KR20080034548A

KR20080034548A - 모형항공기용 자동조종 시스템

Info

Publication number: KR20080034548A
Application number: KR1020060100605A
Authority: KR
Inventors: 유선상
Original assignee: 유선상
Priority date: 2006-10-17
Filing date: 2006-10-17
Publication date: 2008-04-22

Abstract

본 발명은 모형항공기용 자동조종 시스템에 관한 것으로, 기존의 모형항공기에 간단하게 장착하여 송신기를 통한 사용자의 수동 조작 없이도 기 설정된 프로그램 데이터에 따라 기체의 비행을 제어할 수 있도록 함으로써, 초보자도 쉽게 모형비행기를 즐길 수 있게 하여 모형항공기 및 관련제품의 시장 확대를 도모하고 모형항공기의 산업적 이용도 증진시킬 수 있도록 하는 모형항공기용 자동조종 시스템을 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 모형항공기용 자동조종 시스템에 따르면, 모형항공기 기체와 별도로 구비되어 사용자가 휴대할 수 있도록 된 프로그램장치 및 상기 기체에 탑재되는 비행제어장치를 포함하며, 상기 프로그램장치는 외부의 컴퓨터시스템으로부터 프로그램 데이터를 전송받기 위한 입력포트와, 상기 비행제어장치로 프로그램 데이터를 전송하기 위한 출력포트와, 상기 입력포트 및 출력포트를 통한 프로그램 데이터의 수신 및 송신을 제어하기 위한 마이크로프로세서와, 상기 입력포트를 통해 입력된 프로그램 데이터를 저장하는 메모리와, 작동모드 및 설정 입력을 위한 입력수단을 포함하고, 상기 비행제어장치는 상기 프로그램장치로부터 프로그램 데이터를 전송받기 위한 데이터 통신포트와, 각 채널별로 할당된 기체의 각 조종부로 제어신호를 전송하기 위한 프로그램 비행모드 출력포트와, 상기 데이터통신 포트를 통해 입력된 프로그램 데이터에 따라 상기 프로그램 비행 모드 출력포트를 통해 각 조종부의 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서와, 입력된 프로그램 데이터를 저장하는 메모리와, 작동모드 및 설정 입력을 위한 입력수단를 포함한다.

모형항공기, 프로그램 데이터, 프로그램장치, 비행제어장치

Description

모형항공기용 자동조종 시스템 {AUTOMATIC PILOT SYSTEM FOR MODEL AIRPLANE}

도 1은 본 발명에 따른 모형항공기용 자동조종 시스템의 일실시예를 도시한 구성도이다.

도 2는 도 1의 모형항공기용 자동조종 시스템에 적용되는 프로그램장치의 작동모드를 도시한 블럭도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 컴퓨터시스템 20 : 추력모터

30, 40 : 서보 50 : 전자변속기

60 : 전원 100 : 비행제어장치

110 : 전원 입력포트 120 : 데이터통신 포트

131, 132, 133 : 프로그램 비행모드 출력포트

141, 142, 143 : 수동모드 출력포트

150 : 마이크로프로세서 160 : 메모리

200 : 프로그램장치 210 : 입력포트

220 : 출력포트 230 : 마이크로프로세서

240 : 메모리 250 : 디스플레이

본 발명은 모형항공기에 사용되는 자동조종 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기 입력된 프로그램 데이터에 따라 기체의 비행 속도와 방향을 제어하여 사용자의 수동조작 없이도 비행을 통한 레저 및 산업용 목적을 이룰 수 있게 한 모형항공기의 자동조종 시스템에 관한 것이다.

모형항공기는 실물 기체를 소정 스케일로 축소 설계하거나 독자적인 형태로 설계하여 제작한 소형 기체로써, 레저용이나 교육용은 물론, 항공촬영이나 농약살포와 같은 산업용 등의 다양한 목적으로 이용되고 있다.

통상적인 모형항공기는 사용자가 조작하는 송신기를 통해 각 작동부의 제어신호를 기체에 탑재된 수신기로 전달하고, 이 수신기에서 해당 작동부로 동작 제어신호를 출력하여 기체를 사용자가 원하는 속도와 방향으로 원격제어하는 구조를 갖는다. 이를 위해 모형항공기의 송수신은 추력과 각 조종면의 제어를 각각의 독립된 채널을 통해 수행하는 다채널 방식으로 이루어진다.

