KR20200085417A

KR20200085417A - A unmanned aerial vehicle

Info

Publication number: KR20200085417A
Application number: KR1020190001458A
Authority: KR
Inventors: 임현
Original assignee: 주식회사 유비파이
Priority date: 2019-01-06
Filing date: 2019-01-06
Publication date: 2020-07-15

Abstract

Disclosed is an unmanned aerial vehicle. According to one embodiment of the present invention, the unmanned aerial vehicle includes: a plurality of arm units including a rotor unit including a rotating wing, a motor and a unit control part and an arm body on which the rotor unit is detachably mounted; and a main body coupled to the plurality of arm units, and having a control part electrically connected to the unit control part and receiving and transmitting a control signal.

Description

Unmanned aerial vehicle {A unmanned aerial vehicle}

본 발명은 무인항공기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 회전익을 다수 사용하여 관성모멘트 증가를 최소화하면서도 추력을 증가시킨 무인항공기에 관한 것이다.The present invention relates to an unmanned aerial vehicle, and more particularly, to an unmanned aerial vehicle having increased thrust while minimizing an increase in moment of inertia by using a large number of rotor blades.

드론 이라고도 불리우는 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle, UAV)는 조종사를 탑승시키지 않고 무선전파 유도로 비행하며, 지정된 임무를 수행할 수 있도록 제작한 비행체를 가리킨다. 활용 분야에 따라 다양한 장비, 예를 들어, 광학, 적외선, 레이더 센서 등을 탑재하여 감시, 정찰, 통신/정보 중계 등의 임무를 수행할 수 있다.An unmanned aerial vehicle (UAV), also known as a drone, refers to an air vehicle designed to fly a radio wave guide without carrying a pilot and perform a designated mission. Depending on the field of use, various equipment, for example, optical, infrared, and radar sensors, can be installed to perform tasks such as monitoring, reconnaissance, and communication/information relay.

무인항공기는 대체로 프로펠러가 설치된 암 부분과 본체 부분으로 구성될 수 있는데, 프로펠러가 설치된 암 부분의 특성으로 인해 비행중 프로펠러나 암 부분이 손상되기 쉽다. 군사 및 연구용으로 사용되던 무인항공기는 최근 상업용뿐만 아니라 일반인들이 취미로 활용할 만큼 대중화되었다. 그리고 이러한 흐름에 따라 복수의 드론을 경주시키는 드론 레이싱 게임도 개최되곤 한다.The unmanned aerial vehicle may be generally composed of an arm portion and a body portion in which a propeller is installed. Due to the characteristics of the arm portion in which the propeller is installed, the propeller or arm portion is easily damaged during flight. Unmanned aerial vehicles, which have been used for military and research purposes, have recently become popular as well as for commercial use as a hobby. Also, according to this trend, a drone racing game in which multiple drones are raced is also held.

도 1을 참조하면, 드론 레이싱 게임은 다양한 장애물(20)이 설치된 레이싱 레일(10) 또는 미리 지정된 레이싱 코스를 게임에 참가하는 복수의. 레이싱 드론들(30, 40, 50, 60)이 설치된 장애물(20)을 안전하게 통과하며 경주하는 게임이다. 이때, 레이싱 드론들(30, 40, 50, 60)은 레일(10)을 따라서 빠른 속도로 비행해야 할 뿐만 아니라 곳곳에 설치된 장애물(20)을 빠른 속도로 통과해야 하므로, 드론의 순간 가속이 원활하며 방향전환이 용이해야 레이싱 게임에서 유리하다.Referring to FIG. 1, a drone racing game includes a plurality of obstacles 20 installed on a racing rail 10 or a predetermined racing course participating in the game. Racing drones (30, 40, 50, 60) is a game that races safely through obstacles (20) installed. At this time, the racing drones (30, 40, 50, 60) not only have to fly at a high speed along the rail 10, but also have to pass through obstacles (20) installed in various places at a high speed, so the instantaneous acceleration of the drone is smooth. It should be easy to change direction, which is advantageous in racing games.

빠른 속도로 이동해야 하기 위해선 높은 추력이 필요하다. 로터를 사용하는 종래의 헬리콥터의 경우, 높은 추력을 내기 위하여 로터의 변경을 크게 하여 높은 추력을 달성하였다. 또한, 헬리콥터의 경우 방향을 변경하기 위하여 스워시 플레이트(Swash plate)가 필요한데, 스워시 플레이트는 로터의 깃 각을 변경하여 추력의 방향을 제어하도록 무게중심(Center of Gravity; GC)을 이동시킨다. 그러나 스워시 플레이트는 복잡한 구조를 가져 유지보수가 어렵고 구동에서 오류가 발생할 확률이 높아 드론에 적용하기에는 어려움이 따른다.High thrust is required to move at high speed. In the case of a conventional helicopter using a rotor, a high thrust was achieved by increasing the change of the rotor in order to generate high thrust. In addition, in the case of a helicopter, a swash plate is required to change the direction, and the swash plate moves the center of gravity (GC) to control the direction of thrust by changing the rotor's feather angle. However, the swash plate has a complicated structure, which is difficult to maintain and has a high probability of error in driving, which makes it difficult to apply to drones.

