KR102143497B1

KR102143497B1 - 드론용 스테이션, 드론 충전을 위한 시스템, 그리고 그에 사용되는 드론

Info

Publication number: KR102143497B1
Application number: KR1020190099723A
Authority: KR
Inventors: 장재원; 윤준필
Original assignee: 크린팩토메이션 주식회사
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2020-08-12

Abstract

본 발명은, 드론이 착륙하는 대상이 되는 착륙 플레이트를 구비하는 하우징; 상기 하우징에 설치되고, 상기 드론을 센터링시키도록 구성되는 센터링 모듈; 및 상기 센터링 모듈에 연결되어, 상기 센터링 모듈을 이용해 상기 착륙 플레이트에 착륙한 상기 드론이 센터링되게 하는 제어 모듈을 포함하고, 상기 센터링 모듈은, 상기 드론의 다리 중 나머지보다 마찰력이 작은 저마찰 영역에 대응하는 레벨에 배치되는 접촉가압 유닛; 및 상기 접촉가압 유닛을 센터링을 위한 방향으로 구동시키도록 구성되는 센터링구동력발생 유닛을 포함하는, 드론용 스테이션, 드론 충전을 위한 시스템, 그리고 그에 사용되는 드론을 제공한다.

Description

드론용 스테이션, 드론 충전을 위한 시스템, 그리고 그에 사용되는 드론{STATION FOR DRONE, SYSTEM FOR CHARGING DRONE, AND DRONE USED THEREFOR}

본 발명은 드론용 스테이션, 드론 충전을 위한 시스템, 그리고 그에 사용되는 드론에 관한 것이다.

일반적으로, 드론은 무선전파를 이용한 조종 또는 자체 프로그램에 의해 운항하는 무인 항공기다. 드론에는 카메라, 센서, 통신시스템 등이 탑재돼 있다. 드론의 무게는 25g부터 1200kg까지에 이르고, 그 크기도 다양하다. 드론은 군사용도로 처음 생겨났지만 고공 촬영과 배달 등으로 확대 이용되고 있다. 이뿐 아니라, 드론은 시설물 모니터링, 경계지역 감시, 농약 살포, 공기질 측정 등 다방면에 활용되고 있다.

드론의 운항을 위한 동력은 주로 전기 배터리에서 발생된다. 따라서, 드론의 운항 가능 거리는 배터리의 용량에 직결된다. 예를 들어, 배터리의 용량에 따라 결정된 드론의 운항 가능 거리가 15km인 경우에, 드론의 실제 작업 거리는 7.5km에 그치고 만다. 드론이 배터리의 충전을 위해 복귀해야 하기 때문에, 실제 작업 거리는 운항 가능 거리의 절반에 그치게 된다.

드론의 작업 거리를 운항 가능 거리 수준으로 높이기 위해서는, 드론을 충전할 수 있는 충전 스테이션이 일정 간격으로 설치될 필요가 있다. 앞서 예를 든 드론의 경우라면, 충전 스테이션은 15km 간격으로 설치되어, 운항 가능 거리만큼 운항한 드론을 충전할 수 있다.

드론에 대한 충전이 효과적으로 이루어지기 위해서는, 드론이 충전 스테이션에 착륙하여 무선충전을 위한 구성에 대해 정확히 센터링될 필요가 있다. 드론의 센터링이 제대로 이루어지지 못하면, 드론에 대한 무선충전이 효율적으로 수행될 수 없는 문제가 있다. 나아가, 드론을 스테이션에 단순히 보관하기 위한 경우라도, 드론의 센터링은 정확히 이루어질 필요가 있다.

본 발명의 일 목적은, 드론이 착륙한 상태에서 정위치 및 정자세로 정확히 센터링될 수 있게 하는, 드론용 스테이션, 드론 충전을 위한 시스템, 그리고 그에 사용되는 드론을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 드론용 스테이션은, 드론이 착륙하는 대상이 되는 착륙 플레이트를 구비하는 하우징; 상기 하우징에 설치되고, 상기 드론을 센터링시키도록 구성되는 센터링 모듈; 및 상기 센터링 모듈에 연결되어, 상기 센터링 모듈을 이용해 상기 착륙 플레이트에 착륙한 상기 드론이 센터링되게 하는 제어 모듈을 포함하고, 상기 센터링 모듈은, 상기 드론의 다리 중 나머지보다 마찰력이 작은 저마찰 영역에 대응하는 레벨에 배치되는 접촉가압 유닛; 및 상기 접촉가압 유닛을 센터링을 위한 방향으로 구동시키도록 구성되는 센터링구동력발생 유닛을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 접촉가압 유닛은, 상기 착륙 플레이트의 중심을 기준으로 서로 대칭적으로 배치되는 한 쌍으로 구비되고, 상기 센터링구동력발생 유닛은, 상기 한 쌍의 접촉가압 유닛을 상기 착륙 플레이트의 중심을 향해 서로 가까워지는 방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.

여기서, 상기 접촉가압 유닛은, 상기 저마찰 영역을 감싸도록 서로 교차하는 방향을 따라 배치되는 제1 접촉면 및 제2 접촉면을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 접촉면 및 상기 제2 접촉면은, 서로 둔각을 이루도록 배치될 수 있다.

여기서, 상기 제1 접촉면 및 상기 제2 접촉면은, 상기 저마찰 영역과 면접촉하는 경사각을 갖도록 형성될 수 있다.

여기서, 상기 저마찰 영역은, 상기 드론의 다리에 설치되는 베어링의 외면이 차지하는 영역일 수 있다.

