KR20200105555A - Drones equipped with air cleaning equipment for air pollutant removal for indoor air quality management - Google Patents
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Abstract
Description
건강하게 살기 위해서는 좋은 음식을 먹고 좋은 물과 좋은 공기를 마시는 것이 중요하다. 사람이 하루에 섭취하는 물질 중 80%가 공기이고 하루에 80% 이상의 시간을 실내에서 생활하고 있으므로 실내 공기의 오염은 건물병 증후군과 같은 이상 증상을 일으킬 수 있다. 실내공간 오염물질로는 미세먼지(PM-10), 이산화탄소, 포름알데히드, 총 부유세균, 일산화탄소, 이산화질소, 라돈, 휘발성 유기화합물(VOC), 석면, 오존 등이 있다. 흔히 미세먼지라고 불리는 공기 중에 부유하는 PM-10은 폐 속으로 쉽게 흡수되어 폐포에 도달할 가능성이 높은 크기의 먼지로서 대부분 대기 오염, 연료의 연소, 흡연, 마찰 등에 의해 발생한다. 불특정 다수가 이용하는 다중이용시설(지하상가, 유치원, 의료기관, 공연장, 체육관 등)에서는 실내공기질을 청결하게 유지해야 한다. 다중이 이용하는 시설의 실내 공기 질을 규제치 이하로 유지 관리하고, 환경상의 위해를 예방하기 위해 실내 공기 질에 관한 관리법과 시행 규칙도 만들어졌다. 실내 공기를 쾌적하게 유지하는 가장 좋은 방법은 환기를 주기적으로 하는 것이다. 그러나 대형 시설물 혹은 공간이 높은 시설물은 건물 자체 환기 시스템으로 충분히 환기할 수 없다는 문제점이 있다.To live healthy, it is important to eat good food and drink good water and good air. Since 80% of the substances a person consumes per day is air and more than 80% of the time per day lives indoors, indoor air pollution can cause abnormal symptoms such as dry matter syndrome. Indoor space pollutants include fine dust (PM-10), carbon dioxide, formaldehyde, total airborne bacteria, carbon monoxide, nitrogen dioxide, radon, volatile organic compounds (VOC), asbestos, and ozone. PM-10 floating in the air, commonly called fine dust, is easily absorbed into the lungs and has a high probability of reaching the alveoli. Most of them are caused by air pollution, combustion of fuel, smoking, and friction. In multi-use facilities (underground shopping centers, kindergartens, medical institutions, performance halls, gymnasiums, etc.) used by an unspecified number of people, indoor air quality must be kept clean. In order to maintain the indoor air quality of facilities used by multiple users below the regulation level, and to prevent environmental hazards, the indoor air quality management law and enforcement rules were also established. The best way to keep the indoor air comfortable is to ventilate it regularly. However, there is a problem in that large facilities or facilities with high space cannot be sufficiently ventilated with the building's own ventilation system.
드론은 상대적으로 작은 복수 개의 프로펠러를 이용하여 양력을 얻고, 각각의 프로펠러로부터 발생하는 양력을 조절하여 전진, 후진, 방향 전환을 하는 만큼 전·후·좌·우 이동시 비행 효율이 좋지 못하다. 즉, 드론은 헬리콥터에 비해서도 비행 효율이 크게 떨어지고, 추락시 지상을 보호할 수단(드론 낙하산)을 설치하기 어려워 큰 페이로드를 운송하는 수단으로는 발전하지 못하고 있다. 그러나 드론은 각각의 로터 프로펠러 회전수를 제어하여 다양한 비행 모드를 구현이 용이하고 쉽게 자동비행할 수 있다는 장점이 있는 만큼, 미래에는 다양한 임무장비를 탑재한 다기능 수단으로 발전할 전망이다. 즉, 드론은 인간도 탑승하여 육상, 수상, 하늘을 구분하지 않고 편리하고 쉽게 이동하는 방향으로 발전(PAV : Personal Air vehicle)할 것임은 주지의 미래 모습이다. 드론의 페이로드와 비행시간을 높이기 위해 높은 토오크를 가진 초경량 모터, 고효율의 전기 에너지 저장 및 발생 장치, 추가로 양력을 확보하는 방법(하이브리드 드론 외)에 대한 많은 연구가 이루어질 전망이다.Drones use a plurality of relatively small propellers to obtain lift and adjust the lift generated from each propeller to move forward, backward, and change direction, so flight efficiency is not good when moving forward, backward, left and right. In other words, drones are significantly inferior in flight efficiency compared to helicopters, and it is difficult to install means (drone parachute) to protect the ground in case of a fall, making it difficult to develop as a means of transporting large payloads. However, drones are expected to develop into multifunctional means equipped with various mission equipment in the future, as drones can easily implement various flight modes by controlling the rotational speed of each rotor propeller and can easily fly automatically. In other words, it is a well-known future that drones will be developed in the direction of convenient and easy movement without distinguishing between land, water, and sky by boarding humans (PAV: Personal Air Vehicle). In order to increase the payload and flight time of drones, a lot of research will be conducted on ultra-light motors with high torque, high-efficiency electric energy storage and generation devices, and methods of securing additional lift (other than hybrid drones).
대형 시설물에는 기본적으로 설치해야 하는 환기장치와 추가로 공기청정기가 설치되어 있지만, 이러한 장치는 팬(FAN) 공기 흡입력 및 대류에 의존하는 만큼 대형 실내 공간의 오염물질 특히 미세먼지를 제거하는데 한계가 있다. 대형 공장, 및 체육관, 영화관 등에서 조명을 비추면 공중에 많은 부유 물질이 떠 있음은 주지의 사실이다. 본 발명은 주어진 공간(특히 대형 실내공간) 내에서 비행하며 호버링할 수 있는 드론을 공기청정장치와 결합함으로써 구석구석까지 오염물질을 찾아 날아가 오염물질을 제거하는 능동적 수단을 제공하는데 있다. A ventilation system that must be installed basically and an air purifier are installed in large facilities, but these devices have limitations in removing pollutants, especially fine dust, from large indoor spaces as they rely on fan air intake and convection. . It is a well-known fact that when lights are illuminated in large factories, gymnasiums, movie theaters, etc., many suspended matters float in the air. An object of the present invention is to provide an active means of removing pollutants by flying and flying in a given space (especially a large indoor space) by combining a drone capable of hovering with an air cleaning device.
