control unit may include: a correction speed calculator configured to compare a moving speed according to a flight plan of the vehicle with a current speed of the vehicle, and calculate a correction speed that is a speed to be added to the current speed of the vehicle; A regenerative motor detector for detecting one or more regenerative motors that do not require driving among the one or more motors when the vehicle moves according to the speed at which the correction speed is added to the current speed; And a motor controller configured to control rotational speeds of one or more motors that require driving among the one or more motors when the vehicle moves according to the speed at which the correction speed is added to the current speed.

상기 에너지 저장부는 상기 현재 속도에 상기 보정 속도가 부가된 속도에 따라 상기 비행체가 이동할 때 상기 회생모터로부터 에너지를 획득할 수 있다.The energy storage unit may obtain energy from the regenerative motor when the vehicle moves according to the speed at which the correction speed is added to the current speed.

상기 회생모터 검출부는 상기 현재 속도에 상기 보정 속도가 부가된 속도에 따른 상기 비행체의 이동 방향이 고도하강인 경우 상기 하나 이상의 모터 전부를 상기 회생모터로 검출하고, 상기 에너지 저장부는 상기 회생모터로부터 에너지를 획득할 수 있다.The regenerative motor detector detects all of the one or more motors as the regenerative motor when the moving direction of the vehicle according to the speed at which the correction speed is added to the current speed is lowered, and the energy storage unit stores energy from the regenerative motor. Can be obtained.

상기 회생모터 검출부는 상기 현재 속도에 상기 보정 속도가 부가된 속도에 따른 상기 비행체의 이동 방향이 제1 방향으로 회전인 경우 상기 하나 이상의 모터 중 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 회전하는 모터를 상기 회생모터로 검출하고, 상기 에너지 저장부는 상기 회생모터로부터 에너지를 획득할 수 있다.The regenerative motor detector is configured to rotate in a second direction opposite to the first direction of the one or more motors when the moving direction of the vehicle according to the speed at which the correction speed is added to the current speed is rotated in the first direction. The motor may be detected by the regenerative motor, and the energy storage unit may obtain energy from the regenerative motor.

상기 회전익은 상기 제어부의 제어에 따라 익면적(翼面積)이 가변하도록 구비될 수 있다.The rotor blade may be provided so that the blade area is variable under the control of the controller.

상기 제어부는 상기 현재 속도에 상기 보정 속도가 부가된 속도에 따라 상기 비행체가 이동할 때, 상기 회생모터에 연결된 회전익의 면적을 증가시키는 익면적 변경부;를 더 포함할 수 있다.The control unit may further include a wing area changing unit configured to increase an area of a rotor blade connected to the regenerative motor when the vehicle moves according to the speed at which the correction speed is added to the current speed.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예들에 따르면 무인 비행체가 비행 시 비행 경로에 따라 일시적으로 구동되지 않는 모터로부터 회생 에너지를 획득함으로써 보다 효율적으로 운용될 수 있는 무인 비행체를 구현할 수 있다.According to the embodiments of the present invention, an unmanned aerial vehicle can implement an unmanned aerial vehicle that can be operated more efficiently by obtaining regenerative energy from a motor that is not temporarily driven along a flight path during flight.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정 속도 산출부가 보정 속도를 산출하는 과정을 도시한다.
도 4a 내지 도 4b는 보정 속도에 따른 이동 방향이 고도 하강인 경우의 예시이다.
도 5a 내지 도 5b는 보정 속도에 따른 이동 방향이 제1 방향으로 회전인 경우의 예시이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 익면적 변경부가 복수의 회전익 중 어느 하나의 회전익의 면적을 변경하는 예시이다.
도 7은 제어부가 무인 비행체를 제어하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 schematically illustrates an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 schematically illustrates a control unit according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates a process of calculating a correction speed by the correction speed calculator according to an exemplary embodiment of the present invention.
4A to 4B are examples of the case where the moving direction according to the correction speed is the altitude falling.
5A to 5B are examples of a case in which the movement direction according to the correction speed is rotated in the first direction.
6A to 6B illustrate an example in which the blade area changing unit changes an area of any one of the plurality of rotary blades, according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart for describing a method of controlling, by a controller, an unmanned aerial vehicle.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. As the inventive concept allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. In the following embodiments, terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.

이하의 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 이하의 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the following examples, terms such as "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more It is to be understood that it does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of other features or numbers, steps, actions, components, components or combinations thereof.

본 발명의 실시예들은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명의 실시예의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 잇는 것과 유사하게, 본 발명의 실시예는 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. 매커니즘, 요소, 수단, 구성과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
Embodiments of the present invention can be represented by functional block configurations and various processing steps. Such functional blocks may be implemented in various numbers of hardware or / and software configurations that perform particular functions. For example, embodiments of the present invention may be implemented directly, such as memory, processing, logic, look-up table, etc., capable of executing various functions by the control of one or more microprocessors or other control devices. Circuit configurations can be employed. Similar to the components of an embodiment of the present invention may be implemented in software programming or software elements, embodiments of the present invention include various algorithms implemented in combinations of data structures, processes, routines or other programming constructs. It may be implemented in a programming or scripting language such as C, C ++, Java, assembler, or the like. Functional aspects may be implemented in algorithms running on one or more processors. In addition, embodiments of the present invention may employ the prior art for electronic configuration, signal processing, and / or data processing. Terms such as mechanism, element, means, configuration can be used broadly and are not limited to mechanical and physical configurations. The term may include the meaning of a series of routines of software in conjunction with a processor or the like.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 개략적으로 도시한다.1 schematically illustrates an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(1)는 비행체를 제어하는 제어부(10), 제어부(10)를 포함하는 바디(20), 하나 이상의 모터(30), 바디(20)와 하나 이상의 모터(30)를 연결하는 하나 이상의 암(40), 하나 이상의 모터(30) 각각에 연결되어 회전되는 하나 이상의 회전익(50) 및 하나 이상의 회전익(50)에 의해 하나 이상의 모터(30)로부터 획득된 회생 에너지를 배터리에 저장하는 에너지 저장부(60)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the unmanned aerial vehicle 1 according to an embodiment of the present invention includes a controller 10 for controlling a vehicle, a body 20 including the controller 10, one or more motors 30, and a body ( At least one motor (40) by at least one arm (40) connecting the at least one motor (30), at least one rotary blade (50) and at least one rotary blade (50) rotated in connection with each of the at least one motor (30). It may include an energy storage unit 60 for storing the regenerative energy obtained from the 30) in the battery.

무인 비행체(UAV : Unmanned Aerial Vehicle)(1)는 사람이 탑승하지 않는 비행체를 의미한다. 즉 무인 비행체(1)는 조종사가 탑승하지 않는 비행체로, 사전에 입력된 프로그램에 따르거나, 관리장치의 원격제어에 따라 또는 비행체가 스스로 주위 환경을 인식하고 판단하여 비행을 하는 비행체를 의미한다.Unmanned Aerial Vehicle (UAV) 1 means an unmanned aerial vehicle. That is, the unmanned aerial vehicle 1 refers to a vehicle in which a pilot does not board, and is flying according to a program input in advance, or according to a remote control of a management device, or by the aircraft itself recognizing and determining the surrounding environment.

무인 비행체(1)의 프로펠러나 로터는 수직방향으로 추력을 생성하여 비행체를 들어올리고, 수평방향으로 추력을 생성하여 전방으로 움직임을 제공할 수 있다. The propeller or rotor of the unmanned aerial vehicle 1 may generate thrust in the vertical direction to lift the vehicle and generate thrust in the horizontal direction to provide forward movement.

