KR20200000298A - 무인비행체를 이용한 cctv촬영기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수평방향 이동을 위한 프로펠러가 구비되는 무인 비행체에 관한 것으로, 몸체와, 몸체의 둘레를 따라 방사형으로 연장되는 복수 개의 제1 아암과, 제1 아암의 단부에 장착되며 수직비행을 위한 추력을 발생시키는 제1 프로펠러와, 몸체의 일측에서 몸체의 외측으로 연장되는 제2 아암, 및 제2 아암의 단부에 장착되며 수평비행을 위한 추력을 발생시키는 제2 프로펠러를 포함한다

Description

무인비행체를 이용한 CCTV촬영기{CCTV camera using unmanned aerial vehicle}

본 발명은 항공 촬영 등을 하는데 활용되는 무인 비행체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수평방향 이동을 위한 프로펠러가 구비되는 무인 비행체에 관한 것이다

최근, 무인 비행체에 대한 기술개발이 활성화되고 있는데, 무인 비행체는 접근이 쉽지 않은 지역의 항공영상 정보를 제공할 수 있고, 정찰이나 감시 임무를 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 물류 운반의 임무도 수행할 수 있어 산업 전반에 걸쳐 그 활용 가치가 증대되고 있기 때문이다

종래의 무인 비행체에 대한 특허문헌은 다수 공지되어 있으며, 그 예로 한국등록특허 제10-1042200호(특허문헌1), 한국등록특허 제10-1340409(특허문헌 2) 등이 있다

일반적으로 종래의 무인 비행체는 중앙의 몸체와, 몸체의 둘레를 따라 방사상으로 연장되는 복수 개의 암과, 각각의 암의 단부에 장착되는 복수 개의 프로펠러를 포함하여 구성된다

이때, 무인 비행체의 프로펠러는 수직 이착륙을 위해 지면에 수직하게 장착되며, 따라서 무인 비행체가 이륙 후 수평 방향으로 이동하기 위해서는 몸체를 진행 방향으로 약 45°~ 50° 정도 기울인 상태가 되어야만 수평 이동이 가능하다

그런데, 몸체가 이처럼 진행 방향으로 기울게 되면, 몸체의 하부에 장착된 영상 촬영용 카메라의 앵글에 암이나 프로펠러가 잡히게 되어, 진행 방향의 촬영이 불가능하거나, 깨끗한 영상을 얻지 못하게 되는 문제가 있다

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 몸체의 기울어짐 없이 수평비행이 가능한 무인비행체를 제공함에 목적이 있다

본 발명의 다른 목적은 수평비행을 위한 추진부를 가진 무인 비행체를 제공함에 있다

본 발명의 또 다른 목적은 안정적인 자세로 수평비행이 가능한 무인 비행체를 제공함에 있다

전술한 본 발명의 목적은, 몸체와, 몸체의 둘레를 따라 방사형으로 연장되는 복수 개의 제1 아암과, 제1 아암의 단부에 장착되며 수직비행을 위한 추력을 발생시키는 제1 프로펠러와, 몸체의 일측에서 몸체의 외측으로 연장되는 제2 아암, 및 제2 아암의 단부에 장착되며 수평비행을 위한 추력을 발생시키는 제2 프로펠러를 포함하는 무인 비행체를 제공함에 의해 달성될 수 있다

본 발명의 바람직한 특징에 의하면, 제1 프로펠러는 지면과 수직한 회전축을 갖고, 제2 프로펠러는 지면과 평행한 회전축을 가질 수 있다

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 제2 아암은 제1 아암과 [0013] 동일 평면상에 배치될 수 있다

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 제2 아암은 인접하는 한 쌍의 제1 아암 사이로, 제1 아암보다 더길게 연장될 수 있다

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 제1 아암의 단부에 결합되는 한 쌍의 제1 결합블록과, 제1 결합블록의 상측에 결합되는 브래킷과, 브래킷의 상측에 결합되는 제1 구동모터를 더 포함하며, 제1 프로펠러가 제1구동모터의 회전축에 결합될 수 있다

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 제2 아암의 단부에 결합되는 제2 결합블록과, 제2 결합블록의 단부에 결합되는 제2 구동모터를 더 포함하며, 제2 프로펠러가 제2 구동모터의 회전축에 결합될 수 있다

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 몸체를 사이에 두고 제2 아암과 대향하는 제1 아암의 일측에 밸런스 웨이트가 구비될 수 있다

