KR102241710B1 - 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체 - Google Patents

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KR102241710B1 KR1020190171445A KR20190171445A KR102241710B1 KR 102241710 B1 KR102241710 B1 KR 102241710B1 KR 1020190171445 A KR1020190171445 A KR 1020190171445A KR 20190171445 A KR20190171445 A KR 20190171445A KR 102241710 B1 KR102241710 B1 KR 102241710B1
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Abstract

본 발명은 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체에 관한 것으로, 카메라가 설치된 카메라부와 배터리가 설치된 배터리부가 모듈 형태로 형성되어 결합되는 몸체부; 상기 몸체부에 양력과 추력을 제공하는 회전 날개부; 및 이륙 모드에서는 상기 회전 날개부가 상기 몸체부의 측면에 배치되도록 회전 날개부의 위치를 조절하고, 고속 기동 모드시에는 상기 회전 날개부가 상기 몸체부의 하부에 배치되도록 상기 회전 날개부의 위치를 조절하는 회전 날개 구동부를 포함하고, 상기 회전 날개 구동부는, 상기 몸체부 내부에 설치된 케이스; 상기 케이스의 외측면에 형성된 복수 개의 제1 로드 연결부; 상기 제1 로드 연결부와 일정 간격 이격 되어 상기 제1 로드 연결부의 하부에 형성된 제2 로드 연결부; 및 상기 회전 날개부의 위치 조절을 위해 상기 제2 로드 연결부의 일 측과 회동 가능하게 결합 된 승하강 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체{Module type Unmanned Aerial Vehicle Capable of High Speed Movement}
본 발명은 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체에 관한 것으로, 특히 필요에 따라 고정익과 회전익 교체가 가능하고, 회전익 채용 시에도 고속 기동을 할 수 있는 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체에 관한 것이다.
일반적으로, 드론(drone)"이라고도 칭하는 무인 비행체는 사람이 타지 않고 무선전파의 유도에 의해 비행하는 비행체를 말하고, 군사 용도로 처음 생겨났으나, 최근에는 고공 촬영과 배달 등의 용도로 점차 활용 폭이 넓어지고 있다.
이러한, 드론은 비행기와 같이 기체의 좌우에 평판형의 날개가 구비되는 고정익 드론과 헬리콥터와 같이 기체의 둘레에 복수의 로터가 설치되는 회전익 드론으로 구분된다.
이 중 고정익 드론은 기체의 좌우에 구비된 날개를 통해 고속비행 및 장기비행이 가능하나, 수직 이착륙이 불가능하고, 조정면에 적용되는 틸트 메커니즘 구조가 복잡하여 고장확률이 높으며, 유지보수가 어렵고 생산단가가 높아 고가의 비용이 발생되는 문제가 있다.
한편, 회전익 드론은 기체의 둘레에 구비된 로터를 통해 양력을 발생시켜 수직 이착륙이 가능하고 기체의 자세제어가 용이하나, 비행속도가 매우 느리고, 비행시간 및 비행 거리가 짧은 문제가 있다.
이에 따라, 고정익과 회전익의 장점들이 적극 반영된 무인 비행체의 개발이 필요하다.
KR 1755278 B1 KR 2010964 B1
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 필요에 따라 고정익과 회전익 교체가 가능하고, 회전익 채용 시에도 고속 기동을 할 수 있는 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체를 제공하는 데 있다.
