KR20200018114A - 구조물의 구조안전진단용 드론 - Google Patents

구조물의 구조안전진단용 드론 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구조물의 구조안전진단용 드론에 관한 것으로서, 조종기(1a)에 의한 무선전파의 유도에 의해 조종이 이루어지는 무인비행체(1); 영구자석(212)의 회전에 따른 자력 제어를 이용해 철재 구조물에 탈부착되는 마그네틱베이스(21)와, 구조물의 구조안전진단을 위한 측정 데이터를 생성하는 센서부(22)를 구비한 센서모듈(2); 상기 무인비행체(1)에 구비되되, 무인비행체(1)와 상기 센서모듈(2)의 도킹 및 상기 마그네틱베이스(21)의 작동을 제어하는 도킹부(3);를 포함한다.
본 발명에 따르면, 센서모듈을 무인비행체를 이용하여 신속하고, 간편하며, 견고하게 설치 및 해체할 수 있게 됨으로써, 구조물에 대한 구조안전진단의 신속성과 안전성 및 정확성을 향상되는 효과가 있다.

Description

구조물의 구조안전진단용 드론{Drone for structural safety inspection of structures}
본 발명은 구조물의 구조안전진단용 드론에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대형 구조물의 구조안전진단에 사용되는 센서모듈을 무인비행체를 이용하여 신속하고, 간편하며, 견고하게 설치 및 해체할 수 있도록 함으로써, 구조물에 대한 구조안전진단의 신속성과 안전성 및 정확성을 향상시킬 수 있게 한 구조물의 구조안전진단용 드론에 관한 것이다.
기술이 진보함에 따라 건설산업에서의 설계시공준공유지해체에 이르기까지 전 과정을 통하여 발생하는 각종 안전사고의 형태는 보다 더 복잡, 다양화되었으며, 이는 건설 구조물의 공사품질유지관리상의 커다란 장해 요소로 작용하고 있다.
특히, 산업사회로 발전하는 과정에서 건설된 대형 구조물과 시설물들은 설계 및 시공 과정에서의 결함 또는 설계 당시에 고려하지 못하였던 각종 요인으로 인하여 구조 손상이 발생되며, 이러한 구조물들의 사용 기간이 경과함에 따라 점차 노후화됨으로써 그 안전성이 크게 위협을 받고 있다.
특히, 각종 운영 하중, 외부 물체에 의한 충격, 지진, 풍하중, 파랑 하중, 부식 등에 지속적으로 노출되는 교량, 댐, 발전소 등은 주요 사회기반시설물로서, 구조 손상에 의한 사고 발생 시, 막대한 경제적 피해뿐만 아니라, 심각한 인명 피해가 발생하기 때문에 사회기반시설물에 대한 구조안전진단은 구조물의 장기적인 안전성 및 작동성을 확보를 위해 필수적이다.
이에 따라 주요 사회기반시설물인 교량, 댐, 발전소 등과 같은 대형 구조물에 대한 주기적인 구조안전진단이 이루어지고 있으나, 교량의 주탑이나 현수케이블 등과 같이 점검자의 접근이 어려운 구조물의 경우에는 구조안전진단 수행에 상당한 위험과 어려움이 따르는 단점이 있을 뿐만 아니라, 구조안전진단 과정에서 점검자가 추락하는 사고도 종종 발생하는 단점이 있다.
또한, 대형 구조물에 대한 정기적인 구조안전진단에 필요한 인력과 자원의 부족 및 접근이 불가능한 시설물에 대한 점검의 어려움 등으로 인하여 점검주기가 제한되는 것이 현실이다.
그리하여 대형 구조물의 경우에는 안전사고 방지를 위해 주로 점검자에 의해 접근 가능한 지점에 대해서만 육안검사를 수행하는 등 구조안전진단이 형식적으로 이루어짐으로써, 사회기반시설물인 교량, 댐, 발전소 등 대형 구조물에 대한 정기적인 안전성과 작동성을 보장하기 어려운 실정이다.
그리하여 근래에는 대형 구조물의 구조안전진단을 위하여 구조물의 주요 부위에 변위 및 진동을 측정하는 센서를 부착함으로서, 센서에서 센싱된 센싱값을 이용해 구조물 특성치를 추정함으로써, 구조물의 구조안전진단을 수행하는 구조식별기법(System Identification: SID)이 활용되고 이다.
