KR20170023423A - 드론 배송 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 드론을 이용한 배송 시스템에 대한 내용으로 사용자가 배송품을 받기 위해 건물 밖으로 나가지 않고 창가에 설치된 플랫폼을 이용하여 편리하고 안전하게 배송품을 수취하거나 발송하는 것이 가능하도록 고안되었다. 이를 위해 배송용 표준박스와의 도킹을 위한 제1 도킹장치를 구비하는 드론과, 드론의 제1 도킹장치에 대응되는 제2 도킹장치와 배송용 표준박스가 올려지는 플랫폼과의 도킹을 위한 제3 도킹장치를 구비하는 표준박스와, 표준박스의 제3 도킹장치에 대응되는 제4 도킹장치를 구비하는 플랫폼으로 구성되는 드론 배송 시스템을 제안하고 있다.

Description

드론 배송 시스템{Drone Delivery System}
본 발명은 드론을 이용한 배송 시스템에 대한 내용으로 사용자가 배송품을 받기 위해 건물 밖으로 나가지 않고 창가에 설치된 플랫폼을 이용하여 편리하고 안전하게 배송품을 수취하거나 발송하는 것이 가능하도록 하는 시스템에 대한 것이다.
드론 배송 시스템은 아직 본격적으로 관련 제품이나 서비스가 출시되지 않은 상태로서 일부 회사에서 드론을 이용한 배송품 배송을 준비하고 있지만 주택의 앞마당에 배송품을 떨어뜨리는 방식으로 소비자가 물건을 받기 위해 집 밖으로 나와야 하는 불편함이 있다.
상기한 바와 같이 드론이 배송품을 소비자에게 전달하기 위해 배송품을 주택의 앞마당에 물건을 떨어뜨리게 되고 사용자는 이를 받기 위해 밖으로 나와야 하는 불편함이 있다. 특히 대도시의 경우 대부분의 인구가 아파트나 오피스 건물과 같은 고층건물에 거주하고 있어 드론 배송을 이용하는 경우 사용자가 배송품을 받기 위해 밖으로 나와야 하는 불편함이 개인주택의 경우보다 더 크다고 볼 수 있다. 따라서 아파트나 오피스 건물과 같은 고층건물에 거주하는 사용자가 드론이 배송하는 배송품을 받거나 보내기 위해 건물 밖으로 나올 필요 없이 창가에 설치된 드론 이착륙 플랫폼을 이용하여 편리하게 드론 배송 서비스를 이용할 수 있도록 하는 해결방안이 필요한 상황이다.
본 발명은 드론을 이용한 배송 시스템에 대한 내용으로 사용자가 배송품을 받기 위해 건물 밖으로 나가지 않고 창가에 설치된 플랫폼을 이용하여 편리하고 안전하게 배송품을 수취하거나 발송하는 것이 가능하도록 고안되었다. 이를 위해 배송용 표준박스와의 도킹을 위한 제1 도킹장치를 구비하는 드론과, 드론의 제1 도킹장치에 대응되는 제2 도킹장치와 배송용 표준박스가 올려지는 플랫폼과의 도킹을 위한 제3 도킹장치를 구비하는 표준박스와, 표준박스의 제3 도킹장치에 대응되는 제4 도킹장치를 구비하는 플랫폼으로 구성되는 드론 배송 시스템을 제안하고 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 드론을 이용한 배송 시스템에 대한 내용으로 사용자가 배송품을 받기 위해 건물 밖으로 나가지 않고 창가에 설치된 플랫폼을 이용하여 편리하고 안전하게 배송품을 수취하거나 발송하는 것이 가능하게 되었다.
도 1은 본 발명에 따른 드론 배송 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 드론의 기능 블록을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 드론 하면의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 플랫폼의 기능 블록을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 플랫폼 지지대 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 플랫폼의 배송품 수취 동작을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 플랫폼의 배송품 발송 동작을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 플랫폼 표시부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 표준박스의 구조를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 표준박스의 기능 블록을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 표준박스의 하면의 구성을 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 표준박스의 비상 낙하시 동작을 나타내는 도면이다.
도 13은 사용자 휴대기기, 배송회사, 드론 및 플랫폼 간의 정보교환을 나타내는 도면이다.
도 14는 드론과 표준박스 간 도킹동작을 나타내는 도면이다.
도 15는 표준박스와 플랫폼 간 도킹동작을 나타내는 도면이다.
도 16은 표준박스 수취 시 드론, 표준박스 및 플랫폼 간 정보교환을 나타내는 도면이다.