상술한 목적을 이루기 위해, 본 발명에 따르면, 카메라가 설치된 카메라부와 배터리가 설치된 배터리부가 모듈 형태로 형성되어 결합되는 몸체부; 상기 몸체부에 양력과 추력을 제공하는 회전 날개부; 및 이륙 모드에서는 상기 회전 날개부가 상기 몸체부의 측면에 배치되도록 회전 날개부의 위치를 조절하고, 고속 기동 모드시에는 상기 회전 날개부가 상기 몸체부의 하부에 배치되도록 상기 회전 날개부의 위치를 조절하는 회전 날개 구동부를 포함하고, 상기 회전 날개 구동부는, 상기 몸체부 내부에 설치된 케이스; 상기 케이스의 외측면에 형성된 복수 개의 제1 로드 연결부; 상기 제1 로드 연결부와 일정 간격 이격 되어 상기 제1 로드 연결부의 하부에 형성된 제2 로드 연결부; 및 상기 회전 날개부의 위치 조절을 위해 상기 제2 로드 연결부의 일 측과 회동 가능하게 결합 된 승하강 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 회전 날개부는, 회전 날개를 외부환경으로부터 보호하기 위해 상기 회전 날개를 감싸도록 원형으로 형성된 날개 보호링; 일 측은 상기 제1 로드 연결부와 회동 가능하게 결합되고, 타측은 상기 날개 보호링과 고정되게 결합된 제1 지지 로드; 및 일 측과 타 측이 일정 각도를 갖도록 절곡 되게 형성되고, 절곡 부분이 상기 제2 로드 연결부와 회동 가능하게 결합되며, 일 측은 상기 승하강 수단과 회동 가능하게 결합되고, 타 측은 상기 날개 보호링과 고정되게 결합된 제2 지지 로드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 몸체부의 하부에 설치된 스키드; 및 일 측은 상기 스키드와 회동 가능하게 결합되고, 타 측은 상기 제2 지지 로드와 회동 가능하게 결합된 연결 바를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 각각의 구성을 모듈 형태로 형성한 후 조립하여 무인 비행체를 만들기 때문에 필요에 따라 고정익과 회전익의 교체가 가능하고, 동작 상태에 따라 회전 날개부를 몸체부의 측면이나 하부 쪽에 배치할 수 있어 회전익을 채용하더라도 고속 기동이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 무인 비행체의 이륙 모드 시 평면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 무인 비행체의 고속 기동 모드 시 회전 날개부의 동작을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 무인 비행체의 고속 모드 시 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 무인 비행체의 회전 날개 구동부를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예의 동작원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 무인 비행체의 이륙 모드 시 평면도이며, 도 3은 도 1에 도시된 무인 비행체의 고속 기동 모드 시 회전 날개부의 동작을 나타내는 도면이다. 또한, 도 4는 도 3에 도시된 무인 비행체의 고속 모드 시 평면도이고, 도 5는 도 1에 도시된 무인 비행체의 회전 날개 구동부를 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체(100)는 몸체부(110), 회전 날개부(120), 회전 날개 구동부(130), 및 스키드부(140)를 포함한다.
몸체부(110)는 원통형이나 유선형 등 다양한 형태로 형성되고, 재해나 사고지역 등 무인 비행체의 주위 현장 상황의 영상을 제공하기 위한 카메라나 프로펠러 등의 동작을 제어하기 위한 제어수단과 같은 전자 장치 등이 설치되는 전장부, 고정익 날개나 회전익 날개가 설치되는 날개부, 전장부나 날개부에 전원을 공급하기 위한 배터리가 설치되는 배터리부, 화물 운송을 위한 장치가 설치된 화물 운송부 등이 모듈 형태로 형성되어 서로 결합 되는 구조로 구성된다.
회전 날개부(120)는 무인 비행체가 지상에서 공중으로 이륙하기 위한 양력과 무인 비행체가 원하는 지점까지 고속으로 움직이기 위한 추력을 제공하기 위한 것으로, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 회전 날개(즉, 프로펠러)(129)를 외부환경으로부터 보호하기 위해 회전 날개(129)를 감싸도록 원형(또는 링 형상)으로 형성된 날개 보호링(122) 및 몸체부(110)와 날개 보호링(122) 사이에 설치되어 날개 보호링(122)을 지지하는 제1 지지 로드(124)와 제2 지지 로드(126)를 포함하도록 구성된다.
