KR20170138797A

KR20170138797A - 드론

Info

Publication number: KR20170138797A
Application number: KR1020160071081A
Authority: KR
Inventors: 김정식; 양선호; 김형록; 박중태
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2017-12-18
Also published as: US10336441B2; EP3468870A1; WO2017213392A1; EP3468870B1; US20170355453A1; EP3468870A4

Abstract

고르지 못한 지면에 의해 발생하는 양력 차이로 인한 드론의 기울어짐 나아가 전복을 방지하기 위해 양력을 생성하는 복수개의 프로펠러, 상기 복수개의 프로펠러 각각에 회전 동력을 제공하는 동력부, 지면 제1 영역까지의 거리 및 상기 제1 영역의 형상을 측정하는 지면 센싱부 및 상기 제1 영역에 착륙하는 사용자 신호를 입력 받는 경우 상기 측정된 거리 및 형상을 근거로 상기 복수개의 프로펠러의 회전비를 달리하도록 상기 동력부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

Description

드론{DRONE}

본 발명은 다수개의 프로펠러를 구비한 드론에 관한 것이다.

회전날개(rotor)를 기관으로 회전시켜 발생하는 양력으로 비행하는 항공기를 헬리콥터(helicopter)라고 한다. 이러한 헬리콥터는 사람이 탈 수 있을 정도의 일반적인 헬리콥터와 사람없이 비행하는 비교적 작은 크기의 헬리콥터인 드론(drone)이 있다. 최근 무선 통신 및 이동 단말기의 발전과 함께 드론과 이동 단말기의 기능을 복합적으로 이용한 기술이 많이 개발되고 있다.

드론을 착륙 시키는 방법에는 크게 두 가지 방법이 있다. 첫째는 사용자가 고도를 낮추는 수동 조작을 통해서 지면에 안착시키는 수동 착륙 모드를 통한 방법이 있을 수 있고, 둘째는 착륙에 대한 별도의 입력을 받아 드론이 다른 요소 등을 고려하여 지면에 안착시키는 자동 착륙 모드를 통한 방법이 있을 수 있다.

전자의 방식의 경우에는, 사용자의 고도 및 방위 입력에 대해 연속적으로 수행이 가능한 점에서 착륙에 걸리는 소요시간이 짧아질 수 있으며 추가 다른 입력을 요하지 않는다는 점에서 직관적인 조작이 가능하다는 장점이 있다.

다만, 고도가 낮아지는 경우 사용자가 착륙을 의도한 것인지 아닌지 알 수 없어 위험한 상황이 발생할 수 있으며, 착륙하는 속도를 의식적으로 제어해야 한다는 점에서 좀 더 섬세한 속력 제어를 필요로 할 수 있다.

후자의 착륙 제어가 사용되는 경우 의도하지 않은 고도 저하를 원천적으로 막아 착륙 제어 입력을 받지 않는 이상 일정 고도 이하로 낮아질 수 없도록 제한을 할 수도 있다.

드론의 고도 저하 또는 착륙 거동은 양력을 발생시키는 프로펠러의 회전수 제어에 의해 구현된다. 회전하는 프로펠러는 지면이나 프로펠러의 아래 위치하는 물질, 예를 들어 공기 등에 대해 양력을 발생시켜 고도를 유지하거나 변경할 수 있다. 고도 변경은 양력의 크기가 달라지도록 프로펠러의 회전을 제어함으로써 가능하게 된다.

착륙 입력을 받은 드론은 프로펠러의 회전수를 낮춤으로써 양력의 크기를 점차 줄여 지면에 안착할 수 있게 된다.

드론의 복수개의 프로펠러에 있어서, 복수개 프로펠러의 회전수를 서로 다르게 제어함으로써 드론의 방위를 이동시킬 수 있다. 따라서 드론의 착륙시에 수평을 유지하며 당시 자리에서 수직 하강하기 위해서는 원칙적으로 복수개의 프로펠러가 동일한 회전수를 갖도록 해야한다.

하지만, 지면이 고르지 못한 경우에 복수의 프로펠러의 회전수를 동일하게 제어하는 경우, 고르지 못한 지면에 의해 발생하는 양력의 차이가 발생하게 된다. 즉, 지면이 튀어나온 곳에 대응되는 프로펠러에 의해 생성되는 양력이 지면이 들어간 곳에 대응되는 프로펠러에 의해 생성되는 양력보다 커지게 된다.

이러한 결과로 각 영역의 양력 차이에 의해 드론이 기울어질 수 있다. 그 양력 차이가 일정 값을 초과하는 경우에는 드론이 전복될 위험이 있다.

또는 양력의 균형을 맞추어 기울어 지지 않고 평형을 유지한다고 해도 지면이 불균형 적이어서 드론의 안착이 불균형 적이어서 전복되는 경우도 발생할 수 있다.

본 발명에서는 상기 문제와 같이 드론의 착륙시에 지면의 불균형성 또는 양력 차이에 의해 발생하는 전복 문제를 해결하고자 한다.

본 발명은 전술한 문제인 드론이 불규칙한 지면에 접근하는 과정에서 발생하는 양력의 불균형성을 해결하는 것을 목적으로 한다. 또 다른 목적은 불규칙한 지면으로 인해 드론이 착륙시에 전복되는 문제를 해결하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 또는 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 측면에 따르면, 양력을 생성하는 복수개의 프로펠러, 상기 복수개의 프로펠러 각각에 회전 동력을 제공하는 동력부, 지면 제1 영역까지의 거리 및 상기 제1 영역의 형상을 측정하는 지면 센싱부 및 상기 제1 영역에 착륙하는 사용자 신호를 입력 받는 경우 상기 측정된 거리 및 형상을 근거로 상기 복수개의 프로펠러의 회전비를 달리하도록 상기 동력부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 복수개의 프로펠러는 제1 프로펠러 및 제2 프로펠러를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 프로펠러에 대응하는 지면의 제1 지점의 높이가 상기 제2 프로펠러에 대응하는 지면의제2 지점의 높이보다 높은 경우 상기 동력부로 하여금 상기 제1 프로펠러의 회전 동력을 상기 제2 프로펠러의 회전 동력보다 적게 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 드론의 고도가 제1 임계 고도 이하인 경우에 상기 복수개의 프로펠러의 회전비를 달리하도록 상기 동력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 지면 센싱부는, 상기 복수개의 프로펠러 각각에 대응하는 위치에 구비되어 수직 하방 지면까지의 거리를 측정하는 복수개의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제1 영역에 착륙하는 사용자 신호를 입력 받고 상기 측정된 복수개의 수직 하방 지면까지의 거리의 차이가 제1 임계값을 초과하는 경우 상기 착륙을 보류하고 상공에 호버링 하거나 수평 방향으로 일정 거리 이동하여 착륙하도록 상기 동력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 복수개의 센서에 대응되는 위치에 구비되어 상기 착륙시 지면에 접하는 복수개의 안착 다리를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 영역에 착륙하는 사용자 신호를 입력 받고 상기 측정된 복수개의 수직 하방 지면까지의 거리 중 가장 짧은 거리에 해당하는 값이 전체 복수개 중 과반수를 초과하는 경우 지면에 착륙하도록 상기 동력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 드론의 하단에 구비되어 상기 착륙시 지면에 접하고 지면까지의 거리에 따라 길이가 인출 또는 인입되어 수평을 유지하도록 하는 가변 다리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 가변 다리는, 제1 샤프트, 상기 제1 샤프트의 하단에 인출 또는 인입되도록 결합된 제2 샤프트, 상기 제1 샤프트 및 상기 제2 샤프트 사이에 구비된 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 가변 다리는, 제1 샤프트, 상기 제1 샤프트의 하단에 인출 또는 인입되도록 결합된 제2 샤프트 및 상기 제1 샤프트 및 상기 제2 샤프트 사이에 구비되고 상기 제어부의 제어에 의한 모터 회전과 맞물려 상기 제2 샤프트를 상기 제1 샤프트에 대해 인출 또는 인입시키는 기어를 포함하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 복수개의 프로펠러를 구비하는 제1 하우징 및 상기 제1 하우징에 요우, 피치 및 롤 회전 가능하게 결합하여 카메라를 구비하는 제2 하우징을 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1 영역에 착륙하는 사용자 신호를 입력 받는 경우 상기 측정된 상기 제1 영역의 지면 형상을 근거로 상기 제2 하우징의 요우, 피치 및 롤 회전을 제어하여 상기 제1 하우징은 지구 중심에 대해 수평이 되고, 상기 제2 하우징은 지면과 평행한 상태로 만드는 것을 특징으로 하는 드론을 제공한다.

