KR102559279B1 - Drone station for automatic landing and hydrogen charging - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 드론스테이션에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 조종사의 개입 없이 드론 스스로 수소충전이 가능한 위치로 착륙할 수 있도록 유도하고, 이와 더불어 수소충전을 실시할 수 있도록 한 드론스테이션에 관한 것이다.The present invention relates to a drone station, and more particularly, to a drone station that induces a drone to land at a position where hydrogen charging is possible without pilot intervention, and also to perform hydrogen charging.
일반적으로 드론은 조종사가 탑승하지 않고 무선전파 유도에 의해 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 무인기를 총칭하며, 높은 고도에서 각종 정보를 안전하고 용이하게 수집할 수 있고 지상의 교통흐름에 상관없이 신속한 이동이 가능한 이점으로 인하여 군사, 산업, 레저 등 다양한 분야에서 각광 받고 있다.In general, a drone is a general term for an airplane or helicopter-shaped unmanned aerial vehicle that can be flown and controlled by radio wave induction without a pilot on board, and can safely and easily collect various information at high altitudes and can move quickly regardless of traffic flow on the ground.
한편 드론은 전기 모터에 의해 회전하면서 양력을 발생시키는 다수의 프로펠러를 포함하며, 부여되는 임무의 수행을 위한 각종 부가장비가 선택적으로 탑재된다.On the other hand, the drone includes a plurality of propellers that generate lift while rotating by an electric motor, and various additional equipment for performing assigned missions is selectively mounted.
예컨대 드론에는 고층 건축물의 안전진단이나 산불감시 등을 위해 항공영상을 촬영하기 위한 카메라가 탑재되거나, 배달 물품을 기체에 안전하게 고정하는 물품파지장비가 탑재될 수 있다.For example, drones may be equipped with a camera for taking aerial images for safety diagnosis of high-rise buildings or forest fire monitoring, or may be equipped with equipment for holding items safely fixed to the aircraft.
한편 배터리를 전원공급장치로 사용하는 초기 드론은 비행 가능한 시간 및 거리가 매우 짧은 반면 수소연료전지를 전원공급장치로 사용하도록 개선된 수소드론은 비행가능 시간 및 거리의 현저한 증가로 인해 보다 다양한 용도로 활용되고 있다.On the other hand, early drones using batteries as a power supply have a very short flight time and distance, while hydrogen drones improved to use hydrogen fuel cells as a power supply have significantly increased flight time and distance, so they are being used for more diverse purposes.
한편 기지로부터 멀리 떨어지는 지역에서 주어진 임무를 수행하는 수소드론의 수소연료 보충이 요구될 경우, 해당 수소드론을 기지로 복귀시켜 수소연료를 충전하고 있으나, 이러한 방식은 임무지역에서 기지로 복귀한 후 다시 임무지역으로 이동하는 과정에서 수소연료의 불필요한 소모가 발생될 뿐만 아니라 임무지역과 기지를 왕복하는 시간 동안은 임무수행이 불가능하게 되는 문제점이 있다.On the other hand, when hydrogen fuel replenishment of a hydrogen drone performing a given mission in an area far from the base is required, the hydrogen drone is returned to the base and recharged with hydrogen fuel. However, in this method, unnecessary consumption of hydrogen fuel occurs in the process of returning from the mission area to the base and then moving back to the mission area.
한편 특허문헌1에는 무인 유도 도킹 시스템이 개시되어 있으며, 상기 무인 유도 도킹 시스템은 카메라를 이용하여 드론을 촬영하고, 영상의 분석을 통해 드론의 위치를 산출하며, 산출된 드론의 위치를 기반으로 드론을 제어하여 충전 위치로 정확히 착륙시킴으로써 드론의 자동 충전이 가능하도록 이루어져 있다.On the other hand, Patent Document 1 discloses an unmanned induction docking system, and the unmanned induction docking system uses a camera to photograph a drone, calculates the position of the drone through analysis of the video, and controls the drone based on the calculated position of the drone to accurately land at the charging position, thereby enabling automatic charging of the drone.
