KR102664428B1 - An unmanned aerial vehicle for delivery with dual-LiDAR sensors - Google Patents

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Abstract

본 발명은 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 2D라이다센서를 이용해서 지면과의 거리를 센싱하고, 3D라이다센서를 이용해서 지면의 경사도를 센싱하여 물체를 하강시킬 수 있는 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 메인바디모듈; 모터를 포함한 동력원 및 프로펠러를 구비하고 있는 제1동력모듈; 지면의 상태를 센싱할 수 있는 센서모듈; 지면을 촬영할 수 있는 카메라모듈; 및 제1동력모듈을 제어할 수 있는 제어모듈을 포함하는 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치를 제공한다.
The present invention relates to an unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor. More specifically, an unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual LiDAR sensor that can sense the distance to the ground using a 2D LiDAR sensor and the slope of the ground using a 3D LiDAR sensor to lower an object. It's about.
For this purpose, the present invention includes a main body module; A first power module equipped with a power source including a motor and a propeller; Sensor module capable of sensing the condition of the ground; Camera module capable of taking pictures of the ground; and an unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor including a control module capable of controlling the first power module.

Description

듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치 {An unmanned aerial vehicle for delivery with dual-LiDAR sensors}{An unmanned aerial vehicle for delivery with dual-LiDAR sensors}

본 발명은 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 2D라이다센서를 이용해서 지면과의 거리를 센싱하고, 3D라이다센서를 이용해서 지면의 경사도를 센싱하여 물체를 하강시킬 수 있는 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치에 관한 것이다.The present invention relates to an unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor. More specifically, an unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual LiDAR sensor that can sense the distance to the ground using a 2D LiDAR sensor and the slope of the ground using a 3D LiDAR sensor to lower an object. It's about.

최근에는 차세대 성장을 이끌 동력 산업으로 적극 육성하겠다는 정부의 드론 산업 발전 기본 계획까지 발표되면서 드론 산업의 확장 가능성과 성장 가치에 기대가 높아지고 있으며 드론을 활용한 비즈니스에 시선이 집중되고 있다.Recently, with the announcement of the government's basic plan for the development of the drone industry, which aims to actively foster it as a driving industry that will lead the next generation of growth, expectations are rising for the expansion potential and growth value of the drone industry, and attention is focused on businesses using drones.

군사적 목적으로 개발되어 정찰 및 감시 도구로 활용됐던 드론은 RC 완구(Radio Control, 전파를 이용해 원격으로 조종하는 완구) 유저들을 중심으로 여가 활동용으로 인기를 끌며 민간에서 소비되기 시작했다. 이후 비행을 위한 장치에 부가 임무를 수행할 수 있는 장치(payload)가 탑재되며 본격적으로 상업용 시장이 형성됐다.Drones, which were developed for military purposes and used as reconnaissance and surveillance tools, have become popular for leisure activities, especially among RC toy (Radio Control) users, and have begun to be consumed by the private sector. Afterwards, devices for flight were equipped with payloads that could perform additional missions, and a commercial market was formed in earnest.

초창기 민간 드론 산업은 영상 촬영과 항공 방제 부문에서 두각을 나타내며 뛰어난 효율성을 바탕으로 상업적가치를 입증했다. 불과 몇 년 전만 하더라도 항공촬영은 전용 항공기를 자체적으로 보유한 방송사의 전유물이었다. 시간당 500만 원 내외의 고비용을 감당할 수 있는 제작사가 그리 많지 않았기 때문에 항공촬영 영상은 그 자체만으로도 낯설고 신기한 콘텐츠로 각광받았다.In its early days, the private drone industry stood out in the videography and aerial pest control sectors, proving its commercial value based on its outstanding efficiency. Just a few years ago, aerial photography was the exclusive domain of broadcasters that had their own dedicated aircraft. Since there were not many production companies that could afford the high cost of around 5 million won per hour, aerial footage was spotlighted as unfamiliar and amazing content in itself.