본 발명에 따른 드론의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 지면에 착륙하기 위해 접근하는 드론이 양력 차에 의해 기울어 지지 않는 다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 높이차가 있는 지면에 수평을 유지하면서 착륙할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 지면이 일정 높이차 범위를 넘는 경우 이를 인지하여 전복을 방지한다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 의도하는 착륙 불가 지점에서 가장 가까운 착륙 지점을 찾을 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 카메라를 구비한 짐벌 구조의 하우징을 이용하여 경사면에 착륙할 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 적용 가능성의 추가적인 범위는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나 본 발명의 사상 및 범위 내에서 다양한 변경 및 수정은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있으므로, 상세한 설명 및 본 발명의 바람직한 실시 예와 같은 특정 실시 예는 단지 예시로 주어진 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명과 관련된 드론을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명과 관련된 드론의 외관의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명과 관련된 단말 장치 및 컨트롤러에 관한 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명과 관련된 드론의 통신 방식에 관한 모식도이다.
도 5는 본 발명과 관련된 드론의 착륙 과정 중 일 상태를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명과 관련된 드론의 동력 구동에 관한 모식도이다.
도 7은 본 발명과 관련된 드론의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명과 관련된 드론의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명과 관련된 드론의 일 실시 예를 도시한 것이다.
도 10(a)는 드론과 지면을 측면에서 바라본 것을, 도 10(b)는 드론과 지면을 위에서 바라본 것을 도시한 것이다.
도 11은 드론이 제1 영역에 착륙할 수 없는 경우 사용자에게 피드백을 주는 몇 가지 실시 예를 도시한 것이다.
도 12(a) 및 도 12(b)는 드론과 지면의 일 실시 예에 관한 측면도 및 정면도이다.
도 13 및 도 14는 본 발명과 관련된 드론의 일 단면도를 도시한 것이다.
도 15는 본 발명과 관련된 드론의 또다른 착륙 과정에 대한 실시 예를 순서대로 도시한 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명과 관련된 드론(100)을 설명하기 위한 블록도이다.

상기 드론(100)은 무선 통신부(110), 입력부(120), 센싱부(140), 출력부(150), 인터페이스부(160), 메모리(170), 제어부(180) 및 전원 공급부(190) 등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 구성요소들은 이동 단말기를 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 본 명세서 상에서 설명되는 드론(100)은 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다.

보다 구체적으로, 상기 구성요소들 중 무선 통신부(110)는, 드론(100)과 무선 통신 시스템 사이, 드론(100)과 다른 단말 장치 또는 컨트롤러 사이, 또는 드론(100)과 외부서버 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 무선 통신부(110)는, 드론(100)를 하나 이상의 네트워크에 연결하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다.

이러한 무선 통신부(110)는, 방송 수신 모듈(111), 이동통신 모듈(112), 무선 인터넷 모듈(113), 근거리 통신 모듈(114), 위치정보 모듈(115) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

입력부(120)는, 영상 신호 입력을 위한 카메라(121) 또는 영상 입력부, 오디오 신호 입력을 위한 마이크로폰(microphone, 122), 또는 오디오 입력부, 사용자로부터 정보를 입력받기 위한 사용자 입력부(123, 예를 들어, 터치키(touch key), 푸시키(mechanical key) 등)를 포함할 수 있다. 입력부(120)에서 수집한 음성 데이터나 이미지 데이터는 분석되어 사용자의 제어명령으로 처리될 수 있다.

센싱부(140)는 이동 단말기 내 정보, 이동 단말기를 둘러싼 주변 환경 정보 및 사용자 정보 중 적어도 하나를 센싱하기 위한 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 센싱부(140)는 근접센서(141, proximity sensor), 조도 센서(142, illumination sensor), 터치 센서(touch sensor), 가속도 센서(acceleration sensor), 자기 센서(magnetic sensor), 중력 센서(G-sensor), 자이로스코프 센서(gyroscope sensor), 모션 센서(motion sensor), RGB 센서, 적외선 센서(IR 센서: infrared sensor), 지문인식 센서(finger scan sensor), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 광 센서(optical sensor, 예를 들어, 카메라(121 참조)), 마이크로폰(microphone, 122 참조), 배터리 게이지(battery gauge), 환경 센서(예를 들어, 기압계, 습도계, 온도계, 방사능 감지 센서, 열 감지 센서, 가스 감지 센서 등), 화학 센서(예를 들어, 전자 코, 헬스케어 센서, 생체 인식 센서 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 명세서에 개시된 이동 단말기는, 이러한 센서들 중 적어도 둘 이상의 센서에서 센싱되는 정보들을 조합하여 활용할 수 있다.

후술할 수평 센싱부 및 지면 센싱부 또한 상기 센싱부(140)에 포함될 수 있다. 수평 센싱부 및 지면 센싱부는 본 발명의 특징을 수행하는 기능적인 측면에서 정의한 것에 해당하므로 상술한 센싱부의 하위 구성과 중복될 수 있다.

출력부(150)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 디스플레이부(151), 음향 출력부(152), 햅팁 모듈(153), 광 출력부(154) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 디스플레이부(151)는 터치 센서와 상호 레이어 구조를 이루거나 일체형으로 형성됨으로써, 터치 스크린을 구현할 수 있다. 이러한 터치 스크린은, 드론(100)과 사용자 사이의 입력 인터페이스를 제공하는 사용자 입력부(123)로써 기능함과 동시에, 드론(100)과 사용자 사이의 출력 인터페이스를 제공할 수 있다.

드론(100)은 상술한 바와 같이 일반적으로 다른 단말 장치 또는 컨트롤러와 무선 통신을 통해 제어되는 것이 일반적이고, 따라서 드론에 관련된 정보는 다른 단말 장치 또는 컨트롤러를 통해 출력하게 되고 최소한의 정보만 드론(100)의 출력부(150)를 통해 출력될 수 있다.