이때, 제1 지지 로드(124)는 일자형태로 형성되어 일 측이 후술하는 회전 날개 구동부(130)의 제1 로드 연결부(134)와 회동 가능하게 결합 되고, 타 측은 날개 보호링(122)과 고정되게 결합 된다.
또한, 제2 지지 로드(126)는 "ㄱ"자 형상과 같이 일 측과 타 측이 일정 각도 절곡 되게 형성되되 일체로 형성되고, 절곡 부분은 후술하는 회전 날개 구동부(130)의 제2 로드 연결부(136)와 회동 가능하게 결합되며, 일 측은 후술하는 회전 날개 구동부(130)의 승하강 수단(138)과 회동 가능하게 결합 되고, 타 측은 날개 보호링과 고정되게 결합된다.
이러한, 회전 날개부(120)는 짝수개가 구비되는 게 바람직한데, 몸체부(110)의 외측 상부와 하부 부분에 서로 마주 보는 위치에 2개씩 설치되거나 4개가 서로 직각을 이루도록 설치될 수 있으며, 무인 비행체가 이륙하거나 무인 비행체(100)가 호버링하는 이륙 모드에서는 몸체부(110)의 측면에 회전 날개(129)가 배치되고, 무인 비행체가 고속으로 이동하는 고속 기동 모드시에는 회전 날개(129)가 몸체부(110)의 하부(즉, 스키드(142)가 설치된 곳)로 배치되게 회전 날개 구동부(130)에 의해 위치가 조절된다.
회전 날개 구동부(130)는 무인 비행체가 이륙하거나 호버링하는 이륙 모드시에는 회전 날개부(120)가 몸체부(110)의 측면에 배치되도록 회전 날개부(120)의 위치를 조절하고, 무인 비행체가 고속 비행하는 고속 기동 모드시에는 회전 날개부(120)가 몸체부(110)의 하부에 배치되게 회전 날개부(120)의 위치를 조절한다.
이를 위해, 회전 날개 구동부(130)는 도 5에 도시된 바와 같이 몸체부(110) 내부에 고정 설치되는 형상의 케이스(132), 케이스(132)의 측면에 설치되는 복수 개의 제1 로드 연결부(134), 제1 로드 연결부(134)와 일정 간격 이격되게 제1 로드 연결부(134)의 하부에 설치되는 복수 개의 제2 로드 연결부(136), 및 케이스(132) 내부에 설치된 승하강 수단(138)을 포함하도록 구성된다.
이때, 케이스(132)는 몸체부(110)를 형성하는 다양한 모듈 중 고정익 날개나 회전익 날개가 설치되는 날개부 내부에 설치되고, 육면체 또는 원통형 형상을 이루도록 형성된다.
이러한, 케이스(132) 내부에는 회전 날개부(120)를 승하강 시키기 위한 승하강 수단(138)이 설치된다.
제1 로드 연결부(134)는 케이스(132)의 측면에 설치되는데, 케이스(132)가 육면체로 형성되는 경우 4개의 측면에 각각 형성되되 서로 마주보는 곳에 직각을 이루게 설치되고, 케이스(132)가 원통형 형상으로 형성되는 경우 4개가 서로 직각을 이루도록 케이스(132) 외측에 설치된다.
이러한, 제1 로드 연결부(134)는 제1 지지 로드(124)의 일 측과 회동 가능하게 결합 된다.
제2 로드 연결부(136)는 제1 로드 연결부(134)와 일정 간격 이격 되어 제1 로드 연결부(134) 하부에 설치되고, 제1 지지 로드(124)가 회전하여 몸체부(110)의 하부 쪽에 배치될 때 제1 지지 로드(124)가 제2 로드 연결부(136)에 의한 간섭 없이 몸체부(110)의 하부 쪽에 배치될 수 있도록 케이스(132)의 외측면으로 돌출되는 길이가 제1 로드 연결부(134)보다 작게 형성된다.
