KR102263343B1 - 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치 및 드론 시스템 - Google Patents

이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치 및 드론 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치 및 드론 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치는, 본체 내부에 기능모듈이 내장되는 기능부와, 상기 기능부를 드론에 연결하되, 상기 드론에 부착된 고리에 걸려지는 이동핀과, 상기 이동핀을 이동시키는 제3 모터를 포함하는 연결부와, 상기 사용자 단말의 제어신호를 통해 상기 기능부를 상기 드론으로부터 이탈시키되, 상기 제3 모터를 정역방향으로 회전시켜 상기 이동핀을 상기 고리와 결속 또는 이탈시키는 제어부를 포함한다.

Description

이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치 및 드론 시스템{DRONE ATTACHABLE MISSION APPARATUS USING MOVING PIN AND SYSTEM THEREOF}
본 발명은 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치 및 드론 시스템에 관한 것으로, 드론에 부착되었다가 일정 목표지점에서 이탈하여 낙하하는 기술이 개시된다.
드론은 조종사 없이 무선전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 무인항공기를 지칭하는 말로서, 초창기에는 군사용으로 제작되었으나, 최근 다양한 분야에서 다양한 용도로 쓰이고 있다.
최근에는 이러한 드론에 다양한 물품이 탑재된 탑재체를 장착하여, 물건을 용이하게 운반하거나 다양한 임무를 수행하고 있다. 즉, 이러한 드론은 하단에 탈착이 가능한 탑재체를 장착하여, 상기 탑재체 내부에 운반하고자 하는 물체를 실어 운반하거나, 상기 탑재체를 그 용도에 맞게 구현하여 그 용도에 맞는 임무를 수행시킬 수 있다.
종래의 기술 중 대한민국 등록특허 제10-1914762호(2018년11월02일 공고)는 택배 운반 드론용 운반바구니가 포함된 동체보호 에어백 장치 및 그 운용방법에 관한 것으로, 드론 운반바구니를 장착 및 탈착하고 에어백을 작동시키는 기술이 개시된다. 그러나, 상기 종래의 기술은 드론 본체에 솔레노이드 후크부를 설치해야 한다는 점에서 다양한 종류의 드론에 적용하는데 한계가 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 다양한 종류의 드론에 기능모듈을 탈부착하여 임무를 수행할 수 있는 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치 및 드론 시스템을 제공하기 위함이다.
또한, 다양한 기능모듈을 탑재하여 목표지점에 정확히 위치시킬 수 있는 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치 및 드론 시스템을 제공하기 위함이다.
또한, 드론과 분리되어 사용자 단말과 통신하여 임무수행의 정확도를 향상시킬 수 있는 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치 및 드론 시스템을 제공하기 위함이다.
또한, 저전력 방식으로 드론과 탈부착할 수 있는 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치 및 드론 시스템을 제공하기 위함이다.
본 발명의 실시예에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치는, 본체 내부에 기능모듈이 내장되는 기능부와, 상기 기능부를 드론에 연결하되, N극과 S극이 형성된 원통형 자석으로, 일측이 상기 드론의 접속판에 자성에 의해 접촉하는 제1 자석과, N극과 S극이 형성된 원통형의 자석으로 상기 제1 자석과 적층되며, 일측에 자석홈이 형성되는 제2 자석과, 커브 형상의 강자성체로 형성되는 제1 하우징과, 커브 형상의 강자성체로 형성되어 상기 제1 하우징과 결합하여 원통형상을 형성하고, 내부에는 상기 제1 자석과 상기 제2 자석을 수용하는 제2 하우징과, 원반 형상으로 형성되어 일측에는 상기 자석홈에 결합하는 결합로드가 형성되고, 중앙에는 중심홈이 형성되는 디스크와, 구동축이 상기 중심홈에 삽입되어 상기 디스크 및 상기 제2 자석을 함께 회전시키는 제4 모터를 포함하는 연결부와, 외부의 사용자 단말과 통신하는 통신부와, 상기 사용자 단말의 제어신호를 통해 상기 제2 자석을 제1 방향으로 회전시켜 상기 기능부를 상기 드론에 고정시키거나, 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 회전시켜 상기 기능부를 상기 드론으로부터 이탈시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 드론 시스템은, 드론과, 본체 내부에 기능모듈이 내장되는 기능부와, 상기 기능부를 상기 드론에 연결하되, N극과 S극이 형성된 원통형 자석으로, 일측이 상기 드론의 접속판에 자성에 의해 접촉하는 제1 자석과, N극과 S극이 형성된 원통형의 자석으로 상기 제1 자석과 적층되며, 일측에 자석홈이 형성되는 제2 자석과, 커브 형상의 강자성체로 형성되는 제1 하우징과, 커브 형상의 강자성체로 형성되어 상기 제1 하우징과 결합하여 원통형상을 형성하고, 내부에는 상기 제1 자석과 상기 제2 자석을 수용하는 제2 하우징과, 원반 형상으로 형성되어 일측에는 상기 자석홈에 결합하는 결합로드가 형성되고, 중앙에는 중심홈이 형성되는 디스크와, 구동축이 상기 중심홈에 삽입되어 상기 디스크 및 상기 제2 자석을 함께 회전시키는 제4 모터를 포함하는 연결부와, 외부의 사용자 단말과 통신하는 통신부와, 상기 사용자 단말의 제어신호를 통해 상기 제2 자석을 제1 방향으로 회전시켜 상기 기능부를 상기 드론에 고정시키거나, 상기 제1 방향과 반대방향인 제2 방향으로 회전시켜 상기 기능부를 상기 드론으로부터 이탈시키는 제어부를 포함하는 임무장치와, 상기 드론이 안착시 전원을 공급하는 도킹스테이션을 포함한다.
