KR102293934B1 - 드론을 이용한 콘크리트 구조물 검사 장치 - Google Patents

드론을 이용한 콘크리트 구조물 검사 장치 Download PDF

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이정우
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(주)정우구조엔지니어링
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Abstract

본 발명은 콘크리트 건물 등의 구조물에 대한 검사 위치로 비행 이동 가능하게 구성된 드론을 이용하는 구조물 검사 장치에 관한 것이다. 본 발명은 검사를 타음법으로 수행하기 위한 타격 유닛이 드론에 탑재된다. 타격 유닛은, 타격 볼을 발사함으로써, 구조물의 표면을 관성에 의하여 자유 탄도로 비행하는 타격 볼로 타격하여 타음을 발생킨다. 이러한 타격 유닛에 의하면, 본 발명은 구조물에 대한 드론의 충돌 위험이 상대적으로 적은 원거리에서 구조물의 표면을 타격할 수 있다.

Description

드론을 이용한 콘크리트 구조물 검사 장치 {CONCRETE STRUCTURE INSPECTION APPARATUS USING DRONE}
본 발명의 실시예는 구조물을 검사하는 데 사용되는 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명의 실시예는 검사에 무인 항공기(unmanned aerial vehicle)인 드론을 이용하고 검사를 타음법으로 수행하는 장치에 관한 것이다.
균열 등에 따른 구조물(일례로, 콘크리트 구조물일 수 있다.)의 이상 여부를 검사하기 위하여 비파괴 검사의 일종인 타음법이 많이 사용되고 있다. 일반적으로, 타음 검사 장치는 타격 유닛, 집음 유닛 및 타음 분석 유닛을 포함한다. 타격 유닛은 구조물의 표면을 해머(hammer)로 타격하여 타음을 발생시키도록 구성되고, 집음 유닛은 발생된 타음을 수집하며, 타음 분석 유닛은 구조물의 이상 여부를 판단하기 위하여 수집된 타음을 분석한다.
근래 들어, 무인 항공기(UAV)인 드론이 널리 보급되면서, 구조물 검사(특히, 사람이 접근하기 어렵거나 위험한 고층 빌딩, 대형 교량 등에 대한 검사)에 드론을 이용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 타음법에 의한 구조물 검사에 드론을 이용하는 기술이 일본의 공개특허공보 제2018-128278호에 개시되어 있다. 또한, 국내의 등록특허공보 제10-2170054호, 제10-2170055호 및 제10-2250490호에도 개시되어 있다. 이들 선행기술은 타격 유닛이 드론에 탑재된 구성을 가진다. 탑재된 타격 유닛은, 타격 선단(해머일 수 있다.)을 구비한 암(arm), 그리고 암에 결합된 암 구동 기구를 포함한다. 암 구동 기구에 의하면, 암은, 직선 왕복 운동이나 회전 운동을 하는바, 운동 방향에 따라 타격 선단이 구조물의 표면에 대하여 이격되었다가 접근되면서 구조물의 표면을 타격할 수 있다.
이와 같은 선행기술들은, 드론을 구조물에 대한 검사 위치로 이동시키고, 구조물의 표면을 타격하는 때, 구조물의 표면이 암 구동 기구에 의한 암의 운동 범위 이내에 있어야 하고, 이를 만족하려면 드론을 구조물의 표면에 근접시켜야 하기 때문에, 드론을 구조물의 표면에 근접시키는 과정 중 드론이 잘못된 조종, 미처 예상하지 못한 변수 등으로 인하여 구조물에 충돌하여 드론 또는 타격 유닛이 손상되거나 드론이 중심 또는 통제력을 잃고 추락할 수 있고, 나아가 드론의 추락에 따른 2차 사고가 유발될 수 있다.
또한, 암을 암 구동 기구에 의하여 운동시켜 구조물의 표면을 타격 선단으로 타격한 때에 반력이 발생되기 때문에, 드론이 반력으로 인하여 자칫 중심이나 통제력을 잃고 추락할 수 있다.
일본 공개특허공보 제2018-128278호(2018.08.16.) 대한민국 등록특허공보 제10-2170054호(2020.10.26.) 대한민국 등록특허공보 제10-2170055호(2020.10.26.) 대한민국 등록특허공보 제10-2250490호(2021.05.13.)
