KR102148264B1 - 다목적 임무형 드론 - Google Patents

Abstract

복수개의 드론 본체(100), 상기 복수개의 드론 본체를 제어할 수 있는 제어부(106), 상기 복수개의 드론 본체에 결합되어 있는 날개장착프레임(104), 상기 복수개의 날개장착프레임(104)과 결합되어 있어 착륙했을 때 지면을 지지하도록 구성되는 복수개의 하부프레임(105), 상기 복수의 하부장착프레임(105)에 수직으로 형성되어 있는 복수개의 연결프레임(102), 상기 복수개의 연결프레임(102)과 수직으로 결합하고, 장애물과의 충돌을 방지하도록 구성되는 복수개의 상부프레임(101), 상기 복수개의 날개장착프레임(104)과 연결되고 상기 제어부(106)가 결합할 수 있는 모듈프레임(103) 및 각 복수개의 프레임간의 연결을 위해 상기 각 복수개의 프레임과 착탈 가능한 결합홈을 포함하는 체결부(110)로 구성될 수 있고, 더욱이 모듈프레임에 영상촬영기록장치, 방제장치, 레이더 레이더 센서 및 램프를 더욱 포함할 수 있으며, 상기 제어부(106)는 영상촬영기록장치로부터 촬영된 기록을 합성 및 분석하여 3D 모델로 변환 가능한 특수 소프트웨어를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 임무형 드론으로서 교량 하부 외관 점검을 실시하고, 점검 시 장애물과의 충돌을 방지하기 위해 프로펠러 외각에 프레임 가드(111)을 장착한 것을 특징으로 하는 드론에 관한 것이다.

Description

다목적 임무형 드론{Multi purpose mission type drones}

본 발명은 실시간 모니터링 장치를 포함하여 교량 하부 외관 점검을 실시하고, 점검 시 장애물과의 충돌을 방지하기 위해 프로펠러 외각에 사각 프레임을 장착한 것을 특징으로 하는 드론에 관한 것이다.

드론(Drone)이란, 사람이 타지 않고 무선전파의 유도에 의해서 비행하는 비행기나 헬리콥터 모양의 비행체를 의미하며, 주로 표적용, 정찰용, 감시용 등 군사목적으로 사용되었으나, 최근에는 민간분야에서도 다양한 용도로 사용되고 있다.

예를 들면, 드론에 카메라를 장착하여 드론을 원격 조정하면서 영상을 촬영하는 헬리캠이 발송용으로 널리 사용되고 있는 등 드론의 활용분야가 점차 넓어지고 있는 실정이다.

또한 근래에는 산업의 발달과 더불어 많은 대형구조물이 건설되고 있는 실정이다. 특히 교량의 경우에는 지간 및 규모가 매우 커지고 있어 지간이 1km 이상으로 형성되고 있는 구조물도 있다. 이러한 교량과 같은 산업기간시설물들은 안전성 확보를 위하여 주기적으로 안전점검 및 진단을 실시하고 있으며, 1차적으로 외관 검사에 의존하여 구조물의 균열 및 부식여부를 검사하고 있다. 기존의 점검방법은 물이 흐르는 교량의 하부에 비계와 같은 작업대나 이동통로 및 발판을 설치하고 그 위에서 작업자가 교량의 부식 및 균열 상태를 조사하는 것으로 교량하부의 수면 상에 비계와 같은 작업대를 설치하는데 많은 경비가 들고, 바람이 많이 부는 경우에는 교량하부의 작업대가 흔들려 작업자의 안전성이 확보되지 못하는 단점이 있다. 댐의 경우에는 규모가 크고, 물이 흐르는 위치에서는 안정상의 이유로 사람이 근접하여 촬영하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 송전시설은 높이가 높고 고압의 전기가 흐르기 때문에 사람이 근접하여 점검하기 어려운 측면이 있다. 예를 들어, 구조물 및 송전철탑의 애자, 금구류 등의 촬영을 위해서는 점검자가 고전압 상태의 전력선, 구조물 및 송전철탑에 승탑한 상태에서, 고가 사다리와 같은 촬영 장비를 이용하여 촬영을 하여야 하지만, 승탑에 의한 안전사고 위험성과 촬영할 수 있는 범위가 제한적이라는 문제점을 안고 있다.

