KR102413493B1 - 다지점 배송 드론용 적재장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다지점 배송 드론용 적재장치에 관한 것으로, 특히 한 번의 비행으로 여러 배송 지점에 들러 물품을 배송할 수 있도록 다수의 물품을 적재하였다가 순차로 투하시키는 다지점 배송 드론용 적재장치에 관한 것이다.

Description

다지점 배송 드론용 적재장치{LOADING DEVICE FOR MULTIPOINT DELIVERING GOODS}

본 발명은 다지점 배송 드론용 적재장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 한 번의 비행으로 여러 배송 지점에 들러 물품을 배송할 수 있도록 다수의 물품을 적재하였다가 순차로 투하시키는 다지점 배송 드론용 적재장치에 관한 것이다.

최근 사람이 작업하기 힘든 환경에서 무인 비행체나 멀티콥터(multicopter)와 같은 드론(drone)의 필요성이 증가하고 있다. 드론은 군사용으로 개발된 후 점차 민간용 시장에서도 주목받고 있다.

이러한 드론은 해안 정찰, 불법 어로 감시, 산불 감시, 교통 상황 모니터링, 황사나 태풍 등의 기상 감시, 구급 및 구조는 물론 물품 배송(택배)를 비롯한 다양한 분야에 적용되고 있다.

특히, 최근 부상되고 있는 드론의 활용분야로는 물건(물품)의 배송 서비스 및 응급 키트나 구명 튜브 등의 전달과 관련된 인명구조가 있으며, 이들 분야에서의 적용이 점차 확대되고 있다.

그러나 현재까지 개발된 드론은 1회 비행으로 한 지점에 하나의 물품을 배송하거나 전달하고 있으며, 이러한 문제는 여러 지점을 경유하며 각각 물품을 배송하거나 전달할 수 있는 적재함의 부재에서 비롯된다.

대한민국 등록특허 제10-2104473호 대한민국 등록특허 제10-1732660호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 한 번의 비행으로 여러 배송 지점에 들러 물품을 배송할 수 있도록 다수의 물품을 적재하였다가 순차로 투하시킬 수 있게 하는 다지점 배송 드론용 적재장치를 제공하고자 한다.

이를 위해, 본 발명에 따른 다지점 배송 드론용 적재장치는 다수의 지점에 물품을 배송하도록 무인 비행 드론에 장착되는 것으로, 내부에 수용부를 구비하며, 하부에는 적재된 배송 물품이 낙하되는 낙하구가 구비된 적재함과; 상기 수용부 내에 회전 가능하게 설치되며, 각각 물품이 탈착 가능하게 적재되는 다수의 적재부를 구비한 휠 로더(wheel loader); 및 배송 지점에서 상기 낙하구를 통해 물품이 낙하되도록, 상기 휠 로더를 설정된 각도로 회전시켜 상기 적재부에 적재되어 있는 물품을 상기 낙하구에 일치시키는 구동기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 적재함은 원통 형상으로 이루어지며, 일측에는 상기 무인 비행 드론의 하부 프레임에 탈부착 가능한 연결부재가 구비되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 낙하구는 상기 적재함의 하부를 절개하여 형성된 낙하공인 것이 바람직하다.

또한, 상기 휠 로더는 상기 적재함 내에서 회전하는 회전 드럼과; 상기 회전 드럼의 일측면 회전 중심부에 형성되며, 상기 구동기에 연결되는 연결구; 및 상기 회전 드럼의 외면에서 원주 방향을 따라 일정 간격으로 구비된 상기 적재부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 적재부는 각각 상기 물품이 안착되도록 외측부가 개방된 홈 형상으로 이루어지며, 상기 적재함의 내측면이 상기 개방된 홈의 덮개가 되도록 조립되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 적재부는 상기 물품을 슬라이딩 방식으로 삽입하도록 전방부에 상기 물품이 삽입되는 삽입구가 형성되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상기 구동기는 회전축이 상기 휠 로더의 회전 중심에 연결되는 전동모터; 및 상기 전동모터를 설정된 각도로 회전시키도록 제어신호를 전달하는 제어기;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 적재함의 전방부에는 상기 휠 로더의 적재부가 노출되는 개구부가 형성되되, 상기 적재함의 개구부를 개폐하는 보호 커버를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 보호 커버의 내측에서 상기 적재함의 개구부를 덮도록 설치되며, 상기 적재부에 대응하는 위치에 각각 물품 삽입공이 형성되어 있는 가이드 부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명은 적재함 내에 회전 가능하게 설치된 휠 로더에 다수의 적재부를 구비하고, 목표 지점에 도달시에는 횔 로도를 회전시켜 적재부의 물품을 낙하시켜 전달할 수 있게 한다. 따라서, 한 번의 비행으로 여러 배송 지점에 들러 물품을 배송할 수 있게 한다.

