KR102504071B1 - 드론의 공중 충전 시스템 및 이를 포함하는 드론 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 드론의 공중 충전 시스템은, 목표한 작업을 수행하는 활동드론 측에 구비되는 접속 어셈블리 및 상기 활동드론에 구비되는 배터리의 공중 충전을 위해 운용되는 충전드론 측에 구비되며, 상기 접속 어셈블리가 연결된 상태에서 상기 활동드론의 배터리의 충전에 필요한 전기에너지를 공급하는 충전 어셈블리를 포함하며, 상기 접속 어셈블리는, 일측이 상기 활동드론의 배터리와 연결되고, 타측이 길게 연장되는 연장케이블 및 상기 연장케이블의 말단에 구비되는 접속커넥터를 포함하고, 상기 충전 어셈블리는, 상기 활동드론의 배터리에 공급할 전기에너지가 저장되는 충전용 배터리, 상기 충전용 배터리와 전기적으로 연결되며, 상기 접속커넥터가 접속 가능하게 구비되는 충전커넥터 및 상기 충전커넥터 측으로 상기 접속커넥터의 유입 방향을 가이드하는 가이드유닛을 포함한다.

Description

드론의 공중 충전 시스템 및 이를 포함하는 드론{Aerial Charging System for Drones and Drones Including the Same}
본 발명은 드론의 공중 충전 시스템 및 이를 포함하는 드론에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 활동드론 측에 구비되는 접속 어셈블리와 충전드론 측에 구비되는 충전 어셈블리를 서로 용이하게 연결하여 충전이 가능하도록 함으로써 활동드론을 지속적으로 운용할 수 있도록 하는 드론의 공중 충전 시스템 및 이를 포함하는 드론에 관한 것이다.
드론(Drone)은 조종사 없이 무선 전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 군사용 무인항공기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle/Uninhabited Aerial Vehicle)의 총칭이다.
이와 같은 드론은 그 특성 상 군사적 용도로 활용되고 있으나, 최근에는 민간 분야에서도 다양한 산업, 승객 또는 수하물 수송, 취미 등의 목적으로 그 활용도가 크게 확장되었으며, 또한 동일 위치에서 활동을 지속적으로 유지할 수 있게 되면 근거리 통신 중계기, 기후 환경 감시 제어, 산불 감시 경보, 교통 감시 및 통제, 기상 관측 등 활용 분야를 더욱 확대할 수 있다.
다만, 이와 같은 기술의 발전에도 불구하고 드론의 운용 시간을 향상시키는 것에는 큰 어려움이 따르고 있다. 이는 드론의 운용 시간 증가를 위해 대용량 배터리를 구비하거나 배터리의 수를 증가시킬 경우, 그에 비례하여 드론 자체의 무게가 증가하게 되므로 배터리 용량의 증가 효과를 상쇄시키게 되기 때문이다.
이와 같은 문제를 극복하기 위해 배터리 용량과 드론의 중량을 고려하여 최적화를 수행하는 것은 물론 드론의 신속한 충전을 위한 급속 무선 충전 시스템 등을 도입하고 있으나, 이는 결국 작업을 수행하던 드론을 특정 위치로 귀환시켜야 하므로 작업에 로스가 발생하는 것을 피할 수 없다는 문제가 있다.
따라서 드론을 동일 위치에 지속적으로 유지하기 위해서는 별도의 전원을 지속적으로 공급하여야 하는데, 지상에서 전원을 유선으로 공급할 수 없으므로, 충전용 드론을 활용하여 주기적으로 충전을 시킴으로써 활동 드론을 동일 위치에서 지속적으로 운행시킬 수 있도록 하는 방안이 요구된다.
