KR20110136225A - 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇 - Google Patents

지피에스를 이용한 지능형 항공로봇 Download PDF

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Abstract

본 발명은 목적지에 도달하여 촬영을 수행하고 복귀할 수 있도록 함으로서 인간 또는 차량 또는 선박 등과 같은 수단을 이용하여 쉽게 접근할 수 목적지의 영상을 무인비행을 통하여 실시간으로 촬영하여 확보할 수 있도록 함으로써 목적지의 이상상황 파악을 용이하게 하면서 이상상황에 대한 대책수립과 대처를 효율적으로 수행할 수 있도록 한 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇에 관한 것으로서,
엔진을 가지고 구비되는 비행동체와, 상기 비행동체에 설치되어 목적위치 경로확인과 목적위치 정보를 영상으로 촬영하는 카메라와, 상기 비행동체에 설치하여 지피에스데이터를 제공받는 지피에스수신부와, 상기 비행동체에 설치하여 지상과의 거리측정을 통하여 최적의 고도를 유지하면서 비행경로 상의 장애물을 감지하는 감지센서와, 상기 비행동체에 설치하여 비행동체가 정상적이면서 안정적인 비행자세를 유지할 수 있게 하는 자이로센서와, 관제센터 및 이용자가 제어할 수 있는 무선콘트롤러에 구비되는 관제제어부의 입력정보와 비행동체에 설치되는 카메라, 지피에스수신부, 감지센서, 자이로센서의 정보를 입력받는 제어부에 의하여 제어되어, 목적지에 도달하여 촬영을 수행하고 복귀할 수 있도록 한 것이 특징이다.

Description

지피에스를 이용한 지능형 항공로봇{AN INTELLIGENT AVIATION ROBOT USING GPS}
본 발명은 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 항공로봇을 이용하여 근거리 목적지를 무인으로 자동비행으로 왕복하여 목적지 상황을 촬영하여 정보를 수집하여 활용할 수 있도록 한 항공로봇의 제공에 관한 것이다.
근자에 들어서는 인간이 근접할 수 없는 위치의 목적지 정보를 취득하기 위하여 항공로봇을 이용하는 경우가 많아지고 있으며, 화재지역의 정보, 수재지역의 정보, 기타 폭발 등과 같은 재난지역의 정보, 재난지역에서의 구조활동을 위한 정보, 기타 목적지의 탐색정보의 수집 및 소규모 목적지의 지적촬영, 고도에서의 영화촬영 등 다양한 목적으로 활용되고 있는 실정이다.
상기와 같은 목적으로 현재 사용되고 있는 항공로봇은 이용자가 무선 콘트롤러를 이용하여 다양한 형상으로 구비되는 항공로봇의 이륙과 착륙은 물론 비행을 직접적으로 제어하는 형태로 이루어져 있다.
이러한 항공로봇의 경우에는 무선 콘트롤러와 항공로봇의 송,수신 거리가 짧기 때문에 주로 이용자가 시각적으로 항공로봇을 확인할 수 있는 시계 범위 내에서 활용할 수 있는 단거리게 국한되므로 인하여 실제 항공로봇은 운용할 수 있는 거리는 5㎞이내이다.
상기와 같은 종래 기술의 항공로봇은 다른 기능이 크게 없이 무선 콘트롤러와 연결되는 콘트롤러와 소형 카메라를 내장한 상태에서 이용자가 항공로봇을 목적지를 시각으로 확인하면서 비행조정을 수행한다.
그리고, 목적지에 도달하였을 경우에는 무선 콘트롤러를 조작하여 정지비행상태로 조작한 후 카메라를 보면서 목적지의 정보를 정지영상 또는 동영상으로 촬열한 후, 항공로봇을 다시 이용자의 위치로 회항시키는 것으로 이루어지도록 하고 있다.
상기와 같은 종래기술에서는 단거리에서만 운용가능하기 때문에 이용자(항공로봇 조정자)의 시계범위 내에서 목적지가 있는 도심지역에서의 정보수집 정도가 한계이다.
