KR102093995B1 - 드론의 제어방법, 장치 및 시스템 - Google Patents

Abstract

제어장치가 드론을 제어하는 방법에 있어서, 상기 드론에 구비된 적어도 하나의 센서장치로부터 수집되는 정보에 기초하여 상기 드론의 무게중심을 판단하는 단계 및 상기 판단된 무게중심에 기초하여 상기 드론에 포함된 적어도 하나의 날개의 회전을 제어함으로써, 상기 드론의 무게중심을 조정하는 단계를 포함하는, 드론 제어방법이 개시된다.

Description

드론의 제어방법, 장치 및 시스템 {METHOD, APPARATUS AND SYSTEM FOR CONTROLLING A DRONE}

본 발명은 드론의 제어방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.

드론(Drone)은 복수의 프로펠러형 날개를 갖는 비행체의 일종으로, 그 제어가 용이하고 비행이 안정적이어서 다양한 활용도를 갖는다. 특히 최근에는 복수의 드론을 이용하여 다양한 디지털 사이니지 연출을 수행하거나, 드론을 이용하여 택배를 배송하는 등 다양한 활용분야가 연구되고 있다.

드론의 자세를 제어하는 방법 중 하나로 PID 자동 제어 알고리즘이 있다. PID는 Proportional(비례), Integral(적분), Differential(미분)의 약자로 각각의 비례, 적분, 미분의 값을 적절하게 조합하여 피드백하고, 이에 기초하여 제어를 수행하는 자동제어 방법을 의미한다.

비례(P)제어는 목표값에서 현재값을 뺀 편차에 비례하여 조작량을 변화시키는 제어로, 세 개의 제어 중 가장 기본이 되는 제어이다.

비례적분(PI)제어는 비례제어의 잔류편차를 보완하기 위한 제어로서, 잔류편차를 시간단위로 적분하여 컨트롤 가능한 값이 될 때까지 조작하는 제어이다.

비례적분미분(PID)제어는 급격하게 바뀌는 값에 반응하기 위한 미분제어를 더한 제어방식이다. 갑자기 발생하는 외적인 요인에 의한 편차를 보고, 편차가 커지면 조작량을 크게 하여 반응, 다시 목표값에 다다르게 하는 방식의 제어방법이다.

등록특허공보 제 10-1827363호, 2018.02.02 등록

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 드론의 제어방법, 장치 및 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따라 제어장치가 드론을 제어하는 방법은, 상기 드론에 구비된 적어도 하나의 센서장치로부터 수집되는 정보에 기초하여 상기 드론의 무게중심을 판단하는 단계 및 상기 판단된 무게중심에 기초하여 상기 드론에 포함된 적어도 하나의 날개의 회전을 제어함으로써, 상기 드론의 무게중심을 조정하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 무게중심을 판단하는 단계는, 상기 드론의 무게중심의 이동을 판단하는 단계를 포함하고, 상기 무게중심을 조정하는 단계는, 상기 무게중심의 이동에 따라 상기 적어도 하나의 날개의 회전을 제어함으로써, 상기 무게중심의 이동을 보상하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 무게중심의 이동을 판단하는 단계는, 상기 무게중심의 이동원인을 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 이동원인은, 상기 드론에 가해지는 부하, 상기 드론의 주변환경 및 상기 드론의 운행상태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 무게중심을 조정하는 단계는, 상기 이동원인이 상기 드론에 가해지는 부하인 경우, 상기 부하에 의한 무게중심의 이동을 판단하는 단계 및 상기 부하에 의한 무게중심의 이동에 따라 상기 드론의 수평을 제어하기 위한 제1 파라미터의 기본값을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 무게중심을 조정하는 단계는, 상기 부하의 종류를 판단하는 단계, 상기 부하가 유동성 부하인 것으로 판단되는 경우, 상기 유동성 부하의 상태변화에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제2 파라미터를 설정하는 단계 및 상기 유동성 부하의 상태변화에 따라 상기 제2 파라미터를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 무게중심을 조정하는 단계는, 상기 이동원인이 상기 드론의 주변환경인 경우, 상기 주변환경 변화에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제3 파라미터를 설정하는 단계 및 상기 주변환경 변화에 따라 상기 제3 파라미터를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 무게중심을 조정하는 단계는, 상기 이동원인이 상기 드론의 운행상태인 경우, 상기 운행상태에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제4 파라미터를 설정하는 단계 및 상기 운행상태에 따른 무게중심 이동이 소정의 기준값을 초과하는 경우, 상기 제4 파라미터를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 드론의 제어시스템은, 드론의 무게중심을 판단하기 위한 적어도 하나의 센서장치를 포함하는, 상기 드론 및 상기 드론에 포함된 적어도 하나의 날개의 회전을 제어함으로써, 상기 드론의 무게중심을 조정하는, 제어장치를 포함하고, 상기 제어장치는, 사용자의 입력에 따라 상기 드론의 무게중심을 조정하는 수동모드 및 자동으로 상기 드론의 무게중심을 조정하는 자동모드 중 하나로 구동되고, 자동모드에서, 상기 제어장치는, 상기 적어도 하나의 센서장치로부터 수집되는 정보에 기초하여 상기 드론의 무게중심을 판단하고, 상기 판단된 무게중심에 기초하여 상기 드론의 무게중심을 조정한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 드론 제어장치는, 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리 및 상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 상기 드론에 구비된 적어도 하나의 센서장치로부터 수집되는 정보에 기초하여 상기 드론의 무게중심을 판단하는 단계 및 상기 판단된 무게중심에 기초하여 상기 드론에 포함된 적어도 하나의 날개의 회전을 제어함으로써, 상기 드론의 무게중심을 조정하는 단계를 수행한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따라 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 개시된 실시 예에 따른 드론 제어방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램이 제공된다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