본 발명의 실시예는 드론을 이용한 구조물 검사를 보다 안전한 타음 발생 방식에 의하여 안정적으로 수행할 수 있는 구조물 검사 장치를 제공하고자 한다.
해결하고자 하는 과제는 이에 제한되지 않고, 언급되지 않은 기타 과제는 통상의 기술자라면 이하의 기재로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 조종(원격 조종 또는 자율 조종)에 따라 비행하여 검사 대상이 되는 구조물에 대한 검사 위치로 이동 가능한 드론과; 상기 드론에 탑재되고, 상기 구조물을 타음법으로 검사하기 위하여, 타격 볼(hammering/hitting ball)을 측방으로 발사하여 상기 구조물의 표면을 관성에 의하여 자유 탄도로 비행하는 상기 타격 볼로 타격하는 타격 유닛을 포함하는, 구조물 검사 장치가 제공될 수 있다. 상기 타격 볼은 금속 또는 합성수지로 이루어질 수 있다.
상기 타격 유닛은, 수평 방향으로 연장되어 수평 방향의 양쪽으로 각각 위치하는 선단의 제1 엔드(first end) 및 후단의 제2 엔드(second end)를 가진 발사 안내 관로를 구비하고, 또 상기 제1 엔드와 연통된 볼 발사구 및 상기 제2 엔드와 연통된 소경의 관통구를 구비하며, 상기 타격 볼이 상기 볼 발사구를 통하여 상기 발사 안내 관로로 도입되는 발사 관체와; 상기 발사 안내 관로에 상기 제2 엔드 쪽으로 제공되어 상기 발사 안내 관로로 도입되는 상기 타격 볼에 의하여 압축되고, 도입된 상기 타격 볼을 복원력에 의하여 발사시키는 탄성 부재를 포함할 수 있다. 상기 탄성 부재는 코일 스프링(coil spring)일 수 있다.
그리고, 상기 타격 유닛은, 상기 타격 볼에 한쪽이 연결된 상태로 상기 관통구를 통과한 가요성의 연결 줄과; 상기 발사 관체의 후방에 수직 또는 수평 방향의 축을 중심으로 회전 가능하게 제공되며, 상기 관통구를 통과한 상기 연결 줄의 다른 쪽이 감긴 회전 드럼(rotating drum)과; 상기 회전 드럼을 정지 상태로 유지시키는 제1 모드(first mode), 도입된 상기 타격 볼의 발사를 위하여 상기 회전 드럼을 자유 회전 가능하게 유지시키는 제2 모드(second mode) 및 발사된 상기 타격 볼의 도입을 위하여 상기 회전 드럼을 와인딩 방향(winding direction)으로 회전시키는 제3 모드(third mode)로 작동 가능하고, 상기 제3 모드에 의하여 상기 타격 볼이 도입되고 상기 코일 스프링이 압축되면 제어에 따라 상기 제1 모드로 전환되는 드럼 구동 기구를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구조물 검사 장치는, 상기 드론 또는 상기 타격 유닛에 제공된 집음 유닛을 더 포함할 수 있다. 상기 집음 유닛은 상기 구조물의 표면을 상기 타격 볼로 타격하는 때에 발생되는 타음을 수집할 수 있다.
상기 드럼 구동 기구는 상기 제2 모드에서 상기 집음 유닛이 발사된 상기 타격 볼에 의하여 발생되는 타음을 수집하면 제어에 따라 상기 제1 모드 또는 상기 제3 모드로 전환될 수 있다.
