KR20170132619A - 드론 착륙 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 드론 착륙 장치에 관한 것으로, 드론을 이용한 화물 이송 시스템에서 드론의 식별자에 기초하여 예약된 드론만을 식별하고 예약 드론의 착륙 경로 가이드하여 예약 드론이 착륙할 수 있고, 드론을 통해 배달된 화물을 별도의 보관함으로 가이드 이송하여 화물을 안전하게 관리할 수 있으며, 드론의 잔존 배터리 충전량을 모니터링하여 드론의 배터리를 충전시킬 수 있는 드론 착륙 장치를 제공한다.

Description

드론 착륙 장치{Drone Landing System}
본 발명은 드론 착륙 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 드론을 이용한 화물 이송 시스템에서 드론의 식별자에 기초하여 예약된 드론만을 식별하고 예약 드론의 착륙 경로 가이드하여 예약 드론이 착륙할 수 있고, 드론을 통해 배달된 화물을 별도의 보관함으로 가이드 이송하여 화물을 안전하게 관리할 수 있으며, 드론의 잔존 배터리 충전량을 모니터링하여 드론의 배터리를 충전시킬 수 있는 드론 착륙 장치에 관한 것이다.
무인비행기(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)는 조종사가 탑승하지 않고 원격조종에 의해서 또는 자율비행제어 장치에 의해서 비행을 하여 정찰, 폭격, 화물 수송, 산불 감시, 방사능 감시 등 사람이 직접 수행하기가 힘들거나 직접 수행하기에 위험한 임무를 수행하는 비행기를 의미한다.
드론(drone)은 무인 비행기의 하나로 자체 동력을 갖추고 있지만 조종사가 탑승하지 않는 헬리콥터 모양의 무인비행체를 말한다. 아직은 주로 군사용 목적으로 이용되고 있지만, 최근 들어 상업적 활용가치가 부각되면서 여러 업체들이 드론 사업에 뛰어들고 있다. 드론의 활용 목적에 따라 다양한 크기와 성능을 가진 비행체들이 다양하게 개발되고 있는데, 정글이나 오지, 화산지역, 자연재해지역, 원자력 발전소 사고지역 등 인간이 접근할 수 없는 지역에 드론을 투입하여 운용하거나, 물류 배송 등 상업적 분야에도 이용되고 있다.
특히, 드론은 특히 물류사업의 혁신을 일으킬 주역으로 지목되는데, 드론을 활용하여 화물을 배송하는 경우 적은 비용으로 안전하게 배송할 수 있으며, 일반도로가 아닌 하늘 길을 이용하므로 교통체증을 걱정할 필요없이 신속하게 화물을 배송할 수 있다.
아마존, 도미노 등의 기업은 현재 드론을 이용하여 화물을 배송하거나 계획하고 있는데, 아마존은 2013년 12월 ‘프라임 에어’라는 이름의 프로젝트를 발표하여 드론을 이용한 물류 배송을 상용화하고 있다. 이를 시작으로 드론을 이용한 다양한 배송서비스 운영이 세계 각국에서 시도되고 있어, 향후 드론은 물류업계에서 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.
현재 드론을 이용한 화물 배송은 주로 위성 항법 시스템을 이용하는데, 드론에 배달 주소의 위치 정보를 설정하며, 드론은 위성으로 수신한 위치 정보와 설정한 위치 정보를 비교하여 자동으로 설정한 위치로 화물을 배송하도록 한다.
그러나 드론을 이용하여 화물을 배송하는 경우, 미리 드론 착륙장이 설치되어 있지 않으며 주로 설정된 위치 정보까지 이동 후 관리사가 드론에 부착되어 있는 화상 카메라를 통해 잔디, 공터 등과 같이 안전하게 드론을 착륙시킬 지점을 확인 후 확인한 착륙 지점으로 수동 이동시켜 화물을 배송한다.
특히 도심 지역에서는 드론을 안전하게 착륙시킬 지점이 부족하며, 아파트, 빌딩 등과 같은 건물에는 다수의 사용자가 거주하거나 근무하여 드론을 통해 다수의 사용자에 배송될 다수의 화물을 보관 관리하지 못한다는 문제점을 가진다.
한국등록특허 제10-1527210호 "드론 이착륙 시스템 및 그 운용 방법"(이하, 선행기술)에는 드론이 근접 위치시 홀더 형식으로 펼쳐지는 드론 착륙 장치에 대해 개시되어 있으나, 선행기술에는 단순히 드론이 착륙할 수 있느 착륙 장치에 대해서만 개시되어 있을 뿐이며, 드론이 배송하는 화물을 보관 관리할 수 있는 시스템에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않다.
또한, 드론에 배치되어 있는 배터리 용량에는 한계가 있어 드론을 통해 화물을 장거리 배송하거나 또는 1개의 드론이 다수의 화물을 배송하기 곤란하다는 문제점을 가진다.