개시된 실시 예에 따르면, 다양한 내외부 요인으로 인한 드론의 무게중심 변화를 보정할 수 있는 기술을 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시 예에 따른 드론의 제어시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 드론의 제어방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 일 실시 예에 따라 기울기 센서를 포함하는 드론을 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따라 등거리 무게센서를 포함하는 드론을 도시한 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따라 드론의 무게중심 이동에 따른 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 장치의 구성도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

명세서에서 사용되는 "부" 또는 “모듈”이라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, "부" 또는 “모듈”은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부" 또는 “모듈”은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부" 또는 “모듈”은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부" 또는 “모듈”들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부" 또는 “모듈”들로 더 분리될 수 있다.

공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 일 실시 예에 따른 드론의 제어시스템을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 드론(200) 및 드론(200)의 제어장치(100)가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 드론(200) 및 그 제어장치(100)는 예시로써 도시된 것이며, 드론(200) 및 제어장치(100)의 형태 및 종류는 이에 제한되는 것은 아니다.

일 실시 예에서, 제어장치(100)의 적어도 일부는 드론(200)과 일체로서 결합되거나 드론(200)에 내장되어, 이하에서 개시되는 실시 예에 따른 자동제어를 수행할 수도 있다.

일 실시 예에서, 제어장치(100)는 드론(200)을 자동으로 제어하거나, 사용자의 입력에 기반하여 드론(200)을 제어하기 위한 컴퓨팅 장치(110)를 포함할 수 있다. 컴퓨팅 장치(110)는 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 모든 종류의 처리장치를 포함하는 의미로써 이해되며, 예를 들어 컴퓨팅 장치(110)는 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC, 서버, 임베디드 시스템 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

일 실시 예에서, 제어장치(100)는 사용자의 입력을 수신하여 드론(200)을 제어하기 위한 컨트롤러(120)를 포함할 수 있다. 컨트롤러(120)는 사용자 입력에 기반하여 드론(200)을 제어하거나, 사용자 입력을 컴퓨팅 장치(110)에 전달하여 컴퓨팅 장치(110)가 사용자 입력에 기반한 드론(200)의 제어를 수행하도록 할 수 있다.

실시 예에 따라서, 컴퓨팅 장치(110)와 컨트롤러(120)는 일체로서 구성될 수도 있다.

일 실시 예에서, 드론(200)의 일 부분에 부하(10)가 가해질 수 있다. 예를 들어, 드론(200)은 물건을 운반하기 위하여 이용될 수 있으며, 이 때 드론(200)이 운반하는 물건이 드론(200)에 가해지는 부하(10)가 될 수 있다.

또한, 드론(200)의 비행 중에 바람 등 주변 환경의 영향으로 드론(200)의 자세가 기울어질 수 있다.

또한, 드론(200)의 비행 중에 회전이나 방향전환 등으로 인해서도 드론(200)의 자세가 기울어질 수 있다.

상기한 이유 등으로 인해, 드론(200)의 무게중심이 최초에 설정된 위치와 상이해질 수 있다. 이하에서는, 드론(200)의 무게중심 이동에 대응하여 드론(200)의 날개(210 내지 240)를 제어함으로써 드론(200)의 무게중심을 조정하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

일 실시 예에서, 제어장치(100)는 자동으로 드론(200)의 무게중심을 조정할 수도 있고(자동모드), 사용자의 입력에 따라 드론(200)의 무게중심을 조정할 수도 있으며(수동모드), 사용자의 입력에 기초하여 사용자의 의도를 판단하고, 이로부터 사용자의 의도에 따라 자동으로 드론(200)의 무게중심을 조정(반자동모드)할 수도 있다.