짐벌 기술의 발달로 드론에 안정적으로 DSLR 카메라 탑재가 가능해지고, 비용이 낮아지면서 항공촬영 사례가 급격히 늘어났다. 중국 DJI사가 저가의 촬영용 드론 시리즈를 출시하면서 노트북 한 대 정도 값으로도 full HD급의 고해상도 항공촬영 영상을 얻을 수 있게 되었다. 또한, 센서와 제어 기술 발달로 드론 조종이 점점 더 쉬워져 이제는 비전문가도 어렵지 않게 항공촬영에 도전할 수 있는 상황이 되었다.With the development of gimbal technology, it has become possible to stably mount DSLR cameras on drones, and as costs have decreased, the number of aerial photography cases has increased rapidly. As China's DJI launched a series of low-cost filming drones, it became possible to obtain full HD high-resolution aerial footage for the price of a laptop. In addition, with the development of sensor and control technology, drone operation has become increasingly easier, and now even non-experts can take on the challenge of aerial photography without difficulty.

현재는 산불, 적조, 지진 등의 감시 활동과 물류 배송, 건설 공정 관리 등 다양한 산업 분야에 드론이 활용되고 있으며, 그 활동 영역이 점차 넓어지고 있다. 공공부문에서는 도로, 교량, 철도 등의 공공시설 관리와 하천, 해양, 산림 등 자연 자원 관리 같은 영역에서 드론 덕분에 업무 효율이 극대화될 것으로 보인다.Currently, drones are being used in various industrial fields such as monitoring activities such as forest fires, red tide, and earthquakes, logistics delivery, and construction process management, and the scope of their activities is gradually expanding. In the public sector, work efficiency is expected to be maximized thanks to drones in areas such as management of public facilities such as roads, bridges, and railways, and management of natural resources such as rivers, oceans, and forests.

드론 택배의 핵심은 좌표를 입력해 이륙, 비행, 배송, 귀환의 전 과정을 완전 자동으로 수행함으로써 물류에 드는 비용과 시간을 획기적으로 줄이는 것이다.The key to drone delivery is to dramatically reduce logistics costs and time by entering coordinates and performing the entire process of takeoff, flight, delivery, and return completely automatically.

최근 드론이 상용화되면서 카메라 촬영 등 다양한 분야에서 드론이 활용되고 있다. 특히 드론은 전자상거래가 보편화됨에 따라 물품 배송에 활용되어 관련 업계로부터 큰 호응을 얻고 있다.Recently, with the commercialization of drones, they are being used in various fields such as camera photography. In particular, as e-commerce becomes more common, drones are being used to deliver goods and are receiving great response from related industries.

중량이 상당하거나 부피가 큰 물품의 경우에는 종래의 운송수단을 활용하는 것이 불가피하지만, 소형이면서 부피가 작은 물품의 경우에는 굳이 종래의 운송장비와 인력을 활용하는 대신 드론을 이용함으로써 업무효율을 높일 수 있다.In the case of items that are heavy or bulky, it is inevitable to use conventional means of transportation, but in the case of small and small items, it is possible to increase work efficiency by using drones instead of using conventional transport equipment and manpower. You can.

선행기술문헌 : KR등록특허공보 제10-2265865호(2021.06.16. 공고)Prior art literature: KR Registered Patent Publication No. 10-2265865 (announced on June 16, 2021)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 2D라이다센서로 지면과의 거리를 센싱하고, 3D라이다센서로 지면의 경사도를 센싱하며, 카메라로 장애물을 센싱하여 안전한 장소에 물체를 낙하시킬 수 있는 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention was developed to solve the above problems. It senses the distance to the ground with a 2D lidar sensor, senses the slope of the ground with a 3D lidar sensor, and detects obstacles with a camera to place objects in a safe place. The purpose is to provide an unmanned aerial vehicle for delivery with a dual lidar sensor that can drop.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치는 메인바디모듈; 모터를 포함한 동력원 및 프로펠러를 구비하고 있는 제1동력모듈; 지면의 상태를 센싱할 수 있는 센서모듈; 지면을 촬영할 수 있는 카메라모듈; 및 제1동력모듈을 제어할 수 있는 제어모듈을 포함한다.An unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor according to the present invention designed to achieve the above object includes a main body module; A first power module equipped with a power source including a motor and a propeller; Sensor module capable of sensing the condition of the ground; Camera module capable of taking pictures of the ground; and a control module capable of controlling the first power module.