도 1은 본 발명에 따른 다지점 배송 드론용 적재장치의 적용예이다.
도 2는 본 발명에 따른 다지점 배송 드론용 적재장치의 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다지점 배송 드론용 적재장치의 조립 상태도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다지점 배송 드론용 적재장치의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 적재함을 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 휠 로더를 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 휠 로더 조립 상태도이다.
도 8은 본 발명의 구동기를 나타낸 도이다.
도 9는 본 발명의 가이드 부재를 나타낸 도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다지점 배송 드론용 적재장치에 대해 상세히 설명한다.

도 1과 같이, 본 발명에 따른 다지점 배송 드론용 적재장치(이하, '적재장치'라 함)(100)는 한 번의 비행으로 여러 배송 지점에 순차로 물품을 배송할 수 있도록 드론(drone, DR)에 장착되어 사용되는 물품 적재장치이다.

여기서, 한 번의 비행(1회 비행)은 배터리 용량에 따라 이륙 후 연속하여 비행할 수 있는 시간 동안의 비행이나 혹은 배터리 용량 이내라도 미리 스케쥴된 지역을 모두 거쳐 돌아오는 비행 구역(F-A) 등을 의미한다.

물품은 배송(전달) 대상이 되는 것으로, 일상용품(daily necessaries)이나 구호용품(relief goods) 등을 포함하며, 일상용품에는 산지(산골)나 외지에 분산되어 있는 주택가에 배달되는 신문 등을 포함한다.

구호용품은 응급 키트나 구명 튜브 등을 포함하며, 적재부에 적재 가능한 형상 및 부피라면 접힌 상태로 적재된 후 비행 중 낙하시 자동으로 펼쳐지는 튜브 등도 포함한다. 따라서, 한 번에 여러 사람 혹은 여러 그룹을 구호한다.

도 2와 같이, 한 번의 비행으로 여러 지점에 들러 물품을 배송 혹은 전달하기 위해 다수의 물품을 적재하였다가 순차로 투하시킬 수 있도록, 본 발명은 적재함(110), 휠 로더(120) 및 구동기(130)를 포함한다. 또한, 바람직한 실시예로 보호 커버(140) 및 가이드 부재(150)를 더 포함한다.

도 3과 같이 실시예로서 본 발명의 적재장치(100)는 그 상부에 연결부재(112)인 브라켓을 구비하여 드론(DR)의 하부 프레임에 조립되고, 도 4와 같이 적재장치(100)의 하부에 낙하구(111)를 형성하여 배송(전달) 지점마다 적재된 물품을 낙하할 수 있게 한다.

이를 위해 적재함(110)은 내부에 수용부를 구비하며, 하부에는 적재된 배송 물품이 낙하되는 낙하구(111)가 구비된 함체 형상으로 구성된다. 내측 수용부는 휠 로더(120)의 설치 공간이고, 낙하구(111)는 물품 배출구의 용도이다.

이러한 적재함(110)은 하중을 줄여 비행 성능을 향상시킬 수 있도록 견고하면서도 가벼운 엔지니어링 플라스틱 재질로 제작될 수 있다. 물론 금속이나 탄소섬유 등 강도 보강을 위한 다른 재질로도 제작될 수 있다.

또한, 적재함(110)은 여러 단면 형상의 함체로 제작될 수 있다. 도 5와 같이, 적재함(110)은 바람직한 실시예로서 원통 형상으로 제작된다. 이러한 원통형 적재함(110)의 내부에는 후술하는 휠 로더(120)가 회전 가능하게 설치된다.

적재함(110)의 하부에는 지면을 바라보도록 낙하구(111)가 형성되고, 전방부에는 물품을 삽입하도록 개구부를 갖는다. 후방부에는 구동기(130)가 삽입 조립되도록 적어도 일부분 개방된다.

한편, 적재함(110)은 드론에 고정 설치될 수 있다. 그러나, 적재함(110)은 드론에 탈부착 가능하게 조립되어, 드론만의 비행을 가능하게 하거나 혹은 유지보수나 적재 편리성을 위해 적재함(110)을 분리할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

이를 위해 적재함(110)의 일측에는 무인 비행 드론의 하부 프레임(예: 드론 본체 저부나 지지 다리 등)에 탈부착 가능한 연결부재(112)가 구비된다. 실시예로 적재함(110)의 상측부 전후방에는 한 쌍의 연결부재(112)가 이격 설치된다.

