KR20190102750A - 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론 - Google Patents

크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론 Download PDF

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Abstract

본 발명은 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론에 관한 것으로서, 비행동력부(111)를 구비한 비행체(11)와, 영상을 촬영하는 카메라부(12)와, 상기 비행체(11)와 카메라부(12)의 작동을 제어하는 제어부(14)와, 조종기(2)와 통신을 수행하는 무선통신부(15)를 구비하여 원격으로 조정이 이루어지는 드론에 있어서, 고층 구조물의 균열부에 보수제를 도포하는 각도 조절 가능한 보수장치부(13)를 비행체에 구비함으로써, 고층 구조물에 발생한 다양한 경사도의 균열부에 대한 유지 보수 작업을 안전하고, 신속하며, 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.

Description

크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론{Drones with tilting and repairing equipment for crack maintenance}
본 발명은 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 보수제를 도포하는 각도 조절이 가능한 보수장치부를 구비함으로써, 고층 구조물에 발생한 다양한 경사도의 균열부에 대한 안전하고 효율적인 유지 보수 작업이 가능케 한 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론에 관한 것이다.
드론(Drone)은, 사람이 탑승하지 않은 채 원거리에서 조종으로 움직이는 비행체를 말한다.
드론의 최초 개발 목적은 군사용이었으나, 현재는 군사용뿐만 아니라, 물건을 배달하는 배송용, 각종 영상을 촬영하는 방송용, 약제 등을 살포하는 농업용, 산불 등을 진압하는 소방용, 레저용으로 사용하는 취미용 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다.
한편, 철근-콘크리트(reinforced-concrete) 구조는 콘크리트 속에 강(鋼)으로 된 철근을 넣은 건설재료로서, 높은 압축강도를 가진 반면, 인장력(引張力)이 작아 균열을 일으켜 파괴되는 콘크리트 내부에 높은 인장강도를 가진 철근을 넣어 보강함으로써, 콘크리트에 균열이 발생한 후에도 충분한 변형 성능과 내력(耐力)이 확보되도록 한 것이다.
이러한 철근-콘크리트를 이용하여 구조물을 구축하는 경우에, 우수한 견고성을 가짐으로써 고층 구조물 구축이 가능할 뿐만 아니라, 최소 50년 이상의 내구 수명을 보장할 수 있기 때문에, 고층 아파트나 고가 다리용 교각 등 다양한 건축 구조물의 건설 재료로 널리 활용되고 있다.
이와 같이 철근-콘크리트는 서로 다른 재료의 특성을 합리적으로 결합한 건설재료이지만, 최근 들어 지구온난화로 인한 대기오염의 심화 및 이로 인한 환경변화로 인해, 내구 수명이 점점 단축되고 있다.
특히, 잦은 산성비, 대기의 온도 변화 심화, 대기 오염물질 증가, 재개발 공사에 따른 진동 여파 등에 의해 철근-콘크리트에 의해 구축된 구조물 표면에 균열이 발생하고, 시간이 경과하면 균열부를 통드론(Drone)은, 사람이 탑승하지 않은 채 원거리에서 조종으로 움직이는 비행체를 말한다.
드론의 최초 개발 목적은 군사용이었으나, 현재는 군사용뿐만 아니라, 물건을 배달하는 배송용, 각종 영상을 촬영하는 방송용, 약제 등을 살포하는 농업용, 산불 등을 진압하는 소방용, 레저용으로 사용하는 취미용 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다.
한편, 철근-콘크리트(reinforced-concrete) 구조는 콘크리트 속에 강(鋼)으로 된 철근을 넣은 건설재료로서, 높은 압축강도를 가진 반면, 인장력(引張力)이 작아 균열을 일으켜 파괴되는 콘크리트 내부에 높은 인장강도를 가진 철근을 넣어 보강함으로써, 콘크리트에 균열이 발생한 후에도 충분한 변형 성능과 내력(耐力)이 확보되도록 한 것이다.
이러한 철근-콘크리트를 이용하여 구조물을 구축하는 경우에, 우수한 견고성을 가짐으로써 고층 구조물 구축이 가능할 뿐만 아니라, 최소 50년 이상의 내구 수명을 보장할 수 있기 때문에, 고층 아파트나 고가 다리용 교각 등 다양한 건축 구조물의 건설 재료로 널리 활용되고 있다.
이와 같이 철근-콘크리트는 서로 다른 재료의 특성을 합리적으로 결합한 건설재료이지만, 최근 들어 지구온난화로 인한 대기오염의 심화 및 이로 인한 환경변화로 인해, 내구 수명이 점점 단축되고 있다.
