KR102299637B1 - Self management method of a wall-climbing drone unit and the system thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수 센서를 이용하여 벽면 인식/접근, 벽면 착지, 벽면 이동 및 벽면 탈착을 위한 자세를 변경하는 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법 및 시스템에 관한 것으로, 벽면 이동형 드론 유닛에 포함된 복수 센서를 통해 벽면을 인식하여 접근하며, 벽면 착지를 위한 벽면 착지 조건을 확인하는 단계, 상기 벽면 착지 조건에 따라 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행하는 단계 및 상기 안정화 프로세스를 기반으로, 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method and system for autonomous operation of a wall mobile drone unit that uses a plurality of sensors to change postures for wall recognition/approach, wall landing, wall movement and wall detachment, and multiple sensors included in the wall mobile drone unit. Recognizing and approaching the wall through , and landing on the wall by changing the posture of the wall-moving drone unit.
Description
본 발명은 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법 및 시스템에 관한 것으로, 복수 센서를 이용하여 벽면 인식/접근, 벽면 착지, 벽면 이동 및 벽면 탈착을 위한 자세를 변경하는 기술에 관한 것이다. The present invention relates to a method and system for autonomous operation of a wall-moving drone unit, and to a technology for changing a posture for wall recognition/approach, wall landing, wall movement, and wall detachment using multiple sensors.
최근 빌딩, 교량 등의 구조물들이 대형화 및 고도화되고, 기존 대형 구조물들의 노후화에 따라, 해당 구조물들에 대한 검사의 중요도가 높아지고 있다. 하지만, 기존의 검사들은 사람이 직접 검사지역까지 이동하고 위치하여 수행되므로, 인력에 대한 높은 의존도, 작업공간의 특수성에 따른 높은 위험성 및 검사비용, 전문 인력 수급 부족 등의 문제가 제기되고 있다. 이러한 문제들의 해결 방법 중 하나로 대형 구조물의 내/외벽을 이동 가능한 벽체 등반 로봇의 연구가 활발히 이루어지고 있다.Recently, structures such as buildings and bridges have been enlarged and upgraded, and with the aging of existing large structures, the importance of inspection of the structures is increasing. However, since the existing inspections are carried out by moving and positioning a person directly to the inspection area, problems such as high dependence on manpower, high risk and inspection cost due to the specificity of the work space, and lack of supply and demand of professional manpower are raised. As one of the solutions to these problems, research on a wall climbing robot capable of moving the inner/outer walls of a large structure is being actively conducted.
벽면 등반 로봇(wall-climbing robot)은 접근이 용이하지 않은 고층 구조물 또는 대형 구조물의 유지관리, 외벽 청소, 구조물 건전도 진단 등에 활용할 수 있다. A wall-climbing robot can be used for maintenance of high-rise or large structures that are not easily accessible, cleaning external walls, and diagnosing the health of structures.
벽면 등반 로봇에 대한 연구는 구조물 청소, 유지관리, 구조물 진단과 같은 현실적 필요성에 의해 오래 전부터 연구가 진행되어 왔다. 다만, 도 1에 도시된 바와 같이, 드론(Drone)인 벽면 등반 로봇은 기본적으로 GPS 좌표를 기반으로 절대 위치를 추정하기 때문에, 건축 구조물 특히 고층 빌딩 및 대형 구조물에 근접할수록 구조물로 인한 GPS 음영지역으로 인해 GPS 신호가 차단되는 현상이 발생하였다. Research on wall climbing robots has been in progress for a long time due to practical needs such as structure cleaning, maintenance, and structure diagnosis. However, as shown in FIG. 1 , since the wall climbing robot, which is a drone, basically estimates the absolute position based on GPS coordinates, the closer it is to building structures, especially high-rise buildings and large structures, the more the GPS shaded area caused by the structure. As a result, the GPS signal was blocked.
또한, 기존의 드론(Drone)인 벽면 등반 로봇은 보조 암(arm)을 위한 추가적인 장치로 인해 무게가 증가하고, 따라서 기체의 크기가 커진다는 단점이 존재하였다. In addition, the wall climbing robot, which is a conventional drone, has a disadvantage in that the weight increases due to an additional device for an auxiliary arm, and thus the size of the aircraft increases.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 지능형 벽면 이동형 로봇 플랫폼은 최초 벽면에 접근하기 위해 GPS 정보가 없는 상황에서 벽면을 인식하고 제어하며, 기체의 소형화가 필요하다. To solve this problem, the intelligent wall-moving robot platform recognizes and controls the wall in the absence of GPS information to initially access the wall, and it is necessary to downsize the aircraft.
본 발명의 목적은 벽면 이동형 드론 유닛에 포함된 복수 센서를 통해 벽면을 인식하여 접근하며, 안정화 프로세스에 따라 벽면 부착을 위한 자세를 변경하여 GPS 정보가 없는 상황에서도 벽면 이동형 드론 유닛이 벽면에 안정적으로 착지, 이동 및 탈착하는 기술을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to recognize and approach a wall through a plurality of sensors included in the wall mobile drone unit, and change the posture for wall attachment according to the stabilization process so that the wall mobile drone unit can be stably attached to the wall even in the absence of GPS information. We want to provide technology for landing, moving and detaching.
또한, 본 발명의 목적은 3개의 벽면 이동 유닛과 1축의 틸트 메커니즘을 구현함으로써, 벽면 이동이 가능한 MAV(Micro Air Vehicle; 초소형 항공기)의 효율적인 공간 설계로 벽면 이동형 드론 유닛을 소형화 및 경량화하고자 한다. In addition, it is an object of the present invention to implement three wall moving units and a one-axis tilt mechanism, thereby reducing the size and weight of the wall moving drone unit by efficiently designing the space of a wall moving MAV (Micro Air Vehicle).
또한, 본 발명의 목적은 틸트로터(Tilt-rotor) 기반의 메커니즘을 사용하여 벽면 이동형 드론 유닛의 추진력 방향을 제어하여 효율적인 벽면 이동 시스템을 구현하고자 한다. In addition, an object of the present invention is to implement an efficient wall movement system by controlling the direction of propulsion force of a wall-moving drone unit using a tilt-rotor-based mechanism.
본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법은 벽면 이동형 드론 유닛에 포함된 복수 센서를 통해 벽면을 인식하여 접근하며, 벽면 착지를 위한 벽면 착지 조건을 확인하는 단계, 상기 벽면 착지 조건에 따라 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행하는 단계 및 상기 안정화 프로세스를 기반으로, 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 단계를 포함한다.The autonomous operation method of the wall mobile drone unit according to an embodiment of the present invention recognizes and approaches the wall through a plurality of sensors included in the wall mobile drone unit, and confirms the wall landing condition for the wall landing, the wall landing condition performing a stabilization process for changing the posture of the wall-mounted drone unit according to the method, and based on the stabilization process, changing the posture of the wall-mounted drone unit and landing on the wall.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은 IR 거리 센서, 고도 센서, 지자기 센서, Sonar 거리 센서 및 관성측정장치(Inertial Measurement Unit; IMU) 중 어느 하나 이상의 상기 복수 센서를 이용하여 벽면을 인식하여 접근할 수 있다.The wall-mounted drone unit may recognize and approach a wall using one or more of an IR distance sensor, an altitude sensor, a geomagnetic sensor, a sonar distance sensor, and an inertial measurement unit (IMU).
