KR20160071235A - 무인비행체 회수 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인비행체가 체공하는 위치로 접근 가능한 이동수단과, 상기 이동수단에 설치되며, 외측으로 팽창함으로써 상기 무인비행체에 착륙위치를 제공하는 패드부 및 상기 패드부에 공기를 강제로 주입하는 공기주입부;를 구비하는 무인비행체 회수 시스템을 개시한다.

Description

무인비행체 회수 시스템{Unmanned aerial vehicle recovery system}

본 발명의 실시예들은 무인비행체 회수 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무인비행체를 이동형 로봇의 소정의 위치로 안전하게 복귀시키는 무인비행체 회수 시스템에 관한 것이다.

항공기술 및 통신기술의 발전에 힘입어 탐사 및 정찰 등을 목적으로 유인기를 대체하는 무인비행체(UAV, unmanned aerial vehicle)의 개발이 급진전되고 있다.

초기의 무인비행체는 국방상의 정찰이나 항공표적 임무를 수행하기 위해 개발되었으나, 최근에는 민간 또는 공공 분야에서 다양한 용도로 활용되고 있다. 즉, 재해/재난 지역 상황 파악, 해안/선박 감시, 산불/산림 감시, 교통체증 파악, 환경 오염 감시, 치안용도의 감시 추적, 기상자료 수집, 통신 중계 등의 용도로 무인비행체가 활용될 수 있다.

이러한 무인비행체는 크기, 운용고도, 체공시간, 운용범위 및 체공방식에 따라 분류되는데, 그 중에서도 정찰용으로 활용되는 소형, 저고도, 단기 및 근거리 무인항공기의 수요가 늘어나는 추세다.

한편, 탐사, 정찰, 전투 등의 임무를 수행하기 위해 이동형 로봇을 원격 조종하여 사용하는 경우가 있는데, 이때 무인비행체에 카메라를 장착하여 험지/야지에서의 주변 환경에 대한 영상을 원격 조종자에게 전달하도록 함으로써 이동형 로봇을 안정적으로 주행시킬 수 있다. 따라서, 임무 수행 후 무인비행체를 재사용하기 위해서는 무인비행체를 안전하고 용이하게 회수하여 이동형 로봇에 착륙시키는 것이 중요한 문제가 된다.

본 발명의 실시예들은 무인비행체를 이동형 로봇의 소정의 위치로 안전하게 복귀시키는 무인비행체 회수 시스템을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 실시예는, 무인비행체가 체공하는 위치로 접근 가능한 이동수단; 상기 이동수단에 설치되며, 외측으로 팽창함으로써 상기 무인비행체에 착륙위치를 제공하는 패드부; 및 상기 패드부에 공기를 강제로 주입하는 공기주입부;를 구비하는 무인비행체 회수 시스템을 제공한다.

본 실시예에 있어서, 상기 패드부는, 패드 및 상기 패드에 부착되며, 상기 패드가 팽창하면 늘어나고 상기 패드가 수축하면 원래의 길이로 복원되는 탄성부재를 구비할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 패드부는 자성체를 더 구비할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 무인비행체는, 상기 패드부에 배치된 상기 자성체와 결합 가능한 결합부재 및 상기 무인비행체에 상기 결합부재를 연결하는 줄을 구비할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 상기 자성체와 상기 결합부재가 결합하면, 상기 결합부재에 연결된 상기 줄을 권취함으로써 상기 무인비행체를 상기 패드부로 견인하는 권취부;를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 무인비행체를 패드부에 착륙시킴으로써 충격을 완화하면서 안전하게 무인비행체를 회수할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 별도의 제어장치 없이 저렴한 비용의 시스템을 활용하여 무인비행체를 회수할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예들은 무인비행체의 착륙지점으로의 이동이 간편하고, 재사용 때까지 무인비행체를 안정적으로 보관할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체 회수 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2 내지 도 7은 도 1의 무인비행체 회수 시스템의 작동을 순차적으로 도시한 사시도들이다.

본 발명은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "구비한다(comprises)" 및/또는 "구비하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체 회수 시스템을 개략적으로 도시한 사시도이다.

도 1을 참조하면, 무인비행체 회수 시스템(10)은 무인비행체(100)로 접근 가능한 이동수단(200), 이동수단(200)에 설치된 패드부(300) 및 패드부(300)에 공기를 강제로 주입하는 공기주입부(500)를 구비한다. 또한, 무인비행체 회수 시스템(10)은 권취부(400)를 더 구비할 수 있는데, 이에 대하여는 후술하기로 한다.

이동수단(200)은 무인비행체(100)를 신속히 회수할 수 있도록 기동력을 제공하는 주행 수단으로서, 이동형 로봇 외에도 탱크, 자동차, 선박, 항공기 등의 다양한 형태일 수 있다.