때문에 도심 이외의 지역과 같이 목적지의 장애물이 많은 곳, 깊은 산악지대, 댐, 연근해, 강 등과 같은 악조건하에 있으면서 시각적으로 목적지를 확인할 수 없는 5 ∼ 50㎞ 범위 내의 근거리에서 화재, 수재, 구조, 구난, 탐색, 지적촬영, 영화촬영 등과 같은 작업을 수행하기에는 무리가 따른다.
이는 단거리 항공로봇의 경우에는 무선 콘트롤러의 제어 영역 범위를 벗어나게 되면 항공로봇이 조작되지 않음으로써 항공로봇의 비행이 정지되어 추락하기 때문에 실질적인 운용이 곤란하게 된다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 엔진을 가지고 구비되는 비행동체와, 상기 비행동체에 설치되어 목적위치 경로확인과 목적위치 정보를 영상으로 촬영하는 카메라와, 상기 비행동체에 설치하여 지피에스데이터를 제공받는 지피에스수신부와, 상기 비행동체에 설치하여 지상과의 거리측정을 통하여 최적의 고도를 유지하면서 비행경로 상의 장애물을 감지하는 감지센서와, 상기 비행동체에 설치하여 비행동체가 정상적이면서 안정적인 비행자세를 유지할 수 있게 하는 자이로센서와, 관제센터 및 이용자가 제어할 수 있는 무선콘트롤러에 구비되는 관제제어부의 입력정보와 비행동체에 설치되는 카메라, 지피에스수신부, 감지센서, 자이로센서의 정보를 입력받는 제어부에 의하여 제어되어, 목적지에 도달하여 촬영을 수행하고 복귀할 수 있도록 함으로서 인간 또는 차량 또는 선박 등과 같은 수단을 이용하여 쉽게 접근할 수 목적지의 영상을 무인비행을 통하여 실시간으로 촬영하여 확보할 수 있도록 함으로써 목적지의 이상상황 파악을 용이하게 하면서 이상상황에 대한 대책수립과 대처를 효율적으로 수행할 수 있는 목적 달성이 가능하다.
본 발명은 이용자가 시각으로 목적지를 확인할 수 없는 근거리의 목적지에 항공로봇을 무인으로 원격조정을 통하여 비행시키고, 목적지의 조건에 관계없이 유익한 영상정보를 취득하여 회항하도록 함으로서 구조와 탐색, 촬영 등의 목적달성을 가능하게 하고, 획득한 정보를 통하여 향후 계획수립 등을 용이하게 할 수 있는 등 다양한 활용도를 가지는 발명이다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇의 간략적인 개념도.
도 2는 본 발명의 기술이 적용된 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇에 사용되는 항공로봇의 1 예를 도시한 구성도.
도 3은 본 발명의 기술이 적용된 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇에 사용되는 항공로봇의 2 예를 도시한 구성도.
도 4는 본 발명의 기술이 적용된 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇의 제어 구성도.
도 5는 본 발명의 기술이 적용된 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇의 제어부를 발췌한 구성도.
이하 첨부되는 도면과 관련하여 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 구성과 작용에 대하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 기술이 적용된 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇의 간략적인 개념도, 도 2는 본 발명의 기술이 적용된 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇에 사용되는 항공로봇의 1 예를 도시한 구성도, 도 3은 본 발명의 기술이 적용된 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇에 사용되는 항공로봇의 2 예를 도시한 구성도, 도 4는 본 발명의 기술이 적용된 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇의 제어 구성도, 도 5는 본 발명의 기술이 적용된 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇의 제어부를 발췌한 구성도로서 함께 설명한다.
본 발명의 기술이 적용되는 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇(100)은, 이용자가 시각을 통하여 목적지를 확인할 수 없는 5 ∼ 50㎞ 범위 내의 근거리 위치의 목적지 정보를 정지 또는 동영상으로 확보하여 다양하게 활용할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.