그런데, 위와 같은 종래의 구조식별기법에 의한 구조물의 구조안전진단을 위해서는 구조물의 주요 부분에 다수의 센서를 설치해야 하는데, 크기가 큰 대형 구조물인 경우에 센서의 설치 수가 증가함에 따라 그에 따른 설치비 및 운용비가 증가하는 단점이 있다.
그리하여 근래에는 대형 구조물의 구조 안전에 중요한 다수의 지점 중 제1지점에 탈부착 가능한 센서모듈을 부착하여 구조안전진단을 위한 센싱을 수행한 후, 탈착하여 센서모듈을 제2지점에 이동한 후 다시 부착하여 센싱을 수행하고, 다시 다음 지점으로 이동하는 방식이 적용되고 있다.
그러나 종래에는 상기와 같은 센서모듈의 탈부착 과정을 작업자가 직접 이동하여 수행함으로써, 대형 구조물의 경우에 작업자가 직접 이동하면서 센서모듈을탈부착하여 센싱값을 측정하는데 상당한 시간이 소요되는 단점이 있다.
또한, 교량의 주탑이나 현수케이블 등과 같이 점검자의 접근이 용이하지 않은 구조물 주요 부분의 경우에는 센서모듈을 부착하는 일 자체가 어려워 구조식별기법에 의한 구조물의 구조안전진단을 수행하기 곤란한 단점도 있다.
등록특허공보 제10-0858562호
본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로서, 구조물의 구조안전진단에 사용되는 센서모듈을 무인비행체에 탈부착 가능케 하여 무인비행체를 이용해 센서모듈을 구조물에 설치 및 해체 가능케 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 구조물의 구조안전진단에 사용되는 센서모듈이 구조물에 견고하게 부착되고, 간편하게 탈착되게 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 무인비행체를 이용해 다수의 센서모듈을 한꺼번에 운반하여, 다양한 위치 상에 개별적으로 설치하거나, 개별적으로 설치된 다수의 센서모듈을 해체하여 한꺼번에 회수 가능케 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론은,
조종기(1a)에 의한 무선전파의 유도에 의해 조종이 이루어지는 무인비행체(1);
영구자석(212)의 자력 제어를 이용해 구조물에 탈부착되는 마그네틱베이스(21)와, 구조물의 구조안전진단을 위한 데이터를 측정하는 센서부(22)를 구비한 센서모듈(2);
상기 무인비행체(1)에 구비되어, 무인비행체(1)와 상기 센서모듈(2)의 도킹 및 상기 마그네틱베이스(21)의 작동을 제어하는 도킹부(3);를 포함한다.
상기 마그네틱베이스(21)는,
저면에 자력부착부(211a)가 형성된 보디케이스(211);
상기 보디케이스(211)의 중심에서 회전 가능케 수평으로 설치되어 자극의 위치에 따라 자력부착부(211a)에 자력이 작용하게 하는 영구자석(212);
상기 보디케이스(211)의 전면으로 노출되도록 상기 영구자석(212)의 일단부에 결합되는 피니언(213);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 도킹부(3)는,
상기 마그네틱베이스(21)에 구비된 도킹암(211b)이 도킹 또는 언도킹되는 도킹홈(31);
상기 도킹홈(31)에 삽입된 상기 도킹암(211b)의 도킹 또는 언도킹을 제어하는 도킹제어부(32);
상기 마그네틱베이스(21)의 영구자석(212)의 회전을 제어하는 상기 마그네틱작동부(33);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 도킹제어부(32)는,
상기 도킹홈(31) 내부에 삽입된 도킹암(211b)을 가압 고정하는 록킹부재(322)가 구동축에 설치된 제1모터(321)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 록킹부재(322)는,
일측에 상기 도킹암(211b)을 가압하도록 록킹면(322a)이 형성되고,
타측에 상기 도킹암(211b)과 이격되도록 언록킹면(322b)이 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 마그네틱작동부(33)는,
구동기어(331a)를 구비한 제2모터(331);
상기 구동기어(331a) 및 상기 영구자석(212) 일단부에 형성된 피니언(213)에 각각 치합되는 래크기어(332a, 332b)가 형성되어, 상기 구동기어(331a)의 정, 역회전에 의해 승강하여 상기 영구자석(212)을 ON 위치 또는 OFF 위치로 회전시키는 승강로드(332);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무인비행체(1)의 기체(11)에는 상기 도킹부(3)의 탈부착이 가능하도록 다각홈 형태로 된 도킹포트(16)가 적어도 하나 이상 형성되고,
상기 도킹부(3)는 상기 도킹포트(16)에 삽입 설치되도록 다각형으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 도킹포트(16) 일측에는 도킹부(3)의 탈부착이 가능하도록 도킹부(3)를 고정하는 고정레버(17)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론은 구조안전진단에 사용되는 센서모듈을 무인비행체에 탈부착 가능케 하여, 무인비행체를 이용해 센서모듈을 구조물의 원하는 위치상으로 운반하여 설치 및 해체가 가능케 됨으로써, 대형 구조물의 구조안전진단에 사용되는 센서모듈의 설치 및 해체가 신속하고, 안전하게 이루어지는 효과가 있다.