도 17은 표준밗 발송 시 드론, 표준박스 및 플랫폼 간 정보교환을 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 내용을 첨부된 도면을 참조하여 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명에 의한 드론 배송 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 드론 배송 시스템은 크게 사용자 휴대기기(101), 배송회사(105), 배송회사 운영서버(105-1), 배송회사 스테이션(105-2), 드론(102), 표준박스(103), 플랫폼(104), 관제기(106,107) 및 건물(108, 109) 등으로 구성된다. 드론을 이용하여 배송품의 배송을 원하는 사용자는 휴대기기에 설치된 드론 배송 애플리케이션이나 인터넷 브라우저 등을 이용하여 배송회사의 운영서버에 접속하여 배송과 관련된 정보를 제공한다. 배송회사는 운영서버 이외에도 드론이 배송회사로부터 배송 명령을 받기 이전에 대기하거나 배송 중이라고 하더라도 소모된 배터리를 교환하거나 충전하기 위해서 또는 비상상황을 회피하기 위해서 대기하는 스테이션을 여러 개 관리하고 있다. 사용자가 제공한 주문정보를 이용하여 배송회사는 스테이션에 대기하고 있는 드론에게 배송 명령을 내리고 이에 따라 드론은 출발지 건물(108, 109)로 이동하여 배송품을 수거하거나 도착지 건물로 이동하여 배송품을 내려놓는다. 출발지 건물에서 배송품을 수거하는 드론과 도착지 건물에서 배송품을 내려놓는 드론은 반드시 동일한 것일 필요는 없다. 출발지 건물에서 배송품을 수거한 드론이 도착지 건물에 도착하기 이전에 스테이션에 먼저 내려주고 다른 드론이 해당 배송품을 다시 수거하여 도착지 건물로 이동하여 배송품을 전달해 줄 수 있다. 건물과 스테이션은 복수의 드론이 접근과 이착륙을 반복적으로 하게 되므로 전체적으로 드론의 비행을 제어할 관제기(106, 107)가 설치되어 있다. 드론은 표준박스(103)에 배송품을 적재하여 배송하게 되는데 표준박스는 배송 과정에서 드론과 표준박스 또는 플랫폼과 표준박스 사이에서 표준화된 기구적 또는 전자적 인터페이스를 제공하게 된다. 출발지의 사용자가 배송품 정보를 입력하면 배송회사는 적절한 표준박스를 선정하여 출발지 사용자에게 전달하고 사용자가 표준박스에 배송품을 적재하면 배송품이 들어있는 표준박스를 목적지 사용자에게 전달하게 된다. 목적지에서는 드론이 배송품이 들어있는 표준박스를 플랫폼 위에 내려 놓으면 사용자는 표분박스에서 배송품만 빼내고 플랫폼 위에 올려진 빈 표준박스는 다시 드론이 수거해가는 방식으로 운영될 수 있다. 플랫폼은 에어컨의 실외기와 유사하게 창문 근처의 프레임이나 벽면에 설치되어 있어 사용자가 창문을 열게 되면 손으로 배송품이 들어있는 표준박스에 접근할 수 있어 집밖에 나가지 않고도 배송품을 편리하게 수취하거나 발송할 수 있다. 이하 도면을 이용하여 각 과정을 상세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명에 따른 드론의 기능 블록을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 드론 제어부(201)는 드론 전체 기능 블록의 제어를 담당한다. 드론 전원부(202)는 드론의 각 기능 블록에 전원을 공급하게 된다. 드론 전원부는 충전과 탈착이 가능한 배터리로 구현될 수 있어 드론이 배송 중에 배터리 잔량이 낮아지면 목적지에 도착하기 전에 스테이션(105-2)에 착륙하여 배터리의 충전을 하거나 교환할 수 있다. 드론 통신부(203)는 드론 내부와 외부 간 통신을 담당하며 원거리 통신을 위한 휴대전화용 이동통신이나 근거리 통신을 위한 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wifi), 근거리통신(NFC) 및 사물인터넷(IoT) 기능 등을 수행할 수 있다. 드론 저장부(204)는 드론 각 기능 블록의 제어정보, 상태정보, 설정정보, 센싱정보 및 멀티미디어 데이터 등을 저장한다. 드론 비행부(205)는 비행노선제어, 비행고도제어, 비행속도제어, 비행방향제어 등 비행에 관련된 기능을 수행한다. 경우에 따라서는 비행부의 일부 기능은 제어부에서 수행할 수도 있다. 드론 센싱부(206)는 GPS 수신기와 같은 위치센서(미도시), 고도센서(미도시), 가속도센서(미도시), 적외선센서(미도시), 근접센서(301), 온도센서(미도시), 습도센서(미도시) 등으로 구성된다. 드론 표시부(207)는 저장부에 저장된 각종 정보들을 드론 외부로 표시하는 기능을 수행한다. 드론 조명부(208)는 드론 촬영부(209)의 촬영동작 수행 시 조명을 비추거나 충돌을 방지하기 위해 조명을 이용하여 자신의 존재를 알리기 위해 사용된다. 드론 촬영부(209)는 카메라를 이용하여 촬영기능을 수행한다. 드론 무선충전부(210)는 자기유도방식, 자기공명방식 또는 전자기파방식 중 하나로 구성될 수 있다. 