KR102511819B1 - 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치 및 이를 이용한 배터리 교체 방법 - Google Patents

무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치 및 이를 이용한 배터리 교체 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무인 비행체의 공중 배터리 교체 방법에 관한 것으로, 본 발명은, 비행 중인 무인 비행체의 소모된 배터리를 상기 무인 비행체에 접근하는 배터리 공급용 항공기의 충전된 새로운 배터리와 공중에서 교체하는 배터리 교체 방법에 있어서, 리프팅기에 설치된 가이드가 상기 배터리 공급용 항공기의 충전된 배터리가 장착된 공급용 슬롯에 접근하는 단계; 상기 가이드에 설치된 착탈기가 상기 충전된 배터리를 상기 공급용 슬롯으로부터 탈거시켜 제1 영역에 파지하는 단계; 상기 리프팅기가 상기 가이드에 설치된 착탈기를 상기 무인 비행체의 소모된 배터리가 장착된 수급용 배터리로 안내하는 단계; 상기 착탈기가 상기 소모된 배터리를 수급용 슬롯에서 탈거시켜 상기 제1 영역과 다른 영역에 형성된 제2 영역에 파지하는 단계; 상기 착탈기가 상기 제1 영역의 충전된 배터리를 상기 수급용 슬롯에 장착시키는 단계; 상기 리프팅기가 상기 가이드에 설치된 착탈기를 상기 배터리 공급용 항공기에 안내하는 단계; 상기 착탈기가 상기 제2 영역에 파지된 상기 소모된 배터리를 상기 공급용 슬롯에 장착시키는 단계를 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 무인 비행체의 배터리를 공중에서 교체함으로써, 무인 비행체의 비행을 중단하지 않고서도 무인 비행체의 비행을 지속시킬 수 있음은 물론, 소모된 배터리 충전 과정을 최소화할 수 있어 무인 비행체의 불필요한 비행시간을 크게 경감할 수 있으며, 소모된 배터리를 탈거시켜 파지한 상태로 충전된 배터리를 일시에 장착함으로써, 배터리 공급용 항공기로부터 무인 비행체로 전달되는 소모된 배터리와 충전된 배터리의 전달 과정을 감축할 수 있어 배터리 교체 과정을 크게 간소화할 수 있다.

Description

무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치 및 이를 이용한 배터리 교체 방법{Aerial battery replacement device for unmanned aerial vehicle and battery replacement method using the same}
본 발명은 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치 및 이를 이용한 배터리 교체 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 비행 중인 무인 비행체의 소모된 배터리를 배터리 공급용 항공기가 접근하여 새로운 충전된 배터리로 교체하여 무인 비행체의 운행을 지속시킬 수 있는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치 및 이를 이용한 배터리 교체 방법에 관한 것이다.
무인 비행체는 원격의 조종사에 의하여 무선으로 조종되는 비행체를 말하며, 군사용, 기상 관측용, 오락용, 산업용, 환경 감시용 등의 다양한 용도로 활용된다.
이러한 무인 비행체는 내장된 배터리(battery)를 동력원으로 사용하는 것이 일반적이며, 배터리의 전원을 각종 전자기기와 모터 등에 공급하여 운용된다. 다만, 무인 비행체의 구동 동력은 배터리에 충전된 전원에 의존하므로, 한 번 충전으로 가능한 비행 거리가 다른 구동 수단으로 비행하는 비행체에 비해 짧다. 따라서, 장거리 주행을 위해서는 비행 중에 소모된 배터리를 충전하거나, 소모된 배터리를 교체할 필요가 있다.
이에, 종래에는 무인 비행체가 특정 지점에 설치된 충전용 스테이션을 이용하여 충전하는 방식 또는 무인 비행체가 배터리 교환을 위해 교체용 스테이션을 이용하는 방식 등이 제안되었으나, 배터리 충전 및 교환을 위해 특정 지점까지 불필요한 비행을 해야 하는 번거로움이 있었다.
