KR20170125636A - 송풍 기능을 가진 비행 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents
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Abstract
송풍 기능을 가진 비행 장치 및 그 제어 방법에 관한 기술이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치는, 양력을 발생시키는 적어도 하나의 로터를 구비하여 소정 위치에서 호버링(hovering) 비행을 수행하는 비행 동체; 상기 비행 동체에 설치되어 송풍을 수행하되 송풍 방향의 변경이 가능한 송풍 수단; 사용자 단말로부터 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호를 수신하는 통신 수단; 및 상기 사용자 조작 신호에 대응하는 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 산출하고 상기 비행 동체의 호버링 비행 상태가 유지되도록 상기 비행 동체의 로터를 제어하면서 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 상기 산출된 송풍 방향으로 변경하는 제어 수단을 포함하여, 송풍 작업 수행 시에 사용자의 활동을 제약하지 않고 송풍 작업에 요구되는 사용자의 인력과 시간을 절감함은 물론, 송풍 방향 변경 시에도 안정적인 호버링 비행을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치는, 양력을 발생시키는 적어도 하나의 로터를 구비하여 소정 위치에서 호버링(hovering) 비행을 수행하는 비행 동체; 상기 비행 동체에 설치되어 송풍을 수행하되 송풍 방향의 변경이 가능한 송풍 수단; 사용자 단말로부터 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호를 수신하는 통신 수단; 및 상기 사용자 조작 신호에 대응하는 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 산출하고 상기 비행 동체의 호버링 비행 상태가 유지되도록 상기 비행 동체의 로터를 제어하면서 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 상기 산출된 송풍 방향으로 변경하는 제어 수단을 포함하여, 송풍 작업 수행 시에 사용자의 활동을 제약하지 않고 송풍 작업에 요구되는 사용자의 인력과 시간을 절감함은 물론, 송풍 방향 변경 시에도 안정적인 호버링 비행을 수행한다.
Description
본 발명은 송풍 기능을 가진 비행 장치 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 송풍 작업 수행 시에 사용자의 활동을 제약하지 않고 송풍 작업에 요구되는 사용자의 인력과 시간을 절감함은 물론, 송풍 방향 변경 시에도 안정적인 호버링 비행을 수행하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 송풍기(blower)는 공기 등의 기체를 가압하여 일정 방향으로 수송하는 장치를 말한다. 이러한 송풍기는 헤어드라이어(hair dryer), 히트 건(heat gun), 열풍기 등 다양한 제품으로 구현되어 두발 건조, 습기 제거, 가열, 해동 등 여러 산업 분야에서 다양한 작업에 사용되고 있다.
그러나, 한국 등록특허공보 제10-1599487호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 특정 대상이나 목표 지점을 향해 송풍을 수행하기 위해 사용자가 송풍기를 파지하고 있어야 하기 때문에, 사용자의 활동이 제한되며 송풍 작업 동안 인력과 시간이 낭비되는 문제가 있다.
또한, 한국 공개특허공보 제10-2015-0138970호 등에 개시된 바와 같이, 기존 기술들은 일정 방향으로 송풍을 수행하기 위해 송풍기를 지상 구조물에 고정하기 때문에, 송풍기의 이동 범위가 제한되며 사용자가 접근할 수 없는 장소에서의 작업이 곤란하다는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 두발 건조, 습기 제거, 가열, 해동 등 다양한 송풍 작업에서 사용자의 활동을 제한하지 않고 송풍 작업에 요구되는 인력과 시간을 절감하며, 사용자의 접근이 곤란한 장소에서도 송풍 작업을 수행할 수 있는 송풍 기능을 가진 비행 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한, 복잡한 비행 조정 방법에 대한 사용자의 별도 학습을 요하지 않고 송풍 위치의 설정을 간편하고 용이하게 할 수 있는 송풍 기능을 가진 비행 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한, 다양한 방향으로의 송풍 작업을 가능하게 하여 사용자 편의성을 개선하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한, 사용자의 비행 조작을 최소화하고 송풍 방향 변경 시에도 안정적인 호버링 비행을 수행하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치는, 양력을 발생시키는 적어도 하나의 로터를 구비하여 소정 위치에서 호버링(hovering) 비행을 수행하는 비행 동체; 상기 비행 동체에 설치되어 송풍을 수행하되 송풍 방향의 변경이 가능한 송풍 수단; 사용자 단말로부터 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호를 수신하는 통신 수단; 및 상기 사용자 조작 신호에 대응하는 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 산출하고 상기 비행 동체의 호버링 비행 상태가 유지되도록 상기 비행 동체의 로터를 제어하면서 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 상기 산출된 송풍 방향으로 변경하는 제어 수단을 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 비행 장치는, 상기 비행 장치에 대한 사용자의 터치를 감지하는 터치 감지 센서를 더 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 터치 감지 센서를 통해 사용자의 터치를 감지하여 상기 비행 동체로 하여금 상기 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 터치 감지 센서는, 상기 비행 동체의 외부면에 대한 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 사용자의 터치가 종료되기 전에 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어하여 상기 비행 동체의 호버링 비행을 준비할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 비행 동체의 호버링 비행 중에 상기 터치 감지 센서를 통해 사용자의 터치가 재감지되는 경우, 상기 비행 동체로 하여금 재감지된 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어하거나, 상기 비행 동체로 하여금 상기 호버링 비행 위치와 상기 재감지된 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치를 포함하는 소정 구간에서 구간 반복 비행을 수행하도록 제어할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송풍 수단은, 공기를 가압하여 소정 방향으로 송풍을 수행하는 송풍팬부; 및 상기 송풍팬부와 결합되어 상기 제어 수단의 제어에 따라 상기 송풍팬부의 송풍 방향을 변경하는 팬틸트 동작부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 사용자 조작 신호에 대응하여 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 산출하는 송풍 방향 산출부; 및 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 상기 산출된 송풍 방향으로 변경하는 팬틸트 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 송풍 수단의 송풍 방향에 대응하는 상기 비행 동체의 로터 출력값을 산출하는 출력값 산출부; 및 상기 송풍 수단의 송풍 방향 변경에 따라 해당 송풍 방향에 대응하는 로터 출력값을 참조하여 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어함으로써 상기 비행 동체의 호버링 비행 상태를 유지하는 로터 제어부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제어 수단은, 상기 송풍 수단의 송풍 방향 변경 전과 송풍 방향 변경 후에 상기 비행 동체의 위치와 자세를 감지하는 동작 감지부; 상기 송풍 방향 변경에 따른 상기 비행 동체의 위치 변화량과 자세 변화량을 산출하는 변화량 산출부; 및 상기 위치 변화량과 자세 변화량을 고려하여 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어함으로써 상기 비행 동체의 위치와 자세를 상기 송풍 방향 변경 전의 위치와 자세로 복원하는 로터 제어부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 동작 감지부는, 상기 비행 동체의 각속도를 측정하는 자이로 센서, 상기 비행 동체의 가속도를 측정하는 가속도 센서, 및 상기 비행 동체의 주변 사물을 인식하는 이미지 센서 중 1 이상의 센서를 이용하여 상기 비행 동체의 위치 및 자세를 감지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법은, 양력을 발생시키는 적어도 하나의 로터를 구비하는 비행 동체, 상기 비행 동체에 설치되어 송풍을 수행하되 송풍 방향의 변경이 가능한 송풍 수단, 사용자 단말로부터 사용자 조작 신호를 수신하는 통신 수단, 및 상기 비행 동체의 비행과 상기 송풍 수단의 송풍을 제어하는 제어 수단을 포함하는 비행 장치를 제어하는 방법으로서, 상기 제어 수단이 상기 비행 동체로 하여금 소정 위치에서 호버링(hovering) 비행을 수행하도록 하는 호버링 비행 단계; 및 상기 통신 수단이 사용자 단말로부터 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호를 수신하는 경우, 상기 제어 수단이 상기 사용자 조작 신호에 대응하는 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 산출하고 상기 비행 동체의 호버링 비행 상태가 유지되도록 상기 비행 동체의 로터를 제어하면서 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 상기 산출된 송풍 방향으로 변경하는 송풍 방향 변경 단계를 포함한다.
