KR102435994B1

KR102435994B1 - 드론 스테이션 및 이를 이용한 드론 스테이션 시스템

Info

Publication number: KR102435994B1
Application number: KR1020220048933A
Authority: KR
Inventors: 안성호; 김태우; 이시왕
Original assignee: 주식회사 에이셉챌린지
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2022-08-25

Abstract

본 발명은 드론 스테이션 및 이를 이용한 드론 스테이션 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드론이 이착륙하는 이착륙패드를 슬라이드 방식에 의해 측면 방향으로 개폐시킬 수 있도록 함으로써 한꺼번에 다수의 드론을 수용할 수 있는 다층 구조를 갖는 드론 스테이션 시스템의 실현이 가능하도록 함과 동시에 가이드수단을 구비하여 이착륙패드 상에 착륙한 드론을 배터리 교체를 위한 정위치에 정확히 위치시킬 수 있도록 하는 드론 스테이션 및 이를 이용한 드론 스테이션 시스템에 관한 것이다.

Description

드론 스테이션 및 이를 이용한 드론 스테이션 시스템{Drone station and drone station system using the drone station}

일반적으로 드론은 배터리의 전력을 이용하여 다수 개의 프로펠러를 회전시킴으로써 하늘을 비행하는 무인 비행체의 일종으로, 사용자의 리모콘 조작이나 자동항법시스템에 의하여 비행이 가능하도록 구성된다.

이 때, 드론을 비행시키기 위해서는 다수 개의 회전날개가 매우 빠르게 회전되어야 하므로 배터리 소모량이 매우 많아지고, 이에 따라 배터리를 주기적으로 교체해 주어야 하는 단점이 있다.

특히, 일회용 배터리를 드론에 장착시키는 경우, 대략 20분 내외의 시간동안 드론을 비행시킬 수 있게 되는데 드론을 장시간 비행시키기 위해서는 많은 양의 일회용 배터리를 사용하게 되는 단점이 있다.

이와 같은 배터리 교체 비용문제를 해결하기 위하여 드론에 충전배터리를 사용할 수 있는데 충전배터리를 사용할 때에는 주기적으로 사용자가 직접 충전배터리를 충전시켜야 한다는 번거로움과 사용자 주변에 착륙해야 하므로 임무 수행 반경의 한계가 있게 되는 단점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근에는 전원 충전을 간헐적 또는 정기적으로 수행하여 드론의 운행시간을 지속하기 위한 충전 방식의 드론 스테이션이 제안된 바 있다.

이러한 충전 방식의 드론 스테이션은 내부에 수용공간이 형성되고 상부가 개방된 본체와, 본체의 하부에 설치되는 무선충전부와, 본체의 하부에 설치되고 무선충전부에 전원을 제공하는 전원공급부로 구성된다.

즉, 본체의 내부로 드론이 진입하여 착륙하면, 무선충전부를 통해 드론 내에 장착된 배터리를 무선 충전하는 구조를 취하고 있는데, 상기한 종래의 드론 스테이션은 충전 방식, 특히 무선 충전방식을 이용함에 따라 배터리를 충전하는데 상당한 시간이 소요되면서 드론의 운용효율이 크게 저하되는 문제점이 있다.

이에, 드론의 배터리를 직접 교환하는 배터리 교환식 드론 스테이션이 제안된 바 있으나, 드론의 인입, 인출을 위해 본체 상부가 개방되어 본체의 하부에 교체 로봇을 설치하고, 드론의 하부에서 배터리 교환이 이루어져야 하는데, 드론 하부공간이 매우 협소하여 배터리 교체유닛의 설치영역 및 그 동작반경을 확보하기가 매우 어려울 뿐 아니라 드론의 하부에는 카메라등을 포함한 다수의 장비들이 설치되어 있는 바 배터리 교체 유닛에 의해 배터리를 교환함에 있어 그 동작반경에 간섭이 발생하면서 배터리 교환이 매우 어려운 문제점이 있었다.

또한, 본체의 상부에 이동가능하게 설치한 천장부를 구비하고, 천장부에 하부에 배터리 교체유닛을 설치하여 드론 상부에서 배터리를 교환할 수 있는 구조를 취한다 하더라도 드론 인입, 인출시 천장부를 이동하는 경우 천장부 하부에 설치된 배터리 교체유닛이 본체 측변에 간섭되어 천장부의 이동이 자유롭지 못하여 배터리 상부 교환식 구조를 적용하기가 어려운 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 종래기술로, 대한민국 등록특허공보 제10-2127682호에는 상부 장착식 배터리 교체구조를 갖는 드론 스테이션이 게재되어 있는데, 그 주요 기술적 구성은 내부에 드론이 수용되는 수용공간이 형성되고, 일측에 교체배터리가 수용되며, 상부에 가동 천장부가 개폐가능하게 형성되는 하우징 및 상기 하우징의 일측 중 상기 드론의 상부 일측에 X,Y,Z축 방향으로 이동가능하게 설치되고, 상기 드론의 상방에서 상기 드론에 설치된 배터리를 인출한 후 상기 교체배터리를 파지하여 상기 드론에 장착하는 배터리 교체유닛을 포함하되, 상기 배터리 교체유닛은 상기 가동천장부의 저면에 X,Y,Z축 방향으로 이동가능하게 설치되고, 상기 드론에 설치된 배터리를 인출하고, 상기 교체배터리를 파지하여 상기 드론에 장착하는 장착유닛 및 상기 드론의 일측 및 상기 하우징의 일측에 설치되어 각각 상기 드론의 배터리 및 상기 교체배터리의 일측을 지지하고, 상기 장착유닛이 접근하는 경우 일방향으로 이동하여 배터리의 지지상태가 해제되는 배터리 지지수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기 종래기술은 하우징의 내부로 안착되는 드론에 구비되는 배터리를 하우징의 내부에서 배터리 교체유닛을 이용하여 직접 교체할 수 있도록 함으로써 배터리를 충전하는 방식에 비해 드론의 운용효율을 향상시킬 수 있도록 한 것에 기술적 특징이 있으나, 드론이 스테이지의 안착영역에 정확히 안착되지 않는 경우 배터리 교체유닛에 의한 배터리의 교체가 제대로 이루어질 수 없는 문제점이 있다.

