KR20180063719A - 무인 비행체 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20180063719A
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Abstract

본 발명은 무인 비행체 및 그 제어 방법에 대하여 개시한다. 본 발명의 일 면에 따른 무인 비행 장치는, 하우징, 상기 하우징에 내장 또는 구비되는 적어도 하나 이상의 센서, 상기 하우징에 내장 또는 구비되는 카메라, 상기 하우징과 연결된 복수의 프로펠러, 상기 복수의 프로펠러 중 적어도 하나의 프로펠러에 회전력을 제공하는 모터 모듈, 상기 하우징에 내장되며, 상기 센서 및 모터 모듈과 전기적으로 연결된 적어도 하나 이상의 프로세서 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 상기 프로세서가 상기 적어도 하나 이상의 센서의 감지 정보를 이용하여 상기 하우징 파지 상태에서의 하우징의 모션을 감지하고, 감지된 상기 하우징의 모션을 이용하여 상기 하우징의 비행에 관련된 구동 모드를 결정하고, 결정된 구동 모드에 따라 상기 모터 모듈을 제어하는 인스트럭션들(instructions); 및 상기 구동 모드에 대응하도록 상기 카메라에 대한 카메라 설정 정보를 제어하는 인스트럭션들을 저장하는 것을 특징으로 한다. 그 외에도 다양한 실시예들이 가능하다.

Description

무인 비행체 및 그 제어 방법{Unmanned Aerial Vehicle and the Method for controlling thereof}
본 발명의 다양한 실시예들은 무인 비행체를 지면 이외에서 시동할 수 있는 무인 비행체 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
최근, 무인으로 지정된 임무를 수행할 수 있도록 제작된 드론(drone) 등과 같은 무인 비행체(unmanned aerial vehicle)가 많이 이용되고 있다. 무인 비행체는 항공 촬영, 농약 살포 등과 같은 다양한 산업 분야에서 이용되어, 사용자 편의성을 높이고 있다. 무인 비행체는 원격 제어 장치의 조정 신호를 무선으로 수신하고, 조정 신호에 대응하여 비행(또는, 구동)할 수 있다. 종래의 무인 비행체는 지면에 놓인 상태에서 원격 제어 장치로부터의 조정 신호에 대응하여 수직 이륙하여 움직일 수 있다.
종래의 무인 비행체는 지면에서 구동을 시작하므로, 무인 비행체를 내려놓기 어려운 지면 예컨대, 지면에 물, 절벽, 진흙이 있는 장소에서는 구동될 수 없었다.
본 발명의 다양한 실시예들은 무인 비행체를 던져서 구동시킬 수 있는 무인 비행체 및 그 제어 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 일 면에 따른 무인 비행 장치는, 하우징, 상기 하우징에 내장 또는 구비되는 적어도 하나 이상의 센서, 상기 하우징에 내장 또는 구비되는 카메라, 상기 하우징과 연결된 복수의 프로펠러, 상기 복수의 프로펠러 중 적어도 하나의 프로펠러에 회전력을 제공하는 모터 모듈, 상기 하우징에 내장되며, 상기 센서 및 모터 모듈과 전기적으로 연결된 적어도 하나 이상의 프로세서 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 상기 프로세서가 상기 적어도 하나 이상의 센서의 감지 정보를 이용하여 상기 하우징 파지 상태에서의 하우징의 모션을 감지하고, 감지된 상기 하우징의 모션을 이용하여 상기 하우징의 비행에 관련된 구동 모드를 결정하고, 결정된 구동 모드에 따라 상기 모터 모듈을 제어하는 인스트럭션들(instructions); 및 상기 구동 모드에 대응하도록 상기 카메라에 대한 카메라 설정 정보를 제어하는 인스트럭션들을 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면에 따른 적어도 하나의 프로세서에 의한 무인 비행체 제어 방법은, 센서를 이용하여 하우징 파지 상태에서의 하우징의 모션을 감지하는 동작; 감지된 상기 하우징의 모션을 이용하여 상기 하우징의 비행에 관련된 구동 모드를 결정하는 동작; 및 결정된 구동 모드에 따라 무인 비행체의 복수의 프로펠러 중 적어도 하나의 프로펠러를 제어하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 면에 따른 무인 비행체는, 하우징; 상기 하우징에 내장 또는 구비된 센서; 상기 하우징에 연결된 복수의 프로펠러; 상기 복수의 프로펠러 중 적어도 하나의 프로펠러에 회전력을 제공하는 운항 회로; 상기 하우징에 내장되어, 상기 카메라, 센서 및 운항 회로와 전기적으로 연결된 프로세서; 및 상기 하우징에 내장된 상기 프로세서와 전기적으로 연결되는 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 상기 프로세서에 의해 실행되는, 상기 센서를 이용하여 상기 하우징 파지 상태를 확인하기 위한 제1 명령; 상기 센서를 이용하여 상기 하우징이 사용자에 의해 던져졌는지를 확인하기 위한 제2 명령; 상기 센서를 이용하여 상기 사용자에 의해 던져진 후 지정된 기간 동안 모션을 검출하는 제3 명령; 상기 검출된 모션을 이용하여 복수의 모드 중에서 하나의 모드를 선택하기 위한 제4 명령; 및 상기 선택된 모드에서 상기 복수의 프로펠러를 구동하는 상기 운항 회로를 제어하기 위한 제5 명령을 저장하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 무인 비행체를 다양한 모드로 구동시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 무인 비행체를 통해 영상을 촬영함에 있어, 무인 비행체를 사용자가 조정하지 않고 이동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무인 비행체 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무인 비행체의 외형을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무인 비행체를 도시한 구성도이다.
도 4a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 자세방위기준장치(AHRS)의 개념도이다.
도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 자세방위기준장치의 출력신호들을 도시한 그래프이다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구동 모드별 무인 비행체의 비행 상태를 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1 모드에서의 회전 반경을 설명하기 위한 도면이다.
도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제2 모드에서의 이동 거리를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무인 비행체를 도시한 도면이다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 예를 도시하는 도면이다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 프로그램 모듈(플랫폼 구조)를 도시하는 도면이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 본 문서의 다양한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 실시예 및 이에 사용된 용어들은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 해당 실시예의 다양한 변경, 균등물, 및/또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 본 문서에서, "A 또는 B" 또는 "A 및/또는 B 중 적어도 하나" 등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. "제 1," "제 2," "첫째," 또는 "둘째,"등의 표현들은 해당 구성요소들을, 순서 또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 어떤(예: 제 1) 구성요소가 다른(예: 제 2) 구성요소에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다.
본 문서에서, "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 "~에 적합한," "~하는 능력을 가지는," "~하도록 변경된," "~하도록 만들어진," "~를 할 수 있는," 또는 "~하도록 설계된"과 상호 호환적으로(interchangeably) 사용될 수 있다. 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(예: CPU 또는 application processor)를 의미할 수 있다.
본 문서의 다양한 실시예들에 따른 전자 장치는, 예를 들면, 스마트폰, 태블릿 PC, 이동 전화기, 영상 전화기, 전자책 리더기, 데스크탑 PC, 랩탑 PC, 넷북 컴퓨터, 워크스테이션, 서버, PDA, PMP(portable multimedia player), MP3 플레이어, 의료기기, 카메라, 또는 웨어러블 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 웨어러블 장치는 액세서리형(예: 시계, 반지, 팔찌, 발찌, 목걸이, 안경, 콘택트 렌즈, 또는 머리 착용형 장치(head-mounted-device(HMD)), 직물 또는 의류 일체형(예: 전자 의복), 신체 부착형(예: 스킨 패드 또는 문신), 또는 생체 이식형 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예들에서, 전자 장치는, 예를 들면, 텔레비전, DVD(digital video disk) 플레이어, 오디오, 냉장고, 에어컨, 청소기, 오븐, 전자레인지, 세탁기, 공기 청정기, 셋톱 박스, 홈 오토매이션 컨트롤 패널, 보안 컨트롤 패널, 미디어 박스(예: 삼성 HomeSyncTM, 애플TVTM, 또는 구글 TVTM), 게임 콘솔(예: XboxTM, PlayStationTM), 전자 사전, 전자 키, 캠코더, 또는 전자 액자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 전자 장치는, 각종 의료기기(예: 각종 휴대용 의료측정기기(혈당 측정기, 심박 측정기, 혈압 측정기, 또는 체온 측정기 등), MRA(magnetic resonance angiography), MRI(magnetic resonance imaging), CT(computed tomography), 촬영기, 또는 초음파기 등), 네비게이션 장치, 위성 항법 시스템(GNSS(global navigation satellite system)), EDR(event data recorder), FDR(flight data recorder), 자동차 인포테인먼트 장치, 선박용 전자 장비(예: 선박용 항법 장치, 자이로 콤파스 등), 항공 전자기기(avionics), 보안 기기, 차량용 헤드 유닛(head unit), 산업용 또는 가정용 로봇, 드론(drone), 금융 기관의 ATM, 상점의 POS(point of sales), 또는 사물 인터넷 장치 (예: 전구, 각종 센서, 스프링클러 장치, 화재 경보기, 온도조절기, 가로등, 토스터, 운동기구, 온수탱크, 히터, 보일러 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 어떤 실시예에 따르면, 전자 장치는 가구, 건물/구조물 또는 자동차의 일부, 전자 보드(electronic board), 전자 사인 수신 장치(electronic signature receiving device), 프로젝터, 또는 각종 계측 기기(예: 수도, 전기, 가스, 또는 전파 계측 기기 등) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 전자 장치는 플렉서블하거나, 또는 전술한 다양한 장치들 중 둘 이상의 조합일 수 있다. 본 문서의 실시예에 따른 전자 장치는 전술한 기기들에 한정되지 않는다. 본 문서에서, 사용자라는 용어는 전자 장치를 사용하는 사람 또는 전자 장치를 사용하는 장치(예: 인공지능 전자 장치)를 지칭할 수 있다.
도 1은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무인 비행체 시스템을 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인 비행체의 외형을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무인 비행체 시스템(12)은 원격 제어 장치(10) 및 무인 비행체(20)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 원격 제어 장치(10)는 사용자의 조작에 따라 무인 비행체(20)를 원격으로 조정하기 위한 조정 신호를 무선으로 무인 비행체(20)로 송신할 수 있다. 상기 조정 신호는 무인 비행체(20)의 비행, 자세, 항법 등을 제어하는 신호일 수 있다. 원격 제어 장치(10)는 예를 들어, 무인 비행체(20)와 적외선(infrared) 통신, RF(radio frequency) 통신, 와이파이(Wi-Fi, wireless fidelity) 통신, 지그비(zigBee) 통신, 블루투스(bluetooth) 통신, 레이저 통신 및 UWB(ultra wideband) 통신 중 적어도 하나의 통신 방식으로 통신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 원격 제어 장치(10)는 무인 비행체(20)를 제어하기 위한 전용 장치(예: 원격 조정기)일 수 있다. 또는, 원격 제어 장치(10)는 무인 비행체(20)를 제어하도록 구성된 제1 애플리케이션이 설치된 장치일 수도 있다. 예를 들어, 상기 제1 애플리케이션이 설치된 장치는 스마트폰, 휴대 단말, 태블릿 및 스마트패드 등의 다양한 휴대 장치일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무인 비행체(20)는 원격 제어 장치(10)로부터 수신된 조종 신호에 따라 비행을 시작하거나, 자세를 변경하거나, 또는 항법을 변경할 수 있다. 예를 들어, 무인 비행체(20)는 원격 제어 장치(10)로부터 수신된 조종 신호를 토대로 복수의 프로펠러를 움직이는 신호를 생성하여 모터를 제어함에 따라 무인 비행체(20)의 속도 및 자세값 pitch(Y)/roll(X)/yaw(Z) 등을 변경할 수 있다. 상기 프로펠러는 모터의 회전력을 추진력으로 변경하므로, 각 프로펠러의 회전 속도를 제어함에 따라 무인 비행체(20)는 이륙하거나, 회전하거나, 방향 전환하거나, 또는 고정 위치에서 비행하는 등에 따라 다양한 방식으로 비행할 수 있다.
