KR102563407B1 - 드론 배터리 자동 교체장치 - Google Patents

드론 배터리 자동 교체장치 Download PDF

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KR102563407B1
KR102563407B1 KR1020230009311A KR20230009311A KR102563407B1 KR 102563407 B1 KR102563407 B1 KR 102563407B1 KR 1020230009311 A KR1020230009311 A KR 1020230009311A KR 20230009311 A KR20230009311 A KR 20230009311A KR 102563407 B1 KR102563407 B1 KR 102563407B1
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강태창
정호헌
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주식회사 대류
강태창
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Abstract

드론에 설치되어 있는 다수의 장비들과의 간섭 없이 드론 스테이션에 착륙한 드론으로부터 사용된 배터리를 신속하게 분리하여 제거한 후 완충된 배터리를 신속하게 교체할 수 있도록 하여 배터리 교체를 위한 드론 스테이션을 관리자 없이 무인으로 관리할 수 있는 드론 배터리 자동 교체장치가 개시된다. 상기 드론 배터리 자동 교체장치는 매우 심플한 구조로 신속하게 드론 배터리를 교체할 수 있으므로 배터리 교체를 위한 드론 스테이션의 설비비용을 대폭 절감할 수 있으며, 드론 배터리 교체작업 시 드론에 설치되어 있는 다수의 장비들과의 간섭되는 현상이 발생되지 않아 드론 스테이션을 별도의 관리자 배치 없이 무인으로 관리할 수 있도록 함으로써 드론 스테이션의 운영 효율성을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

드론 배터리 자동 교체장치{DRONE BATTERY AUTOMATIC REPLACEMENT DEVICE}
본 발명은 드론 배터리 자동 교체장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드론 구동에 필요한 동력을 공급하는 배터리를 교체하여 드론의 비행시간을 지속적으로 확보할 수 있도록 하는 드론 배터리 자동 교체장치에 관한 것이다.
일반적으로 드론이라 함은 조종사가 탑승하지 않고 원격조종 또는 자율비행제어로 비행하여 촬영, 정찰, 화물 수송, 방사능 감시 등 사람이 직접 수행하기 힘들거나 위험한 임무를 수행하는 무인 비행체 중 하나를 의미한다.
이와 같은 드론은 처음에는 군사용 무인항공기로 개발되었으나 최근에는 드론에 카메라, 센서, 통신시스템 등이 탑재되어 고난이도의 조작 없이 스스로 자세 제어가 가능한 제품이 개발되어 비숙련자도 손쉽게 사용할 수 있게 되어, 군사용 무인항공기나 방송용 무인항공기 등과 같은 전문적인 분야에서 벗어나 개인을 위한 용도로도 빠르게 확산되어 사용되고 있는 실정이다.
상기와 같은 드론은 비행을 기본으로 하고 있어 구동에 필요한 동력 공급을 위해 배터리를 사용하고 있으므로 배터리의 용량에 따라 비행시간이 제한되어 배터리 충전을 정기적으로 수행하여야만 비행시간을 지속적으로 확보할 수 있다.
이에 따라, 드론의 비행경로 상에 설치되어 드론이 착륙하면 배터리를 충전하는 드론 스테이션이 개발되어 사용되고 있는 실정이나, 상기 드론 스테이션의 경우에는 대부분 배터리를 무선으로 충전하는 방식을 채택하고 있는 바, 배터리를 충전하는데 상당한 시간이 소요되어 드론의 운용 효율이 크게 저하된다는 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 드론 배터리를 교환하는 드론 스테이션이 개발되고 있으나, 일반적인 드론의 경우에는 드론 본체에 배터리가 설치되고 드론 하부에 카메라 등과 같은 다수의 장비들이 설치되는 특성 상, 배터리 교체장치가 드론 스테이션에 설치된다 하더라도 배터리 교체장치의 동작반경에 간섭이 발생되어 관리자 없이는 배터리의 직접적인 교환이 어렵다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-2127682호 (2020.06.23.)
본 발명의 목적은 드론에 설치되어 있는 다수의 장비들과의 간섭 없이 드론 스테이션에 착륙한 드론의 배터리를 신속하게 자동으로 교체할 수 있도록 하여 배터리 교체를 위한 드론 스테이션을 관리자 없이 무인으로 관리할 수 있는 드론 배터리 자동 교체장치를 제공하는 것이다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 랜딩 스키드 겸용 배터리를 드론 붐대에 탈착 가능하게 결합시킴과 동시에 랜딩 스키드 겸용 배터리에 마련된 전원소켓에 전원 연결 핀을 접속시켜 랜딩 스키드 겸용 배터리로부터 드론으로 전원을 공급할 수 있도록 하는 커넥터 유닛과, 상기 드론이 배터리를 교체하기 위해 드론 스테이션에 착륙하게 되면 커넥터 유닛과 결합되면서 상기 커넥터 유닛을 상승시켜 전원소켓과 전원 연결 핀의 접속을 해제시킴과 동시에 커넥터 유닛과 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리의 결합력을 해제하여 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리를 제거할 수 있도록 하고, 상기 커넥터 유닛 측으로 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리가 슬라이딩 이동되면 상기 커넥터 유닛과 분리되면서 커넥터 유닛을 하강시켜 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리와 커넥터 유닛을 결합시킴과 동시에 전원소켓과 전원 연결 핀을 접속시키는 배터리 탈착유닛 및, 상기 배터리 탈착유닛의 양측에 배치되도록 드론 스테이션에 한 쌍이 설치되어 어느 하나는 상기 커넥터 유닛과의 사이에 결합력이 해제된 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리를 슬라이딩 이동시켜 커넥터 유닛으로부터 제거하여 충전 커넥터 측으로 이동시키며, 다른 하나는 충전 커넥터에 의해 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리를 커넥터 유닛 측으로 슬라이딩 이동시켜 커넥터 유닛에 슬라이딩 체결시킬 수 있도록 하는 슬라이딩 이동수단을 포함하는 드론 배터리 자동 교체장치를 제시한다.