도 2는 일 실시 예에 따른 드론의 제어방법을 도시한 흐름도이다.

단계 S110에서, 제어장치(100)는 드론(200)에 구비된 적어도 하나의 센서장치로부터 수집되는 정보에 기초하여 드론(200)의 무게중심을 판단한다.

일 실시 예에서, 제어장치(100)는 드론(200)에 구비된 센서에 기초하여 드론(200)의 초기 무게중심 및 드론(200)의 비행 중에 발생하는 무게중심의 이동을 판단할 수 있고, 실시 예에 따라 드론(200)의 초기 무게중심 및 드론(200)에 부하가 가해진 후 무게중심의 이동을 판단할 수 있다.

단계 S110에서 이용되는 센서의 종류는 제한되지 않으나, 예를 들어 기울기 센서 또는 등거리 무게센서가 활용될 수 있다.

도 3은 일 실시 예에 따라 기울기 센서를 포함하는 드론을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 드론(200)의 본체 중앙에 구비된 2개의 기울기 센서(250 및 252)가 도시되어 있다. 기울기 센서(250 및 252)는 도 3에 도시된 바와 같이 드론(200)의 본체 중앙에 구비될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

일 실시 예에서, 기울기 센서(250 및 252)는 서로 직교하는 방향으로 구비될 수 있다. 단, 기울기 센서(250 및 252)가 배치되는 위치 및 상대적 위치관계는 도 3에 도시된 바에 제한되지 않는다.

일 실시 예에서, 2개 이상의 복수의 기울기 센서가 드론(200)에 구비될 수 있으며, 복수의 기울기 센서는 서로 다른 방향으로 배치될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

드론(200)은 각각의 기울기 센서(250 및 252)로부터 수집되는 정보에 기초하여 드론(200)의 무게중심을 판단할 수도 있고, 각각의 기울기 센서(250 및 252)로부터 수집되는 정보 또는 이를 가공한 정보를 제어장치(100)에 전송함으로써 제어장치(100)가 드론(200)의 무게중심을 판단하도록 할 수도 있다.

도 4는 일 실시 예에 따라 등거리 무게센서를 포함하는 드론을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 드론(200)의 각각의 암(arm)에 구비된 무게센서들(260 내지 266)이 도시되어 있다.

일 실시 예에서, 각각의 무게센서들(260 내지 266)은 각각의 암에 드론(200)의 중심으로부터 동일한 거리에 배치되고, 드론(200)은 각각의 무게센서들(260 내지 266)로부터 수집되는 정보에 기초하여 드론(200)의 무게중심을 판단하거나, 각각의 무게센서들(260 내지 266)로부터 수집되는 정보 또는 이를 가공한 정보를 제어장치(100)에 전송하여, 제어장치(100)가 드론(200)의 무게중심을 판단하도록 할 수도 있다.

단계 S120에서, 제어장치(100)는 단계 S110에서 판단된 무게중심에 기초하여 드론(200)에 포함된 적어도 하나의 날개의 회전을 제어함으로써, 드론(200)의 무게중심을 조정한다.

일 실시 예에서, 제어장치(100)는 드론(200)의 무게중심의 이동을 판단하고, 무게중심의 이동에 따라 적어도 하나의 날개의 회전을 제어함으로써, 무게중심의 이동을 보상할 수 있다.

도 5는 일 실시 예에 따라 드론의 무게중심 이동에 따른 제어방법을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 드론(200) 및 드론(200)의 각 날개들(210 내지 250)이 도시되어 있다. 드론(200)에 포함된 암 및 날개의 수는 도 5에 도시된 바와 같이 4개일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

일 실시 예에서, 드론(200)이 부하, 주변환경 및 운행상태 중 적어도 하나에 의하여 기울어질 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 제1 방향(310)이 아래쪽으로 기울어지고, 제2 방향(320)이 위쪽으로 기울어질 수 있다. 이에 따라, 드론(200)의 무게중심은 제1 방향(310) 쪽으로 이동할 수 있다.

이 때, 제어장치(100)는 드론(200)의 날개들(210 내지 250) 중 적어도 하나를 제어함으로써 드론(200)의 무게중심 이동을 보상할 수 있다.

예를 들어, 제어장치(100)는 제1 방향(310)에 위치한 날개(240)의 회전수(rpm)를 증가시킴으로써, 드론(200)이 제1 방향(310)에 대하여 위쪽 방향의 힘을 받도록 할 수 있다.

또한, 제어장치(100)는 제2 방향(320)에 위치한 날개(220)의 회전수를 감소시킴으로써, 드론(200)이 제2 방향(320)에 대하여 위쪽 방향의 힘을 덜 받도록 할 수 있다.