대한민국특허등록공보 제10-1837739호
본 발명은 무인 비행체의 비행시간 또는 비행거리가 향상되도록, 비행 중에 소모된 배터리를 교체할 수 있는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치 및 이를 이용한 배터리 교체 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 비행 중인 무인 비행체의 소모된 배터리를 상기 무인 비행체에 접근하는 배터리 공급용 항공기(supply plane)의 충전된 새로운 배터리와 공중에서 교체하는 배터리 교체 장치에 있어서, 상기 배터리 공급용 항공기로부터 일 방향으로 연장되어 상기 무인 비행체에 연결됨으로써, 상기 배터리 공급용 항공기가 상기 무인 비행체에 도킹(docking)되도록 하는 리프팅기; 상기 리프팅기에 설치되어 상기 리프팅기를 따라 이동하거나 상기 리프팅기에 의해 이동됨으로써, 상기 배터리 공급용 항공기의 충전된 배터리 슬롯과 상기 무인 비행체의 소모된 배터리 슬롯 사이를 오가며, 상기 리프팅기를 기준으로 1자유도 병진운동 또는 2자유도 병진운동함으로써, 상기 리프팅기로부터 상기 충전된 배터리 또는 상기 소모된 배터리에 접근하는 가이드; 및 상기 가이드에 설치되어 상기 가이드에 의해 상기 충전된 배터리 또는 상기 소모된 배터리에 각각 안내되며, 상기 가이드가 상기 충전된 배터리에 근접하면 상기 충전된 배터리를 공급용 슬롯에서 탈거시켜 제1 영역에 파지하고, 상기 가이드가 상기 소모된 배터리에 근접하면 상기 소모된 배터리를 수급용 슬롯에서 탈거시켜 상기 제1 영역과 다른 영역에 형성된 제2 영역에 파지한 상태에서, 상기 제1 영역의 충전된 배터리를 상기 수급용 슬롯에 장착시키는 착탈기를 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 비행 중인 무인 비행체의 소모된 배터리를 상기 무인 비행체에 접근하는 배터리 공급용 항공기의 충전된 새로운 배터리와 공중에서 교체하는 배터리 교체 방법에 있어서, 리프팅기에 설치된 가이드가 상기 배터리 공급용 항공기의 충전된 배터리가 장착된 공급용 슬롯에 접근하는 단계; 상기 가이드에 설치된 착탈기가 상기 충전된 배터리를 상기 공급용 슬롯으로부터 탈거시켜 제1 영역에 파지하는 단계; 상기 리프팅기가 상기 가이드에 설치된 착탈기를 상기 무인 비행체의 소모된 배터리가 장착된 수급용 배터리로 안내하는 단계; 상기 착탈기가 상기 소모된 배터리를 수급용 슬롯에서 탈거시켜 상기 제1 영역과 다른 영역에 형성된 제2 영역에 파지하는 단계; 상기 착탈기가 상기 제1 영역의 충전된 배터리를 상기 수급용 슬롯에 장착시키는 단계; 상기 리프팅기가 상기 가이드에 설치된 착탈기를 상기 배터리 공급용 항공기에 안내하는 단계; 상기 착탈기가 상기 제2 영역에 파지된 상기 소모된 배터리를 상기 공급용 슬롯에 장착시키는 단계를 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은, 비행 중인 무인 비행체의 배터리를 상기 무인 비행체에 접근하는 배터리 공급용 항공기의 배터리와 공중에서 교체하는 배터리 교체 장치에 있어서, 상기 배터리 공급용 항공기와 상기 무인 비행체가 도킹된 상태에서, 가이드를 이용하여 상기 배터리 공급용 항공기의 배터리를 상기 무인 비행체로 이동시킨 후, 착탈기가 상기 배터리 공급용 배터리와 상기 무인 비행체의 배터리를 서로 자리바꿈되도록 회전시켜, 상기 무인 비행체의 배터리를 상기 배터리 공급용 항공기의 배터리로 교체하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 무인 비행체의 배터리를 공중에서 교체함으로써, 무인 비행체의 비행을 중단하지 않고서도 무인 비행체의 비행을 지속시킬 수 있음은 물론, 소모된 배터리 충전 과정을 최소화할 수 있어 무인 비행체의 불필요한 비행시간을 크게 경감할 수 있다.
둘째, 소모된 배터리를 탈거시켜 파지한 상태로 충전된 배터리를 일시에 장착함으로써, 배터리 공급용 항공기로부터 무인 비행체로 전달되는 소모된 배터리와 충전된 배터리의 전달 과정을 감축할 수 있어 배터리 교체 과정을 크게 간소화할 수 있다.
셋째, 충전된 배터리 또는 소모된 배터리가 이동 또는 회전시켜 특정 지점에 정위치된 상태에서 교체하게 설계하면, 배터리 공급용 항공기와 무인 비행체의 도킹 위치를 변경하지 않고서도 복수의 배터리를 일괄 교체할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 배터리 교체 과정이 배터리 공급용 항공기와 무인 비행체의 도킹 과정을 통해 이루어지는 것을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 교체 장치의 착탈기가 충전된 배터리들과 소모된 배터리들을 선별하여 교체하는 과정이 나타난 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈기가 충전된 배터리 또는 소모된 배터리를 배터리 슬롯으로부터 탈착하는 과정이 나타난 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 착탈기가 충전된 배터리와 소모된 배터리를 회전시켜 교체하는 과정이 나타난 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 충전된 배터리 슬롯 또는 소모된 배터리 슬롯이 회전하여 정위치된 상태에서 교체되는 과정이 나타난 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬롯 커버체가 배터리 슬롯을 개방하는 과정이 나타난 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 공중 배터리 교체 방법이 나타난 흐름도이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(UAM)의 배터리 교체를 위해 무인 비행체(UAM)와 배터리 공급용 항공기(BSP)의 도킹 과정이 나타나 있으며, 도 2에는 도 1의 가이드(120)에 의해 이동되는 착탈기(130)가 충전된 배터리(10)와 소모된 배터리(30)를 선별하여 교체하는 과정이 나타나 있다.