드론 입력부(211)는 드론의 부에 설치되는 하드웨어 키(미도시)나 터치패드 기능을 겸하는 표시부를 이용하여 사용자로부터 명령이나 정보를 입력받을 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 드론 하면의 구성을 나타낸다. 도면에 도시된 바와 같이, 복수의 드론 카메라(302)가 드론 하면에 배치되어 있다. 이들 카메라가 촬영한 영상은 예를 들어 드론이 표준박스(103)에 도킹을 시도하는 경우 표준박스 상면에 표시되는 정보를 촬영하여 정확한 도킹을 위한 이미지 분석용으로 활용될 수 있다. 단, 드론에 장착된 카메라로 촬영된 내용은 저장하는 것은 프라이버시(Privacy)를 침해할 수 있는 위험이 있으므로 촬영 내용은 드론이 표준박스와의 정확한 도킹을 위한 제어신호로 활용될 뿐 저장부에 영상을 저장하기 위해서는 많은 제한이 있다. 다만, 이 제한은 드론이 위치한 장소, 시간, 상황에 따라 탄력적으로 적용될 수 있다. 또한, 카메라의 촬영 내용은 드론의 통신기능을 이용하여 신뢰성 있는 제3기관의 검증를 경유하는 조건으로 저장부에 저장될 수 있다. 이 경우 제 3기관은 신뢰성있는 기관으로 드론이 촬영된 영상에 개인정보의 포함 여부를 신뢰성있는 알고리즘으로 판별할 수 있는 기관이어야 한다. 이렇게 합법적으로 저장된 촬영 내용은 배송회사의 배송업무와 관련되어 활용될 수도 있으며, 빅데이터 서버에 전송되어 배송업무와 직접적으로 관련없는 다른 용도의 정보(예: 교통정보, 날씨정보, 방범정보)로도 활용될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 바와 같이, 드론 하면에는 2대의 카메라가 장착되어 있어 촬영 내용을 입체영상으로 활용할 수도 있다. 드론 카메라 보호셔터(303)는 카메라를 보호하기 위해 카메라 전면부에 설치되어 있어 촬영이 수행되지 않는 동안에는 닫혀있게 된다. 드론 근접센서(301)는 드론이 표준박스와 도킹을 수행하는 과정에서 정확한 도킹을 수행할 수 있도록 도와주는 역할을 하게 된다. 도면에 도시된 바와 같이 근접센서는 드론 하면에 복수 개 구성되어 있어 드론과 표준박스 간 도킹 시 드론과 표준박스 간 거리 및 수평 정도를 측정하여 도킹제어 과정에서 활용할 수 있다. 드론 도킹핀(304)은 드론 하면의 중앙부에 설치되어 있고 힌지(305)에 연결된 모터(미도시)의 구동에 의해 돌출되거나 복귀되거나 할 수 있다. 드론이 표준박스와 도킹시 드론 도킹핀은 돌출되고 표준박스 상면 중앙부에 위치한 표준박스 상면 도킹홀에 삽입되어 도킹이 이루어지게 된다. 드론 도킹핀이 드론 하면의 중앙부분에 위치하고 표준박스 상면 도킹홀이 표준박스 상면의 중앙부에 위치하는 이유는 표준박스의 종류에 무관하게 드론과 표준박스 간 동일한 도킹 메커니즘을 적용할 수 있는 장점이 있기 때문이다. 드론 조명(306)은 드론 하면에 배치되어 있어 야간이나 주변이 어두운 상황에서 드론 카메라(302) 촬영 시 조명을 비추어 주게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 플랫폼의 기능 블록을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 플랫폼 제어부(401)는 플랫폼 내 각 기능 블록의 제어를 담당한다. 플랫폼 전원부(402)는 플랫폼 내 각 기능 블록에 전원을 공급한다. 플랫폼은 주로 창가에 배치되어 있으므로 건물 내 전원에 유선으로 연결하여 전원을 공급받아 사용될 수 있다. 플랫폼 무선충전부(403)는 플랫폼 위에 올려진 표준박스나 표준박스에 착륙한 드론에 무선으로 전력을 공급해 주는 역할을 하게 된다. 무선충전 방식은 자기공명방식, 자기유도방식 및 전자기파 방식 중 하나를 사용할 수 있다. 플랫폼 표시부(404)는 플랫폼에 드론이 표준박스를 내려놓을 경우 드론에 장착된 표준박스와 플랫폼 간의 도킹을 정확하게 수행하기 위한 가이드 신호를 제공하기 위해 사용되거나 배송과 관련된 정보를 사용자에게 표시할 수도 있다. 또한 표시부는 터치패드 기능을 겸하고 있어 사용자에게 정보나 명령을 입력을 받을 수 있는 플랫폼 입력부(406)의 역할을 수행할 수 있다. 플랫폼 통신부(405)는 플랫폼과 사용자 휴대기기, 드론, 표준박스 간 통신을 위해 사용된다. 이를 위해 원거리 통신을 위한 휴대전화용 이동통신 및 근거리 통신을 위한 블루투스(Bluetooth), 와이파이(Wifi), 근거리통신(NFC) 및 사물인터넷(IoT) 기능 등을 수행할 수 있다. 플랫폼 입력부(406)는 하드웨어 키(미도시)로 구성되거나 위에서 설명한 대로 플랫폼 표시부(404)가 터치패드 기능을 겸할 수 있어 이를 이용하여 사용자로부터 정보나 명령을 입력받는 기능을 수행한다. 플랫폼 저장부(407)은 플랫폼의 기능을 수행하기 위한 프로그램, 설정정보, 상태정보, 센싱정보 등을 저장한다. 플랫폼 확장구동부(408)는 플랫폼 지지대의 신장과 수축을 수행한다. 이를 위해 플랫폼 본체 내부에 모터(미도시)를 설치하여 이용할 수 있다. 플랫폼 도킹구동부(409)는 플랫폼에 설치된 플랫폼 도킹핀(505)을 구동하는 기능을 수행한다. 플랫폼 센싱부(410)는 플랫폼에 설치된 무게센서, 온도센서, 광량센서 및 습도센서 등으로 구성된다.