이를 위하여 비행기형상, 헬리콥터형상 또는 쿼드콥트(Quadcopter) 형상 등과 같이 다양한 형상으로 구비되어 비행에 필요한 추진력을 발생시키는 엔진(101)을 가지는 통상적인 비행동체(102)를 구비한다.
상기 비행동체(102)의 선측 하부에는 목적위치의 정보를 영상으로 촬영하기 위한 카메라(103)를 설치하고, 상기 카메라(103)의 경우에는 고정형태를 유지하는 것보다는 가변가능한 것을 장착하여 비행 시에는 전방시계를 확보할 수 있도록 하면서 목적지에서는 광범위한 영역의 촬영을 가능하도록 하는 것이 바람직할 것이다.
상기 비행동체(102)의 상부위치에는 지피에스(GPS) 위성으로부터 지피에스(GPS)데이터를 설정시간 주기로 지피에스 자료를 수신하는 수신모듈과 수신모듈의 정보를 토대로 지피에스 좌표를 생성하는 처리모듈로 구성하는 지피에스수신부(104)를 설치한다.
상기 비행동체(102)의 하부 전,후,좌,우측에는 지상과의 거리측정을 통하여 최적의 고도를 유지하는 것은 물론, 비행경로 상의 장애물을 감지하기 위한 감지센서(105)를 설치하고, 상기 비행동체(102)의 중심위치에는 비행동체(102)가 정상적이면서 안정적인 비행자세를 유지할 수 있도록 하는 자이로센서(106)를 설치한다.
상기 항공로봇(100)은 관제센터(107) 및 이용자가 제어할 수 있는 무선콘트롤러(108)에 구비되는 관제제어부(109)의 입력정보와 비행동체(102)에 설치되는 카메라(103), 지피에스수신부(104), 감지센서(105), 자이로센서(106)의 정보를 입력받는 제어부(110)에 의하여 제어되어 비행하여 목적지에 도달하여 촬영을 수행하고 복귀할 수 있도록 한다.
상기 제어부(110)는 카메라(103), 지피에스수신부(104), 감지센서(105), 자이로센서(106)의 정보를 제공받는 입력부(111)와, 입력된 정보를 관제제어부(109)에서 입력하여 설정한 설정정보부(112)의 비행경로, 목적지 등의 정보와 일치하는 지를 비교하여 확인하는 비교/판단부(113)를 구비한다.
상기 비교/판단부(113)에서 비교판단한 정보와 관제제어부(109)에서 제공하는 정보를 토대로 설정경로 또는 변경경로로 비행하는지와 목적지의 정보를 촬영하고, 촬영된 정보를 데이터베이스(114)에 저장하고 디스플레이(115)에 표시함과 아울러 관제센터(107)로 전송하여 실시간으로 정보를 제공하여 확인할 수 있도록 하고, 새로운 정보를 제공받을 수 있도록 송/수신부(116)를 제어하는 작동부(117)를 구비하여 구성한다.
물론, 상기 관제센터(107)와 무선콘트롤러(108)에 구비되는 관제제어부(109)에는 비행정보와 목적지의 촬영정보 및 조작정보를 시각적으로 확인할 수 있는 모니터(118)와 항공로봇(100)의 송/수신부(116)와 정보를 제공하고 제공받을 수 있도록 송/수신부(119)를 구비한다.
또한, 비행경로와 목적지 및 촬영방향과 각도 또는 비행의 시작에서 종료까지의 각종 정보 등을 설정정보부(112) 또는 작동부(117)로 제공할 수 있도록 조작부(120)를 가지도록 구성한다.
상기와 같은 본 발명의 기술이 적용된 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇(100)의 사용상태를 살펴보면 다음과 같다.
관제센터(107)의 조작부(120)를 통하여 목적지의 경로와 고도 및 촬영하고자 하는 위치와 범위, 각도 등을 설정하여 송.수신부(119)를 통하여 항공로봇(100)의 제어부(110)를 구성하는 송/수신부(116)로 전송한다.