여기서, 상기 하우징에 설치되고, 무선전력신호를 전송하도록 구성되는 무선전력전송 모듈이 더 구비되고, 상기 제어 모듈은, 상기 센터링 모듈을 이용해 상기 드론이 상기 무선전력전송 모듈에 대응해 센터링되게 하고 상기 무선전력전송 모듈을 이용해 상기 드론이 무선 충전되게 하며, 상기 센터링구동력발생 유닛은, 상기 접촉가압 유닛을 상기 무선전력전송 모듈에 대응하는 위치를 향한 방향으로 구동시키도록 구성될 수 있다.

본 발명의 다른 일 측면에 따른 드론 충전을 위한 시스템은, 두 개의 다리를 구비하는 드론; 및 상기 드론이 착륙하면 상기 드론을 센터링하는 스테이션을 포함하고, 상기 스테이션은, 드론이 착륙하는 대상이 되는 착륙 플레이트를 구비하는 하우징; 상기 하우징에 설치되고, 상기 착륙 플레이트에 착륙한 상기 드론을 센터링시키도록 구성되는 센터링 모듈; 및 상기 센터링 모듈에 연결되어, 상기 센터링 모듈을 이용해 상기 드론이 센터링되게 제어하는 제어 모듈을 포함하고, 상기 센터링 모듈은, 상기 드론의 다리 중 나머지보다 마찰력이 작은 저마찰 영역에 대응하는 레벨에 배치되는 접촉가압 유닛; 및 상기 접촉가압 유닛을 센터링을 위한 방향으로 구동시키도록 구성되는 센터링구동력발생 유닛을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 드론은, 상기 두 개의 다리를 연결하여, 상기 접촉가압 유닛의 작용 시에 상기 두 개의 다리가 서로를 향해 변형되는 것을 제한하는 제한 로드를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 스테이션은, 상기 하우징에 설치되고, 무선전력신호를 전송하도록 구성되는 무선전력전송 모듈을 더 포함하고, 상기 드론은, 상기 두 개의 다리 사이에 배치되고, 상기 무선전력전송 모듈로부터 상기 무선전력신호를 수신하는 무선전력수신 블럭을 더 포함하고, 상기 제한 로드는, 상기 두 개의 다리 중 하나와 상기 무선전력수신 블럭을 연결하는 제1 로드; 및 상기 두 개의 다리 중 다른 하나와 상기 무선전력수신 블럭을 연결하는 제2 로드를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 드론은, 바디; 상기 바디에 설치되는 프로펠러; 상기 바디에 설치되고, 상기 바디의 하측으로 연장되는 다리; 및 스테이션에 착륙한 경우에 상기 스테이션의 접촉가압 유닛에 대응하는 레벨에 위치하도록 상기 다리에 설치되는 마찰저감 베어링을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 다리는, 서로 마주보는 한 쌍으로 구비되고, 상기 드론은, 상기 한 쌍의 다리를 연결하여, 상기 접촉가압 유닛의 작용 시에 상기 한 쌍의 다리가 서로를 향해 변형되는 것을 제한하는 제한 로드를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 바디에 설치되고, 상기 스테이션으로부터 무선전력신호를 수신하여 무선충전되도록 구성되는 무선전력수신 블럭을 더 포함하고, 상기 제한 로드는, 상기 한 쌍의 다리 중 하나와 상기 무선전력수신 블럭을 연결하는 제1 로드; 및 상기 한 쌍의 다리 중 다른 하나와 상기 무선전력수신 블럭을 연결하는 제2 로드를 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 드론용 스테이션, 드론 충전을 위한 시스템, 그리고 그에 사용되는 드론에 의하면, 착륙 플레이트에 착륙한 드론은 제어 모듈의 제어 하에 작동하는 센터링 모듈에 의해 정위치로 이동되고 또한 정자세로 전환되어 센터링될 수 있다. 그에 의해, 드론이 스테이션의 하우징 내에 보관될 때 도어 모듈과 간섭되지 않을 뿐더러, 드론에 대한 무선충전시에는 드론이 무선전력전송 모듈에 대해 정자세 및 정위치인 상태에서 무선충전이 이루어져서, 무선충전이 효과적이고 효율적으로 수행될 수 있다.