상기 벽면 착지 조건을 확인하는 단계는 상기 고도 센서 및 상기 IMU를 활용하여 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 호버링(Hovering)상태를 유지하고, 상기 지자기 센서를 통해 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 방위를 유지하며, 상기 IR 거리 센서 및 상기 Sonar 거리 센서를 기반으로 벽면과의 상대 위치 및 접근각을 추정할 수 있다. The step of confirming the wall landing condition may include maintaining a hovering state of the wall mobile drone unit using the altitude sensor and the IMU, and maintaining the orientation of the wall mobile drone unit through the geomagnetic sensor, Based on the IR distance sensor and the sonar distance sensor, the relative position and approach angle with the wall may be estimated.
상기 벽면 착지 조건을 확인하는 단계는 상기 벽면 이동형 드론 유닛과 벽면 사이의 거리 값 및 접근 각도를 산출하고, 방위각을 조정하며, 벽면에 대한 상대 자세를 감지함으로써, 기 설정된 특정 값 이하의 거리 값, 충돌 감지 여부(true or false) 및 기 설정된 특정 값 이하의 가속도 값을 만족하는 상기 벽면 착지 조건을 확인할 수 있다. The step of confirming the wall landing condition includes calculating the distance value and the approach angle between the wall mobile drone unit and the wall surface, adjusting the azimuth, and detecting the relative posture with respect to the wall surface, thereby providing a distance value less than or equal to a preset specific value; Whether a collision is detected (true or false) and the wall landing condition satisfying an acceleration value less than or equal to a preset specific value may be checked.
상기 안정화 프로세스를 수행하는 단계는 상기 벽면 착지 조건을 만족하는 경우, 안정화를 위한 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 현재 틸트(tilt) 각도를 감지하여 벽면 착지를 위한 제1 포즈 단계인 상기 안정화 프로세스의 조건을 확인할 수 있다. In the step of performing the stabilization process, when the wall landing condition is satisfied, the current tilt angle of the wall mobile drone unit for stabilization is detected and the condition of the stabilization process is the first pause step for wall landing. can be checked
상기 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 단계는 상기 안정화 프로세스를 만족하는 경우, 벽면 착지를 위한 제2 포즈 단계를 수행하기 위해 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 피치 각도(pitch angle)를 감지하며, 감지된 피치 각도만큼 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙시킬 수 있다.If the step of landing on the wall by changing the posture satisfies the stabilization process, the pitch angle of the wall mobile drone unit is sensed to perform the second pose step for landing on the wall, and the detected pitch It is possible to land on the wall by changing the posture of the wall mobile drone unit by the angle.
본 발명의 다른 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법은 벽면 이동형 드론 유닛에 포함된 복수 센서를 통해 벽면을 인식하여 접근하며, 벽면 착지를 위한 벽면 착지 조건을 확인하는 단계, 상기 벽면 착지 조건에 따라 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행하는 단계 및 상기 안정화 프로세스를 기반으로, 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 단계를 포함하되, 상기 벽면 이동형 드론 유닛은 3개의 벽면 이동 유닛과 1축의 틸트(tilt) 메커니즘으로 구현된 것을 특징으로 한다.An autonomous operation method of a wall-moving drone unit according to another embodiment of the present invention includes the steps of recognizing and approaching a wall through a plurality of sensors included in the wall-moving drone unit, confirming a wall landing condition for wall landing, and landing on the wall Performing a stabilization process for changing the posture of the wall-mounted drone unit according to a condition, and based on the stabilization process, changing the posture of the wall-mounted drone unit and landing on a wall. The unit is characterized by being implemented with three wall moving units and a one-axis tilt mechanism.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은 헥사-Y 타입 2(Hexa-Y type 2)이며, 동축반전(co-axial) 기반의 기체로 구현될 수 있다.The wall-moving drone unit is a Hexa-Y type 2, and may be implemented as a co-axial based gas.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은 역삼각의 상기 벽면 이동 유닛과 삼각의 상기 틸트 메커니즘으로 배치될 수 있다. The wall moving drone unit may be arranged with the inverted triangular wall moving unit and the triangular tilt mechanism.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은 1축의 상기 틸트 메커니즘을 통해 스러스터(thruster)들의 틸트가 가능하여 경량화될 수 있다. The wall-moving drone unit can be lightweight because it is possible to tilt the thrusters through the uniaxial tilt mechanism.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은 틸트로터(Tilt-rotor) 기반의 상기 틸트 메커니즘으로 추진력의 방향을 제어할 수 있다.The wall-moving drone unit may control the direction of propulsion with the tilt mechanism based on a tilt-rotor.
본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템은 벽면 이동형 드론 유닛에 포함된 복수 센서를 통해 벽면을 인식하여 접근하며, 벽면 착지를 위한 벽면 착지 조건을 확인하는 착지 조건 확인부, 상기 벽면 착지 조건에 따라 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행하는 안정화부 및 상기 안정화 프로세스를 기반으로 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 자세 변경부를 포함한다.The autonomous operation system of the wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention recognizes and approaches the wall through a plurality of sensors included in the wall-mounted drone unit, and a landing condition check unit that checks the wall landing conditions for landing on the wall, the above A stabilizing unit that performs a stabilization process for changing the posture of the wall-mounted drone unit according to a wall landing condition, and a posture-changing unit that changes the posture of the wall-mounted drone unit to land on a wall based on the stabilization process.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은 IR 거리 센서, 고도 센서, 지자기 센서, Sonar 거리 센서 및 관성측정장치(Inertial Measurement Unit; IMU) 중 어느 하나 이상의 상기 복수 센서를 이용하여 벽면을 인식하여 접근할 수 있다.The wall-mounted drone unit may recognize and approach a wall using one or more of an IR distance sensor, an altitude sensor, a geomagnetic sensor, a sonar distance sensor, and an inertial measurement unit (IMU).
상기 착지 조건 확인부는 상기 고도 센서 및 상기 IMU를 활용하여 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 호버링(Hovering)상태를 유지하고, 상기 지자기 센서를 통해 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 방위를 유지하며, 상기 IR 거리 센서 및 상기 Sonar 거리 센서를 기반으로 벽면과의 상대 위치 및 접근각을 추정할 수 있다.The landing condition check unit maintains a hovering state of the wall-mounted drone unit by using the altitude sensor and the IMU, maintains the orientation of the wall-mounted drone unit through the geomagnetic sensor, and the IR distance sensor and Based on the sonar distance sensor, the relative position and approach angle with the wall may be estimated.
