KR102153651B1 - 전자식 드론 배터리 결합 장치 - Google Patents

전자식 드론 배터리 결합 장치 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치는 드론 또는 배터리 중 어느 하나의 일 측에 구비된 제1 체결부; 상기 드론 또는 상기 배터리 중 다른 하나의 일 측에 구비된 제2 체결부; 및 상기 배터리와 상기 드론의 체결 및 해제를 제어하는 제어부; 를 포함하고, 상기 제어부의 전자제어에 의한 상기 드론과 상기 배터리의 체결 및 해제가 가능할 수 있다.

Description

전자식 드론 배터리 결합 장치{ELECTRONIC DRONE BATTERY FASTENING DEVICE}
아래의 실시예들은 드론의 배터리 자동교환 시스템을 위한 전자식 드론 배터리 결합 장치에 관한 것이다.
드론은 사람이 탑승하지 않고 조정이 가능한 비행물체이다. 드론은 군사적인 목적으로 개발되었으나, 현재는 물류, 여가, 촬영 등 많은 분야에서 활용되고 있다. 드론에는 배터리가 포함되며 이러한 배터리는 탈부착식으로 제공될 수도 있다. 현재 대부분의 드론 배터리는 물리적인 결합 방법을 채택하고 있다. 대한민국 등록번호 제10-1705838호인 '드론 배터리 자동 교체 시스템'는 그 중, 한 예이다.
제2 자력부재(250)는 수용홈(210) 내부에 배치되거나 배터리(B) 내부에 내장되어 있을 수 있는데, 제1 자력부재(230) 및 탄성부재(240)의 하부에 위치되어야 한다.
일 실시예에 따른 목적은, 빠른 교체속도를 가지는 전자식 드론 배터리 결합 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은, 전자제어가 가능한 전자식 드론 배터리 결합 장치를 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치는 드론 또는 배터리 중 어느 하나의 일 측에 구비된 제1 체결부, 상기 드론 또는 상기 배터리 중 다른 하나의 일 측에 구비된 제2 체결부 및 상기 배터리와 상기 드론의 체결 및 해제를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부의 전자제어에 의한 상기 드론과 상기 배터리의 체결 및 해제가 가능 할 수 있다.
상기 제1 체결부는 돌출된 핀을 포함하고, 상기 제2 체결부는 상기 핀이 삽입되고 내부로 갈수록 확장되는 수용홈, 상기 수용홈 내에서 상기 핀의 고정을 위한 베어링, 상기 수용홈 내에서 상기 베어링을 지지하는 제1 자력부재, 상기 제1 자력부재가 상기 수용홈의 개구를 향하도록 가압하는 탄성부재, 상기 제1 자력부재를 기준으로 상기 개구의 반대측에 배치된 제2 자력부재를 포함할 수 있다.
상기 제1 자력부재는 영구자석이고 상기 제2 자력부재는 전자석일 수 있다. 또는, 상기 제1 자력부재는 전자석이고 상기 제2 자력부재는 전자석 또는 영구자석 중 어느 하나일 수 있다.
상기 핀에는 상기 베어링을 견고히 안착시키는 홈을 포함할 수 있다.
상기 제1 자력부재는 내부 중공의 직경이 상기 핀의 직경보다 큰 링 형상일 수 있다.
상기 제2 체결부는 상기 개구에 구비된 캡을 더 포함할 수 있으며, 상기 캡은 내부 중공의 직경이 상기 핀의 직경보다 큰 링 형상일 수 있으며 상기 탄성부재, 상기 베어링 또는 상기 제1 자력부재의 이탈 방지할 수 있다.
상기 제어부는 상기 배터리로부터 동력을 제공받거나 외부 전원으로부터 동력을 제공받을 수 있다.
상기 제1 체결부는 상기 드론에 구비되고, 상기 제2 체결부는 상기 배터리에 구비될 수 있다.
일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치에 의하면, 드론과 배터리가 간편하게 탈부착이 가능한 전자식 드론 배터리 결합 장치가 제공된다.