센터링 모듈은 드론의 다리 중에 저마찰 영역에 대응하는 레벨에 위치하는 접촉가압 유닛을 구비하고 그를 센터링구동력발생 유닛을 통해 구동함에 의해, 접촉가압 유닛 드론의 다리를 가압하는 중에 다리가 매끄럽게 회전하면서 드론은 정자세를 향해 회전할 수 있다. 드론을 정위치로 이동시키는 것이 더해지면, 드론에 대한 센터링은 쉽게 이루어질 수 있다. 그 결과, 드론을 정자세로 전환하는 것이 용이해질 뿐만 아니라, 드론에 대한 정자세 전환과 정위치 이동이 하나의 수단인 접촉가압 유닛에 의해 이루어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 스테이션(100)에 드론(300)이 착륙한 상태를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1의 드론용 스테이션(100)에서 승강구동 모듈(130)의 작동을 보인 개념적 단면도이다.
도 3은 도 1의 드론(100)에 대한 확대 사시도이다.
도 4는 도 1의 센터링 모듈(170)을 상부판(115) 및 착륙 플레이트(117)와 함께 보인 사시도이다.
도 5는 도 4의 센터링 모듈(170)에 관한 추가적인 구성을 보인 센터링 모듈(170)의 조립 사시도이다.
도 6은 도 4의 센터링 모듈(170)의 접촉가압 유닛(171)과 드론(300)의 마찰저감 베어링(390) 간의 배치 관계를 보인 개념적 단면도이다.
도 7은 드론용 스테이션(100)에 대한 제어 블럭도이다.
도 8은 도 1에서 드론(300)이 착륙 플레이트(117)에 착륙한 상태를 보인 요부의 부분 사시도이다.
도 9는 도 8에서 한 쪽의 접촉가압 유닛(171)이 드론(300)의 다리(370)와 접촉된 상태를 보인 요부의 부분 사시도이다.
도 10은 도 9에서 양쪽의 접촉가압 유닛(171)이 드론(300)의 다리(370)와 접촉된 상태를 보인 요부의 부분 사시도이다.
도 11은 도 10에서 접촉가압 유닛(171)의 중앙부가 드론(300)의 다리(370)와 접촉된 상태를 보인 요부의 부분 사시도이다.
도 12은 드론 스테이션(100)의 작동 방식을 나타낸 개념도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론용 스테이션, 드론 충전을 위한 시스템, 그리고 그에 사용되는 드론에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 스테이션(100)에 드론(300)이 착륙한 상태를 보인 사시도이고, 도 2는 도 1의 드론용 스테이션(100)에서 승강구동 모듈(130)의 작동을 보인 개념적 단면도이다.

본 도면들을 참조하면, 드론용 스테이션(100)은, 하우징(110), 승강구동 모듈(130), 도어 모듈(150), 센터링 모듈(170), 그리고 무선전력전송 모듈(210)을 선택적으로 포함할 수 있다.

하우징(110)은 승강구동 모듈(130), 도어 모듈(150) 등이 설치되는 기본적인 뼈대를 이룬다. 하우징(110)은, 구체적으로 대략 직육면체 형상을 가질 수 있다. 이를 위해, 하우징(110)은, 하부판(111), 측벽판(113), 상부판(115), 그리고 착륙 플레이트(117)를 가질 수 있다. 측벽판(113)은 하부판(111)에서 높이 방향으로 연장되고, 하부판(111)의 네 모서리에 대응하여 네 개의 측면을 형성할 수 있다. 그에 따라, 하부판(111)과 측벽판(113)은 상부가 개방된 수용 공간(114)을 형성할 수 있다. 상부판(115)은 대체로 하부판(111)에 평행하게 배치되며, 측벽판(113)의 상측에 배치된다. 착륙 플레이트(117)는 상부판(115)의 일 부분과 같이 배치되나 상부판(115)과 분리되며, 드론(300)이 착륙하는 대상이 된다. 착륙 플레이트(117)는 상부판(115)의 중앙에 위치하여, 상부판(115)에 의해 둘러싸이도록 배치될 수 있다.

승강구동 모듈(130)은 착륙 플레이트(117)를 수용 공간(114) 내에서 승강시키는 구성이다. 승강구동 모듈(130)에 의해 착륙 플레이트(117)는 수직 방향(V)으로 이동될 수 있다. 이를 위해, 승강구동 모듈(130)은 하부판(111)과 착륙 플레이트(117)를 연결하도록 설치될 수 있다. 착륙 플레이트(117)는 승강구동 모듈(130)에 의해 승강됨에 따라, 상부판(115)과 동일한 높이에 위치하여 그와 함께 하나의 판을 이루거나, 상부판(115)과 분리되어 수직 방향(V)을 따라 상부판(115)과 하부판(111) 사이의 높이에 위치할 수 있다. 승강구동 모듈(130)은, 구체적으로, 제1 링크(131), 제2 링크(132), 및 승강구동력발생 유닛(135)을 포함할 수 있다. 제1 링크(131) 및 제2 링크(132)는 각각 하부판(111)과 착륙 플레이트(117)에 대해 회전 가능하게 연결되고, 서로 교차하여 엑스자 형태로 배치된다. 제1 링크(131) 및 제2 링크(132)는 착륙 플레이트(117)의 양측 모서리에 대응하여, 각기 한 쌍으로 구비될 수 있다. 승강구동력발생 유닛(135)은 제1 링크(131) 및 제2 링크(132) 중 하나의 일 단부를 슬라이딩 구동하는 구성이다. 승강구동력발생 유닛(135)은 모터, 볼스크류, LM가이드 등에 의해 구성될 수 있다. 모터가 일 방향으로 회전하여 볼스크류의 너트가 이동되면, 너트에 연결된 제2 링크(132)의 일 단부도 수평 방향(H)으로 이동하게 된다. 그에 의해, 제1 링크(131)와 제2 링크(132)는 그들의 연결점을 회전 중심축으로 하여 서로 간에 이루는 각도가 커지면서, 착륙 플레이트(117)는 수직 방향(V)으로 하강하게 된다. 모터가 타 방향으로 회전하게 되면, 제1 링크(131)와 제2 링크(132)가 이루는 각도가 작아지면서, 착륙 플레이트(117)는 수직 방향(V)으로 상승하게 된다.

도어 모듈(150)은 착륙 플레이트(117)를 폐쇄하거나 외부로 노출하는 구성이다. 이를 위해, 도어 모듈(150)은 측벽판(113)에 이동 가능하게 결합되는 도어(151)를 포함할 수 있다. 도어(151)는, 구체적으로 측벽판(113)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 한 쌍의 슬라이딩 도어를 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 슬라이딩 도어는 수평 방향(H) 또는 이동 방향을 따라 서로에게 근접하게 이동하여 착륙 플레이트(117)를 덮거나, 서로에게 멀어지게 이동하여 착륙 플레이트(117)를 외부로 노출한다. 이를 위해, 상기 슬라이딩 도어는 커버체(152)를 포함한다. 커버체(152)는 측벽판(113)의 외측을 감싸도록 형성된다. 한 쌍의 슬라이딩 도어는 서로 접촉시에 전체적으로 돔(dome) 형상을 이루어서 착륙 플레이트(117)를 덮게 된다.