상기 타격 유닛은 볼 시트(ball seat)를 더 포함할 수 있다. 상기 볼 시트는 상기 발사 안내 관로를 따라 왕복 이동 가능하게 제공될 수 있다. 상기 볼 시트는, 상기 코일 스프링의 전방으로 배치됨으로써, 상기 발사 안내 관로로 도입되는 상기 타격 볼에 밀려 후방으로 이동(후진)되면서 상기 코일 스프링을 압축시키고, 복원되는 상기 코일 스프링에 밀려 전방으로 이동(전진)되면서 도입된 상기 타격 볼을 발사시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 조종(원격 조종 또는 자율 조종)에 따라 비행하여 검사 대상이 되는 구조물에 대한 검사 위치로 이동 가능한 드론과; 타음법을 이용하여 상기 구조물을 검사하기 위하여, 상기 드론에 탑재되고, 타격 볼을 측방으로 발사하여 상기 구조물의 표면을 관성에 의하여 자유 탄도로 비행하는 상기 타격 볼로 타격하는 타격 유닛과; 상기 드론이나 상기 타격 유닛에 제공되며, 상기 구조물의 표면을 상기 타격 볼로 타격하는 때에 발생되는 타음을 수집하는 집음 유닛을 포함하는, 구조물 검사 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 조종(원격 조종 또는 자율 조종)에 따라 비행하여 검사 대상이 되는 구조물에 대한 검사 위치로 이동 가능한 드론과; 타음법을 이용하여 상기 구조물을 검사하기 위하여, 상기 드론에 탑재되고, 타격 볼을 측방으로 발사하여 상기 구조물의 표면을 관성에 의하여 자유 탄도로 비행하는 상기 타격 볼로 타격하는 타격 유닛과; 상기 타격 유닛을 수직 방향의 축을 중심으로 회전시키는 회전 구동 유닛을 포함하는, 구조물 검사 장치가 제공될 수 있다.
과제의 해결 수단은 이하에서 설명하는 실시예, 도면 등을 통하여 보다 구체적이고 명확하게 될 것이다. 또한, 이하에서는 언급한 해결 수단 이외의 다양한 해결 수단이 추가로 제시될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 구조물을 타음법으로 검사하기 위하여, 타격 볼을 발사, 구조물의 표면을 타격 볼로 타격하여 검사에 요구되는 타음을 발생시키기 때문에, 구조물에 대한 드론의 충돌 위험이 상대적으로 적거나 사실상 존재하지 않는 원거리에서 구조물 검사를 안전하게 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 연결 줄을 이용, 발사된 타격 볼을 회수하여 다시 사용할 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시예에 의하면, 구조물의 표면을 타격 볼로 타격 시에 발생하는 충격이 가요성의 연결 줄에 의하여 흡수되어 드론으로 전달되지 않기 때문에, 조종이 까다롭거나 예민한 드론의 비행 상태가 흐트러지는 것을 방지할 수 있다.
발명의 효과는 이에 한정되지 않고, 언급되지 않은 기타 효과는 통상의 기술자라면 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 명확히 이해할 수 있을 것이다.
본 명세서에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각각의 도면에 대한 간단한 설명이 제공된다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구조물 검사 장치의 전체적인 구성을 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 타격 유닛의 구성 및 작동을 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 1 및 도 2에 도시된 회전 구동 유닛의 작동 등을 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 구조물 검사 장치에 의한 검사 과정을 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 쉽게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있고 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예를 설명하는 데 있어서, 관련된 공지 기능이나 구성에 대한 구체적 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 구체적 설명을 생략하고, 유사 기능 및 작용을 하는 부분은 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용하기로 한다.
명세서에서 사용되는 용어들 중 적어도 일부는 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의한 것이기에 사용자, 운용자 의도, 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 그 용어에 대해서는 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 해석되어야 한다. 또한, 명세서에서, 어떤 구성 요소를 포함한다고 하는 때, 이것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 그리고, 어떤 부분이 다른 부분과 연결(또는, 결합)된다고 하는 때, 이것은, 직접적으로 연결(또는, 결합)되는 경우뿐만 아니라, 다른 부분을 사이에 두고 간접적으로 연결(또는, 결합)되는 경우도 포함한다.
