KR20180030688A - 드론용 물자 취급 솔루션 - Google Patents

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KR20180030688A
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마크 코스탄조
데이빗 허버트 마이어스
에릭 엠. 프레슬러
숀 에드워드 스테펜스
매튜 엘. 포니
티모시 제이. 힉스
자카리 알. 쉑스네이더
지아밍 자
프레스턴 힐
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라이트람, 엘엘씨
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Abstract

드론은 양력을 발생시키는 적어도 하나의 프로펠러 및 드론에 의해 운반될 물품을 격납하기 위한 물품 격납 영역을 포함한다. 물품 격납 영역의 바닥은 물품을 지지하고 물품을 물품 격납 영역의 내부로, 외부로 또는 그것을 통과하여 이동시킬 수 있도록 하기 위한 동적 지지면을 포함한다. 동적 지지면은 물품 격납 영역의 바닥을 형성하는 컨베이어 벨트일 수 있다.

Description

드론용 물자 취급 솔루션
관련 출원
본 발명은 2015년 8월 12일자로 출원된 "드론용 물자 취급 솔루션(Material Handling Solutions for Drones)"이라는 명칭의 미국 특허 가출원 제62/204,210호에 대한 우선권을 주장하며, 본 가출원 내용을 참조로 본 명세서에 포함한다.
본 발명은 일반적으로 드론을 사용하여 물품을 배달하는 것에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 물품을 드론에 적재 및 유지하고 드론에서 하적하는 것에 관한 것이다.
드론은 포장 상품 배달이나 기타 물품 운송 등 다양한 목적으로 사용할 수 있는 무인 비행체이다. 해당 분야의 현재 기술 수준의 배달 드론은 페이로드(payload)를 고정하기 위해 오버헤드 그리퍼(overhead gripper)를 사용하고 있다. 이는 페이로드를 노출하게 되어, 그립이 견고하지 않으면 페이로드가 공중에서 떨어질 수 있다. 드론에서 적재, 유지 및 하적을 위해 보다 확실하고 효율적이면서 효과적인 방법이 필요하다.
본 발명은 물품을 드론 상에 적재하고 드론에서 하적하는 것을 용이하게 하는 물품 운반용 동적 지지면을 포함하는 배달 드론을 제공한다. 그러한 동적 지지면은 물품 격납 영역 바닥을 형성한다.
일 양태에 따르면, 드론은 프레임, 공기역학적 양력을 발생시키기 위한 적어도 하나의 프로펠러, 프로펠러를 제어하기 위한 제어기 및 드론에 의해 운반될 물품을 격납하기 위한 물품 격납 영역을 포함한다. 물품 격납 영역은 물품을 지지하고 물품을 물품 격납 영역 내부로, 외부로 또는 그것을 통과하여 이동시킬 수 있도록 하기 위한 동적 지지면을 포함한다.
다른 양태에 따르면, 드론 적재 시스템은 드론 및 물품을 드론 쪽으로 이송하기 위한 컨베이어를 포함한다. 드론은 프레임, 공기역학적 양력을 발생시키기 위한 적어도 하나의 프로펠러, 프로펠러를 제어하기 위한 제어기, 그리고 드론에 의해 운반될 물품을 격납하기 위해 물품 격납 영역을 구비한다. 물품 격납 영역은 물품을 지지하고 물품을 물품 격납 영역 내외로 또는 그것을 통과하여 이동시킬 수 있도록 하기 위한 동적 지지면을 포함한다. 컨베이어는 물품 격납 영역 내 적재하기 위해 물품을 동적 지지면 쪽으로 이송한다.
또 다른 양태에 따르면, 드론 및 드론을 위한 도킹 스테이션은 프레임, 공기역학적 양력을 발생시키기 위한 적어도 하나의 프로펠러, 프로펠러를 제어하는 제어기 및 드론에 의해 운반될 물품을 격납하기 위해 물품 격납 영역을 구비한 드론 및 드론을 수용하기 위한 도킹 스테이션을 포함하되, 물품 격납 영역은 물품을 지지하고 물품을 물품 격납 영역 내부로, 외부로 또는 그것을 통과하여 이동시킬 수 있도록 하기 위한 동적 지지면을 포함하고, 도킹 스테이션은 물품 적재 영역으로부터 물품을 내려놓도록 동적 지지면을 구동하기 위한 구동기를 포함한다.