일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치에 의하면, 빠른 교체속도를 가지는 전자식 드론 배터리 결합장치가 제공된다.
일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치에 의하면, 전자제어가 가능한 전자식 드론 배터리 결합장치가 제공된다.
도 1은 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치의 사시도이다.
도 2은 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치의 정면도이다.
도 3는 일 실시예에 따른 제2 체결부를 도시한다.
도 4a 내지 도 4e는 일 실시예에 따른 드론과 배터리 결합 및 해제 과정을 도시한다.
이하, 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치(10)를 개략적으로 도시하며, 도 3은 일 실시예에 따른 제2 체결부(200)를 개략적으로 도시한다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 드론은 적어도 하나 이상의 제1 체결부(100)를 포함할 수 있다. 또한, 배터리(B)는 배터리 셀(BC), 커넥터(C), 제2 체결부(200)를 포함할 수 있다.
제1 체결부(100)는 핀(110)을 포함할 수 있다.
핀(110)은 드론의 몸체에서 돌출되어 형성될 수 있으며, 복수개로 구비될 수 있다.
핀(110)에는 홈이 형성될 수 있으며, 상기 홈으로 베어링(220)이 안착될 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 자세히 후술하기로 한다.
이러한 홈은 핀(110)의 둘레를 따라 복수로 형성될 수 있고, 핀(110)의 길이방향을 따라서도 복수로 형성될 수 있다.
또한, 핀(110)은 끝단으로 갈수록 직경이 줄어들 수 있다. 이는 핀(110)과 베어링(220)의 결합을 용이하고 견고하게 하기 위함이다.
배터리 셀(BC)은 배터리 하우징 내부에 배열될 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 2개의 배터리 셀(BC)이 배터리 하우징 내에 종방향으로 배열된 것을 도시하나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 복수의 배터리 셀(BC)들은 배터리 하우징 내에서 횡방향으로 배열될 수도 있다.
커넥터(C)는 배터리 셀(BC)과 전기적으로 연결되며, 배터리 셀(BC)의 전력을 드론의 동력부로 전달할 수 있다. 또한, 커넥터(C)를 통해 여러가지 제어신호들이 전달될 수 있다.
제어부는 드론 또는 배터리(B) 중 적어도 어느 한 쪽에 구비될 수 있다. 이러한 제어부는 제1 체결부(100)와 제2 체결부(200)의 결합 및 해제를 제어할 수 있다. 이에 대해서는 이하에서 상세히 설명하도록 한다.
제1 체결부(100)와 제2 체결부(200)를 통해 배터리(B)는 드론에 탈부착 될 수 있으며, 배터리(B)에는 다른 기구들과의 결합을 위한 결합 부재가 구비될 수 있다. 예를 들어, 이러한 결합 부재는 나사산이 형성된 구멍일 수 있다.
도 3를 참조하여, 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치(10)의 제2 체결부(200)는 수용홈(210), 베어링(220), 제1 자력부재(230), 탄성부재(240), 및 제2 자력부재(250)를 포함할 수 있다.
수용홈(210)은 배터리 하우징의 표면으로부터 만입된 형상이고 내부로 갈수록 직경이 확장되며 개구의 직경은 핀(110)의 직경보다 클 수 있다. 수용홈(210)의 깊이는 핀(110)의 길이 보다 짧아 핀(110)은 수용홈(210)에 용이하게 삽입될 수 있다.
수용홈(210) 에는 개구로부터 베어링(220), 제1 자력부재(230) 및 탄성부재(240) 가 차례로 배치될 수 있다. 또한, 제2 자력부재(250)가 탄성부재(240) 다음에 배치될 수 있으며, 이러한 제2 자력부재(250)는 수용홈(210) 내부에 배치될 수 있다.
베어링(220)은 제1 자력부재(230)에 의해 지지될 수 있다. 또한, 제1 자력부재(230)는 중공을 포함할 수 있으며, 베어링(220)의 직경은 제1 자력부재(230)의 이러한 중공의 직경보다 커서 베어링(220)은 제1 자력부재(230)의 중공 안으로 유입되지 않을 수 있다.
