KR20210026179A

KR20210026179A - 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템 및 그 방법

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Publication number: KR20210026179A
Application number: KR1020190106611A
Authority: KR
Inventors: 이성진; 김성민; 권상은; 김민준
Original assignee: 경상국립대학교산학협력단
Priority date: 2019-08-29
Filing date: 2019-08-29
Publication date: 2021-03-10
Also published as: KR102241000B1

Abstract

본 발명은 장갑의 각 손가락에 마련된 압력센서에 가해진 압력 값에 따라 음 정보가 출력되면, 상기 음 정보에 대응하는 군집비행패턴으로 드론들이 비행하게 하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 압력값을 감지하도록 각 손가락마다 압력센서가 부착된 장갑, 상기 압력센서의 압력값에 따른 음 정보를 출력하는 스피커 박스, 상기 출력된 음 정보의 주파수를 코딩한 후 컴퓨터 장치로 전송하는 드론, 및 둘 이상의 드론이 군집비행하도록 상기 코딩된 정보를 군집비행 정보로 바꾸어 상기 드론에 전송하는 컴퓨터장치를 포함하여 구성된다.

Description

무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템 및 그 방법{Real Time Cluster Flight Control System for Drone and the Method thereof}

본 발명은 무인 비행체의 군집비행 제어시스템에 관한 것으로, 특히 소정 압력 값에 따른 음(소리) 정보의 주파수를 코딩한 후, 그 코딩된 정보를 군집비행 정보로 변환하여 제공함으로써, 둘 이상의 무인 비행체가 군집비행 패턴대로 비행할 수 있도록 한 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템 및 방법에 관한 것이다.

드론(무인 비행체)은 소형 무인 비행체로서, 드론 제어방식은 사용자가 무선 조종기를 이용하여 조작신호를 보내면, 드론에 설치되어 있는 수신기에서 이 조작 신호를 수신함으로써 비행하게 되는 것이다.

이와 같은 드론은 카메라 촬영, 배달, 모니터링, 수색 및 구조 등 다양한 분야에서 활용되고 있고, 최근에는 드론들을 공중에 띄워 다양하고 화려만 모양의 공중 안무를 선보이고 있다. 즉 복수 대의 드론들이 떼지어 비행하는 군집 비행기술로 발전시킴으로써 하나의 문화영역으로 자리잡아가고 있다.

그런데 이러한 드론을 사용자가 무선 조종기로 조종하여 특정한 위치로 정확히 이동시키는 것은 상당히 어려운 기술이다. 즉 소형 드론의 보급이 확산되고 있지만 사용자의 조종 미숙으로 인한 사고 발생도 꾸준히 증가하고 있고, 이를 통해 드론 조종이 쉽지 않음을 짐작할 수 있는 것이다.

따라서 드론의 비행을 쉽게 제어하기 위한 방법들이 제안되고 있다. 예를 들면, 공개특허 10-2018-00254516호는 사용자의 모션을 인식하여 드론 비행을 제어한다. 그러나 카메라가 사용자의 모션을 직관적으로 인식해야 하기 때문에, 만약 모션이 비슷한 경우 인식 오류가 빈번하게 발생할 수 있을 것이다. 또 가상현실장치를 이용하고 있어 모션인식장치와의 무선통신을 위한 설비가 추가되어야 한다.

드론 편대에 포함된 복수의 드론을 제어하는 방안도 있다. 공개특허 10-2018-0076997호는 복수 드론 개수보다 적은 조종자가 드론을 제어하는 방법이다. 하지만 여전히 RC 컨트롤러와 같은 외부기기를 이용하여 드론 비행를 제어하기 때문에 직접 조종해야 하는 부담이 있다.

한편, 몇 대에서 몇천 대 까지의 드론을 이용한 군집비행도 공개된 바 있다. 예컨대 지상 스테이션의 제어를 받는 여러 대의 드론이 공중에서 정해진 안무에 따라 동기화된 비행을 하여 역동적인 디스플레이를 제공하는 것이다. 그런데 이는 미리 코딩된 정보를 이용하는 군집 비행으로, 드론들을 실시간으로 제어할 수 없었다.

따라서 본 발명의 목적은 복 수대의 드론 군집비행을 실시간으로 제어할 수 있는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 비 숙련자라도 드론의 군집비행을 간단하면서도 안전하게 제어하도록 하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 압력값을 감지하도록 각 손가락마다 압력센서가 부착된 장갑; 상기 압력센서의 압력값에 따른 음 정보를 출력하는 스피커 박스; 상기 출력된 음 정보의 주파수를 코딩한 후 컴퓨터 장치로 전송하는 드론; 및 둘 이상의 드론이 군집비행하도록 상기 코딩된 정보를 군집비행 정보로 바꾸어 상기 드론에 전송하는 컴퓨터장치를 포함하여 구성되는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템을 제공한다.

본 실시 예에 따르면 상기 스피커 박스는, 스피커가 장착된 전면부가 공중에 위치하는 드론을 향하도록 소정 경사면으로 형성되는 하우징이고, 상기 음 정보를 출력하는 스피커, 상기 스피커의 출력증대를 위한 앰프, 상기 앰프에 전원을 공급하는 파워 서플라이를 포함하여 구성된다.