본 발명의 이러한 특징 및 양태, 그리고 이점을 하기 상세한 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부 도면에서 보다 상세하게 설명한다. 첨부 도면 중,
도 1A는 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 지지면을 구비한 드론 및 드론 적재 시스템의 측면도이고;
도 1B는 도 1A의 드론 및 드론 적재 시스템의 정면도이며;
도 1C는 도 1A의 드론 및 드론 적재 시스템의 평면도이고;
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 적재 시스템에서 롤러를 갖는 드론의 측면도이며;
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 적재 시스템에서 LIM-구동 모터들을 포함하는 드론의 측면도이고;
도 4A는 측면에서 드론에 적재하는 드론 및 드론 적재 시스템의 평면도이고;
도 4B는 도 4A의 드론 및 드론 적재 시스템의 측면도이며;
도 5는 드론의 동적 지지면이 적재면과 상이한 높이를 갖는 드론 및 적재 시스템의 측면도이고;
도 6은 이송 플레이트를 포함하는 드론 및 적재 시스템의 측면도이며;
도 7은 이송 롤러를 포함하는 드론 및 적재 시스템의 측면도이고;
도 8은 중간 이송 컨베이어를 포함하는 드론 및 적재 시스템의 측면도이며;
도 9A 내지 도 9D는 물품 격납 영역으로부터 수령면 상으로 페이로드를 배출하는 과정을 나타낸 도면이고;
도 10A는 동적 지지면 및 페이로드 보호용 측벽을 갖는 드론의 정면도이며;
도 10B는 도 10A의 드론의 측면도이고;
도 11A 내지 도 11D는 슬라이딩 가능한 측벽을 갖는 드론을 나타낸 도면이며;
도 12A 내지 도 12D는 선회 가능한 측벽을 갖는 드론을 나타낸 도면이고;
도 13A 및 도 13B는 동적 지지면을 기울어지게 배치시켜 페이로드 배출을 용이하게 하도록 이동하는 회전 가능한 드론을 나타낸 도면이며;
도 14A는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 물품 격납 영역 하단을 이루는 동적 지지면이 일련의 협폭 컨베이어 벨트를 포함하는 드론 및 적재 시스템의 평면도이고;
도 14B는 도 14A의 드론 및 적재 시스템의 정면도이며;
도 15A는 본 발명의 다른 실시예에 따른 동적 지지면을 구비한 드론의 정면도이고;
도 15B는 적재 시스템에서 도 15A 드론의 측면도이며;
도 16A 내지 도 16D는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라이트가 있는 컨베이어 벨트를 구비한 드론을 나타낸 도면들이고;
도 17은 동적 지지면을 형성하기 위해 컨베이어 벨트 단부를 결합하는 텐셔닝 장치가 있는 드론의 측면도이며;
도 18A 및 도 18B는 본 발명의 다른 실시예에 따른 롤러가 있는 컨베이어 벨트를 포함하는 동적 지지면을 구비한 드론을 나타낸 도면들이고;
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 플라이트가 있는 컨베이어 벨트를 포함하는 동적 지지면을 구비한 드론의 측면도이며;
도 20A 및 도 20B는 컨베이어 벨트를 포함하고 충전 스테이션에서 드론을 재충전하기 위한 충전 접점을 포함하는 동적 지지면을 구비한 드론을 나타낸 도면이고;
도 21A 내지 도 21D는 망 또는 메쉬 하단을 포함하는 동적 지지면을 갖는 드론을 나타낸 도면들이며;
도 22는 상호-작동 롤러를 포함하는 동적 지지면을 구비한 드론의 측면도이고;
도 23A 내지 도 23C는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 드론에 적재도 하고 동적 지지면 구동도 하는 이송 시스템에서 도 22의 드론을 나타낸 도면들이며;
도 24는 단일 외부 컨베이어 벨트가 하나 이상의 전이 지점을 통해 순차적으로 낙하하여 다수의 드론 적재 구역을 생성하는 드론 적재 시스템의 일 실시예를 나타낸 도면이고;
도 25는 물품 공급 컨베이어 및 드론 컨베이어를 포함하는 드론 적재 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면이며;
도 26은 드론 스테이션을 지나 이동하는 분류 컨베이어를 포함하는 드론 적재 시스템의 다른 실시예를 나타낸 도면이고;
도 27은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 동적 지지면 및 상단 판독 카메라를 포함하는 드론의 측면도이며;
도 28은 드론으로부터 물품 배출을 용이하게 하는 램프 및 동적 지지면을 구비한 드론의 일 실시예를 나타낸 도면이고;
도 29는 적재-배분을 위해 물품 격납 영역 외부로 연장되는 동적 지지면을 구비한 페어링된 드론의 일 실시예를 나타낸 도면이며;
도 30A는 드론 도킹 스테이션 일 실시예의 등각도이고;
도 30B는 도 30A의 드론 도킹 스테이션의 측면도이며;
도 30C는 드론에 의해 운반되는 물품 하적을 위해 드로어가 인입된 도 30B의 드론 도킹 스테이션 측면도이다.
본 발명은 물품을 운반하기 위한 동적 지지면을 구비한 드론을 제공한다. 본 발명을 특정 예시 실시예들과 관련하여 설명할 것이지만, 당업자라면 본 발명이 예시된 실시예에 한정되지 않는다는 것을 인지할 것이다.
본 발명 일 실시예의 드론(10)은 프레임(12), 양력을 발생시키는 공기역학적 표면을 형성하는, 프로펠러 날개로 나타낸, 하나 이상의 프로펠러(14), 프로펠러(14)를 회전시키기 위한 모터(도시되지 않음), 그리고 제어기(16)를 포함한다. 예시된 드론은 드론을 사용하여 배달하거나 다른 방식으로 이동시킬 물품 또는 페이로드를 격납하기 위한 물품 격납 영역(20)을 또한 포함한다. 컨베이어 벨트(22)로 나타낸 동적 지지면은 물품 격납 영역(20) 하단을 형성한다. 컨베이어 벨트 상부 스팬(span)은 물품 격납 영역 내 물품을 지지하기 위한 물품 격납 영역(20) 바닥을 형성한다. 컨베이어 벨트(22) 하부 스팬은 드론 하단을 형성할 수 있다. 다리부(leg)(18)는 아래로 연장되어 컨베이어 벨트(22)를 프레임(12)과 연결할 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 다리부(18)는 컨베이어 벨트(22)를 위한 스프로킷 또는 다른 반전 요소(reversing element)가 장착되는 샤프트(19)에 결합되지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 대안으로, 다리부(18) 또는 프레임의 다른 부분이 컨베이어 벨트(22) 및 부속 부품을 지탱하는 지지 구조물(도시되지 않음)에 부착될 수도 있다.
