KR102163713B1

KR102163713B1 - 드론

Info

Publication number: KR102163713B1
Application number: KR1020190033961A
Authority: KR
Inventors: 김윤영; 최재혁
Original assignee: (주)니어스랩
Priority date: 2019-03-25
Filing date: 2019-03-25
Publication date: 2020-10-08
Also published as: KR20200113560A

Abstract

드론의 운동 시작 또는 전환시에 발생하는 딜레이를 최소화하기 위해, 수직 추력 및 수평 추력을 형성하는 메인 구동부, 수평 추력을 형성하는 서브 구동부 및 수평 방향 이동에 대한 제어신호가 입력되면 이동 방향에 대응하여 상기 메인 구동부 및 상기 서브 구동부를 구동시키고, 이후 상기 메인 구동부의 출력은 유지시키고, 상기 서브 구동부의 출력은 감소시켜 목표 속도에 도달 및 유지하도록 하는 제어부를 포함하는 드론을 제공한다.

Description

드론{DRONE}

본 발명은 수직, 수평 또는 회전운동을 수행할 수 있는 드론에 관한 것이다.

드론은 구동부에 의해 추력(Thrust)을 얻어 수직(상/하) 또는 수평(전/후/좌/우) 운동 등을 수행할 수 있다.

상기 운동을 수행하기 위해, 구동부는 회전축이 지표면에 수직한 복수개의 프로펠러를 가질 수 있다. 프로펠러의 회전에 의해 드론은 수직 방향의 추력을 얻어 고도를 조절할 수 있다.

한편, 수평 방향의 추력은 복수개의 프로펠러의 회전 정도의 차이에 의해 얻어 진다. 즉 복수개의 프로펠러의 출력을 달리하면, 각 수직 방향의 추력의 차이에 의해 드론은 기울어지게 된다. 드론의 기울어짐에 따라 함께 기울어진 프로펠러가 발생시키는 추력의 수평 성분은 드론으로 하여금 수평 방향 이동을 발생시킨다.

이러한 형태의 드론은 수직 운동을 위한 프로펠러와 수평 운동을 위한 프로펠러를 따로 구비할 필요가 없다는 장점이 있다.

하지만 드론이 기울어져야만 수평 방향 추력이 발생하며, 기울어짐이 커야 추력도 커지게 된다. 따라서 드론이 충분히 기울어지기 전인 이동 전환 초기 시점에는 추력의 수평 성분 크기가 크지 않아 빠른 출력 발생이 어렵다.

또한 드론이 특정 방향으로 기울어진 경우 다른 방향으로의 전환시 변화되어야 하는 드론의 기울기 변화량이 증가하게 되므로 반응속도를 저하시키는 요인이 된다.

뿐만 아니라, 종래의 드론은 추력을 최대한 효과적으로 발생시키기 위한 큰 프로펠러 및 큰 모터를 사용함으로 인해 해당 구동부의 회전 관성이 크고, 이러한 회전 관성으로 인해 방향 변화 등이 필요한 경우 빠른 피드백을 받을 수가 없다.

본 발명은 전술한 문제인 종래의 드론의 수평 운동 시작, 또는 전환시에 발생하는 딜레이를 해결하는 것을 목적으로 한다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 수직 추력 및 수평 추력을 형성하는 메인 구동부, 수평 추력을 형성하는 서브 구동부 및 수평 방향 이동에 대한 제어신호가 입력되면 이동 방향에 대응하여 상기 메인 구동부 및 상기 서브 구동부를 구동시키고, 이후 상기 메인 구동부의 출력은 유지시키고, 상기 서브 구동부의 출력은 감소시켜 목표 속도에 도달 및 유지하도록 하는 제어부를 포함하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 목표 속도 도달 시점이 상기 메인 구동부의 출력 유지 시점보다 앞서는 경우, 상기 서브 구동부의 출력을 상기 메인 구동부의 출력 유지 시점까지 서서히 감소시켜 상기 목표 속도가 유지될 수 있도록 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 메인 구동부 및 상기 서브 구동부는 각각 복수의 프로펠러를 포함하고, 상기 메인 구동부의 프로펠러는 회전축이 수직 방향으로 구비되고, 상기 서브 구동부의 프로펠러는 회전축이 수평 방향으로 구비되는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 서브 구동부는 지표면에 대해 수평 방향을 유지할 수 있도록 틸팅 가능하게 구비되어 상기 서브 구동부에 의해 발생하는 추력은 지표면에 대해 수평을 유지하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 서브 구동부는 상기 메인 구동부보다 상부에 위치하여 상기 각 구동부가 형성한 공기 유량이 상호 간섭하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 서브 구동부는 상기 메인 구동부보다 수평 외곽에 위치하여 상기 각 구동부가 형성한 공기 유량이 상호 간섭하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 메인 구동부는 복수의 프로펠러를 구비하고,