선택적 실시예로서, 이동형 로봇은 사람에 의해 원격으로 조종될 수 있다. 이러한 이동형 로봇은 스스로 주변 환경을 감지하고 경로를 작성하여 설정된 목적지에 도착하는 것으로, 근접감시정찰이나 경전투 등의 용도로 활용될 수 있다.

이동수단(200)은 CCD 카메라, IR 카메라 등의 카메라 장비와 레이더를 구비할 수 있고, 자체적으로 무장될 수 있다. 이동수단(200)은 정찰 임무를 위해 일반 차량 보다는 다소 느리게, 즉 시속 30 내지 40 km의 속도로 이동할 수 있다.

한편, 이동수단(200)은 험지 또는 야지를 주행할 때 전방의 시야를 가로막는 장애물과 마주할 수 있는데, 장애물의 크기가 클수록 장애물의 후방에 존재하는 환경적 요소를 감지하기 곤란해진다. 특히 원격으로 조종되는 무인의 이동형 로봇이 이동수단(200)으로 활용되는 경우, 상기와 같은 장애물 후방의 환경을 미리 감지하여 이동수단(200)의 주행 상태를 안정적으로 유지시키는 것이 중요하다.

이동수단(200)을 안정적으로 주행하기 위해서는 무인비행체(100)가 활용될 수 있다. 즉, 이동수단(200)을 가로막는 장애물 뒤에 놓인 환경 요소를 무인비행체(100)에 장착된 카메라나 센서로 감지하여 그 정보를 원격 조종자에게 전달함으로써 원격 조종자로 하여금 이동수단(200)에 있어서의 불안정한 주행인자에 미리 대비하도록 도울 수 있다.

패드부(300)는 이동수단(200)에 설치되는데, 무인비행체(100)의 착륙의 편의를 위해 이동수단(200)의 상면에 배치될 수 있다.

패드부(300)는 일시적으로 외측으로 팽창함으로써 무인비행체(100)가 안전하게 착륙할 수 있는 위치를 제공한다.

패드부(300)는 깔때기 형상으로 중심부로 갈수록 폭이 좁아질 수 있다. 이로써 무인비행체(100)가 착륙 시 패드부(300)의 일면과의 접촉으로 인해 무인비행체(100)에 반동이 발생하더라도 무인비행체(100)를 안정적으로 포획할 수 있다. 그러나 반드시 이러한 형상에 한정되는 것은 아니고, 패드부(300) 전체가 평평할 수 있다. 또한, 상공에서 내려다 본 패드부(300)의 형상은 원형 외에 다각형일 수 있다.

패드부(300)는 패드(310), 탄성부재(320) 및 자성체(330)를 구비할 수 있다.

패드(310)는 패드부(300)의 외면을 형성하고 무인비행체(100)와 직접 접촉한다.

패드(310)는 후술할 공기주입부(500)로부터 공기를 주입 받아 외측을 향하여 일시적으로 팽창하였다가 주입되었던 공기가 빠지면 압축된다. 따라서, 패드(310)는 탄성이 있고 내충격성을 가진 유연한 재질로 형성될 수 있다.

탄성부재(320)는 패드(310)의 내부에 배치되며, 패드(310)에 부착될 수 있다.

탄성부재(320)는 길이방향으로 늘어났다가 줄어들 수 있는 줄의 형태일 수 있다. 이로써 패드(310)가 팽창하면 탄성부재(320)가 늘어나고, 패드(310)가 수축하면 탄성부재(320)는 그 원래 길이로 복원된다. 이때, 패드(310)는 방사형으로 팽창하고, 중심부를 향하는 방향으로 수축한다.

탄성부재(320)는 패드부(300)의 외벽을 따라 패드(310) 내에서 중심부로부터 외측을 향하여 나선형으로 배치될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 패드(310)의 팽창/수축에 따라 패드(310)를 방사형으로 펼쳤다가 그 반대방향으로 수렴시킬 수 있으면 탄성부재(320)를 패드(310) 내에 어떤 식으로 배치하여도 무방하다.

자성체(330)는 패드부(300)의 중심부에 배치될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고, 패드부(300)의 내면 중 어느 위치에든 배치될 수 있다. 이 자성체(330)는 후술할 무인비행체(100)에 구비된 결합부재(130)와 자력에 의해 결합하여 패드부(300) 내에 착륙한 무인비행체(100)의 움직임을 구속할 수 있다.

따라서, 패드부(300)는 무인비행체(100)의 착륙 시 무인비행체(100)가 파손되지 않도록 하는 완충재의 역할을 한다.

공기주입부(500)는 패드부(300)에 연결되어 패드(310) 내에 공기를 주입한다.