실내용 공기청정기(공기정화기)는 오염된 공기를 팬(FAN)으로 흡입하고, 필터에 의해 0.01㎛ 정도까지의 미세한 먼지나 세균류를 집진하여 체취나 담배냄새를 탈취한다. 여과란 입자의 크기 차이를 이용하여 액체나 기체로부터 고체 입자를 물리적으로 분리하는 과정이고, 흡착은 고체의 표면에 기체나 용액의 입자들이 달라붙는 것이다. 필터의 종류에 따라 제거할 수 있는 입자의 크기는 달라지는데 미세한 입자를 여과할수록 필터의 능력이 뛰어나다고 할 수 있다. 공기가 이러한 필터를 지나가면서 고체 입자들이 필터에 걸려 분리되는 것이다. 필터 방식으로 먼지를 제거할 때는 보통 섬유필터를 사용한다. 먼지를 고압 방전에 의해 대전(帶電)시켜서 집진하는 전기 집진장치가 함께 사용되기도 한다. 수천 볼트의 고전압을 걸어 주면 전극 자체에서 전자가 생성되거나 전극 주위의 기체에서 전자가 만들어져 전극 주위에 플라즈마가 형성된다. 이렇게 만들어진 전자가 공기 중의 입자에 부착되면 입자들이 (-)전하를 띠게 되고, 전하를 띤 먼지 입자는 정전기적 인력에 의해 반대 전하가 걸려 있는 집진판(+)으로 이동하여 들러붙어 제거된다. 각종 냄새의 원인을 제거하는 데는 활성탄 필터를 사용한다. 활성탄은 극히 미세한 수백만의 기공이 있는 다공성 물질로 1g의 활성탄이 500㎡ 이상의 표면적을 가지고 있어 기체나 액체 등을 효과적으로 흡착한다. Indoor air purifiers (air purifiers) inhale contaminated air with a fan (FAN) and collect fine dust or bacteria up to about 0.01㎛ by a filter to deodorize body odor or cigarette odor. Filtration is a process of physically separating solid particles from a liquid or gas using the difference in particle size, and adsorption is the adhesion of particles of gas or solution to the surface of the solid. The size of the particles that can be removed varies depending on the type of filter, but it can be said that the more fine particles are filtered, the better the filter's ability. As the air passes through these filters, solid particles get caught in the filter and separate. When dust is removed by a filter method, a fiber filter is usually used. An electric dust collector that collects dust by charging dust by high-pressure discharge is also used. When a high voltage of thousands of volts is applied, electrons are generated in the electrode itself, or electrons are generated in the gas around the electrode, forming a plasma around the electrode. When electrons made in this way are attached to particles in the air, the particles are negatively charged, and the charged dust particles move to the dust collecting plate (+) with opposite charges by electrostatic attraction and are stuck and removed. Activated carbon filters are used to remove the causes of various odors. Activated carbon is a porous material with millions of extremely fine pores, and 1g of activated carbon has a surface area of 500㎡ or more, so that it effectively adsorbs gases or liquids.
드론 관련 기술의 발달로 드론은 점차 소형화되고 있다. 손목에 차고 다니다가 펼쳐서 날리면, 일정 반경 내에서 비행하면서 스마트폰과 무선랜으로 연결하여 셀카 기능을 담당하는 용도로까지 발전하고 있다. 드론의 관성센서 정보를 이용하여 양력을 발생시키는 복수 개의 프로펠러를 미세하게 조절하는 제어장치에도, 최근 2GHz 급 고성능 프로세서를 사용함으로써 고난도 비행은 물론 자동충돌회피도 지원하도록 발전하고 있디. 그러나 20분 내외의 짧은 드론 비행시간을 높이는 데는 전통적인 모터 효율 및 배터리 용량(에너지 밀도)의 한계로 제한이 있다. 현행 기술로는 2kg 무게의 공기정화장치를 탑재하기 위해서는 직경 100 cm 내외의 중형 드론이 필요하고, 추가되는 공기정화장치 무게(+ 배터리 전력 소모)로 비행시간은 10분 이내로 제한된다. 항공기는 날개 및 동체 주변의 유체 흐름에 의한 양력(베르누이 정리)을 발생시키고, 헬리콥터는 수 m에 달하는 로터가 고속 회전하면서 양력을 발생하지만, 드론은 직경 30cm 내외의 프로펠러를 이용하므로 양력과 효율이 상대적으로 낮아 비행시간을 증가시키는데 한계가 있다. 현재 배터리 용량(리튬이온 배터리 에너지밀도 200W/kg)을 증가시키면 배터리 무게도 함께 증가하므로 비행시간은 30분 내외로 수렴하게 된다. With the development of drone-related technologies, drones are gradually becoming smaller. If you wear it on your wrist and spread it out, it is evolving to a use of taking a selfie function by connecting it with a smartphone and wireless LAN while flying within a certain radius. In addition to the control device that finely adjusts the plurality of propellers that generate lift using the information of the drone's inertial sensor, it is being developed to support high-difficulty flight as well as automatic collision avoidance by using a 2GHz class high-performance processor. However, there is a limit to the conventional motor efficiency and battery capacity (energy density) to increase the short drone flight time of around 20 minutes. With current technology, a medium-sized drone with a diameter of 100 cm or less is required to mount an air purifier weighing 2kg, and the flight time is limited to within 10 minutes due to the weight of the air purifier (+ battery power consumption). Aircraft generate lift (Bernoulli's theorem) by fluid flow around the wing and fuselage, and helicopters generate lift by rotating a rotor of several meters at high speed, but drones use propellers with a diameter of around 30 cm, so lift and efficiency are reduced. It is relatively low, and there is a limit to increasing the flight time. If the current battery capacity (lithium ion battery energy density 200W/kg) is increased, the battery weight also increases, so the flight time converges to around 30 minutes.
인류는 하늘을 나는 꿈을 열기구와 비행선을 통하여 최초로 실현하였다. 열기구는 온도가 올라가면 기체의 부피가 팽창하고 밀도가 작아진다는 샤를의 법칙을 이용한다. 비행선은 헬륨과 수소처럼 공기 밀도보다 작은 기체를 채워 부력을 얻는 방법을 주로 적용한다. 헬륨은 우리가 아는 물질 중에서 두 번째로 밀도가 작아 기압이 1기압이고 온도가 0℃인 상태에서 1ℓ짜리 헬륨의 질량은 0.1768g이다. 반면 지구 대기의 대부분을 차지고 있는 질소와 산의 밀도는, 1ℓ의 질소는 1.251g, 산소는 1.429g이다. 그러므로 대기(공기 밀도 1.275g/ℓ) 중에 놓아둔 헬륨 풍선은 위로 뜨는 부력이 발생하는데, 반경 30cm 풍선으로는 10g을 들어올리며 반경 100cm 풍선으로는 4.2kg 들어올릴 수 있다. 2m x 2m x 2m 직육면체로는 8kg, 4m x 4m x 2m 직육면체 헬륨 기구로는 32kg을 들어올릴 수 있다. 저속 비행을 하는 드론의 경우 추가로 양력을 발생시킬 수단이 없지만, 헬륨기구를 보조로 부착하면 추가로부력을 확보할 수 있어 드론의 프로펠러에서 담당하는 양력을 줄여(프로펠러 회전수 낮춤) 비행시간을 증대시킬 수 있다. Mankind first realized their dream of flying through hot air balloons and airships. Hot air balloons use Charles' law, which states that as the temperature increases, the volume of the gas expands and the density decreases. Airships mainly apply a method of gaining buoyancy by filling gases less than air density, such as helium and hydrogen. Helium is the second most dense material we know, so the mass of 1 liter of helium is 0.1768 g when the air pressure is 1 atmosphere and the temperature is 0℃. On the other hand, the density of nitrogen and acid, which occupies most of the Earth's atmosphere, is 1.251g for 1 liter of nitrogen and 1.429g for oxygen. Therefore, a helium balloon placed in the atmosphere (air density 1.275g/ℓ) generates buoyancy, and a balloon with a radius of 30cm can lift 10g and a balloon with a radius of 100cm can lift 4.2kg. A 2m x 2m x 2m cuboid can lift 8kg, and a 4m x 4m x 2m cuboid helium device can lift 32kg. In the case of low-speed drones, there is no means to generate additional lift, but if a helium device is attached as an auxiliary, additional buoyancy can be secured, reducing the lift in charge of the propeller of the drone (lowering the number of propeller rotations) and reducing flight time. Can be increased.
