KR102571871B1 - 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 캐빈(10); 상기 캐빈(10)에 연결된 복수의 암(20); 상기 복수의 암(20)에 각각 설치된 프로펠러(30); 복수의 라이저(80)와 슬라이더(90)와 서스펜션 라인(92)과 캐노피(94)를 포함하여 구성된 낙하산; 및 상기 라이저(80)를 상기 복수의 암(20)에 각각 잠그는 복수의 로커 유닛(60); 을 포함하고,
상기 낙하산을 패킹한 상태로 상기 캐빈(10)의 상부에 배치하고, 비행하는 동안에 복수의 프로펠러(30) 중에 어느 하나에 문제가 발생하면, 상기 캐빈(10)을 기준으로 문제가 발생한 프로펠러(30)와 반대쪽의 대칭 위치에 배치된 로커 유닛(60)을 잠금 해제하며, 상기 낙하산을 산개하여 문제가 발생한 프로펠러(30) 쪽의 암(20)이 낙하산에 매달리도록 하는 것을 포함한다.

Description

비상 착륙 가능한 멀티로터 드론{Multi rotor drone capable of emergency landing}

본 발명은 다중 회전날개를 갖는 드론에 낙하산을 설치하고, 낙하산을 이용하여 비상 착륙할 수 있도록 하는 멀티로터 드론에 관한 것이다.

일반적으로 멀티로터 드론은 2개 이상의 프로펠러가 설치되어 있고, 프로펠러의 작동으로 양력을 발생시켜 비행할 수 있다.

멀티로터 드론은 사람이 탑승 여부에 따라 무인 항공기와 개인 항공기(PAV: Personal Air Vehicle)로 구분될 수 있다.

멀티로터 드론은 앞서 설명한 바와 같이, 프로펠러는 짝수 개수로 점대칭 형태로 배치될 수 있고, 어느 하나의 프로펠러는 멀티로터 드론의 중심을 기준으로 반대쪽에 대칭되게 배치된 프로펠러와 회전 방향이 반대일 수 있다.

멀티로터 드론은 최소한 2개의 프로펠러가 한 쌍을 이룸으로써 프로펠러가 작동할 때 양쪽 프로펠러의 회전 모멘트를 상쇄시켜 멀티로터 드론이 임의로 회전하는 것을 방지하여 비행 안전성을 확보한다.

프로펠러는 전동기의 동력을 이용하여 작동하고, 제어부의 제어에 따라 전동기에 배터리 전원을 제공하여 프로펠러의 회전수를 조절한다.

즉, 프로펠러가 양력을 발생하도록 하기 위해서는 전동기, 제어부, 통신부, 전원 등 모든 구성요소가 고장 없이 작동하여야 한다.

그러나 알 수 없는 이유로 어느 하나의 프로펠러가 작동하지 않으면 멀티로터 드론은 비행에 심각한 문제가 발생할 수 있다. 특히, 멀티로터 드론은 모든 전동기가 적절하게 제어하지 못하면 추락하여 인명 피해와 재산 피해가 발생할 수 있다.

한편으로, 멀티로터 드론은 추락을 방지하기 위하여 낙하산을 갖출 수 있다.

낙하산은 멀티로터 드론의 중량에 비례하여 캐노피의 면적을 넓게 형성하여야 하고, 이로써 낙하산의 무게가 늘어남에 따라 멀티로터 드론의 비행시간이 짧아지는 문제가 있다.

KR 10-2014-0038495 A KR 10-1496892 B1

(특허문헌 1) "Fluid structure interaction modelling of parachute soft-landing dynamics". Int. J. Numer. Meth. Fluids 2005; 47:619631. Keith Stein 1, Tayfun E. Tezduyar, Sunil Sathe, Richard Benney and Richard Charles.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 낙하산의 면적과 무게를 과도하게 늘리지 않더라도 낙하산을 이용하여 비상 착륙할 때 좀 더 안전하게 착륙할 수 있도록 하는 멀티로터 드론을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 비상 착륙을 시도하는 동안에 캐빈이 안정된 자세를 유지할 수 있도록 하는 멀티로터 드론을 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 착지하기 직전에 낙하산 당김 효과를 구현할 수 있도록 하여 지면에 닿을 때 발생할 수 있는 충격을 현저하게 낮출 수 있도록 하는 멀티로터 드론을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 캐빈(10); 상기 캐빈(10)에 연결된 복수의 암(20); 상기 복수의 암(20)에 각각 설치된 프로펠러(30); 복수의 라이저(80)와 슬라이더(90)와 서스펜션 라인(92)과 캐노피(94)를 포함하여 구성된 낙하산; 및 상기 라이저(80)를 상기 복수의 암(20)에 각각 잠그는 복수의 로커 유닛(60); 을 포함하고,