본 실시 예에 따르면 상기 드론은, 비행 중 다양한 주파수 영역의 진폭을 발생시키는 프로펠러 잡음을 낮추도록 필터링하는 필터링부; 필터링된 음 정보를 수신하는 마이크 센서; 상기 수신된 음 정보를 고속 푸리에 변환방식으로 주파수 변환하는 주파수 변환부; 주파수 정보별로 군집비행 패턴이 저장된 메모리; 및 상기 군집비행 정보를 상기 컴퓨터장치를 통해 전송받고 상기 메모리에 저장된 군집비행 정보와 비교하여 군집비행 패턴을 제어하는 비행제어부를 포함한다.

본 실시 예에 따르면 상기 드론은, 메인드론; 및 상기 메인드론의 주변에 위치하는 적어도 하나의 서브드론을 포함하고, 상기 메인드론은 상기 스피커 박스가 전송하는 음의 주파수를 코딩하고, 상기 컴퓨터 장치에 전송하여 서브드론들이 군집비행 패턴대로 비행하게 한다.

본 실시 예에 따르면 상기 컴퓨터장치는, 상기 주파수 정보를 메인드론 및 서브드론에 동시에 전송한다.

본 실시 예에 따르면 상기 마이크 센서는, 상기 메인드론의 하방향에 설치되며, 상기 스피커 박스와 마주보는 부분 이외 영역은 소음차단부재로 둘러 쌓여 구성된다.

본 실시 예에 따르면 상기 음 정보는, 5옥타브의 '도'음, '도#'음, '레'음, '레#'음, '미'음으로 셋팅된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 각 손가락마다 압력값을 감지하도록 압력센서가 부착된 장갑; 상기 압력센서의 압력값에 따른 음 정보를 출력하는 스피커 박스; 및 상기 출력된 음 정보를 감지하고, 음 감지 코딩에 따라 정해진 군집비행 패턴대로 비행하는 둘 이상의 드론을 포함하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템을 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 소정 손가락의 압력센서에 압력이 가해지고, 압력 값이 스피커 박스로 전송되는 단계; 상기 스피커 박스에서 상기 압력 값에 대응하는 음 정보가 출력되는 단계; 메인 드론에서 상기 음 정보가 코딩되는 단계; 상기 코딩 정보가 컴퓨터 장치로 전송되는 단계; 호버링 중인 둘 이상의 드론에게 상기 군집비행 정보가 전송되는 단계; 및 상기 드론들이 기 저장된 군집비행 정보와 비교하고 셋팅된 군집비행패턴으로 비행하는 단계를 포함하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어방법을 제공한다.

본 실시 예에 따르면, 상기 컴퓨터 장치는 수신된 코딩정보를 군집비행 정보로 변환하고 메인드론과 서브드론에 상기 군집비행 정보를 전달하여 군집비행패턴이 수행되게 한다.

본 실시 예에 따르면 군집비행패턴으로 비행 중, 소정 시간 내에 압력 값이 발생하면 대응하는 음 정보에 따라 드론들은 정해진 군집비행패턴으로 비행하고, 압력 값이 발생하지 않으면 드론들은 착륙한다.

본 실시 예에 따르면 상기 드론이 상기 스피커 박스에서 출력된 음 정보만을 인식하도록 노이즈 제거하는 단계를 더 포함하며, 상기 노이즈 제거는 일정 진폭 이하의 음 정보 및 소음에 해당하는 주파수 대역을 제거하여 수행된다.

이상과 같은 본 발명의 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템 및 방법에 따르면, 기존의 일반적인 컨트롤러가 아닌 압력값을 감지하도록 각 손가락마다 압력센서가 마련된 장갑용 컨트롤러를 이용하면서, 손가락에 압력이 가해지도록 하는 동작만으로 드론들의 군집 비행을 제어할 수 있어, 비숙련자도 쉽고 안전하게 드론 비행을 제어할 수 있다.

그리고 본 발명은 드론에 마련된 마이크 센서에 소음차단부재를 설치하고, 드론 비행시 발생하는 프로펠러의 잡음이나 바람 소리 등을 필터링함으로써, 소음 및 잡음 등으로 인해 발생할 수 있는 비행 장애나 오류등을 최소화하는 효과도 있다.

또 본 발명은 사용자가 직접 손에 착용하는 새로운 개념의 컨트롤러를 이용하기 때문에 시각적인 효과 증대 및 흥미를 유발시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템을 나타낸 구성도
도 2는 도 1의 장갑을 도시한 구성도
도 3은 도 1의 스피커 박스의 외관 구성도 및 내부 블록구성도
도 4는 본 발명에 적용되는 드론의 상/하단 구성도
도 5는 드론의 내부 구성도
도 6은 도 1의 스피커 박스의 소리정보에 의한 FFT 계산 실험결과를 보인 그래프
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어방법을 설명하는 흐름도

본 발명은 사용자가 착용한 장갑의 압력 값에 대응하는 음계정보에 기초하여 복수 대의 드론이 특정 패턴으로 실시간 군집비행할 수 있는 드론의 실시간 비행 제어시스템을 제안하는 것이고, 이하에서는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 본 발명의 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템(10)을 살펴보면, 먼저 무인 비행체(이하 '드론'이라 하여 설명한다)(400)의 군집 비행을 실시간 제어하도록 최초 명령을 발생하는 장갑(100)이 구비된다.