본 발명은 위에서 언급한 드론 착륙 장치가 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 드론을 이용한 화물 이송 시스템에서 드론의 식별자에 기초하여 예약된 드론을 식별하고 예약 드론의 이동 방향을 가이드하여 예약 드론이 착륙할 수 있는 드론 착륙 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 드론이 배송하는 화물을 보관함으로 가이드 이송하여 다수의 화물을 안전하게 관리할 수 있는 드론 착륙 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 드론의 잔존 배터리 충전량을 모니터링하여 드론의 배터리를 충전시킬 수 있는 드론 착륙 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 주변에 위치하는 드론, 사용자 단말기 또는 택배 서버와 통신하는 통신부; 상기 드론이 착륙할 수 있도록 형성되며, 상기 드론이 착륙시 상기 드론을 통해 배달된 화물을 감지하고 상기 화물을 이송 보관하는 착륙 본체부; 상기 주변에 위치하는 주변 드론 중 예약된 드론이 존재하는 경우, 상기 예약 드론에게 상기 착륙 본체부의 착륙 위치 정보를 제공하여 상기 예약 드론을 상기 착륙 본체부에 착륙 제어하는 착륙 제어부; 및 상기 착륙 본체부으로부터 상기 예약 드론의 출발 여부를 제어하며, 상기 화물의 배달 완료에 대한 정보를 상기 사용자 단말기 또는 상기 택배 서버로 송신 제어하는 배달 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 장치를 제공한다.
여기서 화물 상자는 규격화된 상자를 사용하며, 화물 상자에는 화물을 관리하기 위한 식별자가 부착될 수 있다.
이때, 상기 착륙 본체부는, 내부에 상기 드론 수용 공간이 형성되고, 일측에는 상기 드론이 출입할 수 있도록 개구가 형성되는 본체 케이스; 상기 본체 케이스의 일측에 배치되며 상기 화물을 보관할 수 있도록 형성되는 보관함; 상기 드론에 형성된 착륙 고리가 지지될 수 있도록 상기 본체 케이스에 돌출되게 형성되어 상기 드론이 착륙하는 착륙부; 및 상기 드론이 상기 착륙부에 착륙한 상태에서 상기 드론을 통해 배달된 화물을 감지하고 상기 화물을 상기 보관함으로 이송 보관하는 화물 감지 이송부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 화물 감지 이송부는, 상기 본체 케이스 내부 공간에서 상기 착륙부의 하부에 위치하며, 상기 드론으로부터 화물을 공급받을 수 있도록 별도의 구동부에 의해 상하 이동하는 상하 이동 플레이트; 상기 상하 이동 플레이트에 장착되어 상기 드론에 결합된 화물을 감지하는 화물 감지 센서; 상기 상하 이동 플레이트에 공급된 화물을 상기 보관함으로 이송하는 이송 수단; 및 상기 화물 감지 센서의 감지 신호에 따라 상기 상하 이동 플레이트 및 이송 수단을 동작 제어하는 화물 이송 제어부를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 착륙 본체부는, 상기 드론이 착륙한 상태에서 상기 드론을 충전할 수 있도록 상기 드론과 전기적으로 연결되는 충전부를 더 포함하며, 상기 배달 제어부는 상기 예약 드론의 잔존 배터리 충전량에 대한 정보를 수신 후, 상기 예약 드론의 잔존 배터리 충전량이 임계 충전량 이하인 경우 상기 착륙 본체부으로부터 상기 예약 드론을 출발 제어 전 상기 충전부를 통해 상기 예약 드론의 배터리를 충전 제어할 수 있다.
또한, 상기 착륙 제어부는, 상기 주변 드론으로부터 수신한 안내 메시지에 포함되어 있는 착륙장치 식별자와 상기 드론 작륙 장치에 미리 할당된 기준 착륙장치 식별자를 비교하여 상기 수신한 착륙장치 식별자와 기준 착륙장치 식별자가 일치하는 경우 상기 주변 드론을 예약 드론으로 판단하는 예약 드론 판단부; 주기적으로 상기 예약 드론과 착륙 안내 신호를 송수신하여 상기 예약 드론의 현재 위치에서 상기 착륙 본체부까지의 착륙 위치 정보를 생성하는 착륙 정보 생성부; 및 상기 착륙 위치 정보를 상기 예약 드론으로 송신 제어하여 상기 예약 드론을 상기 착륙 본체부에 착륙 제어하는 이동 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 배달 제어부는, 상기 화물에 부착되어 있는 식별코드를 인식하여 상기 화물의 배송 정보를 획득하는 스캔부; 상기 화물이 상기 보관함으로 이송 완료시, 획득한 화물 배송 정보에 기초하여 배송 완료 메시지를 상기 택배 서버 또는 상기 사용자 단말기로 송신 제어하는 배달 정보 관리부; 및 상기 화물이 상기 보관함으로 이송 완료시, 출발 제어 메시지를 생성하여 상기 예약 드론으로 송신 제어하는 출발 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 착륙 제어부는 상기 주변에 위치하는 주변 드론 중 충전 요청 메시지를 송신하는 충전 드론이 존재하는 경우, 상기 충전 드론에게 상기 착륙 본체부의 착륙 위치 정보를 제공하여 상기 충전 드론을 착륙 제어하며, 상기 배달 제어부는 상기 충전 드론의 잔존 배터리 충전량에 대한 정보를 수신 후, 요청한 잔존 배터리 충전량으로 상기 충전 드론의 배터리를 충전 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 드론 착륙 장치는 아래와 같은 다양한 효과를 가진다.