일 실시예에 있어서, 상기 호버링 비행 단계는, 상기 제어 수단이 소정 터치 감지 센서를 통해 상기 비행 장치에 대한 사용자의 터치를 감지하는 터치 감지 단계; 및 상기 제어 수단이 상기 비행 동체로 하여금 상기 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어하는 호버링 제어 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 터치 감지 단계는, 상기 비행 동체의 외부면에 대한 사용자의 터치를 감지할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 호버링 제어 단계는, 상기 제어 수단이 상기 사용자의 터치가 종료되기 전에 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어하여 상기 비행 동체의 호버링 비행을 준비하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 호버링 제어 단계는, 상기 비행 동체의 호버링 비행 중에 상기 터치 감지 센서를 통해 사용자의 터치가 재감지되는 경우, 상기 비행 동체로 하여금 재감지된 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어하거나, 상기 비행 동체로 하여금 상기 호버링 비행 위치와 상기 재감지된 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치를 포함하는 소정 구간에서 구간 반복 비행을 수행하도록 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송풍 방향 변경 단계는, 상기 제어 수단이 상기 사용자 조작 신호에 대응하여 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 산출하는 송풍 방향 산출 단계; 및 상기 제어 수단이 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 상기 산출된 송풍 방향으로 변경하는 팬틸트 제어 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송풍 방향 변경 단계는, 상기 제어 수단이 상기 송풍 수단의 송풍 방향에 대응하는 상기 비행 동체의 로터 출력값을 산출하는 출력값 산출 단계; 및 상기 제어 수단이 상기 송풍 수단의 송풍 방향 변경에 따라 해당 송풍 방향에 대응하는 로터 출력값을 참조하여 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어함으로써 상기 비행 동체의 호버링 비행 상태를 유지하는 로터 제어 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 송풍 방향 변경 단계는, 상기 제어 수단이 상기 송풍 수단의 송풍 방향 변경 전과 송풍 방향 변경 후에 상기 비행 동체의 위치와 자세를 감지하는 동작 감지 단계; 상기 제어 수단이 상기 송풍 방향 변경에 따른 상기 비행 동체의 위치 변화량과 자세 변화량을 산출하는 변화량 산출 단계; 및 상기 제어 수단이 상기 위치 변화량과 자세 변화량을 고려하여 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어함으로써 상기 비행 동체의 위치와 자세를 상기 송풍 방향 변경 전의 위치와 자세로 복원하는 로터 제어 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 동작 감지 단계는, 상기 비행 동체의 각속도를 측정하는 자이로 센서, 상기 비행 동체의 가속도를 측정하는 가속도 센서, 및 상기 비행 동체의 주변 사물을 감지하는 이미지 센서 중 1 이상의 센서를 이용하여 상기 비행 동체의 위치 및 자세를 감지하는 단계일 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 상술한 제어 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램을 이용하여 구현될 수 있다.
본 발명에 따르면, 송풍 기능을 가진 비행 장치가 호버링 비행을 하며 송풍을 수행함으로써, 두발 건조, 습기 제거, 가열, 해동 등 다양한 송풍 작업에서 사용자의 활동을 제한하지 않고 송풍 작업에 요구되는 인력과 시간을 절감하며, 사용자의 접근이 곤란한 장소에서도 송풍 작업을 수행할 수 있다.
또한, 비행 장치가 사용자의 터치를 감지하여 특정 위치에서 호버링 비행을 수행하거나 소정 구간에서 구간 반복 비행을 수행함으로써, 복잡한 비행 조정 방법에 대한 사용자의 별도 학습을 요하지 않고 송풍 위치의 설정과 변경을 간편하고 용이하게 할 수 있다.
또한, 비행 장치의 송풍 방향이 사용자의 원격 조작에 의해 변경되도록 함으로써, 다양한 방향으로의 송풍 작업을 가능하게 하고 사용자 편의성을 더욱 개선할 수 있다.
또한, 비행 장치의 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호가 수신되는 경우, 비행 장치가 로터 출력을 자동으로 제어하면서 송풍 방향을 변경하여 종전 비행 위치와 자세를 유지함으로써, 사용자의 비행 조작을 최소화하고 송풍 방향 변경 시에도 비행 장치의 안정적인 호버링 비행을 가능하게 한다.
나아가, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명에 따른 여러 실시예들이 상기 언급되지 않은 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음을 이하의 설명으로부터 자명하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치를 나타낸 상방 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치를 나타낸 하방 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 비행 장치의 A-A′부분을 나타낸 수직 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 비행 장치의 B-B′부분을 나타낸 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법의 호버링 비행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 도 3에 도시된 비행 장치의 송풍 방향이 변경된 상태를 나타낸 수직 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법의 송풍 방향 변경 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치를 나타낸 하방 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 비행 장치의 A-A′부분을 나타낸 수직 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 비행 장치의 B-B′부분을 나타낸 수직 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법의 호버링 비행 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 도 3에 도시된 비행 장치의 송풍 방향이 변경된 상태를 나타낸 수직 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법의 송풍 방향 변경 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 기술적 과제에 대한 해결 방안을 명확화하기 위해 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서 관련 공지기술에 관한 설명이 오히려 본 발명의 요지를 불명료하게 하는 경우 그에 관한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 설계자, 제조자 등의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있을 것이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치(10)가 상방에서 바라본 사시도로 도시되어 있다. 도 2에는 도 1에 도시된 비행 장치(10)가 하방에서 바라본 사시도로 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치(10)는 비행 동체(100), 송풍 수단(200), 통신 수단(미도시) 및 제어 수단(미도시)을 포함할 수 있다.
우선, 비행 동체(100)는, 양력을 발생시키는 로터(rotor)(110a 내지 110d)를 구비한다. 이 경우, 비행 동체(100)는 도 1 및 도 2와 같이 4개의 로터를 구비하는 쿼드콥터 형태로 구현될 수 있음은 물론, 1 이상의 로터를 구비하는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 즉, 비행 동체(100)는 하나의 로터와 상기 로터의 틸트(tilt) 각도 등을 조절하여 비행 동체(100)의 비행 자세와 비행 방향 등을 조정하는 별도의 구조를 구비하거나, 듀얼콥터, 트리콥터, 쿼드콥터, 헥사콥터, 옥토콥터 등과 같이 2 이상의 로터를 구비하는 형태로 구현될 수 있다. 로터들(110a 내지 110d)은 각각 비행 동체(100)의 바디(102)에 형성된 로터 홀(104) 내부에 설치된다. 비행 동체(100)의 바디(102)는, 비행 동체(100)의 외부 구조를 형성함과 동시에 로터나 다른 구성 부품들을 지지 내지 보호하기 위한 것으로서, 공기 저항이나 사용 환경 등을 고려하여 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이러한 바디(102)에 형성된 각 로터 홀(104)의 상·하부 개구부에는, 이물질 유입에 따른 로터의 손상이나 사용자의 안전사고를 방지하기 위한 메시 구조의 보호망(106)이 설치될 수 있다. 또한, 바디(102)의 중심부에는 송풍 수단(200)을 설치하기 위한 관통 홀(108)이 형성될 수 있다. 또한, 바디(102)의 외부면에는 사용자의 터치(touch)를 감지하는 터치 감지 센서(440)가 설치될 수 있다. 아래에서 다시 설명하겠지만, 이러한 터치 감지 센서(440)는 비행 동체(100)의 호버링(hovering) 비행을 개시하고 비행 경로를 설정하는 일종의 조작 스위치 역할을 수행할 수 있다.