상기 착지 조건 확인부는 상기 벽면 이동형 드론 유닛과 벽면 사이의 거리 값 및 접근 각도를 산출하고, 방위각을 조정하며, 벽면에 대한 상대 자세를 감지함으로써, 기 설정된 특정 값 이하의 거리 값, 충돌 감지 여부(true or false) 및 기 설정된 특정 값 이하의 가속도 값을 만족하는 상기 벽면 착지 조건을 확인할 수 있다. The landing condition check unit calculates the distance value and the approach angle between the wall mobile drone unit and the wall, adjusts the azimuth, and detects the position relative to the wall, thereby detecting a distance value less than a preset specific value, whether a collision is detected ( true or false) and the wall landing condition that satisfies an acceleration value less than or equal to a preset specific value may be confirmed.
상기 안정화부는 상기 벽면 착지 조건을 만족하는 경우, 안정화를 위한 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 현재 틸트(tilt) 각도를 감지하여 벽면 착지를 위한 제1 포즈 단계인 상기 안정화 프로세스의 조건을 확인할 수 있다.When the wall landing condition is satisfied, the stabilizing unit may detect the current tilt angle of the wall mobile drone unit for stabilization and check the conditions of the stabilization process, which is the first pause step for wall landing.
상기 자세 변경부는 상기 안정화 프로세스를 만족하는 경우, 벽면 착지를 위한 제2 포즈 단계를 수행하기 위해 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 피치 각도(pitch angle)를 감지하며, 감지된 피치 각도만큼 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙시킬 수 있다.When the posture change unit satisfies the stabilization process, it detects a pitch angle of the wall mobile drone unit to perform a second pose step for landing on the wall, and the wall mobile drone unit by the sensed pitch angle You can land on the wall by changing your posture.
본 발명의 다른 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템은 벽면 이동형 드론 유닛에 포함된 복수 센서를 통해 벽면을 인식하여 접근하며, 벽면 착지를 위한 벽면 착지 조건을 확인하는 착지 조건 확인부, 상기 벽면 착지 조건에 따라 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행하는 안정화부 및 상기 안정화 프로세스를 기반으로, 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 자세 변경부를 포함하되, 상기 벽면 이동형 드론 유닛은 3개의 벽면 이동 유닛과 1축의 틸트(tilt) 메커니즘으로 구현된 것을 특징으로 한다.The autonomous operation system of the wall-mounted drone unit according to another embodiment of the present invention recognizes and approaches the wall through a plurality of sensors included in the wall-mounted drone unit, and a landing condition check unit that checks the wall landing conditions for landing on the wall; A stabilizing unit that performs a stabilization process for changing the posture of the wall-mounted drone unit according to the wall landing condition, and a posture-changing unit that changes the posture of the wall-mounted drone unit to land on the wall based on the stabilization process , The wall-moving drone unit is characterized in that it is implemented with three wall-moving units and a one-axis tilt mechanism.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은 헥사-Y 타입 2(Hexa-Y type 2)이고, 동축반전(co-axial) 기반의 기체로 구현되어 역삼각의 상기 벽면 이동 유닛과 삼각의 상기 틸트 메커니즘의 배치를 포함하며, 1축의 상기 틸트 메커니즘을 통해 스러스터(thruster)들의 틸트가 가능하여 경량화된 것일 수 있다.The wall-moving drone unit is a hexa-Y type 2 (Hexa-Y type 2), and is implemented as a co-axial based gas, including the inverted triangle of the wall-moving unit and the triangular tilt mechanism. And, through the tilt mechanism of one axis, it is possible to tilt the thrusters (thrusters) may be lightweight.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은 틸트로터(Tilt-rotor) 기반의 상기 틸트 메커니즘으로 추진력의 방향을 제어할 수 있다. The wall-moving drone unit may control the direction of propulsion with the tilt mechanism based on a tilt-rotor.
본 발명의 실시예에 따르면, 벽면 이동형 드론 유닛에 포함된 복수 센서를 통해 벽면을 인식하여 접근하며, 안정화 프로세스에 따라 벽면 부착을 위한 자세를 변경하여 GPS 정보가 없는 상황에서도 벽면 이동형 드론 유닛이 벽면에 안정적으로 착지, 이동 및 탈착할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the wall mobile drone unit recognizes and approaches the wall through a plurality of sensors included in the wall mobile drone unit, and changes the posture for wall attachment according to the stabilization process so that the wall mobile drone unit can be installed on the wall even in the absence of GPS information. It can stably land, move, and detach.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 3개의 벽면 이동 유닛과 1축의 틸트 메커니즘을 구현함으로써, 벽면 이동이 가능한 MAV(Micro Air Vehicle; 초소형 항공기)의 효율적인 공간 설계로 벽면 이동형 드론 유닛을 소형화 및 경량화할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, by implementing three wall moving units and a one-axis tilt mechanism, the wall-moving drone unit is miniaturized and lightweight with efficient space design of a wall-movable MAV (Micro Air Vehicle). can do.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 틸트로터(Tilt-rotor) 기반의 메커니즘을 사용하여 벽면 이동형 드론 유닛의 추진력 방향을 제어하여 효율적인 벽면 이동 시스템을 구현할 수 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, an efficient wall moving system can be implemented by controlling the direction of the thrust of the wall moving drone unit using a tilt-rotor-based mechanism.
도 1은 GPS 음영지역에서 GPS 신호가 차단되는 기존 벽면 등반 로봇의 한계를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 사시도를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 상세 설계도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 이미지를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛이 거리 센서를 이용하여 벽면을 인식 및 접근하는 예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 틸트 메커니즘을 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.1 is a diagram to explain the limitations of the existing wall climbing robot in which the GPS signal is blocked in the GPS shadow area.
2 is a flowchart illustrating an autonomous operation method of a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
4 shows a detailed design diagram of a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
5 shows an image of a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an example in which the wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention recognizes and approaches a wall using a distance sensor.
7 is a view for explaining a tilt mechanism according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an autonomous operation system of a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the examples. In addition, like reference numerals in each figure denote like members.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In addition, terms used in this specification are terms used to properly express preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of a viewer or operator, or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.2 is a flowchart illustrating an autonomous operation method of a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법은 비행이 가능한 벽면 이동형 드론 유닛(Drone)을 이용하여 접근이 쉽지 않은 고층 빌딩 및 대형 구조물의 수직 벽면 또는 음영지역에 접근이 가능하며, 벽면을 감지하고 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변환을 통해 목표 벽면에 착지하여 그 표면을 따라 이동(주행)이 가능하다.The autonomous operation method of a wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention can access vertical walls or shaded areas of high-rise buildings and large structures that are not easy to access by using a wall-moving drone unit (Drone) that can fly. It can detect the wall and land on the target wall and move (drive) along the surface by changing the posture of the wall-moving drone unit.
