KR20150088639A - Unmanned aerial vehicle having a camera - Google Patents
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Abstract
Description
실시예들은 카메라를 구비한 무인항공기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 모터보다 경량인 액츄에이터를 이용하여 카메라의 위치를 제어할 수 있는 카메라를 구비한 무인항공기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 무인항공기는 배터리로 운용된다. 따라서 무인항공기의 운용시간을 늘리기 위해서는 무인항공기의 무게를 줄이는 것이 필수적이다. 최근 항공기술과 통신기술의 발전으로 무인항공기에 카메라를 부착하여 촬영하는 기술이 널리 쓰이고 있는 가운데, 카메라의 촬영방향을 제어하기 위해서는 보통 모터가 사용되고 있다. 하지만, 모터를 무인항공기에 부착할 경우 무인항공기의 전체 무게가 늘어나고, 그에 따라 운용시간은 필연적으로 줄어들 수 밖에 없는 한계점을 지니고 있다.Generally, unmanned aerial vehicles are operated by batteries. Therefore, it is essential to reduce the weight of unmanned aerial vehicles to increase the operating time of UAVs. Recently, with the advancement of aviation technology and communication technology, a technique of attaching a camera to an unmanned airplane is widely used, and a motor is usually used to control the shooting direction of the camera. However, when the motor is attached to an unmanned airplane, the total weight of the unmanned airplane increases, and the operating time is inevitably reduced.
실시예들의 목적은 카메라를 구비한 무인항공기를 제공하는 데 있다. 실시예들의 다른 목적은 종래의 모터보다 경량인 액츄에이터를 이용하여 카메라의 제어가 가능한 무인항공기를 제공하는 데 있다.An object of embodiments is to provide an unmanned aerial vehicle equipped with a camera. Another object of the embodiments is to provide an unmanned airplane capable of controlling a camera using an actuator that is lighter than a conventional motor.
일 실시예에 관한 카메라를 구비한 무인항공기는, 자세가 제어되며 비행하는 본체와 본체에 회전 가능하게 연결된 카메라부와, 본체와 카메라부의 사이에 설치되어, 외부신호에 의해 작동하여 본체에 대한 카메라부의 회전운동을 제한하거나 허용하는 회전제한부를 구비한다.An unmanned aerial vehicle equipped with a camera according to an embodiment of the present invention includes a body to be controlled in attitude and to be rotated and to be rotatably connected to the body, a camera unit installed between the body and the camera unit, And a rotation restricting portion for restricting or allowing the rotational motion of the negative portion.
또한, 회전제한부는 외부신호에 의해 구동력을 발생하는 액츄에이터와, 액츄에이터에 의해 카메라부에 접촉하여 회전운동을 제한하는 제 1위치와 카메라부와 분리되어 카메라부의 회전운동을 허용하는 제 2위치의 사이에서 이동 가능한 스토퍼를 구비할 수 있다.The rotation restricting portion includes an actuator for generating a driving force by an external signal, a first position for restricting the rotational motion in contact with the camera portion by the actuator, and a second position for separating the camera portion from the camera portion, And a stopper that is movable in the stopper.
또한, 본체는 카메라부를 회전 가능하게 지지하는 지지부를 구비할 수 있다.Further, the main body may include a support portion for rotatably supporting the camera portion.
또한, 스토퍼는 지지부에 회전가능하게 설치되고, 회전제한부는 스토퍼의 일단을 가압하는 탄성가압부를 더 구비하고, 액츄에이터는 스토퍼의 타단을 가압할 수 있다.Further, the stopper may be rotatably installed on the support portion, and the rotation restricting portion may further include an elastic pressing portion for pressing one end of the stopper, and the actuator may press the other end of the stopper.
또한, 제어부와 본체의 자세를 감지하는 자세센서와, 본체에 대한 카메라부의 회전위치를 감지하는 회전감지센서를 구비할 수 있다.In addition, an attitude sensor for sensing the attitude of the control unit and the main body, and a rotation sensor for sensing the rotational position of the camera unit with respect to the main body.
