KR20170112309A - 물체충돌 방지 기능을 구비한 무인비행체 - Google Patents

물체충돌 방지 기능을 구비한 무인비행체 Download PDF

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KR20170112309A
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Abstract

본 발명은 비행 중 다른 물체와의 충돌을 방지하는 기능을 구비한 무인비행체에 관한 발명이다. 본 발명에 따른, 무인비행체는, 무인비행체 본체; 상기 무인비행체 본체를 비행하게 하는 적어도 하나의 무인비행체 구동부; 상기 무인비행체로부터 제1거리를 향하여 제1유형의 무선파를 송출하고, 상기 송출된 제1유형의 무선파를 이용하여 상기 무인비행체로부터의 상기 제1거리 이내에 임의의 물체가 존재하는지 여부에 대한 제1센싱신호를 출력하는 적어도 하나의 제1충돌감지센서부; 상기 무인비행체로부터 제2거리를 향하여 제2유형의 무선파를 송출하고, 상기 송출된 제2유형의 무선파를 이용하여 상기 무인비행체로부터 상기 제2거리 이내에 임의의 물체가 존재하는지 여부에 대한 제2센싱신호를 출력하는 적어도 하나의 제2충돌감지센서부; 및 상기 제1충돌감지센서부의 상기 제1센싱신호와, 상기 제2충돌감지센서의 상기 제2센싱신호로부터, 상기 무인비행체의 충돌위험을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 무인비행체의 비행항로를 변경하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 무인비행체는, 라이더센서 혹은 초음파센서를 장착하고, 비행 중 센서의 검지로 인한 충돌 위험이 있으면 무인비행체 자체적으로 위험상황을 회피하는 것이 가능하다.

Description

물체충돌 방지 기능을 구비한 무인비행체 {A Drone having a collision prevention capability with an object}
본 발명은 무인비행체(일명 드론, Drone)에 관한 발명이다. 특히 비행 중 다른 물체와의 충돌을 방지하는 기능을 구비한 무인비행체에 관한 발명이다.
최근의 자동차는 차체에 장착 된 센서를 통하여 다른 자동차 혹은 보행자 등의 외부 요소를 감지하여 충돌을 방지할 수 있는 시스템이 개발 되고 있다.
종래의 무인비행체는 원격조종은 가능하지만, 무인비행체 자신이 충돌 등을 예상하여 상황에 맞게 대응하는 기능은 제공되지 않는다.
종래의 무인비행체는 센서를 통해 추락 위험을 감지하고 충돌에 의한 추락의 경우 낙하산의 도움으로 피해를 최소화 하는 기술이 제공될 뿐이다.
본 발명의 목적은 무인비행체 자체적으로 센서를 통하여 물체와의 거리 및 존재를 확인하고, 사용자의 조종이 아닌, 무인비행체 자체 판단으로 능동적으로 환경을 인식하여 충돌을 회피하는 비행을 실행하는 무인비행체를 제공하는 것이다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 무인비행체에 있어서, 무인비행체 본체; 상기 무인비행체 본체를 비행하게 하는 적어도 하나의 비행구동부; 상기 무인비행체로부터 제1거리를 향하여 제1유형의 무선파를 송출하고, 상기 송출된 제1유형의 무선파를 이용하여 상기 무인비행체로부터의 상기 제1거리 이내에 임의의 물체가 존재하는지 여부에 대한 제1센싱신호를 출력하는 적어도 하나의 제1충돌감지센서부; 상기 무인비행체로부터 제2거리를 향하여 제2유형의 무선파를 송출하고, 상기 송출된 제2유형의 무선파를 이용하여 상기 무인비행체로부터 상기 제2거리 이내에 임의의 물체가 존재하는지 여부에 대한 제2센싱신호를 출력하는 적어도 하나의 제2충돌감지센서부; 및 상기 제1충돌감지센서부의 상기 제1센싱신호와, 상기 제2충돌감지센서의 상기 제2센싱신호로부터, 상기 무인비행체의 충돌위험을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 무인비행체의 비행항로를 변경하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 적어도 하나의 제1/제2충돌감지센서부와 상기 제어부 사이에는 충돌감지센서회로부를 추가로 포함하고, 상기 충돌감지센서회로부는 상기 제1센셍신호 및 상기 제2센싱신호를 시리얼데이터로 수신하여 병렬 센싱데이터로 전환하여 상기 제어부로 전송한다.