인터페이스부(160)는 드론(100)에 연결되는 다양한 종류의 외부 기기와의 통로 역할을 수행한다. 이러한 인터페이스부(160)는, 유/무선 헤드셋 포트(port), 외부 충전기 포트(port), 유/무선 데이터 포트(port), 메모리 카드(memory card) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트(port), 오디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 비디오 I/O(Input/Output) 포트(port), 이어폰 포트(port) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 드론(100)에서는, 상기 인터페이스부(160)에 외부 기기가 연결되는 것에 대응하여, 연결된 외부 기기와 관련된 적절할 제어를 수행할 수 있다.

또한, 메모리(170)는 드론(100)의 다양한 기능을 지원하는 데이터를 저장한다. 메모리(170)는 드론(100)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 드론(100)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다. 또한 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는, 드론(100)의 기본적인 기능을 위하여 출고 당시부터 드론(100)상에 존재할 수 있다. 한편, 응용 프로그램은, 메모리(170)에 저장되고, 드론(100) 상에 설치되어, 제어부(180)에 의하여 드론(100)의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.

제어부(180)는 상기 응용 프로그램과 관련된 동작 외에도, 통상적으로 드론(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 위에서 살펴본 구성요소들을 통해 입력 또는 출력되는 신호, 데이터, 정보 등을 처리하거나 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동함으로써, 사용자에게 적절한 정보 또는 기능을 제공 또는 처리할 수 있다.

또한, 제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 응용 프로그램을 구동하기 위하여, 도 1과 함께 살펴본 구성요소들 중 적어도 일부를 제어할 수 있다. 나아가, 제어부(180)는 상기 응용 프로그램의 구동을 위하여, 드론(100)에 포함된 구성요소들 중 적어도 둘 이상을 서로 조합하여 동작시킬 수 있다.

전원공급부(190)는 제어부(180)의 제어 하에서, 외부의 전원, 내부의 전원을 인가 받아 드론(100)에 포함된 각 구성요소들에 전원을 공급한다. 이러한 전원공급부(190)는 배터리를 포함하며, 상기 배터리는 내장형 배터리 또는 교체가능한 형태의 배터리가 될 수 있다.

상기 각 구성요소들 중 적어도 일부는, 이하에서 설명되는 다양한 실시 예들에 따른 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법을 구현하기 위하여 서로 협력하여 동작할 수 있다. 또한, 상기 이동 단말기의 동작, 제어, 또는 제어방법은 상기 메모리(170)에 저장된 적어도 하나의 응용 프로그램의 구동에 의하여 이동 단말기 상에서 구현될 수 있다.

도 2는 본 발명과 관련된 드론(100)의 외관의 일례를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 드론(100)은 프로펠러 가드(210), 프로펠러(220), 본체(230) 및 카메라(240) 등을 포함할 수 있다. 다만, 도 2에 도시된 드론(100)의 모양으로 본 발명의 권리범위가 제한되는 것은 아니다. 즉, 2개의 프로펠러가 같은 축을 형성하여 구동하는 동축반전식 드론(100)에서부터 여러 개의 프로펠러가 다른 축 상에서 회전하여 양력을 발생하는 방식 드론(100)까지 포함할 수 있다. 3개의 프로펠러를 사용하는 트라이 콥터, 도 2에 도시된 바와 같이 4개의 프로펠러를 사용하는 쿼드 콥터 및 8개의 프로펠러를 사용하는 옥타 콥터 등 다양한 헬리콥터 형태 또는 비행기 형태의 드론(100)에 본 발명이 적용 가능하다.

프로펠러 가드(210)는 프로펠러(220)의 동작으로 인하여 사람이나 동물이 다치는 경우를 방지하기 위한 구성이며, 필요에 따라 생략될 수 있다. 프로펠러(220) 및 카메라(240)는 제어부(180, 도 1참조)의 제어 신호에 반응하여 동작하고, 본체(230)에는 다른 단말 장치 또는 컨트롤러와 통신 가능한 무선 통신 모듈을 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 카메라(240)는, 본체(230) 제어부(180, 도 1참조)의 제어 신호와는 다른 별도의 제어 신호를 이용하여 상세한 움직임(motion)이 제어될 수도 있다.

도 2는 일체형의 본체(230)를 도시하고 있지만, 필요에 따라 3축 회전 가능한 카메라의 구비를 위해 프로펠러(220)를 구비한 제1 하우징 및 짐벌 구조로 제1 하우징에 결합하고 카메라를 구비하는 제2 하우징으로 구성된 분리형 구조를 가질 수도 있다.

또한 드론(100)은 지면에 안착했을 때 안정적으로 서있기 위한 안착 다리(240)가 구비될 수 있다. 안착 다리(240)는 3개 이상의 다리 형태로 다방향으로 펼쳐져 구비될 수 있다. 안착 다리(240)는 형상이 고정된 구조로 구비될 수도 있으나, 필요에 따라 접히는 폴딩형 구조로 구비될 수도 있으며, 또는 후술하는 바와 같이 인출 또는 인입되는 형태로 구비될 수도 있다.

도 3은 본 발명과 관련된 단말 장치(310) 및 컨트롤러(320)에 관한 일 실시 예를 도시한 것이다.

드론(100)의 구동, 드론(100)의 상태 정보 및 드론(100)으로부터 발생한 컨텐츠 정보 등은 단말 장치(310) 및 컨트롤러(320)와 같은 주변 장치(300)에 의해 제어되거나 출력될 수 있다.

단말 장치(310)는 컨트롤러(320)의 단말기 거치대(321)에 착탈 결합하여 고정될 수 있다. 단말 장치(310)는 주로 드론(100)이 촬영한 영상을 출력하는 역할을 수행할 수 있으며, 필요에 따라 드론(100)의 구체적인 설정 및 제어를 단말 장치(310)를 통해 구현할 수 있다.

단말 장치(310)는 모바일 단말기와 같은 범주에 포함될 수 있다. 또는 근거리 통신을 수행하는 단말기가 될 수도 있다.

컨트롤러(320)는 주로 드론(100)의 이동에 관한 구동을 제어하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 드론(100)의 전원 온/오프, 고도 변경, 방위 변경의 입력을 할 수 있다.

드론(100)의 고도 변경, 방위 변경은 개시된 적어도 하나 이상의 조그키(322)에 의해 수행될 수 있다.

조그키(322)는 부피 등을 고려하여 하나로 구비될 수 있다. 하나로 구비된 조그키는 상하 입력, 틸팅 입력, 회전 입력 등을 통해 드론(100)의 고도 변경 및 방위 변경의 입력 등을 수행할 수 있다.

도 3은 두개의 조그키(322)를 구비한 실시 예를 도시하고 있다. 두개의 조그키(322)로 구비되는 경우에는 드론(100)의 고도 변경과 방위 변경을 양손을 사용하여 동시에 입력할 수 있는 장점이 있다.

컨트롤러(320)는 별도로 GPS 모듈을 장착하고 있을 수 있으며, 별도의 전원 공급부를 구비하는 것이 일반적이다.