또한, 제어부는 사용자의 입력신호를 수신하는 사용자입력부를 구비하며, 사용자의 입력신호에 기초하여 회전제한부를 구동할 수 있다.Also, the control unit may include a user input unit for receiving a user input signal, and may drive the rotation restriction unit based on a user input signal.
또한, 제어부는 카메라부의 회전위치를 출력하는 출력부를 구비할 수 있다.Further, the control unit may include an output unit for outputting the rotational position of the camera unit.
또한, 제어부는 카메라부의 영상을 출력하는 영상출력부를 더 구비할 수 있다.The control unit may further include an image output unit for outputting an image of the camera unit.
상술한 바와 같은 실시예들에 관한 카메라를 구비한 무인항공기는, 카메라의 회전을 제어하기 위해 모터를 구비하지 않으면서, 대신 모터보다 현격히 가볍고 기동이 편리한 액츄에이터를 구비하여 카메라의 회전제어를 구현할 수 있다.The UAV having the camera according to the embodiments described above may be equipped with an actuator that is much lighter than a motor and is easy to start without a motor for controlling the rotation of the camera, have.
또한 이처럼 무인항공기의 무게를 줄여 카메라의 회전제어를 구현함으로써 남는 전력을 컴퓨터 시스템 및 구동부 등 다른 곳에 집중하여 무인항공기의 성능을 향상시킬 수 있다.In addition, by reducing the weight of the unmanned airplane, the control of the rotation of the camera can be implemented, thereby improving the performance of the unmanned airplane by concentrating the remaining power to other parts such as the computer system and the driving unit.
도 1은 일 실시예에 따른 카메라를 구비한 무인항공기의 측면단면도이다.
도 2는 도 1의 카메라를 구비한 무인항공기의 제어부의 구성요소들을 도시한 블록도이다.
도 3은 도 1의 카메라를 구비한 무인항공기의 작동상태를 나타낸 측면단면도이다.
도 4는 다른 실시예에 관한 카메라를 구비한 무인항공기의 측면단면도이다.
도 5는 또 다른 실시예에 관한 카메라를 구비한 무인항공기의 측면단면도이다.
도 6은 또 다른 실시예에 관한 카메라를 구비한 무인항공기의 개략적인 사시도이다.
도 7는 도 6의 또 다른 실시예의 작동상태를 나타낸 측면단면도이다.1 is a side sectional view of an unmanned aerial vehicle having a camera according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the components of the control unit of the UAV with the camera of FIG. 1. Referring to FIG.
FIG. 3 is a side sectional view showing an operating state of the UAV having the camera of FIG. 1;
4 is a side sectional view of a UAV having a camera according to another embodiment.
5 is a side cross-sectional view of a UAV having a camera according to another embodiment.
6 is a schematic perspective view of a UAV having a camera according to another embodiment.
7 is a side sectional view showing an operating state of another embodiment of FIG.
이하, 첨부 도면의 실시예들을 통하여, 실시예들에 관한 카메라를 구비한 무인항공기의 구성과 작용을 상세히 설명한다. 설명 중에 사용되는 '및/또는'의 표현은 관련 요소들의 하나 또는 요소들의 조합을 의미한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the configuration and operation of an unmanned aerial vehicle having a camera according to embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The expression " and / or " used in the description refers to one of the elements or a combination of elements.