일예를 들면, 상기 커넥터 유닛은 상기 드론 붐대에 회전 가능하게 연결되는 한 쌍의 연결부가 마련된 결합 브래킷과, 상기 결합 브래킷과 랜딩 스키드 겸용 배터리에 마련되어 상기 슬라이딩 이동수단을 통해 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리를 결합 브래킷 측으로 슬라이딩 이동시킴에 따라 결합 브래킷에 랜딩 스키드 겸용 배터리를 슬라이딩 결합시키는 슬라이딩 체결수단과, 상기 결합 브래킷에 슬라이딩 체결되어 상기 배터리 탈착유닛과 결합되면서 연결부를 따라 상승되어 전원소켓과 전원 연결 핀의 접속을 해제시키고, 상기 배터리 탈착유닛과 분리되면서는 상기 연결부를 따라 하강되어 전원소켓에 전원 연결 핀을 접속시키는 전원 접속수단 및, 상기 전원 접속수단이 연결부를 따라 하강되면 랜딩 스키드 겸용 배터리가 좌우로 슬라이딩 이동되지 않도록 랜딩 스키드 겸용 배터리의 위치를 고정시키며, 상기 전원 접속수단이 연결부를 따라 상승되면 랜딩 스키드 겸용 배터리가 좌우 슬라이딩 되도록 랜딩 스키드 겸용 배터리의 고정을 해제시키는 위치 정렬 고정수단을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 결합 브래킷은 상기 전원 접속수단에 의해 관통되는 관통 홀이 상부면에 마련되며, 상기 상부면의 양측에는 한 쌍의 측면부가 결합되어 랜딩 스키드 겸용 배터리가 측면부 사이로 슬라이딩되어 삽입되거나 배출될 수 있도록 하는 본체부 및, 상기 관통 홀 양측에 위치하도록 상기 본체부의 상부면에 돌출 형성되어 상기 본체부를 드론 붐대에 회전 가능하게 연결시키며 상기 전원 접속수단이 상하 이동 가능하도록 슬라이딩 체결되는 연결부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 슬라이딩 체결수단은 상기 결합 브래킷의 양측면 내측에 마련되는 슬라이딩 체결 홈 및, 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리의 양측면에 돌출 형성되어 상기 슬라이딩 이동수단을 통해 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리를 결합 브래킷 측으로 슬라이딩 이동시킴에 따라 상기 슬라이딩
체결 홈에 슬라이딩 체결되는 슬라이딩 체결 돌출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전원 접속수단은 상기 연결부를 따라 승강되도록 결합 브래킷에 슬라이딩 체결되며 전원 연결 핀이 마련되는 상하 이동 플레이트와, 상기 결합 브래킷의 상부면에 의해 지지되도록 상기 상하 이동 플레이트의 양측에 결합되는 한 쌍의 지지플레이트와, 상기 한 쌍의 지지플레이트에 설치되어 상기 배터리 탈착유닛과 결합되면서 상기 배터리 탈착유닛에 의해 상승되어 지지플레이트와 상하 이동 플레이트가 연결부를 따라 슬라이딩 이동되어 상승되도록 함으로써 전원 연결 핀을 전원소켓으로부터 분리시켜 접속을 해제시키고, 상기 배터리 탈착유닛과 분리되면서는 상기 배터리 탈착유닛에 의해 하강되어 지지플레이트와 상하 이동 플레이트가 연결부를 따라 슬라이딩 이동되어 하강되도록 함으로써 전원 연결 핀을 전원소켓에 접속시키는 상하 이동 샤프트 및, 상기 한 쌍의 지지플레이트를 탄성적으로 지지할 수 있도록 상기 연결부에 설치되어 상기 지지플레이트가 상승되면 압축되고 상기 지지플레이트가 하강되면 원상 복원되면서 지지플레이트를 결합 브래킷에 탄성적으로 밀착시키는 탄성부재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 위치 정렬 고정수단은 상기 전원소켓의 양측에 배치되도록 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리에 마련되는 복수개의 위치 정렬 홈과, 상기 위치 정렬 홈의 위치와 대응되도록 상기 결합 브래킷에 마련되는 복수개의 핀 관통 홀 및, 상기 핀 관통 홀을 관통하도록 상기 전원 접속수단에 결합되어 상기 전원 접속수단이 연결부를 따라 하강되면 상기 전원 접속수단과 함께 하강되어 위치 정렬 홈에 삽입되어 랜딩 스키드 겸용 배터리의 위치를 고정시키며, 상기 전원 접속수단이 연결부를 따라 상승되면 전원 접속수단과 함께 상승되어 위치 정렬 홈으로부터 이탈되어 랜딩 스키드 겸용 배터리가 좌우 슬라이딩 되도록 랜딩 스키드 겸용 배터리의 고정을 해제시키는 복수개의 위치 정렬 핀을 포함할 수 있다.
일예를 들면, 상기 배터리 탈착유닛은 상기 드론 스테이션에 설치되는 구동수단과, 상기 구동수단과 연결되어 상기 구동수단에 의해 상기 커넥터 유닛 측으로 이동되어 커넥터 유닛과 결합되면서는 상기 커넥터 유닛을 상승시켜 전원소켓과 전원 연결 핀의 접속을 해제시킴과 동시에 커넥터 유닛과 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리의 결합력을 해제하여 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리를 제거할 수 있도록 하고, 상기 구동수단에 의해 상기 커넥터 유닛의 반대 측으로 이동되어 커넥터 유닛과 분리되면서는 커넥터 유닛을 하강시켜 랜딩 스키드 겸용 배터리와 커넥터 유닛을 결합시킴과 동시에 전원소켓과 전원 연결 핀을 접속시키는 탈착 브래킷 및, 상기 탈착 브래킷과 연결되도록 상기 드론 스테이션에 설치되어 상기 구동수단에 의해 이동되는 탈착 브래킷이 안정적으로 슬라이딩 이동되도록 가이드 하는 슬라이딩 가이드를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 탈착 브래킷은 상기 구동수단과 슬라이딩 가이드에 연결되는 연결판과, 상기 연결판의 양측에 결합되며 내측면에는 선단부에서부터 연결판 방향으로 상향 경사지는 상하 이동 샤프트 승강 홈이 마련되는 측면판을 포함하여, 상기 구동수단에 의해 탈착 브래킷을 커넥터 유닛 측으로 이동시키게 되면 전원 접속수단의 상하 이동 샤프트에 상기 측면판에 마련된 상하 이동 샤프트 승강 홈이 슬라이딩 체결되면서 전원 접속수단의 상하 이동 샤프트가 상하 이동 샤프트 승강 홈을 따라 상승되어 커넥터 유닛을 상승시키며, 상기 구동수단에 의해 탈착 브래킷을 커넥터 유닛 반대 측으로 이동시키게 되면 상하 이동 샤프트 승강 홈에 결합되어 있는 전원 접속수단의 상하 이동 샤프트가 상하 이동 샤프트 승강 홈을 따라 하강되어 커넥터 유닛을 하강시킬 수 있다.
이에 더하여, 상기 배터리 탈착유닛은 상기 탈착 브래킷을 커넥터 유닛과 결합시킬 시 상기 탈착 브래킷의 위치를 정렬시켜 가이드 하는 위치 정렬 가이드수단을 더 포함할 수도 있다.
여기서, 상기 위치 정렬 가이드수단은 상기 커넥터 유닛에 설치되며 위치 정렬 홀이 마련되는 제1 위치 정렬 블록과, 상기 탈착 브래킷에 슬라이딩 체결되는 한 쌍의 가이드 폴과, 상기 한 쌍의 가이드 폴에 설치되는 제2 위치 정렬 블록과, 상기 제2 위치 정렬 블록에 설치되어 상기 탈착 브래킷이 커넥터 유닛 측으로 이동되면 상기 위치 정렬 홀에 삽입되는 복수개의 위치 정렬 핀 및, 상기 탈착 브래킷에 대향하여 상기 제2 위치 정렬 블록을 탄성 지지할 수 있도록 상기 가이드 폴에 설치되는 탄성부재를 포함할 수 있다.
일예를 들면, 상기 슬라이딩 이동수단은 상기 드론 스테이션에 설치되는 구동수단과, 상기 구동수단에 연결되는 슬라이딩 이송 플레이트와, 상기 슬라이딩 이송 플레이트와 연결되도록 드론 스테이션에 설치되어 상기 슬라이딩 이송 플레이트를 가이드 하는 슬라이딩 가이드 및, 상기 슬라이딩 이송 플레이트 양측에 설치되어 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리를 클램핑하여 커넥터 유닛 측으로 이동시켜 커넥터 유닛에 슬라이딩 체결시키거나 커넥터 유닛에 슬라이딩 체결된 랜딩 스키드 겸용 배터리를 커넥터 유닛으로부터 제거하는 클램핑 블록을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 드론 배터리 자동 교체장치는 드론 붐대에 랜딩 스키드 겸용 배터리를 탈착 가능하게 커넥터 유닛을 통해 결합시켜 드론 구동을 위한 동력을 공급한다.
