KR20200056862A - 수중 드론의 전력 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수중 드론에 구비된 복수의 감지부로부터 배터리 잔량 정보, 단선 정보, 누수 정보를 수집하여 비상 모드로의 구동 여부를 판단하는 비상 모드 판단 단계 및 상기 배터리 잔량 정보, 상기 단선 정보, 상기 누수 정보를 미리 설정된 기준 정보와 각각 비교하고, 상기 기준 정보를 만족하지 못하는 것으로 판단되면, 복수의 임팰러 중 승강을 위한 한 쌍의 승강 임팰러만 구동되도록 하는 비상 모드 구동 단계를 포함한다.

Description

수중 드론의 전력 제어 방법{Power control method of underwater drone}
본 발명은 수중 드론의 전력 제어 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 효과적으로 운용 전력을 절약할 수 있도록 하는 수중 드론의 전력 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 드론은 수직 승강이 가능하도록 형성되어 육지 상공에서 항공 촬영을 하거나, 또는 촬영한 영상을 무선 통신을 통해 육상의 사용자에게 전송하는 임무를 수행하는 역할을 한다.
그러나, 최근에는 드론을 이용하여 육지, 상공에서 뿐만 아니라, 수중에서도 동작할 수 있도록 하는 기술의 필요성이 대두되고 있다.
그에 따라, 선박의 선저에 해양생물 부착 현상으로 발생한 경제적 손실을 저감시키고, 환경오염 발생 및 구조안정성 저하 요인 등을 제거하기 위해 수중에서 안정적으로 동작할 수 있는 드론이 개발되고 있으며, 이러한 수중 드론을 이용하여 효과적으로 선박의 선저를 검사하고 보수할 수 있도록 하고 있다.
하지만, 일반적인 수중 드론의 경우 디바이스 장치들을 연속적으로 사용하는 방식으로 운용, 그에 따른 전력의 낭비가 심하기 때문에, 배터리 부족의 문제가 발생하는 문제가 있으며, 이는 운용 시간을 축소시켜 상기와 같은 안정적인 검사 및 보수의 역할을 수행하지 못하게 되는 문제로 이어질 수 있어, 이를 해결하기 위한 수중 드론의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은, 수중에서의 동작을 위한 전력 운용에 있어 복수의 모드로 분류하고, 배터리 잔량 정보, 단선 정보, 누수 정보 등을 확인하여 문제 발생 시 비상 모드로 자동 변경되도록 하는 한편, 각 모드 별 사용하지 않는 디바이스의 전원이 선택적으로 차단되도록 함으로써, 비상 모드 뿐만 아니라 일반 모드에서도 효과적으로 운용 전력을 절약할 수 있도록 하는 수중 드론의 전력 제어 방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 수중 드론의 전력 제어 방법은 수중 드론에 구비된 복수의 감지부로부터 배터리 잔량 정보, 단선 정보, 누수 정보를 수집하여 비상 모드로의 구동 여부를 판단하는 비상 모드 판단 단계 및 상기 배터리 잔량 정보, 상기 단선 정보, 상기 누수 정보를 미리 설정된 기준 정보와 각각 비교하고, 상기 기준 정보를 만족하지 못하는 것으로 판단되면, 복수의 임팰러 중 승강을 위한 한 쌍의 승강 임팰러만 구동되도록 하는 비상 모드 구동 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 비상 모드 구동 단계는 상기 승강 임팰러의 구동을 제외한 상기 복수의 감지부 모두에 대한 구동이 종료되도록 한다.
그리고, 본 발명에 따른 수중 드론의 전력 제어 방법은 상기 기준 정보를 충족하는 것으로 판단되면, 상기 수중 드론이 슬립 모드로 구동 중인지 여부를 확인하고, 상기 슬립 모드로의 구동 시 상기 복수의 감지부 중 누수 감지 센서를 제외한 모든 감지부의 구동을 종료시키는 슬립 모드 판단 단계를 더 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 수중 드론의 전력 제어 방법은 상기 슬립 모드로 구동 중이 아닌 것으로 판단되면, 상기 수중 드론에 대한 이동 명령 여부를 확인하고, 상기 이동 명령 여부에 대응하도록 상기 수중 드론의 동작을 제어하는 이동 명령 판단 단계를 더 포함한다.
