KR102651884B1 - 드론용 회피 기동 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

드론용 회피 기동 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 의한 드론용 회피 기동 장치 및 방법은 드론의 몸체와, 몸체에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러와, 접근하는 물체와의 충돌을 피하기 위해 몸체에 부착되어 비행 방향의 제동이 이루어지는 비상 제동 수단과, 접근하는 물체의 감지에 대응하여 접근하는 물체와의 거리를 측정하여 설정 거리 이내에서 비상 제동 수단을 구동시키며, 설정 거리 이내에서 프로펠러의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 조류와 같은 특정 물체가 드론으로 접근할 때 회피 기동 비행을 자율적으로 수행함으로써 드론의 피해를 방지할 수 있다.

Description

드론용 회피 기동 장치 및 방법{Avoidance maneuvering apparatus and method for dron}

본 발명은 드론의 비행 기술에 관한 것이다. 더 구체적으로는 드론의 비행시 접근하는 물체와의 충돌을 피하기 위해 회피 기동 비행이 이루어지는 드론용 회피 기동 장치 및 방법에 관한 것이다.

최근, 드론의 활용도가 확대되면서 개인 취미용 뿐 아니라, 농업용, 군사용 등등 다양한 분야에 이용되고 있다. 농업용 드론의 경우에는 방역, 방제 등에 이용될 수 있으며, 군사용 드론의 경우에는 정찰, 추적 등에 이용될 수 있다.

게다가, 드론을 이용하여 무인택배 서비스를 제공할 수 있게 되었으며, 대중교통 서비스의 제공도 앞두고 있다.

이러한 드론은 통상 몸체와, 프로펠러를 포함한 구동계와, 배터리와, 원격조정기와의 무선통신을 수행하는 원격무선통신장치를 포함하며, 부가적으로 영상을 촬영하는 카메라와, 고도 및 장애물 등을 인식하는 센서들이 구성될 수 있다.

이와 같이 구성된 드론은 통상 사람에 의해 제어되는 원격조정기를 통해 조정된다. 최근에는 드론에 장착된 카메라를 통해 원거리에서 모니터를 통해 비행 상황을 확인하면서 시뮬레이션 조정이 이루어지기도 한다.

이와 더불어 최근 드론의 자율 비행 기술도 선보이고 있는데, 지상에서의 자율 주행 기술의 발전과 더불어 자율 비행 기술도 계속적인 발전이 이루어지고 있다.

이미 항공기 및 헬리콥터의 경우에는 자동비행(AUTO FLIGHT) 및 자동운항(AUTO PILOT) 기술이 상당히 발전되어 있는 상태이다.

그런데, 드론의 자율 비행 기술은 아직 초기 단계, 즉 GPS을 기반으로 하여 지정된 특정 위치로 비행하거나 원위치로 복귀하는 정도의 기술이 개발되어 있을 뿐이다.

한편, 항공기, 헬리콥터 및 드론을 포함한 비행체는 조류 등에 의한 충돌에 심각한 피해를 입을 수 있다. 이에 조류 등을 퇴치하는 다양한 방안들이 제시되고 있으나, 경보수단, 발광수단 등을 구동시키는 정도여서 큰 효과를 기대하기는 어렵다.

더구나, 맹금류의 경우에는 드론을 먹이감으로 판단하여 공격하는 경우도 발생하고 있다.

이에 드론의 비행시에 조류 등의 특정 물체와의 충돌을 회피하는 방안이 필요한 실정이다.

문헌 1. 대한민국특허청 특허공개번호 제10-2021-0065459호, "드론용 비행 장애물 회피기동 제어 방법" 문헌 2. 대한민국특허청 특허등록번호 제10-2305307호, "에어분사 기반의 드론용 비행 장애물 회피기동 제어시스템"

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 드론의 비행시 특정 물체의 접근에 대응하여 비상 제동(공기저항판 펼침, 프로펠러 회전속도 제어)을 통해 특정 물체와의 충돌을 피하는 회피 기동 비행이 이루어질 수 있도록 하는 드론용 회피 기동 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 드론용 회피 기동 장치는, 바람직하게는 드론의 몸체; 상기 몸체에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러; 접근하는 물체와의 충돌을 피하기 위해 상기 몸체에 부착되어 비행 방향의 제동이 이루어지는 비상 제동 수단; 및 상기 접근하는 물체의 감지에 대응하여 상기 접근하는 물체와의 거리를 측정하여 설정 거리 이내에서 상기 비상 제동 수단을 구동시키며, 상기 설정 거리 이내에서 상기 프로펠러의 회전속도를 제어하는 제어부;를 포함한다.