따라서, 드론이 지속적인 비행시간 확보를 위해 드론 스테이션에 착륙하게 되어 배터리 교체를 위해 배터리 탈착유닛이 작동된다 하더라도, 상기 배터리 탈착유닛의 경우에는 랜딩 스키드 겸용 배터리를 드론 붐대에 결합시키는 커넥터 유닛 측으로 이동되거나 커넥터 유닛 반대 측으로 이동되는 동작만으로 드론 붐대로부터 랜딩 스키드 겸용 배터리의 결합을 해제시키거나 드론 붐대에 랜딩 스키드 겸용 배터리를 결합시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 배터리 탈착 유닛에 의해 커넥터 유닛으로부터 결합 해제된 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리는 슬라이딩 이동수단에 의해 충전 커넥터 측으로 슬라이딩 이동되어 제거되고, 완충된 교체될 랜딩 스키드 겸용 배터리는 슬라이딩 이동수단에 의해 커넥터 유닛 측으로 슬라이딩 이동되어 커넥터 유닛에 슬라이딩 체결될 수 있도록 한다.
즉, 본 발명의 일실시예에 의한 드론 배터리 자동 교체장치는 드론 붐대의 하부에서 배터리 탈착유닛과 슬라이딩 이동수단의 상하 방향으로의 구동 없이 수평 방향으로의 구동만으로 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리를 제거하고 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리를 장착할 수 있도록 함으로써, 랜딩 스키드 겸용 배터리 교체작업 시 드론에 설치되어 있는 카메라 등과 같은 다수의 장비들과의 간섭이 발생되지 않게 된다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 드론 배터리 자동 교체장치는 매우 심플한 구조로 신속하게 드론 배터리를 교체할 수 있으므로 배터리 교체를 위한 드론 스테이션의 설비비용을 대폭 절감할 수 있으며, 드론 배터리 교체작업 시 드론에 설치되어 있는 다수의 장비들과의 간섭되는 현상이 발생되지 않아 드론 스테이션을 별도의 관리자 배치 없이 무인으로 관리할 수 있도록 함으로써 드론 스테이션의 운영 효율성을 대폭 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 드론 배터리 자동 교체장치가 적용된 드론 스테이션에 랜딩 스키드 겸용 배터리가 장착된 드론이 착륙한 상태를 도시한 도면
도 2는 드론이 착륙한 드론 스테이션의 상판을 제거한 상태를 도시한 도면
도 3은 드론 스테이션에서 드론 배터리 자동 교체장치만을 분리하여 도시한 도면
도 4 내지 도 5는 배터리 탈착유닛이 커넥터 유닛과 결합된 상태를 도시한 도면
도 6 내지 도 7은 배터리 탈착유닛이 커넥터 유닛과 분리된 상태를 도시한 도면
도 8은 랜딩 스키드 겸용 배터리와 커넥터 유닛이 분리된 상태를 도시한 도면
도 9 내지 도 10은 전원 접속수단이 작동되는 과정을 설명하기 위한 사시도
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 드론 배터리 자동 교체장치가 적용된 드론 스테이션에 랜딩 스키드 겸용 배터리가 장착된 드론이 착륙한 상태를 도시한 도면이며, 도 2는 드론이 착륙한 드론 스테이션의 상판을 제거한 상태를 도시한 도면이고, 도 3은 드론 스테이션에서 드론 배터리 자동 교체장치만을 분리하여 도시한 도면이며, 도 4 내지 도 5는 배터리 탈착유닛이 커넥터 유닛과 결합된 상태를 도시한 도면이고, 도 6 내지 도 7은 배터리 탈착유닛이 커넥터 유닛과 분리된 상태를 도시한 도면이며, 도 8은 랜딩 스키드 겸용 배터리와 커넥터 유닛이 분리된 상태를 도시한 도면이고, 도 9 내지 도 10은 전원 접속수단이 작동되는 과정을 설명하기 위한 사시도이다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 드론 배터리 자동 교체장치에 의해 배터리가 자동으로 교체되는 드론(200)의 경우에는 드론 본체(210)에 연결되어 있는 한 쌍의 드론 붐대(220)에 랜딩 스키드 기능을 구비하는 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)가 탈착 가능하게 설치될 수 있다.
따라서, 상기 드론(200)이 비행을 한 후 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 교체하기 위해 드론 스테이션(300)에 착륙하게 되면 드론 배터리 자동 교체장치(100)가 작동되어 드론 붐대(220)에 설치되어 있는 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 탈거시킨 후, 상기 드론 붐대(220)에 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 장착시킬 수 있도록 한다.
이와 같은 본 발명의 일실시예에 의한 드론 배터리 자동 교체장치(100)는 커넥터 유닛(110), 배터리 탈착유닛(120) 및, 슬라이딩 이동수단(130)을 포함할 수 있다.
상기 커넥터 유닛(110)은 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 드론 붐대(220)에 탈착 가능하게 결합시킬 수 있도록 한다. 또한 상기 커넥터 유닛(110)에는 전원 연결 핀(P)이 마련됨으로써 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 드론 붐대(220)에 결합시키게 되면 상기 전원 연결 핀(P)이 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 상부면 중앙부에 마련되어 있는 전원소켓(231)에 삽입되어 접속됨으로써 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)로부터 드론(200)으로 전원을 공급할 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 커넥터 유닛(110)은 결합 브래킷(111), 슬라이딩 체결수단(112), 전원 접속수단(113) 및, 위치 정렬 고정수단(114)을 포함할 수 있다.
상기 결합 브래킷(111)은 드론 붐대(220)에 회전 가능하게 연결될 수 있다.
예를 들면, 상기 결합 브래킷(111)은 본체부(111a) 및, 연결부(111b)를 포함할 수 있다.
상기 본체부(111a)는 상부면(T)의 양측에 한 쌍의 측면부(S)가 결합된 하부면이 개방된 형태로 형성될 수 있으며, 상기 상부면(T)에는 전원 접속수단(113)에 의해 관통되는 관통 홀(1110a)이 마련될 수 있으며, 상기 상부면(T)의 양측에 결합된 한 쌍의 측면부(S) 사이로는 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)가 슬라이딩되어 삽입되거나 배출될 수 있다.
상기 연결부(111b)는 상기 관통 홀(1110a) 양측에 위치하도록 상기 본체부(111a)의 상부면(T)에 돌출 형성되어 상기 본체부(111a)를 드론 붐대(220)에 회전 가능하게 연결시킬 수 있으며, 상기 연결부(111b)에는 전원 접속수단(113)이 상하 이동 가능하도록 슬라이딩 체결될 수 있다.
상기 슬라이딩 체결수단(112)은 상기 결합 브래킷(111)과 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되어 상기 슬라이딩 이동수단(130)을 통해 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 결합 브래킷(111) 측으로 슬라이딩 이동시킴에 따라 상기 결합 브래킷(111)에 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 슬라이딩 결합시킬 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 슬라이딩 체결수단(112)은 슬라이딩 체결 홈(112a) 및, 슬라이딩 체결 돌출부(112b)를 포함할 수 있다.
상기 슬라이딩 체결 홈(112a)은 상기 결합 브래킷(111)의 양측면 내측에 마련될 수 있다.
