KR102626296B1 - 이착륙 기어 및 시스템 - Google Patents

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김형권
윤동진
정창현
이주한
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한국해양과학기술원
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Abstract

이착륙 기어 시스템이 개시된다. 본 시스템은 무인 비행체의 복수의 하부 레그 각각에 고정 가능한 이착륙 기어를 포함하며, 이착륙 기어는 중앙 바디부, 중앙 바디부의 양측면에 각각 배치되고, 중앙 바디부를 기준으로 수축 또는 팽창되며 무인 비행체에 부력을 제공 가능한 튜브, 튜브를 감싸도록 배치된 롤링 탄성체, 플렉스 센서 및 기어 제어부를 포함할 수 있다. 본 시스템이 제공됨으로써, 비행의 효율이 제고될 수 있다.

Description

이착륙 기어 및 시스템{GEAR AND SYSTEM FOR TAKEOFF AND LANDING}
본 발명은 드론과 같은 무인 비행체에 탑재되어 수상에서 부력을 제공하는 이착륙 기어 및 시스템에 관한 것이다.
드론은 군사용 무인 항공기로 개발되었으나 근래에 들어 드론의 활용 목적에 따라 다양한 크기와 성능을 가진 비행체들이 다양하게 개발되고 있다. 드론은 기업, 미디어, 개인 등을 위한 다양한 용도로 활용되어 취미 활동으로 이용 가능한 상품 또는 정글이나 오지, 화산지역, 자연재해지역, 원자력 발전소 사고지역 등 인간이 접근할 수 없는 지역에 투입되기도 한다.
이처럼, 드론과 같은 무인 비행체는 작업자가 직접 들어가기 어렵거나 힘든 환경에서 작업자를 보호하면서 필요한 촬영 또는 샘플 채취를 용이하게 수행할 수 있다.
한편, 수중 생태계의 촬영이나 수중 상태를 확인하기 위한 샘플 채취 또는 해저 지형도 촬영 등과 같이 작업자의 장시간 잠수가 필요한 경우, 작업 난이도가 높아서 잠수정이나 무인 탐사 장치 등이 사용되고 있으나, 잠수정의 경우 대여 및 이용 비용이 비싸고, 유지 보수가 어려우며, 무인 탐사 장치의 경우 적절한 위치에 배치하기 어려운 문제가 있었다.
이러한, 문제점을 해결하기 위해 종래 기술에서, 해저의 수심 및 잔해 측정 시 무인 비행체를 이용하는 방법이 개시되었으나, 무인 비행체가 물 위에 착륙하는 상황에서 부력을 갖도록 형성된 무인 비행체 본체에 의해 물 위에 부유하는 게 가능한 장점이 있었으나, 비행 상황에서는 부력을 갖기 위해 큰 부피를 갖도록 형성된 무인 비행체 본체에 의해 이동 시 큰 항력이 발생되어 무인 비행체의 속도 저하 및 비행 시간이 급격히 저하되는 단점이 발생되고 있는 실정이다.
이에, 이를 개선하는 방법이 필요하다.
한편, 상기와 같은 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 백그라운드(background) 정보로서만 제시될 뿐이다. 상기 내용 중 어느 것이라도 본 발명에 관한 종래 기술로서 적용 가능할지 여부에 관해, 어떤 결정도 이루어지지 않았고, 또한 어떤 주장도 이루어지지 않는다.
등록특허공보 제10-2306872호 (등록일: 2021.9.23.)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 무인 비행체에 탑재되어 수상에서 이착륙 기능을 제공하는 이착륙 기어 및 이착륙 기어 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 과제는, 무인 비행체에 탑재되어 착륙시에는 튜브가 팽창하도록 전개되어 부력을 발생시키고, 이륙시에는 튜브가 수축되어 부력을 감소시킴으로써, 비행 효율을 제고하는 이착륙 기어 및 이착륙 기어 시스템을 제공하는 데에 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이착륙 기어 시스템은 무인 비행체의 복수의 하부 레그(Leg) 각각에 고정 가능한 이착륙 기어를 포함할 수 있다.
상기 이착륙 기어는 중앙 바디부, 상기 중앙 바디부의 양측면에 각각 배치되고, 상기 중앙 바디부를 기준으로 수축 또는 팽창되며 상기 무인 비행체에 부력을 제공 가능한 튜브, 상기 튜브를 감싸도록 배치되어, 상기 튜브가 롤링 수축되게 하는 롤링 탄성체, 상기 튜브를 감싸도록 배치되어, 상기 튜브의 수축 및 팽창 정도를 측정하는 플렉스 센서 및 기어 제어부를 포함할 수 있다.