또한 드론을 안전하게 조작하는 것은 쉽지 않고 드론을 착륙시킬 때 발생하는 충격으로 인해 드론이 파손되는 일이 종종 발생하고 있으나, 드론의 구조나 조립방법 또는 조종방법 등에 대한 교육을 받을 기회가 거의 없어 드론에 관련한 각종 정보나 조종방법을 숙지하지 못해 사고를 피할 수 없는 문제점이 있다.

종래 기술로는 대한민국 등록특허 제10-1762536호(장애물 회피 및 경사면 착륙을 위한 드론 및 제어방법)이 있으며, 여기는 드론의 프로펠러를 상부덮개와 하부덮개로 감싸 외부로 충격으로 보호하는 기술이 개시되어 있다.

상기 종래 기술의 경우 드론이 장애물과 충돌할 경우 충돌 시 생성되는 충격을 고스란히 흡수하기 때문이 드론에 장기적으로 드론에 기계적 결함을 유발할 수 있고, 프로펠러 이외의 영상촬영장비, 레이더 센서 등의 부수적인 장비의 보호가 미흡할 수 있는 문제가 있었다.

1. 한국등록특허 10-1762536 (2017-07-21)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 카메라의 시야 방해를 최소화하여 선명한 영상을 확보할 수 있고, 복수의 드론을 보호할 수 있는 외부 프레임 가드를 설치하여 교량 등 외부시설물 점검 시 장애물과의 충돌에 따른 기계적 결함을 최소화 시킬 수 있으며, 프레임 가드의 설치가 매우 편리하여 사용자의 편의성을 증대시키는데 그 목적이 있다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는 복수개의 드론 본체, 상기 복수개의 드론 본체를 제어할 수 있는 제어부, 상기 복수개의 드론 본체에 결합되어 있는 날개장착프레임, 상기 복수개의 날개장착프레임과 결합되어 있어 착륙했을 때 지면을 지지하도록 구성되는 복수개의 하부프레임, 상기 복수의 하부장착프레임에 수직으로 형성되어 있는 복수개의 연결프레임, 상기 복수개의 연결프레임과 수직으로 결합하고, 장애물과의 충돌을 방지하도록 구성되는 복수개의 상부프레임, 상기 복수개의 날개장착프레임과 연결되고 상기 제어부가 결합할 수 있는 모듈프레임 및 각 프레임간의 결합을 유도하도록 결합홈이 형성되고, 상기 결합홈과 프레임은 착탈 가능한 체결부로 구성되어 있어 비행 시 장애물과의 충돌을 방지하는 것을 특징으로 하는 다목적 임무형 드론에 관한 것이다.

또한, 다목적 임무형 드론은 상기 모듈프레임 상면과 하면에 각각 설치되어 상·하면을 각각 촬영하는 제1·2 영상촬영기록장치, 상기 모듈프레임에 설치되어 방제역할을 수행하는 방제장치, 상기 모듈프레임에 설치되어 상기 상부프레임 및 하부프레임과 장애물과의 이격거리를 측정하여 상기 제어부에 전달하는 신호를 생성하는 레이더 센서 및 상기 모듈프레임에 설치되어 조명역할을 수행하는 램프를 더욱 포함할 수 있다.

또한, 다목적 임무형 드론의 상기 제어부는 상기 제1·2 영상촬영기록장치로부터 촬영된 기록을 합성 및 분석하여 3D 모델로 변환 가능한 특수 소프트웨어를 더욱 포함할 수 있다.

본 발명은 복수의 드론 본체와 결합되어 장애물로부터 드론 본체를 보호하는 외부 프레임 가드를 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 임무형 드론에 관한 것이다.

구체적으로 외부 프레임 가드는 모듈프레임, 날개장착프레임, 상부프레임, 하부프레임 및 각 프레임 간 착탈식 결합이 가능하도록 체결부로 구성되어 있고, 견고하면서 탄성효과가 있는 소재를 사용하여 장애물과 외부 프레임 가드가 충돌할 경우 발생하는 충격으로부터 복수의 드론 및 영상촬영기록장치 등을 포함하는 임무장치를 보호할 수 있다.