상기 서브 구동부는 단일추진체 또는 리니어 액추에이터로 구비되는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 수직 추력 및 수평 추력을 형성하는 메인 구동부, 수평 추력을 형성하는 서브 구동부 및 수평 방향 이동에 대한 제어신호가 입력되면 이동 방향에 대응하여 상기 메인 구동부 및 상기 서브 구동부를 구동시키고, 이후 상기 서브 구동부의 출력을 유지시키고 상기 메인 구동부의 출력을 조절하여 목표 속도에 도달 및 유지하도록 하는 제어부를 포함하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 수직 추력 및 수평 추력을 형성하는 메인 구동부, 수평 추력을 형성하는 서브 구동부 및 수평 방향 이동에 대한 제어신호가 입력되면 이동 방향에 대응하여 상기 메인 구동부 및 상기 서브 구동부를 구동시키고, 목표 속도가 임계값 이하면 이후 상기 서브 구동부의 출력을 감소시키고, 임계값 초과면 이후 상기 서브 구동부의 출력을 유지시키는 제어부를 포함하는 드론을 제공한다.

본 발명에 따른 드론의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 운동 시작, 또는 전환 명령에 대해 빠르게 반응할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 드론의 에너지 소모를 최소화할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명과 관련된 드론의 일부 특징을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명과 관련된 드론의 일부 특징을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명과 관련된 드론의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 드론과 종래의 드론의 차이를 도시한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 드론의 메인 구동부와 서브 구동부의 출력 제어에 대한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 드론의 메인 구동부와 서브 구동부의 출력 제어에 대한 또 다른 개념도이다.
도 7은 본 발명과 관련된 드론의 일 실시 예 개념도이다.
도 8은 본 발명과 관련된 드론의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명과 관련된 드론의 또 다른 일 실시 예를 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

드론은 양력, 즉 지면에서 수직 방향으로 뜨기 위한 수직 이동 추력, 수평 방향으로 이동하기 위한 수평 이동 추력, 수평면 상에서 회전을 위한 수평 회전 추력 등이 필요하다.

본 발명은 이러한 추력 발생을 위한 4개의 프로펠러와 각 프로펠러를 회전시키는 4개의 모터가 구비된 구동부를 갖는 드론을 예로 설명한다. 하지만, 본 발명의 특징이 적용가능한 범위 내에서 구동부는 6개, 8개, 또는 다른 개수의 프로펠러를 가질 수도 있으며, 나아가 구동부는 프로펠러가 아닌 다른 형태로 추력을 형성하는 구성이 될 수도 있다.

도 1은 본 발명과 관련된 드론(100)의 일부 특징을 도시한 것이다.

4개의 프로펠러(111LF, 111LB, 111RF, 111RB)는 회전에 의해 양력을 형성한다. 양력이 드론(100)의 무게를 이겨내면 상승 운동하고, 양력이 드론(100)의 무게를 이겨내지 못하면 하강 운동하게 된다. 따라서 4개의 프로펠러(111LF, 111LB, 111RF, 111RB)의 출력을 조절하여 드론(100)의 상승 또는 하강을 제어한다.