한국등록특허 제10-1732713호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 작업을 수행하는 드론을 공중에서 용이하고 신속하게 충전할 수 있는 시스템을 구축함에 따라 드론을 지속적으로 운용할 수 있으며, 이를 통해 작업 로스를 최소화할 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 드론의 공중 충전 시스템은, 목표한 작업을 수행하는 활동드론 측에 구비되는 접속 어셈블리 및 상기 활동드론에 구비되는 배터리의 공중 충전을 위해 운용되는 충전드론 측에 구비되며, 상기 접속 어셈블리가 연결된 상태에서 상기 활동드론의 배터리의 충전에 필요한 전기에너지를 공급하는 충전 어셈블리를 포함하며, 상기 접속 어셈블리는, 일측이 상기 활동드론의 배터리와 연결되고, 타측이 길게 연장되는 연장케이블 및 상기 연장케이블의 말단에 구비되는 접속커넥터를 포함하고, 상기 충전 어셈블리는, 상기 활동드론의 배터리에 공급할 전기에너지가 저장되는 충전용 배터리, 상기 충전용 배터리와 전기적으로 연결되며, 상기 접속커넥터가 접속 가능하게 구비되는 충전커넥터 및 상기 충전커넥터 측으로 상기 접속커넥터의 유입 방향을 가이드하는 가이드유닛을 포함한다.
이때 상기 접속 어셈블리는, 상기 연장케이블을 상기 활동드론의 내측으로 인입시키거나 하부로 인출시키도록 구비되는 와인딩유닛을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 가이드유닛은 상기 충전커넥터의 상부에 구비되며, 이와 같은 경우 상기 가이드유닛의 내부에는 상하 개구된 형태로 형성되어, 상부에서 진입한 상기 접속커넥터가 하부에 위치된 상기 충전커넥터 방향으로 이동할 수 있도록 유도하는 가이드공간이 형성될 수 있다.
여기서 상기 가이드공간은 상부 개구에서 하부 개구 방향으로 갈수록 횡 방향 단면적이 점차 감소하는 형태로 형성될 수 있다.
또한 상기 가이드유닛은 상기 가이드공간의 상부 개구를 선택적으로 차폐하는 실링커버를 포함할 수 있다.
한편 상기 충전 어셈블리는, 상기 접속커넥터 및 상기 충전커넥터가 서로 연결된 상태에서 상기 접속커넥터 및 상기 충전커넥터의 위상이 반전되도록 회전시키는 위상반전유닛을 더 포함할 수 있다.
이때 상기 위상반전유닛은, 상기 충전커넥터를 좌우 방향의 회전축을 중심으로 회전 가능하게 고정시키는 고정프레임 및 상기 고정프레임의 회전축을 중심으로 상기 충전커넥터가 회전되도록 회전 구동력을 제공하는 구동모터를 포함할 수 있다.
그리고 상기 충전커넥터는, 상기 충전용 배터리와 전기적으로 연결되는 충전단자 및 선택적으로 자기력을 발생시키는 고정용 전자석을 포함하며, 이와 같은 경우 상기 접속커넥터는, 상기 충전단자에 접속된 상태에서 상기 충전단자와 전기적으로 연결되는 접속단자 및 자성체로 형성되어, 상기 고정용 전자석의 자기력으로 발생하는 인력에 의해 상기 고정용 전자석에 부착되는 접속고정부를 포함할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 드론의 공중 충전 시스템 및 이를 포함하는 드론은, 충전 어셈블리에 장착되는 가이드유닛을 통해 활동드론 측에 구비되는 접속 어셈블리와 충전드론 측에 구비되는 충전 어셈블리를 서로 용이하게 연결할 수 있으므로, 활동드론과 충전드론 간의 전기적 연결이 실패할 가능성을 최소화할 수 있으며, 활동드론의 귀환 없이 지속적으로 운용이 가능하도록 함에 따라 작업 효율을 극대화할 수 있는 장점을 가진다.
특히 본 발명은 접속 어셈블리 및 충전 어셈블리의 접속 구조를 합리적이고 견고하게 설계하여 우천 시 등 악천후 상황에서도 용이하게 활동드론의 충전이 가능하다는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템이 적용된 활동드론 및 충전드론의 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 활동드론 측에 구비되는 접속 어셈블리의 구조를 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전드론 측에 구비되는 충전 어셈블리의 구조를 나타낸 도면;
도 4 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템을 통해 활동드론의 공중 충전을 수행하는 일련의 과정을 나타낸 도면;
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전 어셈블리의 구조를 나타낸 도면;
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전 어셈블리의 구조를 나타낸 도면;
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전 어셈블리의 구조를 나타낸 도면;
도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전 어셈블리의 구동 메커니즘을 나타낸 도면; 및
도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전 어셈블리의 구조를 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템이 적용된 활동드론(10) 및 충전드론(20)의 모습을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템은 접속 어셈블리(100) 및 충전 어셈블리(200)를 포함한다.