공기주입부(500)는 신속하게 패드부(300)를 팽창시킬 수 있도록 강제로 공기를 주입할 수 있는 것이면 어떤 형태이든 무방하나, 예를 들어 에어 펌프일 수 있다.

한편, 무인비행체(100)는 이동수단(200)과 결합하여 정찰, 탐색 등의 임무를 수행할 수 있다.

좀 더 상세하게, 무인비행체(100)는 무인비행체(100)에 장착된 카메라나 센서를 통하여 주행 상황과 관계없이 균일하고 정확한 전방영상 데이터를 취득하여 이동수단(200)의 원격 조종자에게 위 데이터를 전달할 수 있다. 즉, 무인비행체(100)의 감지장치는 이동수단(200)에 구비된 감지장치에 비하여 전방의 시야를 좀 더 넓게 확보할 수 있어서 원격 조종자가 전방의 장애물이나 기타 위험 요소를 더욱 빠르고 용이하게 발견할 수 있도록 돕는다.

또한, 무인비행체(100)는 이동수단(200)의 정지상태에서 장애물의 후면에 있는 지형이나 물체에 관한 정보를 취득함으로써 이동수단(200)의 안정성 및 수명을 증대시킬 수 있다.

무인비행체(100)는 소형이고 경량이므로 날씨에 대한 저항력이 약하고, 저장 가능한 연료의 양도 적다. 따라서, 무인비행체(100)의 이/착륙은 매우 불안정한데, 그 중 착륙시에 문제가 발생할 확률이 80%에 달한다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체 회수 시스템(10)을 통해 무인비행체(100)를 안전하고 용이하게 회수하는 방식에 대하여 좀 더 상세히 설명하기로 한다.

무인비행체(100)는 비행본체(110), 결합부재(130) 및 결합부재(130)에 연결된 줄(120)을 구비한다.

비행본체(110)는 수직이착륙(VTOL, vertical take-off and landing) 비행체일 수 있다. 이러한 수직이착륙 비행체는 이륙 및 착륙을 위한 활주로가 필요하지 않아 공간의 제약을 덜 받고, 공중에서 제자리 비행 및 전후/좌우로의 이동이 가능하다. 수직이착륙 비행기의 예로는 헬리콥터 또는 전진 속도가 낮은 단점을 보완한 틸트로터 및 쿼드로터 비행체 등이 있다.

비행본체(110)는 복수의 프로펠러를 구비하며, 복수의 프로펠러의 회전에 의해 발생하는 추력은 무인비행체(100) 무게의 약 40% 내지 약 60%일 수 있다.

결합부재(130)는 자성을 가지는 물질을 포함한다. 이로써 결합부재(130)는 전술한 바와 같이 패드부(300)에 배치된 자성체(330)와 자력에 의해 결합된다.

또한, 결합부재(130)는 무인비행체(100)의 무게를 줄이기 위해서 되도록 가벼운 것이 바람직하다.

줄(120)은 결합부재(130)를 무인비행체(100)에 연결한다. 즉, 줄(120)은 일단에 결합부재(130)가 배치되고, 나머지 타단은 비행본체(110)에 부착됨으로써 결합부재(130)와 무인비행체(100)를 연결하는 매개체의 역할을 한다.

줄(120)은 무인비행체(100)의 비행 시에는 비행본체(110)에 권취 등의 형태로 수용되어 있다가 무인비행체(100)의 착륙 시 이동수단(200)을 향하여 연장된다. 이로써 줄(120)은 비행본체(110)가 공중에 떠 있는 상태에서 결합부재(130)를 패드부(300)의 자성체(330)에 접근시킬 수 있다.

이후 자성체(330)와 결합부재(130)가 결합하게 되면, 결합부재(130)에 연결된 줄(120)은 권취부(400)에 의해 권취되어 무인비행체(100)가 패드부(300)의 중심부로 견인된다. 이때, 패드부(300)의 중심부에 개구(미도시)가 형성되어 상기의 줄(120)이 패드(310)를 관통하여 권취부(400)에 감기게 된다.

권취부(400)는 줄(120)을 권취할 수 있으면 어떤 형태도 무방하나, 예를 들면 릴이나 드럼일 수 있다.

권취부(400)는 별도의 구동장치에 의해 회전할 수 있다. 이로써 권취부(400)가 회전하면서 줄(120)이 권취부(400)의 몸통에 감겨 줄(120)에 연결된 비행본체(110)를 패드부(300)의 중심부로 끌어들이게 된다.

이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체 회수 시스템(10)의 작동에 대하여 설명하기로 한다. 설명의 편의를 위하여 이동수단(200)은 원격 조종 방식의 이동형 로봇으로 가정한다.