첫째, 본 발명에 따른 드론 착륙 장치는 드론 착륙 장치의 주변에 위치하는 주변 드론의 식별자에 기초하여 드론 착륙 장치에 예약된 드론만을 식별하고 예약 드론에 대해서만 예약 드론의 이동 방향을 가이드함으로써, 사용자에 정확하고 빠르게 화물을 이송할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 드론 착륙 장치는 드론이 배송하는 화물을 보관하는 별도의 보관함을 구비하며 배송된 화물을 보관함으로 이송 가이드하여 보관함으로써, 다수의 사용자들이 배송 요청한 다수의 화물을 안전하게 보관할 수 있다.
셋째, 본 발명에 따른 드론 착륙 장치는 착륙 드론으로부터 배터리 충전의 요청이 있는 경우 드론의 배터리를 충전시킴으로써, 장거리 화물 배송이 가능하거나 다수의 화물 배송이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 화물 배송 시스템을 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 장치의 구성을 기능적으로 도시한 기능 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 장치에 드론이 비행 도달하는 과정을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 장치의 주변 위치에서 드론과의 통신 상태를 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 장치의 충전부를 통해 드론의 중간 충전 과정을 설명하기 위한 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 착륙 본체부의 구성을 개략적으로 도시한 사시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 착륙 본체부의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 화물 배송 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 사용자 단말기(10), 택배 서버(50) 및 드론 착륙 장치(90)는 네트워크(30)를 통해 접속되어 있다. 여기서 네트워크(30)는 사용자 단말기(10)와 택배 서버(50) 사이에서 데이터를 송수신하거나, 택배 서버와 드론 착륙 장치(90) 사이에서 데이터를 송수신하거나, 사용자 단말기(10)와 드론 착륙 장치(90) 사이에서 데이터를 송수신할 수 있는 다양한 종류의 유선 또는 무선 네트워크가 사용될 수 있다.
여기서 드론 착륙 장치(90)는 드론을 이용한 택배 서비스와 같은 화물 운송 서비스를 안정적으로 수행 가능하게 하는 장치로서, 일반 단독 주택이나 아파트와 같은 집합 건물, 사무실 빌딩 등 다양한 장소에 설치 가능하며, 건물의 옥상에도 설치 가능하지만, 건물의 1층 출입구 또는 중간층에 마련된 별도의 장소 등에 설치될 수 있는 등 그 설치 장소에 특별한 제한은 없다.
바람직하게, 드론 착륙 장치(90)는 도 1에 도시된 바와 같이 원거리 통신이 가능한 네트워크(30)를 통해 드론(70), 사용자 단말기(10) 및 택배 서버(50)와 연결되고, 드론 착륙 장치(90)의 주변 공간에서는 근거리 통신 방식 등을 이용하여 드론(70)과 직접 통신 가능하도록 형성될 수 있다.
따라서, 택배 회사에서 사용자에 배송할 화물이 존재하는 경우, 택배 서버(50)는 사용자 배송 주소에 기초하여 사용자 배송 주소에 매핑되어 등록된 드론 착륙 장치(50)의 식별자를 검색하고, 검색한 드론 착륙 장치(50)의 식별자 및 드론 착륙 장치(50)의 위치 정보를 드론에 저장 후 해당 드론(70)을 검색한 드론 착륙 장치(50)의 위치로 이동시킨다. 바람직하게, 택배 서버(50)는 드론(70)을 검색한 드론 착륙 장치(50)로 이동시 사용자 단말기(10)로 화물의 예상 도착 시간 또는 드론 착륙 장치(50)의 식별자 등의 배송 정보를 송신할 수 있다.
대상 화물을 드론(70)을 통해 드론 착륙 장치(90)가 설치된 해당 장소에 배달되는데, 드론(70)으로부터 화물을 배달받는 드론 착륙 장치(90)는 드론(70)의 착륙이 가능함과 동시에 화물의 보관이 가능하도록 형성된다. 화물을 배달받은 드론 착륙 장치(90) 또는 드론(70)은 네트워크(30)를 통해 사용자 단말기(10) 또는 택배 서버(50)로 화물의 배송 완료를 안내하는 메시지를 송신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 장치의 구성을 기능적으로 도시한 기능 블록도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 장치에 드론이 비행 도달하는 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 장치의 주변 위치에서 드론과의 통신 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 장치의 드론에 대한 착륙 제어 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 장치의 충전부를 통해 드론의 중간 충전 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 장치(90)는, 주변에 위치하는 드론(70), 사용자 단말기(10) 또는 택배 서버(50)와 통신하는 통신부(200)와, 드론(70)이 착륙할 수 있도록 형성되고 드론(70) 착륙시 드론(70)을 통해 배달된 화물을 감지하고 화물을 이송 보관하는 착륙 본체부(100)와, 드론(70)을 착륙 본체부(100)에 착륙 제어하는 착륙 제어부(300)와, 드론(70)의 출발 여부를 제어하고 화물 배달 완료에 대한 정보를 사용자 단말기(10) 또는 택배 서버(50)로 송신 제어하는 배달 제어부(400)를 포함하여 구성된다.
착륙 본체부(100)는 드론(70)이 착륙할 수 있는 공간을 제공함과 동시에 드론(70)을 통해 배달된 화물을 이송 보관하는 구성으로, 본체 케이스(110), 보관함(120), 착륙부(130) 및 화물 감지 이송부(140)를 포함하여 구성될 수 있는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 7 및 도 8을 중심으로 후술한다.