상기 비상 제동 수단은, 상기 몸체의 상부에 일정 면적을 갖고 덮여져 있으며, 상기 몸체에 회전 가능하게 체결되어 펼침 및 접힘이 이루어지는 공기저항판; 상기 공기저항판에 결합되며 길이 방향으로 톱니가 형성된 라운드바; 및 상기 라운드바의 톱니에 체결되어 라운드바를 승하강시키는 모터;를 포함한다. 여기서, 상기 비상 제동 수단은 상기 드론이 일정 속도 이상일 경우에 동작되는 것이 바람직하다.

상기 접근하는 물체의 감지에는 상기 몸체의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 형성된 카메라가 이용되며, 상기 카메라는 1쌍의 카메라로 구성되고, 상기 1쌍의 카메라 각각은 인접하는 카메라로부터 촬영된 영상의 조합을 통해 부분적인 3차원 영상을 생성하며, 상기 부분적인 3차원 영상들을 조합하여 최종 3차원 영상을 생성하고, 상기 최종 3차원 영상으로부터 상기 접근하는 물체를 확인할 수 있다.

상기 제어부는 상기 프로펠러의 회전을 일시 정지시키고, 설정된 비행 최저 고도에서 상기 프로펠러를 재가동시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 드론용 회피 기동 방법은, 바람직하게는 접근하는 물체와의 거리를 측정하는 단계; 상기 접근하는 물체와의 거리가 설정 거리 이내일 경우에 비상 제동 수단을 구동시키는 단계; 및 상기 설정 거리 이내에서 측정된 고도에 대응하여 프로펠러의 회전속도를 제어하는 단계;를 포함한다.

상기 비상 제동 수단을 구동시키는 단계는, 모터를 구동시키는 단계; 상기 모터에 체결된 라운드바를 드론의 몸체로부터 승강시키는 단계; 및 상기 라운드바에 체결된 공기저항판이 상기 드론의 몸체로부터 펼쳐지는 단계;를 포함한다. 이 때, 상기 비상 제동 수단은 상기 드론이 일정 속도 이상일 경우에 동작되는 것이 바람직하다.

상기 측정된 고도가 설정값 이상일 경우에 상기 프로펠러의 회전을 일시 정지시키고, 설정된 비행 최저 고도에서 상기 프로펠러를 재가동시킬 수 있다.

상기 접근하는 물체의 감지에는 상기 몸체의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 형성된 카메라가 이용되며, 상기 카메라는 1쌍의 카메라로 구성되고, 상기 1쌍의 카메라 각각은 인접하는 카메라로부터 촬영된 영상의 조합을 통해 부분적인 3차원 영상을 생성하며, 상기 부분적인 3차원 영상들을 조합하여 최종 3차원 영상을 생성하고, 상기 최종 3차원 영상으로부터 상기 접근하는 물체를 확인하고 상기 접근하는 물체와의 거리를 측정할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 드론용 회피 기동 장치 및 방법에 따르면, 조류와 같은 특정 물체가 드론으로 접근할 때 회피 기동 비행을 자율적으로 수행함으로써 드론의 피해를 방지할 수 있다.

또한, 맹금류와 같은 조류의 추적이 있을 경우에도 회피 기동 비행을 통해 맹금류의 추적에서 벗어날 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 적용례로서, 조류 퇴치 시스템에 적용된 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 비상 제동 수단의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 승하강 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 드론에 형성된 카메라의 구성개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 제어회로블록도이다.
도 7은 본 발명의 적용례로서, 조류 퇴치 방법에 적용된 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예로서, 조류 발견시 드론의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 이동 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 조류 몰이 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 비상 제동 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예로서, 스테이션 복귀시 드론의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.

발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 "~수단", "~부", "~모듈", "~블록"으로 명명된 구성요소들은 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이들 각각은 소프트웨어 또는 하드웨어, 또는 이들의 결합에 의하여 구현될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 드론용 회피 기동 장치 및 방법이 구현된 일 예를 특정한 실시예를 통해 설명하기로 한다.