제1 자력부재(230)는 링 형상일 수 있고 그 외경은 수용홈(210)의 직경보다 작으며 핀(110)의 직경보다 클 수 있다.
탄성부재(240)는 수용홈(210) 내부에 구비되어 있고, 탄성부재(240)의 밑단은 수용홈(210) 내에 구속되어 있다. 또한, 탄성부재(240)는 제1 자력부재(230)와 제2 자력부재(250) 사이에 위치하고 있으며, 밑단은 수용홈(210) 또는 제2 자력부재(250)에 고정되어 있고 윗단은 제1 자력부재(230)에 접할 있을 수 있다. 이를 통해, 탄성부재(240)의 압축, 인장에 따라 제1 자력부재(230)의 위치가 변화될 수 있다. 예를 들어, 탄성부재(240)는 스프링일 수 있다. 이러한 스프링의 인장, 압축에 의해 제1 자력부재(230)의 위치는 상승, 하강 될 수 있다.
제2 자력부재(250)는 수용홈(210) 내부에 배치되거나 배터리(B) 내부에 내장되어 있을 수 있는데, 제1 자력부재(230) 및 탄성부재(240)의 하부에 위치되어야 한다.
제1 자력부재(230)와 제2 자력부재(250) 영구자석 또는 전자석일 수 있으며, 적어도 둘 중 하나는 전자석이어야 한다. 또한, 전자석은 제어부와 배터리(B) 또는 외부 동력원과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제1 자력부재(230)는 영구자석일 수 있고, 제2 자력부재(250)는 전자석일 수 있다. 또는, 제1 자력부재(230)는 전자석일 수 있고, 제2 자력부재(250)는 영구자석 또는 전자석 중 어느 하나일 수 있다.
수용홈(210)의 개구에는 캡이 구비될 수 있다. 이러한 캡은 베어링(220)의 직경보다는 작고 핀(110) 보다 큰 내경을 구비할 수 있다. 이를 통해, 제2 체결부(200)의 구성 요소의 이탈을 방지할 수 있다.
이하에서는, 도 4a 내지 4b를 참조하여, 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치(10)의 결합과 해제 방식에 대해 상세히 설명한다.
도 4a 내지 4c는 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치(10)의 제1 체결부(100)가 제2 체결부(200)에 삽입되어 결합이 체결되는 모습을 도시한다.
도 4a는 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치(10)의 핀(110)이 제2 체결부(200)와 결합을 체결하기 위하여 접근하는 과정을 도시한다.
도 4a를 참조하면, 핀(110)은 수용홈(210)의 직경보다 작고 제1 자력부재(230)의 내경 보다 작은 직경을 가지고 있어, 수용홈(210), 제1 자력부재(230) 및 탄성부재(240)의 내로 삽입이 될 수 있다.
도 4b는 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치(10)의 핀(110)이 베어링(220), 제1 자력부재(230) 및 탄성부재(240)에 접촉하는 과정을 도시한다.
도 4b를 참조하면, 핀(110)과 수용홈(210)의 체결을 용이하게 하기 위해, 수용홈(210)의 직경은 내측으로부터 개구방향으로 갈수록 감소될 수 있다. 또한, 핀(110)의 직경은 단부로 갈수록 감소될 수 있다. 핀(110)과 수용홈(210)의 직경이 모두 일정한 경우, 체결에 어려움이 있을 수 있다.
