KR102486792B1 - 멀티콥터 - Google Patents

Abstract

본 발명의 한 실시예에 따른 멀티콥터는, 비행동작을 제어하는 제어부를 구비하는 본체, 상기 본체로부터 분기되고, 길이방향으로 제1 개구(opening)가 형성된 복수 개의 모터암, 상기 모터암에 각각 구비된 모터, 그리고 상기 모터의 회전축에 결합하여 추력을 내는 프로펠러를 포함하며, 상기 프로펠러는 상기 모터암에 대해 상대적으로 지면에 가깝게 상기 모터의 아래 쪽에 구비되고, 복수 개의 상기 모터암의 내부에는 낙하산을 포함하는 낙하산전개수단이 각각 구비되고, 상기 낙하산전개수단은 비상시, 상기 모터암을 기준으로 상기 프로펠러의 반대편으로 상기 낙하산을 상기 모터암의 외부로 전개시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

멀티콥터{Multi-copter}

본 발명은 멀티콥터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 안전하게 착륙할 수 있는 멀티콥터에 관한 것이다.

일반적으로, 멀티콥터(multi-copter)는, 사람이 타지 않고 무선전파의 유도에 의해서 비행하는 드론(drone)이라 부르는 무인항공기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)를 통칭하는 것으로, 그 용도가 감시뿐만 아니라 물류 배달, 고공 촬영, 측량 또는 사고 수습 등의 용도로 점점 확대되고 있는 실정이다.

이러한 멀티콥터는 보통, 프로펠러의 개수에 따라 바이콥터(2개), 트리콥터(3개), 쿼드콥터(4개) 등으로 분류할 수 있으며, 특히 네 개의 프로펠러를 사용해 이착륙하고 추진하는 쿼드콥터(quadcopter)는 대중적으로 널리 보급되고 있으며 비행조건이 안정적인 것으로 알려져 있다.

현재 상용화된 멀티콥터의 경우, 비상시 멀티콥터는 모든 제어력을 잃어버리고 낙하산을 펼쳐 착륙하는 방식을 주로 사용하고 있다. 하지만, 멀티콥터의 특성상 낙하산 장착으로 인해 페이로드(payload)가 증가하면, 이는 비행시간을 감소시키는 요인이 된다. 그리고 낙하산이 펼쳐지기 위해서는 일정 이상의 고도에서 비행해야 한다는 단점을 가지고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 8~23 kg의 하중을 가진 멀티콥터가 사고를 인식하고 낙하산으로 감속을 시작하는 최소 고도는 15 m이고, 낙하산 전체를 전개하는데 필요한 최소 고도는 25 m이다. 따라서, 종래의 멀티콥터는 25 m를 초과하는 고도에서는 낙하산 전체를 전개할 수 있어 2차 사고를 예방할 수 있지만, 25 m 미만의 고도에서는 2차 사고에 이를 수 있는 문제점을 가지고 있었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 페이로드의 증가를 최소화하고, 낮은 작동 고도에서도 안전하게 착륙할 수 있는 멀티콥터를 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티콥터는, 비행동작을 제어하는 제어부를 구비하는 본체, 상기 본체로부터 분기되고, 길이방향으로 제1 개구(opening)가 형성된 복수 개의 모터암, 상기 모터암에 각각 구비된 모터, 그리고 상기 모터의 회전축에 결합하여 추력을 내는 프로펠러를 포함하며, 상기 프로펠러는 상기 모터암에 대해 상대적으로 지면에 가깝게 상기 모터의 아래쪽에 구비되고, 복수 개의 상기 모터암의 내부에는 낙하산을 포함하는 낙하산전개수단이 각각 구비되고, 상기 낙하산전개수단은 비상시, 상기 모터암을 기준으로 상기 프로펠러의 반대편으로 상기 낙하산을 상기 모터암의 외부로 전개할 수 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 멀티콥터는 상기 모터암의 개수와 동일한 개수의 가이드줄을 더 구비하고, 각각의 상기 가이드줄은 일단이 서로 이웃하는 상기 모터암 중 하나에 연결되고, 타단은 상기 모터암 중 나머지 하나에 구비된 상기 낙하산전개수단의 낙하산에 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 낙하산전개수단은 상기 모터암의 제1 개구와 연결되어 통하는 제2 개구를 구비하는 챔버, 상기 챔버 내에 압축상태로 배치되는 탄성수단, 저면이 상기 탄성수단에 지지되고, 상기 챔버의 일측에 회동 가능하게 고정되는 푸싱플레이트, 그리고 상기 푸싱플레이트의 회동을 선택적으로 막을 수 있는 트리거부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 트리거부는 비상시 상기 제어부에 의해 상기 푸싱플레이트의 회동이 가능하도록 상기 푸싱플레이트와의 걸림이 해제되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 개구를 개폐 가능하게 커버하는 고무막이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 낙하산전개수단은, 상기 모터암의 제1 개구와 연결되어 통하는 제2 개구를 구비하는 챔버, 상기 챔버를 상부 공간과 하부 공간으로 구획하게 배치되고, 상기 챔버의 일측에 회동 가능하게 고정되는 푸싱플레이트, 상기 챔버에 하부 공간에 선택적으로 압축공기를 공급할 수 있는 압축공기공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2 개구를 개폐 가능하게 커버하는 고무막이 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 낙하산전개수단은, 상기 모터암의 제1 개구와 연결되어 통하는 제2 개구를 구비하고 상기 낙하산이 내부에 배치된 챔버, 일단이 상기 가이드줄에 연결되고 타단이 상기 낙하산에 연결된 전기활성폴리머(electroactive Polymer) 소재 줄을 포함하며, 상기 전기활성폴리머 소재 줄의 일부는 상기 모터암의 표면에 접착되어 있고, 비상시 상기 전기활성폴리머 소재 줄에 공급되는 전압에 의해 상기 모터암의 표면으로부터 분리되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제어부에 의해 상기 전기활성폴리머 소재 줄에 전압을 공급할 수 있는 전압공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 멀티콥터는 낮은 작동 고도에서도 안전하게 착륙할 수 있다.