또한, 구조물의 구조안전진단에 사용되는 센서모듈이 구조물에 견고하게 부착됨으로써, 구조물의 구조안전진단을 위한 센싱을 수행하는 과정에서 정확한 센싱값이 측정되어 구조물의 구조안전진단의 정확성과 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
또한 무인비행체를 이용해 다수의 센서모듈을 한꺼번에 운반하여, 다양한 위치 상에 개별적으로 설치하거나, 개별적으로 설치된 다수의 센서모듈을 해체하여 한꺼번에 운반 가능케 됨으로써, 다수의 센서모듈을 이용한 구조물의 구조안전진단이 신속하게 이루어지는 효과가 있다.
또한, 적은 인력으로도 대형의 건축 구조물에 대한 신속하고 안전하며 정확한 구조안전진단이 가능케 되어 교량, 댐, 발전소 등의 각종 사회기반시설물뿐만 아니라, 건축, 기계, 항공, 조선, 건설 등 산업전반에 걸친 구조안전진단에 활용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 저면 사시도.
도 3은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 도킹부 구성을 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 도킹제어부에 의한 도킹 상태를 나타낸 정면 단면도.
도 5는 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 도킹제어부에 의한 언도킹 상태를 나타낸 정면 단면도.
도 6은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 마그네틱작동부에 의한 자력 OFF 상태를 나타낸 정면 단면도.
도 7은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 마그네틱작동부에 의한 자력 ON 상태를 나타낸 정면 단면도.
도 8은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 또 다른 실시 예에 따른 도킹포트를 나타낸 사시도.
도 9는 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 또 다른 실시 예에 따른 다수의 도킹포트에 다수의 도킹부에 설치된 상태를 나타낸 사시도.
도 10은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 또 다른 실시 예에 따른 다수의 도킹부를 이용해 다수의 센서모듈을 철재 구조물에 부착하는 과정을 나타낸 예시도.
이하, 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 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 1은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 저면 사시도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한다.
본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론은 무인비행체(1), 센서모듈(2), 도킹부(3)를 포함한다.
상기 무인비행체(1)는, 조종기(1a)에 의한 무선전파의 유도에 의해 조종이 이루어지도록 기체(11), 비행동력부(12), 카메라부(13), 제어부(14), 무선통신부(15)를 구비한다.
상기 기체(11)는 무인비행체(1)의 동체로서, 다양한 소재 또는 형태로 형성되며, 크기나 형태는 한정하지 않음을 미리 밝혀둔다.
또한, 안정적인 이착륙을 위하여 기체(11) 하부에는 스키드(111)가 형성된 랜딩기어(112)를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 비행동력부(12)는 모터에 의해 구동되는 로터(121)를 구비함으로써, 로터(121)의 회전에 의해 비행을 위한 양력과 추력이 발생한다.
비행동력부(12)는 상기 기체(11)에서 돌출 형성된 다수의 암 외측 단부에 각각 형성하되, 무인비행체(1)의 형상이나, 중량, 용도에 따라서 그 수를 가감할 수 있다.
따라서 각 비행동력부(12)에 구비된 로터(121)의 회전 속도 제어를 통해 무인비행체(1)의 수직 이착륙, 정지 비행, 직선비행, 곡선비행 등 다양한 방식의 비행이 가능케 된다.
또한, 상기 무인비행체(1)의 비행을 위해서 비행 고도나, 비행 방향, 비행 속도 측정을 위한 가속도센서, 각속도센서 등을 구비함과 동시에, 무인비행체(1)의 위치 제어를 위한 GPS센서를 기체(11)에 구비하는 것이 바람직하다.