이러한 문제를 해결하기 위해 멀티로터 기체가 개발되었다. 멀티로터 기체는 스워시 플레이트 대신 복수의 로터를 활용하여 모멘트를 발생시키고 발생한 모멘트로 인해 기체의 무게중심이 이동되어 기체는 원하는 방향으로 이동한다. 일반적으로 개발된 멀티로터 기체의 형태는 기체의 중심 허브에 장착되어 방사형으로 뻗은 암(Arm)의 끝 단에 로터가 위치하는 형태이다. 기체의 합력은 암의 각도와 길이에 따라 달라질 수 있다. 멀티로터 기체는 이러한 매개변수들을 이용하여 원하는 모멘트에 따라 모터의 회전속도를 결정한다.A multirotor gas was developed to solve this problem. The multi-rotor gas generates moments by using a plurality of rotors instead of the swash plate, and the center of gravity of the gas is moved due to the generated moment, so the gas moves in the desired direction. In general, the developed multi-rotor type is a type in which the rotor is located at the end of an arm extending radially by being mounted on the central hub of the gas. The combined force of the gas can vary depending on the angle and length of the arm. The multirotor aircraft uses these parameters to determine the rotational speed of the motor according to the desired moment.

이와 같은 일반적인 멀티로터의 기체 구성에서 추력을 증대하기 위해서는 더 큰 크기의 로터를 사용하면 관성모멘트가 증가한다. 그러나, 관성모멘트가 증가하면, 모터의 회전속도 제어를 통해 모멘트를 발생시키는 멀티로터 기체 구조상, 자세 변화의 기민성이 떨어질 수 있다. 헬리콥터의 경우 깃 각을 변경하는 시간이 로터의 회전속도에 비해 매우 짧으므로 큰 문제가 되지 않지만, 고정 피치의 로터를 사용하는 멀티로터 기체에서는 관성모멘트의 증가는 급격한 추력변동이 어려운 것을 의미한다. 이렇게 큰 로터를 사용하는 경우 정지 비행에는 유리하지만 방향 이동이 잦은 레이싱 게임 같은 경우는 불리한 문제가 발생한다.In order to increase the thrust in the general multirotor gas configuration, using a larger size rotor increases the moment of inertia. However, when the moment of inertia increases, the agility of posture change may deteriorate due to the structure of the multi-rotor gas that generates moments by controlling the rotational speed of the motor. In the case of a helicopter, it is not a problem since the time to change the feather angle is very short compared to the rotational speed of the rotor, but in multi-rotor aircraft using a fixed-pitch rotor, an increase in moment of inertia means that a rapid thrust fluctuation is difficult. The use of such a large rotor is advantageous for stationary flight, but in disadvantages such as racing games with frequent direction movements.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 로터의 크기를 크게하지 않으면서도, 무인항공기의 각각의 암에 장착하는 로터의 개수를 변동시켜 자세 제어 성능을 유지하면서 추력은 증가시키는 무인항공기를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above-mentioned problems, without increasing the size of the rotor, by providing the unmanned aerial vehicle to increase the thrust while maintaining the posture control performance by changing the number of rotors mounted on each arm of the unmanned aerial vehicle. I want to.

또한, 로터의 착탈을 쉽게 하여 구성요소들이 손상된 경우 교체를 손쉽게 하고, 모듈의 분리 결합을 통해 기체의 크기 및 기체의 성능 개조를 손쉽게 하도록 하는 무인항공기를 제공하고자 한다.In addition, it is intended to provide an unmanned aerial vehicle that makes it easy to attach and detach the rotor to easily replace when components are damaged, and to easily modify the size and performance of the aircraft through separation and coupling of modules.

또한, 무인항공기의 각각의 암에 장착된 로터의 개수를 자동으로 인식하여 드론이 로터의 개수에 따라 최적화된 비행을 유지하도록 로터를 제어할 수 있는 무인항공기를 제공하고자 한다.In addition, the present invention intends to provide an unmanned aerial vehicle capable of controlling a rotor so that a drone maintains an optimized flight according to the number of rotors by automatically recognizing the number of rotors mounted on each arm of the unmanned aerial vehicle.

본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기는 무인항공기는, 회전날개, 모터 및 유닛 제어부를 포함하는 로터 유닛과, 상기 로터 유닛이 탈착가능하게 장착되는 암 바디를 포함하는 복수의 암 유닛; 및 상기 복수의 암 유닛에 결합되어 상기 유닛 제어부와 전기적으로 연결되고 제어신호를 송수신하는 제어부를 갖는 본체;를 포함하고, 상기 암 유닛은 상기 본체 또는 인접한 다른 상기 암 유닛과 탈착가능하게 결합되고, 상기 제어부는 상기 본체에 결합한 상기 암 유닛에 장착된 상기 로터 유닛과 전기적으로 연결되어 상기 유닛 제어부를 인식하여 상기 로터 유닛을 독립적으로 제어할 수 있다.The unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention includes a rotor unit including a rotary blade, a motor, and a unit control unit, and a plurality of arm units including an arm body to which the rotor unit is detachably mounted; And a body coupled to the plurality of arm units and electrically connected to the unit control unit and having a control unit for transmitting and receiving control signals, wherein the arm unit is detachably coupled to the body or other adjacent arm units, The control unit may be electrically connected to the rotor unit mounted on the arm unit coupled to the main body to recognize the unit control unit to independently control the rotor unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기는, 로터의 크기는 유지하되, 무인항공기의 한 암에 장착하는 로터의 개수를 변동시켜 자세 제어 성능을 유지하면서 추력은 증가시킬 수 있다.The unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention can maintain the size of the rotor, but increase the thrust while maintaining the posture control performance by changing the number of rotors mounted on one arm of the unmanned aerial vehicle.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기는, 로터의 착탈을 쉽게 하여 구성요소들이 손상된 경우 교체를 손쉽게 하고, 모듈의 분리 결합을 통해 기체의 크기 및 기체의 성능 개조를 손쉽게 할 수 있다.In addition, the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention can easily detach the rotor to easily replace the components when they are damaged, and easily change the size of the gas and the performance of the gas through separation and coupling of the modules.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기는, 무인항공기의 각각의 암에 장착된 로터의 개수를 자동으로 인식하여 드론이 로터의 개수에 따라 최적화된 비행을 유지하도록 로터를 제어할 수 있다.In addition, the unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention can automatically control the number of rotors mounted on each arm of the unmanned aerial vehicle and control the rotor so that the drone maintains an optimized flight according to the number of rotors. .