상기 낙하산을 패킹한 상태로 상기 캐빈(10)의 상부에 배치하고, 비행하는 동안에 복수의 프로펠러(30) 중에 어느 하나에 문제가 발생하면, 상기 캐빈(10)을 기준으로 문제가 발생한 프로펠러(30)와 반대쪽의 대칭 위치에 배치된 로커 유닛(60)을 잠금 해제하며, 상기 낙하산을 산개하여 문제가 발생한 프로펠러(30) 쪽의 암(20)이 낙하산에 매달리도록 한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 상기 복수의 로커 유닛(60)은, 최소한 1개가 잠금 설정이 유지되게 제어되어 모든 프로펠러(30)가 고장 나더라도 캐빈(10) 또는 암(20)이 낙하산에 매달리도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 멀티로터 드론이 착지하기 직전에 정상 작동하는 프로펠러(30)가 최대출력으로 작동하여 낙하산 당김 효과를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 복수의 에어백 유닛(110)이 각 암(20)에 설치되고, 멀티로터 드론이 착지하기 직전에 상기 에어백 유닛(110)이 작동하여 전개되면서 라이저(80)를 밀어내어 해당 라이저(80)에 장력을 형성시켜 낙하산 당김 효과를 구현할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 멀티로터 드론이 착지하기 직전의 시점이, 대기압을 바탕으로 높이를 측정하는 고도계; 감지기가 지면과 접촉하면 접촉 신호를 발생시키는 제1 높이 감지 유닛(100); 및 지면과 비접촉한 상태로 지면과의 높이를 측정하는 제2 높이 감지 유닛(102); 중에 어느 하나로부터 설정된 높이 값에 도달한 시점일 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 상기 캐빈(10)의 지붕에 배치되어 낙하산을 수납하고, 비상 착륙을 시도할 때 개방되는 컨테이너(40); 를 포함하여 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론의 상기 컨테이너(40)는, 캐빈(10)의 상부에 배치되고, 마그네틱(44)의 자력으로 닫힌 상태가 유지되며, 액추에이터(50)가 스트라이커(52)를 상승시켜 상기 컨테이너(40)를 개방하도록 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 상기 낙하산이 상기 스트라이커(52)에 얹힌 상태로 배치되어, 상기 스트라이커(52)가 상승할 때 상기 낙하산을 밀어 올릴 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 상기 스트라이커(52)의 내부에 에어백(54)을 배치하고, 상기 에어백(54)의 확장 작용으로 상기 스트라이커(52)를 밀어 올릴 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 상기 액추에이터(50)는 제1 솔레노이드(51)로 구성하고, 상기 제1 솔레노이드(51)의 작동으로 상기 스트라이커(52)를 밀어 올릴 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론의 상기 로커 유닛(60)은, 암(20)에서 상부가 개방되고 오목하게 형성된 보스(62); 상기 보스(62) 쪽으로 출몰하도록 암(20)에 설치되고 상면에 제1 경사면(65)이 형성된 트리거(64); 상기 트리거(64)가 상기 보스(62) 쪽으로 돌출되는 방향으로 상기 트리거(64)에 복원력을 작용하는 제1 스프링(66); 제어 신호에 따라 상기 트리거(64)를 후퇴시키는 제2 솔레노이드(68); 및 상기 라이저(80)에 고정되고, 측면에 상기 트리거(64)가 침투되도록 하는 그루브(72)가 형성되며, 하부에 상기 제1 경사면(65)과 접촉하도록 제2 경사면(73)이 형성된 사출 핀(70)을 포함하여 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 상기 보스(62)의 바닥에 설치되어 상기 사출 핀(70)을 밀어내는 방향으로 복원력을 작용하는 제2 스프링(66)을 포함하여 구성할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 다수의 프로펠러 중에 어느 하나의 프로펠러의 작동에 문제가 있을 때, 낙하산을 펼쳐서 비상 착륙을 시도할 수 있고, 착지하기 직전에 작동하는 프로펠러를 최대출력으로 작동시켜 양력을 발생시킴으로써 멀티로터 드론을 좀 더 안전하게 착륙하게 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 착지하기 직전에 작동하는 프로펠러를 최대출력으로 작동시킴으로써 낙하산 당김 효과를 기대할 수 있고, 이로써 낙하산의 면적과 무게를 과도하게 늘리지 않더라도 낙하산을 이용하여 비상 착륙할 때 좀 더 안전하게 착륙할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 착지하기 직전에 멀티로터 드론과 낙하산을 연결하는 라이저가 당겨지도록 함으로써, 낙하산 당김 효과를 기대할 수 있고, 낙하산 당김 효과에 따라 멀티로터 드론의 낙하 속도를 순간적으로 늦출 수 있으며, 지면에 닿을 때 충격을 현저하게 완화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론에서 낙하산이 포장된 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3부터 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론에서 낙하산을 펼치고 낙하는 상태를 보인 예시도로서, 도 3은 전체적인 구성을 보인 것이고, 도 4는 멀티로터 드론의 본체를 확대하여 보인 것이며, 도 5는 멀티로터 드론의 본체를 보인 정면도이다.
도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론에서 어느 하나의 프로펠러 작동에 문제가 발생한 상황을 보인 예시도로서, 도 6은 전체적인 구성을 보인 것이고, 도 7은 멀티로터 드론의 본체를 보인 정면도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티로터 드론을 설명하기 위한 도면이다.
도 9과 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론에서 라이저를 고정하도록 하는 로커 유닛을 설명하기 위한 도면으로써, 도 9는 라이저가 잠금 설정된 상태이고, 도 10은 라이저가 잠금 해제된 상태이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시적으로 나타낸 것이며, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예와 다르게 다양하게 변형되어 실시될 수 있음이 이해되어야 할 것이다. 다만, 본 발명을 설명하면서 관련된 공지 기능 혹은 구성요소에 대한 자세한 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명 및 구체적인 도시를 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 발명의 이해를 돕기 위하여 실제 축척대로 도시한 것이 아니라 일부 구성요소의 크기가 과장되게 도시할 수 있다.

