KR20200061458A - 복합 재난 상황 지원을 위한 쿼드콥터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합 재난 상황 지원을 위한 쿼트콥터 및 그 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 복합 재난 상황 지원을 위해, 6-자유도 매니풀레이터를 탑재하고, 지면 이동이 가능한 쿼드콥터 및 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 양상인 복합 재난 상황 지원을 위한 쿼트콥터는, 바디(body); 상기 바디의 적어도 일부에 구비되는 복수의 비행용 모터; 상기 복수의 비행용 모터 중 적어도 하나로부터 동력을 전달받아 회전하는 복수의 프로펠러; 상기 바디의 상면의 적어도 일부에 구비되는 복수의 지면 이동용 모터; 상기 복수의 지면 이동용 모터 중 적어도 하나로부터 동력을 전달받아 회전하는 복수의 지면 이동용 휠; 및 상기 바디의 하면의 적어도 일부에 구비되고, 적어도 하나의 객체를 이동시키기 위해 이용되는 매니퓰레이터;를 포함하고, 상기 복수의 비행용 모터 및 복수의 프로펠러를 이용하여 양방향의 수직이착륙 동작, 공중정지비행(Hovering) 동작 및 이동하는 동작 중 적어도 하나가 수행되고, 상기 복수의 지면 이동용 모터 및 복수의 지면 이동용 휠을 이용하여 지면 또는 벽에 밀착한 상태에서 이동하는 동작이 수행되며, 상기 매니퓰레이터를 이용하여 상기 적어도 하나의 객체를 이동시킴으로써, 미리 설정된 작업을 수행할 수 있다.

Description

복합 재난 상황 지원을 위한 쿼트콥터 {Quad-copter for multiple disaster environment}
본 발명은 복합 재난 상황 지원을 위한 쿼트콥터 및 그 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 복합 재난 상황 지원을 위해, 6-자유도 매니풀레이터를 탑재하고, 지면 이동이 가능한 쿼드콥터 및 제어방법에 관한 것이다.
통칭되는 쿼드 콥터는 4개의 로터가 회전하는 수직이착륙 무인 비행체를 의미하며, 4차 산업혁명의 기반 기술들 중에서 중요한 기반 시스템으로, 다양한 시스템들과의 융합을 통해 그 활용 영역이 매우 광범위한 기반 기술이다.
공중정지비행(이하, Hovering) 및 수직이착륙이 가능하기 때문에 실내/외에서 모두 운용 가능하며, 정찰 및 감시 등의 군사적 목적 이외에도 상품 배송 환자 구조 도로 탐색 지역 안내 영상 촬영 개인 취미 등 그 활용 가능한 영역이 점차적으로 확대되고 있으며, 실제 운행에 대한 각종 법적 규제 속에서도 끊임없이 연구 및 개발되어 왔다.
특히, 동체에 날개가 고정되어 비행하는 고정익 비행체에 비해 날개를 회전시켜 비행하는 회전익 비행체가 가지는 Hovering 능력은 공간의 제약을 감소시켜 운용이 될 수 있고 기체의 소형화와 실내 비행을 가능하게 한다.
회전익형 무인 비행체 중 대표적인 형태가 쿼드로터형 무인 비행체인 쿼드콥터이다 로터의 추가 장착이나 모터 출력의 상능을 통해 적재하중(Payload)에 대한 추가 추력 확보가 용이한 이점을 가지고 있어 다양한 시스템과의 융합이 어렵지 않게 이루어지고 있다.
한편, 복합 재난 환경에서 사용되는 무인 비행체는 그 환경만큼이나 다양한 임무들을 수행해야 하므로, 단순한 비행과 현장 촬영으로는 그 역할에 한계가 있어 이에 대한 해결방안이 요구되고 있는 실정이다.
대한민국 특허청 등록번호 제 10-1587776호 대한민국 특허청 출원번호 제 10-2016-0093081호 대한민국 특허청 등록번호 제 10-1857566 호
본 발명은 복합 재난 상황 지원을 위한 쿼트콥터 및 그 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 복합 재난 상황 지원을 위해, 6-자유도 매니풀레이터를 탑재하고, 지면 이동이 가능한 쿼드콥터 및 제어방법을 제안하고자 한다.