이에 따라, 다양한 종류의 드론에 기능모듈을 탈부착하여 임무를 수행할 수 있다.
또한, 다양한 기능모듈을 탑재하여 목표지점에 정확히 위치시킬 수 있다.
또한, 드론과 분리되어 사용자 단말과 통신하여 임무수행의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 저전력 방식으로 드론과 탈부착할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드론 시스템의 개략적이 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치의 구성도이다.
도 3은 도 2에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치에서 기능모듈이 배출되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 도 2에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치에서 연결부를 고리 연결방식으로 구현한 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 5는 도 2에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치에서 연결부를 스위치자석 연결방식으로 구현한 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 도 5에서 스위치자석의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 도 2에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치에서 이동감지부를 통해 다수의 드론이 군집비행을 통해 임무를 수행하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드론 시스템의 개략적이 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론 시스템은 드론(10), 임무장치(100) 및 도킹스테이션(200)을 포함한다.
드론(10)은 비행이 가능한 무인 공중드론이나 수중드론일 수 있다. 공중드론의 경우 수직 이착륙이 가능한 고정익 또는 멀티 로터를 가지는 회전익 방식으로 구현되거나 이를 혼합한 형태로 구현하는 것도 가능하다. 드론(10)은 사용자 단말과 무선통신에 의해 원격에서 비행제어될 수 있다. 드론(10)은 일측에 카메라, 적외선 모듈이 형성되어 주야간에도 비행중 영상을 획득하야 사용자 단말로 전송할 수 있다. 드론(10)은 교체형 배터리가 형성되어 구동되며, 배터리는 2차 전지 형태로 충전하여 사용할 수 있다. 이 경우, 드론(10)은 도킹스테이션(200)에 안착되어 무선으로 배터리를 충전하는 것도 가능하다.
또한, 드론(10)에는 철판 형태의 접속판이 부착될 수 있다. 이는 임무장치(100)와의 자성 결합을 위한 수단이다. 이 경우, 드론(10)에는 자기장을 차폐할 수 있는 차폐필름이 부착되거나, 자기장 차폐 성분의 도료로 표면이 도포되는 것도 가능하다. 또 다른 예로, 드론(10)의 몸체에 연결된 스트랩을 통해 접속판이 드론(10)과 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 것도 가능하다. 이는 임무장치(100)와의 결합시 발생하는 자력에 의해 드론(10) 자체의 지자계 센서의 오류가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 드론(10)은 사용자 단말의 제어에 의해 목표지점까지 비행한다. 이 경우 목표지점은 임무장치(100)가 도달해야 하는 지점으로 지오팬스에 의해 그 영역이 설정될 수 있다. 드론(10)은 일측에 임무장치(100)를 부착하여 목표지점까지 비행하고, 목표지점에서는 임무장치(100)가 이탈되어 목표지점에서 임무를 수행하게 된다. 드론(10)은 도킹스테이션(200)에서 대기할 수 있으며, 대기 중에는 배터리를 충전한다. 드론(10)은 목표지점에서 다시 도킹스테이션(200)의 위치로 회귀할 수 있다. 이 경우, 드론(10)은 목표지점에서 임무장치(100)의 임무수행 여부를 파악하기 위해 목표지점 주위를 비행하는 것도 가능하다.
임무장치(100)는 드론(10)에 탈부착형으로 형성된다. 임무장치(100)는 내부에 다양한 임무를 수행할 수 있는 기능모듈이 탑재된다. 예를 들어, 임무장치(100)는 조난사고 발생시나 원격지 등에 구급의약품, 비상식량, 연막탄, GPS 등 물건을 배송하거나 물건을 배송할 수 있다. 또한, 임무장치(100)는 소화액을 이용하여 화재를 진압하거나, 인명구조장비를 통해 인명을 구조할 할 수도 있다. 또한, 통신중계기나, 대기 오염 측정장치 등 연구장치를 장착할수도 있다. 또한, 임무장치(100)는 폭탄을 탑재하여 군사용으로 활용하는 것도 가능하다. 그러나, 임무장치(100)는 이외에도 다양한 임무를 수행할 수 있다.