이와 같은 무인 유도 도킹 시스템은 영상의 촬영과 분석을 통해 드론의 위치를 검출하고, 검출된 위치를 기반으로 드론을 제어하여 충전 위치로 착륙을 유도하고 있으나, 이러한 영상분석에 의한 유도방식은 구현이 쉽지 않을 뿐만 아니라, 기상 조건에 따른 영상의 품질 차이로 인하여 정확한 충전 위치로 드론을 유도하지 못하여 충전이 원활하게 이루어지지 못하는 경우가 발생되며, 낮은 정밀도로 인하여 수소충전에는 적용하기 어려운 문제점이 있다.Such an unmanned induction docking system detects the position of the drone through filming and analysis of images, and controls the drone based on the detected position to induce landing at the charging position. However, this method of guidance based on image analysis is not easy to implement, and there are cases where the drone cannot be guided to the correct charging position due to differences in the quality of images depending on weather conditions, resulting in smooth charging.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 조종사의 개입 없이 드론 스스로 수소충전이 가능한 위치와 자세로 착륙하여 수소충전을 실시할 수 있도록 한 드론스테이션을 제공함에 있다.The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object of the present invention is to provide a drone station capable of performing hydrogen charging by landing in a position and posture in which a drone itself can recharge hydrogen without intervention of a pilot.
본 발명의 다른 목적은 복잡한 제어 없이도 드론을 정확한 수소 충전 위치와 자세로 착륙시킬 수 있는 드론스테이션을 제공함에 있다.Another object of the present invention is to provide a drone station capable of landing a drone in an accurate hydrogen charging position and attitude without complicated control.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 드론의 이착륙이 이루어지도록 평탄하게 형성된 이착륙 베이스; 상기 드론에 충전될 수소연료를 저장하는 수소탱크; 상기 수소탱크의 수소연료를 드론에 충전하기 위한 충전노즐을 포함하며, 상기 충전노즐이 이착륙 베이스에 착륙한 드론의 수소 주입구에 결합되도록 충전노즐을 이동시키는 로봇암; 및 상기 이착륙 베이스의 표면에 형성되되, 이착륙 베이스의 고유번호와 GPS 좌표 및 충전노즐이 위치한 방향 정보를 포함하여 드론이 수소연료의 충전이 원활한 위치와 자세로 착륙하도록 유도하는 QR코드;를 구비하는 것을 특징으로 하는 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션을 제공한다.The present invention, which achieves the object as described above and eliminates the conventional drawbacks, is a take-off and landing base formed flat so that a drone takes off and lands; a hydrogen tank for storing hydrogen fuel to be charged in the drone; A robot arm including a charging nozzle for charging hydrogen fuel in the hydrogen tank to the drone, and moving the charging nozzle so that the charging nozzle is coupled to the hydrogen inlet of the drone that has landed on the take-off and landing base; And a QR code formed on the surface of the take-off and landing base, including the unique number of the take-off and landing base, GPS coordinates, and direction information where the charging nozzle is located, to induce the drone to land in a position and attitude for smooth charging of hydrogen fuel.
한편 상기 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션에 있어서, 상기 이착륙 베이스에 착륙한 드론의 영상을 촬영하도록 로봇암에 설치되는 카메라; 및 상기 카메라에서 촬영된 영상의 분석을 통해 드론의 수소 주입구 위치를 검출하고, 검출되는 수소 주입구의 위치에 따라 로봇암을 제어하여 충전노즐을 수소 주입구에 결합시키도록 설정된 제어기;가 더 포함될 수 있다.Meanwhile, in the drone station for automatic landing and hydrogen charging of the hydrogen drone, a camera installed on the robot arm to capture an image of the drone landing on the take-off and landing base; and a controller configured to detect the position of the hydrogen inlet of the drone through analysis of the image captured by the camera and to couple the charging nozzle to the hydrogen inlet by controlling the robot arm according to the detected position of the hydrogen inlet.
한편 상기 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션에 있어서, 상기 이착륙 베이스와 수소탱크 및 로봇암을 내부에 수용하도록 박스 형태로 이루어지되, 관리자의 출입을 위한 도어가 구비되고, 천장이 개폐 가능한 구조로 이루어진 하우징;이 더 포함될 수 있다.On the other hand, in the drone station for automatic landing and hydrogen charging of the hydrogen drone, it is made in the form of a box to accommodate the take-off and landing base, the hydrogen tank, and the robot arm therein, and is provided with a door for the manager's entry and exit, and the ceiling is openable. A housing made of a structure; can be further included.