다양한 실시예에서, 무인 비행체(20)는 프로펠러의 수(또는, 로터의 수)에 따라 쿼드콥터(프로펠러 4개), 헥사콥터(프로펠러 6개) 및 옥토콥터(프로펠러 8개) 등으로 칭해질 수 있다. 이러한, 무인 비행체(20)는 리프트/토크(lift/torque)의 두 가지 원리로 비행할 수 있다. 일 실시예로서, 무인 비행체(20)는 프로펠러의 일부(예: 절반)를 시계 방향(clockwise; CW)으로 회전시키고 나머지 일부(예: 나머지 절반)를 반시계 방향(counter clockwise; CCW)로 회전시킴에 따라 회전 비행할 수 있다. 다른 실시예로서, 무인 비행체(20)는 몸체가 기울여지는(tilting) 방향을 조절함에 따라 프로펠러(로터)에서 생성된 공기 흐름의 방향을 변경할 수 있고, 공기 흐름의 방향 변경으로 진행 방향을 제어할 수 있다. 예를 들어, 무인 비행체(20)는 진행하고자 하는 방향의 앞쪽에 구비된 프로펠러의 속도를 줄이고, 진행하고자 하는 방향의 뒤쪽에 구비된 프로펠러를 구동시키는 프로펠러의 속도를 높임에 따라 진행하고자 하는 방향으로 기울여질 수 있다. 무인 비행체(20)가 진행할 방향으로 숙여지면(tilting), 공기는 프로펠러의 위아래로 흐를 뿐 아니라 진행할 방향의 약간 뒤 쪽으로 나아가는데, 이로 인해 무인 비행체(20)는 작용/반작용의 법칙에 따라 공기 층이 뒤로 밀리는 만큼 진행할 방향으로 전진할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무인 비행체(20)는 원격 제어 장치(10)의 조작 또는 사용자의 모션에 따라 제어될 수 있다. 예를 들어, 무인 비행체(20)는 전자와 같이 원격 제어 모드로 구동될 수 있고, 후자와 같이 모션 제어 모드로 구동될 수 있다. 상기 각 제어 모드는 원격 제어 장치(10)로부터의 제어 모드를 선택하는 조정 신호 또는 무인 비행체(20)에 실장된 입력장치(예: 버튼, 터치스크린, 또는 마이크 등)에 의하여 설정될 수 있다.
다양한 실시예에서, 무인 비행체(20)는 원격 제어 모드일 때는 원격 제어 장치(10)로부터의 조정 신호에 따라 비행할 수 있다. 예를 들어, 무인 비행체(20)는 원격 제어 장치(10)로부터 수신된 조정 신호에 대응하여 이동 방향, 이동 거리 및 회전 여부 중 적어도 하나를 결정하고, 결정된 비행 조건에 따라 적어도 하나의 프로펠러에 대응하는 모터를 제어하여 조정 신호에 대응하도록 비행할 수 있다.
다양한 실시예에서, 무인 비행체(20)는 모션 제어 모드일 때는 사용자의 시동지시 모션을 검출하고, 시동지시 모션에 대응하여 적어도 하나의 프로펠러를 구동시켜 무인 비행체(20)를 시동할 수 있다. 상기 시동지시 모션은 예를 들어, 사용자가 무인 비행체(20)를 던지는 동작일 수 있다.
다양한 실시예에서, 무인 비행체(20)는 사용자가 무인 비행체(20)를 잡고 움직이는 그립 모션(또는, 하우징의 모션)과 무인 비행체(20)를 던지는 시점 전 후의 모션을 이용하여 사용자에 의해 선택된 구동 모드를 판별할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 무인 비행체(20)를 잡고 움직일 때와 던질 때에 무인 비행체(20)의 적어도 일부분에 구성되어 있는, 지자기, 각속도 및 가속도 중 적어도 하나의 정보를 감지하고, 적어도 하나의 정보를 이용하여 사용자에 의해 선택된 구동 모드를 판별할 수 있다. 상기 구동 모드는 예를 들어, 회전 모드, 셀피 모드 등일 수 있다.
다양한 실시예에서, 무인 비행체(20)는 판별된 구동 모드에 대응하여 이동 방향, 이동 거리 및 회전 여부 중 적어도 하나의 비행 조건을 결정하고, 결정된 비행 조건에 따라 적어도 하나의 프로펠러에 대응하는 모터를 제어하여 각 구동 모드에 대응하도록 비행할 수 있다. 이 같이, 다양한 실시예에서는 사용자가 무인 비행체(20)를 던지는 방향, 가속도 등과 무인 비행체(20)를 잡고 움직이는 모션을 종합하여 구동 모드를 결정함에 따라 사용자의 의도에 따른 구동 모드를 결정의 정확도 및 신뢰성을 높일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 무인 비행체(20)는 적어도 하나의 카메라를 구비하고, 적어도 하나의 카메라를 이용하여 촬영 대상을 촬영할 수 있다. 상기 적어도 하나의 카메라는 무인 비행체(20)의 비행 시에 촬영에 유리한 위치 예컨대, 무인 비행체(20)의 전방 또는 전방 하부에서 프로펠러 등에 의해 가려지지 않는 영역에 구비될 수 있다. 다양한 실시예에서, 무인 비행체(20)는 결정된 구동 모드에 대응하도록 적어도 하나의 카메라를 제어할 수도 있다. 상기 구동 모드는 예를 들어, 제1 모드(회전 모드), 제2 모드(제1 셀피 모드), 제3 모드(제2 셀피 모드) 등일 수 있다. 각 구동 모드에 대해서는 도 3 내지 5c를 참조하여 후술한다.
도 1에 실시예에서는 무인 비행체(20)가 원반 형태로 구성되는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 무인 비행체(20)는 도 2와 같이 헬리콥터 형태로 구성될 수도 있다. 이 같이, 무인 비행체(20)는 사용자가 용이하게 잡고 던질 수 있는 다양한 형태로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무인 비행체를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 4a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 자세방위기준장치(AHRS; attitude and heading reference system)의 개념도이고, 도 4b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 자세방위기준장치의 출력신호들을 도시한 그래프이다.
도 3을 참조하면, 다양한 실시예에 따른 무인 비행체(20)는 센서 모듈(100), 카메라 모듈(200), 메모리(300), 통신 모듈(400), 출력 모듈(450), 모터 모듈(500), 및 프로세서(600)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 일부 구성요소가 생략되거나, 추가적인 구성요소를 더 포함할 수 있다. 또는, 다양한 실시예에서, 구성요소들 중 일부가 결합되어 하나의 개체로 구성되되, 결합 이전의 해당 구성요소들의 기능을 동일하게 수행할 수 있다.
다양한 실시예에서, 무인 비행체(20)는 비행에 용이한 형상으로 구성되어, 하우징의 일 영역 예컨대, 상단, 좌우 등에 회전 가능하도록 결합된 복수의 프로펠러의 회전에 따라 비행할 수 있다. 상기 하우징은 무인 비행체(20)의 각 구성요소들을 내장하거나, 각 구성요소의 적어도 일부를 고정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 센서 모듈(100)은 자이로 센서(gyro sensor), 기압 센서(barometer), 초음파 센서, 마그네틱 센서, 가속도 센서(acceleration sensor), 근접 센서, 광학 센서, 그립 센서, 및 GPS 센서(예 도 7의 150) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 센서 모듈(100)의 센서 중 적어도 하나는 센서 모듈(100)과 별개로 존재할 수 있다. 예를 들어, GPS 센서(예 도 7의 150)는 센서 모듈(100)과 별개로 구비될 수도 있다(예: 도 7). 이하, 각 센서에 의하여 설명한다.
상기 자이로 센서는 무인 비행체(20)의 3축 각속도를 측정할 수 있다. 상기 기압 센서(barometer)는 대기의 압력 변화 및/또는 기압을 측정할 수 있다. 상기 초음파 센서는 지면과의 거리 정보)를 이용하여 측정할 수 있다. 상기 마그네틱 센서는 지자기 센서(terrestrial magnetism sensor, compass sensor)로서 지자기 정보를 감지할 수 있다. 상기 가속도 센서는 무인 비행체(20)의 3축 가속도(가속도 정보)를 측정할 수 있다. 상기 근접 센서는 물체의 근접 상태, 거리를 측정할 수 있으며, 초음파를 출력하여 물체에서 반사되는 신호로부터 물체와의 거리를 측정할 수 있는 초음파 센서(ultrasonic sensor)를 포함할 수 있다. 상기 광학 센서는 바닥 지형이나 무늬를 인지하여 현 위치를 산출할 수 있다. 상기 GPS 센서(예 도 7의 150)는 GPS 신호를 이용하여 무인 비행체(20)의 현 좌표(x, y, z)를 산출할 수 있다.
다양한 실시예에서, 센서 모듈(100)은 사용자의 파지, 파지 위치, 파지 형태, 파지 면적, 또는 파지 세기 중 적어도 하나 이상을 판단할 수 있는 그립 센서를 포함할 수 있다. 상기 그립 센서는 무인 비행체(20)의 적어도 일부에 구비되어, 사용자의 파지를 감지하면, 파지 면적에 대응하는 파지 정보를 출력할 수 있다. 상기 그립 센서는 예를 들어, 무인 비행체(20)의 전체 영역에 생성될 수 있다. 그립 센서는 사용자가 무인 비행체(20)를 주로 파지하는 무인 비행체(20)의 적어도 일부 영역에 생성될 수 있다. 예를 들어, 도 1과 같이 무인 비행체(20)가 원반 형상일 경우, 그립 센서는 프로펠러와 프로펠러 사이의 영역(A)의 적어도 일부에 생성될 수 있다. 도 2와 같이, 무인 비행체(20)가 헬리콥터 형상인 경우, 그립 센서는 무인 비행체(20)의 다리 영역(B)의 적어도 일부에 생성될 수 있다. 그립 센서가 그립 해제를 판단한 순간의 감지 정보(또는, 감지 정보의 변화량)는 프로세서(600)의 구동 모드 결정 또는 구동 신호 생성에 이용될 수 있다.
다양한 실시예에서, 센서 모듈(100)은 자세방위기준장치(AHSR; attitude and heading reference system)를 포함할 수도 있다. 상기 자세방위기준장치는 관성센서(inertial sensor) 또는 IMU(inertial measurement unit)일 수 있다. 상기 자세방위기준장치는 도 4a와 같이, 자이로 센서, 가속도 센서 및 마그네틱 센서를 포함하고, 세 개의 센서값을 융합하여 무인 비행체(20)의 자세값(φ, θ, ψ)을 출력할 수 있다. 상기 자세값(φ, θ, ψ)[deg]은 GPS 좌표에 따른 x, y, z에 기준한 각도일 수 있다. 도 4b와 같이, 자세방위기준장치는 자세값 이외에도 무인 비행체(20)의 각속도 실효치(rms)와 가속도 실효치를 출력할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 카메라 모듈(200)은 무인 비행체(20)의 하우징에 장착되어, 프로세서(600)의 지시에 따라 촬영 대상에 대한 정지영상, 파노라마영상 및 동영상 중 적어도 하나를 촬영할 수 있다. 카메라 모듈(200)은 적어도 하나의 카메라를 포함할 수 있다. 카메라 모듈(200)은 그 각도를 조절하는 각도 조절부(예: 도 7의 830)와 결합되어, 각도 조절부에 의해 그 각도가 조절될 수 있다.
메모리(300)는 휘발성 메모리(예를 들어, RAM 등), 비휘발성 메모리(예를 들어, ROM, 플래시 메모리 등) 또는 이들의 조합일 수 있다. 메모리(300)는, 예를 들면, 무인 비행체(20)의 적어도 하나의 구성요소에 관계된 명령 또는 데이터를 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 메모리(300)는 각 제어 모드의 결정을 위한 제1 정보, 무인 비행체(20)의 비행 여부를 결정하기 위한 제2 정보, 구동 모드의 결정을 위한 제3 정보 및/또는 모터 모듈(500)의 제어를 위한 제4 정보 등을 저장할 수 있다. 이하, 제1 내지 제4 정보에 대하여 설명한다.