한편, 송풍 수단(200)은, 비행 동체(100)에 설치되어 송풍을 수행하되, 사용자의 조작에 의해 송풍 방향이 변경될 수 있다. 예컨대, 송풍 수단(200)은 사용자의 직접 접촉을 통한 물리적 조작 또는 스마트폰이나 원격 조정기 등과 같은 사용자 단말을 통한 전기적 신호 조작에 의해 송풍 방향이 변경될 수 있다. 이를 위해, 송풍 수단(200)은 송풍팬부(210)와 팬틸트 동작부(220)를 포함할 수 있다.
즉, 송풍팬부(210)는, 공기를 가압하여 일정 방향으로 송풍을 수행한다. 이를 위해, 송풍팬부(210)는 회전에 의해 공기를 가압하는 송풍 팬(212)과 상기 송풍 팬(212)에 의해 가압된 공기를 일정 방향으로 유도하는 송풍 관(214)을 포함할 수 있다. 이때, 송풍 팬(212)은 송풍 관(214)의 내부 중공에 설치된다. 또한, 송풍 관(214)의 공기 유입구에는 이물질 유입에 따른 송풍 팬(212)의 손상이나 사용자의 안전사고를 방지하기 위한 메시 구조의 보호망(216)이 설치될 수 있다.
팬틸트 동작부(220)는, 송풍팬부(210)와 결합되어 소정 제어 수단의 제어에 따라 상기 송풍팬부(210)를 전후좌우 방향으로 팬틸트(pan-tilt) 시킴으로써 송풍팬부(210)의 송풍 방향을 변경할 수 있다.
도 3에는 도 1에 도시된 비행 장치(10)의 A-A′부분이 수직 단면도로 도시되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 송풍 수단(200)은 비행 동체(100)의 관통 홀(108) 내에 설치되며, 송풍팬부(210)와 팬틸트 동작부(220)를 포함할 수 있다. 팬틸트 동작부(220)는 상술한 바와 같이 일정 방향으로 송풍을 수행하는 송풍팬부(210)를 제1 회전축 또는 제1 회전축과 교차하는 제2 회전축을 중심으로 소정 범위 회전시킴으로써 송풍팬부(210)의 송풍 방향을 다양하게 변경할 수 있다. 이를 위해, 팬틸트 동작부(220)는 제1 회동부(222)와 제2 회동부(도 4의 224)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제1 회동부(222)는 송풍팬부(210)와 결합하여 상기 송풍팬부(210)를 제1 회전축을 중심으로 소정 범위 회전시킬 수 있다.
도 4에는 도 1에 도시된 비행 장치(10)의 B-B′부분이 수직 단면도로 도시되어 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 송풍 수단(200)의 팬틸트 동작부(220)는 제2 회동부(224)를 포함하여, 상기 송풍팬부(210)를 제1 회전축과 직교하는 제2 회전축을 중심으로 소정 범위 회전시킬 수 있다. 이 경우, 제2 회동부(224)는 비행 동체(100) 측에 결합 및 지지되어 팬틸트 동작부(220)를 제2 회전축을 중심으로 회전시킴으로써, 팬틸트 동작부(220)에 결합된 송풍팬부(210)를 제2 회전축을 중심으로 함께 회전시킬 수 있다.
이러한 팬틸트 동작부(220)의 제1 회동부(222)와 제2 회동부(224)는, 서보 모터(servo motor) 등으로 구성될 수 있다. 즉, 팬틸트 동작부(220)의 제1 회동부(222)와 제2 회동부(224)는, 스마트폰이나 원격 조정기 등과 같은 사용자 단말로부터 수신되는 사용자의 전기적 조작 신호에 따라 각각 서보 모터를 구동하여 해당 회전축을 중심으로 송풍팬부(210)의 회전각을 변경하도록 구성될 수 있다. 또한, 팬틸트 동작부(220)의 제1 회동부(222)와 제2 회동부(224)는, 사용자가 송풍팬부(210)의 송풍 관(214)을 파지하여 해당 송풍 관(214)의 공기 배출구 방향을 변경하는 경우와 같이 사용자의 직접 접촉을 통한 물리적 조작이 발생하는 경우, 사용자의 물리적 조작에 따라 변경된 회전각을 유지하도록 구성될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 송풍 수단(200)의 팬틸트 동작부(220)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 것이며, 사용자의 조작에 따라 송풍 수단(200)의 송풍팬부(210)를 팬틸트시켜 송풍 방향을 다양하게 변경할 수 있다면 여러 가지 다른 방식과 형태로 구성될 수 있음은 물론이다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 송풍 수단(200)은 발열부(230)를 더 포함할 수 있다. 발열부(230)는, 열선이나 라디에이터(radiator) 등을 포함하여 송풍팬부(210)에서 배출되는 공기를 단순한 송풍은 물론 건조, 가열, 해동 등 다양한 작업에 적당한 온도로 가열할 수 있다. 이 경우, 발열부(230)는 송풍팬부(210)의 송풍 관(214) 내부에 설치될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치(10)는 도 1 내지 도 4에 도시된 구성들 이외에 여러 가지 다양한 구성들을 더 포함할 수 있음은 물론이다.
도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치(10)가 기능적인 블록도로 도시되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치(10)는, 비행 동체(100), 송풍 수단(200), 제어 수단(300), 센싱 수단(400) 및 통신 수단(500) 등을 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이, 비행 동체(100)는 양력을 발생시키는 적어도 하나의 로터(110a 내지 110d)를 구비하여 공중의 소정 위치에 정지해 있는 호버링(hovering) 비행을 수행할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 비행 동체(100)가 하나의 로터 만을 구비하는 경우, 비행 동체(100)는 상기 로터와 연동하여 비행 동체(100)의 비행 자세와 비행 방향 등을 조정할 수 있는 별도의 구조를 더 구비할 수 있다.
송풍 수단(200)은 비행 동체(100)에 설치되어 제1 목표 지점을 향한 방향으로 송풍을 수행하되 사용자의 물리적 조작이나 전기적 조작 조작에 의해 그 송풍 방향이 제2 목표 지점을 향한 방향으로 변경될 수 있다.
제어 수단(300)은 송풍 수단(200)의 송풍 방향 변경에 따라 비행 동체(100)의 로터(110a 내지 110d)를 제어하여 상기 송풍 수단(200)의 변경된 송풍 방향이 상기 제2 목표 지점을 향한 방향으로 유지되도록 할 수 있다. 즉, 제어 수단(300)은 비행 동체(100)에 구비된 로터들(110a 내지 110d)의 출력을 제어하여, 송풍 수단(200)의 송풍 방향이 변경되는 경우에도 비행 동체(100)로 하여금 기존의 송풍 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 비행 동체(100)가 하나의 로터 만을 구비하는 경우, 제어 수단(300)은 로터의 출력과 해당 로터의 틸트 각도를 등을 함께 제어할 수도 있다.
이를 위해, 제어 수단(300)은 비행 동체(100)의 비행을 제어하는 비행 제어부(310)와 송풍 수단(200)의 송풍을 제어하는 송풍 제어부(320)를 포함할 수 있다. 이 경우, 제어 수단(300)의 비행 제어부(310)는, 비행 동체(100)의 위치와 자세를 감지하는 동작 감지부(312), 비행 동체(100)의 위치 변화량과 자세 변화량을 산출하는 변화량 산출부(314), 비행 동체(100)에 구비된 로터의 출력을 제어하는 로터 제어부(316), 및 비행 동체(100)의 로터 출력값을 산출하는 출력값 산출부(318) 등을 포함할 수 있다. 또한, 제어 수단(300)의 송풍 제어부(320)는, 송풍팬부(210)의 동작을 온/오프시키는 송풍팬 제어부(322), 송풍팬부(210)의 송풍 온도를 제어하는 온도 제어부(324), 사용자 단말로부터 수신되는 전기적 조작 신호에 따라 송풍팬부(210)의 송풍 방향을 산출하는 송풍 방향 산출부(326), 및 송풍팬부(210)의 송풍 방향을 변경하는 팬틸트 제어부(328) 등을 포함할 수 있다.
