KR102276791B1

KR102276791B1 - 짐벌드론

Info

Publication number: KR102276791B1
Application number: KR1020200006406A
Authority: KR
Inventors: 김정식
Original assignee: 전주대학교 산학협력단
Priority date: 2020-01-17
Filing date: 2020-01-17
Publication date: 2021-07-12

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 짐벌드론은 가이드, 상기 가이드의 내부에 설치되는 프레임, 회전가능하도록 상기 프레임에 연결되는 짐벌 및 상기 짐벌에 연결되는 드론을 포함하는 짐벌드론으로서, 상기 가이드는 복수의 와이어, 상기 복수의 와이어를 상호 연결하는 링크 및 상기 프레임이 회전가능하도록 연결하는 한쌍의 스핀들을 포함하고, 상기 복수의 와이어가 상기 링크로 연결되어 복수의 다각형으로 이루어진 구형상이며, 상기 링크는 와이어가 삽입체결되는 내부에 탄성부재를 포함하는 포크 및 상기 포크가 연결되는 허브를 포함한다.

Description

짐벌드론{Gimbal Drone}

본 발명은 짐벌드론에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 충돌에도 안전한 짐벌드론에 관한 것이다.

최근 드론은 다양한 분야에 활용되고 있으며, 그 활용분야는 더욱 늘어나고 있는 실정이다. 드론은 비행을 통한 공간의 이동이 용이하다는 점에서 인간이 해야만 했던, 인간이 할 수 없었던 일들을 하나씩 대체해 나가고 있다.

특히, 드론에 고성능 카메라 등을 장착하여 재난이나 재해, 방범 등에 활용되거나, 군사 정찰용 등으로 활용되고 있으며, 다양한 기계장치를 드론에 부착함으로서, 카메라를 통해서 파악한 상황을 해결하는 단계까지 이르게 되었다.

이러한 추세에 맞춰 드론의 크기는 점점 커지고, 고가의 드론이 등장하기에 이르렀으며, 지상에서 컨트롤을 하는 범위도 수십미터에서 수백킬로미터로 늘어나고 있다.

그러나 드론은 공중이나 지상의 부근에 있는 장애물들을 피해서 이동을 해야 하고, 이동경로를 미리 파악하여 충돌이 발생하지 않도록 제어해야 하는 어려움이 있다. 드론의 속도가 증가함으로서 지상에서 사람에 의한 드론의 제어에 한계점이 들어나고 있으며, 그에 따라 고가의 장비인 드론은 한 두번의 실수로 인하여 장애물과 충돌하게되고, 결국 파손되는 결과가 자주 발생한다.

최근에는 드론을 이용한 축구경기가 개최되었으며, 드론이 골대에 들어가거나 특정지점에 드론이 충돌하는 경우 승리하는 개량된 오프라인 게임이 등장하였다. 이 경우에도 드론은 다른 드론들간의 충돌이나 장애물과의 충돌이 미리 예견되어 있어, 드론을 보호하기 위한 다양한 보호장치들이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1883810호(2018.07.25)

본 발명의 목적은 장애물과의 충돌에도 견딜 수 있는 가이드를 포함하는 짐벌드론을 제공하는데 있다.

여기서, 상기 프레임은 외주연에 상기 스핀들이 연결되고, 내주연에 상기 짐벌로 연결되는 커넥터를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 짐벌은 내주연에 드론을 연결시켜 짐벌내에서 드론이 회전할 수 있도록 하는 회동부재를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 짐벌드론은 상기 가이드의 내부 일측에 제1보조가이드 및 내부 타측에 제2보조가이드를 더 포함하고, 상기 제1보조가이드와 상기 제2보조가이드의 중심에 상기 한 쌍의 스핀들 각각이 연결될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 짐벌드론은 상기 제1보조가이드와 가이드 내주면 사이에 제1탄성체 및 상기 제2보조가이드와 가이드 내주면 사이에 제2탄성체를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 복수의 와이어는 단면이 삼각형 형상일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 짐벌드론에 의하면, 장애물에 드론이 충돌하더라도 드론이 파손될 위험이 줄어든다.

또한, 드론과 인간이 충돌하는 경우에 로터에 의한 인체의 상해가 줄어들 수 있다.

