KR20180007196A - 가변형 비행로봇 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변형 비행로봇에 관한 것으로, 이는 기체; 상기 기체의 둘레방향을 따라 상기 기체에 배치되며, 틸팅가능한 복수의 로터부; 적어도 하나의 주행휠을 갖추고서 상기 기체의 측방으로 회동가능하게 설치된 주행부; 및 상기 주행부에 연결되어, 전력선을 따라 이동할 때 충전가능한 충전부를 포함하여서, 전력선로의 사고를 미연에 방지함은 물론, 고전압, 고소의 전력선로에 대한 유지보수를 원격으로 실시함으로써 작업 안전성을 극대화할 수 있다.

Description

가변형 비행로봇 {Transformable flying robot}

본 발명은, 전력선에 설치될 때와 전력선의 주행 중 장애물을 회피할 때에는 비행을 하고, 전력선의 감시나 점검 시에는 전력선을 주행할 수 있는 전력선로 유지보수용 가변형 비행로봇에 관한 것이다.

전력선로는 전력의 전송에 사용되는 송전선, 배전선 및 이에 속하는 전기설비 등을 총칭하는 것으로, 양질의 전력을 공급하기 위해서는 전력선로를 고장 없이 운영하는 것이 무엇보다도 중요하다.

따라서 전력선로의 사고를 예방하기 위해서 전력선로를 주기적으로 점검할 필요성이 있으며, 일반적으로 도보 순시와 헬기 순시로 전력선로의 유지보수를 수행하고 있다.

하지만, 도보 순시는 인력에 의한 육안 점검으로 고전압, 고소(高所)의 전력선에 대한 접근 한계로 시야의 확보가 어렵고, 헬기 순시는 고속 비행으로 인해 점검의 정확성이 낮고 계절 및 지역에 따라 운영하기 어려운 경우가 많다.

이들 점검 방법의 한계점을 해결하기 위하여, 전력선에 직접 설치되어 주행하면서 전력선을 초근접 감시하거나 점검하는 로봇이 개발되고 있다.

하지만, 이와 같은 주행형 로봇은 전력선 상에 위치한 항공장애 표시구나 애자련 금구류 등과 같은 장애물을 넘을 수 있어야 하기 때문에 이를 위한 복잡한 기계적 구조나 장치들을 장착하게 되어 로봇의 무게와 부피가 상당히 커지게 된다. 더구나, 활선 상태인 전력선에 로봇을 직접 설치하기가 매우 복잡하고 어려우며 시간과 노력이 많이 소요됨과 더불어, 작업 안전성 측면에서도 위험부담이 있다.

한편, 비행을 통해 전력선로에 가까이 접근하는 것이 가능한 드론(Drone)을 전력선로의 감시에 사용하려는 연구가 활발하게 진행되고 있다.

그런데 드론의 경우 고속회전하는 날개를 사용하여 자신의 무게를 공중으로 들어올리면서 비행을 해야 하기 때문에 배터리의 소모가 빨라 사용시간이 수분 내지 수십 분에 불과하여 점검 시간이 제한적이다. 또한, 돌풍 등과 같은 환경의 영향에 따라 제어가 쉽지 않은 상황이 발생할 수 있기 때문에 운행에 주의를 기울여야 한다.