상기 중앙 바디부는 공기 주입구를 통해 상기 튜브에 소정의 가스를 공급하는 인플레이터, 상기 튜브의 수축을 위한 배기 밸브 및 상기 튜브의 팽창을 위한 공급 밸브를 포함할 수 있다.
상기 기어 제어부는 상기 무인 비행체로부터 튜브 팽창 명령을 수신하면, 상기 튜브가 팽창하도록 상기 공급 밸브를 제어하고, 상기 무인 비행체로부터 튜브 수축 명령을 수신하면, 상기 튜브가 수축하도록 상기 배기 밸브를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 기어 제어부는 상기 무인 비행체로부터 튜브 팽창 명령을 수신하면, 상기 플렉스 센서의 팽창 퍼센트를 0 %로 설정한 후, 상기 튜브의 팽창 퍼센트가 100 %가 되기까지 플렉스 센서를 통한 팽창률 측정을 통해 상기 튜브가 일정하게 팽창하도록 상기 공급 밸브를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 기어 제어부는, 상기 무인 비행체로부터 튜브 수축 명령을 수신하면, 상기 플렉스 센서의 팽창 퍼센트를 100 %로 설정한 후, 상기 튜브의 팽창 퍼센트가 0 %가 되기까지 플렉스 센서를 통한 수축률 측정을 통해 상기 튜브가 일정하게 수축하도록 상기 배기 밸브를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 기어 제어부는 상기 튜브의 팽창 및 수축 속도가 일정하게 유지되도록, 상기 공급 밸브 및 배기 밸브를 제어하도록 구성함으로써, 비행 중인 무인 비행체의 비행 안정성이 저하되는 현상을 저감할 수 있다.
상기 이착륙 기어는 상기 무인 비행체에 탈부착되는 구조를 갖을 수 있다.
상술한 이착륙 기어 시스템은 하부 방향을 촬영하는 카메라 또는 수면 감지 센서를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 기어 제어부는 상기 카메라 또는 수면 감지 센서를 통해 수면을 감지하여, 이륙 또는 착륙하도록 상기 공급 밸브 또는 배기 밸브를 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 이착륙 기어는 무인 비행체의 하부에 고정 가능하며, 중앙 바디부, 상기 중앙 바디부의 양측면에 각각 배치되고, 상기 중앙 바디부를 기준으로 수축 또는 팽창되며 상기 무인 비행체에 부력을 제공 가능한 튜브, 상기 튜브를 감싸도록 배치되어, 상기 튜브가 롤링 수축되게 하는 롤링 탄성체, 상기 튜브를 감싸도록 배치되어, 상기 튜브의 수축 및 팽창 정도를 측정하는 플렉스 센서 및 기어 제어부를 포함할 수 있다.
상기 중앙 바디부는 공기 주입구를 통해 상기 튜브에 소정의 가스를 공급하는 인플레이터, 상기 튜브의 수축을 위한 배기 밸브 및 상기 튜브의 팽창을 위한 공급 밸브를 포함할 수 있다.
상기 기어 제어부는 상기 무인 비행체로부터 튜브 팽창 명령을 수신하면, 상기 튜브가 팽창하도록 상기 공급 밸브를 제어하고, 상기 무인 비행체로부터 튜브 수축 명령을 수신하면, 상기 튜브가 수축하도록 상기 배기 밸브를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 기어 제어부는 상기 무인 비행체로부터 튜브 팽창 명령을 수신하면, 상기 플렉스 센서의 팽창 퍼센트를 0 %로 설정한 후, 상기 튜브의 팽창 퍼센트가 100 %가 되기까지 플렉스 센서를 통한 팽창률 측정을 통해 상기 튜브가 일정하게 팽창하도록 상기 공급 밸브를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 기어 제어부는, 상기 무인 비행체로부터 튜브 수축 명령을 수신하면, 상기 플렉스 센서의 팽창 퍼센트를 100 %로 설정한 후, 상기 튜브의 팽창 퍼센트가 0 %가 되기까지 플렉스 센서를 통한 수축률 측정을 통해 상기 튜브가 일정하게 수축하도록 상기 배기 밸브를 제어하도록 구성될 수 있다.
상기 기어 제어부는 상기 튜브의 팽창 및 수축 속도가 일정하게 유지되도록, 상기 공급 밸브 및 배기 밸브를 제어하도록 구성함으로써, 비행 중인 무인 비행체의 비행 안정성이 저하되는 현상을 저감할 수 있다.