한편, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

다른 한편, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론에 관해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론에서 낙하산이 포장된 상태를 설명하기 위한 도면이다. 도 3부터 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론에서 낙하산을 펼치고 낙하는 상태를 보인 예시도로써, 도 3은 전체적인 구성을 보인 것이고, 도 4는 멀티로터 드론의 본체를 확대하여 보인 것이며, 도 5는 멀티로터 드론의 본체를 보인 정면도이다. 도 6과 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론에서 어느 하나의 프로펠러 작동에 문제가 발생한 상황을 보인 예시도로써, 도 6은 전체적인 구성을 보인 것이고, 도 7은 멀티로터 드론의 본체를 보인 정면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 캐빈(10), 암(20), 프로펠러(30), 낙하산 및 로커 유닛(60)을 포함하여 구성한다.

캐빈(10)은 사람이 탑승하거나, 화물을 싣거나, 부가 장치를 설치하는 것일 수 있다. 부가 장치는 영상 촬영장치, 농약 살포장치, 구명장비 투척기 등일 수 있고, 멀티로터 드론의 사용 목적에 따라 부착될 수 있다.

본 명세서에서는 멀티로터 드론이라고 명칭하였으나, 본 발명의 사상은 상기 명칭에 따른 일반적인 멀티로터 드론의 의미에 한정되지 않으며, 본 발명에 따른 멀티로터 드론은 사람이 탑승하거나 화물을 싣거나 임무 장비가 장착될 수 있다.

또한, 본 발명의 기술적 사상은 자율비행 개인 항공기(Optionally Piloted Personal Air Vehicle), 무인 항공기 시스템(Unmanned Aircraft Systems), 도심형 항공 이동성(Urban Air Mobility), 무인 항공기(Unmanned Aerial Vehicle) 등 어떠한 것에도 적용될 수 있다.

또한, 본 명세서의 도 1에의 캐빈(10)은 드론의 중심부 하단에 표시되어 있으나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 캐빈은 때에 따라 드론의 중심부 상단에 위치할 수 있다. 또한, 사람이 탑승하는 PAV인지 아닌지에 따라 캐빈의 위치를 변경될 수 있다.

멀티로터 드론은 캐빈(10)에 암(20)이 연결될 수 있다. 암(20)은 캐빈(10)과 프로펠러(30)를 연결하는 구조물이며, 복수로 배치될 수 있다.

프로펠러(30)는 암(20)에 각각 설치되어 양력을 발생시키고, 멀티로터 드론이 비행할 수 있게 한다.

낙하산은 도 3에 나타낸 바와 같이, 복수의 라이저(80)와 슬라이더(90)와 서스펜션 라인(92)과 캐노피(94)를 포함하여 구성할 수 있다.

라이저(80)는 한쪽 끝부분이 캐빈(10) 또는 암(20)에 설치되고, 다른 한쪽 끝부분은 슬라이더(90)에 묶일 수 있다.

또한, 암(20)에 오목한 형태의 레일(22)이 형성될 수 있고, 상기 레일(22)에 상기 라이저(80)가 배치될 수 있으며, 이로써 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론이 일반적인 비행할 때 라이저(80)가 바람의 영향을 받지 않도록 할 수 있다.

캐노피(94)는 펼쳐졌을 때 공기 저항을 받고, 이로써 멀티로터 드론이 낙하할 때 낙하 속도를 줄이는 역할을 한다.

서스펜션 라인(92)은 캐노피(94)와 슬라이더(90)를 연결한다.

상기 로커 유닛(60)은 상기 라이저(80)를 상기 복수의 암(20)에 각각 잠그는 작용을 하고, 제어 신호에 따라 잠금 해지될 수 있다.

상기 낙하산은 패킹한 상태로 상기 캐빈(10)의 상부에 배치할 수 있다.

낙하산은 도 2에 나타낸 바와 같이, 복수의 라이저(80)를 한 다발로 모으고, 구부려 지그재그로 배치하며, 슬라이더(90)를 얹어 배치하고, 서스펜션 라인(92)을 한 다발로 모아 지그재그로 배치하며, 캐노피(94)를 펼쳐진 상태를 모아서 지그재그로 배치하거나 둘둘 말아서 배치할 수 있고, 이러한 과정은 낙하산을 패킹하는 기술이다.

낙하산 패킹 기술은 평소에는 부피를 최소화하고, 낙하산을 사용하고자 할 때 신속하고 확실하게 펼쳐질 수 있도록 하는 기술이고, 알려진 기술을 이용하는 것으로 더욱 상세한 설명은 생략한다.

멀티로터 드론은, 비행하는 동안에 알 수 없는 이유로 모든 프로펠러에서 문제가 발생하여 양력을 발생시킬 수 없는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 상황이 발생하였을 때는 도 3부터 도 5를 참조하여 상황을 대처하는 예를 설명한다.

멀티로터 드론이 비행하는 동안에 문제가 발생하여 추락할 위기에 닥치면 낙하산을 펼친다.

캐노피(94)는 펼쳐져 공기 저항을 받아 낙하 속도를 늦춘다.

서스펜션 라인(92)과 라이저(80)는 낙하산에 멀티로터 드론을 매다는 작용을 한다.