또한, 임무장치(100)는 사용자 단말로부터 제어신호에 의해 목표지점에서 드론(10)으로부터 자동으로 이탈된다. 이 경우, 드론(10)과 임무장치(100)가 연결되는 방식은 다양하게 구현할 수 있다. 임무장치(100)는 내부의 배터리를 통해 전원을 공급하여 사용자 단말과 통신하거나, 드론(10)으로부터 분리될 수 있는 전원을 공급받는다. 임무장치(100)의 무게는 드론(10)의 성능에 따라 달라질 수 있다.
또한, 임무장치(100)는 도킹스테이션(200)에서 드론(10)에 자동으로 부착될 수 있다. 이 경우, 드론(10)은 도킹스테이션(200)에서 충전이 완료되면, 임무장치(100)를 결합할 수 있다. 예를 들어, 드론(10)은 도킹스테이션(200) 내부에 수용되며, 드론(10)의 충전이 완료되거나 장착신호가 있는 경우 외부로 노출되어 드론(10)의 일측에 부착된다. 임무장치(100)는 드론(10)으로부터 분리되는 경우에는 미리 설정된 조건 하에 내부에 수용된 기능모듈을 외부로 배출하여 기능을 수행하도록 한다. 임무장치(100)는 일정한 압력, 수분, 온도 등에 반응하여 내부의 기능모듈을 배출할 수 있다.
도킹스테이션(200)은 드론(10)의 이착륙을 안내한다. 도킹스테이션(200)은 도킹스테이션(200)은 가로등이나 펜스의 지주같은 형태로 형성될 수 있다. 도킹스테이션(200)은 실린더 방식으로 그 높이가 가변되어 드론(10)의 이착륙을 안내할 수 있다. 도킹스테이션(200)은 이착륙면에 전자석 형태로 구현되어 드론(10)을 자력에 의해 견고히 고정시킬 수 있다. 이 경우 드론(10)에는 철판이나 자석척이 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 해상의 선박 등에서도 드론(10)을 안전하게 착륙시킬 수 있다.
또한 도킹스테이션(200)은 무선충전방식으로 드론(10)이 착륙한 경우 드론(10)을 충전시킬 수 있다. 예를 들어, 도킹스테이션(200)은 인덕터를 이용한 유도결합을 통해 드론(10)을 무선으로 충전할 수 있다. 도킹스테이션(200)은 가로등이나 펜스 등에 형성되는 경우 태양전지나 풍력발전 방식으로 신재생에너지를 이용하여 전원을 공급하는 것도 가능하다. 이에 따라 전력공급이 원활하지 않은 지역에도 설치가 가능하다.
또한, 도킹스테이션(200)은 내부에 임무장치(100)를 수용하는 것도 가능하다. 도킹스테이션(200)은 드론(10)이 이륙준비가 완료된 경우 임무장치(100)를 이동시켜 드론(10)의 일측에 부착되도록 할 수 있다. 이는 원격에세도 사용자가 직접 드론(10)에 임무장치(100)를 부착하지 않고도 자동으로 드론(10)에 부착시킬 수 있도록 하기 위함이다. 도킹스테이션(200)은 임무장치(100)의 무게를 감지하고, 이를 드론(10)의 모델에 따른 성능에 비교하여 비행이 가능한 경우에만 해당 임무장치(100)를 드론(10)에 장착시킬 수 있도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치의 구성도이고, 도 3은 도 2에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치에서 기능모듈이 배출되는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치(100)는 기능부(110), 연결부(120), 통신부(130) 및 제어부(140)를 포함한다.
기능부(110)는 본체(111) 내부에 각종 물품, 소화액, 인명구조장비, 무기류, 통신장비, 공기오염도센서 등의 기능모듈(110-1)을 수용할 수 있도록 형성된다. 본체(111)는 원통형의 캡슐형태로 형성될 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 기능부(110)는 드론에 연결되어 목표지점까지 이동한 후 드론으로부터 분리된다. 예를 들어, 기능모듈(110-1)이 인명구조장비인 경우 지상으로부터 일정 고도 이상에서 기능부(110)가 낙하되어 압력에 의해 본체(111) 일측이 개방되면서 인명구조장비가 인출되도록 할 수 있다. 예를 들어, 기능부(110)는 물에 닿으면서 수분반응형으로 본체(111)가 녹으면서 개방되도록 하는 것도 가능하다. 예를 들어, 기능부(110)는 본체(111)가 내열성 소재로 형성되어 화재현장의 목표지점에서 소화액을 분사할 수도 있다.
또한, 기능부(110)는 본체(111)의 일측이 개폐형 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기능부(110)는 본체(111), 커버(112), 링크(113) 및 제1 모터(114)를 포함할 수 있다. 본체(111)는 원통형의 몸체이며, 내부에는 기능모듈(110-1)이 수용된다. 커버(112)는 본체(111)의 일측을 폐쇄시키는 보호부재이다. 링크(113)는 본체(111)와 커버(112)를 연결하는 관절구조로 형성될 수 있다. 제1 모터(114)는 링크(113)를 구동하여 커버(112)를 회동시킨다. 이 경우, 커버(112)가 회동하면서 본체(111)의 일측이 개방되거나 폐쇄될 수 있다.