상기 충돌감지센서회로부는 상기 제1센싱신호 및 상기 제2센싱신호를 수신하는 신호입력부, 상기 제1/제2센싱신호에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈감쇄부 및 노이즈가 감쇄된 상기 병렬 센싱데이터를 제어부에 전달하는 신호출력부를 포함한다.
상기 충돌감지센서회로부는 제1레지스터부, 제2레지스터부 및 선택부를 추가로 포함하여, 상기 병렬 센싱데이터를 상기 제1레지스터 혹은 상기 제2레지스터에 선택적으로 저장하였다가 상기 제어부로 출력한다.
상기 제1거리는 상기 제2거리보다 상대적으로 먼 거리이고, 상기 제어부는 제1충돌감지센서부 및 상기 제2충돌감지센서부의 센싱신호 중 동일한 방향으로부터 수신된 센싱신호를 바탕으로 상기 제1거리 및 상기 제2거리에 물체가 존재하는 지를 각각 판단한다.
상기 제1충돌감지센서부는 복수개의 라이더(LIDAR)센서를 포함하고, 상기 제1유형의 무선파는 상기 라이더센서(LIDAR)가 송출하는 레이저레이더 무선파이고, 상기 제2충돌감지센서부는 복수개의 초음파센서를 포함하고, 상기 제2유형의 무선파는 상기 초음파센서가 송출하는 초음파로 된다.
본 발명은 라이더센서 혹은 초음파센서를 무인비행체에 장착하고, 비행 중 센서의 검지로 인한 충돌 위험이 있으면 무인비행체 자체적으로 위험상황을 회피하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 제1충돌감지센서부와 제2충돌감지센서부를 장착하여 물체를 센싱하는 상태를 보여주는 무인비행체의 외관도이다.
도 2는 본 발명에 따른 무인비행체의 시스템 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 무인비행체에서, 복수개의 제1충돌감지센서부, 복수개의 제2충돌감지센서부 및 충돌감지센서회로부의 상세 블록도이다.
도4는 본 발명에 따른 무인비행체에서, 충돌감지센서부의 입력신호로부터 노이즈를 제거한 센싱신호를 보여주는 신호파형도이다.
도 5는 본발명에 따른 무인비행체가 충돌감지센서로부터의 신호를 바탕으로 충돌회피동작을 실행하는 제어부의 동작을 나타내는 플로우챠트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명의 특징 및 이점들은 첨부된 도면에 의거한 바람직한 실시예에 대한 설명으로 더욱 명백해 질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 제1충돌감지센서부와 제2충돌감지센서부를 장착하여 물체를 센싱하는 상태를 보여주는 무인비행체의 외관도이다.
무인비행체(10)은 무인비행체 보디(11) 및 무인비행체 프로펠러 (11, 12, 13, 14)를 가지며, 프로펠러의 회전에 의한 양력으로 하늘을 비행한다. 프로펠러는 무인비행체 구동부에 해당한다. 프로펠러는 전좌, 전우, 후좌, 후우 방향으로 4개의 프로펠러가 설치되고, 각 프로펠러의 회전속도 및 본체의 기울어지는 각도에 의하여 방향과 속도가 결정된다.
무인비행체 보디(11)에는 복수개의 제1충돌감지센서부(30) 및 복수개의 제2충돌감지센서부(40)가 장착된다.
제1충돌감지센서부는 라이더(LIDAR)센서에 해당한다. 바람직하게는 전, 후, 좌, 우, 전좌, 전우, 후좌, 후우 의 8가지 방향과, 상, 하의 2가지 방향을 포함한 10가지 방향에 10개의 라이더센서를 설치한다.