또한, 모듈프레임 상부면 및 하부면에 영상촬영기록장치를 더욱 포함하여 외부시설물 점검 시 육안으로 살펴보기 힘든 곳까지 세밀하게 점검할 수 있고, 화재 진압과 관련된 방제장치를 더욱 포함하여 소방역할을 수행할 수 있으며, 조명을 비출 수 있는 램프를 더욱 포함하여 주변이 어두운 환경에서 작업이 용이하게 할 수 있다.

또한, 모듈프레임 상면에 설치되어 외부 프레임 가드를 장착한 드론과 장애물과의 이격거리를 측정하여 제어부에 전달되는 신호를 생성하는 레이더 센서를 더욱 포함하여 장애물로부터의 충돌을 예방하는 효과를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예로서 외부 프레임 가드가 장착된 드론의 형태를 나타낸 것이다.

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.

본 발명은 복수개의 드론 본체 주변에 외부 프레임 가드(111)가 형성되어 드론 운용시 장애물과의 충돌시 외부 충격으로부터 드론 본체(100) 및 기타 장치들을 보호하는 것을 특징으로 하는 다목적 임무형 드론에 관한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 다목적 임무형 드론은 복수개의 드론 본체(100)과 상기 복수개의 드론 본체(100)을 제어할 수 있는 제어부(106)과 상기 복수개의 드론 본체에 결합되어 있는 날개장착프레임(104)와 상기 복수개의 날개장착프레임(104)와 결합되어 있어 착륙했을 때 지면을 지지하도록 구성되는 복수개의 하부프레임(105)와 상기 복수의 하부프레임(105)에 수직으로 형성되어 있는 복수개의 연결프레임(102)와 상기 복수개의 연결프레임(102)와 수직으로 결합하고, 장애물과의 충돌을 방지하도록 구성되는 복수개의 상부프레임(101)과 상기 복수개의 날개장착프레임(104)과 연결되고 상기 제어부가 결합할 수 있는 모듈프레임(103) 및 각 프레임간의 결합을 유도하도록 결합홈이 형성되고, 상기 결합홈과 프레임은 착탈 가능한 체결부(110)로 구성되어 있어 비행 시 장애물과의 충돌을 방지한다.

상기 복수개의 드론 본체(100)은 프로펠러를 구동할 수 있는 구동부(미도시)를 포함하는 드론이면 족하고, 반드시 도 1에서 나타낸 것과 같은 드론 본체(100) 형상에 국한된 것이 아닌 종래에 공지된 드론 형상이면 족하다.

또한 상기 날개장착프레임(104)는 드론 체결부(109)에 형성되어 있는 결합홈에 끼움 결합할 수 있고, 하부프레임(105)와 결합되어 있는 T자형 체결부(108)에 형성되어 있는 결합홈에 끼움 결합될 수 있도록 배치할 수 있다.

또한 상기 모듈프레임(103)은 상기 드론 본체의 내측방향으로 배치된 날개장착프레임(104)와 수직배향으로 배치되고 상기 날개장착프레임(104)와 모듈프레임(103)은 T자형 체결부(108)에 형성된 결합홈에 끼움 결합된다.

또한 상기 하부프레임(105)는 상기 날개장착프레임(104)와 수직배향이 되도록 배치되어 날개장착프레임과 결합되어 있는 T자형 체결부(108)의 결합홈에 끼움 결합되고, 상기 연결프레임(102)와 수직배향이 되도록 배치되어 연결프레임(102)와 결합되어 있는 T자형 체결부(108)의 결합홈에 끼움 결합되며, 각각의 하부프레임(105)간은 ㄱ자형 체결부(107)의 결합홈에 끼움 결합되어 구성된다. 상기 하부프레임(105) 간의 결합된 형태는 도 1에서 나타낸 바와 같이 직각형을 이루는 것이 바람직하지만 사용자의 의도에 따라 사각형 이외의 다각형의 형태로 구성될 있다.