슬라이더(90)는 여러 가닥의 서스펜션 라인(92)을 한 곳으로 묶는 역할을 하여 캐노피(94)가 온전한 형태를 이루도록 한다.

낙하산의 라이저(80)는 프로펠러(30)의 개수만큼 배치될 수 있고, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은 프로펠러(30)와 라이저(80)가 4개로 배치된 예를 보인다.

좀 더 상세하게는, 프로펠러(30)는 제1~4 프로펠러(31~34)가 있고, 라이저(80)는 제1~4 라이저(81~84)가 있으며, 도 4에 상세하게 나타낸 바와 같이, 제1 프로펠러(31)의 한쪽에서 암(20)에 제1 라이저(81)가 연결된다. 마찬가지로 각 제2~4 프로펠러(32~34)의 한쪽에서 각 제2~4 라이저(82~84)가 연결된다.

멀티로터 드론은 프로펠러(30)가 다중으로 배치되고, 위에서 내려다볼 때 프로펠러(30)는 캐빈(10)을 중심으로 점대칭으로 배치되며, 어느 하나의 프로펠러(30)는 캐빈(10)을 기준으로 반대쪽에 대칭되게 배치된다.

본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 모든 구성이 정상으로 작동하는 동안에 의도한 대로 정상비행을 한다.

그러나 멀티로터 드론은 알 수 없는 이유로, 모든 프로펠러(30)가 작동하지 않아 추락할 우려가 있고, 이러하면 낙하산을 산개하여 낙하 속도를 늦추고 비상 착륙을 시도할 수 있다.

도 3부터 도 5는 모든 프로펠러(30)가 작동하지 않은 상태에서 낙하산이 펼쳐진 예를 보인 것이다.

낙하산이 펼쳐지면, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 서스펜션 라인(92)은 캐노피(94)의 자세를 유지하고, 각 제1~4 라이저(81~84)는 슬라이더(90)부터 암(20)까지의 거리가 같을 수 있으며, 이로써 캐빈(10)은 수평 자세를 안정적으로 유지할 수 있다.

한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은 비행하는 동안에 복수의 프로펠러(30) 중에 어느 하나에 문제가 발생할 수 있고, 이는 도 6과 도 7을 참조하여 설명한다.

제1 프로펠러(31)에 문제가 발생한 것으로 가정하면 상기 캐빈(10)을 기준으로 제1 프로펠러(31)와 반대쪽의 대칭 위치에 제3 프로펠러(33)가 배치되어 있고, 제3 프로펠러(33)는 정상 작동한 것으로 가정한다.

제3 프로펠러(33)가 설치된 암(20)에서 배치된 로커 유닛(60)은 잠금이 해제된다.

한편으로, 로커 유닛(60)은 잠금이 해제되는 시점을 살펴보면, 프로펠러(30)에 이상이 감지된 직후에 곧바로 이루어질 수 있고, 또는, 낙하산이 산개한 후에 이루어져도 같은 효과를 기대할 수 있다.

낙하산을 산개하면, 문제가 발생한 프로펠러(30) 쪽의 암(20)이 낙하산에 매달리도록 할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 캐빈(10)을 기준으로 대칭 위치에 배치된 프로펠러(30)가 고장 났다면, 예컨대 제2, 4 프로펠러(32, 34)가 한꺼번에 고장이면, 제2, 3 프로펠러(32, 34)와 각각 인접한 로커 유닛(60)은 잠금 상태를 계속 유지할 수 있다. 이로써 낙하산을 이용하여 낙하할 때 캐빈(10)은 균형을 유지할 수 있다.

또한, 정상적으로 작동하는 프로펠러(30)를 제어함으로써 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론의 이동 방향을 제어할 수 있다. 예를 들면, 도 6과 도 7에 나타낸 바와 같이, 제3 프로펠러(33)가 정상 작동하여 제어할 수 있다면 제3 프로펠러(33)의 회전수를 제어할 수 있다.

제3 프로펠러(33)의 회전수를 높이면 멀티로터 드론은 제3 프로펠러(33)에서 캐빈(10) 방향으로 이동할 수 있고, 반대로 제3 프로펠러(33)의 회전수를 낮추면 멀티로터 드론은 캐빈(10)에서 제3 프로펠러(33) 방향으로 이동할 수 있다.

또한, 제3 프로펠러(33)의 회전수를 적절하게 조절함으로써 캐빈(10)의 수평 자세를 안정적으로 유지하여 비행 안전성을 확보할 수 있다.

한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론의 상기 복수의 로커 유닛(60)은, 최소한 1개가 잠금 설정이 유지되게 제어되어 모든 프로펠러(30)가 고장 나더라도 캐빈(10) 또는 암(20)이 낙하산에 매달리도록 할 수 있다.

멀티로터 드론은 프로펠러(30)가 복수로 배치되는데, 모든 프로펠러(30)가 시간 차이를 갖고 임의 순서로 고장 날 수 있다.

즉, 다수의 프로펠러(30) 중에 어느 하나의 프로펠러(30)에 문제가 발생하면 앞서 설명한 바와 같이, 문제가 발생한 프로펠러(30)와 대응 위치에 배치된 로커 유닛(60)을 잠금 해제한다.