한편, 도면에서 구성 요소의 크기나 형상, 선의 두께 등은 이해의 편의상 다소 과장되게 표현되어 있을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 구조물 검사 장치는, 구조물을 검사하는 데 드론을 이용하고, 구조물을 타음법으로 검사하기 위하여 타격 볼을 구조물의 표면으로 발사하여 타음을 발생시키도록 구성된다. 이러한 본 발명의 실시예에 따른 구조물 검사 장치는 주로 콘크리트 구조물을 검사 대상으로 할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 검사 장치의 구성, 작동 등이 도 1 내지 도 5에 도시되어 있다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구조물 검사 장치는 드론(10), 타격 유닛(20), 회전 구동 유닛(30) 및 집음 유닛(40)을 포함한다. 드론(10)은 검사 대상이 되는 구조물(5)에 대한 검사 위치로 비행 이동 가능하게 구성된다. 타격 유닛(20)은 드론(10)에 탑재되어 드론(10)이 비행하면 드론(10)과 함께 이동된다. 타격 유닛(20)은, 타음법을 이용하여 구조물(5)을 검사하기 위하여, 타격 볼(25)을 측방으로 발사함으로써, 구조물(5)의 표면을 관성에 의하여 자유 탄도로 비행하는 타격 볼(25)로 타격하여 타음을 검사에 요구되는 수준으로 발생시킬 수 있다. 회전 구동 유닛(30)은 타격 유닛(20)을 수직 방향의 축을 중심으로 회전시켜 타격 볼(25)이 발사되는 방향을 변경시킬 수 있다. 집음 유닛(40)은 타격 유닛(20) 쪽에서 타격 유닛(20)에 의하여 발생되는 타음을 수집한다. 집음 유닛(40)이 수집한 타음은 구조물(5)의 이상 여부 판단을 위하여 타음 분석 유닛에 의하여 분석(예를 들어, 사전에 저장한 타음과 비교 분석)될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 구조물 검사 장치는, 원격 조종 방식 또는 자율 조종 방식으로 작동하도록 구성될 수 있고, 자율 조종을 위하여 일례로서 사전 프로그래밍 또는 인공 지능을 이용할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 드론(10)은, 드론 몸체(11), 그리고 비행에 필요한 추력을 발생시키기 위한 적어도 하나 이상의 프로펠러(propeller, 12)를 포함한다. 프로펠러(12)는 드론 몸체(11)에 제공된다. 예를 들어, 셋 이상의 프로펠러(12)가 드론 몸체(11)의 상부 가장자리 영역을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다. 프로펠러(12)가 작동되면, 드론(10)은 발생되는 추력에 의하여 비행할 수 있다. 이러한 드론(10)은 랜딩(landing)에 사용되는 받침(13)을 더 포함할 수 있다. 받침(13)은, 드론 몸체(11)의 하부 가장자리 영역에 제공되고, 단수 또는 복수로 구비될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 타격 유닛(20)은 발사 관체(100), 코일 스프링(200), 볼 시트(300), 연결 줄(400), 회전 드럼(500), 그리고 드럼 구동 기구(600)를 포함한다.
발사 관체(100)는 발사 안내 관로(110)를 가진다. 발사 안내 관로(110)는 어느 한 수평 방향으로 연장되어 일정한 길이를 가진다. 발사 안내 관로(110)는, 발사 관체(100)의 내부에 제공되고, 길이 방향의 양쪽으로 위치되는 제1 엔드(111)와 제2 엔드(112)를 가진다. 발사 관체(100)는, 발사 안내 관로(110)의 제1 엔드(111)와 연통된 볼 발사구(120), 그리고 발사 안내 관로(110)의 제2 엔드(112)와 연통된 관통구(130)를 가진다. 발사 관체(100)는, 볼 발사구(120) 쪽을 선단으로 하고, 관통구(130) 쪽을 후단으로 한다. 이러한 발사 관체(100)는, 타격 볼(25)을 볼 발사구(120)를 통하여 발사 안내 관로(110)로 도입 가능하고, 또 도입된 타격 볼(25)을 볼 발사구(120)를 통하여 내보낼 수 있게 마련된다. 일례로, 발사 안내 관로(110)와 볼 발사구(120)는 최소 직경이 타격 볼(25)의 최대 직경에 비하여 크도록 형성될 수 있고, 볼 발사구(120)는 직경이 후단 쪽에서 선단 쪽 방향으로 갈수록 점차적으로 확대되는 형상으로 형성될 수 있다. 관통구(130)는 직경이 제2 엔드(112)의 직경에 비하여 작은 소경 구멍으로 제공된다.