컨트롤러(320)는 경우에 따라 전원 온/오프, 자동 착륙을 제어하는 입력부로서 입력 버튼(323)을 포함할 수 있다. 자동 착륙에 대한 입력 버튼(323)은 현재 드론(100)이 떠있는 방위에서 그대로 착륙하도록 하는 기능을 수행할 수도 있고, 또는 컨트롤러(320)가 있던 위치의 근처 방위로 되돌아와 착륙하도록 하는 기능을 수행할 수도 있다.

다만 본 발명에서 설명되는 단말 장치(310) 및 컨트롤러(320)는 반드시 이러한 실시 예에 한정되지 않으며, 드론(100)과 연동하여 드론(100)의 위치를 이동 시키는 기능을 포함하면 족하다. 다만, 후술하는 내용과 같이 별도 입력에 따라 자동으로 착륙하는 입력을 받는 실시 예에서는 해당 입력을 위한 사용자 입력부를 필수 구성요소로 포함할 수 있다.

도 4(a) 및 도 4(b)는 본 발명과 관련된 드론(100)의 통신 방식에 관한 모식도이다.

드론(100)은 도 4(a)와 같이 단말 장치(310) 및 컨트롤러(320)와 같은 주변 장치(300)와 각각 연결될 수 있다. 이 경우 드론(100)은 단말 장치(310) 또는 컨트롤러(320)에 의해 직접적으로 동작이 제어될 수도 있고, 또는 단말 장치(310)로부터 송신된 제어 신호 또는 정보가 컨트롤러(320)를 통해 드론(100)에 간접적으로 전달되거나 그 반대가 될 수도 있다.

드론(100), 단말 장치(310) 및 컨트롤러(320)가 상호간에 직접적으로 통신 연결되는 경우, 다른 장치를 통할 필요 없이 양 장치 간의 데이터 동기화(Sync)가 가능하여 유기적인 동작 수행이 가능하다. 예를 들어, 컨트롤러(320)의 드론(100)에 대한 제어 신호 및 단말 장치(310)의 드론(100)에 대한 제어 신호가 드론(100) 내에서 충돌하는 오입력을 방지할 수 있다.

또는 도 4(b)와 같이 드론(100)은 다른 단말 장치(310) 및 컨트롤러(320)와 개별적으로 통신할 수도 있다. 컨트롤러(320) 또는 단말 장치(310)가 각각 독립적으로 드론(100)을 제어할 수 있으며, 컨트롤러(320)는 단말 장치(310)와 직접적으로 통신할 수 없다.

드론(100)이 촬영한 영상 등은 단말 장치(310)의 디스플레이부를 통해 출력될 수 있다. 도 5(b)와 같은 통신 방식으로 수행되는 경우, 컨트롤러(320) 및 단말 장치(310)는 통신을 위한 모듈의 간소화가 가능하여 비용의 절감 효과가 있으며, 전력 소모를 최소화 할 수 있다는 장점이 있다.

컨트롤러(320)의 제어 신호와 단말 장치(310)의 제어 신호가 충돌하여 드론(100)의 구동에 모순이 발생하는 경우, 드론(100)에 구비된 제어부(180, 도 1참조)를 통해 기 설정된 우선순위에 의해 동작을 수행할 수 있다.

이하 설명에서는 단말 장치(310) 또는 컨트롤러(320)를 통해 드론(100)의 움직임을 제어하는 것을전제로 설명한다.

도 5는 본 발명과 관련된 드론(100)의 착륙 과정 중 일 상태를 도시한 것이다.

드론(100)을 착륙 시키는 방법에는 크게 두 가지 방법이 있다. 첫째는 사용자가 고도를 낮추는 수동 조작을 통해서 지면(400)에 안착시키는 수동 착륙 모드를 통한 방법이 있을 수 있고, 둘째는 착륙에 대한 별도의 입력을 받아 드론(100)이 다른 요소 등을 고려하여 지면(400)에 안착시키는 자동 착륙 모드를 통한 방법이 있을 수 있다.

드론(100)의 고도 저하 또는 착륙 거동은 양력을 생성하는 프로펠러(211)의 회전수 제어에 의해 구현된다. 회전하는 프로펠러(211)는 지면(400)이나 프로펠러(211)의 아래 위치하는 물질, 예를 들어 공기 등에 대해 양력을 생성하여 고도를 유지하거나 변경할 수 있다. 고도 변경은 양력의 크기가 달라지도록 프로펠러(211)의 회전을 제어함으로써 가능하게 된다.

착륙 입력을 받은 드론(100)은 프로펠러(211)의 회전수를 낮춤으로써 양력의 크기를 점차 줄여 지면(400)에 안착할 수 있게 된다.

드론(100)의 복수개의 프로펠러(211)에 있어서, 복수개 프로펠러(211)의 회전수를 서로 다르게 제어함으로써 드론(100)의 방위를 이동시킬 수 있다. 따라서 드론(100)의 착륙시에 수평을 유지하며 당시 자리에서 수직 하강하기 위해서는 원칙적으로 복수개의 프로펠러(211)가 동일한 회전수를 갖도록 해야한다.

하지만, 지면(400)이 고르지 못한 경우에 복수의 프로펠러(211)의 회전수를 동일하게 제어하는 경우, 도 5(a)와 같이 고르지 못한 지면(400)에 의해 발생하는 양력의 차이가 발생하게 된다. 즉, 지면(400)이 튀어나온 곳에 대응되는 프로펠러(211)에 의해 생성되는 양력이 지면(400)이 들어간 곳에 대응되는 프로펠러(211)에 의해 생성되는 양력보다 커지게 된다.

이러한 결과로 도 5(b)의 상태와 같이 각 영역의 양력 차이에 의해 드론(100)이 기울어질 수 있다. 그 양력 차이가 일정 값을 초과하는 경우에는 드론(100)이 전복될 위험이 있다.

또는 양력의 균형을 맞추어 기울어 지지 않고 평형을 유지한다고 해도 지면(400)이 불균형 적이어서 드론(100)의 안착이 불균형 적이어서 전복되는 경우도 발생할 수 있다.

본 발명에서는 상기 문제와 같이 드론(100)의 착륙시에 지면(400)의 불균형성 또는 양력 차이에 의해 발생하는 전복 문제를 해결하고자 한다.

도 6은 본 발명과 관련된 드론(100)의 동력 구동에 관한 모식도이다.

복수개의 프로펠러(211)는 회전에 의해 양력을 생성할 수 있다.

동력부(230)는 복수개의 프로펠러(211)의 회전 동력을 제공하는 역할을 할 수 있으며, 대표적인 예로 모터(231)를 들 수 있다. 동력부(230)의 모터(231)는 복수개의 각 프로펠러(211)에 대응되는 개수로 구비되어 각 프로펠러(211)의 회전수를 독립적으로 조절하여 각 프로펠러(211)의 회전비를 달리할 수 있다.

제어부(180)는 동력부(230)를 통해 복수개의 프로펠러(211)의 회전수를 조절할 수 있다.

수평 센싱부(221)는 중력 방향에 대해 드론(100)의 기울어짐 정도를 측정할 수 있다. 따라서 지면(400)에 대한 수평 여부를 판단할 수 있다. 이때 지면(400)은 중력 방향에 대해 수직인 방향을 지면(400) 방향으로 연산할 수 있다.