또한, 드론에 가이드를 손쉽게 조립할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 짐벌드론의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 와이어의 사시도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 따른 링크의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레임과 짐벌을 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1보조가이드의 일부도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1보조가이드 영역의 전개도이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나 특허출원의 범위가 이러한 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 짐벌드론은 외부의 충격에도 불구하고 드론이 파손되지 않고, 사람이나 동물 또는 살아있는 생명체와 충돌하더라도 다치거나 손상을 입지 않도록 하기 위한 가이드를 포함한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 짐벌드론의 정면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 짐벌드론은 가이드(100), 상기 가이드(100)의 내부에 설치되는 프레임(200), 회전가능하도록 상기 프레임(200)에 연결되는 짐벌(300) 및 상기 짐벌(300)에 연결되는 드론(400)을 포함하는 드론이다.

도 1에 도시된 상기 가이드(100)는 복수의 와이어(110), 상기 복수의 와이어(110)를 상호 연결하는 링크(120) 및 상기 프레임(200)이 회전가능하도록 연결하는 한쌍의 스핀들(130)을 포함한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 가이드(100)는 상기 복수의 와이어(110)가 상기 링크(120)로 연결되어 복수의 다각형으로 이루어진 구형상일 수 있으며, 다각형의 평면으로 이루어진 각진 구형상 또는 타원형상 등으로 구현될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 가이드(100)를 구성하는 와이어(110)는 링크(120)를 통하여 연결되면서 하나의 다각형을 구성하고, 여러개의 다각형이 다시 결합되어 가이드(100)의 형상을 완성하는 골격 기능을 수행한다.

특히, 가이드(100)는 드론(400)이 장애물과 충돌할 때 가이드(100)에서 충격을 흡수하여 드론(400)에 직접적인 영향이 없도록 하는데, 주로 와이어(110)와 링크(120)가 충격을 흡수한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 와이어(110)는 단면이 삼각형 형상의 길이방향으로 굽은 모양의 와이어일 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 와이어의 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 가이드(100)를 구성하는 와이어(110)는 가이드(100)의 내부에서 드론(400)의 로터에 의해서 발생하는 공기의 흐름에 방해를 주지 않으면서, 외부의 강한 충격에 견딜 수 있을 정도의 강도 및 구조를 갖는 것이 바람직하다.

도 2에 도시된 와이어에서 볼록한 부분이 가이드의 내측을 향하도록 조립될 경우 볼록한 부분으로 불어오는 공기는 큰 저항을 받지 않고 가이드의 외부로 유출될 수 있다. 또한, 짐벌드론이 충돌하는 경우에 직접적인 충격이 가해지는 와이어(110)는 탄력에 의해서 굽혀지고 회복력에 의해서 원래 형상으로 돌아오는 과정을 거치게 되는데, 이 과정에서 충격이 가해지는 와이어(110)의 주변에 있는 다른 와이어들은 길이방향의 횡력이 분산되어 작용하게 된다.

이때 와이어(110)를 도 2에 도시된 바와 같이 단면이 삼각형 형상인 굽은와이어 형태로 구성할 경우 단면이 직사각형, 원형인 경우보다 횡력에 버틸 수 있는 강도가 증가하게 된다.

와이어(110)는 탄력이 있으면서 고강도, 경량의 금속재질 또는 플라스틱 재질일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

링크(120)는 앞서 살펴본 와이어(110)가 상호 연결되는 부재이다. 복수의 와이어(110)가 링크(120)를 통해서 연결됨으로서, 가이드(100)는 내부에 놓이는 프레임(200)을 고정시킬 수 있으며, 짐벌(300)과 드론(400)을 보호하는 구조체가 된다.

도 3는 본 발명의 실시예에 따른 링크의 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 링크(120)는 와이어(110)가 삽입체결되는 내부에 탄성부재(123)를 포함하는 포크(121) 및 상기 포크(121)가 연결되는 허브(122)로 구성된다.

포크(121)는 실제로 와이어(110)가 삽입되는 영역으로서, 소정의 깊이로 견고하게 결합된다. 또한, 삽입되는 와이어(110)의 양단에는 포크(121)의 내부에 고정삽입되어 있는 탄성부재(123)와 직접 맞닿게 된다.

도 3에 도시된 링크(120)는 3개의 포크(121)로 구성되어 있으나 형성되는 다각형의 형상에 따라서 다양하게 포크를 구성할 수도 있다.

또한, 각 포크(121)의 내부에는 스프링, 에어댐퍼와 같은 탄성부재가 고정삽입되어 있어 포크에 끼워지는 와이어(110)에 지속적으로 탄성력을 작용하게 된다.