착륙 제어부(300)는 주변에 위치하는 주변 드론 중 예약된 드론이 존재하는 경우, 예약 드론(70)에 주기적으로 착륙 안내 신호를 송신하여 예약 드론(70)이 착륙 본체부(100)의 착륙 위치 정보를 생성하여 착륙 본체부(100)에 착륙하도록 착륙 제어한다. 배달 제어부(400)는 착륙 본체부(100)로부터 예약 드론(70)의 출발 여부를 제어하며, 화물 배달 완료에 대한 정보를 사용자 단말기(10) 또는 택배 서버(50)로 송신 제어한다. 바람직하게, 화물 배달의 완료시 착륙 제어부(300) 또는 예약 드론(70)이 화물 배달 완료에 대한 정보를 사용자 단말기(10) 또는 택배 서버(50)로 송신 제어할 수 있다.
이와 같은 구성에 따라 사용자가 사용자 단말기(10) 등을 통해 택배 회사에 화물 택배를 신청하면, 택배 회사는 사용자의 택배 신청 정보에 따라 드론(70)을 이용하여 화물을 배달한다. 사용자의 택배 신청 정보에는 택배의 출발지 및 목적지 정보가 포함되며, 드론(70)은 택배의 출발지로부터 목적지에 대한 위치 정보를 제공받아 자동으로 비행하는 방식으로 해당 목적지를 찾아가도록 비행할 수 있다.
이때, 목적지에 대한 위치 정보는 정확하게는 드론 착륙 장치(90)의 정확한 GPS 좌표값이 될 수 있으며, 드론 착륙 장치(90)에는 각각 고유 식별번호가 부여될 수 있다. 드론 착륙 장치(90)에 대한 위치 정보는 설치 위치를 정확히 측정한 후 수동으로 입력될 수도 있지만, 입력을 잘못하거나 드론 착륙 장치의 설치 위치를 변경할 경우에는 물류가 잘못 배송되거나 드론의 이착륙 과정에서 사고가 일어날 수 있으므로, 자동적으로 업데이트되도록 구성될 수 있다. 즉, 이러한 위치 정보는 해당 드론 착륙 장치(90)에 설치된 위성항법위치모듈(미도시)에 의해 계측되어 업데이트될 수 있다.
드론(70)은 목적지에 대한 드론 착륙 장치(90)의 위치 정보를 제공받아 자동 비행하게 되는데, 이러한 드론(70)에는 위치 정보 등을 포함한 각종 정보들을 저장하는 메모리(미도시)와, 통신을 위한 통신부(미도시)와, 위성의 신호를 수신하여 자신의 위치를 수치화하는 위성 항법 장치(미도시)와, 비행 자세와 비행 경로를 제어하는 제어부(미도시) 등이 구비될 수 있다.
드론(70)은 출발지(WPS)로부터 목적지 근처(WPF)에 이르는 최적의 경로 포인트들의 정보를 택배 서버(50)(혹은 별도의 경로 관리 서버)로부터 제공받으며, 이러한 목적지의 위치 정보와 목적지를 향하는 경로인 경로 포인트들의 정보를 근거로 비행을 하여 목적지 근처에 도달하는 비행을 한다.
드론(70)에는 위성항법장치가 내장되어 있어서 드론 자신의 위치를 X,Y,Z 좌표 데이터로 변환할 수 있으며, 또한, 방위를 측정할 수 있는 센서가 내장될 수 있다. 따라서, 드론(70)은 도 3에 도시된 바와 같이 자신의 위치 좌표와 다음으로 이동해야 할 경로 포인트(WPn)의 위치 좌표 차이를 산출하여 해당 위치로 이동할 수 있다. 드론이 제어부에 의해 제어되어 해당 위치로 이동한 후에는 다시 자신의 위치좌표와 해당 경로 포인트(WPn) 좌표를 비교하여 두 위치가 오차범위 내로 들어오는지 확인한다. 확인한 결과 오차범위 내에 있는 경우에는 해당 경로 포인트(WPn)의 다음 경로 포인트(WPn + 1)의 위치 좌표로 이동한다. 이렇게 하나씩 경로 포인트를 지나서 목적지 근처에 있는 최종 경로 포인트(WPF)에 오게 되면, 드론(70)은 근처에 있는 드론 착륙 장치(90)로부터 고유 식별번호 등을 수신하여 해당 목적지의 드론 착륙 장치(90)인지 확인하고 착륙 과정에 돌입한다.
드론(70)이 목적지 주변에 도달하면, 도 4에 도시된 바와 같이 목적지 주변에 다수개 건물이 존재하고, 그 건물마다 드론 착륙 장치(90)가 각각 설치되어 있으므로, 위성항법장치의 특성상 인접하게 위치한 다수개의 드론 착륙 장치(90)에 대한 위치 정보가 정확하지 않고 오차가 발생할 수 있어 드론(70)이 정확하게 착륙하기 어렵다. 따라서, 드론(70)이 목적지 주변에 도착하면, 근거리 통신 장치 등을 이용하여 드론(70)과 드론 착륙 장치(90)가 신호를 송수신한다. 물론, 이 경우, 목적지 주변에는 드론(70) 또한 다수개 존재할 수 있으며, 따라서, 다수개의 드론 착륙 장치(90)와 다수개의 드론(70)이 동시에 통신하게 된다.