수평 센싱부(221)가 측정한 드론(100)의 기울어짐 정도를 근거로 드론(100)은 각 프로펠러(211)의 회전비를 달리하여 양력 차이를 발생시켜 수평을 유지하게 할 수 있다. 즉, 후술할 지면 센싱부(222)를 통한 드론(100)의 기울기 제어는 사전적 피드백의 기능을 한다고 볼 수 있는 반면, 수평 센싱부(221)를 통한 드론(100)의 기울기 제어는 사후적 피드백의 기능을 한다고 볼 수 있다.

수평 센싱부(221)의 일 예로 자이로스코프(Gyroscope) 센서를 들 수 있다.

지면 센싱부(222)는 적어도 일 영역의 지면(400) 형상을 파악할 수 있다. 지면 센싱부(222)에 대한 자세한 내용은 후술하도록 한다.

도 7은 본 발명과 관련된 드론(100)의 일 실시 예를 도시한 것이다.

지면 센싱부(222)는 적어도 일 영역까지의 거리 및 적어도 일 영역의 형상을 측정할 수 있다. 지면 센싱부(222)가 측정하는 적어도 일 영역은 착륙 지점을 포함하는 특정 제1 영역을 의미할 수 있다. 제1 영역은 좁게는 드론(100)이 직접적으로 착륙하게 될 영역이 될 수도 있고, 넓게는 드론(100)이 잠재적으로 착륙하게 될 수 있는 영역을 의미할 수도 있다.

일 예로 도 7(a)의 제1 영역은 드론(100)에 구비된 복수의 지면 센싱부(222)의 수직 하방의 지점을 경계로 하는 영역을 의미할 수 있다.

지면 센싱부(222)는 레이저 센서 또는 초음파 센서를 포함할 수 있다. 하지만 반드시 이러한 센서에 한정되지 않으며, 거리를 파악할 수 있는 비광학, 광학 계의 모든 센서를 포함할 수 있다.

지면 센싱부(222)의 센서는 목적하는 방향에 대해 반사되어 오는 시간을 측정함으로써 센서로부터 해당 방향에 대한 거리를 측정할 수 있다.

이러한 센서가 복수개 구비되어 여러 지점에 대한 거리를 측정하는 경우 이를 취합하여 지면 일 영역의 전체 형상을 측정할 수 있다.

도 7(a)와 같이 지면 센싱부(222)는 복수개의 센서를 포함할 수 있다. 복수개의 지면 센싱부(222)는 수직 하방에 대한 거리를 측정함으로써 지면(400)의 단차 또는 기울기 여부를 대략적으로 판단할 수 있다. 복수개의 지면 센싱부(222)가 틸팅 가능한 경우에는 도시한 제1 영역보다 더 넓은 영역의 지면(400) 형상을 파악할 수도 있다. 지면 센싱부(222)는 레이저 센서 또는 초음파 센서 등을 포함할 수 있다.

지면 센싱부(222)가 단수개로 구비되는 경우 지면 센싱부(222)의 각도를 틸팅 시켜 수직 하방 외에 다른 방향을 센싱한다 하더라도 도 7(b)와 같이 지면(400)의 형상에 따라 정확하게 측정하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.

따라서 지면 센싱부(222)는 단수개 구비되는 경우보다 복수개로 구비되는 것이 바람직하다. 나아가 드론(100)의 바깥 영역에 분산되어 구비되면 제1 영역에 대한 지면(400) 형상을 더욱 정확하게 측정할 수 있다.

지면 센싱부(222)는 복수개의 프로펠러(221)의 개수와 동일한 개수의 센서로 구비되어 각 프로펠러(221)와 대응하는 위치에 구비될 수 있다. 특히 지면 센싱부(222) 및 지면 센싱부(222)와 대응되는 프로펠러(221)는 동일 수직선상에 일치하도록 구비될 수 있다. 지면 센싱부(222)와 프로펠러(221)가 동일 수직선상에 위치하는 경우 지면 센싱부(222)가 센싱한 수직 하방 지면까지의 거리를 근거로 대응되는 프로펠러(221)에 그대로 피드백을 줄 수 있으므로 오차발생률을 줄일 수 있다.

지면 센싱부(222)는 비전 센서를 포함할 수도 있다. 비전 센서는 제1 영역의 형상을 좀 더 구체적으로 파악할 수 있다. 즉, 타 센서와 비교하여 센서가 바라보고 있는 방향에 대해 좀 더 넓게 센싱이 가능하다. 따라서 전술한 센서들과 달리 방향을 틀지 않고도 유사한 측정효과를 가져올 수 있다.

비전 센서의 대표적인 예로 옵티컬 플로우 센서(Optical Flow Sensor;OFS)를 예로 들 수 있고, 또는 RGB 센서 및 IR 센서를 이용하는 키넥트(Kinect) 등을 포함할 수도 있다. 상기 비전 센서는 전술한 특정 지면 센싱부(222)와 비교하여 상대적으로 넓은 영역의 지면(400) 형상을 파악할 수 있다.

도 8은 본 발명과 관련된 드론(100)의 일 실시 예를 도시한 것이다.

제1 영역에 착륙하는 사용자 신호를 입력 받은 드론(100)의 과정을 설명하도록 한다.

지면 센싱부(222)에 의해 센싱한 지면(400)의 높이가 일정하지 않은 경우 제어부(180)는 복수개의 프로펠러(211)의 회전수를 달리하도록 동력부(230)를 제어할 수 있다.

즉, 제어부(180)는 지면 센싱부(220)에 의해 측정된 제1 영역까지의 거리 또는 제1 영역의 형상을 근거로 복수개의 프로펠러(211)의 회전비를 달리하도록 동력부(230)를 제어할 수 있다.

도 8(a)에 있어서 좌측에 보이는 프로펠러(211)를 제1 프로펠러(211-1), 우측에 보이는 프로펠러(211)를 제2 프로펠러(211-2)라 하고, 제1 프로펠러(211-1)와 대응되는 지면의 지점을 제1 지점(400-1), 제2 프로펠러(211-2)와 대응되는 지면의 지점을 제2 지점(400-2)라고 정의한다.

여기서 대응된다는 의미는 각 지점이 각 프로펠러에 대해 수직 하방 또는 수직 하방 부근에 위치함을 의미할 수 있다.

지면 센싱부(222)에 의해 측정된 제1 지점(400-1)의 높이가 제2 지점(400-2)의 높이보다 높은 경우, 드론(100)의 제1 지면 센싱부(222-1)가 측정한 거리보다 제2 지면 센싱부(222-2)가 측정한 거리가 더 짧게 된다.

즉 거리가 짧다는 의미는 지면의 높이가 높다는 것과 동일한 의미가 될 수 있고, 거리가 멀다는 의미는 지면의 높이가 낮다는 것과 동일한 의미가 될 수 있다.

평상시와 같이 드론(100)의 제1 및 제2 프로펠러(211-1, 211-2)를 동일한 회전속도로 회전시키는 경우 상대적으로 거리가 더 짧은 제1 프로펠러(211-1)가 더 큰 저항으로 인해 더 큰 양력을 발생시키게 된다. 이러한 작용으로 인해 도 8(b)와 같이 드론(100)은 우측으로 기울어질 수 있다.