코일 스프링(200)은, 발사 안내 관로(110)에 제공되고, 제2 엔드(112) 쪽으로 배치된다. 이에, 타격 볼(25)이 볼 발사구(120)를 통하여 발사 안내 관로(110)로 도입되면, 코일 스프링(200)은 도입되는 타격 볼(25)에 의하여 압축될 수 있다. 코일 스프링(200)에 대한 타격 볼(25)의 압축 작용이 해제되면, 코일 스프링(200)은 원상으로 복원될 수 있다. 도입된 타격 볼(25)은 압축된 코일 스프링(200)의 복원력에 의하여 볼 발사구(120)를 통하여 내보내질 수 있다. 즉, 코일 스프링(200)은 도입된 타격 볼(25)에 대하여 복원력에 기인하는 추력을 제공하여 타격 볼(25)을 측방으로 발사시키는 것이다. 코일 스프링(200)은 제2 엔드(112)와 대향하는 후단 부분이 제2 엔드(112)에 의하여 지지될 수 있다. 나아가, 코일 스프링(200)의 후단 부분은 제2 엔드(112)에 결합되어 위치가 고정될 수 있다. 제2 엔드(112)에 비하여 작은 소경의 관통구(130)에 의하면, 코일 스프링(200)의 후단 부분에 대한 지지 내지 결합 면적을 제2 엔드(112)에 용이하게 확보할 수 있다.
볼 시트(300)는 발사 안내 관로(110)에 수용된다. 볼 시트(300)는, 발사 안내 관로(110)에 수용된 코일 스프링(200)의 전방으로 배치되어 타격 볼(25)이 발사 안내 관로(110)로 도입되면, 타격 볼(25)과 코일 스프링(200) 사이에 개재된다. 이러한 볼 시트(300)는, 발사 안내 관로(110)에 발사 안내 관로(110)를 따라 왕복 이동 가능하도록 제공됨으로써, 발사 안내 관로(110)로 도입되는 타격 볼(25)에 밀려 후방으로 이동될 수 있고(도 3의 (a) 참조), 복원되는 코일 스프링(200)에 밀려 전방으로 이동될 수 있다(도 3의 (b) 참조). 볼 시트(300)가 타격 볼(25)에 밀려 후진되면, 코일 스프링(200)은 압축된다. 볼 시트(300)가 코일 스프링(200)에 밀려 전진되면, 도입된 타격 볼(25)은 발사된다. 이렇게 볼 시트(300)를 이용하여 코일 스프링(200)을 압축시키고 타격 볼(25)을 발사시키는 구성은 보다 정확한 작동성을 보장할 수 있다. 볼 시트(300)는, 정면의 중앙 영역에 타격 볼(25)을 지지하는 곡면 홈 형상의 시트 부분(310)이 마련되고, 시트 부분(310)의 중앙 쪽에 전후로 관통된 형상의 통과 구멍(320)이 형성되며, 후면에서 통과 구멍(320)의 주위에 코일 스프링(200)의 선단 부분을 지지하는 지지 부분(330)이 마련될 수 있다. 지지 부분(330)은 코일 스프링(200)의 선단 부분과 결합될 수 있다. 참고로, 볼 시트(300)는 둘레를 따라 배치된 안내 돌기(350)들을 가질 수 있고, 발사 안내 관로(110)에는 안내 돌기(350)들과 짝을 이루어 볼 시트(300)의 왕복 이동을 안내하는 안내 홈(150)들이 발사 안내 관로(110)의 길이를 따라 마련될 수 있다.
연결 줄(400)은 합성섬유사 등 가요성을 가지는 소재로 마련된다. 연결 줄(400)은 한쪽이 타격 볼(25)에 연결된다. 연결 줄(400)은 이렇게 타격 볼(25)에 연결된 상태로 다른 쪽이 볼 시트(300)의 통과 구멍(310)과 코일 스프링(200)의 빈 중앙 부분을 순차적으로 거쳐 관통구(130)를 통과한다.
회전 드럼(500)은 발사 관체(100)의 후방에 드럼 지지 구조(550)에 의하여 회전 가능하게 제공된다. 회전 드럼(500)은 발사 관체(100)의 발사 안내 관로(110)가 수평으로 연장되는 방향(즉, 발사 안내 관로(110)의 길이 방향)과 직교하는 방향의 축을 중심으로 회전 운동 가능하도록 배치될 수 있다. 관통구(130)를 통과한 연결 줄(400)의 다른 쪽은 회전 드럼(500)에 감긴다. 드럼 지지 구조(550)는 회전 드럼(500)을 회전 가능하게 지지한 상태로 발사 관체(100)의 후단 부분에 장착될 수 있다. 일례로, 드럼 지지 구조(550)는 케이스(case)의 형태로 제공될 수 있다.