그러나 정상 작동하던 마지막 1개 프로펠러(30)마저 고장 나면, 이때는 마지막 로커 유닛(60)은 잠금 해제하지 않고 잠금 설정이 유지될 수 있게 제어된다. 이로써 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론에서 모든 프로펠러(30)가 시간 차이를 갖고 모두 고장 나더라도 낙하산의 도움으로 안정되게 비상 착륙할 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 멀티로터 드론이 착지하기 직전에 정상 작동하는 프로펠러(30)가 최대출력으로 작동하여 낙하산 당김 효과를 구현할 수 있다.

프로펠러(30)는 배터리의 전원을 이용하여 전동 모터의 동력으로 작동하지만, 특정 프로펠러(30)에 문제가 발생하여 작동하지 않으면 배터리 소모는 줄어들 수 있다.

좀 더 상세하게는, 도 7에 나타낸 바와 같이 제1 프로펠러(31)는 고장이 나서 양력을 발생하지 못하고, 낙하산에 매달린 상태일 수 있고, 제3 프로펠러(33)는 정상 작동하므로 회전수를 제어할 수 있다.

앞서 설명한 바와 같이, 고장이 발생한 프로펠러는 작동시키지 않음으로써 배터리의 전류 소비가 줄어들고, 이로써 전기 에너지는 충분할 수 있다.

어느 순간에 제3 프로펠러(33)를 최대출력으로 작동시키면 제3 프로펠러(33)는 최대 양력이 구현되므로 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은 제3 프로펠러(33) 쪽이 상승하고 반대쪽은 하강하려는 힘이 발생한다.

이로써 제1 프로펠러(31) 쪽이 하강하려는 힘이 발생하면 낙하산을 잡아당길 수 있고, 이러한 과정에서 낙하 속도를 순간적으로 현저하게 줄이는 효과가 있으며, 이러한 효과는 낙하산 당김 효과이다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 지면에 닿기 직전에 낙하산 당김 효과를 구현함으로써 지면과 닿을 때 발생할 충격을 현저하게 줄일 수 있고, 인명 피해 및 재산 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다.

이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티로터 드론에 관해서 설명한다. 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멀티로터 드론을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 도 8에 나타낸 바와 같이, 복수의 에어백 유닛(110)이 각 암(20)에 설치될 수 있고, 각 에어백 유닛(110)의 위에 각 라이저(80)가 지나가도록 배치될 수 있다.

예를 들면, 라이저(80)의 한쪽은 로커 유닛(60)에 고정되고, 다른 한쪽은 경유 고리(46)를 통과하게 배치될 수 있다.

한편으로, 경유 고리(46)는 사출 핀(70)이 통과할 수 있는 크기로 제공될 수 있고, 이로써 로커 유닛(60)에서 잠금 설정이 해제되면 사출 핀(70)이 경유 고리(46)를 통과하여 해당 라이저(80)는 자유롭게 움직일 수 있다.

이후, 멀티로터 드론이 착지하기 직전에 상기 에어백 유닛(110)이 작동할 수 있다. 에어백 유닛(110)이 전개되면 라이저(80)를 밀어낼 수 있고, 이러한 과정에서 해당 라이저(80)에 장력을 형성시켜 낙하산 당김 효과를 구현할 수 있다.

한편으로, 라이저(80)가 로커 유닛(60)에 잠긴 상태와 잠금이 해제된 상태가 있을 때, 로커 유닛(60)이 잠긴 상태에 해당하는 에어백 유닛(110)이 선별적으로 작동할 수 있다.

에어백 유닛(110)은 사용된 후에, 신제품으로 교체할 수 있고, 이로써 비상 상황에서 안전을 확보할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 멀티로터 드론이 착지하기 직전의 시점을 고도계와 제1, 2 높이 감지 유닛(100, 102) 중에 어느 하나로부터 설정된 높이 값에 도달한 시점일 수 있다.

고도계는 대기압을 바탕으로 높이를 측정하는 것이다. 좀 더 상세하게는, 높이가 높아질수록 기압이 낮아지고, 예를 들면, 고도가 9m 상승할 때마다 대략 1헥토파스칼씩 낮아지는 것으로 알려져 있다. 비행체는 피토관(Pitot Tube)의 정압공(static hole)이라는 작은 구멍을 통해 바깥 기압을 감지하고, 그 정보를 바탕으로 고도를 계산해서 고도계에 나타내는 구성이다. 즉, 고도계에서 특정한 높이(h)를 추측할 수 있다. 다만, 이런 고도 측정은 기압 측정을 통해 얻어지는 것 외에도 초음파 센서 등 다양한 센서를 통해서 처리될 수 있다.

제1 높이 감지 유닛(100)은 로프를 지면 쪽으로 늘어뜨리고, 로프 끝에 감기지를 배치한 구성이다. 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론이 낙하하여 특정한 높이(h)에 도달하면 제1 높이 감지 유닛(100)은 감지기가 지면과 접촉하면 접촉 신호를 발생시킬 수 있다.

제2 높이 감지 유닛(102)은 지면과 비접촉한 상태로 지면과의 높이를 측정할 수 있다. 예를 들면, 초음파 또는 레어저 빔을 발사하고 반사되어 오는 시간을 재어서 높이(h)를 측정할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은 특정한 높이(h) 값에 도달한 시점에 낙하산 당김 효과를 구현할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 도 1과 도 2에 나타낸 바와 같이, 컨테이너(40)를 포함하여 구성할 수 있다.