또한, 각각의 낙하산이 모두 펼쳐졌을 때, 전체적으로 바람개비 형상을 취함으로써, 각각의 낙하산 사이에 공기가 통하는 유로가 형성될 수 있어, 특정 방향으로 유동하는 공기로 인해 멀티콥터가 다시 제어 불능 상태로 빠지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 프로펠러를 모터암의 아래 쪽에 배치하여, 비상시 바람개비 형상의 낙하산이 프로펠러로 인해 손상되지 않도록 한다.

한편, 본 발명은 명시적으로 기재되지는 않았지만 상술한 구성으로부터 기대할 수 있는 다른 효과도 물론 포함한다.

도 1은 종래의 멀티콥터가 사고 인식 후 낙하산 전개까지 필요한 고도를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티콥터의 모식도이다(평상시).
도 3은 도 2의 멀티콥터가 비상시, 낙하산을 전개한 모습을 나타낸다(비상시).
도 4는 도 3의 멀티콥터를 측면에서 바라본 모식도이다.
도 5의 (a)는 도 2의 멀티콥터의 낙하산전개수단을 측면도이고, 도 5의 (b)는 그 횡단면도이다(제1 변형예).
도 6은 비상시 낙하산을 전개한 상태를 나타내는 도면으로서, 도 6의 (a)는 낙하산전개수단의 측면도이고, 도 6의 (b)는 그 횡단면도이다.
도 7은 도 2의 멀티콥터의 낙하산전개수단의 제2 변형예로서, 평상시의 상태를 보여준다.
도 8은 도 7의 낙하산전개수단이 비상시 낙하산을 전개한 상태를 나타낸다.
도 9는 도 2의 멀티콥터의 낙하산전개수단의 제3 변형예로서, 도 9의 (a)는 평상시의 상태를, 도 9의 (b) 및 (c)는 비상시의 상태를 보여준다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 2에는 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티콥터가 도시되어 있다.

