KR102249308B1 - 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 특징에 따르면, 멀티콥터(10)의 초기 비행성능을 테스트하기 위한 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치에 있어서, 상호 이격되도록 직립배치된 복수 개의 종프레임(111)과 각 종프레임(111) 사이에 상하로 각각 수평배치된 복수 개의 횡프레임(112)이 골조 형태로 연결되면서 전후방향(L)으로 관통삽입된 멀티콥터(10)의 바디(11)를 구속하기 위한 공간부(113)가 내부에 형성되는 승강케이지(110); 및 직립배치되어 상기 승강케이지(110)의 테두리를 따라 상호 이격된 복수 개의 수직프레임(121)이 승강케이지(110)를 측방으로 지지하면서 승강케이지(110)가 승강이동하기 위한 경로를 제공하는 베이스프레임부(120);를 포함하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치가 제공된다.
Description
본 발명은 2개 이상의 프로펠러를 회전시켜 발생하는 양력으로 비행하는 멀티콥터의 비행성능을 시험하기 위한 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프로펠러의 회전설정값이 세팅되지 않아 비행중 추락 및 전복 가능성이 높은 초기의 비행시험을 수행하는데 이용되는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치에 관한 것이다.
도 13에는 종래의 멀티콥터 시험장치의 구성이 개시되어 있다. 도면을 참고하면 종래기술에 따른 멀티콥터 시험장치는 멀티콥터가 위치되는 베이스 플레이트(100) 및, 베이스 플레이트(100)의 내부에 배치되어 멀티콥터의 이동을 측정하기 위한 와이어센서(400)로 이루어지며, 상기 와이어센서(400)는 멀티콥터와 연결되는 와이어(410)와, 상기 와이어(410)가 당겨지는 힘에 대응하여 회전하며 감겨있는 와이어(410)가 풀리는 릴부(420) 및, 상기 릴부(420)에 감겨있는 와이어(420)가 풀려난 속도, 시간 및 길이를 측정하는 측정부(430)로 구성되었다. 따라서, 멀티콥터에 와이어(410)를 부착 후 멀티콥터의 비행상태에 따라 늘어나는 와이어(410)의 길이와 와이어(410)가 늘어나는데 걸리는 시간을 기반으로 멀티콥터의 비행성능을 시험할 수 있었다.
또한, 프로펠러를 회전시키는 모터의 회전수 세팅값이 설정된 후의 비행시험 단계에서는 비행중에 추락하거나 전복될 가능성이 높지 않으나, 모터의 회전수 세팅값을 설정하는데 필요한 비행성능을 시험하기 위한 초기의 비행시험단계에서는 각 프로펠러의 회전제어가 불안정하기 때문에 종래와 같이 멀티콥터가 와이어에 연결된 상태로 공중에서 자유비행하는 경우에는 비행중인 멀티콥터가 쉽게 추락하거나 전복되어 고가의 장비가 훼손되거나 인명사고가 발생하는 문제점이 있었다.
더욱이, 종래에는 멀티콥터의 비행영역에 비례하는 크기의 베이스 플레이트(100)를 준비해야 하고 이를 설치하기 위한 시험공간이 확보되어야 하기 때문에 시험장소에 큰 제약이 따를 수 밖에 없었으며, 화물을 운반하거나 사람이 탑승하는 대형 멀티콥터의 경우에는 더욱 큰 시험공간이 필요하기 때문에 비행성능 시험을 제한되는 문제점이 있었다. 그리고, 멀티콥터에 와이어(410)가 연결되는 경우 승하강 동작중에 와이어(410)가 프로펠러에 감겨 추락할 가능성이 높은 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 멀티콥터의 상승 및 하강 동작의 성능시험이 가능하여 프로펠러의 세팅데이터를 획득하기 위한 초기의 비행테스트를 수행할 수 있으면서 동시에 멀티콥터의 추락 및 전복을 방지하여 고가의 장비훼손이나 인명사고를 미연에 방지할 수 있는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적에 따르면, 멀티콥터가 승강케이지 내부에서 상승 및 하강 동작뿐만 아니라 전후방향 및 좌우방향으로 비행할 수 있어 상승, 하강, 요, 피치 및 롤 등의 다양한 비행동작의 성능시험이 가능한 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 멀티콥터를 구속하기 위한 승강케이지나 이 승강케이지의 승강경로를 제공하는 베이스프레임부의 각 프레임들은 상호 간에 착탈 가능한 조립식으로 연결되어 시험장치의 설치 및 운반이 간편하며 시험장소의 변경이 용이하고 비행시험 공간을 최소화할 수 있는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 멀티콥터(10)의 초기 비행성능을 테스트하기 위한 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치에 있어서, 상호 이격되도록 직립배치된 복수 개의 종프레임(111)과 각 종프레임(111) 사이에 상하로 각각 수평배치된 복수 개의 횡프레임(112)이 골조 형태로 연결되면서 전후방향(L)으로 관통삽입된 멀티콥터(10)의 바디(11)를 구속하기 위한 공간부(113)가 내부에 형성되는 승강케이지(110); 및 직립배치되어 상기 승강케이지(110)의 테두리를 따라 상호 이격된 복수 개의 수직프레임(121)이 승강케이지(110)를 측방으로 지지하면서 승강케이지(110)가 승강이동하기 위한 경로를 제공하는 베이스프레임부(120);를 포함하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 베이스프레임부(120)의 하단 둘레로부터 사방으로 각각 수평연장되어 