이러한 기울어짐을 방지하기 위해 도 8(c)와 같이 드론(100)의 제어부(180)는 동력부(230)로 하여금 제1 프로펠러(211-1)에 제2 프로펠러(211-2)보다 상대적으로 작은 회전수의 회전 동력을 제공하도록 할 수 있다.

이를 통해 드론(100)은 불규칙한 지면(400)에 접근한 경우에도 기울어 짐 없이 지면(400)에 다가갈 수 있다.

자동 착륙 모드에 있어서, 드론(100)이 지면(400)으로부터 충분한 고도 상에 위치해 있는 경우에까지 지면(400)의 각 지점 높이차를 고려하여 프로펠러(211) 회전비를 달리할 필요가 없다. 따라서 상기 제어부(180, 도 1참조)의 프로펠러(211) 회전비를 달리하는 제어는 제1 임계 고도 이하인 경우에 적용할 수 있다.

나아가, 제1 임계 고도 이하인 경우를 전제로 고도가 낮아질수록, 그리고 지점의 높이 차가 클수록 각 프로펠러(211)의 회전비를 크게 할 수 있다.

또 사용자가 드론(100)의 고도를 수동적으로 낮추어 지면(400)에 접근하는 수동 착륙 모드의 경우, 착륙을 의도하는 것인지 계속 비행하는 것인지 의도를 알 수 없다. 따라서 착륙을 의도하는 것이라는 가상의 높이를 설정할 필요가 있다. 따라서 지면 센싱부(222)가 측정한 지면(400)까지의 거리가 특정 거리 이하인 경우에만 드론(100)의 수평을 맞추기 위해 동력부(230)를 제어하는 과정을 수행할 수 있다.

드론(100)이 지면(400) 근처에 수평을 유지하며 접근한 이후 드론(100)이 지면(400)에 완전히 안착하는 과정을 설명한다.

도 9는 본 발명과 관련된 드론(100)의 일 실시 예를 도시한 것이다.

도 9(a)와 같이 만약 좌측 및 우측의 높이 차가 크지 않은 경우에는 드론(100)이 고르지 못한 지면(400)에 안착하더라도 일정 각도 기울어진 상태로 안착이 될 것이므로 문제가 되지 않을 수 있다.

하지만 도 9(b)와 같이 좌측 및 우측의 높이 차가 제1 임계값을 초과하는 경우 드론(100)은 전복되게 된다. 제1 임계값은 드론(100)의 무게 중심, 지면(400)의 높이 차 등이 전복 여부의 주요 결정 요소가 되며, 무게 중심은 정해진 값이 되므로 제1 임계값은 특정될 수 있다.

이러한 경우 드론(100)이 전복하며 착륙하지 않는 방안을 살펴보도록 한다.

-제1 실시 예-

도 10(a)는 드론(100)과 지면(400)을 측면에서 바라본 것을, 도 10(b)는 드론(100)과 지면(400)을 위에서 바라본 것을 도시한 것이다.

드론(100)은 현재 지점에 착륙하는 것이 전복될 위험이 있는 것으로 계산하는 경우, 즉, 복수개의 지면 센싱부(222)가 측정한 수직 하방 지면(400)까지의 거리 차이가 제1 임계값을 초과하는 경우, 제어부(180)는 드론(100)의 착륙을 보류하고 상공에 호버링 하거나 호버링 상태를 유지하며 다른 지점으로 방위를 변경, 즉 수평 방향으로 일정 거리 이동하여 착륙하도록 동력부(230)를 제어할 수 있다.

여기서 수직 하방이란 드론(100)을 기준으로 아래 방향을 의미할 수도 있고, 또는 지구 중심 방향을 의미할 수 있다. 또 호버링이란 고도를 유지한 채로 정지하거나 방위만을 변경하며 이동하는 것을 의미할 수 있다.

제1 영역 주변의 무작위의 특정 지점인 제2 영역까지의 경로 제1 경로를 따라 방위를 이동하면서 연속적으로 제1 임계값 이하의 영역이 나타날 때까지 이동할 수 있다.

제1 영역에서 제2 영역으로 이동하는 제1 경로 과정에서 제1 임계값 이하를 만족하는 영역이 측정되는 경우 드론(100)은 지면(400)에 안착할 수 있다.

하지만 제2 영역까지 이동하는 제1 경로 중 제1 임계값 이하를 만족하는 영역이 측정되지 않은 경우 드론(100)은 제1 영역을 중심으로 하되 제1 영역 보다 더 큰 원을 형성하는 제2 경로로 회전할 수 있다.

제2 경로를 회전하는 동안 제1 임계값 이하를 만족하는 영역이 측정되는 경우 마찬가지로 드론(100)은 지면(400)에 안착할 수 있다.

제2 경로 상에서 제1 임계값 이하를 만족하는 영역을 측정하지 않은 경우 드론(100)은 제1 경로의 연장선 상인 제3 경로의 일 지점 제3 영역까지 이동하여 이전 이동 패턴과 동일하게 이동하며 착륙할 지점을 측정할 수 있다.

상기 이동 방식은 사용자가 드론(100)을 착륙시키기 원했던 제1 영역으로부터 가장 가까운 영역을 탐색해 나가는 과정에 해당한다는 점, 착륙 영역을 찾기 위한 이동 거리가 비교적 짧을 수 있다는 점에서 상승 효과가 있을 수 있다.

-제2 실시 예-

도 11은 드론(100)이 제1 영역에 착륙할 수 없는 경우 사용자에게 피드백을 주는 몇 가지 실시 예를 도시한 것이다.

드론(100)이 측정한 제1 영역의 높이 차가 제1 임계값을 초과하는 경우, 드론(100)은 제1 영역에서 일정 높이 고도를 유지한 상태를 유지하는 비행을 하면서 착륙 불가능 알림을 수행할 수도 있다. 착륙 불가능 알림은 디스플레이를 구비한 경우 시각적인 알림이 될 수도 있고, 또는 스피커 등을 이용한 소리를 통한 알림이 될 수도 있다. 또는 진동 알림이 될 수도 있다.

일 예로 드론(100)의 착륙 불가능의 신호로서 도 11(a)와 같이 드론(100)이 위치하는 고도에서 더 위로 팅겨져 올라갔다 다시 원 고도로 하강하는 바운싱 피드백을 줄 수도 있다. 사용자는 바운싱 피드백을 통해 해당 제1 영역에 착륙할 수 없음을 더욱 직관적으로 알 수 있다.

알림은 드론(100)을 통해 직접적으로 발생하거나 또는 도 11(b)와 같이 드론(100)의 무선통신부를 통해 드론(100)을 제어하는 단말 장치(310) 또는 컨트롤러(320)와 같은 주변 장치(300)를 통해 간접적으로 발생할 수도 있다.

또는 컨트롤러(320)의 착륙 입력을 수행하는 버튼을 비활성화 시키는 방법으로 피드백을 수행할 수도 있다. 예를 들어, 컨트롤러에서 드론(100)의 움직임을 제어하는 터치 스크린이 구비된 경우, 드론(100)의 착륙을 수행하는 터치 스크린 상의 아이콘을 반투명화 시키고 입력이 되지 않도록 비활성화 시킬 수 있다. 이러한 착륙 입력에 대한 비활성화는 드론(100)이 하강하기 이전의 기존 고도 상태에서도 연속적으로 확인할 수 있다는 점에서, 착륙이 불가능한 제1 영역의 상공에서 불필요하게 드론(100)이 하강하는 움직임을 가질 필요가 없다는 점에서 효율적일 수 있다.