이래의 실시예들에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법에 있어서, 일반 비행시에는 기존 무인 항공기(Drone)에 쓰이는 비행 제어기(flight controller) 및 비행 알고리즘을 사용할 수 있으나, 목표 위치에 도달 후 벽면 인식, 벽면 착지(부착), 벽면 주행(이동)에 있어서는 다음과 같은 자율 운용 방법을 제시할 수 있다. In the autonomous operation method of the wall-mounted drone unit according to the following embodiments, a flight controller and a flight algorithm used in an existing unmanned aerial vehicle (Drone) can be used during general flight, but after reaching the target position, the wall In recognition, wall landing (attachment), and wall driving (moving), the following autonomous operation methods can be suggested.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법은 단계 210에서, 벽면 이동형 드론 유닛에 포함된 복수 센서를 통해 벽면을 인식하여 접근하며, 벽면 착지를 위한 벽면 착지 조건을 확인한다. Referring to FIG. 2 , in the autonomous operation method of the wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention, in
상기 벽면 이동형 드론 유닛은 IR 거리 센서, 고도 센서, 지자기 센서, Sonar 거리 센서 및 관성측정장치(Inertial Measurement Unit; IMU) 중 어느 하나 이상의 복수 센서를 이용하여 벽면을 인식하여 접근할 수 있다.The wall mobile drone unit may recognize and approach the wall using a plurality of sensors of any one or more of an IR distance sensor, an altitude sensor, a geomagnetic sensor, a sonar distance sensor, and an inertial measurement unit (IMU).
단계 210은 고도 센서 및 IMU를 활용하여 벽면 이동형 드론 유닛의 호버링(Hovering) 상태를 유지하고, 지자기 센서를 통해 벽면 이동형 드론 유닛의 방위를 유지하며, IR 거리 센서 및 Sonar 거리 센서를 기반으로 벽면과의 상대 위치 및 접근각을 추정할 수 있다.
보다 구체적으로 단계 211에서, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법은 벽면 이동형 드론 유닛과 벽면 사이의 거리 값(DL, DR) 및 접근 각도(τ)를 산출할 수 있다. 이후에 단계 212에서, 벽면 이동형 드론 유닛의 방위각을 조정할 수 있으며, 단계 213에서 벽면에 대한 벽면 이동형 드론 유닛의 상대 자세(relative pose)를 감지할 수 있다. More specifically, in
이로 인해, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법은 단계 214에서, 기 설정된 특정 값 이하의 거리 값(D(L,R) ≤ Dth), 충돌 감지 여부(C(L,R) = true or false) 및 기 설정된 특정 값 이하의 가속도 값(Acc(x,y,z) ≤ |Accth|)을 만족하는 벽면 착지 조건을 확인할 수 있다. 다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법은 D(L,R) ≤ Dth, C(L,R) = true 및 Acc(x,y,z) ≤ |Accth|의 벽면 착지 조건을 만족하는 경우에 단계 220을 수행하며, 그렇지 않을 경우에는 단계 211을 통해 벽면 이동형 드론 유닛과 벽면 사이의 거리 값 및 접근 각도를 산출하고, 방위각을 조정하며, 벽면에 대한 상대 자세를 재 감지할 수 있다. For this reason, in the autonomous operation method of the wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention, in
단계 220에서, 벽면 착지 조건에 따라 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행한다. In
단계 220은 벽면 착지 조건을 만족하는 경우, 안정화를 위한 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 현재 틸트(tilt) 각도를 감지하여 벽면 착지를 위한 제1 포즈 단계인 안정화 프로세스에 대한 만족 여부를 확인할 수 있다.In
예를 들면, 단계 214를 통해 벽면 이동형 드론 유닛이 벽면 착지 조건을 만족하는 경우, 단계 221은 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행할 수 있다. 이에, 단계 222는 안정화를 위해 벽면 이동형 드론 유닛의 현재 틸트 각도(tilt angle, θ)를 감지하며, 단계 223은 감지된 틸트 각도에 따라 벽면 이동형 드론 유닛이 벽면(wall)에 접근 가능한 정도 즉, 안정화 여부를 판단할 수 있다. For example, if the wall-moving drone unit satisfies the wall landing condition in
다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법은 벽면 이동형 드론 유닛이 벽면에 접근하여 착지/착륙할 수 있도록 틸트 각도만큼 자세를 변경하는 안정화 프로세스 조건을 만족하는지 여부를 확인하며, 안정화 프로세스 조건을 만족하는 경우에 단계 230을 수행하며, 그렇지 않을 경우에는 단계 222를 통해 벽면 이동형 드론 유닛의 현재 틸트 각도(tilt angle, θ)를 재 감지하여 안정화를 다시 수행할 수 있다. In other words, the autonomous operation method of the wall mobile drone unit according to the embodiment of the present invention satisfies the stabilization process condition of changing the posture by the tilt angle so that the wall mobile drone unit can land/land by approaching the wall. If the stabilization process conditions are satisfied,
단계 230에서, 안정화 프로세스를 기반으로, 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙시킨다. In
단계 230은 안정화 프로세스를 만족하는 경우, 벽면 착지를 위한 제2 포즈 단계를 수행하기 위해 벽면 이동형 드론 유닛의 피치 각도(pitch angle)를 감지하여 벽면 부착을 위한 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경할 수 있다. In
예를 들면, 단계 223을 통해 안정화 프로세스 조건을 만족하는 경우, 단계 231은 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 두번째 단계를 수행할 수 있다. 단계 232는 벽면 이동형 드론 유닛의 피치 각도(α)를 확인하며, 피치 각도만큼 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면 이동형 드론 유닛이 벽면(wall)에 착륙시킬 수 있다. 이에, 단계 233은 벽면 이동형 드론 유닛의 벽면 착륙 여부를 판단할 수 있다. For example, if the stabilization process condition is satisfied through
다시 말해, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법은 벽면 이동형 드론 유닛의 X축, Y축 및 Z축 회전 변위(pitch, 피치 각도)에 따라 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착지 및 착륙시키며, 벽면 이동형 드론 유닛이 벽면에 착륙되는 경우에 자율 운용 방법의 알고리즘을 종료하며, 그렇지 않을 경우에는 단계 232를 통해 벽면 이동형 드론 유닛의 피치 각도를 재 확인하여 착륙을 다시 수행할 수 있다. In other words, the autonomous operation method of the wall mobile drone unit according to the embodiment of the present invention changes the posture of the wall mobile drone unit according to the X-axis, Y-axis, and Z-axis rotational displacement (pitch, pitch angle) of the wall mobile drone unit to land and land on the wall, and if the wall mobile drone unit is landed on the wall, the algorithm of the autonomous operation method is terminated. can be done
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 사시도를 도시한 것이다.3 is a perspective view of a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
보다 상세하게는, 도 3은 기존의 드론 유닛과 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 사시도를 도시한 것이다.In more detail, FIG. 3 is a perspective view of a conventional drone unit and a wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 도 3(a)는 동축 헬리콥터 타입(Coaxial helicopter type)으로, 동축 반전의 두 개의 프로펠러를 사용하여 컴팩트한 설계가 가능한 구조이나, 자세 제어를 위해 추가적인 2개의 액추에어터가 필요하며 벽면 부착에 필요한 급격한 자세 변경이 불가능하다.Referring to Figure 3, Figure 3 (a) is a coaxial helicopter type (Coaxial helicopter type), a structure that can be designed compactly using two propellers of coaxial reversal, but two additional actuators for attitude control It is necessary and it is impossible to change the posture abruptly necessary for wall attachment.