본 명세서에서 지칭하는 "동적 지지면(dynamic support surface)"은 드론의 물품 격납 영역 내외로 물품을 이동시킬 수 있고 또한 물품이 드론의 물품 격납 영역에 있는 동안 밑에서부터 물품을 지지하는 표면을 의미한다. 그 예는 컨베이어 벨트, 롤러, 저마찰 평탄면, 가요성 표면, 메쉬, 이동 가능 표면 및 당업자에게 명백한 다른 표면들, 그리고 이들의 조합들을 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
외부 컨베이어(30)는 물품(40)을 물품 격납 영역(20)에 공급한다. 동적 지지면을 형성하는 컨베이어 벨트(22)는 동력을 받아 구동되거나 공전 상태로 있을 수 있다. 예를 들어, 모터(도시되지 않음)가 컨베이어 벨트(22)를 외부 컨베이어(30)와 동일한 방향으로 구동하여, 외부 컨베이어(30)에 인접한 컨베이어 벨트(22)의 제1 단부로 옮겨온 물품을 물품 격납 영역으로 끌어당겨 넣을 수 있다. 일 실시예에서, 외부 컨베이어와 컨베이어 벨트(22)는 동일한 속도로 이동하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 컨베이어 벨트(22)는 수동적(passive)이며, 따라서 외부 컨베이어(30)로부터 떨어져 나오는 물품의 모멘텀이 컨베이어 벨트를 밀어 이동시켜 물품(40)이 물품 격납 영역 내로 이동하게 된다. 또한, 컨베이어 벨트(22)는 반전될 수 있다. 인젝션(injection) 또는 큐잉 슈트(queuing chute) 등 기타 적절한 로더(loader)가 물품을 물품 격납 영역(20)에 공급하는 데 사용될 수 있다. 로더는 패키지 적재를 제어하는 팝업 스탑(popup stop)을 구비할 수 있다. 드론은 적재기 각도와 일치되게 기울어질 수 있다.
예시된 물품 격납 영역(20)은 프로펠러 아래에 있지만, 본 발명의 다른 실시예에서는, 물품 격납 영역이 프로펠러 상부 또는 다른 적절한 위치에 존재한다.
동적 지지면의 일 실시예를 이루는 컨베이어 벨트(22)는 임의의 적절한 타입의 컨베이어를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨베이어 벨트는 포지티브 구동 컨베이어 벨트, 마찰 구동 컨베이어 벨트 또는 다른 타입의 컨베이어 벨트일 수 있다. 컨베이어 벨트는 플라스틱, 스테인리스 강, 고무 또는 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 컨베이어 벨트는 평평하거나 텍스처링될 수 있다. 컨베이어 벨트는 폐쇄되거나 개방된 표면을 가질 수 있으며, 또한 롤러, 슬레이트, 또는 물품을 이동시키기 적합한 임의의 다른 구성을 가질 수 있다.
다른 실시예에서, 컨베이어 벨트(22)는 드론 다리부를 통과하여 연장되는 웜 기어를 통해 구동되어 모터 및 다른 전기 부품들이 드론 본체에 수납될 수 있게 한다. 다른 실시예에서는, 본체 내 모터에 의해 구동되는 타이밍 벨트가, 컨베이어 벨트를 회전시키는 샤프트(19)에 모터를 연결한다.
도 2에 나타낸 일 실시예에서, 드론(110)의 물품 격납 영역(120) 하단을 이루는 동적 지지면(122)은 일련의 롤러(123)를 포함할 수 있다. 롤러(123)는 수동적이거나, 모터에 의해 구동되거나, 외부로부터 구동될 수 있다. 동적 지지면(122) 아래에 컨베이어 벨트, 롤러, 자석, 코일 또는 다른 적절한 구동기와 같은 구동 장치를 배치함으로써 롤러(123)가 회전하여 물품을 물품 격납 영역(120) 내외로 안내하도록 롤러(123)를 외부에서 구동할 수 있다.
도 3에 나타낸 다른 실시예에서, 드론(210)의 물품 격납 영역(220) 하단을 이루는 동적 지지면(222)은 일련의 선형 유도 모터-구동 롤러(Linear Induction Motor-driven roller)(223)를 포함할 수 있다. 코일(224)은 물품을 물품 격납 영역(220) 내 위치시키도록 롤러(223)를 선택적으로 구동한다.
동적 지지면은 외부 컨베이어에 대한 임의의 적절한 방향(orientation)을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 1에서 동적 지지면(22)은 외부 컨베이어 벨트(30)와 평행하게 나란히 정렬된다. 도 4A 및 도 4B에 나타낸 다른 실시예에서 동적 지지면을 형성하는 외부 컨베이어 벨트(30)와 컨베이어 벨트(322)는 서로 수직이다. 물품 격납 영역(320) 내 지지할 물품(40)은 드론(310) 측면으로부터 적재된다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 드론(10)의 물품 격납 영역(20) 내 물품(40) 적재를 용이하게 하기 위해 드론(10) 내 컨베이어 벨트(22) 또는 다른 동적 지지면이 외부 컨베이어 벨트(30)보다 낮은 높이에 배치될 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 드론(10)의 물품 격납 영역(20) 내로 물품(40)의 이송을 용이하게 하기 위해 드론(10) 내 컨베이어 벨트(22) 또는 다른 동적 지지면과 외부 컨베이어 벨트(30) 사이에 이송 플레이트(transfer plate)(60)가 배치될 수 있다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 드론(10)의 물품 격납 영역(20) 내로 물품(40)의 이송을 용이하게 하기 위해 드론(10) 내 컨베이어 벨트(22) 또는 다른 동적 지지면과 외부 컨베이어 벨트(30) 사이에 이송 롤러(70)가 배치될 수 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 드론(10)의 물품 격납 영역(20) 내로 물품(40) 이송을 용이하게 하기 위해 드론(10) 내 컨베이어 벨트(22) 또는 다른 동적 지지면과 외부 컨베이어 벨트(30) 사이에 중간 이송 컨베이어 벨트(80)가 배치될 수 있다.