또한, 기능부(110)는 푸쉬로드(115) 및 제2 모터(116)를 더 포함할 수 있다. 푸쉬로드(115)는 본체(111) 내부에서 이동하는 로드이다. 푸쉬로드(115)는 기능모듈(110-1)을 본체(111) 외부로 밀어내는 역할을 한다. 제2 모터(116)는 푸쉬로드(115)를 구동시켜 전진 또는 후퇴시킨다. 제2 모터(116)는 커버(112)가 개방되면 푸쉬로드(115)를 개방측으로 밀어내어 기능모듈(110-1)을 외부로 배출시킨다. 이 경우, 제1 모터(114)와 제2 모터(116)는 하나로 구현하거나, 독립적으로 구현할 수 있다. 제1 모터(114) 및 제2 모터(116)의 구동은 제어부(140)에 의해 제어된다.
연결부(120)는 기능부(110)를 드론에 연결시킨다. 예를 들어, 연결부(120)는 기능부(110)의 일측에 형성되어 드론에 탈부착된다. 연결부(120)는 드론에 기능부(110)가 탈부착될 수 있는 벨크로 연결방식이나, 고리 연결방식이나, 전자석 연결방식, 스위치자석 연결방식 중 어느 하나 이상으로 구현할 수 있으나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 연결부(120)는 다양한 방식으로 드론에 기능부(110)를 수평방향으로 연결시키는 것도 가능하고, 수직방향으로 연결시키는 것도 가능하다. 이는 기능모듈(110-1)의 종류, 역할에 따라 다르게 설정될 수 있다.
또한, 연결부(120)는 드론에 고정된 후, 기능부(110)만을 이탈시키도록 하는 것도 가능하다. 연결부(120)는 일측이 드론과 탈부착형으로 형성되고, 타측이 기능부(110)와 탈부착형으로 형성되는 것도 가능하다. 예를 들어, 기능부(110)가 소화액과 같이 투척형인 경우 목표지점에서 기능부(110)만 이탈시킬 수 있다. 연결부(120)는 드론과 연결시 벨크로 연결방식이나, 고리 연결방식이나, 전자석 연결방식, 스위치자석 연결방식 중 어느 하나 이상으로 구현되고, 기능부(110)와 연결시에도 벨크로 연결방식이나, 고리 연결방식이나, 전자석 연결방식, 스위치자석 연결방식 중 어느 하나 이상으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 드론은 목표지점에서 임무를 완수 후 복귀하여 또 다른 기능부(110)를 탑재하여 목표지점으로 신속히 이동할 수 있으며, 연결부(120)를 재사용하여 비용을 절감시킬 수 있다.
도 4는 도 2에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치에서 연결부를 고리 연결방식으로 구현한 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2 및 도 4를 참조하면, 연결부(120)가 고리를 이용한 연결방식인 경우 드론에는 부착형 고리(11)가 연결된다. 고리(11)는 원형 링 형상으로 회동이 가능할 수 있다. 이 경우, 연결부(120)는 이동핀(121), 제3 모터(122), 기어(123)를 포함한다. 이동핀(121)은 고리(11)의 원 내부에 삽입되는 핀으로 그 길이는 다양하게 설계될 수 있다. 이동핀(121)의 외표면에는 나사산이나 홈이 형성될 수도 있다. 이동핀(121)은 연결부(120)의 몸체의 이격된 공간 사이를 이동하게 된다.
제3 모터(122)는 이동핀(121)을 이동시키는 역할을 한다. 제3 모터(122)는 정역방향으로 회전이 가능하며, 이동핀(121)의 위치를 가변시킨다. 예를 들어, 제3 모터(122)가 정회전하는 경우 이동핀(121)이 고리(11)로부터 이탈되고, 역방향으로 이동하면 이동핀(121)이 고리(11) 내부로 이동가능하다. 이에 따라, 이동핀(121)의 위치에 따라 드론 임무장치(100)가 드론으로부터 분리되거나 결합될 수 있다.
기어(123)는 제3 모터(122)의 중심축에 연결되어 이동핀(121)과 맞물린다. 이 경우, 이동핀(121)의 표면에는 나사산이 형성되는 것이 바람직하다. 기어(123)는 이동핀(121)과 제3 모터(122)의 위치에 따라 다양한 종류의 기어(123)로 대체될 수 있다. 제3 모터(122)는 제어부(140)에 의해 구동제어된다.
