KR102453860B1 - Apparatus for Unmanned Aerial Vehicle Control of Gimbal Structure Mountable with Cellphone and Controlling Unmanned Aerial Vehicle System Comprising the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따르면, 다종의 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조를 포함하며 외부의 제어 명령을 입력 받아 짐벌의 회전을 제어하고, 비행 정보 및 비행 명령을 전달하는 통신의 허브 역할을 수행하는 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치가 개시된다.According to the present invention, the gimbal includes a gimbal structure in which multiple types of terminals can be mounted, controls the rotation of the gimbal by receiving an external control command, and serves as a communication hub for transmitting flight information and flight commands. Disclosed is an apparatus for controlling an unmanned moving object of a structure.
Description
본 발명은 무인 이동체 제어 장치 및 이를 포함하는 무인 이동체 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치 및 이를 포함하는 무인 이동체 제어 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an unmanned moving object control apparatus and an unmanned moving object control system including the same, and more particularly, to an unmanned moving object control apparatus having a gimbal structure that can be mounted on a terminal, and an unmanned moving object control system including the same.
일반적으로, 무인 이동체란 사람이 타지 않고 무선전파 유도에 의해 비행하거나, 사전에 입력된 프로그램에 따라 또는 비행체 스스로 주위 환경(장애물, 항로)을 인식하고 판단하여 자율 비행하는 비행체를 의미할 수 있다.In general, an unmanned mobile vehicle may refer to an aircraft that flies by radio wave guidance without a human being, or that autonomously flies by recognizing and judging the surrounding environment (obstacles, route) according to a pre-entered program or by itself.
이러한 무인 이동체는, 광학 센서, 적외선 센서, 레이더 센서 등을 탑재하여 감시, 정찰, 정밀공격 무기 유도, 통신/정보 중계 등 군사적 목적에서 활용될 수 있으며, 재난 사고 및 방재, 지형 및 환경 변화 감시, 연구 개발, 촬영, 물류, 통신 등의 민간 분야로 확대되고 있다. 또한, 상업적 목적의 무인 이동체뿐만 아니라, 복수의 로터(rotor) 또는 프로펠러(propeller)를 포함하는 헬리콥터 모양의 레저용 무인 이동체가 상용화되는 등 무인 이동체의 활용분야가 다양해지고 있다.These unmanned moving objects, equipped with optical sensors, infrared sensors, and radar sensors, can be used for military purposes such as surveillance, reconnaissance, precision attack weapon guidance, communication/information relay, etc. It is expanding to the private sector such as R&D, filming, logistics, and communication. In addition, as well as unmanned vehicles for commercial purposes, the fields of application of unmanned vehicles are diversifying, such as helicopter-shaped unmanned vehicles for leisure including a plurality of rotors or propellers are commercialized.
기존의 무인 이동체는 영상을 획득하기 위해 하단에 카메라를 부착하여 운용해왔으며, 무인 이동체가 비행함에 따라 축이 불안정해지며, 이로 인해 무인 이동체를 통해 획득한 영상 또한 변형되어 불완전한 영상을 얻게 되는 문제가 있다. 또한, 무인 이동체와 무선으로 통신을 수행할 수 있는 범위를 벗어나는 경우, 통신을 수행할 수 없는 문제가 있다.Existing unmanned vehicles have been operated by attaching a camera to the bottom to acquire images, and as the unmanned vehicle flies, the axis becomes unstable. there is In addition, when it is out of a range capable of performing wireless communication with an unmanned mobile device, there is a problem in that communication cannot be performed.
본 발명은 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치로 다종의 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조를 포함하며 외부의 제어 명령을 입력 받아 짐벌의 회전을 제어하고, 비행 정보 및 비행 명령을 전달하는 통신의 허브 역할을 수행하는데 그 목적이 있다.The present invention is an unmanned mobile body control device of a gimbal structure that can be mounted on a terminal, and includes a gimbal structure that can be mounted on a variety of terminals. Its purpose is to serve as a hub.
또한, 별도의 조종 장치 및 영상장치를 사용하지 않고 스마트폰을 영상획득 및 드론 제어에 사용하여 드론의 조종 거리의 제약을 없애고 스마트폰이 가진 다양한 촬영기능을 드론에 활용할 수 있게 하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, another purpose is to eliminate the limitation of the drone's control distance and to utilize the various shooting functions of the smartphone to the drone by using the smartphone for image acquisition and drone control without using a separate control device and imaging device. have.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other objects not specified in the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치는, 짐벌 구조의 무인 이동체를 제어하는 장치에 있어서, 상기 무인 이동체와 연결되며, 제어 명령에 따라 다축 짐벌을 구동하는 짐벌 구동부; 상기 짐벌 구동부의 하단에 단말이 탑재되는 탑재부; 상기 짐벌 구동부와 상기 탑재부를 연결하는 링크부; 및 상기 짐벌 구동부로 상기 다축 짐벌의 자세를 제어하기 위한 자세 제어 명령을 전송하고, 상기 무인 이동체로 비행 명령을 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.In order to solve the above problems, the apparatus for controlling an unmanned moving object having a gimbal structure that can be mounted on a terminal according to an embodiment of the present invention is a device for controlling an unmanned moving object having a gimbal structure, and is connected to the unmanned moving object, and receives a control command. a gimbal driving unit for driving a multi-axis gimbal; a mounting unit on which a terminal is mounted at a lower end of the gimbal driving unit; a link unit connecting the gimbal driving unit and the mounting unit; and a control unit for transmitting an attitude control command for controlling the attitude of the multi-axis gimbal to the gimbal driving unit and transmitting a flight command to the unmanned moving unit.
바람직하게는, 상기 링크부는, 상기 단말과 단자를 통해 연결되어 유선 또는 무선으로 상기 자세 제어 명령 및 상기 비행 명령을 주고 받으며, 상기 단말로부터 획득된 영상을 상기 제어부에 전달하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the link unit is connected to the terminal through a terminal to exchange the posture control command and the flight command by wire or wirelessly, and transmits the image obtained from the terminal to the control unit.
바람직하게는, 상기 짐벌 구동부는, 상기 짐벌 구동부는 방향축에 대해 회전하는 각도를 측정하는 각도 측정부를 포함하고, 상기 짐벌 구동부는 상기 각도 측정부에서 측정한 회전하는 각도와 기 설정된 각도를 비교하여 상기 기 설정된 각도를 유지하도록 상기 자세 제어 명령에 따라 구동하여 상기 방향축에 대해 회전하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the gimbal driving unit includes an angle measuring unit that measures an angle of rotation with respect to the direction axis of the gimbal driving unit, and the gimbal driving unit compares the rotating angle measured by the angle measuring unit with a preset angle. It is driven according to the posture control command to maintain the preset angle and rotates about the direction axis.
바람직하게는, 상기 짐벌 구동부는, 상기 무인 이동체와 연결되는 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동하며, 3축 센서를 포함하고, 상기 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제1 구동부, 상기 제2 축을 기준으로 회전하는 제2 구동부 및 상기 제3 축을 기준으로 회전하는 제3 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the gimbal driving unit drives around a first axis connected to the unmanned moving object and a second axis and a third axis perpendicular to the first axis, and includes a three-axis sensor, and the first axis is the center of the first axis. and a first driving unit rotatably coupled to each other, a second driving unit rotating based on the second axis, and a third driving unit rotating based on the third axis.
바람직하게는, 상기 제1 구동부는 상기 무인 이동체와 연결되어 고정되는 부분을 상기 제1 축을 기준으로 회전시키고, 상기 제2 구동부는 상기 링크부와 상기 탑재부가 연결되는 부분을 상기 제2 축을 기준으로 회전시키며, 상기 제3 구동부는 상기 탑재부를 상기 제3 축을 기준으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.Preferably, the first driving unit rotates a part connected to and fixed to the unmanned moving body based on the first axis, and the second driving unit rotates a part connected to the link unit and the mounting unit with respect to the second axis. rotated, and the third driving unit rotates the mounting unit based on the third axis.
바람직하게는, 상기 제어부는, 외부의 원격 조정 장치와 통신 가능하도록 마련되는 통신부; 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 이동 경로에 따라 상기 무인 이동체를 제어하는 상기 비행 명령을 생성하는 비행 제어부; 및 상기 짐벌 구동부를 구동하기 위한 상기 자세 제어명령을 생성하는 짐벌 제어부를 포함한다.Preferably, the control unit comprises: a communication unit provided to be able to communicate with an external remote control device; a flight control unit for generating the flight command for controlling the unmanned moving object according to a movement path to a destination to which the unmanned moving object wants to move; and a gimbal control unit generating the posture control command for driving the gimbal driving unit.
바람직하게는, 상기 짐벌 제어부는, 상기 비행 명령에 의해 무인 이동체가 이동함에 따라 이동 위치 별로 목표 각도를 설정하고, 상기 무인 이동체의 비행 시 외부 환경에 의해 변화하는 변형 각도를 상기 짐벌 구동부에서 전달 받으며, 상기 목표 각도 및 상기 변형 각도를 이용하여 상기 무인 이동체의 변형에 따라 상기 짐벌 제어부를 상기 목표 각도로 제어하기 위한 제어 각도를 산출하여 상기 제어 각도에 따른 상기 자세 제어명령을 생성하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the gimbal control unit sets a target angle for each moving position as the unmanned moving object moves according to the flight command, and receives a deformation angle changed by an external environment when the unmanned moving object is flying from the gimbal driving unit. , by using the target angle and the deformation angle to calculate a control angle for controlling the gimbal control unit to the target angle according to the deformation of the unmanned moving object to generate the posture control command according to the control angle .