베이스프레임부(120)가 전복되지 않도록 지지하는 복수 개의 지지프레임(130); 및 상기 지지프레임(130)의 하부에 배치되어 멀티콥터(10)가 승강케이지(110)를 측방 가압하는 가압력에 의해 베이스프레임부(120)를 측방 이동시키기 위한 바퀴부(180);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 베이스프레임부(120)는, 상기 수직프레임(121)에 탈착 가능하게 장착되어 승강이동하는 승강케이지(110)의 상부 또는 하부를 지지하면서 수직프레임(121)의 공간부(113)를 따라 승강이동하는 승강케이지(110)의 상승높이를 제한하는 상승높이 제한부(123)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 상승높이 제한부(123)는, 상기 수직프레임(121)에 장착되며 제어신호에 따라 승강케이지(110)의 상하 이동경로 상으로 로드(1232)를 선택적으로 돌출시키면서 승강케이지(110)의 상부 또는 하부를 선택적으로 지지하는 솔레노이드 엑추에이터로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 멀티콥터(10)를 비행제어하기 위한 제어신호를 출력하는 시험단말(160); 상기 멀티콥터(10)의 일측에 배치되며 상기 시험단말(160)로부터 입력되는 제어신호에 따라 각 프로펠러(14)를 회전제어하는 제어부(190); 및 상기 멀티콥터(10)의 이동변위를 감지하는 이동감지부(191);를 더 포함하고, 상기 제어부(190)는 이동감지부(191)의 이동변위 감지값을 이용하여 상기 멀티콥터(10)의 하강속도를 산출하며, 산출된 하강속도가 설정된 적정하강속도 임계치를 초과하면 상기 승강케이지(110)의 하부 위치에 배치된 상승높이 제한부(123)의 로드(1232)가 돌출되어 하강하는 승강케이지(110)의 하부를 지지하도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 승강케이지(110)에 복수 개가 이격배치되어 공간부(113) 내에서 비행동작하는 멀티콥터(10)의 바디(11)가 승강케이지(110)를 상향 가압하는 위치 및 상향 가압하는 가압력을 감지하는 상향가압력 감지센서(152); 및 각 상향가압력 감지센서(152)와 신호연결되어 상향가압 감지신호를 입력받으며 멀티콥터(10)의 바디(11)가 승강케이지(110)의 임의 위치를 편중되게 설정압력상한치 이상으로 상향 가압하면 베이스프레임부(120)의 전복가능성을 알림동작하는 시험단말(160);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 각 상향가압력 감지센서(152)는 승강케이지(110) 상에서 전방 양측과 후방 양측을 포함하는 위치에 각각 배치되고, 상기 시험단말(160)은 멀티콥터(10)의 바디(11)에 의해 상향 가압되는 상향가압력 감지센서(152)의 위치와 바디(11)가 승강케이지(110)를 상향 가압하는 가압력에 따라 멀티콥터(10)의 비행상태를 판단하며 판단된 비행상태를 디스플레이(161)에 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 멀티콥터(10)는 바디(11)로부터 상향 돌출된 돌출부(12)가 구비되고, 상기 승강케이지(110)는, 상기 돌출부(12)를 전후방향(L)으로 지지하도록 폭방향(W) 양측에 배치된 두 횡프레임(112) 사이에 폭방향(W)으로 연장배치되어 상기 멀티콥터(10)의 프로펠러 회전계통(13)과 베이스프레임부(120)가 상호 접촉되지 않도록 하는 지지바(114)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 승강케이지(110)는, 상기 돌출부(12)가 장착되지 않은 멀티콥터(10)의 바디(11) 상부에 탈착 가능하게 장착되어 바디(11)로부터 상향 돌출되는 돌출형성부(115)를 더 포함하고, 상기 지지바(114)는 돌출형성부(115)를 전후방향(L)으로 지지하도록 폭방향(W) 양측에 배치된 두 횡프레임(112) 사이에 폭방향(W)으로 연장배치되어 상기 멀티콥터(10)의 프로펠러 회전계통(13)과 베이스프레임부(120)가 상호 접촉되지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 승강케이지(110)는, 상호 이격되도록 직립배치된 복수 개의 종프레임(111)과 각 종프레임(111) 사이에 상하로 각각 수평배치된 복수 개의 횡프레임(112)이 골조 형태로 연결되면서 전후방향(L)으로 관통삽입된 멀티콥터(10)의 바디(11)를 구속하기 위한 공간부(113)가 내부에 형성되고, 베이스프레임부(120)는, 직립배치되어 상기 승강케이지(110)의 테두리를 따라 상호 이격된 복수 개의 수직프레임(121)이 승강케이지(110)를 측방으로 지지하면서 승강케이지(110)가 승강이동하기 위한 경로를 제공하는 구조로 이루어짐으로써, 멀티콥터(10)의 상승 및 하강 동작의 성능시험이 가능하여 프로펠러(14)의 세팅값을 설정하기 위한 초기의 비행테스트를 수행할 수 있으면서 동시에 멀티콥터(10)의 추락 및 전복을 방지하여 고가의 장비훼손이나 인명사고를 미연에 방지할 수 있고 비행시험 공간을 최소화할 수 있다.
둘째, 상기 공간부(113)는 멀티콥터(10)의 바디(11)보다 폭방향 길이(D1) 및 상하방향 길이(D3)가 상대적으로 길게 형성됨으로써, 멀티콥터(10)가 승강케이지 내부에서 상승 및 하강 동작뿐만 아니라 전후방향 및 좌우방향으로 비행할 수 있어 상승, 하강, 요, 피치 및 롤 등의 다양한 비행동작의 성능시험이 가능하다.