또한, 물체를 적재할 수 있는 적재함이 구비된 메인바디모듈; 모터를 포함한 동력원 및 프로펠러를 구비하고 있는 제1동력모듈; 지면의 상태를 센싱할 수 있는 센서모듈; 지면을 촬영할 수 있는 카메라모듈; 제1동력모듈을 제어할 수 있는 제어모듈; 및 적재함에 적재되어 있는 물체를 하강시킬 수 있는 승강모듈을 포함한다.In addition, a main body module equipped with a loading box for loading objects; A first power module equipped with a power source including a motor and a propeller; Sensor module capable of sensing the condition of the ground; Camera module capable of taking pictures of the ground; A control module capable of controlling the first power module; and a lifting module capable of lowering the object loaded in the loading box.

또한, 물체를 적재할 수 있는 적재함이 구비된 메인바디모듈; 모터를 포함한 동력원 및 프로펠러를 구비하고 있는 제1동력모듈; 지면의 상태를 센싱할 수 있는 센서모듈; 지면을 촬영할 수 있는 카메라모듈; 제1동력모듈을 제어할 수 있는 제어모듈; 적재함에 적재되어 있는 물체를 하강시킬 수 있는 승강모듈; 및 카메라모듈에서 촬영되는 영상정보를 시각화할 수 있는 디스플레이부, 제어모듈에 제어신호를 보내 제1동력모듈의 동작을 제어할 수 있는 원격제어부를 포함하는 사용자단말기를 포함한다.In addition, a main body module equipped with a loading box for loading objects; A first power module equipped with a power source including a motor and a propeller; Sensor module capable of sensing the condition of the ground; Camera module capable of taking pictures of the ground; A control module capable of controlling the first power module; An elevating module capable of lowering objects loaded in the loading box; And a user terminal including a display unit capable of visualizing image information captured by the camera module, and a remote control unit capable of controlling the operation of the first power module by sending a control signal to the control module.

또한, 물체를 적재할 수 있는 적재함이 구비된 메인바디모듈; 모터를 포함한 동력원 및 프로펠러를 구비하고 있는 제1동력모듈; 지면과의 거리를 센싱할 수 있는 2D라이다센서, 지면의 경사도를 센싱할 수 있는 3D라이다센서를 포함하는 센서모듈; 지면을 촬영할 수 있는 카메라모듈; 제1동력모듈을 제어할 수 있는 제어모듈; 적재함에 적재되어 있는 물체를 하강시킬 수 있는 승강모듈; 및 카메라모듈에서 촬영되는 영상정보를 시각화할 수 있는 디스플레이부, 제어모듈에 제어신호를 보내 제1동력모듈의 동작을 제어할 수 있는 원격제어부를 포함하는 사용자단말기를 포함한다.In addition, a main body module equipped with a loading box for loading objects; A first power module equipped with a power source including a motor and a propeller; A sensor module including a 2D lidar sensor that can sense the distance to the ground and a 3D lidar sensor that can sense the slope of the ground; Camera module capable of taking pictures of the ground; A control module capable of controlling the first power module; An elevating module capable of lowering objects loaded in the loading box; And a user terminal including a display unit capable of visualizing image information captured by the camera module, and a remote control unit capable of controlling the operation of the first power module by sending a control signal to the control module.

또한, 물체를 적재할 수 있는 적재함이 구비된 메인바디모듈; 모터를 포함한 동력원 및 프로펠러를 구비하고 있는 제1동력모듈; 지면과의 거리를 센싱할 수 있는 2D라이다센서, 지면의 경사도를 센싱할 수 있는 3D라이다센서를 포함하는 센서모듈; 지면을 촬영할 수 있는 카메라모듈; 적재함에 적재되어 있는 물체를 하강시킬 수 있는 승강모듈; 센서모듈에서 센싱된 정보를 수신하여 지면과의 거리 및 경사도에 대한 정보를 추출하는 센서정보추출부, 센서정보수신부에서 수신된 센싱정보를 연산하는 연산부, 제1동력모듈을 제어할 수 있는 제1동력모듈제어부를 포함하는 제어모듈; 및 카메라모듈에서 촬영되는 영상정보를 시각화할 수 있는 디스플레이부, 제어모듈에 제어신호를 보내 제1동력모듈의 동작을 제어할 수 있는 원격제어부를 포함하는 사용자단말기를 포함한다.In addition, a main body module equipped with a loading box for loading objects; A first power module equipped with a power source including a motor and a propeller; A sensor module including a 2D lidar sensor that can sense the distance to the ground and a 3D lidar sensor that can sense the slope of the ground; Camera module capable of taking pictures of the ground; An elevating module capable of lowering objects loaded in the loading box; A sensor information extraction unit that receives information sensed from the sensor module and extracts information about the distance and slope to the ground, a calculation unit that calculates the sensing information received from the sensor information receiver, and a first power module that can control the first power module. A control module including a power module control unit; And a user terminal including a display unit capable of visualizing image information captured by the camera module, and a remote control unit capable of controlling the operation of the first power module by sending a control signal to the control module.