특히, 잦은 산성비, 대기의 온도 변화 심화, 대기 오염물질 증가, 재개발 공사에 따른 진동 여파 등에 의해 철근-콘크리트에 의해 구축된 구조물 표면에 균열이 발생하고, 시간이 경과하면 균열부를 통해 빗물이 유입되면서 콘크리트에 의해 감싸진 철근이 수분에 노출되면서 부식이 발생함으로써, 균열이 급속히 성장하여 전파하면서, 구조물의 내구성과 안전성을 저해하는 요인이 된다.
따라서 통상 철근-콘크리트에 의해 구축된 구조물 표면에 균열이 발생하면, 콘크리트 내부로 빗물이 유입되면서, 균열이 성장, 전파되는 것을 억제하기 위하여 균열부에 보수제를 주입, 도포하게 된다.
상기와 같이 고층 구조물 표면의 균열부에 보수제를 도포하기 위하여 종래에는 고층 구조물의 최상층부에서 아래로 로프를 설치한 후, 작업자가 로프에 매달린 상태에서 일일이 수작업으로 균열부에 보수제를 주입하는 방식으로 고층 구조물에 대한 유지 보수가 이루어졌다.
그러나 위와 같은 종래의 고층 구조물에 대한 유지 보수 방식은, 대형 고층 구조물의 경우에, 불특정 지점에 다수의 균열부가 발생하는 경우에, 해당 균열부로 작업자가 접근하기 위해서 다수의 로프를 설치해야 하는 번거로움이 있다.
또한, 소수의 작업자가 작업을 진행하는 경우에는 위와 같이 다수가 설치된 로프 간을 일일이 이동하는데 상당한 시간이 소요됨으로써 작업 능률이 저하되고, 작업시간이 지연되는 단점이 있다.
또한, 작업시간을 단축시키기 위해서, 다수의 작업자를 투입하는 경우에는 인건비 부담이 증가하는 단점이 있다.
또한, 고층 구조물에 설치되는 로프를 타고 작업자가 고층 구조물에 매달려 작업하는 작업 방식의 특성 상, 작업자의 추락 위험이 상존할 뿐만 아니라, 실제로 고층 구조물에서 유지, 보수 작업을 수행하다가 작업자가 추락하여 발생하는 인명 피해가 빈번히 발생하고 있는 실정이다.
그리하여 근래에는 구조물의 외벽에 발생한 균열부에 보수제를 도포할 수 있게 한 드론이 개발된 바 있으나, 이러한 종래의 드론은 보수재를 도포함에 있어서, 도 2와 같이 구조물의 수직면(A1)에만 보수제의 도포가 가능함으로써, 구조물의 경사면(A2)이나 수평면(A3) 등에 발생한 균열부에 보수제를 도포하는 것이 곤란한 단점이 있다.
등록특허공보 제10-1698187호
본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로서, 고층 구조물에 있어서 유지 보수가 필요한 균열부에 보수제를 도포하는 보수장치부의 각도 조절이 가능케 하여 다양한 경사도의 균열부에 대한 보수 작업을 효율적으로 수행할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론은,
비행동력부(111)를 구비한 비행체(11)와, 영상을 촬영하는 카메라부(12)와, 상기 비행체(11)와 카메라부(12)의 작동을 제어하는 제어부(14)와, 조종기(2)와 통신을 수행하는 무선통신부(15)를 구비하여 원격으로 조정이 이루어지는 드론에 있어서,
고층 구조물의 균열부에 보수제를 도포하는 각도 조절 가능한 보수장치부(13)를 상기 비행체(11)에 구비한 것을 특징으로 한다.
상기 보수장치부(13)는, 보수제가 주입된 카트리지가 장탈착되며, 제1구동수단에 의해 각도 조절 가능케 상기 비행체(11)에 힌지 결합된 카트리지장진부(131);
제2구동수단에 의해 상기 카트리지를 압착하여 보수제가 압출되게 하는 압출부(132);
상기 카트리지장진부(131) 전방에 설치되어, 상기 압출부(132)에 의해 카트리지에서 압출되는 보수제가 토출되는 토출구(133a)를 포함한 토출경로(133b)를 제공하는 노즐부(133);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1구동수단은, 카트리지장진부(131)의 후단부 일측에는 제1기어(131d)를 구비하고, 상기 비행체(11) 일측에는 상기 제1기어(131d)와 치합하는 제1구동기어(131f)가 장착된 제1모터(131e)를 설치하여 카트리지장진부(131)가 X축 기준으로 회전되게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2구동수단은, 상기 압출부(132)에 제2기어(132a)를 설치하고, 상기 카트리지장진부(131) 일측에는 상기 제2기어(132a)와 치합하는 제2구동기어(132c)가 장착된 제2모터(132b)를 설치하여, 압출부(132)가 전후로 슬라이딩 되게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 노즐부(133)는, 제3구동수단에 의해 회전 가능케 상기 카트리지장진부(131)의 선단부에 힌지 결합하는 것을 특징으로 한다.