양력 형성을 위한 프로펠러(111)는 원칙적으로 지표면에 평행하게, 즉 프로펠러(111)의 회전축이 지표면에 수직하게 구비되는 것이 바람직하다. 이는 프로펠러(111)의 회전에 의해 생기는 추력이 바닥에 수직한 방향으로 발생하는 것이 에너지 효율면에서 가장 효과적이기 때문이다. 다만 드론(100)의 비행시 안정성을 높이기 위해 수직보다 살짝 기울어진 형태를 띨 수도 있다.

4개의 프로펠러(111LF, 111LB, 111RF, 111RB)는 시계 방향으로 회전하는 2개의 프로펠러(111LF, 111RB) 및 반시계 방향으로 회전하는 2개의 프로펠러(111LB, 111RF)로 구성된다. 이러한 조합은 드론(100)이 의도하지 않게 회전 운동하는 것을 막는다. 만약 4개의 프로펠러(111LF, 111LB, 111RF, 111RB)가 모두 시계 방향으로 회전하는 경우, 작용/반작용의 원리에 의해 드론(100)이 의도치 않게 드론의 수직 방향을 회전축으로 회전할 것이기 때문이다.

양력 형성을 위해 제어부는 상기 4개의 프로펠러(111LF, 111LB, 111RF, 111RB)의 회전 정도를 동일하게 조절하여 각 프로펠러로 인한 추력이 동일 크기로 작용하도록 한다.

도 2는 본 발명과 관련된 드론(100)의 일부 특징을 도시한 것이다. 설명의 편의를 위해 도 1을 함께 참조한다.

아래에서는 본 발명 드론(100)의 메인 구동부(110)에 의한 수평 회전 또는 수평 이동의 원리에 대해 설명한다.

본 발명의 드론(100)은 수직, 수평, 회전 운동에 영향을 미치는 메인 구동부(110) 및 수평, 회전 운동에 영향을 미치는 서브 구동부를 포함하여 복합적으로 작동한다. 다만 설명의 편의를 위해 메인 구동부(110)만 구비된 상태의 드론(100)을 전제로 먼저 설명한다.

먼저, 드론(100)의 수평 방향 회전은 다음과 같이 구현된다. 드론(100)의 수평 방향 회전은 일 방향으로 회전하는 2개의 프로펠러의 출력을 나머지 2개의 프로펠러의 출력보다 높임으로써 구현한다. 예를 들어, 시계 방향으로 회전하는 2개의 프로펠러(111LF, 111RB)의 출력을 반시계 방향으로 회전하는 나머지 2개의 프로펠러(111LB, 111RF)의 출력보다 높여 회전시킬 수 있다.

이때 동일한 방향으로 회전하는 두 프로펠러(111)가 드론(100)의 대각선 방향으로 마주보도록 구비될 수 있다. 그 이유는 복수의 프로펠러가 발생시키는 각 추력이 드론(100)의 중심에 대해 대칭하도록 함으로써 드론(100)이 의도치 않게 기울어지는 것을 방지하기 위함이다.

다음으로, 드론(100)의 수평 방향 이동은 복수의 프로펠러의 회전 정도의 차이에 의한 추력 차이에 의해 구현된다. 예를 들어, 수평 전방으로 이동하려고 하는 경우, 드론(100) 전방의 두 프로펠러(111LF, 111RF)보다 후방의 두 프로펠러(111LB, 111RB)의 회전 속도를 더 빠르게 한다. 이에 따라 두 프로펠러(111LB, 111RB)에 의해 발생하는 추력이 전방의 두 프로펠러(111LF, 111RF)에 의해 발생하는 추력보다 커지게 된다. 결과적으로 드론(100)이 기울어져 뒷부분이 상대적으로 들리게 된다. 기울어진 상태의 프로펠러(111LF, 111RF, 111LB, 111RB)의 회전에 의해 발생된 추력의 수평 성분은 전방을 향하게 되어 드론(100)의 전방 이동을 가능하게 한다.