도 5는 도 2에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치에서 연결부를 스위치자석 연결방식으로 구현한 것을 설명하기 위한 예시도이고, 도 6은 도 5에서 스위치자석의 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2, 도 5 및 도 6을 참조하면, 연결부(120)는 스위치자석(124) 및 제4 모터(125)를 포함한다. 스위치자석(124)은 제1 자석(124-1), 제2 자석(124-2), 제1 하우징(124-3), 제2 하우징(124-4) 및 디스크(124-5)를 포함한다. 제1 자석(124-1)은 N극과 S극이 반반씩 형성된 원통형의 자석이다. 제1 자석(124-1)의 일측은 드론에 부착된 접속판(12)에 자성에 의해 접촉한다. 제2 자석(124-2)은 N극과 S극이 반반씩 형성된 원통형의 자석이다. 제2 자석(124-2)의 일측에는 자석홈(124-21)이 형성된다. 자석홈(124-21)은 제2 자석(124-2)을 외력에 의해 회전시키기 위한 구성이다. 제1 자석(124-1)과 제2 자석(124-2)은 맷돌과 같은 방식으로 서로 적층된다.
이 경우, 드론(10)에는 자기장을 차폐할 수 있는 차폐필름이 부착되거나, 자기장 차폐 성분의 도료로 표면이 도포되는 것도 가능하다. 또 다른 예로, 드론(10)의 몸체에 연결된 스트랩을 통해 접속판(12)이 드론(10)과 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 것도 가능하다. 이는 임무장치(100)와의 결합시 발생하는 자력에 의해 드론(10) 자체의 지자계 센서의 오류가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
제1 하우징(124-3)은 강자성 극으로 형성된다. 제2 하우징(124-4)은 강자성 극으로 형성되고, 제1 하우징(124-3)과 결합되어 원통형상을 형성한다. 제1 하우징(124-3)과 제2 하우징(124-4)은 커브 형상으로 형성되고, 낮은 자기 저항을 가지는 강자성체로 형성된다. 제1 하우징(124-3)과 제2 하우징(124-4) 내부에는 제1 자석(124-1) 및 제2 자석(124-2)이 수용된다. 이 경우, 제1 자석(124-1)은 제1 하우징(124-3)과 제2 하우징(124-4) 내에 고정되고, 제2 자석(124-2)은 회동가능하게 형성된다. 제1 하우징(124-3)과 제2 하우징(124-4)의 두께에 따른 제1 자석(124-1)과 제2 자석(124-2)에 의한 자계의 세기가 달라진다.
디스크(124-5)는 원반 형상으로 형성되고, 일측에는 결합로드(124-51)가 형성된다. 결합로드(124-51)는 제2 자석(124-2)의 자석홈(124-21)에 결합한다. 이는 디스크(124-5)가 회전시 제2 자석(124-2)을 회전시키기 위함이다. 디스크(124-5)의 결합로드(124-51)는 도 5에 도시된 바에 한정되는 것은 아니고 다양하게 변형될 수 있다. 디스크(124-5)의 중앙에는 중심홈(124-52)이 형성된다. 중심홈(124-52)은 제4 모터(125)의 중심축이 결합한다.
제4 모터(125)는 구동축이 디스크(124-5)의 중심홈(124-52)에 삽입되어 연결된다. 제4 모터(125)는 정역방향으로 회전하면서 디스크(124-5) 및 제2 자석(124-2)을 회전시킨다. 디스크(124-5)와 제2 자석(124-2)은 서로 연결되어 있으므로 함께 연동한다. 제4 모터(125)는 디스크(124-5) 및 제2 자석(124-2)을 다양한 각도로 회전시킬 수 있다. 이는 제1 자석(124-1)과 제2 자석(124-2)간에 자성결합을 다르게 유도하기 위함이다. 이러한, 제4 모터(125)의 구동은 제어부(140)에서 제어한다.
도 6에서 (a)는 제1 자석(124-1)과 제2 자석(124-2)이 서로 반대극성을 갖도록 적층된 것을 나타내고, (b)는 제1 자석(124-1)과 제2 자석(124-2)이 서로 동일 극성을 갖도록 적층된 것을 나타낸다. (a)와 같이 제1 자석(124-1)과 제2 자석(124-2)이 서로 반대극성으로 적층되는 경우 자력이 내부에만 미치므로 외부에 자력이 미치지 않아 드론의 접속판(12)과의 자력이 약해져 이탈하게된다. 한편, (b)와 같이 제1 자석(124-1)과 제2 자석(124-2)이 서로 동일극성으로 적층되는 경우 자력이 외부로 커지면서 접속판(12)과의 자력이 커져서 고정된다.
한편, 연결부(120)는 전자석 형태로 연결되는 경우 드론에 부착시에는 인력이 작용하고, 드론으로부터 이탈시에는 척력이 작용한다. 이 경우 드론에는 철판 형태의 접속판(12)이 형성될 수 있다. 연결부(120)는 제어부(140)의 제어에 의해 전원이 공급되는 순간 자성을 바꾸면서 전원이 차단된 상태에서도 같은 상태를 유지하게 된다. 따라서, 드론에 부착시와 이탈시에 전원이 공급되어 자성이 반대로 바뀌게 된다.