상기 제3구동수단은, 노즐부(133) 일측에 제3기어(133c)를 구비하며, 상기 카트리지장진부(131) 일측에는 상기 제3기어(133c)와 치합하는 제3구동기어(133e)가 장착된 제3모터(133d)를 설치하여, 노즐부(133)가 X축을 기준으로 회전하게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 노즐부(133)의 선단부에는 가로 방향으로 긴 장방형으로 되어, 상방으로 개구된 토출구(133a)를 형성하고, 상기 토출구(133a) 후방에는 힌지부(133g)를 형성하며, 상기 토출구(133a)에서 토출되는 보수제의 토출 각도를 제어하는 판상으로 된 블레이드(134) 일측의 회동부(134a)를 상기 힌지부(133g)에 각도 조절 가능케 힌지 결합하여 토출되는 보수제를 얇게 펴 바를 수 있게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 노즐부(133)에는 균열부가 형성된 작업면과 접촉하여, 상기 압출부(132)의 작동을 자동 제어하는데 있어서 필요한 트리거신호를 제공하는 접촉센서(135)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 비행체(11)에는, 고층 구조물에 있어서 균열이 발생한 작업면까지의 거리와, 작업면의 경사도를 측정하여 제어부(14)에 제공하는 작업면측정부(16)를 더 구비하여 비행체(11)와 작업면 간의 거리와, 보수장치부(13)의 각도가 상기 제어부(14)에 의해 자동 제어되게 하는 것을 특징으로 한다.
상기 작업면측정부(16)는, 수직 방향 소정 간격으로 이격된 복수의 광측정모듈(161)을 구비하여, 상기 각 광측정모듈(161)에 형성된 발광소자에서 발진되어 수광소자에서 측정광이 검지된 시간차를 계산하여 작업면의 경사도를 측정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 고층 구조물에 있어서 유지 보수가 필요한 균열부에 보수제를 도포하는 작업을 드론으로 수행할 있게 됨으로써, 작업자가 로프에 매달려 작업하는 작업 방식의 개선을 통해 작업자의 추락 사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고층 구조물의 불특정 지점에 발생한 균열부에 대하여 비행 가능한 드론이 신속하게 접근하여, 균열부에 보수제를 도포함으로써, 고층 구조물의 유지 보수를 보다 안전하고, 신속하며, 효율적으로 수행할 수 있게 되어 유지 보수에 따른 작업 기간이 크게 단축됨과 동시에, 인건비 절감을 통해 고층 구조물의 유지 보수에 따른 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 보수제를 도포하는 보수장치부의 각도 조절이 가능케 되어, 수직면, 수평면, 경사면 등 다양한 경사도의 균열부에 대한 보수 작업을 보다 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 드론의 자동 비행과, 보수제의 자동 도포가 가능케 되어 고층 구조물에 대한 유지 보수 작업의 효율성을 극대화할 있는 이점이 잇다.
도 1은 통상의 드론과 조종기를 나타낸 예시도이다.
도 2는 다양한 경사도의 작업면을 가진 고층 구조물을 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 바람직한 실시 예에 따른 평면도이다.
도 5는 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 바람직한 실시 예에 따른 보수장치부 측면 단면도이다.
도 6은 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 바람직한 실시 예에 따른 복수장치부의 각도 조절 구조를 나타낸 측면 예시도이다.
도 7은 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 바람직한 실시 예에 따른 노즐부의 각도 조절 구조를 나타낸 측면 예시도이다.
도 8의 (가)는 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 또 다른 실시 예에 따른 노즐부 구조를 나타낸 측면 단면도이고,
(나)는 상기 (가)의 노즐부에 의해 보수제가 도포되는 상태를 나타낸 예시도이다.
도 9의 (가)는, 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 바람직한 실시 예에 따른 노즐부가 작업면에 이격되어 보수제가 도포되는 상태를 나타낸 측면 단면도이고,
(나)는 접촉센서의 작업면과 접촉에 의해 보수제가 도포되는 상태를 나타낸 측면 단면도이다.
도 10은 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 작업면측정부를 나타낸 측면 예시도이다.
도 11은 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 보수장치부가 불연속 틸팅되면서 보수제를 도포하는 상태를 나타낸 예시도이다.
도 12는 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 보수장치부가 연속 틸팅되면서 보수제를 도포하는 상태를 나타낸 예시도이다.
이하, 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론을 상세히 설명함에 있어서, 다음의 설명은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있으며, 본 발명에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.
예를 들면, '제1부분'과 '제2부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
또한, 본 발명에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명에 기재된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 발명에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 발명에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없음은 물론이다.
