KR20010035471A - A robot device to automatically maintain the altitude in a micro-light fixed pitch coaxial helicopter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 핏치가 고정된 반전로터식의 소형헬리콥터에서 후버링이나 전후진 비행중, 원하는 현재의 고도를 설정시킨 후 그 고도를 일정하게 자동으로 유지시키는 로보트 장치로서 지금까지는 조종사의 수조작에 의하여서만 가능하도록 되어있다. 이 수조작의 과정은 헬리콥터의 운항중 고도가 낮아지면 쓰로털을 높이고 고도가 올라가면 쓰로털을 낮추는 쓰로털의 연속적인 조정으로서 조종사의 직감과 숙련에 전적으로 의존하게 되어 있고 따라서 조종사는 비행중에 쓰로털의 조종간으로 부터 손을 자유롭게 뗄 수 있지 못하여 일정 고도로 유지하면서 비행시에도 매우 불편하게 되어있다.The present invention is a robot device for setting a desired current altitude during hoovering or forward and backward flight in a small helicopter of a fixed-reverse rotor type with a fixed pitch, and maintaining the altitude constantly automatically. Only possible. This manual operation is a continuous adjustment of the throttle that raises the throttle when the altitude is lowered and lowers the throttle as the altitude rises, so that the pilot is completely dependent on the pilot's intuition and skill. It is very inconvenient to fly while maintaining a certain altitude because the hand cannot be freely released from the control pad of the car.
본 발명은 상기에서 설명한 것과 같이 일정하게 고도를 유지하기 위하여 조종사가 연속적으로 미세하게 쓰로털 조종간을 조정해야하는 종래의 불편을 제거하는데 그 목적이 있다.The present invention aims to eliminate the conventional inconvenience of the pilot having to adjust the throttle control continuously finely in order to maintain a constant altitude as described above.
본 발명에서 이루고자 하는 또 하나의 목적은 헬리콥터가 일정한 고도로 비행하는 중에는 조종사가 쓰로털의 조종간으로 부터 손을 떼고 자유롭게 다른 작업을 할 수 있게 하는데 있다.Another object of the present invention is to allow the pilot to freely perform other tasks while the helicopter is flying at a constant altitude from the steering wheel of the throat.
본 발명에서의 또 다른 목적은 고가의 헬리콥터에 장치된 반 자동운항 시스템을 간단하며 저가의 로보트 장치로서 구현하고, 이것을 고정핏치 반전 로터식 소형 헬리콥터에 적용하고자 하는데 있다.Another object of the present invention is to implement a semi-automatic navigation system installed in an expensive helicopter as a simple and inexpensive robot device, and to apply it to a fixed-pitch inverted rotor-type helicopter.
도 1은 헬리콥터의 전체구조와 고도 자동유지 로보트장치의 표시1 is a display of the overall structure of the helicopter and automatic altitude maintenance robot device
도 2는 고도 자동유지 로보트장치와 이에 연결된 엔진 및 기타 장비Figure 2 is an altitude automatic maintenance robot and the engine and other equipment connected thereto
도 3은 고도 자동유지 로보트장치의 내부 구조3 is an internal structure of the automatic altitude maintenance robot device
도 4는 로보트에 내장된 제어통제장치4 is a control control device built in the robot
도 5는 로보트 장치의 작동 순서5 is an operation sequence of the robot apparatus
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>
01 : 쓰로틀 조종간 02 : 고도 자동유지 로보트 장치01: Throttle Control Rod 02: Automatic Altitude Maintenance Robot Device
03 : 쓰로틀 연결 바03: Throttle Connection Bar
11 : 엔진 12 : 로터11: engine 12: rotor
13 : 엔진 풀리 14 : 벨트13: engine pulley 14: belt
15 : 로터 회전축15: rotor rotation shaft
21 : 엔진 쓰로털 22 : 회전수 센서21: engine throat 22: speed sensor
23 : 자이로 고도 센서 24 : 위성위치장치(지.피.에스)23: gyro altitude sensor 24: satellite positioning device (G.S)
25 : 자동,수동 전환버턴25: Automatic, manual switch button
31 : 서보모터 32 : 제어통제장치31: servo motor 32: control control device
33 : 구동기어 34 : 서보모터 풀리33: drive gear 34: servo motor pulley
35 : 서보모터 밀착 용 솔레노이드35: Solenoid for Servo Motor
41 : 서보모터 제어 모듈 42 : 전원공급모듈41: servo motor control module 42: power supply module
43 : 입력모듈 44 : 제어모듈43: input module 44: control module
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제시된 고도 자동유지 로보트 장치(02)는 도 2에서와 같이 이 장치로 부터 쓰로털을 조정하기 위한 연결 바(03) 그리고 엔진(11)과 엔진의 쓰로털(21), 로터(12)의 회전수를 측정하기 위한 센서(22)와 연동 결합되어 작동하도록 되어 있다.In order to achieve the above object, the highly automatic robot control device 02 proposed in the present invention has a connection bar 03 for adjusting the throttle from the device and the engine 11 and the engine 11 as shown in FIG. It is configured to work in conjunction with the sensor 22 for measuring the number of revolutions of the hair 21, the rotor 12.
