KR20180026280A - 드론 실습장치 - Google Patents

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KR20180026280A
KR20180026280A KR1020160113454A KR20160113454A KR20180026280A KR 20180026280 A KR20180026280 A KR 20180026280A KR 1020160113454 A KR1020160113454 A KR 1020160113454A KR 20160113454 A KR20160113454 A KR 20160113454A KR 20180026280 A KR20180026280 A KR 20180026280A
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Abstract

본 발명은 드론의 실제 비행에 앞서 드론의 각 구성품에 대한 학습 및 조립, 드론 제어 방법을 실습할 수 있도록 함으로써 체계적인 드론 교육이 이루어질 수 있도록 하는 드론 실습장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 드론 실습장치는 드론의 각 구성부를 PCB 보드에 장착하여 각 구성부의 출력 값과 성능을 테스트할 수 있는 드론 실습장치로서, 배터리(70)부터 전원을 공급받아 분배하는 전원 분배 회로(25)가 구비된 PCB 보드(20)와; 중앙 플레이트(31)를 중심으로 외측으로 연장 형성되는 복수의 드론 암(32)이 구비되어 상기 PCB 보드(20)의 상부에 체결되는 드론 몸체(30)와; 상기 드론 몸체(30)의 드론 암(32) 단부에 형성되는 드론 모터 홀드 지그(33)에 각각 체결되는 모터(50) 및 상기 모터(50)의 상부에 체결되는 프로펠러(55)와; 상기 드론 몸체(30)의 드론 암(32) 중간부에 체결되어 모터(50)의 구동의 제어하는 모터 컨트롤러(60)와; 상기 드론 몸체(30)의 중앙 플레이트(31) 상부에 체결되어 상기 모터 컨트롤러(60)를 통하여 모터(50)의 구동을 제어하여 드론의 비행 동작을 제어하는 메인 제어 모듈(40);을 포함하여 이루어지되, 상기 PCB 보드(20)는 전원 분배 회로(25)를 통하여 배터리(70)로부터 공급되는 전원을 분배하여, 상기 드론 몸체(30)에 체결되는 메인 제어 모듈(40)과 모터(50) 및 모터 컨트롤러(60)에 동작 전원으로 공급하는 것을 특징으로 한다.

Description

드론 실습장치 {DRONE TRAINER}
본 발명은 드론 실습장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드론의 실제 비행에 앞서 드론의 각 구성품에 대한 학습 및 조립, 드론 제어 방법을 실습할 수 있도록 함으로써 체계적인 드론 교육이 이루어질 수 있도록 하는 드론 실습장치에 관한 것이다.
드론(Drone)은 조종사가 탑승하지 않고 무선전파 유도에 의해 비행과 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 무인비행체(UAV: Unmanned Aerial Vehicle)를 말한다. 이러한 드론은 과거 군사용으로 개발됐지만, 가격이 하락하고 소형화되면서 민수용으로 확대되고 있는 추세로서, 단순한 비행 연습에서부터 고공영상 사진촬영, 배달, 기상정보 수집 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
한편, 일반적으로 사용되는 상용화 된 드론은 조립과 학습을 목적으로 개발 되거나 생산되지는 않고 있다. 즉, 시판되는 드론은 오락, 영상 촬영 등 각각 고유의 목적에 맞게 설계 및 최적화되어 출시된 것으로, 이는 원래 판매 취지대로 사용하지 않을 경우에는 사용자의 안전이 보장되지 않는 위험성을 가지고 있다.
위와 같은 상업용 드론을 가지고 드론 초보자인 학생이 조립하여 사용하는 경우, 조립이 잘못되어 배터리가 폭발하거나 프로펠러에 의한 사고 또는 드론 세팅의 완성도 부족에서 오는 추락 및 이에 따른 2차 사고로 이어지는 경우가 발생할 수 있다. 즉, 드론은 프로펠러를 고속으로 회전하여 양력을 발생시켜 드론 구조체를 띄우는 방식이므로, 조종 미숙과 잘못된 sensor calibration, ESC(Electric Speed Controller)의 PID(Proportional Integral Differential) 설정 값의 잘못된 조절 등에 따라 비행 도중 드론이 추락할 수 있다.