또한 상기 상부프레임(101)은 상기 연결프레임(102)와 수직배향이 되도록 배치되어 연결프레임(102)과 결합되어 있는 T자형 체결부(108)의 결합홈에 끼움 결함되고, 각각의 상부프레임(101)간은 ㄱ자형 체결부(107)의 결합홈에 기움 결합되어 구성된다. 상기 상부프레임(101) 간의 결합된 형태는 도 1에서 나타낸 바와 같이 직각형을 이루는 것이 바람직하지만 사용자의 의도에 따라 사각형 이외의 다각형의 형태로 구성될 수 있다. 상기 상부프레임(101)간의 결합 형태가 상기 하부프레임(105)간의 결합 형태와 반드시 일치시킬 필요는 없지만 구조적 안정성을 위하여 일치시키는 것이 바람직하다.

또한 상기 연결프레임(102)는 상기 상부프레임(101) 및 하부프레임(105)와 수직배향을 이루고, 상기 상부프레임(101)과 하부프레임(105)를 연결시키는 역할을 하며, 이는 T자형 체결부(108)의 결합홈에 끼움결합 함으로서 고정될 수 있다. 또한 상기 연결프레임(102) 개수는 상부프레임(101)간의 결합형태 및 하부프레임(105)간의 결합형태에 따라 형성되는 면의 개수만큼 구성할 수 있다. 만약 앞에서 제시한 면의 개수보다 연결프레임(102)의 개수가 적을 경우 구조적 안정성이 떨어지는 문제점이 있으며, 그 보다 많을 경우에는 추가되는 프레임의 무게에 의해 드론 작동에 어려움을 겪을 수 있으므로, 사용자의 의도에 맞게 연결프레임(102)의 개수는 자유롭게 변경 가능하다.

또한, 상기 체결부(110)은 드론 체결부(109), T자형 체결부(108) 및 ㄱ자형 체결부(107)로 구성되며, 상기 체결부(110)은 각각의 프레임이 결합될 수 있도록 결합홈이 형성되어 있고, 체결부(110)은 각각의 프레임과 결합홈 간의 결속력이 강하고, 외부 충격에 높은 내구성을 지니며, 유연한 소재를 사용함이 바람직하다.

또한 상기 다목적 임무형 드론은 상기 모듈프레임(103) 상면과 하면에 각각 설치되어 상·하면을 각각 촬영할 수 있는 영상촬영기록장치(미도시)를 더욱 포함할 수 있다.

또한 상기 다목적 임무형 드론은 상기 모듈프레임(103)에 열상촬영감지장치(미도시)를 더욱 포함할 수 있다.

또한 상기 다목적 임무형 드론은 상기 모듈프레임(103)에 설치되어 방제역할을 수행하는 방제창치(미도시)를 더욱 포함할 수 있다. 이는 화재 시 사람의 손에 닿지 않는 구역에 드론이 소방역할을 수행함으로서 효율적으로 화재진압을 할 수 있는 효과를 제공한다.

또한 상기 다목적 임무형 드론은 상기 모듈프레임(103)에 설치되어 조명역할을 수행하는 램프(미도시)를 더욱 포함할 수 있다. 이는 어두운 환경에서도 작업이 가능하도록 하여 사용자의 편의를 제공하기 위함이다.

또한 상기 다목적 임무형 드론은 상기 드론 본체(100), 제어부(106), 영상촬영기록장치, 열상촬영감지장치 및 램프에 전원을 공급하기 위한 전원공급부(미도시)를 더욱 포함할 수 있다.

구체적으로 전원공급부는 시중에서 판매하는 일회용 건전지 또는 충전식 건전지를 사용할 수도 있지만 솔라셀을 이용할 수도 있으며, 상기 전원공급부와 상기 드론 본체(100), 영상촬영기록장치, 열상촬영감지장치, 레이더 센서 및 램프에 유선연결되어 전력을 공급받을 수 있다.