또한, 상기 종래기술을 포함한 종래의 드론 스테이션들은 임무 중인 드론이 착륙할 수 있도록 하는 구성이 상단부에 구비되어 상단부의 개폐를 통해서만 드론의 착륙이 이루어질 수 있으므로, 1개의 스테이션에서 충전 또는 교체가 가능한 드론의 개수가 1대일 수밖에 없으므로, 연속적인 드론의 임무 운용을 위해서는 운용되는 드론의 대수와 동일한 개수의 스테이션을 설치해야 하는 단점도 있다.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-2127682호(2020년 06월 23일 등록)

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 드론이 이착륙하는 이착륙패드를 슬라이드 방식에 의해 측면 방향으로 개폐시킬 수 있도록 함으로써 한꺼번에 다수의 드론을 수용할 수 있는 다층 구조를 갖는 드론 스테이션 시스템의 실현이 가능하도록 함과 동시에 가이드수단을 구비하여 이착륙패드 상에 착륙한 드론을 배터리 교체를 위한 정위치에 정확히 위치시킬 수 있도록 하는 드론 스테이션 및 이를 이용한 드론 스테이션 시스템을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은,

드론이 내측에 수용되는 드론수용부, 배터리, 배터리 교체장치 및 제어수단을 포함하는 드론 스테이션에 있어서, 일측 내부에 상기 드론수용부가 구비되고, 타측 내부에 배터리, 배터리 교체장치 및 제어수단을 포함하는 배터리 관리부가 구비되는 중공 형상의 하우징과, 상기 드론수용부의 하단에 위치되어 하우징의 일측 방향으로 출몰되도록 하여 슬라이드 방식에 의해 개폐되는 이착륙패드를 포함할 수 있다.

이때, 상기 드론수용부에는 이착륙패드 상에 안착되어 하우징의 내측으로 진입하는 드론을 정위치로 가이드하기 위한 가이드수단이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드수단은 서로 수평 방향으로 이격되도록 하여 하우징의 안쪽 측면에 일측 단부가 고정 설치되는 한 쌍의 가이드부재를 포함하고, 드론수용부의 중심 방향으로 갈수록 폭이 좁아지도록 설치된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 배터리 관리부는 다수의 배터리가 일정 간격으로 이격되도록 고정 설치되는 배터리 고정부와, 상기 배터리 고정부에 고정 설치된 배터리들을 충전시키기 위한 충전모듈과, 상기 배터리 고정부를 냉각 및 가열하기 위한 냉각 모듈 및 히팅 모듈을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 제어수단은 드론 스테이션의 구동을 통합적으로 제어하는 임베디드 PC와, 상기 임베디드 PC에 연결 설치되어 드론 스테이션에 구비되는 구동모터들의 동작을 제어하는 모션 제어부 및 상기 임베디드 PC에 연결 설치되어 배터리 및 드론 스테이션의 내,외부 상태를 감시 및 제어하는 상태 제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 드론수용부에는 이착륙패드를 슬라이드 구동시키기 위한 제1구동모터를 포함하는 제1구동장치가 구비되고, 상기 배터리 교체장치는 하우징에 전,후 및 상,하 방향으로 이동 가능하도록 설치되는 LM가이드와, 상기 LM가이드의 하단에 구비되는 배터리 파지부 및 상기 배터리 파지부를 3축 방향으로 이동시킬 수 있도록 하는 다수의 제2구동모터를 포함하며, 상기 배터리 고정부는 배터리를 고정시키기 위한 배터리 홀더와, 상기 배터리 홀더를 개폐시키는 제3구동모터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 모션 제어부는 이착륙패드의 구동 제어를 위한 제1제어부와, 상기 배터리 교체장치의 구동 제어를 위한 제2제어부 및 상기 배터리 고정부의 구동 제어를 위한 제3제어부를 포함할 수 있다.

그리고, 상기 하우징의 내측 및 외측에는 각각 제1 및 제2카메라가 구비되고, 상기 하우징의 외측에는 주변의 기상상황을 측정하기 위한 기상측정모듈이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상태 제어부는 배터리의 충전 상태를 감시하여 충전모듈에 의한 배터리 충전여부 및 드론에 장착될 배터리를 결정하는 제4제어부와, 상기 기상측정모듈에서 측정된 온도에 따라 상기 냉각 모듈 및 히팅 모듈의 구동을 제어하는 제5제어부 및 상기 제1 및 제2카메라와 기상측정모듈의 구동을 제어하고, 제1 및 제2카메라에 의한 촬영 영상 및 기상측정모듈의 측정 결과를 임베디드 PC 및 관제소로 전송하는 제6제어부를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 드론 스테이션 시스템은 드론 스테이션이 다단으로 적층 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 드론이 이착륙하는 이착륙패드를 슬라이드 방식에 의해 드론 스테이션의 측면 방향으로 개폐시킬 수 있도록 함으로써 설치 공간을 최소화하면서도 한꺼번에 다수의 드론을 수용할 수 있는 다층 구조를 갖는 드론 스테이션 시스템의 실현이 가능하고, 그에 따라 드론의 배터리 교체에 소요되는 시간을 최소화할 수 있음은 물론 드론 운용의 효율성을 대폭 향상시킬 수 있는 뛰어난 효과를 갖는다.

또한, 본 발명에 따르면 드론 스테이션의 내부에 드론의 출입을 가이드하는 가이드수단을 구비하여 이착륙패드 상에 착륙한 드론을 배터리 교체를 위한 정위치에 정확히 위치시킬 수 있도록 함으로써 단순한 구조에 의해 배터리 교체의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과를 추가로 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 드론 스테이션을 포함하는 드론의 운용 시스템을 개념적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명에 따른 드론 스테이션의 외부 모습을 나타낸 도면.
도 3의 (a),(b)는 도 2에 나타낸 드론 스테이션의 내부 모습을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4는 본 발명에 따른 드론 스테이션의 내부로 드론이 진입하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면.
도 5의 (a),(b)는 본 발명에 따른 드론 스테이션의 내부에서 배터리를 교체하는 과정을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명에 따른 드론 스테이션 중 배터리 관리부의 구성을 개념적으로 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따른 드론 스테이션 중 제어수단의 구성을 개념적으로 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따른 드론 스테이션을 이용한 드론 스테이션 시스템의 외부 모습을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명에 따른 드론 스테이션의 운용 실시예를 순차적으로 나타낸 흐름도.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 따른 드론 스테이션 및 이를 이용한 드론 스테이션 시스템의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 드론 스테이션을 포함하는 드론의 운용 시스템을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 드론 스테이션의 외부 모습을 나타낸 도면이며, 도 3의 (a),(b)는 도 2에 나타낸 드론 스테이션의 내부 모습을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 드론 스테이션의 내부로 드론이 진입하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 5의 (a),(b)는 본 발명에 따른 드론 스테이션의 내부에서 배터리를 교체하는 과정을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 드론 스테이션 중 배터리 관리부의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 드론 스테이션 중 제어수단의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 드론 스테이션을 이용한 드론 스테이션 시스템의 외부 모습을 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명에 따른 드론 스테이션의 운용 실시예를 순차적으로 나타낸 흐름도이다.