또한, 물체를 적재할 수 있는 적재함이 구비된 메인바디모듈; 모터를 포함한 동력원 및 프로펠러를 구비하고 있는 제1동력모듈; 지면과의 거리를 센싱할 수 있는 2D라이다센서, 지면의 경사도를 센싱할 수 있는 3D라이다센서를 포함하는 센서모듈; 지면을 촬영할 수 있는 카메라모듈; 다수개의 기어를 구비하고 있는 도르래부, 도르래부에 동력을 전달 할 수 있는 제2동력부를 포함하는 승강모듈; 센서모듈에서 센싱된 정보를 수신하여 지면과의 거리 및 경사도에 대한 정보를 추출하는 센서정보추출부, 센서정보수신부에서 수신된 센싱정보를 연산하는 연산부, 제1동력모듈을 제어할 수 있는 제1동력모듈제어부, 승강모듈을 제어할 수 있는 승강모듈제어부를 포함하는 제어모듈; 및 카메라모듈에서 촬영되는 영상정보를 시각화할 수 있는 디스플레이부, 제어모듈에 제어신호를 보내 제1동력모듈의 동작을 제어할 수 있는 원격제어부를 포함하는 사용자단말기를 포함한다.In addition, a main body module equipped with a loading box for loading objects; A first power module equipped with a power source including a motor and a propeller; A sensor module including a 2D lidar sensor that can sense the distance to the ground and a 3D lidar sensor that can sense the slope of the ground; Camera module capable of taking pictures of the ground; An elevating module including a pulley unit having a plurality of gears and a second power unit capable of transmitting power to the pulley unit; A sensor information extraction unit that receives information sensed from the sensor module and extracts information about the distance and slope to the ground, a calculation unit that calculates the sensing information received from the sensor information receiver, and a first power module that can control the first power module. A control module including a power module control unit and a lifting module control unit capable of controlling the lifting module; And a user terminal including a display unit capable of visualizing image information captured by the camera module, and a remote control unit capable of controlling the operation of the first power module by sending a control signal to the control module.

본 발명에 의하면 지면과의 거리 및 지면의 경사도를 센싱하고 장애물을 센싱하여 지면에 경사가 형성되어 있거나 장애물로 인하여 불안정한 경우 물체를 하강시키지 않고 지면이 안정한 상태인 경우에만 물체를 하강시켜 운송물체의 안전성을 보장하고 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, the distance to the ground and the slope of the ground are sensed, and obstacles are sensed. If the ground has a slope or is unstable due to an obstacle, the object is not lowered. Instead, the object is lowered only when the ground is stable, thereby lowering the transported object. It is effective in ensuring safety and preventing accidents.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치의 동작 순서를 도시한 순서도,
도 2는 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치의 정면을 도시한 도면,
도 3은 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치의 일측면을 도시한 도면.
1 is a flowchart showing the operation sequence of an unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor according to a preferred embodiment of the present invention;
Figure 2 is a diagram showing the front of an unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor;
Figure 3 is a diagram showing one side of an unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. First, when adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. In addition, in describing the present invention, related notices

구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.If it is determined that a detailed description of the structure or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, preferred embodiments of the present invention will be described below, but the technical idea of the present invention is not limited or restricted thereto, and of course, it can be modified and implemented in various ways by those skilled in the art.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치의 동작 순서를 도시한 순서도, 도 2는 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치의 정면을 도시한 도면, 도 3은 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치의 일측면을 도시한 도면이다.Figure 1 is a flow chart showing the operation sequence of the unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor according to a preferred embodiment of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing the front of the unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor. , Figure 3 is a diagram showing one side of an unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치는 메인바디모듈, 제1동력모듈, 센서모듈, 카메라모듈, 승강모듈, 제어모듈 및 사용자단말기를 포함하여 이루어진다.The unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor according to a preferred embodiment of the present invention includes a main body module, a first power module, a sensor module, a camera module, an elevation module, a control module, and a user terminal.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치의 구성요소에 대하여 도 1 내지 3을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the components of the unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 3.