도 1은 일 실시예에 따른 카메라를 구비한 무인항공기의 측면단면도이다. 도 1에 나타나는 일 실시예에 따른 카메라를 구비한 무인항공기는 본체(1), 카메라부(20) 및 회전제한부(30)를 구비한다.1 is a side sectional view of an unmanned aerial vehicle having a camera according to an exemplary embodiment of the present invention. 1, the UAV has a
도 1에 도시된 것과 같이, 본체(1)에는 비행구동부(10)가 배치될 수 있다. 비행구동부(10)는 모터(11)와 적어도 하나의 프로펠러(12)를 구비할 수 있다. 본체(1)에는 카메라부(20), 회전제한부(30), 제어부(40), 자세센서(50) 및 회전감지센서(60)가 설치될 수 있다.As shown in Fig. 1, the
카메라부(20)는 카메라(21)와, 카메라를 감싸 외부의 충격으로부터 보호하고 본체(1)에 회전축(5)을 중심으로 회전 가능하게 연결되는 하우징(22)을 구비한다.The
회전제한부(30)는 제어부(40)에서 출력되는 신호에 의해 구동력을 발생하는 액츄에이터(31)와, 액츄에이터(31)에 의해 카메라부(20)의 하우징(22)에 접촉하여 카메라부(20)의 회전운동을 제한하는 제 1위치와, 카메라부(20)와 분리되어 상기 카메라부(20)의 회전운동을 허용하는 제 2위치의 사이에서 이동 가능한 스토퍼(32)를 구비한다.The
자세센서(50)는 본체(1)의 중력방향에 대한 기울기를 전기적 신호로 변환시켜 제어부(40)에 전달한다. 자세센서(50)에는 예를 들어 중력 센서를 사용할 수 있다.The
회전감지센서(60) 또한 카메라부(20)의 회전 상태를 전기적 신호로 변환시켜 제어부(40)에 전달한다. 회전감지센서(60)에는 예를 들어 엔코더(encoder)를 사용할 수 있다.The
도 2는 도 1의 카메라를 구비한 무인항공기의 제어부의 구성요소들을 도시한 블록도이다. 도 2에 도시된 것과 같이, 제어부(40)는 사용자입력부(41), 출력부(42), 영상출력부(43), 비행제어부(44), 구동부(45) 및 센서부(46)를 포함할 수 있다.FIG. 2 is a block diagram illustrating the components of the control unit of the UAV with the camera of FIG. 1. Referring to FIG. 2, the
사용자입력부(41)는 사용자가 원격조종장치(70)에 입력하는 가감속과 조향신호를 비행제어부(44)에 전달하여 모터(11)를 구동하고, 역시 원격조종장치(70)에 사용자가 입력한 액츄에이터(31) 구동신호를 구동부(45)에 전달하여 액츄에이터(31)를 구동한다.The user input unit 41 drives the
센서부(46)는 자세센서(50)로부터 본체(1)의 중력방향에 대한 기울기에 대한 전기적 신호와, 회전감지센서(60)로부터 카메라부(20)의 회전위치에 대한 전기적 신호를 입력 받아 이를 출력부(42)에 전달한다.The
출력부(42)는 입력 받은 본체(1)와 카메라부(20)의 자세에 대한 정보를 출력장치(80)에 전달하여 사용자가 육안으로 확인할 수 있도록 출력한다. 출력부(42)는 예를 들어 숫자를 표시하는 LED, LCD 등의 표시장치나 변화량을 지침으로 표시하는 장치일 수 있다.The
영상출력부(43)는 카메라(21)가 실제 촬영하는 영상을 사용자가 확인할 수 있도록 출력장치(80)에 전달한다. 영상출력부(43)는 예를 들어 CRT, LCD, OLED 등의 표시장치일 수 있다.The
도 3은 도 1의 카메라를 구비한 무인항공기의 작동상태를 나타낸 측면단면도이다. 먼저 본체(1)가 비행 중이고, 회전제한부(30)의 액츄에이터(31)가 작동하지 않는 상태라고 가정하자. 액츄에이터(31)가 작동하지 않을 때 스토퍼(32)는 카메라부(20)와 분리되어 카메라부(20)의 회전운동을 허용하는 상태를 유지한다. 이때, 카메라부(20)는 관성의 영향을 받아 본체(1)의 비행에 따라 회전축(5)을 중심으로 전후(A)로 회전이동이 가능한 상태를 유지한다.FIG. 3 is a side sectional view showing an operating state of the UAV having the camera of FIG. 1; First, it is assumed that the