상기 이착륙 기어는 상기 무인 비행체에 탈부착되는 구조를 갖을 수 있다.
본 발명의 다양한 실시 예들에 따르면, 무인 비행체에 탑재되어 무인 비행체가 수상에 착륙할 때 튜브를 팽창시키고 이륙할 때 튜브를 수축시키는 이착륙 기어 및 시스템이 제공됨으로써, 무인 비행체의 기능 외연이 확장될 수 있으며, 비행 효율이 제고될 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체에 탑재되는 이착륙 기어 시스템의 구조를 설명하기 위한 도면들,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이착륙 기어의 구성을 나타내는 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수상에 무인 비행체가 착륙하는 경우 튜브를 팽창시키는 이착륙 기어의 동작 과정을 설명하기 위한 시퀀스도, 그리고,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수상에 무인 비행체가 이륙하는 경우 튜브를 수축시키는 이착륙 기어의 동작 과정을 설명하기 위한 시퀀스도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 무인 비행체(Dr)에 탑재되는 이착륙 기어 시스템(1)의 구조를 설명하기 위한 도면들이다. 구체적으로, 도 1은 이착륙 기어 시스템(1)을 전체적으로 나타내는 도면, 도 2는 이착륙 기어 시스템(1)을 정면에서 바라본 도면, 도 3은 이착륙 기어 시스템(1)을 측면에서 바라본 도면이다.
이착륙 기어 시스템(1)은 수상에서 무인 비행체(Br)에 부력을 제공(보조)하는 부유 시스템으로, 무인 비행체(Dr)의 복수의 하부 레그(L1, L2) 각각에 고정 가능한 이착륙 기어(100A, 100B)(100)를 포함할 수 있다. 선택적 실시 예로, 이착륙 기어 시스템(1)은 둘 이상의 이착륙 기어를 포함할 수 있으며, 단일 이착륙 기어로만 구현될 수도 있다.
무인 비행체(Dr)는 드론일 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니며, 무인 비행체(Dr)의 하부 레그(L1, L2)는 중력 방향으로 연장되어 중력축에 대해서 기울기를 갖을 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 만약, 무인 비행체(Dr)에 하부 레그가 없는 경우, 무인 비행체(Dr)의 소정 영역(가령, 수평 날개 중 하나)에 탑재될 수도 있다.
복수의 이착륙 기어(100A, 100B)(100) 중에서 하나의 이착륙 기어(100A)(100)를 대표적으로 설명하기로 하면, 이착륙 기어(100A)(100)는 중앙 바디부(CB1)을 포함할 수 있다.
중앙 바디부(CB1)는 이착륙 기어(100A)(100)의 기준 구조물이며, 하부 레그(L1)에 일부(면)가 결합(부착)될 수 있다. 선택적 실시 예로, 중앙 바디부(CB1)는 하부 레그(L1)에 탈부착되는 형태로 구현될 수 있다.
튜브(TuA1, TuA2)는 중앙 바디부(CB1)의 양측면에 각각 배치되고, 중앙 바디부(CB1)를 기준으로 팽창 또는 수축될 수 있는데, 튜브(TuA1, TuA2)는 팽창시에는 중앙 바디부(CB1)의 반대 방향으로 펴질 수 있고, 수축시에는 중앙 바디부(CB1)의 방향으로 접힐 수 있다. 튜브(TuA1, TuA2)는 무인 비행체(Dr)에 부유성을 제공할 수 있다. 구체적으로, 튜브(TuA1, TuA2)는 무인 비행체(Dr)의 수상 착륙 시 팽창되고, 무인 비행체(Dr)의 수상 이륙 시 수축될 수 있다.
이를 위해, 중앙 바디부(CB1)는 튜브(TuA1, TuA2)에 가스(가령, Co2)를 주입하는 공기 주입구 및 공기 주입구를 통해 튜브(TuA1, TuA2)에 소정의 가스를 공급하는 인플레이터(140A)를 포함할 수 있다. 인플레이터(140A)는 공기를 주입하기 위한 카트리지를 포함할 수 있으며, 카트리지는 탈부착되는 형태로 구현될 수 있다. 또한, 가스는 카트리지에 결합 가능한 구성 내에 배치될 수 있으며, 사용 후 교체될 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 중앙 바디부(CB1)는 공기를 주입하기 위한 공급 밸브 및 공기를 외부로 유출하기 위한 배기 밸브를 포함할 수 있다. 선택적 실시 예로, 공급 밸브 및 배기 밸브는 중앙 바디부(CB1)가 아닌 다른 영역에 배치될 수 있으며, 공압 방식으로 구현될 수 있다.