메인바디모듈(100)은 드론(무인비행장치)의 몸체에 해당하며, 물체를 적재할 수 있는 적재함이 구비되어 있다.The main body module 100 corresponds to the body of a drone (unmanned aerial vehicle) and is equipped with a loading box for loading objects.

제1동력모듈은 메인바디모듈에 결합되어 잇으며 모터를 포함한 동력원 및 프로펠러를 구비하고 있어 무인비행장치가 비행할 수 있는 동력을 발생시킬 수 있다.The first power module is coupled to the main body module and has a power source including a motor and a propeller, so it can generate power for the unmanned aerial vehicle to fly.

센서모듈(200)은 지면의 상태를 센싱할 수 있으며, 2D라이다센서 및 3D라이다센서를 포함하여 구성된다.The sensor module 200 can sense the state of the ground and includes a 2D LiDAR sensor and a 3D LiDAR sensor.

2D라이다센서는 지면과의 거리를 센싱할 수 있으며, 3D라이다센서는 지면의 경사도를 센싱할 수 있다.The 2D LiDAR sensor can sense the distance to the ground, and the 3D LiDAR sensor can sense the slope of the ground.

카메라모듈(300)은 지면을 촬영할 수 있으며, 지면에 있는 장애물 및 위험물을 식별할 수 있다.The camera module 300 can photograph the ground and identify obstacles and dangerous substances on the ground.

승강모듈(400)은 메인바디에 구비되어 있는 적재함을 하강 및 상승시킬 수 있으며, 다수개의 기어를 구비하고 있는 도르래부 및 도르래부에 동력을 전달할 수 있는 제2동력부로 구성되어 있다.The lifting module 400 is capable of lowering and raising the loading box provided in the main body, and is composed of a pulley unit equipped with a plurality of gears and a second power unit capable of transmitting power to the pulley unit.

제어모듈(500)은 센서모듈로부터 센싱정보를 수신할 수 있으며, 센서정보추출부, 연산부, 제1동력모듈제어부 및 승강모듈제어부를 포함하여 이루어진다.The control module 500 is capable of receiving sensing information from a sensor module and includes a sensor information extraction unit, a calculation unit, a first power module control unit, and a lifting module control unit.

센서정보추출부는 센서모듈에서 센싱된 정보를 수신하여 2D라이다센서에 의하여 센싱된 지면과의 거리 및 3D라이다센서에 의하여 센싱된 지면의 경사도에 대한 정보를 추출할 수 있다.The sensor information extraction unit can receive information sensed from the sensor module and extract information about the distance to the ground sensed by the 2D LiDAR sensor and the slope of the ground sensed by the 3D LiDAR sensor.

연산부는 센서정보추출부에서 추출된 2D라이다센서에 의하여 센싱된 지면과의 거리를 바탕으로 승강모듈 도르래부의 기어회전수를 연산하고, 3D라이다센서에 의하여 센싱된 지면의 경사도를 바탕으로 경사도가 소정각도 이상인 경우 승강모듈 도르래부의 기어회전을 정지시키고 소정각도 미만인 경우 승강모듈 도르래부의 기어를 회전시키는 연산을 할 수 있다.The calculation unit calculates the gear rotation speed of the lifting module pulley unit based on the distance to the ground sensed by the 2D LiDAR sensor extracted from the sensor information extraction unit, and calculates the slope based on the slope of the ground sensed by the 3D LiDAR sensor. If is greater than a predetermined angle, the gear rotation of the lifting module pulley part can be stopped, and if it is less than a predetermined angle, the calculation can be performed to rotate the gear of the lifting module pulley part.