또한, 센싱 수단(400)은 비행 동체(100)나 송풍 수단(200)을 제어하는데 필요한 다양한 물리 값들을 측정하는 센서들(410 내지 470)을 포함할 수 있다. 예컨대, 센싱 수단(400)은 비행 동체(100)의 비행 위치 내지 동작을 감지하는 자이로 센서(410), 가속도 센서(420), 이미지 센서(430) 등과, 사용자의 터치를 감지하는 터치 감지 센서(440), 팬틸트 동작부(220)의 회전각을 측정하는 회전각 측정 센서(450), 송풍 목표 지점의 온도를 측정하는 온도 측정 센서(460)나, 송풍 목표 지점의 수분량을 측정하는 수분 측정 센서(470) 등을 포함할 수 있다.
또한, 통신 수단(500)은 사용자 단말로부터 사용자의 전기적 조작 신호를 수신하여 제어 수단(300)에 제공하거나 GPS(Global Position System) 위치 정보를 수신하여 사용자 단말에 제공할 수 있다. 이를 위해, 통신 수단(500)은 사용자 단말과 통신을 수행하는 Bluetooth 모듈(510), Wi-Fi 모듈(520), ZigBee 모듈(530), IrDA(Infrared Data Association) 모듈(540) 중 1 또는 2 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 통신 수단(500)은 비행 장치(10)의 GPS 위치 정보를 수신하여 사용자 단말로 제공하는 GPS 모듈(550) 등을 더 포함할 수 있다.
도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법의 호버링 비행 단계가 흐름도로 도시되어 있다. 도 6을 참조하여, 도 5에 도시된 비행 장치(10)의 구성과 동작을 더욱 구체적으로 설명한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제어 수단(300)의 비행 제어부(310)는, 비행 동체(100)로 하여금 소정 위치에서 호버링(hovering) 비행을 수행하도록 한다. 이를 위해, 비행 장치(10)의 센싱 수단(400)은 비행 동체(100) 비행 위치 내지 동작을 감지하는 수단인 자이로 센서(410), 가속도 센서(420), 이미지 센서(430) 등과 함께, 비행 장치(10)에 대한 사용자의 터치를 감지하는 수단인 터치 감지 센서(440)를 포함할 수 있다.
우선, 제어 수단(300)의 비행 제어부(310)는, 센싱 수단(400)의 터치 감지 센서(440)를 통해 비행 장치(10)에 대한 사용자의 터치를 감지한다(S610). 이 경우, 터치 감지 센서(440)는 비행 동체(100)의 외부면에 설치되어 비행 동체(100)의 외부면에 대한 사용자의 터치를 감지할 수 있다. 이를 위해, 터치 감지 센서(440)는 사용자 터치에 따른 전류 변화를 감지하는 전류 센서나, 사용자 터치에 따른 반사파를 감지하는 광 센서, 초음파 센서 등을 포함할 수 있다.
그 다음, 제어 수단(300)의 비행 제어부(310)는, 비행 동체(100)로 하여금 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어한다(S620 내지 S680).
즉, 제어 수단(300)의 비행 제어부(310)는, 사용자의 터치가 감지되면 해당 터치가 종료되기 전에 비행 동체(100)에 구비된 각 로터의 출력을 제어하여 비행 동체(100)가 언제든 호버링 비행을 수행할 수 있도록 준비한다(S620).
예컨대, 두발을 건조하고자 하는 사용자가 비행 장치(10)의 터치 감지 센서(440) 부분을 잡고 비행 장치(10)를 자신의 머리 상공에 위치시키면, 제어 수단(300)은 터치 감지 센서(440)를 통해 사용자의 터치를 감지하여 비행 동체(100)의 로터들(110a 내지 110d)을 미리 구동시킨다. 이는 사용자가 비행 장치(10)를 놓았을 때 비행 장치(10)가 미처 호버링 비행을 시작하기 전에 추락하는 것을 방지하기 위함이다.
그 다음, 제어 수단(300)의 동작 감지부(312)는, 사용자의 터치가 계속되는 동안에 비행 동체(100)의 위치를 감지한다(S630). 이를 위해, 제어 수단(300)의 동작 감지부(312)는, 센싱 수단(400)의 자이로 센서(410), 가속도 센서(420), 이미지 센서(430) 중 1 이상의 센서를 이용하여 비행 동체(100)의 위치를 감지할 수 있다. 자이로 센서(410)는 소정 회전축을 중심으로 회전하는 비행 동체(100)의 각속도를 측정하는 센서이다. 3축 자이로 센서를 사용하는 경우 X축, Y축, Z축을 중심으로 각각 비행 동체(100)의 각속도를 측정할 수 있다. 각속도는 단위 시간당 각도 변화량이므로, 각속도를 측정하여 물체의 회전각을 산출하기 위해서는 각속도를 적분해야 한다. 자이로 센서를 사용하는 경우 노이즈 등의 의해 각속도 측정값에 오차가 발생하거나, 각속도 적분 과정에 사용되는 적분 상수가 누적됨에 따라 오차가 발생할 수 있다. 따라서, 제어 수단(300)의 동작 감지부(312)는 자이로 센서(410)를 적절한 시점마다 초기화하거나 가속도 센서(420)나 이미지 센서(430)를 상호 보완적으로 이용하여 비행 장치(10)의 정확한 위치와 자세를 감시할 수 있다. 여기서, 가속도 센서(420)는 비행 동체(100)의 가속도를 측정하는 센서이다. 3축 가속도 센서를 사용하는 경우 X축, Y축, Z축 방향으로 각각 비행 동체(100)의 가속도를 측정할 수 있다. 가속도 센서는 기본적으로 중력 가속도를 측정하며, 물체의 이동이나 회전 시 중력 가속도를 이용하여 각 축 방향으로의 가속도를 측정함으로써 이동 거리, 회전 각도 등을 산출하게 된다. 또한, 이미지 센서(430)는 비행 동체(100)의 주변 사물이나 배경을 촬영하여 인식하는 센서이다. 이미지 센서(430)는 촬영된 이미지에서 사물의 모서리나 급커브 지점 등과 같은 특징점(feature point)을 추출하여 주변 사물이나 배경을 인식할 수 있다.
그 다음, 사용자의 터치가 종료되면(S640), 제어 수단(300)의 동작 감지부(312)는 사용자 터치가 종료되는 시점의 위치를 기준 위치로 설정한다(S650). 즉, 제어 수단(300)의 동작 감지부(312)는 사용자 터치 종료 시점에 자이로 센서(410), 가속도 센서(420), 또는 이미지 센서(430) 등을 통해 측정된 위치값을 기준값으로 설정하거나, 사용자 터치 종료 시점의 위치를 기준으로 자이로 센서(410), 가속도 센서(420) 등을 초기화할 수 있다.