도 3(b)는 헥사 Y-타입(Hexa Y-type)으로, 효율적인 공간배치가 가능하나, 일반 쿼드로터 타입의 드론에 비해 프로펠러의 수와 차지하는 단면이 적어 상대적으로 비행안정성과 제어 성능이 다소 떨어질 수 있다. 3 (b) is a hexa Y-type (Hexa Y-type), which allows for efficient space arrangement, but has fewer propellers and a smaller cross-section compared to a general quadrotor-type drone, so flight stability and control performance are somewhat lower. can fall
도 3(c)는 헥사-Y 타입 2(Hexa-Y type 2)로, 동축반전(co-axial) 기반의 기체로 3개의 벽면 이동 유닛과 1축의 틸트 메커니즘을 구현한다. 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛은 도 3(c)에 도시된 헥사-Y 타입 2(Hexa-Y type 2)인 것을 특징으로 한다. 3 (c) is a hexa-Y type 2 (Hexa-Y type 2), a co-axial (co-axial) based gas to implement three wall moving units and a one-axis tilt mechanism. The wall mobile drone unit according to an embodiment of the present invention is characterized in that it is a Hexa-Y type 2 shown in FIG. 3(c).
이하에서는 도 4를 통해 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛에 대해 보다 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, a wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIG. 4 .
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 상세 설계도를 도시한 것이다.4 shows a detailed design diagram of a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(10)은 헥사-Y 타입 2(Hexa-Y type 2), 동축반전(co-axial) 기반의 기체로 3개의 벽면 이동 유닛(Wheels, 410)과 1축의 틸트 메커니즘(Tilt axis)을 구현한다. 이때, 벽면 이동형 드론 유닛(10)의 구조는 역삼각의 벽면 이동 유닛(410)과 삼각의 틸트 메커니즘(Tilt axis)의 배치가 가능하다.4, the wall moving
이로 인해, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(10)은 1축의 틸트 메커니즘을 통해 스러스터(thruster)들의 틸트가 가능하므로, 동일한 스펙의 기존 기체 대비 약 70% 크기(예를 들면, 기체 반경 850mm → 600mm)의 경량화가 가능하다. 이에, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(10)은 벽면 이동이 가능한 MAV의 효율적인 공간 설계로 기체의 소형화가 가능하다. For this reason, the wall-moving
또한, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(10)은 틸트로터(Tilt-rotor) 기반의 틸트 메커니즘을 사용함으로써, 추진력의 방향 제어가 가능하여 효율적인 벽면 이동 시스템의 구현이 가능하며, EDF(Electric Ducted Fan)보다 효율이 높은 프로펠러 기반의 틸트 메커니즘을 적용하여 기존 기체보다 벽면 착지, 벽면 이동 및 벽면 이탈이 용이할 수 있다. In addition, the wall-moving
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 이미지를 도시한 것이며, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛이 거리 센서를 이용하여 벽면을 인식 및 접근하는 예를 설명하기 위해 도시한 것이다. 5 shows an image of a wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 illustrates an example in which the wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention recognizes and approaches a wall using a distance sensor. shown to do so.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(10)은 2개의 벽면 이동 유닛(Wheels) 사이에 IR 거리 센서(510)를 포함하며, 두 개의 IR 거리 센서(510) 사이에 Sonar 거리 센서(520)를 더 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(10)은 본체 중앙에 고도 센서, 지자기 센서 및 IMU의 복수 센서(530)를 더 포함한다.Referring to FIG. 5 , the wall moving
이때, IR 거리 센서(510)는 10cm 내지 80cm의 측정 범위를 나타내고, Sonar 거리 센서(520)는 30cm 내지 400cm의 측정 범위를 나타낸다. 또한, 고도 센서, 지자기 센서 및 IMU의 복수 센서(530)는 벽면 이동형 드론 유닛(10)의 비행 제어기(flight controller)에 내장될 수 있다. At this time, the
본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(10)은 고도 센서 및 IMU(530)를 통해 호버링(Hovering) 상태를 유지하고, 지자기 센서(530)를 통해 방위를 유지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(10)은 IR 거리 센서(510) 및 Sonar 거리 센서(520)를 기반으로 벽면과의 상대 위치 및 접근각(τ)을 추정할 수 있다. The wall-mounted
도 6을 참조하여 설명하면, 벽면 이동형 드론 유닛(10)은 IR 거리 센서(510) 및 Sonar 거리 센서(520)를 기반으로 벽면과의 상대 위치 및 접근각(τ)을 추정할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the wall-mounted
예를 들면, 벽면 이동형 드론 유닛(10)은 IR 거리 센서(510) 및 Sonar 거리 센서(520)를 이용하여 벽면 이동형 드론 유닛(10)의 좌측 벽면 이동 유닛(Wheels, 610)과 벽면 사이의 거리 값(DL), 및 벽면 이동형 드론 유닛(10)의 우측 벽면 이동 유닛(Wheels, 620)과 벽면 사이의 거리 값(DR)을 획득할 수 있다. 이에, 획득된 좌측 거리 값(DL) 및 우측 거리 값(DR)과 벽면(Wall)에 의해 접근각(τ)이 추정될 수 있다. For example, the wall-moving
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 틸트 메커니즘을 설명하기 위해 도시한 것이다.7 is a view for explaining a tilt mechanism according to an embodiment of the present invention.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(10)은 틸트로터(Tilt-rotor) 기반의 메커니즘으로 추진력(thrust force)의 방향을 제어하여 벽면 접근(710), 벽면 착지/착륙(720) 및 벽면 이동(틸트 메커니즘, 730)을 수행할 수 있다. 7, the wall
벽면 이동형 드론 유닛(10)은 한 축의 틸트 메커니즘을 통해 대부분의(예를 들어, 6개 중 4개) 스러스터(thruster)들의 틸트로 경량화가 가능하며, 다른 부품과의 간섭을 최소화할 수 있다. The wall-moving
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다.8 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an autonomous operation system of a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템은 복수 센서를 이용하여 벽면 인식/접근, 벽면 착지, 벽면 이동 및 벽면 탈착을 위한 자세를 변경한다.Referring to FIG. 8 , the autonomous operation system of the wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention uses multiple sensors to change postures for wall recognition/approach, wall landing, wall movement, and wall detachment.