통신부(130)는 외부의 사용자 단말과 통신한다. 통신부(130)는 장거리 네트워크를 통해 원격의 사용자 단말과 통신이 가능하다. 통신부(130)는 외부의 사용자 단말로부터 제어신호를 수신하여 제어부(140)로 출력한다. 예를 들어, 통신부(130)는 3G, 4G, 5G 통신네트워크 방식이나, 위성통신이 가능하다. 통신부(130)는 기능부(110)가 정상적으로 분리되었는지 여부에 대한 정보를 사용자 단말로 전송할 수 있다. 통신부(130)는 드론과 통신이 가능하여 드론으로부터 이탈정보를 사용자 단말 외에 드론으로 전송하는 것도 가능하다. 이 경우, 드론은 기능부(110)가 목표지점 이전에 이탈한 경우에는 사용자 단말로 경고신호를 전송할 수 있다.
제어부(140)는 사용자 단말의 제어신호를 통해 기능부(110)를 드론으로부터 이탈시킨다. 제어부(140)는 연결부(120)를 구동시켜 기능부(110)가 드론에 부착되거나 이탈하도록 제어한다. 제어부(140)는 외부의 사용자 단말로부터 제어신호를 받아 연결부(120)를 특정위치에서 드론으로부터 분리되도록 할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 연결부(120)가 전자석 형태로 형성된 경우 전자석에 전원을 공급하여 자성을 띄게 함으로써 연결부(120)가 드론에 부착되거나 이탈되도록 할 수 있다. 이 경우 드론에는 철판 또는 자석척 등의 접속판(12)이 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 제어부(140)는 연결부(120)를 드론에 고정시킨 상태에서 기능부(110)만을 이탈시키는 것도 가능하다. 이 경우, 연결부(120)는 일측이 드론과 연결되고, 타측은 기능부(110)와 연결될 수 있다. 이 경우, 제어부(140)는 목표지점에서 선택적으로 드론과 연결부(120)의 결합은 유지시킨 상태에서, 기능부(110)와 연결부(120)의 결합을 해제시킬 수 있다. 이에 따라, 드론이 각종 임무에도 연결부(120)를 재사용할 수 있다.
한편, 드론(10)에는 자기장을 차폐할 수 있는 차폐필름이 부착되거나, 자기장 차폐 성분의 도료로 표면이 도포되는 것도 가능하다. 또 다른 예로, 드론(10)의 몸체에 연결된 스트랩을 통해 접속판(12)이 드론(10)과 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 것도 가능하다. 이는 임무장치(100)와의 결합시 발생하는 자력에 의해 드론(10) 자체의 지자계 센서의 오류가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
또한, 제어부(140)는 연결부(120)가 갈고리 또는 로봇암과 같은 고리형태의 연결방식으로 형성되는 경우 제3 모터(122)를 이용하여 드론에 형성된 고리(11)에 이동핀(121)이 결합되거나 분리되도록 제어할 수 있다. 제어부(140)는 드론의 위치가 특정위치에 도달하면 연결부(120)를 제어하여 드론을 분리시킬 수 있다. 제어부(140)는 드론이 공중드론인 경우 드론의 비행고도에 따라 낙하지점을 설정할 수 있다. 제어부(140)는 드론이 수중드론인 경우에는 조류의 이동에 따라 분리지점을 설정할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 연결부(120)가 전자석의 연결방식으로 형성되는 경우 연결부(120)의 전원 공급을 제어하여 드론에 탈부착할 수 있도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 제어부(140)는 연결부(120)에 전원을 공급하여 자력에 의해 드론에 부착하도록 목표지점에서 전원을 공급하여 자력을 반대극성으로 변경할 수 있다. 이에 따라, 부착 또는 이탈시에만 전원을 공급하여 에너지를 절약하고 자력에 의해 드론에 견고히 고정시킬 수 있다.
또한, 제어부(140)는 연결부(120)가 스위치자석(124)로 구현되는 경우 제4 모터(125)를 이용하여 자석결합력을 조절하도록 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 스위치자석(124)은 제2 자석(124-2)을 제1 방향으로 0도에서 최대 180도로 회전시키면 자력이 증가하고, 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 0도에서 최대 180도 회전시키면 자력이 감소될 수 있다. 제어부(140)는 드론이 이륙전에 연결부(120)의 스위치자석(124)의 제2 자석(124-2)을 제1 방향으로 회전시켜 고정시킨다. 이후 드론이 목표지점에 도달하면 스위치자석(124)의 제2 자석(124-2)을 제2 방향으로 회전시켜 기능부(110)가 이탈되도록 할 수 있다.