여기서, 설명의 편의를 위해, 농업을 보호하기 위해 조류를 퇴치하는 과정에 드론용 회피 기동 장치 및 방법이 적용되는 경우에 대해 설명하기로 한다. 물론, 본 발명의 드론용 회피 기동 장치 및 방법은 항공기 이착륙장 등에 적용될 수도 있을 뿐 아니라, 조류에 한정되지 않고 드론에 접근하여 모든 대상에 적용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 적용례로서, 조류 퇴치 시스템에 적용된 개념도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 조류 퇴치 시스템은 드론(1)과, 드론(1)에 충전을 수행하는 스테이션(2)과, 조류를 감지하는 센서군(3)을 포함한다.

여기서, 센서군(3)은 망(Network)을 형성하며, 관리 영역이 커질 경우에 AP(Access Point)를 구성할 수 있다. 즉, 센서군(3)에서 생성되는 조류 감지 신호가 AP를 통해 드론(1)에 전송될 수 있도록 구성할 수 있다.

한편, 센서군(3)을 구성하는 센서로는 적외선 센서(31), 근접 센서(32) 등을 이용할 수 있다. 일례로서, 조류의 감지에는 적외선 센서(31)를 이용할 수 있으며, 농업 구역(P1)(또는 항공기 이착륙 영역)과 조류 구역(P2)(조류 서식지, 철새 도래지)을 구분하는데 근접 센서(32)를 이용할 수 있다.

이와 같이 구성된 드론(1)을 이용한 조류 퇴치 시스템에서는, 센서군(3)의 특정 적외선 센서(31)로부터 조류 감지 신호가 생성되면, 조류 감지 신호 및 센서 고유 번호가 드론(1)으로 전송된다.

이에, 드론(1)은 조류 감지 신호에 의해 자동 기동이 이루어지게 되며, 스테이션(2)으로부터 이륙하여 센서 고유 번호를 갖는 해당 센서의 위치로 자율 비행을 수행한다.

이후, 드론(1)은 자율 비행을 통해 근접 센서(32)가 위치하는 곳까지 조류 몰이를 수행하여 조류들을 지정된 조류 구역(P2)으로 이동시킨다. 이 때, 조류 몰이시 조류가 역비행하여 드론(1)으로 접근하면, 조류와 충돌을 피하기 위해 회피 기동 비행을 수행한다. 이에 드론(1)은 급하강 비행 또는 급하강 선회 비행이 이루어질 수 있다.

조류들이 조류 구역(P2)으로 이동된 것을 확인한 후, 드론(1)은 최초 위치인 스테이션(2)으로 복귀한다.

복귀 후, 드론(1)은 스테이션(2)으로부터 충전이 이루어지게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 구성도이다.

도 2를 참조하면, 드론(1)은 몸체(11)와, 몸체(11)의 외부에 부착된 비상 제동 수단(12)과, 몸체(11)에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러(13)와, 몸체(11)에 결합되어 지면으로부터 몸체(11)를 지지하는 착륙 장치(14)(랜딩 기어)를 포함한다.

한편, 비상 제동 수단(12)은 드론(1)이 일정 속도 이상일 경우에 동작하여 비행 방향에 저항력을 생성하게 하고, 급하강 비행이 이루어질 수 있도록 한다.

또한, 프로펠러(13)는 몸체(11)에서 연결되어 연장되는 연결바(15)의 말단에 형성시키는 것이 바람직하다. 이는 프로펠러(13)의 양력을 방해하는 요소를 제거하기 위한 것이다. 추가적으로, 프로펠러(13)의 양력을 방해하는 요소를 최소화하기 위해, 연결바(15) 및 착륙 장치(14)의 두께, 부피, 폭 등은 최소화시키는 것이 바람직하다.

그리고, 착륙 장치(14)는 몸체(11) 또는 연결바(15)에 체결될 수 있다. 본 실시예에서는 착륙 장치(14)가 몸체(11)에 체결된 경우를 예시하고 있다.

한편, 드론(1)의 몸체(11) 내부에는 프로펠러 구동부가 내설되는데, 프로펠러 구동부는 프로펠러(13)에 체결되는 모터와, 모터에 흐르는 전류량을 조절하는 ESC(Electronic Speed Controller)와, 원격 제어 신호 또는 자율 제어 신호에 대응하여 ESC를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.