복합 재난 환경에서 사용되는 무인 비행체는 그 환경만큼이나 다양한 임무들을 수행해야 하므로, 단순한 비행과 현장 촬영으로는 그 역할에 한계가 있으므로, 본 발명에서는 복합 재난 환경에서 활용되기 위한 쿼드 콥터를 제공함과 동시에 복합 재난 환경 이외에도 지면 이동이 가능하고, 자유도 매니퓰레이터가 장착되어 있기 때문에 배송 촬영 지역 안내 도로 탐색 등의 역할을 수행하는 것이 가능한 쿼드콥터 및 제어방법을 제안하고자 한다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 양상인 복합 재난 상황 지원을 위한 쿼트콥터는, 바디(body); 상기 바디의 적어도 일부에 구비되는 복수의 비행용 모터; 상기 복수의 비행용 모터 중 적어도 하나로부터 동력을 전달받아 회전하는 복수의 프로펠러; 상기 바디의 상면의 적어도 일부에 구비되는 복수의 지면 이동용 모터; 상기 복수의 지면 이동용 모터 중 적어도 하나로부터 동력을 전달받아 회전하는 복수의 지면 이동용 휠; 및 상기 바디의 하면의 적어도 일부에 구비되고, 적어도 하나의 객체를 이동시키기 위해 이용되는 매니퓰레이터;를 포함하고, 상기 복수의 비행용 모터 및 복수의 프로펠러를 이용하여 양방향의 수직이착륙 동작, 공중정지비행(Hovering) 동작 및 이동하는 동작 중 적어도 하나가 수행되고, 상기 복수의 지면 이동용 모터 및 복수의 지면 이동용 휠을 이용하여 지면 또는 벽에 밀착한 상태에서 이동하는 동작이 수행되며, 상기 매니퓰레이터를 이용하여 상기 적어도 하나의 객체를 이동시킴으로써, 미리 설정된 작업을 수행할 수 있다.
또한, 상기 쿼드콥터가 상기 지면 또는 벽에 밀착한 경우, 상기 복수의 프로펠러 중 상기 지면 또는 벽에 인접한 적어도 하나의 프로펠러만을 구동시켜, 상기 지면 또는 벽에 대한 밀착력을 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 복수의 지면 이동용 모터는 상호 독립적으로 개별 구동이 가능하고, 상기 복수의 지면 이동용 모터의 적어도 일부 제어를 통해, 전진, 후진, 좌회전, 우회전, 제자리 회전 중 적어도 하나가 수행될 수 있다.
또한, 상기 복수의 비행용 모터 및 복수의 프로펠러는 각각 8개이고, 상기 복수의 지면 이동용 모터 및 복수의 지면 이동용 휠은 각각 4개일 수 있다.
또한, 상기 매니퓰레이터는 6개의 자유도를 갖는 6-자유도 매니퓰레이터 일 수 있다.
또한, 상기 미리 설정된 작업은 상기 적어도 하나의 객체의 운송, 파편의 이동, 밸브의 개폐를 포함할 수 있다.
또한, 상기 매니퓰레이터를 구동하는 모듈은 SEA(Series Elastic Actuator)로 구성되고, 상기 SEA로 구성된 매니퓰레이터는, 기계적 댐퍼(damper) 역학을 수행하며, 임피던스 제어를 통해 외란에 반응하여 상기 외란이 쿼드콥터 동체의 자세에 미치는 영향을 감소시켜 자세유지를 안정화할 수 있다.
또한, 상기 매니퓰레이터의 말단에는 적어도 하나의 카메라;를 더 포함하고, 상기 카메라를 통해 상기 쿼드콥터 주변의 영상을 획득하며, 상기 획득한 영상을 기초로 상기 미리 설정된 작업을 수행할 수 있다.
본 발명은 복합 재난 상황 지원을 위한 쿼트콥터 및 그 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로 본 발명은 복합 재난 상황 지원을 위해, 6-자유도 매니풀레이터를 탑재하고, 지면 이동이 가능한 쿼드콥터 및 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.