도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(UAM)의 공중 배터리 교체 장치(100)는, 무인 비행체(UAM)의 소모된 배터리(30)를 비행 중에 교체하기 위한 것으로, 리프팅기(110), 가이드(120) 및 착탈기(130)를 포함한다.
리프팅기(110)는 배터리 공급용 항공기(BSP)에 설치된 상태로 일 방향으로 연장되어 무인 비행체(UAM)에 연결됨으로써, 배터리 공급용 항공기(BSP)와 무인 비행체(UAM)가 도킹(docking)되도록 하는 것으로, 링크 구조 및 트러스트 구조를 포함하는 리지드 타입(rigid type)으로 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 리프팅기(110)는 배터리 공급용 항공기(BSP)에 설치되는 것을 상정하여 설명하고 있으나, 무인 비행체(UAM)에 설치되어 배터리 공급용 항공기(BSP)에 연결되는 것 역시 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 것은 자명하며, 상술한 도킹을 위한 구조 및 제어 과정은 공중 급유기의 도킹 과정과 같은 공지된 기술이 사용될 수 있음은 물론이다.
가이드(120)는 리프팅기(110)에 설치되어 후술될 착탈기(130)를 배터리 공급용 항공기(BSP)의 충전된 배터리(10) 슬롯(공급용 슬롯) 또는 무인 비행체(UAM)의 소모된 배터리(30) 슬롯(수급용 슬롯)에 안내함은 물론, 리프팅기(110)를 따라 이동하여 왕래함으로써 충전된 배터리(10) 또는 소모된 배터리(30)를 배터리 공급용 항공기(BSP)와 무인 비행체(UAM)에 전달하는 것으로, 이를 위해 리프팅기(110)를 기준으로 1자유도 병진운동 또는 2자유도 병진운동하며, 프레임(121) 및 레일(122)을 포함한다. 프레임(121)은 리프팅기(110)에 결합되어 리프팅기(110)를 따라 이동하거나 리프팅기(110)에 의해 이동되는 것으로, 리프팅기(110)의 측부에 설치되는 구조이거나 리프팅기(110)의 폭방향을 가로지르는 구조로 형성된다. 레일(122)은 프레임(121)으로부터 상술한 두 슬롯(20, 40)들이 배치된 방향으로 연장형성되며, 상기 프레임(121)을 기준으로 상기 프레임(121)의 길이방향과 폭방향을 따라 이동하되, 공급용 슬롯(20) 또는 수급용 슬롯(40)의 배터리 인출방향의 1자유도와, 인출방향을 가로지르는 방향의 1자유도를 가지도록 설치된다. 여기서, 프레임(121)과 레일(122)의 결합구조 및 유동구조는 공지된 기술이 적용될 수 있음은 물론이며, 이에 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
착탈기(130)는 상술한 바와 같이, 가이드(120)에 설치되어 가이드(120)에 의해 충전된 배터리(10) 또는 소모된 배터리(30)에 각각 안내되며, 가이드(120)가 충전된 배터리(10)에 근접하면 충전된 배터리(10)를 공급용 슬롯(20)에서 탈거시켜 제1 영역에 파지하고, 가이드(120)가 소모된 배터리(30)에 근접하면 소모된 배터리(30)를 수급용 슬롯(40)에서 탈거시켜 제1 영역과 다른 영역에 형성된 제2 영역에 파지한 상태에서 제1 영역의 충전된 배터리(10)를 수급용 슬롯(40)에 장착시킨다. 여기서, 착탈기(130)의 세부 구성과 그에 따른 동작은 후술한다.
아래에서는, 충전된 배터리(10)와 소모된 배터리(30)가 각 슬롯에서 착탈되는 과정을 도 3 및 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 착탈기(130)는 샤프트(131), 제1 파지수단(132) 및 제2 파지수단(133)을 포함한다.
샤프트(131)는 상술한 가이드(120)의 레일(122)에 축결합되어 길이방향을 중심으로 회전하는 것으로, 후술될 제1 파지수단(132)과 제2 파지수단(133)을 회전시킨다. 이때, 샤프트(131)의 회전 구동력은 샤프트(131)에 직접 연결된 구동 모터(미도시)에 의해 회전하거나, 공간의 협소함을 고려하여 가이드(120)의 레일(122) 또는 레일(122)에 설치된 샤프트(131)에 연동되어 함께 회전하는 구조(미도시)일 수 있다.
