KR20190064020A - 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체 및 이의 제어시스템 - Google Patents

형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체 및 이의 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체 및 이의 제어시스템에 관한 것으로, 본 발명의 실시예들에 따른 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체는 일단에 추진력을 발생하는 제1 프로펠러부가 구비된 동체부, 상기 동체부 양단에 구비된 메인 날개부, 상기 각각의 메인 날개부에 구비되며 상기 동체부를 부양하는 부양력을 발생하는 제2 프로펠러부가 구비되는 제 2프로펠러 지지부, 상기 제 2프로펠러 지지부의 후단에 상기 각각의 제 2프로펠러부를 상호 연결시키면서 형성되는 보조 날개부 및 상기 메인 날개부 하단에 형성되어 상기 각각의 제 2프로펠러 지지부간의 거리를 조절하는 제 2프로펠러 거리 조절부를 포함한다.

Description

형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체 및 이의 제어시스템{Unmanned Aerial Vehicle and Control System}
본 발명은 무인비행체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체 및 이의 제어시스템에 관한 것이다.
무인 비행체(UAV; Unmanned Aerial Vehicle)는 조종사를 탑승하지 않고 지정된 임무를 수행할 수 있도록 제작한 비행체이다. 무인 비행체는 벌이 윙윙거리는 소리와 유사한 프로펠러의 소리때문에 "드론(Drone)"이라고도 불리기도 한다.
기존의 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)는 실물 기체를 소정 스케일로 축소 설계하거나 독자적인 형태로 설계하여 제작한 소형 기체로써, 레저용이나 교육용은 물론, 항공 촬영이나 농약 살포와 같은 산업용 등의 다양한 목적으로 이용되고 있다.
이와 같이 무인 비행체가 레저용이나 교육용은 물론 항공 촬영이나 농약 살포와 같은 다양한 산업용으로 사용됨에 따라 무인 비행체에 대한 비행 성능 요구가 높아지고 있으며 이로 인해 무인비행체의 크기 및 부피가 증가되고 있다.
그러나 레저용이나 교육용은 물론 항공 촬영이나 농약 살포와 같은 다양한 산업용에 맞추에 성능에 따라 개별적으로 무인 비행체를 제작하기에는 어려움이 있으며, 비행 성능 요구 증가에 따라 크기 또는 부피가 증가된 무인비행체는 운반 및 보관에 어려움이 있다.
한국공개특허 제10-2016-0125249호(복수개의 드론 제어 시스템 및 그 제어방법) 한국등록특허 제10-1776954호(분리형 날개를 가진 다목적 하이브리드 수지 이착륙 무인항공기)
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사항을 고려하여 제안된 것으로, 본 발명은 레저용이나 교육용은 물론 항공 촬영이나 농약 살포와 같은 다양한 산업용에 맞추에 성능을 변경할 수 있는 무인 비행체를 제공하고자한다.
또한 본 발명은 비행 성능 요구에 따라 무인 비행체의 형태 또는 크기를 변경시키면서도 운반 및 보관이 용이한 무인 비행체를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체는 일단에 추진력을 발생하는 제1 프로펠러부가 구비된 동체부, 상기 동체부 양단에 구비된 메인 날개부, 상기 각각의 메인 날개부에 구비되며 상기 동체부를 부양하는 부양력을 발생하는 제2 프로펠러부가 구비되는 제 2프로펠러 지지부, 상기 제 2프로펠러 지지부의 후단에 상기 각각의 제 2프로펠러부를 상호 연결시키면서 형성되는 보조 날개부 및 상기 메인 날개부 하단에 형성되어 상기 각각의 제 2프로펠러 지지부간의 거리를 조절하는 제 2프로펠러 거리 조절부를 포함한다.
본 발명에 의한 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체는 프로펠러 간의 간격 및 보조 날개부의 형상을 변경하여 무인 비행체의 비행 성능을 조절함으로써 레저용이나 교육용은 물론 항공 촬영이나 농약 살포와 같은 다양한 용도에 맞는 비행 성능을 가지는 무인비행체를 제공할 수 있다.