이와 같이 운행 중인 드론이 추락을 한다는 것은 조종자만 위험한 것이 아니라 추락 지점과 상황에 따라 다른 큰 재산과 인명 피해로 이어지는 경우가 많으므로 각별한 주의를 요한다. 하지만, 그동안 마땅한 드론 실습장치가 없거나, 있어도 충분한 드론 실습 기능을 제공하지 못했기 때문에, 학생들은 충분한 드론 실습 없이 위험을 감수하고 현장에서 직접 드론을 조정해야 하는 실정이었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1615166호 (2016.04.19. 등록)
본 발명은 상기 종래 드론 실습장치의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 드론을 구성하는 각 구성품의 기능을 학습하고 이를 조립하여 드론의 비행 제어 방법을 실습할 수 있도록 함으로써 체계적인 드론 실습 교육이 이루어질 수 있도록 하는 드론 실습장치를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 드론 실습장치는 드론의 각 구성부를 PCB 보드에 장착하여 각 구성부의 출력 값과 성능을 테스트할 수 있는 드론 실습장치로서, 배터리부터 전원을 공급받아 분배하는 전원 분배 회로가 구비된 PCB 보드와; 중앙 플레이트를 중심으로 외측으로 연장 형성되는 복수의 드론 암이 구비되어 상기 PCB 보드의 상부에 체결되는 드론 몸체와; 상기 드론 몸체의 드론 암 단부에 형성되는 드론 모터 홀드 지그에 각각 체결되는 모터 및 상기 모터의 상부에 체결되는 프로펠러와; 상기 드론 몸체의 드론 암 중간부에 체결되어 모터의 구동의 제어하는 모터 컨트롤러와; 상기 드론 몸체의 중앙 플레이트 상부에 체결되어 상기 모터 컨트롤러를 통하여 모터의 구동을 제어하여 드론의 비행 동작을 제어하는 메인 제어 모듈;을 포함하여 이루어지는데, 상기 PCB 보드는 전원 분배 회로를 통하여 배터리로부터 공급되는 전원을 분배하여, 상기 드론 몸체에 체결되는 메인 제어 모듈과 모터 및 모터 컨트롤러에 동작 전원으로 공급하게 된다.
또한, 상기 PCB 보드에는 모터가 각각 장착되는 복수의 모터 체결홀더와, 상기 모터 컨트롤러가 각각 장착되는 복수의 모터 컨트롤러 체결홀더와, 상기 메인 제어 모듈이 장착되는 제어모듈 체결홀더가 형성되며, 상기 PCB 보드는 전원 분배 회로를 통하여 배터리로부터 공급되는 전원을 분배하여, 상기 각 홀더에 체결되는 메인 제어 모듈과 모터 및 모터 컨트롤러에 동작 전원으로 공급하게 된다.
한편, 상기 PCB 보드는 내측에 수납공간이 형성되고 상부가 개방된 케이스 본체와, 상기 본체의 일측 모서리에 결합되어 케이스 본체 상부를 개폐 가능하게 덮는 케이스 덮개가 구비된 보관 케이스의 케이스 본체 내측에 배치되며, 상기 보관 케이스의 케이스 본체 또는 덮개 전면에는 이동용 손잡이가 구비되고, 상기 케이스 본체에 덮개가 결합되는 경우 결합 상태를 고정하는 잠금장치가 구비된다.
상기 PCB 보드가 일측에 배치되는 케이스 본체 내측에는 PCB 보드에 전원을 공급하는 배터리와, 상기 배터리를 충전시키는 배터리 충전기와, 상기 드론의 비행 모드를 설정하고 비행 동작을 조정하는 무선 송수신기가 수납된다.
또한, 상기 메인 제어 모듈은 Fno Arduino, UNO, Muiltiwii 중 어느 하나의 CPU를 포함하여 이루어져 교체 가능하게 PCB 보드에 체결되어, 상기 PCB 보드로부터 CPU 종류별로 동작 전원을 공급받아 구동되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 드론 실습 장치에는 바닥을 지지하는 받침대와, 상기 받침대의 상부에서 좌우로 회전 가능하게 결합되는 회전대와, 상기 회전대의 상부 측면 방향으로 결합되는 수평 지지대와, 상기 수평 지지대 일단의 상부에 수직 방향으로 결합되며 상부에 드론 고정부가 구비된 수직 지지대를 포함하되, 상기 상부에 수평 지지대가 결합된 회전대의 하부에는 측면 방향으로 하부 수평 지지대가 결합되고, 상기 하부 수평 지지대와 상부의 수평 지지대가 탄성체로 연결되어, 상기 수직 지지대의 드론 고정부에 결합된 드론의 비행 시 전해지는 충격을 탄성체 흡수할 수 있도록 하는 드론 테스트 베드가 더 구비된다.