드럼 구동 기구(600)는, 회전 드럼(500)을 정지 상태로 유지시키는 제1 모드(코일 스프링(200)을 발사 안내 관로(110)로 도입된 타격 볼(25)에 의한 압축 상태로 유지하기 위한 작동 모드, 도 3의 (a) 참조), 회전 드럼(500)을 자유 회전 가능하게 유지시키는 제2 모드(도입된 타격 볼(25)을 코일 스프링(200)의 복원력으로 발사시키기 위한 작동 모드, 도 3의 (b) 및 도 5의 (a), (b) 참조), 그리고 회전 드럼(500)을 와인딩 방향으로 회전시키는 제3 모드(발사된 타격 볼(25)을 발사 안내 관로(110)로 도입하고, 코일 스프링(200)을 도입된 타격 볼(25)에 의하여 압축하기 위한 작동 모드, 도 5의 (c) 참조) 중 선택된 어느 하나의 모드로 작동 가능하도록 구성된다. 드럼 구동 기구(600)는, 회전 드럼(500)을 와인딩 방향으로 회전시키기 위한 회전력을 회전 드럼(500)에 제공하는 모터(motor, 610), 회전 드럼(500)을 정지시키기 위한 브레이크(brake), 그리고 모터(610)와 브레이크의 작동을 제어하는 구동 제어 수단(620)을 포함할 수 있다. 이에 의하면, 회전 드럼(500)은, 모터(610)의 전원 차단 및 브레이크의 작동에 의하여 정지 상태로 유지될 수도 있고(제1 모드), 모터(610)의 전원 차단 및 브레이크의 작동 해제에 의하여 자유 회전 가능 상태로 유지될 수도 있으며(제2 모드), 모터(610)의 전원 공급 및 브레이크의 작동 해제에 의하여 와인딩 방향으로 회전되는 상태로 유지될 수도 있다(제3 모드). 모터(610)는 회전 드럼(500)에 직결될 수 있다. 브레이크는 회전 드럼(500) 또는 모터(610)의 축에 대한 구속 및 구속 해제를 물리적으로 수행하는 구성을 가진 것일 수 있다. 또는, 브레이크는 모터(610)와 연결되는 인버터를 이용하는 구성을 가진 것일 수 있다.
이와 같은 드럼 구동 기구(600)는, 제2 모드인 때, 집음 유닛(40)이 타격 볼(25)에 의하여 발생되는 타음을 수집하면, 제1 모드 또는 제3 모드로 전환하도록 구성된다. 이를 위하여, 구동 제어 수단(620)은, 제2 모드인 때, 집음 유닛(40)에 의하여 수집되는 음을 사전에 저장한 타음과 비교하여 수집되는 음이 타격 볼(25)에 의한 타음인지 여부를 판단하고, 수집되는 음이 타격 볼(25)에 의한 타음으로 판단되면, 제2 모드에서 제1 모드 또는 제3 모드로 전환하기 위하여 모터(610) 및 브레이크를 제어할 수 있다.
또한, 드럼 구동 기구(600)는, 제3 모드에 의하여 타격 볼(25)이 발사 안내 관로(110)로 도입되고 코일 스프링(200)이 압축되면, 제1 모드로 전환하도록 구성된다. 이를 위하여, 구동 제어 수단(620)은, 제3 모드인 때, 모터(610)에 작용하는 부하의 값(측정값)을 설정값과 비교하고, 부하의 값이 설정값을 초과하면, 타격 볼(25)이 발사 안내 관로(110)로 도입되고 코일 스프링(200)이 압축된 것으로 판단하고, 제3 모드에서 제1 모드로 전환하기 위하여 모터(610) 및 브레이크를 제어할 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 구동 유닛(30)은, 드론(10)과 타격 유닛(20) 사이에 제공되고, 타격 유닛(20)을 수직 방향의 축을 중심으로 회전 가능하게 지지하며, 타격 유닛(20)을 회전시키기 위한 회전력을 타격 유닛(20)에 제공하는 모터를 포함할 수 있다. 구체적으로, 회전 구동 유닛(30)은, 드론 몸체(11)의 하부 중앙 영역에 제공되고, 타격 유닛(20)의 발사 관체(100) 또는 드럼 지지 구조(550)를 수직 방향의 축을 중심으로 회전 가능하게 지지할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 집음 유닛(40)은 타격 유닛(20)의 발사 관체(100) 또는 드럼 지지 구조(550)에 제공될 수 있다. 집음 유닛(40)은 마이크로폰(microphone)을 포함할 수 있다. 집음 유닛(40)에 의하여 수집되는 타음은, 타음 분석 유닛에 의하여 분석하기 위하여 별도로 저장될 수 있고, 드럼 구동 기구(600)를 제2 모드에서 제1 모드 또는 제3 모드로 전환하기 위하여 구동 제어 수단(620)에 제공될 수 있다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 구조물 검사 장치는 구조물(5)을 다음과 같이 검사할 수 있다.