예를 들면, 제1채널을 통해서는 기체의 롤(Roll)을 조절하는 보조 익(Aileron) 서보를 제어하고, 제2채널을 통해서는 기체의 핏치(Pitch)를 조절하는 승강타(Elevator) 서보를 제어하고, 제3채널을 통해서는 기체의 모터 또는 엔진의 추력 조절을 위한 전자변속기(ESC; Electric Speed Controller) 또는 엔진 스로틀 서보를 제어하며, 제4채널을 통해서는 기체의 요(Yaw)를 조절하는 방향타(Rudder) 서보를 제어하는 등의 방식을 갖는다.

이에 따라, 모형항공기를 조종하기 위해서는 기체의 비행상태를 확인하면서 송신기에 구비된 여러 채널의 조작스틱을 개별적으로 또는 조합하여 적절한 타각으로 계속 조작해주어야 하기 때문에, 입문자가 혼자서 비행에 성공하고 나아가 자신이 원하는 대로 기체의 움직임을 제어할 수 있을 만큼 숙련되기까지에는 많은 연습시간이 소요된다.

특히, 지면에서 2차원 운동만하는 모형자동차의 경우에는 엔진 또는 모터의 구동과 좌우 조향만 제어하면 주행이 이루어지고, 엔진 또는 모터에 의한 구동력만 차단하면 차체가 지면상에 정지하게 되므로 조종이 미숙한 경우에도 차체에 심각한 파손 등이 발생될 소지가 많지 않지만, 모형항공기의 경우 공중에서 3차원 운동을 하게 되므로 각 채널의 조종이 정확하게 이루어지지 않으면, 기체가 지상으로 추락하여 심한 파손이 발생될 수 있을 뿐만 아니라, 심할 경우 주변의 사람들에게 상해를 입히거나 기물을 파손시키게 되는 등의 문제점을 유발할 수 있기 때문에, 연습과정에서 소요되는 비용 또한 매우 클 수밖에 없다.

이와 같이, 모형항공기는 조종술 습득에 많은 시간과 노력, 비용 등이 소요되기 때문에 초보자의 입문이 어렵고, 어렵사리 입문한 사용자들의 경우에도 대다 수가 중도 포기하게 되어 그 유저(user)층이 매우 얇을 수밖에 없었다.

이에 따라, 모형항공기 및 관련제품의 시장 성장이 제한되고 있으며, 그에 따른 소량 생산으로 인해 사용자 입장에서도 제품 구입에 상대적으로 비싼 비용을 지불하게 되고, 고가의 제품 가격으로 인해 시장 확대가 더욱 어렵게 되는 등의 악순환이 형성되는 문제점이 있었다.

또한, 산업용으로 모형항공기를 이용할 때, 전술한 바와 같은 조종의 어려움으로 인해 일반인은 이용이 어렵고 숙련된 조종자가 반드시 필요하기 때문에, 그에 따른 인건비 등의 소요 비용의 증가로 인해 산업용 모형항공기의 사용이 제한적일 수밖에 없다는 등의 문제점도 있었다.

본 발명의 목적은 기존의 모형항공기에 간단하게 장착하여 송신기를 통한 사용자의 수동 조작 없이도 미리 설정된 프로그램 데이터에 따라 기체의 비행을 제어할 수 있도록 하기 위한 것이다.

따라서, 본 발명의 또 다른 목적은, 초보자도 쉽게 모형비행기의 조종을 즐길 수 있게 함으로써 모형항공기 및 관련제품의 시장 확대를 도모하고, 나아가 모형항공기의 산업적 이용도 증진시킬 수 있는 모형항공기용 자동조종 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 모형항공기 기체와 별도로 구비되어 사용자가 휴대할 수 있도록 된 프로그램장치 및 상기 기체에 탑재되는 비행제어장치를 포함하며, 상기 프로그램장치는 외부의 컴퓨터시스템으로부터 프로그램 데이터를 전송받기 위한 입력포트와, 상기 비행제어장치로 프로그램 데이터를 전송하기 위한 출력포트와, 상기 입력포트 및 출력포트를 통한 프로그램 데이터의 수신 및 송신을 제어하기 위한 마이크로프로세서와, 상기 입력포트를 통해 입력된 프로그램 데이터를 저장하는 메모리와, 작동모드 및 설정 입력을 위한 입력수단을 포함하고, 상기 비행제어장치는 상기 프로그램장치로부터 프로그램 데이터를 전송받기 위한 데이터 통신포트와, 각 채널별로 할당된 기체의 각 조종부로 제어신호를 전송하기 위한 프로그램 비행모드 출력포트와, 상기 데이터통신 포트를 통해 입력된 프로그램 데이터에 따라 상기 프로그램 비행모드 출력포트를 통해 각 조종부의 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서와, 입력된 프로그램 데이터를 저장하는 메모리와, 작동모드 및 설정 입력을 위한 입력수단를 포함하는 모형항공기용 자동조종 시스템이 제공된다.