여기서, 상기 이동 명령 판단 단계는 상기 이동 명령이 입력된 것으로 판단되면, 상기 복수의 임팰러를 모두 구동시키고, 상기 수중 드론에 구비된 복수의 조명 중 상부에 위치된 상부 조명 및 카메라를 구동시켜 이동 방향의 전방을 확인하도록 한다.
그리고, 상기 이동 명령 판단 단계는 상기 이동 명령이 입력된 것으로 판단되면, 상기 수중 드론에 구비된 복수의 감지부 중 위치 추적 센서 및 음향 탐지 센서가 활성화 되도록 한다.
또한, 상기 이동 명령 판단 단계는 상기 이동 명령의 입력이 없는 것으로 판단되면, 상기 복수의 임팰러를 모두 구동시켜 상기 수중 드론의 위치가 해당 위치에서 유지되도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 수중 드론의 전력 제어 방법은 상기 이동 명령이 입력되는 이동 모드 및 상기 이동 명령이 입력되지 않는 정지 모드 중 어느 하나의 모드에 해당하는 것으로 판단되면, 촬영 명령 여부를 확인하고, 상기 촬영 명령 여부에 대응하도록 상기 카메라와 상기 조명 및 상기 복수의 감지부를 이용하여 수중 영상 및 해양 정보를 확보하도록 하는 촬영모드 판단 단계를 더 포함한다.
본 발명은, 수중에서의 동작을 위한 전력 운용에 있어 복수의 모드로 분류하고, 배터리 잔량 정보, 단선 정보, 누수 정보 등을 확인하여 문제 발생 시 비상 모드로 자동 변경되도록 하는 한편, 각 모드 별 사용하지 않는 디바이스의 전원이 선택적으로 차단되도록 함으로써, 비상 모드 뿐만 아니라 일반 모드에서도 효과적으로 운용 전력을 절약할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
아울러, 본 발명은 배터리 잔량이 부족하거나, 또는 케이블 단선 등과 같이 수중 드론에 이상이 발생되면, 비상 모드로 자동 변경되도록 하며, 그에 따라 비상 모드가 되면 최소한의 운용 전력을 사용하여 수중 드론이 수면 위로 빠르게 떠오를 수 있도록 함으로써, 비상 모드 시 수중 드론의 유지 보수를 신속하게 수행할 수 있게 하는 효과를 갖는다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 수중 드론의 전력 제어 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이다.
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 수중 드론의 전력 제어 방법에 대한 일반 모드를 순차적으로 보여주는 순서도이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 수중 드론을 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 수중 드론의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술 되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나, 본 발명은 이하에 개시되는 실시 예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 수중 드론의 전력 제어 방법을 순차적으로 보여주는 순서도이고, 도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 수중 드론의 전력 제어 방법에 대한 일반 모드를 순차적으로 보여주는 순서도이다.
또한, 도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 수중 드론을 개략적으로 보여주는 사시도이며, 도 4 는 본 발명의 실시예에 따른 수중 드론의 구성을 보여주는 분해 사시도이다.
도 3 및 도 4 를 참조하여, 본 실시예에 따른 수중 드론의 전력 제어 방법을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수중 드론(100)에 구비된 복수의 감지부로부터 배터리 잔량 정보, 단선 정보, 누수 정보를 수집하여 비상 모드로의 구동 여부를 판단한다(S100).
여기서, 복수의 감지부는 수중 드론(100)의 내부 및 외부에 설치되는 것으로, 배터리 및 통신모듈 포함, 누수 감지 센서, 위치 추적 센서, 음향 탐지 센서, 염도 센서, 유속 측정 센서 등이 될 수 있으며, 수중 드론(100)에 구비된 제어보드에 복수의 감지부에서 감지된 센싱 정보가 전달되어 제어가 이루어지도록 형성된다.
이러한 제어보드는 내부로 물이 유입되지 않도록 제어 보드 엔클로저(110)에 의해 보호된 상태로 수중 드론(100)의 내부에 배치되는 한편, 염도 센서 및 복수의 감지부로부터 각각의 센싱 정보를 수집하는 센서 보드 또한 각각 염도 센서 엔클로저(114) 및 센서보드 엔클로저(116)에 의해 보호되며 수중 드론(100) 내부에 배치된다.