포크(121)에 끼워진 와이어(110)는 양쪽에서 작용하는 탄성력으로 인하여 와이어(110)가 포크(121)에서 이탈하지 않도록 한다.

또한, 충돌로 인하여 와이어(110)에 가해지는 충격을 흡수하는 충격완화부재로 사용될 수 있다.

가이드(100)는 프레임(200)이 회전가능하도록 연결하는 한쌍의 스핀들(130)을 포함한다.

스핀들(130)은 가이드(100)의 내부에 설치되며 대칭되도록 설치된다. 또한, 스핀들(130)은 프레임(200)과 결합되고, 프레임(200)은 양쪽에 결합된 스핀들(130)을 중심으로 자유롭게 회전한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 프레임과 짐벌을 도시한 평면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 프레임(200)은 외주연에 상기 스핀들(130)이 연결되고, 내주연에 상기 짐벌(300)로 연결되는 커넥터(210)를 포함한다.

짐벌(300)은 내주연에 드론(400)을 연결시켜 짐벌(300)내에서 드론(400)이 회전할 수 있도록 하는 회동부재(310)를 포함한다.

프레임(200)은 일정한 두께를 가지는 사각형 또는 원형 등의 단면을 갖는 파이프를 가공하여, 도 4에 도시된 바와 같이 원형 또는 타원형의 형상을 갖도록 제작될 수 있다.

프레임(200)은 스핀들(130)을 통해서 가이드(100)와 연결되어 구형상의 가이드 내에서 자유롭게 회전할 수 있다. 프레임(200)은 가이드(100) 내에서 자유롭게 회전할 수 있도록 하기 위해서 가이드(100)를 구성하는 와이어(110) 또는 링크(120)와 간섭이 발생하지 않는 회전반경을 갖는다.

프레임(200)의 재질은 가볍고, 강도가 높은 금속재질 또는 플라스틱 재질일 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

프레임(200)의 내주연에는 짐벌(300)을 연결시키는 커넥터(210)가 설치되되, 커넥터(210)는 프레임(200)의 외주연에 결합되는 스핀들(130)의 결합 방향과 수직방향으로 결합된다.

즉, 프레임(200)이 회전하는 방향과 짐벌(300)이 회전하는 방향은 직각을 이루어 서로 독립적으로 회전할 수 있도록 한다.

짐벌(300)은 앞서 살펴본 프레임(200)과 같은 재질로 구성될 수 있으며, 짐벌(300)의 내주연에 회동부재(310)를 통해서 드론(400)과 연결된다. 본 발명의 실시예에 따른 드론은 다양한 종류의 드론일 수 있다.

예를 들어 멀티콥터, 트라이콥터 또는 쿼드콥터 등 일 수 있으나 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 드론(400)의 전방위적 회전으로 인하여 짐벌(300)에 간섭이 발생하지 않는 크기의 드론이면 적합하다. 특히 로터가 모서리에 부착되는 방식의 드론은 로터의 회전반경 또한 짐벌에 간섭이 발생하지 않는 크기이면 적합하다.

회동부재(310)는 짐벌(300)의 내주연에 연결되어 드론(400)이 짐벌(300)내에서 자유롭게 회전할 수 있도록 한다. 그러나 실제로 드론(400)은 일정한 자세를 유지하면서 주변의 짐벌(300)이 드론(400)을 중심으로 회전하면서 전체 짐벌 드론의 중심이 유지될 수 있도록 한다.

또한 회동부재(310)는 가이드(100)와 프레임(200)을 연결하는 스핀들(130)이 이루는 평면과 같은 평면상 놓이도록 체결될 수 있다.

즉, 도 1을 참고하면, 드론(400)은 아래면이 지면을 향하도록 놓이고, 자세를 유지하면서 비행하고, 짐벌(300)과 프레임(200)은 서로 교차하면서 회전하여 드론이 자세를 유지할 수 있도록 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 짐벌드론은 상기 가이드(100)의 내부 일측에 제1보조가이드(100') 및 내부 타측에 제2보조가이드(미도시)를 더 포함한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제1보조가이드의 일부도면이다.

제1보조가이드(100')는 스핀들(130)을 통해서 프레임(200)과 연결되고, 제1보조가이드(100')와 가이드(100) 내주면 사이에 제1탄성체(140')가 연결된다.