센터링 모듈(170)은 착륙 플레이트(117)에 착륙하는 드론(300)을 무선 충전을 위해 무선전력전송 모듈(210)에 대응하게 센터링시키는 구성이다. 센터링 모듈(170)은 하우징(110), 구체적으로 착륙 플레이트(117)에 설치될 수 있다. 센터링 모듈(170)은 드론(300)을 정위치로 이동시키면서 또한 정자세로 회전시키기도 한다.

무선전력전송 모듈(210)은 착륙 플레이트(117)에 착륙하여 센터링 모듈(170)에 의해 센터링된 드론(300)을 무선충전하는 구성이다. 이를 위해, 무선전력전송 모듈(210)은 착륙 플레이트(117)를 관통하여 드론(300)에 접근하도록 설치될 수 있다. 무선전력전송 모듈(210)은 드론(300)의 무선전력수신패드에 무선전력신호를 전송하는 무선전력송신패드를 갖도록 구성될 수 있다. 이상과 달리, 스테이션(100)이 단순히 드론(300)에 대한 무선충전을 하지 않고 그를 단순히 보관하는 기능만 하는 경우라면, 스테이션(100)은 무선전력전송 모듈(210)을 채용하지 않을 수도 있다.

이상의 드론(300)에 대해서는 도 3을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도 3은 도 1의 드론(100)에 대한 확대 사시도이다.

본 도면을 참조하면, 드론(300)은 스테이션(100)에 착륙하여 무선충전되는 것으로서, 바디(310), 프로펠러(330), 무선전력수신 블럭(350), 다리(370), 및 마찰저감 베어링(390)을 선택적으로 가질 수 있다.

바디(310)는 프로펠러(330) 등이 설치되는 기본적 요소가 된다. 프로펠러(330)는 바디(310)에서 설치되어 드론(300)에 양력을 제공한다. 무선전력수신 블럭(350)은 상기 무선전력수신패드를 가져서, 스테이션(100)의 무선전력전송 모듈(210)로부터 무선전력신호를 수신하여 배터리를 충전할 수 있다. 다리(370)는 바디(310)의 하측으로 연장되며, 한 쌍으로 구비될 수 있다. 마찰저감 베어링(390)은 다리(370)에 설치되어 외부로 드러날 수 있다. 마찰저감 베어링(390)의 중심축은 다리(370)의 중심축과 대체로 일치하게 된다.

드론(300)은 제한 로드(410)를 더 포함할 수 있다. 제한 로드(410)는 한 쌍의 다리(370)를 연결하여, 접촉가압 유닛(171)이 다리(370)를 가압할 때 한 쌍의 다리가 서로를 향해 변형되는 것을 제한하는 구성이다. 이를 위해, 제한 로드(410)는 한 쌍의 다리(370)를 연결하는 가상의 직선을 따라 배열될 수 있다.

제한 로드(410)는 한 쌍의 다리(370)를 직접 연결하는 하나의 로드로 구성될 수 있다. 이와 달리, 본 실시예에서는 제한 로드(410)가 제1 로드(411)와 제2 로드(415)로 나뉜 구성을 예시한다. 이 경우, 제1 로드(411)는 하나의 다리(370)와 무선전력수신 블럭(350)을 연결하고, 제2 로드(415)는 또 다른 다리(370)와 무선전력수신 블럭(350)을 연결하게 된다. 이렇게 무선전력수신 블럭(350)을 개입시키면 제한 로드(410)를 하나의 로드로 하는 경우에 비해 그 길이를 작게 할 수 있다. 그에 의해, 하나의 로드의 경우 그 로드가 양단부에서 가해지는 힘에 의해 휘어지는 량이 커질 수 있으나, 제1 로드(411) 및 제2 로드(415)로 구성하면 그 휘어짐의 크기를 줄일 수 있다.

이상과 달리, 드론(300)이 무선충전되는 것이 아니라, 드론(300)은 무선전력수신 블럭(350)을 채용하지 않을 수도 있다.

이제, 도 4 및 도 5를 참조하여, 센터링 모듈(170) 및 관련된 드론(300)의 구성에 대해 구체적으로 살펴본다.

도 4는 도 1의 센터링 모듈(170)을 상부판(115) 및 착륙 플레이트(117)와 함께 보인 사시도이다.

본 도면을 참조하면, 센터링 모듈(170)은 드론(300, 도 1 참조)을 드론(300)을 정위치로 이동시키기 및 정자세로 회전시키기를 모두 수행하거나, 드론(300)의 착륙 상태에 따라서는 그들 중 한 가지를 수행하여 드론(300)을 무선전력전송 모듈(210, 도 1)에 센터링시키는 구성이다. 드론(300)이 통신 모듈(220)과 통신하며 착륙 플레이트(117)에 착륙한다 해도 바로 무선전력전송 모듈(210)로부터 무선전력신호를 수신할 수 있게 센터링되지는 못하는 경우가 다반사여서, 센터링 모듈(170)의 역할이 필요하게 된다.