복합 재난 환경에서 사용되는 무인 비행체는 그 환경만큼이나 다양한 임무들을 수행해야 하므로, 단순한 비행과 현장 촬영으로는 그 역할에 한계가 있으므로, 본 발명에서는 복합 재난 환경에서 활용되기 위한 쿼드 콥터를 제공함과 동시에 복합 재난 환경 이외에도 지면 이동이 가능하고, 자유도 매니퓰레이터가 장착되어 있기 때문에 배송 촬영 지역 안내 도로 탐색 등의 역할을 수행하는 것이 가능한 쿼드콥터 및 제어방법을 통해 종래의 문제점을 해소할 수 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 제안하는 복합 재난 상황 지원을 위해 6-자유도 매니퓰레이터를 탑재하고 지면 이동이 가능한 쿼드-콥터의 일례를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명과 관련하여, 센서, 매니퓰레이터 및 지면 이동용 하드웨어 구성을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 적용되는 소형 카메라 장착 위치를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명과 관련하여, Hovering 동작의 일례를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명과 관련하여, 지면 이동 동작의 일례를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명과 관련하여, 벽면 이동의 실제 일례를 도시한 것이다.
회전익형 무인 비행체 중 대표적인 형태가 쿼드로터형 무인 비행체인 쿼드콥터이다 로터의 추가 장착이나 모터 출력의 상능을 통해 적재하중(Payload)에 대한 추가 추력 확보가 용이한 이점을 가지고 있어 다양한 시스템과의 융합이 어렵지 않게 이루어지고 있다.
Series Elastic Actuator(이하, SEA) 구동 모듈로 작동되는 로봇팔이 수행하는 작업으로는 복합 재난 상황에서 파편을 들어서 이동시키거나 현장 구급대원에게 빠르게 구급약을 전달하거나 유해가스 밸브를 잠그는 등의 역할을 할 수 있다 하지만 일반 구동 모듈은 주변 환경과의 접촉 상황에서 외력에 반응하여 그 충격이 동체로 전달되고 그로 인해 동체의 자세 제어가 어려워져 결국 제어가능영역 밖으로 벗어나 동체의 파손으로 이어 질 수 있다.
이를 방지하기 위해 유연하게 밀리도록 제어를 구현하거나 또는 충격을 흡수하는 기계적 시스템을 탑재해야 해야 하는데 SEA 구동모듈은 이 두 가지를 모두 가능하게 한다.
임피던스 제어를 통해 유연하게 밀리도록 제어가 가능하고, SEA는 기계적 구성 상 충격을 흡수하는 댐퍼(Damper) 역할을 할 수 있기 때문에 동체에 전달되는 충격이 일반 구동 모듈로 구동되는 매니퓰레이터에 비해 현저하게 감소한다.
Laser Distance Sensor(이하, LDS) 및 소형 카메라로 수집되는 정보들은 사람이 접근하기 어려운 복합 재난 상황에서 현장을 파악하고 구성하는데 도움을 준다.
소형카메라는 환경의 이미지 정보를 취득하고, LDS는 Point Cloud Data를 취득하여 SLAM 알고리즘을 통해 Map을 그려낸다.
한편, 복합 재난 환경에서 사용되는 무인 비행체는 그 환경만큼이나 다양한 임무들을 수행해야 하므로, 단순한 비행과 현장 촬영으로는 그 역할에 한계가 있어 이에 대한 해결방안이 요구되고 있는 실정이다.
따라서 본 발명은 복합 재난 상황 지원을 위한 쿼트콥터 및 그 제어방법에 관한 것으로, 상기 종래의 문제점을 해소하고자 복합 재난 상황 지원을 위해, 6-자유도 매니퓰레이터를 탑재하고, 지면 이동이 가능한 쿼드콥터 및 제어방법을 제안하고자 한다.
즉, 복합 재난 환경에서 사용되는 무인 비행체는 그 환경만큼이나 다양한 임무들을 수행해야 하므로, 단순한 비행과 현장 촬영으로는 그 역할에 한계가 있으므로, 본 발명에서는 복합 재난 환경에서 활용되기 위한 쿼드 콥터를 제공함과 동시에 복합 재난 환경 이외에도 지면 이동이 가능하고, 자유도 매니퓰레이터가 장착되어 있기 때문에 배송 촬영 지역 안내 도로 탐색 등의 역할을 수행하는 것이 가능한 쿼드콥터 및 제어방법을 제안하고자 한다.