본 멀티콥터는 비행동작을 제어하는 제어부(비행조정컴퓨터)를 구비하는 본체(1)와, 본체(1)로부터 분기되고 길이방향으로 제1 개구(opening)(21)가 형성된 복수 개의 모터암(2)과, 모터암(2)에 각각 구비된 모터(3)와, 모터(3)의 회전축에 결합하여 추력을 내는 프로펠러(4)를 포함한다. 제어부(비행조정컴퓨터)의 제어에 따라 복수의 모터(20) 전부 또는 일부의 회전으로 해당 모터의 프로펠러가 회전되면서 멀티콥터(1)의 상승, 하강, 좌우 이동, 제자리 회전 등 비행이 이루어진다.

프로펠러(4)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 모터암(2)에 대해 상대적으로 지면에 가깝게 모터(3)의 아래 쪽에 구비된다. 일반적인 상용 드론의 경우 프로펠러가 모터암의 위쪽에 배치된다. 그러나 본 실시예에서는 프로펠러(4)를 모터암(2)의 아래 쪽에 배치하여, 비상시 바람개비 형상의 낙하산(51)이 프로펠러(4)로 인해 손상되지 않도록 한다.

도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 복수 개의 모터암(2)의 내부에는 낙하산(51)을 포함하는 낙하산전개수단(5)이 각각 구비된다.

낙하산전개수단(5)은 비상시, 모터암(2)을 기준으로 프로펠러(4)의 반대편(도 4 기준 위쪽)으로 낙하산(51)을 모터암(2)의 외부로 전개시킬 수 있다.

한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 멀티콥터는 모터암(2)의 개수와 동일한 개수의 가이드줄(6)을 구비한다.

이들 각각의 가이드줄(6)은 일단이 서로 이웃하는 모터암(2) 중 하나에 연결되고, 타단은 모터암(2) 중 나머지 하나에 구비된 낙하산전개수단(5)의 낙하산(51)에 연결된다.

도 5 및 도 6에는 낙하산전개수단(5)의 한 변형예(제1 변형예)가 도시되어 있다.

낙하산전개수단(5)은 챔버(52), 탄성수단(53), 푸싱플레이트(54), 그리고 트리거부(55)를 포함한다.

구체적으로, 챔버(52)는 대략 직육면체 형상을 가진 통 형상일 수 있다. 그리고 챔버(52)는 모터암(2)의 제1 개구(21)와 연결되어 통하는 제2 개구(521)를 구비한다.

탄성수단(53) 예를 들면, 스프링은 챔버(52) 내에 압축상태로 배치된다. 구체적으로, 탄성수단(53)은 도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 푸싱플레이트(54)의 일측에 배치될 수 있다.

푸싱플레이트(push plate)(54)는 저면이 탄성수단(53)에 지지되고, 챔버(52)의 일측(도 5의 (a) 기준 우측)에 회동 가능하게 고정된다.

트리거부(trigger)(55)는 푸싱플레이트(54)의 회동을 선택적으로 막을 수 있다. 트리거부(55)는 비상시 본체(1)의 제어부에 의해 푸싱플레이트(54)가 회동할 수 있도록 푸싱플레이트(54)와의 걸림이 해제된다. 이는, 제어부로부터의 전기적 신호에 의해 트리거부(55)를 다양한 공지의 기구메커니즘을 사용하여 기계적으로 움직여 푸싱플레이트(54)와의 걸림을 해제시킬 수 있다.