드론 착륙 장치(90)의 착륙 제어부(300)는 예약 드론(70)에게 주기적으로 착륙 안내 신호를 송신하며, 예약 드론(70)은 수신한 착륙 안내 신호에 기초하여 착륙할 수 있는 착륙 본체부(100)의 착륙 위치 정보를 판단한다. 예약 드론(70)은 착륙 위치 정보에 기초하여 착륙 본체부(100)에 착륙하도록 제어한다. 착륙 제어부(300)는 비교부(310)와, 예약 드론 판단부(320), 신호 송신부(330)을 포함하여 구성된다.
비교부(310)는 주변 드론(70)으로부터 수신한 안내 메시지에 포함되어 있는 착륙장치 식별자와 드론 착륙 장치(90)에 미리 할당된 기준 착륙장치 식별자를 비교하며, 예약 드론 판단부(320)는 비교결과에 기초하여 수신한 착륙장치 식별자와 기준 착륙장치 식별자가 일치하는 경우 해당 드론(70)을 예약 드론(70)으로 판단한다.
신호 생성부(330)는 예약 드론의 요청 신호에 응답하여 주기적으로 예약 드론(70)으로 착륙 안내 신호를 송신하여 예약 드론(70)이 현재 위치에서 착륙 본체부(100)까지의 착륙 위치 정보를 생성하도록 한다. 예약 드론(70)은 주기적으로 수신하는 착륙 안내 신호의 신호 세기에 기초하여 착륙 본체부(100)와 예약 드론(70) 사이의 방향과 거리를 판단하며, 판단한 거리와 착륙 본체부(100) 사이에 위치하는 장애물을 감지하여 착륙 본체부(100)가지의 이동 경로를 판단하여 예약 드론(70)을 착륙 본체부(100)에 착륙시키도록 착륙 제어한다.
이와 같은 방식으로 예약 드론(70)이 착륙 본체부(100)에 착륙하게 되면, 착륙 본체부(100)에서는 드론(70)을 통해 배달된 화물을 감지하고, 이를 드론(70)으로부터 공급받아 별도 보관함으로 이송하여 보관한다.
이때, 배달 제어부(400)는 예약 드론(70)의 출발 여부를 제어함과 동시에 화물 배달 완료에 대한 정보를 사용자 단말기(10) 또는 택배 서버(50)로 송신 제어하는데, 이는 스캔부(410)와, 배달 정보 관리부(420)와, 출발 제어부(430)를 포함하여 구성된다.
스캔부(410)는 화물에 부착되어 있는 식별코드(바코드, QR코드 등)를 인식하여 화물의 배송 정보를 획득하고, 배달 정보 관리부(420)는 화물이 착륙 본체부(100)의 보관함으로 이송 완료시 획득한 화물 배송 정보에 기초하여 배송 완료 메시지를 택배 서버(50) 또는 사용자 단말기(10)로 송신 제어한다. 출발 제어부(430)는 화물이 보관함으로 이송 완료시 출발 제어 메시지를 생성하여 예약 드론(70)에게 송신 제어한다.
이러한 과정을 통해 정확하고 안전하게 화물이 해당 목적지에 도착하게 되면, 이후, 드론(70)은 드론 착륙 장치(90)로부터 이륙하여 복귀하거나 또 다른 목적지 등으로 향하게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 착륙 장치(90)는 드론(70)이 착륙 본체부(100)에 착륙한 상태에서 드론(70)을 충전할 수 있도록 드론(70)과 전기적으로 연결되는 충전부(150)를 더 포함할 수 있다.
이때, 배달 제어부(400)는 예약 드론(70)의 잔존 배터리 충전량에 대한 정보를 수신한 후, 예약 드론(70)의 잔존 배터리 충전량이 임계 충전량 이하인 경우 착륙 본체부(100)로부터 예약 드론(70)을 출발 제어하기 전 충전부(150)를 통해 예약 드론(70)의 배터리를 충전시키도록 제어할 수 있다.
따라서, 드론(70)이 착륙 본체부(100)에 착륙한 상태에서 드론(70)의 배터리 충전량이 임계 충전량 이하이면, 충전부(150)에 의해 배터리가 충전되므로, 화물을 안전하게 배송 완료한 이후, 다시 안전하게 해당 출발 지점 등으로 복귀할 수 있다.
한편, 드론(70)은 배터리 용량 한계에 의해 최대 비행 거리가 제한적인데, 화물 이송 거리, 즉, 출발지에서 목적지까지의 거리가 매우 멀어 드론의 최대 비행 거리 이상인 경우가 발생할 수 있는데, 이 경우, 택배 서버(50)는 드론(70)의 비행 경로를 생성하는 과정에서 드론의 비행 경로 중간에 위치한 드론 착륙 장치(90)에 임시 착륙하여 배터리를 충전할 수 있도록 할 수 있다.
예를 들면, 도 5에 도시된 바와 같이 출발지부터 목적지에 이르는 드론 비행 경로 중에 다수개의 드론 착륙 장치(90-1,90-2,...,90-n)가 존재하며, 이때, 드론 비행 경로를 고려하여 배터리 충전 상태를 미리 예측하고, 배터리 충전 상태 및 다수 드론의 비행 경로 등을 고려하여 특정 드론 착륙 장치(90-3)에 드론이 중간 착륙하여 배터리를 충전하도록 할 수 있다.