무인 비행체(1)는 군사용 또는 정찰용으로 사용하여 적의 정찰하거나 지형을 탐색하여 정보를 수집할 수 있다. 또한 무인 비행체(1)는 이동형 로봇과 병행하여 침투가 어려운 지형에서 지상작전을 수행할 수 있다. The unmanned aerial vehicle 1 may be used for military or reconnaissance to collect information by scouting the enemy or searching the terrain. In addition, the unmanned aerial vehicle 1 may perform ground operations in a terrain difficult to penetrate in parallel with the mobile robot.

무인 비행체(1)는 산업용으로 사용되어 토지를 측량하거나, 농약을 살포 할 수 있다. 또한 무인 비행체(1)는 위치추적 기능을 기반으로 신속하게 응급상황에 투입되어 응급상황에서 조난자 및 낙상자를 구조할 수 있다. The unmanned aerial vehicle 1 may be used for industrial purposes to survey land or spray pesticides. In addition, the unmanned aerial vehicle 1 can be quickly put into an emergency situation based on the location tracking function to rescue the distress and fallout in the emergency.

무인 비행체(1)는 무인 비행체 관리장치(미도시)와 무선네트워크를 통하여 연결될 수 있으며, 이 때 무선네트워크는 CDMA, WIFI, WIBRO 또는 LTE 등의 다양한 종류의 다양한 주파수 대역의 네트워크일 수 있다.The unmanned aerial vehicle 1 may be connected to an unmanned aerial vehicle management apparatus (not shown) through a wireless network, wherein the wireless network may be a network of various frequency bands of various types such as CDMA, WIFI, WIBRO, or LTE.

도 1에서 무인 비행체(1)는 모터(30), 암(40) 및 회전익(50)을 각각 네 개씩 포함하는 쿼드콥터(Quad Copter)로 도시되었으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 무인 비행체(1)는 듀얼콥터(Dual Copter), 트리콥터(Tri Copter), 헥사콥터(Hex Copter) 및 옥토콥터(Octo Copter)와 같은 회전익 형태의 비행체 중 어느 하나일 수 있다. 또한 무인 비행체(1)는 통상의 비행기와 같이 날개가 회전하지 않는 고정익 형태의 비행체 일 수 있다.In FIG. 1, the unmanned aerial vehicle 1 is illustrated as a quadcopter including four motors 30, four arms 40, and four rotor blades 50, but the present invention is not limited thereto. For example, the unmanned aerial vehicle 1 may be any one of a rotorcraft type aircraft such as a dual copter, a tri copter, a hex copter, and an octo copter. In addition, the unmanned aerial vehicle 1 may be a fixed wing type vehicle in which a wing does not rotate as in a conventional airplane.

본 발명에서 회생 에너지(Regenerative energy)는 모터모터(30)에 연결된 회전체가 회전함으로써 생성되어 모터(30)에 전달되는 모든 에너지를 의미할 수 있다. 따라서 회생 에너지는 무인 비행체(1) 주변 공기의 흐름에 따라 회전익(50)이 회전함으로써 생성되는 에너지를 포함할 수 있다. 또한 회생 에너지는 모터(30)(또는 모터(30)와 연결된 회전익(50))이 회전 관성에 의해 회전함으로써 발생되는 에너지를 포함할 수 있다.In the present invention, regenerative energy may refer to all energy generated by rotation of a rotating body connected to the motor motor 30 and transmitted to the motor 30. Therefore, the regenerative energy may include energy generated by the rotation of the rotor blades 50 in accordance with the flow of air around the unmanned aerial vehicle 1. In addition, the regenerative energy may include energy generated by the rotation of the motor 30 (or the rotor blade 50 connected to the motor 30) by rotational inertia.

본 발명의 일 실시예에 따른 바디(20)는 제어부(10)를 비롯한 무인 비행체(1)의 구성요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 바디(20)는 무인 비행체(1)의 구동을 위한 배터리(미도시), 모터(30)로부터 획득 된 에너지를 배터리(미도시)에 저장하는 에너지 저장부(60) 및 무인 비행체 관리장치(미도시)와의 연결을 위한 통신부(미도시)를 포함할 수 있다. 또한 바디(20)는 영상센서(미도시), GPS 센서(미도시) 및 자이로 센서(미도시)와 같이 주변 환경을 관찰하거나 물리량을 측정할 수 있는 센서부(미도시)를 더 포함할 수 있다.The body 20 according to an embodiment of the present invention may include components of the unmanned aerial vehicle 1 including the controller 10. For example, the body 20 may include a battery (not shown) for driving the unmanned aerial vehicle 1, an energy storage unit 60 storing energy obtained from the motor 30, and an unmanned aerial vehicle management device. It may include a communication unit (not shown) for connection with (not shown). In addition, the body 20 may further include a sensor unit (not shown) capable of observing the surrounding environment or measuring a physical quantity, such as an image sensor (not shown), a GPS sensor (not shown), and a gyro sensor (not shown). have.

한편 바디(20)는 고경도의 경량 소재로 제작될 수 있다. 예를 들어 바디(20)는 카본(Carbon)소재, ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)소재 및 PC(Polycarbonate)소재 중 어느 하나의 소재로 제작될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, the body 20 may be made of a high hardness and lightweight material. For example, the body 20 may be made of any one material of carbon, carbon (Acrylonitrile Butadiene Styrene), and polycarbonate (PC), but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 모터(30)는 무인 비행체(1)의 추력(Thrust)을 발생시킬 수 있다. 모터(30)는 예컨대 브러쉬 모터(Brush Motor), 스텝모터(Step motor) 및 브러쉬리스 모터(Brushless Motor) 중 어느 하나의 모터일 수 있다. 또한 모터(30)는 회전익(50)과 직결(直結)되어 회전익(50)을 구동하거나 또는 회전익(50)과 하나 이상의 기어를 통해 연결되어 회전익(50)을 구동할 수 있다. 모터(30)의 종류 및 모터(30)와 회전익(50)의 연결 방식은 무인 비행체(1)의 용도 및 종류에 따라 달라질 수 있다.The motor 30 according to an embodiment of the present invention may generate thrust of the unmanned aerial vehicle 1. The motor 30 may be, for example, any one of a brush motor, a step motor, and a brushless motor. In addition, the motor 30 may be directly connected to the rotary blade 50 to drive the rotary blade 50 or may be connected to the rotary blade 50 through one or more gears to drive the rotary blade 50. The type of the motor 30 and the connection method of the motor 30 and the rotor blade 50 may vary depending on the use and type of the unmanned aerial vehicle 1.

한편 상술한 바와 반대로, 모터(30)는 외력에 의해 회전익(50)이 회전할 때 회생 에너지를 생성 할 수 있다. 즉 모터(30)는 배터리(미도시)로부터 전력을 공급 받아 에너지를 소모하거나 또는 외력에 의한 회전익(50)의 회전으로부터 에너지를 생성할 수 있다.Meanwhile, in contrast to the above, the motor 30 may generate regenerative energy when the rotor blade 50 rotates by an external force. That is, the motor 30 may receive energy from a battery (not shown) to consume energy or generate energy from rotation of the rotor blade 50 by external force.

도 1을 참조하면, 무인 비행체(1)는 쿼드콥터(Quad Copter)로, 네 개의 모터(30)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the unmanned aerial vehicle 1 is a quadcopter and may include four motors 30.