이후, 제어 보드에서는 배터리 잔량 정보, 단선 정보 및 누수 정보를 미리 설정된 기준 정보와 각각 비교하고, 배터리 잔량 정보, 단선 정보 및 누수 정보 중 어느 하나 이상의 정보가 기준 정보를 만족하지 못하는 것으로 판단되면, 비상 모드가 구동, 다시 말해 수중 드론(100)에 마련된 복수의 임팰러(120, 130) 중 수중 드론(100)의 승강을 위한 한 쌍의 승강 임팰러(120)만 구동되도록 한다(S110)
여기서, 미리 설정된 기준 정보는 일례로 배터리 잔량이 25% 이상 이거나, 센싱 정보가 일정 시간 동안 연속적으로 전달되거나, 수중 드론(100)의 내부에서 물이 감지되지 않은 상태 정보가 될 수 있으며, 만일 이러한 복수의 정보들 중 하나 이상의 조건 상태에 해당하지 않게 되면, 다시 말해 배터리 잔량이 25% 미만 이거나, 센싱 정보가 연속적으로 전달되지 않거나, 수중 드론(100) 내부에서 물이 감지되는 경우 중 적어도 어느 하나의 상태에 해당하는 것으로 판단되면, 자동으로 비상 모드가 구동되어 복수의 임팰러(120, 130) 중 승강을 위한 한 쌍의 승강 임팰러(120)만 구동되도록 한다.
이는, 배터리 잔량 정보, 단선 정보 및 누수 정보 중 어느 하나 이상의 정보가 기준 정보를 만족하지 못하는 경우, 비상 모드가 구동, 다시 말해 승강 임팰러(120)를 제외한 복수의 감지부 모두에 대한 구동이 종료되도록 함으로써, 남아있는 전력이 수중 드론(100)이 수면 위로 빠르게 떠오르게 하는데 사용되도록 하며, 그에 따라 비상 모드 시 수중 드론(100)의 유지 보수를 신속하게 수행할 수 있게 한다.
다시 말해, 수중 드론(100)에는 스티로폼과 같은 복수의 부력재(100a)가 포함되어 있기 때문에, 기본적으로 수중 드론(100)을 수면 위로 떠오르게 할 수 있으나, 상기와 같은 비상 모드에서는 빠르게 수면 위로 떠올라야 유지 보수를 신속하게 수행할 수 있으므로, 수중 드론(100)의 내부에 구비된 복수의 감지부를 포함, 그 이외의 부재들에 대해서도 추가적인 손상을 방지할 수 있다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 비상 모드가 아닌 일반 모드에서의 본 발명의 실시예에 따른 수중 드론의 전력 제어 방법을 도 1 및 도 2 를 참조하여 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 배터리 잔량 정보, 단선 정보, 누수 정보가 미리 설정된 기준 정보를 만족하는 것으로 판단되면, 수중 드론(100)이 슬립 모드로 구동 중인지 여부를 확인하고(S200), 슬립 모드가 구동 중인 것으로 확인되면, 복수의 감지부 중 누수 감지 센서를 제외한 모든 감지부의 구동이 종료되도록 한다(S210).
여기서, 슬립 모드는 수중 드론(100)이 임팰러(120, 130) 포함, 아무 동작도 수행하지 않도록 하는 상태를 의미하는 것으로, 수중 드론(100)의 미사용 시 전력 사용량을 최소화하기 위함이며, 이러한 상태에서 수중 드론(100)은 부력재(100a)에 의해 서서히 떠오르는 과정에서 내부로 물이 침투하게 되는 것은 감지해야 하므로, 누수 감지 센서(미도시)는 동작되도록 하는 것이 바람직하다.
이후, 슬립 모드 판단 단계(S200)를 통해 만일 슬립 모드로 구동 중이 아닌 것으로 판단되면, 수중 드론(100)에 대한 이동 명령 여부를 판단하고(S300), 이동 명령 여부에 대응하도록 수중 드론(100)의 동작을 제어한다.
이때, 이동 명령 판단 단계(S300)를 통해 컨트롤러(미도시)로부터 이동 명령이 입력된 것으로 판단되면, 복수의 임팰러(120, 130)을 모두 구동시키고, 수중 드론(100)에 구비된 복수의 조명(140, 150) 중 상부에 위치된 상부 조명(140) 및 카메라를 구동시키는 이동 모드가 구동되도록 함으로써(S310), 입력된 이동 명령에 따라 수중 드론(100)이 해당 위치로 이동하도록 함과 동시에, 상부 조명(140) 및 카메라를 통해 해당 이동 방향의 전방을 외부에서 확인할 수 있도록 한다.