도 3은 아이들(idle) 상태에서 수평 이동에 대한 제어 신호가 입력되어 수평 이동을 수행하는 과정의 드론의 시간-속도 그래프이다.

드론이 목표 속도까지 도달하는 시간을 '유효 제어반응시간'이라 정의한다.

도 3의 실시 예는 메인 구동부의 구동만으로 목표 속도에 도달하는 것을 나타낸다. 제어 신호가 입력되면, 제어부는 메인 구동부의 프로펠러 회전 속도를 서로 다르게 하여 수평 추력을 발생시킨다.

도 3(a)는 특히 아이들 상태에서 목표 속도에 도달하는 것을 나타낸다. 아이들 상태, 즉 수평 방향에 대한 이동이 없는 상태에서 수평 특정 방향에 대한 이동 제어 신호가 입력되면 메인 구동부(110)는 수평 방향의 추력을 발생시켜 수평 속도가 증가하게 되는데, 최초 상태에서는 드론의 기울어짐 정도가 없으므로 메인 구동부로 인한 수평 추력은 0에 가깝다. 이후, 드론이 영역별 추력 차이에 의해 점점 기울어 짐에 따라 수평 성분의 추력이 커져 목표 속도에 도달하게 된다. 따라서 유효 제어반응시간은 메인 구동부가 원하는 출력을 얻기까지 발생하는 자체 딜레이 뿐만 아니라, 수평 성분을 얻기 위한 드론의 기울어짐 시간까지 고려해야 하므로 유효 제어반응시간이 길어지는 원인이 된다.

이는, 드론이 다른 방향으로 운동하고 있는 경우에는 더욱 그러하다. 일 예로, 수평 전방으로 이동하고 있는 도중에 수평 후방으로 방향 전환을 하는 경우, 도 3(b)와 같이 아이들 상태까지 드론의 속도를 줄이고 다시 목표 속도까지 증가시켜야 하므로 유효 제어반응시간은 도 3(a)의 경우보다 훨씬 증가한다.

상술한 구동부 자체 딜레이는 모터의 응답성뿐만 아니라 프로펠러 등의 회전 관성과 연관이 있다. 프로펠러의 크기 및 회전 질량이 클수록, 큰 회전 관성을 가져 출력 조절시 딜레이를 증가시킨다.

도 4는 본 발명과 관련된 드론(100)의 일 실시 예를 도시한 것이다.

상술한 운동의 시작, 또는 전환시 발생하는 딜레이 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 드론(100)은 추가 구동부(120)를 구비한다.

설명의 편의를 위해, 상술한 수직 방향 회전축을 갖는 프로펠러(111LF, 111RF, 111LB, 111RB)를 구비한 기존 구동부를 메인 구동부(110), 수직 방향 회전축을 갖는 프로펠러(111LF, 111RF, 111LB, 111RB)를 제외한 나머지 프로펠러들을 구비한 서브 구동부(120)로 정의한다.

서브 구동부(120)는 주로 수평 방향의 추력을 형성하도록 구비될 수 있다.

이를 구현하기 위한 일 형태로, 서브 구동부(120)는 회전축이 드론(100)의 수평 방향으로 구비된 프로펠러(121) 및 모터(122)를 가질 수 있다. 메인 구동부(110)는 충분한 수평 방향의 추력을 형성하기 위해 상술한 유효 제어반응시간이 필요하지만, 이와 달리 서브 구동부(120)는 드론(100)의 기울어짐을 필요로 하지 않으므로 유효 제어반응시간의 단축이 가능하다.

이때, 서브 구동부(120)는 메인 구동부(110)보다 더 적은 출력의 모터(122) 또는 더 작은 크기의 프로펠러(121)를 구비할 수 있다. 이는 아래와 같은 이유를 들 수 있다.

첫째로, 드론(100) 전체의 전력 소모량이 과다해지지 않도록 하기 위함이다. 서브 구동부(120)는 수직 방향의 추력, 즉 양력 형성에 거의 영향을 미치지 않으므로, 서브 구동부(120)를 구비하더라도 메인 구동부(110)는 양력의 형성을 위한 일정 크기 이상의 출력을 요구한다. 따라서 서브 구동부(120)는 보조적으로 사용되는 것이 바람직하다.