본 발명은 복합 재난 상황 지원을 위해 6-자유도 매니퓰레이터를 탑재하고 지면이동이 가능한 쿼드 콥터에 관한 것으로, 복합 재난 상황에서 환경 정찰 소형 밸브의 개폐 및 파편들의 정리 지면 및 벽을 따라 이동하는 상태에서 매니퓰레이터 구동을 통한 각종 재난 상황 지원 업무 수행을 하는 것에 목적을 둔다.
이하에서는 도 1을 참조하여 본 발명이 제안하는 쿼드 콥터(10)의 구성에 대해 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명이 제안하는 복합 재난 상황 지원을 위해 6-자유도 매니퓰레이터를 탑재하고 지면 이동이 가능한 쿼드-콥터의 일례를 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 제안하는 복합 재난 상황 지원을 위한 쿼트콥터(10)는 바디(11), 프로펠러(12), 비행용 모터(13), 프레임(14), 지면 이동용 휠(15), 지면 이동용 모터(16), Laser Distnace Sensor(이하, LDS, 17), 제 1 Ultra-Sonic Sensor(18), 제어부, IMU 및 배터리 구조물(19), 6-자유도 매니퓰레이터(20), 제 2 Ultra-Sonic Sensor(21), 소형 카메라(22)를 포함할 수 있다.
단, 본 발명의 구성이 도 1에 도시된 구성으로 제한되는 것은 아니고 더 많은 구성 또는 더 적은 구성을 통해 복합 재난 상황 지원을 위한 쿼트콥터(10)를 구현할 수도 있다.
도 1을 참조하면, 쿼드 콥터(10)는 역방향의 추력을 발생시킬 수 있는 4개의 추가적인 비행용 모터(13) 및 프로펠러(12)를 장착한다.
본 발명에서는 이러한 4개의 비행용 모터(13) 및 프로펠러(12)를 통해, 상하 방향의 제약 없는 이착륙과 지면에 밀착할 수 있는 힘을 추가적으로 생성할 수 있다.
또한, 도 2는 본 발명과 관련하여, 센서, 매니퓰레이터 및 지면 이동용 하드웨어 구성을 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 쿼드 콥터(10)의 상부에는 지면에서 이동이 가능하도록 4개의 독립 구동형 액츄에이터(16)가 장착되어 있으며, 이 액츄에이터(16)가 휠(15)을 회전시켜 회전 방향 및 속도에 따라 전진, 후진, 좌회전, 우회전, 제자리 회전 등을 할 수 있다.
또한, 쿼드 콥터(10)의 하부에는 Series Elastic Actuator(이하, SEA) 기반 6-자유도 매니퓰레이터(20)가 탑재되어, 소형 밸브의 개폐, 파편의 정리, 구급품의 운송 등의 역할을 수행하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 쿼드 콥터(10)는 중앙부 밀폐된 공간에 장착한 제어부, IMU 및 배터리 구조물(19) 상의 제어부, Inertia Measurement Unit(이하, IMU) 센서와 초음파 센서(18, 21)에 의해 제어되며, 상하부 대칭으로 장착된 2개의 IMU에 의해 로봇의 자세를 파악하여 제어한다.
또한, -10 ~ 10 도 내외의 각도는 공중정지비행(이하, Hovering) 자세제어와 그 외의 각도 영역에서는 간접적으로 쿼드 콥터(10)의 벽면 이동 또는 지면 이동을 파악하는 역할도 수행한다.