제1 파지수단(132)은 배터리 공급용 항공기(BSP)의 공급용 슬롯(20)에 장착된 충전된 새로운 배터리를 탈거하여 파지하기 위하여 회전반경의 제1 영역에 설치되는 것으로, 인출 바(134) 및 고정 수단(135)을 포함한다. 인출 바(134)는 샤프트(131)의 연장방향을 따라 길게 연장되어 공급용 슬롯(20)과 충전된 배터리(10) 사이로 삽입되어 충전된 배터리(10)를 공급용 슬롯(20)으로부터 탈거하기 위한 것으로, 길게 연장된 플레이트 구조로 형성된다. 이때, 인출 바(134)는 탈거되는 충전된 배터리(10)를 상부에 안착시켜 공급용 슬롯(20)으로부터 이격시키기 위하여 충전된 배터리(10)의 하부와 공급용 슬롯(20) 사이에 삽입되는 것이 바람직하다. 고정 수단(135)은 인출 바(134)의 상부에 안착된 충전된 배터리(10)를 고정하기 위한 것으로, 고정클립(135a) 및 지지 바(135b)를 포함한다. 고정 클립은 인출 바(134)의 상면에 만곡부가 포함된 클로(claw) 구조로 형성된다. 이러한 클로는 고정 클립의 진입방향 즉, 인출 바(134)의 진입방향으로 인출 바(134)의 상면을 따라 연장형성되며, 중단에 선단보다 후단의 경사가 완만한 형태, 즉, 선단보다 후단의 곡률이 낮은 형태의 비대칭된 만곡부를 포함한다. 이에, 고정 클립이 충전된 배터리(10)의 하부에 삽입될 때, 만곡부가 가압되어 클로가 신장됨으로써, 삽입 시 간섭을 경감하고, 고정 클립이 충전된 배터리(10)의 하부를 지나치면 클로의 만곡부가 원래의 형태(수축)로 돌아와 충전된 배터리(10)의 하측부를 지지함으로써, 충전된 배터리(10)를 수평방향으로 고정한다. 이러한 고정 클립은 인출 바(134)의 선단뿐만 아니라 후단, 양측단(미도시)에도 동일하게 형성되어 충전된 배터리(10)의 다른 나머지 하측부들을 각각 지지하는 것이 바람직하나, 이때의 고정 클립은 클로 형상이 아닌 돌출턱(미도시)의 구조일 수 있음은 물론이다. 아울러, 지지 바(135b)는 인출된 충전된 배터리(10)의 상부를 가압 또는 가로막아 제1 파지수단(132)이 회전할 때, 충전된 배터리(10)를 수직방향으로 고정하기 위한 것으로, 인출 바(134)의 상부에서 샤프트(131)로부터 인출 바(134)의 연장방향을 따라 나란하게 연장된다. 본 발명의 일 실시예에서는 고정 클립을 클로 형상으로 구현하여 설명하고 있으나, 이는 하나의 예에 불과하며, 고정 클립이 전자적인 제어에 의해 인출 바(134)의 상면으로부터 융기하는 구조일 수 있음은 물론이다.
이때, 인출 바(134)는 샤프트(131)를 기준으로 충전된 배터리(10)의 인출 및 삽입방향으로 이동하는 구조로 형성되어, 충전된 배터리(10)의 하부에 삽입될 때, 지지 바(135b)의 간섭을 피할 수 있음은 물론이다.
한편, 제2 파지수단(133)은 제1 파지수단(132)의 회전반경 내 대칭된 위치인 제2 영역에 형성되어 무인 비행기의 수급용 슬롯(40)에 장착된 소모된 배터리(30)를 탈거하여 파지하기 위한 것으로, 제1 파지수단(132)과 동일하게 인출 바(134) 및 고정 수단(135)을 포함하며, 구조 및 기능은 역시 제1 파지수단(132)과 동일하므로, 그 상세한 설명은 제1 파지수단(132)의 내용으로 대신한다.
덧붙여, 본 발명의 일 실시예에서는 착탈기(130)에 제1 파지수단(132)과 제2 파지수단(133)만이 샤프트(131)를 중심으로 대칭된 위치(180°)에 배치되도록 설정하여 설명하고 있으나, 2개의 파지수단들이 이격된 위치(90°)에 사용된다거나 3개 이상의 파지수단들이 샤프트(131)의 회전에 따른 제1 파지수단(132)의 회전반경 내에 설정 각도(30°, 60°, 90°, 120° 등)만큼 이격되어 각각 배치됨으로써, 복수의 충전된 배터리(10)와 복수의 소모된 배터리(30)를 일괄 교체하여 리프팅기(110)를 통해 배터리 공급용 항공기(BSP)와 무인 비행체(UAM) 사이에서 전달할 수 있다.
도 4를 참조하여, 착탈기(130)의 배터리 착탈과정을 설명하면, 우선 충전된 배터리(10) 또는 소모된 배터리(30)가 배터리 슬롯(20, 40)에 탈착 가능하게 배치된 상태에서 인출 바(134)가 각 배터리의 하부로 진입하여 배터리들(10, 30)을 각 배터리 슬롯(20, 40)에서 탈거시킨다.