도 5는 본 발명에 따른 플랫폼 지지대의 동작을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 플랫폼은 크게 플랫폼 제어부, 플랫폼 통신부, 플랫폼 저장부 등 주요 기능블럭이 포함된 플랫폼 본체(501)와 표준박스를 올려놓거나 드론이 이착륙 할 수 있는 플랫폼 랜딩패드(502), 플랫폼 랜딩패드상에 배치되어 드론이 플랫폼에 접근시 가이드 정보를 표시할 수 있는 플랫폼 표시부(504) 및 드론이 배송하는 표준박스 하면의 도킹홀과 도킹할 수 있는 플랫폼 도킹핀(505) 등으로 구성된다. 플랫폼 지지대는 텔레스코픽(Telescopic)방식의 구조물로서 평소에는 5(a)와 같이 지지대가 수축되어 있다가 드론이 표준박스를 수거해 가거나 내려놓는 상황에서는 5(b)와 같이 신장된다. 플랫폼 지지대가 신장되는 이유는 드론이 표준박스를 수거하거나 내려놓는 과정에서 창가에 너무 가까이 다가오면 창문과 드론 간 충돌의 위험이 있으므로 창가에서 일정 정도 멀어지도록 하고, 드론이 표준박스를 수거하거나 내려놓는 동작을 완료한 경우에는 지지대가 수축되어 사용자가 창문을 열고 표준박스에 손으로 접근할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명에 따른 플랫폼의 배송품 수취 동작을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 6(a)은 드론이 배송품이 적재된 표준박스를 탑재하고 플랫폼에 접근하는 과정을 나타낸다. 6(b)은 드론이 플랫폼 근처에 접근하면 플랫폼이 접근신호를 인식하여 플랫폼 지지대를 신장시키고 플랫폼 도킹핀도 돌출시킨다. 6(c)은 드론이 표준박스를 폴랫폼 위에 내려놓으면 사용자가 배송품을 표준박스 안에 수거할 수 있도록 플랫폼의 지지대가 수축하게 된다. 이 경우 드론은 플랫폼 근처에서 대기하고 있다. 6(d)은 사용자가 표준박스에서 배송품을 수거하고 플랫폼의 지지대가 다시 신장하고 있는 상황을 나타낸다. 6(e)는 빈 표준박스를 수거하기 위해 표준박스 위로 도킹을 시도하는 상황이다. 6(f)는 표준박스를 수거한 드론의 정해진 목적지로 이동하는 상황이다. 이때 플랫폼의 지지대로 수축을 하게 된다. 이상과 같이 배송품 수취동작에 대해 설명하였지만 만약, 사용자가 배송품이 적재된 표준박스가 도착할 당시 건물에 없는 경우라면 드론은 표준박스를 플랫폼 위에 내려놓고 6(c)과 같이 플랫폼 주변에서 대기하지 않고 가까운 스테이션으로 이동하여 대기하고 나중에 사용자가 건물에 돌아와 표준박스에 배송품을 수거할 수 있는 상황이 되었을 때 표준박스를 수거하기 위해 사용자의 플랫폼이 있는 위치로 다시 이동할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 표준박스 발송 동작을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 7(a)은 드론이 사용자가 주문과정에서 입력한 배송품 정보(크기, 무게 등)를 이용하여 이에 적합한 빈 표준박스를 탑재하고 플랫폼에 접근하는 과정을 나타낸다. 7(b)은 드론이 플랫폼 근처에 접근하면 플랫폼이 접근신호를 인식하여 플랫폼 지지대를 신장시키고 플랫폼 도킹핀도 돌출시킨다. 7(c)은 드론이 빈 표준박스를 폴랫폼 위에 내려놓으면 사용자가 배송품을 표준박스 안에 적재할 수 있도록 플랫폼의 지지대가 수축하게 된다. 이 경우 드론은 플랫폼 근처에서 대기하고 있다. 7(d)은 사용자가 표준박스에 배송품을 적재하고 플랫폼의 지지대가 다시 신장하고 있는 상황을 나타낸다. 7(e)는 드론이 배송품이 들어있는 표준박스를 수거하기 위해 표준박스 위로 도킹을 시도하는 상황이다. 7(f)는 표준박스를 수거한 드론의 정해진 목적지로 이동하는 상황이다. 이때 플랫폼의 지지대로 수축을 하게 된다. 이상과 같이 배송품 발송동작에 대해 설명하였지만 만약, 사용자가 빈 표준박스가 도착할 당시 건물에 없는 경우라면 드론은 빈 표준박스를 플랫폼 위에 내려놓고 7(c)과 같이 플랫폼 주변에서 대기하지 않고 가까운 스테이션으로 이동하여 이동하여 대기하고 나중에 사용자가 건물에 돌아와 표준박스에 배송품을 적재할 수 있는 상황이 되었을 때 표준박스를 수거하기 위해 사용자의 플랫폼이 있는 위치로 다시 이동할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따르는 플랫폼 표시부 구성을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 플랫폼 랜딩패드(502) 내부는 플랫폼 표시부(504)를 구비되어 있어 드론에 장착된 표준박스와 플랫폼간의 도킹을 용이하게 하기 위한 가이드 정보를 제공할 수 있다. 플랫폼 표시부는 액정을 이용하여 구성될 수 있고 그 밖에 다양한 디스플레이 장치를 이용하여 구현할 수 있다. 플랫폼 표시부에 표시되는 안내문자(801), 안내도형(802), 안내선(803), 안내마크(804) 및 안내눈금(805) 등의 가이드 정보는 표준박스 하단에 설치된 카메라에서 촬영되어 후 드론에게 전송되어 드론에 장착된 표준박스 하면의 도킹홀과 플랫폼 도킹핀 간의 정확한 도킹을 위한 이미지 프로세싱에 활용된다. 플랫폼 표시부에 표시되는 정보는 표준박스의 종류에 따라 탄력적으로 변화될 수 있다. 또한, 플랫폼 표시부의 밝기도 시간이나 주변 광량에 따라 탄력적으로 변경될 수 있다. 랜딩패드 중앙부에는 플랫폼 도킹핀(505)의 회전을 위한 힌지(506)이 구성되어 있어 모터(미도시) 구동에 따란 플랫폼 도킹핀이 힌지를 중심으로 회전하여 돌출되거나 원래위치로 복귀된다.