그리고 본 발명에 의한 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체는 프로펠러 간의 간격을 줄이거나 보조 날개부의 형상 또는 크기를 축소하여 무인 비행체의 운반 및 보관 효과를 높일 수 있다.
도 1는 본 발명의 실시예에 따른 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체의 모습을 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1에 따른 무인비행체의 제 2프로펠러 지지부간의 거리 조절 모습을 나타낸 작동도이다.
도 3은 도 1에 따른 무인비행체의 모습을 나타낸 정면도이다.
도 4는 도 1에 따른 무인비행체의 제 2프로펠러 거리 조절부 세부 구성 및 작동을 나타낸 평면도이다.
도 5내지 도 7은 도 1에 따른 무인비행체의 보조날개부 형상 및 넓이 변경을 나타낸 참조도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체의 제어시스템을 나타낸 참조도이다.
본 발명에 따른 실시예에 대하여 구체적으로 설명하기 전에, 본 발명은 이하의 상세한 설명 또는 첨부 도면에 도시된 구성에 한정되지 않으며 다양한 방식으로 사용되거나 수행될 수 있다.
또한, 본 명세서에 사용되는 표현이나 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 한정을 위한 것으로 간주되어서는 안 된다는 것을 알아야 한다.
즉, 본 명세서에 사용되는, "장착된", "설치된", "접속된", "연결된", "지지된", "결합된" 등의 표현은, 다른 것을 나타내는 것으로 지시하거나 한정하고 있는 않는 한, 직접적인 그리고 간접적인 장착, 설치, 접속, 연결, 지지, 및 결합을 모두 포함하는 광범위한 표현으로 사용되고 있다. "접속된", "연결된", "결합된"이라고 하는 표현은, 물리적인 또는 기계적인 접속, 연결 또는 결합에 한정되지 않는다.
그리고 본 명세서에서, 상부, 하부, 하향, 상향, 후방, 바닥, 전방, 후부 등과 같이 방향을 나타내는 용어는 도면을 설명하기 위해 사용되고 있지만, 이러한 용어는, 편의를 위해 도면에 대해 상대적인 방향(정상적으로 봤을 때)을 나타내는 것이다. 이러한 방향을 나타내는 용어는, 어떠한 형태로든 본 발명을 그 문자대로 한정하거나 제한하는 것으로 받아들여져서는 안 된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 "제1", "제2", "제3" 등의 용어는, 단지 설명을 위한 것이며, 상대적인 중요도를 의미하는 것으로 고려되어서는 안 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조로 하여 자세히 설명하기로 한다.
먼저 무인 비행체(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 일단에 추진력을 발생하는 제1 프로펠러부(320)가 구비된 동체부(110), 동체부(110) 양단에 구비된 메인 날개부(200), 각각의 메인 날개부(210, 212)에 구비되며 동체부(110)를 부양하는 부양력을 발생하는 제2 프로펠러부(310)가 구비되는 제 2프로펠러 지지부(302, 304), 제 2프로펠러 지지부(302, 304)의 후단에 상기 각각의 제 2프로펠러부 지지부(302, 304)를 상호 연결시키면서 형성되는 보조 날개부(330) 및 메인 날개부 하단(210, 212)에 형성되어 각각의 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리를 조절하는 제 2프로펠러 거리 조절부(230)를 포함한다.
제 2프로펠러 거리 조절부(230)는 동체부(110) 양단 메인 날개부에 각각 형성된 슬라이딩 레일(220, 221), 슬라이딩 레일(220, 221) 상에 슬라이딩 이동 가능하게 구비되는 각각의 제 2프로펠러 지지부(302, 304), 모터(250) 및 모터(250) 회전축(240)상에 회전 가능하게 구비되며 양단은 각각의 제 2프로펠러 지지부(302, 304)와 링크부재(232)를 통해 결합된 회전부(260)로 구비된다.