바람직하게는, 상기 목표 각도는, 상기 단말을 통해 촬영하는 목표물을 기준으로 설정되어 상기 무인 이동체가 이동하는 이동 위치를 기준으로 설정되며, 미리 저장된 장애물 지도에 표시된 장애물을 피하면서 상기 단말이 기 설정된 각도를 향하도록 설정되고, 상기 목표물은 상기 무인 이동체의 비행 전에 미리 설정되거나, 상기 단말에 의해 촬영된 영상을 통해 상기 외부의 원격 조정 장치에서 설정되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the target angle is set based on a target photographed through the terminal and is set based on a moving position of the unmanned mobile body, and the terminal is preset while avoiding obstacles displayed on a pre-stored obstacle map. It is set to face an angle, and the target is set in advance before flight of the unmanned moving object, or is set in the external remote control device through an image captured by the terminal.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 무인 이동체의 비행 속도 및 비행 방향에 의해 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치가 장애물에 의해 충돌할 것으로 예측하고, 상기 짐벌 구동부에 회피 신호를 전송하는 사고 발생 예측부를 더 포함하고, 상기 사고 발생 예측부는 상기 비행 속도가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 제1 사고 발생을 예측하는 제1 사고 발생 예측부; 및 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치와 상기 장애물과의 거리가 기 설정된 임계치 미만인 경우, 제2 사고 발생을 예측하는 제2 사고 발생 예측부를 포함하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the control unit predicts that the unmanned moving object control device of the gimbal structure will collide with an obstacle by the flight speed and flight direction of the unmanned moving object, and transmits an avoidance signal to the gimbal driving unit. Further comprising, the accident occurrence prediction unit, when the flight speed exceeds a preset threshold, a first accident occurrence prediction unit for predicting the occurrence of a first accident; and a second accident occurrence prediction unit for predicting the occurrence of a second accident when the distance between the unmanned moving object control device having the gimbal structure and the obstacle is less than a preset threshold.
바람직하게는, 상기 제2 사고 발생 예측부는, 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치와 상기 장애물과의 거리를 거리 측정 센서로 측정하고, 상기 측정된 장애물과의 거리가 기 설정된 임계치 미만인 경우, 상기 제2 사고 발생을 예측하여 상기 장애물의 회피하기 위해 상기 장애물과의 거리를 3차원으로 예측한 회피 구동 신호를 상기 짐벌 구동부에 전달하고, 상기 짐벌 구동부는 상기 회피 구동 신호에 의해 상기 3차원으로 예측한 장애물과의 거리를 전달 받으면, 상기 무인 이동체와 연결되는 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 각각 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the second accident occurrence prediction unit measures a distance between the unmanned moving object control device having the gimbal structure and the obstacle with a distance measuring sensor, and when the measured distance to the obstacle is less than a preset threshold, the second 2 In order to predict the occurrence of an accident and avoid the obstacle, an avoidance driving signal predicting the distance to the obstacle in three dimensions is transmitted to the gimbal driving unit, and the gimbal driving unit is predicted in three dimensions by the avoidance driving signal. When the distance from the obstacle is received, a first axis connected to the unmanned moving object and a second axis and a third axis perpendicular to the first axis are respectively controlled.
바람직하게는, 상기 제어부는, 이동체 3축 센서를 포함하는 상기 무인 이동체가 기울어지는 3축 각도와 3축 각도에 따른 벡터 값 및 상기 짐벌 구동부의 짐벌 3축 센서를 통해 목표 각도로 제어하기 위한 3축으로 구현되는 제어 각도와 상기 제어 각도에 따른 벡터 값을 비교하여 상기 무인 이동체의 복수의 프로펠러의 출력 및 상기 짐벌 구동부를 제어하고, 상기 제어부는 상기 복수의 프로펠러 중 상기 무인 이동체가 기울어지는 부분에 위치하는 프로펠러를 더 높은 출력으로 제어하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the control unit includes a three-axis angle and a vector value according to the three-axis angle at which the unmanned moving object including the three-axis sensor of the moving object is inclined, and a 3 for controlling the target angle through the gimbal three-axis sensor of the gimbal driving unit. A control angle implemented as an axis and a vector value according to the control angle are compared to control the output of the plurality of propellers of the unmanned moving object and the gimbal driving unit, and the control unit is at a portion where the unmanned moving object is inclined among the plurality of propellers. It is characterized in that the positioned propeller is controlled with a higher output.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무인 이동체 제어 시스템은, 무인 이동체와 연결되며, 제어 명령에 따라 다축 짐벌을 구동하는 짐벌 구동부; 상기 짐벌 구동부의 하단에 단말이 탑재되는 탑재부; 상기 짐벌 구동부와 상기 탑재부를 연결하는 링크부; 및 상기 짐벌 구동부로 상기 다축 짐벌의 자세를 제어하기 위한 자세 제어 명령을 전송하고, 상기 무인 이동체로 비행 명령을 전송하는 제어부를 포함하는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치; 및 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치에 탑재된 상기 단말에 의해 획득한 영상 데이터를 전달 받고, 상기 무인 이동체 및 상기 짐벌 구동부의 움직임을 통제하는 원격 조정 장치를 포함한다.An unmanned moving object control system according to another embodiment of the present invention includes: a gimbal driving unit connected to an unmanned moving object and driving a multi-axis gimbal according to a control command; a mounting unit on which a terminal is mounted at a lower end of the gimbal driving unit; a link unit connecting the gimbal driving unit and the mounting unit; and a control unit configured to transmit a posture control command for controlling the posture of the multi-axis gimbal to the gimbal driving unit and transmit a flight command to the unmanned moving unit; and a remote control device for receiving the image data acquired by the terminal mounted on the gimbal-structured unmanned moving object control device and controlling the movements of the unmanned moving object and the gimbal driving unit.
바람직하게는, 상기 짐벌 구동부는, 상기 무인 이동체와 연결되는 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동하며, 상기 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제1 구동부, 상기 제2 축을 기준으로 회전하는 제2 구동부 및 상기 제3 축을 기준으로 회전하는 제3 구동부를 포함하고, 상기 제1 구동부는 상기 무인 이동체와 연결되어 고정되는 부분을 상기 제1 축을 기준으로 회전시키고, 상기 제2 구동부는 상기 링크부와 상기 탑재부가 연결되는 부분을 상기 제2 축을 기준으로 회전하며, 상기 제3 구동부는 상기 탑재부를 상기 제3 축을 기준으로 회전시키는 것을 것을 특징으로 한다.Preferably, the gimbal driving unit includes a first axis connected to the unmanned movable body and a second axis and a third axis perpendicular to the first axis, the first axis being rotatably coupled around the first axis. a first driving unit, a second driving unit rotating based on the second axis, and a third driving unit rotating based on the third axis, wherein the first driving unit is connected to and fixed to the unmanned moving body with respect to the first axis to rotate, and the second driving unit rotates a portion where the link unit and the mounting unit are connected based on the second axis, and the third driving unit rotates the mounting unit based on the third axis. .
바람직하게는, 상기 제어부는, 외부의 원격 조정 장치와 통신 가능하도록 마련되는 통신부; 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 이동 경로에 따라 상기 무인 이동체를 제어하는 상기 비행 명령을 생성하는 비행 제어부; 및 상기 짐벌 구동부를 구동하기 위한 상기 자세 제어명령을 생성하는 짐벌 제어부를 포함하고, 상기 짐벌 제어부는 상기 비행 명령에 의해 무인 이동체가 이동함에 따라 이동 위치 별로 목표 각도를 설정하고, 상기 무인 이동체의 비행 시 외부 환경에 의해 변화하는 변형 각도를 상기 짐벌 구동부에서 전달 받으며, 상기 목표 각도 및 상기 변형 각도를 이용하여 상기 무인 이동체의 변형에 따른 상기 짐벌 제어부가 상기 목표 각도로 제어하기 위한 제어 각도를 산출하여 상기 제어 각도에 따른 상기 자세 제어명령을 생성한다.Preferably, the control unit comprises: a communication unit provided to be able to communicate with an external remote control device; a flight control unit for generating the flight command for controlling the unmanned moving object according to a movement path to a destination to which the unmanned moving object wants to move; and a gimbal control unit generating the posture control command for driving the gimbal driving unit, wherein the gimbal control unit sets a target angle for each movement position as the unmanned moving object moves according to the flight command, and the flight of the unmanned moving object At the time, the gimbal driving unit receives a deformation angle that is changed by the external environment, and the gimbal control unit according to the deformation of the unmanned moving object using the target angle and the deformation angle calculates a control angle for controlling the target angle. The posture control command is generated according to the control angle.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 다종의 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조를 포함하며 외부의 제어 명령을 입력 받아 짐벌의 회전을 제어하고, 비행 정보 및 비행 명령을 전달하는 통신의 허브 역할을 수행할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the communication hub includes a gimbal structure in which multiple types of terminals can be mounted, controls the rotation of the gimbal by receiving an external control command, and transmits flight information and flight commands. can play a role.
또한, 별도의 조종 장치 및 영상장치를 사용하지 않고 스마트폰을 영상획득 및 드론 제어에 사용하여 드론의 조종 거리의 제약을 없애고 스마트폰이 가진 다양한 촬영기능을 드론에 활용할 수 있다.In addition, by using a smartphone for image acquisition and drone control without using a separate control device and imaging device, it is possible to eliminate the restriction of the drone's control distance and utilize various shooting functions of the smartphone for the drone.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if effects not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their potential effects are treated as described in the specification of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치를 간략히 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치의 제어부를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치가 적용된 무인 이동체 시스템을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치의 구성을 자세히 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치가 적용된 무인 이동체 시스템의 이동을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체 제어 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for controlling an unmanned moving object having a gimbal structure capable of being mounted on a terminal according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a control unit of an apparatus for controlling an unmanned moving object having a gimbal structure on which a terminal can be mounted according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an unmanned moving body system to which an unmanned moving body control apparatus of a gimbal structure capable of mounting a terminal according to an embodiment of the present invention is applied.