또는 도 11(c)와 같이 제1 영역 부근에서 가장 가까운 착륙 지점을 찾아 단말 장치(310) 또는 컨트롤러(320)의 디스플레이(311)에 좌표(3111) 출력의 방식으로 표시할 수도 있다. 이어 사용자가 해당 좌표(3111)를 터치 등 입력하는 경우 좌표(3111)에 대응되는 지점으로 이동하여 착륙할 수 있다.

다만 이렇게 제1 영역 부근에서 가장 가까운 착륙 지점을 찾는 것은 상술한 비전 센서 등을 이용하거나 틸팅 가능한 지면 센싱부(222)를 회전 시켜 드론(100)의 수직 하방을 포함하는 넓은 영역에 대해 지면(400) 형상의 측정이 가능한 경우를 전제로 할 수 있다.

-제3 실시 예-

도 12(a) 및 도 12(b)는 드론(100)과 지면(400)의 일 실시 예에 관한 측면도 및 정면도이다.

드론(100)이 측정한 제1 영역의 지점에 대한 높이 차가 제1 임계값을 초과하더라도 지면(400)에 착륙 가능한 경우가 있을 수 있다.

안착 다리(240)는 복수개의 프로펠러(221) 또는 지면 센싱부(222)의 복수개의 센서의 개수와 동일한 개수로 구비되어 각 프로펠러(221) 또는 복수개의 센서와 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 대응되는 위치라 함은 드론(100)의 수직 방향으로 동일선상에 위치되는 것을 의미할 수도 있다.

지면(400)에 접하도록 구비된 복수개의 안착 다리(240)가 드론(100)에 구비되어 있는 경우, 일부 안착 다리(2401)가 안착될 지점(4001)과 나머지 안착 다리(2402)가 안착될 지점(4002)의 높이 차가 제1 임계값을 초과하더라도 일부 안착 다리(2401)에 대응되는 지점들의 높이 차가 제1 임계값 이하인 경우 안착이 가능할 수 있다.

예를 들어, 안착 다리(240)가 드론(100)의 네 개의 프로펠러(221)에 대응하여 네 개의 안착 다리(240)가 네 방향으로 구비된 경우, 그 중 하나의 안착 다리(240)에 대응되는 지면(400)의 높이와 나머지 세 개의 안착 다리(240)에 대응되는 지면(400)의 높이가 제1 임계값을 초과하더라도 나머지 세 개의 안착 다리(240)에 대응되는 지면(400)간의 높이 차가 제1 임계값 이하인 경우 지면(400)에 안착하더라도 세 개의 안착 다리(240)에 의해 지면(400)을 지탱할 수 있다.

즉, 제어부(180)는 측정된 복수개의 수직 하방 지면까지의 거리 중 가장 짧은 거리에 해당하는 값이 전체 복수개 중 과반수를 초과하는 경우 착륙하도록 동력부(230)를 제어할 수 있다.

제1 내지 제3 실시 예와 달리, 드론(100)은 균형적인 착륙을 위해 다리의 길이가 물리적으로 가변하는 구조를 가질 수 있다. 즉, 드론(100)은 가변 다리를 구비할 수 있다.

즉, 후술하는 가변 다리는 드론(100)에 구비된 안착 다리 중 적어도 하나 이상의 다리 길이가 가변할 수 있는 경우를 의미할 수 있다.

-제4 실시 예-

도 13 및 도 14는 본 발명과 관련된 드론(100)의 일 단면도를 도시한 것이다.

드론(100)은 서로 길이가 상이하게 인출 또는 인입 가능한 가변 다리를 구비하여 착지하는 지면(400)의 형상에 맞추어 가변 다리를 조절함으로써 드론(100)의 수평을 유지하며 지면(400)에 안착될 수 있다.

가변 다리는 제1 샤프트(241), 제2 샤프트(242) 및 스프링 등으로 구성될 수 있다. 가변 다리의 제1 샤프트(241)는 드론(100)의 하단에 구비될 수 있다. 제1 샤프트(241)는 제2 샤프트(242)가 내측에 인입 또는 인출되도록 중공부를 형성할 수 있다.

제2 샤프트(242)는 제1 샤프트(241)의 하단에 인출 또는 인입되도록 결합될 수 있다. 제2 샤프트(242)는 지면(400)에 직접적으로 닿는 역할을 수행할 수 있다.

-제4-1 실시 예-

드론(100)은 안착 다리(240)는 스프링(243)을 구비한 가변 다리를 포함할 수 있다.

스프링(243)은 제1 샤프트(241)와 제2 샤프트(242)의 사이에 실장되어 제2 샤프트(242)를 하단으로 밀어내는 역할을 할 수 있다.

지면에 닿지 않은 상태에서 제2 샤프트(242)는 제1 샤프트(241)에 대해 최대로 인출되어 구비될 수 있다.

드론(100)이 지면(400)에 착륙하면서 안착 다리(240)가 바닥에 지지 되는 경우 바닥의 형상에 대응되어 일부 안착 다리(240)의 제2 샤프트(242)만 압축되어 드론(100)의 전체 균형을 유지할 수 있다.

-제4-2 실시 예-

도 14(a) 내지 도 14(d)는 리니어 액츄에이터를 구비한 안착 다리(240)를 이용하여 지면(400)에 착륙하는 과정에 대한 일 실시 예를 순서대로 도시한 것이다.

제4-1 실시 예의 스프링 구조와 달리 안착 다리(240)는 리니어 액츄에이터를 구비한 가변 다리로 구비될 수도 있다. 예를 들어, 모터와 피니언 기어의 결합을 통해 제2 샤프트(242)가 제1 샤프트(241)로부터 인출 또는 인출될 수 있다. 리니어 액츄에이터를 통한 제2 샤프트(242)의 인출은 수평 센싱부(221)를 통해 수평을 유지하면서 행해질 수 있다.

착륙 입력을 받은 드론(100)은 제2 샤프트(242)가 제1 샤프트(241)에 인입한 상태로 지면(400)에 접근할 수 있다. 복수의 가변 다리 중 제일 먼저 지면(400)에 닿은 가변 다리는 제2 샤프트(242)가 인출되지 않고 그 상태를 유지한다. 나머지 가변 다리는 제2 샤프트(242)를 모터와 기어의 결합을 통해 제1 샤프트(241)로부터 서서히 인출 시키고, 각각의 제2 샤프트(242)가 지면(400)을 지지하게 될 때까지 인출 시킬 수 있다.

제2 샤프트(242)가 지면(400)을 지지했는지 여부는 제2 샤프트(242)의 인출로 인해 드론(100)의 수평이 무너지는지 여부를 통해 알 수 있다. 예를 들어, 제2 샤프트(242) 중 어느 하나가 인출되어 지면(400)을 지지하고, 나아가 더 인출되는 경우 도 14(c)와 같이 드론(100)의 수평이 무너질 수 있다.