센터링 모듈(170)은, 접촉가압 유닛(171)을 포함할 수 있다. 접촉가압 유닛(171)은 드론(300)의 다리(370)를 가압하여 드론(300)을 착륙 플레이트(117) 상에서 드론(300)을 정위치로 이동(병진 이동)시키고 또한 정자세(정방향을 바라보도록 하는 자세)로 전환시키는 구성이다. 상기 정위치와 상기 정자세는 드론(300)이 무선전력전송 모듈(210)에 의해 효과적으로 무선 충전되기 위해 센터링된 상태로 설정된 것들이다.

접촉가압 유닛(171)은 대체로 Y 방향(Y)으로 연장된 플레이트 형태를 가질 수 있다. 접촉가압 유닛(171) 중 드론(300)의 다리(370)를 마주보는 측면은 제1 접촉면(173) 및 제2 접촉면(175)으로 구성될 수 있다. 제1 접촉면(173)과 제2 접촉면(175){이들을 포괄하여 '접촉면'이라고도 함}은 드론(300)의 다리(370)를 감싸면서 서로 교차하는 방향을 따라 배치될 수 있다. 그에 의해, 제1 접촉면(173)과 제2 접촉면(175)은 서로 둔각을 이루어서, 브이자 형상을 가질 수 있다. 이러한 제1 접촉면(173) 및 제2 접촉면(175)은, 구체적으로는 마찰저감 베어링(390)에 대응하는 레벨에 배치될 수 있다.

접촉가압 유닛(171)은 각각 한 쌍으로 구비되 수 있다. 그에 따라, 이들은 착륙 플레이트(117)의 중심을 기준으로 서로 대칭적으로 배치될 수 있다. 또한, 한 쌍의 접촉가압 유닛(171)은 착륙 플레이트(117)의 모서리에서 중심을 향한 중심 방향(C)을 향해 서로 가까워지도록 이동할 수 있다. 착륙 플레이트(117)의 중심을 향한 방향은 그의 중심에 위치하는 무선전력전송 모듈(210)을 향한 방향이기도 하다. 접촉가압 유닛(171)을 중심 방향(C)으로 안내하기 위하여, 센터링 모듈(170)은 안내 레일(179)을 더 포함할 수 있다. 안내 레일(179)은 착륙 플레이트(117) 상에 설치되고, 착륙 플레이트(117)의 가로 방향인 X 방향(X)을 따라 배치된다. 안내 레일(179)은 착륙 플레이트(117)의 양측 영역에 각각 한 쌍을 이루도록 배치될 수 있다.

센터링 모듈(170)은 드론(300)의 상태를 파악하기 위해, 착륙감지 센서(191)와, 자세위치 센서(195), 그리고 이륙감지 센서(199)와 협력할 수 있다. 착륙감지 센서(191)는 상부판(115)에 설치되어 드론(300)의 다리(370, 도 1 참조)가 착륙 플레이트(117)에 안착되었는지를 감지하는 구성이다. 착륙감지 센서(191)는 발광부와 수광부를 가지는 광 센서로서, 상기 발광부에서 드론(300)의 다리(370)를 향해 광을 조사하고 상기 수광부에서 그 광을 수신한다. 상기 수광부가 그 광을 수신하지 못하면, 드론(300)이 착륙한 것으로 파악될 수 있다. 상기 발광부와 상기 수광부는 X 방향(X)으로 연장된 형태로서, 드론(300)의 착륙 위치 변화에도 다리(370)를 감지할 수 있도록 형성될 수 있다. 착륙감지 센서(191)는 드론(300)의 2개의 다리(370)에 대응하여, 개구부(119)의 양측에 각각 배열될 수 있다. 자세위치 센서(195)는 드론(300)이 정위치 및 정자세로 센터링된 상태인지를 파악하기 위한 센서이다. 자세위치 센서(195)는 접촉가압 유닛(171)의 중앙부에 설치될 수 있다. 자세위치 센서(195)는, 예를 들어 갭 센서가 이용될 수 있다. 이륙감지 센서(199)는 도어 모듈(150)의 상부 측에 설치되어, 드론(300)이 착륙 플레이트(117)에서 이륙해서 도어 모듈(150)을 넘어서 떠올랐는지를 파악하기 위한 센서이다. 이륙감지 센서(199) 역시 발광부와 수광부로 형성되고, 상기 발광부와 상기 수광부는 양측의 도어 모듈(150)에 각각 설치될 수 있다.

도 5는 도 4의 센터링 모듈(170)에 관한 추가적인 구성을 보인 센터링 모듈(170)의 조립 사시도이다.

본 도면을 참조하면, 접촉가압 유닛(171, 도 4)은 이동 슬라이더(177)에 그의 단부가 연결되게 된다. 이동 슬라이더(177)는 안내 레일(179)에 슬라이딩 가능하게 연결된다.

