KR102356576B1 - 해상용 군집 드론 스테이션 - Google Patents

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KR102356576B1
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conveyor belt
marine
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swarm
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KR1020200123009A
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이기선
김진호
김원호
박성영
김찬후
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공주대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 해상용 군집드론 스테이션은, 드론이 안착되고 세정되는 안착세정부, 상기 드론의 배터리를 충전하는 배터리 충전부, 상기 드론이 이륙하는 이륙부로 구성된 몸체부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

해상용 군집 드론 스테이션{marine crowding drone station}
본 발명은 드론의 해상 작전시 군집 드론의 충전 적재, 세정을 용이하게 하기 위한 해상용 군집 드론 스테이션에 관한 것이다.
종래의 드론은 배터리의 용량에 의해 운용시간이 30분정도로 제한을 받고 있으므로 해상에서 군집드론(10대 이상)이 군사작전을 위하여 운용되는데 운용시간면에서 한계가 있었다.
또한 종래 드론용 스테이션의 경우 무선충전 기능만을 탑재한 스테이션이 대부분이었고, 등록특허 제10-2111054호의 "드론용 무선충전 스테이션(WIRELESS CHARGING STATION FOR DRONE)" 및 등록특허 제 10-2125139호의 "드론 스테이션(DRONE STATION)"에서도 무선 충전 기능이 내장되어 있는 스테이션을 제공할 뿐 해상에서 작전을 수행함에 있어서 다수의 드론을 동시에 충전하고, 적재하며, 또한 염분에 의해 노출된 드론을 세정까지 하는 기능을 보유하지 못한 한계가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 해상에서 군집 드론을 활용하여 군사작전 등을 수행하는 과정에서 배터리 용량의 한계로 인해 작전 수행 시간이 제한되는 것을 해결하기 위해 항공모함과 같은 개념의 연속작전 수행을 위해 해상용 군집 드론 스테이션을 제공함으로써, 복수개의 드론이 동시다발적으로 배터리 충전 및 세정, 드론이 적재된 상태에서 해상 이동, 드론의 동시 다발적 이륙이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 해상용 군집드론 스테이션은, 드론이 안착되고 세정되는 안착세정부, 상기 드론의 배터리를 충전하는 배터리 충전부, 상기 드론이 이륙하는 이륙부로 구성된 몸체부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 안착세정부는, 상기 몸체부에 회전가능하게 연결된 확장부재; 및 상기 확장부재에 장착된 복수개의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 배터리 충전부는. 상기 드론을 적재하고, 충전하기 위해 복수개의 무선충전패드가 설치된 드론 적재 케이스; 상기 드론을 상기 무선충전패드로 이동시키기 위해 설치된 컨베이어벨트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 컨베이어벨트는 복수개의 스톱퍼가 일정간격으로 설치되어 상기 드론의 일측면을 고정시키고, 상기 컨베이어벨트가 상하로 이동가능하도록 상하이동부재에 설치된 것을 특징으로 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 무선충전패드는 일정각도로 회전가능하게 설치되어 상기 드론을 상기 컨베이어벨트로 기울여 슬라이딩되도록 할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 해상용 군집 드론 스테이션은 드론을 동시 다발적으로 안착시켜 염분 및 오염물에 노출된 드론을 스팀세정하여 수명을 연장시키고, 방전된 배터리를 무선충전 방식으로 복수개의 충전패드에서 동시에 복수개의 드론을 충전시키며, 동시다발적으로 이륙이 가능하도록 함으로써, 군사작전 및 감사감찰에 활용되는 군집드론을 효율적으로 관리하는 효과가 있다.
군집드론의 경우, 작전시간 확보가 필수적이므로 해상용 군집 드론 스테이션은 그 자체가 유인 또는 무인선박일 수 있어 드론의 해상 작전시 항공모함과 같은 역할을 수행하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 해상용 군집 드론 스테이션의 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 해상용 군집 드론 스테이션의 평면도를 나타내고 평면도 상에서 드론이 이동하면서 수행되는 각 단계를 표시는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 해상용 군집 드론 스테이션의 드론 착륙을 유도하는 확장부재가 펼쳐진 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 해상용 군집 드론 스테이션의 세정과정을 나타내는 개략도이다.를 나타내는 개략도이다.
도 5는 본 발명에 따른 해상용 군집 드론 스테이션의 무선 충전 및 드론 적재를 나타내는 개략도이다.
도 6는 본 발명에 따른 해상용 군집 드론 스테이션의 이륙부를 나타내는 개략도이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 해상용 군집 드론 스테이션의 개념도이고, 도 2는 도1에서 선수부를 생략한 상태에서 몸체부를 중심으로 나타낸 본 발명에 따른 해상용 군집드론 스테이션의 평면도이다.
평면도 상에서 드론이 이동하면서 수행되는 각 단계를 개략적으로 나타내고 있다.
도 2에 따르면, 해상용 군집드론 스테이션(1)의 몸체부(10)는 드론이 안착되고, 안착된 이후에 바로 제자리에서 스팀세정되는 안착세정부(100), 세정이후에 배터리를 충전하는 배터리 충전부(200), 배터리 충전후 이륙하여 다시 작전을 수행하는 이륙부(300)로 구성된다.