도 2 내지 도 7은 도 1의 무인비행체 회수 시스템의 작동을 순차적으로 도시한 사시도들이다.

원격 조종을 받는 이동형 로봇인 이동수단(200)이 야지/험지를 주행하는 중에 무인비행체(100)를 회수하는 과정은 다음과 같다.

먼저 도 2를 참조하면, 이동수단(200) 상에 설치된 패드부(300)가 공기주입부(500)로부터 강제로 주입받은 공기에 의해 방사형으로 급격하게 팽창된다. 이동수단(200)의 근접 상공을 비행하는 무인비행체(100)는 비행본체(110) 내에 수용되어 있던 줄(120)을 지상 방향으로 늘어뜨린다. 이로써 줄(120)의 일단에 배치되어 있는 결합부재(130)가 패드부(300)의 상부에 접촉하게 된다.

다음으로 도 3 및 도 4를 참조하면, 상기의 결합부재(130)가 점점 패드부(300)의 중심부를 향하여 하강한다. 이후 결합부재(130)는 패드부(300)의 중심부에서 자성체(330)와 자력에 의해 결합하게 된다.

도 5를 참조하면, 패드부(300)의 중심부에 형성된 개구(미도시)를 통하여 결합부재(130)가 연결되어 있는 줄(120)이 권취부(400)의 몸통에 감기게 된다.

도 6을 참조하면, 줄(120)이 권취부(400)의 몸통에 권취됨에 따라 줄(120)에 연결되어 있는 비행본체(110)가 패드부(300)의 중심부로 견인된다.

끝으로 도 7을 참조하면, 비행본체(110)가 패드부(300)의 중심부에 안착되어 권취부(400)에 줄(120)이 감겨 있음으로써 무인비행체(100)의 움직임은 구속받게 된다.

이후 패드부(300)의 외벽에 형성되어 있던 개구(미도시)를 봉쇄하는 스톱퍼(510)를 패드부(300)로부터 탈락시킴으로써 위 개구(미도시)를 통하여 패드(310) 내부를 채우던 공기가 빠져나오게 된다. 이때, 스톱퍼(510)를 탈락시키는 대신 전동식 공기배출장치를 이용하여 강제로 공기를 배출시키는 것도 가능하다.

이로써, 패드부(300)는 패드(310)가 수축함에 따라 패드(310) 부착되어 늘어나 있던 탄성부재(320)가 원래의 길이로 복원되고, 패드부(300)는 중심부를 향하여 수렴하게 된다.

이와 같이, 패드부(300) 상에 구속되어 있는 무인비행체(100)는 이동수단(200)에 의해 다음 장소까지 안전하게 이동하여 권취부(400)에 감겨 있던 줄(120)을 풀고 새로운 비행을 준비하게 된다.

이제까지 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인비행체 회수 시스템(10)은 무인비행체(100)를 패드부(300)에 착륙시킴으로써 충격을 완화하면서 안전하게 무인비행체(100)를 회수할 수 있다.

또한, 무인비행체 회수 시스템(10)은 별도의 제어장치 없이 저렴한 비용의 시스템을 활용하여 무인비행체(100)를 회수할 수 있다.

또한, 무인비행체 회수 시스템(10)은 무인비행체(100)의 착륙지점으로의 이동이 간편하고, 재사용 때까지 무인비행체(100)를 안정적으로 보관할 수 있다.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

10: 무인비행체 회수 시스템 100: 무인비행체
110: 비행본체 120: 줄
130: 결합부재 200: 이동수단
300: 패드부 320: 탄성부재
330: 자성체 400: 권취부
500: 공기주입부

Claims (5)

1. 무인비행체가 체공하는 위치로 접근 가능한 이동수단;
   상기 이동수단에 설치되며, 외측으로 팽창함으로써 상기 무인비행체에 착륙위치를 제공하는 패드부; 및
   상기 패드부에 공기를 강제로 주입하는 공기주입부;를 구비하는 무인비행체 회수 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 패드부는,
   패드 및
   상기 패드에 부착되며, 상기 패드가 팽창하면 늘어나고 상기 패드가 수축하면 원래의 길이로 복원되는 탄성부재를 구비하는 무인비행체 회수 시스템.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 패드부는 자성체를 더 구비하는 무인비행체 회수 시스템.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 무인비행체는,
   상기 패드부에 배치된 상기 자성체와 결합 가능한 결합부재 및
   상기 무인비행체에 상기 결합부재를 연결하는 줄을 구비하는 무인비행체 회수 시스템.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 자성체와 상기 결합부재가 결합하면, 상기 결합부재에 연결된 상기 줄을 권취함으로써 상기 무인비행체를 상기 패드부로 견인하는 권취부;를 더 구비하는 무인비행체 회수 시스템.

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