도 1은 무인항공기 레이싱 게임 설치 구조의 일례를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기의 암 유닛 분리 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 개략적인 제어 흐름을 나타낸 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 암 유닛을 나타낸 도면이다.
도 6은 암 바디의 단면을 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 암 유닛을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 본체의 분해도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기의 배터리의 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 배터리 및 본체의 구조를 나타낸 것이다.1 is a view showing an example of an unmanned aerial vehicle racing game installation structure.
2 is a perspective view of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view of an arm unit of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram showing a schematic control flow according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an arm unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a perspective view showing a cross section of the arm body.
7 is a view showing an arm unit according to another embodiment of the present invention.
8 is an exploded view of a main body according to an embodiment of the present invention.
9 shows the structure of a battery and a body capable of effectively cooling the heat of a battery of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예가 상세하게 설명된다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명의 실시예를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략되었다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe an embodiment of the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것이 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.The terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions may include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.In the present specification, terms such as “include”, “have” or “have” are intended to designate the existence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, one Or further features or numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof, may be understood as not precluding the possibility of being added.

또한, 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 기술되고, 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.In addition, the components shown in the embodiments of the present invention are shown independently to represent different characteristic functions, and do not mean that each component is composed of separate hardware or one software component unit. That is, for convenience of description, each component is listed as each component, and at least two components of each component may be combined to form one component, or one component may be divided into a plurality of components to perform a function. The integrated and separated embodiments of each of these components are also included in the scope of the present invention without departing from the essence of the present invention.

또한, 이하의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 보다 명확하게 설명하기 위해서 제공되는 것으로서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.In addition, the following embodiments are provided to more clearly explain to those of ordinary skill in the art, and the shapes and sizes of elements in the drawings may be exaggerated for more clear explanation.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기의 사시도이다.2 is a perspective view of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 무인항공기(10)는 본체(100) 및 암 유닛(200; 200a, 200b, 200c, 200d)을 포함할 수 있다. 본체(100)는 전기적으로 연결된 모듈을 제어하는 제어부(110)를 포함할 수 있다. 그리고 본체(100)는 암 유닛(200)과 착탈식으로 결합할 수 있다. Referring to FIG. 2, the unmanned aerial vehicle 10 according to an embodiment may include a main body 100 and an arm unit 200 (200a, 200b, 200c, 200d). The main body 100 may include a control unit 110 that controls an electrically connected module. And the main body 100 may be detachably coupled to the arm unit 200.

본체(100)는 무인항공기(10)의 각 구성요소가 설치되어 고정되도록 하는 메인 프레임 역할을 한다. 본체(100)의 구체적인 형상은 설치되는 각 구성요소가 용이하면서 견고하게 설치될 수 있도록 하는 형상이라면 어떠한 형상도 취할 수 있다.The main body 100 serves as a main frame so that each component of the unmanned aerial vehicle 10 is installed and fixed. The specific shape of the main body 100 may take any shape as long as each component to be installed can be easily and firmly installed.

본체(100)의 전부에는 카메라(300)와 발광 유닛이 설치되고, 후부에는 안테나(400)가 설치될 수 있다. 카메라(300)는 무인항공기(10)의 비행 중 영상을 촬영할 수 있다. 후부에 설치된 안테나(400)는 카메라(300)로부터 촬영한 영상 신호를 원격 제어 장치로 전송할 수 있다. A camera 300 and a light emitting unit may be installed in all of the main body 100, and an antenna 400 may be installed in the rear part. The camera 300 may capture an image in flight of the unmanned aerial vehicle 10. The antenna 400 installed on the rear side may transmit a video signal photographed from the camera 300 to a remote control device.

복수의 암 유닛(200)은 암 유닛(200a, 200b, 200c, 200d)을 포함할 수 있다. 각 암 유닛(200)은 암 바디(210)와 적어도 하나 이상의 로터 유닛(220)을 포함할 수 있다. 로터 유닛(220)은 모터(221), 회전 날개(222) 및 브라켓(223)을 포함할 수 있다.The plurality of arm units 200 may include arm units 200a, 200b, 200c, and 200d. Each arm unit 200 may include an arm body 210 and at least one rotor unit 220. The rotor unit 220 may include a motor 221, a rotating blade 222, and a bracket 223.