도 9A 내지 도 9D에 나타낸 바와 같이, 드론(10)의 물품 격납 영역(20) 하단을 형성하는 동적 지지면(22)은 운반 물품(40)을 원하는 위치에 배출하는 데에도 또한 사용될 수 있다. 도 9A는 물품 격납 영역(20) 내 중앙에 물품(40)이 있는 것을 나타낸다. 신호를 받으면, 컨베이어 벨트(22)가 도 9B에 나타낸 바와 같이 물품 격납 영역(20) 일 측면 쪽으로 이동하여 물품(40)을 그 측면 쪽으로 이동시킨다. 도 9C에 나타낸 바와 같이, 컨베이어 벨트(22)가 계속 이동하여 물품(40)을 물품 격납 영역(20) 밖으로 밀어 내보내며, 이때 도 9D에 나타낸 바와 같이 물품(40)이 수령면(90) 상에 내려 놓이게 된다. 동적 지지면을 구비한 드론으로부터 패키지를 수령하기 위한 임의의 적절한 수단이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 드론을 위한 수령 장치는 드론이 패키지를 넘겨 넣을 슈트(chute)를 구비한다. 슈트의 에지(edge)는 드론의 컨베이어 벨트(22) 샤프트를 지탱하도록 구성되어 드론이 앞으로 기울여 패키지를 내려놓는 것을 가능하게 할 수 있다. 이 수령 장치 및 드론은 임의의 적절한 수단을 통해 연결될 수 있다.
도 10A 및 도 10B에 나타낸 본 발명의 다른 실시예에서, 물품 격납 영역(420)에 컨베이어 벨트(422)와 같은 동적 지지면을 구비하는 드론(410)은 페이로드(payload)(40)를 보호하기 위한 측벽(428)을 포함할 수 있다. 측벽(428)은 컨베이어 벨트(422) 측면 에지에 인접한 물품 격납 영역(420) 측면을 형성하며, 이동 가능하거나 고정적일 수 있다. 또한, 측벽(428)은 물품 격납 영역 전방 또는 후방 벽에 위치될 수도 있다. 측벽(428)은 강한 돌풍이 물품 격납 영역 내 경량 패키지를 움직이게 하는 것을 방지하는 에어 배플(air baffle)을 포함할 수 있다.
도 11A 내지 도 11D에 나타낸 바와 같이, 드론(510)의 물품 격납 영역(520) 측벽(528)은 상하로 슬라이딩하여 물품 격납 영역(520)을 개방함으로써 물품을 컨베이어 벨트(522)와 같은 동적 지지면에 적재하거나 그로부터 하적하는 것을 가능하게 할 수 있다.
도 12A 내지 도 12D에 나타낸 바와 같이, 드론(610)의 물품 격납 영역(620) 측벽(628)은 다리부(618)에 선회 가능하게 피벗 연결될 수 있다. 측벽(628)은 선회점(pivot point)(621) 중심으로 회전하여 물품 격납 영역(620)을 개방함으로써 물품을 컨베이어 벨트(622)와 같은 동적 지지면으로 적재하거나 그로부터 하적하는 것을 가능하게 할 수 있다. 측벽(628)은 아래로 선회하여 물품 격납 영역(620)을 폐쇄할 수도 있다. 대안으로는, 측벽 피벗이 물품 격납 영역 하단에 있을 수 있으며, 이에 따라 측벽(628)이 아래로 스윙하여 물품 격납 영역을 개방함으로써 물품 격납 영역 밖으로 물품을 이행시키는 램프(ramp)를 형성할 수도 있다.
도 13A 및 도 13B에 나타낸 바와 같이, 물품 격납 영역을 둘러싸는 측벽(728)이 있는 드론(710)은 물품 격납 영역(720)으로부터 수령면(90) 상으로 물품(40) 배출을 용이하게 하기 위해 컨베이어 벨트(722)로 나타낸 동적 지지면을 기울어지게 위치시키도록 회전할 수 있다. 도 13A의 실시예에서, 컨베이어 벨트(722)가 물품 격납 영역(720)의 전방 쪽으로 물품을 이동시킴에 따라 전방 벽(729)이 위로 선회한다. 컨베이어 벨트(722)는 수령면(90) 상으로 물품(40)을 배출한다. 수령면은 슈트, 수령 차량, 슬라이드, 컨베이어 벨트 및 당해 기술 분야에 공지된 다른 수령 장치들과 같은 임의의 적절한 표면일 수 있다.
도 14A 및 도 14B에 나타낸 본 발명의 다른 실시예에서, 드론(810) 내 물품을 격납하기 위한 물품 격납 영역(820) 하단을 이루는 동적 지지면은 일련의 협폭 컨베이어 벨트(822)를 포함한다. 컨베이어 벨트(822)는 드론(810)의 다리부(818)에 연결되는 공통 샤프트(819) 상에 장착된다. 외부 컨베이어(830)는 동적 지지면을 형성하는 협폭 컨베이어 벨트(822) 사이 갭(823)과 나란히 정렬되는 일련의 평행한 협폭 컨베이어 벨트(831)를 포함한다.