본 발명은 드론이 이착륙하는 이착륙패드를 슬라이드 방식에 의해 측면 방향으로 개폐시킬 수 있도록 함으로써 한꺼번에 다수의 드론을 수용할 수 있는 다층 구조를 갖는 드론 스테이션 시스템의 실현이 가능하도록 함과 동시에 가이드수단을 구비하여 이착륙패드 상에 착륙한 드론을 배터리 교체를 위한 정위치에 정확히 위치시킬 수 있도록 하는 드론 스테이션(300) 및 이를 이용한 드론 스테이션 시스템(10)에 관한 것으로, 먼저, 본 발명이 적용되는 드론(100)의 운용 시스템은 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 드론(100), 드론 스테이션(300) 및 관제소(200)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 드론(100)은 본체부(110)와 날개부(120)를 포함하여, 다양한 분야에서 다양한 임무 또는 목적을 수행하기 위해 사용되고 있는 종래의 드론(100)이 사용될 수 있으며, 후술할 드론 스테이션(300)에서의 배터리(342) 교체 편의성을 고려하여 상단부에 배터리(342)가 장착되는 형태의 드론(100)이 사용될 수 있다.

다음, 상기 드론 스테이션(300)은 임무 수행 중인 드론(100)의 배터리(342) 교체를 주목적으로 하는 구성으로, 내부 일측에 드론(100)이 수용될 수 있는 드론수용부(310a)가 형성되고, 내부 타측에 다수의 배터리(342)와 배터리 교체장치(350) 등을 포함하는 배터리(342) 관련 구성이 설치되는 배터리 관리부(3110b)가 구비되는 중공 형상의 하우징(310)과, 상기 드론수용부(310a)의 하단에 구비되어 하우징(310)의 측면 방향으로 돌출되도록 출몰하여 드론(100)이 이착륙할 수 있도록 하는 이착륙패드(320)를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 드론 스테이션(300)의 보다 구체적인 구성 설명은 후술하기로 한다.

다음, 상기 관제소(200)는 드론(100)의 비행을 관제함과 동시에 드론 스테이션(300)으로의 이착륙을 제어하는 역할을 하는 것으로, 상기 드론(100) 및 드론 스테이션(300)과의 무선 통신을 수행하도록 구성될 수 있다.

즉, 상기 드론(100)이 드론 스테이션(300) 내부에 수용되어 대기 중인 경우, 상기 관제소(200)는 무선 통신에 의해 드론(100)에 임무 수행을 명령할 수 있는데, 이러한 경우 상기 관제소(200)는 무선 통신을 통해 드론 스테이션(300)에 먼저 비행준비 명령을 하달하여 이착륙패드(320)를 슬라이드 구동시킴으로써 드론(100)을 하우징(310)의 외부로 꺼낼 수 있도록 한다.

다음, 상기 관제소(200)는 드론 스테이션(300)으로부터의 준비완료 신호를 수신한 후 다시 드론(100)으로 이륙 명령을 하달하여 드론(100)이 비행을 시작하도록 함과 동시에 드론(100)의 비행을 관제할 수 있다.

또한, 상기 드론(100)의 배터리(342) 교체시점이나 드론(100)의 임무 완료 시점에서 상기 관제소(200)는 무선 통신에 의해 드론 스테이션(300)에 착륙 준비 명령을 하달하여, 드론 스테이션(300)이 다시 이착륙패드(320)를 준비시키도록 할 수 있고, 상기 이착륙패드(320)가 준비된 경우 드론(100)이 이착륙패드(320) 상에 안전하게 착륙할 수 있도록 관제할 수 있다.

이때, 도시하지는 않았으나, 상기 드론 스테이션(300)으로의 드론(100)의 보다 정확한 착륙을 위해 상기 이착륙패드(320) 상에는 적외선 마커(IR LED Marker), 무광 마커와 같은 착륙유도장치가 구비될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 상기 드론 스테이션(300)은 내측에 드론수용부(310a)와 배터리 관리부(3110b)가 구비된 중공 형상의 하우징(310)과, 상기 드론수용부(310a)의 하단에 위치되어 하우징(310)의 일측 방향으로 출몰되도록 슬라이드 방식에 의해 개폐되는 이착륙패드(320)를 포함할 수 있는데, 상기 하우징(310)의 일측 내부에 형성되는 드론수용부(310a)에는 이착륙패드(320)의 슬라이드 구동을 위한 제1구동장치(미도시)가 구비될 수 있다.

즉, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 이착륙패드(320)는 수납장의 서랍과 같이, 하우징(310)의 측면 방향으로 출몰되도록 슬라이드 구동될 수 있는데, 이를 위해 상기 드론수용부(310a)에는 이착륙패드(320)의 슬라이드 구동을 가이드하기 위한 가이드레일과, 이착륙패드(320)를 구동시키기 위한 제1구동모터 및 상기 제1구동모터와 이착륙패드(320)의 사이에 연결 설치되는 기어모듈이 구비될 수 있고, 상기 가이드레일, 제1구동모터 및 기어모듈이 제1구동장치로 사용될 수 있다.

또한, 상기 제1구동장치로 유공압 실린더와 같은 구동수단이 사용될 수도 있는데, 이러한 이착륙패드(320)의 슬라이드 구동을 위한 제1구동장치는 종래부터 다양한 기계장치 등에 사용되고 있는 구성으로 대체될 수 있는 것이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

그리고, 상기 이착륙패드(320)의 외측 단부에는 수직 상향으로 절곡 형성되는 커버부재(322)가 구비될 수 있는데, 상기 커버부재(322)는 이착륙패드(320)가 하우징(310)의 내측으로 인입된 상태에서 하우징(310)의 측면을 커버함으로써 하우징(310)의 내측으로 빗물이나 이물질 등이 유입되는 것을 차단시키는 역할을 할 수 있다.

또한, 상기 커버부재(322)는 상부에 드론(100)이 안착된 상태에서 이착륙패드(320)가 하우징의 내측으로 인입되는 경우 드론(100)의 후방 단부를 지지하는 역할을 할 수도 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

다음, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 드론수용부(310a)에는 가이드수단(330)이 구비될 수 있는데, 상기 가이드수단(330)은 이착륙패드(320) 상에 안착되어 하우징(310)의 내측으로 진입하는 드론(100)이 항상 정위치에 위치될 수 있도록 가이드하는 역할을 할 수 있다.

즉, 후술하겠지만, 드론수용부(310a) 내로 진입한 상태의 드론(100)에 구비된 배터리(342)는 배터리 관리부(3110b)에 구비되는 배터리 교체장치(350)의 구동에 의해 교체될 수 있는데, 드론(100)이 이착륙패드(320) 상의 정위치에 착륙하지 못하거나, 이착륙패드(320)가 하우징(310) 내측으로 인입되는 과정에서 드론(100)의 위치 변경이 발생되는 경우와 같이 드론(100)이 드론수용부(310a) 내의 정위치에 위치하지 못하게 되면 배터리 교체장치(350)를 이용한 배터리(342) 교체가 제대로 이루어지지 않게 되거나 심한 경우, 드론(100) 또는 배터리(342)의 파손이 발생될 우려가 있으므로 상기 가이드수단(330)을 통해 하우징(310)의 내측으로 진입하는 드론(100)을 가이드함으로써 드론(100)이 드론수용부(310a) 내측에서 항상 정위치에 위치될 수 있도록 구성된 것이다.