도 9는 본 발명에 따른 표준박스의 구조를 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 표준박스 상면 중앙에는 표준박스 상면 도킹홀(905)이 구성되어 있어 드론이 표준박스를 수거하는 경우 드론 하면에 구성되어 있는 드론 도킹핀(304)과 도킹을 수행하게 된다. 표준박스 측면 중 한 면은 표준박스 도어(904)로 활용된다. 표준박스 도어는 하단에 설치된 표준박스 도어힌지(901)를 중심으로 회전되며 도어 상단에는 표준박스 도어핀(902)가 설치되어 있어 표준박스 상면에 설치된 표준박스 도어핀홀(903)와 겹합되어 표준박스 도어의 락킹 동작을 수행하게 된다. 9(c)에 도시된 바와 같이 표준박스 상면에는 표준박스 도어핀 고정핀(906)이 구성되어 있어 표준박스 도어가 닫히게 되면 서로 이격된 표준박스 도어핀 감지전극(907)을 전기적으로 연결해 표준박스 도어핀 감지신호를 발생시키고 이를 이용하여 표준박스 도어핀 고정핀이 표준박스 도어핀 방향으로 이동하여 표준박스 도어핀을 고정시킨다. 표준박스 도어핀 고정핀의 일단은 경사지게 형성되어 표준박스 도어핀을 효과적으로 고정시킬 수 있다. 표준박스 도어핀 고정핀은 표준박스 내부에 설치된 모터(미도시)와 같은 구동원에 의해 구동되고 이에 대한 제어는 표준박스 제어부를 통해 제어된다. 따라서 표준박스의 도어는 아무나 열지 못하도록 구성할 수 있으며 사용자 휴대기기 인증신호를 통하거나 표준박스 입력부로 입력되는 암호 등의 확인을 통해 열릴 수 있도록 구성할 수 있다. 표준박스 표시부(908)는 표준박스 상단에 구성되어 있고 도면 8에 설명한 바와 같이 드론과 표준박스의 도킹을 위한 다양한 안내정보들을 제공한다.
도 10은 본 발명에 따른 표준박스의 기능블록을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 표준박스 제어부(1001)는 표준박스 내 각 기능 블록을 제어한다. 표준박스 전원부(1002)는 표준박스 내 각 기능 블록에 대한 전원을 공급한다. 표준박스 무선충전부(1003)은 무선충전 기능이 있는 플랫폼이나 스테이션과 연계되어 무선충전기능을 수행한다. 무선충전 방식으로는 자기공명방식, 자기유도방식, 전자기파 방식 중 하나를 사용할 수 있다. 표준박스 표시부(1004)는 도 9에서 설명한 바와 같이 드론과 표준박스와의 도킹을 위한 안내정보의 표시 이외에 사용자에게 표준박스의 내부정보 및 배송정보 등도 표시할 수 있다. 표준박스 통신부(1005)는 표준박스와 드론 간 또는 표준박스와 플랫폼 간 통신을 담당한다. 통신에 이용되는 통신방법은 주로 블루투스(Blutooth), 와이파이(Wifi), 근거리통신(NFC) 및 사물인터넷(IoT) 등이 이용될 수 있다. 표준박스 입력부(1006)는 사용자가 직접 표준박스에 정보나 명령을 입력할 수 있는 기능을 제공한다. 터치패드 기능을 갖는 표준박스 표시부(1004)가 표준박스 입력부의 역할을 겸할 수 있다. 표준박스 저장부(1007)는 메모리로 구성되어 발송자 또는 수취자의 주소나 신원정보, 배송품의 종류, 크기, 무게 정보 등을 배송정보나 사용자를 위한 안내사항이나 주의사항의 정보 등을 저장할 수 있다. 표준박스 센싱부(1008)는 표준박스의 하면에 설치되는 근접센서나 상면과 하면에 설치되어 드론 도킹핀과 플랫폼 도킹핀의 삽입감지를 위해 각각 도킹 감지전극, 표준박스의 비상 낙하를 감지하기 위해 설치된 가속도 센서 등으로 구성될 수 있다. 표준박스 비상부(1009)는 표준박스가 공중에서 비정상적으로 낙하하는 경우 인명피해나 재산피해를 최소화하기 위해 표준박스 내부에 매립된 낙하산과 이를 배출하기 위한 발사체로 구성되어 있다. 표준박스 도킹구동부(1010)는 표준박스의 상면과 하면에 각각 설치되어 드론이 표준박스와 도킹하는 경우와 표준박스가 플랫폼과 도킹하는 경우에 표준박스 도킹핀과 플랫폼 도킹 핀을 고정하는 고정핀을 구동하는 기능을 담당한다. 표준박스 도어구동부(1011)는 표준박스 도어의 개폐를 위해 표준박스 도어핀 고정핀을 구동하는 기능을 담당한다. 표준박스 촬영부(1012)은 표준박스의 하면에 설치된 카메라를 이용한 촬영기능의 수행을 담당한다. 표준박스 하면에 카메라를 설치하는 이유는 드론이 표준박스를 장착하고 비행하는 경우 드론에 설치된 카메라가 표준박스에 가려 드론 아래방향을 촬영을 수행하기 어렵기 때문이다. 표준박스 하면에 카메라를 설치하고 이를 이용하여 촬영된 영상을 표준박스와 드론 간 통신기능을 이용하여 드론에 전송할 수 있다. 표준박스 셔터구동부(1013)은 표준박스 하면에 설치된 표준박스 카메라 보호셔터를 구동하는 기능을 담당한다.