그러면, 송/수신부(116)에서는 작동부(117)를 통하여 설정정보부(112)에 필요정보를 저장하고, 작동부(117)에서도 작동제어에 필요한 정보를 저장하여 비행 준비상태에 들어가게 되고 관제센터(107)의 지시(조작)에 항공로봇(100)은 엔진(101)을 가동하여 비행하게 된다.
상기와 같이 비행하는 과정에서는 작동부(117)의 제어에 의하여 카메라(103)를 통하여 비행중인 방향의 경로를 영상으로 촬영하여 디스플레이(115)에 표시함과 아울러 송/수신부(116)를 통하여 관제센터(107)로 전송하여 모니터(119)를 통하여 표시하도록 함으로서 관제센터(107)에 있는 관리자가 실시간으로 비행상태를 파악할 수 있게 된다.
물론, 관리자가 관제센터(107)에서 실시간으로 비행상태를 파악하면서 이상을 발견할 경우에는 조작부(120)를 통하여 제어부(110)로 경로설정의 변경 또는 목적지의 변경, 촬영위치 등의 변경을 전송하여 변경상태로 수행할 수 있도록 함은 당연할 것이다.
상기와 같이 항공로봇(100)이 이륙하여 비행함과 동시에 카메라(103)와 지피에스수신부(104), 감지센서(105) 및 자이로센서(106)가 작동하여 제어부(110)의 입력부(111)로 제공하고, 입력부(111)에서는 해당정보를 비교/판단부(113)로 인가하여 설정정보부(112)의 정보와 비교하여 비행경로, 고도 등을 비교하여 정상적인 경로로 가고 있는지 확인하게 된다.
이와 같은 카메라(103)와 지피에스수신부(104), 감지센서(105) 및 자이로센서(106)의 인가 값은 작동부(117)로 제공되어 카메라(103)의 제공정보를 디스플레이(115)에 표시함과 아울러 송/수신부(116)를 통하여 관제센터(107)의 관제제어부(109)로 관제제어부(109)의 모니터(118)에도 동시에 표시함으로써 관리자가 실시간으로 모니터링할 수 있도록 하게 된다.
그리고, 지피에스수신부(104)가 수신한 지리정보 역시 비교/판단부(113)를 통하여 설정정보부(112)의 설정된 정보와 일치 여부를 판단하여 목적 경로를 찾을 수 있도록 작동부(117)가 엔진 등을 제어하면서 비행할 수 있도록 하게 된다.
이 과정에서는 감지센서(105)에 의하여 비행고도의 확인과 경로 상의 장애물을 카메라(103)와 함께 식별하고 자이로센서(106)를 통하여 항공로봇(100)이 정상적인 비행자세를 유지할 수 있도록 작동부(117)가 제어하면서 목적위치로 비행하게 된다.
이와 같이 항공로봇(100)이 비행하여 목적위치에 도달하게 되면 설정정보부(112)의 정보를 인가받는 작동부(117)에 의하여 항공로봇(100)은 목적위치 상공에 정지 또는 선회하게 되고, 동시에 카메라(103)가 목적위치의 정지 또는 동영상을 촬영하여 입력부(111)와 작동부(117)로 인가하면, 작동부(117)에서는 촬영정보를 데이터베이스(114)에 저장함과 아울러 디스플레이(115)를 통하여 표시하게 된다.
물론, 상기 작동부(117)에서 촬영정보의 저장과 표시를 겸하면서 송/수신부(116)를 통하여 관제제어부(109)로 전송하고, 관제제어부(109)에서는 촬영정보를 저장함과 아울러 모니터(118)에 표시하도록 함으로서 관리자가 실시간으로 목적위치의 정보를 시각적으로 확인할 수 있게 된다.
또한, 카메라(103)에 의하여 목적위치에 대한 정보를 관리자가 확인하는 과정에서 특이사항 등이 발견되면 조작부(120)를 통하여 촬영위치의 변경, 비행고도의 변경, 비행형태의 변경, 카메라의 줌인의 변경 등을 지속적이면서 실시간으로 변경하여 항공로봇(100)으로 제공하여 목적지 정보를 확보할 수 있게 된다.