상기 컨테이너(40)는 상기 캐빈(10)의 지붕에 배치될 수 있고, 낙하산을 수납하며, 비상 착륙을 시도할 때 개방될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 평소에는 낙하산을 안전하게 보관할 수 있고, 낙하산이 임의로 펼쳐지는 것을 방지할 수 있으며, 낙하산이 임의로 펼쳐져 비행에 방해되는 것을 억제할 수 있다.

컨테이너(40)는, 도 2를 참조하여 좀 더 상세하게 설명한다. 컨테이너(40)는 캐빈(10)의 상부에 배치되고, 마그네틱(44)의 자력으로 닫힌 상태가 유지될 수 있다.

컨테이너(40)는 힌지(42)를 중심으로 회전하여 개폐될 수 있고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 좌우 양쪽으로 대칭되게 배치될 수 있으며, 양쪽의 컨테이너(40)가 맞닿는 면에 마그네틱(44)이 배치될 수 있다.

즉, 컨테이너(40)는 마그네틱(44)의 자력으로 닫힌 상태를 유지할 수 있고, 자력보다 센 힘을 작용하면 컨테이너(40)는 개방될 수 있다.

컨테이너(40)의 내부에는 액추에이터(50)가 배치될 수 있다. 액추에이터(50)는 스트라이커(52)를 상승시킬 수 있고, 스트라이커(52)가 상승함에 따라 컨테이너(40)는 밀려 올려지면서 개방될 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 낙하산을 산개할 시점에 액추에이터(50)를 작동시킴으로써 컨테이너(40)를 개방하고 낙하산을 대기 중에 노출해 낙하산이 바람에 의해 자동으로 펼쳐지도록 할 수 있다.

상기 액추에이터(50)는 스트라이커(52)를 매우 짧은 시간에 타격을 가하듯이 빠르게 상승 작용할 수 있다.

또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 낙하산이 상기 스트라이커(52)에 얹힌 상태로 배치될 수 있다. 이로써 상기 스트라이커(52)가 상승할 때 상기 낙하산을 밀어 올릴 수 있다. 즉, 낙하산은 강제로 밀어 올려 짐으로써 좀 더 빨리 펼칠 수 있다.

상기 스트라이커(52)의 내부에는 도 2에 나타낸 바와 같이, 에어백(54)을 배치할 수 있다. 상기 에어백(54)은 낙하산을 펼치도록 하는 제어 신호에 따라 확장 작용할 수 있다.

에어백(54)이 확장 작용하면 상기 스트라이커(52)를 밀어 올릴 수 있고, 에어백(54)이 확장하는 시간은 매우 짧은 시간에 순간적으로 진행되는 것으로 스트라이커(52)를 툭 밀어 올릴 수 있다.

한편으로, 에어백(54)은 화약이 폭발하면서 가스가 팽창하는 것으로써 고열이 발생할 수 있지만, 그러한 고열은 스트라이커(52)의 내부에 갇힘으로써 낙하산이 고열 때문에 훼손되는 것을 방지할 수 있다.

다른 한편으로, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 액추에이터(50)는 제1 솔레노이드(51)로 구성할 수 있다.

제1 솔레노이드(51)는 코일에 전류를 흐르게 하면 자기장이 발생하고 그 자기장은 스트라이커(52)를 순간적으로 상승 이동시킬 수 있다.

즉, 제1 솔레노이드(51)의 작동으로 상기 스트라이커(52)를 밀어 올릴 수 있고, 스트라이커(52)는 무척 짧은 시간에 순식간에 상승하는 것으로써 낙하산을 밀어 올리고 아울러 컨테이너(40)를 밀어서 개방할 수 있다.

또한, 액추에이터(50)는 제1 솔레노이드(51)를 이용함으로써 급격한 온도변화에 따라 낙하산이 훼손되는 것을 방지할 수 있다.

도 9와 도 10을 참고하여 로커 유닛(60)을 상세하게 설명한다. 도 9과 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론에서 라이저를 고정하도록 하는 로커 유닛을 설명하기 위한 도면으로써, 도 9는 라이저가 잠금 설정된 상태이고, 도 10은 라이저가 잠금 해제된 상태이다.

로커 유닛(60)은, 보스(62), 트리거(64), 제1 스프링(66), 제2 솔레노이드(68) 및 사출 핀(70)을 포함하여 구성할 수 있다.

보스(62)는 암(20)에서 상부가 개방되고 오목하게 형성될 수 있다.

트리거(64)는 상기 보스(62) 쪽으로 출몰하도록 암(20)에 설치될 수 있고 상면에 제1 경사면(65)이 형성될 수 있다.

제1 스프링(66)은 상기 트리거(64)가 상기 보스(62) 쪽으로 돌출되는 방향으로 상기 트리거(64)에 복원력을 작용할 수 있다.

제2 솔레노이드(68)는 제어 신호에 따라 작동하여 상기 트리거(64)를 후퇴시킬 수 있다.

사출 핀(70)은 각 라이저(80)에 고정될 수 있다. 또한, 사출 핀(70)은 측면에 상기 트리거(64)가 침투되도록 하는 그루브(72)가 형성될 수 있다. 또한, 사출 핀(70)은 하부에 상기 제1 경사면(65)과 접촉하도록 제2 경사면(73)이 형성될 수 있다.

사출 핀(70)을 보스(62)에 진입시키면 제1, 2 경사면(65, 73)의 상호작용에 따라 트리거(64)가 밀려날 수 있고, 제1 스프링(66)은 압축된다.