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 제2 아암과 직교하도록 몸체의 외측으로 연장되는 제3암과, 제3 암의 단부에 장착되며 제1 프로펠러의 추력 방향에 수직한 방향으로 추력을 발생시키는 제3 프로펠러를 더 포함할수 있다

본 발명에 따른 무인 비행체에 의하면, 비행시 몸체의 기울어짐 없이 수평방향 이동이 가능하므로, 몸체 하부에 장착된 카메라의 앵글에 암이나 프로펠러가 잡히는 것을 방지하여 깨끗한 촬영 화면을 얻을 수 있다

또한, 본 발명에 따른 무인 비행체에 의하면, 수평비행의 조작이 용이하여 어려운 조종기술 없이도 안정적인 자세로 비행할 수 있다

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 평면도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 저면도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 분해 사시도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인 비행체의 평면도
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무인 비행체의 평면도

이하에서는 본 발명의 실시예에 관하여 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다 다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다 그리고 본 발명의 여러 실시예를 설명함에 있어서, 동일한 기술적 특징을 갖는 구성요소에 대하여는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다

실시예도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 저면도이다

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(10)는 몸체(20)와, 몸체(20)의 둘레를 따라 방사상으로 연장 형성되는 복수 개의 제1 아암(30)과, 제1 아암(30)의 끝단부에 구비되는 복수 개의 제1 프로펠러(40)를 포함한다

이때, 몸체(20)에는 전원부(미도시)와 제어부(미도시) 등을 비롯한 각종 부품과, 영상 촬영용 카메라(미도시)가 장착되며, 제1 프로펠러(40)는 지면에 수직하게 설치되어, 몸체(20)의 이륙시 수직 상승을 위한 추력을 제공한다

본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(10)는 이륙 후 몸체(20)나 제1 프로펠러([0027] 40) 회전축의 기울어짐 없이도 일 방향으로 수평비행이 가능한데, 이를 위해 몸체(20)의 일측으로부터 제2 아암(50)이 연장되고, 제2 아암(50)의 단부에 제2 프로펠러(60)가 구비된다

제2 프로펠러(60)의 회전축은 지면과 평행하게 설치되며, 따라서 제2 프로펠러(60) 회전시 몸체(20)는 제2 프로펠러(60)로부터 발생되는 추력에 의해 제2 아암(50)의 길이 방향을 따라 수평 이동하게 된다

이때, 제1 프로펠러(40)와 제2 프로펠러(60)가 회전중에 서로 간섭되는 것을 방지하기 위해, 제2 아암(50)이 몸체(20)로부터 연장된 길이는 제1 아암(30)이 몸체(20)로부터 연장된 길이보다 더 긴 것이 바람직하다 즉, 제2프로펠러(60)는 제1 프로펠러(40)의 외측에 위치하는 것이 바람직하다 이처럼 제2 프로펠러(60)가 제1 프로펠러(40)의 외측에 위치하게 되면 제2 프로펠러(60)의 길이 등 규격을 더 크게 하여 수평비행에 필요한 추력을 충분히 확보할 수 있게 되는 장점도 있다

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 분해 사시도이다

도 4에 도시된 바와 같이, 몸체(20)는 상하 방향으로 소정 간격 서로 이격하는 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(22)를 포함한다 본 발명의 실시예는 원판 형태의 제1,제2 플레이트(21,22)를 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 필요에 따라 다양한 형태의 플레이트로 이루어질 수 있다

몸체(20)의 중량 저감을 위해 제1,제2 플레이트(21,22)는 경량 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 소정의 내구성도 보유할 필요가 있다 예컨대, 제1,제2 플레이트(21,22)의 재질로는 카본이 적용될 수 있고, 그 외에도 알루미늄 등 강성이 우수하고 가벼운 금속 재질이 적용될 수 있다

제1 플레이트(21) 상에는 전원부와 제어부 등을 비롯한 각종 부품이 장착될 수 있으며, 제2 플레이트(22)의 하부에는 항공 촬영을 위한 카메라가 장착될 수 있다

이때, 제1 플레이트(21) 상에 장착된 각종 부품을 보호하기 위해, 예컨대 반구형의 상부캡(미도시)이 제1 플레이트(21)의 상측에 결합될 수 있다 또한, 제2 플레이트(22) 하부의 카메라를 보호하기 위해, 반구형의 하부캡(미도시)이 제2 플레이트(22)의 하측에 결합될 수 있다 물론, 상부캡과 하부캡의 규격 및 구체적인 형태는 필요에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 이때 하부캡은 카메라의 영상 촬영을 위해 투명한 재질로 이루어지는 것이바람직하다