도 11은 본 발명에 따른 표준박스의 하면의 구성을 나타내는 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, 표준박스 근접센서(1101)는 표준박스의 모서리 근처에 설치되어 표준박스가 플랫폼과 도킹하는 경우 근접센서 의해서 감지된 거리정보를 이용하여 도킹을 제어하는데 활용할 수 있다. 표준박스 카메라(1102)는 복수 개 설치되어 3차원 입체정보의 활용도 가능하다. 표준박스 보호셔터(1103)는 카메라가 동작중일 때만 개방되고 그렇지 않으면 폐쇄되어 카메라를 보호하게 된다. 표준박스 조명(1105)은 야간이나 날씨가 흐린 때 활용될 수 있다. 표준박스 하면 도킹홀(1104)는 플랫폼 도킹핀과 도킹을 위한 구성이다.
도 12는 본 발명에 따른 표준박스 비상 낙하시 동작을 나타내는 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, 표준박스의 모서리 부근 내부에는 낙하산과 낙하산 발사체가 내장되어 있다. 표준박스의 비정상적으로 낙하하게 되면 이를 가속도 센서(미도시)로 인지하여 발사체에 전기신호를 가하여 낙하산이 외부로 발사되도록 하고 이로 인해 낙하산이 표준박스 외부로 튀어나와 펼쳐지게 되어 표준박스의 비정상적인 낙하시 인명이나 재산상의 손해를 최소화할 수 있게 된다.
도 13은 본 발명에 따른 사용자 휴대기기, 배송회사, 드론 및 플랫폼 간 정보교환을 나타내는 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, 사용자는 휴대기기를 이용하여 배송회사에 배송품의 배송과 관련된 주문정보를 입력한다. 주문정보에는 본인의 신원정보 및 위치정보, 수취인의 신원정보 및 위치정보, 배송품의 종류, 무게, 크기정보, 기타 배송과 관련된 정보가 포함될 수 있다. 이 경우 발송인 및 수취인의 위치정보는 발송인 및 수취인이 접근 가능한 플랫폼 정보를 이용하여 편리하게 지정할 수 있다. 예를 들어 배송회사에 사전 등록된 해당플랫폼을 지정하게 되면 상세한 정보의 입력 없이도 관련정보를 활용할 수 있다. 사용자 휴대기기를 통해 주문정보를 입수한 배송회사는 주문정보를 활용하여 배송품을 적재하기에 적당한 표준박스를 선택하고 출발지에서 가깝게 위치한 스테이션에 대기하고 있는 드론에게 표준박스 및 플랫폼 정보 등을 전달한다. 이에 드론은 전달받은 표준박스정보에 해당하는 표준박스를 장착하고 플랫폼 정보를 이용하여 해당위치로 이동한다. 드론이 플랫폼 근처에 도착하면 드론과 플랫폼 사이에 신원확인 및 도킹을 위한 제어정보 등을 교환한다. 신원확인을 위해 플랫폼 측에서는 드론에게 배송회사로부터 전달받은 플랫폼정보의 제시를 요청하고 이를 자신의 정보와 비교하여 드론의 신원을 확인할 수 있고, 드론 측에서는 플랫폼에게 사용자 휴대기기로부터 전달받은 드론 정보를 요청하고 이를 자신의 정보와 비교하여 플랫폼의 신원을 확인할 수 있다. 드론은 배송을 진행하는 과정에서 배송상황을 지속적으로 배송회사에 전송하고 배송회사는 이를 사용자 휴대기기로 전달해 준다. 플랫폼은 플랫폼 위에 표준박스의 적재상태를 사용자 휴대기기에 전송한다. 사용자는 휴대기기를 이용하여 배송회사로부터 전송받은 드론 정보를 플랫폼에 전송한다.
도 14는 본 발명에 따른 드론과 표준박스 간 도킹동작을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 드론의 하면 중앙 부분에 드론 도킹핀(304)가 구성되어 있다. 드론 도킹핀은 힌지(305)로 모터(1403)에 연결되어 있어 모터의 회전에 의하여 돌출과 복귀가 구동된다. 14(a)는 드론이 표준박스와의 도킹을 위하여 접근하고 있는 상황을 나타낸다. 드론 도킹핀이 표준박스 상면 도킹홀(905)에 정확하게 삽입하기 위해서는 드론 하면에 설치된 근접센서 및 카메라를 통해 얻은 정보를 바탕으로 거리정보, 위치정보 및 수평정보 등을 분석하여 수행된다. 14(b)는 드론 도킹핀이 서로 이격된 표준박스 상면 도킹핀 감지전극에 전기적으로 연결하여 감지신호를 발생시키게 된다. 이 감지신호에 따라 14(c)는 드론 도킹핀을 고정 시키기 위해서 표준박스 상면 도킹핀 고정핀이 이동하기 시작한다. 14(d)는 표준박스 상면 도킹핀 고정핀이 이동을 마친 상태이다. 표준박스 상면 도킹핀 고정핀의 일단은 경사지게 형성되어 있어 드론 도킹핀을 효과적으로 고정할 수 있다.