그 다음, 제어 수단(300)의 동작 감지부(312)는, 사용자 터치 종료 후 비행 동체(100)의 호버링 비행 중에 비행 동체(100)의 현재 위치 및 자세를 감지한다(S660). 제어 수단(300)의 변화량 산출부(314)가 비행 동체(100)의 위치 및 자세 변화량을 산출한 결과, 비행 동체(100)의 현재 위치가 사용자 터치 종료 시점의 기준 위치와 동일하면(S670), 제어 수단(300)의 로터 제어부(316)는 비행 동체(100)의 로터 출력을 유지한다(S680). 반면, 비행 동체(100)의 현재 위치가 사용자 터치 종료 시점의 기준 위치와 상이하면(S670), 제어 수단(300)의 로터 제어부(316)는 비행 동체(100)의 각 로터 출력을 제어하여 비행 동체(100)를 기준 위치로 이동시킨다(S682). 이 경우, 제어 수단(300)의 로터 제어부(316)는 비행 동체(100)의 현재 위치 또는 자세에 따라 제어 수단(300)의 출력값 산출부(318)에서 출력되는 로터 출력값을 참조하여 비행 동체(100)의 각 로터 출력을 제어할 수 있다. 이를 위해, 제어 수단(300)의 출력값 산출부(318)는 비행 동체(100)의 위치 및 자세 변화량에 대응하는 각 로터(110a 내지 110d)의 출력값을 데이터베이스화하여 저장하고 있다가 해당 출력값을 로터 제어부(316)에 제공할 수 있다.
이와 같이, 비행 동체(100)가 호버링 비행을 수행하는 동안에 송풍 수단(200)은 일정 방향으로 송풍을 수행하며, 제어 수단(300)은 송풍 수단(200)의 송풍이 완료될 때까지 비행 동체(100)의 호버링 비행을 제어한다(S690).
예컨대, 두발을 건조하고자 하는 사용자가 비행 장치(10)의 터치 감지 센서(440) 부분을 잡고 비행 장치(10)를 자신의 머리 상공에 위치시킨 후, 비행 장치(10)를 놓으면, 비행 장치(10)는 사용자의 머리 상공에서 자동으로 호버링 비행을 수행하며 사용자의 머리 방향으로 송풍 작업을 수행하게 된다. 따라서, 사용자는 양손을 자유롭게 사용하며 두발을 건조시킬 수 있다.
한편, 제어 수단(300)은, 사용자의 터치에 따라 비행 동체(100)로 하여금 변경된 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어할 수 있다. 즉, 제어 수단(300)의 비행 제어부(310)는, 비행 동체(100)의 호버링 비행 중에 터치 감지 센서(440)를 통해 사용자의 터치가 재감지되는 경우, 상술한 호버링 비행 과정과 같이 비행 동체(100)로 하여금 사용자의 터치가 재종료되는 시점의 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어할 수 있다.
예컨대, 두발을 건조하고자 하는 사용자가 자신의 머리 상공에서 호버링 비행 중인 비행 장치(10)의 터치 감지 센서(440) 부분을 잡고 비행 장치(10)를 변경된 위치에 놓으면, 비행 장치(10)는 변경된 위치에서 호버링 비행을 수행하며 송풍 작업을 계속 수행할 수 있다.
또한, 제어 수단(300)은, 사용자의 터치에 따라 비행 동체(100)로 하여금 소정 구간에서 구간 반복 비행을 수행하도록 제어할 수도 있다. 즉, 제어 수단(300)의 비행 제어부(310)는, 비행 동체(100)의 호버링 비행 중에 터치 감지 센서(440)를 통해 사용자의 터치가 재감지되는 경우, 비행 동체(100)로 하여금 종전 호버링 비행 위치와 상기 재감지된 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치를 포함하는 소정 구간에서 구간 반복 비행을 수행하도록 제어할 수도 있다.
예컨대, 두발을 건조하고자 하는 사용자가 자신의 머리 상공에서 호버링 비행 중인 비행 장치(10)의 터치 감지 센서(440) 부분을 잡고 비행 장치(10)를 변경된 위치에 놓으면, 비행 장치(10)는 종전 호버링 비행 위치와 변경된 위치 사이의 구간에서 직선 경로, 원형 경로, 또는 사용자에 의해 이동된 경로를 따라 구간 반복 비행을 수행하며 송풍 작업을 계속 수행할 수 있다.
이 경우, 제어 수단(300)의 동작 감지부(312)는, 자이로 센서(410)나 가속도 센서(420) 등을 통해 비행 동체(100)의 종전 호버링 비행 위치와 사용자 터치 종료 시점의 위치를 감지하여 해당 위치 값들을 저장함으로써 비행 동체(100)의 비행 구간을 설정할 수 있다. 실시예에 따라 제어 수단(300)의 동작 감지부(312)는, 사용자 터치가 계속되는 동안 사용자에 의해 변경되는 비행 동체(100)의 위치를 지속적으로 감지하여 비행 동체(100)의 이동 경로를 파악하고 해당 이동 경로 값을 저장함으로써 비행 동체(100)의 이동 경로를 설정할 수도 있다.
그리고 제어 수단(300)의 로터 제어부(316)는, 비행 동체(100)의 각 로터 출력을 제어하여, 비행 동체(100)로 하여금 종전 호버링 비행 위치와 상기 사용자 터치 종료 시점의 위치를 포함하는 구간, 즉 사용자 터치에 의해 설정된 구간에서 구간 반복 비행을 수행하도록 할 수 있다. 이 경우, 제어 수단(300)의 로터 제어부(316)는, 비행 동체(100)로 하여금 사용자 터치에 의해 설정된 구간에서 직선 경로 또는 원형 경로를 따라 구간 반복 비행을 수행하도록 제어하거나, 사용자 터치에 의해 설정된 이동 경로를 따라 구간 반복 비행을 수행하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 제어 수단(300)의 출력값 산출부(318)는, 상기 저장된 비행 동체의 종전 호버링 비행 위치 값과 사용자 터치 종료 시점의 위치 값, 또는 사용자 터치에 의해 설정된 이동 경로 값에 대응하여, 종전 호버링 비행 위치와 상기 사용자 터치 종료 시점의 위치를 포함하는 구간에서 비행 동체(100)가 직선 경로, 원형 경로, 또는 사용자 터치에 의해 설정된 이동 경로를 따라 구간 반복 비행을 수행하는데 필요한 비행 동체(100)의 로터 출력값을 산출하고, 상기 산출된 로터 출력값을 제어 수단(300)의 로터 제어부(316)에 제공할 수 있다.
상술한 바와 같이, 비행 장치(10)의 호버링 비행 중에 비행 장치(10)에 대한 사용자의 터치가 발생하는 경우, 제어 수단(300)은 비행 장치(10)로 하여금 변경된 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어하거나, 종전 호버링 비행 위치와 변경된 위치 사이에서 구간 반복 비행을 수행하도록 제어할 수 있다. 이 경우, 제어 수단(300)이 비행 장치(10)로 하여금 변경된 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어할지, 아니면 종전 호버링 비행 위치와 변경된 위치 사이에서 구간 반복 비행을 수행하도록 제어할지는 사용자 터치의 위치, 터치 방식 등 다양한 기준으로 결정될 수 있다.
한편, 비행 장치(10)가 송풍 동작 중에 안정적인 호버링 비행을 수행하기 위해서는, 송풍 수단(200)의 송풍 동작에 의해 발생하는 토크 및 송풍 방향의 반대 방향으로 발생하는 추진력 등과, 비행 동체(100)의 로터들(110a 내지 110d)에 의해 발생하는 양력 및 반토크 추진력 등이 적절히 균형을 이루어야 한다. 그러나 호버링 비행 도중에 비행 장치(10)의 송풍 방향이 변경되는 경우, 비행 장치(10)에 작용하는 힘의 균형이 깨지면서 비행 장치(10)가 평형을 잃고 기울어지거나 기존의 비행 위치를 이탈하게 된다.