서로 대칭적으로 제2보조가이드(미도시)는 스핀들을 통해서 타측 프레임과 연결되고, 제2보조가이드와 가이드 내주면 사이에 제2탄성체가 연결된다.

제2보조가이드와 제2탄성체에 대한 설명은 제1보조가이드(100')와 제1탄성체(140')로 대신한다.

도 5에 도시된 바와 같이 제1보조가이드(100')는 가이드(100)와 연결되되, 별도의 와이어인 복수의 제1보조와이어(110')가 프레임(200) 방향으로 전개되어 있으며, 제1보조가이드(100')와 가이드(100)는 제1탄성체(140')로 연결되어 있어, 스핀들(130) 방향으로 가해지는 외부충격에 반발력을 작용한다.

또한, 제1보조가이드(100')와 프레임(200)은 앞선 실시예와 마찬가지로 스핀들(130)로 연결되어 프레임(200)이 회전할 수 있도록 한다.

제1탄성체(140')는 용수철이나 고무와 같은 탄력있는 재질로 충격을 흡수하는 댐퍼기능을 수행하고, 나아가 제1탄성체(140')로서 오일댐퍼, 유압댐퍼 등도 도입이 가능하다.

제1보조와이어(110')가 연결되기 위해서 와이어들을 연결하는 링크(120)는 연결되는 와이어의 수만큼의 포크(121)를 구비할 수 있다. 또한, 앞선 실시예와 같이 포크(121)의 내부에는 탄성부재가 포함되어 있음은 앞서 설명한 바와 같이 자명하다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 제1보조가이드 영역의 전개도이다.

도 5, 도 6에 도시된 바와 같이 제1보조가이드(100')와 대응되는 영역에 있는 가이드(100)는 정오각형의 형상을 가진 조립체들이 서로 연결되어 드론을 감싸게 된다. 또한, 제1보조가이드(100')와 제2보조가이드(미도시)는 가이드의 안쪽으로 연장되어 형성되는 제1보조와이어(110') 또는 제2보조와이어(미도시)의 연결로 인하여 형성된다. 제1보조가이드의 중심부는 가이드와 제1탄성체(140')를 통해서 연결된다.

가이드(100)는 정오각형의 와이어 조립체들이 서로 연결되는 구조일 수 있으며, 도 6과 같은 전개도를 통해서 살펴본 제1보조가이드(100')와 가이드(100)의 결합된 영역은 반대편 제2보조가이드와 가이드의 결합으로 서로 대칭되도록 형성되며, 각 보조가이드는 프레임과 스핀들을 통해 연결된다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성 요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성 요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100 가이드 110 와이어
120 링크 121 포크
122 허브 123 탄성부재
130 스핀들 200 프레임
210 커넥터 300 짐벌
400 드론

Claims

가이드, 상기 가이드의 내부에 설치되는 프레임, 회전가능하도록 상기 프레임에 연결되는 짐벌 및 상기 짐벌에 연결되는 드론을 포함하는 짐벌드론으로서,
상기 가이드는
복수의 와이어;
상기 복수의 와이어를 상호 연결하는 링크; 및
상기 프레임이 회전가능하도록 연결하는 한쌍의 스핀들을 포함하고,
상기 복수의 와이어가 상기 링크로 연결되어 복수의 다각형으로 이루어진 구형상이며,
상기 링크는 와이어가 삽입체결되는 내부에 탄성부재를 포함하는 포크; 및
상기 포크가 연결되는 허브를 포함하고,
상기 가이드의 내부 일측에 제1보조가이드; 및
내부 타측에 제2보조가이드를 더 포함하고,
상기 제1보조가이드와 상기 제2보조가이드의 중심에 상기 한 쌍의 스핀들 각각이 연결되는 것을 특징으로 하는 짐벌드론.
제1항에 있어서,
상기 프레임은
외주연에 상기 스핀들이 연결되고,
내주연에 상기 짐벌로 연결되는 커넥터를 포함하는 것을 특징으로 하는 짐벌드론.
제1항에 있어서,
상기 짐벌은
내주연에 드론을 연결시켜 짐벌내에서 드론이 회전할 수 있도록 하는 회동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 짐벌드론.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1보조가이드와 가이드 내주면 사이에 제1탄성체; 및
상기 제2보조가이드와 가이드 내주면 사이에 제2탄성체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 짐벌드론.
제1항에 있어서,
상기 복수의 와이어는 단면이 삼각형 형상인 것을 특징으로 하는 짐벌드론.