이러한, 제2 로드 연결부(136)는 제2 지지 로드(126)의 절곡 부분이 회동 가능하게 결합된다.
승하강 수단(138)은 케이스(132) 내부에 설치되어 회전 날개부(120)가 몸체부(110)의 측면에 배치되거나 몸체부(110)의 하부쪽에 배치되도록 회전 날개부(120)의 위치 조절을 위한 동력을 제공한다. 이러한, 승하강 수단(138)으로는 서보모터나 유압 실린더 등과 같이 직선 운동이 가능한 장치면 어떤것이든지 사용될 수 있다.
스키드부(140)는 무인 비행체가 착륙 시 몸체부(110)에 가해지는 충력을 완화시키기 위한 것으로, 일 측이 몸체부(110)와 회동 가능하게 결합된 스키드(142) 및 일 측은 스키드(142)의 일 측과 타 측 사이에 회동 가능하게 결합되고, 타 측은 제2 지지 로드(126)와 회동 가능하게 결합된 연결바(144)를 포함한다.
여기서, 연결바(144)가 회동 가능하게 결합 되는 스키드(142)와 제2 지지 로드(126) 중 어느 한 곳에는 회동부(즉, 회동 가능하게 결합되는 결합부)가 스키드(142) 또는 제2 지지 로드(126)의 길이 방향을 따라 움직일 수 있도록 이동 홈(128)이 형성된다.
이와 같은 구성으로 이루어진 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체의 동작 방법을 설명하면 다음과 같다.
고속 기동 모드 시에는 승하강 수단(138)이 몸체부(110)의 상부 쪽으로 상승하기 때문에 승하강 수단(138)과 회동 가능하게 결합된 제2 지지 로드(126)가 회전되면서 회전 날개부(120)를 몸체부(110)의 측면에서 몸체부(110)의 하부쪽으로 회전시키게 된다.
즉, 승하강 수단(138)이 상승하면, 제2 지지 로드(126)가 제2 로드 연결부(136)와 제2 지지 로드(126) 절곡부의 연결축을 기준으로 회전하고, 제2 지지 로드(126)의 회전에 의해 제2 지지 로드(126)와 고정되게 결합된 날개 보호링(122)이 회전 날개(129)와 함께 몸체부(110)의 측면에서 몸체부(110)의 하부쪽으로 회전하게 된다.
이때, 제2 지지 로드(126)와 스키드(142) 사이에 설치된 연결바(144)에 의해 스키드(142) 또한 회전 되어 스키드(142)의 타측이 몸체부(110)의 하부 방향에서 모아지게 된다.
여기서, 이동 홈(128)이 제2 지지 로드(126)에 형성되는 경우 스키드(142)가 몸체부(110) 하부 쪽에서 모아질 때 연결바(144)의 일 측은 회전하면서 이동 홈(128)을 따라 제2 지지 로드(126)의 절곡 부분 쪽으로 이동하고, 연결바(144)의 타 측은 스키드(142)와 연결된 회전축을 통해 회전하기 때문에 원활하게 스키드(142)가 접힐 수 있게 된다.
이로 인해, 무인 비행체는 고속 기동이 가능하게 된다.
한편, 이륙 모드 시에는 승하강 수단(138)이 몸체부(110)의 하부 쪽으로 하강하기 때문에 승하강 수단(138)과 회동 가능하게 결합된 제2 지지 로드(126)가 회전되면서 회전 날개부(120)를 몸체부(110)의 하부쪽에서 몸체부(110)의 측면쪽으로 회전시키게 된다.
즉, 승하강 수단(138)이 하강하면, 제2 지지 로드(126)가 제2 로드 연결부(136)와 제2 지지 로드(126) 절곡부의 연결축을 기준으로 회전하고, 제2 지지 로드(126)의 회전에 의해 제2 지지 로드(126)와 고정되게 결합된 날개 보호링(122)이 회전 날개(129)와 함께 몸체부(110)의 하부쪽에서 몸체부(110)의 측면쪽으로 회전하게 된다.