본 발명은 다중이용시설의 실내 공기질 관리를 보장하기 위한 공기 오염물질 제거용 공기청정장비를 탑재한 드론을 제공하는데 있다. 배터리로 가동되는 최대 수 kg 대의 공기청정장비를 탑재하고도, 수 시간동안 공중의 오염물질을 제거할 수 있는 비행시간을 확보할 수 있어야 한다. 드론에서 자동 도킹스테이션 기술, 부력 보조 기술, 배터리 기술, 공기청정 기술의 융합이 필요하다. The present invention is to provide a drone equipped with an air cleaning device for removing air pollutants to ensure indoor air quality management in a multi-use facility. Even with up to several kilograms of battery-operated air cleaning equipment installed, it should be possible to ensure flight time to remove airborne pollutants for several hours. In drones, the convergence of automatic docking station technology, buoyancy assist technology, battery technology, and air cleaning technology is required.
드론은 비행기 등과 같은 고전적 비행 수단과 달리 수직 이착륙과 호버링 (Hovering)이 용이하다. 헬리콥터나 비행기와 달리 스마트폰을 드론 원격조종장치로 사용할 만큼 드론은 자동 조종하기도 매우 쉽다. 미세먼지가 사회적 이슈로 등장하면서, 실내공기질의 적정 수준 유지 및 관리는 매우 중요하지만 현재 환기장치 및 공기정화기로는 한계가 있다. 이에 공기 오염물질을 찾아 구석구석 날아가서 제거할 수 있는 날아다니는 드론형 공기정화기를 필요로 한다. 그러나 실내 공기질 관리를 위한 공기 오염물질 제거용 공기정화장치를 탑재한 드론이 만들어지기 위해서는 다음과 같은 문제점을 해결하여야 한다. Drones are easy to take off and land vertically and hover, unlike classic means of flight such as airplanes. Unlike helicopters and airplanes, drones are very easy to control automatically, so that they use a smartphone as a drone remote control device. As fine dust emerges as a social issue, maintaining and managing an appropriate level of indoor air quality is very important, but currently there are limitations with ventilation systems and air purifiers. Therefore, it needs a flying drone-type air purifier that can fly away and remove air pollutants. However, in order to make a drone equipped with an air purification device for removing air pollutants for indoor air quality management, the following problems must be solved.
첫째로, 넓은 실내 공기질 관리를 위한 공기 오염물질 제거하기 위해서는 수시간 동안 공기정화장치를 탑재한 드론이 운용되어야 한다. 드론에서 운반하는 무게(페이로드)가 증가하면 비행시간이 짧아지게 된다. 일례로 중국 DJI 회사의 농업용 드론 MG-15(모터축 거리 150cm)은 배터리 포함 13.7kg인 경우 22분, 농약을 탑재하여 23.8kg인 경우 9분으로 비행시간이 짧아진다. 공기정화장치는 무게 증가와 함께 추가로 전력을 소모하므로 비행시간은 더 짧아지게 된다. 배터리 충전하는데도 2 ∼ 3시간 정도 소요된다. 다중이용시설의 실내 공기를 정화하기 위해서는 공기정화장치 탑재 드론의 비행시간을 획기적으로 증가(20분 -> 2시간 이상)시켜야 한다는 문제점이 있다.First, a drone equipped with an air purification device must be operated for several hours in order to remove air pollutants for wide indoor air quality management. As the weight (payload) carried by the drone increases, the flight time becomes shorter. For example, the Chinese DJI company's agricultural drone MG-15 (motor shaft distance 150cm) shortens flight time to 22 minutes for 13.7kg including batteries and 9 minutes for 23.8kg loaded with pesticides. The air purifier consumes additional power with an increase in weight, resulting in shorter flight times. It takes 2 to 3 hours to charge the battery. In order to purify the indoor air of a multi-use facility, there is a problem in that the flight time of a drone equipped with an air purification device must be significantly increased (20 minutes -> 2 hours or more).
둘째로, 다중이용시설의 실내 공기를 정화하는 드론에 이상이 발생하여 비행중 추락할 때에도 아래 사람 및 물건, 드론에 피해가 없도록 구성해야 한다. 일반 드론의 경우에 추락시 지상의 사람 및 건물과 충돌하여 드론이 파손되거나 지상의 사람이 다칠 가능성이 높다. 일부 국가에서는 추락시 작동시킬 수 있는 낙하산을 장착하도록 하고 있지만, 드론 낙하산으로 인해 무게가 증가한다는 문제가 있다. 실내 공중청소 드론은 상대적으로 낮은 고도를 비행하므로, 펼치는데 다소 시간을 요구하는 낙하산으로는 한계가 있다. 그러므로, 공기정화장치를 탑재한 드론은 지상과 추돌시 혹은 다른 비행 물체와 추돌시 보호할 수 있는 수단을 추가로 필요로 한다.Second, even when an abnormality occurs in a drone that purifies the indoor air of a multi-use facility and falls during flight, it should be configured so that there is no damage to the people, objects, and drones below. In the case of a general drone, there is a high possibility that the drone may be damaged or injured people on the ground by colliding with people and buildings on the ground when it falls. Some countries require a parachute that can be operated in case of a fall, but there is a problem that the weight increases due to a drone parachute. Indoor air cleaning drones fly at relatively low altitudes, so there are limits to parachuting that require some time to unfold. Therefore, a drone equipped with an air purification system needs additional means to protect it when colliding with the ground or with other flying objects.
셋째로, 실내 공기 오염물질을 제거하기 위해 수시간 동안 공기정화장비를 탑재한 드론을 일일이 사람이 조정할 수는 없다. 도킹스테이션에서 대기하고 있다가 주변 공기 오염이 심해지면 자동으로 오염지역으로 이동하여 공기정화장치를 작동시키고 임무가 끝나면 도킹스테이션으로 돌아와 충전 및 대기하는 과정이 자동으로 이루어져야 한다. Third, it is impossible for a person to manually control a drone equipped with air purification equipment for several hours to remove indoor air pollutants. After waiting at the docking station, when the surrounding air pollution becomes severe, it automatically moves to the contaminated area to operate the air purifier, and when the mission is finished, the process of charging and waiting by returning to the docking station should be performed automatically.
넷째로, 100W급 이하 가정용 공기청정기는 24시간 가동되는 경우도 있다. 실내 공기는 다양한 원인에 의해 오염되므로, 공기정화장치를 탑재한 드론도 24시간 가동하도록 제공할 수 있도록 기술적 문제를 해결하여야 한다.Fourth, household air purifiers of 100W or less are sometimes operated 24 hours a day. Since indoor air is polluted by various causes, technical problems must be solved so that a drone equipped with an air purification device can be provided to operate 24 hours a day.