상기 비행동력부(12)를 이용한 무인비행체(1)의 비행 원리와, 무인비행체(1)의 비행을 위해 구비된 상기 각 센서의 작동 원리는 주지된 바, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 카메라부(13)는 무인비행체(1)를 제어하는 조종기(1a)의 명령에 의해 정지영상 또는 동영상을 촬영하여 영상 데이터를 생성하고, 저장한다.
따라서 카메라부(13)에는 영상 데이터의 생성 및 저장을 위한 영상 데이터 처리부와, 메모리부를 구비하는 것은 물론이며, 상기 메모리부는 장탈착이 가능케 하는 것이 바람직하다.
상기 카메라부(13)는 무인비행체(1)의 원활한 비행을 위한 보다 확대된 시야 확보를 위하여 적어도 하나 이상 설치할 수 있다.
상기 제어부(14)는, 무인비행체(1)를 제어하는 조종기(1a)의 조작에 따라 상기 비행동력부(12)와, 카메라부(13)의 작동 제어를 위한 제어신호를 출력한다.
이때, 제어신호의 출력은, 조종기(1a)의 조작에 의한 수동제어뿐만 아니라, 제어부(14) 내부에 사전 설치된 프로그램에 의해 일정한 조건을 만족할 때, 필요한 제어신호를 자동 출력하는 자동제어도 가능함은 물론이다.
상기 무선통신부(15)는, 무선 통신을 통해 상기 조종기(1a)와 데이터 교환을 수행한다.
즉, 무선통신부(15)는 상기 무인비행체(1)의 비행 및 자세 제어를 위해 비행동력부(12)의 작동 상태 및 무인비행체(1)에 설치된 각종 센서부에서 센싱된 센싱값(가속도, 각속도, GPS) 및, 카메라부(13)에 의해 촬영된 영상 데이터 등을 조종기(1a)로 전송한다.
또한, 상기 조종기(1a)에서 전송되는 비행동력부(12), 카메라부(13)에 대한 조종값을 수신하여 상기 제어부(14)에 제공함으로써 무인비행체(1)의 비행 제어 및 카메라부(13)의 동작 제어가 이루어진다.
상기 센서모듈(2)은, 철재 구조물의 구조안전진단을 위한 측정 데이터를 생성하기 위하여 마그네틱베이스(21), 센서부(22)를 포함한다.
상기 마그네틱베이스(21)는 보디케이스(211), 영구자석(212), 피니언(213)을 구비한다.
상기 보디케이스(211)는 상기 영구자석(212)의 자력을 이용해 철재 구조물 표면에 견고하게 부착 가능하도록 저면에 자력부착부(211a)가 형성된다.
또한, 보디케이스(211)의 상부에는 암나사부가 형성되어, 센서모듈(2)을 상기 도킹부(3)에 도킹하기 위한 도킹암(211b)이 탈부착 가능케 나사 결합된다.
상기 영구자석(212)은 실린더 형상으로 형성되어 상기 보디케이스(211)의 중심에서 회전 가능케 수평으로 설치됨으로써, 영구자석(212)의 회전에 의한 자극의 위치에 따라 자력부착부(211a)에 자력이 작용하여 보디케이스(211)가 철재 구조물 표면에 자력으로 견고하게 부착된다.
상기 피니언(213)은 상기 보디케이스(211)의 전면으로 노출되도록 상기 영구자석(212)의 일단부에 결합된다.
상기 마그네틱베이스(21)는 간단한 구조로서 잔고장이 없고, 전원 공급이 불필요하며, 복잡한 설치 작업 없이도 영구자석(212)의 강력한 자력의 효율적인 제어를 통해 철재 구조물 표면에 신속하고 견고하게 부착 가능할 뿐만 아니라, 영구자석(212)을 회전시키는 간단한 동작만으로도 부착되었던 구조물에서 간편하게 탈착 가능케 된다.
상기 센서부(22)는 상기 보디케이스(211) 상부에 나사 결합된 도킹암(211b) 일측에 형성된다.
상기 센서부(22)는 구조물의 변위, 속도, 가속도, 주파수응답, 고유진동수 등 구조물의 구조안전진단에 사용되는 각종 측정값의 측정을 위한 센서를 구비하고, 상기 센서에 의해 측정된 측정값을 무선으로 전송하는 무선통신수단을 구비하는 것이 바람직하다.