도 3은 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 바람직한 실시 예에 따른 평면도이며, 도 5는 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 바람직한 실시 예에 따른 보수장치부 측면 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
이하 설명에서 모든 값은 기준좌표계에 대하여 정의되었다.
즉, 드론(1)의 좌우 방향은 X축 방향이고, 드론(1)의 전후 방향은 Y축 방향이며, 드론(1)의 상하 방향은 Z축 방향으로 정의한다.
상기 드론(1)은 비행동력부(111)를 구비한 비행체(11)와, 영상을 촬영하는 카메라부(12)와, 보수제를 도포하는 보수장치부(13)와, 상기 비행체(11)와 카메라부(12)와 보수장치부(13)의 작동을 제어하는 제어부(14)와, 조종기(2)와 통신을 수행하는 무선통신부(15)를 포함한다.
상기 비행체(11)의 비행동력부(111)는 전기모터에 의해 구동되는 4개 내지 12개의 로터(회전날개)를 구비함으로써, 로터의 회전에 의해 발생하는 양력으로 비행한다.
즉, 비행체(11)에 구비된 다수의 로터의 회전 속도 제어를 통해 비행체(11)의 자유로운 비행뿐만 아니라, 수직 이착륙, 정지 비행, 정축 비행 등 다양한 방식의 비행이 가능케 된다.
또한, 상기 비행체(11)의 비행을 위해서는 비행체(11)의 비행 고도나, 비행 방향, 비행 속도 측정을 위한 가속도센서, 각속도센서 등을 구비함과 동시에, 비행체(11)의 위치 제어를 위한 GPS센서를 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 비행체(11)의 비행 원리와, 비행체(11)의 비행을 위해 구비된 상기 각 센서의 작동 원리는 주지된 바, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 카메라부(12)는 상기 비행체(11) 시점의 시야와, 유지 보수가 필요한 고층 구조물의 균열부를 촬영하기 위하여 상기 비행체(11) 또는 보수장치부(13) 일측에 설치한다.
카메라부(12)를 상기 비행체(11)에 설치하는 경우에, 비행체(11) 시점의 시야 및 고층 구조물의 균열부를 촬영할 때, 비행체(11)에 의한 화각 간섭을 방지하기 위해 비행체(11)의 전면에 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 카메라부(12)를 상기 보수장치부(13)에 설치하는 경우에는, 상술한 바와 같이 비행체(11) 시점의 시야 및 고층 구조물의 균열부를 촬영할 때, 비행체(11) 또는 보수장치부(13)에 의한 화각 간섭을 방지하기 위해 보수장치부(13)의 선단부에 설치하는 것이 바람직하다.
상기 카메라부(12)는 드론을 제어하는 조종기의 명령에 의해 정지영상 또는 동영상을 촬영하여 영상 데이터를 생성하고, 저장한다.
따라서 카메라부(12)에는 영상 데이터의 생성 및 저장을 위한 영상 데이터 처리부와, 메모리부를 구비하는 것은 물론이며, 상기 메모리부는 장탈착이 가능케 하는 것이 바람직하다.
상기 보수장치부(13)는 고층 구조물의 균열부에 유지 보수를 위한 보수제를 도포하기 위하여 카트리지장진부(131), 압출부(132), 노즐부(133)를 포함한다.
상기 카트리지장진부(131)는, 보수제가 주입된 원통형의 카트리지를 장탈착 가능케 하기 위하여 상측으로 개구부(131a)가 형성되는 장착홈(131b)이 길이 방향으로 형성된다.
상기 장착홈(131b)은 상기 카트리지가 억지끼움 방식으로 장탈착 되도록 카트리지의 외형에 대응하는 형상으로 형성하며, 상기 개구부(131a)는 상기 장착홈(131b)에서 카트리지를 장탈착 가능케 하기 위하여 장착홈(131b)의 길이 방향으로 길게 형성하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 바람직한 실시 예에 따른 보수장치부의 각도 조절 구조를 나타낸 측면 예시도이고, 도 7은 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 바람직한 실시 예에 따른 노즐부의 각도 조절 구조를 나타낸 측면 예시도이다.
도 3 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
상기 카트리지장진부(131)가 X축을 기준으로 회전 가능케 하기 위하여 카트리지장진부(131)의 후단부는 상기 비행체(11)에 힌지 결합된다.
상기 제1구동수단은, 카트리지장진부(131)의 회전을 위하여 카트리지장진부(131)의 후단부 일측에는 제1기어(131d)를 구비하고, 상기 비행체(11) 일측에는 상기 제1기어(131d)와 치합하는 제1구동기어(131f)가 장착된 제1모터(131e)를 설치한다. 상기 제1모터(131e)의 작동 제어는 제어부(14)에 의해 이루어짐으로써, X축을 기준으로 회전하는 카트리지장진부(131)의 각도 조절이 가능케 된다.