도 7에는 도 3에 도시된 비행 장치의 송풍 방향이 변경된 상태가 수직 단면도로 도시되어 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 송풍 수단(200)의 팬틸트 동작부(220)가 제2 회전축을 중심으로 회전하여 송풍 수단(200)의 송풍팬부(210)가 팬틸트 동작부(220)와 함께 제2 회전축을 중심으로 회전하게 되면, 송풍팬부(210)의 송풍 방향이 제1 방향에서 제2 방향으로 변경된다. 이 경우, 로터들(110a 내지 110d)의 출력이 동일하게 유지되면, 비행 장치는 제3 로터(110c) 측으로 기울어져 이동하게 된다. 이를 방지하기 위하여, 제어 수단(300)은 제1 로터(110a) 측의 반틸트 추진력을 감소시키고 제3 로터(110c) 측의 반틸트 추진력을 증가시키는 한편, 송풍 방향이 기울어짐에 따른 양력의 손실을 보상하는 방향으로 각 로터들(110a 내지 110d)의 출력을 조절한다.
도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법의 송풍 방향 변경 과정이 흐름도로 도시되어 있다. 도 8을 참조하여, 도 5에 도시된 비행 장치(10)의 구성과 동작을 더욱 구체적으로 설명한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제어 수단(300)은 상기 통신 수단(500)이 사용자 단말로부터 송풍 수단(200)의 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호를 수신하는 경우, 상기 사용자 조작 신호에 대응하는 송풍 수단(200)의 송풍 방향을 산출하고, 비행 동체(100)의 호버링 비행 상태가 유지되도록 상기 비행 동체(100)의 로터 출력을 제어하면서 송풍 수단(200)의 송풍 방향을 상기 산출된 송풍 방향으로 변경한다.
즉, 비행 장치(10)가 소정 위치에서 호버링 비행을 하며 제1 목표 지점을 향한 제1 방향으로 송풍을 수행하고 있는 중에(S810), 통신 수단(500)이 스마트폰이나 원격 조정기와 같은 사용자 단말로부터 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호, 예컨대 송풍 수단(200)의 송풍팬부(210)를 소정 방향 및 소정 각도로 팬틸트 시키라는 명령 신호를 수신하는 경우(S820), 제어 수단(300)은 비행 동체(100)의 호버링 비행 상태가 안정적으로 유지되도록 상기 비행 동체(100)의 로터 출력을 제어하면서 송풍 수단(200)의 송풍 방향을 해당 방향으로 변경한다(S830 내지 S850).
이를 위해, 제어 수단(300)의 비행 제어부(310)는 로터 제어부(316) 및 출력 값 산출부(318)를 포함하고, 제어 수단(300)의 송풍 제어부(320)는 송풍 방향 산출부(326) 및 팬틸트 제어부(328)를 포함할 수 있다.
즉, 송풍 제어부(320)의 송풍 방향 산출부(326)는, 사용자 단말로부터 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호가 수신되는 경우 상기 사용자 조작 신호에 대응하여 송풍 수단(200)의 목표 송풍 방향을 산출한다(S830). 이 경우, 송풍 방향 산출부(326)는 송풍 수단(200)의 목표 송풍 방향을 송풍팬부(210)의 제1 회전축에 따른 회전각과 제2 회전축에 따른 회전각으로 산출하거나, 송풍팬부(210)의 방향과 기울기로 산출할 수 있다.
그 다음, 비행 제어부(320)의 출력값 산출부(318)는, 상기 산출된 목표 송풍 방향에 대응하는 비행 동체(100)의 로터 출력값을 산출한다(S840). 이 경우, 출력값 산출부(318)는 송풍 수단(200)의 각 송풍 방향에 대응하는 로터 출력값을 데이터베이스화하여 저장하고 있다가 해당 출력값을 로터 제어부(316)에 제공할 수 있다. 실시예에 따라, 출력값 산출부(318)는 사용자 단말로부터 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호와 함께 해당 송풍 방향에 대응하는 로터 출력값 정보를 수신하여, 해당 출력값을 로터 제어부(316)에 제공할 수도 있다.
그 다음, 송풍 제어부(320)의 팬틸트 제어부(328)는 송풍 수단(200)의 송풍 방향을 상기 산출된 목표 송풍 방향으로 변경하며, 그와 동시에 비행 제어부(310)의 로터 제어부(316)는 상기 송풍 수단(200)의 송풍 방향 변경에 따라 해당 송풍 방향에 대응하는 로터 출력값을 참조하여 비행 동체(100)에 구비된 각 로터(110a 내지 110d)의 출력을 제어함으로써 상기 비행 동체(100)의 호버링 비행 상태를 안정적으로 유지한다(S850). 이 경우, 송풍 제어부(320)의 팬틸트 제어부(328)는 송풍 수단(200)의 팬틸트 동작부(220)를 제어하여 송풍팬부(210)를 목표 송풍 방향으로 팬틸트시킨다. 즉, 송풍 제어부(320)의 팬틸트 제어부(328)는 팬틸트 동작부(220)의 제1 회동부(222) 및 제2 회동부(224)를 구동하여 송풍팬부(210)를 제1 회전축 및 제1 회전축과 직교하는 제2 회전축을 따라 소정 범위 회전시킴으로써 송풍팬부(210)를 상기 목표 송풍 방향으로 팬틸트시킨다. 이 경우, 센싱 수단(400)은 이러한 제1 회동부(222) 및 제2 회동부(224)의 회전각을 측정하여 상기 팬틸트 제어부(328)에 제공하는 엔코더(encoder)나 레졸버(resolver) 등과 같은 회전각 측정 센서(450)를 더 포함할 수 있다.
그 다음, 제어 수단(300)은 송풍 수단(200)의 송풍 방향이 사용자 조작에 의해 제1 목표 지점을 향한 제1 방향에서 제2 목표 지점을 향한 제2 방향으로 변경된 후에도, 비행 동체(100)의 비행을 다시 한번 제어하여 상기 송풍 수단(200)의 변경된 송풍 방향이 제2 목표 지점을 향한 방향으로 유지되도록 한다(S860 내지 S880). 이를 위해, 제어 수단(300)의 비행 제어부(310)는 동작 감지부(312) 및 변화량 산출부(314)를 더 포함할 수 있다.
즉, 비행 장치(10)가 소정 위치에서 호버링 비행을 하며 제1 목표 지점을 향한 제1 방향으로 송풍을 수행하고 있는 중에, 사용자의 조작에 의해 송풍 수단(200)의 송풍 방향이 제2 목표 지점을 향한 제2 방향으로 변경되는 경우(S820), 제어 수단(300)의 동작 감지부(312)는, 송풍 수단(200)의 송풍 방향 변경 전과 송풍 방향 변경 후에 비행 동체(100)의 위치와 자세를 감지한다(S860). 이 경우, 동작 감지부(312)는 비행 동체(100)의 각속도를 측정하는 자이로 센서(410), 비행 동체(100)의 가속도를 측정하는 가속도 센서(420), 및 비행 동체(100)의 주변 사물을 감지하는 이미지 센서(430) 중 1 이상의 센서를 이용하여 비행 동체(100)의 위치 및 자세를 감지할 수 있다. 한편, 송풍 방향 변경 전 동작 감지부(312)가 감지한 비행 동체(100)의 위치와 자세는 상술한 사용자 터치 종료 시점의 기준 위치와 자세일 수 있다.
그 다음, 제어 수단(300)의 변화량 산출부(314)는, 송풍 수단(200)의 송풍 방향 변경에 따른 비행 동체(100)의 위치 변화량과 자세 변화량을 산출한다(S870). 이 경우, 변화량 산출부(314)는 상술한 사용자 터치 종료 시점의 기준 위치 및 자세 측정값을 저장하였다가 상기 기준 위치 및 자세 측정값과 현재 감지된 비행 동체(100)의 위치 및 자세 측정값을 비교하여 해당 변화량을 산출할 수 있다.