연결부재(112)로는 브라켓이 사용될 수 있다. 도시된 바와 같이 브라켓은 나사공이 형성된 판 형상으로 이루어져 나사 체결하는 방식이 적용될 수 있다. 그 이외 용이한 탈부착을 위해 지그나 클램프 혹은 고리 방식 등도 적용될 수 있다.

적재함(110) 하부의 낙하구(111)는 낙하공이 적용될 수 있다. 이러한 낙하구(111)는 물품이 낙하하는 형상 및 크기로 형성됨에 따라 이를 통해 자유낙하가 이루어지도록 하며, 필요시에는 자동으로 여닫히는 개폐 도어를 추가할 수 있다.

휠 로더(wheel loader, 120)는 배송되는 물품을 적재하였다가 목적지(지점)에서 투입하는 것으로, 적재함(110)의 수용부 내에 설치된 상태에서 회전하며, 각각 물품이 탈착 가능하게 적재되는 다수의 적재부(123)를 구비한다.

따라서, 적재부(123)는 휠 로더(120)화 함께 회전하며, 회전에 의해 적재부(123)가 적재함(110) 하부에 구비된 낙하구(111)에 일치되면, 적재함(110)에 안착되어 있는 물품이 낙하구(111)를 통해 자유 낙하하여 배송이 이루어진다.

도 6과 같이, 휠 로더(120)는 실시예로 적재함(110) 내에서 회전하는 회전 드럼(121) 및 상기 회전 드럼(121)의 일측면 회전 중심부에 형성되는 것으로 구동기(130)에 연결되는 연결구(122)를 포함한다. 상술한 적재부(123)는 회전 드럼(121)의 외면에서 원주 방향을 따라 일정 간격마다 구비된다.

회전 드럼(121)은 적재함(110) 내의 수용부 중심에서 동축 선상에 배치되고, 적재부(123)의 돌출 크기를 고려하여 그 직경이 결정된다. 적재부(123)의 크기나 형상 등은 수용 가능한 물품에 따라 결정될 수 있으며, 적재부(123)에 따라 회전 드럼(121) 역시 변형될 수 있다.

이때, 적재함(110)은 외측이 개방된 상태에서 그 내측 공간에 물품이 안착되므로 회전 중 물품의 이탈에 의한 걸림 현상을 방지하도록 적재함(110)의 내측면이 적재부(123)의 개방된 홈을 덮어 물품을 외측에서 지지하도록 설계된다.

이를 위해 도 7과 같이 적재부(123)는 그 외측 단부가 적재함(110)의 내주면에 닿거나 약간의 간극을 갖도록 크기나 형상이 조절될 수 있다.

연결구(122)는 회전 드럼(121)을 구동기(130)에 연결시키기 위한 것으로, 실시예로 회전 드럼(121)의 회전 중심으로부터 구동기(130)가 설치된 방향으로 연장된 결합축이 사용된다. 결합축 연결구(122)는 구동기(130)와 축 결합되어 회전 드럼(121)을 회전시킨다.

이러한 연결구(122)에 보조하여 회전 드럼(121)의 전방부에는 회전 지지축(도 2의 '122a' 참조)이 돌출되어 있고, 회전 지지축(122a)은 후술하는 가이드 부재(150)이 중심에 형성된 축공(152)에 끼워져 회전 가능하게 지지된다.

이때 회전 지지축(122a)에는 베어링(122b)이 체결될 수 있으며, 베어링(122b)는 보호 커버(140)의 중심부에 형성된 조립공(141)에 고정 설치된다. 따라서, 회전 드럼(121)의 회전축선상에 돌출된 연결구(122) 및 회전 지지축(122a)에 의해 회전 드럼(121)이 회전 가능하게 지지된다.

적재부(123)는 물품이 안착되도록 외측부가 개방된 홈 형상으로 이루어지며, 각각 회전 드럼(121)의 외면에서 그 원주 방향을 따라 이격 배치되는 다수개로 구성된다. 또한 적재부(123)는 물품을 슬라이딩 방식으로 삽입하도록 전방부에 물품이 삽입되는 삽입구(도 6의 'IN' 참조)가 형성된다.