상기 슬라이딩 체결 돌출부(112b)는 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 양측면에 돌출 형성되어 상기 슬라이딩 이동수단(130)을 통해 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 결합 브래킷(111) 측으로 슬라이딩 이동시킴에 따라 상기 슬라이딩 체결 홈(112a)에 슬라이딩 체결될 수 있도록 한다.
상기 전원 접속수단(113)은 상기 결합 브래킷(111)에 슬라이딩 체결되어 상기 배터리 탈착유닛(120)과 결합되면서 연결부(111b)를 따라 상승되어 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 전원소켓(231)과 전원 연결 핀(P)의 접속을 해제시키고, 상기 배터리 탈착유닛(120)과 분리되면서는 상기 연결부(111b)를 따라 하강되어 전원소켓(231)에 전원 연결 핀(P)을 접속시킬 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 전원 접속수단(113)은 상하 이동 플레이트(113a), 지지플레이트(113b), 상하 이동 샤프트(113c) 및, 탄성부재(113d)를 포함할 수 있다.
상기 상하 이동 플레이트(113a)는 결합 브래킷(111)의 연결부(111b)를 따라 승강되도록 결합 브래킷(111)에 슬라이딩 체결될 수 있으며, 중앙부에는 전원 연결 핀(P)이 마련될 수 있고, 상기 전원 연결 핀(P)은 상기 결합 브래킷(111)의 관통 홀(1110a)을 관통하여 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련된 전원소켓(231)에 접속되거나 접속 해제될 수 있다.
상기 지지플레이트(113b)는 상기 결합 브래킷(111)의 상부면(T), 즉 관통 홀(1110a) 양측에 위치한 결합 브래킷(111)의 상부면(T)에 지지되도록 상기 상하 이동 플레이트(113a)의 양측에 결합될 수 있다.
또한, 상기 지지플레이트(113b)의 상부면 양측 끝단 중앙부에는 샤프트 체결부(1130b)가 돌출 형성될 수 있다.
상기 상하 이동 샤프트(113c)는 상기 한 쌍의 지지플레이트(113b)에 설치될 수 있다. 보다 상세하게 설명하면 상기 상하 이동 샤프트(113c)는 상기 지지플레이트(113b)에 돌출 형성된 샤프트 체결부(1130b)에 설치될 수 있다.
이와 같은 상하 이동 샤프트(113c)는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 배터리 탈착유닛(120)과 결합되면서 상기 배터리 탈착유닛(120)에 의해 상승될 수 있다. 상기 배터리 탈착유닛(120)에 의해 상하 이동 샤프트(113c)가 상승되면 상기 상하 이동 샤프트(113c)와 연동되어 지지플레이트(113b)와 상하 이동 플레이트(113a) 또한 연결부(111b)를 따라 슬라이딩 이동되어 상승될 수 있다. 또한, 상기 지지플레이트(113b)와 상하 이동 플레이트(113a)가 연결부(111b)를 따라 상승되면 상기 상하 이동 플레이트(113a)에 마련되어 있는 전원 연결 핀(P) 또한 상기 상하 이동 플레이트(113a)와 함께 상승됨으로써 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되어 있는 전원소켓(231)으로부터 분리되어 접속이 해제될 수 있다.
한편, 상기 배터리 탈착유닛(120)이 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상하 이동 샤프트(113c)에 결합되어 있다가 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 분리되면 상기 배터리 탈착유닛(120)에 의해 상기 상하 이동 샤프트(113c)는 하강을 하게 된다. 상기 배터리 탈착유닛(120)에 의해 상하 이동 샤프트(113c)가 하강되면 상기 상하 이동 샤프트(113c)와 연동되어 지지플레이트(113b)와 상하 이동 플레이트(113a) 또한 연결부(111b)를 따라 슬라이딩 이동되어 하강될 수 있다. 또한, 상기 지지플레이트(113b)와 상하 이동 플레이트(113a)가 연결부(111b)를 따라 하강되면 상기 상하 이동 플레이트(113a)에 마련되어 있는 전원 연결 핀(P) 또한 상기 상하 이동 플레이트(113a)와 함께 하강됨으로써 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되어 있는 전원소켓(231)에 삽입되어 접속될 수 있다.
상기 탄성부재(113d)는 상기 한 쌍의 지지플레이트(113b)를 탄성적으로 지지할 수 있도록 상기 연결부(111b)에 설치될 수 있다.
이와 같은 탄성부재(113d)는 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 배터리 탈착유닛(120)이 상하 이동 샤프트(113c)에 결합되어 지지플레이트(113b)가 상승되면 상기 지지플레이트(113c)에 의해 가압되어 압축되고, 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 배터리 탈착유닛(120)이 상하 이동 샤프트(113c)와 분리되어 상기 지지플레이트(113b)가 하강되면 원상 복원되면서 지지플레이트(113b)를 결합 브래킷(111)에 탄성적으로 밀착시킬 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 탄성부재(113d)로는 토션 스프링을 사용할 수 있다.
상기 위치 정렬 고정수단(114)은 상기 전원 접속수단(113)이 연결부(111b)를 따라 하강되면 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)가 좌우로 슬라이딩 이동되지 않도록 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 위치를 고정시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 위치 정렬 수단(114)은 상기 전원 접속수단(113)이 연결부(111b)를 따라 상승되면 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)가 좌우 슬라이딩 되도록 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 고정을 해제시킬 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 위치 정렬 고정수단(114)은 위치 정렬 홈(114a), 핀 관통 홀(114b) 및, 위치 정렬 핀(114c)을 포함할 수 있다.
상기 위치 정렬 홈(114a)은 상기 전원소켓(231)의 양측에 배치되도록 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 상부면에 복수개가 소정간격으로 마련될 수 있다.
상기 핀 관통 홀(114b)은 상기 위치 정렬 홈(114a)의 위치와 대응되도록 상기 결합 브래킷(111)에 복수개가 소정간격으로 마련될 수 있다.
상기 위치 정렬 핀(114c)은 상기 핀 관통 홀(114b)을 관통하도록 상기 전원 접속수단(113)의 지지플레이트(113b)에 복수개가 소정간격으로 결합될 수 있다.
이와 같은 위치 정렬 핀(114c)은 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상기 전원 접속수단(113)에 배터리 탈착유닛(120)이 결합되어 배터리 탈착유닛(120)에 의해 전원 접속수단(113)이 연결부(111b)를 따라 상승되면, 상기 전원 접속수단(113)의 지지플레이트(113b)와 함께 상승되어 위치 정렬 홈(114a)으로부터 이탈되어 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)가 결합 브래킷(111)을 따라 좌우 슬라이딩 될 수 있도록 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 고정을 해제시키게 된다.
한편, 상기 위치 정렬 핀(114c)은 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 전원 접속수단(113)에 결합된 배터리 탈착유닛(120)이 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 전원 접속수단(113)으로부터 분리되어 배터리 탈착유닛(120)에 의해 전원 접속수단(113)이 연결부(111b)를 따라 하강되면, 상기 전원 접속수단(113)의 지지플레이트(113b)와 함께 하강되어 위치 정렬 홈(114a)에 삽입되어 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 위치를 고정시킬 수 있도록 한다.
상기 배터리 탈착유닛(120)은 드론 스테이션(300)에 설치되어 드론(200)이 배터리를 교체하기 위해 드론 스테이션(300)에 착륙하여 배터리 교체 위치에 정렬되면 상기 커넥터 유닛(110)의 전원 접속수단(113), 즉 상하 이동 샤프트(113c)와 결합될 수 있다.