상기한 본 발명의 모형항공기용 자동조종 시스템에서, 상기 프로그램장치는 상기 입력수단을 통한 입력 상태 및 작동상태를 표시하는 디스플레이를 더 포함하 여 구성될 수 있다.

또한, 상기 비행제어장치에는 수동모드 상태에서 송신기로부터 전송된 신호를 수신하는 수신기 회로 및 이 수신기 회로의 출력신호를 각 채널의 작동부로 전송하기 위한 수동모드 출력포트가 구비될 수도 있다.

그리고, 상기 비행제어장치의 프로그램 비행모드 출력포트 중 적어도 하나와 수동모드 출력포트 중 적어도 하나는 기체의 추력모터를 제어하는 전자변속기에 연결되거나 기체의 엔진스로틀 조절 서보에 연결되는 것이 좋다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

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 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 모형항공기용 자동조종 시스템의 일실시예를 도시한 시스템 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 모형항공기용 자동조종 시스템은 기체에 탑재되는 비행제어장치(100) 및 기체와 별도로 구비되는 프로그램장치(200) 등으로 이루어진다.

상기 비행제어장치(100)는 상기 프로그램장치(200)를 통해 입력된 비행패턴 제어프로그램에 따라 기체의 비행 속도와 방향을 직접 제어하는 것으로, 기체에 기설치된 수신기 작동용 배터리(엔진기의 경우)나 모터 구동용 배터리(전동기의 경우)와 같은 전원(60)이 연결되는 전원입력포트(110)와, 상기 프로그램장치(200)와 연결되는 데이터통신 포트(120)와, 각 채널별로 할당된 기체의 각 조종부, 즉 보조익 서보(30), 승강타 서보(40) 및 전자변속기(50)로 연결되는 제1 내지 제3채널의 프로그램 비행모드 출력포트(131, 132, 133)와, 상기 데이터통신 포트(120)를 통해 입력된 프로그램 데이터에 따라 상기 각 출력포트(131, 132, 133)를 통해 각 조종부의 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서(150)와, 입력된 프로그램 데이터 및 설정값을 저장하는 메모리(160)와, 작동모드 선택을 위한 프로그램 비행모드 선택버튼(171) 및 통신모드 선택버튼(172)과, 전원입력 및 작동 상태를 표시하는 상태표시 LED(181, 182) 등을 구비한 구조로 이루어진다.

도시된 실시예에서는, 3채널 조종방식을 예시하였으나, 필요에 따라 그 이상의 다수의 채널, 예를 들어 러더 제어 채널, 랜딩기어 제어 채널 등을 포함하는 다채널 제어가 가능하도록 구성될 수 있음은 당업자에 있어 자명할 것이다.

또한, 수동모드 상태에서 송신기로부터 전송된 신호를 수신하는 기존의 수신기를 별도로 설치할 필요가 없도록 내부에 수신기 회로가 구비된 구조로 이루어질 수 있고, 이러한 경우 도시된 바와 같이, 선택적으로 보조익 서보(30), 승강타 서보(40) 및 전자변속기(50)로 연결되는 각 채널의 수동모드 출력포트(141, 142, 143)가 구비될 수 있다.

그리고, 도시된 실시예는 전동비행기의 경우에 적용된 것을 예시한 것으로 제3채널 출력포트(133, 143)가 기체의 추력모터(20)를 제어하는 전자변속기(50)에 연결된 것을 예시하였으나, 본 발명은 엔진비행기에도 적용될 수 있으며, 이러한 경우에는 상기 제3채널 출력포트(133, 143)가 엔진스로틀 조절 서보에 연결되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 프로그램장치(200)는 PC와 같은 범용 컴퓨터시스템, 또는 전용 컴퓨터시스템으로부터 프로그램 데이터를 다운로드하여 이를 저장하고, 필요 시 상기 비행제어장치(100)로 입력할 수 있도록 된 것으로, 외부의 컴퓨터시스템(10)과 연결되는 프로그램 데이터 입력포트(210)와, 상기 비행제어장치(100)와 연결되는 프로그램 데이터 출력포트(220)와, 복수의 조작버튼(261, 262, 263, 264)과, 상기 조작버튼(261, 262, 263, 264)을 통한 입력 상태 및 작동상태를 표시하는 디스플레이(250)와, 상기 조작버튼(261, 262, 263, 264)을 통해 입력된 신호에 따라 상기 입력포트(210) 및 출력포트(220)를 통한 프로그램 데이터의 수신 및 송신을 제어하고, 그 상태를 상기 디스플레이(250)를 통해 표시하는 마이크로프로세서(230)와, 상기 입력포트(210)를 통해 입력된 프로그램 데이터 및 상기 조작버튼(261, 262, 263, 264)을 통한 설정값을 저장하는 메모리(240)를 구비한다.