그 다음, 제어 수단(300)의 로터 제어부(316)는, 산출된 위치 변화량과 자세 변화량을 고려하여 비행 동체(100)에 구비된 각 로터(110a 내지 110d)의 출력을 해당 변화량이 감소되는 방향으로 제어함으로써 비행 동체(100)의 위치와 자세를 송풍 방향 변경 전의 위치와 자세로 복원한다(S880). 이 경우, 제어 수단(300)의 출력값 산출부(318)는, 상기 산출된 위치 및 자세 변화량에 대응하는 각 로터(110a 내지 110d)의 출력값을 산출하여 로터 제어부(316)에 제공할 수 있다. 이를 위해, 출력값 산출부(318)는 위치 및 자세 변화량에 대응하는 각 로터(110a 내지 110d)의 출력값을 데이터베이스화하여 저장하고 있다가 해당 출력값을 로터 제어부(316)에 제공할 수 있다.
한편, 비행 장치(10)의 호버링 비행 및 송풍 수행 중에, 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호가 수신되지 않는 경우(S820), 비행 제어부(310)의 로터 제어부(316)는 각 로터(110a 내지 110d)의 출력을 유지하여 비행 동체(100)의 호버링 비행 상태를 지속시킨다(S832).
그리고, 제어 수단(300)은 송풍 수단(200)의 송풍이 완료될 때까지 상술한 바와 같이 비행 장치(10)의 호버링 비행과 송풍 방향 변경 과정을 제어한다(S890).
다시 도 5를 참조하면, 제어 수단(300)의 송풍 제어부(320)는, 송풍팬 제어부(322) 및 온도 제어부(324)를 더 포함할 수 있다. 송풍팬 제어부(322)는, 송풍팬부(210)의 동작을 온/오프시킨다. 이 경우, 송풍팬 제어부(322)는 터치 감지 센서(440)를 통해 사용자의 터치가 감지되면 송풍팬부(210)를 동작시키도록 구성될 수 있다. 또한, 송풍팬 제어부(322)는 사용자에 의해 설정된 송풍 시간이 만료되거나 송풍 목표 지점의 온도 또는 수분량이 소정 기준치를 만족하는 경우 송풍팬부(210)의 동작을 정지시키도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 센싱 수단(400)은 송풍 목표 지점의 온도를 측정하는 온도 측정 센서(460)나, 송풍 목표 지점의 수분량을 측정하는 수분 측정 센서(470) 등을 더 포함할 수 있다.
온도 제어부(324)는, 발열부(230)의 온도를 송풍, 건조, 가열, 해동 등 해당 작업에 필요한 온도로 제어한다. 이를 위해, 발열부(230)는 송풍팬부(210)에서 송풍되는 공기의 온도를 측정하는 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 제어 수단(300)은, 시스템 온 칩(system on chip) 기술을 통해 MCU(Micro Control Unit) 형태로 구현될 수 있다. 제어 수단(300)이 MCU 형태로 구현되는 경우, 비행 장치(10)의 소형화, 경량화가 가능하며 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.
또한, 상술한 제어 수단(300) 또는 비행 장치 제어 방법은, 컴퓨터가 읽어들일 수 있는 컴퓨터 프로그램을 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 기록하여 구현하는 것이 가능하다. 본 발명의 실시예들이 컴퓨터 프로그램을 이용하여 구현되는 경우, 본 발명의 구성 수단들은 필요한 작업을 실행하는 프로그램 코드 세그먼트들이다. 이러한, 컴퓨터 프로그램 내지 코드 세그먼트들은 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 저장되거나 반송파와 결합하여 전송 매체 또는 통신망을 통해 데이터 신호 형태로 전송될 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 컴퓨터 시스템이 읽어들일 수 있는 데이터를 기록하는 모든 종류의 매체가 포함된다. 예컨대, 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 포함될 수 있다. 또한, 이러한 기록매체를 다양한 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산 배치함으로써 프로그램 코드들이 분산 방식으로 저장되거나 실행되도록 할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 송풍 기능을 가진 비행 장치가 호버링 비행을 하며 송풍을 수행함으로써, 두발 건조, 습기 제거, 가열, 해동 등 다양한 송풍 작업에서 사용자의 활동을 제한하지 않고 송풍 작업에 요구되는 인력과 시간을 절감하며, 사용자의 접근이 곤란한 장소에서도 송풍 작업을 수행할 수 있다. 또한, 비행 장치가 사용자의 터치를 감지하여 특정 위치에서 호버링 비행을 수행하거나 소정 구간에서 구간 반복 비행을 수행함으로써, 복잡한 비행 조정 방법에 대한 사용자의 별도 학습을 요하지 않고 송풍 위치의 설정과 변경을 간편하고 용이하게 할 수 있다. 또한, 비행 장치의 송풍 방향이 사용자의 원격 조작에 의해 변경되도록 함으로써, 다양한 방향으로의 송풍 작업을 가능하게 하고 사용자 편의성을 더욱 개선할 수 있다. 또한, 비행 장치의 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호가 수신되는 경우, 비행 장치가 로터 출력을 자동으로 제어하면서 송풍 방향을 변경하여 종전 비행 위치와 자세를 유지함으로써, 사용자의 비행 조작을 최소화하고 송풍 방향 변경 시에도 비행 장치의 안정적인 호버링 비행을 가능하게 한다. 나아가, 본 발명에 따른 실시예들은, 당해 기술 분야는 물론 관련 기술 분야에서 본 명세서에 언급된 내용 이외의 다른 여러 기술적 과제들을 해결할 수 있음은 물론이다.