이때 접속 어셈블리(100)는 목표한 작업을 수행하는 활동드론(10) 측에 구비되고, 충전 어셈블리(200)는 활동드론(10)에 구비되는 배터리의 공중 충전을 위해 운용되는 충전드론(20) 측에 구비되어, 접속 어셈블리(100)가 연결된 상태에서 활동드론(10)의 배터리의 충전에 필요한 전기에너지를 공급하게 된다.
본 실시예에서 활동드론(10)은 본체가 되는 바디부(11)와, 이와 같은 바디부(11)에 구비되어 비행 동력을 제공하는 복수 개의 로터부(12)와, 목표한 작업을 수행하기 위해 구비되는 작업수행모듈(13)과, 바디부(11)에 장착되는 접속 어셈블리(100)를 포함한다. 여기서 작업수행모듈(13)은 목표한 작업의 종류에 따라 다양한 기기가 적용될 수 있으며, 본 실시예의 경우 작업수행모듈(13)은 영상데이터를 획득하기 위한 카메라모듈인 것으로 하였다.
그리고 충전드론(10)은 활동드론(10)에 구비되는 배터리의 충전에 필요한 전기에너지를 공급하기 위해 운용되는 것으로, 본체가 되는 바디부(21)와, 이와 같은 바디부(21)에 구비되어 비행 동력을 제공하는 복수 개의 로터부(22)와, 바디부(21)에 장착되는 충전 어셈블리(200)를 포함한다.
이와 같은 활동드론(10) 및 충전드론(20)의 기본적인 구조 및 비행 원리 등은 당업자에게 자명한 사항이므로 이에 관련된 설명은 생략하도록 하며, 이하에서는 본 발명에 따른 드론의 공중 충전 시스템, 즉 접속 어셈블리(100) 및 충전 어셈블리(200)의 구조에 대해 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 활동드론(10) 측에 구비되는 접속 어셈블리(100)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 활동드론(10) 측에 구비되는 접속 어셈블리(100)는 제1하우징(110), 연장케이블(130), 접속커넥터(140) 및 와인딩유닛(120)을 포함한다.
제1하우징(110)은 접속 어셈블리(100)의 다른 구성요소들이 수용될 수 있도록 내측에 하부가 개구된 형태의 제1수용공간(111)을 형성하며, 활동드론(10)의 바디부(11) 하부에 구비될 수 있다.
또한 본 실시예에서 제1하우징(110)은 제1수용공간(111)의 하부에 형성된 개구부를 선택적으로 개폐할 수 있도록 하는 개폐커버(112)를 포함하며, 이는 별도의 구동부에 의해 자동 제어될 수 있다.
연장케이블(130)은 일측이 활동드론(10)의 배터리와 연결되고, 소정의 길이를 가지도록 타측이 길게 연장된다. 그리고 이와 같은 연장케이블(130)의 말단에는, 후술할 충전 어셈블리(200) 측에 전기적 연결이 가능한 접속커넥터(140)가 구비된다.
그리고 와인딩유닛(120)은 연장케이블(130)을 활동드론(10)의 내측, 즉 제1하우징(110)의 제1수용공간(111) 내부로 인입시키거나 하부로 인출시킬 수 있도록 연장케이블(130)을 권취하는 형태로 구비된다. 와인딩유닛(120) 역시 별도의 구동부에 의해 자동 제어될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전드론(20) 측에 구비되는 충전 어셈블리(200)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 충전드론(20) 측에 구비되는 충전 어셈블리(200)는 제2하우징(210), 충전용 배터리(220), 충전커넥터(240), 가이드유닛(250) 및 위상반전유닛(230)을 포함한다.
제2하우징(210)은 내부에 충전커넥터(240) 및 위상반전유닛(230)이 수용되도록 제2수용공간을 형성하며, 충전드론(20)의 바디부(21) 상부에 구비될 수 있다.