(특허문헌 1) KR 846743 B1

이에 본 발명은 활선 상태인 전력선에 설치 및 철거, 그리고 장애물의 회피가 용이하고, 구동에 소모되는 에너지를 줄여 장시간 자율적인 순시가 가능하면서 전력선에 초근접하여 배터리를 충전하면서 정밀한 점검이 가능한 가변형 비행로봇을 제공하는 데에 그 주된 목적이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇은, 기체(機體); 상기 기체의 둘레방향을 따라 상기 기체에 배치되며, 틸팅가능한 복수의 로터부; 적어도 하나의 주행휠을 갖추고서 상기 기체의 측방으로 회동가능하게 설치된 주행부; 및 상기 주행부에 연결되어, 전력선을 따라 이동할 때 충전가능한 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 비행을 통해 전력선에 근접한 후 전력선에 탈착이 가능하여 초고압 활선 상태인 전력선에 용이하게 설치 및 철거할 수 있고, 장애물을 만났을 경우에 전력선으로부터 이탈한 후 비행하여 장애물을 회피한 다음에 다시 전력선에 장착될 수 있으므로 장애물의 회피가 원활하게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 전력선을 직접 주행하면서 유지보수를 수행함으로써, 비행 순시에 비해 구동에 소모되는 에너지를 줄여 장시간 자율적인 순시가 가능함과 동시에 전력선에 초근접하여 배터리를 충전하면서 정밀한 점검이 가능하기 때문에, 점검을 효율적으로 그리고 장시간 동안 수행할 수 있는 효과가 있게 된다.

궁극적으로, 본 발명에 의하면 전력선로의 사고를 미연에 방지함은 물론, 고전압, 고소의 전력선로에 대한 유지보수를 원격으로 실시함으로써 작업 안전성을 극대화할 수 있는 장점이 있게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇의 기체를 확대하여 도시한 평면도이다.
도 3a와 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇의 주행부와 충전부를 설명하기 위한 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇의 충전부의 구성을 나타낸 회로도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇의 사용 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇이 전력선에 근접하여 비행하면서 접촉휠과 주행휠이 전력선에 접촉하여 장착되는 과정을 도시한 도면들이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇이 전력선을 따라 주행 중인 상태를 도시한 사시도이다.

이하, 본 발명이 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명된다. 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.

본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 방향성을 정의하는 용어가 사용된다. 예를 들어, 용어 "상부(측)" 또는 "위"는 비행로봇의 상승 방향을 의미하며, 용어 "하부(측)" 또는 "아래"는 반대로 비행로봇의 하강 방향을 의미한다.

이러한 용어들은 구성요소들 간의 위치 관계를 나타내거나 비행로봇의 작동 관계를 설명하기 위해 사용된 것에 불과하며, 발명의 범위를 제한하기 위해 사용된 것이 아니라는 점을 밝혀두고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇의 기체를 확대하여 도시한 평면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇(1)은 기체(10); 이 기체의 둘레방향을 따라 기체에 배치되며, 틸팅가능한 복수의 로터부(20); 적어도 하나의 주행휠(41)을 갖추고서 기체에 회동가능하게 설치된 주행부(40); 및 이 주행부에 연결되어, 전력선(2; 도 3a 내지 도 7 참조)을 따라 이동할 때 충전가능한 충전부(60; 도 4 참조)를 포함하고 있다.

도면에 도시하지 않았지만, 기체(10) 내에는 비행로봇을 원격으로 조정 가능하게 하는 제어기, 통신모듈 등을 내장할 수 있다. 여기서 통신모듈 등이 갖는 각각의 구성 및 기능은 이미 공지된 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

기체(10)는 대략 박스 형상을 갖고 있으며, 기체의 상부면에는 그 길이방향을 따라 전력선(2) 또는 가공지선을 수용하기 위한 오목홈(15)이 형성되어 있다. 이 오목홈의 중간에는 전력선과의 접촉을 감지하는 접촉부(50)의 노출을 위한 관통홀(16)이 형성될 수 있으며, 후술하는 바와 같이 주행부(40)의 회동시 간섭을 방지하기 위해 오목홈의 측방으로 관통슬릿(17)이 형성될 수 있다.

이러한 기체(10)의 적어도 일부는 고전압으로부터 보호될 수 있도록 동판 등과 같은 재질의 피복재로 덮어 씌워질 수 있다.

각 로터부(20)는 연결아암(21); 이 연결아암의 일단에 설치된 회전모터(22); 및 이 회전모터의 회전축에 연결된 날개(23)를 포함할 수 있다.

또한, 로터부(20)는 연결아암(21)의 일단에서 방사상으로 뻗은 복수의 지지대(24), 및 이들 지지대의 단부와 연결아암의 타단에 연결되어 날개(23)와 간격을 두고 둘러싸는 환형상의 덕트(25)를 추가로 포함할 수 있다. 이 덕트는 회전모터(22)와 날개(23) 등을 보호하면서 비행 또는 주행 시 공기 흐름을 최적화할 수 있다.