안착세정부(100)에 안착된 드론(2)은 도 3에 도시된 바와 같이 레일(500)의 상단에 안착되게 되며 레일(500)을 따라 이동가능하다.
이때 드론 자체적으로 레일을 따라 이동하도록 드론에 별도의 바퀴등이 설치될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 레일(500) 상단에 레일(500)을 따라 이동 가능한 고정부(510)가 설치되어 고정부(510)가 드론(2)을 고정시킨 상태에서 레일을 따라 배터리 충전부(200), 이륙부(300)로 드론(2)을 이송할 수 있다.
여기서 고정부(510)는 일예로서 척 또는 클램프가 될 수도 있다.
고정부(510)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제3제어부(180)에 의해 작동된 작동유체가 제2실린더(170)를 작동시켜 드론(2)의 하부나 측면을 잡아서 고정시키거나 해제하는 역할을 수행한다.
도 3는 본 발명에 따른 해상용 군집드론 스테이션(1)의 드론(2) 착륙을 유도하는 확장부재(110)가 펼쳐진 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 펌프(130)가 작동하여 작동유체를 제1제어부(140)에 의해 제어하면서 제1실린더(150)가 작동하여 몸체부(10)에 제1회전축(160)으로 연결된 확장부재(110)가 V자 형으로 개방되거나, 도 4와 같이 몸체부(10)의 상단에 밀착되어 수평하게 위치될 수 있다.
여기서 펌프(130)는 공압펌프일 수 있고, 이 경우, 작동유체는 공기가 된다.
확장부재(110)가 V자 형으로 개방된 상태에서는 확장부재(110) 내부에 위치한 암(120)이 신장되어 보다 용이하게 드론(2)이 확장부재(110)를 따라 슬라이딩 되면서 안착세정부(100)에 안착이 가능해진다.
확장부재(110)은 안착세정부(100)까지 몸체부(10)에 연결되어 작동되고, 배터리 충전부(200), 및 이륙부(300)에는 설치되어 있지 않아도 된다.
도 4는 본 발명에 따른 해상용 군집 드론 스테이션의 세정과정을 나타내는 개략도이다.를 나타내는 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 매니폴더(210)가 확장부재(110)의 내부면에 매립되어 있고, 복수개의 노즐(220)이 확장부재(110)의 안쪽을 향해 배열되어 세정액이 드론(2)을 향해 분사가능하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 해상용 군집 드론 스테이션(1)의 세정단계에서는 드론이 해상에서 운영하다보니 염수나 이물질에 노출되어 부식등의 우려가 있어 이를 스팀방식으로 세정함으로써 드론의 수명을 연장해주기 위한 단계이다.
안착세정부(100)는 세정액 탱크(230)에 보관된 세정액을 세정액 펌프(미도시)를 이용하여 펌핑하고, 제2제어부(240)가 제어함으로써, 확장부재(110)의 안쪽 측면에 매립된 매니폴더(210)에 공급하고, 매니폴더(210)에 복수개 설치되어 있는 노즐(220)을 통해 분사시킨다.
이때 분사 형태는 스팀 분사일 수 있다.
노즐(220)을 통해 분사된 분사액은 드론(2)에 부착된 이물질과 염분을 제거하는 효과가 있다.
도 5는 본 발명에 따른 해상용 군집 드론 스테이션의 무선 충전 및 드론 적재를 나타내는 개략도이다.
도 5는 몸체부(10) 중 배터리 충전부(200)를 나타낸 것으로서, 안착세정부(100)에서 세정된 드론(2)은 레일(500)에서 이동되는 고정부(510)에 고정되어, 배터리 충전부(200)로 이동되고 이동이후에는 고정부(510)의 잠금장치가 해제된다.
잠금장치가 해제된 드론(2)은 컨베이어벨트(330)로 자체 이동하거나 레일(500)에 일정 간격으로 설치된 푸쉬암(미도시)에 의해 컨베이어벨트(330)쪽으로 밀려서 안착가능하다.
안착된 드론(2)은 컨베이어벨트(330)에 일정간격으로 설치된 스톱퍼(340)에 의해 일측면이 고정지지되어 컨베이어벨트(330)의 회전에 의해 일정방향으로 이동가능하다. 여기서 스톱퍼(340)는 드론(2)의 양측에 설치되거나 일측에 설치될 수 있다.
컨베이어벨트(330)는 상하이동부재(320)에 설치된 좌우이동부재(360)에 장착되어 좌우이동부재(360)가 좌우로 수평이동하게 되고, 좌우이동부재(360)에 결합된 컨베이어벨트(330)는 드론(2)을 수평이동시켜 드론 적재 케이스(350)에 위치한 무선충전패드(310)로 이송시킨다.
드론 적재 케이스(350)에는 다층의 프레임(380)이 설치되어 있어 드론(2)이 적층되고, 프레임(380)의 측면은 개방되어 드론(2)이 안착된 컨베이어벨트(330)가 드론 적재 케이스(350) 안쪽으로도 이동가능하게 되고, 프레임(380)의 중앙에는 드론(2)을 안착시켜 충전하는 무선충전패드(310)가 설치되어 있다.