본 발명은 상기 문제를 해결하는 기본 수단으로 헬륨 등과 같이 가벼운 기체를 채운 다양한 형태의 기구(balloon)와 드론을 결합하는 페이로드 분담형 모델을 제안한다. 헬륨은 우리가 아는 물질 중에서 두 번째로 밀도가 작아 기압이 1기압이고 온도가 0℃인 상태에서 1ℓ짜리 헬륨의 질량은 0.1768g이다. 그러므로 대기(공기 밀도 1.275g/ℓ) 중에 놓아둔 헬륨 풍선은 위로 뜨는 부력이 발생하는데,반경 100cm 풍선 기구로는 4.2kg, 2m x 2m x 2m 직육면체로 기구로는 8kg을 들어올릴 수 있다. 일례로 중국 DJI 회사의 농업용 드론 MG-15(모터축 거리 150cm)은 배터리 포함 13.7kg인 경우 22분, 농약을 탑재하여 23.8kg인 경우 9분이지만, 헬륨 기구를 탑재하여 무게를 5kg으로 줄일경우 비행시간은 50분 이상으로 연장될 수 있다.The present invention proposes a payload sharing model that combines a drone with various types of balloons filled with a light gas such as helium as a basic means to solve the above problem. Helium is the second most dense material we know, so the mass of 1 liter of helium is 0.1768 g when the air pressure is 1 atmosphere and the temperature is 0℃. Therefore, a helium balloon placed in the atmosphere (air density 1.275g/ℓ) generates buoyancy, and it can lift 8kg with a balloon balloon with a radius of 4.2kg and a 2m x 2m x 2m rectangular parallelepiped. For example, the Chinese DJI company's agricultural drone MG-15 (motor shaft distance 150cm) is 22 minutes for 13.7kg with battery and 9 minutes for 23.8kg with pesticides, but if the weight is reduced to 5kg with a helium device Flight time may be extended to 50 minutes or more.
첫째로, 수시간 동안 공기정화장비를 탑재한 드론이 운용되도록 하기 위해, 헬륨 풍선 기구의 부력으로 대부분 페이로드를 담당하고 5% 내외의 양력을 프로펠러로 발생하도록 구성한다. 이 경우 이론적으로 20배 내외 비행시간을 연장할 수 있으므로 2 ~ 3시간 이상의 비행시간은 기본적으로 확보할 수 있다. 많은 부력을 확보하기 위해서는 풍선기구의 크기가 커지므로 실내공간의 크기와 비행시간을 고려하여 부력의 크기를 결정한다. 실외에서는 바람의 영향으로 비행이 힘들지만, 실내에서 운용할 경우 바람이 없으므 5% 내외의 프로펠러 동력으로 방향 전환 및 상하 이동이 가능하다. 1개의 드론에 풍선 기구를 고정시키거나, 풍선의 원주 둘레에 각각의 프로펠러를 설치하여 쿼드롭터, 헥사콥터, 옥타콥터 처럼 구성할 수 있다. First, in order to operate a drone equipped with air purification equipment for several hours, it is configured to take charge of the payload most of the buoyancy of the helium balloon and generate about 5% of the lift by the propeller. In this case, the flight time can be extended by 20 times or so, so the flight time of 2 to 3 hours or more can be basically secured. In order to secure a lot of buoyancy, the size of the balloon balloon is increased, so the size of the buoyancy is determined in consideration of the size of the indoor space and flight time. It is difficult to fly outdoors due to the influence of the wind, but when operated indoors, there is no wind, so it is possible to change direction and move up and down with about 5% propeller power. A balloon can be fixed to one drone, or each propeller can be installed around the circumference of the balloon to form a quadropter, hexacopter, or octacopter.
둘째로, 다중이용시설의 실내 공기를 정화하는 드론에 이상이 발생하여 비행중 추락할 때에도 사람, 물건, 드론에 피해가 없도록 구성하기 위해 헬륨 풍선기구를 에어백처럼 활용하도록 구성한다. 헬륨 풍선기구의 하단에 무거운 배터리 등을 설치하여 작동이 멈춰 내려앉더라도 드론 혹은 프로펠러가 설치된 부분은 윗면에 위치(사람 키보다 높은)하고, 배터리가 설치된 부분은 아래로 위치하도록 하여 프로펠러 충격이 직접 가해지지 않도록 한다. Second, in order to prevent damage to people, objects, and drones even when an abnormality occurs in a drone that purifies the indoor air of a multi-use facility and falls during flight, a helium balloon device is configured to be used like an airbag. Even if a heavy battery is installed at the bottom of the helium balloon and it stops working, the part where the drone or propeller is installed is located on the upper surface (higher than the height of the person), and the part where the battery is installed is located downward so that the propeller impact is directly affected. Avoid being applied.
셋째로, 실내 공기 오염물질을 제거하기 위해서는 수시간 동안 공기정화장치를 탑재한 드론 운영(operation)을 자동화해야 한다. 도킹스테이션에서 대기하고 있다가 주변 공기 오염이 심해지면 자동으로 오염지역으로 이동하여 공기정화장치를 작동시키고 임무가 끝나면 도킹스테이션으로 돌아와 충전 및 대기하는 과정이 자동으로 이루어져야 한다. 실내에서 운영하는 드론에서 도킹스테이션의 위치를 추적하는 방법으로는 도킹스테이션에서 IR 빔을 발신하고, 드론의 카메라로 IR 빔을 추적하는 방법이다. 도킹스테이션에 착륙(연결)시 배터리를 자동 충전하도록 구성한다. Third, in order to remove indoor air pollutants, it is necessary to automate the operation of a drone equipped with an air purification device for several hours. After waiting at the docking station, when the surrounding air pollution becomes severe, it automatically moves to the contaminated area to operate the air purifier, and when the mission is finished, the process of charging and waiting by returning to the docking station should be performed automatically. In indoor drones, the method of tracking the location of a docking station is to send an IR beam from the docking station and track the IR beam with the drone's camera. It is configured to automatically charge the battery when landing (connecting) to the docking station.
넷째로, 100W급 이하 가정용 공기청정기는 24시간 가동되는 경우도 있다. 실내 공간 천정의 특정 위치에 복수 개의 도킹스테이션을 설치하는 방법이 제안될 수 있다. 복수 개의 도킹스테이션으로 이동 대기하면서 (프로펠러 작동 OFF) 일정시간 공기정화장치를 해당 구역에서 작동시킨다. 이 경우, 도킹스테이션 간 이동하는 동안만 드론 프로펠러를 작동시키므로 헬륨 기구 없는 드론으로 구성할 수 있다. 정확하게 도킹스테이션에 착륙 혹은 도킹하는 기술이 필요하다. Fourth, household air purifiers of 100W or less are sometimes operated 24 hours a day. A method of installing a plurality of docking stations at a specific location on the ceiling of an indoor space may be proposed. While waiting to move to multiple docking stations (propeller operation is OFF), the air purifier is operated in the corresponding area for a certain period of time. In this case, since the drone propeller is operated only while moving between docking stations, it can be configured as a drone without a helium mechanism. You need the skills to land or dock correctly at the docking station.