헬리콥터의 고도를 조종사가 상승시키거나, 혹은 하강시키고자 할 때에는 쓰로털 조정간(01)을 당기거나 밀면 이에 연결된 바(03)가 움직여서 엔진(11)의 쓰로털(21)을 열거나 닫거나 하게 된다. 이 결과로 엔진(11)의 출력이 높아지거나 낮아지면서 엔진의 회전수가 높아지거나 낮아지고 이것은 엔진의 풀리(13)를 통하여 벨트(14)로서 로터축(15)에 전달되고 이 로터축(15)이 회전하면서 로터(12)의 회전수가 결정되게 된다. 이같이 엔진(11)에 연동된 로터(12)의 회전수는 이에 부착된 회전수 감지 센서(22)에 의하여 읽혀진다.If the pilot wants to raise or lower the helicopter's altitude, pulling or pushing the throttle adjustment bar (01) moves the bar (03) connected thereto to open or close the throttle (21) of the engine (11). . As a result, the engine speed increases or decreases as the output of the engine 11 increases or decreases, which is transmitted to the rotor shaft 15 as the belt 14 through the pulley 13 of the engine and the rotor shaft 15 The rotation speed of the rotor 12 is determined while this rotation is performed. In this way, the rotation speed of the rotor 12 interlocked with the engine 11 is read by the rotation speed sensor 22 attached thereto.
본 발명의 고도 자동유지 로보트 장치(02)는 도 3에서 도시된 것과 같이 수동 조종시에 필요한 쓰로털 조종간(01) 그리고 고도를 자동유지 상태로 전환시키는 버턴(25), 고도의 자동유지시에 쓰로털 조종간(01)의 상하 조절을 담당하는 서보모터(31), 이 서보모터(31)를 쓰로털 조종간(01)에 밀착시키는 솔레노이드(35), 서보모터(31)를 제어하는 제어장치(32)로 구성되어 있다. 또한 이 제어장치(32)는 자동, 수동전환 버턴(25), 로터의 회전수감지 센서(22), 자이로 고도센서(23), 위성위치장치(지.피.에스)(24)로 부터 입력신호를 받아 들이는 입력모듈(43)과 각종의 입력신호를 분석하고 제어하는 제어통제모듈(44), 전원공급모듈(42), 서보모터 제어모듈(41)으로 되어 있다.The automatic altitude maintenance robot device 02 of the present invention has a throttle control section 01 and a button 25 for converting the altitude to an automatic maintenance state, which are necessary for manual operation as shown in FIG. Servo motor 31 responsible for the up and down adjustment of the throttle steering wheel 01, a control device for controlling the solenoid 35 and the servo motor 31 for bringing the servo motor 31 into close contact with the throttle steering wheel 01 ( 32). In addition, the control device 32 is input from the automatic, manual switching button 25, the rotation speed sensor 22 of the rotor, the gyro altitude sensor 23, the satellite positioning device (G.PS) 24 It consists of an input module 43 for receiving signals, a control control module 44 for analyzing and controlling various input signals, a power supply module 42, and a servomotor control module 41.