예를 들어, 상기 제1 정보는 사용자에 의해 선택된 제어 모드가 원격 제어 모드인지 아니면 모션 제어 모드인지를 판별하기 위한 제어모드 판별값을 포함할 수 있다. 상기 제2 정보는 사용자의 시동지시 발생을 감지하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제2 정보는 사용자가 무인 비행체(20)를 던짐에 따른 무인 비행체(20)의 자유낙하 여부를 판별할 수 있는 지자기 기준값을 포함할 수 있다. 상기 제3 정보는 그립 모션에 대응하는 패턴을 판별하기 위한 제1 기준 정보 및 무인 비행체(20)의 비행 후 초기 자세값 및 초기 가속도값 중 적어도 하나를 포함하는 초기 비행값에 대응하는 패턴을 판별하기 위한 제2 기준 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 제4 정보는 비행 자세값 및 비행 거리에 대응하여 무인 비행체(20)의 비행을 제어하기 위해 모터 모듈(500)를 제어하는 방식 등에 대한 정보일 수 있다. 메모리(300)는 선택된 구동 모드에서 모터 모듈(500) 또는 복수의 프로펠러를 구동하는 운항 회로를 제어하기 위한 제5 정보(또는, 명령을 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 메모리(예: 메모리(300))는 그립 모션에 대응하는 비행 패턴에 관련된 인스트럭션들(instructions)을 저장할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 통신 모듈(400)은 원격 제어 모드에서 원격 제어 장치(10)로부터 조정 신호를 수신하고, 조정 신호를 프로세서(600)에 의해 해석 가능한 형태로 변환하여 출력할 수 있다. 예를 들어, 통신 모듈(400)은 적외선(infrared) 통신, RF(Radio Frequency) 통신, 와이파이(Wi-Fi) 통신, 지그비(ZigBee) 통신, 블루투스(bluetooth) 통신, 레이저 통신, UWB(Ultra Wideband) 통신 중 적어도 하나의 통신 방식으로 원격 제어 장치(10)와 통신할 수 있다. 다양한 실시예에서, 통신 모듈(400)은 프로세서(600)로부터 수신한 무인 비행체(20)의 비행 상태에 관한 정보(이하, '비행 상태 정보'라고 함)를 적어도 하나의 통신 방식으로 원격 제어 장치(10)로 송신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 출력 모듈(450)은 소리 출력수단 및 디스플레이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 소리 출력수단은 예를 들어, 스피커, 리시버, 이어폰 등일 수 있다. 디스플레이는, 예를 들면, 액정 디스플레이(LCD), 발광 다이오드(LED) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED) 디스플레이, 또는 마이크로 전자기계 시스템 (MEMS) 디스플레이, 또는 전자종이(electronic paper) 디스플레이를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 모터 모듈(500)(또는, 모터 회로)은 복수의 프로펠러의 개수에 대응하는 모터 구동부를 포함할 수 있다. 각 모터 구동부는 프로세서(600)의 지시에 따른 속도와 방향으로 각 모터의 구동을 제어하여 각 모터와 연결된 각 프로펠러의 회전속도와 방향을 제어할 수 있다. 상기 모터 구동부는 예를 들어, 각 프로펠러를 회전시키는 모터 및 모터를 구동시키는 모터 구동 회로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
프로세서(600)는 예를 들어 중앙처리장치(CPU), 그래픽처리장치(GPU), 마이크로프로세서, 주문형 반도체((Application Specific Integrated Circuit, ASIC), (Field Programmable Gate Arrays, FPGA)), 어플리케이션 프로세서(AP) 및 마이크로프로세서(MPU; microprocessor unit)) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 복수의 코어를 가질 수 있다. 상기 어플리케이션 프로세서(AP)는 카메라 모듈(200)의 제어하거나, 카메라 모듈(200)의 영상을 가공할 수 있다. 상기 마이크로프로세서는 모터 구동부의 개수만큼 구비되어, 프로세서(600)로부터의 구동신호에 대응하여 모터 구동부를 제어하는 제어 신호를 출력할 수 있다. 상기 프로세서(600)의 각 구성요소는 각각 별도의 하드웨어 모듈이거나 또는 적어도 하나의 프로세서에 의해 구현되는 소프트웨어 모듈일 수 있다. 예를 들어, 프로세서에 포함된 각각의 모듈들이 수행하는 기능은 하나의 프로세서에 의해 수행되거나 또는 각각 별도의 프로세서에 의해 수행될 수도 있다. 프로세서(600)는 무인 비행체(20)의 적어도 하나의 다른 구성요소들의 제어 및/또는 통신에 관한 연산이나 데이터 처리를 실행할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 모터 모듈(500)을 제어하여 무인 비행체(20)를 비행시키거나, 회전시키거나, 자세 유지 비행시키거나, 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 복수의 프로펠러 중 일부를 시계 방향으로 회전시키고 다른 일부를 반시계 방향으로 회전시키도록 모터 모듈(500)을 제어함에 따라 무인 비행체(20)를 회전 비행시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(600)는 무인 비행체(20)가 진행할 방향의 앞쪽에 구비된 프로펠러의 속도를 줄이고, 진행할 방향의 뒤쪽에 구비된 프로펠러의 속도를 높일 수 있도록 모터 모듈(500)을 제어함에 따라, 무인 비행체(20)를 진행할 방향으로 이동시킬 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(600)는 지면에 대해 수평을 이루는 자세값을 유지하며 모든 프로펠러가 동일한 속도로 회전되도록 모터 모듈(500)을 제어함에 따라 무인 비행체(20)를 제자리 비행시킬 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 원격 제어 장치(10)로부터의 조정 신호를 이용하여 사용자에 의해 선택된 제어 모드를 확인할 수 있다. 다른 실시예로서, 프로세서(600)는 입력 장치(미도시)를 통한 사용자 입력을 확인하고, 선택된 제어 모드를 확인할 수도 있다. 이 경우, 무인 비행체(20)는 입력 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 선택된 제어 모드가 원격 제어 모드이면, 프로세서(600)는 원격 제어 장치(10)로부터 수신한 조정 신호에 기반하여 무인 비행체(20)의 비행 여부 및 비행 조건을 결정할 수 있다. 예를 들어, 원격 제어 장치(10)로부터 비행 시작을 지시하는 조정 신호를 수신하면, 프로세서(600)는 모터 모듈(500)을 제어하여 무인 비행체(20)를 지면에서 이륙시킬 수 있다. 프로세서(600)는 원격 제어 장치(10)로부터의 조정 신호에 대응하여 무인 비행체(20)의 자세값 및 속도 중 적어도 하나의 구동 변수를 결정하고, 결정된 구동 변수에 따라 모터 모듈(500)을 제어함에 따라 무인 비행체(20)를 조정 신호에 대응하도록 비행시킬 수 있다. 상기 자세값은 무인 비행체(20)의 회전 여부 및 진행 방향 등을 결정하는 변수일 수 있다. 다양한 실시예에서, 프로세서(600)는 무인 비행체(20)의 비행 상태에 관한 정보(이하, '비행 상태 정보'라고 함)를 통신 모듈(400)을 통해 원격 제어 장치(10)로 송신할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 선택된 모드가 모션 제어 모드이면, 센서 모듈(100)을 통해 감지된 정보를 기반으로 무인 비행체(20)가 비행하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 프로세서(600)는 모션 제어 모드에서 구동 모드 및 사용자의 시동지시 모션을 감지하기 위해 센서 모듈(100)에 포함된 센서들 중 적어도 일부(이하, 제1 센서들이라 함)을 구동시킬 수 있다. 제1 센서들은 그립 센서, 가속도 센서, 자이로 센서 및 마그네틱 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 제1 센서들로부터의 감지 정보를 중에서 그립 센서로부터의 그립 정보를 기반으로 사용자가 무인 비행체(20)를 잡고 있는지를 확인할 수 있다. 상기 그립 정보는 그립 여부, 그립 면적, 그립 위치 등을 감지할 수 있는 정보일 수 있다. 프로세서(600)는 사용자가 무인 비행체(20)를 파지한 상태이면, 가속도 센서로부터의 가속도 정보 및 자이로 센서(831)로부터의 각속도 정보를 기반으로 구동 모드를 선택하기 위한 그립 모션을 감지할 수 있다. 복수의 그립 모션은 무인 비행체(20)를 다양한 형태로 움직이는 모션과 근접 센서 또는 카메라를 가리는 모션 등의 조합으로서, 매우 다양할 수 있다. 예를 들어, 복수의 그립 모션은 무인 비행체(20)를 잡고 회전하는 제1 모션, 무인 비행체(20)를 잡고 수직으로 세우는 제2 모션, 무인 비행체(20)를 위아래로 흔드는 제3 모션 등을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 복수의 제1 기준 정보 중에서 감지한 그립 모션에 대응하는 비행 패턴(예: 비행 조건)을 확인할 수 있다. 상기 복수의 제1 기준 정보는 복수의 그립 모션을 수행하면서 센서 모듈(100)의 감지 정보(예: 지자기 정보, 가속도 정보, 각속도 정보 중 적어도 하나)를 획득 및 조합함에 따라 생성된 것일 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 모션으로 무인 비행체(20)를 잡고 회전하는 제1 모션을 감지하면, 비행 패턴이 회전 비행인 것으로 확인할 수 있다. 프로세서(600)는 그립 모션으로 무인 비행체(20) 수직으로 세우는 제2 모션을 감지하면, 비행 패턴이 수평 이동 비행인 것으로 확인할 수 있다. 프로세서(600)는 그립 모션으로 무인 비행체(20)를 위아래로 흔드는 제3 모션을 감지하면, 비행 패턴이 지정 이동 비행인 것으로 확인할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 그립 모션 이외에, 카메라 모듈(200)을 이용하여 촬영한 이미지 및 근접 센서 중 적어도 하나에 의해 감지된 정보를 추가로 이용하여 비행 패턴을 확인할 수도 있다. 예를 들어, 무인 비행체(20)를 잡고 회전하는 제1 모션과 함께 카메라 및 근접 센서 중 적어도 하나가 가려지는 제4 모션을 감지할 수도 있다. 프로세서(600)는 그립 센서로부터 수신된 제1 모션 정보와 함께 카메라 및 근접 센서 중 적어도 하나로부터 수신된 제4 모션 정보를 감지하면, 사용자에 의해 선택된 비행 패턴이 제4 모션에 대응하여 설정된 다른 패턴(예: 타원형 비행)인 것으로 확인할 수 있다. 이 같이, 다양한 실시예에서는 무인 비행체(20)를 잡고 움직이는 모션 이외에도 다른 센서를 이용한 감지 정보를 추가로 이용하여 비행 패턴에 대한 선택 범위를 넓힐 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 센서 모듈(100)로부터의 감지 정보를 이용하여 무인 비행체(20)를 시동시키고자 하는 사용자의 시동지시 모션의 발생을 확인할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 센서로부터 수신된 정보를 이용하여 무인 비행체(20)의 파지 및 파지 해제를 확인하면, 사용자의 시동지시 모션이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 정보로부터 무인 비행체(20)의 파지 해제(손으로부터 놓음)를 확인한 후 지자기 정보로부터 지자기 변화가 지정된 지자기 기준값 이상임을 확인하면, 사용자의 시동지시 모션을 감지할 수 있다. 상기 시동지시 모션은 예를 들어, 사용자가 무인 비행체(20)를 던지거나 자유 낙하 시키는 모션일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 사용자의 시동지시 모션을 감지하는 제1 시점, 또는 상기 제1 시점보다 일정 시간(예: 1초) 전 또는 후인 제2 시점에 무인 비행체(20)의 초기 자세값(φ, θ, ψ), 변위 및 초기 속도값 중 적어도 하나를 포함하는 초기 비행값을 검출할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 각속도 정보를 이용하여 초기 자세값을 검출할 수 있다. 프로세서(600)는 가속도 정보를 이용하여 변위 및 초기 속도값 중 적어도 하나를 검출할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 초기 비행값에 대응하는 패턴을 판별하기 위한 제2 기준 정보들을 이용하여 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴을 확인할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 초기 자세값과 변위(x, y, z 좌표 변화)를 이용하여 무인 비행체(20)가 회전하도록 던져졌는지, 수평방향으로 던져졌는지 또는 위쪽 또는 아래쪽으로 던져졌는지를 확인할 수 있다. 프로세서(600)는 무인 비행체(20)가 회전되도록 던져졌으면, 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴이 회전 비행 패턴인 것으로 확인하고, 무인 비행체(20)가 수행으로 던져졌으면 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴이 수평 이동 패턴인 것으로 확인하고, 무인 비행체(20)가 위쪽 또는 아래쪽으로 던져졌으면 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴이 지정 이동 패턴인 것으로 확인할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 그립 모션과 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴에 대응하는 구동 모드를 결정할 수 있다. 상기 구동 모드는 무인 비행체(20)의 비행 방식 및 카메라 설정 정보 중 적어도 하나를 달리 설정하는 모드일 수 있다. 상기 비행 방식은 예컨대, 회전 비행, 수평이동 비행 및 지정위치로 이동 비행 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 카메라 설정 정보는 구도 정보, 세팅 정보, 또는 환경 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 구동 모드별 무인 비행체의 비행 형태를 도시한 도면이다.