이때, 배터리들(10, 30)에는 각각 외부로 노출되거나 걸림돌기(12, 32)에 연결되어 외부로 노출되는 전극(11, 31)들이 배치되며, 양측방향 또는 원주방향을 따라 탄성에 의해 돌출되는 걸림돌기(12, 32)가 형성된다. 또한, 배터리 슬롯(20, 40)에도 역시 상술한 걸림돌기(12, 32)에 대응되는 구조의 걸림턱(21, 41)이 형성되어 걸림돌기(12, 32)가 걸림턱(21, 41)에 삽입 및 탄성에 의해 고정됨으로써, 배터리들(10, 30)이 배터리 슬롯(20, 40)들에 각각 고정된 상태로 배치된다. 또한, 걸림돌기(12, 32)가 인출 방의 삽입 또는 인출에 의해 돌출되거나 인입되도록, 배터리 슬롯(20, 40)의 내주면을 따라 수직방향으로 이동 가능한 가압 링크(22, 42)가 배터리의 하부로 일정 크기만큼 돌출된 구조로 배치된다.
이에, 인출 바(134)가 배터리의 하부에 삽입되면, 인출 바(134)의 진입에 의해 가압 링크(22, 42)가 상승하여, 상단이 걸림돌기(12, 32)를 가압함으로써, 걸림돌기(12, 32)가 배터리의 몸체 내로 인입되어 걸림턱(21, 41)에서 이탈된다. 이에, 배터리는 배터리 슬롯(20, 40)에서 설치 해제된 상태로 인출 바(134)의 상부에 안착된다. 이때, 인출된 배터리는 상술한 바와 같이 고정 클립들에 의해 수평방향으로 고정되며, 착탈기(130)의 사프트가 하부로 이동하여 인출 바(134)를 하부로 이동시키면 배터리가 배터리 슬롯(20, 40)의 하부를 통해 인출된다. 그리고, 인출 바(134)가 뒤로 후퇴하여 고정 클립에 고정된 배터리가 지지 바(135b)와 인출 바(134) 사이로 진입하게 하면 수직방향으로 고정된 상태를 유지할 수 있다. 여기서, 본 발명의 일 실시예서는 배터리 슬롯(20, 40)의 하부가 개방된 구조이고, 탈거된 배터리가 자중에 의해 인출 바(134)의 상면에 안착되어 탈거되는 것으로 상정하여 설명하고 있으나, 배터리 슬롯(20, 40)의 하부가 커버된 구조에서 인출 바(134)의 진입 및 상하부 이동에 따라 커버된 부분이 분리되어 이격되는 구조일 수 있음은 물론이다. 또한, 인출 바(134)가 탈거된 배터리의 상부 또는 측부를 통해 배터리들(10, 30)을 탈거할 수 있고, 인출 바(134)에 결속된 배터리 역시 상부 또는 측부를 통해 인출되는 것 역시 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에 있음은 자명하다.
아래에서는, 상술한 배터리 슬롯(20, 40)들이 복수 개로 배치되어 이동 또는 회전에 의해 정위치된 상태에서 탈거 또는 장착되는 과정과 부수적으로 배터리 슬롯(20, 40)들이 외부에 노출되도록 개방되는 구조를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
본 발명의 일 실시예의 공급용 슬롯(20)과 수급용 슬롯(40)은 복수 개로 배치되어 여러 개의 배터리들(10, 30)이 함께 사용될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 공급용 슬롯(20)들과 수급용 슬롯(40)들이 각각 수직방향과 수평방향으로 행과 열을 가지는 구조로 배치된 상태에서, 착탈기(130)가 가이드(120)를 따라 이동하여 각 배터리 슬롯(20, 40)에 접근하는 구조로 마련될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 본 발명의 공급용 슬롯(20)들과 수급용 슬롯(40)들은 각각 수직방향과 수평방향으로 행과 열을 가지는 구조로 배치된 상태에서 수직방향 또는 수평방향으로 각각 이동하거나, 각각 수직방향과 수평방향으로 하나 이상의 행 또는 열을 가지는 원형 구조로 배치되어 회전하여 이동하고, 착탈기(130)는 상술한 슬롯들이 이동 또는 회전하여 어느 일 지점에 정위치되면, 정위치된 슬롯들에 접근하는 구조로 마련될 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 배터리 슬롯(20, 40)들은 유연한 재질로 형성되거나, 절첩 가능한 구조로 설치되어, 수용함(보관함)에 수용 시 적층되어 보관되며, 수용함으로부터 인출 시 적층된 구조가 펼쳐져 공급용 슬롯(20) 또는 수급용 슬롯(40)을 미닫이 방식의 슬롯 커버체(23, 43)가 커버하거나 개방하는 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 이때, 슬롯 커버체(23, 43)의 커버 구조나 개방 구조는 전자적으로 제어되는 구동 모터에 의해 제어될 수 있음은 물론이다.
아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(UAM)의 공중 배터리 교체 방법에 대해 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 다만, 앞선 설명과 중복되는 내용은 설명의 편의를 위해 생략 또는 약술하기로 한다.