이러한 적재부(123)는 실시예로 회전 드럼(121)의 길이 방향 전후 양측부에 이격 설치되며 삽입구가 형성된 안착대(123a) 및 이들 안착대(123a)의 좌우 상단에서 각각 길이 방향으로 연장된 구획대(123b)를 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 다수의 적재부(123)는 회전 드럼(121) 회전축을 기준으로 각각 방사상으로 돌출된 구조로 이루어져, 회전 드럼(121)과 함께 회전시 각각의 적재부(123)가 적재함(110) 하부의 낙하구(111)에 순차로 일치된다.

다만, 상기한 적재부(123)는 안착대(123a)와 구획대(123b)에 의해 전체적으로 반원형으로 이루어진 홈이 일정 길이로 형성된 형상을 갖는 것을 예로 들었지만, 그 외 적재되는 물품에 따라 적재부(123)를 사각형으로 구성하거나 그 외 다양한 형상으로 변형할 수 있다.

구동기(130)는 휠 로더(120)를 회전시키는 작동장치에 해당하는 것으로, 배송 지점에서 낙하구(111)를 통해 물품이 낙하되도록, 휠 로더(120)를 설정된 각도로 회전시켜 물품이 적재된 적재부(123)를 낙하구(111)에 일치시킨다.

도 8과 같이, 구동기(130)는 실시예로 적재함(110)의 후방부에 연결설치되며, 그 회전축(131a)이 휠 로더(120)의 회전 중심에 연결되는 전동모터(131) 및 상기 전동모터(131)를 설정된 각도로 회전시키도록 제어하는 제어기를 포함한다.

구체적으로 구동기(130)는 휠 로더(120)에 구비된 적재부(123)가 적재함(110)에 형성된 낙하구(111)에 일치되도록 적재부(123)를 회전시킨다. 이때 회전 방향이나 각도는 배송 지점에 낙하시킬 물품이 수납된 적재부(123)가 어느 것인지에 따라 결정될 수 있다.

전동모터(131)는 배터리로부터 전력을 공급받아 구동된다. 배터리는 드론 비행을 위해 탑재된 주 배터리가 이용될 수 있다. 또한 구동기(130)의 작동을 위해 별도의 보조 배터리를 구비할 수 있지만 보조 배터리의 추가에 따라 중량이 증가하면 주 배터리의 성능이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

제어기 역시 구동기(130)의 제어를 위해 별도의 보조 프로세서가 추가될 수 있지만, 바람직하게는 드론 자체에 탑재된 비행 제어를 위해 주 프로세서를 이용하며, 이를 통해 GPS 위치 신호, 목표 지점 및 제어 명령어 처리를 위한 컴퓨팅 자원을 공유한다. 이를 위해 구동기(130)는 케이블을 통해 드론에 연결된다.

한편, 보호 커버(140)는 적재함(110)을 개폐하는 도어 역할을 하는 것으로, 적재함(110)의 전방측 개구부에 조립되어 이를 개폐한다.

적재함(110)의 개구부는 그 내부에 장착된 휠 로더(120)의 적재부(123)가 노출되게 하므로, 개구부를 통해 배송 대상 물품을 적재할 수 있게 한다.

이러한 보호 커버(140)는 적재함(110)의 개구부를 완전히 막아 비행 중 비나 눈과 같은 외부 환경으로부터 적재된 물품을 보호하도록 개구부를 밀폐하는 형상을 갖는다.

또한, 보호 커버(140)는 도시된 바와 같이 가장 자리 부분에 나사공을 형성하여 적재함(110)의 전방측 연단부에 나사 체결할 수 있지만, 그 외 경첩 등을 이용하여 여닫거나 혹은 끼움 방식으로 맞물리게 조립하는 방식도 적용될 수 있다.

다만, 보호 커버(140)를 여닫는 방식으로 적용하는 경우에는 상술한 구동기(130)의 회전 지지축(122a)의 전방 단부를 지지하는 베어링(122b)을 다른 부분(적내함 내부 등)에 구비하는 등의 설계 변경이 필요할 것이다.

도 9와 같이, 가이드 부재(150)는 휠 로더(120)의 적재부(123)에 물품을 적재시 물품의 삽입을 안내하는 것으로, 보호 커버(140)의 내측에서 적재함(110)의 개구부를 덮도록 설치되되, 적재부(123)에 대응하는 위치에 각각 물품 삽입공(151)이 형성되어 있다.