본 발명은 실내 특히 다중이용시설의 공기 오염물질 제거하기 위해 공기정화장치를 탑재한 드론을 2 시간 내외 운용할 수 있도록, 헬륨 풍선 기구의 부력으로 대부분 페이로드를 담당하고 5% 내외의 양력을 프로펠러로 담당하도록 구성하였다. 실외에서는 바람의 영향으로 비행이 힘들지만, 바람이 없는 실내에서 운용할 경우 5% 내외의 프로펠러 동력으로 방향 전환 및 상하 이동이 가능하다. 1개 드론 하단에 풍선 기구를 고정하거나, 풍선 기구의 원주 둘레에 각각의 프로펠러(혹은 드론 모듈)를 설치하여 쿼드롭터, 헥사콥터, 옥타콥터 처럼 구성할 수 있다. 이 경우 일반 드론대비 이론적으로 20배 내외 비행시간을 연장할 수 있으며 다음과 같은 효과가 기대된다.The present invention is in charge of most payloads by buoyancy of the helium balloon device and propellers with a lift force of about 5% so that a drone equipped with an air purification device can be operated for about 2 hours to remove air pollutants indoors, especially in multi-use facilities. It was configured to be in charge of. It is difficult to fly outdoors due to the influence of the wind, but when operated indoors without wind, it is possible to change direction and move up and down with about 5% propeller power. A balloon device can be fixed at the bottom of one drone, or each propeller (or drone module) can be installed around the circumference of the balloon device to form a quadropter, hexacopter, or octacopter. In this case, the flight time can theoretically be extended by 20 times compared to general drones, and the following effects are expected.
첫째, 본 발명과 같이 드론에 헬륨기구를 장착하여 보조 부력을 확보할 경우 상대적으로 적은 프로펠러 토오크(직경, 회전수)로 양력을 발생시켜도 충분한 만큼 배터리 전력소모를 줄여 비행시간을 연장할 수 있다. 드론과 헬륨 기구, 공기정화장치를 일체화시켜 구성함으로써 넓은 실내 공간의 오염 물질을 구석구석 날아가서 제거할 수 있는 충분한 비행 시간을 확보하는 효과가 있다.First, in the case of securing auxiliary buoyancy by mounting a helium device on a drone, as in the present invention, even if a lift is generated with a relatively small propeller torque (diameter, rotational speed), it is possible to extend the flight time by reducing battery power consumption by a sufficient amount. By integrating a drone, a helium device, and an air purification device, there is an effect of securing sufficient flight time to fly away and remove pollutants from a large indoor space.
둘째, 본 발명은 이상 사태로 드론( + 헬륨기구 + 공기정화장치)이 추락하더라도 에어백처럼 헬륨 기구의 완충 효과(무게, 충돌속도, 충돌시간, 탄성)로 드론을 보호함은 물론 충돌하는 아래 지상의 사람과 시설을 보호하는 효과가 있다.Second, the present invention protects the drone with the cushioning effect (weight, collision speed, collision time, elasticity) of the helium device like an airbag even if the drone (+ helium device + air purifier) falls due to an abnormal situation It has the effect of protecting people and facilities of
셋째, 극장이나 넓은 실내 공간 등에서 불빛을 비추면 많은 먼지들이 떠있는 모습을 볼 수 있다. 공기 대류 및 환풍에 의지하는 현행 실내 대형 시설물(통로 포함)의 환기장치 혹은 공기정화기로는 공기를 정화하는데 한계가 있다. 도킹스테이션을 중심으로 공중청소 드론이 비행, 자동 도킹 및 배터리 충전하도록 구성한다. 실내에 도킹 스테이션을 설치하면 공중청소 드론이 자동으로 비행하여 실내 공기질을 규제치 이내로 유지 관리하도록 구성할 수 있다. 실내공간의 오염으로 부터 사람들을 보호할 수 있는 효과가 있다. Third, if you shine a light in a theater or a large indoor space, you can see a lot of dust floating. There are limitations in purifying air with ventilation systems or air purifiers in large indoor facilities (including passageways) that rely on air convection and ventilation. The aerial cleaning drone is configured to fly, automatically dock, and charge the battery around the docking station. By installing a docking station indoors, the air cleaning drone can be configured to automatically fly and maintain indoor air quality within the regulated values. It has the effect of protecting people from contamination of indoor spaces.
넷째, 실내 시설물에 공기의 유동을 고려하여 복수 개의 도킹스테이션을 설치하여, 드론은 도킹스테이션 간 이동하면서 도킹후 드론 프로펠러를 정지하고 공기정화장치를 작동시키도록 구성하면 24시간 전체 실내 공간을 정화하는 시스템도 제공할 수 있어 실내 공기질 향상에 기여하는 효과가 있다. Fourth, if a plurality of docking stations are installed in consideration of the flow of air in indoor facilities, and the drone moves between docking stations, the drone propeller is stopped after docking, and the air purifier is operated. As a system can also be provided, there is an effect that contributes to the improvement of indoor air quality.
제 1 도는 인류 최초의 나는 꿈을 실현해준 다양한 형태로 제작한 헬륨 기구의 이미지도이다.
제 2 도는 헬륨기구에 드론 프로펠러를 부착하여 3시간 내외 비행 가능한 스위스 AEROTAIN사의 광고용 풍선 드론 'Skye'의 이미지도이다.
제 3 도는 다중이용시설의 실내공기질 관리법에서 명시한 실내시설물 별로 공기질 규제치를 나타낸 표다.
제 4 도는 본 발명의 부력을 발생시키는 제 2 부력기구를 설치한 공중청소 드론의 형태별 구성도이다.
제 5 도는 본 발명의 부력을 발생시키는 제 2 부력기구를 설치한 공중청소 드론의 시스템 구성도이다.
제 6 도는 본 발명의 복수 개의 도킹스테이션 기반으로 24시간 운용이 가능한 공중청소 드론의 구성도이다
Fig. 1 is an image diagram of a helium device made in various forms that realized mankind's first flying dream.
FIG. 2 is an image diagram of a Swiss AEROTAIN's advertising balloon drone'Skye' that can fly within 3 hours by attaching a drone propeller to a helium device.
Figure 3 is a table showing the air quality regulation values for each indoor facility specified in the Indoor Air Quality Management Act for Multi-Use Facilities.
4 is a diagram showing the configuration of a public cleaning drone equipped with a second buoyancy mechanism for generating buoyancy according to the present invention.
5 is a system configuration diagram of a aerial cleaning drone equipped with a second buoyancy mechanism for generating buoyancy according to the present invention.
6 is a block diagram of a public cleaning drone capable of operating 24 hours based on a plurality of docking stations of the present invention
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventors appropriately explain the concept of terms in order to explain their own invention in the best way. Based on the principle that it can be defined, it should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Accordingly, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all the technical spirit of the present invention, and thus various alternatives that can be substituted for them at the time of application It should be understood that there may be equivalents and variations.