충전용 배터리(220)는 활동드론(10)의 배터리에 공급할 전기에너지가 저장되며, 본 실시예의 경우 제2하우징(210)에 인접하여 구비된다. 다만, 충전용 배터리(220)가 구비되는 위치는 이에 제한되지 않으며, 충전드론(20)의 바디부(21) 내부 등 다양한 위치에 구비될 수 있음은 물론이다.
충전커넥터(240)는 충전용 배터리(220)와 전기적으로 연결되며, 접속 어셈블리(100) 측의 접속커넥터(140)가 접속 가능하도록 구비된다,
이때 본 실시예에서 충전커넥터(240)는 충전용 배터리(220)와 전기적으로 연결되는 충전단자(241)와, 선택적으로 자기력을 발생시키는 고정용 전자석(242)을 포함하며, 이와 같은 경우 접속커넥터(140)는 충전단자(241)에 접속된 상태에서 충전단자(241)와 전기적으로 연결되는 접속단자(141)와, 자성체로 형성되어 고정용 전자석(242)의 자기력으로 발생하는 인력에 의해 고정용 전자석(242)에 부착되는 접속고정부(142)를 포함할 수 있다.
즉 접속단자(141)와 충전단자(241)는 서로 접속되어 전기적으로 연결되고, 이와 같은 상태에서 고정용 전자석(242)에 전원이 인가될 경우 자기력에 의해 접속고정부(142)가 고정용 전자석(242)에 부착됨에 따라 접속커넥터(140)와 충전커넥터(240) 간이 안정적으로 연결될 수 있다.
그리고 접속단자(141)와 충전단자(241)의 연결 형태는 제한없이 다양하게 구현될 수 있다. 본 실시예의 경우 접속단자(141)와 충전단자(241)는 각각 접속커넥터(140)와 충전커넥터(240)의 중앙부에 구비되어 서로 면접촉되는 형태를 가지는 것으로 하였으나, 이와 달리 접속단자(141)와 충전단자(241)는 일반적인 콘센트 및 플러그와 같은 형태를 비롯하여 다양한 공지의 단자 규격으로 구현될 수 있음은 물론이다.
또한 본 실시예에서 고정용 전자석(242)은 충전단자(241)의 둘레를 감싸는 링 형태로 배치되며, 접속고정부(142)는 이와 같은 고정용 전자석(242)의 형태에 대응되도록 접속단자(141)의 둘레를 감싸는 링 형태로 형성되는 것으로 하였으나, 고정용 전자석(242) 및 접속고정부(142)의 형태 역시 다양하게 변형될 수 있다.
그리고 도시되지는 않았으나, 본 실시예는 충전단자(241)와 충전용 배터리(220)를 서로 전기적으로 연결하는 연결케이블을 더 포함할 수 있다.
가이드유닛(250)은 충전커넥터(240) 측으로 접속커넥터(140)의 유입 방향을 가이드하는 역할을 수행한다.
본 실시예에서 가이드유닛(250)은 제2하우징(210)의 상부에 장착되며, 이에 따라 제2하우징(210) 내측에 위치된 충전커넥터(240)의 상부에 구비된다.
이와 같은 가이드유닛(250)의 내부에는 상하 개구된 형태로 형성되어, 상부에서 진입한 접속커넥터(140)가 하부에 위치된 충전커넥터(240) 방향으로 이동할 수 있도록 유도하는 가이드공간(251)이 형성된다.
특히 본 실시예의 경우 가이드공간(251)은 상부 개구에서 하부 개구 방향으로 갈수록 횡 방향 단면적이 점차 감소하는 형태로 형성되어 가이드유닛(250)은 전체적으로 잘린 원뿔이 반전된 형태로 형성되며, 따라서 접속커넥터(140)는 가이드공간(251)의 넓은 상부 개구를 통해 진입하여 가이드유닛(250)의 내벽면에 의해 하부 개구 측으로 유도됨에 따라 충전커넥터(240)와 용이하게 접속될 수 있게 된다.
더불어 가이드유닛(250)은 가이드공간(251)의 상부 개구를 선택적으로 차폐하는 실링커버(252)를 더 포함할 수 있으며, 이는 우천, 강설 상황에서 빗물 또는 눈이 가이드유닛(250)의 내측으로 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다.