도면들에는 본 발명의 가변형 비행로봇(1)이 4개의 로터부(20)를 가진 예가 도시되어 있지만, 로터부의 개수와 배치가 반드시 도시된 예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇(1)은 복수의 로터부(20)를 틸팅시킬 수 있도록 로터부에 연결된 틸팅부(30)를 더 포함할 수 있다.

틸팅부(30)는 기체(10)를 측방으로 가로질러 놓이고서 그 양단에 전술한 연결아암(21)의 타단이 연결되는 샤프트(31)를 포함한다. 이 샤프트의 중간에는 제1기어(32)가 마련되어 있으며, 이 제1기어는 제1구동모터(34)의 회전축 상에 마련된 제2기어(33)와 치합되어 있다.

샤프트(31)와 연결아암(21)은 서로 소정의 각도를 갖고서 절곡된 형태로 연결될 수 있다.

제1기어(32)와 제2기어(33)로는 웜휠과 웜이 채용될 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 기어 외에 다른 임의의 전동기구가 채택되어도 무방하다. 다만, 웜휠과 웜의 조합은 기계적 특성상 웜휠이 돌아가지 않도록 고정하기 위한 별도의 제동수단이 필요하지 않은 장점이 있다.

제1구동모터(34)는 기체(10)에 고정되게 설치되며, 샤프트(31)도 기체에 회전가능하게 베어링(미도시) 등으로 지지될 수 있다.

이에 따라, 제1구동모터(34)의 회전력이 제2기어(33)와 제1기어(32)를 통해 샤프트(31)에 전달됨으로써, 이 샤프트가 소정의 각도만큼 회전될 수 있으며, 결국 샤프트의 양단에 위치한 로터부(20)가 틸팅될 수 있다. 이로써, 로터부가 수평, 수직, 또는 수평과 수직 사이의 임의의 각도로 자세를 가질 수 있다.

따라서, 본 발명의 가변형 비행로봇(1)은 복수의 로터부(20)가 수평으로 위치되어 날개(23)가 고속으로 회전하면 상하로 비행할 수 있으며, 복수의 로터부가 대략 수직으로 위치되어 날개가 회전하면 후술하는 바와 같이 전력선을 따라 이동 또는 주행할 수 있다.

도 3a와 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇의 주행부와 충전부를 설명하기 위한 도면들이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇의 충전부의 구성을 나타낸 회로도이다.

주행부(40)는 주행휠(41); 이 주행휠의 휠축(41a)을 보유지지하는 관형상의 회동아암(44); 이 회동아암(44)의 일단이 회동부재(43)를 매개로 일단에 연결되고, 기체(10)에 고정되게 설치된 장착브라켓(42); 및 회동부재에 연결된 제2구동모터(47)를 포함할 수 있다.

주행휠(41)의 원주면에는 전력선(2)의 지름에 대응하는 폭의 만곡된 수용홈(41b)이 형성되어 있다. 이로써, 전력선이 수용홈 안에 안착되어 주행휠이 주행 중에 전력선으로부터 쉽게 벗어나는 것이 방지된다.

회동아암(44)은 관형상의 절곡된 부재로서, 일단이 회동부재(43)를 매개로 장착브라켓(42)의 일단에 연결되고서 제2구동모터(47)의 회전축에 연결된다. 회동아암의 내부로는 후술하는 충전코어(61)의 코일(62)이 관통하게 되는데, 회동아암의 타단으로 노출된 코일의 일단부가, 회동아암이 기체(10)의 오목홈(15)을 가로질러 회동될 때 코일의 타단부에 접속되어 전력선(2)을 둘러싸는 폐루프를 형성하게 된다.

장착브라켓(42)은 기체(10)의 길이방향을 가로질러 배치되며, 그 일단에는 회동부재(43)가 장착되어 회동아암(44)과 제2구동모터(47)가 설치될 수 있다.