상기 배터리 탈착유닛(120)이 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 상하 이동 샤프트(113c)와 결합되면 상기 커넥터 유닛(110), 즉 전원 접속수단(113)의 상하 이동 샤프트(113c)와 지지플레이트(113b) 및 상하 이동 플레이트(113a)가 상승되며, 상기 상하 이동 플레이트(113a)가 상승됨에 따라 상하 이동 플레이트(113a)에 마련되어 있는 전원 연결 핀(P) 또한 상기 상하 이동 플레이트(113a)와 함께 상승됨으로써 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 전원소켓(231)으로부터 전원 연결 핀(P)이 분리되어 접속이 해제된다.
이와 동시에 상기 지지플레이트(113b)가 상승되면 상기 지지플레이트(113b)에 설치되어 있는 위치 정렬 핀(114c) 또한 상기 지지플레이트(113b)와 함께 상승되어 위치 정렬 홈(114a)으로부터 이탈됨으로써 커넥터 유닛(110)과 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 결합력을 해제시킬 수 있으므로, 슬라이딩 이동수단(130)을 통해 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 슬라이딩 이동시켜 커넥터 유닛(110)으로부터 제거할 수 있도록 한다.
한편, 상기 배터리 탈착유닛(120)이 도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이 커넥터 유닛(110)과 결합된 상태에서 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 슬라이딩 이동수단(130)을 작동시켜 제거한 후, 상기 커넥터 유닛(110)에 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 슬라이딩 이동수단(130)에 의해 이동시켜 슬라이딩 체결시키게 되면, 상기 배터리 탈착유닛(120)은 도 6 내지 도 7에 도시된 바와 같이 상기 커넥터 유닛(110)의 상하 이동 샤프트(113c)와 분리되면서 상기 커넥터 유닛(110)의 상하 이동 샤프트(113c)와 지지플레이트(113b) 및, 상하 이동 플레이트(113a)를 하강시키게 된다.
상기와 같이 상하 이동 플레이트(113c)와 지지플레이트(113b)가 하강을 하게 되면 상기 상하 이동 플레이트(113c)에 마련된 전원 연결 핀(P)과 지지플레이트(113b)에 마련되어 있는 위치 정렬 핀(114c) 또한 하강을 하게 되어, 전원 연결 핀(P)은 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되어 있는 전원소켓(231)에 삽입되어 접속되고, 위치 정렬 핀(114c)은 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되어 있는 위치 정렬 홈(114a)에 삽입됨으로써 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 커넥터 유닛(110)에 고정시키게 된다.
예를 들면, 상기 배터리 탈착유닛(120)은 구동수단(121), 탈착 브래킷(122) 및, 슬라이딩 가이드(123)를 포함할 수 있다.
상기 구동수단(121)은 상기 드론 스테이션(300)에 설치되는 것으로서 실린더를 사용할 수 있다.
상기 탈착 브래킷(122)은 상기 구동수단(121)과 연결되어 상기 구동수단(121)에 의해 커넥터 유닛(110) 측으로 이동되어 커넥터 유닛(110)과 결합되면서는 상기 커넥터 유닛(110)의 상하 이동 샤프트(113c)를 상승시킴에 따라 상하 이동 플레이트(113a)와 지지플레이트(113b) 또한 상승되도록 함으로써 상기 상하 이동 플레이트(113a)에 마련되어 있는 전원 연결 핀(P)을 전원소켓(231)으로부터 분리시켜 전원소켓(231)과 전원 연결 핀(P)의 접속을 해제시킬 수 있다.
한편, 상기 탈착 브래킷(122)은 상기 커넥터 유닛(110)과 결합되면서 지지플레이트(113b) 또한 상승시켜 지지플레이트(113b)에 설치되어 있는 위치 정렬 핀(114c)을 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되어 있는 위치 정렬 홈(114a)으로부터 분리시켜 커넥터 유닛(110)과 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 결합력을 해제시킬 수 있다.
이와 같이 상기 탈착 브래킷(122)이 커넥터 유닛(110)과 결합되어 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 결합력이 해제되면 슬라이딩 이동수단(130)을 작동시켜 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 슬라이딩 이동시킴으로써 커넥터 유닛(110)의 결합 브래킷(111)으로부터 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 분리하여 제거할 수 있도록 한다.
또한, 상기 탈착 브래킷(122)이 구동수단(121)에 의해 커넥터 유닛(110)의 반대 측으로 이동되어 커넥터 유닛(110)과 분리되면서는 상기 커넥터 유닛(110)의 상하 이동 샤프트(113c)를 하강시키게 된다.
상기와 같이 상하 이동 샤프트(113c)가 하강을 하게 되면 상하 이동 플레이트(113a)와 지지플레이트(113b) 또한 하강을 하게 됨으로써 상하 이동 플레이트(113a)에 마련되어 있는 전원 연결 핀(P)은 슬라이딩 이동수단(130)에 의해 결합 브래킷(111)에 슬라이딩 체결된 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되어 있는 전원소켓(231)에 삽입되어 접속되고, 상기 지지플레이트(113b)에 결합되어 있는 위치 정렬 핀(114b)은 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되어 있는 위치 정렬 홈(114a)에 삽입되어 커넥터 유닛(110)과 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 결합시키게 된다.
예를 들면, 상기 탈착 브래킷(122)은 연결판(122a) 및, 측면판(122b)을 포함할 수 있다.
상기 연결판(122a)은 상기 구동수단(121)과 슬라이딩 가이드(123)에 의해 연결될 수 있다.
상기 측면판(122b)은 연결판(122a)의 양측에 결합될 수 있으며, 상기 측면판(122b)의 내측면에는 선단부에서부터 연결판(122a) 방향으로 상향 경사지는 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)이 마련될 수 있다.
따라서, 상기 구동수단(121)에 의해 탈착 브래킷(122)을 커넥터 유닛(110) 측으로 이동시키게 되면 전원 접속수단(113)의 상하 이동 샤프트(113c)에 상기 측면판(122b)에 마련된 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)이 슬라이딩 체결되면서 상하 이동 샤프트(113c)가 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)을 따라 상승되어 커넥터 유닛(110)을 상승시키게 된다.
상기와 같이 탈착 브래킷(122)이 커넥터 유닛(110)에 결합된 상태에서 구동수단(121)을 작동시켜 탈착 브래킷(122)을 커넥터 유닛(110)의 반대 측으로 이동시키게 되면 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)에 결합되어 있는 전원 접속수단(113)의 상하 이동 샤프트(113c)가 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)을 따라 하강되어 커넥터 유닛(110)을 하강시키게 된다.
상기 슬라이딩 가이드(123)는 상기 탈착 브래킷(122)의 연결판(122a)과 연결되도록 드론 스테이션(300)에 설치되어 구동수단(121)에 의해 이동되는 탈착 브래킷(122)이 안정적으로 슬라이딩 이동되도록 가이드 할 수 있다.
여기서, 상기 슬라이딩 가이드(123)로는 LM 가이드를 사용할 수 있다.
또한, 상기 배터리 탈착유닛(120)은 위치 정렬 가이드수단(124)을 더 포함할 수 있다.