도 2에 도시된 일 실시예에 따른 무인항공기(10)는 하나의 암 유닛(200)에 암 바디(210) 및 복수의 로터 유닛(220)을 포함할 수 있다. 추력을 높이기 위해서 반경이 큰 회전 날개를 장착하는 대신, 복수의 로터 유닛(220)을 암 바디(210)에 장착할 수 있다. 도 2와 같이 암 바디(210)에 복수의 로터 유닛(220)을 장착하여 동기 제어하면, 큰 회전 날개를 장착하는 것과 같이 추력을 상승시킬 수 있고, 복수의 로터 유닛(220)을 장착하는 것은 작은 모터 및 회전 날개가 장착되므로 관성모멘트의 증가 또한 크지 않아 무인항공기(10)의 방향 전환도 기민할 수 있다.The unmanned aerial vehicle 10 according to the embodiment illustrated in FIG. 2 may include an arm body 210 and a plurality of rotor units 220 in one arm unit 200. In order to increase thrust, a plurality of rotor units 220 may be mounted on the arm body 210 instead of mounting a rotary blade having a large radius. When the synchronous control is performed by mounting a plurality of rotor units 220 on the arm body 210 as shown in FIG. 2, thrust can be increased as if a large rotary blade is mounted, and mounting the plurality of rotor units 220 Since a small motor and a rotating vane are mounted, the increase in moment of inertia is also not large, and thus the direction change of the unmanned aerial vehicle 10 can be agile.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기의 암 유닛 분리 사시도이다. 도 3을 참조하면, 무인항공기(10)는 본체(100)와 암 유닛(200)이 탈착식으로 결합할 수 있다. 또한, 배터리(120)도 본체와 탈착식으로 결합할 수 있다. 이처럼 암 유닛(200)이 본체(100)에 탈착식으로 결합하므로 낙하 또는 외부의 충격으로 암 유닛(200)이 손상되거나 파손되는 경우, 그 부분의 암 유닛(200)만 교체할 수 있다. 또한, 탈착이 가능한 배터리(120)는 본체(100) 및 배터리(120) 서로에 대한 클램핑 구조가 구성되어 본체(100)에 배터리(120)를 견고하게 고정할 수 있고. 배터리(120)의 교체가 원활하면서 용이하게 할 수 있다.3 is an exploded perspective view of an arm unit of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the unmanned aerial vehicle 10 may be detachably coupled to the main body 100 and the arm unit 200. In addition, the battery 120 may also be detachably coupled to the main body. As such, since the arm unit 200 is detachably coupled to the main body 100, when the arm unit 200 is damaged or damaged by a drop or external impact, only the arm unit 200 of the portion can be replaced. In addition, the detachable battery 120 has a main body 100 and a clamping structure with respect to each other of the battery 120 to securely fix the battery 120 to the main body 100. The replacement of the battery 120 can be smooth and easy.

또한, 일 실시예에 따른 무인항공기(10)는 본체(100)에 대해서도 손상, 파손 또는 업그레이드 필요할 경우 본체(100)만을 교체할 수 있다.In addition, the unmanned aerial vehicle 10 according to an embodiment may replace only the main body 100 when damage, breakage or upgrade is necessary for the main body 100 as well.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 개략적인 제어 흐름을 나타낸 구성도이다. 도 4를 참조하면, 로터 유닛(220)은 로터 제어부(224)를 포함할 수 있다. 따라서 도 2와 같이 하나의 암 바디(210)에 4개의 로터 유닛(220)이 결합한 무인항공기(10)는 도 4에 도시된 것처럼 각각의 암 바디(210a, 210b, 210c, 210d)는 각각의 로터 유닛(220)에 대응되는 4개의 로터 제어부(224)를 포함할 수 있다. 예컨대, 암 바디(210a)는 로터 유닛(220aa, 220ab, 220ac, 220ad)을 장착할 수 있고, 장착된 각 로터 유닛(220aa, 220ab, 220ac, 220ad)는 각각 대응되는 로터 제어부(224aa, 224ab, 224ac, 224ad)를 포함할 수 있다. 로터 제어부(224)는 각 대응하는 모터(221)를 제어할 수 있다. 각 암 유닛(200)에 포함된 각 로터 제어부(224)는 본체(100)에 마련된 제어부(110)에 연결될 수 있다. 그러므로 제어부(110)는 각 로터 제어부(224)를 제어할 수 있고, 각 로터 제어부(224)는 제어부(110)의 제어에 따라 대응되는 각각의 모터(221)를 제어할 수 있다. 도시된 실시예에서 각각의 로터 유닛(220)에 대하여 별도의 로터 제어부(224)가 마련되는 것을 예를 들었으나, 이와 달리 각각의 암 유닛(200)에는 하나의 로터 제어부가 마련되고 상기 로터 제어부가 복수의 로터 유닛(220)을 함께 제어할 수도 있다.4 is a block diagram showing a schematic control flow according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the rotor unit 220 may include a rotor control unit 224. Therefore, as shown in FIG. 2, the unmanned aerial vehicle 10 in which four rotor units 220 are coupled to one arm body 210 has respective arm bodies 210a, 210b, 210c, 210d as shown in FIG. 4. It may include four rotor control unit 224 corresponding to the rotor unit 220. For example, the arm body 210a may be equipped with the rotor units 220aa, 220ab, 220ac, and 220ad, and each of the mounted rotor units 220aa, 220ab, 220ac, and 220ad may respectively have corresponding rotor controls 224aa, 224ab, 224ac, 224ad). The rotor control unit 224 may control each corresponding motor 221. Each rotor control unit 224 included in each arm unit 200 may be connected to the control unit 110 provided in the main body 100. Therefore, the control unit 110 may control each rotor control unit 224, and each rotor control unit 224 may control each motor 221 corresponding to the control of the control unit 110. In the illustrated embodiment, it has been exemplified that a separate rotor control unit 224 is provided for each rotor unit 220, but unlike this, each arm unit 200 is provided with one rotor control unit and the rotor control unit The plurality of rotor units 220 may be controlled together.