본 발명에 따르면, 트리콥터, 쿼드, 헥사, 옥타 콥터 등 다양한 형태의 프로펠러를 갖는 드론의 CPU 교체, 모터 컨트롤러와 모터의 테스트, 배터리의 관리, 무선 송수신기 세팅 등의 실습을 쉽고 편리하게 학습할 수 있으며, 무선 송수신기를 통하여 드론의 비행 제어 과정을 실습할 수 있어 효과적으로 드론 학습이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 드론 실습장치의 분해 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 드론 실습장치의 조립 평면도 일례,
도 3은 본 발명에 따른 드론 몸체의 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 무선 송수신기의 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 PCB 보드의 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 드론 비행 환경 설정 프로그램 화면 일례,
도 7은 본 발명에 따른 드론의 센서와 출력 등을 보정해주는 설정 프로그램 화면 일례,
도 8은 본 발명에 따른 드론 테스트 베드의 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 드론 테스트 베드의 사용 상태도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드론 실습장치의 분해 사시도이고, 도 2는 드론 실습장치의 조립 평면도를 나타낸 것이다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 드론 실습장치는 보관 케이스(10)에 수납되어 이동 가능하게 보관되며, 실습이 필요한 경우 보관 케이스(10)를 개방하여 내측에 보관된 드론의 각 구성부(부품)를 조립하고 전원을 공급하여 실제 구동시킬 수 있도록 구성된다.
상기 보관 케이스(10)는 내측에 수납공간이 형성되고 상부가 개방된 케이스 본체(11)와, 상기 본체(11)의 일측 모서리에 힌지 결합되어 케이스 본체 상부를 개폐 가능하게 덮는 케이스 덮개(12)를 포함하여 이루어진다. 본 발명의 실시예에서 상기 케이스 본체(11)와 덮개(12)는 동일한 크기의 알루미늄 재질로 이루어지는데, 케이스 본체(11) 또는 덮개(12) 전면에는 이동용 손잡이(11a)가 형성되고, 이 손잡이(11a) 옆에는 케이스 본체(11)에 덮개(12)가 결합되는 경우 결합 상태를 고정하는 잠금장치(11b)가 구비된다.
상기 보관 케이스(10)의 본체(11) 상부 일측에는 드론을 조립하기 위한 직사각형 형상의 PCB 보드(Printed Circuit Board)(20)가 고정 설치되는데, 학생들은 이 PCB 보드(20)에 드론의 각 구성부를 장착하여 드론을 조립하는 실습을 하게 된다. 상기 PCB 보드(20)에는 전원 분배 회로가 구비되어 상부에 장착되는 드론의 각 구성부에 전원을 분배하여 공급할 수 있도록 구성된다.
상기 PCB 보드(20)의 상부에는 드론 몸체(30)가 체결되는데, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 드론 몸체의 평면도를 나타낸 것으로, 이 드론 몸체(30)에는 드론 비행을 위한 모터(50)와 모터 컨트롤러(60), 메인 제어 모듈(40)이 장착된다.
상기 PCB 보드(20) 상부에 착탈 가능하게 체결되는 드론 몸체(30)는 중앙 플레이트(31)를 중심으로 사방으로 복수의 드론 암(32)이 연장 형성되는 형태로 이루어지는데, 이 드론 암(32)의 개수 및 방향은 드론의 트리콥터, 쿼드, 헥사, 옥타 콥터 등 드론의 날개 형태에 따라 달라질 수 있다.
상기 드론 몸체(30)의 중앙에 형성되는 중앙 플레이트(31)의 상부에는 메인 제어 모듈(40)이 체결되고, 드론 암(32)의 단부에 형성되는 모터 홀드 지그(33)에는 각각 모터(50)가 체결되는데, 이 모터(50) 축에는 프로펠러(55)가 체결된다. 또한, 상기 메인 제어 모듈(40)과 모터(50) 사이의 드론 암(32) 중간부에는 모터 컨트롤러(60)가 체결되고, 상기 드론 몸체(30)의 중앙 플레이트(31)의 하부에는 베이스 플레이트(34)가 결합되어 이 베이스 플레이트(34)를 통하여 PCB 보드(20)의 상부에 체결된다. 상기 드론 몸체(30)가 PCB 보드(20)의 체결되면, PCB 보드(20)는 전원 분배 회로를 통하여 드론 몸체(30)에 체결된 메인 제어 모듈(40)과 모터(50) 및 모터 컨트롤러(60)에 동작 전원을 공급하게 된다.