도 5a를 참조하면, 일 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 적어도 하나 이상의 센서 모듈(100)로부터 수신된 정보에 기반하여 제1 모드(회전 모드)로 동작할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 모션에 대응하는 비행 패턴이 회전 비행 패턴임을 확인한 후 각속도 정보 중에서 무인 비행체(20)의 요(yaw)각의 변화가 제2 기준 정보에 따른 제1 임계치 이상임을 확인하면, 구동 모드를 제1 모드(예: 회전 모드)로 결정할 수 있다. 프로세서(600)는 적어도 하나 이상의 센서 모듈(100)로부터 수신된 정보에 기반하여 제1 모드(회전 모드)로 동작하는 것으로 판단된 경우, 무인 비행체(20)가 기준점(C)을 기준으로 제1 거리(r1) 이격 되어(또는, 제1 반경을 유지하며), 회전하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 상기 기준점(C)은 사용자의 머리 끝에서 일정높이(예: 20cm) 위의 점일 수 있다. 상기 일정 높이는 원격 제어 장치(10)를 통해 설정될 수 있고, 디폴트 설정된 값일 수도 있으며, 무인 비행체(20)가 던져지는 힘에 의해 결정될 수도 있다. 제1 실시예에서, 프로세서(600)는 요각이 양의 값인지 아니면, 음의 값인지에 따라 무인 비행체(20)의 회전 방향(예: 시계방향 또는 반시계방향)을 결정할 수 있다. 프로세서(600)는 지정된 시점 예컨대, 기준점을 기준으로 회전을 시작하는 시점에 카메라 모듈(200)을 구동시켜 촬영을 수행할 수 있다. 프로세서(600)는 제1 모드에서 카메라 모듈(200)이 촬영 대상(예: 사용자)을 추적하도록 제어할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 일 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 적어도 하나 이상의 센서 모듈(100)로부터 수신된 정보에 기반하여 제2 모드(예: 제1 셀피 모드)로 동작할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 모션에 대응하는 비행 패턴이 수평 이동 패턴임을 확인한 후 각속도 정보로부터 무인 비행체(20)의 요각의 변화가 제1 임계치 미만이면서 피치 각도의 변화가 제2 임계치(제2 기준 정보) 미만임을 확인하면, 구동 모드를 제2 모드로 결정할 수 있다. 프로세서(600)는 제2 모드에서 무인 비행체(20)를 시동한 위치에서 수평 방향으로 제2 거리만큼 이동한 제1 위치에서 위치를 유지하며 비행하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 프로세서(600)는 지정된 시점 예컨대, 수평 방향으로 일정 거리 이동 완료한 시점에 카메라 모듈(200)을 구동시켜 촬영을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따른 무인 비행체(20)의 프로세서(600)는 수평 방향으로 일정 거리 이동 완료 후 모터 모듈(500)의 적어도 일부 또는 카메라 모듈(200)의 적어도 일부를 제어하여 촬영 대상을 추적하며 촬영하도록 지시할 수 있다.
상기 도 5a에서의 제1 거리 및 도 5b에서의 제2 거리는 무인 비행체(20)의 초기 가속도값에 대응하여 결정될 수 있다. 이에 대해서는 도 6a 및 6b를 참조하여 후술한다.
도 5c를 참조하면, 일 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 적어도 하나 이상의 센서 모듈(100)로부터 수신된 정보에 기반하여 제3 모드(예: 제2 셀피 모드)로 동작할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 모션에 대응하는 비행 패턴이 지정 이동 패턴임을 확인한 후 각속도 정보로부터 무인 비행체(20)의 요각의 변화가 제1 임계치 미만이면서 피치 각도의 변화가 제2 임계치 이상임을 확인하면, 구동 모드를 제3 모드(제2 셀피 모드)로 결정할 수 있다.
프로세서(600)는 제3 모드에서 무인 비행체(20)가 지정된 거리(d1)와 높이(h1)만큼 이동한 제2 위치에서, 제2 위치를 유지하며 비행하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 상기 지정된 거리(d1)와 높이(h1)는 메모리(300) 상에 저장된 디폴트값일 수 있다. 또한, 지정된 거리와 높이는 원격 제어 장치(10) 또는 다른 장치(미도시)를 통해서 사전에 입력된 변경 가능한 값일 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 모터 모듈(500)을 시동한 후(예: D 점) GPS 센서(또는, 광학 센서)로부터의 위치정보(예: GPS 좌표)를 기반으로 현 위치좌표(x, y)를 확인하고, 기압 센서(또는, 초음파 센서)로부터의 기압 정보(또는, 지면과의 거리 정보)를 이용하여 고도좌표(z)를 확인할 수 있다. 그리고, 프로세서(600)는 무인 비행체(20)가 현 위치좌표를 기반으로 지정된 거리(d1)만큼 이동하고, 고도좌표를 기반으로 지정된 높이(h1)만큼 이동하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 이와 달리, 프로세서(600)는 고도좌표를 기반으로 지정된 높이(h1)만큼 이동하고, 현 위치좌표를 기반으로 지정된 거리(d1)만큼 이동하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수도 있다. 프로세서(600)는 지정된 시점 예컨대, 지정된 높이와 고도로 이동 완료한 시점에 카메라 모듈(200)을 구동시켜 촬영을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 적어도 하나 이상의 센서 모듈(100)로부터 수신된 정보 예컨대, 그립 모션에 대응하는 비행 패턴 및 시동지시 모션(예 초기 자세값 및 초기 가속도값)에 대응하는 비행 패턴 중 적어도 하나를 이용하여 구동 모드를 결정하는데 실패할 수 있다. 또는, 프로세서(600)는 그립 모션에 대응하는 비행 패턴을 검출한 후 지정된 일정 시간 동안 초기 비행값을 검출하지 못하거나, 초기 비행값(초기 가속도와 초기 각속도) 또는 초기 비행값의 변화가 지정된 값(예: 0) 이하일 수도 있다. 예를 들어, 사용자는 그립 모션을 수행한 후 무인 비행체(20)를 던지지 않고 손에 올려놓고 유지할 수 있다. 이때, 프로세서(600)는 파지된 이후에 3축 가속도 값에 변화가 없으면, 무인 비행체(20)가 땅에 있지 않고 손에 있는 것으로 확인할 수 있다. 프로세서(600)는 초음파 센서(또는, 기압 센서)로부터의 감지 정보를 더 이용하여 땅에 있는지 아니면 손에 있는지를 확인할 수도 있다.
이 경우, 프로세서(600)는 지정된 거리 및 높이에 대응하는 제2 위치로 이동하여 위치를 유지하며 비행하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 또는, 프로세서(600)는 무인 비행체(20)가 임의의 위치 예컨대, 모터 모듈(500)을 시동한 위치에서 호버링하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 후자의 경우, 사용자는 원격 제어 장치(10)를 이용하여 대기중인 무인 비행체(20)의 위치를 원하는 위치로 조정할 수 있다. 또는, 프로세서(60)는 무인 비행체(20)가 비행하지 않도록 제어할 수도 있다.
전술한, 다양한 실시예들에서, 프로세서(600)는 선택된 구동 모드에서 구동 모드에 대응하여 복수의 프로펠러를 구동하는 운항 회로를 제어하는 제5 정보에 기반하여 운항 회로를 제어할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 적어도 하나 이상의 센서 모듈(100)로부터 수신되는 정보에 기반하여, 무인 비행체(20)를 잡은 상태에서 수행되는 모션과 무인 비행체를 날리는 모션을 판단하고, 사용자의 의도에 따른 비행 패턴에 대응하는 구동 모드를 결정함에 따라 사용자가 무인 비행체를 구동시키고자 하는 비행 패턴을 보다 정확히 파악할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 적어도 하나 이상의 센서 모듈(100)를 통해 모션 감지 이외의 다른 감지 정보(그립 및 촬영 이미지 등)를 이용하여 비행 패턴을 확인할 수도 있어, 모션을 이용한 비행 패턴의 선택 다양성을 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 구동 모드를 결정한 후 출력 모듈(450)을 통해 결정된 구동 모드를 안내할 수도 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 모션 인식을 통한 비행 패턴의 확인된 경우 결정된 구동 모드를 음성, 디스플레이, 진동 또는 LED 등으로 사용자에게 제공할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 모션 인식에 실패한 경우 디폴트(default) 모드로 동작하거나 모션 인식을 실패하였다는 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 그립 모션으로 비행 패턴을 확인한 후 초기 비행값이 지정된 값 이하인 경우, 호버링하거나 또는 지상에 착륙하는 동작을 수행하거나 모션 인식에 실패하였다는 정보를 출력 모듈(450)을 통해 사용자에게 제공할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 각 구동 모드에 대해 지정된 카메라 설정 정보에 따라 카메라 모듈(200)에 포함된 카메라의 구도 정보, 세팅 정보 및 환경 정보(ISO, WB, AF) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
Figure pat00001
상기의 표 1을 참조하면, 프로세서(600)는 각 구동 모드(key 1, 2, 3, ¨)에 대응하도록 구도 정보를 조절할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 카메라 모듈(200) 및 무인 비행체(20)와 촬영 대상(예: 사용자)이 이루는 각도 중 적어도 하나를 조절할 수 있다. 프로세서(600)는 카메라 모듈(200)에 포함된 각도 조절부(예: 도 7의 짐벌 모듈)를 이용하여 카메라 모듈(200)과 촬영 대상이 이루는 각도를 조절할 수 있다. 프로세서(600)는 모터 모듈(500)을 제어하여 무인 비행체(20)(예: 카메라 모듈(200)의 중심)와 촬영 대상이 이루는 각도를 조절할 수 있다. 이 같이, 다양한 실시예에서는 무인 비행체의 비행 조건은 물론 카메라 설정 정보를 제어할 수 있다.
상기 표 1을 참조하면, 프로세서(600)는 각 구동 모드에 따라 카메라 모듈(200)에 포함된 카메라의 세팅 정보를 조절할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 제1 모드에서 세팅 정보를 파노라마 모드(또는, 동영상 모드)로 설정할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(600)는 제2 모드에서 세팅 정보를 풀샷(full shot)으로 제어할 수 있다. 프로세서(600)는 제3 모드에서 세팅 정보를 인물 모드로 설정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 각 구동 모드에서 지정된 시간 후 또는 지정된 동작(예: 촬영)의 완료 후 무인 비행체(20)가 시동 오프(예: 착륙)되도록, 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 제1 모드에서 지정된 횟수(예: 1회)의 회전 비행 촬영을 수행한 후 무인 비행체(20)가 착륙되도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(600)는 제2 및 제3 모드에서 일정 횟수(예: 1회)의 촬영이 완료되면, 무인 비행체(20)가 착륙하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다.
다양한 실시예에서, 프로세서(600)는 각 구동 모드에서 각 구동 모드에서 지정된 시간 후 또는 지정된 동작의 완료 후 무인 비행체(20)를 시동된 위치(예: 파지해제가 해제된 위치)로 이동하여 지면에 착륙시킬 수 있다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 각 구동 모드에서 각 구동 모드에서 지정된 시간 후 또는 지정된 동작의 완료 후 시동된 위치로 이동하여 사용자의 파지를 감지할 때까지 대기하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 이를 위해, 프로세서(600)는 모터 모듈(500)을 시동할 때 시동한 위치(x, y)와 고도(z)를 메모리(300)에 기록하고, 기록된 위치로 이동하여 그립 정보를 기반으로 사용자에 의해 파지됨을 감지할 때까지 현 위치를 유지하며 비행할 수 있다. 이 같이, 다양한 실시예에서는 각 구동 모드에서 원하는 동작을 완료한 이후에 안정적으로 착륙할 수 있는 기능을 지원할 수 있다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 이동 거리 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 6a는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제1 모드에서의 회전 반경을 설명하기 위한 도면이고, 도 6b는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 제2 모드에서의 이동 거리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6a를 참조하면, 프로세서(600)는 제1 모드에서도 3축 초기 가속도값을 이용하여 사용자가 무인 비행체(20)를 던지는 힘을 확인하고, 하기 조건문 1과 같이 힘이 속하는 범위에 따라 회전 반경(R1~R3, R1<R2<R3)을 결정할 수 있다.
[조건문 1]
if(힘의 세기 < a')
이동할 거리 = R1
if else(a' ≤ 힘의 세기 < b')
이동할 거리 = R2
else(b' ≤ 힘의 세기)
이동할 거리 = R3
상기 조건문 1을 참조하면, 프로세서(600)는 확인된 힘이 a' 미만이면, 반경을 R1(단거리, 상수)로 설정하고(도 6a의 ①), 확인된 힘이 a' 이상 b' 미만이면, 반경을 R2(중거리, 상수)로 설정하고(도 6a의 ②), 확인된 힘이 b' 이상이면 반경 R3(원거리, 상수)로 설정할 수 있다(도 6a의 ③).
조건문 1의 a'와 b'는 a, b와 동일할 수도 있으며, a, b와 달리 설정될 수도 있다. 전술한 바와 같이, 그립 정보, 학습된 초기 가속도값 및 사용자 정보 중 적어도 하나에 따라 프로세서(600)는 힘의 범위값 a', b'를 변경 설정할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 이동할 거리 및 반경에 따라 카메라 설정 정보(예: 초점 거리)를 단거리, 중거리 또는 원거리에 맞추어 변경 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 이동할 거리 및 반경에 따라 카메라 설정 정보(예: 구도, 각도 또는 환경 정보 등)를 조절할 수도 있다.
다양한 실시예에서는 프로세서(600)는 센서 모듈(100)로부터 수신한 파지 면적에 기반하여 사용자의 힘의 범위를 결정하고, 결정한 힘의 범위를 고려하여 사용자가 무인 비행체(20)를 날리는 경우, 무인 비행체(20)의 이동 거리를 결정할 수 있다.