제어부(110)는 암 유닛(200)이 본체(100)에 장착되면, 전기적으로 암 유닛(200)과 연결될 수 있다. 암 유닛(200)이 본체(100)와 전기적으로 연결된다는 것은 본체(100)에 연결된 배터리(120)의 전력을 암 유닛(200)이 이용할 수 있고, 제어부(110)가 암 유닛(200)에 장착된 로터 유닛(220)의 로터 제어부(224)에 대한 통제권을 갖는 것일 수 있다. 이 과정에서 제어부(110)는 암 유닛(200)에 장착된 모터(221)의 로터 제어부(224)를 인식할 수 있고, 인식되면 제어부(110)는 인식된 로터 제어부(224)를 제어할 수 있다.When the arm unit 200 is mounted on the main body 100, the control unit 110 may be electrically connected to the arm unit 200. When the arm unit 200 is electrically connected to the main body 100, the power of the battery 120 connected to the main body 100 can be used by the arm unit 200, and the control unit 110 is connected to the arm unit 200. It may be to have control over the rotor control unit 224 of the mounted rotor unit 220. In this process, the control unit 110 may recognize the rotor control unit 224 of the motor 221 mounted on the arm unit 200, and when recognized, the control unit 110 may control the recognized rotor control unit 224. have.

또한, 제어부(110)는 인식하여 통제권을 획득한 복수의 로터 제어부(224)에 대해 독립적인 제어를 할 수 있다. 예컨대, 각각의 모터(221)에 대해 서로 다른 회전수로 동작하거나, 회전 방향이 다르게 회전시킬 수 있다. 일반적인 상황에는 복수의 모터(221)에 대해 회전수 및 회전 방향을 동기화하여 작동할 수 있지만 특별한 상황이 발생할 때 특수 기동을 위해 사용할 수 있다.In addition, the control unit 110 can independently control the plurality of rotor control units 224 that have acquired control rights. For example, each motor 221 may be operated at different rotation speeds, or rotation directions may be different. In a general situation, it is possible to operate by synchronizing rotational speed and rotational direction for a plurality of motors 221, but it can be used for special maneuvering when a special situation occurs.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 암 유닛을 나타낸 도면이고, 도 6은 암 바디(210)의 단면을 나타낸 사시도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 암 유닛(200)은 암 바디(210), 적어도 하나 이상의 로터 유닛(220)이 장착될 수 있다. 암 바디(210)는 일정한 길이를 가지는 바 형상의 부재이다. 암 바디(210)는 도 6(a)과 같이 단면이 사각형일 수 있고, 도 6(b)과 같이 원형일 수 있다. 암 바디(210)와 로터 유닛(220)은 브라켓(223)을 이용하여 결합할 수 있다. 브라켓(223) 상단에는 모터(221)가 결합되고, 모터(221)는 회전 날개(222)와 결합할 수 있다. 브라켓(223)은 암 바디(210)와의 체결을 위한 형태와 체결 및 무인항공기의 착륙 시 무인항고기를 지면으로부터 지지하기 위한 형태가 있을 수 있다. 5 is a view showing an arm unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a perspective view showing a cross section of the arm body 210. 5 and 6, the arm unit 200 may be equipped with an arm body 210 and at least one rotor unit 220. The arm body 210 is a bar-shaped member having a constant length. The arm body 210 may have a rectangular cross section as shown in FIG. 6(a), or may be circular as shown in FIG. 6(b). The arm body 210 and the rotor unit 220 may be coupled using a bracket 223. The motor 221 is coupled to the upper end of the bracket 223, and the motor 221 can be coupled to the rotary blade 222. The bracket 223 may have a form for fastening with the arm body 210 and a form for supporting the unmanned fish from the ground during fastening and landing of the unmanned aerial vehicle.