다른 실시 예에서, 드론(200)은 각 날개의 위치, 크기 및 방향 중 적어도 하나를 조정할 수 있도록 구성되고, 제어장치(100)는 각 날개의 위치, 크기 및 방향 중 적어도 하나를 조정함으로써 드론(200)의 무게중심을 조정할 수 있다.

예를 들어, 드론(200)의 각 날개는 드론(200)의 암을 따라 슬라이드 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 제어장치(100)는 각 날개의 위치를 조정함으로써 드론(200)에 힘이 가해지는 부분을 조정하고, 이로써 드론(200)의 무게중심을 보정할 수 있다.

다른 예로, 드론(200)의 각 날개는 그 각도를 변경할 수 있도록 구성되어, 동일한 rpm에서도 상이한 상승동력이 발생하도록 할 수 있다. 예를 들어, 각 날개에 포함된 플레이트들 각각을 회전시킴으로써 각도를 변경하여, 날개의 회전에 따른 상승동력을 조절할 수 있다. 이 경우, 제어장치(100)는 각 날개의 회전속도를 변경하지 않고도 드론(200)의 무게중심을 조절할 수 있으므로, 연산량을 줄일 수 있다.

다른 예로, 드론(200)의 각 날개에 포함된 플레이트들 각각은 슬라이드 형태로 절첩가능하게 구성되거나, 경첩을 이용하여 복수의 단으로 접힐 수 있는 형태로 구성될 수 있다. 제어장치(100)는 이러한 날개의 구조를 이용하여 각 날개의 길이를 조절할 수 있다. 따라서, 제어장치(100)는 각 날개의 회전속도를 변경하지 않고도 날개의 길이를 조절함으로써 날개의 회전에 따른 상승동력을 조절하고, 이로부터 드론(200)의 무게중심을 조절할 수 있다.

이로써, 드론(200)은 수평을 회복하고, 무게중심 또한 원래 상태로 복구될 수 있다.

드론(200)이 무게중심에 따라 각 날개를 제어하는 방법은 제한되지 않으며, 다양한 무게중심 정중앙 배치 알고리즘들이 드론(200)의 무게중심에 따라 각 날개를 제어하는 데 이용될 수 있다.

예를 들어, 제어장치(100)는 드론(200)에 포함된 센서들로부터 수집된 정보에 기초하여 PID 조정을 수행하고, 이에 기초하여 각 날개를 제어함으로써 드론(200)의 무게중심을 조정할 수 있다. PID 조정은 비례제어(P), 적분제어(I) 및 미분제어(D)를 이용하여 수행되는 피드백 제어 방법이다.

일 실시 예에서, 제어장치(100)는 드론(200)의 무게중심 이동이 발생하는 경우, 그 원인을 판단할 수 있다.

예를 들어, 드론(200)의 무게중심 이동원인은, 드론(200)에 가해지는 부하, 드론(200)의 주변환경 및 드론(200)의 운행상태 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

예를 들어, 드론(200)에 가해지는 부하에 의해 드론(200)의 무게중심이 이동할 수 있다. 제어장치(100)는 부하에 의한 무게중심의 이동을 판단하고, 부하에 의한 무게중심의 이동에 따라 드론(200)의 수평을 제어하기 위한 제1 파라미터의 기본값을 보정할 수 있다.

예를 들어, 부하에 따른 무게중심의 이동은 드론이 적어도 한 번의 비행을 수행하는 내내 동일하게 유지될 수 있다. 예를 들어, 드론이 배달해야 할 물건을 매달고 비행하는 경우, 목적지에 도착할때까지 물건이 그대로 드론(200)에 매달려 있을 것이므로, 이는 적어도 한 차례 비행을 수행하는 동안 변경되지 않을 수 있다.

따라서, 제어장치(100)는 부하에 의한 무게중심의 이동을 보상하기 위한 적어도 하나의 제1 파라미터를 설정하고, 그 기본값을 설정할 수 있다.

예를 들어, 부하가 제1 방향(310)쪽으로 무게중심을 이동시킨 경우, 날개(240)의 회전수를 평소보다 높이기 위한 가중치를 부여할 수 있다. 이 때 부여되는 가중치가 제1 파라미터로서 이해될 수 있으며, 제1 파라미터는 부하의 무게 또는 무게중심의 이동 정도에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 파라미터가 10으로 설정되는 경우, 일반적인 드론 제어방법과 같이 드론(200)을 제어하되, 날개(240)의 rpm에는 항상 10을 더하여 드론(200)을 제어할 수 있다.

이 경우, 부하에 의한 무게중심 이동을 보상하기 위해 매번 계산을 수행할 필요가 없고, 최초에 설정된 제1 파라미터에 따라 계산된 결과를 반영하기만 하면 되므로 연산과정이 단순해지는 이점이 있다.