이러한 가이드 부재(150) 역시 도시된 바와 같이 가장 자리 부분에 나사공을 형성하여 적재함(110)에 나사체결할 수 있지만, 그외 경첩 등을 이용하여 여닫거나 혹은 끼움 방식으로 맞물리게 조립하는 방식도 적용될 수 있다.

또한, 가이드 부재(150)를 여닫는 방식으로 적용시 상술한 보호 커버(140) 마찬가지로, 구동기(130)의 회전 지지축(122a)의 전방 단부를 지지하는 축공(152)이 형성된 지지대를 별도로 구비하는 등의 설계 변경이 필요할 것이다.

따라서, 가이드 부재(150)의 물품 삽입공(151)을 통과하도록 물품을 밀어넣으면 가이드 부재(150)에 의해 지지된 상태에서 선택된 적재부(123)에 물품이 적재되어 배송 준비를 마치게 된다. 물품을 적재 후에는 보호 커버(140)를 닫아 비행을 시작하고 다지점에 배송이 이루어진다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

110: 적재함
111: 낙하구
112: 연결부재(브라켓)
120: 휠 로더
121: 회전 드럼
122: 연결구
123: 적재부
130: 구동기
131: 전동모터
140: 보호 커버
150: 가이드 부재
151: 물품 삽입공

Claims (9)

1. 다수의 지점에 물품을 배송하도록 무인 비행 드론에 장착되는 다지점 배송 드론용 적재장치에 있어서,
   내부에 수용부를 구비하며, 하부에는 적재된 배송 물품이 낙하되는 낙하구(111)가 구비된 적재함(110)과;
   상기 수용부 내에 회전 가능하게 설치되며, 각각 물품이 탈착 가능하게 적재되는 다수의 적재부(123)를 구비한 휠 로더(wheel loader, 120); 및
   배송 지점에서 상기 낙하구(111)를 통해 물품이 낙하되도록, 상기 휠 로더(120)를 설정된 각도로 회전시켜 상기 적재부(123)에 적재되어 있는 물품을 상기 낙하구(111)에 일치시키는 구동기(130);를 포함하되,
   상기 휠 로더(120)는,
   상기 적재함(110) 내에서 회전하며 속이 빈 회전 드럼(121)과; 상기 회전 드럼(121)의 일측면 회전 중심부에 형성되며, 상기 구동기(130)에 연결되는 연결구(122); 및 상기 회전 드럼(121)의 외면에서 원주 방향을 따라 일정 간격으로 구비된 상기 적재부(123);를 포함하고,
   상기 적재부(123)는,
   각각 상기 물품이 안착되도록 외측부가 개방된 홈 형상으로 이루어지며, 상기 적재함(110)의 내측면이 상기 개방된 홈의 덮개가 되도록 조립되고,
   상기 적재부(123)는,
   상기 물품을 슬라이딩 방식으로 삽입하도록 전방부에 상기 물품이 삽입되는 삽입구가 형성되고, 회전 드럼(121)의 외면에서 원주 방향을 따라 일정 간격마다 구비되고, 회전 드럼(121)의 길이 방향 전후 양측부에 이격 설치되며 삽입구가 형성된 안착대(123a) 및 상기 안착대(123a)의 좌우 상단에서 각각 길이 방향으로 연장된 구획대(123b)를 포함하여 구성되며,
   상기 적재함(110)의 전방부에는 상기 휠 로더(120)의 적재부(123)가 노출되는 개구부가 형성되되, 상기 적재함(110)의 개구부를 개폐하는 보호 커버(140); 및
   상기 보호 커버(140)의 내측에서 상기 적재함(110)의 개구부를 덮도록 설치되며, 상기 적재부(123)에 대응하는 위치에 각각 물품 삽입공(151)이 형성되어 있는 가이드 부재(150);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다지점 배송 드론용 적재장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 적재함(110)은,
   원통 형상으로 이루어지며, 일측에는 상기 무인 비행 드론의 하부 프레임에 탈부착 가능한 연결부재(112)가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 다지점 배송 드론용 적재장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 낙하구(111)는,
   상기 적재함(110)의 하부를 절개하여 형성된 낙하공인 것을 특징으로 하는 다지점 배송 드론용 적재장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 구동기(130)는,
   회전축(131a)이 상기 휠 로더(120)의 회전 중심에 연결되는 전동모터(131); 및
   상기 전동모터(131)를 설정된 각도로 회전시키도록 제어신호를 전달하는 제어기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다지점 배송 드론용 적재장치.
8. 삭제
9. 삭제

Images