액츄에이터(31)는 다음의 두 가지 경우에 작동된다.The
먼저, 도 2에 도시된 것과 같이, 사용자는 원격조종장치(70)를 이용하여 액츄에이터(31)의 구동신호를 사용자입력부(41)에 입력하고, 사용자입력부(41)는 사용자가 입력한 신호를 구동부(45)로 전달하여 액츄에이터(31)를 구동한다. 액츄에이터(31)가 구동되면 스토퍼(32)가 하우징(22)에 접촉하여 카메라부(20)의 회전운동을 제한할 수 있다. 이 때, 사용자는 출력부(42)와 영상출력부(43)를 통하여 출력되는 본체(1)와 카메라부(20)의 자세에 대한 정보를 기반으로 본체(1)의 비행 중에 액츄에이터(31)의 구동신호를 사용자입력부(41)에 입력할 수 있다.2, the user inputs a driving signal of the
한편, 사용자는 모터(11)를 작동하기 이전에 원격조종장치(70)를 이용하여 사용자가 원하는 카메라부(20)의 위치를 미리 설정할 수 있다. 이때, 액츄에이터(31)는 본체(1)의 비행 중에 관성에 따라 회전 운동하는 카메라부(20)의 위치가 사용자가 미리 설정한 카메라부(20) 위치값과 일치할 때 구동된다. 액츄에이터(31)가 구동되면 상술한 바와 마찬가지로 스토퍼(32)가 하우징(22)에 접촉하여 카메라부(20)의 회전운동을 제한할 수 있다.The user can preset the position of the
도 4는 다른 실시예에 관한 카메라를 구비한 무인항공기의 측면단면도이다. 도 4가 도시하는 다른 실시예는 본체(1)와 카메라부(20), 회전제한부(30) 및 지지부(15)를 구비한다.4 is a side sectional view of a UAV having a camera according to another embodiment. 4 is provided with a
지지부(15)의 상부 일단은 본체(1)와 연결될 수 있고, 지지부(15)의 하부 타단은 회전축(5)을 중심으로 회전 운동하는 카메라부(20)의 하우징(22)과 연결된다. 회전제한부(30)와 제어부(40) 또한 지지부(15)에 설치될 수 있으며 자세센서(50)는 본체(1)에 설치될 수 있다.One end of the upper part of the
도 4에 나타난 카메라를 구비한 무인항공기의 액츄에이터(31)가 구동되는 방법은 상술한 일 실시예의 방법과 동일하므로 생략하도록 한다.The method of driving the
도 5는 또 다른 실시예에 관한 카메라를 구비한 무인항공기의 측면단면도이다. 도 5에 도시된 무인항공기는 상술한 실시예들에서 본체(1)가 구비하는 액츄에이터(31) 대신 회전 액츄에이터(131)를 구비한다. 회전 액츄에이터(131)는 도 1 및 4에 도시된 액츄에이터(31)와 동일한 원리로 구동되며, 회전 액츄에이터(131)가 구동되면 회전 스토퍼(132)는 도 1 및 도 4에 도시된 스토퍼(32)와 같이 길이가 변경됨으로써 카메라부(20)의 회전 운동을 제한하는 것이 아니라 길이는 유지하되 반시계 방향으로 회전(B)하여 카메라부(20)의 하우징(22)에 접촉하도록 구동된다. 회전 액츄에이터(131)의 구동이 정지되면 회전 스토퍼(132)는 시계방향으로 회전(B)하여 카메라부(20)와 분리됨으로써 카메라부(20)의 회전 운동을 허용한다.5 is a side cross-sectional view of a UAV having a camera according to another embodiment. The unmanned aerial vehicle shown in FIG. 5 includes the
도 6은 또 다른 실시예에 관한 카메라를 구비한 무인항공기의 개략적인 사시도이며, 도 7는 도 6에 도시된 또 다른 실시예의 작동상태를 나타낸 측면단면도이다. FIG. 6 is a schematic perspective view of a UAV having a camera according to another embodiment, and FIG. 7 is a side sectional view showing an operating state of another embodiment shown in FIG.