위상반전유닛(230)은 접속커넥터(140) 및 충전커넥터(240)가 서로 연결된 상태에서, 접속커넥터(140) 및 충전커넥터(240)의 위상이 반전되도록 회전시키는 구성요소이다.
이와 같이 하는 이유는, 우천, 강설 상황에서 빗물 또는 눈이 연장케이블(130)을 따라 흘러내려 접속커넥터(140) 및 충전커넥터(240)의 접촉면 사이로 흘러들어가는 것을 방지하기 위한 것으로, 접속커넥터(140) 및 충전커넥터(240)의 위상을 반전시켜 접속커넥터(140)가 충전커넥터(240)의 하부에 위치되도록 함에 따라 빗물 또는 눈이 하부로 낙하되도록 할 수 있다.
그리고 본 실시예에서 위상반전유닛(230)은, 충전커넥터(240)를 좌우 방향의 회전축을 중심으로 회전 가능하게 고정시키는 고정프레임(231)과, 이와 같은 고정프레임(231)의 회전축을 중심으로 충전커넥터(240)가 회전되도록 회전 구동력을 제공하는 구동모터(232)를 포함하는 형태를 가진다.
이상 본 발명에 따른 드론의 공중 충전 시스템의 구조에 대해 설명하였으며, 이하에서는 본 발명에 따른 드론의 공중 충전 시스템을 통해 활동드론(10)의 공중 충전을 수행하는 과정을 자세히 설명하도록 한다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 제1실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템을 통해 활동드론(10)의 공중 충전을 수행하는 일련의 과정을 나타낸 도면이다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이 충전드론(20)이 활동드론(10)의 하부에 위치되도록 비행시킨다.
이와 같이 충전드론(20) 및 활동드론(10)의 위치를 일치시키기 위해 충전드론(20) 및 활동드론(10)에는 GPS모듈이 내장될 수 있다. 즉 외부에서는 GPS모듈을 통해 충전드론(20) 및 활동드론(10)의 현재 좌표 정보를 수신하고, 이들의 좌표가 서로 일치되도록 충전드론(20) 및 활동드론(10)을 비행시키되, 고도 차를 유지하도록 하여 충전드론(20)이 활동드론(10)의 하부에 위치되도록 한다.
또한 본 실시예와 같이 활동드론(10)에 카메라모듈이 구비될 경우, 이를 통해 충전드론(20)의 위치를 확인하도록 할 수 있다.
다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이 활동드론(10)의 접속 어셈블리(100)에 구비되는 개폐커버(112)를 개방하고, 와인딩유닛(120)을 통해 연장케이블(130)을 인출하여 접속커넥터(140)를 하부로 이동시킨다.
또한 충전드론(20)의 충전 어셈블리(200) 측에서는, 가이드유닛(250)의 실링커버(252)를 개방하여 가이드공간(251)을 개방하게 된다.
이후 도 6에 도시된 바와 같이 접속커넥터(140)가 점차 하향하여 가이드공간(251) 내로 진입하게 되며, 이 과정에서 접속커넥터(140)의 낙하 위치가 충전커넥터(240)와 다소 어긋나더라도 가이드유닛(250)의 내벽면에 의해 접속커넥터(140)는 충전커넥터(240) 측으로 유도될 수 있다.
또한 이와 같은 과정에서 도 7에 도시된 바와 같이, 충전커넥터(240)의 고정용 전자석(242)에 전원을 인가하여 접속커넥터(140)의 접속고정부(142)가 인력에 의해 끌려오도록 함에 따라 접속커넥터(140)와 충전커넥터(240)가 서로 접촉되고, 접속단자(141) 및 충전단자(241)의 전기적 연결이 이루어져 활동드론(10)의 배터리 충전이 시작된다.
한편 도 8에 도시된 바와 같이, 우천 또는 강설 시에는 접속커넥터(140) 및 충전커넥터(240)가 서로 연결된 상태에서, 위상반전유닛(230)을 통해 접속커넥터(140) 및 충전커넥터(240)의 위상이 반전되도록 회전시킬 수 있다.
즉 구동모터(232)의 회전 구동력에 의해 고정프레임(231)의 회전축을 중심으로 충전커넥터(240)를 회전시키며, 이와 같은 과정에서 접속커넥터(140) 및 충전커넥터(240)의 위상이 반전된다.