트리거(64)가 후퇴하면 사출 핀(70)은 더 진입되고, 트리거(64)가 그루브(72)와 같은 높이에 위치하면 제1 스프링(66)은 확장되어 트리거(64)를 밀어낸다. 이로써 트리거(64)의 전단부가 그루브(72)에 침투하여 사출 핀(70)을 잠근다.

낙하산을 산개하도록 하는 제어 신호가 발생하고, 복수의 로커 유닛(60) 중에 특정한 위치의 로커 유닛(60)이 잠금 해제되도록 하는 제어 신호가 발생할 수 있다. 그 제어 신호에 따라 도 10에 나타낸 바와 같이, 제2 솔레노이드(68)가 작동하고, 이로써 트리거(64)는 후퇴하여 그루브(72)에서 빠져나올 수 있다.

이후, 낙하산은 공기 저항을 받으며 펼쳐지고, 낙하산의 라이저(80)를 당기는 작동을 할 것이므로 사출 핀(70)이 보스(62)에서 이탈하여 해당 로커 유닛(60)은 잠금 해제상태가 된다.

다른 한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 착륙이 완료된 후에 낙하산을 정비하고, 사출 핀(70)을 보스(62)에 다시 장착하여 로커 유닛(60)을 잠금 설정할 수 있다.

즉, 낙하산은 정해진 사용횟수와 정해진 교체 시기가 도래할 때까지 반복하여 사용할 수 있고, 정해진 사용횟수를 초과하거나 정해진 교체 시기가 되면 새로운 낙하산으로 교체할 수 있다.

또한, 도 9와 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 보스(62)의 바닥에 제2 스프링(66)을 설치할 수 있다. 제2 스프링(66)은 상기 사출 핀(70)을 밀어내는 방향으로 복원력을 작용한다.

이로써 로커 유닛(60)은 잠금 해제될 때, 제2 스프링(66)이 확장 작용함으로써 사출 핀(70)을 좀 더 신속하고 확실하게 분리할 수 있다.

한편으로, 도 10에는 에어백 유닛(110)이 암(20)의 상측에 배치된 것을 나타냈지만, 에어백 유닛(110)의 설치 위치를 변경할 수 있다.

예컨대, 에어백 유닛(110)은 랜딩 기어(12)의 한쪽, 암(20)의 하측 및 캐빈(10)의 한쪽 등에 배치할 수 있고, 라이저(80)는 에어백 유닛(110)이 확장되었을 때 접촉할 수 있는 위치라면 어느 위치로도 배치할 수 있다.

즉, 도 10에 나타낸 바와 같이 랜딩 기어(12)의 한쪽에 에어백 유닛(110)을 설치하고, 라이저(80)는 랜딩 기어(12)를 따라 배치하여 에어백 유닛(110)이 부풀어 오르면 라이저(80)를 밀어낼 수 있고, 이로써 라이저(80)가 밀려남으로써 슬라이더(90)가 아래쪽으로 끌려 내려오는 작용으로 낙하산 당김 효과를 기대할 수 있다.

다른 한편으로, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 프로펠러(30)의 개수가 짝수인 예를 설명하였으나, 프로펠러(30)의 개수가 홀수이더라도 로크 유닛(60)과 라이저(80)를 배치할 수 있다.

좀 더 상세하게는, 프로펠러(30)와 로크 유닛(60)과 라이저(80)가 1개의 조를 이룰 수 있고, 상측에서 내려다볼 때, 프로펠러(30)는 홀수로 제공될 수 있다. 알 수 없는 이유로 여러 개의 프로펠러(30) 중에 어느 하나의 프로펠러(30)에 문제가 발생하면, 캐빈(10)을 기준으로 반대쪽에 있는 1개 또는 2개의 프로펠러(30)에 짝을 이루는 로크 유닛(60)의 잠금을 해제할 수 있다.

즉, 본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은, 여러 개의 프로펠러(30)가 배치될 때, 프로펠러(30)의 개수가 홀수와 짝수에 상관없이 적용할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 해당 업계 종사자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 멀티로터 드론은 낙하산을 이용하여 비상 착륙을 시도하는 데에 이용할 수 있다.

10: 캐빈 12: 랜딩 기어
20: 암 22: 레일
30: 프로펠러
31, 32, 33, 34: 제1, 2, 3, 4 프로펠러
40: 컨테이너 42: 힌지
44: 마그네틱 46: 경유 고리
50: 액추에이터 51: 제1 솔레노이드
52: 스트라이커
60: 로커 유닛 62: 보스
64: 트리거 65: 제1 경사면
66: 제1 스프링 68: 제2 솔레노이드
70: 사출 핀 72: 그루브
73: 제2 경사면 76: 제2 스프링
80: 라이저 81, 82, 83, 84: 제1, 2, 3, 4 라이저
90: 슬라이더 92: 서스펜션 라인
94: 캐노피
100: 높이 감지 유닛 110: 에어백 유닛

Claims (12)