동적 지지면은 컨베이어 벨트에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 15A 및 도 15B에 나타낸 바와 같이, 드론(910)은 저마찰 플로어(low-friction floor)(922) 등 물품 격납 영역(920)을 포함할 수 있다. 외부 컨베이어(30)로부터 하적되는 물품(40)은 외부 컨베이어(30)로부터 물품 격납 영역(920)으로 전달되는 모멘텀에 의해 저마찰 플로어(922)를 가로질러 운반될 수 있다.
도 16A 내지 도 16D에 나타낸 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 드론(1010)의 물품 격납 영역(1020)의 동적 지지면은 컨베이어 벨트(1022) 상에 페이로드를 격납하기 위한 플라이트(flight)(1023)가 있는 컨베이어 벨트(1022)를 포함할 수 있다. 컨베이어 벨트(1022)가 물품 격납 영역(1020)으로부터 물품(40)을 배출할 때, 플라이트(1023)는 도 16D에 나타낸 바와 같이 램프를 형성하여 물품(40)을 수령면(90) 상으로 안내할 수 있다. 도 16A 내지 도 16D의 물품 격납 영역(1020)은 또한, 전술한 바와 같이, 프레임에 결합될 수 있거나, 컨베이어 벨트(1022)와 일체로 형성되거나 컨베이어 벨트(1022)에 직접 결합될 수 있는 측면 가드(side guard)를 포함할 수 있다. 측면 가드가 있는 컨베이어 벨트는 당해 기술 분야에 주지되어 있다. 드론은 플라이트, 측면 가드 및 측벽을 고정시키는 클램프, 피봇 또는 다른 적절한 수단을 포함하여 물품 격납 영역 내 페이로드를 고정할 수 있다. 다른 실시예에서는, 물품 격납 영역의 측벽이 아래로 선회하여 램프를 형성함으로써 물품을 물품 격납 영역(1020) 내외로 안내할 수 있다.
도 17에 나타낸 본 발명의 다른 실시예에서, 드론(1110)의 동적 지지면(1122)은 완전한 표면을 형성하지 않는 불완전한 컨베이어 벨트를 포함한다. 본 예시적인 실시예에서는, 텐셔닝 장치(tensioning device)(1126)가 벨트(1122)의 단부를 결합한다. 물품 격납 영역(1120) 하단을 이루는 이동 가능한 표면을 형성하는 다른 수단이 사용될 수도 있다.
도 18A 및 도 18B를 참조하면, 드론(1210)은 물품 격납 영역(1220) 바닥(floor)을 형성하는 롤러(1223)가 있는 컨베이어 벨트(1222)를 구비한 물품 격납 영역(1220)을 포함할 수 있다. 예시된 롤러(1223)는 컨베이어 벨트 상단면(top surface) 및 하단면(bottom surface) 위아래로 돌출하며, 물품(40)은 롤러(1223) 외측 상단면에 의해 지지된다. 롤러 하단은 컨베이어 벨트(1222)의 캐리웨이(carryway) 아래 구동 표면에 접촉할 수 있다. 도 18B에 나타낸 바와 같이, 컨베이어 벨트(1222)가 일정 방향(1212)으로 이동할 때, 구동 표면이 롤러를 일정 방향(1224)으로 회전하도록 활성화하여 컨베이어 벨트(1222) 속도의 2배 속도로 물품(40)을 밀어 보낸다.
도 19에 나타낸 바와 같이, 드론(1310)의 물품 격납 영역(1230)의 바닥면을 형성하는 컨베이어 벨트(1322)는, 복수의 물품이 정연하게 물품 격납 영역에 가득 채워 넣어질 수 있도록 하기 위해 물품 격납 영역을 다수의 격실(1324)로 분할하는, 벨트 전체 길이에 걸친 다수의 가로 플라이트를 포함할 수 있다. 대안으로, 플라이트(1323)는 다수의 물품(40)을 운반하기 위한 다수의 레인(lanes)으로 벨트를 분할하도록 길이 방향으로 연장될 수 있다.
도 20A 및 도 20B에 나타낸 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 물품 격납 영역(1420) 하단을 이루는 컨베이어 벨트(1422)를 포함하는 동적 지지면을 구비한 드론(1410)은 충전 스테이션(1490)에서 드론(1410)을 재충전하기 위한 충전 접점(1480)을 포함할 수 있다. 드론(1410) 충전 중 외부 컨베이어(30)로부터 드론(1410)에 물품(40)을 적재할 수 있다. 드론의 배터리는 드론이 물품을 적재 또는 하적하려고 대기 중인 상태에서 충전될 수 있다. 드론의 적재 또는 하적 대기 중 드론을 충전하기 위한 임의의 적절한 수단이 사용될 수 있다.