도 6 및 7에 나타난 또 다른 실시예의 무인항공기는 본체(1)와, 비행구동부(10), 카메라부(20), 회전제한부(230), 지지부(215), 제어부(40) 및 자세센서(50)를 구비한다.6 and 7, the unmanned aerial vehicle according to still another embodiment includes a
지지부(215)에는 카메라부(20)가 회전축(5)을 중심으로 회전 가능하도록 설치된다. 또한 스토퍼 회전축(6)을 중심으로 지지부(215)에 대해 회전 가능하도록 스토퍼(232)가 설치된다. 또한 스토퍼(232)의 일단을 가압하는 탄성가압부(235) 및 스토퍼(232)의 타단을 가압하는 액츄에이터(231)가 지지부(215)에 설치된다.The
탄성가압부(235)는 적어도 스토퍼(232)의 일단을 가압하여 스토퍼(232)의 일단이 카메라부(20)의 하우징(22)에 접촉하여 카메라부(20)의 회전 운동을 충분히 제한할 수 있을 만큼의 탄성을 가진다. 따라서 액츄에이터(231)가 구동하지 않는 경우에는 탄성가압부(235)가 스토퍼(232)의 일단를 가압하는 힘이 액츄에이터(231)가 스토퍼(232)의 타단을 가압하는 힘보다 크므로 스토퍼(232)가 카메라부(20)의 하우징(22)에 접촉하여 결과적으로 카메라부(20)의 회전운동을 제한한다.The elastic pressing portion 235 presses at least one end of the
이와 반대로 액츄에이터(231)가 구동하여 탄성가압부(235)가 스토퍼(232)의 일단을 가압하는 힘보다 더 큰 힘으로 스토퍼(232)의 타단을 가압하면, 스토퍼(232)는 탄성가압부(235)를 수축시키며 카메라부(20)의 하우징(22)과 분리되고, 그 결과 카메라부(20)는 본체(1)의 비행 중에 회전축(5)을 중심으로 전후(A)로 관성에 따라 자유롭게 회전 운동하게 된다.On the other hand, when the
상술한 실시예들에 대한 구성과 효과에 대한 설명은 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.The construction and effect of the above-described embodiments are merely illustrative, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Accordingly, the true scope of protection of the invention should be determined by the appended claims.
1: 본체 41: 사용자입력부
5: 회전축 42: 출력부
6: 스토퍼 회전축 43: 영상출력부
10: 비행구동부 44: 비행제어부
11: 모터 45: 구동부
12: 프로펠러 46: 센서부
15: 지지부 50: 자세센서
20: 카메라부 60: 회전감지센서
21: 카메라 70: 원격조종장치
22: 하우징 80: 출력장치
30, 130, 230: 회전제한부 131: 회전 액츄에이터
31, 231: 액츄에이터 132: 회전 스토퍼
32, 232: 스토퍼 235: 탄성가압부
40: 제어부 1: main body 41: user input part
5: rotation axis 42: output section
6: stopper rotating shaft 43: video output section
10: Flight driving part 44: Flight control part
11: motor 45:
12: Propeller 46: Sensor part
15: support part 50: attitude sensor
20: camera section 60: rotation detection sensor
21: camera 70: remote control device
22: housing 80: output device
30, 130, 230
31, 231: Actuator 132: Rotary stopper
32, 232: stopper 235: elastic pressing portion
40:
Claims (8)
상기 본체에 회전 가능하게 연결된 카메라부; 및
상기 본체와 상기 카메라부의 사이에 설치되어, 외부신호에 의해 작동하여 상기 본체에 대한 상기 카메라부의 회전운동을 제한하거나 허용하는 회전제한부;를 구비하는, 카메라를 구비한 무인항공기.Body to control posture;
A camera unit rotatably connected to the body; And
And a rotation restricting portion provided between the main body and the camera portion, the rotation restricting portion being operated by an external signal to restrict or allow rotational movement of the camera portion relative to the main body.
6. The UAV as claimed in claim 5, wherein the control unit includes an image output unit for outputting an image of the camera unit.
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