4 is a diagram showing the configuration of an unmanned moving object control apparatus having a gimbal structure that a terminal can mount according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating in detail the configuration of an unmanned moving object control apparatus having a gimbal structure capable of being mounted on a terminal according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating the movement of an unmanned moving body system to which an unmanned moving body control device having a gimbal structure capable of mounting a terminal according to an embodiment of the present invention is applied.
7 is a view showing an unmanned moving object control system according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 관련된 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.Hereinafter, an apparatus for controlling an unmanned moving object having a gimbal structure capable of being mounted on a terminal according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.The suffixes "module" and "part" for components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have distinct meanings or roles by themselves.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 발명은 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치 및 이를 포함하는 무인 이동체 제어 시스템에 관한 것으로, 구체적으로 스마트폰을 이용한 드론 제어 및 영상 획득 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for controlling an unmanned moving object having a gimbal structure that can be mounted on a terminal, and an unmanned moving object control system including the same, and more particularly, to an apparatus for controlling a drone and acquiring an image using a smartphone.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치를 간략히 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for controlling an unmanned moving object having a gimbal structure capable of being mounted on a terminal according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 짐벌 구동부(100), 링크부(110), 탑재부(120) 및 제어부(130)를 포함한다. 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 도 1에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the
짐벌 구동부(100)는 무인 이동체(20)와 연결되며, 제어 명령에 따라 다축 짐벌을 구동할 수 있다.The
무인 이동체(20)는 사람이 탑승하여 조종하지 않으며, 원격 조종으로 움직이는 비행체를 의미한다.The unmanned moving
짐벌 구동부(100)는 방향축에 대해 회전하는 각도를 측정하는 각도 측정부를 포함할 수 있다. 짐벌 구동부(100)는 각도 측정부에서 측정한 회전하는 각도와 기 설정된 각도를 비교하여 기 설정된 각도를 유지하도록 자세 제어 명령에 따라 구동하여 방향축에 대해 회전할 수 있다.The
짐벌 구동부(100)는 무인 이동체(20)와 연결되는 제1 축과 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동하며, 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제1 구동부, 제2 축을 기준으로 회전하는 제2 구동부 및 제3 축을 기준으로 회전하는 제3 구동부를 포함할 수 있다.The
여기서, 제1 구동부(102)는 무인 이동체(20)와 연결되어 고정되는 부분을 제1 축을 기준으로 회전시키고, 제2 구동부(104)는 링크부(110)와 탑재부가 연결되는 부분을 제2 축을 기준으로 회전시키며, 제3 구동부(106)는 탑재부(120)를 제3 축을 기준으로 회전시킬 수 있다.Here, the
링크부(110)는 짐벌 구동부(100)와 탑재부(120)를 연결할 수 있다.The
링크부(110)는 단말(30)과 단자(140)를 통해 연결되어 유선 또는 무선으로 자세 제어 명령 및 비행 명령을 주고 받으며, 단말(30)로부터 획득된 영상을 제어부(130)에 전달할 수 있다. 구체적으로, 단말(30)은 단자(140)를 통해 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)와 제어 및 데이터 전송이 가능하도록 통신을 주고 받을 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 무선으로 통신을 수행할 수도 있다. The
탑재부(120)는 짐벌 구동부(100)의 하단에 단말이 탑재될 수 있다.The mounting
제어부(130)는 짐벌 구동부(100)로 다축 짐벌의 자세를 제어하기 위한 자세 제어 명령을 전송하고, 무인 이동체로 비행 명령을 전송할 수 있다. 제어부(130)는 도 2를 참조하여 자세히 설명한다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치의 제어부를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a control unit of an apparatus for controlling an unmanned moving object having a gimbal structure on which a terminal can be mounted according to an embodiment of the present invention.
제어부(130)는 통신부(132), 비행 제어부(134) 및 짐벌 제어부(136)를 포함한다. 제어부(130)는 도 2에서 예시적으로 도시한 다양한 구성요소들 중에서 일부 구성요소를 생략하거나 다른 구성요소를 추가로 포함할 수 있다.The
통신부(132)는 외부의 원격 조정 장치(40)와 통신 가능하도록 마련될 수 있다.The
비행 제어부(134)는 무인 이동체(20)가 이동하고자 하는 목적지에 대한 이동 경로에 따라 무인 이동체(20)를 제어하는 비행 명령을 생성할 수 있다.The
짐벌 제어부(136)는 짐벌 구동부(100)를 구동하기 위한 상기 자세 제어명령을 생성할 수 있다.The
짐벌 제어부(136)는 비행 명령에 의해 무인 이동체(20)가 이동함에 따라 이동 위치 별로 목표 각도를 설정하고, 무인 이동체(20)의 비행 시 외부 환경에 의해 변화하는 변형 각도를 짐벌 구동부(100)에서 전달 받을 수 있다.The
짐벌 제어부(136)는 목표 각도 및 상기 변형 각도를 이용하여 무인 이동체(20)의 변형에 따라 짐벌 제어부(100)를 목표 각도로 제어하기 위한 제어 각도를 산출하여 제어 각도에 따른 자세 제어명령을 생성할 수 있다.The
목표 각도는 단말(30)을 통해 촬영하는 목표물을 기준으로 설정되어 무인 이동체(20)가 이동하는 이동 위치를 기준으로 설정되며, 미리 저장된 장애물 지도에 표시된 장애물을 피하면서 단말(30)이 기 설정된 각도를 향하도록 설정될 수 있다.The target angle is set based on the target photographed through the terminal 30 and is set based on the moving position where the unmanned
목표물은 무인 이동체(20)의 비행 전에 미리 설정되거나, 단말(30)에 의해 촬영된 영상을 통해 외부의 원격 조정 장치(40)에서 설정할 수 있다.The target may be set in advance before flight of the unmanned moving
제어부(130)는 무인 이동체(20)의 비행 속도 및 비행 방향에 의해 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)가 장애물에 의해 충돌할 것으로 예측하고, 짐벌 구동부(100)에 회피 신호를 전송하는 사고 발생 예측부를 더 포함할 수 있다. The
사고 발생 예측부는 비행 속도가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 제1 사고 발생을 예측하는 제1 사고 발생 예측부 및 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)와 장애물과의 거리가 기 설정된 임계치 미만인 경우, 제2 사고 발생을 예측하는 제2 사고 발생 예측부를 포함할 수 있다.The accident occurrence prediction unit when the flight speed exceeds a preset threshold, when the distance between the first accident occurrence prediction unit predicting the first accident occurrence and the unmanned moving
제2 사고 발생 예측부는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)와 장애물과의 거리를 거리 측정 센서로 측정하고, 측정된 장애물과의 거리가 기 설정된 임계치 미만인 경우, 제2 사고 발생을 예측하여 장애물의 회피하기 위해 장애물과의 거리를 3차원으로 예측한 회피 구동 신호를 짐벌 구동부(100)에 전달할 수 있다. 이때, 짐벌 구동부(100)는 회피 구동 신호에 의해 3차원으로 예측한 장애물과의 거리를 전달 받으면, 무인 이동체(20)와 연결되는 제1 축과 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 각각 제어할 수 있다. 상술한 과정은 통해 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 무인 이동체(20)의 이동 없이 장애물을 피할 수 있으며, 무인 이동체(20)의 연료를 절약할 수 있다.The second accident occurrence prediction unit measures the distance between the gimbal-structured unmanned moving
제어부(130)는 3축 센서를 포함하는 무인 이동체(20)가 기울어지는 3축 각도와 3축 각도에 따른 벡터 값 및 짐벌 구동부(100)의 짐벌 3축 센서를 통해 목표 각도로 제어하기 위한 3축으로 구현되는 제어 각도와 제어 각도에 따른 벡터 값을 비교하여 무인 이동체(20)의 복수의 프로펠러의 출력 및 짐벌 구동부(100)를 제어할 수 있다. 이때, 제어부(130)는 복수의 프로펠러 중 무인 이동체(20)가 기울어지는 부분에 위치하는 프로펠러를 더 높은 출력으로 제어할 수 있다.The
단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 무인 이동체(20) 및 무인 이동체 제어 장치(10)의 무게와 쌓인 방해물 양에 따른 무게를 비교하여 변화하는 변형 무게를 측정하는 무게 측정부를 더 포함할 수 있다. 제어부(130)는 변형 무게가 기 설정된 무게 이상인 경우, 무인 이동체(20)로 방해물 제거 신호를 송신하여 무인 이동체가 좌 또는 우로 이동함에 따른 방해물 제거 작업을 수행시킬 수 있다.The unmanned moving
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치가 적용된 무인 이동체를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an unmanned moving object to which an unmanned moving object control apparatus of a gimbal structure capable of being mounted on a terminal according to an embodiment of the present invention is applied.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치가 적용된 무인 이동체 시스템(1)은 단말(30)이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)와 무인 이동체(20)를 포함한다.Referring to FIG. 3 , the unmanned moving