한편 상기 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션에 있어서, 드론스테이션의 내부 영상을 촬영하는 모니터링 카메라; 및 상기 모니터링 카메라에서 촬영된 영상을 LTE 통신망 또는 5G 통신망을 통하여 지정된 관리서버로 전송하는 통신모듈;이 더 포함될 수 있다.On the other hand, in the drone station for automatic landing and hydrogen charging of the hydrogen drone, a monitoring camera for taking an image of the inside of the drone station; And a communication module for transmitting the image captured by the monitoring camera to a designated management server through an LTE communication network or a 5G communication network; may be further included.
한편 상기 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션에 있어서, 상기 이착륙 베이스를 상하로 이동시켜 이착륙 베이스의 높낮이를 조절하도록 이착륙 베이스의 하부에 설치된 리프트 장치;가 더 포함될 수 있다.Meanwhile, in the drone station for automatic landing and hydrogen charging of the hydrogen drone, a lift device installed below the take-off and landing base to adjust the height of the take-off and landing base by moving the take-off and landing base up and down; may be further included.
한편 상기 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션에 있어서, 드론에 설치된 RTK-GPS와 신호를 송수신하면서 드론이 현재의 위치 정보를 보다 정확하게 검출하도록 유도하는 RTK 기지국;이 더 포함될 수 있다.Meanwhile, in the drone station for automatic landing and hydrogen charging of the hydrogen drone, an RTK base station for inducing the drone to more accurately detect current location information while transmitting and receiving signals with the RTK-GPS installed in the drone; may be further included.
한편 상기 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션에 있어서, 상기 이착륙 베이스에 착륙하는 드론의 랜딩기어와 접촉하면서 드론이 정해진 충전 위치와 자세로 착륙하도록 유도하며, 충전 위치와 자세로 착륙한 드론을 고정시키는 착륙보조기구;가 더 포함될 수 있다.On the other hand, in the drone station for automatic landing and hydrogen charging of the hydrogen drone, while contacting the landing gear of the drone landing on the take-off and landing base, induces the drone to land in a predetermined charging position and attitude, and the charging position and attitude Landing aid for fixing the landed drone; may be further included.
한편 상기 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션에 있어서, 상기 착륙보조기구는, 드론의 랜딩기어와 접촉하면서 랜딩기어를 정해진 위치로 유도하는 V형 홈이 상부로 개방되게 형성되고 여러 위치에서 랜딩기어와 접촉하도록 이착륙 베이스의 표면에 분산되게 설치된 다수의 유도블록; 및 상기 V형 홈에 안착된 랜딩기어를 자력으로 고정하도록 유도블록에 설치된 전자석;으로 구성될 수 있다.On the other hand, in the drone station for automatic landing and hydrogen charging of the hydrogen drone, the landing aid is formed so that the V-shaped groove that guides the landing gear to a predetermined position while contacting the landing gear of the drone is opened upwards, and the landing gear at various locations. A plurality of guidance blocks distributedly installed on the surface of the take-off and landing base to contact; and an electromagnet installed on the induction block to magnetically fix the landing gear seated in the V-shaped groove.
상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 의하면, 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전이 가능하게 됨으로써 수소드론을 더욱 다양한 임무에 투입할 수 있게 된다.According to the present invention having the above characteristics, it is possible to automatically land and charge hydrogen drones, so that hydrogen drones can be put into more diverse missions.
또한 수소드론의 원활한 임무 수행을 위해 요구되는 인력과 비용을 줄일 수 있다.In addition, it is possible to reduce manpower and costs required for the smooth operation of hydrogen drones.
또한 드론이 항상 일정한 위치와 자세로 착륙되게 하여 보다 원활하고 안전한 수소충전 환경을 구현할 수 있다.In addition, it is possible to realize a smoother and safer hydrogen charging environment by allowing the drone to always land in a certain position and attitude.