또한, 이외에도 예상치 못한 상황에서 드론(70)의 배터리가 충전이 필요한 경우에도 이러한 임시 착륙을 통한 배터리 충전을 가능하게 할 수 있다. 이를 위해, 착륙 제어부(300)는 주변에 위치하는 주변 드론(70) 중 충전 요청 메시지를 송신하는 충전 드론(70)이 존재하는 경우, 충전 드론(70)에게 충전 드론(70)의 충전 요청 메시지에 응답하여 주기적으로 착륙 안내 신호를 송신하여 충전 드론(70)을 착륙 제어할 수 있다. 이때, 충전 드론(70)에 대한 착륙 제어 방식은 전술한 예약 드론(70)에 대한 착륙 제어 방식과 동일하므로, 여기에서 상세한 설명은 생략한다. 이후, 배달 제어부(400)는 충전 드론(70)의 잔존 배터리 충전량에 대한 정보를 수신한 후, 요청한 잔존 배터리 충전량으로 충전 드론(70)의 배터리를 충전 제어할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 착륙 본체부(100)의 구성을 도 6 및 도 7을 중심으로 상세히 살펴본다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 따른 착륙 본체부의 구성을 개략적으로 도시한 사시도이고, 도 8는 본 발명의 일 실시예에 따른 착륙 본체부의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 착륙 본체부(100)는 드론(70)이 착륙할 수 있도록 형성되며, 드론(70)이 착륙시 드론(70)을 통해 배달된 화물(P)을 감지하고 화물(P)을 이송 보관할 수 있도록 구성된다. 따라서, 드론(70)은 착륙 제어부에 의한 착륙 제어를 통해 착륙 본체부(100)에 착륙하게 된다.
착륙 본체부(100)는 내부에 드론 수용 공간이 형성되고 일측에는 드론(70)이 출입할 수 있도록 개구(111)가 형성되는 본체 케이스(110)와, 본체 케이스(110)의 일측에 배치되며 내부 공간에 화물(P)을 보관할 수 있도록 형성되는 보관함(120)과, 드론(70)에 형성된 착륙 고리(71)가 지지될 수 있도록 본체 케이스(110)에 돌출되게 형성되어 드론(70)이 착륙 고리(71)를 통해 착륙하는 착륙부(130)와, 드론(70)이 착륙부(130)에 착륙한 상태에서 드론(70)을 통해 배달된 화물(P)을 감지하고 화물(P)을 보관함(120)으로 이송 보관하는 화물 감지 이송부(140)를 포함하여 구성된다.
본체 케이스(110)는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 내부 공간에 드론(70)이 착륙할 수 있도록 직육면체 형상으로 형성될 수 있으며, 전면이 개방되거나 또는 전면의 일부 영역에 개구(111)가 형성되어 드론(70)이 출입하도록 구성된다.
보관함(120)은 본체 케이스(110)의 일측에 배치되는데, 본체 케이스(110)와 내부 공간이 서로 연통되게 형성될 수 있다. 따라서, 드론(70)으로부터 배달된 화물(P)이 화물 감지 이송부(140)에 의해 본체 케이스(110)로부터 보관함(120)으로 더욱 신속하고 안정적으로 이송될 수 있다. 이러한 보관함(120)은 별도의 개폐 도어(121)가 장착되고, 보관함(120)에 보관된 화물(P)은 이후 사용자가 개폐 도어(121)를 개방하여 찾아가도록 할 수 있다. 이때, 개폐 도어(121)에는 사용자의 식별 코드를 인식하거나 또는 비밀 번호를 입력할 수 있는 등의 보안 장치가 마련될 수 있다.
착륙부(130)는 드론(70)에 형성된 착륙 고리(71)가 지지될 수 있도록 본체 케이스(110)에 돌출 형성되는데, 단순하게는 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 단순한 봉 형태로 본체 케이스(110)의 내측면에 돌출 형성될 수 있다. 드론(70)에는 이러한 착륙부(130)에 착륙할 수 있도록 착륙 고리(71)가 형성되는데, 드론(70)은 착륙 고리(71)가 봉 형태의 착륙부(130)에 삽입 지지되는 방식으로 착륙부(130)에 착륙할 수 있다. 이러한 드론(70)의 착륙 방식에서는 드론(70)이 착륙부(130)에 착륙한 상태에서 착륙부(130)에 매달린 형태로 지지되기 때문에, 착륙 상태에서의 안정성이 다소 저하될 수 있다. 따라서, 도시되지는 않았으나, 본체 케이스(110)의 일면에는 봉 형태의 착륙부(130) 주변 부위에 배치되어 착륙부(130)를 중심으로 근접하거나 멀어지는 방향으로 이동하며 드론(70)의 위치를 고정하는 다수개의 위치 가이드 블록(미도시)이 장착될 수 있다. 이러한 다수개의 위치 가이드 블록이 착륙부(130)에 근접하게 이동함에 따라 드론(70)의 착륙 고리(71)를 외측에서 접촉 가압하게 되므로, 이를 통해 드론(70)의 착륙 고리(71)가 가압 지지됨과 동시에 드론(70)의 위치가 고정 지지된다. 이와 같이 위치 가이드 블록을 통해 드론(70)의 착륙 위치를 고정 지지하게 되면, 드론(70)의 착륙 상태에서의 안정성이 더욱 향상된다.