도 3을 참조하면, 단말(30)이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 무인 이동체(20)의 하단에 연결되는 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 3 , the unmanned moving
단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 무인 이동체(20)에 연결되며, 수평을 형성하도록 방향축에 대해 회전할 수 있다.The unmanned moving
단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 짐벌 구동부(100), 링크부(110), 탑재부(120) 및 제어부(130)를 포함하며, 하기 도 5에서 상세히 설명한다.The unmanned moving
짐벌 구동부(100)는 무인 이동체의 흔들림에도 탑재부(120)에 탑재된 단말의 자세를 유지하도록 할 수 있다. 이에 따라, 무인 이동체에 장착된 영상 촬영 장치 무인 이동체와 일체로 흔들리는 것과는 달리, 환경의 변화에도 흔들림 없이 영상을 획득하는 것이 가능하다.The
종래의 제품이나 개발중인 4G/5G 통신 모듈은 드론 FC 제어와 영상처리, 짐벌 처리를 하여야 하므로 모듈에 부하가 생기며, 특히 영상처리 보드와 모듈간의 데이터 지연 현상을 유발하여 영상을 통한 실시간 조종에 어려움이 발생한다. 또한, 대용량의 데이터 처리로 인한 지연(Delay)은 드론 원격조종을 어렵게 하고 있다.Conventional products or 4G/5G communication modules under development require drone FC control, image processing, and gimbal processing, so there is a load on the module. This happens. In addition, delay due to processing of large amounts of data makes remote control of the drone difficult.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 별도의 조정 장치 및 영상장치를 사용하지 않고 스마트폰을 영상획득 및 드론 제어에 사용하게 함으로 드론의 조정거리의 제약을 없애고 스마트폰이 가진 다양한 촬영기능을 드론에 활용할 수 있게 된다.The unmanned moving
링크부(110)는 무인 이동체(20)와 연결되며, 짐벌 구동부(100)와 탑재부(120)를 서로 연결할 수 있다.The
또한, 링크부(100)는 단말(30)로부터 획득된 영상을 원격 조정 장치(40)에 전송 가능하다.Also, the
짐벌 구동부(100)는 각도 측정부를 포함할 수 있다. 각도 측정부는 짐벌 구동부(100)에 포함되어 무인 이동체(20)의 하단에 위치할 수 있으며, 무인 이동체(20)에 조립되거나, 링크부(110)의 일단에 설치되어 온도, 태양광, 풍향을 포함하는 무인 이동체(20)의 비행 환경을 추가로 감지할 수 있다.The
또한, 각도 측정부는 무인 이동체(20)의 측면에 위치하는 다수개의 센서들을 포함하여, 풍향으로 변형된 무인 이동체의 선수동요, 종동요 및 횡동요를 측정한다. 구체적으로, ADCP 등의 센서를 이용하여 풍향과 풍속을 추정하며, 바람의 영향으로 변형된 무인 이동체의 선수동요(Yaw), 종동요(Roll), 횡동요(Pitch)를 센서(IND 등)로 측정한다.In addition, the angle measuring unit includes a plurality of sensors positioned on the side of the unmanned
제어부(130)는 짐벌 구동부(100)로 짐벌 구동부(100)의 자세를 제어하기 위한 제어 명령을 전송하고, 무인 이동체(20)로 비행 명령을 전송한다.The
제어부(130)는 무인 이동체(20)가 이동하고자 하는 목적지에 대해 이동 경로를 산출하여 이동 경로에 대한 비행 명령을 전송한다.The
제어부(130)는 각도 측정부에서 감지한 감지 신호를 처리한다. 구체적으로, 제어루프를 이용하여 짐벌 구동부(100)를 제어하고, 무인 이동체의 이동 경로를 생성하여 무인 이동체를 목적지로 이동시키고자 하는 비행 명령을 전송한다.The
짐벌 구동부(100)는 제어부(130)로부터 받은 제어 명령에 의해 3축 짐벌을 작동하여 무인 이동체의 자세 변경에 따른 선수동요, 종동요 및 횡동요를 보상하여 자세를 제어한다. 즉, 3축 짐벌을 작동하여 무인 이동체의 변형된 각을 보상한다.The
구동을 위한 제어 명령 신호는 네트워크 상의 LBS서버와 통신하여 받을 수 있다.The control command signal for operation can be received by communicating with the LBS server on the network.
제어부(130)는 통신부(132), 비행 제어부(134) 및 짐벌 제어부(136)를 포함한다.The
통신부(132)는 외부의 원격 조정 장치와 통신 가능하도록 마련된다.The
통신부(132)는 무선통신모듈을 포함할 수 있으며, GPS 수신기 및 송수신안테나를 포함할 수 있다. 통신부(132)는 외부의 컨트롤러에 의해 제어 가능하며, 컨트롤러는 스마트 단말기 등이 사용될 수 있다.The
통신부(132)는 탑재부(120)에 탑재된 단말로부터 촬영된 영상을 외부로 전송한다. 또한, 무선신호를 보내는 방식으로 적외선(IR), 블루투스(BLUETOOTH), 지그비(ZIG-BEE), 와이파이(WI-FI) 및 무선 주파수(RF) 통신방식을 이용할 수 있다.The
컨트롤러는 스마트 폰(Smart Phone), 단말기 외 기타 터치스크린을 사용하는 전자기기가 사용될 수 있다.As the controller, an electronic device using a touch screen other than a smart phone or a terminal may be used.
무인 이동체(20)는 샤프트프레임(21), 이동체 지지부(24), 프레임 중심부(25)를 포함한다.The unmanned
샤프트프레임(21)은 무인 이동체 제어 장치(10)의 상단에 배치되며, 무인 이동체 제어 장치(10)와 연결되는 프레임 중심부(25)를 중심으로 연장되는 방향으로 다수개가 위치한다. 구체적으로, 프레임 중심부(25)로부터 동, 서, 남, 북에 해당하는 방향으로 위치한다.The
각각의 샤프트프레임(21)은 일단에 연결되는 로터(22)와 로터(22)와 연결되어, 로터(22)의 회전 시 추력을 발생시키는 회전익(23)을 포함한다.Each
이동체 지지부(24)는 프레임 중심부(25)에 연결되어 무인 이동체가 지표면에 착륙할 시 넘어지지 않도록 지지한다. 또한, 무인 이동체 추락 시, 무인 이동체(20)의 손상을 방지하고, 보호할 수 있다. 구체적으로, 이동체 지지부(24)는 무인 이동체(20)의 프레임 중심부(25)에 대칭되도록 연결되며, 같은 형상을 형성할 수 있다.The
이동체 지지부(24)는 하단에 미끌림을 방지하는 미끌림방지부재를 더 포함할 수 있으며, 미끌림방지부재는 고무 또는 실리콘 재질이 사용될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The
또한, 배터리가 내재될 수 있는 전원공급부를 포함할 수 있으며, 배터리는 교체 및 충전이 가능하다. 만일 배터리 부족 시 또는 복귀 명령 수신 시 무인 이동체(20)는 자동 귀환하고 다시 비행하면 중단된 지점으로 복귀할 수 있다.In addition, the battery may include a power supply that can be embedded, the battery can be replaced and charged. If the battery is low or when a return command is received, the unmanned moving
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing the configuration of an unmanned moving object control apparatus having a gimbal structure that a terminal can mount according to an embodiment of the present invention.
단말(30)은 단말에 설치되는 어플리케이션을 통해 짐벌 구동부(100)를 제어할 수 있으며, 무인 이동체(20)에 탑재되어 있는 단말의 카메라를 제어하여 영상 촬영 설정을 제어하고, 영상 촬영 각도를 제어할 수 있다.The terminal 30 may control the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말(30)은 4G, 5G 등을 통해 통신을 수행하고, 다축 짐벌을 제어하고, 단말(30)의 카메라를 제어하고, 무인 이동체(20)를 제어하고, 무인 이동체 데이터 정보를 송수신할 수 있다. 여기서, 무인 이동체 데이터 정보는 무인 이동체가 이동하는 목표 위치, 속도, 이동 방향, 카메라를 통해 촬영한 영상 등을 포함할 수 있으며, 무인 이동체에 의해 생성되는 모든 데이터를 나타낸다.According to an embodiment of the present invention, the terminal 30 performs communication through 4G, 5G, etc., controls a multi-axis gimbal, controls the camera of the terminal 30, controls the unmanned
또한, 무인 이동체(20)를 조종하여 무인 이동체(20)의 이동 경로를 제어하거나 자세를 제어할 수 있다.In addition, by manipulating the unmanned moving
또한, 무인 이동체(20)에 설치된 별도의 센서와 영상 촬영 장치를 통해 데이터 정보를 송수신 하는 것도 가능하다.In addition, it is also possible to transmit and receive data information through a separate sensor installed in the unmanned moving
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 다종의 단말(30) 착탈이 가능한 구조로 형성될 수 있으며, 단자(140)를 통해 단말(30)과 제어부(130)간의 통신을 수행하여 제어 명령을 받아 다축 짐벌의 회전을 제어하고, FC와 비행 정보 및 비행 명령 등을 전달하는 통신의 허브 역할을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the unmanned moving
탑재부(120)는 다종의 휴대폰 착탈이 가능하도록 마련된다. 또한, 링크부(110)는 별도의 연결부(140)를 이용하여 무인 이동체(20)와 연결되어 무인 이동체(20)로부터 데이터를 전달 받고, 제어 명령 신호를 송수신 하는 것이 가능하다.The mounting
연결부(140)는 USB 포트로 구현되는 것이 바람직하며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The
제어부(130)는 휴대폰의 제어 명령을 받아 짐벌 회전을 제어하며 조종 컨트롤러(Flight Controller, FC)와 비행 정보 및 비행 명령을 전달하는 통신의 허브 역할을 수행한다.The
도 4를 참조하면, 제어부(130)는 통신부(132), 비행 제어부(134) 및 짐벌 제어부(136)를 포함한다.Referring to FIG. 4 , the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 통신부(132)는 RC(1320) 및 DATA LINK(1322)로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment of the present invention, the
원격 조종(Remote Control, RC)(1320)은 전파나 적외선을 이용하여 일정 범위 내에서 원격으로 조종할 수 있다. RC(1320)는 전파를 송신하는 송신기와 신호를 받는 수신기로 형성될 수 있다.The remote control (RC) 1320 may be remotely controlled within a certain range using radio waves or infrared rays. The
데이터 링크(DATA LINK)(1322)는 통신을 위한 장치로서, 원격제어 및 임무 통제를 전달받을 수 있다. DATA LINK(1322)는 데이터를 송수신하는 장치들을 연결하는 접속매체로서, 통신로를 말하며 링크에 의하여 접속되는 시스템을 일반적으로 노드(node)라고 한다.The data link (DATA LINK) 1322 is a device for communication, and may receive remote control and mission control. The