상기 위치 정렬 가이드수단(124)은 상기 탈착 브래킷(122)을 커넥터 유닛(110)과 결합시킬 시 상기 탈착 브래킷(122)의 위치를 정렬시켜 가이드 할 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 위치 정렬 가이드수단(124)은 제1 위치 정렬 블록(124a), 가이드 폴(124b), 제2 위치 정렬 블록(124c), 위치 정렬 핀(124d) 및, 탄성부재(124e)를 포함할 수 있다.
상기 제1 위치 정렬 블록(124a)은 상기 커넥터 유닛(110)의 결합 브래킷(111) 상부면(T)에 설치될 수 있으며, 상기 제1 위치 정렬 블록(124a)에는 위치 정렬 홀(1240a)이 마련될 수 있다.
상기 가이드 폴(124b)은 상기 탈착 브래킷(122)에 한 쌍이 슬라이딩 체결될 수 있다.
상기 제2 위치 정렬 블록(124c)은 상기 가이드 폴(124b)에 설치될 수 있다.
상기 위치 정렬 핀(124d)은 상기 제2 위치 정렬 블록(124c)에 설치되어 상기 탈착 브래킷(122)이 커넥터 유닛(110) 측으로 이동되면 상기 제1 위치 정렬 블록(124a)에 마련되어 있는 위치 정렬 홀(1240a)에 삽입될 수 있다.
상기 탄성부재(124e)는 상기 탈착 브래킷(122)에 대향하여 상기 제2 위치 정렬블록(124c)을 탄성 지지할 수 있도록 상기 가이드 폴(124b)에 설치될 수 있으며, 상기 탄성부재(124e)로는 코일 스프링을 사용할 수 있다.
상기 슬라이딩 이동수단(130)은 상기 배터리 탈착유닛(120)의 양측에 배치되도록 드론 스테이션(300)에 한 쌍이 설치되어, 어느 하나의 슬라이딩 이동수단(130)은 상기 커넥터 유닛(110)과의 사이에 결합력이 해제된 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 슬라이딩 이동시켜 커넥터 유닛(110)으로부터 제거하여 충전 커넥터(310) 측으로 이동시키며, 다른 하나의 슬라이딩 이동수단(130)은 충전 커넥터(310)에 의해 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 커넥터 유닛(110) 측으로 슬라이딩 이동시켜 커넥터 유닛(110)에 슬라이딩 체결시킬 수 있도록 한다.
예를 들면, 상기 슬라이딩 이동수단(130)은 구동수단(131), 슬라이딩 이송 플레이트(132), 슬라이딩 가이드(133) 및, 클램핑 블록(134)을 포함할 수 있다.
상기 구동수단(131)은 상기 드론 스테이션(300)에 설치될 수 있으며, 상기 구동수단(131)으로는 실린더를 사용할 수 있다.
상기 슬라이딩 이송 플레이트(132)는 상기 구동수단(131)에 연결될 수 있다.
상기 슬라이딩 가이드(133)는 상기 슬라이딩 이송 플레이트(132)와 연결되도록 상기 드론 스테이션(300)에 설치되어 상기 슬라이딩 이송 플레이트(132)를 가이드 할 수 있다.
여기서, 상기 슬라이딩 가이드(133)로는 LM 가이드를 사용할 수 있다.
상기 클램핑 블록(134)은 상기 슬라이딩 이송 플레이트(132) 양측에 설치되어 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 클램핑하여 커넥터 유닛(110) 측으로 이동시켜 커넥터 유닛(110)에 슬라이딩 체결시키거나, 상기 커넥터 유닛(110)에 슬라이딩 체결된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 커넥터 유닛(110)으로부터 제거할 수 있도록 한다.
다시, 도 1 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 일실시예에 의한 드론 배터리 자동 교체장치를 사용하여 랜딩 스키드 겸용 배터리를 교체하는 과정에 대하여 설명한다.
도 1 내지 도 10을 참조하면, 드론(200)이 비행을 한 후 배터리를 교체하기 위해 드론 스테이션(300)에 착륙하여 배터리 교체 위치로 위치 정렬되면, 배터리 탈착유닛(120)의 구동수단(121)이 작동되어 탈착 브래킷(122)이 슬라이딩 가이드(123)를 따라 커넥터 유닛(110) 측으로 이동을 하게 된다.
상기 탈착 브래킷(122)이 커넥터 유닛(110) 측으로 이동되면 탈착 브래킷(122)의 측면판(122b)에 마련되어 있는 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)에 전원 접속수단(113)의 상하 이동 샤프트(113c)가 슬라이딩 체결되면서 상기 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)을 따라 상승되어 상하 이동 플레이트(113a)와 지지플레이트(113b)를 상승시키게 된다.
상기와 같이 상하 이동 플레이트(113a)와 지지플레이트(113b)가 상승을 하게 되면, 상기 상하 이동 플레이(113a)트에 마련되어 있는 전원 연결 핀(P)이 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 전원소켓(231)으로부터 분리되어 접속이 해제되고, 상기 지지플레이트(113b)에 결합되어 있는 위치 정렬 핀(114c)은 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되어 있는 위치 정렬 홈(114a)으로부터 분리되어 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)와 전원 접속수단(113)의 결합을 해제시키게 된다.
상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)와 전원 접속수단(113)의 결합이 해제되면 한 쌍의 슬라이딩 이동수단(130) 중 어느 하나의 슬라이딩 이동수단(130)의 클램핑 블록(134)이 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 클램핑한 후, 구동수단(131)이 작동되어 클램핑 블록(134)이 설치되어 있는 슬라이딩 이송 플레이트(132)를 일측에 위치한 충전 커넥터(310) 측으로 이동시킴으로써 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 결합 브래킷(110)으로부터 분리시켜 충전 커넥터(310) 측으로 이동시켜 충전될 수 있도록 한다.
이후, 한 쌍의 슬라이딩 이동수단(130) 중 다른 하나의 슬라이딩 이동수단(130)은 타측에 위치한 충전 커넥터(310)에 의해 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 클램핑 한 후, 구동수단(131)이 작동되어 클램핑 블록(134)이 설치되어 있는 슬라이딩 이송 플레이트(132)를 결합 브래킷(110) 측으로 이동시켜 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 결합 브래킷(110)에 슬라이딩 체결시킨 다음 원상 복귀하게 된다.
상기 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)가 결합 브래킷(110)에 슬라이딩 체결되면 배터리 탈착유닛(120)의 구동수단(121)이 작동되어 탈착 브래킷(122)을 커넥터 유닛(110)의 반대 측으로 이동시켜 커넥터 유닛(110)의 전원 접속수단(113)으로부터 분리시키게 된다.
이때, 상기 전원 접속수단(113)의 상하 이동 샤프트(113c)는 탈착 브래킷(122)의 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)을 따라 하강을 하게 되며, 상기 상하 이동 샤프트(113c)가 하강을 하게 됨에 따라 상하 이동 플레이트(113a)와 지지플레이트(113b) 또한 하강을 하게 된다.
상기와 같이 상하 이동 플레이트(113a)와 지지플레이트(113b)가 하강을 하게 되면, 상기 상하 이동 플레이트(113a)에 마련되어 있는 전원 연결 핀(P)이 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 전원소켓(231)에 삽입되어 접속되고, 상기 지지플레이트(113b)에 결합되어 있는 위치 정렬 핀(114c)은 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되어 있는 위치 정렬 홈(114a)에 삽입됨으로써 완충된 스키드 겸용 배터리(230)와 전원 접속수단(113)을 결합시키게 됨으로써 배터리 교체 작업을 완료하게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 의한 드론 배터리 자동 교체장치(100)는 드론 붐대(220)에 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 탈착 가능하게 커넥터 유닛(110)을 통해 결합시켜 드론(200) 구동을 위한 동력을 공급한다.