본 멀티콥터는 도 5 등에 도시된 바와 같이, 챔버(52)의 제2 개구(521)를 개폐 가능하게 커버하는 막(56), 예를 들면 고무막이 추가적으로 구비될 수 있다. 이 막(56)은 얇은 연질의 플렉서블한 고무 등의 소재로 이루어져 있고, 그 양단이 챔버(52)의 길이방향으로의 양측에 각각 부착되고, 외력에 의해 양쪽으로 쉽게 열릴 수 있도록 그 중간부는 길이방향으로 절개되어 있다(도 6의 (b) 참조). 이 고무막은 평상시에는 낙하산(51)이 모터암(2)의 외부로 쉽게 빠져나오지 못하도록 하고, 비상시에는 푸싱플레이트(54)가 스프링(53)에 의해 밀리는 힘에 의하여 외부로 쉽게 열려, 낙하산(51)이 모터암(2)의 외부로 나가도록 한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상술한 변형예에 따른 낙하산전개수단(5)은 비상시 제어부(미도시)의 명령에 의해 트리거부(55)가 제거되고, 이에 따라 푸싱플레이트(54)가 스프링(53)의 복원력에 의해 펼쳐지는 힘에 의해 낙하산(51)이 외부로 펼쳐진다(이때, 고무막(56)은 푸싱플레이트(54)가 밀어내는 공기압에 의해 외부로 개방될 수 있다.)

이때, 낙하하는 멀티콥터에 의해, 도 3에 도시된 바와 같이, 낙하산(51)은 소위 바람개비 형상으로 펼쳐진다. 낙하산(51)은 대략 삼각형상을 이루어져 있다. 본 실시예에서는 각각의 낙하산(51)이 펼쳐졌을 때, 전체적으로 바람개비 형상을 취함으로써, 각각의 낙하산 사이에 공기가 통하는 유로가 형성될 수 있어, 특정 방향으로 유동하는 공기로 인해 멀티콥터가 다시 제어 불능 상태로 빠지는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 낙하산전개수단(5)의 제2 변형예에 대하여 설명한다. 상술한 제1 변형예와 차이가 나는 부분에 국한하여 설명한다. 참고로, 도 7은 평상시 낙하산전개수단(5)의 상태이고, 도 8은 비상시 낙하산이 전개된 상태를 나타낸다.

낙하산전개수단(5)은, 챔버(52), 푸싱플레이트(54), 그리고 압축공기공급부(57)를 포함한다.

푸싱플레이트(54)는 챔버(52)를 상부 공간과 하부 공간으로 구획하게 배치되고, 챔버(52)의 일측(도 7의 (a) 기준 우측)에 회동 가능하게 고정된다.

압축공기공급부(57)는 챔버(52)에 하부 공간에 선택적으로 압축공기(A)를 공급할 수 있다. 즉, 압축공기공급부(57)는 압축공기가 저장된 저장용기일 수 있으며, 도 8에 도시된 바와 같이, 비상시 본체(1)의 제어부의 명령에 의해 저장용기가 개방될 수 있다. 이를 위해서는 공지의 기계적수단(미도시)을 사용하여, 저장용기의 출구부가 개방되도록 할 수 있다.

이하에서는 도 9에 도시된 낙하산전개수단(5)의 제3 변형예에 대하여 설명한다.

낙하산전개수단(5)은, 챔버(52)와, 전기활성폴리머(electroactive Polymer) 소재 줄(58)을 포함한다.

챔버(52)는 모터암(2)의 제1 개구(21)와 연결되어 통하는 제2 개구(521)를 구비하고 낙하산(51)이 내부에 배치된다.

전기활성폴리머(ElectroActive Polymer, EAP) 소재 줄(58)은 일단이 가이드줄(6)에 연결되고 타단이 낙하산(51)에 연결된다. 참고로, 전기활성폴리머는 전기장에 의해 자극을 받았을 때 크기나 모양이 변하는 것을 나타내는 폴리머다. EAP의 대표적인 특성은 큰 힘을 유지하면서도 많은 양의 변형을 겪게 된다는 것이다. 낙하산(51)의 일단은 챔버(52)의 내벽에 고정되어 있다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 평상시 전기활성폴리머 소재 줄(58)의 일부는 모터암(2)의 표면에 접착되어 있다. 그리고 도 9의 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 비상시 전기활성폴리머 소재 줄(58)에 공급되는 전압에 의해 큰 변형을 겪으면서 모터암(2)의 표면으로부터 분리된다. 이때, 전기활성폴리머 소재 줄(58)에 연결되어 있는 낙하산(51)이 외부로 딸려나오면서 공기의 양력에 의해 낙하산이 바람개비 형상으로 펼쳐지게 된다.