센터링 모듈(170)은 접촉가압 유닛(171)을 착륙 플레이트(117)의 중심 방향(C, 도 4)으로 구동하는 센터링구동력발생 유닛(181)을 더 포함할 수 있다. 센터링구동력발생 유닛(181)은, 구동원(182), 회전 샤프트(184), 및 전달 아암(186)을 가질 수 있다. 구동원(182)은 회전력을 발생시키는 구성으로서, 착륙 플레이트(117)의 저면에 설치될 수 있다. 구동원(182)은, 구체적으로, 모터, 볼스크류, 볼스크류의 너트에 연결된 회전 아암 등을 포함하여 구성될 수 있다. 회전 샤프트(184)는 구동원(182)에 연결되어 회전되고, 착륙 플레이트(117)를 관통하도록 배치된다. 전달 아암(186)은 회전 샤프트(184)와 접촉가압 유닛(171)를 연결하여, 구동원(182)에 발생한 회전력이 접촉가압 유닛(171)에 전달되게 한다. 전달 아암(186)과 접촉가압 유닛(171)의 연결은, 전달 아암(186)의 일 단부에 설치된 연결핀(187)에 의해 이루어질 수 있다. 연결핀(187)은 접촉가압 유닛(171)에 회전 가능하게 삽입될 수 있다. 이러한 센터링구동력발생 유닛(181)에 있어서, 회전 샤프트(184)만이 착륙 플레이트(117)를 관통하게 되고, 그 관통홀은 실링재로 실링되는 경우에 비와 같은 이물질이 내부 공간(114, 도 2)으로 침투할 가능성을 낮출 수 있다.

도 6은 도 4의 센터링 모듈(170)의 접촉가압 유닛(171)과 드론(300)의 마찰저감 베어링(390) 간의 배치 관계를 보인 개념적 단면도이다.

본 도면을 참조하면, 드론(300)의 다리(370)는 착륙 플레이트(117, 도 4 참조)에 대해 경사지게 배치될 수 있다. 다시 말해, 드론(300)에서 착륙 플레이트(117)로 이어지는 수직선에 대해 예각을 이루도록 배치되는 것이다. 마찰저감 베어링(390)의 축 방향 역시 그러한 다리(370)의 방향에 대응하는 방향이 될 것이다.

접촉가압 유닛(171)의 제1 접촉면(173)과 제2 접촉면(175)은 마찰저감 베어링(390)의 축의 연장 방향에 대응하는 경사를 가질 수 있다. 구체적으로, 그들은 마찰저감 베어링(390)의 외면과 면접촉하기 위한 경사각을 가질 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 접촉가압 유닛(171)이 드론(300)의 다리(370)에 접근할 때, 접촉가압 유닛(171)은 저마찰 영역을 형성하는 마찰저감 베어링(390)의 외면에 최대로 접촉될 수 있다.

이상의 구성에 따른 드론(300)의 센터링 과정에 대해 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명한다.

먼저, 도 7은 드론용 스테이션(100)에 대한 제어 블럭도이다.

본 도면을 참조하면, 승강구동 모듈(130), 도어 모듈(150), 센터링 모듈(170), 무선전력전송 모듈(210), 통신 모듈(220) 등의 제어를 위해서는 제어 모듈(230)이 구비된다. 제어 모듈(230)은 내부 공간(104)에 설치되고, 컴퓨팅 디바이스를 포함할 수 있다.

제어 모듈(230)은 승강구동 모듈(130) 등을 작동시킴에 있어서, 착륙감지 센서(191), 자세위치 센서(195), 및 이륙감지 센서(199) 등의 감지 결과를 이용할 수 있다.

제어 모듈(230)의 구체적 제어 방식은 도 8 등을 참조하여 순차적으로 설명한다.

먼저, 도 8은 도 1에서 드론(300)이 착륙 플레이트(117)에 착륙한 상태를 보인 요부의 부분 사시도이다.

본 도면을 참조하면, 드론(300)은 착륙 플레이트(117)에 착륙한 상태로서, 드론(300)의 양 다리(370)는 개구부(119)를 중심으로 도면상 우측으로 치우쳐 있다. 또한, 드론(300)의 양 다리(370)는 도면상 시계 방향으로 회전되어 드론(300)은 착륙 플레이트(117)에 대해 비틀어진 상태이다.

그에 따라, 드론(300)의 상태는 정자세 및 정위치에서 벗어나 있다고 할 수 있다.

도 9는 도 8에서 한 쪽의 접촉가압 유닛(171)이 드론(300)의 다리(370)와 접촉된 상태를 보인 요부의 부분 사시도이다.

본 도면을 참조하면, 제어 모듈(230)은 착륙감지 센서(191)를 통해 드론(300)이 착륙 플레이트(117)에 착륙한 상태임을 파악한다. 이후, 제어 모듈(230)은 센터링 모듈(170)에서 센터링구동력발생 유닛(181, 도 5)을 작동시킨다. 센터링구동력발생 유닛(181)의 작동에 따라, 한 쌍의 접촉가압 유닛(171)은 중심 방향(C)으로 이동하게 된다.

접촉가압 유닛(171)이 드론(300)을 향해 접근함에 따라, 접촉가압 유닛(171)은 드론(300)의 다리(370) 중 하나에 접촉하여 그를 가압하게 된다. 구체적으로, 접촉가압 유닛(171)은 다리(370)에 설치되는 마찰저감 베어링(390)을 가압하게 된다. 접촉가압 유닛(171)의 제1 접촉면(173) 또는 제2 접촉면(175)은 마찰저감 베어링(390)의 외면과 면접촉하게 된다.

도 10은 도 9에서 양쪽의 접촉가압 유닛(171)이 드론(300)의 다리(370)와 접촉된 상태를 보인 요부의 부분 사시도이다.

본 도면을 참조하면, 착륙 플레이트(117)의 양측에 위치한 한 쌍의 접촉가압 유닛(171)은 센터링구동력발생 유닛(181)의 추가적인 작동에 의해, 드론(300)의 양 다리(370) 모두에 접촉한 상태가 된다. 이는 드론(300)이 중심 방향(C)을 향해 위치 이동됨에 따른 것이다.

이에 의해, 드론(300)은 대체로 정위치에 가까워진 상태가 된다.