상기 드론 몸체(30)의 중앙 플레이트(31) 상부에 체결되는 메인 제어 모듈(40)은 드론의 비행과 관련된 제어를 담당하게 된다. 본 발명의 실시예에서 상기 메인 제어 모듈(40)은 Fno ADK Main Control Module로 이루어져 ATmega 2560 chip이 내장된다. 이 메인 제어 모듈(40)은 Embedded 시스템으로서, 센서를 활용하여 드론의 자세 정보와 모터(50)의 출력 설정, 무선 송수신기(80) 연결 정보 등을 프로그램하여 Fno ADK Main Control Module에 업로드하여 이용하게 된다. 한편, 상기 메인 제어 모듈(40)에 장착되는 CPU는 Fno Arduino를 비롯하여 UNO, Muiltiwii 등 다양한 종류의 제어기가 장착될 수 있는데, 이를 위해 PCB 보드(20)에서는 전원 분배 회로(25)에서 전원 공급 단자를 CPU 별로 사용 가능하도록 제공하게 된다.
상기 드론 몸체(30)의 드론 암(32) 중간부에 체결되는 모터 컨트롤러(60)는 메인 제어 모듈(40)로부터 제어 값을 전송받아 모터(50)의 동작을 제어하게 되는데, 본 발명이 실시예에서 상기 모터 컨트롤러(60)는 드론 암(32)의 중간 하부에 체결되어, 모터(50)의 전압을 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 조절하여 모터(50) 구동을 제어하게 된다.
상기 드론 몸체(30)의 드론 암(32) 단부에 각각 설치되는 모터(50)는 전자 정류 회로를 가지는 DC Motor가 적용되는데, 이 전자적인 정류 회로가 적용된 DC 모터(50)는 소음이 매우 적고 마모가 없으며 고속 회전이 가능하다. 드론 비행을 위해서는 정회전(CW)과 역회전(CCW) 모터를 사용해야 하는데, 이는 2개의 모터를 각각 다른 방향으로 회전하여 회전에 의해 발생하는 반대로 회전하려는 힘을 상쇄시키게 된다.
상기 모터(50)에 장착되는 프로펠러(55)는 드론을 비행시키기 위한 양력을 발생시키는 역할을 하게 되는데, 그 형태와 구조에 따라 회전수 당 발생시킬 수 있는 양력이 다르기 때문에 모터(50)와 모터 컨트롤러(60)의 허용 용량에 맞게 선택되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 보관 케이스(10)의 본체(11) 상부 타측에는 드론을 무선으로 조정하기 위한 무선 송수신기(80)가 착탈 가능하게 보관되는데, 도 4는 본 발명에 따른 무선 송수신기의 구성도를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 무선 송수신기(80)는 보관 케이스(10)의 본체 상부 타측에 형성된 무선 송수신기 고정 홀더를 통하여 착탈 가능하게 고정되는데, 본 발명의 실시예에서 상기 무선 송수신기(80)는 2.4GHz 대역폭 라이도 주파수를 활용하여 최장 2Km까지 송수신이 가능하며, Lift, Pitch, Roll, Yaw 방향에 맞는 4채널 방향 조종타가 구비되며, 비행모드 설정이 가능한 3단계 토글스위치가 구비되어 3가지 비행모드를 설정할 수 있도록 제공된다. 또한, 무선 송수신기(80)에는 무선 송수신기(80)의 동작 상태를 표시하는 Display LCD와, 메뉴 설정을 위한 메뉴 선택 버튼 및 메뉴 이동 버튼, 전원 표시, 수신기 링크버튼 등 무선 송수신기(80)의 동작을 설정하고 표시하는 입출력 장치가 구비된다.
또한, 상기 보관 케이스(10)의 본체(11) 상부 일측에는 배터리(70)를 착탈 가능하게 고정하는 배터리 홀더가 구비되는데, 이 배터리 홀더는 배터리 충전 역할을 할 수 있도록 배터리 충전기(75)로 이루어질 수도 있다. 상기 배터리(70)의 전원은 PCB 보드(20)의 전원 분배 회로로 공급되며, 배터리(70)가 방전되는 경우 배터리 충전기(75)를 통하여 전원이 충전된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 드론 실습장치는 보관 케이스(10)의 본체 상부에 구비된 PCB 보드(20)에 드론 몸체(30)를 체결하고, 이 드론 몸체(30)의 중앙 플레이트(31) 및 드론 암(32)에 메인 제어 모듈(40)과 모터(50) 및 모터 컨트롤러(60)를 장착하고, 배터리(70)로부터 공급되는 전원을 PCB 보드(20)로부터 분배받아 구동되게 된다. 이렇게 드론 실습장치를 통하여 조립되는 드론은 무선 송수신기(80)에 의해 그 동작이 제어되어, 정상적으로 구동되는지 테스트할 수 있게 된다.