본 발명의 공중청소 드론을 구현하기 위해 헬륨 등과 같이 가벼운 기체를 채운 다양한 형태의 기구(balloon)와 드론을 결합하는 페이로드 분담형 모델을 제안한다. 기압이 1기압이고 온도가 0℃인 상태에서 1ℓ짜리 헬륨의 질량은 0.1768g이다. 그러므로 대기(공기 밀도 1.275g/ℓ) 중에 놓아둔 헬륨 풍선은 위로 뜨는 부력이 발생하는데,반경 100cm 풍선 기구로는 4.2kg을 들어올릴 수 있다. 일례로 중국 DJI 회사의 농업용 드론 MG-15(모터축 거리 150cm)은 배터리 포함 13.7kg인 경우 22분, 농약을 탑재하여 23.8kg인 경우 9분이지만, 헬륨 기구를 탑재하여 무게를 5kg으로 줄일경우 비행시간은 50분 이상으로 연장될 수 있다. 공기 오염물질 제거하기 위해서는 수 시간 동안 공기정화장치를 탑재한 드론을 운용할 수 있여야 한다. 헬륨 풍선 기구 부력으로 대부분 페이로드를 담당하고 5% 내외의 양력을 프로펠러로 발생하도록 구성한다. 이 경우 이론적으로 20배 내외 비행시간을 연장할 수 있으므로 1 ~ 2시간 이상의 비행시간은 기본적으로 확보할 수 있다. 많은 부력을 확보하기 위해서는 풍선 기구의 크기가 커지므로, 공중 청소하는 실내공간의 크기와 비행시간을 고려하여 풍선의 크기(직경 2~3m)를 결정한다. 실외에서는 바람의 영향으로 비행이 힘들지만, 실내에서 운용할 경우 5% 내외의 프로펠러 동력으로 발향 전환 및 상하 이동이 가능하다. 1개의 드론에 풍선 기구를 고정시키거나, 풍선의 원주 둘레에 각각의 프로펠러를 설치하여 쿼드롭터, 헥사콥터, 옥타콥터 처럼 구성할 수 있다. 공중청소 드론으로 실내 공기 오염물질을 제거하기 위해서는 수시간 동안 공기정화장비를 탑재한 드론 운영을 자동화해야 한다. 도킹스테이션에서 대기하고 있다가 주변 공기 오염이 심해지면 자동으로 오염지역으로 이동하여 공기정화장치를 작동시키고 임무가 끝나면 도킹스테이션으로 돌아와 충전 및 대기하는 과정이 자동으로 이루어져야 한다. In order to implement the aerial cleaning drone of the present invention, a payload sharing model that combines the drone with various types of balloons filled with light gas such as helium is proposed. When the air pressure is 1 atmosphere and the temperature is 0℃, the mass of 1 liter of helium is 0.1768g. Therefore, a helium balloon placed in the atmosphere (air density 1.275g/ℓ) generates buoyancy that floats upward, and a balloon with a radius of 100cm can lift 4.2kg. For example, the Chinese DJI company's agricultural drone MG-15 (motor shaft distance 150cm) is 22 minutes for 13.7kg with battery and 9 minutes for 23.8kg with pesticides, but if the weight is reduced to 5kg with a helium device Flight time may be extended to 50 minutes or more. In order to remove air pollutants, drones equipped with air cleaning devices must be able to operate for several hours. The helium balloon balloon is configured to take charge of most of the payload by buoyancy and generate about 5% of the lift by the propeller. In this case, the flight time can be extended by 20 times or so, so the flight time of 1 to 2 hours or more can be basically secured. In order to secure a lot of buoyancy, the size of the balloon balloon increases, so the size of the balloon (2~3m in diameter) is determined in consideration of the size of the indoor space to be cleaned in the air and the flight time. It is difficult to fly outdoors due to the influence of the wind, but if it is operated indoors, it is possible to change the incense direction and move up and down with about 5% propeller power. A balloon can be fixed to one drone, or each propeller can be installed around the circumference of the balloon to form a quadropter, hexacopter, or octacopter. In order to remove indoor air pollutants with air cleaning drones, it is necessary to automate the operation of drones equipped with air cleaning equipment for several hours. After waiting at the docking station, when the surrounding air pollution becomes severe, it automatically moves to the contaminated area to operate the air purifier, and when the mission is finished, the process of charging and waiting by returning to the docking station should be performed automatically.
제 1 도는 인류 최초의 나는 꿈을 실현해준 다양한 형태로 제작한 헬륨 기구의 이미지도이다. 베르누이에 의해 양력 발생 원리와 함께 라이트 형제에 의해 최초 비행이 성공하기 이전에는 인류는 하늘을 날 수 있는 부력을 얻는 수단으로 기구(balloon)를 사용하였다.Fig. 1 is an image diagram of a helium device made in various forms that realized mankind's first flying dream. Before the first successful flight by the Wright brothers along with the principle of generating lift by Bernoulli, humans used a balloon as a means of gaining buoyancy to fly in the sky.
제 2 도는 헬륨기구에 드론 프로펠러를 부착하여 3시간 내외 비행 가능한 스위스 AEROTAIN사의 광고용 풍선 드론 'Skye'의 이미지도이다. 소형 비행선이 광고판으로 사용되고 있지만, 풍선형 드론을 광고에 사용하도록 Aerotian 회사에서 발표한 것이‘Skye’이다.‘Skye’는 헬륨 가스가 채워진 풍선으로 지름이 3m인데 주위에 프로펠러가 달려서 특정 방향으로 회전하거나 비행하게 할 수 있다. 기술적으로 ‘Skye’를 비행하게 하는 것은 쉽지 않은 것으로 알려져 있다. 1회 충전으로 약 3시간을 비행할 수 있다. FIG. 2 is an image diagram of a Swiss AEROTAIN's advertising balloon drone'Skye' that can fly within 3 hours by attaching a drone propeller to a helium device. A small airship is being used as a billboard, but Aerotian's announcement to use a balloon-type drone for advertising is'Skye'.'Skye' is a balloon filled with helium gas, which has a diameter of 3m and has a propeller around it and rotates in a specific direction. Or let it fly. Technically, it is known that it is not easy to make'Skye' fly. It can fly for about 3 hours on a single charge.
제 3 도는 다중이용시설의 실내공기질 관리법에서 명시한 실내시설물 별로 공기질 규제치를 나타낸 표다. 실내공기질 관리법은 다중이 이용하는 시설과 신축 공동주택의 실내 공기질을 알맞게 유지·관리하여 국민의 건강을 보호하고 환경상의 위해를 예방하기 위한 사항을 규정한 법이다.시·도지사는 다중이용시설이 공기질 유지기준에 맞지 않게 관리되는 경우 등에는 기간을 정해 개선명령을 할 수 있다. 이를 이행하지 않는 자는 1년 이하의 징역 또는 1000만 원 이하의 벌금에 처한다. Figure 3 is a table showing the air quality regulation values for each indoor facility specified in the Indoor Air Quality Management Act for Multi-Use Facilities. The Indoor Air Quality Management Act is a law that stipulates matters to protect public health and prevent environmental harm by properly maintaining and managing indoor air quality in facilities and new apartments used by multiple people. In the case of management that does not meet the maintenance standards, an improvement order may be issued by a fixed period. Anyone who fails to comply with this will be punished by imprisonment for up to one year or a fine of up to 10 million won.