1. 캐빈(10);
   상기 캐빈(10)에 연결된 복수의 암(20);
   상기 복수의 암(20)에 각각 설치된 프로펠러(30);
   복수의 라이저(80)와 슬라이더(90)와 서스펜션 라인(92)과 캐노피(94)를 포함하여 구성된 낙하산; 및
   상기 라이저(80)를 상기 복수의 암(20)에 각각 잠그는 복수의 로커 유닛(60); 을 포함하고,
   상기 낙하산을 패킹한 상태로 상기 캐빈(10)의 상부에 배치하고,
   비행하는 동안에 복수의 프로펠러(30) 중에 어느 하나에 문제가 발생하면, 상기 캐빈(10)을 기준으로 문제가 발생한 프로펠러(30)와 반대쪽의 대칭 위치에 배치된 로커 유닛(60)을 잠금 해제하며,
   상기 낙하산을 산개하여 문제가 발생한 프로펠러(30) 쪽의 암(20)이 낙하산에 매달리도록 하는 것
   을 포함하고,
   멀티로터 드론이 착지하기 직전에 정상 작동하는 프로펠러(30)가 최대출력으로 작동하여 낙하산 당김 효과를 구현하는 것
   을 포함하는 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 로커 유닛(60)은, 최소한 1개가 잠금 설정이 유지되게 제어되어 모든 프로펠러(30)가 고장 나더라도 캐빈(10) 또는 암(20)이 낙하산에 매달리도록 하는 것
   을 포함하는 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론.
   
3. 삭제
4. 캐빈(10);
   상기 캐빈(10)에 연결된 복수의 암(20);
   상기 복수의 암(20)에 각각 설치된 프로펠러(30);
   복수의 라이저(80)와 슬라이더(90)와 서스펜션 라인(92)과 캐노피(94)를 포함하여 구성된 낙하산; 및
   상기 라이저(80)를 상기 복수의 암(20)에 각각 잠그는 복수의 로커 유닛(60); 을 포함하고,
   상기 낙하산을 패킹한 상태로 상기 캐빈(10)의 상부에 배치하고,
   비행하는 동안에 복수의 프로펠러(30) 중에 어느 하나에 문제가 발생하면, 상기 캐빈(10)을 기준으로 문제가 발생한 프로펠러(30)와 반대쪽의 대칭 위치에 배치된 로커 유닛(60)을 잠금 해제하며,
   상기 낙하산을 산개하여 문제가 발생한 프로펠러(30) 쪽의 암(20)이 낙하산에 매달리도록 하는 것
   을 포함하고,
   복수의 에어백 유닛(110)이 각 암(20)에 설치되고, 멀티로터 드론이 착지하기 직전에 상기 에어백 유닛(110)이 작동하여 전개되면서 라이저(80)를 밀어내어 해당 라이저(80)에 장력을 형성시켜 낙하산 당김 효과를 구현하는 것
   을 포함하는 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론.
   
5. 제1항 또는 제4항에 있어서,
   멀티로터 드론이 착지하기 직전의 시점이,
   대기압을 바탕으로 높이를 측정하는 고도계;
   감지기가 지면과 접촉하면 접촉 신호를 발생시키는 제1 높이 감지 유닛(100); 및
   지면과 비접촉한 상태로 지면과의 높이를 측정하는 제2 높이 감지 유닛(102);
   중에 어느 하나로부터 설정된 높이 값을 검출한 시점인 것
   을 특징으로 하는 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 캐빈(10)의 지붕에 배치되어 낙하산을 수납하고, 비상 착륙을 시도할 때 개방되는 컨테이너(40);
   를 포함하는 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 컨테이너(40)는, 캐빈(10)의 상부에 배치되고, 마그네틱(44)의 자력으로 닫힌 상태가 유지되며,
   액추에이터(50)가 스트라이커(52)를 상승시켜 상기 컨테이너(40)를 개방하도록 하는 것
   을 포함하는 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 낙하산이 상기 스트라이커(52)에 얹힌 상태로 배치되어, 상기 스트라이커(52)가 상승할 때 상기 낙하산을 밀어 올리는 것
   을 포함하는 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론.
   
9. 제7항에 있어서,
   상기 스트라이커(52)의 내부에 에어백(54)을 배치하고,
   상기 에어백(54)의 확장 작용으로 상기 스트라이커(52)를 밀어 올리는 것을 포함하는 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 액추에이터(50)는 제1 솔레노이드(51)로 구성하고,
    상기 제1 솔레노이드(51)의 작동으로 상기 스트라이커(52)를 밀어 올리는 것
    을 포함하는 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 로커 유닛(60)은,
    암(20)에서 상부가 개방되고 오목하게 형성된 보스(62);
    상기 보스(62) 쪽으로 출몰하도록 암(20)에 설치되고 상면에 제1 경사면(65)이 형성된 트리거(64);
    상기 트리거(64)가 상기 보스(62) 쪽으로 돌출되는 방향으로 상기 트리거(64)에 복원력을 작용하는 제1 스프링(66);
    제어 신호에 따라 상기 트리거(64)를 후퇴시키는 제2 솔레노이드(68); 및
    상기 라이저(80)에 고정되고, 측면에 상기 트리거(64)가 침투되도록 하는 그루브(72)가 형성되며, 하부에 상기 제1 경사면(65)과 접촉하도록 제2 경사면(73)이 형성된 사출 핀(70);
    을 포함하는 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론.
    
12. 제11항에 있어서,
    상기 보스(62)의 바닥에 설치되어 상기 사출 핀(70)을 밀어내는 방향으로 복원력을 작용하는 제2 스프링(66);
    을 포함하는 비상 착륙 가능한 멀티로터 드론.