셋째, 복수 개의 지지프레임(130)은 베이스프레임부(120)의 하단 둘레로부터 사방으로 각각 수평연장되어 베이스프레임부(120)가 전복되지 않도록 지지하고, 바퀴부(180)는 상기 지지프레임(130)의 하부에 배치되어 멀티콥터(10)가 승강케이지(110)를 측방 가압하는 가압력에 의해 베이스프레임부(120)를 측방 이동시킴으로써, 멀티콥터(10)의 수평 이동성능을 넓은 범위에서 평가할 수 있으며 멀티콥터(10)가 베이스프레임부(120)를 측방가압하는 힘에 의해 전복되는 것을 방지할 수 있다.
넷째, 상기 베이스프레임부(120)는, 수직프레임(121)에 탈착 가능하게 장착되어 승강이동하는 승강케이지(110)의 상부 또는 하부를 지지하면서 수직프레임(121)의 공간부(113)를 따라 승강이동하는 승강케이지(110)의 상승높이를 제한하는 상승높이 제한부(123)를 포함함으로써, 상승이동이 불안정한 멀티콥터(10)가 적정 높이 이상으로 상승하는 것을 방지하여 수직프레임(121) 내에서 멀티콥터(10)가 하강하여 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
다섯째, 상기 상승높이 제한부(123)는, 상기 수직프레임(121)에 장착되며 제어신호에 따라 승강케이지(110)의 상하 이동경로 상으로 로드(1232)를 선택적으로 돌출시키면서 승강케이지(110)의 상부 또는 하부를 선택적으로 지지하는 솔레노이드 엑추에이터로 이루어짐으로써, 상승 높이 제한이 불필요한 멀티콥터(10)의 비행성능 시험시 수직프레임(121)에 장착된 상승높이 제한부(123)를 제거하거나 높이 조절 해야 하는 번거로움을 해결할 수 있다.
여섯째, 시험단말(160)은 멀티콥터(10)를 비행제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 제어부(190)는 멀티콥터(10)의 일측에 배치되며 상기 시험단말(160)로부터 입력되는 제어신호에 따라 각 프로펠러(14)를 회전제어하고, 이동감지부(191)는 멀티콥터(10)의 이동변위를 감지하며, 상기 제어부(190)는 이동감지부(191)의 이동변위 감지값을 이용하여 상기 멀티콥터(10)의 하강속도를 산출하며, 산출된 하강속도가 설정된 적정하강속도 임계치를 초과하면 상기 승강케이지(110)의 하부 위치에 배치된 상승높이 제한부(123)의 로드(1232)가 돌출되어 하강하는 승강케이지(110)의 하부를 지지하도록 구동제어함으로써, 상승한 멀티콥터(10)가 의도하지 않게 급하강하더라도 추락하여 파손되는 것을 방지할 수 있다.
일곱째, 상향가압력 감지센서(152)는 승강케이지(110)에 복수 개가 이격배치되어 공간부(113) 내에서 비행동작하는 멀티콥터(10)의 바디(11)가 승강케이지(110)를 상향 가압하는 위치 및 상향 가압하는 가압력을 감지하고, 시험단말(160)은 각 상향가압력 감지센서(152)와 신호연결되어 상향가압 감지신호를 입력받으며 멀티콥터(10)의 바디(11)가 승강케이지(110)의 임의 위치를 편중되게 설정압력상한치 이상으로 상향 가압하면 베이스프레임부(120)의 전복가능성을 알림동작함으로써, 승강케이지(110)가 베이스프레임부(120)를 측방으로 과도하게 가압하고 있는 상황을 인지하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
여덟째, 각 상향가압력 감지센서(152)는 승강케이지(110) 상에서 전방 양측과 후방 양측을 포함하는 위치에 각각 배치되고, 상기 시험단말(160)은 멀티콥터(10)의 바디(11)에 의해 상향 가압되는 상향가압력 감지센서(152)의 위치와 바디(11)가 승강케이지(110)를 상향 가압하는 가압력에 따라 멀티콥터(10)의 비행상태를 판단하며 판단된 비행상태를 디스플레이(161)에 시뮬레이션함으로써, 승강케이지(110)의 협소한 공간부(113) 내에서 비행동작하는 멀티콥터(10)의 자유 비행상태를 육안으로 확인할 수 있으므로 비행성능 시험효과를 증대시킬 수 있다.
아홉째, 상기 멀티콥터(10)는 바디(11)로부터 상향 돌출된 돌출부(12)가 구비되고, 상기 승강케이지(110)는 상기 돌출부(12)를 전후방향(L)으로 지지하도록 폭방향(W) 양측에 배치된 두 횡프레임(112) 사이에 폭방향(W)으로 연장배치되는 지지바(114)를 더 포함함으로써, 승강케이지(110)의 공간부(113) 내에서 멀티콥터(10)가 비행하면서 전진이나 후진을 계속하면 멀티콥터(10)의 돌출부(12)와 지지바(114)가 전후방향(L)으로 지지되어 설정거리 이상의 전진이나 후진이 제한되도록 함으로써 비행성능 시험중에 멀티콥터(10)의 프로펠러 회전계통(13)과 베이스프레임부(120)가 상호 접촉되어 비행성능 시험에 오류가 발생하거나 프로펠러 회전계통(13)이 훼손되는 것을 방지할 수 있다.