제2구동모터(47)는 장착브라켓(42)에 고정되게 설치되며, 회동아암(44)에 연결된 회동부재(43)가 제2구동모터(34)의 회전축에 연결되어, 회동아암을 일정 각도 범위 내에서 회동시킬 수 있다. 회동아암의 회동시 간섭을 방지하기 위해 기체(10)에는 회동아암의 이동 궤적을 따라 관통슬릿(17; 도 2 참조)이 형성될 수 있다.

도 2 및 도 3a와 도 3b에는 본 발명의 가변형 비행로봇(1)이 하나의 장착브라켓(42)에 하나의 회동아암(44)과 하나의 제2구동모터(47) 및 하나의 주행휠(41)이 장착되어 있는 주행부(40)의 구성이 도시되어 있다. 이와 같이 구성됨에 따라, 제2구동모터에 의해 회동부재(43)가 회전하여 회동아암(44)이 기체(10)의 오목홈(15)을 가로지르도록 관통슬릿(17) 내에서 회동되거나, 오목홈으로부터 멀어지게 펼쳐질 수 있다. 이로써, 회동아암과 주행휠이 기체에 대해 측방으로 회동될 수 있으며, 주행휠은 수직이나 수평 또는 임의의 각도로 경사진 자세를 가질 수 있게 된다.

여기서, 회동아암과 제2구동모터 및 주행휠의 개수와 배치가 반드시 도시된 예에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇(1)은 한 쌍의 주행부(40)가 장착될 수 있으며, 이러한 경우에 이들 주행부는 서로 인접한 쪽으로 회동하여 주행휠(41)이 수직하게 세워지면, 후술하는 바와 같이 주행휠이 전력선(2)을 타고 전진 또는 후진하면서 주행할 수 있게 된다. 물론, 비행시에는 한 쌍의 주행부(40)가 서로 멀어지게 펼쳐질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇(1)의 주요부 중 하나를 구성하는 충전부(60)는 전자기 유도 현상에 의해 전력선(2)으로부터 전류를 생성하도록 회동아암(44)의 회동시 전력선을 둘러싸게 되는 충전코어(61); 생성된 전류를 정류하고 DC 전압을 생성하도록 충전코어에 연결된 브릿지 정류기(64); 및 DC 전압을 받아 충전하도록 브릿지 정류기에 연결된 충전회로(66)를 포함할 수 있다.

충전코어(61)는 회동아암(44)의 내부를 관통하여 회동아암의 회동시 전력선(2)을 둘러싸는 폐루프를 형성함으로써 전자기 유도 현상에 의해 전류를 생성하는 코일(62)과 제1커패시터(63)를 포함한다.

코일(62)은 기체(10) 내에 위치하면서 회동아암(44)의 내부를 관통하게 되어 있는데, 회동아암의 타단으로 노출된 코일의 일단부가, 회동아암이 기체(10)의 오목홈(15)을 가로질러 회동될 때 코일의 타단부에 접속되어 전력선(2)을 둘러싸는 폐루프를 형성할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1커패시터(63)는 코일(62)에 직렬로 연결되어 있다.

4개의 다이오드(65)로 구성된 브릿지 정류기(64)는 생성된 전류를 정류하도록 충전코어(61)에 연결되어 있으며, 충전회로(66)는 충전을 위한 DC 전압을 받을 수 있도록 브릿지 정류기(64)에 연결되어 있다. 이러한 브릿지 정류기는 기판(미도시) 상에 구성될 수 있다.

도 4에서, 충전회로(66)는 배터리(67)에 병렬로 연결된 제2커패시터(68)를 포함한다.