도 21A 내지 도 21C를 참조하면, 드론(1510)의 물품 격납 영역(1520)은 동적 지지면을 형성하는 망(net) 또는 메쉬(mesh) 하단부(1522)를 가질 수 있다. 물품은 외부 컨베이어(30)로부터 물품 격납 영역(1520) 내 적재될 수 있다. 망 또는 메쉬 하단부(1522) 에지가 상승하여 물품(40)을 고정하고 하강하여 물품(40)을 방출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 드론의 동적 지지면은 물품 격납 영역 내 물품을 위치시키도록 외부에서 작동할 수 있다. 예를 들어, 도 22에 나타낸 바와 같이, 드론(1610)은 듀얼-스택(dual-stacked) 롤러(1623) 어레이에 의해 형성되는 하단부(1622)를 갖는 물품 격납 영역(1620)을 포함할 수 있다. 듀얼-스택 롤러(1623)는 물품 격납 영역 바닥을 형성하는 모듈에 수용될 수 있다. 도 23A 내지 도 23C에 나타낸 바와 같이, 드론(1610)은 컨베이어 벨트(1630) 또는 다른 적절한 구동 장치에 착륙할 수 있다. 컨베이어 벨트(1630)는 적재를 위해서 물품(40)을 드론(1610)으로 가져오는 동일한 컨베이어 벨트이거나, 상이한 컨베이어 벨트(1630)일 수 있다. 도 23A 내지 도 23C의 실시예에서는, 리세스 영역(recessed area)(1632)에 있는 컨베이어 벨트(1630) 상에 드론(1610)이 도킹하며, 이에 따라 인피드 영역(infeed area)(1631)이 동적 지지면(1622) 상단과 동일한 높이에 놓이게 된다. 인피드 컨베이어 벨트(1630)가 이동하여 물품 격납 영역 쪽으로 물품(40)을 이동시킴에 따라 리세스 영역의 구동부(1632)가 듀얼 스택 롤러(1623) 하단과 접촉하여 상부 롤러를 회전시킴으로써 물품(40)을 물품 격납 영역(1620)을 가로질러 그 안으로 끌어넣게 된다. 물품이 물품 격납 영역(1620) 내 적절한 위치에 놓이게 되면, 드론이 구동 컨베이어(1630)로부터 분리되어 롤러를 비활성화시킬 수 있다.
다른 실시예에서는, 도 1의 컨베이어 벨트(22)와 같은 컨베이어 벨트 또는 도 2의 롤러(123)와 같은 롤러 또는 드론 내 동적 지지면의 다른 부품이 컨베이어 벨트 또는 다른 외부 구동 장치에 의해 외부로부터 구동되어 물품 격납 영역 내 위치로 물품을 끌어넣거나 물품 격납 영역으로부터 물품을 밀어낼 수 있다.
도 24는 단일 외부 컨베이어 벨트(1730)가 하나 이상의 전이 지점(transition point)을 통해 순차적으로 낙하하여(waterfall) 다수의 드론 적재 구역을 생성하는 드론 적재 시스템(1701)의 실시예를 나타낸 것이다. 예를 들어, 도 22에 그 일례가 도시되어 있는, 외부 작동 가능한 동적 지지면(1622)을 구비한 드론(1610)이 컨베이어(1730)가 단계적으로 내려가도록 컨베이어(1730)를 달아맴으로써 생성되는 선택된 랜딩/픽업 구역에 각각 착륙할 수 있고, 이에 따라 동적 지지면이 물품을 수용하면서 동시에 컨베이어(1730)에 의해 구동될 수 있게 된다. 물품(40)은 지정된 드론(1610)에 도달할 때까지 드론의 활성화된 표면을 가로질러 이를 통과할 수 있다. 드론(1610)에 의해 픽업될 때까지, 물품의 드론 통과가 컨베이어(1730) 상에서 계속된다. 대안으로는, 물품이 라인 내 첫 번째 이용 가능한 드론에 배정될 수도 있다.
도 25는 물품 공급 컨베이어(1830) 및 드론 컨베이어(1832)를 포함하는 드론 적재 시스템(1801)의 다른 실시예를 나타낸다. 드론(1810)은 드론 컨베이어(1832) 상에 착륙하며, 물품 공급 컨베이어(1830)의 아웃피드(outfeed)를 지나 이송된다. 물품은 전술한 바와 같은 임의의 적절한 방법을 통해 드론(1810)의 동적 지지면 상에 적재된다. 그런 다음, 드론(1810)이 출발하여 자체 페이로드를 운반한다.
도 26은 드론 스테이션을 지나 이동하는 분류 컨베이어(1930)를 포함하는 드론 적재 시스템(1901)의 다른 실시예를 나타낸다. 분류 컨베이어(1930)는 선택된 드론(1910) 쪽으로 각각의 물품(40)을 분류한다. 드론(1910)은 선택된 물품을 물품 격납 영역(1920) 내에 적재한 후 이륙한다. 드론은 신호를 받으면 빈 적재 스테이션으로 이동할 수 있다.
도 27에 나타낸 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 컨베이어 벨트(2022)로 나타낸 동적 지지면을 포함하는 드론(2010)은 물품 격납 영역(2020) 내 상단 판독 카메라(2060)를 포함할 수 있다. 동적 지지면은 스캔에 성공할 때까지 가령 물품 격납 영역(2020) 내 물품을 앞뒤로 이동시킨다. 드론은 기능을 증진시키기 위한 임의의 적절한 전자 장치들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다른 실시예에서, 동적 지지면을 구비한 드론은 도난이나 분실 시에도 드론을 찾을 수 있도록 지원하는 무선 신호를 송신할 수 있는 도난 방지 시스템을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서는, 드론에 관한 정보를 전달하기 위해, 드론의 동적 지지면 또는 프레임 내에 QR 코드가 인쇄, 에칭 또는 성형될 수 있다. 또 다른 적용에서, 드론은 프린터와 인터페이싱하여 드론의 동적 지지면에 지지된 패키지 라벨을 인쇄하는 머신을 적용시킬 수 있다.
도 28은 물품 격납 영역(2120) 내 컨베이어 벨트(2122)로 나타낸 동적 지지면을 포함하는 드론(2110)의 다른 실시예를 나타낸다. 컨베이어 벨트의 제1 단부(2123)는 물품 격납 영역(2120)의 적재 단부를 형성하고, 제2 단부(2124)는 물품 격납 영역(2120)의 배출 단부를 형성한다. 배출 단부(2124)는 물품이 수령면 상으로 매끄럽게 이행하는 것을 용이하게 하기 위한 램프(2126)를 포함한다. 램프는 저마찰 정적 표면을 포함할 수 있거나, 또는 수동적인 롤러 또는 종동 롤러를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 램프(2126)는 물품 격납 영역(2120) 벽을 형성하는 격납 위치와 경사진 위치 사이에서 선택적으로 선회할 수 있다.