한편, 상기 보수제가 주입된 원통형의 카트리지(C)는, 원통형으로 된 케이스 일단부에 보수제 토출을 위한 배출부(C1)가 형성되고, 타단부에는 상기 케이스 내부에 주입된 보수제를 압출하기 위하여 케이스의 길이 방향으로 투입되는 압출판(C2)이 구비된 통상의 건축용 보수제 카트리지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 건축용 보수제 카트리지는 시중에서 판매되는 콘트리트 보수제, 시멘트 보수제, 실리콘 보수제 등 다양한 용도별 또는 성분별로 시판되는 제품을 사용할 수 있다.
상기 압출부(132)는, 제2구동수단에 의해 상기 카트리지를 압착하여 보수제가 압출되게 한다.
상기 제2구동수단은, 상기 압출부(132)에 제2기어(132a)를 설치하고, 상기 카트리지장진부(131) 일측에는 상기 제2기어(132a)와 치합하는 제2구동기어(132c)가 장착된 제2모터(132b)를 설치한다.
상기 제2모터(132b)의 작동 제어는 제어부(14)에 의해 이루어짐으로써, 상기 압출부(132)가 상기 카트리지장진부(131)의 길이(Y축) 방향으로 전진 또는 후진하게 된다.
따라서 카트리지장진부(131)에 카트리지가 장진된 상태에서 압출부(132)의 선단부가 카트리지장진부(131) 내측으로 전진하면, 카트리지장진부(131)에 장착된 카트리지(C) 후방으로 투입되어 카트리지 후단의 압출판(C2)이 압출부(132)에 의해 가압되면서, 카트리지의 선단으로 보수제가 압출된다.
상기 압출부(132)는 상기 카트리지장진부(131)의 후측에 설치되어, 압출부(132)의 선단부가 상기 카트리지장진부(131) 후측에서 상기 장착홈(131b)에 장착된 카트리지(C) 후방으로 투입되어 카트리지의 압출판(C2)을 가압함으로써, 카트리지의 전방에 형성된 배출부(C1)를 통해 보수제가 배출된다.
상기 노즐부(133)는, 상기 카트리지장진부(131) 전방에 설치되어, 상기 압출부(132)에 의해 카트리지에서 압출되는 보수제가 노출되는 토출구(133a)를 포함한 토출경로(133b)를 제공한다.
상기 노즐부(133)는, 제3구동수단에 의해 회전 가능케 상기 카트리지장진부(131)의 선단부에 힌지 결합할 수 있다.
상기 제3구동수단은, 노즐부(133) 일측에 제3기어(133c)를 구비하며, 상기 카트리지장진부(131) 일측에는 상기 제3기어(133c)와 치합하는 제3구동기어(133e)가 장착된 제3모터(133d)를 설치함으로써, 노즐부(133)가 X축을 기준으로 회전 가능케 된다.
상기 제3모터(133d)의 작동 제어는 제어부(14)에 의해 이루어짐으로써, X축을 기준으로 회전하는 노즐부(133)의 각도 조절이 가능케 된다.
상기 노즐부(133)가 상기 카트리지장진부(131)의 선단부에 회전 가능케 설치되는 경우에, 카트리지장진부(131)와, 노즐부(133) 간에는 카트리지에서 압출되는 보수제의 이동 경로 제공을 위한 플랙시블한 호스(133f)를 구비하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 토출구(133a)의 형상은 원형, 또는 정방형으로 형성하는 것이 바람직할 것이나, 이에 한정하는 것은 아님을 미리 밝혀둔다.
도 8의 (가)는 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 또 다른 실시 예에 따른 노즐부 구조를 나타낸 측면 단면도이고, (나)는 상기 (가)의 노즐부에 의해 보수제가 도포되는 상태를 나타낸 예시도이다.
도 8를 참조하여 설명한다.
상기 토출구(133a) 일측에는, 노출되는 보수제를 얇게 펴 바르는 블레이드(134)를 더 구비할 수 있다.
상기와 같이 토출구(133a) 일측에 블레이드(134)를 형성함에 있어서, 토출구(133a)의 방향은 한정하지 않으나, 통상적으로 구조물의 수직면에 대한 유지, 보수가 수평면에 대한 유지, 보수보다 더 빈번하므로, 수직면에 보수제를 도포할 때, 보수제를 얇게 펴 바르는 것이 용이하도록, 토출구(133a)의 방향은 상방으로 형성하고, 상기 토출구(133a)에서 토출된 보수제가 전방으로 안내되도록 토출구(133a) 후방으로 블레이드(134)를 형성하는 것이 바람직하다.