본 발명의 일 실시예에 따른 암(Arm)(40)은 바디(20)와 모터(30)를 연결할 수 있다.Arm 40 according to an embodiment of the present invention may connect the body 20 and the motor 30.

암(40)은 바디(20)의 일 측면으로부터 돌출되어 모터(30)를 지지할 수 있다. 이때 암(40)은 바디(20)로부터 방사형(放射形)으로 배치될 수 있다. 예컨대, 암(40)들은 바디(20)의 무게중심을 기준점으로 0도, 90도, 180도 및 270도 방향으로 배치될 수 있다.The arm 40 may protrude from one side of the body 20 to support the motor 30. In this case, the arm 40 may be disposed radially from the body 20. For example, the arms 40 may be disposed in the 0 degree, 90 degree, 180 degree, and 270 degree directions with respect to the center of gravity of the body 20.

암(40)은 암의 내부 및/또는 외부에 제어부(10)와 모터(30)를 전기적으로 연결하는 연결부(미도시)를 포함할 수 있다. 연결부(미도시)는 모터(30)를 구동하기 위한 전력을 배터리(미도시)로부터 모터(30)로 전달할 수 있다. 또한 연결부(미도시)는 모터(30)로부터 발생한 회생 에너지를 에너지 저장부(60)로 전달 할 수 있다.The arm 40 may include a connection part (not shown) for electrically connecting the control unit 10 and the motor 30 to the inside and / or outside of the arm. The connection unit (not shown) may transfer power for driving the motor 30 from the battery (not shown) to the motor 30. In addition, the connection unit (not shown) may transfer the regenerative energy generated from the motor 30 to the energy storage unit 60.

암(40)은 고경도의 경량 소재로 제작될 수 있다. 예를 들어 암(40)은 바디(20)와 같이 카본소재, ABS소재 및 PC(Polycarbonate)소재 중 어느 하나의 소재로 제작될 수 있으나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Arm 40 may be made of a high hardness and lightweight material. For example, the arm 40 may be made of any one of a carbon material, an ABS material, and a PC (Polycarbonate) material, such as the body 20, but the present invention is not limited thereto.

도 1을 참조하면, 무인 비행체(1)는 쿼드콥터(Quad Copter)로, 네 개의 암(40)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the unmanned aerial vehicle 1 is a quadcopter and may include four arms 40.

본 발명의 일 실시예에 따른 회전익(Rotary Wing)(50)은 하나 이상의 모터(30) 각각에 연결되어 회전하며 추력을 발생시킬 수 있다. Rotary wing 50 according to an embodiment of the present invention may be connected to each of the one or more motors 30 to rotate and generate a thrust.

회전익(50)의 재질, 길이 및 피치각도는 무인 비행체(1)의 용도 및 종류에 따라 달라질 수 있다.Material, length and pitch angle of the rotor blade 50 may vary depending on the use and type of the unmanned aerial vehicle 1.

도 1의 무인 비행체(1)는 쿼드콥터(Quad Copter)로, 네 개의 모터(30)에 연결된 네 개의 회전익(50)을 포함할 수 있다.The unmanned aerial vehicle 1 of FIG. 1 is a quadcopter and may include four rotary blades 50 connected to four motors 30.

한편 회전익(50)은 외력에 의해 모터(30)가 회전하도록 함으로써 회생 에너지를 발생시킬 수 있다. 이 때 회전익(50)의 익면적(翼面積)은 제어부(10)의 제어에 따라 변경될 수 있다. 외력에 의해 모터(30)가 회전 할 때, 제어부(10)는 회전익(50)의 익면적을 증가시킴으로써 모터(30)로부터 발생되는 회생 에너지의 양을 증가시킬 수 있다. 외력에 의해 모터(30)가 구동되는 예시는 후술한다.Meanwhile, the rotor blade 50 may generate regenerative energy by causing the motor 30 to rotate by an external force. In this case, the blade area of the rotor blade 50 may be changed under the control of the controller 10. When the motor 30 rotates by an external force, the controller 10 may increase the amount of regenerative energy generated from the motor 30 by increasing the blade area of the rotor blade 50. An example in which the motor 30 is driven by an external force will be described later.

회전익(50)의 익면적은 다양한 수단에 의해 변경될 수 있다. 예컨대, 회전익(50)은 항공기 날개의 플랩(flap)과 같은 구조를 갖는 수단에 의해 익면적을 변경시킬 수 있다. 회전익의 면적이 최대가 되도록 제어부(10)에 의해 회전익(50)의 플랩이 전개된 경우, 회전익(50)으로부터 최대한의 회생 에너지를 얻을 수 있다. The blade area of the rotor blade 50 can be changed by various means. For example, the rotor blade 50 may change the wing area by means having a structure such as a flap of the aircraft wing. When the flap of the rotor blade 50 is unfolded by the control unit 10 so as to maximize the area of the rotor blade, the maximum regenerative energy can be obtained from the rotor blade 50.

또한 회전익(50)은 회전익(50)에 대한 보조익의 전개 또는 복귀로 익면적을 가변적으로 변경시킬 수 있다. 다만 상술한 수단은 예시적인 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 저장부(60)는 하나 이상의 회전익(50)에 의해 하나 이상의 모터(30)로부터 획득된 회생 에너지를 배터리(미도시)에 저장할 수 있다. In addition, the rotor blade 50 may variably change the blade area by the expansion or return of the auxiliary blade to the rotary blade (50). However, the above-described means is exemplary and the present invention is not limited thereto. The energy storage unit 60 according to the exemplary embodiment of the present invention may be a regeneration obtained from one or more motors 30 by one or more rotor blades 50. Energy may be stored in a battery (not shown).

무인 비행체(1)는 비행 시 비행 경로에 따라 일시적으로 배터리에 의한 구동이 필요 없는 모터(30)가 존재할 수 있고, 이러한 모터(30)는 배터리로부터 에너지가 공급되지 않더라도 바람에 의한 풍력 등의 외력에 의해 구동될 수 있다. 에너지 저장부(60)는 외력에 의해 구동되는 모터(30)로부터 발생되는 회생 에너지를 획득하여 배터리에 저장함으로써 제한된 배터리 성능을 보완할 수 있다.The unmanned aerial vehicle 1 may include a motor 30 that does not need to be temporarily driven by a battery according to a flight path during the flight, and such a motor 30 may have an external force such as wind power due to wind even if energy is not supplied from the battery. Can be driven by. The energy storage unit 60 may compensate for limited battery performance by acquiring and storing the regenerative energy generated from the motor 30 driven by an external force and storing the regenerative energy in the battery.