이때, 상기 가이드수단(330)은 이착륙패드(320) 및 후술할 배터리 교체장치(350)의 구동에 방해가 되지 않도록 드론수용부(310a)의 측면 하부 또는 이착륙패드(320)가 출몰하는 방향의 양측 모서리 하부에 고정 설치되는 가이드부재(332)를 포함할 수 있는데, 상기 가이드부재(332)는 수평 방향으로 서로 이격되는 한 쌍으로 이루어져 하우징(310)의 내측으로 진입하는 드론(100)의 양 측면, 보다 상세하게는 드론(100)의 본체부(110) 양 측면을 가이드하도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 가이드부재(332) 사이의 거리, 즉 폭은 드론수용부(310a)의 중심 방향으로 갈수록 좁아지도록 하여 이착륙패드(320)가 완전히 닫힌 경우 한 쌍의 가이드수단(330)에 의해 드론(100)이 정위치에서 지지될 수 있도록 구성될 수 있다.

그리고, 상기 드론수용부(310a) 내측으로 진입하는 드론(100)의 크기에 따라 가이드부재(332)의 설치위치 또는 가이드부재(332) 사이의 폭이 달라질 수 있으므로, 상기 가이드부재(332)의 고정부는 볼트 등의 체결수단(미도시)에 의해 그 위치 변경이 가능하도록 구성될 수 있다.

즉, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 가이드부재(332)는 이착륙패드(320)의 진입로에 수직 방향으로 설치되는 한 쌍의 플레이트 형상으로 형성될 수 있는데, 상기 가이드부재(332)의 일측, 즉 드론(100)이 드론수용부(310a) 내측으로 진입하는 입구 측 단부는 라운드 형상으로 형성되어 진입하는 드론(100)과의 충돌에 의해 드론(100)에 흠집 또는 손상이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 구성될 수 있다.

또한, 상기 가이드부재(332)의 타측 단부, 즉 드론수용부(310a)의 중심 방향 단부 사이의 폭은 드론(100)의 본체부(110)의 폭과 동일하게 형성되거나 상기 드론(100)의 본체부(110) 폭에 비해 배터리(342)의 정상 교체가 가능한 기설정된 오차범위 이내로 크게 형성되어, 이착륙패드(320)의 하우징(310)의 내측으로의 진입이 완료된 경우 드론(100)이 배터리(342) 교체를 위한 정위치에 위치될 수 있으며, 상기 이착륙패드(320)의 진입 과정에서 상기 가이드부재(332)에 의해 드론(100)의 이동이 제한되는 경우, 이착륙패드(320)의 후방 단부에 형성되는 커버부재(322)에 의해 드론(100)의 후방 단부가 지지되어 드론(100)이 이착륙패드(320)와 함께 정위치까지 이동할 수 있게 된다.

그리고, 상기 가이드부재(332)의 타측 단부 사이에 드론(100)의 본체부(110) 양 측면이 너무 꽉 끼는 등, 드론(100)의 본체부(110) 양 측면에 가이드부재(332)에 의한 가압력이 작용하는 경우, 드론(100)을 이륙시키기 위한 과정에서 이착륙패드(320)의 구동에 의한 드론(100)의 이동이 제대로 이루어지지 않을 수 있으므로, 상기 가이드부재(332)의 타측 단부 사이의 폭은 배터리(342)의 정상 교체가 가능한 기설정된 오차범위 이내에서 항상 드론(100)의 본체부(110) 폭 이상을 유지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 드론(100)의 날개부(120)에 보호가드(122)가 구비된 경우, 드론(100)이 드론수용부(310a)의 내측으로 진입하는 과정에서 상기 가이드수단(130)이 상기 보호가드(122)를 가이드하여 드론(100)이 정위치에 위치될 수 있도록 하거나, 상기 이착륙패드(320)의 커버부재(322)가 보호가드(122)의 후방 단부를 지지하도록 구성할 수도 있다.

그리고, 도시하지는 않았으나, 상기 가이드수단(330)으로 드론(100)의 본체부(110) 양 측면 또는 날개부(120)의 보호가드(122) 양측 단부를 가이드할 수 있는 롤러 형태를 포함하는 가이드수단이 사용될 수도 있으며, 이때 상기 롤러 형태는 드론(100)의 이동하는 방향으로 회전할 수 있도록 구성되어 드론(100)과의 마찰력을 최소화하도록 구성될 수 있다.

다음, 상기 하우징(310)의 타측 내부에 형성되는 배터리 관리부(3110b)에는 도 6에 나타낸 바와 같이, 배터리 고정부(340), 배터리 교체장치(350), 충전모듈(360), 냉각모듈(370), 히팅모듈(380) 및 제어수단(390) 등이 포함될 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 상기 배터리 고정부(340)는 드론(100)에 장착할 다수의 배터리(342)들이 고정 설치될 수 있도록 하는 역할을 하는 것으로, 다수의 배터리(342)들을 서로 이격되도록 하여 안정적으로 고정 및 거치할 수 있는 다양한 형상으로 이루어질 수 있다.

이때, 상기 배터리 고정부(340)에는 배터리(342)를 고정시키기 위한 배터리 홀더(미도시)와, 상기 배터리 홀더를 구동시키기 위한 제3구동모터(미도시)가 포함될 수 있는데, 상기 배터리 홀더 및 제3구동모터는 각각의 배터리(342)마다 개별적으로 구비될 수 있다.

또한, 상기 제3구동모터는 후술할 제어수단(390)의 제3제어부(394c)에 의해 제어될 수 있다.

다음, 상기 배터리 교체장치(350)는 드론(100)에 구비된 소모된 배터리(342)를 배터리 고정부(340)에 구비된 새로운 배터리(342)로 자동으로 교체하기 위한 구성으로, 도킹(docking) 방식을 이용하여 배터리(342)를 분리 및 설치할 수 있도록 구성될 수 있다.

즉, 종래의 스테이션의 경우 대부분 착륙된 드론(100)의 배터리(342)를 새롭게 충전시키는 방식을 사용하므로, 충전에 소요되는 시간으로 인해 효율적인 드론(100)의 운용이 어려웠던 것임에 비해, 본 발명에서와 같이 배터리(342) 교체 방식을 사용할 경우, 착륙된 드론(100)의 배터리(342)를 교체하여 새롭게 이륙시킬 때까지의 소요시간이 약 1분 정도로 단축될 수 있으므로 보다 다양하고 효율적인 드론(100)의 운용이 가능하게 된다.