도 15는 본 발명에 따른 표준박스와 플랫폼 간 도킹동작을 나타내는 도면이다. 도면에 도시된 바와 같이, 15(a)는 표준박스를 장착한 드론이 플랫폼에 표준박스를 도킹시키기 위해서 접근하는 상황을 나타낸다. 표준박스 하면 중앙부에는 표준박스 하면 도킹홀(1104)가 구성되어 있고 맞은 편 플랫폼의 중앙부에는 플랫폼 도킹핀(505)이 힌지(506)을 통하여 모터(1503)에 연결되어 있다. 모터의 회전에 의해서 플랫폼 도킹핀은 돌출되거나 원래 위치로 복귀한다. 드론이 플랫폼에 표준박스를 정확하게 도킹시키기 위해서는 드론이 표준박스 하면 부에 설치된 카메라 및 근접센서를 통하여 얻은 정보로 거리정보, 위치정보 및 수평정보 등을 분석하여 수행된다. 15(b)는 표준박스 하면의 표준박스 도킹홀을 통해 삽입된 플랫폼 도킹핀이 이격된 표준박스 하면 도킹핀 감지전극(1502)를 전기적으로 연결시켜 플랫폼 도킹핀의 삽입감지신호를 발생시키는 상황이다. 이 삽입감지신호를 이용하여 15(c)는 표준박스 하면 도킹핀 고정핀이 플랫폼 도킹핀을 고정하기 위해 이동시키는 상황이다. 15(d)는 플랫폼 도킹핀에 대한 고정을 완료한 상황이다. 표준박스 하면 도킹핀 고정핀 일단은 경사지게 형성되어 있어 플랫폼 도킹핀을 효과적으로 고정할 시킬 수 있다.
도 16는 본 발명에 따른 표준박스 수취 시 드론, 표준박스 및 플랫폼 간 정보교환을 나타내는 도면이다. 표준박스를 수취하는 경우는 크게 2가지 경우가 있다. 첫 번째는 배송품의 발송을 원하는 사용자에게 빈 표준박스를 전달하는 경우이고 두 번째 경우는 배송품이 들어있는 표준박스를 수취인에게 전달하는 경우이다. 본 도면에 도시된 과정은 상기 두 가지 경우에 있어 모두 활용 가능한 과정이다. 먼저, 빈 표준박스이든 배송품이 들어 있는 표준박스이든 표준박스를 장착한 드론이 수취자 플랫폼 근처의 소정위치에 도착하면 플랫폼에 접근신호와 함께 신원확인정보를 전송한다. 이를 수신한 플랫폼은 드론의 신원을 확인하는데 이는 사전에 사용자 기기를 거쳐 배송회사로부터 전달받은 드론 정보나 비밀키 정보를 활용하여 드론의 신원을 확인할 수 있다. 상기 과정을 거쳐 드론의 신원이 확인되면 플랫폼은 지지대를 신장시키고 플랫폼 표시부에 정보를 표시하고 플랫폼 도킹핀을 돌출시키는 동작을 수행하고 드론 측에 준비완료신호 및 신원확인신호를 전송한다. 이에 드론은 택배회사로 부터 전달받은 플랫폼 정보나 비밀키 정보를 활용하여 플랫폼의 신원을 확인할 수 있다. 플랫폼의 신원이 확인되면 드론은 플랫폼의 표시부에 표시된 정보 및 센서 등을 이용하여 드론에 장착된 표준박스와 플랫폼간의 도킹을 수행한다. 도킹이 시작되고 드론은 표준박스에 플랫폼 도킹핀의 삽입감지신호를 요청한다. 표준박스는 플랫폼 도킹핀의 삽입이 감지되면 삽입감지신호를 드론 측으로 전송하고 이를 전송받은 드론은 표준박스에 플랫폼 고정핀 고정요청을 하게 된다. 이에 따라 표준박스 하면에 설치된 플래폼 도킹핀 고정핀을 이동하여 플랫폼 도킹핀을 고정하고 완료신호를 다시 드론 측에 전달한다. 플랫폼 고정핀 완료신호를 전달받은 드론은 다시 표준박스 측에 표준박스 상면의 드론 도킹핀 해제를 요청한다. 표준박스가 드론 도킹핀을 해제하고 이에 대하여 드론 측에 완료신호를 전송하면 드론은 지정위치로 이동하면서 배송회사와 플랫폼에 임무완료신호를 전송한다. 임무완료신호를 받은 플랫폼은 지지대를 수축시키고 디스플레이도 표시도 종료하고 플랫폼 도킹핀도 원래위치로 복귀시킨다.