실시 예에 따라서, 드론(200)이 비행중에 물건을 떨어트릴 수 있다. 예를 들어, 드론(200)은 기 설정된 특정 위치에서 물건을 의도적으로 떨어트릴 수도 있고, 사고로 물건이 떨어질 수도 있다. 이 경우 부하에 의한 무게중심 이동이 해제되어 무게중심이 다시 이동하게 된다. 이 경우, 제어장치(100)는 제1 파라미터의 기본값을 다시 조정할 수 있다.

일 실시 예에서, 무게중심 이동의 원인이 부하의 해제라는 것을 판단하기 위하여, 드론(200)에는 적어도 하나의 무게센서가 포함될 수 있다. 드론(200)은 무게센서를 이용하여 부하의 장착 및 해제여부를 판단하고, 제어장치(100)는 부하의 장착 또는 해제로 인해 무게중심 이동이 발생하는 것으로 판단되는 경우, 제1 파라미터의 기본값을 조정함으로써 무게중심 이동을 보상할 수 있다.

일 실시 예에서, 제어장치(100)는 드론(200)에 장착된 부하의 종류를 판단할 수 있다. 예를 들어, 부하는 유동성이 없는 부하일 수도 있지만, 유동성이 있는 유동성 부하일 수도 있다.

예를 들어, 유동성 부하는 드론(200)에 끈 등으로 흔들릴 수 있게 매달린 부하를 의미할 수도 있고, 액체 등을 포함하여 그 자체가 유동성이 있는 부하를 의미할 수 있다.

이 경우, 부하의 유동성으로 인해 비행 중에 무게중심 이동이 발생할 수 있다. 따라서, 제어장치(100)는 부하의 종류를 판단하되, 부하가 유동성 부하인 것으로 판단되는 경우, 상기한 제1 파라미터를 이용한 무게중심 조정에 더하여, 유동성 부하의 상태변화에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제2 파라미터를 설정할 수 있다.

일 실시 예에서, 드론(200)은 비행 전 또는 비행 중에 드론(200)의 이동에 따른 무게중심 변화를 감지하고, 감지되는 무게중심 변화가 드론(200)의 이동에 따른 관성 또는 기울기 변화 등에 기초하여 발생하는 것으로 판단되는 경우, 부하가 유동성 부하인 것으로 판단할 수 있다. 또는, 드론(200)은 무게센서를 이용하여 부하의 무게중심 이동을 판단하고, 부하의 무게중심 이동이 기 설정된 수준 이상으로 발생하는 경우 유동성 부하인 것으로 판단할 수 있다.

제어장치(100)는 드론(200)의 비행 중에 유동성 부하의 상태변화가 발생하는 경우, 유동성 부하의 상태변화에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위하여 추가적으로 제2 파라미터를 보정할 수 있다.

제2 파라미터 보정은 실시간으로 수행될 수 있으며, 제2 파라미터의 보정방법은 이하에서 설명되는 제3 파라미터의 보정방법과 같이 실시간으로, 또는 기 설정된 조건에 따라 수행될 수 있다.

이에 더하여, 제어장치(100)는 드론(200)과 함께, 또는 드론(200)외에 유동성 부하의 수평을 유지하기 위하여 드론(200)을 제어하기 위한 추가 파라미터를 설정할 수 있다.

예를 들어, 유동성 부하가 액체류와 같이 기울어져서는 안 되는 부하인 경우, 제어장치(100)는 유동성 부하의 수평이 유지되도록 드론(200)을 제어할 수 있다.

예를 들어, 드론(200)의 이동(예를 들어, 가속, 방향전환, 기울기 등)에 대응하는 무게중심 이동이 감지되는 경우, 유동성 부하의 수평이 유지되지 않는 것으로 판단하여, 이를 보정할 수 있도록 드론(200)을 제어할 수 있다.

예를 들어, 드론(200)의 가속으로 인하여 드론(200)의 이동과 반대방향으로 유동성 부하의 이동이 발생하는 것으로 판단되는 경우, 제어장치(100)는 드론(200)의 속도를 줄이거나 드론(200)을 반대방향으로 가속하여 유동성 부하의 수평을 유지하도록 할 수 있다.

일 실시 예에서, 바람 등 드론(200)의 주변환경으로 인해 드론(200)의 무게중심 이동이 발생할 수 있다. 이러한 무게중심 이동은 일시적이고, 계속해서 변화될 수 있으므로, 제어장치(100)는 실시간으로 무게중심 이동을 판단하고, 이에 대응하여 무게중심을 보정하도록 드론(200)의 날개를 제어할 수 있다.

일 실시 예에서, 드론(200)의 주변환경 변화에 따른 무게중심 이동 판단 및 이에 대응하는 시간(response time)은 사용자의 선택에 의해, 또는 자동으로 다양하게 설정될 수 있다.