이상, 본 발명의 일 실시예와 관련하여 몸체(20)의 구조 및 형태에 관하여 설명하였으나, 반드시 그것으로 한정되는 것은 아니며, 전술한 구조 및 형태 외에도 일반적으로 무인 비행체에 적용되고 있는 몸체에 관한 기술적 구성은 당연히 본 발명에도 그대로 적용될 수 있다

몸체(20)의 둘레를 따라 복수 개의 제1 아암(30)이 방사상으로 장착된다 이때, 복수 개의 제1 아암(30)의 일측단부가 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(22) 사이에 삽입·결합되며, 제1 아암(30)은 몸체(20)와 마찬가지로 카본이나 알루미늄 등 강성을 가지고 가벼운 다양한 재질로 이루어질 수 있다

또한, 제1 아암(30)은 속이 빈 중공 파이프 형태로 형성되는 것이 바람직한데, 이는 제1 아암(30)의 경량화에 기여하는 한편, 제1 아암(30)의 끝단부에 설치되는 제1 프로펠러(40)의 회전 제어를 위해 배선이 연결되는 통로를 제공하는 역할도 한다

몸체(20)의 외측으로 연장된 제1 아암(30)의 끝단부에는 제1 프로펠러(40)와, 제1 프로펠러(40)의 회전 구동을 위한 제1 구동모터(41)가 장착된다 이를 위해 먼저, 제1 아암(30)의 끝단부 외주면에 서로 이격하는 한 쌍의 제1 결합블록(31)이 끼움 결합되고, 제1 결합블록(31)의 상측에 평판 형태의 브래킷(34)이 수평하게 결합되며,브래킷(34)의 상측에 회전축이 지면에 대하여 수직하도록 제1 구동모터(41)가 장착된다

제1 결합블록(31)은 제1 아암(30)을 사이에 두고 상하 방향에서 서로 결합하는 상부블록(32)과 하부블록(33)을 포함한다 상부블록(32)과 하부블록(33)은 각각 제1 아암(30)의 폭 방향 양측에 이격하는 한 쌍의 지지부(311)와, 한 쌍의 지지부(311)를 서로 연결하며 제1 아암(30)의 외주면 형상과 대응하는 곡면을 가지는 연결부(312)를 포함한다 이때, 상부블록(32)의 연결부(312)는 상측으로 볼록하게 형성되고, 하부블록(33)의 연결부(312)는 하측으로 볼록하게 형성되며, 상부블록(32)과 하부블록(33)은 상하 서로 대칭되는 형상이다

제1 결합블록(31)은 상,하부블록(32,33)의 연결부(312)가 제1 아암(30)의 끝단부 상측과 하측을 감싸면서, 상하방향으로 대향하는 지지부(311)가 서로 결합되어 제1 아암(30)의 외주면에 결합된다

브래킷(34)은 제1 아암(30)의 길이 방향을 따라 서로 이격하는 한 쌍의 상부블록([0041] 32)의 상측에 결합되며, 브래킷(34)의 상측에 제1 구동모터(41)와 함께 제1 프로펠러(40)가 장착된다 제1 구동모터(41)는 회전축이 지면에 대하여 수직하게 설치되며, 따라서 제1 구동모터(41)에 의해 제1 프로펠러(40)는 지면과 수평 방향으로 축회전하면서 지면 방향으로 추력을 발생시키게 된다

한편, 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(22) 사이로 삽입된 제1 아암(30)의 단부 역시, 복수 개의 제1 결합블록(31)에 의해 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(22)에 결합된다

이때, 제1 플레이트(21)는 상부블록(32)의 상측에 결합되며, 제2 플레이트(22)는 하부블록(33)의 하측에 결합된다 상부블록(32)과 하부블록(33)이 제1 아암(30)의 외주면을 둘러싸도록 상하 방향에서 서로 결합됨은 전술한바와 같으며, 도면에는 총 3개의 제1 결합블록(31)에 의해 제1 플레이트(21)와 제1 아암(30) 및 제2 플레이트(22)가 서로 결합된 예를 도시하고 있으나, 제1 결합블록(31)의 규격 및 개수는 필요에 따라 적절히 선택될 수있다

제2 아암(50)은 몸체(20)의 일측에서 몸체(20)의 외측으로 연장 형성된다 이때, 제2 아암(50)은 제1 아암(30)과 동일 평면상에 배치되는 것이 바람직하며, 인접하는 한 쌍의 제1 아암(30) 사이로 제1 아암(30)보다 더 길게 연장 형성되는 것이 바람직하다