도 17는 본 발명에 따른 표준박스 발송 시 드론, 표준박스 및 플랫폼 간 정보교환을 나타낸다. 표준박스를 발송하는 경우는 크게 2가지 경우가 있다. 첫 번째는 빈 표준박스를 발송하는 경우이고 두 번째는 배송품이 들어있는 표준박스를 발송하는 경우이다. 상기 두 가기 경우 모두에 대하여 본 도면에 도시된 방법을 사용할 수 있다. 드론이 발송자 플랫폼의 소정위치에 도달하게 되면 플랫폼에 접근신호 및 신원확인정보를 전송한다. 이를 전송받은 플랫폼은 드론에 대한 신원확인을 수행한다. 신원확인은 사전에 사용자 휴대기기를 통하여 배송회사가 전송한 드론정보나 비밀키 정보를 활용할 수 있다. 접근하는 드론의 신원이 확인되면 플랫폼은 플랫폼위에 적재되어 있는 표준박스에 표준박스 표시부의 정보를 표시하도록 요청한다. 이 요청에 따라 표준박스가 표준박스 표시부에 드론의 도킹을 가이드 해줄 수 있는 정보를 표시하고 완료신호를 플랫폼에 전송한다. 이를 전달받은 플랫폼은 준비완료 신호 및 신원확인정보를 드론 측에 송부한다. 드론은 배송회사로부터 전송받은 플랫폼정보를 이용하여 플랫폼의 신원을 확인한다. 플랫폼의 신원이 확인되면 드론의 하면 부에 있는 드론 도킹핀을 돌출시키고 드론 도킹핀과 표준박스와의 도킹의 수행을 시작한다. 이 과정에서 드론은 표준박스에게 드론 도킹핀 삽입감지신호를 요청하고 표준박스는 이에 대하여 표준박스 상면 부에 설치된 도킹감지 전극을 이용하여 드론 도킹핀의 삽입 여부를 감지한다. 드론 도킹핀의 삽입이 감지되면 표준박스는 삽입감지신호를 드론측에 송부하고 이를 전송받은 드론은 정지비행을 하면서 다시 표준박스 측에 표준박스 상면 부에 설치된 드론 도킹핀 고정핀을 이용하여 드론 도킹핀을 고정하도록 요청한다. 이에 표준박스는 드론 도킹핀을 고정하고 이에 대한 완료신호를 드론 측에 전송한다. 이에 드론은 정지비행을 유지하면서 표준박스측에 플랫폼 도킹핀 해제를 요청한다. 이에 표준박스는 표준박스 하면 부에 설치된 플랫폼 도킹핀 고정핀을 해제하고 이에 대한 완료신호를 드론측에 송부한다. 드론은 플랫폼 도킹핀 완료신호를 접수하면 임무완료신호를 배송회사 및 플랫폼에 전송하고 지정위치로 이동한다. 임무완료신호를 받은 플랫폼은 플랫폼 고정핀을 복귀시키고 지지대를 수축한다.
101: 사용자 휴대기기
102: 드론
103: 표준박스
104: 플랫폼
105: 배송회사 (105-1: 운영서버, 105-2: 스테이션)
106, 107: 관제기
108, 109: 건물
201: 드론 제어부
202: 드론 전원부
203: 드론 통신부
204: 드론 저장부
205: 드론 비행부
206: 드론 센싱부
207: 드론 표시부
208: 드론 조명부
209: 드론 촬영부
210: 드론 무선충전부
211: 드론 입력부
301: 드론 근접센서
302: 드론 카메라
303: 드론 카메라 보호셔터
304: 드론 도킹핀
305: 힌지
401: 플랫폼 제어부
402: 플랫폼 전원부
403: 플랫폼 무선충전부
404: 플랫폼 표시부
405: 플랫폼 통신부
406: 플랫폼 입력부
407: 플랫폼 저장부
408: 플랫폼 확장구동부
409: 플랫폼 도킹구동부
410: 플랫폼 센싱부
501: 플랫폼 본체
502: 플랫폼 랜딩패드
503: 플랫폼 지지대
504: 플랫폼 표시부
505: 플랫폼 도킹핀
801: 안내문자
802: 안내도형
803: 안내선
804: 안내마크
805: 안내눈금
901: 표준박스 도어힌지
902: 표준박스 도어핀
903: 표준박스 도어핀홀
904: 표준박스 도어
905: 표준박스 상면 도킹홀
906: 표준박스 도어핀 고정핀
907: 표준박스 도어핀 감지전극
1001: 표준박스 제어부
1002: 표준박스 전원부
1003: 표준박스 무선충전부
1004: 표준박스 표시부
1005: 표준박스 통신부
1006: 표준박스 입력부
1007: 표준박스 저장부
1008: 표준박스 센싱부
1009: 표준박스 비상부
1010: 표준박스 도킹구동부
1012: 표준박스 촬영부
1013: 표준박스 셔터구동부
1101: 표준박스 근접센서
1102: 표준박스 카메라
1103: 표준박스 카메라 보호셔터
1104: 표준박스 하면 도킹홀
1105: 표준박스 조명
1201: 표준박스 낙하산
1202: 표준박스 낙하산 발사체
1401: 표준박스 상면 도킹핀 고정핀
1402: 표준박스 상면 도킹핀 감지전극
1403: 모터
1501: 표준박스 하면 도킹핀 고정핀
1502: 표준박스 하면 도킹핀 감지전극
1503: 모터

Claims (1)

  1. 드론 배송 시스템에 있어서,
    제1 도킹장치를 구비하는 드론과;
    상기 제1 도킹장치에 대응되는 제2 도킹장치 및 제3 도킹장치를 갖는 배송용 표준박스; 및
    상기 제3 도킹장치에 대응되는 제4의 도킹장치를 갖은 플랫폼으로 구성된 드론 배송 시스템
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