본 발명에 의한 고도 자동유지 로보트 장치(02)는 조종사가 현재의 비행고도에서 자동유지를 원하면, 자동,수동전환 버턴(25)을 눌러 자동모드로 전환시킨다. 그러면 도 3에서 도시된 것과 같이 쏠레노이드(35)에 의하여 서보모터(31)의 풀리(34)가 쓰로털 조종간(01)의 끝에 있는 구동기어(33)에 밀착되고 도 5에서의 진행과정이 수행되어 고도 자동유지 로보트 장치가 작동을 시작한다(52). 이때에 전환버턴(25)을 다시 한번 누르면 구동기어(33)에 밀착된 서보 모터의 풀리(34)가 구동기어(33)로 부터 떨어지면서 수동 조작 모드로 들어간다. 일단 버턴(25)을 눌러서 자동모드에 들어가면(52) 입력모듈(43)은 각종의 센서, 로터회전수 센서(22), 자이로 고도센서(23), 위성위치 장치(지.피.에스)(24)로 부터 들어오는 신호를 읽어(53)들이고, 제어모듈(44)은 현재 작업이 자동모드의 설정중(55)인지를 판단하여, 설정중에 있으면 이들 신호의 수치를 보관(56)하고, 자동유지중이면 자이로 고도센서(23)와 위성위치 장치(지.피.에스)(24)로 부터의 신호를 보관중(56)인 신호 수치와 비교하여 고도가 낮아지고 있으면(57), 현재의 로터 회전수가 보관중인 로터의 회전수와 다시 비교하고(58), 로터의 회전수가 낮으면 서보모터 제어모듈(41)에 신호를 보태어 서보모터(31)을 작동시키게 한다. 쓰로털 조종간(01)의 다른 한쪽 끝에 있는 구동기어(33)에 밀착되어진 서보모터(31)의 풀리(34)가 천천히 회전하면서, 쓰로털 조종간(01)은 당겨지고, 이에 연결 바(03)도 당겨지면서 엔진(11)의 쓰로털(21)은 열려진다. 그 결과로 엔진(11)의 회전수는 올라가고 로터(12)의 회전수도 올라가면서, 그 회전수가 센서(22)에 감지된다. 로터 회전수가 서서히 증가되어 자동모드 설정시에 보관되었던 회전수와 같아 질 때까지 지속되고(59) 고도를 회복하면 이 반복작업을 멈춘다. 만약 로터의 회전수가 낮아지지 않은 상태에서 고도가 낮아져 있다면 제어모듈(44)은 고도 감소비율에 대비되는 쓰로털의 증가비율을 정하여 쓰로털을 증가하도록(61)하고 이를 서보모터 제어모듈(41)으로 보내어 서보 모터(31)을 제어한다. 이와 반대로 고도가 증가하는 경우(62)에도 동일한 작업과정(63)을 거쳐 쓰로털의 증감을(64, 65)수행하고 이 결과는 서보 모터(31)의 풀리(34)를 통하여 쓰로털 조종간(01)에 전달되며, 연속적인 쓰로털의 미세조종으로서 자동모드 때에는 조종사가 쓰로털 조종간에서 손을 떼어도 고도가 자동으로 유지된다.Altitude automatic maintenance robot device 02 according to the present invention, if the pilot wants to automatically maintain the current flight altitude, by pressing the automatic, manual switching button 25 to switch to the automatic mode. Then, as shown in FIG. 3, the pulley 34 of the servomotor 31 is in close contact with the drive gear 33 at the end of the throttle control rod 01 by the solenoid 35 and the process in FIG. 5 is performed. The altitude autonomous robotic device is started to operate 52. At this time, when the switching button 25 is pressed again, the pulley 34 of the servo motor in close contact with the drive gear 33 is dropped from the drive gear 33 to enter the manual operation mode. Once the button 25 is pressed to enter the automatic mode (52), the input module 43 has various sensors, the rotor speed sensor 22, the gyro altitude sensor 23, and the satellite positioning device (G.PS) ( 24, the control unit 44 determines whether the current job is in the setting of the automatic mode (55), and if so, stores the values of these signals (56) and automatically If the altitude is lowered (57), the signal from the gyro altitude sensor (23) and the satellite positioning device (G.P.S.) 24 is compared with the signal value being stored (56). The rotor rotation speed is again compared with the rotation speed of the stored rotor (58). If the rotation speed of the rotor is low, the servo motor control module 41 adds a signal to operate the servomotor 31. As the pulley 34 of the servomotor 31 in close contact with the drive gear 33 at the other end of the throat control panel 01 rotates slowly, the throat control panel 01 is pulled out, and thus the connecting bar 03 The throat 21 of the engine 11 is opened while being pulled out. As a result, the rotation speed of the engine 11 increases and the rotation speed of the rotor 12 also increases, and the rotation speed is sensed