한편 에너지 저장부(60)는 직류-교류 변환부를 포함할 수 있다. 외력에 의해 모터(30)로부터 발생되는 에너지는 교류전원일 수 있으므로, 에너지 저장부(60)는 발생된 교류전원을 직류전원으로 변환하는 직류-교류 변환부를 포함할 수 있다. 또한 에너지 저장부(60)는 배터리의 충전 및/또는 방전을 제어할 수 있는 배터리 관리부를 포함할 수 있다. 에너지 저장부(60)는 변환된 직류 전원을 이용하여 배터리를 충전할 수 있다.
Meanwhile, the energy storage unit 60 may include a DC-AC converter. Since the energy generated from the motor 30 by the external force may be an AC power source, the energy storage unit 60 may include a DC-AC converter converting the generated AC power to a DC power source. In addition, the energy storage unit 60 may include a battery manager for controlling the charging and / or discharging of the battery. The energy storage unit 60 may charge the battery using the converted DC power.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(10)를 개략적으로 도시한다. 전술한 바와 같이 제어부(10)는 무인 비행체(1)의 바디(20)의 내부에 에너지 저장부(60)와 함께 탑재될 수 있다. 한편 제어부(10)와 에너지 저장부(60)는 편의상/기능상의 분류일 뿐, 각각의 구성이 물리적으로 명확히 나뉘어진 것은 아니며, 각각의 구성들에서 수행되는 기능들이 상호 중복되어 수행될 수도 있고, 일부 구성이 생략되어 다른 구성에 포함될 수도 있다. 예컨대, 제어부(10)와 에너지 저장부(60)는 하나의 통합 제어부로 구성될 수도 있다.2 schematically illustrates a control unit 10 according to an embodiment of the present invention. As described above, the controller 10 may be mounted together with the energy storage unit 60 inside the body 20 of the unmanned aerial vehicle 1. Meanwhile, the control unit 10 and the energy storage unit 60 are merely for convenience / functional classification, and each component is not physically divided clearly, and functions performed in the respective components may be overlapped with each other. Some configurations may be omitted and included in other configurations. For example, the control unit 10 and the energy storage unit 60 may be configured as one integrated control unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(10)는 보정 속도 산출부(100), 회생모터 검출부(200), 익면적 변경부(300) 및 모터 제어부(400)를 포함할 수 있다.The controller 10 according to an exemplary embodiment of the present invention may include a correction speed calculator 100, a regenerative motor detector 200, a wing area changer 300, and a motor controller 400.

본 발명의 일 실시예에 따른 보정 속도 산출부(100)는 무인 비행체(1)의 비행 계획에 따른 이동 속도와 무인 비행체(1)의 현재 속도를 비교하여 무인 비행체(1)의 현재 속도에 더 부가되어야 하는 속도인 보정 속도를 산출할 수 있다. 회생 모터 검출부(200)는 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따라 무인 비행체(1)를 이동시키기 위한, 각 모터의 회전 속도를 산출한다. 회생 모터 검출부(200)는 산출된 각 모터의 회전 속도에 기초하여, 하나 이상의 모터 중 구동이 필요 없는 하나 이상의 회생모터를 검출할 수 있다. 예를 들어, 회생 모터 검출부(200)는 산출된 회전 속도가 0인 모터를 회생모터로 검출할 수 있다. Compensation speed calculation unit 100 according to an embodiment of the present invention compares the moving speed according to the flight plan of the unmanned aerial vehicle 1 with the current speed of the unmanned aerial vehicle 1 and is further added to the current speed of the unmanned aerial vehicle 1. It is possible to calculate the correction speed which is the speed to be added. The regenerative motor detector 200 calculates the rotational speed of each motor for moving the unmanned aerial vehicle 1 according to the speed at which the correction speed is added to the current speed. The regenerative motor detection unit 200 may detect one or more regenerative motors that do not require driving among one or more motors based on the calculated rotation speeds of the respective motors. For example, the regenerative motor detector 200 may detect a motor having a calculated rotational speed of zero as the regenerative motor.

익면적 변경부(300)는 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따라 무인 비행체(1)가 이동할 때, 회생모터에 연결된 회전익의 면적을 증가시킬 수 있다. The blade area changing unit 300 may increase the area of the rotor blade connected to the regenerative motor when the unmanned aerial vehicle 1 moves according to the speed at which the correction speed is added to the current speed.

한편 모터 제어부(400)는 회생 모터 검출부(200)에 의해 산출된 각 모터의 회전 속도에 따라, 구동이 필요한 하나 이상의 모터의 회전 속도를 제어할 수 있다.On the other hand, the motor controller 400 may control the rotational speed of one or more motors that require driving according to the rotational speed of each motor calculated by the regenerative motor detection unit 200.

본 발명의 일 실시예에 따른 보정 속도 산출부(100)는 무인 비행체(1)의 비행 계획에 따른 이동 속도와 무인 비행체(1)의 현재 속도를 비교하여 무인 비행체(1)의 현재 속도에 더 부가되어야 하는 속도인 보정 속도를 산출할 수 있다.Compensation speed calculation unit 100 according to an embodiment of the present invention compares the moving speed according to the flight plan of the unmanned aerial vehicle 1 with the current speed of the unmanned aerial vehicle 1 and is further added to the current speed of the unmanned aerial vehicle 1. It is possible to calculate the correction speed which is the speed to be added.

본 발명에서 '속도'는 '속력'과 '방향'을 모두 포함하는 개념으로 사용된다. 따라서 '비행 계획에 따른 이동 속도'는 비행 계획에 따른 이동 속력과 비행 계획에 따른 이동 방향을 모두 포함할 수 있다. 마찬가지로 '현재 속도'는 현재 무인 비행체(1)의 이동 속력과 이동 방향을 모두 포함할 수 있다.In the present invention, 'speed' is used as a concept including both 'speed' and 'direction'. Therefore, the 'moving speed according to the flight plan' may include both the moving speed according to the flight plan and the moving direction according to the flight plan. Similarly, the 'current speed' may include both the moving speed and the moving direction of the current unmanned aerial vehicle 1.

무인 비행체(1)의 비행 계획은 기 설정된 계획일 수 있다. 예컨대, 사용자는 GPS 좌표 및 해당 지점에서의 고도 정보 등을 이용하여 무인 비행체(1)의 비행 경로를 미리 설정할 수 있다. 이 때 설정된 비행 경로는 무인 비행체(1)의 제어부(10) 또는 원격지에서 무인 비행체(1)를 제어하는 무인 비행체 관리장치(미도시)에 저장될 수 있다.The flight plan of the unmanned aerial vehicle 1 may be a preset plan. For example, the user may preset the flight path of the unmanned aerial vehicle 1 using GPS coordinates and altitude information at the corresponding point. The flight path set at this time may be stored in an unmanned aerial vehicle management device (not shown) that controls the unmanned aerial vehicle 1 from the control unit 10 of the unmanned aerial vehicle 1 or a remote location.

한편 무인 비행체(1)의 비행 계획은 사용자의 입력에 의해 실시간으로 결정되는 계획일 수 있다. 예컨대, 사용자는 무인 비행체(1)에 포함되는 영상 센서(미도시)가 획득한 영상을 이용하여 실시간으로 무인 비행체(1)의 비행 경로를 결정할 수 있다. 이러한 경우, 사용자는 조종간(Control Stick)등을 이용하여 무인 비행체(1)의 이동 속도 즉 이동 속력과 이동 방향을 결정할 수 있다.Meanwhile, the flight plan of the unmanned aerial vehicle 1 may be a plan determined in real time by a user input. For example, the user may determine a flight path of the unmanned aerial vehicle 1 in real time using an image acquired by an image sensor (not shown) included in the unmanned aerial vehicle 1. In this case, the user may determine a moving speed, that is, a moving speed and a moving direction of the unmanned aerial vehicle 1 using a control stick or the like.

보정 속도 산출부(100)는 기 설정된 계획 또는 사용자의 결정에 의한 이동 속력 및 이동 방향과 현재 무인 비행체(1)의 이동 속력 및 이동 방향 각각의 차이에 의해 보정 속도를 산출할 수 있다. 예컨대, 보정 속도 산출부(100)는 비행 계획에 의한 이동 속도 벡터(Vector)와 현재 무인 비행체(1)의 이동 속도 벡터(Vector)의 차에 의해 보정 속도를 산출할 수 있다.The correction speed calculator 100 may calculate the correction speed based on a difference between the moving speed and the moving direction according to a predetermined plan or the user's decision and the moving speed and the moving direction of the current unmanned aerial vehicle 1. For example, the correction speed calculator 100 may calculate the correction speed by a difference between the movement speed vector Vector according to the flight plan and the movement speed vector Vector of the current unmanned aerial vehicle 1.