즉, 상기와 같은 이동 모드는 총 6개의 임팰러(120)가 모두 구동되어 수중 드론(100)이 이동할 수 있게 함과 동시에, 복수의 센서, 더 구체적으로는 음향 탐지 센서(160)를 통해 전방의 장애물을 효과적으로 확인할 수 있도록 하며, 위치 추적 센서(170) 또한 함께 구동되도록 함으로써, 수면 위에서도 이동하는 수중 드론(100)의 위치를 용이하게 파악할 수 있도록 한다.
이와 반대로, 만일 이동 명령 판단 단계(S300)를 통해 컨트롤러(미도시)의 이동 명령 입력이 없는 것으로 판단되면, 복수의 임팰러(120, 130)을 모두 구동시켜 수중 드론(100)의 위치가 해당 위치에서 일정하게 유지되도록 하는 정지 모드가 구동되게 함으로써(S320), 수중 드론(100)의 주변에 대한 정밀 촬영 및 해당 위치에서의 유속을 효과적으로 측정할 수 있도록 한다.
더 자세히 설명하면, 정지 모드는 6 개의 임팰러(120)가 모두 동일한 회전 속도로 구동되어 수중 드론(100)이 해당 위치에서 호버링(hovering) 되도록 하며, 이때 다른 디바이스를 제외한 카메라 및 복수의 감지부 중 유속 측정 센서(180)만 함께 활성화 되어 수중 드론(100)의 주변에 대한 정밀 촬영 및 해당 위치에서의 유속을 효과적으로 측정할 수 있도록 한다.
한편, 수중 드론(100)이 상기와 같이 이동 명령이 입력되는 이동 모드 및 이동 명령이 입력되지 않는 정지 모드 중 어느 하나의 모드에 해당하는 것으로 판단되면, 촬영 명령 여부를 확인하고(S400), 촬영 명령 여부에 대응하도록 카메라, 조명(140, 150) 및 복수의 센서, 일례로 염도 센서 등을 이용하여 수중 영상 및 해양 정보를 확보하도록 한다.
다시 말해, 촬영 명령 여부를 확인하여(S400), 촬영 모드가 구동되면, 카메라와 복수의 조명(140, 150) 모두를 이용하여 수중 영상을 확보하고(S510), 만일 촬영 모드가 종료되거나, 또는 촬영 명령이 없는 경우, 해양정보 수집 여부를 확인하여(S500), 해양정보 수집 모드가 구동되면, 염도 센서 등과 같은 복수의 센서를 이용하여 해양 정보를 확보하도록 한다(S510).
따라서, 본 실시예에서는 수중에서의 동작을 위한 전력 운용에 있어 복수의 모드, 즉 비상 모드, 슬립 모드, 이동 모드, 정지 모드, 촬영 모드, 해양정보 수집 모드로 분류하고, 배터리 잔량 정보, 단선 정보, 누수 정보 등을 확인하여 미리 설정된 기준 정보와 비교하여 기준 정보를 만족하지 못하는 경우 비상 모드로 자동 변경되게 함으로써, 상하 임팰러(120) 만의 동작을 위한 최소한의 전력을 사용하며 수중 드론(100)이 유지 보수를 위해 빠르게 수면 위로 떠오르게 할 수 있다.
아울러, 본 실시예에서는 상기와 같은 비상 모드가 아닌 일반 모드에서는 각 모드, 구체적으로는 슬립 모드, 이동 모드, 정지 모드, 촬영 모드, 해양정보 수집 모드 별 사용하지 않는 카메라 및 복수의 감지부 등에 대한 전원이 선택적으로 차단되도록 함과 동시에, 각각의 모드에 따라 필요한 최소한의 디바이스로만 선택적으로 전력이 공급되도록 함으로써, 비상 모드 및 일반 모드에서 효과적으로 운용 전력을 절약하게 할 수 있다.
본 발명은, 수중에서의 동작을 위한 전력 운용에 있어 복수의 모드로 분류하고, 배터리 잔량 정보, 단선 정보, 누수 정보 등을 확인하여 문제 발생 시 비상 모드로 자동 변경되도록 하는 한편, 각 모드 별 사용하지 않는 디바이스의 전원이 선택적으로 차단되도록 함으로써, 비상 모드 뿐만 아니라 일반 모드에서도 효과적으로 운용 전력을 절약할 수 있도록 하는 효과를 갖는다.