도 6b를 참조하면, 프로세서(600)는 제2 모드(예: 제1 셀피 모드)에서 3축 초기 가속도값을 이용하여 사용자가 무인 비행체(20)를 던지는 힘 예컨대, 무인 비행체(20)의 초기 진행방향의 가속도값에 대응하는 힘을 확인할 수 있다. 프로세서(600)는 확인된 힘이 속하는 범위에 따라 이동할 거리를 결정할 수 있다.
[조건문 2]
if(힘의 세기 < a)
이동할 거리 = D1
if else(a ≤ 힘의 세기 < b)
이동할 거리 = D2
else(b ≤ 힘의 세기)
이동할 거리 = D3
상기 조건문 2를 참조하면, 프로세서(600)는 확인된 힘이 a 미만이면, 이동할 거리를 D1(단거리, 상수)로 설정하고(도 6b의 ①), 확인된 힘이 a 이상 b 미만이면, 이동할 거리를 D2(중거리, 상수)로 설정하고(도 6b의 ②), 확인된 힘이 b 이상이면 이동할 거리를 D3(원거리, 상수)으로 설정할 수 있다(도 6a의 ③).
다양한 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 그립 정보 및 학습 초기 가속도값 중 적어도 하나를 이용하여 a, b를 변경 설정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 정보에서 그립 면적을 산출하고, 그립 면적에 대응하는 힘 범위(어린이용 < 성인용) a, b를 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 면적에 대응하는 초기 가속도값을 학습하고, 학습된 힘의 범위를 이용하여 a, b 어린이용과 성인용으로 변경 설정할 수 있다. 다양한 실시예에서, 프로세서(600)는 원격 제어 장치(10)를 통해 입력된 사용자 설정(예: 어린이, 여성, 남성 등)을 확인하고, 사용자 설정에 대응하도록 a, b를 변경 설정할 수도 있다.
다양한 실시예에 따르면, 상기 이동할 거리(단거리, 중거리, 원거리)는 무인 비행체(20)를 구동시키는 환경에 따라 달리 설정될 수 있다. 예를 들어, 원격 제어 장치(10)를 통해 구동 환경이 야외로 설정되거나, 또는 무인 비행체(20)의 센서 모듈(100)(예: 조도 센서 또는 초음파 센서 등)에서 수집된 정보에 기반하여 프로세서(600)가 야외로 판단한 경우에는 프로세서(600)는 원거리를 10m로 설정될 수 있다. 다른 예를 들어, 원격 제어 장치(10)를 통해 구동 환경이 실내로 설정되거나, 또는 무인 비행체(20)의 센서 모듈(100)에서 수집된 정보에 기반하여 프로세서(600)가 구동 환경을 실내로 판단한 경우에는 프로세서(600)는 원거리를 5m로 설정될 수 있다. 프로세서(600)가 야외인지 실내인지 판단하는 시점은, 환경이 변경되는 시점(예: 실내에서 야외로 이동하는 시점) 또는 비행을 시작하는 시점에 수행될 수 있다. 프로세서(600)는 단거리와 중거리 또한 원거리에 대응하여 설정할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 무인 비행체를 도시한 도면이다. 도 7은 무인 비행체(20)의 기판 구성과 짐벌 기능을 설명하기 위한 도면이므로, 도 7에서는 도 3과 함께 전술한 구성요소와 중복되는 구성요소를 제외한 구성요소를 중심으로 설명한다. 이에, 도 7에서는 도 3과 동일 또는 유사한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서 동일한 도번을 부여하였다.
도 7를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 무인 비행체(20)는 복수의 인쇄회로기판(이하, '기판'라고 함) 예컨대, 제1 내지 제3 기판(810, 820, 830)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 기판(810, 820, 830)은 각기 다음과 같은 구성요소를 실장할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 기판(810)은 무인 비행체(20)의 대부분의 구성요소 예컨대, 센서 모듈(100), 메모리(300), 통신 모듈(400), 모터 모듈(500), 프로세서(600) 및 전원 블록(700)을 실장할 수 있다. 상기 전원 블록(700)은 예를 들어, 무인 비행체(20)에 전원을 공급하는 배터리(710)와 배터리(710)의 전원 레벨을 다른 구성요소의 구동 전원으로 변경하는 전원 변환부(720)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 프로세서(600)는 AP(application processor), MPU(microprocessor unit) 또는 MCU(micro controller unit) 등을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제2 기판(820)은 카메라 모듈(200)을 실장할 수 있다. 카메라 모듈(200)은 짐벌 제어 모듈(832)에 의해 기울기 제어될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제2 기판(820) 및 제3 기판(830)은 FPCB로 구성되어, 각기 제1 기판(810)과 적어도 하나의 커넥터(811)를 통해 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제3 기판(830)은 센서(831), 짐벌 제어 모듈(832), 모터 구동 모듈(833)(또는, 모터 구동 회로) 및 모터(834)를 포함할 수 있다. 이하 각 구동요소에 대해 설명한다.
센서(831)는 자이로 센서 및 가속도 센서를 포함할 수 있다. 모터(834)는 카메라 모듈(200)을 롤 방향으로 움직이는 롤 모터 및 카메라 모듈(200)을 피치 방향으로 움직이는 피치 모터를 포함할 수 있다. 상기 롤 방향과 피치 방향은 무인 비행체(20)의 롤 방향 및 피치 방향과 동일할 수 있다. 모터 구동 모듈(833)은 짐벌 제어 모듈(832)의 제어 신호에 따라 적어도 하나 이상의 모터(834)(예: 롤 모터, 피치 모터)를 제어할 수 있다. 짐벌 제어 모듈(832)은 센서(831)로부터 수신된 각속도와 가속도 정보 중 적어도 하나를 분석하고, 분석 결과에 기반하여 무인 비행체(20)의 움직임에 따른 보상 데이터를 생성할 수 있다. 보상 데이터는 카메라 모듈(200)의 피치 또는 롤의 적어도 일부를 제어하기 위한 데이터일 수 있다. 짐벌 제어 모듈(832)은 보상 데이터를 기반으로 모터 구동 모듈(833)의 제어 신호를 생성하고, 제어 신호에 따라 적어도 하나 이상의 모터(834)를 구동시킬 수 있다. 짐벌 제어 모듈(832)은 무인 비행체(20)의 회전에 의한 움직임을 상쇄시킬 수 있도록 카메라 모듈(200)의 롤 및 피치를 보상함에 따라 무인 비행체(20)의 움직임에 관계없이 카메라 모듈(200)이 일정한 기울기를 갖도록 제어할 수 있다. 이에, 다양한 실시예에서는 무인 비행체(20)의 움직임 예컨대, 회전 발생시에도 카메라 모듈(200)은 정립 상태로 유지되어, 안정적으로 영상을 촬영할 수 있다.
전술한 실시예에서는 모터(834)가 롤 모터와 피치 모터를 포함하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 하지만, 이와 달리, 모터(834)는 요 모터를 더 포함할 수 있다. 짐벌 제어 모듈(832)은 프로세서(600)에 포함될 수도 있다. 또는, 전술한 실시예에 따른 제1 내지 제3 기판(810, 820, 830)은 하나의 기판으로 구성될 수도 있다. 제1 내지 제3 기판(810, 820, 830)에 각기 구비된 구성요소들은 다른 기판에 위치할 수도 있다.
도 8은 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 구성 예를 도시하는 도면이다. 도 8에서는 무인 비행 전자장치(UAV, Unmanned aerial vehicle)/ 드론(Drone)를 전자 장치(900)라 기술한다.
전자 장치(900)(예: 무인 비행체(20))는 하나 이상의 프로세서(910)(예: AP), 통신 모듈(920), 인터페이스(955), 입력 장치(950), 센서 모듈(940), 메모리(930), 오디오 모듈(980), 인디케이터(997), 전력 관리 모듈(995), 배터리(996), 카메라 모듈(971), 이동제어 모듈(960)을 포함할 수 있으며, 짐벌 모듈(970)을 더 포함할 수 있다.
프로세서(910, 예: 도 3의 600)는, 예를 들면, 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 프로세서(910)에 연결된 다수의 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소들을 제어할 수 있고, 각종 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다. 프로세서(910)는 운영 체제 또는 응용 프로그램을 구동하여 전자 장치(900)의 비행 커맨드를 생성할 수 있다. 예를 들면, 프로세서(910)는 카메라 모듈(971) 또는 센서 모듈(940), 통신 모듈(920)로부터 수신한 데이터를 이용하여 이동 커맨드를 생성할 수 있다.
프로세서(910)는 획득한 피사체의 상대적인 거리를 계산하여 이동 커맨드를 생성할 수 있으며, 피사체의 수직 좌표로 무인 촬영 장치의 고도 이동 커맨드를 생성할 수 있고, 피사체의 수평 좌표로 전자 장치(900)의 수평 및 방위각 커맨드를 생성할 수 있다.
통신 모듈(920, 예: 도 3의 400)은, 예를 들면, 셀룰러 모듈, WiFi 모듈, 블루투스 모듈, GNSS 모듈, NFC 모듈 및 RF 모듈을 포함할 수 있다. 본 발명의 다양한 실시 예에 따른 통신 모듈(920)은 전자 장치(900)의 제어 신호 수신 및 전자 장치(900) 상태 정보, 영상 데이터 정보를 외부 전자 장치(예: 원격 제어 장치(10))로 전송할 수 있다. RF 모듈은 통신 신호(예: RF 신호)를 송수신할 수 있다. RF 모듈은, 예를 들면, 트랜시버, PAM(power amp module), 주파수 필터, LNA(low noise amplifier), 또는 안테나 등을 포함할 수 있다. GNSS 모듈은 전자 장치(900)의 이동 중 위도, 경도, 고도, 속도, heading 정보 등의 위치 정보(longitude, latitude, altitude, GPS speed, GPS heading)를 출력할 수 있다. 위치 정보는 GNSS모듈을 통해 정확한 시간과 거리를 측정하여 위치를 계산할 수 있다. GNSS 모듈은 위도, 경도, 고도의 위치뿐만 아니라 3차원의 속도 정보와 함께 정확한 시간까지 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따른 전자 장치(900)는 통신 모듈(920)을 통해 전자 장치(900)의 실시간 이동 상태를 확인하기 위한 정보를 원격 제어 장치(예: 10)로 전송할 수 있다.
인터페이스(955)는, 다른 전자장치와 데이터의 입출력을 위한 장치이다. 예를 들어 USB 또는 광인터페이스, RS-232, RJ45를 이용하여, 다른 외부 기기로부터 입력된 명령 또는 데이터를 전자 장치(900)의 다른 구성요소(들)에 전달하거나, 또는 전자 장치(900)의 다른 구성요소(들)로부터 수신된 명령 또는 데이터를 사용자 또는 다른 외부 기기로 출력할 수 있다.
입력 장치(950)는, 예를 들어 터치 패널, 키, 초음파 입력 장치(950)를 포함할 수 있다. 터치 패널은, 예를 들면, 정전식, 감압식, 적외선 방식, 또는 초음파 방식 중 적어도 하나의 방식을 사용할 수 있다. 또한, 터치 패널은 제어 회로를 더 포함할 수도 있다. 키는, 예를 들면, 물리적인 버튼, 광학식 키, 또는 키패드를 포함할 수 있다. 초음파 입력 장치는 마이크를 통해, 입력 도구에서 발생된 초음파를 감지하여, 상기 감지된 초음파에 대응하는 데이터를 확인할 수 있다. 입력 장치(950)를 통하여 전자 장치(900)의 제어 입력을 수신할 수 있다. 예를 들어, 물리 전원 키가 눌러지면, 전자 장치(900)의 전원을 차단할 수 있다.
센서 모듈(940, 예: 도 3의 100)은 피사체의 모션 및/또는 제스처를 감지할 수 있는 제스처 센서(gesture sensor), 비행하는 무인 촬영 장치의 각속도를 측정할 수 있는 자이로 센서(gyro sensor), 대기의 압력 변화 및/또는 기압을 측정할 수 있는 기압 센서(barometer), 지구 자기장을 측정할 수 있는 마그네틱 센서(지자기 센서,terrestrial magnetism sensor, compass sensor), 비행하는 전자 장치(900)의 가속도를 측정하는 가속도 센서(acceleration sensor), 물체의 근접 상태, 거리를 측정하는 근접센서(초음파를 출력하여 물체에서 반사되는 신호를 측정하여 거리를 측정할 수 있는 초음파 센서(ultrasonic sensor)를 포함), 바닥 지형이나 무늬를 인지하여 위치를 산출할 수 있는 광학 센서(OFS, 옵티컬 플로(optical flow)), 사용자의 인증을 위한 생체 센서, 온도 및 습도를 측정할 수 있는 온/습도 센서(temperature-humidity sensor), 조도를 측정할 수 있는 조도 센서, 자외선을 측정할 수 있는 UV(ultra violet) 센서들의 일부 또는 전부를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 센서 모듈(940)은 전자 장치(900)의 자세를 계산할 수 있다. 전자 장치(900)의 자세 정보를 이동 모듈 제어에 공유할 수 있다.