또한, 제어부, IMU 및 배터리 구조물(19) 상의 IMU와 동일하게 대칭으로 설치된 초음파 센서(18, 21)는 쿼드 콥터(10)와 지면 또는 벽면의 높이 정보를 인지하여 Hovering 상태인지 벽면 또는 지면 이동 상태인지 직접적인 상태를 파악할 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 본 발명은 복합 재난 상황의 정찰을 위해, Laser Distnace Sensor(이하, LDS, 17) 및 소형 카메라(22)가 탑재되어 환경에 대한 정보를 취득할 수 있으며, 이 데이터를 기반으로 Simultaneous Localization Mapping(이하, SLAM) 알고리즘을 적용하여, 2D Map 데이터 생성과 현재 로봇의 위치를 파악할 수 있는 것을 특징으로 한다.
도 2를 참조하면, 외부의 사물이나 충돌로 인한 프로펠러(12)의 손상을 방지하며, LDS(17), 초음파센서(18, 21), 6-자유도 매니퓰레이터(20), 프레임(Frame, 14)이 장착되는 바디(body, 11)와 중앙 내부에 배치된 제어부, IMU 및 배터리 구조물(19) 등이 도시된다.
또한, 도 1을 참조하면, 말단에 모터(13)와 프로펠러(12)가 양면으로 장착되는 프레임(Frame, 14)과 총 8개의 프로펠러(12)와 8개의 BLDC 비행용 모터(13)로 구성되어 있다.
도 1에 도시된 프로펠러(12)와 비행용 모터(13)는 쿼드-콥터(10)의 수직이착륙, Hovering 및 이동을 담당한다.
또한, 도 2에 도시된 총 4개의 지면 이동용 휠(15)과 4개의 지면이동용 서보 모터(16)는 지면이나 벽에서 이동을 담당한다.
또한, 상부와 하부에 장착된 Ultra-Sonic Sensor(18, 21)는 총 4개로 2개씩 한쌍을 이루어 구성된다.
이는 초음파 센서(18, 21) 파손 또는 센서 값이 검출되지 않는 상황에서 fail safe 역할을 할 수 있으며, 또한 센서 reference 값 이외에 추가적인 오차 보정을 하기 위함이다.
또한, 상부에 장착된 LDS(17)는 360도 회전하면서 반사되는 사물을 point cloud data 형태로 취득한다.
제어부는 4개의 지면 이동용 휠(15) 및 서보 모터(16)를 상시 검출하여 해당 위치의 고정적 거리 정보를 제어의 reference 로 사용하여 데이터를 만들어 낼 수 있다.
하부에 장착되어 있는 6-자유도 매니퓰레이터(20)는 총 6개의 서보 모터와 그리퍼 구동을 위한 2개의 서보 모터로 구성되어 있다
한편, 도 3은 본 발명에 적용되는 소형 카메라 장착 위치를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 소형카메라(22)는 6-자유도 매니퓰레이터(20)의 끝단에 설치되어 있다.
이는 주변 환경의 이미지 데이터 수집뿐만 아니라 잡아서 올려야 하는 사물(구급약 파편 밸브 등)을 판별하기 위해서 설치되고, 6-자유도 매니퓰레이터(20)의 End-point 위치에 따라서 6-자유도 공간의 이미지 데이터를 수집할 수 있다.
또한, 도 4는 본 발명과 관련하여, Hovering 동작의 일례를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에서는 비행을 위한 Hovering시에는 도 4와 같은 모습을 보이게 된다.
또한, 도 5는 본 발명과 관련하여, 지면 이동 동작의 일례를 도시한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에서는 지면을 이동시에는 도 5와 같은 모습을 보이게 된다.
또한, 도 6은 본 발명과 관련하여, 벽면 이동의 실제 일례를 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, 벽면 이동하는 본 발명의 쿼드 콥터(10)가 도시되고, 여기서는 이동용 모터(16)와 휠(15) 쪽에 가까운 프로펠러(12)가 회전하면서 벽에 밀착할 수 있는 힘을 발생시킨다.
이때, 회전 속도가 증가함에 따라 밀착하는 힘의 크기도 증가할 수 있다.
앞서 서술한 바와 같이 본 발명에 따른 복합 재난 상황 지원을 위해 6-자유도 매니퓰레이터를 탑재하고 지면 이동이 가능한 쿼드-콥터는 6-자유도 매니퓰레이터를 탑재하고 지면 및 벽면 이동이 가능하며 공간의 제약이 적은 실내 공간에서 활용이 가능한 쿼드 콥터이다.