이와 같이 구성된 충전부(60)는, 회동아암(44)의 회동시 도 3b에서와 같이 코일(62)이 전력선(2)을 둘러싸는 폐루프를 형성하게 되고, 전력선 주위에 형성된 전자기장으로부터 전자기 유도 현상에 의해 발생한 기전력으로 브릿지 정류기(64)를 통해 배터리(67)에 충전할 수 있다. 결국, 본 발명의 가변형 비행로봇(1)은 전원과의 직접적인 접속 없이도 충전할 수 있게 되어 있다. 이로써, 본 발명의 가변형 비행로봇은 점검을 효율적으로 그리고 장시간 동안 수행할 수 있는 효과가 있게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇(1)은 전력선(2)과의 접촉을 감지할 수 있도록 기체(10)의 상부에 설치된 접촉부(50)를 더 포함할 수 있다.

접촉부(50)는 접촉휠(51); 기체(10)에 설치되고, 접촉휠의 휠축(51a)을 탄성부재(미도시)에 의해 탄발적으로 지지하도록 된 지지브라켓(미도시); 및 이 지지브라켓에 설치되고, 접촉휠의 휠축이 이동함에 따라 전력선과의 접촉을 감지하는 리미트 스위치(미도시)를 포함하고 있다.

접촉휠(51)의 원주면에도 전력선의 지름에 대응하는 폭의 만곡된 수용홈(51b)이 형성될 수 있다. 이로써, 전력선이 수용홈 안에 안착되어 접촉휠이 전력선으로부터 쉽게 이탈되는 것이 방지된다.

리미트스위치는 지지브라켓에 설치되어 휠축이 소정의 높이만큼 이동하면 접촉될 수 있게 배치되며, 제어기(미도시)에 전기적으로 연결될 수 있다.

더구나, 기체(10)의 상부면 또는 진행방향의 앞뒤에는 각각 적어도 하나의 거리센서(12)가 장착되어, 본 발명의 가변형 비행로봇(1)이 전력선(2)에 접근하여 전력선을 감지할 수 있게 한다. 거리센서로는 초음파 센서 등과 같은 센서가 채용될 수 있으며, 이 거리센서도 제어기에 전기적으로 연결될 수 있다.

또, 기체(10)에는 전력선로를 감시하기 위한 적어도 하나의 카메라(13)가 설치될 수 있다. 이러한 카메라로는 고해상도 카메라, 자외선 카메라 또는 열화상 카메라가 채용될 수 있으며, 이와 같은 카메라가 점검장치로서의 역할을 수행할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 가변형 비행로봇(1)이 비행하여 전력선(2)에 근접하면 전력선 감시용 카메라(13)와 거리센서(12)를 이용하여 전력선과 가변형 비행로봇의 길이방향 축선을 평행하게 맞춘 상태에서 접촉휠(51)이 전력선에 의해 눌리도록 가변형 비행로봇을 서서히 상승시킬 수 있다. 접촉휠이 전력선에 의해 눌리면서 휠축(51a)이 아래로 이동하여 리미트스위치와 접촉하고, 이 리미트스위치로부터 제어기로 전기신호가 전달됨으로써, 전력선과의 접촉을 감지하게 된다. 이때, 탄성부재는 휠축에 지속적으로 탄발력을 가하면서 휠축을 지지하게 된다.

추가로, 도면에 도시하지 않았지만, 기체에는 전력선로를 정비하기 위한 로봇팔이 설치될 수도 있다. 이 로봇팔의 단부에는 예컨대 전동공구를 구비하여, 볼트의 조임이나 이물의 제거 등과 같은 정비장치로서의 역할을 수행할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇(1)은 기체(10) 내에 제어기를 포함할 수 있다. 이 제어기는 거리센서(12), 리미트스위치 등의 센서들로부터 측정된 비행로봇의 위치 등을 입력받아 기준 설정값과 비교하여 현재 가변형 비행로봇의 자세제어와 위치제어를 수행하고, 통신모듈을 통해 원격제어장치로 카메라(13)에서 촬영된 실시간 영상데이터를 전송시키도록 제어하는 역할을 한다.

또한, 기체 내 제어기는 통신모듈을 통해 원격제어장치로부터 전송받은 각종 제어명령에 따라 회전모터와 구동모터들로 제어명령을 출력시켜 가변형 비행로봇의 작동을 제어한다.