메모리(930, 예: 도 3의 300)는 내장 메모리 및 외장 메모리를 포함할 수 있다. 전자 장치(900)의 적어도 하나의 다른 구성요소에 관계된 명령(command) 또는 데이터(data)를 저장할 수 있다. 메모리(930)는 소프트웨어(software) 및/또는 프로그램(program)을 저장할 수 있다. 프로그램은 커널(kernel), 미들웨어(middleware), 어플리케이션 프로그래밍 인터페이스(application programming interface(API)) 및/또는 어플리케이션 프로그램 (또는 "어플리케이션") 등을 포함할 수 있다.
오디오 모듈(980, 예: 도 3의 450)은, 예를 들면, 소리와 전기 신호를 쌍방향으로 변환시킬 수 있다. 스피커, 마이크를 포함할 수 있으며, 입력 또는 출력되는 소리 정보를 처리할 수 있다.
인디케이터(997, 예: 도 3의 450)는 전자 장치(900) 또는 그 일부(예: 프로세서(910))의 특정 상태, 예를 들면, 동작 상태, 또는 충전 상태 등을 표시할 수 있다. 또는 전자 장치(900)의 비행 상태, 동작 모드를 표시할 수 있다.
전력 관리 모듈(995)은, 예를 들면, 전자 장치(900)의 전력을 관리할 수 있다. 한 실시예에 따르면, 전력 관리 모듈(995)은 PMIC(power management integrated circuit), 충전 IC, 또는 배터리(996) 또는 연료 게이지를 포함할 수 있다. PMIC는, 유선 및/또는 무선 충전 방식을 가질 수 있다. 무선 충전 방식은, 예를 들면, 자기공명 방식, 자기유도 방식 또는 전자기파 방식 등을 포함하며, 무선 충전을 위한 부가적인 회로, 예를 들면, 코일 루프, 공진 회로, 또는 정류기 등을 더 포함할 수 있다. 배터리(996) 게이지는, 예를 들면, 배터리(996)의 잔량, 충전 중 전압, 전류, 또는 온도를 측정할 수 있다.
배터리(996)는, 예를 들면, 충전식 전지 및/또는 태양 전지를 포함할 수 있다.
카메라 모듈(971, 예: 도 3의 200)은 전자 장치(900)에 구성되거나 전자장치가 짐벌을 포함할 경우 짐벌 모듈(970)에 구성 될 수 있다. 카메라 모듈(971)은 렌즈, 이미지 센서, 이미지 처리부, 카메라 제어부를 포함할 수 있다. 카메라 제어부는 프로세서(910)에서 출력되는 구도정보 및/또는 카메라 제어정보에 기반하여 카메라 렌즈의 상하좌우 각도를 조절하여 피사체와의 구도 및/또는 카메라 앵글(촬영 각도)을 조절할 수 있다. 이미지 센서는 로우 드라이버, 픽셀 어레이 및 컬럼 드라이버 등을 포함할 수 있다. 이미지 처리부는 이미지 전처리부, 이미지 후처리부, 정지 영상 코덱, 동영상 코덱 등을 포함할 수 있다. 이미지 처리부는 프로세서(910)에 포함될 수도 있다. 카메라 제어부는 포커싱 및 트래킹 등을 제어할 수 있다.
카메라 모듈(971)은 구동 모드에서 촬영 동작을 수행할 수 있다. 카메라 모듈(971)은 전자 장치(900)의 움직임에 영향을 받을 수 있다. 전자 장치(900)의 움직임에 따른 카메라 모듈(971)의 촬영 변화를 최소화 하기 위하여 짐벌 모듈(970)에 위치할 수 있다.
이동제어 모듈(960, 예: 도 3의 600, 500)은 전자 장치(900)의 위치 및 자세 정보들을 이용하여 전자장치의 자세 및 이동을 제어할 수 있다. 이동제어 모듈(960)은 획득되는 위치 및 자세정보에 따라 전자 장치(900)의 롤(roll), 피치(pitch), 요(yaw), 트로틀(throttle) 등을 제어할 수 있다. 이동 제어 모듈은 호버링 비행 동작 및 프로세서(910)에 제공되는 자율 비행 커맨드(거리 이동, 고도 이동 수평 및 방위각 커맨드 등)에 기반하여 자율 비행 동작 제어, 수신된 자용자 입력 커맨드에 따른 비행 동작 제어를 할 수 있다. 예를 들어, 이동 모듈이 쿼드콥터인 경우 일 수 있으며, 복수의 이동 제어 모듈(MPU, microprocessor unit), 모터 구동 모듈, 모터 모듈 및 프로펠러를 포함할 수 있다. 이동 제어 모듈(MPU)은 비행 동작 제어에 대응하여 프로펠러를 회전시키기 위한 제어 데이터를 출력할 수 있다. 모터 구동 모듈은 이동 제어 모듈의 출력에 대응되는 모터 제어 데이터를 구동 신호로 변환하여 출력할 수 있다. 모터는 각각 대응되는 모터 구동 모듈의 구동 신호에 기반하여 대응되는 프로펠러 회전을 제어할 수 있다.
짐벌 모듈(970, 예: 도 7의 831, 832, 833)은 예를 들어, 짐벌 제어모듈(974), 센서(972), 모터 구동 모듈(973), 모터(975)를 포함할 수 있다. 짐벌 모듈(970)은 카메라 모듈(971)을 포함할 수 있다. 짐벌 모듈(970)은 전자 장치(900)의 움직임에 따른 보상 데이터를 생성할 수 있다. 보상 데이터는 카메라 모듈(971)의 피치, 롤 또는 요의 적어도 일부를 제어하기 위한 데이터일 수 있다. 예를 들어, 롤 모터, 피치 모터 및 요 모터(975)는 전자 장치(900)의 움직임에 따라 카메라 모듈(971)의 롤, 피치 및 요각을 보상할 수 있다. 카메라 모듈(971)은 짐벌 모듈에 장착되어, 전자 장치(900)(예를 들면, 멀티콥터)의 회전(예를 들면, 피치 및 롤)에 의한 움직임을 상쇄시켜 카메라 모듈(971)의 정립 상태로 안정화시킬 수 있다. 짐벌 모듈(970)은 전자 장치(900)의 움직임에 관계없이 카메라 모듈(971)를 일정한 기울기를 유지할 수 있도록 하여 안정적인 이미지를 촬영할 수 있다. 짐벌 제어 모듈(974)은 자이로 센서 및 가속도 센서를 포함하는 센서 모듈(974)을 포함할 수 있다. 짐벌 제어 모듈(974)은 자이로 센서 및 가속도 센서를 포함하는 센서의 측정 값을 분석하여 모터 구동 모듈(973)의 제어 신호를 생성하고, 모터(975)를 구동할 수 있다.
도 9는 다양한 실시예에 따른 전자 장치의 프로그램 모듈(플랫폼 구조)를 도시하는 도면이다.
전자 장치(예: 전자 장치(900))는 어플리케이션 플랫폼(application platform) 및 플라이트 플랫폼(flight platform)을 포함할 수 있다. 전자 장치(900)는 무선으로 외부 전자 장치(예: 원격 제어 장치(10))로부터 제어 신호를 받아 전자 장치(900)의 구동 및 서비스 제공을 하기 위한 어플리케이션 플랫폼과 항법 알고리즘에 따라 비행을 제어하기 위한 플라이트 플랫폼 등을 적어도 하나 이상 포함할 수 있다.
어플리케이션 플랫폼은 전자 장치(900)의 구성 요소들의 통신 제어(connectivity), 영상 제어, 센서 제어, 충전 제어, 또는 사용자 어플리케이션에 따른 동작 변경 등을 수행할 수 있다. 어플리케이션 플랫폼은 프로세서(예: 프로세서(910))에서 실행할 수 있다. 플라이트 플랫폼은 전자 장치(900)의 비행, 자세 제어 및 항법 알고리즘을 실행할 수 있다. 플라이트 플랫폼은 프로세서(910) 또는 이동 제어 모듈(960)에서 실행될 수 있다.
어플리케이션 플랫폼에서 통신, 영상, 센서, 충전 제어 등을 수행하면서 플라이트 플랫폼에 조종 신호를 전달 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(910)는 카메라 모듈(971)을 통하여 촬영된 피사체를 이미지를 획득할 수 있다. 프로세서(910)는 획득한 이미지를 분석하여 전자 장치(900)를 비행 조종하기 위한 커맨드를 생성할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(910)는 획득되는 피사체의 크기 정보, 이동 상태, 촬영 장치와 피사체 간의 상대적인 거리 및 고도, 방위각 정보를 생성할 수 있다. 산출된 정보를 이용하여, 전자 장치(900)의 추적 비행(Follow) 조종 신호를 생성할 수 있다. 플라이트 플랫폼은 수신한 조종 신호를 토대로 이동 제어 모듈을 제어하여 전자 장치(900)를 비행(전자 장치의 자세 및 이동 제어)을 할 수 있다.
다양한 실시 예에 따르면, GPS 모듈을 포함하는 센서 모듈(940)을 통해 전자 장치(900)의 위치, 비행 자세, 자세 각속도 및 가속도 등을 측정할 수 있다. GPS 모듈을 포함하는 센서 모듈(940)의 출력 정보는 생성할 수 있으며, 전자장치의 항법/자동 조종을 위한 조종 신호의 기본 정보가 될 수 있다. 무인 촬영 장치의 비행에 따른 기압 차를 통해 고도를 측정할 수 있는 기압 센서, 저고도에서 정밀한 고도 측정을 수행하는 초음파 센서들의 정보도 기본 정보로 활용 될 수 있다. 그 외에도 원격 컨트롤러에서 수신한 조종 데이터 신호, 전자 장치(900)의 배터리 상태정보 등도 조종 신호의 기본 정보로 활용될 수 있다.
전자 장치(900)는 예를 들어, 복수의 프로펠러들을 이용하여 비행할 수 있다. 프로펠러는 모터의 회전력을 추진력을 변경할 수 있다. 전자 장치(900)는 로터(rotor)의 수(프로펠러의 수)에 따라, 4개이면 쿼드콥터, 6개이면 헥사콥터, 8개이면 옥토콥터라 칭할 수 있다.
전자 장치(900)는 수신한 조종 신호를 토대로 프로펠러를 제어 할 수 있다. 전자장치는 리프트/토크(lift/torque)의 두 가지 원리로 비행할 수 있다. 전자 장치(900)는 회전을 위해 멀티 프로펠러의 반은 시계 방향(clockwise; CW )으로 회전시키고 반은 반시계 방향(counter clockwise; CCW )로 회전 시킬 수 있다. 드론의 비행에 따른 3차원 좌표는 pitch(Y)/roll(X)/yaw(Z)에 결정될 수 있다. 전자장치는 전후/좌우로 기울임(tilting)으로써 비행할 수 있다. 전자 장치(900)를 기울이면 프로펠러 모듈(로터)에서 생성된 공기의 흐름의 방향이 바뀌게 될 수 있다. 예를 들면, 전자 장치(900)가 앞으로 숙이면 공기가 위아래로 흐를 뿐 아니라 약간 뒤 쪽으로 나가게 될 수 있다. 이로 인해 전자 장치(900)는 공기 층이 뒤로 밀리는 만큼 작용/반작용의 법칙에 따라 기체가 앞으로 전진할 수 있다. 전자 장치(900)는 기울이는 방법은 해당 방향의 앞쪽은 속도를 줄이고 뒤쪽의 속도를 높여주면 될 수 있다. 이런 방법은 모든 방향에 대하여 공통이기 때문에 모터 모듈(로터)의 속도 조절만으로 전자 장치(900)를 기울여 이동시킬 수 있다.
전자 장치(900)는 어플리케이션 플랫폼에서 생성된 조종 신호를 플라이트 플랫폼에서 수신하여, 모터 모듈을 제어함으로써 전자 장치(900)의 pitch(Y)/roll(X)/yaw(Z)을 자세 제어 및 이동 경로에 따른 비행 제어를 할 수 있다.
무인 비행체(예: 20)는 하우징, 상기 하우징에 내장 또는 구비되는 적어도 하나 이상의 센서, 상기 하우징에 내장 또는 구비되는 카메라, 상기 하우징과 연결된 복수의 프로펠러, 상기 복수의 프로펠러 중 적어도 하나의 프로펠러에 회전력을 제공하는 모터 모듈, 상기 하우징에 내장되며, 상기 센서 및 모터 모듈과 전기적으로 연결된 적어도 하나 이상의 프로세서 및 상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고, 상기 메모리는, 상기 프로세서가 상기 적어도 하나 이상의 센서의 감지 정보를 이용하여 상기 하우징 파지 상태에서의 하우징의 모션을 감지하고, 감지된 상기 하우징의 모션을 이용하여 상기 하우징의 비행에 관련된 구동 모드를 결정하고, 결정된 구동 모드에 따라 상기 모터 모듈을 제어하는 인스트럭션들(instructions); 및 상기 구동 모드에 대응하도록 상기 카메라에 대한 카메라 설정 정보를 제어하는 인스트럭션들을 저장하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서는, 사용자의 파지 여부를 감지하기 위한 제1 센서; 및 지자기, 각속도 및 가속도 중 적어도 하나를 감지하는 제2 센서를 포함할 수 있다.