드론(10)을 비행시켜 드론(10)을 구조물(5)에 대한 검사 위치로 이동시킨다. 본 발명의 실시예에 따른 구조물 검사 장치는 타격 볼(25)을 발사하여 타음을 발생시키도록 구성되므로, 구조물(5)에 대한 검사 위치는 굳이 구조물(5)의 표면과 근접한 위치이어야 할 이유가 없다. 이에, 구조물(5)에 대한 드론(10)의 충돌 위험이 상대적으로 적거나 사실상 존재하지 않는 위치(단, 타격 볼(25)의 유효 사거리 이내)를 검사 위치로 할 수 있다.
드론(10)이 검사 위치에 도착하기 전에, 코일 스프링(200)은 발사 안내 관로(110)로 도입된 타격 볼(25)에 의하여 압축되고, 회전 드럼(500)은 제1 모드의 드럼 구동 기구(600)에 의하여 정지 상태로 유지될 수 있다.
드론(10)이 검사 위치에 도착하면, 볼 발사구(120)가 구조물(5)의 표면을 향하도록 세팅한다. 이를 위하여, 제자리 비행 중인 드론(10)에 대한 회전 비행을 시도하여 드론(10)의 자세를 변환할 수 있다. 드론(10)의 주변에 다른 구조물 등이 가까이 존재하면, 조종이 까다로운 드론(10)이 자세 변환 과정 중 자칫 다른 구조물에 충돌할 수 있다. 이러한 경우, 예민한 드론(10)의 비행 상태를 크게 변화시키는 대신, 타격 유닛(20)을 회전 구동 유닛(30)에 의하여 수직 방향의 축을 중심으로 회전시켜 볼 발사구(120)가 구조물(5)의 표면을 향하도록 세팅할 수 있다(도 4 참조).
그 다음, 드럼 구동 기구(600)를 제1 모드에서 제2 모드로 전환시킨다. 그러면, 회전 드럼(500)이 자유 회전 가능 상태로 유지되고, 코일 스프링(200)이 복원되므로, 볼 시트(300)가 빠르게 전진되고, 타격 볼(25)이 구조물(5)의 표면을 향하여 측방으로 발사된다(도 5의 (a) 참조). 자유 회전 가능한 회전 드럼(500)은 연결 줄(400)에 의하여 언와인딩 방향(unwinding direction)으로 회전되고, 발사된 타격 볼(25)은 자유 탄도로 비행하다가 구조물(5)의 표면을 타격하여 타음을 발생시키며(도 5의 (b) 참조), 집음 유닛(40)은 발생된 타음을 수집한다. 타격 볼(25)에 의한 타음이 수집되면, 드럼 구동 기구(600)는 제2 모드에서 제1 모드 또는 제3 모드로 전환되어 연결 줄(400)이 회전 드럼(500)에서 계속 풀리는 것을 방지한다.
다음으로, 드럼 구동 기구(600)가 제1 모드이면 제3 모드로 전환하고 제3 모드이면 제3 모드 그대로 유지한다. 그러면, 회전 드럼(500)이 와인딩 방향으로 회전되어 연결 줄(400)이 회전 드럼(500)에 감기고(도 5의 (c) 참조), 발사된 타격 볼(25)이 발사 안내 관로(110)로 도입되어 볼 시트(300)가 후진되며, 코일 스프링(200)이 후진되는 볼 시트(300)에 의하여 압축된다. 타격 볼(25)에 의한 코일 스프링(200)의 압축이 완료되면, 드럼 구동 기구(600)는 제3 모드에서 제1 모드로 전환되어 연결 줄(400)이 파단되거나 드럼 구동 기구(600)가 과부하 등으로 손상되는 것을 방지한다.