이는 전술한 바와 같이 접속커넥터(140)가 충전커넥터(240)의 하부에 위치되도록 함에 따라 빗물 또는 눈이 하부로 낙하되도록 하기 위한 것이다.
이후 활동드론(10)의 배터리 충전이 완료될 경우, 전술한 각 과정의 역순으로 접속커넥터(140)의 회수를 진행하고, 활동드론(10)을 재운용하게 된다.
이와 같이 본 발명은 충전 어셈블리(200)에 장착되는 가이드유닛(250)을 통해 활동드론(10) 측에 구비되는 접속 어셈블리(100)와 충전드론(20) 측에 구비되는 충전 어셈블리(200)를 서로 용이하게 연결할 수 있으므로, 활동드론(10)과 충전드론(20) 간의 전기적 연결이 실패할 가능성을 최소화할 수 있으며, 활동드론10)의 귀환 없이 지속적으로 운용이 가능하도록 함에 따라 작업 효율을 극대화할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예들에 대해 설명하도록 한다. 이하 각 실시예에 있어서 대부분의 구성은 전술한 제1실시예와 중복되므로, 차이점을 중심으로 서술하도록 한다.
도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전 어셈블리(200)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 9에 도시된 충전 어셈블리(200)의 경우, 충전 어셈블리(200)의 제2하우징(210)의 하단부 양측 각각에 배수홀(211)이 형성된다는 특징을 가진다.
이는 가이드유닛(250)을 통해 빗물 또는 눈 등의 이물질이 제2하우징(210) 내측으로 유입된 경우, 이를 충전 어셈블리(200)의 외측으로 용이하게 배출시킬 수 있도록 하기 위한 것이다.
특히 본 실시예에서 충전드론(20)의 바디부(21)의 상부는 라운드진 형태로 형성됨에 따라, 배수홀(211)을 통해 배출된 수분이 바디부(21)의 굴곡을 따라 낙하되도록 하여 배수 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
도 10은 본 발명의 제3실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전 어셈블리(200)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 충전 어셈블리(200)의 경우, 충전커넥터(240)의 충전단자(241)와 충전용 배터리(220)는 서로 연결케이블을 통해 연결되는 형태가 아니라, 보조단자(221, 243)를 통해 서로 전기적으로 연결된다는 특징을 가진다.
구체적으로 본 실시예에서 고정프레임(231)에는 충전용 배터리(220)와 전기적으로 연결되는 제1보조단자(221)가 돌출된 상태로 구비되며, 또한 충전커넥터(240)에는 충전단자(241)와 전기적으로 연결되는 제2보조단자(243)가 돌출된 상태로 구비된다.
이때 제2보조단자(243)의 경우, 충전커넥터(240)가 위상반전유닛(230)에 의해 방향이 반전된 상태에서 제1보조단자(221)에 접촉되는 위치에 구비된다.
그리고 제1보조단자(221)와 제2보조단자(243)의 접촉 위치 상부에는, 상부로부터 수분이 낙하하는 것을 방지하는 방수부재(260)가 구비될 수 있다.
즉 본 실시예는 충전단자(241)와 충전용 배터리(220)의 전기적 연결을 보조단자(221, 243)로 구현하여 손상 위험이 큰 연결케이블을 대체하도록 하였으며, 충전커넥터(240) 및 접속커넥터(140)가 위상반전유닛(230)에 의해 방향이 반전된 상태에서 연결이 이루어지도록 하고, 방수부재(260)를 추가적으로 구비함에 따라 우천 및 강설 상황에 보다 안전한 구조를 구현하였다.
도 11은 본 발명의 제4실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전 어셈블리(200)의 구조를 나타낸 도면이며, 도 12는 본 발명의 제4실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전 어셈블리(200)의 구동 메커니즘을 나타낸 도면이다.
도 11 및 도 12에 도시된 제4실시예의 충전 어셈블리(200)의 경우, 가이드유닛(250)의 상부 개구를 선택적으로 차폐하는 실링커버(252)가 전후 방향으로 선형 이동하는 형태로 형성된다는 특징을 가진다.