제2 아암(50)은 제1 아암(30)과 마찬가지로 카본이나 알루미늄 등 강성을 가지고 가벼운 재질로서 속이 빈 중공파이프 형태로 이루어질 수 있으며, 제2 아암(50)의 일단은 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(22) 사이에 삽입·결합된다

[0046] 몸체(20)의 외측으로 연장된 제2 아암(50)의 타단에는 제2 프로펠러(60)와, 제2 프로펠러(60)의 회전 구동을 위한 제2 구동모터(61)가 장착된다 이를 위해, 제2 아암(50)의 끝단부 외주면에 제2 결합블록(51)이 결합되며,제2 결합블록(51)의 단부에 회전축이 제2 아암(50)의 길이 방향과 평행하도록 제2 구동모터(61)가 장착된다 이때, 제2 결합블록(51)은 내부에 중공이 형성된 블록 형태이며, 제2 결합블록(51)의 중공에 제2 아암(50)이 삽입·결합된다

제2 구동모터(61)의 회전축에 결합되는 제2 프로펠러(60)는, 제2 구동모터(61)의 작동에 의해 지면에 대하여 수직하게 축회전하며, 제2 아암(50)의 길이 방향으로 추력을 발생시킨다

한편, 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(22) 사이로 삽입된 제2 아암(50)의 일단은, 제1 아암(30)과 마찬가지로 복수 개의 제1 결합블록(31)에 의해 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(22)에 결합된다 도면에는 한 쌍의 제1결합블록(31)에 의해 제2 아암(50)의 일단이 제1 플레이트(21)와 제2 플레이트(22)에 결합된 예가 도시되어 있지만, 제2 아암(50)의 일단을 몸체(20)에 결합하기 위해 필요한 제1 결합블록(31)의 개수는 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다

전술한 바와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(10)는, 제1 구동모터(41) 작동시 제1 프로펠러(40)가 지면 방향으로 추력을 발생시켜 수직 방향으로 이륙하게 되며, 이륙 후에는 제2 구동모터(61) 작동에 의한 제2 프로펠러(60)의 회전에 의해 제2 아암(50)의 길이 방향으로 수평비행할 수 있다 이때, 제2 프로펠러(60)의 정/역회전에 따라 무인 비행체(10)가 전진/후진할 수 있음은 물론이다

따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 종래와 같이 수평비행을 위해 몸체(20)를 이동 방향으로 기울어지게 할필요가 없어, 몸체(20) 하부에 장착된 카메라 앵글에 제1 아암(30)이나 제1 프로펠러(40)가 비치는 것을 방지하여 깨끗한 영상을 얻을 수 있다

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 무인 비행체의 평면도이다

몸체(20)의 외측으로 제1 아암(30)이 방사상으로 연장 형성된 경우, 몸체(20)의 무게중심이 몸체(20)의 중심에 위치하게 되어 비행시 용이하게 균형을 맞출 수 있다

그런데, 전술한 바와 같이 몸체(20)의 일측에 제1 아암(30)보다 길게 제2 아암(50)이 연장 형성되고, 그 끝단부에 제2 구동모터(61)와 제2 프로펠러(60)가 장착되면, 몸체(20)의 무게중심이 제2 아암(50) 쪽으로 이동하게 되어 비행시 균형을 맞추기가 어렵고, 제1 프로펠러(40)의 회전속도를 각각 따로 제어할 필요가 있다

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 몸체(20)를 중심으로 제2 아암(50) 반대쪽의 제1 아암(30) 일측에 밸런스 웨이트(35)를 추가함으로써, 제1 프로펠러(40)의 회전속도를 제어하지 않고도 무인 비행체(10')의 균형을 용이하게 맞출 수 있게 된다

이때, 밸런스 웨이트(35)는 제1 아암(30)의 외주면 또는 중공 내부에 장착될 수 있으며, 그 무게와 장착 위치는 제1 프로펠러(40)의 추력 및 제2 아암(50)과의 무게 균형을 고려하여 선택될 수 있다 예컨대, 도 5에 도시된바와 같이, 제2 아암(50)의 반대편에 배치되며 서로 인접하는 한 쌍의 제1 아암(30)에 각각 밸런스 웨이트(35)

가 장착될 수 있다

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 무인 비행체의 평면도이다

본 발명의 또 다른 실시예로서, 도 6에 도시된 바와 같이 제2 아암(50)과 직교하는 방향으로 제3 아암(70)이 배치될 수 있다 이때, 제3 아암(70)의 단부에는 제3 결합블록(71)이 결합되고, 제3 결합블록(71)의 단부에 제3구동모터(81)가 설치되며, 제3 구동모터(81)의 회전축에 제3 프로펠러(80)가 장착되어 제3 구동모터(81)의 작동에 의해 지면에 수직한 방향으로 축회전하게 된다