상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 제1 기준 정보들을 이용하여 상기 하우징의 모션에 대응하는 비행 패턴을 확인하고, 제2 기준 정보들을 이용하여 상기 하우징에 대한 파지 해제 도중 또는 전 후의 초기 자세값과 초기 가속도값 중 적어도 하나를 포함하는 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴을 확인하며, 상기 하우징의 모션 및 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴에 대응하는 구동 모드를 결정하도록 하는 것을 특징으로 한다.
무인 비행체는 근접 센서를 더 포함하고, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 제1 기준 정보들을 이용하여 상기 하우징의 모션과 상기 카메라 및 근접 센서 중 적어도 하나로부터의 정보에 대응하는 비행 패턴을 확인하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가, 상기 하우징에 대한 파지 해제 후 지정된 시간 동안 대기하여도 상기 초기 비행값에 변화가 없으면, 지정된 높이와 고도에서 호버링하거나, 비행하지 않도록 제어하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 하우징의 모션에 대응하는 비행 패턴 또는 상기 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴이 확인되지 않으면, 지정된 위치과 고도로 이동하여 호버링하도록 상기 모터 모듈을 제어하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 하우징의 모션에 따른 비행 패턴이 상기 무인 비행체를 회전 비행하도록 하는 것이고, 상기 초기 비행값에서 상기 무인 비행체의 요각의 변화가 제1 임계치 이상임을 감지하면 상기 무인 비행체가 기준점을 기준으로 회전하도록 상기 모터 모듈을 제어하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가 상기 하우징의 모션에 따른 비행 패턴이 상기 무인 비행체를 수평으로 이동시켜 비행하도록 하는 것이고, 상기 초기 비행값에서 요각의 변화가 제1 임계치 미만이면서 피치각이 제2 임계치 미만임을 감지하면, 상기 무인 비행체가 일정 거리 이동한 위치에서 위치 유지하도록 상기 모터 모듈을 제어하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가 상기 초기 비행값에 대응하는 사용자의 힘을 고려하여 상기 구동 모드에 대응하여 상기 무인 비행체를 이동할 거리를 결정하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 센서로부터의 파지 정보를 기반으로 파지 면적을 확인하고, 상기 파지 면적에 기반하여 상기 사용자의 힘과 비교될 복수의 비교 변수를 결정하며, 상기 사용자의 힘과 상기 복수의 비교 변수를 비교하여 복수의 지정 거리 중에서 하나를 상기 이동할 거리로 결정하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 구동 모드에서 지정된 시간 후, 지정된 구동 완료 후 또는 상기 카메라를 이용한 지정 횟수의 촬영 후에 상기 모터 모듈을 시동한 위치 또는 파지 해제 지점으로 이동하여 자세 유지하며 비행하도록 상기 모터 모듈을 제어하도록 하는 것을 특징으로 한다.
다양한 실시예에 따르면, 디스플레이, 스피커 및 LED 중 적어도 하나를 포함하는 출력 모듈을 더 포함하고, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 출력 모듈을 통해 상기 결정된 구동 모드를 안내하도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 카메라 설정 정보는, 구도 정보, 세팅 정보 및 환경 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다양한 실시예에 따른 무인 비행체(20)는 하우징, 상기 하우징의 내장 또는 구비된 센서, 상기 하우징에 연결된 복수의 프로펠러, 상기 복수의 프로펠러 중 적어도 하나의 프로펠러에 회전력을 제공하는 운항 회로, 상기 하우징에 내장되어, 상기 카메라, 센서 및 운항 회로와 전기적으로 연결된 프로세서, 및 상기 하우징에 내장된 상기 프로세서와 전기적으로 연결되는 메모리를 포함할 수 있다. 상기 메모리는, 상기 프로세서에 의해 실행되는 제1 내지 제5 명령을 저장할 수 있다. 제1 명령은 상기 센서를 이용하여 상기 하우징 파지 상태를 확인하기 위한 명령일 수 있다. 제2 명령은 상기 센서를 이용하여 상기 하우징이 사용자에 의해 던져졌는지를 확인하기 위한 명령일 수 있다. 제3 명령은 상기 센서를 이용하여 상기 사용자에 의해 던져진 후 지정된 기간 동안 모션을 검출하기 위한 명령일 수 있다. 제4 명령은 상기 검출된 모션을 이용하여 복수의 모드 중에서 하나의 모드를 선택하기 위한 명령일 수 있다. 제5 명령은 상기 선택된 모드에서 상기 복수의 프로펠러를 구동하는 상기 운항 회로를 제어하기 위한 명령일 수 있다.
상기 센서는, 지자기 센서, 각속도 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 센서는 상기 하우징에 구비된 파지 센서(capacitive sensor)를 더 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무인 비행체는 상기 하우징에 구비된 적어도 하나의 카메라를 더 포함하고, 상기 복수의 모드는, 상기 무인 비행체의 외부 사용자 인터페이스를 통해 기선택된 패턴으로 상기 무인 비행체를 날리는 제1 모드, 상기 카메라가 대상을 추적하는 동안 상기 무인 비행체가 주로 수평으로 나는 제2 모드, 및 상기 카메라가 대상을 추적하는 동안 상기 무인 비행체가 대상 주변을 회전하는 제3 모드를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 무인 비행체에서, 상기 검출된 모션이 주로 정적이면, 상기 선택된 모드는 상기 제1 모드이고, 상기 검출된 모션이 주로 수평이면, 상기 선택된 모드는 상기 제2 모드이고, 상기 검출된 모션이 적어도 부분적으로 원형이면, 상기 선택된 모드는 제3 모드일 수 있다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
동작 1010에서, 프로세서(예: 600)는 센서 모듈(예: 100, 150)로부터의 감지 정보(예: 파지 면적)를 이용하여 그립(파지)를 인식할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(예: 600)는 파지 센서로부터의 판단 결과를 이용하여 파지를 인식할 수 있다.
동작 1020에서, 프로세서(예: 600)는 파지된 동안 적어도 하나 이상의 센서값의 변화량을 수집할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(예: 600)는 가속도 센서, 각속도 센서 및 지자계 센서 중 적어도 하나로부터의 센서값의 변화량을 분석할 수 있다.
동작 1030에서, 프로세서(예: 600)는 센서 모듈(예: 100, 150)로부터의 감지 정보를 이용하여 파지 해제를 인식할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(예: 600)는 파지 센서로부터의 판단 결과를 이용하여 파지 해제를 인식할 수 있다.
동작 1040에서, 프로세서(예: 600)는 수집된 정보에 기반하여 비행 또는 지정된 동작 수행할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(예: 600)는 수집된 정보에 기반하여 비행 여부, 비행 방식 및 카메라 설정 정보 중 적어도 하나를 결정하고, 결정된 비행 방식으로 비행하거나, 결정된 카메라 설정 정보를 설정할 수 있다.
동작 1010에서, 그립을 인지하지 않은 경우, 동작 1050에서, 프로세서(예: 600)는 조정 신호가 수신되는지를 확인하고, 조정 신호가 수신되는 경우, 조정 신호에 기반하여 비행 또는 지정된 동작을 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 동작 1105에서, 프로세서(예: 프로세서(600))는 모션 제어 모드인지를 확인할 수 있다. 프로세서(600)는 원격 제어 장치(예: 원격 제어 장치(10))로부터의 신호, 무인 비행체(예: 무인 비행체(20))에 구비된 스위치 조작, 또는 사용자의 음성 입력 등을 확인하여 제어 모드를 확인할 수 있다.
동작 1110에서, 프로세서(600)는 모션 제어 모드이면, 센서 모듈(예: 센서 모듈(100))에 포함된 센서에서 그립 모션과 시동지시를 감지하기 위한 적어도 하나의 센서에 구동을 지시하고, 센서 모듈(100)로부터의 감지 정보를 분석할 수 있다. 동작 1110에서, 프로세서(600)는 감지 정보로부터 사용자가 무인 비행체(20)를 잡고 구동 모드를 선택하기 위하여 수행한 모션(그립 모션)을 감지할 수 있다. 상기 그립 모션은 예를 들어, 무인 비행체(20)를 무인 비행체(20)를 잡고 회전하는 제1 모션, 무인 비행체(20)를 잡고 수직으로 세우는 제2 모션, 무인 비행체(20)를 위아래로 흔드는 제3 모션 등 다양할 수 있다.
동작 1115에서, 프로세서(600)는 그립 모션에 대응하는 비행 패턴을 확인할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 모션으로 제1 모션을 감지하면, 비행 패턴이 회전 비행인 것으로 확인할 수 있다. 프로세서(600)는 그립 모션으로 제2 모션을 감지하면, 비행 패턴이 수평 이동 비행인 것으로 확인할 수 있다. 프로세서(600)는 그립 모션으로 제3 모션을 감지하면, 비행 패턴이 지정 이동 비행인 것으로 확인할 수 있다.
동작 1120에서, 프로세서(600)는 감지 정보를 기반으로 사용자의 시동지시 모션이 발생하는지를 확인할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 정보로부터 그립 정보로부터 무인 비행체(20)의 파지 해제(손을 놓음)를 확인한 후 지자기 정보로부터 지자기 변화가 지정된 지자기 기준값 이상임을 확인하면, 시동지시 모션이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 상기 시동지시 모션은 예를 들어, 사용자가 무인 비행체(20)를 던지거나 자유 낙하 시키는 모션일 수 있다.
동작 1125에서, 프로세서(600)는 사용자의 시동지시 모션을 감지한 시점(제1 시점) 또는 제1 시점보다 일정 시간(예: 1초) 전 또는 후의 제2 시점에 감지 정보를 기반으로 비행 패턴을 확인할 수 있다. 프로세서(600)는 무인 비행체(20)의 초기 자세값(φ, θ, ψ), 변위 및 초기 속도값 중 적어도 하나를 이용하여 사용자에 의해 선택된 비행 패턴을 확인할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 초기 자세값과 변위를 이용하여 무인 비행체(20)가 회전각을 주어 던져졌는지 - 예컨대, 초기 자세값에 따른 요각의 변화가 제1 임계치 이상인지 -, 수평방향으로 던져졌는지 또는 위쪽으로 던져졌는지를 확인할 수 있다. 프로세서(600)는 무인 비행체(20)가 회전하도록 던져졌으면 선택된 비행 패턴이 회전 비행 패턴인 것으로 확인하고, 무인 비행체(20)가 수평방향으로 던져졌으면 선택된 비행 패턴이 수평 이동 패턴으로 확인하고, 무인 비행체(20)가 위쪽 또는 아래쪽으로 던져졌으면, 선택된 비행 패턴이 지정 이동 패턴인 것으로 확인할 수 있다. 상기 프로세서(600)는 각속도 정보를 이용하여 초기 자세값을 검출하고, 가속도 정보를 이용하여 변위를 검출할 수 있다.
동작 1130에서, 프로세서(600)는 그립 모션과 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴을 이용하여 구동 모드를 결정할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 모션에 대응하는 비행 패턴이 회전 비행 패턴임을 확인한 후 센서 모듈(100)의 센서값의 변화량(예: 요(yaw)각의 변화)이 제1 임계치 이상임을 확인하면, 구동 모드를 제1 모드로 결정할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 모션에 대응하는 비행 패턴이 수평 이동 패턴임을 확인한 후 각속도 정보로부터 센서값의 변화량이 제1 임계치 미만이면서 수직방향의 변화가 제2 임계치 미만임을 확인하면, 구동 모드를 제2 모드로 결정할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 프로세서(600)는 그립 모션에 대응하는 비행 패턴이 지정 이동 패턴임을 확인한 후 센서값의 변화량이 제1 임계치 미만이면서 수직방향의 변화가 제2 임계치 이상임을 확인하면, 구동 모드를 제3 모드로 결정할 수 있다. 다양한 실시예에서, 프로세서(600)는 전술한 조건문 1 및 2와 같이 각 구동 모드에서 그립 정보(예: 그립 면적), 학습된 초기 가속도값 및 사용자 정보 중 적어도 하나에 따라 힘의 범위값 a, b를 설정하고, 초기 가속도값에 따른 힘이 속하는 범위에 따라 무인 비행체(20)의 회전 반경 또는 이동할 거리를 결정할 수 있다. 프로세서(600)는 이동할 거리 및 반경에 따라 카메라 설정 정보(예: 초점 거리)를 단거리, 중거리 또는 원거리에 맞추어 변경 설정할 수도 있다.