도 11은 도 10에서 접촉가압 유닛(171)의 중앙부가 드론(300)의 다리(370)와 접촉된 상태를 보인 요부의 부분 사시도이다.

본 도면을 참조하면, 센터링구동력발생 유닛(181)이 추가로 작동함에 의해, 접촉가압 유닛(171)은 중심 방향(C)으로 추가 이동하게 된다. 그에 의해, 접촉가압 유닛(171)은 드론(300)의 다리(370), 구체적으로는 마찰저감 베어링(390)을 보다 가압하게 된다.

접촉가압 유닛(171)의 가압력은 마찰저감 베어링(390)에 의해 회전력으로 쉽게 전환되어, 다리(370), 나아가 드론(300)은 회전 방향(R)을 따라 쉽게 회전될 수 있게 된다. 그에 의해, 드론(300)은 비틀어진 자세에서 정자세로 회전하게 된다.

결과적으로, 접촉가압 유닛(171)의 브이자형의 접촉면을 가짐에 의해, 드론(300)은 회전 방향(R)으로 회전함과 동시에, X 방향(X)으로 이동하면서 동시에 Y 방향(Y)으로도 이동한 것이 된다. 그에 의해, 드론(300)은 본 도면에서와 같이 정자세로 정위치에 센터링된 상태에 이른다. 드론(300)의 이러한 센터링 상태는 자세위치 센서(195)에 의해 감지되어, 제어 모듈(230)로 전송된다.

다음으로, 도 12(나아가, 도 1 내지 도 11)을 참조하여, 드론 스테이션(100)의 작동 방식에 대해 설명한다.

도 12은 드론 스테이션(100)의 작동 방식을 나타낸 개념도이다.

드론(300)이 드론 스테이션(100)에 접근하기 전의 대기 상태에서, 도어 모듈(150)은 착륙 플레이트(117)를 폐쇄하는 닫힌 상태에 있다{도 12(a)}.

드론(300)이 드론 스테이션(100)에 접근함에 따라 제어 모듈(230)은 도어 모듈(150)의 도어(151)가 수평 방향(H)으로 이동하여 착륙 플레이트(117)를 노출하게 한다{도 12(b)}.

드론(300)이 착륙 플레이트(117)에 착륙하게 되면, 착륙감지 센서(191)가 드론(300)의 다리(370)를 감지한다. 그 감지 결과에 기초하여, 제어 모듈(230)은 드론(300)이 착륙 플레이트(117)에 안착했는지 여부를 파악하게 된다. 다리(370)가 제대로 감지되지 않은 경우에, 제어 모듈(230)은 드론(300)이 착륙 플레이트(117)에 제대로 안착되지 않은 것으로 판단하여 통신 모듈(220)을 통해 드론(300)과 통신하여 드론(300)을 이륙시킨 후 다시 착륙하게 할 수 있다. 착륙감지 센서(191)가 다리(370)를 감지한 경우에, 제어 모듈(230)은 센터링 모듈(170), 구체적으로 접촉가압 유닛(171)을 작동시킨다. 이후 자세위치 센서(195)가 드론(300)이 정자세로 정위치했는지를 감지하고, 정위치하지 못한 경우에 제어 모듈(230)은 센터링 모듈(170)을 재동작하게 할 수 있다. 그러면, 한 쌍의 접촉가압 유닛(171)은 서로에게서 멀어진 후에 다시 가까워지는 방향으로 이동하면서, 마찰저감 베어링(390)을 통해 다리(370)를 센터링을 위한 방향으로 가압하게 된다{도 12(c)}.

드론(300)이 정자세로 정위치한 것으로 판단한 경우에 제어 모듈(230)은 무선전력전송 모듈(210)을 작동시킨다. 무선전력전송 모듈(210) 중 무선전력전송패드(미도시)는 드론(300)에 근접 또는 접촉하도록 상승하여, 드론(300)의 무선전력수신패드에 무선전력신호를 전송하게 된다. 나아가, 상기 무선전력전송패드는 드론(300)의 두 다리(370) 사이에 위치하여, 드론(300)이 바람에 의해 한 쪽으로 밀리는 것을 방지하기도 한다{도 12(d)}.

제어 모듈(230)은 승강구동 모듈(130)을 제어하여 드론(300)을 지지하는 착륙 플레이트(117)를 하부판(111)을 향해 하강시키게 된다. 그에 의해, 드론(300)은 수용 공간(114) 내에 위치하게 된다{도 12(e)}.

드론(300)이 하강한 상태에서, 제어 모듈(230)은 도어 모듈(150)을 제어하여 도어(151)가 착륙 플레이트(117)를 폐쇄하게 한다. 그에 의해, 드론(300)이 하우징(110) 및 도어 모듈(150)에 의해 닫힌 공간 내에 위치한 상태에서, 무선전력전송 모듈(210)이 드론(300)을 무선충전할 수 있다. 이를 보다 확실히 하기 위해서, 제어 모듈(230)은 착륙 플레이트(117)를 먼저 하강시키고 도어(151)가 닫히게 한 상태에서, 무선전력전송 모듈(210)이 작동하게 할 수도 있다. 여기서, 드론(300)은 센터링 모듈(170)에 의해 센터링된 상태이므로, 도어(151)의 작동 시에 그에 의해 손상되지 않을 수 있다.

드론(300)이 무선 충전 후에 이륙하려는 경우에, 제어 모듈(230)은 이륙감지 센서(199)의 감지 결과에 기초하여 도어(151)가 착륙 플레이트(117)를 폐쇄하도록 작동시킬 수 있다. 그에 의해, 드론(300)이 제대로 이륙하지 못한 상태에서 도어(151)가 닫혀서 드론(300)이 파손되는 일을 방지할 수 있다.