이때, 제2 지지 로드(126)와 스키드(142) 사이에 설치된 연결바(144)에 의해 스키드(142) 또한 회전 되어 스키드(142)의 타측이 몸체부(110)의 측면 방향으로 펴지게 된다.
이렇게 스키드(142)가 몸체부(110) 측면으로 펴질 때 연결바(144)의 일 측은 회전하면서 이동 홈(128)을 따라 제2 지지 로드(126)와 날개 보호링(122)의 결합 부분 쪽으로 이동하고, 연결바(144)의 타 측은 스키드(142)와 연결된 회전축을 통해 회전하기 때문에 원활하게 스키드(142)가 펴질 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체는 각각의 구성을 모듈 형태로 형성한 후 조립하여 무인 비행체를 만들기 때문에 필요에 따라 고정익과 회전익의 교체가 가능하고, 동작 상태에 따라 회전 날개부(120)를 몸체부(110)의 측면이나 하부 쪽에 배치할 수 있어 회전익을 채용하더라도 고속 기동이 가능해진다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 관해서 설명하였으나, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시 예를 예시적으로 설명한 것일 뿐, 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형과 모방이 가능함을 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져선 안 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 무인 비행체 110: 몸체부
120: 회전 날개부 122: 날개 보호링
124: 제1 지지 로드 126: 제2 지지 로드
128: 이동 홈 129: 회전 날개
130: 회전 날개 구동부 132: 케이스
134: 제1 로드 연결부 136: 제2 로드 연결부
138: 승하강 수단 140: 스키드부
142: 스키드 144: 연결바

Claims (3)

  1. 카메라가 설치된 카메라부와 배터리가 설치된 배터리부가 모듈 형태로 형성되어 결합되는 몸체부;
    상기 몸체부에 양력과 추력을 제공하는 회전 날개부; 및
    이륙 모드에서는 상기 회전 날개부가 상기 몸체부의 측면에 배치되도록 회전 날개부의 위치를 조절하고, 고속 기동 모드시에는 상기 회전 날개부가 상기 몸체부의 하부에 배치되도록 상기 회전 날개부의 위치를 조절하는 회전 날개 구동부를 포함하고,
    상기 회전 날개 구동부는,
    상기 몸체부 내부에 설치된 케이스;
    상기 케이스의 외측면에 형성된 복수 개의 제1 로드 연결부;
    상기 제1 로드 연결부와 일정 간격 이격 되어 상기 제1 로드 연결부의 하부에 형성된 제2 로드 연결부; 및
    상기 회전 날개부의 위치 조절을 위해 상기 제2 로드 연결부의 일 측과 회동 가능하게 결합 된 승하강 수단을 포함하며,
    상기 회전 날개부는,
    회전 날개를 외부환경으로부터 보호하기 위해 상기 회전 날개를 감싸도록 원형으로 형성된 날개 보호링;
    일 측은 상기 제1 로드 연결부와 회동 가능하게 결합되고, 타측은 상기 날개 보호링과 고정되게 결합된 제1 지지 로드; 및
    일 측과 타 측이 일정 각도를 갖도록 절곡 되게 형성되고, 절곡 부분이 상기 제2 로드 연결부와 회동 가능하게 결합되며, 일 측은 상기 승하강 수단과 회동 가능하게 결합되고, 타 측은 상기 날개 보호링과 고정되게 결합된 제2 지지 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 몸체부의 하부에 설치된 스키드; 및
    일 측은 상기 스키드와 회동 가능하게 결합되고, 타 측은 상기 제2 지지 로드와 회동 가능하게 결합된 연결 바를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 기동이 가능한 모듈 타입 무인 비행체.
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