튜브(TuA1, TuA2)의 팽창 및 수축을 위해, 롤링 탄성체(SpA1, SpA2) 및 플렉스 센서(130A1, 130A2)를 포함할 수 있다. 롤링 탄성체(SpA1, SpA2)는 튜브를 감싸도록 배치되어, 튜브(TuA1, TuA2)가 롤링 수축되게 할 수 있다. 플렉스 센서(130A1, 130A2)는 튜브(TuA1, TuA2)를 감싸도록 배치되어, 튜브(TuA1, TuA2)의 수축 및 팽창 정도를 측정할 수 있다.
튜브(TuA1, TuA2)가 팽창될 때, 튜브(TuA1, TuA2)의 팽창력이 롤링 탄성체(SpA1,SpA2)의 감싸는 힘보다 우세하여, 튜브(TuA1, TuA2)가 펴질 수 있으며, 튜브(TuA1, TuA2)가 수축될 때, 롤링 탄성체(SpA1,SpA2)의 감싸는 힘이 우세하여, 튜브(TuA1, TuA2)가 말리는 형태로 수축될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이착륙 기어(100)의 구성을 나타내는 블록도이다.
이착륙 기어(100)는 통신부(110), 카메라(120), 플렉스 센서(130), 인플레이터(140), 배기 밸브(150), 공급 밸브(160), 배터리(170) , 메모리(180) 및 제어부(190)를 포함할 수 있다. 상술한 구성들은 이착륙 기어(100)를 구성하는데 필수적 구성들은 아니므로, 본 명세서의 이착륙 기어(100)는 더 많은 구성 또는 더 적은 구성을 포함할 수 있다.
통신부(110)는 무인 비행체(Dr)의 제어 명령을 수신할 수 있으며, 다양한 기기와 통신하기 위한 이동 통신 모듈, 근거리 통신 모듈 등을 포함할 수 있다.
카메라(120)는 이착륙 기어(100)에 구비되어, 바다, 강 등의 수면을 감지할 수 있다. 이를 위해 비젼 인식 모듈이 카메라(120)에 구비될 수 있다. 선택적 실시 예로, 이착륙 기어(100)는 수면 감지 센서(미도시)를 구비하여, 수상에서 이륙하거나 수상에 착륙할 때, 수면을 감지할 수 있다.
플렉스 센서(130)는 디폴트 상태가 평평하게 펴진 상태이며, 구부러질 수 있는 센서이며, 튜브(가령, TuA1, TuA2)를 감싸도록 배치되어, 상기 튜브의 수축 및 팽창 정도를 측정할 수 있다. 구체적으로, 플렉스 센서(130)의 Flat Resistance가 7,000 ~ 13,000 옴으로 설정될 수 있으며, 플렉스 센서(130)가 180도로 접힐 경우, Flat Resistance가 2 배가 되도록 설정할 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부(190)는 플렉스 센서(130)를 이용하여 튜브의 팽창률 및 수축률을 측정할 수 있는데, 플렉스 센서(130)가 평평한 상태를 팽창률이 100 % 또는 수축률이 0%인 상태일 수 있으며, 튜브가 완전히 말려서 접힌 상태를 팽창률 0% 또는 수축률 100%인 상태로 설정할 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
인플레이터(140)는 튜브에 공기(가령, Co2)를 공급하는 모듈로, 공기 주입구를 통해 튜브에 소정의 가스를 공급할 수 있다.
배기 밸브(150)는 튜브의 공기를 외부로 유출하기 위한 밸브이며, 공급 밸브(160)는 튜브에 공기를 주입하기 위한 밸브이다. 해당 밸브는 공압식으로 설계될 수 있으나, 실시 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
배터리(170)는 이착륙 기어(100)에 전원을 공급하는 모듈이며, 메모리(180)는 다양한 정보를 저장할 수 있다.
이착륙 기어(100)를 제어하는 (기어)제어부(190)는 무인 비행체(Dr)로부터 팽창 명령을 수신하면, 튜브가 팽창하도록 공급 밸브(160)를 제어할 수 있으며, 무인 비행체(Dr)로부터 튜브 수축 명령을 수신하면, 튜브가 수축하도록 배기 밸브(150)를 제어하도록 구성될 수 있다.
제어부(190)는 무인 비행체(Dr)로부터 튜브 팽창 명령을 수신하면, 플렉스 센서(130)의 팽창 퍼센트를 0 %로 설정한 후, 튜브의 팽창 퍼센트가 100 %가 되기까지 플렉스 센서(130)를 통한 팽창률 측정을 통해 튜브가 일정하게(일정한 속도로) 팽창하도록 공급 밸브(160)를 제어하도록 구성될 수 있다.