컨트롤러는 드론(1)의 기울기를 측정하는 센서와 드론(1)의 가속도를 측정하는 센서를 포함하며, 이들 센서를 통해 드론(1)의 자세를 제어한다.

또한, 컨트롤러는 기압을 측정하는 센서(기압계)를 포함하며, 이 센서를 통해 드론(1)의 고도를 측정한다. 물론, 고도 측정에는 다양한 센서가 이용될 수 있으며, 예를 들어 초음파 센서 등을 이용할 수 있다.

프로펠러(13)는 짝수개로 구성되며, 일례로서 프로펠러(13)가 4개 구성된 경우에, 몸체(11)를 중심으로 대칭으로 형성된 제1,2 프로펠러가 동일한 방향으로 회전하면, 나머지 제3,4 프로펠러는 반대 방향으로 회전하게 된다.

제1,3 프로펠러와 제2,4 프로펠러, 제2,3 프로펠러와 제1,4 프로펠러의 회전속도 제어를 통해 전후좌우 비행이 이루어지게 되며, 제1,2 프로펠러의 정지 또는 회전속도 감소를 통해 제1방향 회전(예를 들어, 우회전)이 이루어지게 되고, 제3,4 프로펠러의 정지 또는 회전속도 감소를 통해 제2방향 회전(예를 들어, 좌회전)이 이루어지게 된다. 여기서, 프로펠러(13)의 회전속도 제어는 배터리에서 ESC에 공급되는 전류량을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 본 발명에서는 비상 제동 수단(12)의 동작과 함께 프로펠러(13)의 회전속도 제어를 통해 회피 기동 비행을 수행할 수 있다. 회피 기동 비행을 위해 프로펠러(13)의 회전을 일시 중지시킬 수 있다.

제1,2,3,4 프로펠러의 회전속도의 추력과 중력이 동일하면 정지비행(호버링)이 이루어지게 된다.

한편, 정지비행시 바람 등의 외부환경에 의해 수평자세가 틀어지면, 제1,2,3,4 프로펠러 각각의 회전속도 제어를 통해 수평자세를 유지하게 된다.

또한, 정지비행 또는 비행시 장애물이 발견되면, 제1,2,3,4 프로펠러 각각의 회전속도 제어를 통해 장애물을 피하는 회피 비행을 수행하게 된다.

도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 비상 제동 수단의 개념도이다.

도 3을 참조하면, 비상 제동 수단(12)은 일정 면적을 갖고 몸체(11)의 상부에 덮여져 있으며, 몸체(11)에 회전 가능하게 체결되어 펼침 및 접힘이 이루어지는 공기저항판(121)과, 공기저항판(121)에 결합되며 길이 방향으로 톱니가 형성된 라운드바(122)와, 라운드바(122)의 톱니에 체결되어 라운드바(122)를 승하강시키는 모터(123)를 포함한다.

한편, 라운드바(122)의 단부에는 스토퍼 등이 형성될 수 있다.

이와 같이 구성된 비상 제동 수단(12)은 조류 몰이 과정 중에 조류가 역비행하여 드론(1)으로 접근할 때, 설정 거리 이내로 접근한 것으로 판단되면, 조류와 드론(1)의 충돌을 피하기 위해 모터(123)를 구동시켜 공기저항판(121)을 펼친다. 이와 동시에 프로펠러(13)의 구동을 모두 정지시킬 수 있다. 이에 드론(1)은 급하강 비행이 이루어질 수 있다.

본 실시예에서는 프로펠러(13)의 구동을 모두 정지시키는 경우에 대해 설명하고 있으나, 공기저항판(121)을 펼치면서 프로펠러(13)의 구동을 선택적으로 제어하여 좌우 급하강 선회 비행 등을 수행할 수 있을 것이다.

한편, 드론(1)이 일정 속도 이상일 경우에는, 도시된 바와 같이, 몸체가 기울어진 상태이므로 공기저항판(121)을 몸체(11)로부터 30° ~ 60° 사이에서 펼치는 것이 바람직하다. 이 때, 공기저항판(121)이 펼쳐지는 방향이 일정하므로 드론(1)의 전진 비행 방향은 고정될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 승하강 개념도이다.