예를 들어, 핀(110)과 수용홈(210)의 직경이 일정하며 핀(110)과 베어링(220)의 직경의 합이 수용홈(210) 직경의 합보다 큰 경우, 핀(110)이 수용홈(210)의 개구로는 삽입 가능하지만 핀(110)이 베어링(220)에 막혀 완전한 삽입이 이루어지지않는다. 또는, 핀(110)과 수용홈(210)의 직경이 일정하며 핀(110)과 베어링(220)의 직경의 합이 수용홈(210) 직경의 합보다 작은 경우, 핀(110)의 완전한 삽입이 이루어지지만 베어링(220)이 핀(110)에 안착되지 못하여 고정될 수 없다. 때문에, 안정적인 체결을 위해서 수용홈(210)의 직경은 내측으로부터 개구방향으로 갈수록 증가되는 것이 바람직하고, 핀(110)의 직경도 삽입을 용이하게 하기 위하여 단부로 갈수록 감소되는 것이 바람직하다.
핀(110)은 삽입 과정에서 탄성부재(240)를 가압 할 수 있다. 예를 들어, 수용홈(210)에 핀(110)의 삽입될 때, 베어링(220)과 핀(110)이 처음 접하는 위치에서의 핀(110)과 베어링(220)의 직경이 수용홈(210) 보다 큰 경우, 핀(110)은 베어링(220), 제1 자력부재(230) 및 탄성부재(240)에 압력을 가하게 된다. 이로 인하여 탄성부재(240)에 압축될 수 있다.
도 4c는 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치(10)의 핀이 최대로 삽입되어, 탄성부재(240)가 제1 자력부재(230)와 베어링(220)에 외력을 가함으로써 제1 체결부(100)와 제2 체결부(200)의 결합이 완료된 모습을 도시한다.
도 4c를 참조하면, 핀(110)의 삽입이 완료된 후, 도 4b 과정에서의 탄성부재(240)의 압축력에 의해 베어링(220)과 제1 자력부재(230)는 개구 방향으로 이동될 수 있다. 이 때, 베어링(220)은 수용홈(210)의 테이퍼진 벽면을 따라 수용홈(210) 중심으로 이동함으로써 핀(110)의 홈에 안착될 수 있다. 이를 통해, 핀(110)은 베어링(220), 제1 자력부재(230) 및 탄성부재(240)에 의해 구속될 수 있다. 따라서, 제1 체결부(100)와 제2 체결부(200)의 결합이 완료될 수 있다.
도 4d 및 도 4e는 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치(10)의 제1 체결부(100)와 제2 체결부(200)의 결합이 해제되는 모습을 도시한다.
도 4d는 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치(10)의 제1 체결부(100)와 제2 체결부(200)의 결합이 해제되는 과정을 도시한다.
도 4d를 참조하면, 제1 자력부재(230)가 영구자석이고, 제2 자력부재(250)가 전자석일 경우, 제어부에 의해 제2 자력부재(250)가 활성화되면 제1 자력부재(230)와 제2 자력부재(250)의 사이에 인력이 생길 수 있다.
또한, 제1 자력부재(230)가 전자석이고, 제2 자력부재(250)가 영구자석일 경우, 제어부에 의해 제1 자력부재(230)가 활성화되면, 제1 자력부재(230)와 제2 자력부재(250)의 사이에 인력이 생길 수 있다.
또한, 제1 자력부재(230)가 전자석이고, 제2 자력부재(250)가 전자석일 경우, 제어부에 의해 제1 자력부재(230)와 제2 자력부재(250)가 활성화되면, 제1 자력부재(230)와 제2 자력부재(250) 사이에 인력이 생길 수 있다.
이를 통해, 탄성부재(240)가 가압 되어, 제1 자력부재(230)와 베어링(220)이 수용홈(210) 개구 반대방향으로 이동할 수 있다. 이로 인해, 베어링(220)이 핀(110)의 홈에서 이탈될 수 있다.
도 4e는 일 실시예에 따른 전자식 드론 배터리 결합 장치(10)의 핀(110)이 제2 체결부(200)에서 벗어나 드론과 배터리(B)의 결합이 해제된 모습을 도시한다.
도 4e를 참조하면 핀(110)의 홈에서 베어링(220)이 이탈된 후, 핀(110)이 수용홈(210)에서 벗어나면 드론과 배터리(B)의 결합 해제가 완료될 수 있다.