도 7을 참조하면, 비행 중인 무인 비행체(UAM)의 소모된 배터리(30)를 무인 비행체(UAM)에 접근하는 배터리 공급용 항공기(BSP)에 설치된 배터리 공급장치를 이용하여 충전된 새로운 배터리와 공중에서 교체하는 방법은, 우선, 리프팅기(110)가 배터리 공급용 항공기(BSP)로부터 연장되어 무인 비행체(UAM)에 연결됨으로써, 배터리 공급용 항공기(BSP)가 무인 비행체(UAM)에 도킹되도록 한다.(S1100) 이후, 유연한 재질 또는 절첩 가능한 구조로 설치되어 수급용 슬롯(40)을 미닫이 방식으로 커버하는 슬롯 커버체(23, 43)를 개방하여 수급용 슬롯(40)이 외부에 노출되도록 한다.(S1200) 다음으로, 리프팅기(110)에 설치된 가이드(120)가 배터리 공급용 항공기(BSP)의 충전된 배터리(10)가 장착된 공급용 슬롯(20)에 접근하게 한다.(S1300) 이후, 가이드(120)에 설치된 착탈기(130)가 충전된 배터리(10)를 공급용 슬롯(20)으로부터 탈거시켜 제1 영역에 파지한다.(S1400) 다음으로, 리프팅기(110)가 가이드(120)에 설치된 착탈기(130)를 무인 비행체(UAM)의 소모된 배터리(30)가 장착된 수급용 슬롯(40)으로 안내한다.(S1500) 이때, 착탈기(130)를 수급용 슬롯(40)으로 안내하는 단계(S1500)는, 복수 개의 수급용 슬롯(40)들이 이동 또는 회전하여 어느 일 지점에 정위치되면, 가이드(120)가 정위치된 슬롯들에 접근하는 단계(S1510)일 수 있다. 이후, 착탈기(130)가 소모된 배터리(30)를 수급용 슬롯(40)에서 탈거시켜 제1 영역과 다른 영역에 형성된 제2 영역에 파지한다.(S1600) 이때, 소모된 배터리(30)를 제2 영역에 파지하는 단계(S1600)는 착탈기(130)의 샤프트(131)를 회전시켜 제1 영역과 제2 영역의 위치를 바꾸는 단계(S1610)와 수급용 슬롯(40)과 소모된 배터리(30) 사이에 인출 바(134)를 삽입하여, 인출 바(134)가 가압 링크(22, 42)를 밀어, 가압 링크(22, 42)가 소모된 배터리(30)의 걸림돌기(12, 32)를 수급용 슬롯(40)에 형성된 걸림턱(21, 41)으로부터 이탈시키는 단계(S1620)일 수 있다. 다음으로, 착탈기(130)가 제1 영역의 충전된 배터리(10)를 수급용 슬롯(40)에 장착시킨다.(S1700) 이후, 리프팅기(110)가 가이드(120)에 설치된 착탈기(130)를 배터리 공급용 항공기(BSP)에 안내하여,(S1800) 착탈기(130)가 제2 영역에 파지된 소모된 배터리(30)를 공급용 슬롯(20)에 장착시킨다.(S1900)
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치
110 : 리프팅기 120 : 가이드
121 : 프레임 122 : 레일
130 : 착탈기 131 : 샤프트
132 : 제1 파지수단 133 : 제2 파지수단
134 : 인출 바 135 : 고정 수단
135a : 고정클립 135b : 지지 바
BSP : 배터리 공급용 항공기 UAM : 무인 비행체
10 : 충전된 배터리 20 : 공급용 슬롯
30 : 소모된 배터리 40 : 수급용 슬롯
11, 31 : 전극 12, 32 : 걸림돌기
21, 41 : 걸림턱 22, 42 : 가압 링크
23, 43 : 슬롯 커버체

Claims (20)

  1. 비행 중인 무인 비행체의 소모된 배터리를 상기 무인 비행체에 접근하는 배터리 공급용 항공기의 충전된 새로운 배터리와 공중에서 교체하는 배터리 교체 장치에 있어서,
    상기 배터리 공급용 항공기로부터 일 방향으로 연장되어 상기 무인 비행체에 연결됨으로써, 상기 배터리 공급용 항공기가 상기 무인 비행체에 도킹(docking)되도록 하는 리프팅기;
    상기 리프팅기에 설치되어 상기 리프팅기를 따라 이동하거나 상기 리프팅기에 의해 이동됨으로써, 상기 배터리 공급용 항공기의 충전된 배터리 슬롯과 상기 무인 비행체의 소모된 배터리 슬롯 사이를 오가며, 상기 리프팅기를 기준으로 1자유도 병진운동 또는 2자유도 병진운동함으로써, 상기 리프팅기로부터 상기 충전된 배터리 또는 상기 소모된 배터리에 접근하는 가이드; 및
    상기 가이드에 설치되어 상기 가이드에 의해 상기 충전된 배터리 또는 상기 소모된 배터리에 각각 안내되며, 상기 가이드가 상기 충전된 배터리에 근접하면 상기 충전된 배터리를 공급용 슬롯에서 탈거시켜 제1 영역에 파지하고, 상기 가이드가 상기 소모된 배터리에 근접하면 상기 소모된 배터리를 수급용 슬롯에서 탈거시켜 상기 제1 영역과 다른 영역에 형성된 제2 영역에 파지한 상태에서, 상기 제1 영역의 충전된 배터리를 상기 수급용 슬롯에 장착시키는 착탈기를 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 리프팅기는,
    링크 구조 또는 트러스 구조를 포함하는 리지드 타입(rigid type)인 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드는,
    상기 리프팅기에 결합되는 프레임; 및