이를 위해 본 실시예의 경우 실링커버(252)의 하부에는 레일(256)이 형성되며, 가이드유닛(250)의 후방에는 이와 같은 레일(256)을 가이드하기 위한 가이드부재(255)가 구비된다. 이와 함께 본 실시예는 실링커버(252)에 전후 방향의 선형 구동력을 제공하기 위한 보조모터(254)를 더 포함할 수 있다.
또한 가이드유닛(250)의 상단부 전방에는, 소정 깊이 함몰된 통과홀(253)이 형성되며, 이는 실링커버(252)가 가이드유닛(250)의 상부 개구를 차폐하였을 경우 접속커넥터(140)의 연장케이블(130)이 실링커버(252)와 가이드유닛(250) 사이에 끼는 것을 방지하기 위한 여유공간이다.
이와 같은 본 실시예의 메커니즘은 다음과 같다.
먼저, 도 12의 상부에 도시된 바와 같이 실링커버(252)가 가이드유닛(250)의 상부 개구를 개방시키도록 후방으로 선형 이동된 뒤, 접속커넥터(140)가 하향되어 충전커넥터(240)와 연결된다.
이후 도 12의 하부에 도시된 바와 같이 실링커버(252)가 가이드유닛(250)의 상부 개구를 차폐하도록 전방으로 선형 이동하게 되고, 이와 같은 과정에서 연장케이블(130)은 실링커버(252)의 전단에 의해 밀려 통과홀(253)을 통과하는 형태로 휘어지게 된다.
즉 본 실시예는 실링커버(252)를 통해 우천, 강설 상황에서 빗물 또는 눈이 가이드유닛(250)의 내측으로 유입되는 것을 효과적으로 방지하는 것은 물론, 실링커버(252)와 가이드유닛(250), 그리고 연장케이블(130)의 상호 간섭을 방지할 수 있다.
다음으로, 도 13은 본 발명의 제5실시예에 따른 드론의 공중 충전 시스템에 있어서, 충전 어셈블리(200)의 구조를 나타낸 도면이다.
도 13에 도시된 제5실시예의 충전 어셈블리(200)는 전술한 제4실시예와 같이, 가이드유닛(250)의 상부 개구를 선택적으로 차폐하는 실링커버(252)가 전후 방향으로 선형 이동하는 형태로 형성된다.
다만, 본 실시예는 실링커버(252)의 전단부가 보다 길게 연장되어 가이드유닛(250)의 상부 전단보다 돌출된 상태를 가지며, 또한 가이드유닛(250)의 상부 일부는 전면이 평탄하게 형성되어 가이드유닛(250)의 소정 위치로부터 수직하게 상부로 기립된 형태를 가지는 평탄부(250a)로 형성된다.
이와 같이 함에 따라, 본 실시예의 경우 전술한 제4실시예 비해 연장케이블(130)이 실링커버(252)의 전단에 의해 전방 측으로 더욱 밀려 나가게 되며, 또한 실링커버(252)의 전단 및 평탄부(250a)에 의해 보다 큰 휘어짐이 발생하게 된다.