따라서 상기 마그네틱베이스(21)가 철재 구조물 표면에 견고하게 부착된 상태에서, 상기 센서부(22)가 철재 구조물의 구조안전진단에 사용되는 각종 진단값을 측정한 후, 그 측정된 값을 무선통신수단을 통해 구조안전진단시스템(도시하지 않음)으로 전송하면, 구조안전진단시스템은 해당 철재 구조물에 대하여 사전 저장된 기준값과, 센서부(22)에서 측정된 측정값을 비교 분석하여 해당 철재 구조물에 대한 구조안전진단 판정을 내리게 된다.
도 3은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 도킹부 구성을 나타낸 사시도이고, 도 4는 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 도킹제어부에 의한 도킹 상태를 나타낸 정면 단면도이며, 도 5는 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 도킹제어부에 의한 언도킹 상태를 나타낸 정면 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하여 설명한다.
상기 도킹부(3)는 상기 무인비행체(1)에 구비되되, 상기 마그네틱베이스(21)의 작동 및 무인비행체(1)와 상기 센서모듈(2)의 도킹을 제어하기 위하여, 도킹홈(31), 도킹제어부(32), 마그네틱작동부(33)를 포함한다.
상기 도킹홈(31)은 상기 센서모듈(2)의 도킹 또는 언도킹을 위하여 센서모듈(2)의 마그네틱베이스(21)에 구비된 도킹암(211b)이 삽입 또는 배출된다.
상기 도킹홈(31)은 하단부에 형성된 입구가 넓고, 상부로 갈수록 좁아지는 깔때기형으로 형성됨으로써, 상기 도킹암(211b)의 도킹을 위한 원활한 삽입이 가능케 됨과 동시에, 도킹 과정에서 도킹암(211b)의 위치가 도킹홈(31)의 중심부에 자동으로 맞춰지게 된다.
또한, 도킹암(211b)이 도킹홈(31)에서 배출되는 언도킹 시 도킹암(211b)의 원활하고 신속한 배출이 가능케 된다.
따라서 도킹암(211b)의 상단부 형상은 상기 도킹홈(31)의 상단부 형상과 동일한 원추형으로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 도킹제어부(32)는 상기 도킹홈(31) 일측에 구비되어 상기 도킹암(211b)의 도킹 또는 언도킹을 제어하기 위해 록킹부재(322)가 구동축에 설치된 제1모터(321)를 포함한다.
상기 제1모터(321)는 세로 방향으로 설치되며, 상기 무인비행체(1)를 조종하는 조종기(1a)에 의해 원격 제어된다.
상기 록킹부재(322)는 상기 제1모터(321)의 구동축에 설치되되, 일측에는 상기 도킹암(211b)을 가압하도록 록킹면(322a)이 형성되고, 타측에는 상기 도킹암(211b)과 이격되도록 언록킹면(322b)이 형성된다.
따라서 상기 록킹부재(322)는 평면상 상기 록킹면(322a)은 제1모터(321)의 구동축에서 먼 거리에 형성되고, 상기 언록킹면(322b)은 상기 록킹면(322a)에 비해 상대적으로 제1모터(321)의 구동축에서 가까운 거리에 형성되어 전체적으로 캠 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리하여 도 4와 같이 상기 도킹홈(31)에 상기 센서모듈(2)의 도킹암(211b)이 완전히 삽입된 상태에서 상기 록킹부재(322)의 회전에 의해 록킹면(322a)이 상기 도킹홈(31)의 주벽에 형성된 노출공(311)을 통해 노출되면 록킹면(322a)이 도킹암(211b)의 외측면을 가압하여 고정함으로써, 센서모듈(2)이 도킹홈(31)에 고정되는 도킹 상태가 된다.
반면, 도 5와 같이 상기 록킹부재(322)의 회전에 의해 언록킹면(322b)이 상기 도킹홈(31)의 주벽에 형성된 노출공(311)을 통해 노출되면 상기 도킹암(211b)의 외측면을 가압하는 압력이 해제됨으로써, 센서모듈(2)이 도킹홈(31)에서 분리 가능한 언도킹 상태가 된다.
한편, 상기 언록킹면(322b)은 상기 도킹홈(31) 내면의 경사 및 곡률과 동일한 형태로 형성함으로써, 언록킹면(322b)은 도킹홈(31) 쪽으로 회전하였을 때, 록킹부재(322)가 노출되는 노출공(311)이 상기 언록킹면(322b)에 의해 막히면서 상기 도킹암(211b)이 도킹홈(31) 내부로 삽입되거나, 외부로 배출될 때, 도킹암(211b)이 노출공(311)에 걸리는 것이 방지된다.