한편, 상술한 실시예에서는 PCB 보드(20) 상부에 드론 몸체(30)가 체결되고, 이 드론 몸체(30)에 메인 제어 모듈(40)과 모터(50) 및 모터 컨트롤러(60)가 장착되는 것으로 설명하였지만, 상기 메인 제어 모듈(40)과 모터(50) 및 모터 컨트롤러(60)는 PCB 보드(20)에 직접 장착되어 구동될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 PCB 보드의 평면도를 나타낸 것이다.
도 5에 도시된 바와 같이, PCB 보드(20)의 중앙에는 메인 제어 모듈(40)이 장착되는 제어모듈 체결홀더(21)가 형성되고, 4개의 모퉁이에는 모터(50)가 각각 장착되는 모터 체결홀더(22)가 형성되며, 상기 모터 체결홀더(22)와 제어모듈 체결홀더(21)의 사이에는 모터 컨트롤러(60)가 각각 장착되는 모터 컨트롤러 체결홀더(23)가 형성된다.
상기 PCB 보드(20)에는 배터리(70)부터 전원을 공급받아 각 체결 홀더로 분배하는 전원 분배 회로(25)가 구비되어, 각 홀더에 체결되는 메인 제어 모듈(40)과 모터 컨트롤러(60) 및 모터(50)에 전원을 공급하게 된다.
따라서, 실습자는 PCB 보드(20)에 모터(50) 및 프로펠러(55), 모터 컨트롤러(60), 메인 제어 모듈(40)을 직접 장착하여 조립할 수 있으며, 무선 송수신기(80)를 통하여 드론에 구비된 각 장치들의 동작을 테스트할 수 있게 된다.
한편, 상기 드론 실습장치에 장착되는 메인 제어 모듈(40)에는 드론의 비행과 관련된 정보가 설정된 프로그램이 업로드되어, 이 프로그램에 따라 드론의 비행을 제어하게 된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 드론 비행 환경 설정 프로그램 화면의 일례를 나타낸 것으로, 본 발명에서는 Atmega 계열의 Main chip을 사용하는 비행 제어 보드(Flight Coltrol Board, FCB)의 Programing Sauce Code로서, 다양한 ATmega 계열의 FCB에 적용하기 위한 다양한 Configuration을 제공하는 Multiwii Sauce Code를 이용하여 프로그램을 작성한다. 상기 메인 제어 모듈(40)은 FCB의 Digital/Analog Signal I/O Control과 USB Type Serial Communication을 통해 프로그램을 작성하는 PC와의 데이터 전송이 매우 간편하게 이루어질 수 있는데, 다양한 타입의 드론 관련 설정 정보가 담겨있어 여러 가지 타입의 드론을 설정할 수 있게 된다. 즉, 드론 비행 제어의 핵심기술이라고 할 수 있는 센서를 활용한 자세제어를 위한 다양한 제어용 IMU(Inertial Measurement Unit) Board를 지원하여 드론 비행을 위한 필수 데이터인 가속도 값(Acceleration Data), 각속도 값(Angular Velocity Data), 지자계 값(Earth Magnetic Field Data), 고도 유지를 위한 기압 값(atmospheric pressure Data) 등을 활용 할 수 있도록 한다.
도 7은 드론의 센서와 출력 등을 보정해주는 설정 프로그램 화면 일례를 나타낸 것이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 실습자는 Multiwii Sauce Code에서 제공하는 MultiwiiConf 프로그램을 통하여 드론의 센서와 출력 등을 보정할 수 있다. 이 MultiwiiConf 프로그램에는 드론의 통신설정, 전압정보, 가속도, 자이로, 지자계, 고도 및 방향, 지자계 Calibration, 가속도 Calibration, 설정입력, Drone 방향 & Prop No., 지자계 표시, GPS 정보, 센서 정보, 레벨 정보, 스틱 레벨, 비행 모드, PID 설정 등을 조절하고 표시하는 창이 구비되어, 드론을 제어하기 위해 필요한 가속도, 각속도, 지자계, 기압센서, GPS 등의 초기 설정값을 안정시켜 활용이 가능하도록 제공한다.