지금까지 본 발명에 대해 구체적인 실시예들을 참고하여 설명하였다. 그러나 당업자라면 본 발명의 기술적 범위에서 다양한 변형 실시예들이 구현될 수 있음을 명확하게 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 앞서 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 할 것이다. 즉, 본 발명의 진정한 기술적 사상의 범위는 첨부된 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 균등범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 비행 장치 100 : 비행 동체
102 : 바디 104 : 로터 홀
106 : 보호망 108 : 관통 홀
110a : 제1 로터 110b : 제2 로터
110c : 제3 로터 110d : 제4 로터
200 : 송풍 수단 210 : 송풍팬부
212 : 송풍 팬 214 : 송풍 관
216 : 보호망 220 : 팬틸트 동작부
222 : 제1 회동부 224 : 제2 회동부
230 : 발열부 300 : 제어 수단
310 : 비행 제어부 320 : 송풍 제어부
400 : 센싱 수단 440 : 터치 감지 센서
500 : 통신 수단
102 : 바디 104 : 로터 홀
106 : 보호망 108 : 관통 홀
110a : 제1 로터 110b : 제2 로터
110c : 제3 로터 110d : 제4 로터
200 : 송풍 수단 210 : 송풍팬부
212 : 송풍 팬 214 : 송풍 관
216 : 보호망 220 : 팬틸트 동작부
222 : 제1 회동부 224 : 제2 회동부
230 : 발열부 300 : 제어 수단
310 : 비행 제어부 320 : 송풍 제어부
400 : 센싱 수단 440 : 터치 감지 센서
500 : 통신 수단
Claims (20)
- 양력을 발생시키는 적어도 하나의 로터를 구비하여 소정 위치에서 호버링(hovering) 비행을 수행하는 비행 동체;
상기 비행 동체에 설치되어 송풍을 수행하되 송풍 방향의 변경이 가능한 송풍 수단;
사용자 단말로부터 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호를 수신하는 통신 수단; 및
상기 사용자 조작 신호에 대응하는 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 산출하고 상기 비행 동체의 호버링 비행 상태가 유지되도록 상기 비행 동체의 로터를 제어하면서 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 상기 산출된 송풍 방향으로 변경하는 제어 수단을 포함하는 송풍 기능을 가진 비행 장치. - 제1항에 있어서,
상기 비행 장치는, 상기 비행 장치에 대한 사용자의 터치를 감지하는 터치 감지 센서를 더 포함하고,
상기 제어 수단은, 상기 터치 감지 센서를 통해 사용자의 터치를 감지하여 상기 비행 동체로 하여금 상기 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치. - 제2항에 있어서,
상기 터치 감지 센서는, 상기 비행 동체의 외부면에 대한 사용자의 터치를 감지하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제어 수단은, 상기 사용자의 터치가 종료되기 전에 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어하여 상기 비행 동체의 호버링 비행을 준비하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제어 수단은, 상기 비행 동체의 호버링 비행 중에 상기 터치 감지 센서를 통해 사용자의 터치가 재감지되는 경우, 상기 비행 동체로 하여금 재감지된 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어하거나, 상기 비행 동체로 하여금 상기 호버링 비행 위치와 상기 재감지된 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치를 포함하는 소정 구간에서 구간 반복 비행을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치. - 제1항에 있어서,
상기 송풍 수단은,
공기를 가압하여 소정 방향으로 송풍을 수행하는 송풍팬부; 및
상기 송풍팬부와 결합되어 상기 제어 수단의 제어에 따라 상기 송풍팬부의 송풍 방향을 변경하는 팬틸트 동작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어 수단은,
상기 사용자 조작 신호에 대응하여 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 산출하는 송풍 방향 산출부; 및
상기 송풍 수단의 송풍 방향을 상기 산출된 송풍 방향으로 변경하는 팬틸트 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치. - 제7항에 있어서,
상기 제어 수단은,
상기 송풍 수단의 송풍 방향에 대응하는 상기 비행 동체의 로터 출력값을 산출하는 출력값 산출부; 및
상기 송풍 수단의 송풍 방향 변경에 따라 해당 송풍 방향에 대응하는 로터 출력값을 참조하여 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어함으로써 상기 비행 동체의 호버링 비행 상태를 유지하는 로터 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어 수단은,
상기 송풍 수단의 송풍 방향 변경 전과 송풍 방향 변경 후에 상기 비행 동체의 위치와 자세를 감지하는 동작 감지부;
상기 송풍 방향 변경에 따른 상기 비행 동체의 위치 변화량과 자세 변화량을 산출하는 변화량 산출부; 및
상기 위치 변화량과 자세 변화량을 고려하여 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어함으로써 상기 비행 동체의 위치와 자세를 상기 송풍 방향 변경 전의 위치와 자세로 복원하는 로터 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치. - 제9항에 있어서,
상기 동작 감지부는, 상기 비행 동체의 각속도를 측정하는 자이로 센서, 상기 비행 동체의 가속도를 측정하는 가속도 센서, 및 상기 비행 동체의 주변 사물을 인식하는 이미지 센서 중 1 이상의 센서를 이용하여 상기 비행 동체의 위치 및 자세를 감지하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치. - 양력을 발생시키는 적어도 하나의 로터를 구비하는 비행 동체, 상기 비행 동체에 설치되어 송풍을 수행하되 송풍 방향의 변경이 가능한 송풍 수단, 사용자 단말로부터 사용자 조작 신호를 수신하는 통신 수단, 및 상기 비행 동체의 비행과 상기 송풍 수단의 송풍을 제어하는 제어 수단을 포함하는 비행 장치를 제어하는 방법으로서,
상기 제어 수단이 상기 비행 동체로 하여금 소정 위치에서 호버링(hovering) 비행을 수행하도록 하는 호버링 비행 단계; 및
상기 통신 수단이 사용자 단말로부터 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 변경하는 사용자 조작 신호를 수신하는 경우, 상기 제어 수단이 상기 사용자 조작 신호에 대응하는 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 산출하고 상기 비행 동체의 호버링 비행 상태가 유지되도록 상기 비행 동체의 로터를 제어하면서 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 상기 산출된 송풍 방향으로 변경하는 송풍 방향 변경 단계를 포함하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법. - 제11항에 있어서,
상기 호버링 비행 단계는,
상기 제어 수단이 소정 터치 감지 센서를 통해 상기 비행 장치에 대한 사용자의 터치를 감지하는 터치 감지 단계; 및
상기 제어 수단이 상기 비행 동체로 하여금 상기 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어하는 호버링 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법. - 제12항에 있어서,
상기 터치 감지 단계는, 상기 비행 동체의 외부면에 대한 사용자의 터치를 감지하는 단계인 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법. - 제12항에 있어서,
상기 호버링 제어 단계는, 상기 제어 수단이 상기 사용자의 터치가 종료되기 전에 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어하여 상기 비행 동체의 호버링 비행을 준비하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법. - 제12항에 있어서,
상기 호버링 제어 단계는, 상기 비행 동체의 호버링 비행 중에 상기 터치 감지 센서를 통해 사용자의 터치가 재감지되는 경우, 상기 비행 동체로 하여금 재감지된 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치에서 호버링 비행을 수행하도록 제어하거나, 상기 비행 동체로 하여금 상기 호버링 비행 위치와 상기 재감지된 사용자의 터치가 종료되는 시점의 위치를 포함하는 소정 구간에서 구간 반복 비행을 수행하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법. - 제12항에 있어서,
상기 송풍 방향 변경 단계는,
상기 제어 수단이 상기 사용자 조작 신호에 대응하여 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 산출하는 송풍 방향 산출 단계; 및
상기 제어 수단이 상기 송풍 수단의 송풍 방향을 상기 산출된 송풍 방향으로 변경하는 팬틸트 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법. - 제16항에 있어서,
상기 송풍 방향 변경 단계는,
상기 제어 수단이 상기 송풍 수단의 송풍 방향에 대응하는 상기 비행 동체의 로터 출력값을 산출하는 출력값 산출 단계; 및
상기 제어 수단이 상기 송풍 수단의 송풍 방향 변경에 따라 해당 송풍 방향에 대응하는 로터 출력값을 참조하여 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어함으로써 상기 비행 동체의 호버링 비행 상태를 유지하는 로터 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법. - 제12항에 있어서,
상기 송풍 방향 변경 단계는,
상기 제어 수단이 상기 송풍 수단의 송풍 방향 변경 전과 송풍 방향 변경 후에 상기 비행 동체의 위치와 자세를 감지하는 동작 감지 단계;
상기 제어 수단이 상기 송풍 방향 변경에 따른 상기 비행 동체의 위치 변화량과 자세 변화량을 산출하는 변화량 산출 단계; 및
상기 제어 수단이 상기 위치 변화량과 자세 변화량을 고려하여 상기 비행 동체에 구비된 로터의 출력을 제어함으로써 상기 비행 동체의 위치와 자세를 상기 송풍 방향 변경 전의 위치와 자세로 복원하는 로터 제어 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법. - 제18항에 있어서,
상기 동작 감지 단계는, 상기 비행 동체의 각속도를 측정하는 자이로 센서, 상기 비행 동체의 가속도를 측정하는 가속도 센서, 및 상기 비행 동체의 주변 사물을 감지하는 이미지 센서 중 1 이상의 센서를 이용하여 상기 비행 동체의 위치 및 자세를 감지하는 단계인 것을 특징으로 하는 송풍 기능을 가진 비행 장치 제어 방법. - 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램으로서 기록매체에 기록된 컴퓨터 프로그램.
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| KR1020160055715A KR102507307B1 (ko) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | 송풍 기능을 가진 비행 장치 및 그 제어 방법 |
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- 2016-05-04 KR KR1020160055715A patent/KR102507307B1/ko active IP Right Grant
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