제1충돌감지센서부(30)로 사용되는 라이더센서가 무인비행체(10)의 전방에 설치된 경우에 라이더센서는 비행하는 전방을 향하여 레이저광을 송출하고 전방에 물체가 존재한다면 레이저광을 반사하고 이 반사되는 레이저광을 검지하여 물체로부터의 거리 및 물체의 존재를 센싱한다. 라이더센서가 검지 가능한 거리는 통상 40미터 이내이다. 따라서, 도면1에서 제1충돌감지센서(30)은 최대감지거리 d2까지 레이저광을 송출하고, 물체가 충돌거리 d1 이내에 근접한다면 충돌로 인식하고, 물체가 d1에서 d2 사이에 위치한다면 충돌 위험 거리로 인식하여 충돌회피 동작을 수행한다.
충돌거리 d1은 소프트웨어적으로 설정할 수 있고, 물체의 거리가 d1~d2에 해당하는 충돌위험거리인 경우 출동을 방지하기 위한 항로 변경 동작을 수행한다.
또한, 물체의 최대검지거리 d2는 라이더센서의 최대 레이저광 도달거리이므로, 제어부는 라이더센서의 출력으로부터 거리를 측정하여 충돌을 방지하는 항로변경 동작을 수행 할 수 있다.
제2충돌감지센서부(40)는 초음파센서이다. 바람직하게는 전, 후, 좌, 우, 전좌, 전우, 후좌, 후우 의 8가지 방향에 초음파센서를 장착하여 물체를 검지한다.
제2충돌감지센서부(40)로 사용되는 초음파센서가 무인비행체(10)의 좌측 방향에 설치된 경우에 초음파센서는 좌측방향을 향하여 초음파를 송출하고 좌측방향에 물체가 존재한다면 초음파를 반사시키고 이 반사되는 초음파를 이용하여 물체로부터의 거리 및 물체의 존재를 센싱한다. 초음파센서가 검지 가능한 거리는 통상 8미터 이내이다.
즉, 도면1에서 제2충돌감지센서(40)은 최대감지거리 d4까지 초음파를 송출하고, 물체가 충돌거리 d3 이내에 근접한다면 충돌로 인식하고, 물체가 d3에서 d4 사이에 위치한다면 충돌 위험 거리로 인식하여 충돌회피 동작을 수행한다.
충돌거리 d3은 소프트웨어적으로 설정할 수 있고, 물체의 거리가 d3~d4에 해당하는 충돌위험거리인 경우 출동을 방지하기 위한 항로 변경 동작을 수행한다.
또한, 물체의 최대검지거리 d4는 초음센서의 최대 초음파 도달거리이므로, 제어부는 초음파센서의 출력으로부터 거리를 측정하여 충돌을 방지하는 항로변경 동작을 수행 할 수 있다.
제1충돌감지센서부(30)은 라이더센서를 사용하여 비교적 먼거리(40미터 이내)에 대하여 물체를 감지하며, 제2충돌감지센서(40)은 초음파센서를 이용하여 비교적 단거리(8미터 이내)에 대하여 물체를 검지한다. 라이더센서의 측정거리 40미터 및 초음파센서의 측정거리 8미터는 실시예일뿐이고 발명을 한정하지 않는다.
동일한 방향에 대하여 측정거리가 상이한 2가지 종류의 충돌감지센서를 사용함으로써 충돌감지에 대한 정밀도를 향상 할 수 있다.
라이더센서와 초음파센서의 서로 다른 센싱 특성을 이용하여, 물체의 형태에 따른 센싱 에러를 최소화 할 수 있다. 즉, 전선, 나뭇가지 등과 같은 가늘고 긴 형태의 물체에 대한 감지는 하나의 센서로서 감지가 어려울 수 있다. 그러나, 라이다센서와 초음파센서를 동시에 사용함으로써 전선, 나뭇가지 등과 같은 가늘고 일정한 형태가 없는 물체에 대한 감지 성능을 향상한다.