따라서, 드론(200)이 지속적인 비행시간 확보를 위해 드론 스테이션(300)에 착륙하게 되어 배터리 교체를 위해 배터리 탈착유닛(120)이 작동된다 하더라도, 상기 배터리 탈착유닛(120)의 경우에는 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 드론 붐대(220)에 결합시키는 커넥터 유닛(110) 측으로 이동되거나 커넥터 유닛(110) 반대 측으로 이동되는 동작만으로 드론 붐대(220)로부터 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 결합을 해제시키거나 드론 붐대(220)에 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 결합시킬 수 있도록 한다.
또한, 상기 배터리 탈착유닛(120)에 의해 커넥터 유닛(110)으로부터 결합 해제된 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)는 슬라이딩 이동수단(130)에 의해 충전 커넥터(310) 측으로 슬라이딩 이동되어 제거되고, 완충된 교체될 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)는 슬라이딩 이동수단(130)에 의해 커넥터 유닛(110) 측으로 슬라이딩 이동되어 커넥터 유닛(110)에 슬라이딩 체결될 수 있도록 한다.
즉, 본 발명의 일실시예에 의한 드론 배터리 자동 교체장치(100)는 드론 붐대(220)의 하부에서 배터리 탈착유닛(120)과 슬라이딩 이동수단(130)의 상하 방향으로의 구동 없이 수평 방향으로의 구동만으로 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 제거하고 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 장착할 수 있도록 함으로써, 랜딩 스키드 겸용 배터리(230) 교체작업 시 드론(200)에 설치되어 있는 카메라 등과 같은 다수의 장비들과의 간섭이 발생되지 않게 된다.
이에 따라, 본 발명의 일실시예에 의한 드론 배터리 자동 교체장치(100)는 매우 심플한 구조로 신속하게 드론 배터리를 교체할 수 있으므로 배터리 교체를 위한 드론 스테이션(300)의 설비비용을 대폭 절감할 수 있으며, 드론 배터리 교체작업 시 드론(200)에 설치되어 있는 다수의 장비들과의 간섭되는 현상이 발생되지 않아 드론 스테이션(300)을 별도의 관리자 배치 없이 무인으로 관리할 수 있도록 함으로써 드론 스테이션(300)의 운영 효율성을 대폭 향상시킬 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
110 : 커넥터 유닛 111 : 결합 브래킷
112 : 슬라이딩 체결수단 113 : 전원 접속수단
114 : 위치 정렬 고정수단 120 : 배터리 탈착유닛
121 : 구동수단 122 : 탈착 브래킷
123 : 슬라이딩 가이드 130 : 슬라이딩 이동수단
131 : 구동수단 132 : 슬라이딩 이송 플레이트
133 : 슬라이딩 가이드 134 : 클램핑 블록

Claims (11)

  1. 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 드론 붐대(220)에 탈착 가능하게 결합시킴과 동시에 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련된 전원소켓(231)에 전원 연결 핀(P)을 접속시켜 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)로부터 드론(200)으로 전원을 공급할 수 있도록 하는 커넥터 유닛(110);
    상기 드론(200)이 배터리를 교체하기 위해 드론 스테이션(300)에 착륙하게 되면 커넥터 유닛(110)과 결합되면서 상기 커넥터 유닛(110)을 상승시켜 전원소켓(231)과 전원 연결 핀(P)의 접속을 해제시킴과 동시에 커넥터 유닛(110)과 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 결합력을 해제하여 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 제거할 수 있도록 하고, 상기 커넥터 유닛(110) 측으로 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)가 슬라이딩 이동되면 상기 커넥터 유닛(110)과 분리되면서 커넥터 유닛(110)을 하강시켜 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)와 커넥터 유닛(110)을 결합시킴과 동시에 전원소켓(231)과 전원 연결 핀(P)을 접속시키는 배터리 탈착유닛(120); 및
    상기 배터리 탈착유닛(120)의 양측에 배치되도록 드론 스테이션(300)에 한 쌍이 설치되어 어느 하나는 상기 커넥터 유닛(110)과의 사이에 결합력이 해제된 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 슬라이딩 이동시켜 커넥터 유닛(110)으로부터 제거하여 충전 커넥터(310) 측으로 이동시키며, 다른 하나는 충전 커넥터(310)에 의해 완충된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 커넥터 유닛(110) 측으로 슬라이딩 이동시켜 커넥터 유닛(110)에 슬라이딩 체결시킬 수 있도록 하는 슬라이딩 이동수단(130)을 포함하며,
    상기 배터리 탈착유닛(120)은,
    상기 드론 스테이션(300)에 설치되는 구동수단(121);
    상기 구동수단(121)과 연결되어 상기 구동수단(121)에 의해 상기 커넥터 유닛(110) 측으로 이동되어 커넥터 유닛(110)과 결합되면서는 상기 커넥터 유닛(110)을 상승시켜 전원소켓(231)과 전원 연결 핀(P)의 접속을 해제시킴과 동시에 커넥터 유닛(110)과 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 결합력을 해제하여 사용된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 제거할 수 있도록 하고, 상기 구동수단(121)에 의해 상기 커넥터 유닛(110)의 반대 측으로 이동되어 커넥터 유닛(110)과 분리되면서는 커넥터 유닛(110)을 하강시켜 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)와 커넥터 유닛(110)을 결합시킴과 동시에 전원소켓(231)과 전원 연결 핀(P)을 접속시키는 탈착 브래킷(122); 및
    상기 탈착 브래킷(122)과 연결되도록 상기 드론 스테이션(300)에 설치되어 상기 구동수단(121)에 의해 이동되는 탈착 브래킷(122)이 안정적으로 슬라이딩 이동되도록 가이드 하는 슬라이딩 가이드(123)를 포함하는 드론 배터리 자동 교체장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 커넥터 유닛(110)은,
    상기 드론 붐대(220)에 회전 가능하게 연결되는 한 쌍의 연결부(111b)가 마련된 결합 브래킷(111);
    상기 결합 브래킷(111)과 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되어 상기 슬라이딩 이동수단(130)을 통해 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 결합 브래킷(111) 측으로 슬라이딩 이동시킴에 따라 결합 브래킷(111)에 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 슬라이딩 결합시키는 슬라이딩 체결수단(112);
    상기 결합 브래킷(111)에 슬라이딩 체결되어 상기 배터리 탈착유닛(120)과 결합되면서 연결부(111b)를 따라 상승되어 전원소켓(231)과 전원 연결 핀(P)의 접속을 해제시키고, 상기 배터리 탈착유닛(120)과 분리되면서는 상기 연결부(111b)를 따라 하강되어 전원소켓(231)에 전원 연결 핀(P)을 접속시키는 전원 접속수단(113); 및
    상기 전원 접속수단(113)이 연결부(111b)를 따라 하강되면 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)가 좌우로 슬라이딩 이동되지 않도록 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 위치를 고정시키며, 상기 전원 접속수단(113)이 연결부를 따라 상승되면 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)가 좌우 슬라이딩 되도록 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 고정을 해제시키는 위치 정렬 고정수단(114)을 포함하는 드론 배터리 자동 교체장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 결합 브래킷(111)은,