이때, 핀(110)이 제2 체결부(200)에서 멀어지는 과정에서, 제2 자력부재(250)와 제1 자력부재(230)사이의 인력을 지속시키는 것이 제1 체결부(100)와 제2 체결부(200)의 결합 해제에 바람직하다.
예를 들어, 제2 자력부재(250) 또는 제1 자력부재(230)가 비활성화되어 둘 사이의 인력이 사라지면, 탄성부재(240)의 복원력에 의해 제1 자력부재(230)와 베어링(220)은 개구방향으로 이동할 수 있다. 이로 인하여 다시금 베어링(220)이 핀(110)의 홈에 안착되어, 제1 체결부(100)와 제2 체결부(200)가 결합 할 수 있다.
핀(110)이 제2 체결부(200)에서 멀어지게 되면, 드론과 배터리(B)의 결합 해제가 완료될 수 있다.
이에 의해, 전자식 드론 배터리 결합 장치(10)는 제1 체결부(100)와 제2 체결부(200)를 통해 드론과 배터리(B)를 결합시킬 수 있으며, 제어부의 명령에 의한 제1 자력부재(230) 또는 제2 자력부재(250)의 활성화를 통하여, 드론과 배터리(B)의 결합과 해제를 제어할 수 있다.
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허 청구범위 뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10 : 전자식 드론 배터리 결합 장치
100 : 제1 체결부
110 : 핀
200 : 제2 체결부
210 : 수용홈
220 : 베어링
230 : 제1 자력부재
240 : 탄성부재
250 : 제2 자력부재
B : 배터리
BC : 배터리 셀
C : 커넥터

Claims (8)

  1. 드론 또는 배터리 중 어느 하나의 일 측에 구비된 제1 체결부;
    상기 드론 또는 상기 배터리 중 다른 하나의 일 측에 구비된 제2 체결부; 및
    상기 배터리와 상기 드론의 체결 및 해제를 제어하는 제어부;
    를 포함하고, 상기 제어부의 전자제어에 의한 상기 드론과 상기 배터리의 체결 및 해제가 가능하고,
    상기 제1 체결부는 돌출된 핀을 포함하고,
    상기 제2 체결부는, 내부로 갈수록 확장되고 상기 핀이 삽입되는 수용홈;
    상기 수용홈 내에서 상기 핀의 고정을 위한 베어링;
    상기 수용홈 내에서 상기 베어링을 지지하는 제1 자력부재;
    상기 수용홈의 개구를 향하도록 상기 제1 자력부재를 가압하는 탄성부재;
    상기 제1 자력부재를 기준으로 상기 개구의 반대측에 배치된 제2 자력부재;
    를 포함하는,
    전자식 드론 배터리 결합 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자력부재는 영구자석이고 상기 제2 자력부재는 전자석이거나,
    상기 제1 자력부재는 전자석이고 상기 제2 자력부재는 전자석 또는 영구자석 중 어느 하나인, 전자식 드론 배터리 결합 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 핀에는 상기 베어링을 견고히 안착시키는 홈을 포함하거나 상기 핀의 끝단으로 갈수록 직경이 줄어드는, 전자식 드론 배터리 결합 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 자력부재는 내부 중공의 직경이 상기 핀의 직경보다 큰 링 형상인, 전자식 드론 배터리 결합 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 체결부는 상기 개구에 구비된 캡을 더 포함하고,
    상기 캡은 내부 중공의 직경이 상기 핀의 직경보다 크며 외경이 상기 베어링의 직경보다 큰 링 형상이며 상기 탄성부재, 상기 베어링 또는 상기 제1 자력부재의 이탈 방지하는, 전자식 드론 배터리 결합 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 배터리 측에 구비되어 배터리로부터 동력을 제공받거나 외부 전원으로부터 동력을 제공받는, 전자식 드론 배터리 결합 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 체결부는 상기 드론에 구비되고,
    상기 제2 체결부는 상기 배터리에 구비되는, 전자식 드론 배터리 결합 장치.
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