열째, 상기 승강케이지(110)는 바디(11)의 상부에 탈착 가능하게 장착되어 바디(11)로부터 상향 돌출되는 돌출형성부(115)를 더 포함하고, 상기 지지바(114)는 돌출형성부(115)를 전후방향(L)으로 지지하도록 폭방향(W) 양측에 배치된 두 횡프레임(112) 사이에 폭방향(W)으로 연장배치됨으로써, 상기 멀티콥터(10)의 프로펠러 회전계통(13)과 베이스프레임부(120)가 상호 접촉되지 않도록 하여 상기 돌출부(12)가 장착되지 않은 멀티콥터(10)의 비행성능 시험을 정상적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치의 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 승강케이지의 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 승강케이지 내부에 멀티콥터의 바디부가 수용된 상태를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상승높이 제한부의 구성을 나타낸 측면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 돌출부 및 돌출형성부의 구성을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축스프링의 구성을 나타낸 측면도,
도 7은 내지도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 승강케이지 내에서 멀티콥터가 다양한 비행동작을 수행하는 상태를 나타낸 평면도, 정면도 및 측면도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향가압력 감지센서의 구성을 나타낸 사시도,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향가압력 감지센서의 상향가압 감지신호로 비행동작을 시뮬레이션하는 동작원리를 설명하기 위한 개략도,
도 13은 종래기술에 따른 멀티콥터 시험장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 승강케이지의 구성을 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 승강케이지 내부에 멀티콥터의 바디부가 수용된 상태를 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상승높이 제한부의 구성을 나타낸 측면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 돌출부 및 돌출형성부의 구성을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축스프링의 구성을 나타낸 측면도,
도 7은 내지도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 승강케이지 내에서 멀티콥터가 다양한 비행동작을 수행하는 상태를 나타낸 평면도, 정면도 및 측면도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향가압력 감지센서의 구성을 나타낸 사시도,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상향가압력 감지센서의 상향가압 감지신호로 비행동작을 시뮬레이션하는 동작원리를 설명하기 위한 개략도,
도 13은 종래기술에 따른 멀티콥터 시험장치의 구성을 나타낸 사시도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치는, 2개 이상의 프로펠러를 회전시켜 발생하는 양력으로 비행하는 멀티콥터를 시험대상으로 하며, 각 프로펠러의 회전제어가 불안정하여 비행시험 중 추락 및 전복 가능성이 높은 초기의 비행시험을 수행하는데 이용되는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치로서, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 승강케이지(110) 및 베이스프레임부(120)를 포함한다.
먼저, 상기 승강케이지(110)는 멀티콥터(10)가 베이스프레임부(120)의 수직프레임(121)을 따라 승강할 수 있도록 가이드하고 멀티콥터(10)가 내부에서 LQ행동작 가능하도록 지지하는 프레임 구조물로서, 상호 이격되도록 직립배치된 복수 개의 종프레임(111)과 각 종프레임(111) 사이에 상하로 각각 수평배치된 복수 개의 횡프레임(112)이 골조 형태로 연결되면서 전후방향(L)으로 관통삽입된 멀티콥터(10)의 바디(11)를 구속하기 위한 공간부(113)가 내부에 형성된다.
여기서, 상기 육면체의 골조 형태는 도면에서와 같이 육면체의 각 모서리 변부마다 배치되어 골조를 형성하는 형태를 의미하며, 각 프레임 자체가 육면체 형상을 이루는 것을 의미하지는 않는다. 다만, 각 프레임 사이에는 육면체의 각 면을 형성하는 판체가 선택적으로 장착될 수 있다.
또한, 도 2 및 도 3에서와 같이 멀티콥터(10)의 바디(11)를 중심으로 폭방향(W) 양측 상하 위치에 횡프레임(112)을 전후방향(L)으로 각각 수평배치하고 폭방향(W) 양측에 배치된 각 횡프레임(112)의 전후방향(L) 양측 상하 위치에 다른 횡프레임(112)을 폭방향(W)으로 각각 수평배치하며 각 횡프레임(112)의 모서리 위치마다 직립배치된 종프레임(111)을 배치하여 공간부(113) 내부에 멀티콥터(10)의 바디(11)가 수용될 수 있도록 설치할 수 있다.
상기 베이스프레임부(120)는 공간부(113)에 수용된 멀티콥터(10)의 승강 비행에 따라 승강케이지(110)가 승강하기 위한 승강공간(124)을 제공하는 프레임 구조물로서, 직립배치되어 승강케이지(110)의 측방을 지지하면서 승강케이지(110)가 승강이동하기 위한 경로를 제공한다.
여기서, 각 수직프레임(121)의 상단 및 하단은 수평배치된 연결프레임(122)에 의해 연결되어 각 수직프레임(121)의 이격된 위치를 견고하게 고정시킬 수 있다. 즉, 상기 베이스프레임부(120)는 승강케이지(110)와 마찬가지로 상호 이격되도록 직립배치된 복수의 수직프레임(121)과 각 수직프레임(121) 사이에 상하로 각각 수평배치된 연결프레임(122)이 육면체의 골조 형태로 연결되면서 내부에 상하로 연장된 승강공간(124)을 형성할 수 있는 것이다.
또한, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 승강케이지(110) 상에서 각 수직프레임(121)과 접하는 위치에는 수직프레임(121)의 측면에 지지되도록 돌출형성된 가이드프레임(116)이 배치되어 승강케이지(110)가 유동하지 않으면서 승강동작할 수 있다. 더불어, 도면에서와 같이 상기 가이드프레임(116)은 각 위치마다 두 개가 상호 이격되도록 돌출형성되어 두 가이드프레임(116)에 사이에 삽입홈(117)이 형성되고 이 삽입홈(117)에 수직프레임(121)의 둘레가 삽입되면서 승강케이지(110)가 측방향으로 고정된 상태로 상하 이동할 수 있다.