화물 감지 이송부(140)는 드론(70)이 착륙부(130)에 착륙한 상태에서 드론(70)에 결합된 화물(P)을 감지하고 보관함(120)으로 이송 보관하도록 구성되는데, 상하 이동 플레이트(141)와, 화물 감지 센서(142)와, 이송 수단(140)과, 화물 이송 제어부(144)를 포함하여 구성될 수 있다.
상하 이동 플레이트(141)는 단순 평판 형태로 형성될 수 있으며, 본체 케이스(110) 내부 공간에서 착륙부(130)의 하부에 위치하며, 드론(70)으로부터 화물(P)을 공급받을 수 있도록 별도의 구동부(미도시)에 의해 상하 이동하도록 구성된다. 즉, 상하 이동 플레이트(141)는 상향 이동하여 화물(P)을 공급받고, 공급받은 화물(P)을 보관함(120)으로 이송시키기 위해 하향 이동하게 된다.
화물 감지 센서(142)는 상하 이동 플레이트(141)에 장착되어 드론(70)에 결합된 화물(P)을 감지하도록 구성된다. 이러한 화물 감지 센서(142)는 예를 들면, 로드셀과 같은 무게 감지 센서로 적용될 수 있으며, 이와 달리 광 센서 등 다양한 센서가 적용될 수 있다. 무게 감지 센서로 적용되는 경우, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상하 이동 플레이트(141)의 상면에 화물 감지 센서(142)가 노출되며, 상하 이동 플레이트(141)가 상향 이동하는 과정에서 화물 감지 센서(142)에 화물(P)이 접촉 가압되면, 화물 감지 센서(142)가 무게(압력)를 감지하여 이를 감지하게 된다. 이와 같이 화물 감지 센서(142)에 의해 화물(P)이 감지되면, 후술하는 화물 이송 제어부(144)를 통해 드론(70)에 화물 감지 신호가 전송되고, 이후 드론(70)은 화물(P)의 결합을 해제하여 화물(P)을 상하 이동 플레이트(141)에 안착시키는 방식으로 화물(P)을 상하 이동 플레이트(141)에 공급한다.
이와 같이 상하 이동 플레이트(141)가 상향 이동하는 과정에서 화물 감지 센서(142)에 의해 화물(P)이 감지되면, 상하 이동 플레이트(141)는 상향 이동을 정지하고, 드론(70)으로부터 화물(P)이 결합 해제되어 공급되면, 다시 하향 이동하게 된다. 이러한 상하 이동 플레이트(141)의 동작 상태는 별도의 화물 이송 제어부(144)를 통해 제어된다.
이송 수단(140)은 상하 이동 플레이트(141)에 공급된 화물(P)을 보관함(120)으로 이송하는 구성으로, 이는 매우 다양한 기계 요소를 통해 매우 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 공압 또는 유압 실린더를 통해 상하 이동 플레이트(141)에 공급된 화물(P)을 보관함(120) 측으로 밀어내는 방식으로 구성될 수 있다. 물론, 이외에도 컨베이어 방식, 이동 대차 방식 등 이러한 이송 수단(140)에 대한 구성은 사용자의 필요에 따라 다양하게 변경 가능하다.
이때, 이송 수단(140)은 상하 이동 플레이트(141)가 화물(P)을 공급받은 상태로 하향 이동한 상태에서 작동하며, 이러한 이송 수단(140)의 동작 상태는 화물 이송 제어부(144)를 통해 제어된다.
따라서, 드론(70)이 화물(P)을 싣고 착륙부(130)에 착륙하면, 상하 이동 플레이트(141)가 상향 이동하며 화물 감지 센서(142)에 의해 화물(P)이 감지되고, 화물(P)이 감지되면 상하 이동 플레이트(141)가 정지함과 동시에 화물(P)이 드론(70)으로부터 상하 이동 플레이트(141)로 공급되며, 공급된 이후 상하 이동 플레이트(141)는 다시 하향 이동한다. 하향 이동 완료하면, 이송 수단(140)이 화물(P)을 보관함(120)으로 이송시켜 보관하게 된다.
이러한 구조에 따라 드론(70)에 의해 배달된 화물(P)을 안정적으로 수거하여 별도의 보관함(120)에 보관할 수 있어 더욱 편리하게 드론 배달 서비스를 이용할 수 있다.
한편, 착륙 본체부(100)는 드론(70)이 착륙한 상태에서 드론(70)을 충전할 수 있도록 드론(70)과 전기적으로 연결되는 충전부(150)를 더 포함할 수 있다.
충전부(150)는 도 7에 도시된 바와 같이 봉 형상의 착륙부(130)로부터 접점 단자가 외부 돌출되는 방식으로 구성될 수 있는데, 이 경우, 이러한 충전부(150)는 착륙부(130)의 외주면으로부터 적어도 2군데 이상의 지점으로부터 각각 돌출되도록 형성될 수 있으며, 각각의 돌출되는 부위를 통해 양극 전원 및 음극 전원을 연결하도록 형성될 수 있다. 또한, 2개 이상 돌출되는 충전부(150) 구조를 통해 도 8의 확대도에 도시된 바와 같이 드론(70)의 착륙 고리(71)를 위치 고정시키는 기능을 아울러 수행할 수 있다.