상기 노즐부(133)의 선단부에는 가로 방향으로 긴 장방형으로 되어, 상방으로 개구된 토출구(133a)를 형성하고,
상기 토출구(133a) 후방에는 힌지부(133g)를 형성하며,
상기 토출구(133a)에서 토출되는 보수제의 토출 각도를 제어하는 판상으로 된 블레이드(134) 일측의 회동부(134a)를 상기 힌지부(133g)에 각도 조절 가능케 힌지 결합하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 블레이드(134)는, 상기 노즐부(133)에서 회동 가능케 힌지 결합하여 블레이드(134)의 각도 조절이 가능케 하는 것도 가능함을 미리 밝혀둔다.
상기 블레이드(134)를 이용함으로써, 토출구(133a)를 통해 토출되는 보수제가 균열부(B)에 도포될 때, 도 8의 (나)와 같이 도포면(8)을 가압하여 얇게 펴 바르는 것이 가능하다.
도 9의 (가)는, 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 바람직한 실시 예에 따른 노즐부가 작업면에 이격되어 보수제가 도포되는 상태를 나타낸 측면 단면도이고, (나)는 접촉센서의 작업면과 접촉에 의해 보수제가 도포되는 상태를 나타낸 측면 단면도이다.
도 9를 참조하여 설명한다.
상기 노즐부(133)에서 토출되는 보수제를 작업면의 균열부에 도포함에 있어서, 도 9의 (가)와 같이 노즐부(133)가 작업면에 이격된 상태로 보수제를 도포하면, 보수제가 두껍게 도포된다.
반면 도 9의 (나)와 같이 노즐부(133)가 작업면에 근접한 상태로 보수제를 도포하면, 보수제가 얇게 도포된다.
한편, 상기 노즐부(133)에는 균열부가 형성된 작업면과 접촉하여, 상기 압출부(132)의 작동을 자동 제어하는데 있어서 필요한 트리거신호를 제공하는 접촉센서(135)를 더 구비할 수 있다.
즉, 상기 노즐부(133)가 고층 구조물에서 균열이 발생한 작업면에 근접하여, 상기 접촉센서(135)가 작업면에 밀착되었을 때, 트리거신호가 상기 제어부(14)로 제공되어 압출부(132)의 작동이 자동으로 이루어짐으로써, 접촉센서(135)가 작업면에 밀착되는 동안에 보수제가 자동 토출되어 균열부에 도포되게 할 수 있다.
따라서, 상기와 같이 접촉센서(135)가 작업면에 밀착됨으로써, 보수제가 자동 토출되는 동안에는 조종자는 보수제 토출을 위한 별도의 조작을 수행할 필요가 없게 되어 드론(1)의 조작이 보다 용이하게 된다.
상기 제어부(14)는, 드론을 제어하는 조종기의 조작에 따라 상기 비행체(11)와, 카메라부(12)와, 보수장치부(13)의 작동 제어를 위한 제어신호를 출력한다.
상기 제어부(14)의 제어신호 출력은 조종기의 조작에 의한 수동제어 뿐만 아니라, 내부에 설치된 프로그램에 의해 일정한 조건을 만족할 때, 필요한 제어신호를 자동 출력하는 자동제어도 가능함은 물론이다.
일예로서, 비행체(11)의 수동 비행제어 시, 드론을 제어하는 조종기에서 전송되는 조종값에 따라, 비행체(11)에 구비된 전기모터에 의해 구동되는 4개 내지 12개의 로터의 회전 속도를 각각 제어함으로써, 비행체(11)의 비행과 자세가 제어된다.
반면, 비행체(11)의 자동 비행제어 시, 제어부(14)에 내장된 프로그램에 의해 비행체(11)의 수직 이착륙, 정지 비행, 정축 비행 등 다양한 방식의 비행과, 비행체(11)의 자세 제어가 자동으로 이루어진다.
또 다른 예로서, 상기 보수장치부(13)의 수동제어 시 드론을 제어하는 조종기에서 전송되는 조종값에 따라, 보수장치부(13)의 각도나, 보수제의 토출이 제어된다.
반면, 보수장치부(13)의 자동 제어 시 보수장치부(13)의 각도나 보수제의 토출이 자동 제어된다.
이때 보수제의 토출 자동 제어는, 상기 접촉센서(135)가 제어부(14)에 제공하는 신호를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 무선통신부(15)는, 무선 통신을 통해 상기 조종기(2)의 데이터 교환을 수행한다.
즉, 무선통신부(15)는 상기 비행체(11)의 비행 및 자세 제어를 위해 비행체(11)에 설치된 센서부에서 센싱된 각종 센싱값(가속도, 각속도, GPS) 및, 카메라부(12)에 의해 촬영된 영상 데이터 등을 조종기(2)로 전송한다.