도 2는 본 발명에 따른 무인비행체의 시스템 블록도이다. 주제어부(20)는 본 발명 무인비행체(10)의 전체적인 동작을 제어한다. 밧데리(24)의 전원은 파워모듈(23)에 의해 동작전원들인 V1, V2 및 V3로 변환되어 무인비행체의 각부로 공급된다. 예를 들어 V3 전원은 5VDC 전원으로서 주제어부(20), 자세제어용센서부(26), 제1충돌감지센서부(30) 및 제2충동감지센서부(40)에 공급된다. 제1동작전원 V1은 24VDC 전원으로서 본원발명 무인비행체의 구동용 모터들(28a, 28b, 28c 및 28d)에 공급될 수 있다. 제2동작전원 V2는 3.3VDC에 해당한다. 이와같은 24V, 5V, 3.3V전원은 예시에 불과하며 필요에 따라 다른 전위의 DC전원 및 AC 전원도 변환 할 수 있다.
주제어부(20)은 자세제어용센서부(26)의 센싱 신호를 이용하여 변속기(27a,27b, 27c, 27d)를 제어하고, 구동 모터들(28a, 28b, 28c, 28d)제어를 통하여 방향 및 속도 조절이 가능하다. 구동 모터들의 동작으로 연결된 구동 프로펠러들(12,13,14,15)이 회전한다. 구동 프로펠러의 회전으로 무인비행체는 하늘로 비행이 가능하고 정해진 비행경로를 무인비행하거나 사용자의 리모콘 조작으로 경로 조작이 가능하다.
주제어부(20)은 자동항법프로그램부(22)에 저장된 자동항법프로그램을 로딩하여 자동항법 비행을 제어할 수 있다. 자동항법프로그램에 의하여 미리 입력된 비행 경로를 정해진 속도 및 운행조건으로 무인비행이 가능하다.
혹은, 자동항법프로그램의 로딩으로 무인비행체는 정지 상태에서 일정고도로 비행을 실시하며, 사용자의 수동 리모콘조작에 따른 수동모드 비행을 실시 할 수 있다.
주제어부(20)는 충돌감지프로그램부(21)에 저장된 충돌감지프로그램을 로딩하여 무인비행체의 외부물체와의 충돌위험을 모니터링 한다.
복수의 제1충돌감지센서(30) 및 복수의 제2충돌감지센서(40) 중 적어도 하나의 충돌감지센서의 감지신호는 제어부(20)에 전송되고, 제어부(20)는 제1충돌감지센서부(30) 혹은 제2충돌감지센서부(40)의 감지신호를 입력받아 충돌감지프로그램은 일정한 거리 내에 물체가 존재하는지와 어느 정도의 거리에 위치하는지를 판단한다. 이 판단결과는 자동항법프로그램으로 전달되어 항로 변경으로 충돌을 회피한다.
복수개의 제1충돌감지센서부(30) 및 복수개의 제2충돌감지센서부(40)의 감지신호는 충돌감지센서회로부(50)로 전달되고, 충돌감지센서회로부(50)는 복수개의 제1충돌감지센서부(30) 및 복수개의 제2충돌감지센서부(40)의 신셍신호를 수신하여 제어부(50)에 전달한다.
전술한 바와 같이 제1충돌감지센서부(30)은 10개의 라이더센서에 해당한다. 제2충돌감지센서부는 8개의 초음파센서에 해당한다. 10개의 라이더센서 출력은 각각 I2C 시리얼버스를 통하여 연결된다. 8개의 초음파센서도 8개의 I2C 시리얼버스를 통하여 연결된다. 따라서, 충돌감지센서회로부(50)은 총 18개의 시리얼버스를 통하여 입력되는 센싱신호를 수신하여 병렬데이터신호로 변환하여 제어부(20)에 병렬 센싱데이터로서 출력한다.