이하에서는 도 3 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 3 to 7.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 보정 속도 산출부(도 2의 100)가 보정 속도를 산출하는 과정을 도시한다.3 illustrates a process of calculating a correction speed by the correction speed calculator 100 of FIG. 2, according to an exemplary embodiment.

보정 속도 산출부(100)는 무인 비행체(1)의 비행 계획(101)에 따른 이동 속도(102)와 무인 비행체(1)의 현재 이동 속도(103)를 비교하여 무인 비행체의 현재 이동 속도(103)에 더 부가되어야 하는 속도인 보정 속도(104)를 산출할 수 있다. The correction speed calculating unit 100 compares the moving speed 102 according to the flight plan 101 of the unmanned aerial vehicle 1 with the current moving speed 103 of the unmanned aerial vehicle 1 to determine the current moving speed 103 of the unmanned aerial vehicle. Can be calculated at a rate that should be further added to.

나아가 보정 속도 산출부(100)는 무인 비행체의 현재 이동 속도(103)에 산출된 보정 속도(104)가 부가된 속도(미도시)를 산출할 수 있다. 보정 속도(104)는 비행 계획(101)에 따른 이동 속도(102)와 무인 비행체의 현재 이동 속도(103)의 차에 의해 산출되므로, 보정 속도(104)가 부가된 속도(미도시)는 결과적으로 비행 계획(101)에 따른 이동 속도(102)와 동일한 크기와 동일한 방향일 수 있다.Furthermore, the correction speed calculator 100 may calculate a speed (not shown) to which the correction speed 104 calculated is added to the current moving speed 103 of the unmanned aerial vehicle. Since the correction speed 104 is calculated by the difference between the movement speed 102 according to the flight plan 101 and the current movement speed 103 of the unmanned aerial vehicle, the speed (not shown) to which the correction speed 104 is added is the result. In the same manner as the movement speed 102 according to the flight plan 101 may be the same direction.

한편 전술한 예시에서와 같이 보정 속도 산출부(100)는 비행 계획(101)에 따른 이동 속도(102)와 현재 이동 속도(103)의 백터 차 연산에 의하여 보정 속도(104)를 산출할 수 있으나, 이는 예시적인 것으로 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, as in the above-described example, the correction speed calculator 100 may calculate the correction speed 104 by calculating a vector difference between the movement speed 102 and the current movement speed 103 according to the flight plan 101. However, this is exemplary and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 회생모터 검출부(200)는 현재 속도에 보정 속도 산출부(100)가 산출한 보정 속도가 부가된 속도에 따라 무인 비행체(1)가 이동할 때, 하나 이상의 모터(30) 중 구동이 필요 없는 하나 이상의 회생모터를 검출할 수 있다.The regenerative motor detector 200 according to an exemplary embodiment of the present invention may include one or more motors 30 when the unmanned aerial vehicle 1 moves according to a speed at which a correction speed calculated by the correction speed calculator 100 is added to a current speed. Can detect one or more regenerative motors that do not require driving.

전술한 바와 같이 무인 비행체(1)는 비행 시 비행 경로에 따라 일시적으로 배터리(미도시)에 의해 구동이 필요 없는 모터(30)가 존재할 수 있고, 이러한 모터(30)는 풍력 등의 외력 또는 회전하던 관성에 의해 회전하는 회전익(50)에 의해 구동될 수 있다. 회생모터 검출부(200)는 일시적으로 배터리에 의한 구동이 필요 없는 모터(30)를 회생모터로 검출하여 해당 모터로부터 에너지를 획득할 수 있다.As described above, the unmanned aerial vehicle 1 may have a motor 30 that does not need to be temporarily driven by a battery (not shown) according to a flight path during flight, and such a motor 30 may be external force or rotation such as wind power. It may be driven by the rotary blade 50 is rotated by the inertia. The regenerative motor detector 200 may temporarily detect the motor 30 that does not need to be driven by the battery as the regenerative motor to obtain energy from the motor.

회생모터 검출부(200)는 무인 비행체(1)에 탑재된 자이로 센서(미도시), 가속도 센서(미도시)등과 같은 센서의 판단 결과에 따라 회생모터를 검출할 수 있다. 예컨대, 무인 비행체(1)가 왼쪽으로 기울어졌고(좌측으로 Roll이 발생), 무인 비행체(1)를 다시 수평으로 제어해야 하는 상황을 가정한다. 이러한 경우, 무인 비행체(1)에 탑재된 자이로 센서, 가속도 센서 등은 무인 비행체(1)가 기울어진 상황을 감지하고, 모터 제어부(400)는 기울어짐을 복원하기 위해서 무인 비행체(1)의 좌측에 위치하는 모터(30)의 회전속도를 증가시킬 수 있다. 이 때 회생모터 검출부(200)는 무인 비행체(1)의 우측에 위치하는 모터(30)를 회생모터로 검출할 수 있다. 상술한 바와 같이 회생모터 검출부(200)는 회전 속도가 증가되는 모터의 위치와 대칭되는 위치에 있는 모터를 회생모터로 검출할 수 있다. 이 때 대칭의 중심은 무인 비행체(1)의 무게중심일 수 있다.The regenerative motor detector 200 may detect the regenerative motor according to a determination result of a sensor such as a gyro sensor (not shown) or an acceleration sensor (not shown) mounted on the unmanned aerial vehicle 1. For example, assume that the unmanned vehicle 1 is tilted to the left (rolling to the left) and the unmanned vehicle 1 is to be horizontally controlled again. In this case, a gyro sensor, an acceleration sensor, or the like mounted on the unmanned aerial vehicle 1 detects a situation in which the unmanned aerial vehicle 1 is inclined, and the motor controller 400 is located on the left side of the unmanned aerial vehicle 1 to restore the inclined state. It is possible to increase the rotational speed of the motor 30 is located. At this time, the regenerative motor detector 200 may detect the motor 30 located on the right side of the unmanned aerial vehicle 1 as the regenerative motor. As described above, the regenerative motor detector 200 may detect the motor at a position symmetrical with the position of the motor whose rotation speed is increased, as the regenerative motor. In this case, the center of symmetry may be the center of gravity of the unmanned aerial vehicle 1.

한편 회생모터 검출부(200)는 기 저장된 프로파일(Profile)에 따라 회생모터를 검출할 수 있다. 프로파일은 무인 비행체(1)의 이동 속도 별로 회생모터를 기 저장한 데이터 일 수 있다. 예컨대, 프로파일은 상술한 예시에와 같이 무인 비행체(1)가 왼쪽으로 기울진 상태(좌측으로 Roll이 발생)에서 수평으로 복원해야 하는 경우, 우측에 위치하는 모터(30)를 회생모터로 검출하는 프로파일을 포함할 수 있다.
The regenerative motor detector 200 may detect the regenerative motor according to a pre-stored profile. The profile may be data previously stored in the regenerative motor for each moving speed of the unmanned aerial vehicle 1. For example, when the unmanned aerial vehicle 1 needs to be restored horizontally in a state where the unmanned aerial vehicle 1 is inclined to the left side (roll occurs to the left side) as in the above-described example, the profile detects the motor 30 located on the right side as a regenerative motor. It may include a profile.