    상기 전원 접속수단(113)에 의해 관통되는 관통 홀(1110a)이 상부면에 마련되며, 상기 상부면(T)의 양측에는 한 쌍의 측면부(S)가 결합되어 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)가 측면부(S) 사이로 슬라이딩되어 삽입되거나 배출될 수 있도록 하는 본체부(111a); 및
    상기 관통 홀(1110a) 양측에 위치하도록 상기 본체부(111a)의 상부면에 돌출 형성되어 상기 본체부(111a)를 드론 붐대(220)에 회전 가능하게 연결시키며 상기 전원 접속수단(113)이 상하 이동 가능하도록 슬라이딩 체결되는 연결부(111b)를 포함하는 드론 배터리 자동 교체장치.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 체결수단(112)은,
    상기 결합 브래킷(111)의 양측면 내측에 마련되는 슬라이딩 체결 홈(112a); 및
    상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 양측면에 돌출 형성되어 상기 슬라이딩 이동수단(130)을 통해 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 결합 브래킷(111) 측으로 슬라이딩 이동시킴에 따라 상기 슬라이딩 체결 홈(112a)에 슬라이딩 체결되는 슬라이딩 체결 돌출부(112b)를 포함하는 드론 배터리 자동 교체장치.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 전원 접속수단(113)은,
    상기 연결부(111b)를 따라 승강되도록 결합 브래킷(111)에 슬라이딩 체결되며 전원 연결 핀(P)이 마련되는 상하 이동 플레이트(113a);
    상기 결합 브래킷(111)의 상부면(T)에 의해 지지되도록 상기 상하 이동 플레이트(113a)의 양측에 결합되는 한 쌍의 지지플레이트(113b);
    상기 한 쌍의 지지플레이트(113b)에 설치되어 상기 배터리 탈착유닛(120)과 결합되면서 상기 배터리 탈착유닛(120)에 의해 상승되어 지지플레이트(113b)와 상하 이동 플레이트(113a)가 연결부(111b)를 따라 슬라이딩 이동되어 상승되도록 함으로써 전원 연결 핀(P)을 전원소켓(231)으로부터 분리시켜 접속을 해제시키고, 상기 배터리 탈착유닛(120)과 분리되면서는 상기 배터리 탈착유닛(120)에 의해 하강되어 지지플레이트(113b)와 상하 이동 플레이트(113a)가 연결부(111b)를 따라 슬라이딩 이동되어 하강되도록 함으로써 전원 연결 핀(P)을 전원소켓(231)에 접속시키는 상하 이동 샤프트(113c); 및
    상기 한 쌍의 지지플레이트(113b)를 탄성적으로 지지할 수 있도록 상기 연결부(111b)에 설치되어 상기 지지플레이트(113b)가 상승되면 압축되고 상기 지지플레이트(113b)가 하강되면 원상 복원되면서 지지플레이트(113b)를 결합 브래킷(111)에 탄성적으로 밀착시키는 탄성부재(113d)를 포함하는 드론 배터리 자동 교체장치.
  6. 제2 항에 있어서,
    상기 위치 정렬 고정수단(114)은,
    상기 전원소켓(231)의 양측에 배치되도록 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)에 마련되는 복수개의 위치 정렬 홈(114a);
    상기 위치 정렬 홈(114a)의 위치와 대응되도록 상기 결합 브래킷(111)에 마련되는 복수개의 핀 관통 홀(114b); 및
    상기 핀 관통 홀(114b)을 관통하도록 상기 전원 접속수단(113)에 결합되어 상기 전원 접속수단(113)이 연결부(111b)를 따라 하강되면 상기 전원 접속수단(113)과 함께 하강되어 위치 정렬 홈(114a)에 삽입되어 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 위치를 고정시키며, 상기 전원 접속수단(113)이 연결부(111b)를 따라 상승되면 전원 접속수단(113)과 함께 상승되어 위치 정렬 홈(114a)로부터 이탈되어 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)가 좌우 슬라이딩 되도록 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)의 고정을 해제시키는 복수개의 위치 정렬 핀(114c)을 포함하는 드론 배터리 자동 교체장치.
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 탈착 브래킷(122)은,
    상기 구동수단(121)과 슬라이딩 가이드에 연결되는 연결판(121a);
    상기 연결판(121a)의 양측에 결합되며 내측면에는 선단부에서부터 연결판(121a) 방향으로 상향 경사지는 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)이 마련되는 측면판(122b)을 포함하여,
    상기 구동수단(121)에 의해 탈착 브래킷(122)을 커넥터 유닛(110) 측으로 이동시키게 되면 전원 접속수단(113)의 상하 이동 샤프트(113c)에 상기 측면판(122b)에 마련된 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)이 슬라이딩 체결되면서 전원 접속수단(113)의 상하 이동 샤프트(113c)가 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)을 따라 상승되어 커넥터 유닛(110)을 상승시키며, 상기 구동수단(121)에 의해 탈착 브래킷(122)을 커넥터 유닛(110) 반대 측으로 이동시키게 되면 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)에 결합되어 있는 전원 접속수단(113)의 상하 이동 샤프트(113c)가 상하 이동 샤프트 승강 홈(122c)을 따라 하강되어 커넥터 유닛(110)을 하강시키는 것을 특징으로 하는 드론 배터리 자동 교체장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 배터리 탈착유닛(120)은,
    상기 탈착 브래킷(122)을 커넥터 유닛(110)과 결합시킬 시 상기 탈착 브래킷(122)의 위치를 정렬시켜 가이드 하는 위치 정렬 가이드수단(124)을 더 포함하는 드론 배터리 자동 교체장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 위치 정렬 가이드수단(124)은,
    상기 커넥터 유닛(110)에 설치되며 위치 정렬 홀(1240a)이 마련되는 제1 위치 정렬 블록(124a);
    상기 탈착 브래킷(122)에 슬라이딩 체결되는 한 쌍의 가이드 폴(124b);
    상기 한 쌍의 가이드 폴(124b)에 설치되는 제2 위치 정렬 블록(124c);
    상기 제2 위치 정렬 블록(124c)에 설치되어 상기 탈착 브래킷(122)이 커넥터 유닛(120) 측으로 이동되면 상기 위치 정렬 홀(1240a)에 삽입되는 복수개의 위치 정렬 핀(124d); 및
    상기 탈착 브래킷(122)에 대향하여 상기 제2 위치 정렬 블록(124c)을 탄성 지지할 수 있도록 상기 가이드 폴(124b)에 설치되는 탄성부재(124e)를 포함하는 드론 배터리 자동 교체장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 이동수단(130)은,
    상기 드론 스테이션(300)에 설치되는 구동수단(131);
    상기 구동수단(131)에 연결되는 슬라이딩 이송 플레이트(132);
    상기 슬라이딩 이송 플레이트(132)와 연결되도록 드론 스테이션(300)에 설치되어 상기 슬라이딩 이송 플레이트(132)를 가이드 하는 슬라이딩 가이드(133); 및
    상기 슬라이딩 이송 플레이트(132) 양측에 설치되어 상기 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 클램핑하여 커넥터 유닛(110) 측으로 이동시켜 커넥터 유닛(110)에 슬라이딩 체결시키거나, 커넥터 유닛(110)에 슬라이딩 체결된 랜딩 스키드 겸용 배터리(230)를 커넥터 유닛(110)으로부터 제거하는 클램핑 블록(134)을 포함하는 드론 배터리 자동 교체장치.
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