이는, 튜브의 공기가 일정하게 유지되지 않는 경우를 대비하여, 제어부(190)가 튜브 팽창 명령을 수신하자마자 현재의 튜브 상태를 기준점으로 설정(팽창 퍼센트 0%)한 후, 공급 밸브(160)를 이용하여 공기(가스)를 튜브에 가득 주입(팽창 퍼센트 100%)시킬 수 있다.
즉, 제어부(190)는 튜브 팽창의 프로파일을 설정한 후, 그에 따라 가스를 튜브에 주입할 수 있다.
제어부(190)는 무인 비행체(Dr)로부터 튜브 수축 명령을 수신하면, 플렉스 센서(130)의 팽창 퍼센트를 100 %로 설정한 후, 튜브의 팽창 퍼센트가 0 %가 되기까지 플렉스 센서(130)를 통한 수축률 측정을 통해 튜브가 일정하게 수축하도록 배기 밸브(150)를 제어하도록 구성될 수 있다.
이는, 튜브의 공기가 일정하게 유지되지 않는 경우를 대비하여, 제어부(190)가 튜브 수축 명령을 수신하자마자 현재의 튜브 상태를 기준점으로 설정(팽창 퍼센트 100%)한 후, 배기 밸브(150)를 이용하여 공기(가스)를 튜브에서 외부로 유출(팽창 퍼센트 0%)시킬 수 있다.
이때, 제어부(190)가 튜브가 팽창될 때의 팽창 퍼센트와 튜브가 수축될 때의 팽창 퍼센트의 값은 서로 달라질 수 있다. 즉, 제어부(190)는 무인 비행체(Dr)로부터 제어 신호를 받는 시점을 기준으로 설정하므로, 팽창 퍼센트의 값이 서로 다를 수 있다.
선택 적 실시 예로, 제어부(190)는 무인 비행체(Dr)의 튜브 팽창 명령을 수신하면, 튜브의 팽창 퍼센트를 0%로 설정한 후, 인플레이터(140)에서 튜브로 공급되는 가스량을 측정하여, 튜브가 100% 팽창하는 가스량이 될때까지 튜브가 팽창하도록 공급 밸브(160)를 제어하도록 구성될 수 있다. 이는 튜브의 수축 시에도 동일하게 적용될 수 있다.
제어부(190)는 튜브의 팽창 및 수축 속도가 일정하게 유지되도록, 공급 밸브(160) 및 배기 밸브(150)를 제어할 수 있다. 이는, 복수의 이착륙 기어가 무인 비행체에 탑재되는 경우, 무게 중심을 일정하게 유지하기 위함이다.
선택적 실시 예로, 제어부(190)는 무인 비행체(Dr)로부터 현재 무인 비행체(Dr)의 무게 중심 정보를 입력받을 수 있으며, 상기 무게 중심 정보에 따라 각 튜브의 팽창 속도를 결정할 수 있다. 일반적으로, 제어부(190)는 등속도로 각 튜브의 팽창/수축 속도를 설정하나, 만약, 무게 중심이 한 쪽으로 기울어진 경우, 제어부(190)는 튜브에 서로 다른 량의 가스량을 주입 또는 유출하여, 무게 중심을 맞추는데 도움을 줄 수 있다. 제어부(190)는 튜브에 공기 주입/유출이 완료된 경우, 무인 비행체(Dr)가 호버링을 완료하고 수중에 랜딩하거나, 수중에서 이륙을 완료하고 다음 목적지로 이동할 수 있도록 신호를 통신부(110)를 통해 전송할 수 있다.
제어부(190)는 이착륙 기어(100) 자체적으로 카메라(120) 또는 수면 감지 센서(미도시)를 구비한 경우, 카메라(120) 또는 수면 감지 센서를 통해 수면을 감지하여, 이륙 또는 착륙하도록 공급 밸브(160) 또는 배기 밸브(150)를 제어하도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수상에 무인 비행체가 착륙하는 경우 튜브를 팽창시키는 이착륙 기어(100)의 동작 과정을 설명하기 위한 시퀀스도이다.