예를 들어, 약한 바람이 부는 경우 약한 무게중심 이동이 자주 발생할 수 있는데, 이러한 약한 무게중심 이동에 일일이 반응하여 제어방법을 수정하는 데에는 프로세서 및 통신부에 불필요한 부하가 발생할 수 있다. 따라서, 이 경우 기 설정된 수준 이하의 무게중심 이동이 발생하는 경우 보정을 수행하지 않거나, 기 설정된 반응속도에 의거하여, 또는 기 설정된 주기마다 무게중심 이동에 따른 보상동작을 수행할 수 있다.

일 실시 예에서, 무게중심 이동에 따른 보정빈도는 사용자 입력 또는 주변 환경에 기초하여 설정된 모드에 따라 서로 다르게 설정될 수 있다.

예를 들어, 드론(200)에 유동성 부하가 장착된 경우, 고속비행을 수행하는 경우, 강풍속 내에서 비행을 수행하는 경우 등을 드론(200) 또는 제어장치(100)가 자동으로 인식하거나, 사용자에 의하여 입력되는 경우 제어장치(100)는 서로 상이한 모드에 의거하여 제어를 수행할 수 있다.

예를 들어, 강풍속 내에서 비행을 수행하는 경우 대응이 늦으면 무게중심이 크게 어긋날 수 있으므로, 제어장치(100)는 빠른 대응속도 혹은 실시간으로 무게중심의 이동을 판단하고, 이에 기초하여 무게중심을 보정하기 위한 동작을 수행할 수 있다.

일 실시 예에서, 회전이나 방향전환 등 드론(200)의 운행상태에 의하여 무게중심의 이동이 발생할 수 있다.

이 경우, 드론(200)의 무게중심 이동이 의도적으로 발생(예를 들어, 드론의 회전동작)할 수도 있고, 무게중심 이동이 발생하는 것이 더 효율적(예를 들어, 드론의 방향전환)일 수도 있다. 따라서, 제어장치(100)는 운행상태에 의하여 발생하는 무게중심 이동을 무시하거나, 기 설정된 기준에 의거하여 드론의 운행상태에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제4 파라미터를 설정할 수 있다.

일 실시 예에서, 제어장치(100)는 드론(200)의 운행상태에 따른 무게중심 이동이 소정의 기준값을 초과하는 경우, 제4 파라미터를 보정함으로써 무게중심 이동을 보상할 수 있다. 실시 예에 따라서, 제어장치(100)는 무게중심 이동을 보상하는 정도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제어장치(100)는 드론(200)의 운행에 필요한 무게중심 이동인 것으로 판단되는 경우, 무게중심 이동을 보상하지 않거나, 소정의 비율만 보상할 수 있다.

일 실시 예에서, 사용자의 의도에 따른 무게중심 이동인 것으로 판단되는 경우, 제어장치(100)는 수동모드에 준하여 무게중심 보정을 수행하지 않거나, 반자동모드에 준하여 사용자의 의도에 따른 무게중심 이동이 발생하도록 무게중심 이동의 일부를 보정할 수 있다.

도 6은 일 실시 예에 따른 장치의 구성도이다.

프로세서(102)는 하나 이상의 코어(core, 미도시) 및 그래픽 처리부(미도시) 및/또는 다른 구성 요소와 신호를 송수신하는 연결 통로(예를 들어, 버스(bus) 등)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 프로세서(102)는 메모리(104)에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 도 1 내지 도 5와 관련하여 설명된 방법을 수행한다.

예를 들어, 프로세서(102)는 메모리에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 드론(200)에 구비된 적어도 하나의 센서장치로부터 수집되는 정보에 기초하여 드론(200)의 무게중심을 판단하고, 판단된 무게중심에 기초하여 드론(200)에 포함된 적어도 하나의 날개의 회전을 제어함으로써, 드론(200)의 무게중심을 조정할 수 있다.

한편, 프로세서(102)는 프로세서(102) 내부에서 처리되는 신호(또는, 데이터)를 일시적 및/또는 영구적으로 저장하는 램(RAM: Random Access Memory, 미도시) 및 롬(ROM: Read-Only Memory, 미도시)을 더 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(102)는 그래픽 처리부, 램 및 롬 중 적어도 하나를 포함하는 시스템온칩(SoC: system on chip) 형태로 구현될 수 있다.

메모리(104)에는 프로세서(102)의 처리 및 제어를 위한 프로그램들(하나 이상의 인스트럭션들)을 저장할 수 있다. 메모리(104)에 저장된 프로그램들은 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 구분될 수 있다.