도면에 도시하지 않았지만, 원격제어장치로는 리모콘, 노트북이나 태블릿 등과 같은 PC, 스마트폰 등이 사용되어, 가변형 비행로봇(1)의 로터부(20), 틸팅부(30), 주행부(40), 로봇팔 등과 같은 구성요소들의 작동제어명령을 송신하고, 전력선로에 관한 실시간 영상데이터를 수신받아 전력선로의 표면 상태를 점검하면서 결함을 찾아낼 수 있다.

선택적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇(1)은, 예상치 못한 오작동으로 추락 시 충격을 완화할 수 있도록 일정 가속도 이상이 되면 펼쳐지도록 구성되어 있는 낙하산(70)이 기체(10)의 일측에 마련될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇의 사용 방법을 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇의 사용 방법을 개략적으로 도시한 도면이다.

먼저, 본 발명의 가변형 비행로봇(1)을 비행시켜 전력선(2)에 접근시킨다.

이 전력선(2)에 근접하면 가변형 비행로봇(1)의 주행휠을 세워 주행휠이 전력선 위에 놓이게 하고, 주행휠이 전력선을 타고 주행하면서 전력선의 점검 또는 정비를 수행한다.

이때, 주행부의 회동아암을 관통한 코일이 전력선(2)을 둘러싸는 폐루프를 형성하게 되고, 이에 따라 가변형 비행로봇(1)은 그 주행과 동시에, 전력선 주위에 형성된 전자기장으로부터 전자기 유도 현상에 의해 발생한 기전력으로 배터리에 충전할 수 있다.

가변형 비행로봇(1)의 주행 중 예컨대 항공장애 표시구나 애자련 금구류 등과 같은 장애물(3)을 만나게 되면 주행을 멈추고, 주행부를 전력선(2)으로부터 이탈시킨 후 비행을 통해 장애물을 회피한다.

장애물을 회피한 다음에는 가변형 비행로봇(1)을 전력선(2)에 접근시키고 주행휠을 세워 다시 주행휠이 전력선 위에 놓이게 함으로써, 가변형 비행로봇이 전력선을 주행하면서 충전과 더불어, 전력선의 점검 또는 정비를 계속 수행하게 한다.

도 6a 내지 도 7을 참조로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇의 작동을 보다 상세히 설명한다.

도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇이 전력선에 근접하여 비행하면서 접촉휠과 주행휠이 전력선에 접촉하여 장착되는 과정을 도시한 도면들이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇이 전력선을 따라 주행 중인 상태를 도시한 사시도이다.

먼저, 가변형 비행로봇(1)의 비행은, 예를 들어 복수의 로터부(20)가 가진 날개(23)들을 동일한 속도로 회전시켜, 수직방향으로 기체(10)를 상승 및 하강시키고, 가속도를 증가시켜 기체의 고도를 제어할 수 있다.

이와 같이 하여 가변형 비행로봇(1)을 도 6a 내지 도 6d에서와 같이 전력선(2)에 근접하여 비행하게 한다. 전력선에 근접하면 전력선 감시용 카메라(13)와 거리센서(12)를 이용하여 전력선과 가변형 비행로봇의 길이방향 축선을 평행하게 맞춘 상태에서 접촉휠(51)이 전력선에 의해 눌리도록 가변형 비행로봇을 서서히 상승시킨다.

도 6b에서와 같이 접촉휠(51)이 전력선(2)에 의해 눌리면, 휠축(51a)이 아래로 이동하여 리미트스위치와 접촉하고, 이 리미트스위치로부터 제어기로 전기신호가 전달됨으로써, 전력선과의 접촉을 감지하게 된다. 이때, 지지브라켓의 탄성부재는 휠축에 탄발력을 가하면서 휠축을 지지하고 있다.

또한, 전력선(2)은 기체(10)의 길이방향을 따라 형성된 오목홈(15) 내에 수용되어 안정적으로 위치될 수 있다.

전력선(2)과의 접촉이 감지되면, 제어기의 자세제어를 통해 가변형 비행로봇(1)은 공중에서 정지(Hovering)되어 비행하고, 도 6c에서와 같이 주행부(40)를 회동시켜 도 6d처럼 주행휠(41)을 수직하게 세운다.