도 3은 본 발명에 따른 무인비행체에서, 복수개의 제1충돌감지센서부, 복수개의 제2충돌감지센서부 및 충돌감지센서회로부의 상세 블록도이다.
제1충돌감지센서부(30)는 10개의 라이더센서로 이루어진다. 10개의 라이더센서는 전술한 바와 같이 무인비행체의 전, 후, 좌, 우, 전좌, 전우, 후좌, 후우의 8가지 방향과 상, 하의 2가지 방향을 추가하여 10가지 방향을 향하여 설치된다.
라이더센서는 일종의 레이저 광을 이용한 레이더로서 인체에 유해하지 않은 클래스 1의 레이저광을 송출한다. 클래스1급의 레이저란 안경을 쓰지 않은 인간의 눈으로 레이저광을 보았을 때 인체에 해가 없을 정도의 레이저를 말한다. 본원발명의 라이더센서는 40미터 이하의 물체를 검지 및 거리측정이 가능하다.
라이더센서는 약 22그램의 무게에 5V DC 전원에 동작한다. 라이더센서는 I2C 시리얼 버스를 통하여 충돌감지센서회로부(50)과 통신하고 거리측정, 물체 존재여부 확인이 가능하다.
제1충돌감지센서부(30)은 라이더센서1(31)에서 라이더센서10(34)까지 10개의 라이더센서(31, 32, 33, 34)로 구성되며, 각각의 라이더센서출력은 CH1에서 CH10까지 10개의 시리얼버스를 통하여 충돌감지센서회로부(50)의 신호입력부(51)에 연결된다.
제2충돌감지센서부(40)은 8개의 초음파센서로 이루어진다. 8개의 초음파센서는 전술한 바와 같이 무인비행체의 전, 후, 좌, 우, 전좌, 전우, 후좌, 후우의 8가지 방향에 설치된다. 초음파센서는 사람이 들을 수 없는 20~50khz 대의 음파를 전송한다. 물체는 초음파를 반사한다. 초음파센서는 자신이 전송한 초음파의 반사파를 수신하여 물체의 유무 및 거리를 측정한다. 본원발명의 초음파센서는 7~8미터 거리 이하의 물체를 검지한다.
초음파센서는 30그램 정도의 소형 경량으로 역시 5.0V DC 전원에 동작한다. 초음파센서는 I2C 시리얼 버스를 통하여 충돌감지센서회로부(50)과 통신하고 거리측정 및 물체 존재여부 확인이 가능하다.
제2충돌감지센서부(40)는 초음파센서1(11)에서 초음파센서8(44)까지 8개의 초음파센서(41, 42, 43, 44)로 구성되며, 각각의 초음파센서출력은 CH1에서 CH8까지 8개의 시리얼버스를 통하여 충돌감지센서회로부(50)의 신호입력부(51)에 연결된다.
충돌감지센서회로부(50)은 신호입력부(51), 노이즈감쇄부(52), 신호출력부(53), 제1레지스터부(54), 제2레지스터부(55) 및 선택부(56)로 구성된다.
신호입력부(51)는 10개의 라이더센서와 8개의 초음파센서로부터의 입력값을 각각 8비트(1바이트)의 센싱신호를 수신한다. 각 센서는 물체가 가장 가까운 거리에 위치한 경우에는 8비트의 정보에 “0”에 해당하는 정보를 전송하고, 물체가 가장 멀리 있는 경우를 “1” 해당하는 정보를 전송한다. 따라서, 라이더센서의 경우에는 가장 가까운 경우에, d1의 거리가 0.5미터 이하의 경우에는 “000000”의 값을 전송하고, d2의 거리가 40미터의 경우에는 “11111111”는 값을 전송한다.
또한, 물체가 가장 가까운 거리와 가장 먼거리의 사이에 위치한 경우에는, 거리에 비례하여 “00000000”, “00000001” ~ “11111110”및 “11111111”의 신호가 입력된다.