컨베이어벨트(330)에 의해 프레임(380) 안쪽으로 이동된 드론(2)은 무선충전패드(310)에 안착시 컨베이어벨트(330)의 스톱퍼(340)에 의해 밀려서 무선충전패드(310)에 안착되어 무선충전된다.
무선충전패드(310)에서 충전된 드론(2)을 다시 컨베이어벨트(330)에 안착시켜 이동시키고자 할 때는 무선충전패드(310)와 프레임(380)이 제2회전축(390)을 중심으로 모터에 의해 미세하게 회전가능하게 설치되어 무선충전패드(310)가 한쪽으로 기울어지면서 슬라이딩되어 컨베이어벨트(330)에 안착되게 된다.
컨베이어벨트(330)는 상하이동부재(320)에 의해 상승하강가능하므로 무선충전패드(310)보다 다소 낮은 위치로 이동한 상태에서 무선충전패드(310)가 기울어지면 드론(2)이 기울어진 방향으로 슬라이딩되어 컨베이어벨트(330)에 안착되는 구조이다.
상하이동부재(320)는 컨베이어벨트(330)가 고정된 좌우이동부재(360)를 상하이동하여 결과적으로 컨베이어벨트(330)가 상하이동가능하게 한다.
상하이동부재(320)의 하단에는 가이드레일(370)이 설치되어 상하이동부재(320)자체도 좌우로 이동가능하여 좌우 이동폭이 가이드레일(370) 폭만큼 이동가능하고 추가적으로 좌우이동부재(360)를 이동시켜 추가적인 좌우이동이 가능해진다.
컨베이어벨트(330)에는 복수개의 일정간격으로 설치된 스톱퍼(340)가 설치되어 있고, 드론(2)은 스톱퍼(340)에 일 측면이 고정되어 컨베이어벨트(330)가 회전하면서 드론(2)을 드론 적재 케이스(350)쪽으로 이동시켜 적재하거나, 무선충전패드(310)가 제2회전축(390))에 의해 미세하게 기울어지면서 충전된 드론(2)이 컨베이어벨트(330)로 슬라이딩되어 안착된 이후에 컨베이어벨트(330)가 반대방향으로 회전하게 되면 스톱퍼(340)에 의해 걸리면서 우측으로 이동하게 된다.
도 6는 본 발명에 따른 해상용 군집 드론 스테이션의 이륙부를 나타내는 개략도이다.
컨베이어벨트(330)에 의해 이동된 드론(2)은 다시 레일(500)에 안착되어 이륙부(300)로 이동되고 이륙부(300)에서는 배터리 충전부(200)에서와 마찬가지로 레일(500)에서 고정부(510)의 잠금장치가 해제되면서, 드론(2)이 컨베이어벨트(330)로 자체 이동하거나 레일(500)에 일정 간격으로 설치된 푸쉬암(미도시)에 의해 컨베이어벨트(330)쪽으로 밀려서 안착된다.
이후, 도 6에 도시된 바와 같이, 안착된 드론(2)은 컨베이어벨트(330)에 의해 이륙에 적합한 위치로 이동된 상태에서 이륙을 하게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 해상용 군집 드론 스테이션 2: 드론
10: 몸체부 100: 안착세정부
110: 확장부재 120: 암
130: 펌프 140: 제1제어부
150: 제1실린더 160: 제1회전축
170: 제2실린더 180: 제3제어부
200: 배터리 충전부 220: 노즐
230: 세정액탱크 240: 제2제어부
300: 이륙부 310: 무선충전패드
320: 상하이동부재 330: 컨베이어벨트
340: 스톱퍼 350: 드론 적재 케이스
360: 좌우이동부재 370: 가이드레일
380: 프레임 390: 제2회전축
500: 레일
510: 고정부

Claims (5)

  1. 드론이 안착되고 세정되는 안착세정부, 상기 드론의 배터리를 충전하는 배터리 충전부, 상기 드론이 이륙하는 이륙부로 구성된 몸체부를 포함하고,
    상기 배터리 충전부는.
    상기 드론을 적재하고, 충전하기 위해 복수개의 무선충전패드가 설치된 드론 적재 케이스;
    상기 드론을 상기 무선충전패드로 이동시키기 위해 설치된 컨베이어벨트를 포함하며,
    상기 컨베이어벨트는 복수개의 스톱퍼가 일정간격으로 설치되어 상기 드론의 일측면을 고정시키고,
    상기 컨베이어벨트가 상하로 이동가능하도록 상하이동부재에 설치된 것을 특징으로 하는 해상용 군집드론 스테이션.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안착세정부는,
    상기 몸체부에 회전가능하게 연결된 확장부재; 및
    상기 확장부재에 장착된 복수개의 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 해상용 군집드론 스테이션.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선충전패드는 일정각도로 회전가능하게 설치되어 상기 드론을 상기 컨베이어벨트로 기울여 슬라이딩되도록 할 수 있는 것을 특징으로 하는 해상용 군집드론 스테이션.
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