다음으로 보조날개부(330)는 제 2프로펠러 거리 조절부(230)의 각각의 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리 조절에 연동하여 날개 형상 또는 넓이가 변동하도록 구성된다.
즉, 도 5는 보조날개부(330)가 복수의 지지축(350)과 복수의 지지축(350)을 연결하는 링크부재(354, 356)로 형성되어 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리가 변함에 따라 연동되어 보조 날개부(330)가 가파른 사다리꼴 형상을 가지거나 긴 사다리꼴 형상을 가지도록 변동된다.
이와 같츤 형태를 위해 보조날개부(330)의 외측면은 탄성을 가지는 재질로 형성하여 줄 수 있다.
그리고 도 6과 같이 보조날개부(330)가 중단이 슬라이딩 레일 형태로 구비되는 경우 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리가 변함에 따라 연동되어 보조 날개부(330)의 넓이 및 길이가 변동되도록 구성된다.
그리고 보조 날개부(330)는 도 7에 도시된 바와 같이 각각의 제 2프로펠러 지지부(302, 304) 후단에 형성된 링크부(309)를 통해 회동가능하거나, Y 방향으로 슬라이딩 이동 가능하거나, 또는 별도의 상하 이동 수단을 구비하여 줌으로써 Z 방향으로 이동가능하게 구비될 수 있다.
따라서 보조 날개부(330)는 보관시에는 동체부(110) 전방 방향으로 슬라이딩 이동하여 무인비행체(100)의 부피 및 크기를 줄이면서 보관 및 이동이 용이하도록 하고, 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리가 증가함에 따라 연동되어 동체부(110) 전방 방향으로 이동하여 비행안정성 및 비행성능을 향상시킬 수 있도록 구성하여 줄 수 있다.
또한 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리 변동에 따라 연동되어 보조 날개부(330)의 형상 및 크기가 변동되면서 위치도 제 2프로펠러 지지부(302, 304)를 중심으로 일정 각도 회전하거나 상하로(Z)로 이동하여 무인비행체(100)의 비용 요구 성능 조건에 따라 비행 성능을 제어할 수 있도록 하기 위함이다.
즉, 무인비행체(100)의 동체부(110)와 제 2프로펠러(310)를 지지하는 제 2프로펠러 지지부(302, 304)의 길이가 길어질 수록 무인 비행체(100) 전체의 관성모멘트가 증가하여 외란에 대한 자세 안정도가 증가하게 되고, 지렛대 원리에 의해 제 2프로펠러(310)의 부상력에 대한 토크(T=L*F)가 증가하여 무인 비행체(100)의 회전 및 기능성이 향상된다.
그런데, 제 2프로펠러 지지부(302, 304) 길이가 증가하게되면 무인 비행체(100) 전체 부피가 증가하게되어 보관하는데 있어서 많은 공간이 필요한 문제점을 야기하며, 또한 이동 또는 휴대시에 외부 충격에 의한 파손의 위험도가 증가하는 문제점이 있다.
그러나 본 발명과 같이 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리가 변하게 함으로써 무인 비행체(100)의 기능성 및 휴대와 보관 편의성을 향상시킬 수 있다.
그리고 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리가 변함에 따라 연동되어 보조 날개부(330)의 넓이 및 길이가 변동되면 무인 비행체(100)의 비행 특성이 변동되게 된다. 즉 좀더 빠른 비행을 위해서는 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리를 좁게하여 주는 것이 바람직하며 안정적인 비행을 위해서는 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리를 넓게 하여 주는 것이 바람직하다.
따라서 사용자는 무거운 운반물 이송과 같은 안정적인 비행을 위해서는 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리를 넓게 하여 주며, 긴 비행시에는 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리를 짧게 해주는 것이 바람직하다.
그리고 이와 같이 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리에 따라 무인 비행체(100)의 비행제어시 출력등도 서로 다르게 제어해주는 것이 바람직하다.