아울러, 본 발명은 배터리 잔량이 부족하거나, 또는 케이블 단선 등과 같이 수중 드론에 이상이 발생되면, 비상 모드로 자동 변경되도록 하며, 그에 따라 비상 모드가 되면 최소한의 운용 전력을 사용하여 수중 드론이 수면 위로 빠르게 떠오를 수 있도록 함으로써, 비상 모드 시 수중 드론의 유지 보수를 신속하게 수행할 수 있게 하는 효과를 갖는다.
이상의 본 발명은 도면에 도시된 실시 예(들)를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 상기 설명된 실시예(들)의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해여야 할 것이다.
100 : 수중 드론 100a : 부력재
110 : 제어보드 엔클로저 112 : 센서보드 엔클로저
114 : 염도 센서 엔클로저 116 : 카메라 엔클로저
120 : 상하 임팰러 130 : 임팰러
140 : 상부 조명 150 : 조명
160 : 음향 탐색 센서 170 : 위치 추적 센서
180 : 유속 측정 센서

Claims (8)

  1. 수중 드론에 구비된 복수의 감지부로부터 배터리 잔량 정보, 단선 정보, 누수 정보를 수집하여 비상 모드로의 구동 여부를 판단하는 비상 모드 판단 단계; 및
    상기 배터리 잔량 정보, 상기 단선 정보, 상기 누수 정보를 미리 설정된 기준 정보와 각각 비교하고, 상기 기준 정보를 만족하지 못하는 것으로 판단되면, 복수의 임팰러 중 승강을 위한 한 쌍의 승강 임팰러만 구동되도록 하는 비상 모드 구동 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 드론의 전력 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비상 모드 구동 단계는,
    상기 승강 임팰러의 구동을 제외한 상기 복수의 감지부 모두에 대한 구동이 종료되도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 드론의 전력 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중 드론의 전력 제어 방법은,
    상기 기준 정보를 충족하는 것으로 판단되면, 상기 수중 드론이 슬립 모드로 구동 중인지 여부를 확인하고, 상기 슬립 모드로의 구동 시 상기 복수의 감지부 중 누수 감지 센서를 제외한 모든 감지부의 구동을 종료시키는 슬립 모드 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 드론의 전력 제어 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 슬립 모드로 구동 중이 아닌 것으로 판단되면, 상기 수중 드론에 대한 이동 명령 여부를 확인하고, 상기 이동 명령 여부에 대응하도록 상기 수중 드론의 동작을 제어하는 이동 명령 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 드론의 전력 제어 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 이동 명령 판단 단계는,
    상기 이동 명령이 입력된 것으로 판단되면, 상기 복수의 임팰러를 모두 구동시키고, 상기 수중 드론에 구비된 복수의 조명 중 상부에 위치된 상부 조명 및 카메라를 구동시켜 이동 방향의 전방을 확인하도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 드론의 전력 제어 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이동 명령 판단 단계는,
    상기 이동 명령이 입력된 것으로 판단되면, 상기 수중 드론에 구비된 복수의 감지부 중 위치 추적 센서 및 음향 탐지 센서가 활성화 되도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 드론의 전력 제어 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 이동 명령 판단 단계는,
    상기 이동 명령의 입력이 없는 것으로 판단되면, 상기 복수의 임팰러를 모두 구동시켜 상기 수중 드론의 위치가 해당 위치에서 유지되도록 하는 것을 특징으로 하는 수중 드론의 전력 제어 방법.
  8. 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 명령이 입력되는 이동 모드 및 상기 이동 명령이 입력되지 않는 정지 모드 중 어느 하나의 모드에 해당하는 것으로 판단되면, 촬영 명령 여부를 확인하고, 상기 촬영 명령 여부에 대응하도록 상기 카메라와 상기 조명 및 상기 복수의 감지부를 이용하여 수중 영상 및 해양 정보를 확보하도록 하는 촬영모드 판단 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 드론의 전력 제어 방법.
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JP4057558B2 (ja) * 2004-06-09 2008-03-05 伊藤超短波株式会社 筋肉トレーニング装置
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