둘째로, 드론(100)의 무게 증가를 최소화하기 위함이다. 서브 구동부(120)가 커지면, 드론(100) 전체의 무게가 증가하여 전력 효율에 좋지 않은 영향을 미치기 때문이다.

셋째로, 프로펠러 자체의 회전 관성을 최소화하기 위함이다. 상술한 바와 같이, 프로펠러의 크기가 클고 회전 질량이 클수록 큰 회전 관성을 가져 딜레이를 증가시키기 때문이다. 여기서 프로펠러(111, 121)의 크기는 프로펠러의 직경을 의미한다.

서브 구동부(120)는 상술한 특징을 구현하는 구동부이면 족하며, 반드시 프로펠러 및 모터를 포함할 것을 요건으로 하는 것은 아니다. 따라서 서브 구동부는 단일추진체(Monopropellant) 형태로 구비될 수도 있으며, 질량체를 갖는 리니어-액추에이터(Linear-Actuator)의 형태로 구비될 수도 있다.

또는, 덕트(Duct)의 형태로서 구비되어 메인 구동부(110)가 형성하는 바람을 꺾어주는 가이드 부재의 형태를 띨 수도 있다.

서브 구동부(120)는 구동부의 추력선이 드론(100)의 무게중심과 가깝거나 일치하도록 위치하는 것이 바람직하다. 서브 구동부(120)에서 발생하는 추력에 의해 드론(100)에 불필요한 회전력이 생기지 않도록 하는 것이 효율적이기 때문이다. 또한, 서브 구동부(120)는 드론(100)의 수평 방향 외곽 영역에 위치할 수도 있다. 드론(100)의 내부 영역에는 메인 구동부(110)가, 외부 영역에는 서브 구동부(120)가 구비되는 경우 상호 공기 유량 간섭을 최소할 수 있기 때문이다.

서브 구동부(120)는 드론(100)에 구비된 고정 브라켓에 의해 고정될 수 있다. 고정 브라켓은 서브 구동부(120)가 드론(100)으로부터 이탈하는 것을 방지함과 동시에 서브 구동부(120)가 발생시키는 공기 유량을 방해하지 않도록 구비되는 것이 바람직하다.

서브 구동부(120)는 수평 네 방향에 대해 추력을 발생하도록 하는 4 개의 프로펠러(121) 및 모터(122)를 포함할 수 있다. 또는 각 방향에 대해 쌍으로 구비되어 총 8개가 구비될 수도 있고, 또는 그 이상이 될 수도 있다.

제어부는 드론(100)에 실장될 수 있다. 제어부는 전자 신호를 처리하여 각 전자적 구성의 구동 여부 또는 구동 정도를 제어하는 구성을 의미한다. 물리적으로는 어플리케이션 프로세서(Application Processor)와 같은 시스템-온-칩(System-On-Chip)의 형태를 띨 수 있다.

제어부는 드론(100)의 메인 구동부(110) 및 서브 구동부(120)의 출력을 조절한다. 제어부의 출력 조절은 운동 시작 또는 변화에 대한 입력 신호가 발생하였는지 여부, 입력 신호가 발생한지 얼마나 경과하였는지 등에 의해 결정될 수 있다.

아래에서는 제어부의 제어에 따른 몇 가지 실시 예를 설명한다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 드론의 메인 구동부와 서브 구동부의 출력 제어에 대한 속도-시간 그래프이다.

일 예로, 특정 운동에 대한 입력 신호가 발생하면 제어부는 서브 구동부와 메인 구동부의 출력을 동시에 증가시킬 수 있다. 서브 구동부가 메인 구동부보다 최대 출력 또는 목표 출력까지 도달하는 반응 속도가 빠를 뿐만 아니라, 드론의 기울어짐 정도와 무관하게 수평 방향에 대한 추력을 형성하므로 도 3의 경우에 얻어지는 유효 제어반응시간을 상당히 단축시킬 수 있다.