도 4a 내지 도 5b는 회생모터 검출부(200)가 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따라 회생모터를 검출하고, 에너지 저장부(60)가 검출된 회생모터로부터 에너지를 획득하는 과정을 도시한다.
4A to 5B illustrate a process in which the regenerative motor detection unit 200 detects the regenerative motor according to the speed at which the correction speed is added to the current speed, and the energy storage unit 60 obtains energy from the detected regenerative motor. .

도 4a 내지 도 4b는 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따른 이동 방향이 고도 하강인 경우(- Z방향)의 예시이다.4A to 4B are examples of the case where the moving direction according to the speed at which the correction speed is added to the current speed is the altitude lowering (-Z direction).

회생모터 검출부(200)는 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따른 무인 비행체(1)의 이동 방향이 도 4a에 도시된 바와 같이 고도 하강인 경우(이동 방향이 -Z 방향인 경우)(105a), 무인 비행체(1)의 모든 모터(30)를 회생모터로 검출할 수 있다. 에너지 저장부(60)는 무인 비행체(1)가 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따른 이동 방향(105a)에 따라 이동할 때 회생모터 검출부(200)에 의해 검출된 회생모터로부터 에너지를 획득할 수 있다.The regenerative motor detection unit 200 when the moving direction of the unmanned aerial vehicle 1 according to the speed at which the correction speed is added to the current speed is in the altitude descending as shown in FIG. 4A (when the moving direction is the -Z direction) 105a ), All motors 30 of the unmanned aerial vehicle 1 can be detected by the regenerative motor. The energy storage unit 60 may acquire energy from the regenerative motor detected by the regenerative motor detector 200 when the unmanned aerial vehicle 1 moves along the moving direction 105a according to the speed at which the corrected speed is added to the current speed. Can be.

도 4b를 참조하면, 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따른 이동 방향이 고도 하강인 경우(- Z방향) 회생모터 검출부(200)는 무인 비행체(1)의 모든 모터(31 내지 34)를 회생모터로 검출하고, 에너지 저장부(60)는 검출된 회생모터 즉 모든 모터(31 내지 34)로부터 에너지를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 4B, when the moving direction according to the speed to which the correction speed is added to the current speed is a high altitude (−Z direction), the regenerative motor detector 200 may detect all the motors 31 to 34 of the unmanned aerial vehicle 1. The regenerative motor detects the energy, and the energy storage unit 60 may obtain energy from the detected regenerative motor, that is, all the motors 31 to 34.

상세히, 본래 각 모터(31 내지 34)가 구동 시 회전하는 방향을 각각 11a, 12a, 13a 및 14a라고 가정할 때, 각 모터(31 내지 34)에 연결된 회전익(51 내지 54)은 모터의 회전 방향(11a, 12a, 13a 및 14a)과 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 한편, 무인 비행체(1)가 보정 속도에 따른 방향인 고도 하강의 방향(-Z 방향)으로 이동하는 경우, 각각의 회전익(51 내지 54)은 주변 대기와의 상대 운동에 의해 구동 시의 회전 방향(11a, 12a, 13a 및 14a)과 반대 방향(11b, 12b, 13b 및 14b)으로 구동될 수 있다. 모터 제어부(400)는 각 모터(31 내지 34)의 배터리에 의한 구동 속도가 0이 되도록 제어할 수 있다. 이에 따라 각 회전익(51 내지 54)에 연결된 각 모터(31 내지 34)는 전기 에너지를 생성할 수 있다. 에너지 저장부(60)는 생성된 회생 에너지를 배터리(미도시)에 저장할 수 있다.
In detail, assuming that each of the motors 31 to 34 rotates during operation, respectively, 11a, 12a, 13a, and 14a, the rotor blades 51 to 54 connected to the motors 31 to 34 are the rotational directions of the motors. It can rotate in the same direction as (11a, 12a, 13a, and 14a). On the other hand, when the unmanned aerial vehicle 1 moves in the direction of altitude lowering (-Z direction), which is a direction corresponding to the correction speed, each of the rotor blades 51 to 54 is rotated when driven by relative motion with the surrounding atmosphere. And 11b, 12b, 13b, and 14b in opposite directions to 11a, 12a, 13a, and 14a. The motor controller 400 may control the driving speed of the battery of each motor 31 to 34 to be zero. Accordingly, each motor 31 to 34 connected to each rotary blade 51 to 54 may generate electrical energy. The energy storage unit 60 may store the generated regenerative energy in a battery (not shown).

도 5a 내지 도 5b는 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따른 이동 방향이 제1 방향으로 회전하는 방향(105b)인 경우의 예시이다.5A to 5B are examples of the case where the moving direction according to the speed at which the correction speed is added to the current speed is the direction 105b to rotate in the first direction.

회생모터 검출부(200)는 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따른 무인 비행체(1)의 이동 방향이 도 5a에 도시된 바와 같이 제1 방향으로 회전(시계방향으로 회전)하는 방향(105b)인 경우, 무인 비행체(1)의 모터 중 제1 방향(105b)과 반대방향인 제2 방향(반시계 방향)으로 회전하는 모터를 회생모터로 검출할 수 있다. 에너지 저장부(60)는 무인 비행체(1)가 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따른 이동 방향에 따라 이동할 때 회생모터 검출부(200)에 의해 검출된 회생모터로부터 에너지를 획득할 수 있다.The regenerative motor detector 200 rotates the unmanned aerial vehicle 1 according to the speed at which the correction speed is added to the current speed in a first direction as shown in FIG. 5A (clockwise rotation) 105b. In the case of, the motor that rotates in the second direction (counterclockwise direction) opposite to the first direction 105b of the motor of the unmanned aerial vehicle 1 can be detected by the regenerative motor. The energy storage unit 60 may obtain energy from the regenerative motor detected by the regenerative motor detector 200 when the unmanned aerial vehicle 1 moves in the movement direction according to the speed at which the corrected speed is added to the current speed.

도 5b를 참조하면, 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따른 이동 방향이 제1 방향(105b)으로 회전인 경우 회생모터 검출부(200)는 무인 비행체(1)의 모터(31 내지 34) 중 제1 방향(105b)과 반대방향인 제2 방향(12c, 13c)으로 회전하는 모터(32, 33)를 회생모터로 검출하고, 에너지 저장부(60)는 검출된 회생모터(32, 33)로부터 에너지를 획득할 수 있다.Referring to FIG. 5B, when the moving direction according to the speed at which the corrected speed is added to the current speed is rotated in the first direction 105b, the regenerative motor detector 200 may be configured as one of the motors 31 to 34 of the unmanned aerial vehicle 1. The regenerative motor detects the motors 32 and 33 rotating in the second directions 12c and 13c opposite to the first direction 105b, and the energy storage unit 60 detects the regenerative motors 32 and 33. Energy can be obtained from