더욱 구체적으로 상기 솔라셀은 태양광선을 전기에너지로 변환하여 전력을 생산 및 저장하고, 용수 및 배수 조절장치 주변에 설치되어 각 부하에 직류 또는 교류의 동작 전원을 공급하는 태양광 발전부를 더 포함하여 구성되되, 상기 태양광 발전부는 다수의 태양광 패널로 구성되고, 태양광선을 직류 전원으로 변화하여 전선을 통해 배터리로 전달하는 솔라 셀과 상기 솔라 셀에서 유입되는 직류 전원을 저장하는 축전기능과 저장된 전원을 각 부하 직접 공급하고 인버터로 조절된 직류 전원을 공급하는 배터리 및 상기 배터리에 충전된 직류 전원을 교류 전원으로 변환하여 하나 이상의 부하에 교류의 동작 전원을 공급하는 인버터를 포함하여 구성될 수 있다.

또한 상기 제어부(106)은 사용자가 외부 제어기(미도시)와의 송·수신할 수 있도록 무선 연결될 수 있고, 상기 영상촬영기록장치를 포함한 전자 장치들과 송·수신 할 수 있도록 유선 또는 무선 연결될 수 있다.

구체적으로 상기 제어부(106)과 외부 제어기를 포함한 전자 장치들 간의 무선통신을 위하여 무선통신부(미도시)를 더욱 포함할 수 있다.

더욱 구체적으로 무선통신부의 연결방식은 종래 공지된 기술인 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wifi), 지그비(ZigBee), NFC(Near Field Communication)를 포함한 근거리 무선 통신 기술 중 어느 하나를 채용할 수 있고, 위 근거리 통신기술 보다 더욱 전파 범위를 넓혀 장거리 통신기술로서 종래 기술인 LoRa(Long Range modulation technique), LPWA(Low Power Wide Area) 등의 장거리 무선 통신기술을 접목시킬 수 있다.

또한 상기 제어부(106)과 외부 제어기와의 무선 연결이 되지 않을 경우 스마트폰과 같은 외부 통신기기(미도시)와 제어부(106)의 무선 연결이 가능하여 스마트폰으로도 드론을 제어할 수 있는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 기술이 접목된 특수 소프트웨어(미도시)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한 상기 제어부(106)은 상기 제1·2 영상촬영기록장치로부터 촬영된 기록을 합성 및 분석하여 3D 모델로 변환 가능한 특수 소프트웨어(미도시)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 드론 본체 101: 상부프레임
102: 연결프레임 103: 모듈프레임
104: 날개장착프레임 105: 하부프레임
106: 제어부 107: ㄱ자형 체결부
108: T자형 체결부 109: 드론 체결부
110: 체결부 111: 프레임 가드

Claims (3)

1. 복수개의 드론 본체;
   상기 복수개의 드론 본체를 제어할 수 있는 제어부;
   상기 복수개의 드론 본체에 결합되어 있는 복수개의 날개장착프레임;
   상기 복수개의 날개장착프레임과 결합되어 있어 착륙했을 때 지면을 지지하도록 구성되는 복수개의 하부프레임;
   상기 복수의 하부장착프레임에 수직으로 형성되어 있는 복수개의 연결프레임;
   상기 복수개의 연결프레임과 수직으로 결합하고, 장애물과의 충돌을 방지하도록 구성되는 복수개의 상부프레임;
   상기 복수개의 날개장착프레임과 연결되고 상기 제어부가 결합할 수 있는 모듈프레임;
   각 복수개의 프레임간의 연결을 위해 상기 각 복수개의 프레임과 착탈 가능한 결합홈을 포함하는 체결부;
   상기 모듈프레임 상면과 하면에 각각 설치되어 상·하면을 각각 촬영하는 제1·2 영상촬영기록장치;
   상기 모듈프레임에 설치되어 방제역할을 수행하는 방제장치;
   상기 모듈프레임에 설치되어 상기 상부프레임 및 하부프레임과 장애물과의 이격거리를 측정하고, 측정된 데이터를 상기 제어부에 전달하는 신호를 생성하는 레이더 센서; 및
   상기 모듈프레임에 설치되어 조명역할을 수행하는 램프;를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 임무형 드론
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는
   상기 제1·2 영상촬영기록장치로부터 촬영된 기록을 합성 및 분석하여 3D 모델로 변환 가능한 특수 소프트웨어를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 다목적 임무형 드론
   

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