제 4 도는 본 발명의 부력을 발생시키는 제 2 부력기구를 설치한 공중청소 드론의 형태별 구성도이다. 공중에 날아다니며 공기 오염 물질을 제거하는 드론은, 드론 로터부의 프로펠러가 회전하면서 발생하는 양력에 의한 제 1 양력 제어수단(1); 공기보다 가벼운 기체를 채운 기구(balloon) 형태의 제 2 부력 수단(2)을 포함하여, 공중 청소를 위한 공기정화수단(4)을 포함하여 구성한다. 공중 청소용 드론은 먼지를 찾아 구석구석 이동하여 비행하는 장점이 있지만, 공중 청소를 위한 충분한 비행 시간을 확보하여야 한다. 주로 헬륨으로 채워지는 제 2 부력기구로 전체 페이로드의 95%를 담당하도록 하면, 프로펠러 방식 드론에 비해 20배 내외의 비행시간을 확보할 수 있다. 제 2 부력기구 상단에 드론을 부착하도록 구성할 수 있지만 제 2 부력기구를 드론 몸체로 가정하고 4개, 6개, 6개의 프로펠러 로커 축을 제 2부력기구 원주에 따라 설치하는 방법도 가능하다. 즉, 제 2 부력수단(9), 드론 로터부의 프로펠러가 회전하면서 발생하는 양력에 의한 제 1 양력 제어수단(1)으로 프로펠러가 회전하면서 발생하는 양력에 의한 제 1 모터와 프로펠러 수단(5), 제 2 모터와 프로펠러 수단(6), 제 3 모터와 프로펠러 수단(7); 제 n 모터와 프로펠러 수단(8)으로 복수 개 설치하는 수단; 공중 청소를 위한 공기정화수단(10)을 포함하여 구성한다. 제 2 부력수단(2,9)은 뜨거운 공기 혹은 공기보다 가벼운 기체를 선택적으로 채우도록 구성한다. 제 2 부력수단(2,9)의 부력은 공중 청소 드론 전체 무게보다 낮게 구성하여, 제 1 양력제어수단(1)을 동작시키지 않으면 떠오르지 않도록 구성한다. 뜨거운 공기 혹은 공기보다 가벼운 기체를 채운 제 2 부력수단(2, 9) 하단에, 배터리와 같이 무거운 무게중심수단(3)을 설치하여 공중 청소용 드론의 무게 중심을 아래 방향으로 이동시킴으로써 지상에 내려올 때는 무게중심수단(3)이 지상을 향하도록 하여, 회전하는 프로펠러가 사람에 닿지 않도록 한다. 4 is a diagram showing the configuration of a public cleaning drone equipped with a second buoyancy mechanism for generating buoyancy according to the present invention. A drone flying in the air and removing air pollutants includes: a first lift control means (1) based on lift generated while a propeller of the drone rotor rotates; It comprises a second buoyancy means (2) in the form of a balloon filled with a gas that is lighter than air, and an air purification means (4) for air cleaning. Aerial cleaning drones have the advantage of flying by moving every corner in search of dust, but sufficient flight time must be secured for air cleaning. If the second buoyancy device is mainly filled with helium and takes up 95% of the total payload, it is possible to secure a flight time of about 20 times that of a propeller-type drone. Although it can be configured to attach the drone to the top of the second buoyancy device, it is also possible to install 4, 6, and 6 propeller rocker shafts along the circumference of the second buoyancy device, assuming the second buoyancy device is the drone body. That is, the second buoyancy means (9), the first lift force control means (1) by the lift generated while the propeller of the drone rotor rotates, and the first motor and propeller means (5) by the lift generated while the propeller rotates, Second motor and propeller means (6), third motor and propeller means (7); Means for installing a plurality of nth motors and propeller means (8); It is configured to include an air purification means 10 for public cleaning. The second buoyancy means 2 and 9 are configured to selectively fill hot air or gas lighter than air. The buoyancy of the second buoyancy means (2, 9) is configured to be lower than the total weight of the aerial cleaning drone, so that it does not rise unless the first lift control means (1) is operated. At the bottom of the second buoyancy means (2, 9) filled with hot air or gas that is lighter than air, a heavy center of gravity means (3) such as a battery is installed to move the center of gravity of the aerial cleaning drone in a downward direction. The center of gravity means (3) is directed toward the ground so that the rotating propeller does not touch people.
제 5 도는 본 발명의 부력을 발생시키는 제 2 부력기구를 설치한 공중청소 드론의 시스템 구성도이다. 즉, 관성센서와 비행제어컴퓨터를 포함한 제어수단(13); 드론 로터부 모터(12)를 제 2 부력수단(17)에 설치하는 고정수단(15); 제 2 부력수단(17)에 고정된 공기정화장치(16) 수단; 선택적으로, 실내 자율 비행을 위한 실내 거리측정센서 수단(19); 충전 및 도킹을 위해 도킹스테이션(20) 위치를 전파 혹은 빛 혹은 영상으로 추적하는 도킹스테이션 위치추적수단(18); 도킹시 배터리충전단자(14)와 도킹스테이션(20)의 배터리연결단자를 접촉시켜 배터리를 충전하는 수단으로 구성한다. 이때, 공기정화장치(16)를 장착한 공중청소 드론은, 상단에 상단 도킹기구(21)를 설치하여 천정에 설치되어 있는 도킹스테이션(20)과 도킹하도록 구성한다. 5 is a system configuration diagram of a aerial cleaning drone equipped with a second buoyancy mechanism for generating buoyancy according to the present invention. That is, control means 13 including an inertial sensor and a flight control computer; Fixing means 15 for installing the
제 6 도는 본 발명의 복수 개의 도킹스테이션 기반의 24시간 운용이 가능한 공중청소 드론의 구성도이다. 공중에 날아다니며 공기 오염 물질을 제거하는 드론에 있어서, 실내 공간에 복수개의 제 1 도킹스테이션(21), 제 2 도킹스테이션(2), 제 n 도킹스테이션(23)을 설치하여 공청소 드론(27, 26)은 도킹스테이션을 바꿔가면서 공기정화장치를 작동시키도록 구성할 수 있다. 공기정화장치(25)를 장착한 공중청소 드론(26)은 상단에 상단도킹기구(24)를 설치하여 천정의 도킹스테이션(21,22,23)과 도킹하도록 구성한다. 공기정화장치(25)를 장착한 공중청소 드론(26); 상단에 상단도킹기구(24)를 설치하여 천정의 도킹스테이션(21,22,23)과 도킹하는 수단; 공중청소 드론(26)의 모터 회전을 정지하는 수단; 공기정화장치(25)를 작동하는 수단으로 구성한다. 6 is a block diagram of a public cleaning drone capable of operating 24 hours based on a plurality of docking stations of the present invention. In a drone flying in the air and removing air pollutants, a plurality of
1 : 제 1 양력 제어수단 2 : 제 2 부력수단
3 : 무게중심수단 4 : 공기정화수단
5 : 제 1 모터와 프로펠러 6 : 제 2 모터와 프로펠러
7 : 제 3 모터와 프로펠러 8 : 제 n 모터와 프로펠러
9 : 제 2 부력수단 10 : 공기정화수단
11 : 프로펠러 12 : 드론 로터부 모터
13 : 제어 수단 14 : 배터리
15 : 고정수단 16 : 공기정화장치
17 : 제 2 부력수단 18 : 도킹스테이션 위치추적수단
19 : 실내 거리측정센서 20 : 도킹스테이션
21 : 제 1 도킹스테이션 22 : 제 2 도킹스테이션
23 : 제 n 도킹스테이션 24 : 상단 도킹기구
25 : 공기정화장치 26 : 공중청소 드론
27 : 헬륨기구 기반 공중청소 드론1: first lift control means 2: second buoyancy means
3: center of gravity means 4: air purification means
5: first motor and propeller 6: second motor and propeller
7: third motor and propeller 8: nth motor and propeller
9: second buoyancy means 10: air purification means
11: propeller 12: drone rotor motor
13: control means 14: battery
15: fixing means 16: air purification device
17: second buoyancy means 18: docking station location tracking means
19: indoor distance measurement sensor 20: docking station
21: first docking station 22: second docking station
23: nth docking station 24: upper docking mechanism
25: air purification device 26: aerial cleaning drone
27: Helium device-based aerial cleaning drone
Claims (10)
드론 로터부의 프로펠러가 회전하면서 발생하는 양력에 의한 제 1 양력 제어수단(1);
공기보다 가벼운 기체를 채운 기구(balloon) 형태의 제 2 부력 수단(2)을 포함하여,
공중 청소를 위한 공기정화수단(4)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 제 2 부력 수단을 설치한 공중 청소용 드론
In drones that fly in the air and remove air pollutants,
First lift control means (1) by lift generated while the propeller of the drone rotor rotates;
Including a second buoyancy means (2) in the form of a balloon filled with a gas lighter than air,
A drone for air cleaning equipped with a second buoyancy means, characterized in that it comprises an air cleaning means (4) for air cleaning
드론 로터부의 프로펠러가 회전하면서 발생하는 양력에 의한 제 1 양력 제어수단(1)으로;
프로펠러가 회전하면서 발생하는 양력을 얻기 위한 수단으로 제 1 모터와 프로펠러 수단(5), 제 2 모터와 프로펠러 수단(6), 제 3 모터와 프로펠러 수단(7); 제 n 모터와 프로펠러 수단(8)으로 복수 개 설치하는 수단;
공기보다 가벼운 기체를 채웠거나 채울 수 있는 기구(balloon) 형태의 제 2 부력수단(9)을 포함하여,
공중 청소를 위한 공기정화수단(10)을 포함하여 구성함을 특징으로 하는 제 2 부력수단을 설치한 공중 청소용 드론
The method of claim 1,
As a first lift control means (1) by lift generated while the propeller of the drone rotor rotates;
A first motor and propeller means (5), a second motor and propeller means (6), a third motor and propeller means (7) as means for obtaining lift generated while the propeller rotates; Means for installing a plurality of nth motors and propeller means (8);
Including a second buoyancy means (9) in the form of a balloon capable of filling or filling a gas lighter than air,
A drone for air cleaning equipped with a second buoyancy means, characterized in that it comprises an air cleaning means (10) for air cleaning
제 2 부력수단(2,9)은
뜨거운 공기 혹은 공기보다 가벼운 기체를 선택적으로 채우도록 구성함을 특징으로 하는 제 2 부력수단을 설치한 공중 청소용 드론
The method of claim 1,
The second buoyancy means (2,9)
A drone for air cleaning equipped with a second buoyancy means, characterized in that it is configured to selectively fill hot air or gas lighter than air.