초음파센서의 경우에는, d3 가 0.5미터 이하의 경우에는 “00000000”의 값을, d4가 8미터인 경우에 “11111111”값을 전송한다.
따라서, 물체가 가장 가까운 거리에서 가장 먼거리의 사이에 위치한 경우에는 거리에 비례하여 “00000000”, “00000001” ~ “11111110”및 “11111111”의 신호가 입력된다.
상기 40미터, 7미터 및 0.5미터는 실시예이고 본 발명을 한정하지 않는다. 또한, 하나의 센서가 출력하는 데이터를 8비트를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 8비트에 한정되지 않는다.
충돌감지센서회로부(50)은 노이즈감쇄부(52)를 가진다. 노이즈감쇄부(52)는 라이더센서 혹은 초음파센서에 있는 노이즈신호를 제거하는 회로부이다. 노이즈감쇄의 구체적인 동작은 도면 4를 이용하여 후술한다.
노이즈를 제거한 후 10개의 라이더센서의 센싱신호 및 8개의 초음파센서의 센싱신호는 매 순간 18바이트의 센싱데이터로 모아져서 제어부로 출력된다. 바람직하게는 1초에 10회~50회 센싱이 가능하다. 각 센서들이 출력 신호를 보낼 때 마다 충돌감지센싱회로부(50)는 센싱신호의 노이즈를 제거하고 18바이트의 병렬 센싱 데이터를 제어부로 출력한다. 이 센싱 주기는 1초에 10회에서 50회 까지 가능하다.
충돌감지센서회로부(50)의 센서출력값이 제어부로 출력할 때 2개의 레지스터를 사용하여 출력한다. 처음에는 제1레지스터부(54)를 통하여 18바이트의 센싱데이터를 저장하였다가 출력한다. 노이즈감쇄부(52)에서 제거하는 노이즈는 불규칙한 일정레벨 이상의 값에 대하여서는 노이즈로 판단하나, 일정레벨 이상의 신호가 규칙적으로 입력 되는 경우는 노이즈로 판단하는 것이 아니라, 유효한 센싱데이타로 인식한다. 이때에는, 선택부(56)의 동작으로 출력데이터를 저장하는 레지스터를 제1레지스터(54)에서 제2레지스터(55)로 전환하여 저장한다. 제2레지스터(55)가 출력레지스터로 사용되는 경우에는 제1레지스터(54)는 스페어 레지스터로 대기한다. 다시 제1레지스터(54)가 사용되면 제2레지스터(55)가 다시 스페어 레지스터로 사용된다. 이와같은 레지스터의 전환 선택은 선택부(56)에 의해 이루어진다.
도4는 본 발명에 따른 무인비행체에서, 충돌감지센서부(30,40)로부터의 입력신호로부터 노이즈를 제거한 센싱신호를 보여주는 신호파형도이다.
도 4의 X축은 충돌감지센서부로부터의 신셍신호의 회수를 나타낸다. 18개의 센서를 이용하여 1초에 10번의 센싱신호를 수신한다면 1초의 180번의 센싱신호를 수신하고, 이때 X축의 (n)의 숫자는 180이 될 것이다. 도 4의 X축은 약 71회의 센싱신호를 수신한 것을 나타낸다.
도 4의 Y축은 센서로부터 수신한 8비트의 데이터값을 10진수로 표시한 값이다. Y축값으로서 200이상의 값이 불규칙하게 입력되면 모두 노이즈로 처리한다. 도 4에서는 (n)의 값이 14, 32, 43, 63을 제외한 모든 값은 노이즈이다.
도 4의 Y축값은 절대적인 숫자가 아니라 상대적인 숫자로서 본 발명을 한정하지 않는다.
도 5는 본발명에 따른 무인비행체가 충돌감지센서로부터의 신호를 바탕으로 충돌회피동작을 실행하는 제어부의 동작을 나타내는 플로우챠트이다.