도 6은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 마그네틱작동부에 의한 자력 OFF 상태를 나타낸 정면 단면도이고, 도 7은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 실시 예에 따른 마그네틱작동부에 의한 자력 ON 상태를 나타낸 정면 단면도이다.
도 6 내지 도 7을 참조하여 설명한다.
상기 마그네틱작동부(33)는 상기 마그네틱베이스(21)의 영구자석(212)의 회전을 제어하기 위하여 제2모터(331), 승강로드(332)를 구비한다.
상기 제2모터(331)는 정역회전 가능한 모터가 가로 방향으로 설치되며, 구동축에는 구동기어(331a)가 설치된다.
상기 제2모터(331)는 상기 무인비행체(1)를 조종하는 조종기(1a)에 의해 원격 제어된다.
상기 승강로드(332)는 상기 구동기어(331a) 및 상기 영구자석(212) 일단부에 형성된 피니언(213)에 각각 치합되는 래크기어(332a, 332b)가 형성되어 세로 방향으로 설치됨으로써, 구동기어(331a)의 정역회전에 의해 승강함에 따라 상기 영구자석(212)을 ON 위치 또는 OFF 위치로 회전시킨다.
상기 승강로드(332)의 원활한 승강을 위하여 상기 도킹부(3)에는 승강로드(332)의 승강을 안내하는 안내공(333)을 구비하는 것이 바람직하다.
따라서 도 6과 같이 상기 구동기어(331a)의 회전에 의해 승강로드(332)가 하강하면, 승강로드(332)의 래크기어(332b)에 치합된 피니언(213)이 도면상의 시계 반대 방향으로 회전함에 따라 영구자석(212)이 상기 보디케이스(211) 저면의 자력부착부(211a)에 자력이 전달되지 않는 OFF 위치로 회전함으로써, 구조물에 자력으로 부착된 보디케이스(211)의 탈착이 가능케 된다.
반면, 도 7과 같이 상기 구동기어(331a)의 회전에 의해 승강로드(332)가 상승하면, 승강로드(332)의 래크기어(332b)에 치합된 피니언(213)이 도면상의 시계 방향으로 회전함에 따라 영구자석(212)이 상기 보디케이스(211) 저면의 자력부착부(211a)에 자력이 전달되는 ON 위치로 회전함으로써, 자력부착부(211a)가 철재 구조물(S)에 견고하게 부착된다.
도 8은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 또 다른 실시 예에 따른 도킹포트를 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 또 다른 실시 예에 따른 다수의 도킹포트에 다수의 도킹부가 설치된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 10은 본 발명의 구조물의 구조안전진단용 드론의 또 다른 실시 예에 따른 다수의 도킹부를 이용해 다수의 센서모듈을 철재 구조물에 부착하는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 8 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
상기 무인비행체(1)에는 상기 도킹부(3)의 탈부착 가능하도록 적어도 하나 이상의 도킹포트(16)를 구비할 수 있다.
상기 도킹포트(16)는 무인비행체(1)의 기체(11)에 다각형 단면의 홈 형태로 형성되고, 상기 도킹부(3)는 상기 도킹포트(16)에 긴밀하게 삽입 설치되는 다각형 외형으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 도킹포트(16)의 내면에는 도킹부(3)의 안정적인 안착 및 이탈을 방지하는 걸림턱(161)을 더 구비할 수 있다.
상기 도킹포트(16)가 일정 간격으로 다수 형성되는 경우에, 각각의 도킹포트(16)에는 각각의 도킹부(3)가 탈부착 가능케 설치된다.
또한, 상기 도킹포트(16) 일측에는 도킹포트(16)에 설치된 도킹부(3)를 고정하는 고정레버(17)를 더 구비할 수 있다.
일 예로서, 상기 고정레버(17)는 양방향 소정 각도로 회전 가능한 로터리형 레버로 형성함으로써, 일측 방향으로 회전시키면 로터리형 레버가 도킹포트(16)에 삽입 설치된 도킹부(3) 상면을 가압 고정함으로써 도킹부(3)의 이탈이 방지되고, 타측 방향으로 회전시키면 로터리형 레버가 도킹부(3) 상면과 이격되어 도킹포트(16)에 삽입 설치된 도킹부(3)의 분리 배출이 가능케 된다.