도 7은 도 2에 따른 드론 임무장치에서 이동감지부를 통해 다수의 드론이 군집비행을 통해 임무를 수행하는 것을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치(100)는 이동감지부(150)를 더 포함할 수 있다. 이동감지부(150)는 기능부(110)의 일측에 형성되어 위치, 고도, 속도, 가속도, 기울기 중 적어도 하나 이상의 이동정보를 감지한다. 이동감지부(150)는 기능부(110) 자체의 이동정보를 감지하여 목표지점 근처에 도달하였는지 여부를 판단하도록 한다. 이동감지부(150)는 실시간으로 획득한 이동정보를 제어부(140)로 출력한다.
예를 들어, 이동감지부(150)는 기능부(110)의 일측에 형성되어 지면과의 거리를 감지할 수 있다. 이동감지부(150)는 기 설정된 시간주기로 감지정보를 제어부(140)로 전송한다. 이 경우, 제어부(140)는 이동감지부(150)를 통해 기능부(110)가 드론으로부터 이탈하였는지 여부를 감지할 수 있다.
또한, 이동감지부(150)는 기능모듈(110-1)의 배출 여부를 감지할 수 있다. 이동감지부(150)는 기능부(110) 내부의 무게를 감지하는 것도 가능하다. 이동감지부(150)는 기능모듈(110-1)이 기능부(110)의 몸체로부터 배출되면 이를 감지하여 제어부(140)로 출력한다. 이 경우, 제어부(140)는 기능모듈(110-1)의 무게까지 고려하여 제어할 수 있다.
이 경우, 제어부(140)는 드론으로부터 이탈되면 이동정보를 상기 사용자 단말로 전송한다. 이는 기능부(110)가 목표지점에 도달하였는지 여부를 판단하기 위함이다. 또한, 제어부(140)는 드론이 이동중에도 이동정보를 획득하여 사용자 단말로 전송할 수 있다. 이는 드론이 목표지점에 도달하기 이전에 기능부(110)가 이탈되었는지를 판단하기 위함이다. 또한, 제어부(140)는 사용자 단말로부터 드론의 이동정보를 획득하고 이를 기능부(110)의 이동정보와 비교하여 기 설정된 오차범위를 초과하면 사용자 단말로 경고신호를 전송할 수 있다.
또한, 도 7에서와 같이 기능부(110)가 목표지점에 낙하된 후 일정 시간 이내에 추가움직임이 없는 경우 다른 드론(10)의 임무장치(100)를 목표지점에 낙하하도록 할 수 있다. 여기서, 추가움직임은 낙하 후 기능부(110)를 익수자 등이 파지 여부에 대한 압력, 기울기 등의 정보를 의미한다. 임무장치(100)에 대한 추가움직임이 없는 경우 미션이 실패한 것으로 판단하고, 다른 드론(10)의 임무장치(100)를 낙하하도록 추가 구조신호를 전송할 수 있다. 이 경우, 제어부(140)는 통신부(130)를 통해 군집비행 중인 다른 드론(10)에게 낙하신호를 전송하도록 할 수 있다.
또한, 복수의 드론(10)은 서로 다른 기능모듈(110-1)이 탑재된 임무장치(100)를 낙하하는 것도 가능하다. 이에 따라, 복수의 드론(10)이 군집비행을 하면서 목표지점에서 추가적인 임무장치(100)를 낙하함으로써 조난자나 익수자에 대한 구조 가능성을 높일 수 있다. 이 경우 복수의 드론(10)은 고정익 또는 회전익 형태의 공중드론이나, 수중드론을 이용하는 것도 가능하다.
한편, 드론(10)에는 자기장을 차폐할 수 있는 차폐필름이 부착되거나, 자기장 차폐 성분의 도료로 표면이 도포되는 것도 가능하다. 또 다른 예로, 드론(10)의 몸체에 연결된 스트랩(13)을 통해 접속판(12)이 드론(10)과 일정한 간격으로 이격되어 형성되는 것도 가능하다. 이는 임무장치(100)와의 결합시 발생하는 자력에 의해 드론(10) 자체의 지자계 센서의 오류가 발생하는 것을 방지하기 위함이다.
다시 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치(100)는 영상획득부(160)를 더 포함할 수 있다. 영상획득부(160)는 기능부(110)의 일 측에 형성되어 영상을 획득한다. 영상획득부(160)는 기능부(110)의 선단이 지면을 대향하고 있으면 지면을 촬영하게 된다. 영상획득부(160)에 의해 지상의 상황을 감시할 수 있다. 영상획득부(160)로부터 획득한 영상정보는 기 설정된 시간주기로 외부의 서버로 전송될 수 있다.
이 경우, 제어부(140)는 기능부(110)가 수평비행 중 수직비행으로 전환하면 영상획득부(160)를 구동시킬 수 있다. 다시 말해, 기능부(110)가 드론에 부착되어 비행시는 동작을 하지 않다가 드론으로부터 이탈하면서 영상을 획득하도록 할 수 있다. 이에 따라, 전력소모를 줄이면서 목표지점 부근의 영상을 획득할 수 있다.