그리고, 도면에는 상기 가이드프레임(116)이 승강케이지(110)로부터 선형으로 연장되어 수직프레임(121)의 일측면에 측방지지되는 것을 예시하였으나 이에 국한되는 것은 아니며, 수직프레임(121)의 둘레 형상에 따라 원형상, 호형상 등 다양한 형상으로 형성될 수 있으며, 가이드프레임(116)에는 롤러와 같이 마찰을 줄이기 위한 수단이 구비되어 승강케이지(110)의 승강동작시 진동이나 소음이 발생하지 않도록 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 베이스프레임부(120)의 하부에는 충격완화 기능이 구비된 스프링이나 스펀지 등의 완충수단(127)이 배치되어 멀티콥터(10)와 함께 상승한 승강케이지(110)가 하강하면서 받는 충격을 최소화할 수 있다.
이러한 승강케이지(110) 및 베이스프레임부(120)의 조합된 구성을 통해 멀티콥터(10)의 상승 및 하강 동작의 성능시험이 가능하여 프로펠러(14)의 세팅값을 설정하기 위한 초기의 비행테스트를 수행할 수 있으면서 동시에 멀티콥터(10)의 추락 및 전복을 방지하여 고가의 장비훼손이나 인명사고를 미연에 방지할 수 있고 비행시험 공간을 최소화할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치는 상기 베이스프레임부(120)의 하단 둘레로부터 사방으로 각각 수평연장되어 베이스프레임부(120)가 전복되지 않도록 지지하는 복수 개의 지지프레임(130) 및, 상기 지지프레임(130)의 하부에 배치되는 바퀴부(180)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 바퀴부(180)는 상승비행한 멀티콥터(10)가 승강케이지(110)를 측방 가압하는 가압력에 의해 베이스프레임부(120)를 측방 이동시킨다. 따라서
여기서, 상기 승강케이지(110), 베이스프레임부(120) 및 지지프레임(130)에 포함된 각 프레임들은 상호 간에 착탈 가능한 조립식으로 연결됨으로써, 시험장치의 설치 및 운반이 간편하며 시험장소의 변경이 용이한 효과를 제공할 수 있다. 또한, 각 프레임들은 체결나사나 브라켓을 이용하여 상호 조립될 수 있고 이 밖에 본 발명이 속하는 기술분야에서 복수의 프레임을 착탈 가능하게 조립되도록 하는 다양한 체결수단이 이용될 수 있다.
더불어, 상기 바퀴부(180)는 캐스터(Caster) 형태로 이루어져 멀티콥터(10)의 측방 가압력이 가해지는 방향에 따라 베이스프레임부(120)의 측방 이동방향이 변경되도록 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 도 1에서와 같이 상기 지지프레임(130)은 베이스프레임부(120)의 수직프레임(121)으로부터 직각으로 절곡되어 연장된 수평종프레임(131)과 각 수평종프레임(132)의 단부에 연결되어 골조를 형성하는 수평횡프레임(132)으로 이루어질 수 있다. 또한, 인접된 두 지지프레임(130) 사이에는 보강프레임(133)이 연장형성되어 각 지지프레임(130) 간의 결합구조를 견고하게 할 수 있으며 인접된 두 지지프레임(130)의 모서리가 지면에 접촉된 상태에서 베이스프레임부(120)가 전복되지 않도록 지지할 수 있으므로 비행시험의 안정성을 증대시킬 수 있다.
이러한 지지프레임(130) 및 바퀴부(180)의 구성을 통해 멀티콥터(10)의 수평 이동성능을 넓은 범위에서 평가할 수 있으며 멀티콥터(10)가 베이스프레임부(120)를 측방가압하는 힘에 의해 전복되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상기 베이스프레임부(120)는, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이 수직프레임(121)에 탈착 가능하게 장착되어 승강이동하는 승강케이지(110)의 상부 또는 하부를 지지하면서 수직프레임(121)의 공간부(113)를 따라 승강이동하는 승강케이지(110)의 상승높이를 제한하는 상승높이 제한부(123)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 상승높이 제한부(123)는 도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 수직프레임(121) 사이에 수평하게 고정장착되는 바형태로 이루어질 수 있고, 도 6에 도시된 바와 같이 수직프레임(121)으로부터 돌출되게 형성될 수도 있다. 또한, 상기 상승높이 제한부(123)는 수직프레임(121) 상에 회전나사나 클램프 등의 체결수단을 통해 착탈 가능하게 장착되어 수직프레임(121) 상에서 상승높이를 제한하고자 하는 위치를 조절가능한 것이 바람직하다.
더불어, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 상승높이 제한부(123)는, 상기 수직프레임(121)에 장착되며 제어신호에 따라 승강케이지(110)의 상하 이동경로 상으로 로드(1232)를 선택적으로 돌출시키면서 승강케이지(110)의 상부 또는 하부를 선택적으로 지지하는 솔레노이드 엑추에이터로 이루어짐으로써, 상승 높이 제한이 불필요한 멀티콥터(10)의 비행성능 시험시 수직프레임(121)에 장착된 상승높이 제한부(123)를 제거하거나 높이 조절 해야 하는 번거로움을 해결할 수 있다.