이를 위해, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템(800)은 착지 조건 확인부(810), 안정화부(820) 및 자세 변경부(830)를 포함한다.To this end, the
본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛은 헥사-Y 타입 2(Hexa-Y type 2)이고, 동축반전(co-axial) 기반의 기체로 구현되어 역삼각의 벽면 이동 유닛과 삼각의 틸트 메커니즘의 배치를 포함하며, 1축의 틸트 메커니즘을 통해 스러스터(thruster)들의 틸트가 가능하여 경량화된 것일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛은 틸트로터(Tilt-rotor) 기반의 틸트 메커니즘으로 추진력의 방향을 제어할 수 있다.The wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention is a hexa-Y type 2 (Hexa-Y type 2), and is implemented as a co-axial-based gas, so an inverted triangular wall-moving unit and a triangular tilt mechanism Including the arrangement of the uniaxial tilt mechanism, the tilt of the thrusters (thrusters) is possible, so it may be lightweight. In addition, the wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention can control the direction of propulsion with a tilt-rotor-based tilt mechanism.
착지 조건 확인부(810)는 벽면 이동형 드론 유닛에 포함된 복수 센서를 통해 벽면을 인식하여 접근하며, 벽면 착지를 위한 벽면 착지 조건을 확인한다. The landing
이때, 상기 벽면 이동형 드론 유닛은 IR 거리 센서, 고도 센서, 지자기 센서, Sonar 거리 센서 및 관성측정장치(Inertial Measurement Unit; IMU) 중 어느 하나 이상의 복수 센서를 이용하여 벽면을 인식하여 접근할 수 있다. In this case, the wall-mounted drone unit can recognize and approach the wall using one or more of an IR distance sensor, an altitude sensor, a geomagnetic sensor, a sonar distance sensor, and an inertial measurement unit (IMU).
착지 조건 확인부(810)는 고도 센서 및 IMU를 활용하여 벽면 이동형 드론 유닛의 호버링(Hovering)상태를 유지하고, 자기 센서를 통해 벽면 이동형 드론 유닛의 방위를 유지하며, IR 거리 센서 및 Sonar 거리 센서를 기반으로 벽면과의 상대 위치 및 접근각을 추정할 수 있다. The landing
보다 구체적으로, 착지 조건 확인부(810)는 벽면 이동형 드론 유닛과 벽면 사이의 거리 값(DL, DR) 및 접근 각도(τ)를 산출하고, 벽면 이동형 드론 유닛의 방위각을 조정하며, 벽면에 대한 벽면 이동형 드론 유닛의 상대 자세(relative pose)를 감지할 수 있다. More specifically, the landing
이로 인해, 착지 조건 확인부(810)는 기 설정된 특정 값 이하의 거리 값(D(L,R) ≤ Dth), 충돌 감지 여부(C(L,R) = true) 및 기 설정된 특정 값 이하의 가속도 값(Acc(x,y,z) ≤ |Accth|)을 만족하는 벽면 착지 조건을 확인할 수 있다. For this reason, the landing
안정화부(820)는 벽면 착지 조건에 따라 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행한다. The
안정화부(820)는 벽면 착지 조건을 만족하는 경우, 안정화를 위한 벽면 이동형 드론 유닛의 현재 틸트(tilt) 각도를 감지하여 벽면 착지를 위한 제1 포즈 단계인 안정화 프로세스에 대한 만족 여부를 확인할 수 있다. When the wall landing condition is satisfied, the stabilizing
예를 들면, 착지 조건 확인부(810)를 통해 벽면 이동형 드론 유닛이 벽면 착지 조건을 만족하는 경우, 안정화부(820)는 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행할 수 있다. 이에, 안정화부(820)는 안정화를 위해 벽면 이동형 드론 유닛의 현재 틸트 각도(tilt angle, θ)를 감지하며, 감지된 틸트 각도에 따라 벽면 이동형 드론 유닛이 벽면(wall)에 접근 가능한 정도 즉, 안정화 여부를 판단할 수 있다. For example, when the wall-mounted drone unit satisfies the wall landing condition through the landing
자세 변경부(830)는 안정화 프로세스를 기반으로, 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙시킨다. The
자세 변경부(830)는 안정화 프로세스를 만족하는 경우, 벽면 착지를 위한 제2 포즈 단계를 수행하기 위해 벽면 이동형 드론 유닛의 피치 각도(pitch angle)를 감지하여 벽면 부착을 위한 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경할 수 있다. When the stabilization process is satisfied, the
예를 들면, 안정화부(820)를 통해 안정화 프로세스 조건을 만족하는 경우, 자세 변경부(830)는 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 두번째 단계를 수행할 수 있다. 자세 변경부(830)는 벽면 이동형 드론 유닛의 피치 각도(α)를 확인하며, 피치 각도만큼 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면 이동형 드론 유닛이 벽면(wall)에 착륙시킬 수 있다. For example, when the stabilization process condition is satisfied through the stabilizing
이후에, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템(800)은 제어부(또는 비행 제어기(flight controller)를 통해 벽면에 착륙된 벽면 이동형 드론 유닛의 벽면 이동(틸트 메커니즘) 및 벽면 탈착을 수행할 수 있다. Thereafter, the
비록, 도 8의 시스템에서 그 설명이 생략되었더라도, 본 발명에 따른 시스템은 상기 도 1 내지 도 7에서 설명한 모든 내용을 포함할 수 있다는 것은 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.Although the description of the system of FIG. 8 is omitted, it is obvious to those skilled in the art that the system according to the present invention may include all the contents described with reference to FIGS. 1 to 7 .
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(Field Programmable Gate Array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of the hardware component and the software component. For example, the apparatus and components described in the embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable gate array (FPGA). , a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions, may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For convenience of understanding, although one processing device is sometimes described as being used, one of ordinary skill in the art will recognize that the processing device includes a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that can include For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as parallel processors.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may comprise a computer program, code, instructions, or a combination of one or more thereof, which configures a processing device to operate as desired or is independently or collectively processed You can command the device. The software and/or data may be any kind of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device, to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. , or may be permanently or temporarily embody in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems, and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored in one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer readable recording medium include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floppy disks. - includes magneto-optical media, and hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those generated by a compiler, but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described with reference to the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those skilled in the art. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or the described components of the system, structure, apparatus, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components Or substituted or substituted by equivalents may achieve an appropriate result.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (20)
상기 벽면 착지 조건에 따라 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행하는 단계; 및
상기 안정화 프로세스를 기반으로, 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 단계를 포함하되,
상기 안정화 프로세스를 수행하는 단계는
상기 벽면 착지 조건을 만족하는 경우, 안정화를 위한 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 현재 틸트(tilt) 각도를 감지하여 벽면 착지를 위한 제1 포즈 단계인 상기 안정화 프로세스의 조건을 확인하며,
상기 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 단계는
상기 안정화 프로세스를 만족하는 경우, 벽면 착지를 위한 제2 포즈 단계를 수행하기 위해 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 피치 각도(pitch angle)를 감지하며, 감지된 피치 각도만큼 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙시키는 것을 특징으로 하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법. Recognizing and approaching the wall through a plurality of sensors included in the wall mobile drone unit, and checking the wall landing conditions for the wall landing;
performing a stabilization process for changing the posture of the wall mobile drone unit according to the wall landing condition; and
Based on the stabilization process, including the step of landing on the wall by changing the posture of the wall mobile drone unit,
The step of performing the stabilization process is
When the wall landing condition is satisfied, the current tilt angle of the wall mobile drone unit for stabilization is detected and the condition of the stabilization process, which is the first pause step for the wall landing, is checked,
The step of landing on the wall by changing the posture is
When the stabilization process is satisfied, a pitch angle of the wall mobile drone unit is detected to perform a second pose step for landing on the wall, and the posture of the wall mobile drone unit is changed by the detected pitch angle An autonomous operation method of a wall mobile drone unit, characterized in that it is landed on a wall.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은
IR 거리 센서, 고도 센서, 지자기 센서, Sonar 거리 센서 및 관성측정장치(Inertial Measurement Unit; IMU) 중 어느 하나 이상의 상기 복수 센서를 이용하여 벽면을 인식하여 접근하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법.According to claim 1,
The wall mobile drone unit is
An autonomous operation method of a wall-mounted drone unit that recognizes and approaches a wall using one or more of the plurality of sensors of an IR distance sensor, an altitude sensor, a geomagnetic sensor, a sonar distance sensor, and an inertial measurement unit (IMU).