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론스테이션의 내부 구조를 보인 사시도,
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론스테이션의 내부에 드론이 착륙한 상태를 보인 예시도,
도 3 은 본 발명에 따른 유도블록에 드론의 랜딩기어가 안착된 상태를 보인 예시도.1 is a perspective view showing the internal structure of a drone station according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is an exemplary diagram showing a state in which a drone has landed inside a drone station according to a preferred embodiment of the present invention;
3 is an exemplary view showing a state in which the landing gear of a drone is seated on an induction block according to the present invention;
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면과 연계하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail in connection with the accompanying drawings. In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론스테이션의 내부 구조를 보인 사시도를, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론스테이션의 내부에 드론이 착륙한 상태를 보인 예시도를, 도 3은 본 발명에 따른 유도블록에 드론의 랜딩기어가 안착된 상태를 보인 예시도를 도시하고 있다.1 is a perspective view showing the internal structure of a drone station according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exemplary view showing a state in which a drone has landed inside the drone station according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론스테이션은 이착륙 베이스(110), 수소탱크(120), 로봇암(130), QR코드(140)로 구성된다.A drone station according to a preferred embodiment of the present invention is composed of a take-off and
상기 이착륙 베이스(110)는 수평한 자세의 평탄한 표면을 갖는 판재 형태의 구조물로 구성된다.The take-off and
한편 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론스테이션은 이착륙 베이스(110)의 하부에 리프트 장치(150)가 설치되어 리프트 장치(150)에 의해 이착륙 베이스(110)가 상하로 이동하면서 높낮이의 조절이 가능하도록 한다.Meanwhile, in the drone station according to a preferred embodiment of the present invention, the
이때 상기 리프트 장치(150)는 X자 형태로 교차 결합된 링크가 모터 또는 실린더로 이루어진 액추에이터에 의해 접히거나 펼쳐지면 작동하는 공지의 시저스 리프트로 구성될 수 있다.At this time, the
이와 같이 구성된 이착륙 베이스(110)와 리프트 장치(150)는 드론에 구비된 수소 주입구가 수소 충전에 가장 적합한 높이에 위치하도록 이착륙 베이스(110)를 상하로 이동시키게 된다.The take-off and
상기 수소탱크(120)은 드론스테이션의 일측에 마련되어 일정량의 수소연료를 저장하도록 구성되며, 수소탱크(120)에 저장된 수소연료는 미도시된 수소가압기를 통해 충전노즐(131)로 공급된다.The
상기 로봇암(130)은 여러 개의 관절을 갖는 공지의 다축 로봇암으로 이루어지며, 로봇 핸드가 위치하는 끝단에는 드론의 수소 주입구에 결합되는 충전노즐(131)이 구비된다.The
따라서 로봇암(130)의 작동에 의해 충전노즐(131)이 이동하여 드론의 수소 주입구에 결합되거나 수소 주입구로부터 분리된다.Therefore, the charging
한편 이착륙 베이스(110)에 착륙한 드론의 수소 주입구를 찾아 로봇암(130)이 해당 드론의 수소 주입구에 충전노즐(131)을 정확하게 결합시킬 수 있도록 하는 카메라(132)와 제어기(160)가 더 포함될 수 있다.Meanwhile, a
상기 카메라(132)는 충전노즐(131)과 마찬가지로 로봇암(130)의 끝단에 고정되게 설치되어 드론의 영상을 촬영하도록 구성된다.Like the charging
상기 제어기(160)는 드론스테이션을 전체적으로 제어하도록 이루어지되, 상기 카메라(132)에서 촬영된 영상을 전송받아 분석함으로써 드론의 수소 주입구 위치를 검출하고, 검출된 수소 주입구에 충전노즐(131)이 결합되도록 하기 위한 로봇암(130)의 제어신호를 발생시키는 기능을 포함한다.The
한편 카메라(132)가 로봇암(130)의 끝단에 설치된 경우, 로봇암(130)의 자세에 따라 카메라(132)의 위치가 달라지므로, 제어기(160)는 수소 주입구의 위치를 검출함에 있어서, 로봇암(130)의 자세에 따른 카메라(132)의 위치를 고려하여 영상 내 수소 주입구의 위치를 검출하게 된다.On the other hand, when the