제1동력모듈제어부는 사용자단말기로부터 무인비행체의 동작에 한 제어신호를 전송받아 제1동력모듈을 제어하여 무인비행체의 비행을 제어할 수 있으며, 승강모듈제어부는 제2동력부를 포함한 승강모듈을 제어할 수 있다.The first power module control unit receives control signals for the operation of the unmanned aircraft from the user terminal and controls the first power module to control the flight of the unmanned aircraft. The elevation module control unit controls the lift module including the second power unit. can do.

사용자단말기는 사용자가 휴대할 수 있고, 원격에서 무인비행체의 동작을 제어할 수 있으며, 디스플레이부 및 원격제어부를 포함하여 구성된다.The user terminal can be carried by the user, can control the operation of the unmanned aircraft remotely, and includes a display unit and a remote control unit.

디스플레이부는 카메라모듈에서 촬영되는 영상정보를 시각화할 수 있으며, 무인비행체의 동작상태 및 정보를 시각화하여 디스플레이할 수 있다.The display unit can visualize image information captured by the camera module, and can visualize and display the operation status and information of the unmanned aerial vehicle.

원격제어부는 제어모듈에 제어신호를 보내 제1동력모듈 및 제2동력부를 포함한 승강모듈의 동작을 제어할 수 있다.The remote control unit can control the operation of the lifting module including the first power module and the second power unit by sending a control signal to the control module.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치의 동작방법에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of operating an unmanned aerial vehicle for delivery equipped with a dual lidar sensor according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

본 발명은 머신러닝을 이용한 지면 위험요소 학습, 2D라이다센서를 이용한 안전거리검출, 3D라이다센서를 이용한 지면상태파악, 2D라이다센서를 이용한 지면과의 거리를 통한 낙하속도조절, 안전한 위치에 물체 낙하의 순서로 동작한다.The present invention involves learning ground hazards using machine learning, detecting safe distances using a 2D LiDAR sensor, determining ground conditions using a 3D LiDAR sensor, controlling falling speed through the distance to the ground using a 2D LiDAR sensor, and safe location. It operates in the order of object falling.

먼저, 물웅덩이를 포함한 장애물들을 다양한 각도, 밝기 및 장애물의 종류를 다르게 하여 촬영된 다수 장의 사진을 라벨링하여 라벨링을 거친 파일을 머신러닝프로그램을 통하여 학습시킨다.First, multiple photos of obstacles, including puddles, taken at various angles, brightness, and types of obstacles are labeled and the labeled files are trained through a machine learning program.

라벨링 작업 후 머신러닝하는 방법은 일반적으로 널리 알려진 것이고 본 발명의 권리범위와는 관계없으므로 자세한 설명은 생략한다.The method of machine learning after labeling is generally well known and is not related to the scope of the present invention, so detailed description is omitted.

무인비행장치는 제1동력모듈에 의하여 비행할 수 있으며, 적재함에 이송물체를 적재하여 낙하지점까지 비행하여 이동할 수 있다.The unmanned aerial vehicle can fly by the first power module, and can be moved by loading a transfer object in the loading box and flying to the landing point.

낙하지점에 도작하면 카메라를 통한 Multi-Object-Detection의 결과로 물웅덩이를 포함한 물체를 파손시킬 위험이 있는 환경인지 여부를 확인한다. 장애물이 검출되지 않는 경우 센서모듈의 2D라이다센서를 통하여 센싱된 센싱정보는 제어모듈의 센서정보추출부로 전송되어 무인비행장치와 지면과의 거리정보가 추출된다.When arriving at the landing point, it is checked whether the environment poses a risk of damaging objects, including puddles of water, as a result of Multi-Object-Detection through the camera. If an obstacle is not detected, the sensing information sensed through the 2D lidar sensor of the sensor module is transmitted to the sensor information extraction unit of the control module, and the distance information between the unmanned aerial vehicle and the ground is extracted.