또한, 상기 조종기(2)에서 전송되는 비행동력부(111), 카메라부(12)에 대한 조종값을 수신하여 상기 제어부(14)에 제공함으로써 비행체(11), 카메라부(12)의 동작 제어가 이루어진다.
도 10은 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 작업면측정부를 나타낸 측면 예시도이다.
도 10을 참조하여 설명한다.
상기 비행체(11)에는, 고층 구조물에 있어서 균열이 발생한 작업면까지의 거리와, 작업면의 경사도를 측정하여 제어부(14)에 제공하는 작업면측정부(16)를 더 구비하여 비행체(11)와 작업면 간의 거리와, 보수장치부(13)의 각도가 상기 제어부(14)에 의해 자동 제어되게 할 수 있다.
상기 작업면측정부(16)는, 비행중인 비행체(11)와 작업면 간의 거리 측정뿐만 아니라, 작업면의 경사도 측정을 위하여 수직 방향 소정 간격으로 이격된 복수의 광측정모듈(161)을 구비한다.
그리하여 각 광측정모듈(161)에 형성된 발광소자에서 발진되어 수광소자에서 측정광이 검지된 시간을 계산함으로써, 비행체(11)와 작업면 간의 거리 측정뿐만 아니라, 복수의 광측정모듈(161)의 검지 시간차를 통해 작업면의 경사도 측정이 가능하다.
상기 작업면측정부(16)는, 비행체(11)와 작업면 간의 거리의 측정을 위하여 비행체(11) 전면에 설치하는 것이 바람직하다.
상기 작업면측정부(16)에 의해 측정된 비행체(11)와 작업면 간의 거리값은, 상기 제어부(14)에 제공되어, 비행체(11)가 정지비행 또는 자동비행을 위한 제어에 활용된다.
또한, 작업면측정부(16)에 의해 측정된 작업면의 경사도는, 상기 제어부(14)에 제공되어 상기 보수장치부(13)의 각도를 자동 제어하거나, 보수제의 토출을 자동 제어하는데 활용된다.
도 11은 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 보수장치부가 불연속 틸팅되면서 보수제를 도포하는 상태를 나타낸 예시도이고, 도 12는 본 발명의 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론의 보수장치부가 연속 틸팅되면서 보수제를 도포하는 상태를 나타낸 예시도이다.
도 11 내지 도 12를 참조하여 설명한다.
고층 구조물에 형성된 균열부에 보수제를 도포하여 균열부에 대한 유지 보수를 수행함에 있어서, 두 가지의 작업 방식으로 구분할 수 있다.
먼저 도 11과 같이 보수장치부(13)의 각도를 소정 각도로 고정한 상태에서 균열부에 보수제를 도포하는 경우에, 드론을 조종하는 조종자는 조종기의 조작을 통해 드론의 비행 제어와, 보수제의 토출 제어를 수행한다.
이때, 보수제의 토출 제어는, 상기 노즐부(133)에 설치된 접촉센서(135)가 제공하는 트리거신호를 이용해 보수제의 토출이 자동 제어되게 하는 것도 가능하다.
따라서 보수장치부(13)의 각도를 소정 각도로 고정한 상태로 보수제를 균열부에 도포하는 경우에는 균열부가 형성된 작업면의 경사도에 따라 보수장치부(13)의 각도를 수동 제어를 통해 조작하는 것이 필요하다.
반면, 도 12는 보수장치부(13)의 각도가 자동 제어되면서 보수제의 도포가 이루어지는 것을 나타낸 것이다.
즉, 드론이 작업면에 근접하여 비행하는 동안, 작업면측정부(16)에 의해 측정된 작업면의 경사도가 제어부(14)에 제공됨으로써, 드론이 비행하는 동안 보수장치부(13)의 각도가 작업면의 경사도에 대하여 직각이 되도록 자동 제어된다.
따라서, 드론을 조종하는 조종자는 조종기의 조작을 통해 드론의 비행 제어와, 보수제의 토출 제어를 수행하거나, 비행 제어만 수행하고, 보수제의 토출 제어는 자동으로 이루어지도록 함으로써 수직면, 경사면, 수평면 등 다양한 경사도가 이어지게 형성된 작업면에 대한 보수제 도포 작업을 연속적으로 수행할 수 있게 된다.