비행 제어부(134) 및 짐벌 제어부(136)는 비행 컨트롤러(Flight Controller, F.C.)로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. F.C.는 통신부(132)와 ESC(1362) 사이에 연결되어 있으며, 원격 조정 장치에서 보내는 조종 명령과 자이로 센서 등의 입력에 따라 ESC(1362)에 모터부(1364)를 제어하는 신호를 보내는 역할을 한다. 즉, 기체를 안정적으로 비행하게 하도록 모터부(1364)를 제어한다.The
제어부(130)는 ESC(1362), 모터부(1364) 및 전원부(1366)를 더 포함할 수 있다.The
전자 변속기(Electronic Speed Controls, ESC)(1362)는 전원부(1366)의 전원을 입력 받아 3상 주파수를 발생시켜 모터를 제어하는 보드로서, 모터의 회전을 위해서 지속적으로 다른 위상의 고주파 신호를 만들어 모터에 인가할 수 있다. 또한, ESC(1362)는 전원부(1366)의 전원을 모터부(1364)에 제공할 수 있다.The electronic transmission (Electronic Speed Controls, ESC) 1362 is a board that receives power from the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전자 변속기(1362)는 하나의 모터부(1364)에 각각 연결되어 무인 이동체(20)의 속도 및 방향을 조절할 수 있으며, 짐벌 구동부(100)의 구동을 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
모터부(1364)는 브러시리스(Brushless) 모터로 구현될 수 있다. 구체적으로, 브러시리스(Brushless) 모터는 자기센서를 모터에 내장하여 회전자가 만드는 회전자계를 검출하고 이 전기신호를 고정자의 코일에 전하여 모터의 회전을 제어할 수 있다. 브러시리스(Brushless) 모터는 3상전류를 사용해야 하기 때문에 ESC(Electronic Speed Controls, 전자 속도 제어)가 필요하다. 따라서, ESC(1362)는 모터의 회전을 위해서 지속적으로 다른 위상의 고주파 신호를 만들어 모터에 인가할 수 있다.The
전원부(1366)는 ESC(1362) 및 모터부(1364)에 전원을 인가할 수 있다.The
또한 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치에 의한 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 방법은 프로세서에 의해 실행 가능한 컴퓨터 프로그램 명령어들을 포함하는 비일시적(Non-Transitory) 컴퓨터 판독 가능한 저장매체에 기록되어 무인 이동체 경로 제어 방법을 컴퓨터에서 수행하기 위한 컴퓨터에서 판독 가능한 프로그램이 기록된 저장 매체를 제공한다.In addition, the method for controlling an unmanned moving object having a terminal mountable gimbal structure by the apparatus for controlling an unmanned mobile object having a terminal mountable gimbal structure according to an embodiment of the present invention includes computer program instructions executable by a processor. Transitory) It is recorded in a computer-readable storage medium and provides a storage medium in which a computer-readable program for performing an unmanned moving object path control method in a computer is recorded.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치의 구성을 자세히 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating in detail the configuration of an unmanned moving object control apparatus having a gimbal structure capable of being mounted on a terminal according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 고가의 무인 이동체용 LTE 통신 모듈 대신 단말(30)을 장착하여 LTE를 통한 장거리 비행 제어가 가능하다. According to an embodiment of the present invention, the
단말(30)은 전자 장치로서, 컴퓨팅 디바이스로 구현될 수 있으며, 스마트폰(Smart Phone), 휴대용 개인정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩톱(Laptop) 등이 있을 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The terminal 30 is an electronic device and may be implemented as a computing device, and may include, but is not limited to, a smart phone, a personal digital assistant (PDA), a laptop, and the like. .
짐벌 구동부(100)는 무인 이동체와 연결되는 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동할 수 있다. 여기서, 짐벌 구동부(100)는 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제1 구동부(102), 제2 축을 기준으로 회전하는 제2 구동부(104) 및 제3 축을 기준으로 회전하는 제3 구동부(106)를 포함할 수 있다.The
짐벌 구동부(100)는 짐벌 제어부(136)에 의해 제어될 수 있다. 짐벌 제어부(136)는 비행 명령에 의해 무인 이동체가 이동함에 따라 이동 위치 별로 목표 각도를 설정하고, 무인 이동체의 비행 시 외부 환경에 의해 변화하는 변형 각도를 짐벌 구동부(100)에서 전달 받을 수 있다.The
목표 각도는 단말(30)이 촬영하는 촬영 방향을 이용하여 설정될 수 있으며, 단말(30)이 촬영하는 목표물을 기준으로 설정될 수 있다. 여기서, 목표 각도는 무인 이동체(20)의 중심에서 직각 아래를 기준으로 설정될 수 있으며, 무인 이동체(20)의 중심에서 직각 아래를 0도로 보고, 좌측으로 이동 시 0도를 기준으로 - 각도, 우측으로 이동 시 + 각도로 볼 수 있다. 구체적으로, 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 목표 각도가 30도로 설정되는 경우, 무인 이동체(20)가 외부 환경에 의해 흔들리는 경우에서 30도가 유지되도록 짐벌 구동부(100)가 구동될 수 있다. 또한, 목표 각도는 무인 이동체(20)가 위치를 이동함에 따라 지속적으로 재설정될 수 있다.The target angle may be set using a shooting direction that the terminal 30 shoots, and may be set based on a target that the terminal 30 shoots. Here, the target angle may be set based on a right angle from the center of the unmanned moving
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 무게를 측정하는 무게 측정부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 무게 측정부는 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10) 및 무인 이동체(20)의 무게를 측정할 수 있으며, 이를 통해 무인 이동체(20)의 비행 및 짐벌 구동부(100)의 구동을 방해하는 요소를 확인할 수 있다. 구체적으로, 무게 측정부는 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10) 또는 무인 이동체(20)에 쌓인 방해물의 무게를 측정하고, 측정된 무게를 제어부(130)로 전송할 수 있다. 이때, 제어부(130)는 방해물이 기 설정된 무게 이상 쌓이는 경우, 방해물 제거 작업을 수행하도록 할 수 있다. 이때, 방해물 제거 작업은 무인 이동체(20)를 좌 또는 우로 움직여 방해물을 제거할 수 있으며, 상술한 과정을 통해 방해물이 제거되지 않을 경우, 방해물 제거를 위한 무인 이동체(20) 복귀 여부를 결정할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
변형 각도는 무인 이동체(20)의 비행 시 외부 환경의 영향에 의해 변화하는 각도를 의미한다. 외부 환경의 영향은 무인 이동체(20)가 이동하는 방향, 풍향, 속도 등을 포함할 수 있으며, 무인 이동체(20)의 하부에 연결되는 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)에 탑재된 단말(30)에 의한 촬영에 영향을 줄 수 있는 요소를 포함할 수 있다.The deformation angle means an angle that is changed by the influence of the external environment when the unmanned
단말(30)이 촬영하는 목표물은 원격 조정 장치(40)에 의해 설정될 수 있으며, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 제어부(130)에서 설정될 수 있다. The target photographed by the terminal 30 may be set by the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 짐벌 구동부(100)는 3축을 따라 탑재부(120)에 탑재된 단말(30)을 목표 각도로 정밀하게 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
짐벌 구동부(100)는 선수동요, 종동요 및 횡동요를 측정할 수 있다. 여기서, 제1 축, 제2 축 및 제3 축은 각각 선수 동요(Yaw)축, 종동요(Pitch)축, 횡동요(Roll)축이다.The
제1 구동부(102)는 무인 이동체(20)와 연결되어 고정될 수 있다.The
도 5를 참조하면, 제1 구동부(102)는 제1 축(A1)을 기준으로 X 방향으로 회전할 수 있다. 여기서, 제1 구동부(102)는 제1 축인 선수 동요(Yaw)축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
제2 구동부(104)는 상기 제1 구동부(1022)와 연결되는 링크부(110)의 끝단에서 위치할 수 있으며, 구체적으로, 링크부(110)와 탑재부(120)의 사이에 연결되어 고정될 수 있다.The
도 5를 참조하면, 제2 구동부(104)는 제2 축(A2)을 기준으로 Y 방향으로 회전할 수 있다. 여기서, 제2 구동부(104)는 제2 축인 종동요(Pitch)축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
제3 구동부(106)는 탑재부(120)에 고정될 수 있으며, 구체적으로, 단말(30)이 탑재되는 후단에 연결되어 고정될 수 있다.The
도 5를 참조하면, 제3 구동부(106)는 제3 축(A3)을 기준으로 Z 방향으로 회전할 수 있다. 여기서, 제3 구동부(106)는 제2 축인 횡동요(Roll)축을 중심으로 회전 가능하게 결합될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the
따라서, 짐벌 구동부(100)는 제어부(130)로부터 정밀하게 추정되어 피드백된 최종 위치 정보(위도, 경도, 고도 등) 및 자세 정보 (전진방향(Roll축 방향), 전진 방향의 우측방향(Pitch 축 방향), 중력 방향(Yaw 축 방향) 등의 회전각 정보를 기초로 구동할 수 있다.Therefore, the
자세를 의미하는 각도는 롤, 피치, 요(Roll, Pitch, Yaw)로 나타낼 수 있다. 요는 제1 축 방향 회전을 의미하고, 롤은 좌우로 회전하는 것을 의미한다. 피치는 앞으로 쏠릴 때 기울어지는 방향을 의미한다. 즉, 중력방향을 기준으로 얼마나 기울어져 있는지를 나타내는 값이 롤과 피치이며, 롤과 피치를 측정하기 위해 사용하는 센서가 가속도 센서와 자이로 센서일 수 있다.The angle representing the posture may be expressed as roll, pitch, and yaw. Yaw means first axial rotation, and roll means left and right rotation. Pitch refers to the direction in which you lean when leaning forward. That is, a value indicating how much it is inclined with respect to the direction of gravity is roll and pitch, and sensors used to measure the roll and pitch may be an acceleration sensor and a gyro sensor.