집음 유닛(40)이 타격 볼(25)에 의한 타음을 수집하면, 드론(10)을 구조물(5)에 대한 다음 검사 위치로 이동시킬 수 있다. 발사된 타격 볼(25)을 회수하기 위하여 드럼 구동 기구(600)를 제3 모드에서 제1 모드로 전화하는 과정은 드론(10)을 구조물(5)에 대한 다음 검사 위치로 이동시키는 과정 중에 이루어질 수도 있다.
이상에서는 본 발명을 설명하였으나, 본 발명은 개시된 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 한정되지 않으며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 이내에서 통상의 기술자에 의하여 다양하게 변형될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 설명한 기술적 사상은, 각각 독립적으로 실시될 수도 있고, 둘 이상이 서로 조합되어 실시될 수도 있다.
5: 구조물 10: 드론
20: 타격 유닛 25: 타격 볼
100: 발사 관체 110: 발사 안내 관로
200: 코일 스프링 300: 볼 시트
400: 연결 줄 500: 회전 드럼
600: 드럼 구동 기구 40: 집음 유닛

Claims (5)

  1. 조종에 따라 비행하여 검사 대상이 되는 구조물에 대한 검사 위치로 이동 가능한 드론과; 상기 구조물을 타음법으로 검사하기 위하여, 상기 드론에 탑재되고, 타격 볼을 발사하여 상기 구조물의 표면을 관성에 의하여 자유 탄도로 비행하는 상기 타격 볼로 타격하는 타격 유닛을 포함하며,
    상기 타격 유닛은,
    수평 방향으로 연장되어 선단의 제1 엔드와 후단의 제2 엔드를 가진 발사 안내 관로, 상기 제1 엔드와 연통된 볼 발사구 및 상기 제2 엔드와 연통된 소경의 관통구를 구비하며, 상기 타격 볼이 상기 볼 발사구를 통하여 상기 발사 안내 관로로 도입되는 발사 관체와;
    상기 발사 안내 관로에 상기 제2 엔드 쪽으로 제공되어 상기 발사 안내 관로로 도입되는 상기 타격 볼에 의하여 압축되고, 도입된 상기 타격 볼을 복원력에 의하여 발사시키는 코일 스프링과;
    상기 타격 볼에 한쪽이 연결된 상태로 상기 관통구를 통과한 가요성의 연결 줄과;
    상기 발사 관체의 후방에 회전 가능하게 제공되며, 상기 관통구를 통과한 상기 연결 줄의 다른 쪽이 감긴 회전 드럼과;
    상기 회전 드럼을 정지 상태로 유지시키는 제1 모드, 도입된 상기 타격 볼의 발사를 위하여 상기 회전 드럼을 자유 회전 가능하도록 유지시키는 제2 모드 및 발사된 상기 타격 볼의 도입을 위하여 상기 회전 드럼을 와인딩 방향으로 회전시키는 제3 모드로 작동 가능하고, 상기 제3 모드에 의하여 상기 타격 볼이 도입되고 상기 코일 스프링이 압축되면 상기 제1 모드로 전환되는 드럼 구동 기구를 포함하는,
    구조물 검사 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조물 검사 장치는, 상기 타격 유닛 쪽에 제공된 집음 유닛을 더 포함하고,
    상기 집음 유닛은 상기 구조물의 표면을 상기 타격 볼로 타격하는 때 발생되는 타음을 수집하며,
    상기 드럼 구동 기구는 상기 제2 모드에서 상기 집음 유닛이 발사된 상기 타격 볼에 의한 타음을 수집하면 상기 제1 모드 또는 상기 제3 모드로 전환되는,
    구조물 검사 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 코일 스프링의 전방에서 상기 발사 안내 관로를 따라 왕복 이동 가능하며, 상기 발사 안내 관로로 도입되는 상기 타격 볼에 밀려 후방으로 이동되면서 상기 코일 스프링을 압축시키고, 복원되는 상기 코일 스프링에 밀려 전방으로 이동되면서 도입된 상기 타격 볼을 발사시키는 볼 시트를 더 포함하는,
    구조물 검사 장치.
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