이러한 상승높이 제한부(123)의 구성을 통해 안정적으로 상승가능한 멀티콥터(10)인 경우 상승높이 제한부(123)를 상대적으로 높은 위치에 배치하고 반대로 상승이 불안정한 멀티콥터(10)인 경우 상승높이 제한부(123)를 상대적으로 낮은 위치에 배치하여 의도하지 않게 높은 위치로 상승한 멀티콥터(10)가 하강하여 파손되는 것을 미연에 방지할 수 있다.
그리고, 상기 상승높이 제한부(123)는 상술한 바와 같이 베이스프레임부(120) 상에서 승강케이지(110)의 상부 위치에 장착되어 승강케이지(110)의 상한 상승높이를 제한할 수 있으며, 도시되지 않았으나 베이스프레임부(120) 상에서 승강케이지(110)의 하부 위치 또는 상하로 배치된 두 횡프레임(112) 사이에 배치되어 승강케이지(110)가 특정 높이상에 정지한 상태를 유지하도록 할 수도 있다.
또한, 피치 동작이나 롤 동작시 바디(11)가 회전하면서 일측이 지면에 접촉될 수 있으므로 멀티콥터(10)가 일정높이로 공중에 뜬 상태에서 동작을 취해야 하나, 멀티콥터(10)가 상승하려면 승강케이지(110)를 바디(11)가 승강케이지(110)를 상향 가압해야 하기 때문에 공중에서 뜬 상태에서 각 동작이 정확하게 취해지지 않을 수 있다. 그러나 상기 상승높이 제한부(123)를 이용하여 승강케이지(110)를 특정 높이에 정지시키게 되면 바디(11)가 승강케이지(110)를 상향 가압하지 않은 상태로 피치 동작이나 롤 동작을 취할 수 있기 때문에 정확한 성능시험이 가능할 수 있다.
더불어, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치는, 멀티콥터(10)를 비행제어하기 위한 제어신호를 출력하는 시험단말(160)과, 상기 멀티콥터(10)의 일측에 배치되며 상기 시험단말(160)로부터 입력되는 제어신호에 따라 각 프로펠러(14)를 회전제어하는 제어부(190) 및, 상기 멀티콥터(10)의 이동변위를 감지하는 이동감지부(191)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제어부(190)는 이동감지부(191)의 이동변위 감지값을 이용하여 상기 멀티콥터(10)의 하강속도를 산출하며, 산출된 하강속도가 설정된 적정하강속도 임계치를 초과하면 상기 승강케이지(110)의 하부 위치에 배치된 상승높이 제한부(123)의 로드(1232)가 돌출되어 하강하는 승강케이지(110)의 하부를 지지하도록 구동제어함으로써, 상승한 멀티콥터(10)가 의도하지 않게 급하강하더라도 추락하여 파손되는 것을 방지할 수 있다.
상기 시험단말(160)로는 PC나 노트북 등의 일반적인 컴퓨터를 이용할 수 있으며 드론 등의 멀티콥터를 비행제어하기 위해 이용되는 지상통제장치(GCS)을 이용할 수도 있고, 이 밖에 테블릿, 스마트폰 등과 같이 디스플레이(161)와 사용자 입력수단(162)이 구비되고 애플리케이션의 저장 및 구동이 가능한 데이터 처리장치가 이용될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치는 승강케이지(110)에 장착되는 상향가압력 감지센서(152)를 이용하여 승강케이지(110) 내부에서 비행하는 멀티콥터(10)가 승강케이지(110)의 편중된 위치를 상향 가압하여 베이스프레임부(120)가 측방으로 기울어질 수 있는 상태를 시험자가 인지할 수 있도록 할 수 있다.
이를 위해, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이 상기 상향가압력 감지센서(152)는 승강케이지(110)에 복수 개가 이격배치되어 공간부(113) 내에서 비행동작하는 멀티콥터(10)의 바디(11)와 접촉하면서 승강케이지(110)를 상향 가압하는 위치 및 상향 가압하는 가압력을 감지한다.
또한, 상기 시험단말(160)은 각 상향가압력 감지센서(152)와 신호연결되어 상향가압 감지신호를 입력받으며 멀티콥터(10)의 바디(11)가 승강케이지(110)의 임의 위치를 편중되게 설정압력상한치 이상으로 상향 가압하면 베이스프레임부(120)의 전복가능성을 알림동작함으로써, 승강케이지(110)가 베이스프레임부(120)를 측방으로 과도하게 가압하고 있는 상황을 시험자가 인지하도록 하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.
부연설명하면, 멀티콥터(10)가 승강케이지(110) 내에서 피치 동작하거나 롤 동작하게 되면 바디(11)가 전후방 또는 측방으로 기울어지면서 승강케이지(110)의 일측부분만을 상향 가압하게 되며 이러한 편중된 상향 가압력에 의해 베이스프레임부(120)가 측방으로 가압되어 기울어질 수 있다.
따라서, 도 12를 참고하면 상기 시험단말(160)은 각 상향가압력 감지센서(152)에서 감지된 상향 가압력(F5 내지 F8)을 모니터링하면서 특정 상향가압력 감지센서(152)에서 감지된 상향가압력이 설정압력상한치 이상이 되면 시험자에게 알림동작할 수 있다. 따라서, 비행성능 시험 중에 베이스프레임부(120)가 기울어지기 전에 시험자가 이를 인지할 수 있어 베이스프레임부(120)가 위치이동되거나 전복되는 안전사고를 방지할 수 있다.