특히, 도 5의 실시 예의 경우, 제어부는 드론의 속도가 목표 속도에 도달하면 서브 구동부의 출력을 감소시키는 예를 개시한다. 즉, 도 5의 실시 예는 서브 구동부가 드론의 수평 이동의 빠른 반응성을 갖기 위한 보조적인 수단으로 사용된다.

만약 드론이 목표 속도에 도달한 시점에 메인 구동부의 출력이 최대 출력 또는 목표 출력까지 아직 도달하지 않았거나, 드론의 속도가 목표 속도에 도달하지 않은 경우, 제어부는 메인 구동부가 상기 목표 출력에 도달할 때까지 서브 구동부의 출력을 서서히 감소시켜 드론의 목표 속도가 유지될 수 있도록 할 수 있다. 이때 서브 구동부의 출력이 0이되는 시점은 메인 구동부가 목표 출력에 도달하고, 드론의 속도 또한 목표 속도에 달성된 시점이 되는 것이 바람직하다.

도 6의 실시 예에서는, 제어부는 드론이 목표 속도에 도달하더라도 서브 구동부의 출력을 감소시키지 않고 유지시킨다. 즉, 드론이 목표 속도에 도달한 경우에도 서브 구동부와 메인 구동부의 구동을 병행하도록 제어할 수도 있다. 이 경우, 메인 구동부 단독으로 목표 속도를 유지하는 도 5의 경우 보다 메인 구동부의 출력을 작게 해도 목표 속도가 유지되므로, 드론의 기울기가 도 5의 경우보다 덜 기울어져 이동할 수 있다. 이는 곧 앞서 설명한 추후 방향 전환시 딜레이를 단축시킬 수 있음을 의미한다.

상기 도 5의 실시 예와 같은 서브 구동부를 일시적으로 사용하는 것을 '보조형 구동'으로 정의하고, 상기 도 6의 실시 예와 같은 서브 구동부 및 메인 구동부의 동시 출력을 유지하는 것을 '병행형 구동'으로 정의한다.

또 다른 실시 예로, 상기 '보조형 구동'과 '병행형 구동'은 목표 속도에 따라 선택적으로 결정될 수 있다. 즉, 목표 속도가 임계 속도 이하인 경우 '보조형 구동' 방식으로 양 구동부를 제어하고, 목표 속도가 임계 속도 초과인 경우 '병행형 구동' 방식으로 양 구동부를 제어할 수 있다. 전자의 방식은 속도가 상대적으로 빠르지 않으므로 방향 전환시 관성에 의한 딜레이도 상대적으로 작을 것이므로 대신 에너지 출력 효율을 극대화 시킬 수 있다. 후자의 방식은 속도가 상대적으로 빠르므로 방향 전환시 관성에 의한 딜레이가 상대적으로 많을 것이므로 이를 줄이기 위해 서브 구동부를 항상 구동할 수 있다는 장점이 있다.

도 7은 본 발명과 관련된 드론(100)의 또 다른 실시 예를 도시한 것이다.

본 실시 예의 서브 구동부(120)는 드론(100)의 기울어짐과 무관하게 지표면에 대해 수평한 방향으로 유지되는 추력을 발생시킬 수 있다. 즉, 도 4의 실시 예의 경우 드론(100)이 수평 방향 이동을 위해 일정 각도 기울어지는 경우, 서브 구동부(120) 또한 불가피하게 일정 각도 기울어지게 된다. 그리고 이는 서브 구동부(120)가 발생시키는 전체 추력의 일부를 수평 방향에 대해 사용하지 못하게 되는 결과를 가져와 효율성의 저하를 가져온다.

본 실시 예와 같이 서브 구동부(120)가 드론(100)의 기울어짐에 상관없이 지표면에 평행한 방향을 유지하는 구조를 가지면, 서브 구동부(120)가 발생시키는 추력 전체가 드론(100)의 수평 방향 이동에 사용되어 높은 효율을 갖게 된다.