보다 상세히 설명하면, 상기 배터리 교체장치(350)는 도 5에 나타낸 바와 같이, LM가이드(352), 배터리 파지부(354) 및 제2구동장치(미도시)를 포함할 수 있는데, 이는 3D 프린터와 유사한 방식으로 작동될 수 있다.

즉, 상기 LM가이드(352)는 하우징(310)의 내측에 횡방향, 즉 수평방향으로 설치되어 배터리 파지부(354)의 횡방향 이동을 가이드하는 역할을 하는 것이고, 상기 배터리 파지부(354)는 LM가이드(352)의 하단에 구비되어 배터리(342)를 파지하는 역할을 하는 것이며, 상기 제2구동장치는 LM가이드(352)를 전,후 및 상,하 방향으로 구동시키는 역할을 하는 것이다.

이에 따라, 상기 배터리 교체장치(350)는 좌우, 전후 및 상하의 3축 방향으로의 자유로운 구동이 가능하여 배터리 파지부(354)를 이용하여 드론(100)에 구비된 소모된 배터리(342)를 인출함과 동시에 배터리 고정부(340)에 구비된 새로운 배터리(342)를 드론(100)에 장착시킬 수 있다.

이때, 상기와 같은 배터리 교체장치(350)의 3축 방향 구동을 위해 다수의 제2구동모터(미도시)가 사용될 수 있는데, 상기 제2구동모터의 제어는 후술할 제어수단(390)의 제2제어부(394b)를 통해 이루어질 수 있다.

다음, 상기 충전모듈(360)은 배터리 고정부(340)에 구비된 배터리(342)들을 충전시키는 역할을 하는 것으로, 충전방식으로는 상기 배터리(342)들을 순차적으로 충전시키는 방식 또는 다수의 배터리(342)들을 동시에 충전시키는 병렬 충전 방식이 선택적으로 사용될 수 있다.

또한, 상기 충전모듈(360)은 정밀충전 기능, 스토리지 모드 기능, 배터리(342)의 방전 및 저항 검사 기능, 배터리(342) 사이클 확인 기능 등을 구비할 수 있고, 통신 기능을 구비하여 각 배터리(342)의 충전 상태를 포함하는 배터리(342) 정보를 후술할 제어수단(390)의 임베디드 PC(392)로 전송할 수 있다.

그리고, 상기 충전모듈(360)로 공급되는 전원으로는 외부의 상시전원이나 태양광을 이용한 전원 등이 사용될 수 있다.

다음, 상기 냉각모듈(370) 및 히팅모듈(380)은 드론 스테이션(300)을 구성하는 하우징(310)의 내부 온도 또는 배터리 관리부(3110b)의 온도를 약 5℃ ~ 30℃의 상온 수준으로 일정하게 유지시키기 위한 구성으로, 배터리(342)의 용량 및 수명 감소를 방지하기 위한 목적으로 사용될 수 있다.

이때, 상기 냉각모듈(370)로는 공랭식 또는 수냉식 냉각모듈(370)이 사용될 수 있고, 히팅모듈(380)로는 전기히터가 사용될 수 있는 등 기존의 배터리(342) 냉각 또는 히팅에 사용되는 다양한 방식이 상기 냉각모듈(370) 및 히팅모듈(380)로 사용될 수 있다.

즉, 하절기에는 냉각모듈(370)을 가동하여 상기 하우징(310)의 내부 온도가 30℃ 이하로 유지될 수 있도록 하고, 동절기에는 히팅모듈(380)을 가동하여 하우징(310)의 내부 온도가 5℃ 이상을 유지하도록 할 수 있는데, 이와 같은 냉각모듈(370) 및 히팅모듈(380)의 제어는 후술할 제어수단(390)의 제5제어부(396b)에서 이루어질 수 있다.

또한, 상기 하우징(310)의 내부에는 배터리(342)가 구비되는 배터리 고정부(340)의 온도를 측정하기 위한 온도센서(미도시)가 구비되어, 상기 온도센서에 의해 측정된 온도에 따라 냉각모듈(370) 및 히팅모듈(380)의 구동 여부를 결정할 수 있고, 상기 배터리(342)가 고정 설치되는 배터리 고정부(340)에는 배터리(342)가 내측에 수용될 수 있도록 하는 형태의 단열재가 구비되어 배터리(342)의 온도 변화를 최소화할 수 있도록 구성될 수도 있다.

한편, 상기 하우징(310)의 내부에는 제1카메라(312)가 구비될 수 있는데, 상기 제1카메라(312)는 하우징(310)의 내부 모습을 촬영하여 후술할 제어수단(390)의 임베디드 PC(392) 및 관제소(200)로 전송하는 역할을 하는 것으로, 이를 통해 관제소(200)에서는 드론(100)의 정위치 존재 여부, 배터리(342) 교체 과정 및 배터리(342) 보관 상태 등을 육안으로 확인 및 기록할 수 있게 된다.

또한, 상기 하우징(310)의 외부에는 제2카메라(314)가 구비될 수 있는데, 상기 제2카메라(314)는 드론 스테이션(300)의 주변 상황을 촬영하여 임베디드 PC(392) 및 관제소(200)로 전송하는 역할을 하는 것으로, 이를 통해 관제소(200)에서는 드론 스테이션(300)의 주변 상황, 이착륙패드(320)를 통한 드론(100)의 이착륙 상황 등을 실시간으로 확인 및 기록할 수 있다.

이때, 상기 제2카메라(314)는 하우징(310)의 외측면에 다수 개가 설치될 수 있는데, 이는 사각지대가 형성되지 않도록 하기 위함이다.

또한, 상기 하우징(310)의 외부에는 기상측정모듈(316)이 설치될 수 있는데, 상기 기상측정모듈(316)은 드론 스테이션(300) 주변의 기상상황을 측정하여 측정결과를 임베디드 PC(392) 및 관제소(200)로 전송하는 역할을 하는 것으로, 상기 기상측정모듈(316)에 의해 측정될 수 있는 기상상황으로는 기온, 습도, 기압, 풍향, 풍속 및 강수량 등이 포함될 수 있다.

즉, 상기 드론(100)의 이착륙 제어나, 드론 스테이션(300)에 구비된 냉각모듈(370) 및 히팅모듈(380)의 구동 여부 등은 드론 스테이션(300) 주변의 기상상황에 따라 달라질 수 있으므로, 상기 관제소(200)에서는 기상측정모듈(316)에 의해 측정되는 드론 스테이션(300) 주변의 기상상황을 실시간으로 파악하여 드론(100) 및 드론 스테이션(300)의 구동 제어에 활용할 수 있다.