더불어, 각 상향가압력 감지센서(152)는 승강케이지(110) 상에서 전방 양측과 후방 양측을 포함하는 위치에 각각 배치되고, 상기 시험단말(160)은 멀티콥터(10)의 바디(11)에 의해 상향 가압되는 상향가압력 감지센서(152)의 위치와 바디(11)가 승강케이지(110)를 상향 가압하는 가압력에 따라 멀티콥터(10)의 비행상태를 판단하며 판단된 비행상태를 디스플레이(161)에 시뮬레이션함으로써, 승강케이지(110)의 협소한 공간부(113) 내에서 비행동작하는 멀티콥터(10)의 자유 비행상태를 육안으로 확인할 수 있으므로 비행성능 시험효과를 증대시킬 수 있다.
여기서, 상기 시험단말(160)은 바디(11)에 장착되는 기울기센서(30)로부터 바디(11)의 기울기 감지신호를 입력받으며, 상기 상향가압력 감지센서(152)의 상향가압 감지신호와 기울기 감지신호를 이용하여 상기 멀티콥터(10)의 비행상태를 보다 정밀하게 판단할 수 있다.
상기 기울기센서(30)로는 중력을 사용하여 물리적으로 전기적 신호를 개폐하는 일반적인 기울기센서 이외에 가속도센서 및 자이로센서를 이용할 수 있고, 상기 기울기센서(30)을 대신하여 멀티콥터(10)에 기본적으로 장착되는 자이로센서로부터 멀티콥터(10)의 기울기 감지신호를 입력받아 비행상태를 판단할 수도 있으며 이 경우 시험단말(160)은 멀티콥터(10)를 비행제어하기 위한 지상통제장치(GCS)나 리모트컨트롤러 등의 조종수단(미도시) 통해 멀티콥터(10)에 장착된 자이로센서의 기울기 감지신호를 전달받아 비행상태를 판단할 수도 있다.
한편, 승강케이지(110)의 공간부(113)에 수용된 멀티콥터(10)의 비행성능 시험을 위해서는 공간부(113) 내에서 멀티콥터(10)가 비행동작을 수행해야 하는데 이를 위해, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 공간부(113)는 폭방향 길이(D1)가 바디(11)의 폭방향 길이(D2)보다 상대적으로 길게 형성되어 공간부(113)에 수용된 멀티콥터(10)가 상하방향(H) 축선을 중심으로 좌우로 회전하는 요(Yaw) 동작을 수행할 수 있다.
또한, 상기 공간부(113)는 상하방향 길이(D3)가 바디(11)의 상하방향 길이(D4)보다 상대적으로 길게 형성되어, 도 8에 도시된 바와 같이 공간부(113)에 수용된 멀티콥터(10)가 전후방향(L) 축선을 중심으로 폭방향(W) 양측이 상하로 회전하는 롤(Roll) 동작을 수행할 수 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이 멀티콥터(10)가 폭방향(W) 축선을 중심으로 전후방향(L) 양측이 상하로 회전하는 피치(Pitch) 동작을 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 한정된 비행공간을 제공하는 승강케이지(110) 내에 멀티콥터(10)를 구속한 상태에서 상승, 하강, 요, 피치 및 롤 등 다양한 비행동작의 성능시험이 가능하며 비행시험 공간을 최소화할 수 있다. 또한, 모터의 회전수 세팅값이 설정되지 않아 각 프로펠러(14)의 회전제어가 불안정한 초기의 비행시험일지라도 비행중 멀티콥터(10)의 추락하거나 전복되지 않으므로 고가의 장비가 훼손되거나 인명사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
한편, 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이 멀티콥터(10)의 바디(11)에는 착석시트와 같이 상향 돌출된 돌출부(12)가 구비될 수 있다. 이 경우 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 승강케이지(110)는, 상기 돌출부(12)를 전후방향(L)으로 지지하도록 폭방향(W) 양측에 배치된 두 횡프레임(112) 사이에 폭방향(W)으로 연장배치되는 지지바(114)를 더 포함한다.
따라서, 도 10에 도시된 바와 같이 승강케이지(110)의 공간부(113) 내에서 멀티콥터(10)가 전진하거나 후진할 수 있으며, 설정된 전후진 거리를 초과하여 전진이나 후진을 계속하면 멀티콥터(10)의 돌출부(12)와 지지바(114)가 전후방향(L)으로 지지되어 더 이상의 전진이나 후진이 제한되도록 함으로써 비행성능 시험중에 상기 멀티콥터(10)의 프로펠러 회전계통(13)과 베이스프레임부(120)가 상호 접촉되어 비행성능 시험에 오류가 발생하거나 프로펠러 회전계통(13)이 훼손되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 도 2에 도시된 바와 같이 복수 개의 지지바(114a,114b)가 멀티콥터(10)의 돌출부(12)를 사이에 두고 전후방향(L)으로 이격배치되어, 승강케이지(110)의 공간부(113)에 수용된 멀티콥터(10)의 전후진할 수 있는 길이를 제한할 수 있으며, 도 7 및 도 9에서와 같이 멀티콥터(10)의 요 동작이나 피치 동작시 바디(11)가 회전하면서 돌출부(12)가 이동가능한 공간을 제공할 수도 있다.