    상기 프레임으로부터 상기 슬롯들이 배치된 방향으로 연장형성되며, 상기 프레임을 따라 이동하되 상기 공급용 슬롯 또는 상기 수급용 슬롯의 배터리 인출방향의 1자유도와, 상기 인출방향을 가로지르는 방향의 1자유도를 가지는 레일을 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 착탈기는,
    상기 가이드에 축결합되어 상기 가이드를 지지한 상태로 길이방향을 따라 독립적으로 회전하거나, 상기 가이드의 이동 또는 회전에 종속되어 길이방향을 따라 회전하는 샤프트;
    상기 샤프트의 자유단에 설치되되, 상기 제1 영역에 설치되어 상기 충전된 배터리를 파지하는 제1 파지수단; 및
    상기 샤프트의 자유단에 설치되되, 상기 제1 영역의 회전반경 내의 제2 영역에 설치되어 상기 소모된 배터리를 파지하는 제2 파지수단을 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 파지수단과 상기 제2 파지수단은,
    상기 회전반경 내에서 90° 또는 180°의 설정 간격으로 이격되어 배치되는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 파지수단 및 상기 제2 파지수단은,
    상기 공급용 슬롯과 상기 공급용 슬롯에 수용된 상기 충전된 배터리 사이 또는 상기 수급용 슬롯과 상기 수급용 슬롯에 수용된 상기 소모된 배터리 사이에 인입되어 상기 충전된 배터리 또는 상기 소모된 배터리가 상기 슬롯들로부터 각각 탈거되도록 하는 인출 바를 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 파지수단 및 상기 제2 파지수단은,
    상기 인출 바에 의해 탈거된 상기 소모된 배터리 및 상기 충전된 배터리가 상기 회전에 의해 이탈되지 않도록, 상기 소모된 배터리 및 상기 충전된 배터리를 고정하는 고정 수단을 더 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 소모된 배터리와 상기 충전된 배터리는,
    전원을 인가하는 전극에 연결되며, 탄성에 의해 몸체로부터 돌출 또는 인입되는 걸림돌기를 각각 포함하고,
    상기 공급용 슬롯과 상기 수급용 슬롯은,
    상기 걸림돌기가 수용되어 상기 배터리들이 상기 슬롯들에 각각 걸림결합되도록 내주면에 인입된 구조로 각각 형성되는 걸림턱; 및
    상기 인출 바의 인입에 따라 이동하여 상기 걸림돌기를 가압함으로써, 상기 걸림돌기가 상기 배터리들의 몸체 내부로 인입되도록 하고, 상기 인출 바의 인출에 의해 이동하여 상기 걸림돌기가 상기 배터리들의 몸체 외부로 각각 돌출되도록 하는 가압 링크를 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 공급용 슬롯은 상기 배터리 공급용 항공기 내에 복수 개로 배치되고, 상기 수급용 슬롯은 상기 무인 비행체 내에 복수 개로 배치되는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 착탈기는,
    상기 가이드에 축결합되어 길이방향을 중심으로 회전하는 샤프트; 및
    상기 샤프트의 자유단에 설치되며, 상기 샤프트의 회전에 따른 동일한 회전 반경 내에 배치되되 설정 간격 이격된 서로 다른 영역에 설치되어 상기 충전된 배터리 또는 상기 소모된 배터리를 각각 파지하는 복수 개의 파지수단들을 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 공급용 슬롯들과 상기 수급용 슬롯들은,
    각각 수직방향과 수평방향으로 행과 열을 가지는 구조로 배치되거나, 각각 하나 이상의 행과 열을 가지는 원형 구조로 배치되며,
    상기 착탈기는,
    상기 가이드를 따라 이동하여 각 슬롯에 접근하거나 상기 슬롯들이 이동 또는 회전하여 어느 일 지점에 정위치되면, 상기 정위치된 슬롯에 접근하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    유연한 재질로 형성되거나 절첩 가능한 구조로 설치되어, 수용함에 수용 시 적층되어 보관되며, 상기 수용함으로부터 인출 시 적층된 구조가 펼쳐져 상기 공급용 슬롯 또는 상기 수급용 슬롯을 미닫이 방식으로 커버 및 개방하는 슬롯 커버체를 더 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
  13. 비행 중인 무인 비행체의 소모된 배터리를 상기 무인 비행체에 접근하는 배터리 공급용 항공기의 충전된 새로운 배터리와 공중에서 교체하는 배터리 교체 방법에 있어서,
    리프팅기에 설치된 가이드가 상기 배터리 공급용 항공기의 충전된 배터리가 장착된 공급용 슬롯에 접근하는 단계;
    상기 가이드에 설치된 착탈기가 상기 충전된 배터리를 상기 공급용 슬롯으로부터 탈거시켜 제1 영역에 파지하는 단계;
    상기 리프팅기가 상기 가이드에 설치된 착탈기를 상기 무인 비행체의 소모된 배터리가 장착된 수급용 슬롯으로 안내하는 단계;
    상기 착탈기가 상기 소모된 배터리를 수급용 슬롯에서 탈거시켜 상기 제1 영역과 다른 영역에 형성된 제2 영역에 파지하는 단계;
    상기 착탈기가 상기 제1 영역의 충전된 배터리를 상기 수급용 슬롯에 장착시키는 단계;