상기 벽면 착지 조건을 확인하는 단계는
상기 고도 센서 및 상기 IMU를 활용하여 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 호버링(Hovering)상태를 유지하고, 상기 지자기 센서를 통해 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 방위를 유지하며, 상기 IR 거리 센서 및 상기 Sonar 거리 센서를 기반으로 벽면과의 상대 위치 및 접근각을 추정하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법.3. The method of claim 2,
The step of checking the wall landing condition is
Maintains the hovering state of the wall-mounted drone unit by utilizing the altitude sensor and the IMU, maintains the orientation of the wall-mounted drone unit through the geomagnetic sensor, the IR distance sensor and the Sonar distance sensor An autonomous operation method of a wall-mounted drone unit that estimates the relative position and approach angle with the wall based on it.
상기 벽면 착지 조건을 확인하는 단계는
상기 벽면 이동형 드론 유닛과 벽면 사이의 거리 값 및 접근 각도를 산출하고, 방위각을 조정하며, 벽면에 대한 상대 자세를 감지함으로써, 기 설정된 특정 값 이하의 거리 값, 충돌 감지 여부(true or false) 및 기 설정된 특정 값 이하의 가속도 값을 만족하는 상기 벽면 착지 조건을 확인하는 것을 특징으로 하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법.4. The method of claim 3,
The step of checking the wall landing condition is
By calculating the distance value and the approach angle between the wall mobile drone unit and the wall, adjusting the azimuth, and detecting the relative posture to the wall, a distance value less than a preset specific value, whether a collision is detected (true or false), and An autonomous operation method of a wall-mounted drone unit, characterized in that checking the wall landing condition that satisfies the acceleration value less than or equal to a preset specific value.
상기 벽면 착지 조건에 따라 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행하는 단계; 및
상기 안정화 프로세스를 기반으로, 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 단계를 포함하되,
상기 안정화 프로세스를 수행하는 단계는
상기 벽면 착지 조건을 만족하는 경우, 안정화를 위한 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 현재 틸트(tilt) 각도를 감지하여 벽면 착지를 위한 제1 포즈 단계인 상기 안정화 프로세스의 조건을 확인하며,
상기 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 단계는
상기 안정화 프로세스를 만족하는 경우, 벽면 착지를 위한 제2 포즈 단계를 수행하기 위해 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 피치 각도(pitch angle)를 감지하며, 감지된 피치 각도만큼 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙시키고,
상기 벽면 이동형 드론 유닛은
3개의 벽면 이동 유닛과 1축의 틸트(tilt) 메커니즘으로 구현된 것을 특징으로 하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법. Recognizing and approaching the wall through a plurality of sensors included in the wall mobile drone unit, and checking the wall landing conditions for the wall landing;
performing a stabilization process for changing the posture of the wall mobile drone unit according to the wall landing condition; and
Based on the stabilization process, including the step of landing on the wall by changing the posture of the wall mobile drone unit,
The step of performing the stabilization process is
When the wall landing condition is satisfied, the current tilt angle of the wall mobile drone unit for stabilization is detected and the condition of the stabilization process, which is the first pause step for wall landing, is checked,
The step of landing on the wall by changing the posture is
When the stabilization process is satisfied, a pitch angle of the wall mobile drone unit is detected to perform a second pose step for landing on the wall, and the posture of the wall mobile drone unit is changed by the detected pitch angle and land it on the wall,
The wall mobile drone unit is
An autonomous operation method of a wall-moving drone unit, characterized in that it is implemented with three wall-moving units and a one-axis tilt mechanism.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은
헥사-Y 타입 2(Hexa-Y type 2)이며, 동축반전(co-axial) 기반의 기체로 구현되는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법.8. The method of claim 7,
The wall mobile drone unit is
Hexa-Y type 2 (Hexa-Y type 2), the autonomous operation method of the wall mobile drone unit implemented as a co-axial (co-axial) based aircraft.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은
역삼각의 상기 벽면 이동 유닛과 삼각의 상기 틸트 메커니즘으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법.9. The method of claim 8,
The wall mobile drone unit is
An autonomous operation method of a wall mobile drone unit, characterized in that it is arranged with the inverted triangle of the wall moving unit and the triangular tilt mechanism.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은
1축의 상기 틸트 메커니즘을 통해 스러스터(thruster)들의 틸트가 가능하여 경량화된 것을 특징으로 하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법.10. The method of claim 9,
The wall mobile drone unit is
An autonomous operation method of a wall-mounted drone unit, characterized in that the weight is reduced by tilting the thrusters through the tilt mechanism of one axis.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은
틸트로터(Tilt-rotor) 기반의 상기 틸트 메커니즘으로 추진력의 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 방법.8. The method of claim 7,
The wall mobile drone unit is
An autonomous operation method of a wall-mounted drone unit, characterized in that the direction of the propulsion force is controlled by the tilt mechanism based on a tilt-rotor.