회전 날개(222)의 깃 각은 모터(221)의 중심축에 대하여 사선으로 기울어진 형태로 마련될 수도 있다. 또는 로터 유닛(220) 자체를 암 바디(210)에 대해 소정의 각도로 기울게 하여 암 바디(210)에 설치할 수도 있다. 멀티로터 무인항공기에서는 요(Yaw) 축의 관성모멘트는 로터가 가지는 관성모멘트의 변화량에 따라 생성되는데, 관성모멘트가 작은 로터들이 복수개 설치되는 경우 요(Yaw) 축의 관성모멘트가 작아질 수 있다. 이에 따라, 무인항공기는 로터의 관성모멘트로 제어되는 요(Yaw)방향의 제어가 어려워질 수 있다. 즉, 멀티로터 무인항공기 형태는 요(Yaw)축 모멘트는 로터가 가지는 관성모멘트의 변화량으로 만들어내는데, 관성 모멘트가 작은 로터를 다수 배치할 경우 무인항공기의 요(Yaw)축의 관성모멘트가 약해질 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예와 같이 회전 날개(222)의 깃 각 또는 로터 유닛(220)을 사선으로 기울게 하여 배치하면 추력의 일부는 중력을 이기는 것에 사용되고 일부는 요(Yaw) 모멘트로 변환될 수 있다. 기울이는 각은 추력의 손실을 많이 보지 않는 범위 내에서 지정하는 것이 바람직하다.The blade angle of the rotary blade 222 may be provided in a shape inclined diagonally with respect to the central axis of the motor 221. Alternatively, the rotor unit 220 itself may be installed at the arm body 210 by tilting the arm body 210 at a predetermined angle. In a multi-rotor unmanned aerial vehicle, the moment of inertia of the yaw axis is generated according to the amount of change in the moment of inertia of the rotor. When a plurality of rotors having small moments of inertia are installed, the moment of inertia of the yaw axis may be small. Accordingly, the unmanned aerial vehicle may be difficult to control in the yaw direction controlled by the inertia moment of the rotor. In other words, the multi-rotor unmanned aircraft type produces the yaw axis moment as the amount of change in the inertia moment of the rotor. When a large number of rotors with small inertia moments are placed, the inertia moment of the yaw axis of the unmanned aircraft may be weakened. have. Therefore, as in the exemplary embodiment of the present invention, when the blade angle or the rotor unit 220 of the rotary blade 222 is tilted and arranged, a part of thrust is used to overcome gravity and a part is converted into yaw moment. Can. It is desirable to specify the tilt angle within a range that does not see much loss of thrust.

또한, 암 바디(210)는 적어도 하나 이상의 커넥터(230)가 설치될 수 있다. 커넥터(230)는 로터 유닛(220)과 암 바디(210)가 결합할 때, 로터 제어부(224)의 연결부재와 연결될 수 있다. 로터 유닛(220)은 커넥터(230)를 통해 전력을 공급받을 수 있고 로터 제어부(224)는 본체(100)의 제어부(110)와 제어 신호를 송수신할 수 있다.In addition, the arm body 210 may be provided with at least one connector 230. The connector 230 may be connected to a connecting member of the rotor control unit 224 when the rotor unit 220 and the arm body 210 are coupled. The rotor unit 220 may receive power through the connector 230, and the rotor control unit 224 may transmit and receive control signals to and from the control unit 110 of the main body 100.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 암 유닛을 나타낸 도면이다. 도 7을 참조하면, 암 유닛(500)은 다른 암 유닛(500)과 서로 결합할 수 있다. 암 유닛(500)은 암 바디(510), 로터 유닛(520) 및 암 커넥터(530)를 포함할 수 있다. 암 바디(510)는 하나 이상의 로터 유닛(520)과 결합할 수 있다. 바람직하게는 하나의 암 바디(510)는 하나의 로터 유닛(520)과 결합할 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니며, 용도 및 의도에 따라 하나의 암 바디(510)는 복수의 로터 유닛(520)과 결합할 수 있다.7 is a view showing an arm unit according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the arm unit 500 may be coupled to another arm unit 500 with each other. The arm unit 500 may include an arm body 510, a rotor unit 520 and a female connector 530. The arm body 510 may be combined with one or more rotor units 520. Preferably, one arm body 510 may be combined with one rotor unit 520. However, the present invention is not limited thereto, and one arm body 510 may be combined with a plurality of rotor units 520 according to uses and intentions.

로터 유닛(520)은 로터 유닛(220)과 동일할 수 있다. 암 유닛(500)과 다른 암 유닛(500)의 결합 수단은 제한되지 않으며, 상기 결합수단에 의해 암 유닛(500)이 견고히 결합되면 가능하다. 암 커넥터(530)는 결합하는 암 유닛(500)과 전기적으로 연결할 수 있다. 본체(100)와 연결된 암 유닛(500)에 연결된 다른 암 유닛(500)은 각각 전기적으로 연결될 수 있어 본체(100)의 전력을 공급받을 수 있고, 제어부(110)의 제어를 받을 수 있다. 암 바디(510)와 결합하는 로터 유닛(520)은 위치에 따라 다른 브라켓(523)을 사용할 수 있다. 연결될 수 있는 암 유닛(500)의 수는 제한되지 않으므로, 사용자의 의도에 따라 일반 브라켓 또는 착륙용 브라켓을 이용할 수 있다. 본체(100)의 제어부(110)는 도 7에서와 같이 각각의 암 유닛(500)이 직렬적으로 연결되는 상태를 파악할 수 있다. 즉, 본체(100)에 직간접적으로 연결된 암 유닛(500)의 개수와 연결형태를 파악할 수 있다. 제어부(110)는 본체(100)에 연결된 각각의 암 유닛(500)에 연결된 로터의 개수를 파악하여 3X4(4개의 암 유닛에 3개의 로터가 마련), 4X4(4개의 암 유닛에 4개의 로터가 마련)의 형태인 것을 파악할 수 있다.The rotor unit 520 may be the same as the rotor unit 220. The coupling means of the arm unit 500 and the other arm unit 500 is not limited, and is possible when the arm unit 500 is firmly coupled by the coupling means. The female connector 530 may be electrically connected to the female unit 500 to be coupled. The other arm units 500 connected to the arm unit 500 connected to the main body 100 may be electrically connected to each other to receive power from the main body 100 and to be controlled by the control unit 110. The rotor unit 520 coupled with the arm body 510 may use a different bracket 523 depending on the position. Since the number of arm units 500 that can be connected is not limited, a general bracket or a landing bracket can be used depending on the user's intention. The control unit 110 of the main body 100 may grasp the state in which each arm unit 500 is connected in series, as shown in FIG. 7. That is, the number and connection type of the arm units 500 directly or indirectly connected to the main body 100 can be grasped. The control unit 110 determines the number of rotors connected to each arm unit 500 connected to the main body 100, and 3X4 (three rotors are provided in four arm units), 4X4 (four rotors in four arm units) Is prepared).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 본체의 분해도이다. 도 6을 참조하면, 본체(100)는 배터리 착탈 브라켓(101), 카본 판(102), 메인 제어 부재(111), 센서 보드(112), 중앙 연산 보드(113), 본체 프레임(103) 및 본체 하부 카본 커버(104)를 포함할 수 있다.8 is an exploded view of a main body according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the main body 100 includes a battery detachable bracket 101, a carbon plate 102, a main control member 111, a sensor board 112, a central operation board 113, a main body frame 103, and It may include a lower body carbon cover 104.