일 실시예에서, 드론은 동적 지지면의 이동 방향과 반대 방향으로 이동하여 물품 격납 영역으로부터 물품 배출을 증진시킨다.
드론의 동적 지지면은 물품의 불필요한 움직임을 방지하기 위해 선택적으로 잠글 수 있다.
도 29는 동적 지지면을 구비한 드론의 다른 적용을 나타낸 것이다. 도 29의 실시예에서, 2개의 드론(2210a 및 2210b)이 공중에서 페이로드 및 이송 패키지를 공유할 수 있다. 드론은 위치를 상호 조정하여 제1 드론이 제2 컨베이어 벨트로 패키지를 배출할 수 있게 정렬한다. 드론(2210a, 2210b)은 물품 격납 영역(2220a, 2220b)을 넘어 연장되는 동적 지지면을 형성하는 연장된 컨베이어 벨트(2222a, 2222b)를 구비한다. 커넥터(2230)는 이송을 용이하게 하기 위해 2개의 드론을 링크시킬 수 있다. 대안으로는, 2개의 드론이 대형 패키지 적재를 공유할 수 있다.
동적 지지면을 구비한 드론은 임의의 적절한 타입의 도킹 스테이션 및 창고와 인터페이싱할 수 있다. 예를 들어, 도 30A 내지 도 30C는 컨베이어 벨트와 같은 동적 지지면을 구비한 드론과 사용하기 적합한 드론 도킹 스테이션(3000) 예를 나타낸다. 드론 도킹 스테이션(3000)은 드론을 수용하기 위해 연장 가능한 사이드 바(side bar)들(3010, 3011)로부터 연장되는 랜딩 가이드(landing guides)(3004)를 포함하는 연장 가능 드로어(3002)를 구비한 프레임(3001)을 포함한다. 예시된 랜딩 가이드(3004)는 상부 다리부에 의해 형성되는 채널 하단에서 중앙 슬롯(3005)으로 드론 축을 안내하는 상부 다리부를 갖는 대략 y자 형상의 시트를 포함한다. 드론 축(3019)이 안내 다리부 상단과 접촉할 경우, 도 30B에 나타낸 바와 같이, 그것이 가이드의 상단 에지를 따라 슬라이딩하여 슬롯(3005) 내로 들어감으로써 드론(3020)을 소정 위치에 고정하게 된다. 공압 시스템 또는 다른 적절한 구동 장치가 드로어로 하여금 프레임에 대해 인출 및 인입되게 할 수 있다. 도킹 스테이션(3000)은 드론 상에서 컨베이어 벨트(3022)를 구동하기 위한 하부 컨베이어 벨트(3030) 및 드론으로부터 물품을 수령하거나 물품을 드론에 인도하기 위한 이송 컨베이어 벨트(3031)를 더 포함한다.
드론(3010)이 스테이션(3000)에 접근할 경우, 도 30A 및 도 30B에 나타낸 바와 같이, 스테이션이 드로어(3002)를 밖으로 밀어내게 된다. 이후, 드론(3020)이 랜딩 가이드(3004)의 도움을 받아, 인출된 드로어(3002)에 착륙한다. 드론을 착륙시킨 후, 스테이션은 드로어를 인입시킨다. 하부 컨베이어 벨트(3030)는 드론의 컨베이어 벨트(3022) 하단과 접촉하여 드론 컨베이어 벨트(3022)를 이동시킴으로써, 드론의 물품 격납 영역(3021)으로부터 이송 컨베이어 벨트(3031) 상으로 물품(3333)을 밀어 내보낸다. 하부 컨베이어 벨트(3030)는 마찰 접촉에 의해서 드론 상에서 컨베이어 벨트(3022)를 구동시킨다. 기어, 롤러, 모터 및 당해 기술 분야에 공지된 다른 수단을 사용하는 것과 같은, 동적 지지면을 이루는 드론 컨베이어 벨트를 구동하기 위한 다른 수단이 사용될 수 있다.
드론으로부터 물품을 수령하고 드론으로 물품을 배출하기 위한 임의의 적절한 수단이 사용될 수 있다. 예를 들어, 드론은 동적 지지면으로부터 배출되는 패키지를 수용하도록 구성된 우편함 또는 전용 용기로 물품을 전달할 수 있다. 또한, 드론은 드론으로부터 물품을 수령하기 위한 랜딩 플랫폼 및 슈트를 갖는 차량으로 패키지들을 전달할 수 있다.
드론을 위한 수령 장치는 전달 중 드론을 고정시키기 위한 커넥터를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수령 장치는 드론을 끌어당기기 위한 자석을 포함할 수 있다. 일 실시예에서는, 드론이 선택된 위치에 장착된 영구 자석을 가질 수 있고, 도크(dock) 또는 다른 수령 스테이션이 전자석을 가질 수 있다. 착륙하는 중, 전자석이 영구 자석과 끌어당기는 구성을 갖게 된다. 이륙하는 동안에는, 전자석들이 영구 자석들과 반발하는 구성을 갖게 된다. 드론이 도킹되어 있는 동안에는, 전자석이 자기장을 갖지 않을 수 있다. 다른 실시예에서, 드론은 드론을 도킹 스테이션에 선택적으로 고정하기 위해, 도킹 스테이션의 정렬 핀을 수용하는 개구들을 포함할 수 있다.
수령 장치는 배출을 위한 특정 영역으로 드론을 안내하기 위한 IR 송신기와 같은 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명을 몇 가지 예시적인 형태를 참조하여 상세하게 설명하였지만, 다른 형태도 가능하다. 따라서, 이러한 몇 가지 예가 시사하는 바와 같이, 청구범위의 범위는 상세하게 설명된 형태들에 한정하려는 의도가 아니다.

Claims (25)

  1. 드론으로서,
    프레임;
    공기역학적 양력을 발생시키기 위한 적어도 하나의 프로펠러;
    상기 프로펠러를 제어하기 위한 제어기; 그리고
    상기 드론에 의해 운반될 물품을 격납하기 위한 물품 격납 영역을 포함하되,
    상기 물품 격납 영역은 상기 물품을 지지하고 상기 물품을 상기 물품 격납 영역의 내부로, 외부로 또는 그것을 통과하여 이동시킬 수 있도록 하기 위한 동적 지지면(dynamic support surface)을 포함하는 드론.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동적 지지면은 상부 스팬(upper span)이 상기 물품 격납 영역의 바닥을 형성하는 컨베이어 벨트에 의해 형성되는 드론.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨베이어 벨트는 롤러을 포함하는 드론.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨베이어 벨트는 상기 물품 격납 영역을 폭, 길이 또는 양자 모두를 따라 다수의 격실로 분리하는 플라이트(flight)를 포함하는 드론.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 컨베이어 벨트는 샤프트 상에 장착된 반전 요소(reversing element)를 둘러 진행하며, 상기 드론은 상기 샤프트에 장착되는 다리부(leg)를 포함하는 드론.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 물품 격납 영역은 상기 물품을 격납하는 적어도 하나의 벽을 포함하는 드론.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 벽은 상기 동적 지지면 상에 형성되는 드론.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 벽은 상기 프레임에 형성되는 드론.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 벽은 이동 가능한 드론.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 벽은 배플(baffle)을 포함하는 드론.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 동적 지지면은 다수의 회전 가능한 롤러를 포함하는 드론.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 동적 지지면은 저마찰 평탄면을 포함하는 드론.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 동적 지지면은 상기 물품 격납 영역의 외부로 연장되는 드론.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 드론은 도킹 스테이션(docking station)에 상기 드론이 착륙하는 것을 용이하게 하는 정렬 핀을 수용하기 위한 정렬 개구 및 자석 중 하나를 포함하는 드론.
  15. 드론 적재 시스템으로서,
    프레임, 공기역학적 양력을 발생시키기 위한 적어도 하나의 프로펠러, 상기 프로펠러를 제어하기 위한 제어기 및 드론에 의해 운반될 물품을 격납하기 위한 물품 격납 영역을 구비하되 상기 물품 격납 영역이 상기 물품을 지지하고 상기 물품을 상기 물품 격납 영역의 내부로, 외부로 또는 그것을 통과하여 이동시킬 수 있도록 하기 위한 동적 지지면을 포함하는 드론; 그리고
    상기 물품 격납 영역 내 적재하기 위해 물품을 상기 동적 지지면 쪽으로 이송하는 컨베이어를 포함하는 드론 적재 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 동적 지지면을 구동하기 위한 구동 장치를 추가로 포함하는 드론 적재 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 구동 장치는 상기 컨베이어의 일부분을 포함하는 드론 적재 시스템.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 동적 지지면은 상부 스팬이 상기 물품 격납 영역의 바닥을 형성하는 컨베이어 벨트를 포함하는 드론 적재 시스템.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 드론 적재 시스템은 충전 스테이션을 추가로 포함하며, 상기 드론은 상기 충전 스테이션과 결속되도록 구성되는 충전 접점들을 포함하는 드론 적재 시스템.
  20. 드론 및 상기 드론을 위한 도킹 스테이션으로서,
    프레임, 공기역학적 양력을 발생시키기 위한 적어도 하나의 프로펠러, 상기 프로펠러를 제어하기 위한 제어기 및 드론에 의해 운반될 물품을 격납하기 위한 물품 격납 영역을 구비하되, 상기 물품 격납 영역이 상기 물품을 지지하고 상기 물품을 상기 물품 격납 영역의 내부로, 외부로 또는 그것을 통과하여 이동시킬 수 있도록 하기 위한 동적 지지면을 포함하는 드론; 그리고
    상기 드론을 수용하기 위한 도킹 스테이션으로서, 상기 물품 격납 영역으로부터 물품을 하적하도록 상기 동적 지지면을 구동하는 구동 장치를 포함하는 상기 도킹 스테이션을 포함하는 드론 및 도킹 스테이션.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 구동 장치는 상기 동적 지지면과 접촉하여 상기 동적 지지면이 상기 물품을 하적하게 하는 컨베이어 벨트인 드론 및 도킹 스테이션.
  22. 제 20 항에 있어서,
    상기 도킹 스테이션은 상기 드론을 착륙시키기 위한 신축 가능한 드로어(drawer)를 포함하며, 상기 신축 가능한 드로어는 상기 드론의 축을 수용하기 위한 y자 형상의 수령 장치를 포함하는 드론 및 도킹 스테이션.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 드론은 제1 자석을 더 포함하며, 상기 도킹 스테이션은 상기 제1 자석을 끌어당기는 제2 자석을 포함하는 드론 및 도킹 스테이션.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 드론은 적어도 하나의 개구를 포함하며, 상기 도킹 스테이션은 상기 개구에 수용되도록 구성된 적어도 하나의 정렬 핀을 포함하는 드론 및 도킹 스테이션.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 드론은 충전 접점을 포함하며, 상기 도킹 스테이션은 상기 드론을 재충전하기 위한 충전 장치를 포함하는 드론 및 도킹 스테이션.
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