동작 1135에서, 프로세서(600)는 결정된 구동 모드가 제1 모드이면, 동작 1140에서, 프로세서(600)는 무인 비행체(20)가 기준점을 기준으로 회전 비행하도록 모터 모듈(예: 모터 모듈(500))을 제어할 수 있다. 프로세서(600)는 제1 모드에서 지정된 시점(예: 일정 시간 간격 또는 일정 회전 위치 등)에 카메라 모듈(예: 카메라 모듈(200))을 구동시켜 촬영을 수행하되 카메라 모듈(200)이 촬영 대상(예: 사용자)을 추적하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 제1 모드에서 회전 비행시에 카메라 모듈(200)이 촬영 대상을 기준으로 지정된 각도를 유지하도록 카메라 모듈(200)의 각도를 제어할 수 있다.
동작 1145에서, 프로세서(600)는 결정된 구동 모드가 제2 모드이면, 동작 1150에서, 프로세서(600)는 무인 비행체(20)가 기준점을 기준으로 일정거리 수평 이동한 위치에서 위치를 유지하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 프로세서(600)는 제2 모드에서 카메라 설정 정보를 제어할 수 있다. 프로세서(600)는 제2 모드에서 카메라 모듈(200)이 촬영 대상을 기준으로 지정된 각도가 되도록 카메라 모듈(200)의 각도를 제어할 수 있다.
동작 1155에서, 프로세서(600)는 적어도 한 번의 비행 패턴을 확인하지 못한 경우에는 제3 모드로 전환할 수 있다. 프로세서(600)는 제3 모드에서 무인 비행체(20)가 지정된 거리와 높이로 이동하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다. 상기 지정된 거리와 높이는 메모리(예: 메모리(300))에 저장된 디폴트 값일 수 있고, 원격 제어 장치(10) 등에 의해 설정된 값일 수도 있다.
동작 1160에서, 프로세서(600)는 각기 지정된 시간 또는 지정된 동작을 완료할 때까지 제1 내지 제3 모드를 유지할 수 있다. 예를 들어, 프로세서(600)는 제1 모드에서, 지정된 횟수(예: 1회) 또는 지정된 시간 동안(예: 1분)의 회전 비행을 수행하도록 모터 모듈(500)을 제어하고, 회전 비행을 수행하는 동안 촬영이 지속되도록 카메라 모듈(200)을 제어할 수 있다. 다른 예를 들어, 프로세서(600)는 제2 및 제3 모드에서, 1회의 촬영이 완료되면, 무인 비행체(20)가 착륙하도록 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다.
동작 1110에서 사용자에 의해 선택된 제어 모드가 원격 제어 모드임을 확인하면, 동작 1165에서, 프로세서(600)는 원격 제어 장치(10)로부터의 조정 신호에 대응하여 모터 모듈(500)을 제어할 수 있다.
도 11에서는 프로세서(600)가 원격 제어 모드와 모션 제어 모드를 판단한 다음, 프로세서(600)가 각 제어 모드를 구분하여 제어하는 경우를 예로 들어 설명하였다. 하지만, 이와 달리, 프로세서(600)는 제어 모드를 별도로 판단하지 않고, 자동으로 원격 제어 모드와 모션 제어 모드로 구동될 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 적어도 하나의 프로세서에 의한 무인 비행체 제어 방법은, 센서를 이용하여 하우징 파지 상태에서의 하우징의 모션을 감지하는 동작, 감지된 상기 하우징의 모션을 이용하여 상기 하우징의 비행에 관련된 구동 모드를 결정하는 동작 및 결정된 구동 모드에 따라 무인 비행체의 복수의 프로펠러 중 적어도 하나의 프로펠러를 제어하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 결정하는 동작은, 지정된 제1 기준 정보들을 이용하여 상기 하우징의 모션에 대응하는 비행 패턴을 확인하는 동작, 지정된 제2 기준 정보들을 이용하여 상기 하우징에 대한 파지 해제 도중 또는 전 후의 초기 자세값과 초기 가속도값 중 적어도 하나를 포함하는 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴을 확인하는 동작, 상기 하우징의 모션과 초기 비행값에서 확인된 비행 패턴에 대응하는 구동 모드를 결정하는 동작을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 무인 비행 장치에 있어서,
    하우징;
    상기 하우징에 내장 또는 구비되는 적어도 하나 이상의 센서;
    상기 하우징에 내장 또는 구비되는 카메라;
    상기 하우징과 연결된 복수의 프로펠러;
    상기 복수의 프로펠러 중 적어도 하나의 프로펠러에 회전력을 제공하는 모터 모듈;
    상기 하우징에 내장되며, 상기 센서 및 모터 모듈과 전기적으로 연결된 적어도 하나 이상의 프로세서 및
    상기 프로세서와 전기적으로 연결된 메모리를 포함하고,
    상기 메모리는, 상기 프로세서가
    상기 적어도 하나 이상의 센서의 감지 정보를 이용하여 상기 하우징 파지 상태에서의 하우징의 모션을 감지하고, 감지된 상기 하우징의 모션을 이용하여 상기 하우징의 비행에 관련된 구동 모드를 결정하고, 결정된 구동 모드에 따라 상기 모터 모듈을 제어하는 인스트럭션들(instructions); 및
    상기 구동 모드에 대응하도록 상기 카메라에 대한 카메라 설정 정보를 제어하는 인스트럭션들을 저장하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  2. 제1항에서, 상기 센서는,
    사용자의 파지 여부를 감지하기 위한 제1 센서; 및
    지자기, 각속도 및 가속도 중 적어도 하나를 감지하는 제2 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  3. 제1항에서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가,
    제1 기준 정보들을 이용하여 상기 하우징의 모션에 대응하는 비행 패턴을 확인하고, 제2 기준 정보들을 이용하여 상기 하우징에 대한 파지 해제 도중 또는 전 후의 초기 자세값과 초기 가속도값 중 적어도 하나를 포함하는 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴을 확인하며, 상기 하우징의 모션 및 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴에 대응하는 구동 모드를 결정하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  4. 제3항에서,
    근접 센서를 더 포함하고, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 제1 기준 정보들을 이용하여 상기 하우징의 모션과 상기 카메라 및 근접 센서 중 적어도 하나로부터의 정보에 대응하는 비행 패턴을 확인하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  5. 제3항에서, 상기 인스트럭션들은, 상기 프로세서가,
    상기 하우징에 대한 파지 해제 후 지정된 시간 동안 대기하여도 상기 초기 비행값에 변화가 없으면, 지정된 높이와 고도에서 호버링하거나, 비행하지 않도록 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  6. 제3항에서, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 하우징의 모션에 대응하는 비행 패턴 또는 상기 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴이 확인되지 않으면, 지정된 위치과 고도로 이동하여 호버링하도록 상기 모터 모듈을 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  7. 제3항에서, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 하우징의 모션에 따른 비행 패턴이 상기 무인 비행체를 회전 비행하도록 하는 것이고, 상기 초기 비행값에서 상기 무인 비행체의 요각의 변화가 제1 임계치 이상임을 감지하면 상기 무인 비행체가 기준점을 기준으로 회전하도록 상기 모터 모듈을 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  8. 제3항에서, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 하우징의 모션에 따른 비행 패턴이 상기 무인 비행체를 수평으로 이동시켜 비행하도록 하는 것이고, 상기 초기 비행값에서 요각의 변화가 제1 임계치 미만이면서 피치각이 제2 임계치 미만임을 감지하면, 상기 무인 비행체가 일정 거리 이동한 위치에서 위치 유지하도록 상기 모터 모듈을 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  9. 제3항에서, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 초기 비행값에 대응하는 사용자의 힘을 고려하여 상기 구동 모드에 대응하여 상기 무인 비행체를 이동할 거리를 결정하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  10. 제9항에서, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 센서로부터의 파지 정보를 기반으로 파지 면적을 확인하고, 상기 파지 면적에 기반하여 상기 사용자의 힘과 비교될 복수의 비교 변수를 결정하며, 상기 사용자의 힘과 상기 복수의 비교 변수를 비교하여 복수의 지정 거리 중에서 하나를 상기 이동할 거리로 결정하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  11. 제1항에서, 상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가,
    상기 구동 모드에서 지정된 시간 후, 지정된 구동 완료 후 또는 상기 카메라를 이용한 지정 횟수의 촬영 후에 상기 모터 모듈을 시동한 위치 또는 파지 해제 지점으로 이동하여 자세 유지하며 비행하도록 상기 모터 모듈을 제어하도록 하는 것인 무인 비행 장치.
  12. 제1항에서,
    디스플레이, 스피커 및 LED 중 적어도 하나를 포함하는 출력 모듈을 더 포함하고,
    상기 인스트럭션들은 상기 프로세서가, 상기 출력 모듈을 통해 상기 결정된 구동 모드를 안내하도록 하는 것을 특징으로 하는 무인 비행 장치.
  13. 제1항에서, 상기 카메라 설정 정보는,
    구도 정보, 세팅 정보 및 환경 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것인 무인 비행 장치.
  14. 적어도 하나의 프로세서에 의한 무인 비행체 제어 방법으로서,
    센서를 이용하여 하우징 파지 상태에서의 하우징의 모션을 감지하는 동작;
    감지된 상기 하우징의 모션을 이용하여 상기 하우징의 비행에 관련된 구동 모드를 결정하는 동작; 및
    결정된 구동 모드에 따라 무인 비행체의 복수의 프로펠러 중 적어도 하나의 프로펠러를 제어하는 동작
    을 포함하는 무인 비행체 제어 방법.
  15. 제14항에서, 상기 결정하는 동작은,
    지정된 제1 기준 정보들을 이용하여 상기 하우징의 모션에 대응하는 비행 패턴을 확인하는 동작;
    지정된 제2 기준 정보들을 이용하여 상기 하우징에 대한 파지 해제 도중 또는 전 후의 초기 자세값과 초기 가속도값 중 적어도 하나를 포함하는 초기 비행값에 대응하는 비행 패턴을 확인하는 동작;
    상기 하우징의 모션과 초기 비행값에서 확인된 비행 패턴에 대응하는 구동 모드를 결정하는 동작을 포함하는 것인 무인 비행체 제어 방법.
  16. 하우징;
    상기 하우징의 내장 또는 구비된 센서;
    상기 하우징에 연결된 복수의 프로펠러;
    상기 복수의 프로펠러 중 적어도 하나의 프로펠러에 회전력을 제공하는 운항 회로;
    상기 하우징에 내장되어, 상기 카메라, 센서 및 운항 회로와 전기적으로 연결된 프로세서; 및
    상기 하우징에 내장된 상기 프로세서와 전기적으로 연결되는 메모리를 포함하고,
    상기 메모리는, 상기 프로세서에 의해 실행되는,
    상기 센서를 이용하여 상기 하우징 파지 상태를 확인하기 위한 제1 명령;
    상기 센서를 이용하여 상기 하우징이 사용자에 의해 던져졌는지를 확인하기 위한 제2 명령;
    상기 센서를 이용하여 상기 사용자에 의해 던져진 후 지정된 기간동안 모션을 검출하는 제3 명령;
    상기 검출된 모션을 이용하여 복수의 모드 중에서 하나의 모드를 선택하기 위한 제4 명령; 및
    상기 선택된 모드에서 상기 복수의 프로펠러를 구동하는 상기 운항 회로를 제어하기 위한 제5 명령을 저장하는 것인 무인 비행체.
  17. 제16항에서, 상기 센서는,
    지자기 센서, 각속도 센서 및 가속도 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것인 무인 비행체.
  18. 제17항에서, 상기 센서는,
    상기 하우징에 구비된 파지 센서를 더 포함하는 것인 무인 비행체.
  19. 제16항에서,
    상기 하우징에 구비된 적어도 하나의 카메라를 더 포함하고,
    상기 복수의 모드는,
    상기 무인 비행체의 외부 사용자 인터페이스를 통해 기선택된 패턴으로 상기 무인 비행체를 날리는 제1 모드;
    상기 카메라가 대상을 추적하는 동안 상기 무인 비행체가 주로 수평으로 나는 제2 모드; 및
    상기 카메라가 대상을 추적하는 동안 상기 무인 비행체가 대상 주변을 회전하는 제3 모드;
    를 포함하는 것인 무인 비행체.
  20. 제19항에서,
    상기 검출된 모션이 주로 정적이면, 상기 선택된 모드는 상기 제1 모드이고,
    상기 검출된 모션이 주로 수평이면, 상기 선택된 모드는 상기 제2 모드이고,
    상기 검출된 모션이 적어도 부분적으로 원형이면, 상기 선택된 모드는 제3 모드인 무인 비행체.
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