Yaw의 회전축은 중력방향과 같다. 따라서, 가속도센서 보다는 자이로 센서의 제1 축 값을 측정하여 이 값을 이용해 Yaw값을 계산하고 드리프트되는 오차를 보상하는 마그네토미터, 즉 지자기센서를 추가적으로 사용 하는 것이 바람직하다. 3축 지자기 센서를 적용해서 Yaw 방향을 측정할 수 있다.The axis of rotation of the yaw is the same as the direction of gravity. Therefore, it is preferable to additionally use a magnetometer, that is, a geomagnetic sensor, which measures the value of the first axis of the gyro sensor rather than the acceleration sensor, calculates the yaw value using this value, and compensates the drifting error. The yaw direction can be measured by applying a 3-axis geomagnetic sensor.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 구동부(102)는 무인 이동체(20)와 연결되는 하단에서 x축 방향으로 회전시키고, 제2 구동부(104)는 링크부(110)와 탑재부(120)가 연결되는 부분의 링크부(110)를 Y축 방향으로 회전시키고, 제3 구동부(106)는 단말(30)이 탑재되는 탑재부(120)을 Z축 방향으로 회전시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 무인 이동체(20)의 하단에 구비되어 운용되며, 무인 이동체(20)에 의한 비행 시 장애물에 충돌할 것으로 예측되는 경우, 짐벌 구동부(100)를 구동시킬 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 무인 이동체(20)의 비행 속도, 비행 방향 등에 따라 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)가 장애물에 충돌하거나, 외부 영향에 의해 손상을 입을 것으로 예측하고, 짐벌 구동부(100)로 회피 신호를 송신하는 사고 발생 예측부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 사고 발생 예측부는 무인 이동체(20)의 속도가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 제1 사고 발생을 예측하는 제1 사고 발생 예측부 및 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)와 장애물과의 거리가 기 설정된 임계치 미만인 경우, 제2 사고 발생을 예측하는 제2 사고 발생 예측부를 포함한다.According to one embodiment of the present invention, the unmanned mobile
제1 사고 발생 예측부는 무인 이동체(20)의 속도에 따라 제1 사고 발생을 예측하여 무인 이동체(20)의 속도를 제어하거나, 복귀 명령을 송부할 수 있다. 예를 들어, 제1 사고 발생 예측부는 무인 이동체(20) 자체의 속도에 의해 제1 사고 발생을 예측하는 경우, 무인 이동체(20)의 속도를 제어하고, 외부 환경에 의해 무인 이동체(20)의 이동 속도가 빨라진 경우, 복귀 명령을 송부하여 무인 이동체(20) 및 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)의 손상을 방지할 수 있다.The first accident occurrence predicting unit may predict the occurrence of the first accident according to the speed of the unmanned moving
제2 사고 발생 예측부는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)와 장애물과의 거리에 따라 제2 사고 발생을 예측하여 짐벌 구동부(100)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제2 사고 발생 예측부는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)와 장애물과의 거리에 의해 제2 사고 발생을 예측하는 경우, 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)와 장애물과의 거리를 X축, Y축, Z축 각각 확인하고, 장애물을 회피하기 위한 X축과의 거리, Y축과의 거리, Z축과의 거리를 계산하여 짐벌 구동부(100)를 제어하여 장애물을 회피할 수 있다. 이에 따라, 무인 이동체(20)가 이동하지 않고도 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)만 이동함에 따라 장애물을 회피할 수 있어 무인 이동체(20)의 연료를 절약할 수 있는 효과가 있다.The second accident occurrence predicting unit may control the
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치가 적용된 무인 이동체 시스템의 이동을 나타낸 도면이다.6 is a diagram illustrating the movement of an unmanned moving body system to which an unmanned moving body control device having a gimbal structure capable of mounting a terminal according to an embodiment of the present invention is applied.
무인 이동체(20)가 좌회전, 우회전, 유턴 등 방향을 바꿔 이동하는 경우, 무인 이동체(20)의 축이 이동 방향으로 기울어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 무인 이동체(20)와 단말이 탑재 가능한 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10) 각각에 3축 센서를 포함하고, 3축 센서 결과 값을 서로 비교하여 무인 이동체(20)의 각각의 프로펠러와 짐벌 구동부(100)를 제어하여 무인 이동체(20)가 부드럽게 이동하면서 수평을 유지시키면서 짐벌을 제어할 수 있다.When the unmanned
본 발명의 일 실시예에 따르면, 3축 센서는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10) 및 무인 이동체(20) 각각에 구비될 수 있다. 제어부(130)는 3축 센서를 통해 무인 이동체 제어 장치(10) 및 무인 이동체(20) 각각의 3축을 서로 비교하여 무인 이동체(20)의 프로펠러와 짐벌 구동부(100) 각각을 제어할 수 있다. 구체적으로, 원격 조정 장치(40)에서 무인 이동체(20)로 비행 명령을 송신함에 따라 무인 이동체(20)가 이동하며, 이동하는 방향에 따라 무인 이동체(20)의 3축 벡터 값과 짐벌 구동부(100)의 3축 벡터 값을 비교하여 복수의 프로펠러 각각의 출력을 조절하거나, 무인 이동체(20)를 복귀시킬 수 있다. 여기서, 3축 벡터 값은 무인 이동체 제어 장치(10) 및 무인 이동체(20)의 중심 하방 아래를 중심축을 나타내는 제1 축을 기준으로 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the three-axis sensor may be provided in each of the gimbal structure of the unmanned moving
예를 들어, 3축 센서는 무인 이동체(20)가 왼쪽으로 이동하며 회전하는 경우, 무인 이동체(20)가 왼쪽으로 기울어짐에 따른 무인 이동체(20)의 3축 각도를 산출하고 3축 벡터 값을 산출할 수 있으며, 무인 이동체 제어 장치(10) 또한 3축 각도 및 3축 벡터 값을 산출할 수 있다. 여기서, 무인 이동체 제어 장치(10)는 기울어진 3축의 각도를 보상하여 기 설정된 각도를 유지하도록 할 수 있다. 제어부(130)는 무인 이동체(20)의 3축 각도 및 3축 벡터 값을 이용하여 복수의 프로펠러 각각의 출력을 조절하며, 예를 들어, 왼쪽으로 기울어짐에 따라 무인 이동체(20)의 수평을 유지하기 위해 기울어진 쪽에 위치하는 프로펠러에 더 높은 출력을 내도록 제어할 수 있다. 이때, 제어부(130)는 프로펠러의 출력에 따라 무인 이동체(20)가 수평을 유지하도록 기울어지는 각도를 시간에 따라 산출하고, 시간에 따라 무인 이동체(20)가 기울어지는 각도에 따라 짐벌 구동부(100)가 구동되는 각도를 계산하여 무인 이동체(20)의 프로펠러의 출력을 제어하는 동시에 짐벌 구동부(100)의 각도를 제어할 수 있다.For example, the 3-axis sensor calculates the 3-axis angle of the unmanned
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 이동체 제어 시스템을 나타낸 도면이다.7 is a view showing an unmanned moving object control system according to an embodiment of the present invention.
무인 이동체 제어 시스템(1000)은 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10) 및 원격 조정 장치(40)을 포함한다. 구체적으로, 무인 이동체 제어 시스템(1000)은 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)와 원격 조정 장치(40)가 통신망(50)으로 연결되어 있다. 통신망(50)은 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10) 및 원격 조정 장치(40) 간의 통신을 가능케 할 목적으로 연결해 놓은 통신설비의 집합을 의미한다. 통신망(50)은 노드(Node), 회선, 간선, 및 위성 등을 포함하고 이들은 서로 연결 및 접속되어 있다. The unmanned moving
짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10) 및 원격 조정 장치(40)는 유무선통신이 가능하다. 예컨대, 무선통신에는 근거리 무선통신, 원거리 무선통신, 이동통신, 및 무선랜 통신 등 다양한 통신 프로토콜이 사용될 수 있다. 무선통신 프로토콜을 예로 들면, 근거리 무선통신(Near Field Communication, NFC), 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wi-Fi), 와이맥스(WiMAX), GSM(Global System For Mobile Communication), 3G(Third Generation) 이동통신, LTE(Long Term Evolution), 4G, 5G 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The gimbal structure of the unmanned moving
도 7을 참조하면, 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)에 부착된 단말(30)은 스마트폰으로 구현될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the terminal 30 attached to the
스마트폰은 GCS의 명령을 받아 App을 통해 촬영 및 영상 데이터를 취득한다.The smartphone receives the command of the GCS and acquires the shooting and video data through the App.
원격조정 GCS(Ground Control System)는 5G/4G통신으로 스마트폰을 제어하며 짐벌의 움직임을 통제한다.The remote control GCS (Ground Control System) controls the smartphone through 5G/4G communication and controls the movement of the gimbal.
스마트폰과 짐벌의 연결은 USB단자를 통한다.The smartphone and gimbal are connected through the USB port.