이상은 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 설명한 것으로서, 본 발명은 위에서 설명한 실시 예에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하며, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
A: 고층 구조물 B: 균열부
C: 카트리지 C1: 배출부
C2: 압출판 1: 드론
11: 비행체 12: 카메라부
13: 보수장치부 131: 카트리지장진부
132: 압출부 133: 노즐부
14: 제어부 141: 비행제어부
142: 카메라부제어부 143: 보수장치제어부
15: 무선통신부 16: 작업면측정부
2: 조종기

Claims (10)

  1. 비행동력부(111)를 구비한 비행체(11)와, 영상을 촬영하는 카메라부(12)와, 상기 비행체(11)와 카메라부(12)의 작동을 제어하는 제어부(14)와, 조종기(2)와 통신을 수행하는 무선통신부(15)를 구비하여 원격으로 조정이 이루어지는 드론에 있어서,
    고층 구조물의 균열부에 보수제를 도포하는 각도 조절 가능한 보수장치부(13)를 상기 비행체(11)에 구비한 것을 특징으로 하는 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보수장치부(13)는,
    보수제가 주입된 카트리지가 장탈착되며, 제1구동수단에 의해 각도 조절 가능케 상기 비행체(11)에 힌지 결합된 카트리지장진부(131);
    제2구동수단에 의해 상기 카트리지를 압착하여 보수제가 압출되게 하는 압출부(132);
    상기 카트리지장진부(131) 전방에 설치되어, 상기 압출부(132)에 의해 카트리지에서 압출되는 보수제가 토출되는 토출구(133a)를 포함한 토출경로(133b)를 제공하는 노즐부(133);를 포함하는 것을 특징으로 하는 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론.
  3. 제2항에 있어서
    상기 제1구동수단은,
    카트리지장진부(131)의 후단부 일측에는 제1기어(131d)를 구비하고, 상기 비행체(11) 일측에는 상기 제1기어(131d)와 치합하는 제1구동기어(131f)가 장착된 제1모터(131e)를 설치하여 카트리지장진부(131)가 X축 기준으로 회전되게 하는 것을 특징으로 하는 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론.
  4. 제2항에 있어서
    상기 제2구동수단은,
    상기 압출부(132)에 제2기어(132a)를 설치하고, 상기 카트리지장진부(131) 일측에는 상기 제2기어(132a)와 치합하는 제2구동기어(132c)가 장착된 제2모터(132b)를 설치하여, 압출부(132)가 전후로 슬라이딩 되게 하는 것을 특징으로 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론.
  5. 제2항에 있어서
    상기 노즐부(133)는,
    제3구동수단에 의해 회전 가능케 상기 카트리지장진부(131)의 선단부에 힌지 결합하는 것을 특징으로 하는 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론.
  6. 제5항에 있어서
    상기 제3구동수단은,
    노즐부(133) 일측에 제3기어(133c)를 구비하며, 상기 카트리지장진부(131) 일측에는 상기 제3기어(133c)와 치합하는 제3구동기어(133e)가 장착된 제3모터(133d)를 설치하고,
    카트리지장진부(131)와, 노즐부(133) 간에는 카트리지에서 압출되는 보수제의 이동 경로 제공을 위한 플랙시블한 호스(133f)를 구비하여, 노즐부(133)가 X축을 기준으로 회전하게 하는 것을 특징으로 하는 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 노즐부(133)의 선단부에는 가로 방향으로 긴 장방형으로 되어, 상방으로 개구된 토출구(133a)를 형성하고,
    상기 토출구(133a) 후방에는 힌지부(133g)를 형성하며,
    상기 토출구(133a)에서 토출되는 보수제의 토출 각도를 제어하는 판상으로 된 블레이드(134) 일측의 회동부(134a)를 상기 힌지부(133g)에 각도 조절 가능케 힌지 결합하여 토출되는 보수제를 얇게 펴 바를 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론.
  8. 제2항에 있어서
    상기 노즐부(133)에는, 균열부가 형성된 작업면과 접촉하여, 상기 압출부(132)의 작동을 자동 제어하는데 있어서 필요한 트리거신호를 제공하는 접촉센서(135)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 비행체(11)에는, 고층 구조물에 있어서 균열이 발생한 작업면까지의 거리와, 작업면의 경사도를 측정하여 제어부(14)에 제공하는 작업면측정부(16)를 더 구비하여 비행체(11)와 작업면 간의 거리와, 보수장치부(13)의 각도가 상기 제어부(14)에 의해 자동 제어되게 하는 것을 특징으로 하는 크랙 유지 보수를 위한 틸팅 보수장치를 구비한 드론.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 작업면측정부(16)는, 수직 방향 소정 간격으로 이격된 복수의 광측정모듈(161)을 구비하여,
    상기 각 광측정모듈(161)에 형성된 발광소자에서 발진되어 수광소자에서 측정광이 검지된 시간차를 계산하여 작업면의 경사도를 측정하는 것을 특징으로 하는 틸팅 보수장치를 구비한 드론.
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