이하, 상기의 구성으로 이루어지는 드론 실습장치를 통하여 드론을 실습하는 과정에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 드론 실습장치를 통하여 드론을 실습하는 과정은 먼저 메인 제어 모듈(40)에 적용되는 CPU를 선택하는 것으로부터 시작된다. 실습자는 다양한 CPU, 예를 들면 Fno Arduino, UNO, Muiltiwii 등의 CPU 중 어느 하나의 CPU가 적용된 메인 제어 모듈(40)을 선택하여 PCB 보드(20) 또는 드론 몸체(30)에 체결한 후, 2차적으로 모터 컨트롤러(60)와 모터(50)를 PCB 보드(20) 또는 드론 몸체(30)에 체결하여 전원을 연결하여 테스트를 하게 된다.
테스트는 4개의 프로펠러(55)를 가진 쿼드 콥터의 경우로 예를 들면, 모터 컨트롤러(60)와 모터(50)가 각각 4개로 구성되어 있으므로 세팅을 각각 4번 해야 한다. 특히, 모터 컨트롤러(60)의 경우 얼마만큼 정확하고 편리하게 세팅할 수 있는가가 아주 중요한데, 이를 위해 드론 실습장치는 PC와의 연결을 용이하게 하기 위해서 PC 인터페이스 연결 단자의 위치를 프로펠러 회전에 방해가 되지 않는 곳으로 선정하게 된다.
또한, 드론의 성능 중에서 중요한 요소 중 하나가 배터리(70)인데, 드론 사용시에 배터리(70) 충전과 방전 관리를 제대로 하지 않으면 성능이 심각하게 저하될 수 있다. 본 발명에서는 PCB 보드(20)에 배터리(70) 연결 단자를 구성하여 배터리(70)로부터 전원을 공급받게 되는데, 배터리(70)는 배터리 충전기(75)를 통하여 충전된다.
한편, 드론 실습장치가 모두 조립되어 성능 세팅이 끝나면, 본 발명에서는 드론의 실 비행에 앞서 지상 테스트 베드를 통하여 기능 테스트를 하게 된다. 상기 드론 테스트 베드를 통한 드론 테스트 시에는 조립된 드론의 PCB 보드(20)를 직접 테스트 베드에 결합할 수 없기 때문에, 드론 몸체(30)를 PCB 보드(20)에서 분리하고 PCB 보드(20)의 전원 분배 역할을 수행하는 별도의 전원 분배 모듈을 장착하여 드론의 각 구성부가 동작될 수 있도록 한다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 드론 테스트 베드의 사시도 및 사용 상태도를 나타낸 것이다.
도 8과 도 9에 도시된 바와 같이, 드론 테스트 베드(100)는 지상에 안정적으로 지지되는 받침대(110)와, 상기 받침대(110)의 상부에서 좌우로 회전 가능하게 결합되는 회전대(120)와, 상기 회전대(120)의 상부에 측면 방향으로 결합되는 수평 지지대(130)와, 상기 수평 지지대(130)의 상부에 수직 방향으로 결합되는 수직 지지대(150)를 포함하여 이루어지는데, 상기 수직 지지대(150)의 상부에는 드론 몸체(30)가 결합되는 드론 고정부(160)가 구비된다.
한편, 상부에 수평 지지대(130)가 결합된 회전대(120)의 하부에는 측면 방향으로 하부 수평 지지대(135)가 결합되고, 이 하부 수평 지지대(135)와 상부의 수평 지지대(130)가 스프링 등의 탄성체(140)로 연결되어, 수직 지지대(150)의 드론 고정부(160)에 결합된 드론의 비행 시 탄성체(140)에 의해 드론 테스트 베드(100)에 전해지는 충격을 흡수하여 드론을 안정적으로 지지할 수 있도록 한다. 또한, 드론 비행시 프로펠러(55)의 양력에 의한 드론의 이동 방향에 따라 회전대(120)가 좌우로 회전하게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 드론 실습장치는 실습자가 보관 케이스(10)에 드론의 각 구성부를 수납하여 보관하고 이동시킬 수 있으며, 실습시 드론의 각 구성부를 조립하여 드론을 완성하고 각 구성부의 동작을 세팅할 수 있다. 또한, 드론 실습장치를 보관 케이스(10)에서 분리한 후 드론 테스트 베드(100)에 결합하여 드론이 정상적으로 구동하는지를 무선 송수신기(80)를 통하여 테스트할 수 있게 된다.