상기와 같이 목적지에서의 촬영이 끝난 후에는 프로그램된 바와 같은 회항 경로를 통하여 관제센터(107)로 항공로봇(100)을 회항시키거나, 목적 경로 외의 방향향으로 회항시킴으로써 완료하게 된다.
상기와 같은 본 발명은 인간 또는 차량 또는 선박 등과 같은 수단을 이용하여 쉽게 접근할 수 목적지의 영상을 무인비행을 통하여 실시간으로 촬영하여 확보할 수 있도록 함으로써 목적지의 이상상황 파악을 용이하게 하면서 이상상황에 대한 대책수립과 대처를 효율적으로 수행할 수 있는 장점을 가진다.
100; 항공로봇
102; 비행동체
103; 카메라
104; 지피에스
105; 감지센서
106; 자이로센서
109; 관제제어부
110; 제어부
111; 입력부
113; 비교/판단부
114; 데이터베이스
117; 작동부
120; 조작부

Claims (3)

  1. 비행에 필요한 추진력을 발생시키는 엔진(101)을 가지고 구비되는 비행동체(102)와;
    상기 비행동체(102)에 설치되어 목적위치 경로확인과 목적위치 정보를 영상으로 촬영하도록 설치하는 카메라(103)와;
    상기 비행동체(102)에 설치하여 지피에스(GPS) 위성으로부터 지피에스(GPS)데이터를 설정시간 주기로 지피에스 자료를 수신하는 수신모듈과 수신모듈의 정보를 토대로 지피에스 좌표를 생성하는 처리모듈로 구성하는 지피에스수신부(104)와;
    상기 비행동체(102)에 설치하여 지상과의 거리측정을 통하여 최적의 고도를 유지하면서 비행경로 상의 장애물을 감지하는 감지센서(105)와;
    상기 비행동체(102)에 설치하여 비행동체(102)가 정상적이면서 안정적인 비행자세를 유지할 수 있게 하는 자이로센서(106)와;
    관제센터(107) 및 이용자가 제어할 수 있는 무선콘트롤러(108)에 구비되는 관제제어부(109)의 입력정보와 비행동체(102)에 설치되는 카메라(103), 지피에스수신부(104), 감지센서(105), 자이로센서(106)의 정보를 입력받는 제어부(110)에 의하여 제어되어 목적지에 도달하여 촬영을 수행하고 복귀할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇.
  2. 제 1 항에 있어서;
    상기 제어부(110)는 카메라(103), 지피에스수신부(104), 감지센서(105), 자이로센서(106)의 정보를 제공받는 입력부(111)와;
    입력된 정보를 관제제어부(109)에서 입력하여 설정한 설정정보부(112)의 비행경로, 목적지 등의 정보와 일치하는 지를 비교하여 확인하는 비교/판단부(113)와;
    상기 비교/판단부(113)에서 비교판단한 정보와 관제제어부(109)에서 제공하는 정보를 토대로 설정경로 또는 변경경로로 비행하는지와 목적지의 정보를 촬영하고, 촬영된 정보를 데이터베이스(114)에 저장하고 디스플레이(115)에 표시함과 아울러 관제센터(107)로 전송하여 실시간으로 정보를 제공하여 확인할 수 있도록 하고, 새로운 정보를 제공받을 수 있도록 송/수신부(116)를 제어하는 작동부(117)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇.
  3. 제 1 항에 있어서;
    상기 관제센터(107)와 무선콘트롤러(108)에 구비되는 관제제어부(109)에는 비행정보와 목적지의 촬영정보 및 조작정보를 시각적으로 확인할 수 있는 모니터(118)와;
    항공로봇(100)의 송/수신부(116)와 정보를 제공하고 제공받을 수 있도록 구비하는 송/수신부(119)와;
    비행경로와 목적지 및 촬영방향과 각도 또는 비행의 시작에서 종료까지의 각종 정보 등을 설정정보부(112) 또는 작동부(117)로 제공할 수 있도록 구비하는 조작부(120)를 포함하는 것을 특징으로 하는 지피에스를 이용한 지능형 항공로봇.
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