이착륙 기어(100)는 튜브 팽창 신호를 입력받을 수 있다(S510). 상기 입력은 무인 비행체(Dr)에서 제공할 수 있다. 선택적 실시 예로, 이착륙 기어(100)는 카메라나 수면 감지 센서르 이용하여 자체적으로 수면을 감지하는 경우, 수면 감지 시점에서 튜브 팽창 신호를 발생시킬 수 있으며, 이 경우, 이착륙 기어(100)는 무인 비행체(Dr)의 튜브 팽창 신호를 무시하거나 비활성화시킬 수 있다.
이착륙 기어(100)는 플렉스 센서를 초기화할 수 있다(S520). 이는 기준 시점을 정하는 것으로 튜브의 현재 상태를 기준으로 튜브 팽창을 수행하기 위함이다.
이착률 기어(100)는 튜브 팽창 프로파일을 설정할 수 있다(S530). 이착륙 기어(100)는 현재 상태를 팽창률 0%로 설정하고, 팽창률이 100 %가 되기까지 튜브에 공기를 주입하도록 튜브 팽창 프로파일을 설정할 수 있다. 다만, 보유한 가스량 및/또는 튜브에 주입된 공기량에 따라 설정된 팽창률이 100 %가 아닐 수 있다.
이착륙 기어(100)는 인플레이터를 작동하여(S540), 튜브에 가스를 주입할 수 있다.
이착륙 기어(100)는 설정된 튜브 팽창 프로파일에 기초하여, 튜브 팽창 제어 연산을 수행하고(S550), 공급 밸브 신호 출력(S560)하여 가스를 튜브에 주입할 수 있다.
여기서, 설정된 튜브 팽창 프로파일은 등속도로 튜브가 팽창하기 위한 설정값이나, 만약, 무인 비행체(Dr)의 무게 중심이 기울어진 경우, 무인 비행체(Dr)의 무게 중심이 기울어지지 않게 하는 설정값도 튜브 팽창 프로파일에 포함될 수 있다.
이착륙 기어(100)는 플렉스 센서를 이용하여 튜브 팽창 정도를 체크할 수 있으며(S570), 팽창 완료되는 경우(S580), 튜브 팽창 동작 완료 신호를 전송하며(S590), 대기할 수 있다.
이착륙 기어(100)는 팽창 완료되지 않은 경우(S580), 다시 튜브 팽창 제어 연산을 수행할 수 있다(S550).
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수상에 무인 비행체가 이륙하는 경우 튜브를 수축시키는 이착륙 기어(100)의 동작 과정을 설명하기 위한 시퀀스도이다.
이착륙 기어(100)는 튜브 수축 신호를 입력받을 수 있다(S510). 상기 입력은 무인 비행체(Dr)에서 제공할 수 있다. 선택적 실시 예로, 이착륙 기어(100)는 이륙 명령이 수신된 시점에서 튜브 수축 신호를 입력받은 것으로 결정하여, 이에 따를 수 있다. 이 경우, 이착륙 기어(100)는 무인 비행체(Dr)의 튜브 수축 신호를 무시하거나 비활성화시킬 수 있다.
이착륙 기어(100)는 플렉스 센서를 초기화할 수 있다(S620). 이는 기준 시점을 정하는 것으로 튜브의 현재 상태를 기준으로 튜브 수축을 수행하기 위함이다.
이착륙 기어(100)는 튜브 수축 프로파일을 설정할 수 있다(S530).
이착륙 기어(100)는 현재 상태의 팽창 퍼센트를 100%로 설정하고, 팽창 퍼센트가 0 %가 되기까지 튜브에서 공기를 유출하도록 튜브 수축 프로파일을 설정할 수 있다.
이착륙 기어(100)는 설정된 튜브 수축 프로파일에 기초하여, 튜브 수축 제어 연산을 수행하고(S540), 배기 밸브 신호 출력(S650)하여 가스를 튜브에서 외부로 유출시킬 수 있다.
이착륙 기어(100)는 플렉스 센서를 이용하여 튜브 팽창 정도를 체크할 수 있으며(S660), 수축 완료되는 경우(S670), 튜브 수축 동작 완료 신호를 전송하고(S680), 대기할 수 있다.
이착륙 기어(100)는 수축 완료되지 않은 경우(S670), 다시 튜브 수축 제어 연산을 수행할 수 있다(S640).
한편, 본 명세서에서 설명하는 기능적인 동작과 주제의 구현물들은 디지털 전자 회로로 구현되거나, 본 명세서에서 개시하는 구조 및 그 구조적인 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나, 이들 중 하나 이상의 결합으로 구현 가능하다. 본 명세서에서 설명하는 주제의 구현물들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 제어 시스템의 동작을 제어하기 위하여 혹은 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장 장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조성물 혹은 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.