이때, 드론(70)의 착륙 고리(71)에는 내주면에 2개 이상의 충전부(150)에 각각 연결되어 충전되도록 별도의 충전 연결 단자(72)가 형성될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
70: 드론 90: 드론 착륙 장치
100: 착륙 본체부 110: 본체 케이스
120: 보관함 130: 착륙부
140: 화물 감지 이송부 150: 충전부
200: 통신부 300: 착륙 제어부
400: 배달 제어부

Claims (7)

  1. 주변에 위치하는 드론, 사용자 단말기 또는 택배 서버와 통신하는 통신부;
    상기 드론이 착륙할 수 있도록 형성되며, 상기 드론이 착륙시 상기 드론을 통해 배달된 화물을 감지하고 상기 화물을 이송 보관하는 착륙 본체부;
    상기 주변에 위치하는 주변 드론 중 예약된 드론이 존재하는 경우, 상기 예약 드론에게 상기 착륙 본체부의 착륙 위치 정보를 제공하여 상기 예약 드론을 상기 착륙 본체부에 착륙 제어하는 착륙 제어부; 및
    상기 착륙 본체부으로부터 상기 예약 드론의 출발 여부를 제어하며, 상기 화물의 배달 완료에 대한 정보를 상기 사용자 단말기 또는 상기 택배 서버로 송신 제어하는 배달 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 착륙 본체부는
    내부에 상기 드론 수용 공간이 형성되고, 일측에는 상기 드론이 출입할 수 있도록 개구가 형성되는 본체 케이스;
    상기 본체 케이스의 일측에 배치되며 상기 화물을 보관할 수 있도록 형성되는 보관함;
    상기 드론에 형성된 착륙 고리가 지지될 수 있도록 상기 본체 케이스에 돌출되게 형성되어 상기 드론이 착륙하는 착륙부; 및
    상기 드론이 상기 착륙부에 착륙한 상태에서 상기 드론을 통해 배달된 화물을 감지하고 상기 화물을 상기 보관함으로 이송 보관하는 화물 감지 이송부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 화물 감지 이송부는
    상기 본체 케이스 내부 공간에서 상기 착륙부의 하부에 위치하며, 상기 드론으로부터 화물을 공급받을 수 있도록 별도의 구동부에 의해 상하 이동하는 상하 이동 플레이트;
    상기 상하 이동 플레이트에 장착되어 상기 드론에 결합된 화물을 감지하는 화물 감지 센서;
    상기 상하 이동 플레이트에 공급된 화물을 상기 보관함으로 이송하는 이송 수단; 및
    상기 화물 감지 센서의 감지 신호에 따라 상기 상하 이동 플레이트 및 이송 수단을 동작 제어하는 화물 이송 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 착륙 본체부는
    상기 드론이 착륙한 상태에서 상기 드론을 충전할 수 있도록 상기 드론과 전기적으로 연결되는 충전부를 더 포함하며,
    상기 배달 제어부는 상기 예약 드론의 잔존 배터리 충전량에 대한 정보를 수신 후, 상기 예약 드론의 잔존 배터리 충전량이 임계 충전량 이하인 경우 상기 착륙 본체부으로부터 상기 예약 드론을 출발 제어 전 상기 충전부를 통해 상기 예약 드론의 배터리를 충전 제어하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 착륙 제어부는
    상기 주변 드론으로부터 수신한 안내 메시지에 포함되어 있는 착륙장치 식별자와 상기 드론 작륙 장치에 미리 할당된 기준 착륙장치 식별자를 비교하는 식별자 비교부;
    상기 수신한 착륙장치 식별자와 기준 착륙장치 식별자가 일치하는 경우 상기 주변 드론을 예약 드론으로 판단하는 예약 드론 판단부; 및
    상기 예약 드론의 현재 위치에서 상기 착륙 본체부까지의 착륙 위치 정보를 생성하도록 주기적으로 상기 예약 드론으로 착륙 안내 신호를 송신하는 신호 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 배달 제어부는
    상기 화물에 부착되어 있는 식별코드를 인식하여 상기 화물의 배송 정보를 획득하는 스캔부;
    상기 화물이 상기 보관함으로 이송 완료시, 획득한 화물 배송 정보에 기초하여 배송 완료 메시지를 상기 택배 서버 또는 상기 사용자 단말기로 송신 제어하는 배달 정보 관리부; 및
    상기 화물이 상기 보관함으로 이송 완료시, 출발 제어 메시지를 생성하여 상기 예약 드론으로 송신 제어하는 출발 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 착륙 제어부는 상기 주변에 위치하는 주변 드론 중 충전 요청 메시지를 송신하는 충전 드론이 존재하는 경우, 상기 충전 드론의 현재 위치에서 상기 착륙 본체부까지의 착륙 위치 정보를 생성하도록 주기적으로 상기 충전 드론으로 착륙 안내 신호를 송신 제어하며,
    상기 배달 제어부는 상기 충전 드론의 잔존 배터리 충전량에 대한 정보를 수신 후, 요청한 잔존 배터리 충전량으로 상기 충전 드론의 배터리를 충전 제어하는 것을 특징으로 하는 드론 착륙 장치.
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