도 4를 참조하면, 드론(1)은 배터리 충전을 위해 스테이션(2)에 안착 및 하강이 이루어지게 된다.

이를 위해 착륙 장치(14)에는 길이 방향으로 나사산이 형성될 수 있으며, 몸체(11)에는 나사산에 맞물리는 기어 및 모터가 형성될 수 있다. 즉, 랙 앤 피니언 방식의 구조를 통해 몸체(11)를 승하강시킬 수 있다. 몰론, 다양한 엘리베이션 방식을 이용할 수 있다.

스테이션(2)은 통상의 교류전원이 인가되는 코일(21)이 형성되어 있다.

한편, 드론(1)의 몸체(11) 하부에는 충전코일(16)이 내설되어 있으며, 충전코일(16)은 배터리에 접속되어 있다.

이에 드론(1)의 몸체(11)를 하강시켜 스테이션(2)에 근접시킴에 따라 무선 충전이 이루어질 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 드론에 형성된 카메라의 구성개념도이다.

도 5를 참조하면, 드론(1)은 몸체(11)의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 카메라(17)가 배치되어 있으며, 이 6축 카메라(17) 각각은 1쌍의 카메라(17)로 구성되어 있다. 즉, 6축 카메라(17) 각각은 2개의 카메라(17)로 구성되어 있다.

이를 통해 3차원 공간 상에 존재하는 모든 물체를 촬영 및 인식할 수 있다.

즉, 각 방향에 형성된 2개의 카메라(17)는 물체를 인식할 뿐 아니라 거리도 측정할 수 있으며, 각 방향에 형성된 2개의 카메라(17) 각각은 인접하는 카메라(17)로부터 촬영된 영상의 조합하여 부분적인 3차원 영상을 생성하고, 부분적인 3차원 영상을 모두 조합하여 최종 3차원 영상을 생성한다.

예를 들어, 전방 좌측에 형성된 카메라(17)는 상방, 좌측방, 하방에 형성된 인접 카메라(17)의 영상과의 조합을 통해 전방 좌측 공간의 영상을 생성하다.

이와 같은 원리를 통해, 몸체(11)를 중심으로 하여, 전방 공간, 전방 우측 공간, 전방 좌측 공간, 좌측 공간, 우측 공간, 후방 공간, 후방 우측 공간, 후방 좌측 공간의 영상을 생성하여 최종적으로 이들을 모두 조합시킴으로써 3차원 영상을 생성할 수 있다. 이때, 이들 영상의 조합에 필요한 영상 처리 과정은 한국특허등록 제10-1891201호의 과정에 따른 영상 보정이 이루어질 수 있다.

이와 같이, 6축 방향에 형성된 2개의 카메라(17)는 접근하는 특정 물체(조류)를 인식할 뿐 아니라 특정 물체와의 거리도 측정할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 제어회로블록도이다.

도 6을 참조하면, 드론(1)은 드론(1)의 위치 신호를 생성하는 GPS(111)(Global Positioning System)와, 6축 카메라(17)로부터 촬영된 영상을 조합하여 특정 물체에 대한 인식 및 거리를 분석하는 영상 분석부(113)와, 조류 감지 신호 및 원격 제어 신호를 포함한 무선 신호를 수신하는 무선 통신부(115)와, 드론(1)의 고도를 측정하는 고도 측정부(117)와, 프로펠러(13)를 구동시키는 프로펠러 구동부(119)와, 분석된 영상으로부터 프로펠러(13)의 구동을 실시간으로 자율 제어하는 자율 구동부(121)와, 조류 퇴치 경보, 조류 퇴치 발광을 출력하는 경보부(123)와, 영상 분석부(113)를 통해 조류와의 거리를 확인하여 설정 거리 이내에서 비상 제동을 수행하는 비상 제동 구동부(125)와, 드론(1)의 몸체(11)를 승하강시키는 승하강 구동부(127)와, 배터리를 충전하는 무선 충전부(129)와, 각 부로부터 입력되는 신호에 대응하여 미리 설정된 알고리즘에 따라 출력신호를 생성하는 제어부(131)를 포함한다.