본 명세서에서 "시스템"이나 "장치"라 함은 예컨대 프로그래머블 프로세서, 컴퓨터 혹은 다중 프로세서나 컴퓨터를 포함하여 데이터를 제어하기 위한 모든 기구, 장치 및 기계를 포괄한다. 제어 시스템은, 하드웨어에 부가하여, 예컨대 프로세서 펌웨어를 구성하는 코드, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 체제 혹은 이들 중 하나 이상의 조합 등 요청 시 컴퓨터 프로그램에 대한 실행 환경을 형성하는 코드를 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.
한편, 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는, 예컨대 EPROM, EEPROM 및 플래시메모리 장치와 같은 반도체 메모리 장치, 예컨대 내부 하드디스크나 외장형 디스크와 같은 자기 디스크, 자기광학 디스크 및 CD-ROM과 DVD-ROM 디스크를 포함하여 모든 형태의 비휘발성 메모리, 매체 및 메모리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서와 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그것에 통합될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 주제의 구현물은 예컨대 데이터 서버와 같은 백엔드 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 어플리케이션 서버와 같은 미들웨어 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 사용자가 본 명세서에서 설명한 주제의 구현물과 상호 작용할 수 있는 웹 브라우저나 그래픽 유저 인터페이스를 갖는 클라이언트 컴퓨터와 같은 프론트엔드 컴포넌트 혹은 그러한 백엔드, 미들웨어 혹은 프론트엔드 컴포넌트의 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 연산 시스템에서 구현될 수도 있다. 시스템의 컴포넌트는 예컨대 통신 네트워크와 같은 디지털 데이터 통신의 어떠한 형태나 매체에 의해서도 상호 접속 가능하다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 마찬가지로, 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다
이와 같이, 본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (13)

  1. 이착륙 기어 시스템으로서,
    무인 비행체의 복수의 하부 레그(Leg) 각각에 고정 가능한 이착륙 기어를 포함하며,
    상기 이착륙 기어는,
    중앙 바디부;
    상기 중앙 바디부의 양측면에 각각 배치되고, 상기 무인 비행체의 수상 착륙 시 상기 중앙 바디부의 반대 방향으로 팽창하고, 상기 무인 비행체의 수상 이륙 시 상기 중앙 바디부 방향으로 수축되며, 상기 중앙 바디부를 기준으로 수축 또는 팽창되며 상기 무인 비행체에 부력을 제공 가능한 튜브;
    상기 튜브를 감싸도록 배치되어, 상기 튜브가 롤링 수축되게 하는 롤링 탄성체;
    상기 튜브를 감싸도록 배치되어, 상기 튜브의 수축 및 팽창 정도를 측정하는 플렉스 센서; 및 기어 제어부를 포함하며,
    상기 중앙 바디부는,
    공기 주입구를 통해 상기 튜브에 소정의 가스를 공급하는 인플레이터; 상기 튜브의 수축을 위한 배기 밸브 및 상기 튜브의 팽창을 위한 공급 밸브를 포함하고,
    상기 튜브 팽창 시, 상기 튜브의 팽창력이 상기 롤링 탄성체가 상기 튜브를 감싸는 힘보다 크고,
    상기 튜브 수축 시, 상기 롤링 탄성체가 상기 튜브를 감싸는 힘보다 크도록 하여 상기 튜브가 말리는 형태로 수축되며,
    상기 기어 제어부는,
    상기 무인 비행체의 착륙 및 이륙 시 상기 무인 비행체의 무게 중심이 일정하도록 상기 무인 비행체로부터 상기 무인 비행체의 무게 중심 정보를 입력 받아 상기 튜브의 팽창 및 수축 속도를 결정하고,
    상기 튜브 내 보유 가스량 및 주입된 공기량에 따라 상기 중앙 바디부 양 측 각각의 튜브의 수축 및 팽창 속도를 조절하는,
    이착륙 기어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기어 제어부는,
    상기 무인 비행체로부터 튜브 팽창 명령을 수신하면, 상기 튜브가 팽창하도록 상기 공급 밸브를 제어하고,
    상기 무인 비행체로부터 튜브 수축 명령을 수신하면, 상기 튜브가 수축하도록 상기 배기 밸브를 제어하도록 구성되는, 이착륙 기어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기어 제어부는,
    상기 무인 비행체로부터 튜브 팽창 명령을 수신하면, 상기 플렉스 센서의 팽창 퍼센트를 0 %로 설정한 후, 상기 튜브의 팽창 퍼센트가 100 %가 되기까지 상기 플렉스 센서를 통한 팽창률 측정을 통해 상기 튜브가 일정하게 팽창하도록 상기 공급 밸브를 제어하도록 구성되는, 이착륙 기어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기어 제어부는,
    상기 무인 비행체로부터 튜브 수축 명령을 수신하면, 상기 플렉스 센서의 팽창 퍼센트를 100 %로 설정한 후, 상기 튜브의 팽창 퍼센트가 0 %가 되기까지 상기 플렉스 센서를 통한 수축률 측정을 통해 상기 튜브가 일정하게 수축하도록 상기 배기 밸브를 제어하도록 구성되는, 이착륙 기어 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 이착륙 기어는,
    상기 무인 비행체에 탈부착되는 구조를 갖는, 이착륙 기어 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    하부 방향을 촬영하는 카메라; 또는 수면 감지 센서를 포함하며,
    상기 기어 제어부는,
    상기 카메라 또는 수면 감지 센서를 통해 수면을 감지하여, 이륙 또는 착륙하도록 상기 공급 밸브 또는 배기 밸브를 제어하도록 구성되는, 이착륙 기어 시스템.