상기 조작버튼(261, 262, 263, 264)은 각각 설정 선택 버튼(261), 설정치 증가 버튼(262), 설정치 감소 버튼(263) 및 실행버튼(264) 등으로 이루어질 수 있다. 여기서, 이러한 각 조작버튼(261, 262, 263, 264)의 명칭은 각 버튼의 기능을 한정하는 것은 아니며, 구분의 편의를 위해 각 조작버튼(261, 262, 263, 264)의 주기능을 명시한 것일 뿐이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 모형항공기용 자동조종 시스템의 작동을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 프로그램장치(200)는 각 조작버튼(261, 262, 263, 264)을 누름에 따라 도 2에 도시된 바와 같은 각 설정모드를 수행하고, 각 상태를 상기 디스플레이(250)를 통해 표시한다. 즉, 상기 설정 선택 버튼(261)을 누르면 누르는 횟수에 따라 순차적으로 데이터설정모드(S110), 통신모드(S120) 및 트림조종모드(S130)를 실행 및 표시하며, 상기 데이터설정모드(S110) 상태에서 실행버튼(264)을 누르면, 순차적으로 설정될 채널을 표시하는 단계(S111), 선택된 채널의 작동범위를 5단계로 설정하는 단계(S112~S116), 설정된 각 단계의 비행실행 사이의 시간 간격을 설정하는 단계(S117), 그리고 설정된 각 단계의 비행실생 시간을 설정하는 단계(S118)를 수행하며, 각 단계의 수치 조절은 상기 설정치 증가 버튼(262) 및 설정치 감소 버튼(263) 등을 통해 이루어진다.

상기 통신모드(S120)에서 상기 설정치 증가 버튼(262)을 누르면 외부의 컴퓨 터시스템(10)으로부터 데이터를 수신받는 수신모드(S121)가 되고, 상기 설정치 감소 버튼(263)을 누르면 상기 자동비행장치(100)로 데이터를 송신하는 송신모드(S122)가 되며, 선택된 수신모드(S121) 또는 송신모드(S122)에서 상기 실행버튼(264)을 누르면, 해당 방향으로 프로그램 데이터의 송신 또는 수신이 이루어진다.

상기 트림조종모드(S130)에서는 각 채널 별로 해당 작동부(서보, 전자변속기)에 대한 트림을 맞추어 기체의 중립 및 조종이 정확하게 이루어질 수 있도록 한다.

상기 프로그램장치(200)를 컴퓨터시스템(10)과 연결하고, 상기 통신모드(S120)의 수신모드(S121)를 실행하면, 컴퓨터시스템(10)에 저장된 프로그램 데이터가 프로그램장치(200)에 전송 및 저장되고, 이 프로그램장치(200)를 사용자가 휴대하다가 필요 시 상기 비행제어장치(100)에 연결하고, 상기 통신모드(S120)의 송신모드(S122)를 실행하면, 저장된 프로그램 데이터가 비행제어장치(100)로 전송 및 저장된다.

데이터 전송이 이루어진 후에, 상기 프로그램장치(200)는 비행제어장치(100)와 연결을 해제한 상태로 따로 보관된다.

상기 비행제어장치(100)는, 기체에 탑재된 상태에서 상기 전원입력포트(110)를 통해 전원(60)에 연결되면 양측 상태표시 LED(181, 182)가 점멸하여 전원입력을 표시하고, 이때, 전원인가와 함께 자동적으로 자동변속기의 속도제어 및 각 서보의 작동제어 설정을 위한 초기화 리셋 작업과 트리밍 작업이 수행된다. 이를 수행한 후에는 상기 프로그램 비행모드 선택버튼(172)을 누르면 메모리(160)에 저장된 가장 최근 설정에 따라 자동비행이 시작되도록 디폴트 값으로 지정된다.