다음, 상기 제어수단(390)은 관제소(200)와의 무선 통신을 수행하고, 드론 스테이션(300)의 구동을 제어하는 역할을 하는 것으로, 도 7에 나타낸 바와 같이, 임베디드 PC(392), 모션 제어부(394) 및 상태 제어부(396)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 임베디드 PC(392)는 관제소(200)와 연동하여 드론 스테이션(300)의 구동을 통합적으로 제어하는 역할을 하는 것으로, 관제소(200)와의 무선 통신을 통해 드론 스테이션(300)의 구동 정보 및 상태 정보 등을 전송함과 동시에 모션 제어부(394) 및 상태 제어부(396)를 이용한 각 구성요소들의 제어명령을 생성할 수 있다.

다음, 상기 모션 제어부(394)는 임베디드 PC(392)에 연결 설치되어 관제소(200)로부터 전송되는 제어명령 또는 임베디드 PC(392)에서 자체적으로 생성되는 제어명령에 의해 드론 스테이션(300)에 구비되는 구동모터들의 구동을 제어하는 역할을 하는 것으로, 제1 내지 제3제어부(394a,394b,394c)를 포함할 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 상기 제1제어부(394a)는 이착륙패드(320)의 구동을 제어하기 위한 구성으로, 상기 제1구동장치에 포함되는 제1구동모터를 제어함으로써 이착륙패드(320)의 슬라이드 구동을 제어할 수 있다.

다음, 상기 제2제어부(394b)는 배터리 교체장치(350)의 구동을 제어하기 위한 구성으로, 배터리 교체장치(350)에 구비되는 다수의 제2구동모터들을 제어함으로써, 배터리(342) 교체작업시 배터리 교체장치(350)의 3축 방향으로의 구동을 제어할 수 있다.

다음, 상기 제3제어부(394c)는 배터리 고정부(340)의 구동을 제어하기 위한 구성으로, 상기 배터리 홀더를 작동시키는 제3구동모터를 제어함으로써 배터리(342) 교체작업시 배터리 교체장치(350)가 배터리 홀더에 의한 고정 상태가 해제된 배터리(342)를 파지하여 드론(100)에 설치할 수 있도록 한다.

한편, 상기 상태 제어부(396)는 마찬가지로 임베디드 PC(392)에 연결 설치되어 배터리(342) 및 드론 스테이션(300)의 내,외부 상태를 감시 및 제어하는 역할을 하는 것으로, 제4 내지 제6제어부(396a,396b,396c)를 포함할 수 있다.

보다 상세히 설명하면, 상기 제4제어부(396a)는 충전량을 포함하는 배터리(342)의 상태를 감시하여 배터리(342)의 충전량 및 이상여부를 확인하기 위한 구성으로, 이를 통해 충전모듈(360)을 통한 배터리(342)의 충전 여부를 결정하고, 배터리(342) 교체작업시 사용될 배터리(342)를 결정할 수 있다.

이때, 상기 배터리(342)는 배터리 고정부(340)에 고정 설치된 배터리(342)는 물론, 드론(100)에 장착되어 있는 배터리(342)도 포함될 수 있으며, 드론(100)에 장착된 상태의 배터리(342)는 상기 충전모듈(360)에 의해 상태정보가 확인될 수 있다.

또한, 상기 제4제어부(396a)를 통해 획득된 배터리(342) 상태정보는 임베디드 PC(392)를 통해 관제소(200)로 전송될 수 있고, 상기 배터리(342) 충전 여부 결정이나 교체작업시 사용될 배터리(342)의 결정은 임베디드 PC(392) 또는 관제소(200)에 의해 이루어질 수도 있다.

다음, 상기 제5제어부(396b)는 하우징(310), 즉 드론 스테이션(300)의 실내 온도 유지를 위한 냉각 모듈의 구동 및 히팅 모듈의 구동을 제어하기 위한 구성으로, 상기 기상측정모듈(316)에 의해 측정된 드론 스테이션(300) 주변의 기온 또는 하우징(310) 내부에 별도로 설치된 온도센서에 의해 측정된 내부 온도에 따라 냉각 모듈 및 히팅 모듈의 구동을 제어할 수 있다.

이때, 상기 제5제어부(396b)에 의한 냉각 모듈 및 히팅 모듈의 구동은 관제소(200) 또는 임베디드 PC(392)로부터의 명령에 의해 수행될 수 있고, 하우징(310) 내부 온도 또는 드론 스테이션(300)의 주변 기온의 상한과 하한을 설정하여, 제5제어부(396b) 자체적으로 내부 온도 또는 주변 기온이 상한을 초과하는 경우 냉각 모듈을 구동시키고, 내부 온도 또는 주변 기온이 하한 미만으로 내려가는 경우 히팅 모듈을 구동시키도록 구성할 수도 있다.

다음, 상기 제6제어부(396c)는 제1 및 제2카메라(312,314)의 구동 및 기상측정모듈(316)의 구동을 제어하고, 제1 및 제2카메라(312,314)에 의한 드론 스테이션(300) 내,외부의 촬영 영상 및 기상측정모듈(316)에 의해 측정된 측정결과, 즉 기상정보들을 임베디드 PC(392)로 전송하는 역할을 하는 것으로, 드론(100) 및 드론 스테이션(300)의 구동 및 제어를 위해 드론 스테이션(300) 내,외부의 상황을 실시간으로 파악하는 것이 무엇보다 중요하므로, 상기 제1 및 제2카메라(312,314)에 의한 촬영 영상 및 기상측정모듈(316)에 의해 측정된 기상정보들을 제6제어부(396c)에서 임베디드 PC(392)와 관제소(200)로 동시에 전송할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 드론 스테이션 시스템(10)은 다수 개의 드론 스테이션(300)들을 포함하는 것으로, 도 8에 나타낸 바와 같이, 전술한 바와 같은 구성들, 즉 드론수용부(310a)와 배터리 관리부(3110b)를 포함하는 하우징(310)과 이착륙패드(320)를 포함하는 드론 스테이션(300)이 다단으로 적층 설치되도록 구성될 수 있는데, 이를 통해 보다 많은 대수의 드론(100)을 동시에 수용할 수 있음은 물론 다수 대의 드론(100)에 대한 배터리(342) 교체 또한 동시에 이루어질 수 있다.