이 거리를 이용하여 무인비행장치와 현재 지면과의 높이에서 이송물체의 낙하지점의 영역을 구하여 영역의 3D라이다센서를 통하여 센싱된 센싱정보는 제어모듈의 센서정보추출부로 전송되어 지면의 평평한 정도 및 경사도에 대한 정보가 추출되고 추출된 정보를 바탕으로 연산부에서 이송물체의 낙하 여부를 판단하고, 장애물이 없고 경사도가 일정각도 미만인 경우 이송물체의 낙하를 시도하며, 장애물이 갑작스럽게 낙하지점에 나타난다면 낙하여부를 '불가능'으로 설정하였다가 장애물이 없어지면 다시 낙하할 수 있다.Using this distance, the area of the falling point of the transported object is calculated from the height between the unmanned aerial vehicle and the current ground, and the sensing information sensed through the 3D lidar sensor of the area is transmitted to the sensor information extraction unit of the control module to determine the flatness of the ground. And information about the slope is extracted, and based on the extracted information, the calculation unit determines whether the transported object has fallen. If there are no obstacles and the slope is less than a certain angle, the transported object is attempted to fall, and an obstacle suddenly appears at the falling point. You can set the multi-faceted fall section to 'impossible' and then fall again when the obstacle is gone.

승강모듈은 메인바디모듈에 구비되어 있는 적재함을 하강 및 상승시킬 수 있으며, 승강모듈은 도르래부를 구비하고 있어 적은힘으로도 중량의 물체를 하강 및 상승시킬 수 있다.The lifting module can lower and raise the loading box provided in the main body module, and the lifting module is equipped with a pulley unit, so it can lower and raise heavy objects with a small amount of force.

제어모듈의 연산부는 2D라이다센서에서 센싱된 데이터를 이용하여 지면과의 거리를 통하여 관심영역을 설정하고 50cm 이상에서 거리를 측정하였을 때 갑작스러운 장애물이 센싱되는 경우에는 물체의 하강을 정지하도록 할 수 있다.The calculation unit of the control module uses the data sensed from the 2D lidar sensor to set the area of interest through the distance to the ground, and stops the object's descent if a sudden obstacle is sensed when measuring the distance from 50 cm or more. You can.

또한, 3D라이다센서에서 센싱된 데이터를 이용하여 설정된 관심영역의 경사도 및 분포를 확인하여 물체를 낙하 하였을 때의 물체의 파손 여부 및 유실가능성을 판단한다.In addition, the slope and distribution of the area of interest set using the data sensed by the 3D lidar sensor are checked to determine whether the object is damaged and the possibility of loss when the object is dropped.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발 명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present invention, and various modifications, changes, and substitutions can be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. will be. Accordingly, the embodiments disclosed in the present invention and the attached drawings are not intended to limit the technical idea of the present invention, but are for illustrative purposes, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments and the attached drawings. . The scope of protection of the present invention shall be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope shall be construed as being included in the scope of rights of the present invention.

100 - 메인바디모듈 200 - 센서모듈
300 - 카메라모듈 400 - 승강모듈
500 - 제어모듈
100 - Main body module 200 - Sensor module
300 - Camera module 400 - Elevating module
500 - Control module

Claims (4)