상기 벽면 착지 조건에 따라 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행하는 안정화부; 및
상기 안정화 프로세스를 기반으로 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 자세 변경부를 포함하되,
상기 안정화부는
상기 벽면 착지 조건을 만족하는 경우, 안정화를 위한 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 현재 틸트(tilt) 각도를 감지하여 벽면 착지를 위한 제1 포즈 단계인 상기 안정화 프로세스의 조건을 확인하며,
상기 자세 변경부는
상기 안정화 프로세스를 만족하는 경우, 벽면 착지를 위한 제2 포즈 단계를 수행하기 위해 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 피치 각도(pitch angle)를 감지하며, 감지된 피치 각도만큼 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙시키는 것을 특징으로 하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템. a landing condition check unit that recognizes and approaches a wall through a plurality of sensors included in the wall mobile drone unit, and checks a wall landing condition for landing on the wall;
a stabilization unit for performing a stabilization process for changing the posture of the wall-mounted drone unit according to the wall landing condition; and
Comprising a posture change unit to land on the wall by changing the posture of the wall mobile drone unit based on the stabilization process,
The stabilization part
When the wall landing condition is satisfied, the current tilt angle of the wall mobile drone unit for stabilization is detected and the condition of the stabilization process, which is the first pause step for the wall landing, is checked,
The posture change unit
When the stabilization process is satisfied, a pitch angle of the wall mobile drone unit is detected to perform a second pose step for landing on the wall, and the posture of the wall mobile drone unit is changed by the detected pitch angle An autonomous operation system of a wall-moving drone unit, characterized in that it is landed on a wall.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은
IR 거리 센서, 고도 센서, 지자기 센서, Sonar 거리 센서 및 관성측정장치(Inertial Measurement Unit; IMU) 중 어느 하나 이상의 상기 복수 센서를 이용하여 벽면을 인식하여 접근하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템.13. The method of claim 12,
The wall mobile drone unit is
An autonomous operation system of a wall-mounted drone unit that recognizes and approaches a wall using the plurality of sensors of any one or more of an IR distance sensor, an altitude sensor, a geomagnetic sensor, a sonar distance sensor, and an inertial measurement unit (IMU).
상기 착지 조건 확인부는
상기 고도 센서 및 상기 IMU를 활용하여 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 호버링(Hovering)상태를 유지하고, 상기 지자기 센서를 통해 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 방위를 유지하며, 상기 IR 거리 센서 및 상기 Sonar 거리 센서를 기반으로 벽면과의 상대 위치 및 접근각을 추정하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템.14. The method of claim 13,
The landing condition confirmation unit
Maintains the hovering state of the wall-mounted drone unit by utilizing the altitude sensor and the IMU, maintains the orientation of the wall-mounted drone unit through the geomagnetic sensor, the IR distance sensor and the Sonar distance sensor An autonomous operation system of a wall-mounted drone unit that estimates the relative position and approach angle with the wall based on it.
상기 착지 조건 확인부는
상기 벽면 이동형 드론 유닛과 벽면 사이의 거리 값 및 접근 각도를 산출하고, 방위각을 조정하며, 벽면에 대한 상대 자세를 감지함으로써, 기 설정된 특정 값 이하의 거리 값, 충돌 감지 여부(true or false) 및 기 설정된 특정 값 이하의 가속도 값을 만족하는 상기 벽면 착지 조건을 확인하는 것을 특징으로 하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템.15. The method of claim 14,
The landing condition confirmation unit
By calculating the distance value and the approach angle between the wall mobile drone unit and the wall, adjusting the azimuth, and detecting the relative posture to the wall, a distance value less than a preset specific value, whether a collision is detected (true or false), and An autonomous operation system for a wall-mounted drone unit, characterized in that checking the wall landing condition that satisfies the acceleration value less than or equal to a preset specific value.
상기 벽면 착지 조건에 따라 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세 변경을 위한 안정화 프로세스를 수행하는 안정화부; 및
상기 안정화 프로세스를 기반으로, 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙하는 자세 변경부를 포함하되,
상기 안정화부는
상기 벽면 착지 조건을 만족하는 경우, 안정화를 위한 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 현재 틸트(tilt) 각도를 감지하여 벽면 착지를 위한 제1 포즈 단계인 상기 안정화 프로세스의 조건을 확인하며,
상기 자세 변경부는
상기 안정화 프로세스를 만족하는 경우, 벽면 착지를 위한 제2 포즈 단계를 수행하기 위해 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 피치 각도(pitch angle)를 감지하며, 감지된 피치 각도만큼 상기 벽면 이동형 드론 유닛의 자세를 변경하여 벽면에 착륙시키고,
상기 벽면 이동형 드론 유닛은
3개의 벽면 이동 유닛과 1축의 틸트(tilt) 메커니즘으로 구현된 것을 특징으로 하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템. a landing condition check unit that recognizes and approaches a wall through a plurality of sensors included in the wall mobile drone unit, and checks a wall landing condition for landing on the wall;
a stabilization unit for performing a stabilization process for changing the posture of the wall-mounted drone unit according to the wall landing condition; and
Based on the stabilization process, including a posture change unit to land on the wall by changing the posture of the wall mobile drone unit,
The stabilization part
When the wall landing condition is satisfied, the current tilt angle of the wall mobile drone unit for stabilization is detected and the condition of the stabilization process, which is the first pause step for the wall landing, is checked,
The posture change unit
When the stabilization process is satisfied, a pitch angle of the wall mobile drone unit is detected to perform a second pose step for landing on the wall, and the posture of the wall mobile drone unit is changed by the detected pitch angle and land it on the wall,
The wall mobile drone unit is
An autonomous operation system of a wall-moving drone unit, characterized in that it is implemented with three wall-moving units and a one-axis tilt mechanism.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은
헥사-Y 타입 2(Hexa-Y type 2)이고, 동축반전(co-axial) 기반의 기체로 구현되어 역삼각의 상기 벽면 이동 유닛과 삼각의 상기 틸트 메커니즘의 배치를 포함하며, 1축의 상기 틸트 메커니즘을 통해 스러스터(thruster)들의 틸트가 가능하여 경량화된 것을 특징으로 하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템.19. The method of claim 18,
The wall mobile drone unit is
It is a hexa-Y type 2 (Hexa-Y type 2), and is implemented as a co-axial-based gas and includes the arrangement of the wall moving unit of an inverted triangle and the tilt mechanism of a triangle, and the tilt of one axis An autonomous operation system for a wall-mounted drone unit, characterized in that it is lightweight by being able to tilt the thrusters through a mechanism.
상기 벽면 이동형 드론 유닛은
틸트로터(Tilt-rotor) 기반의 상기 틸트 메커니즘으로 추진력의 방향을 제어하는 것을 특징으로 하는, 벽면 이동형 드론 유닛의 자율 운용 시스템.19. The method of claim 18,
The wall mobile drone unit is
An autonomous operation system for a wall-mounted drone unit, characterized in that the direction of propulsion is controlled by the tilt mechanism based on a tilt-rotor.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190148451A KR102299637B1 (en) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Self management method of a wall-climbing drone unit and the system thereof |
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|---|---|---|---|
| KR1020190148451A KR102299637B1 (en) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Self management method of a wall-climbing drone unit and the system thereof |
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| KR1020190148451A KR102299637B1 (en) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Self management method of a wall-climbing drone unit and the system thereof |
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| JP2018024431A (en) * | 2017-10-24 | 2018-02-15 | エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ | Unmanned aerial vehicle, control system and method therefor, and landing control method for unmanned aerial vehicle |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |