KR20180043983A - 무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법 - Google Patents

무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법 Download PDF

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Abstract

무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법이 제공된다. 보다 상세하게는 무인 비행 장치에 대한 사용자의 파지(grip)를 검출 가능한 무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법이 개시된다. 개시되는 실시예 중 일부는 제1 위치에서 사용자 파지를 검출하고, 제2 위치에서 사용자 파지의 해제를 검출 가능한 무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법을 제공한다.

Description

무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법{UNMANNED FLYING VEHICLE AND FLYING CONTROL METHOD THEREOF}
아래 실시예들은 무인 비행 장치(UAV, unmanned aerial vehicle) 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법에 관한 것으로, 상세하게는 무인 비행 장치에 대한 사용자의 파지(grip)를 검출 가능한 무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법에 관한 것이다.
최근 비행 가능하고 비디오(이미지 또는 오디오 포함)를 촬영 가능한 무인 비행 장치가 개발 및 공급되고 있다. 무인 비행 장치라는 용어는 드론(drone)을 포함할 수 있다.
무인 비행 장치는 원격 조정 장치(remotely controller)의 제어에 의해서 수동으로 이륙, 착륙 및 비행할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치는 원격 조정 장치와 독립(stand-alone)적으로 자동 비행을 할 수 있다.
비행중인 무인 비행 장치는 호버링(hovering) 상태를 유지할 수 있다. 호버링 중인 무인 비행 장치는 바람과 같은 외부 요인에 의해 3 차원인 현재 위치에서 다른 위치로 이동하더라도 내장된 센서를 이용하여 현재 위치로 복귀할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 무인 비행 장치, 위치 정보 수신부, 무인 비행 장치의 비행 상태를 검출하는 적어도 하나의 센서, ESC(Electronic Speed Controller) 및 모터를 포함하고, 상기 무인 비행 장치를 비행하도록 동작하는 구동부, 상기 무인 비행 장치의 내부에 위치하고, 사용자 파지를 수신하는 그립 검출 회로, 및 상기 위치 정보 수신부, 상기 적어도 하나의 센서, 상기 구동부 및 상기 그립 검출 회로를 제어하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 위치 정보 수신부, 상기 적어도 하나의 센서 및 상기 구동부를 이용하여 비행하는 상기 무인 비행 장치의 상기 그립 검출 회로를 통해 상기 사용자 파지 및 상기 사용자 파지의 해제를 검출하도록 제어한다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 그립 검출 회로의 일 단은 상기 구동부의 상기 ESC 및 상기 모터 사이의 회로와 연결되고, 타 단은 상기 프로세서와 연결될 수 있다.
본 발명의 일측에 따르면, 상기 그립 검출 회로의 일 단은 상기 구동부 상기 ESC 및 상기 모터 사이의 회로와 연결되고, 타 단은 상기 프로세서와 연결되는 그립 센서와 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면, 그립 검출 회로를 이용하여 사용자 파지를 검출 가능한 무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법이 제공될 수 있다.
그립 검출 회로를 이용하여 사용자 파지 해제를 검출 가능한 무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법이 제공될 수 있다.
그립 검출 회로를 이용하여 검출된 사용자 파지에 대응하여 모터의 회전 속도를 감속 가능한 무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법이 제공될 수 있다.
그립 검출 회로를 이용하여 검출된 사용자 파지의 해지에 대응하여 모터 회전 속도를 증속 가능한 무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법이 제공될 수 있다.
그립 검출 회로를 이용하여 사용자 파지의 해지가 검출되는 경우, 검출된 사용자 파지에 대응되는 제1 위치 및 검출된 사용자 파지 해제에 대응되는 제2 위치 중 제2 위치에서 호버링 하는 무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법이 제공될 수 있다.
이에 한정되지 않고 본 발명의 다양한 실시예에 따르면, 그립 검출 회로를 이용하여 사용자 파지 및 사용자 파지 해제를 검출 가능한 무인 비행 장치 및 무인 비행 장치의 비행 제어방법이 제공될 수 있다.
도 1a 내지 도 1d은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행 장치를 나타내는 개략적인 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행 장치에서 사용자 파지를 검출하는 개략적인 회로도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행 장치의 비행 제어방법을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 실시예에 따른 비행 제어방법의 예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시예를 상세하게 설명한다. 또한, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 제조하고 사용하는 방법을 상세히 설명한다. 각 도면에서 제시된 동일한 참조번호 또는 부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부품 또는 구성요소를 나타낸다.
"제1", "제2" 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있으며, 상술된 구성 요소들은 상술된 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상술된 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위에서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있다. 또한, 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로 명명될 수도 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 발명의 실시예에서, '사용자의 파지'는 무인 비행 장치의 하우징 표면에 위치하는 전도성 패턴(예를 들어, 그립 센서(grip sensor)에 대응)이 사용자의 손가락에 의해 잡힘을 의미할 수 있다. 또한, '사용자의 파지'는 무인 비행 장치의 하우징 내부에 위치하는 회로(예를 들어, 모터와 ESC(electronic speed controller) 사이를 연결되는 회로에서 분기된)의 위 또는 아래에 위치하는(또는, 대응되는) 무인 비행 장치의 하우징 표면을 사용자의 손가락에 의해 잡힘을 의미할 수 있다.
'사용자의 파지 해제(release)'는 사용자의 파지에 대한 반대 의미일 수 있다. 사용자의 파지 해제는 사용자의 무인 비행 장치에 대한 잡힘의 중지를 의미할 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 제한 및/또는 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
도 1a 내지 도 1d은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행 장치를 나타내는 개략적인 도면이다.
도 1a 내지 도 1d을 참조하면, 무인 비행 장치(100)의 전면(100a)에 카메라(150)가 위치한다. 카메라(150)는 무인 비행 장치(100)의 저면(bottom, 100d, 도 1d 참조) 또는 전면(100a)의 하단에 위치할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)는 무인 비행 장치의 움직임(예를 들어, 비행 등)과 별개로 카메라(150)를 설정 각도로 유지하는 짐벌(gimbal, 도시되지 아니함)을 더 포함할 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 프레임(frame, 도시되지 아니함)을 포함하는 하우징(101), 하나 또는 복수의 모터(172) 및 모터(172)의 개수에 대응되는 프로펠러(173)를 포함한다. 무인 비행 장치(100)의 중앙 영역(100e)에 메인 보드(main board, 도시되지 아니함)가 위치할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)의 중앙 영역(100e)에 위치하는 메인 보드에 대면되게 배터리(195, 도 2 참조)가 위치할 수 있다.
하우징(101)은 프레임(도시되지 아니함), 하나 또는 복수의 모터(172) 및 모터(172)의 개수에 대응되는 프로펠러(173)를 수용하고, 프로펠러(173)의 개수에 대응되는 개구(101a)를 가진다. 또한, 무인 비행 장치(100)는 하우징(101)없이 프레임(도시되지 아니함), 모터(172) 및 프로펠러(173)를 포함할 수 있다.
하우징(101)의 재질은 가벼운 플라스틱(또는, 경금속을 일부 포함하는)일 수 있다. 예를 들어, 하우징(101)의 재질은 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, ABS 수지(acrylonitrile butadiene styrene resin)을 포함할 수 있다. 상술된 하우징(101)의 재질은 하나의 실시예이며, 이에 한정되지 않는다.
무인 비행 장치(100)는 하나 또는 복수(예를 들어, 2, 3, 4, 6, 8 또는 그 이상)의 프로펠러(173)를 가질 수 있다. 무인 비행 장치(100)는 프로펠러(173)의 개수에 대응되는 모터(172)를 가질 수 있다.
무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 하우징(101) 내부에 위치하는 회로(예를 들어, 그립 검출 회로(166s, 도 3 참조)를 통해 사용자의 파지를 검출할 수 있다. 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 그립 센서(166) 및 하우징(101) 내부에 위치하는 회로(예를 들어, 그립 검출 회로(166s))를 통해 사용자의 파지를 검출할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 그립 센서(166)에서부터 하우징(101) 내부에 위치하는 회로(예를 들어, 그립 검출 회로(166s))를 통해 검출된 사용자의 파지에 대응되는 전기적인 신호를 수신할 수도 있다.
본 발명의 실시예에서, 4 개의 프로펠러를 가지는 무인 비행 장치(100)를 실시예로 설명하나 이에 한정되지 않는다.
무인 비행 장치(100)는 개구(101a) 내 프로펠러(173)를 보호하는 커버(174)를 더 포함할 수 있다. 커버(174)는 개구(101a) 내 프로펠러(173)의 위 및 아래 중 적어도 하나에 위치할 수 있다. 또한, 커버(174)의 개수는 프로펠러(173)의 개수 보다 적거나 같을 수 있다.
도 1b를 참조하면, 무인 비행 장치(100)의 하우징(101) 표면의 일부(예를 들어, 개구(101a)를 제외)에 연속되는 전도성 패턴(conductive pattern, 166a)이 위치할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)의 하우징(101) 표면의 일부(예를 들어, 설치된 카메라(150)에 대응되는 영역을 제외)에 연속되는 전도성 패턴(166a)이 위치할 수 있다. 무인 비행 장치(100)의 하우징(101)의 상면(101a) 표면 및 하면(101d) 표면 중 적어도 하나에 전도성 패턴(166a)이 위치할 수 있다.
도 1c를 참조하면, 무인 비행 장치(100)의 하우징(101) 표면(하우징의 모서리에서 설정 거리만큼 이격된)에 원형의 전도성 패턴(166b)이 위치할 수 있다. 원형의 전도성 패턴(166b)은 하나인 원형 전도성 패턴 또는 둘 이상의 전도성 패턴을 포함할 수 있다.
원형의 전도성 패턴(166b)은 무인 비행 장치(100)의 모서리에서부터 50 ㎜ 이하의 영역에 위치할 수 있다. 또한, 원형의 전도성 패턴(166b)은 무인 비행 장치(100)의 모서리에서부터 1 ㎜ 보다 크고 80 ㎜ 이내의 영역에 위치할 수 있다.
원형의 전도성 패턴(166b)는 하나 또는 복수 개 일 수 있다. 무인 비행 장치(100)의 하우징(101)의 상면(101a) 표면 및 하면(101d) 표면 중 적어도 하나에 원형의 전도성 패턴(166b)이 위치할 수 있다.
원형의 전도성 패턴(166b) 중 일부 구간(예를 들어, 카메라(150)에 대응되는 영역)에서 전도성 패턴이 연속(또는, 연장)되지 않을 수도 있다.
도 1b 및 도 1c에서, 전도성 패턴(166a, 166b)는 사용자 파지를 검출할 수 있으면 충분하며, 전도체(conductor), 전도성 와이어(conductive wire), 전도성 도료(conductive paint), 전도성 필름(conductive film), 플렉시블 PCB(flexible PCB) 또는 캐패시터로 구현될 수 있다.
무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 전도성 패턴(166a)을 통해 사용자의 파지를 수신할 수 있다.
도 1d를 참조하면, 무인 비행 장치(100)의 저면(100d)이 표시된다. 무인 비행 장치(100)의 저면(100d)에 현재 위치에서 호버링 유지에 이용되는 광류 센서(optical flow sensor, 또는, 광류 카메라, 165)가 위치할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100) 저면(100d)에 랜딩 기어(landing gear, 도시되지 아니함)가 결합될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행 장치를 나타내는 개략적인 블럭도이다.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, 무인 비행 장치(100)는 통신부(120)를 이용하여 원격 조정 장치(10), 또는, 서버(도시되지 아니함) 등과 기능적으로 연결될 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 통신부(120)를 통해 비행 정보(또는, 촬영된 비디오 데이터를 포함하는 촬영 데이터 등)를 외부로 송신하거나 또는 외부에서부터 수신할 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 제어부(110), 통신부(120), 카메라(150), 위치 정보 수신부(positioning information receiver, 155), 센서(160), 구동부(driving unit, 170), 스피커(180), 저장부(185), 전원 공급부(190) 및 배터리(195)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 프로세서(processor, 또는, 비행 프로세서(flight processor, 111)를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 무인 비행 장치(100)의 제어를 위한 제어 프로그램이 저장된 롬(ROM, 112) 및 무인 비행 장치(100)의 외부로부터 수신되는 비행 제어 정보, 비행 정보, 촬영 데이터, 또는, 무인 비행 장치(100)의 비행에 대응되는 다양한 작업(예를 들어, 배달, 경주(racing), 또는 농약 살포 등)에 대한 저장 영역으로 사용되는 램(RAM, 113)을 더 포함할 수 있다.
제어부(110)는 비행 정보를 수집하고, 센서(160)를 이용하여 무인 비행 장치(100)의 자세를 검출, 자세 보정을 위해 모터(172)의 회전 속도를 제어하고, 위치 정보 수신부(155)를 이용하여 무인 비행 장치(100)의 위치를 산출하고 무인 비행 장치(100)의 시스템 상태를 모니터링(monitoring)할 수 있다.
제어부(110)는 무인 비행 장치(100)의 동작(예를 들어, 이륙, 착륙, 비행 등) 및 무인 비행 장치(100)의 내부 구성 요소들(110 내지 190)간의 신호 흐름을 제어하고, 데이터를 처리하는 기능을 수행한다. 제어부(110)는 전원 공급부(190)를 이용하여 내부 구성 요소들(120 내지 185)에게 전원 공급을 제어할 수 있다.
프로세서(111)는 무인 비행 장치(100)의 하나 또는 복수의 센서에서부터 수신되는 아날로그 데이터(또는, 디지털 데이터)를 이용하여 무인 비행 장치(100)의 비행 상태 또는 주위 환경을 계산하는 센서 프로세서(sensor processor, 115)를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서(111)는 무인 비행 장치(100)와 외부 사이의 통신을 제어하는 통신 프로세서(communication processor, 도시되지 아니함)를 더 포함할 수 있다.
프로세서(111)는 코어(core, 도시되지 아니함)와 센서 프로세서(115)를 포함하는 SoC(system on chip) 형태로 구현될 수도 있다. 프로세서(111)는 센서 프로세서(115)의 기능 및 동작을 포함하는 일체형(built-in)으로 구현될 수도 있다. 또한, 프로세서(111)는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다. 프로세서(111), 롬(112) 및 램(113)은 상호 연결될 수 있다.
제어부(110)는 통신부(120), 카메라(150), 위치 정보 수신부(155), 센서(160), 구동부(170), 스피커(180), 저장부(185) 및 전원 공급부(180)를 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 제어부(또는, 프로세서)는 위치 정보 수신부, 무인 비행 장치의 비행 상태를 검출하는 적어도 하나의 센서, ESC(Electronic Speed Controller) 및 모터를 포함하고, 상기 무인 비행 장치를 호버링 되도록 동작하는 구동부, 및 상기 무인 비행 장치의 내부에 위치하고, 사용자 파지를 수신하는 그립 검출 회로를 제어하고, 상기 적어도 하나의 센서 및 상기 구동부를 이용하여 제1 위치에서 비행하는 상기 무인 비행 장치의 상기 그립 검출 회로를 통해 검출된 상기 사용자 파지에 따라 상기 구동부의 동작을 제어하고, 상기 사용자 파지의 해제가 검출되는 경우, 상기 제1 위치에서부터 이동된 제2 위치를 기준 위치로 설정하고, 상기 적어도 하나의 센서 및 상기 구동부를 이용하여 상기 무인 비행체를 비행하도록 제어한다.
프로세서(또는, 제어부)는 검출된 상기 사용자 파지에 따라 상기 모터의 회전 속도를 상기 제1 위치에서의 회전 속도와 비교하여 감속되도록 상기 ESC 및 상기 모터를 제어할 수 있다.
프로세서는 상기 사용자 파지에 대응하여 상기 그립 검출 회로의 정전 용량 변화를 검출할 수 있다.
상기 그립 검출 회로는 복수 개의 그립 검출 회로를 포함하고, 프로세서는 상기 사용자 파지 위치에 따라 인접하는 좌측의 그립 검출 회로 및 우측의 그립 검출 회로에서의 각각 정전 용량 변화를 검출할 수 있다.
표면에 전도성 패턴을 가지는 하우징을 더 포함하고, 프로세서는 상기 전도성 패턴을 통해 사용자 파지를 수신할 수 있다.
프로세서는 상기 사용자 파지의 해제 및 상기 제2 위치와 상기 제1 위치가 다른 경우, 상기 무인 비행 장치를 상기 제2 위치에서 호버링 하도록 상기 구동부를 제어할 수 있다.
프로세서는 검출된 상기 사용자 파지에 대응하여 상기 제1 위치에서 상기 무인 비행 장치의 구동을 종료하도록 상기 구동부의 동작을 제어할 수 있다.
프로세서는 상기 사용자 파지의 해지에 대응되는 상기 그립 검출 회로의 정전 용량 변화를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 ‘무인 비행 장치(100)의 제어부’라는 용어는 프로세서(111), 롬(112) 및 램(113)을 포함하는 의미일 수 있다. ‘무인 비행 장치의 제어부’라는 용어는 프로세서(111), 센서 프로세서(115), 롬(112) 및 램(113)을 포함하는 의미일 수 있다. 또한, ‘무인 비행 장치의 제어부’는 프로세서(또는, 비행 프로세서, 111)를 의미할 수도 있다.
통신부(120)는 제어부(110)의 제어에 의해 하나 또는 둘 이상의 안테나를 이용하여 통신망을 통해 외부와 연결할 수 있다. 통신부(120)는 제어부(110)의 제어에 의해 무인 비행 장치(100)의 비행 정보 및 촬영 데이터를 외부로 전송할 수 있다. 또한, 통신부(120)는 제어부(110)의 제어에 의해 외부에서부터 비행 제어 정보를 수신할 수 있다.
통신부(120)는 무선랜 통신부(121), 근거리 통신부(122) 또는, 이동 통신부(123)을 포함할 수 있다.
무선랜 통신부(121) 및/또는 근거리 통신부(122)는 는 제어부(110)의 제어에 의해 하나 또는 둘 이상의 안테나를 이용하여 원격 조정 장치(10), 또는, 서버(도시되지 아니함) 등과 연결할 수 있다. 무선랜 통신부(121)는 예를 들어, 와이-파이(Wi-Fi) 통신을 지원할 수 있다. 근거리 통신부(122)는 블루투스(bluetooth) 통신, 블루투스 저 에너지(bluetooth low energy) 통신, 적외선 통신(IrDA, infrared data association), UWB(ultra-wideband) 통신, 마그네틱 보안 전송(MST) 통신 및/또는 NFC 통신 등을 포함할 수 있다.
이동 통신부(123)는 제어부(110)의 제어에 의해 하나 또는 둘 이상의 안테나를 이용하여 이동 통신망을 통해 원격 조정 장치(10), 또는, 서버(도시되지 아니함) 등과 연결할 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 구조 및/또는 기능에 따라 무선랜 통신부(121), 근거리 통신부(122) 및 이동 통신부(123) 중 하나, 또는 무선랜 통신부(121), 근거리 통신부(122) 및 이동 통신부(123) 의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예에서 ‘통신부’라는 용어는 무선랜 통신부(121), 근거리 통신부(122) 및/또는 이동 통신부(123)를 포함할 수 있다.
카메라(150)는 제어부(110)의 제어에 의해 정지 이미지 또는 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라(150) 촬영에 필요한 광량을 제공하는 보조 광원(예를 들어, 플래시(도시되지 아니함))을 포함할 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 전면의 카메라(150) 및 카메라(150)에 인접(예를 들어, 두 광축 사이의 간격이 3 ㎜ 보다 크고 80 ㎜ 보다 작은)한 추가 카메라(도시되지 아니함)를 더 포함할 수 있다. 카메라(150)와 추가 카메라는 하나의 유닛(unit)으로 구현된 형태일 수도 있다. 제어부(110)는 카메라(150) 및 추가 카메라를 이용하여 3 차원 정지 이미지 또는 3 차원 동영상을 촬영할 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 흔들림 없는 안정적인 비디오 데이터를 획득하기 위해 카메라(150)에 부착되는 짐벌(도시되지 아니함)을 포함할 수 있다. 짐벌은 예를 들어 3축 짐벌을 포함할 수 있다. 짐벌(도시되지 아니함)은 카메라(150)의 각도를 조정하기 위한 하나 또는 복수의 별도의 모터(도시되지 아니함)을 더 포함할 수 있다.
위치 정보 수신부(155)는 지구 궤도상에 있는 복수의 위성(도시되지 아니함)에서부터 주기적으로 신호(예를 들어, GPS 위성의 궤도 정보, 위성의 시간 정보 및 항법 메시지 등)를 수신한다. 위치 정보 수신부(155)는 무인 비행 장치(100)의 중앙 영역(100e)에 위치할 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 복수의 위성에서부터 수신되는 신호를 이용하여 각 위성(도시되지 아니함)과 무인 비행 장치(100)의 위치를 산출하고, 송/수신 시간차를 이용하여 거리를 산출할 수 있다. 무인 비행 장치(100)는 삼각 측량을 통해 무인 비행 장치(100)의 현재 위치, 현재 시간, 고도 또는 이동 속도를 각각 산출할 수 있다. 무인 비행 장치(100)는 위치 정보 수신부(155)를 이용하여 무인 비행 장치(100)의 현재 위치, 현재 시간, 고도 또는 이동 속도를 각각 산출할 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 산출된 위치 또는 이동 속도를 이용하여 위치를 보정(예를 들어, 호버링, 또는 이륙 위치로 복귀하는 자동 복귀 모드(auto return mode)할 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 위치 정보 수신부(155) 및 광류 센서(카메라와 초음파 센서를 가지는, optical flow sensor, 165)를 이용하여 현재 위치(또는, 원격 조정 장치(10)에서부터 수신된 설정된 위치)를 유지(예를 들어, 호버링)할 수 있다. 예를 들어, 무인 비행 장치(100)는 광류 센서(165)를 이용하여 비행 중 외부 영향(바람, 눈, 또는 비 등) 또는 내부 제어(모터 제어 등)의 오차에 의한 이동(또는, 회전)을 제한하여 현재 위치 및 고도를 유지할 수 있다.
센서(160)는 무인 비행 장치(100)의 비행 상태 및/또는 주위 환경을 검출할 수 있다. 센서(160)는 무인 비행 장치(100) 및/또는 주위 환경에 대응되는 물리량을 검출할 수 있다. 센서(160)는 검출된 물리량을 전기적 신호를 변환하여 제어부(110, 111, 또는, 115)로 출력할 수 있다.
센서(160)는 무인 비행 장치(100)의 가속도를 측정하는 가속도 센서(acceleration sensor, 161), 무인 비행 장치(100)의 자북점(magnetic north)에 대한 방향을 검출하는 지자기 센서(magnetometer, 162), 무인 비행 장치(100)의 회전 각속도를 검출하는 자이로 센서(gyro sensor, 163), 무인 비행 장치(100)의 현재 고도를 검출하는 기압 센서(barometer, 164), 광류 센서(165) 및/또는 그립 센서(grip sensor, 166)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 센서(160)를 이용하여 무인 비행 장치(100)의 비행 상태를 산출할 수 있다. 무인 비행 장치(100)의 비행 상태는 회전 운동 상태(rotational state) 및 병진 운동 상태(translational state)를 포함할 수 있다. 회전 운동 상태는 요(yaw), 피치(pitch) 및 롤(roll)를 의미할 수 있다. 회전 운동 상태는 가속도 센서(161), 지자기 센서(162) 및/또는 자이로 센서(163)에 의해 검출될 수 있다.
병진 운동 상태는 경도, 위도, 고도 및 속도를 의미할 수 있다. 병진 운동 상태는 위치 정보 수신부(155) 및 기압 센서(164)에 의해 검출될 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 산출된 비행 상태를 이용하여 비행할 수 있다. 제어부(110)는 산출된 비행 상태에 대응하여 구동부(170)를 구동하기 위한 PWM(pulse width modulation) 신호를 출력할 수 있다.
구동부(170)는 제어부(110)에서부터 수신되는 PWM 신호에 대응하여 무인 비행 장치(100)를 이륙, 착륙, 또는 비행할 수 있다. 구동부(170)는 ESC(electronic speed controller, 171, 이하에서 'ESC'라 칭함), 모터(172) 및 프로펠러(173)를 포함할 수 있다.
ESC(171)은 모터(172)의 회전 속도를 제어(예를 들어, 변속기)할 수 있다. ESC(171)는 수신된 PWM 신호에 따라 모터(172)를 제어(예를 들어, 가속, 감속 또는 역회전 등)할 수 있다. ESC(171)는 하나의 모터(172)에 대응(제어)할 수 있다. 또한, 하나의 ESC는 복수(예를 들어, 2, 3, 4 그 이상)의 모터에 대응(제어)할 수 있다.
ESC(171)는 무인 비행 장치(100)의 암(arm, 170, 도 1d 참조)에 위치하거나 암(170)과 중앙 영역(100e)의 사이, 또는 무인 비행 장치(100)의 중앙 영역(100e) 내부에 위치할 수 있다. 또한, ESC(171)는 무인 비행 장치(100)의 중앙 영역(100e) 내부의 메인 보드(도시되지 아니함)에 위치할 수 있다.
ESC(171)는 배터리(195)의 고 전압(예를 들어, 11.1 V 이상, 다를 수 있음)을 모터 구동에 필요한 저 저압(예를 들어, 5 V, 다를 수 있음)으로 변환하는 BEC(battery eliminator circuit)를 포함할 수 있다. 또한, ESC(171)는 제어부(110)에서부터 수신되는 신호를 광으로 변환하는 OPTO(optoisolator)방식의 ESC(도시되지 아니함)와 외장형 BEC를 포함할 수도 있다.
ESC(171)는 배터리(195)의 직류 전원을 교류로 변환하여 모터(172)에 공급할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 전원 공급부(190)를 이용하여 배터리(195)의 직류 전원을 교류로 변환하여 모터(172)에 공급할 수도 있다.
모터(172)는 ESC(171)에 의해 구동(예를 들어, 회전, 정지, 가속, 또는, 감속 등)될 수 있다. 모터(172)는 무인 비행 장치(100)의 암(170a)의 일 단에 위치할 수 있다. 모터(172)는 BLDC 모터(blushless DC motor)를 포함할 수 있다.
무인 비행 장치(100)가 쿼드로터(quadrotor)인 경우, 모터(172)는 4 개이다. 4 개의 모터(172a 내지 172d) 중 2 개(예를 들어, 172a, 172c)는 시계 방향으로 회전할 수 있다. 나머지 2 개(예를 들어, 172b, 172d)는 시계 반대 방향으로 회전할 수 있다. 무인 비행 장치(100)에 적용되는 모터(172)의 개수에 대응하여 모터(172)의 회전 방향이 달라질 수 있다.
모터(172)의 축에 결합된 프로펠러(173)는 모터(172) 축의 회전 방향에 따라 회전할 수 있다. 무인 비행 장치(100)는 회전하는 프로펠러(173)에 의해 비행할 수 있다. 무인 비행 장치(100)는 모터(172) 및 프로펠러(173)의 회전에 따라 호버링, 시계 방향 회전(yaw right), 시계 반대 방향 회전(yaw left), 전진(pitch down), 후진(pitch up), 좌로 이동(roll left), 우로 이동(roll right), 상승 및 하강할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)는 원격 조정 장치(10)의 비행 제어 정보에 대응하여 회전하는 모터(172) 및 프로펠러(173)에 의해 호버링, 시계 방향 회전, 시계 반대 방향 회전, 전진, 후진, 좌로 이동, 우로 이동, 상승 및 하강할 수 있다.
스피커(180)는 제어부(110)의 제어에 의해 무인 비행 장치(100)의 상태(예를 들어, 전원 온/오프, 비행, 저 배터리(battery low) 등)에 대응되는 사운드를 출력한다. 무인 비행 장치(100)의 전면(100a), 후면(100b) 및/또는 저면(100d)에 하나 또는 복수의 스피커(180)가 위치할 수 있다.
저장부(185)는 제어부(110)의 제어에 의해 구성 요소(120 내지 190)의 동작에 대응되게 입/출력되는 신호 또는 데이터를 저장할 수 있다. 저장부(185)는 무인 비행 장치(100) 또는 제어부(110)의 제어를 위한 제어 프로그램을 저장할 수 있다. 또한, 저장부(185)는 외부(또는, 원격 조정 장치(10))에서부터 수신된 비행 제어 정보(예를 들어, 비행, 회전, 호버링 등), 센서(160)에서부터 수신된 전기적 신호, 무인 비행 장치(100)의 비행 정보(예를 들어, 위치, 속도, 배터리 잔량 등), 카메라(150) 제어 정보, 또는, 카메라(150)에서 촬영된 비디오 데이터(이미지 또는 오디오 포함)를 저장할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 ‘저장부’라는 용어는 저장부(185), 제어부(110) 내 롬(112), 램(113) 또는 무인 비행 장치(100)에 장착되는 메모리 카드(예를 들어, micro SD 카드 등, 도시되지 아니함)를 포함한다. 저장부(185)는 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 하드 디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)를 포함할 수 있다.
전원 공급부(190)는 제어부(110)의 제어에 의해 무인 비행 장치(100)의 구성 요소(120 내지 190)에게 배터리(195)의 전원을 공급할 수 있다. 전원 공급부(180)는 제어부(110)의 제어에 의해 하나 또는 둘 이상의 배터리(195)를 충전할 수도 있다. 또한, 제어부(110)는 전원 공급부(190)를 이용하여 배터리(195)의 직류 전원을 교류로 변환하여 모터(172)에 공급할 수도 있다.
배터리(195)는 배터리 팩(battery pack)을 포함하고, 무인 비행 장치(100)의 중앙 영역(100e)에 위치하거나 또는 무인 비행 장치(100)의 하우징(101) 내부에 위치할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)의 중앙 영역(100e)에 결합(또는, 탈착)될 수도 있다.
도 1a 내지 도 2에 도시된 무인 비행 장치(100)의 구성 요소들은 무인 비행 장치(100)의 성능에 대응하여 적어도 하나의 구성 요소가 추가(예를 들어, 짐벌 추가), 삭제(예를 들어, 스피커 등) 또는 변경될 수 있다는 것은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 용이하게 이해될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행 장치에서 사용자 파지를 검출하는 개략적인 회로도이다.
도 3을 참조하면, 프로세서(111, 또는, 제어부(110))는 메인 보드 내 회로 또는 유선(납땜된)을 통해 ESC(171)로 PWM 신호를 전송한다. 모터(172)와 유선으로 연결된 ESC(171)는 수신된 PWM 신호를 이용하여 모터(172)를 제어할 수 있다. ESC(171)는 모터(172)의 회전에 대응되는 다른 위상(예를 들어, 3 상, phase)의 전류를 모터(172)에 제공할 수 있다.
도 3에서 ESC(171)는 복수의 ESC(171a 내지 171d)를 포함할 수 있다. 모터(172)는 복수의 모터(172a 내지 172d)를 포함할 수 있다. 또한, 그립 검출 회로(166s)는 복수의 그립 검출 회로(166s1 내지 166s4)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 그립 검출 회로(166s)의 개수는 모터(172)의 개수보다 적거나 동일할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서, 그립 검출 회로(166s)의 개수는 ESC(171)의 개수보다 적거나 동일할 수 있다.
그립 검출 회로(또는, 전도성 배선, 166s)의 일 단은 ESC(171)와 모터(172) 사이의 회로(171b)에 연결되고, 타 단은 센서 프로세서(115)와 연결될 수 있다. 또한, 그립 검출 회로(166s)의 일 단은 ESC(171)와 모터(172) 사이의 회로(171b)에 연결되고, 타 단은 그립 센서(도시되지 아니함)와 연결될 수 있다. 그립 센서(도시되지 아니함)는 센서 프로세서(115, 또는, 프로세서(111))와 연결될 수 있다.
센서 프로세서(115, 또는, 프로세서(111))는 사용자 파지 여부를 그립 검출 회로의 정전 용량(capacitance) 변화를 이용하여 검출할 수 있다. 예를 들어, 센서 프로세서(115, 또는, 프로세서(111))는 사용자 파지 전의 정전 용량 값과 사용자 파지 후의 정전 용량 값의 변화(또는, 차이)를 이용하여 사용자 파지를 검출할 수 있다. 또한, 복수의 그립 검출 회로에 대응되는 센서 프로세서(115, 또는, 프로세서(111))는 사용자 파지에 대응되는 복수의 그립 검출 회로의 정전 용량 변화 및 나머지 복수의 그립 검출 회로의 정전 용량 값의 변화(또는, 차이)를 이용하여 사용자 파지를 검출할 수도 있다.
ESC(171)와 모터(172) 사이의 회로(171b)는 전도성 패턴(166a 또는, 166b)의 일 단 및 센서 프로세서(115, 또는 제어부(110))와 각각 연결될 수 있다. 또한, ESC(171)와 모터(172) 사이의 회로(171b)는 전도성 패턴(166a 또는, 166b)의 일 단 및 센서 프로세서(115, 또는 프로세서(111))와 각각 연결될 수도 있다. 또한, ESC(171)와 모터(172) 사이의 회로(171b)는 전도성 패턴(166a 또는, 166b)의 일 단 및 그립 센서(도시되지 아니함)와 각각 연결될 수 있다. 그립 센서(도시되지 아니함)는 센서 프로세서(115, 또는, 프로세서(111))와 연결될 수 있다.
ESC(171)와 모터(172) 사이의 회로(171b)와 전도성 패턴(166a 또는, 166b)의 연결은 납땜(soldering), C-클립(c-clip), 포고 핀(pogo-pin)을 포함하는 직접 연결 방식, 전도성 물질 사이의 커플링(coupling)을 이용한 간접 연결 방식 및 PCB(printed circuit board)에 구현된 안테나 패턴 또는 캐패시터 등으로 연결될 수 있다.
제어부(또는, 센서 프로세서(115)와 일체형으로 구현된 프로세서)는 사용자 파지를 전도성 배선의 정전 용량(capacitance) 변화를 이용하여 검출할 수 있다. 예를 들어, 제어부(또는, 센서 프로세서(115)와 일체형으로 구현된 프로세서)는 사용자 파지 전의 전정 용량 값과 사용자 파지 후의 정전 용량 값의 차이를 이용하여 사용자 파지를 검출할 수 있다.
ESC(171)와 모터(172) 사이의 회로(171b)와 프로세서(111)의 연결에 대응하여 별도의 추가 회로(도시되지 아니함)가 더 부가될 수 있다. 또한, ESC(171)와 모터(172) 사이의 회로(171b), 전도성 패턴(166a 또는, 166b) 및 프로세서(111)의 연결에 대응하여 별도의 추가 회로(도시되지 아니함)가 더 부가될 수 있다.
추가 회로는 ESC(171)과 모터(172)를 연결하는 모터 제어 라인 및 피드백(feedback) 라인의 간섭을 제한하는 블록 회로(block circuit), 모터(172)의 진동에 의한 간섭을 제한하는 노이즈 성분 제거 회로(noise filter circuit), ESC(171)의 DC-노이즈를 제거하는 DC-noise filter circuit), 메인 캐패시턴스(정전용량)의 감도 튜닝 회로 또는 감전 방지 회로를 포함할 수 있다. 상술된 추가 회로는 하나의 실시예이며, ESC(171)와 모터(172) 사이의 회로(171b)와 프로세서(111)의 연결에 대한 간섭을 제한하는 회로, 또는, ESC(171)와 모터(172) 사이의 회로(171b), 전도성 패턴(166a 또는, 166b) 및 프로세서(111)이 연결에 대한 간섭을 제한하는 회로이면 충분할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행 장치의 비행 제어방법을 나타내는 개략적인 순서도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명의 실시예에 따른 비행 제어방법의 예를 나타내는 도면이다.
도 4의 단계(S410)에서, 제1 위치에서 무인 비행 장치가 호버링을 한다.
도 5a를 참조하면, 무인 비행 장치(100)는 제1 위치(P1)에서 호버링(또는, 비행) 중이다. 무인 비행 장치(100)는 원격 조정 장치(10)의 제어(예를 들어, 수동 비행) 또는 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)의 제어(예를 들어, 자동 비행)에 의해 제1 위치(P1)에서 호버링(또는, 비행)할 수 있다. 무인 비행 장치(100)는 설정 기능(예를 들어, 호버링 모드)에 따라 제1 위치(P1)에서 호버링(또는, 비행)할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)는 원격 조정 장치(10)의 제어에 의한 설정 기능(예를 들어, 수동 호버링 모드) 또는 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)의 제어(예를 들어, 자동 호버링 모드)에 의한 설정 기능에 따라 제1 위치(P1)에서 호버링(또는, 비행)할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 무인 비행 장치(100)의 호버링은 3 차원 공간에서 무인 비행 장치(100)의 비행을 포함하는 의미할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 무인 비행 장치(100)의 호버링은 3 차원 공간인 위치 및 고도에서 무인 비행 장치(100)의 비행을 포함하는 의미할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 호버링 모드는 수동 호버링 모드 또는 자동 호버링 모드를 포함하는 의미일 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에서 호버링은 수동 호버링 모드에서의 호버링 또는 자동 호버링 모드에서의 호버링을 포함하는 의미일 수 있다.
제1 위치(P1)는 비행중인 3 차원 공간에 대응될 수 있다. 도 5a(2 차원 도면)에 도시된 제1 위치(P1)는 3 차원 공간에 호버링 중인 무인 비행 장치(100)의 위치를 2 차원으로 도시(예를 들어, 높이(h1, 2 m)를 제외)한 것이다. 본 발명의 실시예에서 제1 위치는 3 차원 공간에서의 위치를 의미할 수 있다. 제1 위치(P1)는 무인 비행 장치(100)의 복귀를 위한 기준 위치(reference position)를 의미할 수 있다. 제1 위치(P1)는 제1 기준 위치라 칭해질 수 있다. 또한, 제1 위치(P1)는 호버링 하는 무인 비행 장치(100)에서 사용자 파지를 수신하는 시점에 대응되는 위치일 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 센서(160) 및 구동부(170)를 이용하여 제1 위치(P1)에서 호버링(또는, 비행)할 수 있다. 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 위치 정보 수신부(155) 및 광류 센서(165)를 이용하여 제1 위치(P1)를 산출할 수 있다. 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 위치 정보 수신부(155), 기압 센서(164) 및 광류 센서(165)를 이용하여 제1 위치(P1)를 산출할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)는 산출된 제1 위치(P1)에 대응되게 구동부(170)를 제어하여 제1 위치(P1)에서 호버링(또는, 비행)할 수 있다.
무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 그립 센서(166)를 통해 사용자의 파지 전의 정전 용량 값을 산출할 수 있다. 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 산출된 사용자 파지 전의 정전 용량 값을 저장부(185)에 저장할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 산출된 사용자 파지 전의 정전 용량 값을 설정된 주기(period)로 저장부(185)에 각각 저장할 수도 있다.
도 4의 단계(S420)에서, 무인 비행 장치에서 사용자 파지가 검출된다.
도 5b를 참조하면, 사용자는 제1 위치(P1)에서 호버링 중인 무인 비행 장치(100)를 잡는다(파지한다). 사용자는 제1 위치(P1)에서 호버링 중인 무인 비행 장치(100)의 하우징(101) 표면의 일부(예를 들어, 개구(101a)를 제외)를 잡을 수 있다. 또한, 사용자는 제1 위치(P1)에서 호버링 중인 무인 비행 장치(100)의 하우징(101) 표면에 위치하는 전도성 패턴(166a, 또는, 166b)을 잡을 수 있다.
무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 제1 위치(P1)에서 호버링 중인 무인 비행 장치(100)에서 사용자의 파지를 검출할 수 있다.
사용자가 무인 비행 장치(100)를 파지하는 경우, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 그립 센서(166)를 통해 정전 용량 값을 산출할 수 있다. 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 그립 센서(166)를 통해 정전 용량 값의 변화(또는 차이)를 이용하여 사용자의 파지를 검출할 수 있다. 그립 센서(166)는 사용자 파지에 의한 정전 용량 변화에 대응되는 신호를 제어부(110)로 출력할 수 있다.
정전 용량의 변화는 정전 용량의 상대 변화 및 정전 용량의 절대 변화 중 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 정전 용량의 상대 변화는 사용자 파지 전의 정전 용량 값을 기준으로 10 % 이상 변화, 사용자 파지 전의 정전 용량 값을 기준으로 50 % 이상 변화, 사용자 파지 전의 정전 용량 값을 기준으로 60 % 이상 변화, 또는, 사용자 파지 전의 정전 용량 값을 기준으로 70 % 이상 변화를 포함할 수 있다. 또한, 정전 용량의 변화는 사용자 파지 전의 정전 용량 값을 기준으로 100 % 이상 변화를 포함할 수도 있다.
정전 용량의 절대 변화는 사용자 파지 전의 정전 용량 값보다 2 ㎊ 이상 변화, 사용자 파지 전의 정전 용량 값보다 5 ㎊ 이상 변화, 사용자 파지 전의 정전 용량 값보다 6 ㎊ 이상 변화, 또는, 사용자 파지 전의 정전 용량 값 보다 7 ㎊ 이상 변화를 포함할 수 있다. 또한, 정전 용량의 변화는 사용자 파지 전의 정전 용량 값보다 10 ㎊ 이상 변화를 포함할 수도 있다.
도 5b에서, 사용자가 제1 위치(P1)에서 호버링 중인 무인 비행 장치(100)의 하우징(101) 표면의 일부(예를 들어, 개구(101a)를 제외)를 파지하는 경우, 무인 비행 장치(100)에서 하나의 그립 검출 회로 또는 복수의 그립 검출 회로에서 정전 용량 변화가 발생할 수 있다.
도 1a, 도 3 및 도 5b를 참조하면, 사용자가 호버링 중인 무인 비행 장치(100)의 하우징(101) 표면의 일부 영역(101c)을 파지하는 경우, 사용자의 파지는 ESC(171c) 및 모터(172c) 사이의 회로에 연결된 하나의 그립 검출 회로(166s3(도시되지 아니함)에서 발생할 수 있다.
도 1a, 도 3 및 도 5b를 참조하면, 사용자가 호버링 중인 무인 비행 장치(100)의 하우징(101) 표면의 일부 영역(101c)을 파지하는 경우, 사용자의 파지가 수신된 일부 영역(101c)의 좌측인 ESC(171c)과 모터(172c) 사이의 회로에 연결된 그립 검출 회로(166s3(도시되지 아니함)) 및 일부 영역(101c)의 우측인 ESC(171d) 및 모터(172d) 사이의 회로에 연결된 그립 검출 회로(166s4(도시되지 아니함))에서 각각 발생할 수 있다. 또한, 그립 검출 회로(166s3(도시되지 아니함)) 및 그립 검출 회로(166s4(도시되지 아니함))뿐만 아니라 추가의 그립 검출 회로(166s2(도시되지 아니함) 및 그립 검출 회로(166s2) 중 하나의 그립 검출 회로에서도 검출될 수 있다.
그립 센서(166)는 사용자 파지에 의해 발생하는 정전 용량 변화에 대응되는 신호를 제어부(프로세서, 또는, 센서 프로세서)로 출력할 수 있다.
무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 무인 비행 장치(100)의 사용자 파지에 대응되는 정전 용량 값을 저장부(185)에 저장할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 무인 비행 장치(100)의 사용자 파지 후의 정전 용량 값을 설정된 주기(period)로 저장부(185)에 각각 저장할 수도 있다.
도 4의 단계(S430)에서, 무인 비행 장치의 호버링이 오프(off)된다.
도 5c를 참조하면, 정전 용량 변화에 대응되는 인터럽트가 수신되는 경우, 제어부(110)는 사용자 파지를 검출할 수 있다.
사용자의 파지가 검출되는 경우, 제어부(110)는 제1 위치(P1)에 대한 호버링을 중지(오프)할 수 있다. 사용자 파지가 검출되는 경우, 제어부(110)는 제1 위치(P1)에 대한 호버링 모드를 중지(오프)할 수 있다. 또한, 사용자 파지가 검출되는 경우, 제어부(110)는 제1 위치(P1)에 대한 호버링 모드에서 호버링을 중지(오프)할 수 있다.
제1 위치(P1)에 대한 호버링이 중지되는 경우, 무인 비행 장치(100)의 구동부(170)는 계속 동작(예를 들어, 모터 회전)할 수 있다. 제1 위치(P1)에 대한 호버링을 중지하는 경우, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)의 제어에 의해 모터(172a 내지 172d)는 계속 회전(예를 들어, 무인 비행 장치(100)의 추락 방지 가능한 모터 회전 수, 또는, 호버링 상태의 모터 회전 수의 30 % 내지 50 % 정도)할 수 있다. 제1 위치(P1)에 대한 호버링을 중지하는 경우, 사용자의 파지 해제를 대비하여 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 모터(172a 내지 172d)를 계속 회전하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 호버링 오프는 무인 비행 장치(100)의 호버링(또는, 호버링 모드)의 종료를 의미할 수 있다. 또한, 호버링 오프는 모터(172)의 감속 회전을 의미할 수 있다.
사용자는 제1 위치(P1)에서 파지한 무인 비행 장치를 제2 위치(P2, 예를 들어, 높이(h2)는 1.1 m)로 이동(또는, 변경)할 수 있다. 사용자는 제1 위치(P1)에서 파지한 무인 비행 장치(100)를 확인하기 위해 제2 위치(P2)로 이동할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 제2 위치(P2)는 제1 위치(P1)처럼 3 차원 공간의 위치일 수 있다. 제2 위치(P2)는 제1 위치(P1)와 3 차원의 다른 위치이면 충분하다. 또한, 제2 위치(P2)는 사용자 파지의 해제되는 시점에 대응되는 위치일 수 있다. 제2 위치(P2)에 대한 설명은 상술된 제1 위치(P1)와 실질적으로 유사하므로 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 사용자의 파지에 의한 무인 비행 장치(100)의 위치 변경(예를 들어, 제1 위치(P1)에서부터 제2 위치(P2)까지의 이동)을 주기적으로 검출(또는, 산출)할 수 있다. 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 사용자의 파지에 의한 무인 비행 장치(100)의 위치 변경을 위치 정보 수신부(155)를 이용하여 검출(또는, 산출)할 수 있다. 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 사용자의 파지에 의한 무인 비행 장치(100)의 위치 변경을 위치 정보 수신부(155) 및 기압 센서(165)를 이용하여 검출(또는, 산출)할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 사용자의 파지에 의한 무인 비행 장치(100)의 위치 변경을 위치 정보 수신부(155) 및 센서(161 내지 164)를 이용하여 검출(또는, 산출)할 수 있다.
사용자는 제2 위치(P2)에서 파지한 무인 비행 장치(100)의 상태(예를 들어, 저 배터리(battery low) 등)를 확인할 수 있다. 예를 들어, 사용자는 제2 위치(P2)에서 파지한 무인 비행 장치(100)의 배터리(195)를 교체할 수 있다. 사용자는 제2 위치(P2)에서 파지한 무인 비행 장치(100)의 저장부(185) 중 하나인 메모리 카드(도시되지 아니함)를 교체할 수 있다. 또한, 사용자는 제2 위치(P2)에서 파지한 무인 비행 장치(100)의 모터(172a 내지 172d) 중 하나 또는 프로펠러(173a 내지 173d) 중 하나를 교체할 수 있다.
제2 위치(P2)에서, 사용자에 의해 파지된 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 통신부(120)를 동작(예를 들어, 페어링 시도 등)하도록 제어할 수 있다.
도 5e를 참조하면, 사용자는 양 손으로 무인 비행 장치(100)를 파지할 수 있다. 도 5e에서 양 손에 의한 무인 비행 장치의 파지의 검출은 도 5b에서 한 손에 의한 무인 비행 장치의 파지의 검출과 실질적으로 유사하므로 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
사용자의 양 손에 의한 무인 비행 장치(100)의 파지 검출에 따라 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 모터(172)의 동작(예를 들어, 회전)을 중지할 수 있다. 사용자의 양 손에 의한 무인 비행 장치(100)의 파지 검출에 따라 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 모든 모터(172a 내지 172d) 중 일부 모터(예를 들어, 172a 하나, 또는 172a 및 172b 등)의 회전을 중지할 수 있다. 또한, 사용자의 양 손에 의한 무인 비행 장치(100)의 파지 검출에 따라 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 통신부(120)를 동작(예를 들어, 페어링 시도 등)하도록 제어할 수 있다.
도 4의 단계(S440)에서, 무인 비행 장치에서 사용자의 파지 해제가 검출된다.
도 5d를 참조하면, 사용자는 제2 위치(P2)에서 무인 비행 장치(100)의 잡음을 해제한다. 사용자는 제2 위치(P2)에서 무인 비행 장치(100)의 하우징(101) 표면의 일부에 대한 파지를 해제할 수 있다. 또한, 사용자는 제2 위치(P2)에서 무인 비행 장치(100)의 하우징(101) 표면에 위치하는 전도성 패턴(166a, 또는, 166b)에 대한 파지를 해제할 수 있다. 또한, 무인 비행 장치(100)에 대한 사용자의 파지 해제에 대응되는 위치(예를 들어, 제3 위치(도시되지 아니함))는 제2 위치(P2)가 아닐 수 있다. 사용자는 제3 위치(도시되지 아니함)에서 무인 비행 장치에 대한 사용자의 파지를 해제할 수 있다.
무인 비행 장치(100)에서 사용자의 파지 해제가 검출될 수 있다.
사용자가 무인 비행 장치(100)의 파지를 해제하는 경우, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 그립 센서(166)를 통해 정전 용량 값을 산출할 수 있다. 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 그립 센서(166)를 통해 정전 용량 값의 변화(또는 차이)를 이용하여 사용자의 파지 해제를 검출할 수 있다. 그립 센서(166)는 사용자 파지 해제에 의한 정전 용량 변화를 인터럽트(interrupt)를 제어부(110)로 출력할 수 있다. 그립 센서(166)는 사용자 파지에 의한 정전 용량 변화에 대응되는 인터럽트(interrupt)를 제어부(프로세서, 또는, 센서 프로세서)로 출력할 수 있다.
도 4의 단계(S440)에서 사용자의 파지 해제의 검출은 도 4의 단계(S420)에서 사용자의 파지 검출과 실질적으로 유사(예를 들어, 사용자의 파지 전의 정전 용량 값으로 복귀)하므로 중복되는 설명은 생략될 수 있다.
도 4의 단계(S450)에서, 제2 위치에서 무인 비행 장치의 호버링이 온(on)된다.
도 5d를 참조하면, 제2 위치(또는, 제3 위치)에서 무인 비행 장치의 호버링이 시작(on)된다. 정전 용량 변화에 대응되는 인터럽트가 수신되는 경우, 제어부(110)는 사용자 파지 해제를 검출할 수 있다.
사용자의 파지 해제가 검출되는 경우, 제어부(110)는 제2 위치(P2)에 대한 호버링을 시작(온)할 수 있다. 사용자의 파지 해제가 검출되는 경우, 제어부(110)는 제2 위치(P2)에 대한 호버링 모드를 시작(온)하도록 제어할 수 있다. 또한, 사용자의 파지 해제가 검출되는 경우, 제어부(110)는 제2 위치(P2)에 대한 호버링 모드의 호버링을 시작(온)하도록 제어할 수 있다. 사용자 파지 해제가 검출되는 경우, 제어부(110)는 검출된 사용자 파지에 대응되는 제1 위치(P1) 및 검출된 사용자 파지 해제에 대응되는 제2 위치(P2) 중 제2 위치(P2)에서 호버링을 시작하도록 제어할 수 있다.
사용자의 파지 해제가 검출되는 경우, 제어부(110)는 제2 위치(P2)에서 무인 비행 장치(100)의 호버링을 위해 모터(172)의 회전 속도를 증속할 수 있다. 사용자의 파지 해제가 검출되는 경우, 제어부(110)는 검출된 사용자 파지 해제에 따라 모터(172)의 회전 속도를 제1 위치에서의 회전 속도와 비교하여 증속되도록 ESC(171) 및 상기 모터(172)를 제어할 수 있다.
사용자의 파지 해제가 검출되는 경우, 또는, 제2 위치(P2)에 대한 호버링을 시작하는 경우, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 위치 정보 수신부(155) 및 광류 센서(165)를 이용하여 제2 위치(P2)를 산출할 수 있다. 사용자의 파지 해제가 검출되는 경우, 또는, 제2 위치(P2)에 대한 호버링을 시작하는 경우, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 위치 정보 수신부(155), 기압 센서(164) 및 광류 센서(165)를 이용하여 제2 위치(P2)를 산출할 수 있다. 또한, 사용자의 파지 해제가 검출되는 경우, 또는, 제2 위치(P2)에 대한 호버링을 시작하는 경우, 무인 비행 장치(100)는 산출된 제2 위치(P2)에 대응되게 구동부(170)를 제어하여 제2 위치(P2)에서 호버링 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 사용자의 파지 해제가 검출되는 경우, 또는, 무인 비행 장치(100)가 제2 위치(P2)에 대한 호버링(또는, 비행)을 시작하는 경우, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 제1 위치(P1)에 설정된 제1 기준 위치와 유사하게 제2 위치(P2)를 제2 기준 위치로 재 설정할 수 있다.
무인 비행 장치(100)에서 제2 기준 위치를 재 설정하는 경우, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 위치 정보 수신부(155) 및 광류 센서(165)를 이용하여 제2 기준 위치를 산출할 수 있다.
무인 비행 장치(100)는 센서(160) 및 구동부(170)를 이용하여 제2 위치(P1)에서 호버링 할 수 있다. 제2 위치(P2)에 대한 호버링을 시작하는 경우, 무인 비행 장치(100)의 구동부(170)는 계속 동작(예를 들어, 모터 회전)할 수 있다.
사용자의 파지 해제에 따라 무인 비행 장치(100)가 호버링을 시작하는 경우, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 제1 위치(P1)로 복귀하지 않는다. 사용자의 파지 해제에 따라 무인 비행 장치(100)가 호버링을 시작하는 경우, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 제2 위치(P2)에서부터 제1 위치(P1)로 복귀하지 않을 수 있다. 사용자의 파지 해제가 아니라 외부 요인(예를 들어, 바람 등)에 따라 무인 비행 장치(100)가 제2 위치(P2)에서 호버링을 시작하는 경우, 무인 비행 장치(100)의 제어부(110)는 제1 위치(P1)로 복귀할 수도 있다.
도 4의 단계(S450)에서, 제2 위치(P2)에서 무인 비행 장치(100)가 호버링 하는 경우, 무인 비행 장치의 비행 제어방법은 종료된다.
본 발명의 예시적 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다.
무인 비행체 내에 포함될 수 있는 메모리는 본 발명의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 상술된 예시적 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 예시적 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 예시적 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 무인 비행체 110: 제어부
111: 프로세서 115: 센서 프로세서
120: 통신부 160: 센서
170: 구동부 171: ESC(electronic speed controller)
172: 모터 173: 프로펠러
195: 배터리

Claims (15)

  1. 위치 정보 수신부;
    무인 비행 장치의 비행 상태를 검출하는 적어도 하나의 센서;
    ESC(Electronic Speed Controller) 및 모터를 포함하고, 상기 무인 비행 장치를 비행하도록 동작하는 구동부;
    상기 무인 비행 장치의 내부에 위치하고, 사용자 파지를 수신하는 그립 검출 회로; 및
    상기 위치 정보 수신부, 상기 적어도 하나의 센서, 상기 구동부 및 상기 그립 검출 회로를 제어하는 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는
    상기 위치 정보 수신부, 상기 적어도 하나의 센서 및 상기 구동부를 이용하여 비행하는 상기 무인 비행 장치의 상기 그립 검출 회로를 통해 상기 사용자 파지 및 상기 사용자 파지의 해제를 검출하도록 제어하는 무인 비행 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 가속도 센서, 지자기 센서, 자이로 센서, 기압 센서 및 광류 센서를 포함하는 무인 비행 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 그립 검출 회로의 일 단은 상기 구동부의 상기 ESC 및 상기 모터 사이의 회로와 연결되고, 타 단은 상기 프로세서와 연결되는 무인 비행 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그립 검출 회로의 일 단은 상기 구동부 상기 ESC 및 상기 모터 사이의 회로와 연결되고, 타 단은 상기 프로세서와 연결되는 그립 센서와 연결되는 무인 비행 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 사용자 파지에 대응하여 상기 그립 검출 회로의 정전 용량 변화를 검출하는 무인 비행 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 그립 검출 회로는 복수 개의 그립 검출 회로를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 사용자 파지 위치에 따라 인접하는 좌측의 그립 검출 회로 및 우측의 그립 검출 회로에서의 각각 정전 용량 변화를 검출하는 무인 비행 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    표면에 전도성 패턴을 가지는 하우징을 더 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 전도성 패턴을 통해 사용자 파지를 수신하는 무인 비행 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 그립 검출 회로의 일 단은 상기 전도성 패턴과 연결되는 상기 구동부의 상기 ESC 및 상기 모터 사이의 회로와 연결되고, 타 단은 상기 프로세서와 연결되는 무인 비행 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 그립 검출 회로의 일 단은 상기 전도성 패턴과 연결되는 상기 구동부의 상기 ESC 및 상기 모터 사이의 회로와 연결되고, 타 단은 상기 프로세서와 연결되는 그립 센서와 연결되는 무인 비행 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 사용자 파지에 대응되는 상기 그립 검출 회로의 정전 용량 변화를 검출하는 무인 비행 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 그립 검출 회로의 개수는 상기 모터의 개수와 동일하거나 적은 무인 비행 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 그립 검출 회로의 개수는 상기 ESC의 개수와 동일하거나 적은 무인 비행 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 사용자 파지의 해제 및 상기 제2 위치와 상기 제1 위치가 다른 경우, 상기 무인 비행 장치를 상기 제2 위치에서 구동하도록 상기 구동부를 제어하는 무인 비행 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 검출된 상기 사용자 파지에 대응하여 상기 제1 위치에서 상기 무인 비행 장치의 구동을 종료하도록 상기 구동부의 동작을 제어하는 무인 비행 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 사용자 파지의 해지에 대응되는 상기 그립 검출 회로의 정전 용량 변화를 검출하는 무인 비행 장치.
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