따라서 복합 재난 상황에서의 지원 역할을 위해 일반적인 쿼드 콥터의 기능을 개선하였으며 실제 상황에서 다수의 목적(파편 이동, 밸브 조작, 구급품 운송, 환경 정보 취득 등)으로 활용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 SEA 구동 모듈로 구성된 매니퓰레이터는 외란에 의한 기계적 댐퍼(Damper) 역할 및 임피던스 제어를 활용하여 접촉시 외란에 의한 유연한 반응을 통해 동체에 적은 충격을 전달하고 이는 동체의 자세 유지에 이점을 주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따라 6-자유도 매니퓰레이터 End point 위치에 장착된 카메라는 별도의 짐벌이 필요없이 공간상 모든 위치의 영상을 취득할 수 있으며 잡고자 하는 물건을 판별 할 수 있는 효과가 있다.
상술한 본 발명의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리 유닛은 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.

Claims (8)

  1. 바디(body);
    상기 바디의 적어도 일부에 구비되는 복수의 비행용 모터;
    상기 복수의 비행용 모터 중 적어도 하나로부터 동력을 전달받아 회전하는 복수의 프로펠러;
    상기 바디의 상면의 적어도 일부에 구비되는 복수의 지면 이동용 모터;
    상기 복수의 지면 이동용 모터 중 적어도 하나로부터 동력을 전달받아 회전하는 복수의 지면 이동용 휠; 및
    상기 바디의 하면의 적어도 일부에 구비되고, 적어도 하나의 객체를 이동시키기 위해 이용되는 매니퓰레이터;를 포함하고,
    상기 복수의 비행용 모터 및 복수의 프로펠러를 이용하여 양방향의 수직이착륙 동작, 공중정지비행(Hovering) 동작 및 이동하는 동작 중 적어도 하나가 수행되고,
    상기 복수의 지면 이동용 모터 및 복수의 지면 이동용 휠을 이용하여 지면 또는 벽에 밀착한 상태에서 이동하는 동작이 수행되며,
    상기 매니퓰레이터를 이용하여 상기 적어도 하나의 객체를 이동시킴으로써, 미리 설정된 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 쿼드콥터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 쿼드콥터가 상기 지면 또는 벽에 밀착한 경우,
    상기 복수의 프로펠러 중 상기 지면 또는 벽에 인접한 적어도 하나의 프로펠러만을 구동시켜, 상기 지면 또는 벽에 대한 밀착력을 증가시키는 것을 특징으로 하는 쿼드콥터.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 지면 이동용 모터는 상호 독립적으로 개별 구동이 가능하고,
    상기 복수의 지면 이동용 모터의 적어도 일부 제어를 통해, 전진, 후진, 좌회전, 우회전, 제자리 회전 중 적어도 하나가 수행되는 것을 특징으로 하는 쿼드콥터
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 비행용 모터 및 복수의 프로펠러는 각각 8개이고,
    상기 복수의 지면 이동용 모터 및 복수의 지면 이동용 휠은 각각 4개인 것을 특징으로 하는 쿼드콥터.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터는 6개의 자유도를 갖는 6-자유도 매니퓰레이터인 것을 특징으로 하는 쿼드콥터.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 미리 설정된 작업은 상기 적어도 하나의 객체의 운송, 파편의 이동, 밸브의 개폐를 포함하는 것을 특징으로 하는 쿼드콥터.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터를 구동하는 모듈은 SEA(Series Elastic Actuator)로 구성되고,
    상기 SEA로 구성된 매니퓰레이터는,
    기계적 댐퍼(damper) 역학을 수행하며,
    임피던스 제어를 통해 외란에 반응하여 상기 외란이 쿼드콥터 동체의 자세에 미치는 영향을 감소시켜 자세유지를 안정화하는 것을 특징으로 하는 쿼드콥터.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 매니퓰레이터의 말단에는 적어도 하나의 카메라;를 더 포함하고,
    상기 카메라를 통해 상기 쿼드콥터 주변의 영상을 획득하며,
    상기 획득한 영상을 기초로 상기 미리 설정된 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 쿼드콥터.
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