이러한 본 발명에 따른 드론 실습장치는 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
10 : 보관 11 : 케이스 본체
11a : 손잡이 11b : 잠금장치
12 : 케이스 덮개 20 : PCB 보드
21 : 제어모듈 체결홀더 22 : 모터 체결홀더
23 : 모터 컨트롤러 체결홀더 25 : 전원 분배 회로
30 : 드론 몸체 31 : 중앙 플레이트
32 : 드론 암 33 : 드론 모터 홀드 지그
34 : 베이스 플레이트 40 : 메인 제어 모듈
50 : 모터 55 : 프로펠러
60 : 모터 컨트롤러 70 : 배터리
75 : 배터리 충전기 80 : 무선 송수신기
100 : 드론 테스트 베드 110 : 받침대
120 : 회전대 130 : 수평 지지대
135 : 하부 수평 지지대 140 : 탄성부
150 : 수직 지지대 160 : 드론 고정부

Claims (6)

  1. 드론의 각 구성부를 PCB 보드에 장착하여 각 구성부의 출력 값과 성능을 테스트할 수 있는 드론 실습장치로서,
    배터리(70)부터 전원을 공급받아 분배하는 전원 분배 회로(25)가 구비된 PCB 보드(20)와;
    중앙 플레이트(31)를 중심으로 외측으로 연장 형성되는 복수의 드론 암(32)이 구비되어 상기 PCB 보드(20)의 상부에 체결되는 드론 몸체(30)와;
    상기 드론 몸체(30)의 드론 암(32) 단부에 형성되는 드론 모터 홀드 지그(33)에 각각 체결되는 모터(50) 및 상기 모터(50)의 상부에 체결되는 프로펠러(55)와;
    상기 드론 몸체(30)의 드론 암(32) 중간부에 체결되어 모터(50)의 구동의 제어하는 모터 컨트롤러(60)와;
    상기 드론 몸체(30)의 중앙 플레이트(31) 상부에 체결되어 상기 모터 컨트롤러(60)를 통하여 모터(50)의 구동을 제어하여 드론의 비행 동작을 제어하는 메인 제어 모듈(40);을 포함하여 이루어지되,
    상기 PCB 보드(20)는 전원 분배 회로(25)를 통하여 배터리(70)로부터 공급되는 전원을 분배하여, 상기 드론 몸체(30)에 체결되는 메인 제어 모듈(40)과 모터(50) 및 모터 컨트롤러(60)에 동작 전원으로 공급하는 것을 특징으로 하는 드론 실습장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 PCB 보드(20)에는
    상기 모터(50)가 각각 장착되는 복수의 모터 체결홀더(22)와,
    상기 모터 컨트롤러(60)가 각각 장착되는 복수의 모터 컨트롤러 체결홀더(23)와,
    상기 메인 제어 모듈(40)이 장착되는 제어모듈 체결홀더(21)가 형성되며,
    상기 PCB 보드(20)는 전원 분배 회로(25)를 통하여 배터리(70)로부터 공급되는 전원을 분배하여, 상기 각 홀더에 체결되는 메인 제어 모듈(40)과 모터(50) 및 모터 컨트롤러(60)에 동작 전원으로 공급하는 것을 특징으로 하는 드론 실습장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 PCB 보드(20)는
    내측에 수납공간이 형성되고 상부가 개방된 케이스 본체(11)와, 상기 본체(11)의 일측 모서리에 결합되어 케이스 본체(11) 상부를 개폐 가능하게 덮는 케이스 덮개(12)가 구비된 보관 케이스(10)의 케이스 본체(11) 내측에 배치되며,
    상기 보관 케이스(10)의 케이스 본체(11) 또는 덮개(12) 전면에는 이동용 손잡이(11a)가 구비되고, 상기 케이스 본체(11)에 덮개(12)가 결합되는 경우 결합 상태를 고정하는 잠금장치(11b)가 구비되는 것을 특징으로 하는 드론 실습 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 PCB 보드(20)가 일측에 배치되는 케이스 본체(11) 내측에는 PCB 보드(20)에 전원을 공급하는 배터리(70)와, 상기 배터리(70)를 충전시키는 배터리 충전기(75)와, 상기 드론의 비행 모드를 설정하고 비행 동작을 조정하는 무선 송수신기(80)가 수납되는 것을 특징으로 하는 드론 실습 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 제어 모듈(40)은 Fno Arduino, UNO, Muiltiwii 중 어느 하나의 CPU를 포함하여 이루어져 교체 가능하게 PCB 보드(20)에 체결되어, 상기 PCB 보드(20)로부터 CPU 종류별로 동작 전원을 공급받아 구동되는 것을 특징으로 하는 드론 실습 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 드론 실습 장치에는
    바닥을 지지하는 받침대(110)와, 상기 받침대(110)의 상부에서 좌우로 회전 가능하게 결합되는 회전대(120)와, 상기 회전대(120)의 상부 측면 방향으로 결합되는 수평 지지대(130)와, 상기 수평 지지대(130) 일단의 상부에 수직 방향으로 결합되며 상부에 드론 고정부(160)가 구비된 수직 지지대(150)를 포함하되,