즉, 종래의 드론 스테이션의 경우 드론(100)의 이착륙을 위한 이착륙패드가 하우징의 상부에 형성되어, 하우징의 상단부 개폐를 통해 드론(100)의 이착륙이 이루어지므로 드론 스테이션의 다단 적층 설치가 구조적으로 불가능하였던 것임에 비해, 본 발명에서는 전술한 바와 같이, 이착륙패드(320)의 개폐가 하우징(310)의 측면 방향으로 출몰되도록 하는 슬라이드 방식에 의해 이루어지므로, 드론 스테이션(300)의 다단 적층 설치가 가능하게 되고, 그에 따라 설치 공간을 많이 차지하지 않으면서도 다수 대의 드론(100)을 동시에 수용 및 배터리(342) 교체할 수 있게 되어 드론(100) 운용의 효율성을 대폭 향상시킬 수 있다.

이때, 본 발명에 따른 드론 스테이션 시스템(10)의 각 층 구성은 전술한 실시예에서의 드론 스테이션(300)의 구성과 동일할 수 있으며, 이웃하는 층에 구비되는 이착륙패드(320)는 서로 다른 방향으로의 측면 방향으로 출몰되도록 함으로써 각 층에 구비되는 이착륙패드(320)를 이용한 드론(100)의 이착륙이 동시에 이루어질 수 있도록 구성될 수 있다.

보다 바람직하게는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 이웃하는 층에 구비되는 이착륙패드(320)를 서로 반대 방향을 향해 출몰되도록 설치함으로써 각 층에서의 드론(100) 이착륙시 발생될 수 있는 간섭 현상을 최소화하도록 구성될 수 있다.

이하에서는 도 9에 도시된 내용을 참고로 하여 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 드론 스테이션(300) 및 드론 스테이션 시스템(10)의 운용 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 드론(100)이 드론 스테이션(300)의 내부, 즉 하우징(310)의 드론수용부(310a)에 수용되어 있는 상태에서 임무를 시작하고자 하는 경우, 관제소(200)는 무선 통신에 의해 드론 스테이션(300)의 임베디드 PC(392)로 이륙 준비 신호를 전송한다.

상기 임베디드 PC(392)는 제3제어부(394c)를 통해 제3구동모터를 제어하여 드론(100)에 장착하고자 하는 배터리(342)의 배터리 홀더를 개방시켜 배터리(342) 고정상태를 해제시킨 후, 제2제어부(394b)를 통해 배터리 교체장치(350)의 구동을 제어하여 고정상태가 해제된 배터리(342)를 드론(100)에 장착시킨다.

그 후, 상기 임베디드 PC(392)는 제1제어부(394a)를 통해 제1구동장치를 제어하여 이착륙패드(320)를 슬라이드 구동시켜 하우징(310)의 측면 방향으로 개방시킨 후 관제소(200)로 이륙준비 완료 신호를 전송한다.

상기 관제소(200)에서는 드론(100)과의 무선통신을 통해 드론(100)을 제어하여 이착륙패드(320)로부터 드론(100)을 이륙시킨 후 임무 수행을 제어하고, 임베디드 PC(392)는 제1제어부(394a)를 통해 제1구동장치를 제어하여 이착륙패드(320)를 다시 하우징(310) 내측으로 슬라이드 구동시킨다.

상기 드론(100)이 다시 드론 스테이션(300)으로 복귀하는 경우, 관제소(200)에서는 임베디드 PC(392)로 드론(100) 복귀 신호를 전송하고, 상기 임베디드 PC(392)는 제1제어부(394a)를 통해 이착륙패드(320)를 다시 개방시킨 후 관제소(200)로 준비 완료신호를 전송한다.

상기 관제소(200)는 드론(100)을 제어하여 드론(100)을 이착륙패드(320) 상에 착륙시키고, 착륙이 완료되면 상기 임베디드 PC(392)는 제1제어부(394a)를 통해 이착륙패드(320)를 다시 하우징(310) 내측으로 슬라이드 구동시킨다.

이때, 상기 이착륙패드(320)의 구동에 의해 하우징(310)의 드론수용부(310a) 내측으로 진입하는 드론(100)은 가이드수단(330)에 의해 가이드되어 배터리(342) 교체를 위한 정위치에 위치할 수 있게 된다.

상기와 같이, 드론(100)이 드론 스테이션(300)의 내부로 복귀한 후, 관제소(200)에서는 해당 드론(100)의 추가 임무수행 여부를 임베디드 PC(392)로 전송하는데, 먼저 해당 드론(100)의 임무가 완료된 경우, 임베디드 PC(392)는 제4제어부(396a)를 통해 충전모듈(360)을 제어하여 드론(100)에 장착된 배터리(342)의 상태 정보를 확인한 후, 제2제어부(394b)를 통해 배터리 교체장치(350)를 제어하여 배터리(342)를 드론(100)으로부터 분리시켜 배터리 고정부(340)에 위치시키고, 제3제어부(394c)를 통해 배터리 홀더를 구동하여 고정시킨다.

그 후, 상기 임베디드 PC(392)는 제4제어부(396a)를 통해 충전모듈(360)을 제어하여 고정된 배터리(342)의 충전을 시작하고, 관제소(200)로 배터리(342) 충전 신호를 전송하여 최종적으로 드론(100)의 임무가 종료된다.

다음, 상기 드론(100)의 임무가 완료되지 않았거나, 추가 임무가 부여되는 경우, 마찬가지로 임베디드 PC(392)는 제4제어부(396a)를 통해 드론(100)에 장착된 배터리(342)의 상태 정보를 확인한 후, 제2제어부(394b)를 통해 배터리 교체장치(350)를 제어하여 배터리(342)를 드론(100)으로부터 분리시켜 배터리 고정부(340)에 위치시킨 다음, 제3제어부(394c)를 통해 배터리 홀더를 구동하여 고정시키고, 제4제어부(396a)를 통해 충전모듈(360)을 제어하여 고정된 배터리(342)를 충전시킨다.

이와 동시에 상기 임베디드 PC(392)는 제4제어부(396a)로부터 드론(100)에 새롭게 장착될 수 있는 배터리(342) 정보를 수신하여, 제3제어부(394c)를 통해 해당 배터리(342)의 고정 상태를 해제시키고, 제2제어부(394b)를 통해 배터리 교체장치(350)를 제어하여 고정 상태가 해제된 새로운 배터리(342)를 드론(100)에 장착시킨다.

새로운 배터리(342)의 장착이 완료되면, 상기 임베디드 PC(392)는 해당 정보를 관제소(200)로 전송하고, 상기 관제소(200)에서는 이를 확인한 후 즉시 또는 정해진 시간에 임베디드 PC(392)로 이륙 준비 신호를 전송한다.

이륙 준비 신호를 수신한 임베디드 PC(392)는 제1제어부(394a)를 통해 제1구동장치를 제어하여 이착륙패드(320)를 슬라이드 구동시켜 하우징(310)의 측면 방향으로 개방시킨 후 관제소(200)로 이륙준비 완료 신호를 전송하고, 관제소(200)에서는 무선 통신에 의해 드론(100)을 직접 제어하여 이륙 및 임무 수행을 진행하며, 상기 임베디드 PC(392)는 드론(100)이 이륙한 후 다시 제1제어부(394a)를 통해 이착륙패드(320)를 하우징(310) 내측으로 슬라이드 구동시켜, 드론 스테이션(300)을 폐쇄시킨다.