상기 QR코드(140)는 이착륙 베이스(110)의 표면에 형성되며, 이착륙 베이스(110)의 고유번호와 GPS 좌표 및 충전노즐(131)이 위치한 방향 정보를 포함하도록 이루어진다.The
한편 상기 QR코드(140)에 대응하여 드론에는 QR코드(140)를 촬영하기 위한 카메라와, 상기 카메라에서 촬영된 QR코드(140)의 영상을 이용하여 QR코드(140)에 포함된 이착륙 베이스(110)의 위치정보와 충전노즐(131)의 방향정보를 획득하기 위한 QR코드 스캔 프로그램이 내장된 회로가 구비된다.Meanwhile, corresponding to the
이와 같이 QR코드(140)를 이용하여 이착륙 베이스(110)의 정확한 위치와 충전노즐(131)의 방향 정보를 착륙 대상 드론에 제공함으로써 보다 원활한 자동 착륙 및 충전을 유도할 수 있게 된다.In this way, by using the
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 드론스테이션에 있어서, 드론이 이착륙 베이스(110)의 보다 정확한 위치정보를 받을 수 있도록 하는 RTK 기지국(Real Time Kinematic baes station, 170)과, 이착륙 베이스(110)와 수소탱크(120) 및 로봇암(130)을 내부에 수용하여 보호하는 하우징(180)과, 드론스테이션의 내부를 촬영하는 모니터링 카메라(190)와, 상기 모니터링 카메라(190)에서 촬영된 영상 및 각종 제어신호를 LTE 통신망 또는 5G 통신망을 통하여 지정된 관리서버와 송수신하는 통신모듈(200)과, 원활한 수소 충전을 위하여 드론이 지정된 위치와 자세로 착륙하도록 유도하는 착륙보조기구(210)가 더 포함될 수 있다.In the drone station according to the present invention configured as described above, the RTK base station (Real Time Kinematic base station, 170) allows the drone to receive more accurate position information of the take-off and
상기 RTK 기지국(170)은 드론스테이션에 설치되며, 드론에 설치된 RTK-GPS와 실시간 이동측위 위치정보시스템을 구성하도록 이루어진다.The
즉, RTK 기지국(170)은 드론에 설치된 RTK-GPS와 신호를 송수신하면서 RTK-GPS가 드론과 드론스테이션의 상대적인 거리와 각도를 실시간으로 검출하도록 하며, RTK-GPS는 검출된 거리와 각도를 바탕으로 GPS 위치정보를 보정하여 현재의 위치정보를 정확히 검출할 수 있게 된다. 따라서 드론의 자동 착륙 시 보다 정밀한 위치 제어가 가능하게 된다.That is, the
상기 하우징(180)은 이착륙 베이스(110)와 수소탱크(120) 및 로봇암(130)을 내부에 수용하도록 박스형태로 이루어지되, 관리자의 출입을 위한 하나 이상의 도어가 측면부에 형성되고, 천장은 드론의 이착륙을 위하여 개폐 가능한 구조로 이루어진다.The
한편 상기 하우징(180)의 천장은 모터와 실린더와 같은 액추에이터에 의해 수평방향으로 이동하면서 개폐되도록 형성되거나, 액추에이터에 의해 힌지축을 중심으로 회전하면서 개폐되도록 형성되는 등 다양한 구조로 형성될 수 있다.Meanwhile, the ceiling of the
상기 모니터링 카메라(190)는 하우징(180)의 내부에 설치된 장비와 이착륙 베이스(110)에 착륙한 드론의 영상을 촬영하도록 하우징(180)의 내부에 설치된다.The
상기 착륙보조기구(210)는 이착륙 베이스(110)에 착륙하는 드론의 랜딩기어(11)와 접촉하면서 드론을 정해진 위치와 자세로 유도 및 고정하는 것으로, 유도블록(211)과 전자석(212)으로 구성된다.The
보다 구체적으로, 상기 유도블록(211)의 상면에는 상부로 개방되고 수평한 방향으로 연장되는 구조를 갖는 V형 홈(213)이 형성된다.More specifically, a V-shaped
상기 전자석(212)은 V형 홈(213)에 안착된 랜딩기어(11)를 자력으로 고정하도록 유도블록(211)의 내부에 설치된다.The
이와 같은 유도블록(211)은 다수개가 이착륙 베이스(110)의 표면에서 분산되게 설치되며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론스테이션은 4개의 유도블록(211)이 네 지점에서 드론의 랜딩기어(11)와 접촉하면서 드론을 정위치와 정자세로 유도하도록 분산되게 설치된다.A plurality of such induction blocks 211 are installed in a distributed manner on the surface of the take-off and
상기와 같이 구성된 착륙보조기구(210)에 의하면, 드론의 랜딩기어(11)는 V형 홈(213)을 형성하는 2개의 빗면(213a,213b) 중 어느 한 빗면을 타고 하강하면서 정위치로 유도되며, 다수의 유도블록(211)이 각 지점에서 랜딩기어(11)를 정위치로 유도하여 줌으로써 수소충전에 가장 이상적인 위치와 자세로 드론의 착륙을 유도할 수 있다.According to the
한편 전자석(212)에서 발생되는 자력에 반응하여 랜딩기어(11)가 유도블록(211)에 결속되도록 하기 위하여 랜딩기어(11) 자체를 자성체로 구성하거나, 비자성체로 이루어진 랜딩기어(11)에 부분적으로 자성체를 설치하여 전자석(212)에 반응하도록 구성할 수 있다.On the other hand, in order to bind the