이를 구현하기 위해, 서브 구동부(120)는 드론(100)에 대해 틸팅 가능하게 구비될 수 있다. 서브 구동부(120)의 틸팅되는 회전축과 무게 중심을 서로 달리하고, 무게 중심이 자중 방향을 향할 때 서브 구동부(120)의 출력 방향이 지표면에 수평하도록 설계할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명하다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100: 드론
110: 메인 구동부
111: 프로펠러
112: 모터
120: 서브 구동부
121: 프로펠러
122: 모터

Claims

수직 추력 및 수평 추력을 형성하는 메인 구동부;
수평 추력을 형성하는 서브 구동부; 및
수평 방향 이동에 대한 제어신호가 입력되면 이동 방향에 대응하여 상기 메인 구동부 및 상기 서브 구동부를 구동시키고, 이후 상기 메인 구동부의 출력은 유지시키고, 상기 서브 구동부의 출력은 감소시켜 목표 속도에 도달 및 유지하도록 하는 제어부를 포함하되,
상기 제어부는,
상기 목표 속도 도달 시점이 상기 메인 구동부의 출력 유지 시점보다 앞서는 경우, 상기 메인 구동부의 출력 유지 시점에 도달하고 상기 목표 속도에도 도달하는 시점에 상기 서브 구동부의 출력이 영(0)이 되도록 제어하는 드론.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 목표 속도 도달 시점이 상기 메인 구동부의 출력 유지 시점보다 앞서는 경우, 상기 서브 구동부의 출력을 상기 메인 구동부의 출력 유지 시점까지 서서히 감소시켜 상기 목표 속도가 유지될 수 있도록 하는 드론.
제1 항에 있어서,
상기 메인 구동부 및 상기 서브 구동부는 각각 복수의 프로펠러를 포함하고, 상기 메인 구동부의 프로펠러는 회전축이 수직 방향으로 구비되고, 상기 서브 구동부의 프로펠러는 회전축이 수평 방향으로 구비되는 드론.
제1 항에 있어서,
상기 서브 구동부는 지표면에 대해 수평 방향을 유지할 수 있도록 틸팅 가능하게 구비되어 상기 서브 구동부에 의해 발생하는 추력은 지표면에 대해 수평을 유지하는 드론.
제1 항에 있어서,
상기 서브 구동부는 드론의 무게중심과 같은 수평면에 위치하거나 가깝게 위치하여 상기 서브 구동부에 의해 발생하는 추력이 드론의 회전에 영향을 주지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 드론.
제1 항에 있어서,
상기 서브 구동부는 상기 메인 구동부보다 수평 외곽에 위치하여 상기 각 구동부가 형성한 공기 유량이 상호 간섭하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 드론.
제1 항에 있어서,
상기 메인 구동부는 복수의 프로펠러를 구비하고,
상기 서브 구동부는 단일추진체 또는 리니어 액추에이터로 구비되는 것을 특징으로 하는 드론.
수직 추력 및 수평 추력을 형성하는 메인 구동부;
수평 추력을 형성하는 서브 구동부; 및
수평 방향 이동에 대한 제어신호가 입력되면 이동 방향에 대응하여 상기 메인 구동부 및 상기 서브 구동부를 구동시키고, 이후 상기 서브 구동부의 출력을 유지시키고 목표 속도에 도달하는 시점에 상기 메인 구동부의 출력이 유지되도록을 조절하여 상기 목표 속도에 도달 및 유지하도록 하는 제어부를 포함하는 드론.
수직 추력 및 수평 추력을 형성하는 메인 구동부;
수평 추력을 형성하는 서브 구동부; 및
수평 방향 이동에 대한 제어신호가 입력되면 이동 방향에 대응하여 상기 메인 구동부 및 상기 서브 구동부를 구동시키고, 목표 속도가 임계값 이하면 이후 상기 서브 구동부의 출력을 감소시키고, 임계값 초과면 이후 상기 서브 구동부의 출력을 유지시키는 제어부를 포함하는 드론.