전원 입력상태에서 상기 통신모드 선택버튼(171)을 누르면 상기 프로그램장치(200)로부터 전송된 프로그램 데이터를 수신하여 상기 메모리(160)에 저장하고, 이 상태에서 상기 프로그램 비행모드 선택버튼(172)을 누르면 상기 메모리(160)의 저장된 프로그램 데이터를 로드하여 설정된 비행 알고리듬(algorithm)에 따라 각 채널을 통해 해당 작동부의 제어신호를 출력하여 자동비행이 이루어지게 된다.

한편, 상기 컴퓨터시스템(10)에 저장되는 프로그램 데이터는 사용자 자신이 원하는 비행패턴을 입력하여 데이터화 된 것일 수도 있고, 숙련된 전문가의 비행패턴이 데이터화 된 것일 수도 있다. 어느 경우에서든, 상기 프로그램 데이터는 비행장소의 넓이와 주변 지형에 따른 비행 영역의 제한, 추락 방지를 위한 고도 제한 등의 안전 비행을 위한 수단이 구비되는 것이 바람직하다.

지금까지 도면을 통해 설명된 본 발명의 실시예에 있어서는 3채널 조종방식을 예시하였으나, 본 발명이 필요에 따라 그 이상 다수의 채널, 예를 들어 러더 제어 채널, 랜딩기어 제어 채널 등을 포함하는 다채널 제어가 가능하도록 구성될 수 있음은 전술한 바 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 외부의 컴퓨터시스템으로부터 다운로드된 프로그램장치의 데이터를 비행제어장치로 전송하여 입력된 프로그램 데이터의 비행 알고리듬(algorithm)에 따라 기체의 비행 속도와 방향이 제어되도록 함으로써, 사용자의 수동 조작 없이도 프로그램 선택에 따른 다양한 패턴으로 기체의 비행이 이루어질 수 있어 누구나 쉽게 모형항공기를 통한 레저 및 산업용으로 사용할 수 있게 되었다는 장점이 있다.

아울러, 상기와 같은 장점들로 인해 특히 산업용 모형항공기 및 관련제품의 시장 확대를 도모할 수 있게 되었다는 등의 부가적인 효과도 있다.

Claims

모형항공기 기체와 별도로 구비되어 사용자가 휴대할 수 있도록 된 프로그램장치 및 상기 기체에 탑재되는 비행제어장치를 포함하며,

상기 프로그램장치는 외부의 컴퓨터시스템으로부터 프로그램 데이터를 전송받기 위한 입력포트와, 상기 비행제어장치로 프로그램 데이터를 전송하기 위한 출력포트와, 상기 입력포트 및 출력포트를 통한 프로그램 데이터의 수신 및 송신을 제어하기 위한 마이크로프로세서와, 상기 입력포트를 통해 입력된 프로그램 데이터를 저장하는 메모리와, 작동모드 및 설정 입력을 위한 입력수단을 포함하고,

상기 비행제어장치는 상기 프로그램장치로부터 프로그램 데이터를 전송받기 위한 데이터 통신포트와, 각 채널별로 할당된 기체의 각 조종부로 제어신호를 전송하기 위한 프로그램 비행모드 출력포트와, 상기 데이터통신 포트를 통해 입력된 프로그램 데이터에 따라 상기 프로그램 비행모드 출력포트를 통해 각 조종부의 제어신호를 출력하는 마이크로프로세서와, 입력된 프로그램 데이터를 저장하는 메모리와, 작동모드 및 설정 입력을 위한 입력수단를 포함하는 모형항공기용 자동조종 시스템.
제1항에 있어서,

상기 프로그램장치는 상기 입력수단을 통한 입력 상태 및 작동상태를 표시하 는 디스플레이를 더 포함하는 모형항공기용 자동조종 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 비행제어장치는 수동모드 상태에서 송신기로부터 전송된 신호를 수신하는 수신기 회로 및 이 수신기 회로의 출력신호를 각 채널의 작동부로 전송하기 위한 수동모드 출력포트가 구비된 모형항공기용 자동조종 시스템.
제3항에 있어서,

상기 비행제어장치의 프로그램 비행모드 출력포트 중 적어도 하나와 수동모드 출력포트 중 적어도 하나는 기체의 추력모터를 제어하는 전자변속기에 연결된 것을 특징으로 하는 모형항공기용 자동조종 시스템.
제3항에 있어서,

상기 비행제어장치의 프로그램 비행모드 출력포트 중 적어도 하나와 수동모드 출력포트 중 적어도 하나는 기체의 엔진스로틀 조절 서보에 연결된 것을 특징으로 하는 모형항공기용 자동조종 시스템.