by the sensor 22. The rotor speed is gradually increased until it is equal to the speed stored in the automatic mode setting (59), and the operation is stopped when the altitude is restored. If the altitude is lowered in the state that the rotation speed of the rotor is not lowered, the control module 44 determines the increase rate of the throttle compared to the altitude decrease rate to increase the throttle (61), and the servo motor control module (41). To control the servo motor 31. On the contrary, even when the altitude increases (62), the same process (63) is performed to increase and decrease the throat (64, 65) and the result is obtained through the pulley (34) of the servo motor (31). It is transmitted to 01) and it is a continuous pilot micropilot. In auto mode, the altitude is automatically maintained even if the pilot releases the pilot.
이상에서 설명한 것과 같이 본 발명에 의하면, 자이로 고도센서에 의하여 현재의 기준 고도에서 헬리콥터가 하강하고 있느지, 혹은 상승하고 있는지를 감지하고 또한 위성위치 장치(지.피.에스)에서 얻어지는 현재의 고도신호를 함께 사용하여, 고도가 낮아지면 서보 모터의 작동으로 쓰로털을 열어주어 로터의 회전수를 높이고, 고도가 상승하면 서보 모터를 통하여 쓰로털을 닫아 로터의 회전수를 줄여 주는 미세과정을 반복하므로서 고도를 조종사의 개입없이도 자동을 유지시킨다. 따라서 일정하게 고도를 계속유지하고자 할 때에는 고도의 자동유지 모드를 작동시키므로서 조종사는 지속적으로 쓰로털을 미세 조정해야 하는 조종 작업의 불편에서 벗어날 수 있다.As described above, according to the present invention, the current altitude obtained by the gyro altitude sensor detects whether the helicopter is descending or rising from the current reference altitude and is also obtained from the satellite positioning device (G.PS). Using the signal together, when the altitude is lowered, the servo motor is operated to open the throttle to increase the rotational speed of the rotor, and when the altitude increases, the micro process is repeated to close the throttle through the servo motor to reduce the rotational speed of the rotor. This keeps the altitude automatic even without pilot intervention. Therefore, if you want to maintain a constant altitude, the pilot operates the high-altitude maintenance mode, so that the pilot can be free from the inconvenience of maneuvering the need to constantly fine tune the throat.
또한 조종사는 한손은 싸이클릭 조정간에 그리고 또 한손은 쓰로털 조종간에서 뗄 수 없는 상황에서 본 발명에 의한 고도 자동유지 로보트장치의 도움으로 한손은 쓰로털 조종간에서 자유롭게 뗄 수 있어 비행중 조종사는 무전기조작등 여타의 버턴 조작작업을 할 수 있게하였다.In addition, the pilot can be freely lifted from the throttle control with the help of the altitude autonomous robot device according to the present invention in the situation where one hand cannot be held between the cyclic control and the other hand between the throttle control. And other button manipulation operations.
이에 추가하여 본 발명에 의한 고도 자동유지 로보트 장치는 고도감지 자이로 센서와 위성위치 장치(지.피.에스) 그리고 제어통제장치및 서보 모터등의 간단한 장치로서 기존의 고가이면서 대형 헬리콥터에만 존재하는 기능을 소형헬리콥터에도 저가로 구현할 수 있게 하였다.In addition, the altitude automatic maintenance robot device according to the present invention is a simple device such as an altitude sensing gyro sensor, a satellite positioning device (G.PS), a control control device and a servo motor, and functions only existing in existing expensive and large helicopters. Can be implemented at low cost in small helicopters.
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Cited By (1)
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