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 드론스테이션은 수소를 연료를 사용하는 수소드론에 최적화된 것으로, 수소드론이 수소연료의 충전을 위해 이착륙 베이스(110)에 착륙하는 과정을 설명하도록 한다.The drone station according to the present invention configured as described above is optimized for a hydrogen drone using hydrogen as fuel, and a process in which the hydrogen drone lands on the take-off and
한편 드론의 임무수행지역에 설치된 드론스테이션의 GPS 좌표가 드론에 미리 입력되어 저장되며, 드론은 수소연료의 충전이 요구될 경우 현재의 위치에서 가장 가까운 곳에 위치한 드론스테이션의 GPS 좌표를 목표 좌표로 설정하고, 설정된 목표 좌표로 이동하게 된다.On the other hand, the GPS coordinates of the drone station installed in the mission area of the drone are input and stored in the drone in advance, and the drone sets the GPS coordinates of the drone station located closest to the current position as the target coordinates when hydrogen fuel charging is required, and moves to the set target coordinates.
목표 좌표로 이동한 드론은 드론스테이션에 형성된 QR코드(140)를 촬영하고 분석하여 해당 드론스테이션의 고유번호와 GPS 좌표 및 충전노즐(131)의 방향 정보를 확인하게 된다.The drone moving to the target coordinates photographs and analyzes the
한편 드론은 RTK-GPS를 이용하여 보다 정확한 위치 정보를 검출하게 되므로, 지정된 위치로 드론의 정밀 착륙을 유도할 수 있다.Meanwhile, since the drone uses RTK-GPS to detect more accurate location information, it is possible to induce precise landing of the drone to a designated location.
더욱이 본 발명에 따른 드론스테이션은 이착륙 베이스(110)에 표면에 분산되게 설치된 다수의 유도블록(211)이 드론의 랜딩기어(11)와 접촉하면 드론의 착륙 위치와 자세를 물리적으로 보정하여 충전노즐(131)에 의한 수소충전이 원활한 위치와 자세로 드론을 착륙시키게 된다.Moreover, the drone station according to the present invention physically corrects the landing position and posture of the drone when the plurality of
한편 드론의 착륙이 완료되면, 제어기(160)는 유도블록(211)에 구비된 전자석(212)에 전기를 공급하여 자화시키고, 자화된 전자석(212)으로부터 발생되는 자력에 의해 드론의 랜딩기어(11)는 유도블록(211)의 V형 홈(213)에 안착된 채로 고정된다.Meanwhile, when the landing of the drone is completed, the
상기와 같이 과정을 통해 드론의 착륙과 고정이 완료되면, 제어기(160)는 로봇암(130)에 설치된 충전노즐(131)이 드론의 수소 주입구에 결합되도록 로봇암(130)을 작동시키게 된다.When the landing and fixing of the drone are completed through the process as described above, the
한편 본 발명에 따른 이착륙 베이스(110)에 착륙한 드론은 항상 같은 위치와 같은 자세를 갖게 되므로, 로봇암(130)을 제어하여 충전노즐(131)을 드론의 수소 주입구에 결합함에 있어서, 보다 용이하게 충전노즐(131)을 수소 주입구에 결합시킬 수 있다.On the other hand, since the drone that lands on the take-off and
더욱이 제어기(160)는 로봇암(130)에 설치된 카메라(132)의 영상 분석을 통해 해당 드론의 수소 주입구 위치를 검출하고, 수소 주입구가 지정된 위치를 벗어난 정도를 미리 확인하고 이를 보정하는 제어신호를 생성함으로써 충전노즐(131)이 수소 주입구에 불완전한 구조로 결합되거나, 충전노즐(131)이 수소 주입구에 결합되지 않는 등의 사고가 발생하는 것을 예방할 수 있다.Furthermore, the