또한, 제어부(140)는 영상획득부(160)를 통해 기능부(110)의 이동경로 및 기능모듈(110-1)의 배출장소의 영상을 획득하도록 제어할 수 있다. 기능모듈(110-1)의 배송여부에 따라 배송이 완료된 경우, 영상획득부(160)를 통해 제공된 배출장소의 영상을 사용자에게 제공하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치(100)는 비행부(170)를 더 포함할 수 있다. 비행부(170)는 임무장치(100) 자체의 동력으로 기능부(110)를 이동실 수 있다. 비행부(170)는 고정익 또는 회전익 형태의 블레이드가 기능부(110)의 일측에 형성된다. 비행부(170)는 1차로 드론이 목표지점까지 기능부(110)를 이동시킨 후, 2차로 목표지점에 더욱 근접하게 기능부(110)를 이동시키기 위한 수단이다. 또한, 비행부(170)는 드론의 배터리가 소진된 경우 목표지점 이전에 드론으로부터 분리되어 자체 비행할 수 있도록 할 수 있다.
이 경우, 제어부(140)는 외부의 사용자 단말로부터 비행부(170)의 구동을 제어할 수 있다. 제어부(140)는 기능부(110)가 드론으로부터 이탈하는 경우 비행부(170)의 구동 여부를 결정한다. 제어부(140)는 사용자 단말로부터 비행부(170)의 보조 비행신호가 있는 경우 비행부(170)를 구동시킨다. 제어부(140)는 사용자 단말로부터 보조 비행신호가 없는 경우에도 기능부(110)의 이동정보를 분석하여 이동경로가 목표지점을 이탈하는 경우 비행부(170)를 자동으로 제어할 수도 있다.
또한, 제어부(140)는 드론의 이동정보와 기능부(110)의 이동정보를 비교하여 목표지점 이전에 기능부(110)가 드론으로부터 이탈하였는지 여부를 판단한다. 제어부(140)는 기능부(110)가 목표지점 이전에 이탈한 경우 비행부(170)를 구동하여 목표지점의 좌표로 이동하도록 제어할 수 있다. 또한, 기능부(110)에 긴급의약품 등 물품의 파손을 방지하기 위해 충격을 감소시키는 효과가 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치(100)는 알람부(180)를 더 포함할 수 있다. 알람부(180)는 엘이디(LED), 스피커, 디스플레이 등의 형태로 구현할 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 알람부(180)는 조난자나 구조자가 위치를 파악할 수 있도록 하는 역할을 한다. 알람부(180)는 GPS센서 등 각종 센서나 연막탄과 같은 형태로 구현하는 것도 가능하다. 이 경우, 조난자나 구조자는 임무장치(100)를 파지한 상태에서 알람부(180)를 조작하여 자신의 위치를 외부에 알릴 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.
10 : 드론
11 : 고리
12 : 접속판
13 : 스트랩
100 : 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치
110 : 기능부
110-1 : 기능모듈
111 : 본체
112 : 커버
113 : 링크
114 : 제1 모터
115 : 푸쉬로드
116 : 제2 모터
120 : 연결부
121 : 이동핀
122 : 제3 모터
123 : 기어
124 : 스위치자석
124-1 : 제1 자석
124-2 : 제2 자석
124-21 : 자석홈
124-3 : 제1 하우징
124-4 : 제2 하우징
124-5 : 디스크
124-51 : 결합로드
124-52 : 중심홈
125 : 제4 모터
130 : 통신부
140 : 제어부
150 : 이동감지부
160 : 영상획득부
170 : 비행부
180 : 알람부
200 : 도킹스테이션

Claims (2)

  1. 본체 내부에 기능모듈이 내장되는 기능부;
    상기 기능부를 드론에 연결하되, 상기 드론에 부착된 고리에 걸려지는 이동핀과, 상기 이동핀을 이동시키는 제3 모터를 포함하는 연결부; 및
    사용자 단말의 제어신호를 통해 상기 기능부를 상기 드론으로부터 이탈시키되, 상기 제3 모터를 정역방향으로 회전시켜 상기 이동핀을 상기 고리와 결속 또는 이탈시키는 제어부를 포함하는 이동핀을 이용한 드론 탈부착형 임무장치.
  2. 드론;
    본체 내부에 기능모듈이 내장되는 기능부와, 상기 기능부를 상기 드론에 연결하되, 상기 드론에 부착된 고리에 걸려지는 이동핀과, 상기 이동핀을 이동시키는 제3 모터를 포함하는 연결부와, 사용자 단말의 제어신호를 통해 상기 기능부를 상기 드론으로부터 이탈시키되, 상기 제3 모터를 정역방향으로 회전시켜 상기 이동핀을 상기 고리와 결속 또는 이탈시키는 제어부를 포함하는는 임무장치; 및
    상기 드론이 안착시 전원을 공급하는 도킹스테이션을 포함하는 드론 시스템.
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