도 6d는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇의 주행휠과 접촉휠이 전력선에 접촉하여 장착된 상태를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 전력선(2)의 상부는 주행휠(41)의 수용홈(41b)에 닿아 있게 되고, 접촉휠(51)도 탄성부재가 휠축에 가한 탄발력에 의해 지속적으로 전력선의 하부에 그 수용홈(51b)이 닿아 있게 되는 것이다.

이 상태에서, 주행부(40)의 회동아암(44)을 관통한 코일(62; 도 3a 및 도 3b 참조)이 전력선(2)을 둘러싸는 폐루프를 형성하게 되고, 이에 따라 가변형 비행로봇(1)은 그 주행과 동시에, 전력선 주위에 형성된 전자기장으로부터 전자기 유도 현상에 의해 발생한 기전력으로 배터리(67)에 충전할 수 있다.

본 발명의 가변형 비행로봇을 전력선으로부터 이탈시키는 과정은 전술한 과정을 역순으로 실행하면 된다.

이어서, 본 발명의 가변형 비행로봇이 전력선을 주행하는 과정을 설명한다.

도 6d에서와 같이 가변형 비행로봇(1)이 전력선(2)에 장착되면, 도 7에 도시된 바와 같이 가변형 비행로봇의 진행방향의 앞뒤에 위치한 로터부(20)들이 상하로 배치되게 틸팅될 수 있다.

하지만, 로터부의 틸팅 방향은 도 7에 도시된 예에 한정되지 않으며, 예를 들어 가변형 비행로봇이 주행하고자 하는 방향의 반대쪽으로 바람을 내보내도록 회전될 수 있다면, 도 7에 도시된 로터부(20)들의 상하가 바뀌도록 틸팅되어도 된다. 이에 따라 가변형 비행로봇은 카메라의 반대쪽을 향하여 전진할 수도 있다.

본 발명의 가변형 비행로봇(1)은 전력선(2)을 따라 주행하기 위하여 로터부(20)의 추력을 이용할 수 있다.

도 7에서와 같이 앞뒤에 위치한 로터부(20)들이 상하로 배치되게 틸팅된 경우에는 앞뒤에 위치한 로터부들의 날개(23)들이 동일한 방향으로, 즉 가변형 비행로봇이 주행하고자 하는 방향의 반대쪽으로 바람을 내보내어 추력을 발생시킬 수 있도록 회전되게 제어될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변형 비행로봇(1)은 날개(23)를 가동하여 그 추력으로 주행하며 카메라(13)를 사용하여 전력선의 상태를 점검할 수 있게 되는데, 주행시 날개의 회전속도가 비행시 회전속도보다 현저히 낮기 때문에 비행하여 점검하는 것보다 훨씬 전력의 소모가 적게 되는 장점이 있다.

날개의 각 회전속도를 조절하여 주행시 기체의 균형을 맞출 수 있으며, 내리막 구간이나 오르막 구간에는 날개의 회전속도를 조절하여 주행속도를 일정하게 조절할 수 있고, 날개를 반대로 회전시켜 주행 중 속도를 줄이거나 멈출 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 비행을 통해 전력선에 근접한 후 전력선에 탈착이 가능하여 초고압 활선 상태인 전력선에 용이하게 설치 및 철거할 수 있고, 장애물을 만났을 경우에 전력선으로부터 이탈한 후 비행하여 장애물을 회피한 다음에 다시 전력선에 장착될 수 있으므로 장애물의 회피가 원활하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 전력선을 직접 주행하면서 유지보수를 수행함으로써, 비행 순시에 비해 구동에 소모되는 에너지를 줄여 장시간 자율적인 순시가 가능함과 동시에 전력선에 초근접하여 배터리를 충전하면서 정밀한 점검이 가능하기 때문에, 점검을 효율적으로 그리고 장시간 동안 수행할 수 있게 된다.

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 실시예는 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.