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 드론스테이션은 정확한 위치 정보의 제공함으로써 보다 안전하게 드론의 자동착륙을 유도할 수 있고, 충전노즐의 방향정보를 제공하는 것과 더불어 충전을 위해 요구되는 위치와 자세로 드론의 착륙을 유도하고 고정함에 따라 보다 원활하고 안전한 드론의 자동 수소충전환경을 구현할 수 있다.As described above, the drone station according to the present invention can induce the automatic landing of drones more safely by providing accurate location information, and provides direction information of the charging nozzle, as well as guiding and fixing the landing of drones in the position and posture required for charging, thereby realizing a smoother and safer automatic hydrogen charging environment for drones.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and anyone skilled in the art without departing from the subject matter of the present invention claimed in the claims can make various modifications. Of course, such changes are within the scope of the claims.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 이착륙 베이스 120: 수소탱크
130: 로봇암 131: 충전노즐
132: 카메라 140: QR코드
150: 리프트 장치 160: 제어기
170: RTK 기지국 180: 하우징
190: 모니터링 카메라 200: 통신모듈
210: 착륙보조기구 211: 유도블록
212: 전자석 213: V형 홈<Description of symbols for main parts of drawings>
110: take-off and landing base 120: hydrogen tank
130: robot arm 131: charging nozzle
132: camera 140: QR code
150: lift device 160: controller
170: RTK base station 180: housing
190: monitoring camera 200: communication module
210: landing aid 211: induction block
212: electromagnet 213: V-shaped groove
Claims (8)
상기 드론에 충전될 수소연료를 저장하는 수소탱크(120);
상기 수소탱크(120)의 수소연료를 드론에 충전하기 위한 충전노즐(131)을 포함하며, 상기 충전노즐(131)이 이착륙 베이스(110)에 착륙한 드론의 수소 주입구에 결합되도록 충전노즐(131)을 이동시키는 로봇암(130); 및
상기 이착륙 베이스(110)의 표면에 형성되되, 이착륙 베이스(110)의 고유번호와 GPS 좌표 및 충전노즐(131)이 위치한 방향 정보를 포함하여 드론이 수소연료의 충전이 원활한 위치와 자세로 착륙하도록 유도하는 QR코드(140);를 구비하되,
상기 이착륙 베이스(110)와 수소탱크(120) 및 로봇암(130)을 내부에 수용하도록 박스 형태로 이루어지되, 관리자의 출입을 위한 도어가 구비되고, 천장이 개폐 가능한 구조로 이루어진 하우징(180);을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션.
A take-off and landing base 110 formed flat so that the drone takes off and lands;
A hydrogen tank 120 for storing hydrogen fuel to be charged in the drone;
It includes a charging nozzle 131 for charging hydrogen fuel in the hydrogen tank 120 to the drone, and the charging nozzle 131 is coupled to the hydrogen inlet of the drone that has landed on the take-off and landing base 110 Robot arm 130 that moves the charging nozzle 131; and
Formed on the surface of the take-off and landing base 110, including the unique number of the take-off and landing base 110, GPS coordinates, and direction information where the charging nozzle 131 is located, a QR code 140 for inducing the drone to land in a position and attitude where hydrogen fuel is smoothly charged;
It is made in the form of a box to accommodate the take-off and landing base 110, the hydrogen tank 120, and the robot arm 130 therein, is equipped with a door for the manager's entry and exit, and has a structure in which the ceiling can be opened and closed.
상기 이착륙 베이스(110)에 착륙한 드론의 영상을 촬영하도록 로봇암(130)에 설치되는 카메라(132); 및
상기 카메라(132)에서 촬영된 영상의 분석을 통해 드론의 수소 주입구 위치를 검출하고, 검출되는 수소 주입구의 위치에 따라 로봇암(130)을 제어하여 충전노즐(131)을 수소 주입구에 결합시키도록 설정된 제어기(160);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션.