    상기 상부에 수평 지지대(130)가 결합된 회전대(120)의 하부에는 측면 방향으로 하부 수평 지지대(135)가 결합되고, 상기 하부 수평 지지대(135)와 상부의 수평 지지대(130)가 탄성체(140)로 연결되어, 상기 수직 지지대(150)의 드론 고정부(160)에 결합된 드론의 비행 시 전해지는 충격을 탄성체(140)로 흡수할 수 있도록 하는 드론 테스트 베드(100)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 드론 실습 장치.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109502040A (zh) * 2018-12-29 2019-03-22 深圳市多翼创新科技有限公司 一种无人机的固定存放装置及其平台固定方法
KR102059180B1 (ko) * 2019-03-25 2019-12-24 한국드론교육협동조합 드론 지상 관제 시스템
KR102192407B1 (ko) * 2020-07-29 2020-12-17 서광석 교육용 드론 키트 장치 및 시스템
KR102240146B1 (ko) * 2020-12-14 2021-04-14 디아이엘 주식회사 블록 드론 및 그 제조 방법
CN113104216A (zh) * 2021-04-12 2021-07-13 华方智联(青岛)智能研究院有限公司 一种基于智慧灯杆的无人机停机管控系统
WO2023062751A1 (ja) * 2021-10-13 2023-04-20 株式会社Acsl コントローラおよびドローンシステム

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090001747U (ko) * 2007-08-21 2009-02-25 최영대 무선조종 모형 헬리콥터 공중 정지비행 연습장치
KR101042200B1 (ko) * 2010-09-02 2011-06-16 드림스페이스월드주식회사 Ｐｃｂ를 사용한 무인 비행체
KR20130109986A (ko) * 2010-05-26 2013-10-08 에어로바이론먼트, 인크. 재구성가능한 배터리-작동식 운행체 시스템
KR20150066085A (ko) * 2013-12-06 2015-06-16 한국기술교육대학교 산학협력단 교육용 헬리콥터 2축 제어 시스템
KR101615169B1 (ko) * 2015-11-23 2016-04-25 주식회사 사이엑스 조립성과 내구성이 향상된 학습교구용 드론
KR101615166B1 (ko) 2015-11-23 2016-04-25 주식회사 사이엑스 회로조립 및 프로그램 학습을 위한 학습교구용 드론

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090001747U (ko) * 2007-08-21 2009-02-25 최영대 무선조종 모형 헬리콥터 공중 정지비행 연습장치
KR20130109986A (ko) * 2010-05-26 2013-10-08 에어로바이론먼트, 인크. 재구성가능한 배터리-작동식 운행체 시스템
KR101042200B1 (ko) * 2010-09-02 2011-06-16 드림스페이스월드주식회사 Ｐｃｂ를 사용한 무인 비행체
KR20150066085A (ko) * 2013-12-06 2015-06-16 한국기술교육대학교 산학협력단 교육용 헬리콥터 2축 제어 시스템
KR101615169B1 (ko) * 2015-11-23 2016-04-25 주식회사 사이엑스 조립성과 내구성이 향상된 학습교구용 드론
KR101615166B1 (ko) 2015-11-23 2016-04-25 주식회사 사이엑스 회로조립 및 프로그램 학습을 위한 학습교구용 드론

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109502040A (zh) * 2018-12-29 2019-03-22 深圳市多翼创新科技有限公司 一种无人机的固定存放装置及其平台固定方法
KR102059180B1 (ko) * 2019-03-25 2019-12-24 한국드론교육협동조합 드론 지상 관제 시스템
KR102192407B1 (ko) * 2020-07-29 2020-12-17 서광석 교육용 드론 키트 장치 및 시스템
KR102240146B1 (ko) * 2020-12-14 2021-04-14 디아이엘 주식회사 블록 드론 및 그 제조 방법
CN113104216A (zh) * 2021-04-12 2021-07-13 华方智联(青岛)智能研究院有限公司 一种基于智慧灯杆的无人机停机管控系统
CN113104216B (zh) * 2021-04-12 2024-02-02 山东叮当云数字科技有限公司 一种基于智慧灯杆的无人机停机管控系统
WO2023062751A1 (ja) * 2021-10-13 2023-04-20 株式会社Acsl コントローラおよびドローンシステム

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