스마트폰을 통해 획득한 영상데이터는 통신망(50)을 활용하여 즉시 전송하며, 5G 통신망을 활용할 수 있다.The image data acquired through the smartphone is immediately transmitted using the
단말(30)은 기지국을 통해 원격 조정 장치(40)와 통신을 주고 받을 수 있으며, 이를 통해 통신 거리에 제한이 없도록 할 수 있다.The terminal 30 may transmit and receive communication with the
원격 조정 장치(40)는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)에 탑재된 단말(30)에 의해 획득한 영상 데이터를 전달 받고, 무인 이동체(20) 및 짐벌 구동부(100)의 움직임을 통제할 수 있다.The
원격 조정 장치(40)는 무인 이동체(20)의 이동 경로를 생성하여 단말(30)에 송신할 수 있으며, 단말(30)에서 촬영된 영상을 전달받아 짐벌 구동부(100)의 자세를 제어하는 제어 신호를 단말(30)에 전송할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 단말(30)을 장착하여 통신을 통한 장거리 비행의 제어가 가능하게 할 수 있다. 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치(10)는 단말(30)을 통해 4G 이동통신 기술인 LTE를 통한 통신뿐 아니라 3G, 5G 등과 같은 다양한 이동 통신 기술에 의해 무인 이동체(20)와 원격 조정 장치(40)간의 통신을 가능하게 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the
이러한 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드디스크, 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-광매체(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 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Such computer-readable media may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination. The program instructions recorded on the recording medium may be specially designed and configured for the present invention, 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 present invention, and vice versa.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes and substitutions are possible within the scope that does not depart from the essential characteristics of the present invention by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the accompanying drawings are for explanation rather than limiting the technical spirit of the present invention, and the scope of the technical spirit of the present invention is not limited by these embodiments and the accompanying drawings. . The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present invention.
10: 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치
100: 짐벌 구동부
110: 링크부
120: 탑재부
130: 제어부
132: 통신부
134: 비행 제어부
136: 짐벌 제어부
20: 무인 이동체
30: 단말
40: 원격 조정 장치10: Gimbal structure unmanned moving object control device
100: gimbal driving unit
110: link unit
120: mount
130: control unit
132: communication department
134: flight control
136: gimbal control
20: unmanned vehicle
30: terminal
40: remote control device
Claims (13)
상기 무인 이동체와 연결되며, 제어 명령에 따라 다축 짐벌을 구동하는 짐벌 구동부;
상기 짐벌 구동부의 하단에 단말이 탑재되는 탑재부;
상기 짐벌 구동부와 상기 탑재부를 연결하는 링크부; 및
상기 짐벌 구동부로 상기 다축 짐벌의 자세를 제어하기 위한 자세 제어 명령을 전송하고, 상기 무인 이동체로 비행 명령을 전송하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 외부의 원격 조정 장치와 통신 가능하도록 마련되는 통신부; 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 이동 경로에 따라 상기 무인 이동체를 제어하는 상기 비행 명령을 생성하는 비행 제어부; 상기 짐벌 구동부를 구동하기 위한 상기 자세 제어 명령을 생성하는 짐벌 제어부; 및 상기 무인 이동체의 비행 속도 및 비행 방향에 의해 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치가 장애물에 의해 충돌할 것으로 예측하고, 상기 짐벌 구동부에 회피 신호를 전송하는 사고 발생 예측부를 포함하며,
상기 사고 발생 예측부는 상기 비행 속도가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 제1 사고 발생을 예측하는 제1 사고 발생 예측부; 및 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치와 상기 장애물과의 거리가 기 설정된 임계치 미만인 경우, 제2 사고 발생을 예측하는 제2 사고 발생 예측부를 포함하고,
상기 제1 사고 발생 예측부는 (i) 상기 무인 이동체의 속도에 의해 상기 제1 사고 발생을 예측하는 경우 상기 무인 이동체의 속도를 제어하고, (ii) 외부 환경에 의한 상기 무인 이동체의 이동 속도에 의해 상기 제1 사고 발생을 예측하는 경우 복귀 명령을 전송하여 상기 무인 이동체 및 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치의 손상을 방지하며,
상기 제2 사고 발생 예측부는 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치와 상기 장애물과의 거리에 의해 상기 제2 사고 발생을 예측하는 경우 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치와 상기 장애물과의 거리를 X축, Y축, Z축 각각 확인하고, 상기 장애물을 회피하기 위한 X축과의 거리, Y축과의 거리, Z축과의 거리를 계산하여 상기 짐벌 구동부를 제어하여 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치만을 이용하여 상기 장애물을 회피하는 것을 특징으로 하는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치.A device for controlling an unmanned moving object having a gimbal structure, the apparatus comprising:
a gimbal driving unit connected to the unmanned moving object and configured to drive a multi-axis gimbal according to a control command;
a mounting unit on which a terminal is mounted at a lower end of the gimbal driving unit;
a link unit connecting the gimbal driving unit and the mounting unit; and
and a control unit for transmitting an attitude control command for controlling the attitude of the multi-axis gimbal to the gimbal driving unit, and transmitting a flight command to the unmanned moving body,
The control unit may include: a communication unit provided to be able to communicate with an external remote control device; a flight control unit for generating the flight command for controlling the unmanned moving object according to a movement path to a destination to which the unmanned moving object wants to move; a gimbal control unit generating the posture control command for driving the gimbal driving unit; and an accident occurrence prediction unit for predicting that the unmanned moving object control device of the gimbal structure will collide with an obstacle by the flight speed and flight direction of the unmanned moving object, and transmitting an avoidance signal to the gimbal driving unit,
The accident occurrence prediction unit, when the flight speed exceeds a preset threshold, a first accident occurrence prediction unit for predicting the occurrence of a first accident; And when the distance between the unmanned moving object control device of the gimbal structure and the obstacle is less than a preset threshold, a second accident occurrence prediction unit for predicting the occurrence of a second accident,
The first accident occurrence prediction unit (i) controls the speed of the unmanned moving object when predicting the occurrence of the first accident by the speed of the unmanned moving object, and (ii) by the moving speed of the unmanned moving object due to the external environment When the occurrence of the first accident is predicted, a return command is transmitted to prevent damage to the unmanned moving object and the unmanned moving object control device of the gimbal structure,
When the second accident occurrence prediction unit predicts the occurrence of the second accident based on the distance between the gimbal-structured unmanned moving object control device and the obstacle, the X-axis, Check the Y-axis and Z-axis, respectively, calculate the distance to the X-axis, the distance to the Y-axis, and the distance to the Z-axis to avoid the obstacle, and control the gimbal driving unit to control only the unmanned moving object control device of the gimbal structure. An unmanned moving object control device of a gimbal structure, characterized in that it avoids the obstacle by using it.
상기 링크부는,
상기 단말과 단자를 통해 연결되어 유선 또는 무선으로 상기 자세 제어 명령 및 상기 비행 명령을 주고 받으며, 상기 단말로부터 획득된 영상을 상기 제어부에 전달하고,
상기 짐벌 구동부는 방향축에 대해 회전하는 각도를 측정하는 각도 측정부를 포함하고,
상기 짐벌 구동부는 상기 각도 측정부에서 측정한 회전하는 각도와 기 설정된 각도를 비교하여 상기 기 설정된 각도를 유지하도록 상기 자세 제어 명령에 따라 구동하여 상기 방향축에 대해 회전하는 것을 특징으로 하는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치.According to claim 1,
The link part,
It is connected to the terminal through a terminal to exchange the posture control command and the flight command by wire or wirelessly, and transmits the image obtained from the terminal to the control unit,
The gimbal driving unit includes an angle measuring unit for measuring an angle of rotation with respect to the direction axis,
The gimbal driving unit is driven according to the posture control command to maintain the preset angle by comparing the rotating angle measured by the angle measuring unit with a preset angle to rotate about the direction axis. Unmanned moving vehicle control device.
상기 짐벌 구동부는,
상기 무인 이동체와 연결되는 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동하며, 3축 센서를 포함하고,
상기 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제1 구동부, 상기 제2 축을 기준으로 회전하는 제2 구동부 및 상기 제3 축을 기준으로 회전하는 제3 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치.According to claim 1,
The gimbal driving unit,
A first axis connected to the unmanned moving body and a second axis and a third axis perpendicular to the first axis are driven as the center, and a 3-axis sensor is included,
A gimbal structure unmanned moving body comprising a first driving unit rotatably coupled to the first axis, a second driving unit rotating based on the second axis, and a third driving unit rotating based on the third axis controller.
상기 제1 구동부는 상기 무인 이동체와 연결되어 고정되는 부분을 상기 제1 축을 기준으로 회전시키고,
상기 제2 구동부는 상기 링크부와 상기 탑재부가 연결되는 부분을 상기 제2 축을 기준으로 회전시키며,
상기 제3 구동부는 상기 탑재부를 상기 제3 축을 기준으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치.4. The method of claim 3,
The first driving unit rotates a portion connected to and fixed to the unmanned moving body with respect to the first axis,
The second driving unit rotates a portion where the link unit and the mounting unit are connected with respect to the second axis,
The third driving unit is an unmanned moving object control device of a gimbal structure, characterized in that for rotating the mounting unit based on the third axis.
상기 짐벌 제어부는,
상기 비행 명령에 의해 무인 이동체가 이동함에 따라 이동 위치 별로 목표 각도를 설정하고, 상기 무인 이동체의 비행 시 외부 환경에 의해 변화하는 변형 각도를 상기 짐벌 구동부에서 전달 받으며,
상기 목표 각도 및 상기 변형 각도를 이용하여 상기 무인 이동체의 변형에 따라 상기 짐벌 제어부를 상기 목표 각도로 제어하기 위한 제어 각도를 산출하여 상기 제어 각도에 따른 상기 자세 제어 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치.According to claim 1,
The gimbal control unit,
As the unmanned moving object moves according to the flight command, a target angle is set for each moving position, and the gimbal driving unit receives a deformation angle that is changed by the external environment when the unmanned moving object is flying,
Gimbal, characterized in that by calculating a control angle for controlling the gimbal control unit to the target angle according to the deformation of the unmanned moving object by using the target angle and the deformation angle to generate the posture control command according to the control angle Structured unmanned moving vehicle control device.
상기 목표 각도는,
상기 단말을 통해 촬영하는 목표물을 기준으로 설정되어 상기 무인 이동체가 이동하는 이동 위치를 기준으로 설정되며, 미리 저장된 장애물 지도에 표시된 장애물을 피하면서 상기 단말이 기 설정된 각도를 향하도록 설정되고,
상기 목표물은 상기 무인 이동체의 비행 전에 미리 설정되거나, 상기 단말에 의해 촬영된 영상을 통해 상기 외부의 원격 조정 장치에서 설정되는 것을 특징으로 하는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치.7. The method of claim 6,
The target angle is
It is set based on the target photographed through the terminal and is set based on the moving position of the unmanned mobile body, and the terminal is set to face a preset angle while avoiding the obstacle displayed on the pre-stored obstacle map,
The target is set in advance before the flight of the unmanned moving object, or is set in the external remote control device through the image taken by the terminal.