1: 가변형 비행로봇 2: 전력선
10: 기체 12: 거리센서
13: 카메라 15: 오목홈
20: 로터부 21: 연결아암
23: 날개 25: 덕트
30: 틸팅부 31: 샤프트
34: 제1구동모터 40: 주행부
41: 주행휠 42: 장착브라켓
44: 회동아암 47: 제2구동모터
50: 접촉부 51: 접촉휠
60: 충전부 61: 충전코어
64: 브릿지 정류기 66: 충전회로
67: 배터리 70: 낙하산

Claims (14)

1. 기체(機體);
   상기 기체의 둘레방향을 따라 상기 기체에 배치되며, 틸팅가능한 복수의 로터부;
   적어도 하나의 주행휠을 갖추고서 상기 기체의 측방으로 회동가능하게 설치된 주행부; 및
   상기 주행부에 연결되어, 전력선을 따라 이동할 때 충전가능한 충전부
   를 포함하는 가변형 비행로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 로터부는
   연결아암;
   상기 연결아암의 일단에 설치된 회전모터; 및
   상기 회전모터의 회전축에 연결된 날개
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
3. 제2항에 있어서,
   상기 로터부는
   상기 연결아암의 일단에서 방사상으로 뻗은 복수의 지지대; 및
   상기 지지대의 단부와 상기 연결아암의 타단에 연결되어 상기 날개와 간격을 두고 둘러싸는 덕트
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
4. 제2항에 있어서,
   상기 가변형 비행로봇은 상기 복수의 로터부를 틸팅시키기 위한 틸팅부를 더 포함하고,
   상기 틸팅부는
   상기 기체를 가로질러 놓이고서 양단에 상기 로터부가 가진 상기 연결아암의 타단이 연결되는 샤프트;
   상기 샤프트의 중간에 마련된 제1기어;
   상기 제1기어와 치합되는 제2기어; 및
   상기 제2기어에 연결된 제1구동모터
   를 구비하는 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
5. 제1항에 있어서,
   상기 주행부는
   주행휠;
   상기 주행휠의 휠축을 보유지지하는 관형상의 회동아암;
   상기 회동아암의 일단이 회동부재를 매개로 일단에 연결되고, 상기 기체에 고정되게 설치된 장착브라켓; 및
   상기 회동부재에 연결된 제2구동모터
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
6. 제5항에 있어서,
   상기 충전부는,
   상기 회동아암의 회동시 전력선을 둘러싸게 되는 충전코어;
   생성된 전류를 정류하도록 충전코어에 연결된 브릿지 정류기; 및
   상기 브릿지 정류기에 연결되고, 배터리를 구비한 충전회로
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
7. 제6항에 있어서,
   상기 충전코어는 상기 회동아암의 내부를 관통하는 코일을 포함하고,
   상기 회동아암의 타단으로 노출된 상기 코일의 일단부가, 상기 회동아암의 회동시 상기 코일의 타단부에 접속되어 상기 전력선을 둘러싸는 폐루프를 형성하는 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
8. 제1항에 있어서,
   상기 기체에는 상기 전력선과의 접촉을 감지하도록 접촉휠을 구비한 접촉부가 설치된 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
9. 제8항에 있어서,
   상기 접촉휠이 일정 거리만큼 이동하면 휠축이 접촉되는 리미트스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
10. 제1항에 있어서,
    상기 기체의 상부면에는 길이방향을 따라 상기 전력선을 수용하기 위한 오목홈이 형성된 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
11. 제1항에 있어서,
    상기 기체에는 적어도 하나의 거리센서가 장착된 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
12. 제1항에 있어서,
    상기 기체에는 전력선로를 감시하기 위한 적어도 하나의 카메라가 설치된 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
13. 제1항에 있어서,
    상기 기체의 일측에 구비된 낙하산을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.
14. 제1항에 있어서,
    상기 주행휠이 전력선을 타고 주행하면서 충전하며, 장애물을 만나면 주행을 멈추고, 상기 주행부를 상기 전력선으로부터 이탈시킨 후 비행을 통해 상기 장애물을 회피하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 가변형 비행로봇.

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