상기와 같은 드론용 스테이션, 드론 충전을 위한 시스템, 그리고 그에 사용되는 드론은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100: 드론 스테이션 110: 하우징
111: 하부판 113: 측벽판
115: 상부판 117: 착륙 플레이트
119: 개구부 130: 승강구동 모듈
131: 제1 링크 132: 제2 링크
135: 승강구동력발생 유닛 150: 도어 모듈
151: 도어 155: 도어구동력발생 유닛
170: 센터링 모듈 171: 접촉가압 유닛
173: 제1 접촉면 175: 제2 접촉면
181: 센터링구동력발생 유닛 210: 무선전력전송 모듈
220: 통신 모듈 230: 제어 모듈
300: 드론 310: 바디
330: 프로펠러 350: 무선전력수신 블럭
370: 다리 390: 마찰저감 베어링
410: 제한 로드

Claims

드론이 착륙하는 대상이 되는 착륙 플레이트를 구비하는 하우징;
상기 하우징에 설치되고, 상기 드론을 센터링시키도록 구성되는 센터링 모듈; 및
상기 센터링 모듈에 연결되어, 상기 센터링 모듈을 이용해 상기 착륙 플레이트에 착륙한 상기 드론이 센터링되게 하는 제어 모듈을 포함하고,
상기 센터링 모듈은,
상기 드론의 다리 중 나머지 보다 마찰력이 작은 저마찰 영역에 대응하는 레벨에 배치되고 상기 저마찰 영역과 면접촉하는 경사각을 갖도록 형성되는 접촉면을 구비하는 접촉가압 유닛; 및
상기 접촉가압 유닛을 센터링을 위한 방향으로 구동시키도록 구성되는 센터링구동력발생 유닛을 포함하는, 드론용 스테이션.
삭제
제1항에 있어서,
상기 접촉면은,
상기 저마찰 영역을 감싸도록 서로 교차하는 방향을 따라 배치되는 제1 접촉면 및 제2 접촉면을 포함하는, 드론용 스테이션.
제3항에 있어서,
상기 제1 접촉면 및 상기 제2 접촉면은,
서로 둔각을 이루도록 배치되는, 드론용 스테이션.
삭제
제1항에 있어서,
상기 저마찰 영역은,
상기 드론의 다리에 설치되는 베어링의 외면이 차지하는 영역인, 드론용 스테이션.
삭제
두 개의 다리를 구비하는 드론; 및
상기 드론이 착륙하면 상기 드론을 센터링하는 스테이션을 포함하고,
상기 스테이션은,
드론이 착륙하는 대상이 되는 착륙 플레이트를 구비하는 하우징;
상기 하우징에 설치되고, 상기 착륙 플레이트에 착륙한 상기 드론을 센터링시키도록 구성되는 센터링 모듈;
상기 하우징에 설치되고, 무선전력신호를 전송하도록 구성되는 무선전력전송 모듈; 및
상기 센터링 모듈 및 상기 무선전력전송모듈에 연결되어, 상기 센터링 모듈을 이용해 상기 드론이 센터링되게 제어하고 상기 무선전력전송모듈을 이용해 상기 드론이 충전되게 제어하는 제어 모듈을 포함하고,
상기 센터링 모듈은,
상기 드론의 다리 중 나머지보다 마찰력이 작은 저마찰 영역에 대응하는 레벨에 배치되고 상기 저마찰 영역과 면접촉하는 경사각을 갖도록 형성되는 접촉면을 구비하는 접촉가압 유닛; 및
상기 접촉가압 유닛을 센터링을 위한 방향으로 구동시키도록 구성되는 센터링구동력발생 유닛을 포함하는, 드론 충전을 위한 시스템.
삭제
제8항에 있어서,
상기 저마찰 영역은,
상기 드론의 다리에 설치되는 베어링의 외면이 차지하는 영역인, 드론 충전을 위한 시스템.
삭제
삭제
드론용 스테이션에 착륙하여 센터링 모듈에 의해 센터링되는 드론으로서,
바디;
상기 바디에 설치되는 프로펠러;
상기 바디에 설치되고, 상기 바디의 하측으로 연장되는 다리; 및
상기 드론용 스테이션에 착륙한 경우에 상기 센터링 모듈의 접촉가압 유닛의 경사각을 갖도록 형성되는 접촉면에 대응하는 레벨에 위치하도록 상기 다리에 설치되며 상기 접촉면과 면접촉하는 외면을 갖는 마찰저감 베어링을 포함하는, 드론.
제13항에 있어서,
상기 다리는,
서로 마주보는 한 쌍으로 구비되고,
상기 드론은,
상기 한 쌍의 다리를 연결하여, 상기 접촉가압 유닛의 작용 시에 상기 한 쌍의 다리가 서로를 향해 변형되는 것을 제한하는 제한 로드를 더 포함하는, 드론.
제14항에 있어서,
상기 바디에 설치되고, 상기 드론용 스테이션으로부터 무선전력신호를 수신하여 무선충전되도록 구성되는 무선전력수신 블럭을 더 포함하고,
상기 제한 로드는,
상기 한 쌍의 다리 중 하나와 상기 무선전력수신 블럭을 연결하는 제1 로드; 및
상기 한 쌍의 다리 중 다른 하나와 상기 무선전력수신 블럭을 연결하는 제2 로드를 포함하는, 드론.