상기 제2 사고 발생 예측부는,
상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치와 상기 장애물과의 거리를 거리 측정 센서로 측정하고, 상기 측정된 장애물과의 거리가 기 설정된 임계치 미만인 경우, 상기 제2 사고 발생을 예측하여 상기 장애물의 회피하기 위해 상기 장애물과의 거리를 3차원으로 예측한 회피 구동 신호를 상기 짐벌 구동부에 전달하고,
상기 짐벌 구동부는 상기 회피 구동 신호에 의해 상기 3차원으로 예측한 장애물과의 거리를 전달 받으면, 상기 무인 이동체와 연결되는 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 각각 제어하는 것을 특징으로 하는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치.According to claim 1,
The second accident occurrence prediction unit,
The distance between the unmanned moving object control device of the gimbal structure and the obstacle is measured by a distance measuring sensor, and when the measured distance to the obstacle is less than a preset threshold, the second accident is predicted to avoid the obstacle. Transmitting an avoidance driving signal that predicts the distance to the obstacle in three dimensions to the gimbal driving unit,
When the gimbal driving unit receives the distance from the obstacle predicted in three dimensions by the avoidance driving signal, it controls a first axis connected to the unmanned moving object and a second axis and a third axis perpendicular to the first axis, respectively. An unmanned moving object control device of a gimbal structure, characterized in that.
상기 제어부는,
3축 센서를 포함하는 상기 무인 이동체가 기울어지는 3축 각도와 3축 각도에 따른 벡터 값 및 상기 짐벌 구동부의 짐벌 3축 센서를 통해 목표 각도로 제어하기 위한 3축으로 구현되는 제어 각도와 상기 제어 각도에 따른 벡터 값을 비교하여 상기 무인 이동체의 복수의 프로펠러의 출력 및 상기 짐벌 구동부를 제어하고,
상기 제어부는 상기 복수의 프로펠러 중 상기 무인 이동체가 기울어지는 부분에 위치하는 프로펠러를 더 높은 출력으로 제어하는 것을 특징으로 하는 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치.According to claim 1,
The control unit is
The control angle and the control implemented in three axes for controlling the three-axis angle and the vector value according to the three-axis angle at which the unmanned moving object including the three-axis sensor is inclined and the target angle through the gimbal three-axis sensor of the gimbal driving unit Controls the output of the plurality of propellers of the unmanned moving object and the gimbal driving unit by comparing the vector values according to the angle,
The control unit is a gimbal structure of the unmanned moving object control device, characterized in that for controlling the propeller located at the inclined portion of the unmanned moving object among the plurality of propellers to a higher output.
상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치에 탑재된 상기 단말에 의해 획득한 영상 데이터를 전달 받고, 상기 무인 이동체 및 상기 짐벌 구동부의 움직임을 통제하는 원격 조정 장치를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 원격 조정 장치와 통신 가능하도록 마련되는 통신부; 상기 무인 이동체가 이동하고자 하는 목적지에 대한 이동 경로에 따라 상기 무인 이동체를 제어하는 상기 비행 명령을 생성하는 비행 제어부; 상기 짐벌 구동부를 구동하기 위한 상기 자세 제어 명령을 생성하는 짐벌 제어부; 및 상기 무인 이동체의 비행 속도 및 비행 방향에 의해 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치가 장애물에 의해 충돌할 것으로 예측하고, 상기 짐벌 구동부에 회피 신호를 전송하는 사고 발생 예측부를 포함하며,
상기 사고 발생 예측부는 상기 비행 속도가 기 설정된 임계치를 초과하는 경우, 제1 사고 발생을 예측하는 제1 사고 발생 예측부; 및 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치와 상기 장애물과의 거리가 기 설정된 임계치 미만인 경우, 제2 사고 발생을 예측하는 제2 사고 발생 예측부를 포함하고,
상기 제1 사고 발생 예측부는 (i) 상기 무인 이동체의 속도에 의해 상기 제1 사고 발생을 예측하는 경우 상기 무인 이동체의 속도를 제어하고, (ii) 외부 환경에 의한 상기 무인 이동체의 이동 속도에 의해 상기 제1 사고 발생을 예측하는 경우 복귀 명령을 전송하여 상기 무인 이동체 및 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치의 손상을 방지하며,
상기 제2 사고 발생 예측부는 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치와 상기 장애물과의 거리에 의해 상기 제2 사고 발생을 예측하는 경우 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치와 상기 장애물과의 거리를 X축, Y축, Z축 각각 확인하고, 상기 장애물을 회피하기 위한 X축과의 거리, Y축과의 거리, Z축과의 거리를 계산하여 상기 짐벌 구동부를 제어하여 상기 짐벌 구조의 무인 이동체 제어 장치만을 이용하여 상기 장애물을 회피하는 것을 특징으로 하는 무인 이동체 제어 시스템.a gimbal driving unit connected to an unmanned moving object and driving a multi-axis gimbal according to a control command; a mounting unit on which a terminal is mounted at a lower end of the gimbal driving unit; a link unit connecting the gimbal driving unit and the mounting unit; and a control unit configured to transmit a posture control command for controlling the posture of the multi-axis gimbal to the gimbal driving unit and transmit a flight command to the unmanned moving unit; and
and a remote control device for receiving image data acquired by the terminal mounted on the unmanned moving object control device of the gimbal structure and controlling the movements of the unmanned moving object and the gimbal driving unit,
The control unit may include: a communication unit provided to be able to communicate with the remote control device; a flight control unit for generating the flight command for controlling the unmanned moving object according to a movement path to a destination to which the unmanned moving object wants to move; a gimbal control unit generating the posture control command for driving the gimbal driving unit; and an accident occurrence prediction unit for predicting that the unmanned moving object control device of the gimbal structure will collide with an obstacle by the flight speed and flight direction of the unmanned moving object, and transmitting an avoidance signal to the gimbal driving unit,
The accident occurrence prediction unit, when the flight speed exceeds a preset threshold, a first accident occurrence prediction unit for predicting the occurrence of a first accident; And when the distance between the unmanned moving object control device of the gimbal structure and the obstacle is less than a preset threshold, a second accident occurrence prediction unit for predicting the occurrence of a second accident,
The first accident occurrence prediction unit (i) controls the speed of the unmanned moving object when predicting the occurrence of the first accident by the speed of the unmanned moving object, and (ii) by the moving speed of the unmanned moving object due to the external environment When the occurrence of the first accident is predicted, a return command is transmitted to prevent damage to the unmanned moving object and the unmanned moving object control device of the gimbal structure,
When the second accident occurrence prediction unit predicts the occurrence of the second accident based on the distance between the gimbal-structured unmanned moving object control device and the obstacle, the X-axis, Check the Y-axis and Z-axis, respectively, calculate the distance to the X-axis, the distance to the Y-axis, and the distance to the Z-axis to avoid the obstacle, and control the gimbal driving unit to control only the unmanned moving object control device of the gimbal structure. An unmanned moving object control system, characterized in that it avoids the obstacle using
상기 짐벌 구동부는,
상기 무인 이동체와 연결되는 제1 축과 상기 제1 축에 수직인 제2 축 및 제3 축을 중심으로 구동하며,
상기 제1 축을 중심으로 회전 가능하게 결합되는 제1 구동부, 상기 제2 축을 기준으로 회전하는 제2 구동부 및 상기 제3 축을 기준으로 회전하는 제3 구동부를 포함하고,
상기 제1 구동부는 상기 무인 이동체와 연결되어 고정되는 부분을 상기 제1 축을 기준으로 회전시키고, 상기 제2 구동부는 상기 링크부와 상기 탑재부가 연결되는 부분을 상기 제2 축을 기준으로 회전하며, 상기 제3 구동부는 상기 탑재부를 상기 제3 축을 기준으로 회전시키는 것을 것을 특징으로 하는 무인 이동체 제어 시스템.12. The method of claim 11,
The gimbal driving unit,
Driving around a first axis connected to the unmanned moving body and a second axis and a third axis perpendicular to the first axis,
A first driving unit rotatably coupled about the first axis, a second driving unit rotating about the second axis, and a third driving unit rotating about the third axis,
The first driving unit rotates a portion connected to and fixed to the unmanned moving body based on the first axis, and the second driving unit rotates a portion where the link unit and the mounting unit are connected based on the second axis, and An unmanned moving object control system, characterized in that the third driving unit rotates the mounting unit based on the third axis.
상기 짐벌 제어부는 상기 비행 명령에 의해 무인 이동체가 이동함에 따라 이동 위치 별로 목표 각도를 설정하고, 상기 무인 이동체의 비행 시 외부 환경에 의해 변화하는 변형 각도를 상기 짐벌 구동부에서 전달 받으며, 상기 목표 각도 및 상기 변형 각도를 이용하여 상기 무인 이동체의 변형에 따른 상기 짐벌 제어부가 상기 목표 각도로 제어하기 위한 제어 각도를 산출하여 상기 제어 각도에 따른 상기 자세 제어 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 무인 이동체 제어 시스템.12. The method of claim 11,
The gimbal control unit sets a target angle for each movement position as the unmanned moving object moves according to the flight command, and receives a deformation angle that is changed by the external environment during flight of the unmanned moving object from the gimbal driving unit, the target angle and The unmanned moving object control system, characterized in that by using the deformation angle, the gimbal control unit according to the deformation of the unmanned moving object calculates a control angle for controlling the target angle to generate the posture control command according to the control angle.
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