  8. 이착륙 기어로서,
    무인 비행체의 하부에 고정 가능하며,
    중앙 바디부;
    상기 중앙 바디부의 양측면에 각각 배치되고, 상기 무인 비행체의 수상 착륙시 상기 중앙 바디부의 반대 방향으로 팽창하고, 상기 무인 비행체의 수상 이륙 시 상기 중앙 바디부 방향으로 수축되며, 상기 중앙 바디부를 기준으로 수축 또는 팽창되며 상기 무인 비행체에 부력을 제공 가능한 튜브;
    상기 튜브를 감싸도록 배치되어, 상기 튜브가 롤링 수축되게 하는 롤링 탄성체;
    상기 튜브를 감싸도록 배치되어, 상기 튜브의 수축 및 팽창 정도를 측정하는 플렉스 센서; 및 기어 제어부를 포함하며,
    상기 중앙 바디부는,
    공기 주입구를 통해 상기 튜브에 소정의 가스를 공급하는 인플레이터; 상기 튜브의 수축을 위한 배기 밸브 및 상기 튜브의 팽창을 위한 공급 밸브를 포함하고,
    상기 튜브 팽창 시, 상기 튜브의 팽창력이 상기 롤링 탄성체가 상기 튜브를 감싸는 힘보다 크고,
    상기 튜브 수축 시, 상기 롤링 탄성체가 상기 튜브를 감싸는 힘보다 크도록 하여 상기 튜브가 말리는 형태로 수축되며,
    상기 기어 제어부는,
    상기 무인 비행체의 착륙 및 이륙 시 상기 무인 비행체의 무게 중심이 일정하도록 상기 무인 비행체로부터 상기 무인 비행체의 무게 중심 정보를 입력 받아 상기 튜브의 팽창 및 수축 속도를 결정하고,
    상기 튜브 내 보유 가스량 및 주입된 공기량에 따라 상기 중앙 바디부 양 측 각각의 튜브의 수축 및 팽창 속도를 조절하는,
    이착륙 기어.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기어 제어부는,
    상기 무인 비행체로부터 튜브 팽창 명령을 수신하면, 상기 튜브가 팽창하도록 상기 공급 밸브를 제어하고,
    상기 무인 비행체로부터 튜브 수축 명령을 수신하면, 상기 튜브가 수축하도록 상기 배기 밸브를 제어하도록 구성되는, 이착륙 기어.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 기어 제어부는,
    상기 무인 비행체로부터 튜브 팽창 명령을 수신하면, 상기 플렉스 센서의 팽창 퍼센트를 0 %로 설정한 후, 상기 튜브의 팽창 퍼센트가 100 %가 되기까지 상기 플렉스 센서를 통한 팽창률 측정을 통해 상기 튜브가 일정하게 팽창하도록 상기 공급 밸브를 제어하도록 구성되는, 이착륙 기어.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기어 제어부는,
    상기 무인 비행체로부터 튜브 수축 명령을 수신하면, 상기 플렉스 센서의 팽창 퍼센트를 100 %로 설정한 후, 상기 튜브의 팽창 퍼센트가 0 %가 되기까지 상기 플렉스 센서를 통한 수축률 측정을 통해 상기 튜브가 일정하게 수축하도록 상기 배기 밸브를 제어하도록 구성되는, 이착륙 기어.
  12. 삭제
  13. 제8항에 있어서,
    상기 이착륙 기어는,
    상기 무인 비행체에 탈부착되는 구조를 갖는, 이착륙 기어.

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