본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 하드웨어로 직접 구현되거나, 하드웨어에 의해 실행되는 소프트웨어 모듈로 구현되거나, 또는 이들의 결합에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM(Random Access Memory), ROM(Read Only Memory), EPROM(Erasable Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM), 플래시 메모리(Flash Memory), 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터 판독가능 기록매체에 상주할 수도 있다.

본 발명의 구성 요소들은 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 구성 요소들은 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있으며, 이와 유사하게, 실시 예는 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.

이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10: 부하
100: 제어장치
110: 컴퓨팅 장치
120: 컨트롤러
200: 드론
210: 날개
220: 날개
230: 날개
240: 날개

Claims (10)

1. 제어장치가 드론을 제어하는 방법에 있어서,
   상기 드론에 구비된 적어도 하나의 센서장치로부터 수집되는 정보에 기초하여 상기 드론의 무게중심을 판단하는 단계; 및
   상기 판단된 무게중심에 기초하여 상기 드론에 포함된 적어도 하나의 날개의 회전 및 길이 중 적어도 하나를 제어함으로써, 상기 드론의 무게중심을 조정하는 단계; 를 포함하고,
   상기 무게중심을 판단하는 단계는,
   상기 드론의 무게중심의 이동을 판단하는 단계; 를 포함하고,
   상기 무게중심을 조정하는 단계는,
   상기 무게중심의 이동에 따라 상기 적어도 하나의 날개의 회전 및 길이 중 적어도 하나를 제어함으로써, 상기 무게중심의 이동을 보상하는 단계; 를 포함하고,
   상기 무게중심의 이동을 판단하는 단계는,
   상기 무게중심의 이동원인을 판단하는 단계; 를 포함하고,
   상기 이동원인은,
   상기 드론에 가해지는 부하, 상기 드론의 주변환경 및 상기 드론의 운행상태 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 무게중심의 이동원인을 판단하는 단계는,
   무게센서를 이용하여 부하의 장착 및 해제여부를 판단함으로써, 상기 이동원인이 상기 드론에 가해지는 부하인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
   상기 무게중심을 조정하는 단계는,
   상기 이동원인이 상기 드론에 가해지는 부하인 경우,
   상기 부하에 의한 무게중심의 이동을 판단하는 단계; 및
   상기 부하에 의한 무게중심의 이동에 따라 상기 드론의 수평을 제어하기 위한 제1 파라미터의 기본값을 보정하는 단계; 를 더 포함하고,
   상기 무게중심을 조정하는 단계는,
   상기 부하의 종류를 판단하는 단계;
   상기 부하가 유동성 부하인 것으로 판단되는 경우, 상기 유동성 부하의 상태변화에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제2 파라미터를 설정하는 단계; 및
   상기 유동성 부하의 상태변화에 따라 상기 제2 파라미터를 보정하는 단계; 를 더 포함하고,
   상기 무게중심을 조정하는 단계는,
   상기 이동원인이 상기 드론의 주변환경인 경우,
   상기 주변환경 변화에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제3 파라미터를 설정하는 단계; 및
   상기 주변환경 변화에 따라 상기 제3 파라미터를 보정하는 단계; 를 더 포함하고,
   상기 무게중심을 조정하는 단계는,
   상기 이동원인이 상기 드론의 운행상태인 경우,
   상기 운행상태에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제4 파라미터를 설정하는 단계; 및
   상기 운행상태에 따른 무게중심 이동이 소정의 기준값을 초과하는 경우, 상기 제4 파라미터를 보정하는 단계; 를 더 포함하는, 드론 제어방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 드론의 무게중심을 판단하기 위한 적어도 하나의 센서장치를 포함하는, 상기 드론; 및
   상기 드론에 포함된 적어도 하나의 날개의 회전 및 길이 중 적어도 하나를 제어함으로써, 상기 드론의 무게중심을 조정하는, 제어장치; 를 포함하고,
   상기 제어장치는, 사용자의 입력에 따라 상기 드론의 무게중심을 조정하는 수동모드 및 자동으로 상기 드론의 무게중심을 조정하는 자동모드 중 하나로 구동되고,
   자동모드에서, 상기 제어장치는, 상기 적어도 하나의 센서장치로부터 수집되는 정보에 기초하여 상기 드론의 무게중심을 판단하고, 상기 판단된 무게중심에 기초하여 상기 드론에 포함된 적어도 하나의 날개의 회전 및 길이 중 적어도 하나를 제어함으로써, 상기 드론의 무게중심을 조정하고,