The method of claim 1,
a camera 132 installed on the robot arm 130 to capture an image of the drone landing on the take-off and landing base 110; and
The controller 160 configured to detect the position of the hydrogen inlet of the drone through the analysis of the image captured by the camera 132 and control the robot arm 130 according to the position of the hydrogen inlet detected to couple the charging nozzle 131 to the hydrogen inlet. A drone station for automatic landing and hydrogen charging of a hydrogen drone, characterized in that it further comprises.
드론스테이션의 내부 영상을 촬영하는 모니터링 카메라(190); 및
상기 모니터링 카메라(190)에서 촬영된 영상을 LTE 통신망 또는 5G 통신망을 통하여 지정된 관리서버로 전송하는 통신모듈(200);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션.
The method of claim 1,
A monitoring camera 190 that captures images of the inside of the drone station; and
A communication module 200 for transmitting the image captured by the monitoring camera 190 to a designated management server through an LTE communication network or a 5G communication network; Drone station for automatic landing and hydrogen charging of hydrogen drones, characterized in that it further comprises.
상기 이착륙 베이스(110)를 상하로 이동시켜 이착륙 베이스(110)의 높낮이를 조절하도록 이착륙 베이스(110)의 하부에 설치된 리프트 장치(150);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션.
The method of claim 1,
A lift device 150 installed under the take-off and landing base 110 to adjust the height of the take-off and landing base 110 by moving the take-off and landing base 110 up and down; a drone station for automatic landing and hydrogen charging of hydrogen drones.
드론에 설치된 RTK-GPS와 신호를 송수신하면서 드론이 현재의 위치 정보를 보다 정확하게 검출하도록 유도하는 RTK 기지국(170);을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션.
The method of claim 1,
A drone station for automatic landing and hydrogen charging of hydrogen drones, characterized in that it further includes; RTK base station 170 for inducing the drone to more accurately detect current location information while transmitting and receiving signals with the RTK-GPS installed in the drone.
상기 이착륙 베이스(110)에 착륙하는 드론의 랜딩기어(11)와 접촉하면서 드론이 정해진 충전 위치와 자세로 착륙하도록 유도하며, 충전 위치와 자세로 착륙한 드론을 고정시키는 착륙보조기구(210);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션.
The method of claim 1,
A landing aid 210 that contacts the landing gear 11 of the drone landing on the take-off and landing base 110, guides the drone to land in a predetermined charging position and posture, and fixes the drone that has landed in the charging position and posture. Drone station for automatic landing and hydrogen charging of hydrogen drones, characterized in that it further comprises.
상기 착륙보조기구(210)는,
드론의 랜딩기어(11)와 접촉하면서 랜딩기어(11)를 정해진 위치로 유도하는 V형 홈(213)이 상부로 개방되게 형성되고 여러 위치에서 랜딩기어(11)와 접촉하도록 이착륙 베이스(110)의 표면에 분산되게 설치된 다수의 유도블록(211); 및
상기 V형 홈(213)에 안착된 랜딩기어(11)를 자력으로 고정하도록 유도블록(211)에 설치된 전자석(212);으로 구성된 것을 특징으로 수소드론의 자동 착륙 및 수소충전을 위한 드론스테이션.The method of claim 7,
The landing aid 210,
While contacting the landing gear 11 of the drone, the V-shaped groove 213 guiding the landing gear 11 to a predetermined position is formed to be open upwards, and the landing gear 11 is in contact with the landing gear 11 at various locations. A plurality of guide blocks 211 distributedly installed on the surface of the base 110; and
An electromagnet 212 installed on the induction block 211 to magnetically fix the landing gear 11 seated in the V-shaped groove 213; A drone station for automatic landing and hydrogen charging of hydrogen drones.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220011912A KR102559279B1 (en) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | Drone station for automatic landing and hydrogen charging |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102559279B1 true KR102559279B1 (en) | 2023-07-25 |
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| KR1020220011912A KR102559279B1 (en) | 2022-01-27 | 2022-01-27 | Drone station for automatic landing and hydrogen charging |
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Citations (5)
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| KR20190032667A (en) | 2017-09-18 | 2019-03-28 | 주식회사 이지스로직 | Unmanned induction docking system for charging long distance drones |
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2022
- 2022-01-27 KR KR1020220011912A patent/KR102559279B1/en active IP Right Grant
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