배터리 착탈 브라켓(101)은 본체(100)의 카본 판(102)에 배터리(120)를 착탈 및 고정하기 위한 것으로 카본 판(102)의 상부에 설치될 수 있다. 카본 판(102)은 배터리(120)를 냉각시킬 수 있는 방열 기능을 할 수 있다.The battery detachable bracket 101 is for detaching and fixing the battery 120 to the carbon plate 102 of the main body 100 and can be installed on the top of the carbon plate 102. Carbon plate 102 may function as a heat dissipation to cool the battery 120.

메인 제어 부재(111), 센서 보드(112) 및 중앙 연산 보드(113)는 제어부(110)에 포함될 수 있다. 메인 제어 부재(111)는 본체 프레임(103)의 상부에 견고하게 설치될 수 있다. 이러한 메인 제어 부재(111)는 원격 제어 장치로부터 송신된 신호를 받아서 배터리(120)의 전원을 제어하면서 무인항공기(10)의 비행을 제어하는 회로 유닛을 갖출 수 있다. 또한, 메인 제어 부재(111)는 리셉터클을 갖출 수 있다. 리셉터클은 메인 제어 부재(111)의 둘레 부분에 위치되어 암 유닛(200)이 본체(100)에 연결될 때, 암 유닛(200)의 플러그 단자가 끼움 조립되는 부분이다.The main control member 111, the sensor board 112, and the central operation board 113 may be included in the control unit 110. The main control member 111 may be firmly installed on the upper portion of the body frame 103. The main control member 111 may be equipped with a circuit unit that controls the flight of the unmanned aerial vehicle 10 while receiving the signal transmitted from the remote control device and controlling the power of the battery 120. Further, the main control member 111 may have a receptacle. The receptacle is a portion where the plug terminal of the arm unit 200 is fitted when the arm unit 200 is connected to the main body 100 because it is located in the circumference of the main control member 111.

센서 보드(112)는 독립적으로 방진일 수 있다. 무인항공기(10)에서 모터가 회전 날개를 고속으로 회전시킬 때, 무인항공기에 진동이 발생할 수 있다. 센서 보드(112)가 독립적으로 방진되어 있지 않다면 센서에서 진동 성분이 포함된 신호가 발생할 수 있다. 상기 진동 성분이 포함된 신호를 제거하려면 소프트웨어 필터의 이득치를 높여야 하지만 이는 센서신호의 지연을 발생시켜 무인항공기(10)가 정확한 시점에 고기동을 할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다. 일 실시예와 같이 독립적으로 방진된 센서 보드(112)를 사용하면 센서에 전달되는 진동이 줄어들고, 소프트웨어 필터의 이득치를 높이지 않아도 되므로 무인항공기(10)의 즉각적인 고기동이 가능할 수 있다.The sensor board 112 may be independently dustproof. When the motor rotates the rotating blade at a high speed in the unmanned aerial vehicle 10, vibration may occur in the unmanned aerial vehicle. If the sensor board 112 is not independently dust-proof, a signal including a vibration component may be generated in the sensor. In order to remove the signal containing the vibration component, it is necessary to increase the gain value of the software filter, but this may cause a delay in the sensor signal, which may cause a problem that the unmanned aerial vehicle 10 cannot move at the correct time. When the sensor board 112 that is independently dust-proof as in one embodiment is used, vibration transmitted to the sensor is reduced, and there is no need to increase the gain value of the software filter, so that the high-speed movement of the unmanned aerial vehicle 10 may be possible.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인항공기의 배터리의 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있는 배터리 및 본체의 구조를 나타낸 것이다. 도 8을 참조하면, 배터리 케이스를 구성하는 케이스 하우징(121)은 배터리 케이스가 무인항공기(10)의 본체에 결합 시 외부에 노출되는 면에 하나 이상의 공기 주입구(122)를 갖출 수 있다. 공기 주입구(122)를 통해 무인항공기(10)가 비행 시 전 방향으로부터 들어오는 차가운 공기가 유입될 수 있다.9 is a view showing the structure of a battery and a body capable of effectively cooling heat of a battery of an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, the case housing 121 constituting the battery case may include one or more air inlets 122 on a surface exposed to the outside when the battery case is coupled to the body of the unmanned aerial vehicle 10. When the unmanned aerial vehicle 10 is flying through the air inlet 122, cold air coming in from all directions may be introduced.