   상기 제어장치는, 상기 드론의 무게중심의 이동을 판단하고,
   상기 제어장치는, 상기 무게중심의 이동에 따라 상기 적어도 하나의 날개의 회전 및 길이 중 적어도 하나를 제어함으로써, 상기 무게중심의 이동을 보상하고,
   상기 제어장치는, 상기 무게중심의 이동원인을 판단하고,
   상기 이동원인은,
   상기 드론에 가해지는 부하, 상기 드론의 주변환경 및 상기 드론의 운행상태 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 제어장치는, 무게센서를 이용하여 부하의 장착 및 해제여부를 판단함으로써, 상기 이동원인이 상기 드론에 가해지는 부하인지 여부를 판단하고,
   상기 제어장치는, 상기 이동원인이 상기 드론에 가해지는 부하인 경우, 상기 부하에 의한 무게중심의 이동을 판단하고, 상기 부하에 의한 무게중심의 이동에 따라 상기 드론의 수평을 제어하기 위한 제1 파라미터의 기본값을 보정하고,
   상기 제어장치는, 상기 부하의 종류를 판단하고, 상기 부하가 유동성 부하인 것으로 판단되는 경우, 상기 유동성 부하의 상태변화에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제2 파라미터를 설정하고, 상기 유동성 부하의 상태변화에 따라 상기 제2 파라미터를 보정하고,
   상기 제어장치는, 상기 이동원인이 상기 드론의 주변환경인 경우, 상기 주변환경 변화에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제3 파라미터를 설정하고, 상기 주변환경 변화에 따라 상기 제3 파라미터를 보정하고,
   상기 제어장치는, 상기 이동원인이 상기 드론의 운행상태인 경우, 상기 운행상태에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제4 파라미터를 설정하고,
   상기 운행상태에 따른 무게중심 이동이 소정의 기준값을 초과하는 경우, 상기 제4 파라미터를 보정하는, 드론 제어시스템.
9. 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리; 및
   상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써,
   드론에 구비된 적어도 하나의 센서장치로부터 수집되는 정보에 기초하여 상기 드론의 무게중심을 판단하는 단계; 및
   상기 판단된 무게중심에 기초하여 상기 드론에 포함된 적어도 하나의 날개의 회전을 제어함으로써, 상기 드론의 무게중심을 조정하는 단계; 를 포함하고,
   상기 무게중심을 판단하는 단계는,
   상기 드론의 무게중심의 이동을 판단하는 단계; 를 포함하고,
   상기 무게중심을 조정하는 단계는,
   상기 무게중심의 이동에 따라 상기 적어도 하나의 날개의 회전 및 길이 중 적어도 하나를 제어함으로써, 상기 무게중심의 이동을 보상하는 단계; 를 포함하고,
   상기 무게중심의 이동을 판단하는 단계는,
   상기 무게중심의 이동원인을 판단하는 단계; 를 포함하고,
   상기 이동원인은,
   상기 드론에 가해지는 부하, 상기 드론의 주변환경 및 상기 드론의 운행상태 중 적어도 하나를 포함하고,
   상기 무게중심의 이동원인을 판단하는 단계는,
   무게센서를 이용하여 부하의 장착 및 해제여부를 판단함으로써, 상기 이동원인이 상기 드론에 가해지는 부하인지 여부를 판단하는 단계;를 포함하고,
   상기 무게중심을 조정하는 단계는,
   상기 이동원인이 상기 드론에 가해지는 부하인 경우,
   상기 부하에 의한 무게중심의 이동을 판단하는 단계; 및
   상기 부하에 의한 무게중심의 이동에 따라 상기 드론의 수평을 제어하기 위한 제1 파라미터의 기본값을 보정하는 단계; 를 더 포함하고,
   상기 무게중심을 조정하는 단계는,
   상기 부하의 종류를 판단하는 단계;
   상기 부하가 유동성 부하인 것으로 판단되는 경우, 상기 유동성 부하의 상태변화에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제2 파라미터를 설정하는 단계; 및
   상기 유동성 부하의 상태변화에 따라 상기 제2 파라미터를 보정하는 단계; 를 더 포함하고,
   상기 무게중심을 조정하는 단계는,
   상기 이동원인이 상기 드론의 주변환경인 경우,
   상기 주변환경 변화에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제3 파라미터를 설정하는 단계; 및
   상기 주변환경 변화에 따라 상기 제3 파라미터를 보정하는 단계; 를 더 포함하고,
   상기 무게중심을 조정하는 단계는,
   상기 이동원인이 상기 드론의 운행상태인 경우,
   상기 운행상태에 따른 무게중심 이동을 보정하기 위한 제4 파라미터를 설정하는 단계; 및
   상기 운행상태에 따른 무게중심 이동이 소정의 기준값을 초과하는 경우, 상기 제4 파라미터를 보정하는 단계; 를 더 포함하는 드론 제어방법을 수행하는, 드론 제어장치.
10. 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어, 제1 항의 방법을 수행할 수 있도록 컴퓨터에서 독출가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램.

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