상세히, 본래 각 모터(31 내지 34)가 구동 시 회전하는 방향을 각각 11c, 12c, 13c 및 14c라고 가정할 때, 각 모터(31 내지 34)에 연결된 회전익(51 내지 54)은 모터의 회전 방향(11c, 12c, 13c 및 14c)과 동일한 방향으로 회전할 수 있다. 한편, 무인 비행체(1)가 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따른 방향인 제1 방향(105b)으로 회전 하기 위해서는 제1 방향(105b)과 반대 방향인 제2 방향(12c, 13c)으로의 관성 모멘트를 감소시켜야 하므로, 모터 제어부(400)는 제2 방향으로 회전하는 회전익(52, 53)을 회전시키는 모터(32, 33)의 전력 공급을 차단할 수 있다. 회생모터 검출부(200)는 전력 공급이 차단된 모터(32, 33)를 회생모터로 검출하고, 에너지 저장부(60)는 해당 모터(32, 33)로부터 회생 에너지를 획득할 수 있다. 이 때 회생모터로 검출된 모터(32, 33)에 연결된 회전익(52, 53)은 전술한 예시와 다르게 외력에 의한 구동 방향이 일 방향이 아닐 수 있다. 즉 회생모터(32, 33)는 제1 방향 또는 제2 방향의 회전(12d, 13d)에 의해 전기에너지를 생성할 수 있다. 예컨대, 제어부(10)에 의해 전력이 차단된 시점부터 구동이 완전히 정지하는 시점 까지는 회전익(52, 53)이 관성에 의해 원래 구동 방향과 동일한 방향(제2 방향)으로 구동되므로, 이 때에는 회생모터(32, 33)가 제2 방향으로의 회전에 의해 회생 에너지를 생성할 수 있다. 한편 무인 비행체(1) 주변의 바람에 의한 외력으로 인해 회생모터(32, 33)에 연결된 회전익(52, 53)이 제1 방향으로 회전하는 경우에도 회생 에너지를 생성할 수 있다. 에너지 저장부(60)는 생성된 회생 에너지를 배터리(미도시)에 저장할 수 있다.In detail, assuming that the original rotation directions of the respective motors 31 to 34 are 11c, 12c, 13c, and 14c, respectively, the rotor blades 51 to 54 connected to the respective motors 31 to 34 are the rotational directions of the motors. It can rotate in the same direction as (11c, 12c, 13c, and 14c). On the other hand, in order to rotate the unmanned aerial vehicle 1 in the first direction 105b, which is a direction corresponding to the speed at which the correction speed is added to the current speed, in the second directions 12c and 13c opposite to the first direction 105b. Since the moment of inertia of the motor must be reduced, the motor controller 400 can block the power supply of the motors 32 and 33 for rotating the rotor blades 52 and 53 rotating in the second direction. The regenerative motor detector 200 may detect the motors 32 and 33 whose power supply is cut off as the regenerative motor, and the energy storage unit 60 may obtain the regenerative energy from the motors 32 and 33. At this time, the rotor blades 52 and 53 connected to the motors 32 and 33 detected by the regenerative motor may not be driven in one direction by an external force unlike the above-described example. That is, the regenerative motors 32 and 33 may generate electric energy by rotations 12d and 13d in the first direction or the second direction. For example, since the rotor blades 52 and 53 are driven in the same direction (second direction) as the original driving direction by inertia from the time point at which power is cut off by the control unit 10 to the time when driving is completely stopped, the regenerative motor at this time (32, 33) can generate regenerative energy by rotation in the second direction. Meanwhile, even when the rotor blades 52 and 53 connected to the regenerative motors 32 and 33 rotate in the first direction due to the external force caused by the wind around the unmanned aerial vehicle 1, the regenerative energy may be generated. The energy storage unit 60 may store the generated regenerative energy in a battery (not shown).

본 발명의 일 실시예에 따른 익면적 변경부(300)는 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따라 무인 비행체(1)가 이동할 때, 회생모터에 연결된 회전익(50)의 면적을 증가시킬 수 있다.The wing area changing unit 300 according to an embodiment of the present invention may increase the area of the rotor blade 50 connected to the regenerative motor when the unmanned aerial vehicle 1 moves according to the speed at which the correction speed is added to the current speed. have.

전술한 바와 같이 회전익(50)은 익면적(翼面積)이 변경될 수 있는 구조를 포함하므로, 회전익(50)의 익면적은 익면적 변경부(300)의 제어에 따라 증가 또는 감소 할 수 있다.As described above, since the rotor blade 50 includes a structure in which the blade area may be changed, the blade area of the rotor blade 50 may be increased or decreased according to the control of the blade area changer 300. .

익면적 변경부(300)는 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따라 무인 비행체(1)가 이동할 때에만 회생모터에 연결된 회전익(50)의 면적을 증가시킴으로써 모터(30)로부터 발생되는 에너지를 양을 증가시킬 수 있다.
The blade area changing unit 300 increases energy generated from the motor 30 by increasing the area of the rotor blade 50 connected to the regenerative motor only when the unmanned vehicle 1 moves according to the speed at which the correction speed is added to the current speed. You can increase the amount.

도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 익면적 변경부(300)가 복수의 회전익(도 5b의 51 내지 54)중 회전익(도 5b의 52)의 면적을 변경하는 예시이다.6A to 6B illustrate an example in which the blade area changing unit 300 changes the area of the rotor blades 52 of FIG. 5B among the plurality of rotor blades 51 to 54 of FIG. 5B.

도 6a를 참조하면, 익면적 변경부(300)는 회전익(52)이 모터(도 5b의 32)에 의해 구동 될 때에는 감소된 면적(52a)만을 갖도록 제어한다. 그러나 익면적 변경부(300)는 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도에 따라 무인 비행체(1)가 이동할 때에는, 회생모터에 연결된 회전익(52)이 감소된 면적(52a)과 더불어 증가된 면적(52b)을 갖도록 한다. 익면적 변경부(300)는 회전익(52)의 면적을 증가시킴으로써 모터(30)로부터 발생되는 회생 에너지를 양을 증가시킬 수 있다. 예컨대, 익면적 변경부(300)는 회전익(52)의 플랩을 전개함으로써 익면적을 증가시킬 수 있다. 또한 익면적 변경부(300)는 회전익(52)의 보조익을 전개함으로써 익면적을 증가시킬 수 있다
Referring to FIG. 6A, the blade area changing unit 300 controls the rotor blade 52 to have only a reduced area 52a when the rotor blade 52 is driven by the motor (32 of FIG. 5B). However, when the unmanned aerial vehicle 1 moves according to the speed at which the correction speed is added to the current speed, the wing area changing unit 300 increases the area (a) along with the area 52a in which the rotor blade 52 connected to the regenerative motor is reduced. 52b). The blade area changing unit 300 may increase the amount of regenerative energy generated from the motor 30 by increasing the area of the rotor blade 52. For example, the blade area changing unit 300 may increase the blade area by unfolding the flap of the rotor blade 52. In addition, the blade area changing unit 300 may increase the blade area by expanding the auxiliary blades of the rotary blade 52.

도 7에 도시된 무인 비행체 제어 방법은 전술된 도 2의 제어부(10)에 의해 수행될 수 있다. 이하에서는 도 1 내지 도 6에서 설명한 내용과 중복하는 내용의 상세한 설명은 생략하겠다.The unmanned aerial vehicle control method illustrated in FIG. 7 may be performed by the controller 10 of FIG. 2 described above. Hereinafter, detailed descriptions of contents overlapping with those described in FIGS. 1 to 6 will be omitted.