전술한 실시예에서는 무인 비행체(10,10')가 제2 아암(50)의 길이 방향을 따라 이동 가능하지만, 본 발명의 또다른 실시예에 따른 무인 비행체(10")에 의하면, 제3 아암(70)의 길이 방향을 따라 수평비행하거나 대각선 방향으로도 수평비행할 수 있다

예컨대, 도 6에 도시된 실시예에서 제2 프로펠러(60)의 회전을 정지시키고 제3 프로펠러(80)를 회전시킴으로써,제3 아암(70)의 길이 방향을 따라 무인 비행체(10")를 수평 비행시킬 수 있다 또한, 제2 프로펠러(60)와 제3프로펠러(80)를 동시에 정/역회전시킴으로써 대각선 방향으로 수평 비행할 수 있으며, 이때 제2 프로펠러(60)와제3 프로펠러(80)의 회전 방향과 회전 속도를 각각 제어함으로써 다양한 방향으로 무인 비행체(10")의 수평비행을 구현할 수 있게 되는 것이다

이때, 도 5를 참조하여 전술한 밸런스 웨이트(35)가, 제2 아암(50)과 제3 아암(70)의 반대쪽 제1 아암(30)의 일측에 장착되는 것도 가능함은 물론이다

이상에서 본 발명의 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양하게 변형 실시할 수 있을 것으로 이해된다

10,10',10" : 무인 비행체
20 : 몸체
21 : 제1 플레이트
22 : 제2 플레이트
30 : 제1 아암
35 : 밸런스 웨이트
40 : 제1 프로펠러
50 : 제2 아암
60 : 제2 프로펠러
70 : 제3 아암
80 : 제3 프로펠러

Claims (1)

1. 청구항 1
   몸체;
   상기 몸체의 둘레를 따라 방사형으로 연장되는 복수 개의 제1 아암;
   상기 제1 아암의 단부에 장착되며, 수직비행을 위한 추력을 발생시키는 제1 프로펠러;
   상기 몸체의 일측에서 상기 몸체의 외측으로 연장되는 제2 아암; 및 상기 제2 아암의 단부에 장착되며, 수평비행을 위한 추력을 발생시키는 제2 프로펠러를 포함하는 무인 비행체
   청구항 2
   청구항 1에 있어서,
   상기 제1 프로펠러는 지면과 수직한 회전축을 갖고, 상기 제2 프로펠러는 지면과 평행한 회전축을 갖는 것을 특징으로 하는 무인 비행체
   청구항 3
   청구항 1에 있어서,
   상기 제2 아암은 상기 제1 아암과 동일 평면상에 배치되는 것을 특징으로 하는 무인 비행체
   청구항 4
   청구항 3에 있어서,
   상기 제2 아암은 인접하는 한 쌍의 제1 아암 사이로, 상기 제1 아암보다 더 길게 연장되는 것을 특징으로 하는 무인 비행체
   청구항 5
   청구항 1에 있어서,
   상기 제1 아암의 단부에 결합되는 한 쌍의 제1 결합블록과, 상기 제1 결합블록의 상측에 결합되는 브래킷과, 상기 브래킷의 상측에 결합되는 제1 구동모터를 더 포함하며, 상기 제1 프로펠러가 상기 제1 구동모터의 회전축에 결합되는 것을 특징으로 하는 무인 비행체
   청구항 6
   청구항 1에 있어서,
   상기 제2 아암의 단부에 결합되는 제2 결합블록과, 상기 제2 결합블록의 단부에 결합되는 제2 구동모터를 더 포함하며, 상기 제2 프로펠러가 상기 제2 구동모터의 회전축에 결합되는 것을 특징으로 하는 무인 비행체
   청구항 7
   청구항 4에 있어서,
   상기 몸체를 사이에 두고 상기 제2 아암과 대향하는 상기 제1 아암의 일측에 밸런스 웨이트가 구비되는 것을 특징으로 하는 무인 비행체
   청구항 8
   청구항 1에 있어서,
   상기 제2 아암과 직교하도록 상기 몸체의 외측으로 연장되는 제3암과,상기 제3 암의 단부에 장착되며 상기 제1프로펠러의 추력 방향에 수직한 방향으로 추력을 발생시키는 제3 프로펠러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는무인 비행체

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