    상기 리프팅기가 상기 가이드에 설치된 착탈기를 상기 배터리 공급용 항공기에 안내하는 단계;
    상기 착탈기가 상기 제2 영역에 파지된 상기 소모된 배터리를 상기 공급용 슬롯에 장착시키는 단계를 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 착탈기가 상기 소모된 배터리를 상기 제2 영역에 파지하는 단계는,
    상기 착탈기의 샤프트를 회전시켜 상기 제1 영역과 상기 제2 영역의 위치를 바꾸는 단계를 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 방법.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 착탈기가 상기 소모된 배터리를 상기 제2 영역에 파지하는 단계는,
    상기 수급용 슬롯과 상기 수급용 슬롯에 수용된 상기 소모된 배터리 사이에 인출 바를 삽입하여 상기 소모된 배터리가 상기 수급용 슬롯으로부터 탈거되도록 하는 단계를 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 인출 바를 삽입하여 상기 소모된 배터리가 상기 수급용 슬롯으로부터 탈거되도록 하는 단계는,
    상기 인출 바가 삽입과정에서 가압 링크를 밀어, 상기 가압 링크가 상기 소모된 배터리의 걸림돌기를 상기 수급용 슬롯에 형성된 걸림턱으로부터 이탈시키는 단계를 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 방법.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 리프팅기가 상기 가이드에 설치된 착탈기를 상기 무인 비행체의 소모된 배터리가 장착된 수급용 슬롯으로 안내하는 단계는,
    복수 개의 상기 수급용 슬롯들이 이동 또는 회전하여 어느 일 지점에 정위치되면, 상기 가이드가 상기 정위치된 슬롯들에 접근하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 방법.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 리프팅기가 상기 가이드에 설치된 착탈기를 상기 무인 비행체의 소모된 배터리가 장착된 수급용 슬롯으로 안내하는 단계 이전에,
    상기 리프팅기가 상기 배터리 공급용 항공기로부터 연장되어 상기 무인 비행체에 연결됨으로써, 상기 배터리 공급용 항공기가 상기 무인 비행체에 도킹되도록 하는 단계를 더 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 방법.
  19. 청구항 13에 있어서,
    상기 리프팅기가 상기 가이드에 설치된 착탈기를 상기 무인 비행체의 소모된 배터리가 장착된 수급용 슬롯으로 안내하는 단계 이전에,
    유연한 재질 또는 절첩 가능한 구조로 설치되어 상기 수급용 슬롯을 미닫이 방식으로 커버하는 슬롯 커버체를 개방하여 상기 수급용 슬롯이 외부에 노출되도록 하는 단계를 더 포함하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 방법.
  20. 비행 중인 무인 비행체의 배터리를 상기 무인 비행체에 접근하는 배터리 공급용 항공기의 배터리와 공중에서 교체하는 배터리 교체 장치에 있어서,
    상기 배터리 공급용 항공기와 상기 무인 비행체가 도킹된 상태에서, 가이드를 이용하여 상기 배터리 공급용 항공기의 배터리를 상기 무인 비행체로 이동시킨 후, 착탈기가 상기 배터리 공급용 배터리와 상기 무인 비행체의 배터리를 서로 자리바꿈되도록 회전시켜, 상기 무인 비행체의 배터리를 상기 배터리 공급용 항공기의 배터리로 교체하는 무인 비행체의 공중 배터리 교체 장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101705838B1 (ko) 2015-11-30 2017-02-10 세종대학교산학협력단 드론 배터리 자동 교체 시스템
KR102054822B1 (ko) 2019-05-14 2019-12-13 엘아이지넥스원 주식회사 무인 이동체 간의 배터리 교체가 가능한 무인 이동체 및 이의 배터리 교체 방법

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101837739B1 (ko) 2016-06-24 2018-03-12 동명대학교산학협력단 무인비행체의 배터리 자동 교환 시스템, 방법 및 그 무인비행체
KR20210089301A (ko) * 2020-01-07 2021-07-16 한국전력공사 무인 비행체의 공중 배터리 교체 시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101705838B1 (ko) 2015-11-30 2017-02-10 세종대학교산학협력단 드론 배터리 자동 교체 시스템
KR102054822B1 (ko) 2019-05-14 2019-12-13 엘아이지넥스원 주식회사 무인 이동체 간의 배터리 교체가 가능한 무인 이동체 및 이의 배터리 교체 방법

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