도 7을 참조하면, 제어부(10)는 무인 비행체(1)의 비행 계획에 따른 이동 속도와 무인 비행체(1)의 현재 속도를 비교하여 무인 비행체(1)의 속도에 더 부가되어야 하는 속도인 보정 속도를 산출할 수 있다.(S10) 이 때 무인 비행체(1)의 비행 계획은 기 설정된 계획 또는 사용자의 입력에 의해 실시간으로 결정되는 계획일 수 있다. 또한 보정 속도는 기 설정된 계획 또는 사용자의 결정에 의한 이동 속력 및 이동 방향과 현재 무인 비행체(1)의 이동 속력 및 이동 방향 각각의 차이에 산출될 수 있다.Referring to FIG. 7, the controller 10 compares a moving speed according to a flight plan of the unmanned aerial vehicle 1 with a current speed of the unmanned aerial vehicle 1 to compensate for the speed that should be further added to the speed of the unmanned aerial vehicle 1. In this case, the flight plan of the unmanned aerial vehicle 1 may be a predetermined plan or a plan determined in real time by a user input. In addition, the correction speed may be calculated based on a difference between the moving speed and the moving direction of the predetermined plan or the user and the moving speed and the moving direction of the current unmanned aerial vehicle 1.

제어부(10)는 현재 속도에 산출된 보정 속도가 부가된 속도에 따라 무인 비행체(1)가 이동할 때, 하나 이상의 모터(30) 중 구동이 필요 없는 하나 이상의 회생모터를 검출할 수 있다.(S20) 전술한 바와 같이 무인 비행체(1)는 비행 시 비행 경로에 따라 일시적으로 배터리에 의한 구동이 필요 없는 모터(30)가 존재할 수 있고, 이러한 모터(30)는 풍력 등의 외력에 의해 구동될 수 있다. 제어부(10)는 구동이 필요 없는 모터(30)를 회생모터로 검출하여 해당 모터로부터 회생 에너지를 획득할 수 있도록 할 수 있다.The controller 10 may detect one or more regenerative motors that do not require driving among the one or more motors 30 when the unmanned aerial vehicle 1 moves according to the speed to which the correction speed calculated to the current speed is added. As described above, the unmanned aerial vehicle 1 may have a motor 30 that does not need to be temporarily driven by a battery according to a flight path during flight, and such a motor 30 may be driven by an external force such as wind power. have. The control unit 10 may detect the motor 30 that does not need to be driven by the regenerative motor so as to obtain regenerative energy from the motor.

이 때 제어부(10)는 현재 속도에 산출된 보정 속도가 부가된 속도에 따른 무인 비행체(1)의 이동 방향이 고도 하강인 경우 무인 비행체(1)의 모든 모터(30)를 회생모터로 검출할 수 있다. 또한 제어부(10)는 보정 속도에 따른 무인 비행체(1)의 이동 방향이 제1 방향으로 회전인 경우, 무인 비행체(1)의 모터(30) 중 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 회전하는 모터(30)를 회생모터로 검출할 수 있다. 한편 모터 제어부(40)는 회생 모터를 제외한 나머지 모터의 회전속도를 제어할 수 있다.At this time, the controller 10 detects all the motors 30 of the unmanned aerial vehicle 1 as the regenerative motor when the moving direction of the unmanned aerial vehicle 1 according to the speed to which the correction speed calculated at the current speed is lowered is altitude descending. Can be. In addition, when the moving direction of the unmanned aerial vehicle 1 according to the correction speed is rotated in the first direction, the controller 10 rotates in the second direction opposite to the first direction of the motor 30 of the unmanned aerial vehicle 1. The motor 30 can be detected by the regenerative motor. On the other hand, the motor control unit 40 may control the rotational speed of the remaining motors other than the regenerative motor.

에너지 저장부(60)는 보정 속도에 따라 무인 비행체(1)가 이동할 때 회생모회생부터 에너지를 획득할 수 있다.(S30) 한편 익면적 변경부(300)는 현재 속도에 보정 속도가 부가된 속도 따라 무인 비행체(1)가 이동할 때, 회생모터에 연결된 회전익의 면적을 증가시킬 수 있다. 익면적 변경부(300)가 회생모터에 연결된 회전익의 면적을 증가시킴으로써, 회생모터로부터 획득되는 에너지의 양이 증가될 수 있다.
The energy storage unit 60 may acquire energy from the regenerative mother regeneration when the unmanned aerial vehicle 1 moves according to the correction speed. (S30) Meanwhile, the blade area changing unit 300 may add the correction speed to the current speed. When the unmanned aerial vehicle 1 moves according to the speed, it is possible to increase the area of the rotor blade connected to the regenerative motor. As the blade area changing unit 300 increases the area of the rotor blade connected to the regenerative motor, the amount of energy obtained from the regenerative motor may be increased.

본 발명의 실시예에 따른 제어부(10)의 무인 비행체 제어 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The unmanned aerial vehicle control method of the controller 10 according to the embodiment of the present invention may be implemented as computer readable codes on a computer readable recording medium. Computer-readable recording media include all kinds of recording devices that store data that can be read by a computer system. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disks, optical data storage devices, and the like. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention belongs.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the accompanying drawings, it is merely an example, and those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. I can understand.

1: 무인 비행체
10: 제어부
100: 보정 속도 산출부
200: 회생모터 검출부
300: 익면적 변경부
20: 바디
30: 모터
31 내지 34: 모터
40: 암
50: 회전익
51 내지 54: 회전익
52a: 감소된 면적
52b: 증가된 면적
60: 에너지 저장부
101: 비행 계획
102: 비행 계획에 따른 이동 속도
103: 현재 이동 속도
104: 보정 속도
105a: 이동 방향
105b: 이동 방향
11a 내지 14a: 구동 방향
11b 내지 14b: 외력에 의한 회전 방향
11c 내지 14c: 구동 방향
12d, 13d: 외력에 의한 회전 방향1: drone
10: control unit
100: correction speed calculation unit
200: regenerative motor detector
300: wing area change unit
20: body
30: motor
31 to 34: motor
40: cancer
50: flywheel
51 to 54: rotor blade
52a: reduced area
52b: increased area
60: energy storage
101: flight plan
102: movement speed according to flight plan
103: current moving speed
104: correction speed
105a: direction of travel
105b: direction of travel
11a to 14a: driving direction
11b to 14b: direction of rotation by external force
11c to 14c: driving direction
12d, 13d: direction of rotation by external force

Claims

A control unit controlling a vehicle;
A body including the control unit;
One or more motors;
One or more arms connecting the body and the one or more motors;
One or more rotary blades connected to each of the one or more motors to rotate; And
And an energy storage unit storing energy obtained from the at least one motor by the at least one rotary blade in a battery.
The at least one motor generates a thrust under the control of the control unit, or when the rotary blades rotate by the external force generates regenerative energy to supply to the energy storage unit.

According to claim 1,
The control unit
A correction speed calculator configured to compare a moving speed according to a flight plan of the vehicle and a current speed of the vehicle to calculate a correction speed, which is a speed to be added to the current speed of the vehicle;
A regenerative motor detector for detecting one or more regenerative motors that do not require driving among the one or more motors when the vehicle moves according to the speed at which the correction speed is added to the current speed; And
And a motor controller configured to control rotational speeds of one or more motors that require driving among the one or more motors when the vehicle moves according to the speed at which the correction speed is added to the current speed.
The energy storage unit
An unmanned aerial vehicle that obtains energy from the regenerative motor when the vehicle moves according to a speed at which the correction speed is added to the current speed.

The method of claim 2
The regenerative motor detector
When the moving direction of the vehicle according to the speed to which the correction speed is added to the current speed is altitude falling, all of the one or more motors are detected by the regenerative motor,
The regenerative motor rotates a motor rotating in a second direction opposite to the first direction among the one or more motors when the moving direction of the vehicle according to the speed at which the correction speed is added to the current speed is rotated in the first direction. Detected by
The energy storage unit
Unmanned air vehicle to obtain energy from the regenerative motor.

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