따라서 본 실시예는 우천, 강설 상황에서 빗물 또는 눈이 연장케이블(130)의 굴곡 지점에서 낙하하도록 하고, 가이드유닛(250)의 내측으로 유입되는 것을 보다 완벽하게 방지할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 활동드론
11: 바디부
12: 로터부
13: 작업수행모듈
20: 충전드론
21: 바디부
22: 로터부
100: 접속 어셈블리
110: 제1하우징
111: 제1수용공간
112: 개폐커버
120: 와인딩유닛
130: 연장케이블
140: 접속커넥터
141: 접속단자
142: 접속고정부
200: 충전 어셈블리
210: 제2하우징
211: 배수홀
220: 충전용 배터리
221: 제1보조단자
230: 위상반전유닛
231: 고정프레임
232: 구동모터
240: 충전커넥터
241: 충전단자
242: 고정용 전자석
243: 제2보조단자
250: 가이드유닛
250a: 평탄부
251: 가이드공간
252: 실링커버
253: 통과홀
254: 보조모터
255: 가이드부재
256: 레일
260: 방수부재

Claims (10)

  1. 목표한 작업을 수행하는 활동드론 측에 구비되는 접속 어셈블리; 및
    상기 활동드론에 구비되는 배터리의 공중 충전을 위해 운용되는 충전드론 측에 구비되며, 상기 접속 어셈블리가 연결된 상태에서 상기 활동드론의 배터리의 충전에 필요한 전기에너지를 공급하는 충전 어셈블리;
    를 포함하며,
    상기 접속 어셈블리는,
    일측이 상기 활동드론의 배터리와 연결되고, 타측이 길게 연장되는 연장케이블; 및
    상기 연장케이블의 말단에 구비되는 접속커넥터;
    를 포함하고,
    상기 충전 어셈블리는,
    상기 활동드론의 배터리에 공급할 전기에너지가 저장되는 충전용 배터리;
    상기 충전용 배터리와 전기적으로 연결되며, 상기 접속커넥터가 접속 가능하게 구비되는 충전커넥터; 및
    상기 충전커넥터의 상부에 구비되며, 내부에는 상하 개구된 형태로 형성되어, 상부에서 진입한 상기 접속커넥터가 하부에 위치된 상기 충전커넥터 방향으로 이동할 수 있도록 유도하는 가이드공간이 형성되고, 전후 방향으로 선형 이동 가능하게 형성되어 상기 가이드공간의 상부 개구를 선택적으로 차폐하는 실링커버를 포함하는 가이드유닛;
    을 포함하며,
    상기 실링커버는 상기 가이드공간의 상부 개구를 차폐한 상태에서 전단부가 상기 가이드유닛의 상부 전단보다 돌출된 상태를 가지며,
    상기 가이드유닛의 상부 일부는 전면이 평탄하게 형성되어 상기 가이드유닛의 소정 위치로부터 수직하게 상부로 기립된 형태를 가지는 평탄부로 형성됨에 따라,
    상기 접속커넥터가 상기 충전커넥터에 접속되고 상기 실링커버가 상기 가이드공간의 상부 개구를 차폐한 상태에서, 상기 연장케이블은 상기 실링커버의 전단에 의해 전방 측으로 밀려 나가는 동시에 상기 실링커버의 전단 및 평탄부에 의해 굴곡이 발생되어, 우천, 강설 상황 시 빗물 또는 눈이 상기 연장케이블의 굴곡 지점에서 낙하하도록 하고, 상기 가이드유닛의 내측으로 유입되는 것을 방지하도록 형성되는,
    드론의 공중 충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접속 어셈블리는,
    상기 연장케이블을 상기 활동드론의 내측으로 인입시키거나 하부로 인출시키도록 구비되는 와인딩유닛을 더 포함하는,
    드론의 공중 충전 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가이드공간은 상부 개구에서 하부 개구 방향으로 갈수록 횡 방향 단면적이 점차 감소하는 형태로 형성되는,
    드론의 공중 충전 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충전 어셈블리는,
    상기 접속커넥터 및 상기 충전커넥터가 서로 연결된 상태에서 상기 접속커넥터 및 상기 충전커넥터의 위상이 반전되도록 회전시키는 위상반전유닛을 더 포함하는,
    드론의 공중 충전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 위상반전유닛은,
    상기 충전커넥터를 좌우 방향의 회전축을 중심으로 회전 가능하게 고정시키는 고정프레임; 및
    상기 고정프레임의 회전축을 중심으로 상기 충전커넥터가 회전되도록 회전 구동력을 제공하는 구동모터;
    를 포함하는,
    드론의 공중 충전 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 충전커넥터는,
    상기 충전용 배터리와 전기적으로 연결되는 충전단자; 및
    선택적으로 자기력을 발생시키는 고정용 전자석;
    을 포함하며,
    상기 접속커넥터는,
    상기 충전단자에 접속된 상태에서 상기 충전단자와 전기적으로 연결되는 접속단자; 및
    자성체로 형성되어, 상기 고정용 전자석의 자기력으로 발생하는 인력에 의해 상기 고정용 전자석에 부착되는 접속고정부;
    를 포함하는,
    드론의 공중 충전 시스템.
  9. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 드론의 공중 충전 시스템에 포함된 접속 어셈블리를 포함하는 드론.
  10. 제1항, 제2항, 제4항, 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항의 드론의 공중 충전 시스템에 포함된 충전 어셈블리를 포함하는 드론.
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