따라서, 도 10과 같이 상기 무인비행체(1)에 구비된 다수의 도킹부(3)를 이용해 다수의 센서모듈(2)을 한꺼번에 운반하여, 다양한 위치 상에 개별적으로 설치하거나, 개별적으로 설치된 다수의 센서모듈(2)을 해체하여 한꺼번에 회수 가능케 됨으로써, 대형의 구조물에 대한 구조안전진단을 보다 안전하고 신속하게 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.
S: 철재 구조물 1: 무인비행체
11: 기체 12: 비행동력부
13: 카메라부 14: 제어부
15: 무선통신부 16: 도킹포트
17: 고정레버 2: 센서모듈
21: 마그네틱베이스 211: 보디케이스
211a: 자력부착부 211b: 도킹암
212: 영구자석 213: 피니언
22: 센서부 3: 도킹부
31: 도킹홈 32: 도킹제어부
321: 제1모터 322: 록킹부재
322a: 록킹면 322b: 언록킹면
33: 마그네틱작동부 331: 제2모터
332: 승강로드 332a: 래크기어

Claims (8)

  1. 조종기(1a)에 의한 무선전파의 유도에 의해 조종이 이루어지는 무인비행체(1);
    영구자석(212)의 자력 제어를 이용해 구조물에 탈부착되는 마그네틱베이스(21)와, 구조물의 구조안전진단을 위한 데이터를 측정하는 센서부(22)를 구비한 센서모듈(2);
    상기 무인비행체(1)에 구비되어, 무인비행체(1)와 상기 센서모듈(2)의 도킹 및 상기 마그네틱베이스(21)의 작동을 제어하는 도킹부(3);를 포함하는 구조물의 구조안전진단용 드론.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마그네틱베이스(21)는
    저면에 자력부착부(211a)가 형성된 보디케이스(211);
    상기 보디케이스(211)의 중심에서 회전 가능케 수평으로 설치되어 자극의 위치에 따라 자력부착부(211a)에 자력이 작용하게 하는 영구자석(212);
    상기 보디케이스(211)의 전면으로 노출되도록 상기 영구자석(212)의 일단부에 결합되는 피니언(213);을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 구조안전진단용 드론.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도킹부(3)는,
    상기 마그네틱베이스(21)에 구비된 도킹암(211b)이 도킹 또는 언도킹되는 도킹홈(31);
    상기 도킹홈(31)에 삽입된 상기 도킹암(211b)의 도킹 또는 언도킹을 제어하는 도킹제어부(32);
    상기 마그네틱베이스(21)의 영구자석(212)의 회전을 제어하는 상기 마그네틱작동부(33);를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 구조안전진단용 드론.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도킹제어부(32)는,
    상기 도킹홈(31) 내부에 삽입된 도킹암(211b)을 가압 고정하는 록킹부재(322)가 구동축에 설치된 제1모터(321)를 구비하는 것을 특징으로 하는 구조물의 구조안전진단용 드론.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 록킹부재(322)는,
    일측에 상기 도킹암(211b)을 가압하도록 록킹면(322a)이 형성되고,
    타측에 상기 도킹암(211b)과 이격되도록 언록킹면(322b)이 형성된 것을 특징으로 하는 구조물의 구조안전진단용 드론.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 마그네틱작동부(33)는,
    구동기어(331a)를 구비한 제2모터(331);
    상기 구동기어(331a) 및 상기 영구자석(212) 일단부에 형성된 피니언(213)에 각각 치합되는 래크기어(332a, 332b)가 형성되어, 상기 구동기어(331a)의 정, 역회전에 의해 승강하여 상기 영구자석(212)을 ON 위치 또는 OFF 위치로 회전시키는 승강로드(332);를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조물의 구조안전진단용 드론.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무인비행체(1)의 기체(11)에는 상기 도킹부(3)의 탈부착이 가능하도록 다각홈 형태로 된 도킹포트(16)가 적어도 하나 이상 형성되고,
    상기 도킹부(3)는 상기 도킹포트(16)에 삽입 설치되도록 다각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 구조물의 구조안전진단용 드론.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 도킹포트(16) 일측에는 도킹부(3)의 탈부착이 가능하도록 도킹부(3)를 고정하는 고정레버(17)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 구조물의 구조안전진단용 드론.
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