제 2 부력수단(2,9)의 부력은 공중 청소 드론 전체 무게보다 낮게 구성하여
제 1 양력제어수단(1)을 동작시키지 않으면 떠오르지 않도록 구성함을 특징으로 하는 제 2 부력수단을 설치한 공중 청소용 드론
The method of claim 1,
The buoyancy of the second buoyancy means (2,9) is configured to be lower than the total weight of the aerial cleaning drone.
A drone for aerial cleaning equipped with a second buoyancy means, characterized in that it does not float unless the first lift control means (1) is operated
뜨거운 공기 혹은 공기보다 가벼운 기체를 채운 제 2 부력수단(2, 9) 하단에,
배터리와 같이 무거운 무게중심수단(3)을 설치하여 공중 청소용 드론의 무게 중심을 아래 방향으로 이동시킴을 특징으로 하는 제 2 부력수단을 설치한 공중 청소용 드론
The method of claim 1,
At the bottom of the second buoyancy means (2, 9) filled with hot air or gas lighter than air,
A drone for aerial cleaning with a second buoyancy means, characterized in that the center of gravity of the drone for aerial cleaning is moved downward by installing a heavy center of gravity means (3) such as a battery
관성센서와 비행제어컴퓨터를 포함한 제어수단(13);
드론 로터부 모터(12)를 제 2 부력수단(17)에 설치하는 고정수단(15);
제 2 부력수단(17)에 고정된 공기정화장치(16) 수단;
선택적으로, 실내 자율 비행을 위한 실내 거리측정센서 수단(19);
충전 및 도킹을 위해 도킹스테이션(20) 위치를 전파 혹은 빛 혹은 영상으로 추적하는 도킹스테이션 위치추적수단(18);
도킹시 배터리충전단자(14)와 도킹스테이션(20)의 배터리연결단자를 접촉시켜 배터리를 충전하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 제 2 부력수단을 설치한 공중 청소용 드론
The method of claim 1,
Control means 13 including an inertial sensor and a flight control computer;
Fixing means 15 for installing the drone rotor motor 12 to the second buoyancy means 17;
Air purification device (16) means fixed to the second buoyancy means (17);
Optionally, indoor distance measuring sensor means 19 for indoor autonomous flight;
Docking station location tracking means 18 for tracking the location of the docking station 20 with radio waves, light, or video for charging and docking;
A drone for aerial cleaning equipped with a second buoyancy means, characterized in that it consists of a means for charging the battery by contacting the battery charging terminal 14 with the battery connection terminal of the docking station 20 during docking.
공기정화장치(16)를 장착한 공중청소 드론은
상단에 상단 도킹기구(21)를 설치하여 천정에 설치되어 있는 도킹스테이션(20)과 도킹하도록 구성함을 특징으로 하는 상단 도킹기구를 설치한 공중 청소용 드론
The method of claim 6,
The aerial cleaning drone equipped with the air purification device (16)
A drone for aerial cleaning with an upper docking mechanism, characterized in that the upper docking mechanism 21 is installed at the top to dock with the docking station 20 installed on the ceiling
실내 공간에 복수개의 제 1 도킹스테이션(21), 제 2 도킹스테이션(2), 제 n 도킹스테이션(23)을 설치하여 공중청소 드론(27, 26)은 도킹스테이션을 바꿔가면서 공기정화장치를 작동시킴을 특징으로 하는 복수 개 도킹스테이션 기반의 공중 청소용 드론 시스템
In drones that fly in the air and remove air pollutants,
A plurality of first docking stations (21), second docking stations (2), and n-th docking stations (23) are installed in the indoor space to operate the air cleaning system while changing docking stations. A drone system for aerial cleaning based on multiple docking stations featuring Sikkim
공기정화장치(25)를 장착한 공중청소 드론(26)은
상단에 상단도킹기구(24)를 설치하여 천정의 도킹스테이션(21,22,23)과 도킹하도록 구성함을 특징으로 하는 복수 개 도킹스테이션 기반의 공중 청소용 드론
The method of claim 7,
The aerial cleaning drone 26 equipped with the air purification device 25
A drone for aerial cleaning based on a plurality of docking stations, characterized in that it is configured to dock with the ceiling docking stations (21, 22, 23) by installing an upper docking mechanism (24) at the top.
공기정화장치(25)를 장착한 공중청소 드론(26);
상단에 상단도킹기구(24)를 설치하여 천정의 도킹스테이션(21,22,23)과 도킹하는 수단;
도킹 후에
공중청소 드론(26)의 모터 프로펠러 회전을 정지하는 수단;
공기정화장치(25)를 작동하는 수단으로 구성함을 특징으로 하는 복수 개 도킹스테이션 기반의 공중 청소용 드론
The method of claim 7,
An air cleaning drone 26 equipped with an air purification device 25;
Means for docking with the docking station (21, 22, 23) of the ceiling by installing the upper docking mechanism (24) at the top;
After docking
Means for stopping the rotation of the motor propeller of the aerial cleaning drone 26;
A drone for aerial cleaning based on a plurality of docking stations, characterized in that it consists of a means for operating the air purification device 25
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020190023522A KR20200105555A (en) | 2019-02-28 | 2019-02-28 | Drones equipped with air cleaning equipment for air pollutant removal for indoor air quality management |
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