또한, 멀티콥터(10)의 바디(11)에 돌출부(12)가 형성되지 않은 경우, 도 5의 (b)에 도시된 바와 같이 상기 승강케이지(110)는 바디(11)의 상부에 탈착 가능하게 장착되어 바디(11)로부터 상향 돌출되는 돌출형성부(115)를 더 포함하고, 상기 지지바(114)는 돌출형성부(115)를 전후방향(L)으로 지지하도록 폭방향(W) 양측에 배치된 두 횡프레임(112) 사이에 폭방향(W)으로 연장배치됨으로써, 상기 멀티콥터(10)의 프로펠러 회전계통(13)과 베이스프레임부(120)가 상호 접촉되지 않도록 하여 상기 돌출부(12)가 장착되지 않은 멀티콥터(10)의 비행성능 시험을 정상적으로 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
110...승강케이지 111...종프레임
112...횡프레임 113...공간부
114...지지바 115...돌출형성부
120...베이스프레임부 121...수직프레임
123...상승높이 제한부 130...지지프레임
152...상향가압력 감지센서 160...시험단말
180...바퀴부 190...제어부
10...멀티콥터 11...바디
112...횡프레임 113...공간부
114...지지바 115...돌출형성부
120...베이스프레임부 121...수직프레임
123...상승높이 제한부 130...지지프레임
152...상향가압력 감지센서 160...시험단말
180...바퀴부 190...제어부
10...멀티콥터 11...바디
Claims (7)
- 멀티콥터(10)의 초기 비행성능을 테스트하기 위한 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치에 있어서,
상호 이격되도록 직립배치된 복수 개의 종프레임(111)과 각 종프레임(111) 사이에 상하로 각각 수평배치된 복수 개의 횡프레임(112)이 골조 형태로 연결되면서 전후방향(L)으로 관통삽입된 멀티콥터(10)의 바디(11)를 구속하기 위한 공간부(113)가 내부에 형성되는 승강케이지(110);
직립배치되어 상기 승강케이지(110)의 테두리를 따라 상호 이격된 복수 개의 수직프레임(121)이 승강케이지(110)를 측방으로 지지하면서 승강케이지(110)가 승강이동하기 위한 경로를 제공하는 베이스프레임부(120);
상기 멀티콥터(10)를 비행제어하기 위한 제어신호를 출력하는 시험단말(160);
상기 멀티콥터(10)의 일측에 배치되며 상기 시험단말(160)로부터 입력되는 제어신호에 따라 각 프로펠러(14)를 회전제어하는 제어부(190);
상기 멀티콥터(10)의 이동변위를 감지하는 이동감지부(191); 및
상기 승강케이지(110)에 복수 개가 이격배치되어 공간부(113) 내에서 비행동작하는 멀티콥터(10)의 바디(11)가 승강케이지(110)를 상향 가압하는 위치 및 상향 가압하는 가압력을 감지하는 상향가압력 감지센서(152);를 포함하고,
상기 베이스프레임부(120)는, 상기 수직프레임(121)에 탈착 가능하게 장착되어 승강이동하는 승강케이지(110)의 상부 또는 하부를 지지하면서 수직프레임(121)의 공간부(113)를 따라 승강이동하는 승강케이지(110)의 상승높이를 제한하는 상승높이 제한부(123)를 포함하며,
상기 상승높이 제한부(123)는, 상기 수직프레임(121)에 장착되며 제어신호에 따라 승강케이지(110)의 상하 이동경로 상으로 로드(1232)를 선택적으로 돌출시키면서 승강케이지(110)의 상부 또는 하부를 선택적으로 지지하는 솔레노이드 엑추에이터로 이루어지고,
상기 제어부(190)는 이동감지부(191)의 이동변위 감지값을 이용하여 상기 멀티콥터(10)의 하강속도를 산출하며, 산출된 하강속도가 설정된 적정하강속도 임계치를 초과하면 상기 승강케이지(110)의 하부 위치에 배치된 상승높이 제한부(123)의 로드(1232)가 돌출되어 하강하는 승강케이지(110)의 하부를 지지하도록 구동제어하며,
상기 시험단말(160)은 각 상향가압력 감지센서(152)와 신호연결되어 상향가압 감지신호를 입력받으며 멀티콥터(10)의 바디(11)가 승강케이지(110)의 임의 위치를 편중되게 설정압력상한치 이상으로 상향 가압하면 베이스프레임부(120)의 전복가능성을 알림동작하고,
각 상향가압력 감지센서(152)는 승강케이지(110) 상에서 전방 양측과 후방 양측을 포함하는 위치에 각각 배치되며,
상기 시험단말(160)은 멀티콥터(10)의 바디(11)에 의해 상향 가압되는 상향가압력 감지센서(152)의 위치와 바디(11)가 승강케이지(110)를 상향 가압하는 가압력에 따라 멀티콥터(10)의 비행상태를 판단하며 판단된 비행상태를 디스플레이(161)에 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치.
- 청구항 1에 있어서,
상기 베이스프레임부(120)의 하단 둘레로부터 사방으로 각각 수평연장되어 베이스프레임부(120)가 전복되지 않도록 지지하는 복수 개의 지지프레임(130); 및
상기 지지프레임(130)의 하부에 배치되어 멀티콥터(10)가 승강케이지(110)를 측방 가압하는 가압력에 의해 베이스프레임부(120)를 측방 이동시키기 위한 바퀴부(180);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치.
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200076040A KR102249308B1 (ko) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치 |
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| KR1020200076040A KR102249308B1 (ko) | 2020-06-22 | 2020-06-22 | 멀티콥터용 그라운드 테스트 장치 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR102249308B1 true KR102249308B1 (ko) | 2021-05-07 |
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ID=75916866
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|---|---|
| KR (1) | KR102249308B1 (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116119024A (zh) * | 2023-04-17 | 2023-05-16 | 成都沃飞天驭科技有限公司 | 飞行器测试平台及其设计方法 |
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- 2020-06-22 KR KR1020200076040A patent/KR102249308B1/ko active IP Right Grant
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