이와 같이 구성된 드론(1)은 GPS(111)를 통해 스테이션(2) 위치를 저장하고 있으며, 조류 퇴치를 위한 비행 중 현재 위치에 기반하여 조류 구역(P2)을 목적지로 설정하여 자율 비행을 수행한다.

조류 퇴치를 위한 비행 중 실시간으로 조합되는 영상을 분석하여 조류의 비행 방향을 확인하고 조류 몰이 방향을 실시간으로 재설정하여 자율 구동부(121)로 제어 신호를 전달한다. 또한 조류 퇴치를 위한 비행 중 장애물을 회피하기 위한 제어 신호를 생성하여 자율 구동부(121)로 전달한다. 이에 프로펠러 구동부(119)는 실시간으로 각 프로펠러(13)의 회전속도를 제어하여 자율 비행이 이루어지도록 한다. 이 때, 조류 몰이에는 조류 퇴치 경보, 조류 퇴치 발광 등의 방법이 선택적으로 이용될 수 있다. 그리고, 조류 몰이시 영상 분석부(113)를 통해 조류가 역비행하여 드론(1)으로 접근하는 것이 확인되면, 조류와의 거리를 확인하여 설정 거리 이내일 경우에 접근 신호를 자율 구동부(121)로 전달하여 회피 기동 비행을 수행한다. 이에 드론(1)은 급하강 비행 또는 급하강 선회 비행이 이루어진다.

한편, 조류 퇴치를 위한 비행 중 드론(1)의 고도를 측정하여 설정된 최저 고도를 유지하도록 한다.

조류 몰이를 통해 조류들이 조류 구역(P2)으로 이동된 것이 확인되면, 드론(1)은 스테이션(2)으로 복귀하게 되는데, 스테이션(2)에 드론(1)이 안착되면 드론(1)은 몸체(11)를 하강시켜 스테이션(2)에 근접시킴으로써 무선 충전을 수행한다.

그러면, 여기서 상기와 같이 구성된 장치를 이용한 본 발명의 드론용 회피 기동 방법에 대해 설명하기로 한다.

여기서, 본 발명의 드론용 회피 기동 방법은 제어부(131)의 제어에 의해 수행되어질 수 있다.

도 7은 본 발명의 적용례로서, 조류 퇴치 방법에 적용된 흐름도이다.

도 7을 참조하면, 시스템 구동이 이루어지면(S1), 센서군(3)에서는 조류 감지 작업을 수행하게 되며, 드론(1)은 몸체(11)를 하강시켜 스테이션(2)으로부터 무선 충전을 수행한다(S2).

한편, 센서군(3)의 특정 센서로부터 조류 감지 신호가 생성되면(S3), 해당 특정 센서는 조류 감지 신호와 자신의 센서 고유 번호를 드론(1)으로 전송한다(S4).

이에 드론(1)은 조류 감지 신호에 의해 자동 기동이 이루어지게 되며(S5), 드론(1)의 몸체(11)를 스테이션(2)으로부터 승강시킨 후 이륙하여 센서 고유 번호를 갖는 해당 센서의 위치로 자율 비행을 수행한다(S6).

자율 비행시, 6축 카메라(17)를 이용하여 3차원 영상을 실시간으로 조합 생성하여 장애물을 회피하는 자율 비행을 수행하며, 3차원 영상으로부터 조류가 확인되면(S7), 조류 퇴치 경보, 조류 퇴치 발광 등의 방법을 이용하여 조류 몰이를 수행한다(S8).

이 때, 드론(1)의 현재 위치와 미리 지정된 조류 구역(P2)의 위치를 기반으로 하여 조류 몰이가 이루어지게 된다. 또한, 조류의 비행 방향이 실시간으로 변화되므로 3차원 영상을 분석하여 조류 몰이 방향을 실시간으로 제어하는 자율 비행을 수행한다.

여기서, 조류가 급선회하여 드론(1)에 접근할 경우에(S9), 조류와의 거리를 측정하고, 조류와의 거리가 설정 거리 이내일 경우에 비상 제동 수단(12)을 구동시킨다. 이와 동시에 프로펠러(13)의 회전을 일시 정지시키거나 회전속도를 감속하여 급하강 비행 또는 급하강 선회 비행이 이루어지도록 한다(S10).