한편, 제어부에 의해 전기활성폴리머 소재 줄(58)에 전압을 공급할 수 있는 전압공급부(미도시)를 포함한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1. 본체
2. 모터암
21. 제1 개구
3. 모터
4. 프로펠러
5. 낙하산전개수단
51. 낙하산
53. 탄성수단
54. 푸싱플레이트
55. 트리거부
6. 가이드줄

Claims (9)

1. 멀티콥터에 있어서,
   비행동작을 제어하는 제어부를 구비하는 본체,
   상기 본체로부터 분기되고, 길이방향으로 제1 개구(opening)가 형성된 복수 개의 모터암,
   상기 모터암에 각각 구비된 모터, 그리고
   상기 모터의 회전축에 결합하여 추력을 내는 프로펠러
   를 포함하며,
   상기 프로펠러는 상기 모터암에 대해 상대적으로 지면에 가깝게 상기 모터의 아래 쪽에 구비되고,
   복수 개의 상기 모터암의 내부에는 낙하산을 포함하는 낙하산전개수단이 각각 구비되고,
   상기 낙하산전개수단은 비상시, 상기 모터암을 기준으로 상기 프로펠러의 반대편으로 상기 낙하산을 상기 모터암의 외부로 전개시킬 수 있고,
   상기 멀티콥터는 상기 모터암의 개수와 동일한 개수의 가이드줄을 더 구비하고,
   각각의 상기 가이드줄은 일단이 서로 이웃하는 상기 모터암 중 하나에 연결되고, 타단은 상기 모터암 중 나머지 하나에 구비된 상기 낙하산전개수단의 낙하산에 연결되는
   멀티콥터.
2. 삭제
3. 제1항에서,
   상기 낙하산전개수단은
   상기 모터암의 제1 개구와 연결되어 통하는 제2 개구를 구비하는 챔버,
   상기 챔버 내에 압축상태로 배치되는 탄성수단,
   저면이 상기 탄성수단에 지지되고, 상기 챔버의 일측에 회동 가능하게 고정되는 푸싱플레이트, 그리고
   상기 푸싱플레이트의 회동을 선택적으로 막을 수 있는 트리거부
   를 포함하는
   멀티콥터.
4. 제3항에서,
   상기 트리거부는 비상시 상기 제어부에 의해 상기 푸싱플레이트의 회동이 가능하도록 상기 푸싱플레이트와의 걸림이 해제되는
   멀티콥터.
5. 제4항에서,
   상기 제2 개구를 개폐 가능하게 커버하는 고무막이 구비되는 멀티콥터.
6. 제1항에서,
   상기 낙하산전개수단은,
   상기 모터암의 제1 개구와 연결되어 통하는 제2 개구를 구비하는 챔버,
   상기 챔버를 상부 공간과 하부 공간으로 구획하게 배치되고, 상기 챔버의 일측에 회동 가능하게 고정되는 푸싱플레이트,
   상기 챔버에 하부 공간에 선택적으로 압축공기를 공급할 수 있는 압축공기공급부
   를 포함하는
   멀티콥터.
7. 제6항에서,
   상기 제2 개구를 개폐 가능하게 커버하는 고무막이 구비되는 멀티콥터.
8. 제1항에서,
   상기 낙하산전개수단은,
   상기 모터암의 제1 개구와 연결되어 통하는 제2 개구를 구비하고 상기 낙하산이 내부에 배치된 챔버,
   일단이 상기 가이드줄에 연결되고 타단이 상기 낙하산에 연결된 전기활성폴리머(electroactive Polymer) 소재 줄
   을 포함하며,
   상기 전기활성폴리머 소재 줄의 일부는 상기 모터암의 표면에 접착되어 있고, 비상시 상기 전기활성폴리머 소재 줄에 공급되는 전압에 의해 상기 모터암의 표면으로부터 분리되는
   멀티콥터.
9. 제8항에서,
   상기 제어부에 의해 상기 전기활성폴리머 소재 줄에 전압을 공급할 수 있는 전압공급부를 포함하는 멀티콥터.

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