그런데 복수의 무인 비행체(100)가 비행하는 경우 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관제시스템(10)은 제 2프로펠러 거리 조절부(230)가 조절한 각각의 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리 간격에 따라 복수의 무인 비행체(100)들을 별도의 그룹군으로 분류하며 분류된 그룹군을 식별하기 위한 그룹식별코드를 부여하여 복수의 무인 비행체(100)들의 비행제어를 더욱 용이하게 할 수 있다.
즉, 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리가 좁게 형성된 그룹군과 제 2프로펠러 지지부(302, 304)간의 거리가 넓게 형성된 그룹군을 별도로 그룹식별코드를 부여하여 이에 맞추어 비행제어를 하여 준다.
이럼으로써 복수의 무인 비행체(100)의 관제 효과를 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 관제시스템(10)은 이와 같은 복수의 무인 비행체(100) 그룹화 및 그룹식별코드 부여에 있어서, 복수의 무인 비행체(100)의 형상, 무게, 활용 형태, 비행가능거리, 고도, 시간 등에 따라 그룹화하며 그룹화한 그룹에 대하여 그룹식별코드를 부여하고 그룹식별코드별로 무인 비행체(100)의 프로펠러 출력 조건등을 각각 다르게 설정한 후 그룹식별코드별로 설정된 조건에 맞게 무인 비행체(100)의 비행을 제어할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 다양한 변화와 변경 및 균등물을 사용할 수 있다. 본 발명은 상기 실시예를 적절히 변형하여 동일하게 응용할 수 있음이 명확하다. 따라서 상기 기재 내용은 하기 특허청구범위의 한계에 의해 정해지는 본 발명의 범위를 한정하는 것이 아니다.
100: 무인 비행체 200: 메인 날개부 300: 보조 날개부
302, 304: 제 2프로펠러 지지부

Claims (5)

  1. 일단에 추진력을 발생하는 제1 프로펠러부가 구비된 동체부;
    상기 동체부 양단에 구비된 메인 날개부;
    상기 각각의 메인 날개부에 구비되며 상기 동체부를 부양하는 부양력을 발생하는 제2 프로펠러부가 구비되는 제 2프로펠러 지지부;
    상기 제 2프로펠러 지지부의 후단에 상기 각각의 제 2프로펠러부를 상호 연결시키면서 형성되는 보조 날개부; 및
    상기 메인 날개부 하단에 형성되어 상기 각각의 제 2프로펠러 지지부간의 거리를 조절하는 제 2프로펠러 거리 조절부;를 포함하는 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체.
  2. 제 1항에 있어서, 제 2프로펠러 거리 조절부는,
    상기 동체부 양단 메인 날개부에 각각 형성된 슬라이딩 레일, 상기 슬라이딩 레일 상에 슬라이딩 이동 가능하게 구비되는 각각의 제 2프로펠러 지지부, 회전 가능하며 양단은 상기 각각의 제 2프로펠러 지지부와 링크 결합된 회전부;로 구비되는 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 보조날개부는 상기 제 2프로펠러 거리 조절부의 상기 각각의 제 2프로펠러 지지부간의 거리 조절에 연동하여 날개 형상 또는 넓이가 변동되는 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한항에 따른 복수의 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체; 및
    상기 복수의 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체들과 통신 모듈을 통해 상기 복수의 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체를 제어하는 제어부;를 포함하며,
    상기 제어부는 상기 복수의 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체의 형상, 무게, 비행가능거리, 비행고도, 비행시간 및 비행 목적 중 어느 하나에 따라 그룹화하며 그룹화한 그룹에 대하여 그룹식별코드를 부여하는 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체 제어시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어부는;
    상기 제 2프로펠러 거리 조절부가 조절한 상기 각각의 제 2프로펠러 지지부간의 거리 간격에 따라 복수의 무인 비행체들을 별도의 그룹군으로 분류하며 분류된 그룹군을 식별하기 위한 그룹식별코드를 부여하는 형상 변경이 가능한 하이브리드 무인 비행체 제어시스템.
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