제어부는 충돌감지프로그램을 로딩하여 실행한다. 실시예로서, 초당 10회씩 충돌감지회부(50)의 신호를 수신한다. (S10단계)
전술한 바와 같이 제1충돌감지센서(30)는 10개의 라이더센서를 구비하고, 제2충동감지센서(40)은 8개의 초음파센서로 구비된다. 총 18개의 센서로부터의 총 18바이트의 센싱데이터로 수신한다.
제어부는 18바이트로 구성된 센싱데이터를 수신하여 각 1바이트씩 18개의 데이터를 각각 분할하여 10개의 제1충돌감지센서부의 신호와 8개의 제2충돌감지센서부의 신호로 분할하여 인식한다. (S30 단계)
복수개의 제1충돌감지센서부의 신호 중 충돌감지신호가 있는지 판단한다. (S40 단계).
전술한 바와 같이 각 센서로부터의 센싱신호는 기본적으로 거리에 대한 데이터를 수신한다. 라이더센서가 물체가 40미터 정도의 원거리에서 검지한 경우 “11111111”에 해당하는 신호를 출력하고, 0.5미터 이내의 근거리의 경우는 “00000000” 신호를 내는 경우라면, 예를 들어 0.5미터에서 40미터 이내의 임의의 거리에 물체가 위치한다면 거리에 비례하여,“00000000”, “00000001” ~ “11111110”및 “11111111”의 신호 중 임의의 값을 출력할 것이다.
제어부는 복수개의 제1충돌감지센서부 중 어느 위치의 감지센서인지 판단한다. (S60 단계)
제어부는 S40 단계에서 제1충돌감지센서부의 충돌신호가 없는 경우에, 복수개의 제2충돌감지센서부로부터 출돌감지신호가 있는지 판단한다. (S50 단계)
복수개의 제2충돌감지센서부 중 어느 위치의 감지센서인지 판단한다. (S70)
한편, 제어부는 S40 단계에서 제1충돌감지센서부의 충돌신호가 있는 경우에도, 복수개의 제2충돌감지센서부로부터 출돌감지신호가 있는지 판단할 수 있다. (플로챠트 미개시). 이때에도 제2충돌감지센서의 신호를 분석하여 어느 위치의 감지센서인지 판단한다. (플로우챠트 미개시)
이상의 각 단계로부터 제1충돌감지센서부의 출력신호와 제2충돌감지센서부의 출력신호 전부를 판단하여, 비행체의 전.후.좌.우.전좌.전우.후좌.후우.상.하 어느 방향과 어느 거리에 물체가 존재하는지 종합적으로 판단한다. (S80단계)
제어부는 자동항법프로그램부에 물체에 대한 정보를 전달하여 물체에 대한 충돌회피 비행을 수행한다. (S100 단계).
제어부는 충돌감지프로그램을 직접 이용하여 물체 충돌회피비행을 수행할 수도 있다.
제어부는 충돌감지프로그램과 자동항법프로그램을 분리하여 실행할 수도 있고, 하나의 프로그램으로 결합하여 실행할 수도 있다.