따라서, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 드론 스테이션(300) 및 이를 이용한 드론 스테이션 시스템(10)에 의하면, 드론(100)이 이착륙하는 이착륙패드(320)를 슬라이드 방식에 의해 드론 스테이션(300)의 측면 방향으로 개폐시킬 수 있도록 함으로써 설치 공간을 최소화하면서도 한꺼번에 다수의 드론(100)을 수용할 수 있는 다층 구조를 갖는 드론 스테이션 시스템(10)의 실현이 가능하고, 그에 따라 드론(100)의 배터리(342) 교체에 소요되는 시간을 최소화할 수 있음은 물론 드론(100) 운용의 효율성을 대폭 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 드론 스테이션(300)의 내부에 드론(100)의 출입을 가이드하는 가이드수단(330)을 구비하여 이착륙패드(320) 상에 착륙한 드론(100)을 배터리(342) 교체를 위한 정위치에 정확히 위치시킬 수 있도록 함으로써 단순한 구조에 의해 배터리(342) 교체의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 등의 다양한 장점을 갖는 것이다.

전술한 실시예들은 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 드론 스테이션(300)을 구성하는 하우징(310)의 외형을 원통 형상으로 하거나, 드론 스테이션(300) 또는 드론 스테이션 시스템(10)에 알람수단을 구비하여 이착륙패드(320)의 출몰과 같은 드론 스테이션(300)의 동작 전,후 일정시간에 알람신호를 발생시킬 수 있는 등 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

10 : 드론 스테이션 시스템 100 : 드론
110 : 본체부 120 : 날개부
122 : 보호가드 200 : 관제소
300 : 드론 스테이션 310 : 하우징
310a : 드론수용부 310b : 배터리 관리부
312 : 제1카메라 314 : 제2카메라
316 : 기상측정모듈 320 : 이착륙패드
322 : 커버부재 330 : 가이드수단
332 : 가이드부재 340 : 배터리 고정부
342 : 배터리 350 : 배터리 교체장치
352 : LM가이드 354 : 배터리 파지부
360 : 충전모듈 370 : 냉각모듈
380 : 히팅모듈 390 : 제어수단
392 : 임베디드 PC 394 : 모션 제어부
394a : 제1제어부 394b : 제2제어부
394c : 제3제어부 396 : 상태 제어부
396a : 제4제어부 396b : 제5제어부
396c : 제6제어부

Claims

드론이 내측에 수용되는 드론수용부, 배터리, 배터리 교체장치 및 제어수단을 포함하는 드론 스테이션에 있어서,
일측 내부에 상기 드론수용부가 구비되고, 타측 내부에 배터리, 배터리 교체장치 및 제어수단을 포함하는 배터리 관리부가 구비되는 중공 형상의 하우징과,
상기 드론수용부의 하단에 위치되어 하우징의 일측 방향으로 출몰되도록 하여 슬라이드 방식에 의해 개폐되는 이착륙패드를 포함하되,
상기 배터리 관리부는 다수의 배터리가 일정 간격으로 이격되도록 고정 설치되는 배터리 고정부와, 상기 배터리 고정부에 고정 설치된 배터리들을 충전시키기 위한 충전모듈과, 상기 배터리 고정부를 냉각 및 가열하기 위한 냉각 모듈 및 히팅 모듈을 더 포함하는 드론 스테이션.
제 1항에 있어서,
상기 드론수용부에는 이착륙패드 상에 안착되어 하우징의 내측으로 진입하는 드론을 정위치로 가이드하기 위한 가이드수단이 구비된 것을 특징으로 하는 드론 스테이션.
제 2항에 있어서,
상기 가이드수단은 서로 수평 방향으로 이격되도록 하여 하우징의 안쪽 측면에 일측 단부가 고정 설치되는 한 쌍의 가이드부재를 포함하고, 드론수용부의 중심 방향으로 갈수록 폭이 좁아지도록 설치된 것을 특징으로 하는 드론 스테이션.
삭제
제 1항에 있어서,
상기 제어수단은 드론 스테이션의 구동을 통합적으로 제어하는 임베디드 PC와, 상기 임베디드 PC에 연결 설치되어 드론 스테이션에 구비되는 구동모터들의 동작을 제어하는 모션 제어부 및 상기 임베디드 PC에 연결 설치되어 배터리 및 드론 스테이션의 내,외부 상태를 감시 및 제어하는 상태 제어부를 포함하는 드론 스테이션.
제 5항에 있어서,
상기 드론수용부에는 이착륙패드를 슬라이드 구동시키기 위한 제1구동모터를 포함하는 제1구동장치가 구비되고,
상기 배터리 교체장치는 하우징에 전,후 및 상,하 방향으로 이동 가능하도록 설치되는 LM가이드와, 상기 LM가이드의 하단에 구비되는 배터리 파지부 및 상기 배터리 파지부를 3축 방향으로 이동시킬 수 있도록 하는 다수의 제2구동모터를 포함하며,
상기 배터리 고정부는 배터리를 고정시키기 위한 배터리 홀더와, 상기 배터리 홀더를 개폐시키는 제3구동모터를 포함하는 드론 스테이션.
제 6항에 있어서,
상기 모션 제어부는 이착륙패드의 구동 제어를 위한 제1제어부와, 상기 배터리 교체장치의 구동 제어를 위한 제2제어부 및 상기 배터리 고정부의 구동 제어를 위한 제3제어부를 포함하는 드론 스테이션.
제 5항에 있어서,
상기 하우징의 내측 및 외측에는 각각 제1 및 제2카메라가 구비되고, 상기 하우징의 외측에는 주변의 기상상황을 측정하기 위한 기상측정모듈이 구비된 것을 특징으로 하는 드론 스테이션.
제 8항에 있어서,
상기 상태 제어부는 배터리의 충전 상태를 감시하여 충전모듈에 의한 배터리 충전여부 및 드론에 장착될 배터리를 결정하는 제4제어부와,
상기 기상측정모듈에서 측정된 온도에 따라 상기 냉각 모듈 및 히팅 모듈의 구동을 제어하는 제5제어부 및
상기 제1 및 제2카메라와 기상측정모듈의 구동을 제어하고, 제1 및 제2카메라에 의한 촬영 영상 및 기상측정모듈의 측정 결과를 임베디드 PC 및 관제소로 전송하는 제6제어부를 포함하는 드론 스테이션.
제 1항 내지 제 3항 및 제 5항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 드론 스테이션이 다단으로 적층 설치된 것을 특징으로 하는 드론 스테이션 시스템.