일 실시예에 따른 배터리는 두 개 이상의 배터리 셀로 구성되고 상기 배터리 셀과 배터리 셀 사이에는 환기 슬릿이 마련될 수 있다. 상기 배터리는 4개의 배터리 셀로 구성될 수 있고, 상기 배터리 셀과 배터리 셀 사이 말단에는 접착제가 갖춰질 수 있다. 일반적으로 배터리 팩을 최대한 얇게 하려고 상기 배터리 셀과 배터리 셀을 접착시키는 접착제를 최대한 얇게 바르지만, 본 발명에서는, 이 접착제를 두껍게 하여 배터리 셀과 배터리 셀 사이에 슬릿을 형성하게 할 수 있다. 배터리 셀과 배터리 셀 사이에서 접착제 이외의 부분은 환기 슬릿을 사용될 수 있다. 케이스 하우징(121)에 마련된 하나 이상의 공기 주입구(122)를 통과한 공기는 상기 배터리의 상기 환기 슬릿을 통과시켜 배터리 셀의 열을 자연스레 방출되게 할 수 있다.The battery according to an embodiment may include two or more battery cells, and a ventilation slit may be provided between the battery cell and the battery cell. The battery may be composed of four battery cells, and an adhesive may be provided at an end between the battery cell and the battery cell. In general, in order to make the battery pack as thin as possible, an adhesive that bonds the battery cells to the battery cells is applied as thin as possible, but in the present invention, the adhesive can be thickened to form slits between the battery cells and the battery cells. Ventilation slits may be used between the battery cells and the battery cells other than the adhesive. The air that has passed through the one or more air inlets 122 provided in the case housing 121 may pass through the ventilation slits of the battery to naturally discharge heat of the battery cell.

일 실시예에 따른 케이스 바닥은 하나 이상의 환기 홈을 갖출 수 있다. 배터리의 환기 슬릿을 통과한 공기는 케이스 바닥의 상기 환기 홈을 통과할 수 있다.The case bottom according to an embodiment may have one or more ventilation grooves. Air that has passed through the ventilation slit of the battery may pass through the ventilation groove at the bottom of the case.

일 실시예에 따른 본체(100)를 구성하는 배터리 착탈 브라켓(101)에서 배터리(120)와 접촉하는 면에는 하나 이상의 환기 매니폴드가 마련될 수 있다. 상기 환기 매니폴드는 상기 케이스 바닥의 상기 환기 홈을 통과한 공기가 외부로 흐르는 하나 이상의 통로를 갖출 수 있다. 상기 환기 매니폴드가 갖추는 하나 이상의 통로와 상기 케이스 바닥에 마련된 상기 환기 홈의 배열을 일치시키면 냉각 효과를 더욱 극대화할 수 있다.In the battery detachable bracket 101 constituting the main body 100 according to an embodiment, one or more ventilation manifolds may be provided on a surface contacting the battery 120. The ventilation manifold may have one or more passages through which air passing through the ventilation grooves at the bottom of the case flows outside. By matching the arrangement of the ventilation grooves provided on the bottom of the case with one or more passages provided by the ventilation manifold, the cooling effect can be further maximized.

배터리(120)와 배터리 착탈 브라켓(101)의 사이에 배터리 착탈 브라켓(101)에 마련된 상기 환기 매니폴드에 의해 공기 배출구가 형성될 수 있다. 이처럼 배터리(120)의 케이스 하우징(121)의 공기 주입구(122)를 통과한 공기가 상기 배터리의 상기 환기 슬릿 및 상기 케이스 바닥의 상기 환기 홈을 거쳐가면 배터리 착탈 브라켓(101)의 상기 환기 매니폴드를 통해 무인항공기(10)의 외부로 배출되므로 배터리(120)의 열을 효과적으로 냉각시킬 수 있다.An air outlet may be formed between the battery 120 and the battery detachable bracket 101 by the ventilation manifold provided in the battery detachable bracket 101. As such, when the air passing through the air inlet 122 of the case housing 121 of the battery 120 passes through the ventilation slit of the battery and the ventilation groove of the case bottom, the ventilation manifold of the battery detachable bracket 101 Since it is discharged to the outside of the unmanned aerial vehicle 10, it is possible to effectively cool the heat of the battery 120.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 더욱 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시 예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.In the above, the present invention has been described by specific matters such as specific components, etc. and limited embodiments and drawings, which are provided only to help the overall understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments, Those skilled in the art to which the present invention pertains may seek various modifications and variations from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and should not be determined, and all those that are equally or equivalently modified with the claims as described below belong to the scope of the spirit of the present invention. Would say

100: 본체 110: 제어부
120: 배터리 200: 암 유닛
210: 암 바디 220: 로터 유닛
230: 커넥터 300: 카메라
400: 안테나100: body 110: control unit
120: battery 200: arm unit
210: arm body 220: rotor unit
230: connector 300: camera
400: antenna

Claims

For unmanned aerial vehicles,
A rotor unit including a rotor blade, a motor, and a unit control unit, and a plurality of arm units including an arm body to which the rotor unit is detachably mounted; And
It is coupled to the plurality of arm units and is electrically connected to the unit control unit and having a control unit for transmitting and receiving a control signal; includes,
The arm unit is detachably coupled to the main body or other adjacent arm units, and the control unit is electrically connected to the rotor unit mounted on the arm unit coupled to the main body to recognize the unit control unit.