한편, 농업 구역(P1)과 조류 구역(P2) 사이에 미리 설치된 근접 센서(32)와의 거리가 설정 거리 이내로 접근하게 되면, 조류 몰이를 종료한다(S11).

조류 몰이가 종료되면, 드론(1)은 최초 위치인 스테이션(2)으로 복귀하는 자율 비행을 수행하게 되며, 드론(1)이 스테이션(2)에 안착되면, 드론(1)은 몸체(11)를 하강시켜 무선 충전을 수행한다(S12).

도 8은 본 발명의 일 실시예로서, 조류 발견시 드론의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 8을 참조하면, 농업 구역(P1)에는 미리 지정된 위치에 적외선 센서(31)가 배치되어 있으며, 적외선 센서(31)는 망을 형성하고 있다.

한편, 적외선 센서(31)에서 조류를 감지하면, 조류 감지 신호를 생성한다.

조류 감지 신호는 드론(1)으로 전송된다. 이 때, 농업 구역(P1)이 광범위할 경우에는 AP를 통해 드론(1)으로 조류 감지 신호를 전송할 수 있다. 또한, 조류 감지 신호와 함께 센서 고유 번호도 함께 드론(1)으로 전송한다.

조류 감지 신호에 의해 드론(1)의 자동 기동이 이루어지게 되며(S21), 드론(1)의 몸체(11)가 승강하게 된다(S22).

한편, 드론(1)의 몸체(11)가 승강하면서 센서 고유 번호로부터 해당 센서의 위치를 확인하고, 최단 거리 비행 경로를 설정한다(S23).

이어서 드론(1)은 이륙하여 자율 비행을 수행한다(S24).

도 9는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 이동 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 드론(1)의 이륙이 이루어지면, 6축 카메라(17)를 구동시켜 3차원 영상을 실시간으로 생성한다(S31 ~ S32).

3차원 영상을 분석하여(S33) 장애물이 존재할 경우에 장애물을 회피하는 비행 경로를 실시간으로 생성한다(S34 ~ S35).

조류 감지 신호가 생성된 해당 적외선 센서(31)의 위치에 도착하면(S36), 3차원 영상으로부터 조류를 확인한다(S37).

도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 조류 몰이 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 10을 참조하면, 조류를 확인하면, 현재의 조류 위치와 미리 지정된 조류 구역(P2) 위치를 연결하는 조류 몰이 경로를 생성한다(S41).

조류 몰이 경로를 고려하여 조류 몰이의 최초 위치를 설정한다(S42).

조류 몰이의 최초 위치로 이동한 후, 조류 퇴치 경보, 조류 퇴치 발광 등의 방법을 이용하여 조류 몰이를 수행한다(S43).

이 때, 3차원 영상을 통해 조류 몰이에 따른 조류의 비행 방향을 실시간으로 확인하여 조류 몰이 방향을 실시간으로 수정하고, 이에 따른 자율 비행을 수행한다(S44).

한편, 조류 몰이시 근접 센서(32)로부터 근접 신호가 수신되면, 드론(1)은 조류 몰이를 중지한 후, 3차원 영상으로부터 조류들의 위치를 확인한다(S45).

조류들의 위치가 미리 지정된 조류 구역(P2)에 위치할 경우에는 조류 몰이를 종료하고, 드론(1)의 현재 위치를 고려하여 스테이션(2)으로 복귀하는 최단 비행 경로를 설정한다(S46). 이 때, 최단 비행 경로에 조류 구역(P2)이 포함될 경우에 조류 구역(P2)을 우회하는 경로를 설정한다.

스테이션(2)으로 복귀를 위해, 최단 비행 경로에 따라 드론(1)의 자율 비행이 이루어지게 된다.

한편, 조류 몰이 과정 중에는 현재 위치에서 스테이션(2)으로 복귀하는데 필요한 배터리의 잔량을 체크하여 임계값 이전에 조류 몰이를 종료하고 최단 비행 경로로 복귀하는 자율 비행을 수행한다.

또한, 조류 몰이시 설정된 최저 고도를 유지하도록 한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 비상 제동 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 11을 참조하면, 조류 몰이가 시작되면, 6축 카메라(17)를 통해 조류의 비행 방향을 분석한다(S51).