10 : 무인비행체
11 : 무인비행체 보디
12,13,14,15 : 무인비행체 프로펠러
20 : 주제어부
21 : 충돌감지프로그램부
22 : 자동항법프로그램부
23 : 파워모듈
24 : 밧데리
25 : 감지센서신호입력포트
26 : 자세제어용센서부
27a, 27b, 27c, 27d : 변속기1~4
28a, 28b, 28c, 28d : 모터1~4
30 : 제1충돌감지센서부
40 : 제2충돌감지센서부
50 : 충돌감지센서회로부
51 : 신호입력부
52 : 노이즈감쇄부
53 : 신호출력부
54 : 제1레지스터부
55 : 제2레지스터부
56 : 선택부
57 : 감지센서신호출력포트

Claims (6)

  1. 무인비행체에 있어서,
    무인비행체 본체;
    상기 무인비행체 본체를 비행하게 하는 적어도 하나의 비행구동부;
    상기 무인비행체로부터 제1거리를 향하여 제1유형의 무선파를 송출하고, 상기 송출된 제1유형의 무선파를 이용하여 상기 무인비행체로부터의 상기 제1거리 이내에 임의의 물체가 존재하는지 여부에 대한 제1센싱신호를 출력하는 적어도 하나의 제1충돌감지센서부;
    상기 무인비행체로부터 제2거리를 향하여 제2유형의 무선파를 송출하고, 상기 송출된 제2유형의 무선파를 이용하여 상기 무인비행체로부터 상기 제2거리 이내에 임의의 물체가 존재하는지 여부에 대한 제2센싱신호를 출력하는 적어도 하나의 제2충돌감지센서부; 및
    상기 제1충돌감지센서부의 상기 제1센싱신호와, 상기 제2충돌감지센서의 상기 제2센싱신호로부터, 상기 무인비행체의 충돌위험을 판단하고, 상기 판단결과에 따라 상기 무인비행체의 비행항로를 변경하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인비행체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1/제2충돌감지센서부와 상기 제어부 사이에는 충돌감지센서회로부를 추가로 포함하고,
    상기 충돌감지센서회로부는 상기 제1센셍신호 및 상기 제2센싱신호를 시리얼데이터로 수신하여 병렬 센싱데이터로 전환하여 상기 제어부로 전송하는 무인비행체.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 충돌감지센서회로부는 상기 제1센싱신호 및 상기 제2센싱신호를 수신하는 신호입력부, 상기 제1센싱신호 및 상기 제2센싱신호에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈감쇄부 및 노이즈가 감쇄된 상기 병렬 센싱데이터를 제어부에 전달하는 신호출력부를 포함하는 무인비행체.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 충돌감지센서회로부는 제1레지스터부, 제2레지스터부 및 선택부를 추가로 포함하여, 상기 병렬 센싱데이터를 상기 제1레지스터 혹은 상기 제2레지스터에 선택적으로 저장하였다가 상기 제어부로 출력하는 무인비행체.
  5. 제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1거리는 상기 제2거리보다 상대적으로 먼 거리이고,
    상기 제어부는 제1충돌감지센서부 및 상기 제2충돌감지센서부의 센싱신호 중 동일한 방향으로부터 수신된 센싱신호를 바탕으로 상기 제1거리 및 상기 제2 거리에 물체가 존재하는 지를 판단하는 무인비행체.
  6. 제 1항 내지 제 4항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1충돌감지센서부는 복수개의 라이더(LIDAR)센서를 포함하고, 상기 제1유형의 무선파는 상기 라이더센서(LIDAR)가 송출하는 레이저레이더 무선파이고,
    상기 제2충돌감지센서부는 복수개의 초음파센서를 포함하고, 상기 제2유형의 무선파는 상기 초음파센서가 송출하는 초음파인 무인비행체.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101963826B1 (ko) * 2018-06-22 2019-03-29 전북대학교 산학협력단 무인비행체 군집비행에서의 비행안전 및 장애복구 시스템 및 그 방법
KR20190115575A (ko) * 2018-04-03 2019-10-14 동명대학교산학협력단 해상 인명구조용 보트드론
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KR20200105012A (ko) * 2019-02-28 2020-09-07 주식회사 켐에쎈 라이다 기반 자율 충돌회피 기능을 포함하는 드론 및 그 제어 방법
KR20210071136A (ko) 2019-12-05 2021-06-16 경일대학교산학협력단 경사면 작업용 드론
CN113092190A (zh) * 2021-03-17 2021-07-09 王晓雪 一种基于无人机远程控制的大气污染监测取样装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190115575A (ko) * 2018-04-03 2019-10-14 동명대학교산학협력단 해상 인명구조용 보트드론
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WO2020080911A1 (ko) * 2018-10-19 2020-04-23 안병열 충돌 방지 및 회수 기능을 구비한 드론
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CN112912312B (zh) * 2018-10-19 2024-06-07 安炳烈 具备防止冲突以及回收功能的无人机
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