제어부(180)는 수평 센싱부(221)를 통해 이를 감지하여 더 인출된 제2 샤프트(242)의 인출을 막거나 다시 일정 거리 인입하도록 모터를 제어할 수 있다. 동일한 방식으로 나머지 가변 다리(240)의 인출을 제어하여 드론(100)의 전체 수평이 유지된 채로 지면(400)에 안착시킬 수 있다.

-제5 실시 예-

도 15는 본 발명과 관련된 드론(100)의 또다른 착륙 과정에 대한 실시 예를 순서대로 도시한 것이다.

도 15(a)는 드론(100)이 지면(400) 형상을 파악하는 단계를, 도 15(b)는 드론(100)이 지면(400) 형상에 맞추어 프로펠러(211)의 회전비를 달리하고 지면(400) 형상에 맞추어 안착하는 제2 하우징(245)을 회전 시키는 단계를, 도 15(c)는 드론(100)이 지면(400) 형상에 맞추어 제2 하우징(245)을 회전시킨 상태로 지면(400)에 안착하는 단계를 도시한 것이다.

짐벌 구조의 기어를 사용하여 드론(100)의 수평을 유지하여 지면(400)에 안착시킬 수도 있다. 즉, 프로펠러(211) 등의 주요 부품을 실장한 제1 하우징(244)과 바닥에 지지하는 제2 하우징(245)을 나누고, 제1 하우징(244)과 제2 하우징(245)이 짐벌 구조의 기어에 의해 결합하여 지면(400)에 착륙시 제1 하우징(244)은 지구 중심에 대해 수평을 유지하고, 제2 하우징(245)만 지면(400)과 평행하게 기울어져 안정적으로 착륙할 수 있다.

제2 하우징(245)은 짐벌 구조의 기어를 통해 제1 하우징(244)에 대하여 요우, 피치 및 롤 회전할 수 있다.

지면 센싱부(222)는 지면(400)의 높이 차를 측정하고, 제어부(180)는 그에 대응하여 제2 하우징(245)을 요우, 피치 및 롤 회전 시켜 제2 하우징(245)에 구비된 지지부가 지면(400)의 높이 차와 동일한 상태를 만들 수 있다.

짐벌 구조의 기어를 이용한 제2 하우징(245)의 회전은 짐벌 구조의 기어에 결합된 모터를 포함하는 액츄에이터가 구현할 수 있다. 제어부(180)는 지면 센싱부(222)가 측정한 지면(400)의 높이차를 근거로 액츄에이터로 하여금 짐벌 구조의 기어를 회전시키도록 할 수 있다.

제2 하우징(245)은 동시에 카메라를 구비할 수 있다. 즉, 비행 중인 드론(100)에서는 카메라의 사용을 위해 제2 하우징(245)을 회전시키고, 착륙할 때의 드론(100)에서는 착륙 구조를 위해 제2 하우징(245)을 회전시킬 수 있어, 짐벌 구조의 기어를 두 가지 목적에 동시에 사용할 수 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 해당 기술 분야의 통상의 기술자에게 자명하다.

상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

100: 드론 180: 제어부
211: 프로펠러 212: 프로펠러 가드
213: 본체 214: 카메라
221: 수평 센싱부 222: 지면 센싱부
230: 동력부 231: 모터
240: 안착 다리 241: 제1 샤프트
242: 제2 샤프트 243: 스프링
244: 제1 하우징 245: 제2 하우징
310: 단말 장치 311: 디스플레이
320: 컨트롤러 321: 거치대
322: 조그키 323: 입력 버튼
400: 지면

Claims

양력을 생성하는 복수개의 프로펠러;
상기 복수개의 프로펠러 각각에 회전 동력을 제공하는 동력부;
지면 제1 영역까지의 거리 및 상기 제1 영역의 형상을 측정하는 지면 센싱부; 및
상기 제1 영역에 착륙하는 사용자 신호를 입력 받는 경우 상기 측정된 거리 및 형상을 근거로 상기 복수개의 프로펠러의 회전비를 달리하도록 상기 동력부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론.
제1 항에 있어서,
상기 복수개의 프로펠러는 제1 프로펠러 및 제2 프로펠러를 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 프로펠러에 대응하는 지면의 제1 지점의 높이가 상기 제2 프로펠러에 대응하는 지면의 제2 지점의 높이보다 높은 경우 상기 동력부로 하여금 상기 제1 프로펠러의 회전 동력을 상기 제2 프로펠러의 회전 동력보다 적게 제공하도록 하는 것을 특징으로 하는 드론.
제1 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 드론의 고도가 제1 임계 고도 이하인 경우에 상기 복수개의 프로펠러의 회전비를 달리하도록 상기 동력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론.
제1 항에 있어서,
상기 지면 센싱부는,
상기 복수개의 프로펠러 각각에 대응하는 위치에 구비되어 수직 하방 지면까지의 거리를 측정하는 복수개의 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론.
제4 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 제1 영역에 착륙하는 사용자 신호를 입력 받고 상기 측정된 복수개의 수직 하방 지면까지의 거리의 차이가 제1 임계값을 초과하는 경우 상기 착륙을 보류하고 상공에 호버링 하거나 수평 방향으로 일정 거리 이동하여 착륙하도록 상기 동력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론.
제4 항에 있어서,
상기 복수개의 센서에 대응되는 위치에 구비되어 상기 착륙시 지면에 접하는 복수개의 안착 다리를 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 영역에 착륙하는 사용자 신호를 입력 받고 상기 측정된 복수개의 수직 하방 지면까지의 거리 중 가장 짧은 거리에 해당하는 값이 전체 복수개 중 과반수를 초과하는 경우 지면에 착륙하도록 상기 동력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 드론.
제1 항에 있어서,
상기 드론의 하단에 구비되어 상기 착륙시 지면에 접하고 지면까지의 거리에 따라 길이가 인출 또는 인입되어 수평을 유지하도록 하는 가변 다리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론.
제7 항에 있어서,
상기 가변 다리는,
제1 샤프트;
상기 제1 샤프트의 하단에 인출 또는 인입되도록 결합된 제2 샤프트;
상기 제1 샤프트 및 상기 제2 샤프트 사이에 구비된 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론.
제7 항에 있어서,
상기 가변 다리는,
제1 샤프트;
상기 제1 샤프트의 하단에 인출 또는 인입되도록 결합된 제2 샤프트; 및
상기 제1 샤프트 및 상기 제2 샤프트 사이에 구비되고 상기 제어부의 제어에 의한 모터 회전과 맞물려 상기 제2 샤프트를 상기 제1 샤프트에 대해 인출 또는 인입시키는 기어를 포함하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론.
제1 항에 있어서,
상기 복수개의 프로펠러를 구비하는 제1 하우징; 및
상기 제1 하우징에 요우, 피치 및 롤 회전 가능하게 결합하여 카메라를 구비하는 제2 하우징을 더 포함하고,
상기 제어부는,
상기 제1 영역에 착륙하는 사용자 신호를 입력 받는 경우 상기 측정된 상기 제1 영역의 지면 형상을 근거로 상기 제2 하우징의 요우, 피치 및 롤 회전을 제어하여 상기 제1 하우징은 지구 중심에 대해 수평이 되고, 상기 제2 하우징은 지면과 평행한 상태로 만드는 것을 특징으로 하는 드론.