이 때, 조류 몰이 과정 중에 조류가 역비행하여 드론(1)으로 접근하게 되면(S52), 드론(1)은 조류가 설정 거리 이내로 접근하였는지 판단한다(S53). 이 때, 조류와의 거리는 6축 카메라(17)를 통해 측정할 수 있다. 물론, 별도로 장착될 수 있는 초음파 센서 등을 통해 측정할 수도 있다.

조류가 설정 거리 이내로 접근하였다고 판단되면, 모터(123)를 급회전시켜 공기저항판(121)을 펼친다(S54). 이와 동시에 프로펠러의 구동을 정지 또는 감속 제어하여 급하강 비행 또는 급하강 선회 비행을 수행한다(S55).

도 12는 본 발명의 일 실시예로서, 스테이션 복귀시 드론의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.

도 12를 참조하면, 드론(1)이 스테이션(2)에 착륙하여 안착되면(S61), 승하강 구동부(127)의 모터를 구동시켜 랙 앤 피니언 방식의 기어 맞물림에 의해 드론(1)의 몸체(11)를 하강시킨다(S62).

하강시, 몸체(11)의 저면이 스테이션(2)의 상면에 밀착되는 것이 바람직하다(S63).

이에 스테이션(2)에 구성된 코일(21)과 드론(1)에 내설된 충전코일(16)의 상호 작용에 의해 드론(1)에 내설된 충전코일(16)에 형성된 유도전류를 배터리에 충전하게 된다(S64).

여기서 상호 작용에 대해 간략하게 설명하면, 스테이션(2)에 공급되는 상용 교류전원에 의해 극성이 변화되는 유도자기장이 드론(1)에 내설된 충전코일(16)에 인가되면, 드론(1)에 내설된 충전코일(16)에는 유도전류가 생성되게 된다. 이렇게 생성된 유도전류는 직류로 변환되어 배터리에 저장된다.

이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.

본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.

1 : 드론
11 : 몸체
12 : 비상 제동 수단
13 : 프로펠러
14 : 착륙 장치
2 : 스테이션
3 : 센서군

Claims (3)

1. 드론의 몸체;
   상기 몸체에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러;
   접근하는 물체와의 충돌을 피하기 위해 상기 몸체에 부착되어 비행 방향의 제동이 이루어지는 비상 제동 수단; 및
   상기 접근하는 물체의 감지에 대응하여 상기 접근하는 물체와의 거리를 측정하여 설정 거리 이내에서 상기 비상 제동 수단을 구동시키며, 상기 설정 거리 이내에서 상기 프로펠러의 회전속도를 제어하는 제어부;를 포함하며,
   
   상기 비상 제동 수단은,
   상기 몸체의 상부에 일정 면적을 갖고 덮여져 있으며, 상기 몸체에 회전 가능하게 체결되어 펼침 및 접힘이 이루어지는 공기저항판;
   상기 공기저항판에 결합되며 길이 방향으로 톱니가 형성된 라운드바; 및
   상기 라운드바의 톱니에 체결되어 라운드바를 승하강시키는 모터;를 포함하는 드론용 회피 기동 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 접근하는 물체의 감지에는 상기 몸체의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 형성된 카메라가 이용되며,
   상기 카메라는 1쌍의 카메라로 구성되고,
   상기 1쌍의 카메라 각각은 인접하는 카메라로부터 촬영된 영상의 조합을 통해 부분적인 3차원 영상을 생성하며,
   상기 부분적인 3차원 영상들을 조합하여 최종 3차원 영상을 생성하고,
   상기 최종 3차원 영상으로부터 상기 접근하는 물체를 확인하는 드론용 회피 기동 장치.
3. 접근하는 물체와의 거리를 측정하는 단계;
   상기 접근하는 물체와의 거리가 설정 거리 이내일 경우에 비상 제동 수단을 구동시키는 단계; 및
   상기 설정 거리 이내에서 측정된 고도에 대응하여 프로펠러의 회전속도를 제어하는 단계;를 포함하며,
   
   상기 비상 제동 수단을 구동시키는 단계는,
   모터를 구동시키는 단계;
   상기 모터에 체결된 라운드바를 드론의 몸체로부터 승강시키는 단계; 및
   상기 라운드바에 체결된 공기저항판이 상기 드론의 몸체로부터 펼쳐지는 단계;를 포함하는 드론용 회피 기동 방법.