물체를 적재할 수 있는 적재함이 구비된 메인바디모듈;
모터를 포함한 동력원 및 프로펠러를 구비하고 있는 제1동력모듈;
지면과의 거리를 센싱할 수 있는 2D라이다센서,
지면의 경사도를 센싱할 수 있는 3D라이다센서
를 포함하는 센서모듈;
지면을 촬영할 수 있으며, 지면에 있는 장애물 및 위험물을 식별할 수 있는 카메라모듈;
제1동력모듈을 제어할 수 있는 제어모듈;
메인바디에 구비되어 있는 적재함을 하강 및 상승시킬 수 있는 승강모듈; 및
카메라모듈에서 촬영되는 영상정보를 시각화할 수 있는 디스플레이부,
제어모듈에 제어신호를 보내 제1동력모듈의 동작을 제어할 수 있는 원격제어부
를 포함하는 사용자단말기
를 포함하고,
제어모듈은 센서모듈로부터 센싱정보를 수신할 수 있으며, 센서정보추출부, 연산부, 제1동력모듈제어부 및 승강모듈제어부를 포함하여 이루어지는 것;
센서정보추출부는 센서모듈에서 센싱된 정보를 수신하여 2D라이다센서에 의하여 센싱된 지면과의 거리 및 3D라이다센서에 의하여 센싱된 지면의 경사도에 대한 정보를 추출할 수 있는 것
연산부는 센서정보추출부에서 추출된 2D라이다센서에 의하여 센싱된 지면과의 거리를 바탕으로 승강모듈 도르래부의 기어회전수를 연산하고, 3D라이다센서에 의하여 센싱된 지면의 경사도를 바탕으로 경사도가 소정각도 이상인 경우 승강모듈 도르래부의 기어회전을 정지시키고 소정각도 미만인 경우 승강모듈 도르래부의 기어를 회전시키는 연산을 할 수 있는 것
제1동력모듈제어부는 사용자단말기로부터 무인비행체의 동작에 한 제어신호를 전송받아 제1동력모듈을 제어하여 무인비행체의 비행을 제어할 수 있으며, 승강모듈제어부는 제2동력부를 포함한 승강모듈을 제어할 수 있는 것
을 포함하고,
물체를 낙하시킬 낙하지점에 도착하면 카메라모듈을 통하여 물웅덩이를 포함한 물체를 파손시킬 장애물이 있는 환경인지 여부를 확인하고, 장애물이 검출되지 않는 경우 센서모듈의 2D라이다센서를 통하여 센싱된 센싱정보는 제어모듈의 센서정보추출부로 전송되어 무인비행장치와 지면과의 거리정보가 추출되는 것;
추출된 거리정보를 이용하여 현재 지면과의 높이에서 이송물체의 낙하지점의 영역을 구하여 영역의 3D라이다센서를 통하여 센싱된 센싱정보는 제어모듈의 센서정보추출부로 전송되어 지면의 평평한 정도 및 경사도에 대한 정보가 추출되고, 추출된 정보를 바탕으로 연산부에서 이송물체의 낙하 여부를 판단하고, 장애물이 없고, 경사도가 일정각도 미만인 경우 이송물체의 낙하를 시도하며, 장애물이 갑작스럽게 낙하지점에 검출되면 낙하여부를 '불가능'으로 설정하였다가 장애물이 없어지면 다시 낙하할 수 있는 것
을 포함하는, 듀얼라이다센서를 구비한 택배용 무인비행장치
A main body module equipped with a loading box for loading objects;
A first power module equipped with a power source including a motor and a propeller;
2D lidar sensor that can sense the distance to the ground,
3D lidar sensor that can sense the slope of the ground
A sensor module including;
A camera module that can photograph the ground and identify obstacles and dangerous objects on the ground;
A control module capable of controlling the first power module;
An elevating module capable of lowering and raising the loading box provided in the main body; and
A display unit that can visualize image information captured by the camera module,
A remote control unit that can control the operation of the first power module by sending control signals to the control module.
User terminal including
Including,
The control module is capable of receiving sensing information from the sensor module and includes a sensor information extraction unit, a calculation unit, a first power module control unit, and an elevating module control unit;
The sensor information extraction unit is capable of receiving information sensed from the sensor module and extracting information about the distance to the ground sensed by the 2D LiDAR sensor and the slope of the ground sensed by the 3D LiDAR sensor.
The calculation unit calculates the gear rotation speed of the lifting module pulley unit based on the distance to the ground sensed by the 2D LiDAR sensor extracted from the sensor information extraction unit, and calculates the slope based on the slope of the ground sensed by the 3D LiDAR sensor. Calculations can be made to stop the rotation of the gear of the lifting module pulley when the angle is greater than a certain angle and to rotate the gear of the lifting module pulley when the angle is less than a certain angle.
The first power module control unit receives control signals for the operation of the unmanned aircraft from the user terminal and controls the first power module to control the flight of the unmanned aircraft. The elevation module control unit controls the lift module including the second power unit. What you can do
Including,
When arriving at the dropping point where the object is to be dropped, the camera module checks whether the environment contains obstacles that could damage the object, including puddles of water. If no obstacles are detected, the sensing information is sensed through the 2D lidar sensor of the sensor module. is transmitted to the sensor information extraction unit of the control module to extract distance information between the unmanned aerial vehicle and the ground;
Using the extracted distance information, the area of the falling point of the transported object is calculated from the current height with respect to the ground, and the sensing information sensed through the 3D lidar sensor of the area is transmitted to the sensor information extraction unit of the control module to determine the flatness and slope of the ground. Information is extracted, and based on the extracted information, the calculation unit determines whether the transported object has fallen. If there are no obstacles and the inclination is less than a certain angle, the transported object is attempted to fall, and the obstacle is suddenly detected at the falling point. If the falling part is set to 'impossible', you can fall again when the obstacle disappears.
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