장갑(100)은 도 2에 도시한 바와 같이 압력값을 감지하도록 각 손가락마다 압력센서(110)가 부착되어 있으며, 5개의 압력센서(110)를 5쌍의 케이블 연장선(120)을 사용하여 후술하는 스피커 박스(200)의 제어보드(예를 들어 아두이노 우노보드)와 연결한다. 그리고 각 손가락의 압력센서(110)에서 얻은 센서정보를 구분하여 피아노의 기본 음계를 지정한다. 옥타브는 압력의 정도로 구분한다. 여기서 상기 압력센서 대신 각 손가락에 가속도 센서를 부착하고 음을 지정할 수도 있다.

실시 예에 따르면 상기 압력센서(110)는 압력 수치를 저항값으로 전환시켜주는 센서이고, 0 ~ 100N의 아날로그 압력값을 측정할 수 있다.

손가락별 압력 값은 다음 [표 1]과 같이 정리할 수 있다. [표 1]은 복수 사용자의 손가락별 압력 데이터를 기초로 평균 수치의 최소값을 고려하여 설정한 값들이다.

표본	1	2	3	4	5	6
엄지	316	530	765	452	208	531
검지	373	361	627	226	220	402
중지	270	459	445	358	298	350
소지	293	316	269	328	201	277
약지	305	355	623	202	403	314

도 1을 다시 참고하면, 상기 압력센서(110)의 센서정보를 전달받는 스피커 박스(200)가 구비된다. 스피커 박스(200)는 박스 형태의 하우징으로 형성되고 전면에 스피커(250)가 장착된다. 또한 스피커(250)가 장착된 전면 부분은 드론(400)을 향하도록 소정 경사면으로 형성된다. 이는 스피커(250)에서 출력되는 음 정보가 공중에 위치하는 드론(400)으로 잘 전달되도록 하기 위함이다.

도 3과 같이 스피커 박스(200)는 내부에 제어보드(아두이노 우노 보드)(210), 앰프(220), 파워 서플라이(230) 및 송수신부(240)를 포함하고 있다.

제어보드(210)로 사용되는 아두이노 우노보드는 알려진 바와 같이 다양한 센서나 부품을 연결할 수 있고 입/출력장치, 중앙처리장치가 포함되는 기판과, 오픈 소스(open source)를 기반으로 한 단일 보드 마이크로 컨트롤러로 완성된 보드와 관련 개발도구 및 환경을 말한다. 이러한 아두이노 우노보드(210)는 다수의 스위치나 센서로부터 값을 받아들여 외부 전자장치들을 통제할 수 있는 것이고, 본 실시 예에서는 장갑(100)의 압력센서 값을 전달받는다.

스피커(250)는 충분한 출력을 위해 2개가 구비되며 앰프(220)와 연결된다.

앰프(220)는 2A 이상, 8 ~ 24V로 인가되는 전압을 15 ~ 30W, 4 ~ 8Ω 출력에 적합하게 변화시키는 역할을 한다.

그리고 파워 서플라이(230)는 제어보드(210) 및 앰프(220)에 전원을 공급하기 위한 것이다.

또 송수신부(240)에서 송신기(241)는 드론(400)에 탑재된 비행 제어부(아두이노 프로 미니)(415, 도 5 참고)와 연결되고 수신기(242)는 상기 아두이노 우노보드(210)와 연결되고,된다.

그리고 도면에 도시하지 않았지만, 송수신부(240)의 전원단자(V_CC)와 접지(GND) 사이에 전해 콘덴서가 구비될 수 있다. 이는 송수신기(241, 242) 사이의 이격 거리가 멀어지더라도 송수신이 원활하게 수행되도록 하기 위함이다. 본 실시 예에 사용될 수 있는 전해 콘덴서의 용량은 50V, 10㎌ 용량이나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명에 따르면, 상기 장갑(100)의 압력 값에 기초하여 스피커 박스(200)로부터 음 정보를 전달받아 코딩한 후, 후술하는 컴퓨터장치(300)가 전송하는 군집비행 정보에 대응하여 군집비행패턴으로 비행하는 드론(400)이 구비된다. 실시 예에서 드론(400)은 3개가 제공됨을 예시하고 있지만, 드론 개수는 변경가능하다.

실시 예에서, 드론(400) 중 하나가 메인드론(400a)이고, 나머지가 서브드론(400b)다. 그리고 메인드론(400a)과 서브드론(400b)의 군집비행은 메인드론(400a)이 서브드론(400b)에 명령을 전달하여 수행된다. 그러나 상기 컴퓨터장치(300)가 메인드론(400a)과 서브드론(400b) 모두에 특정 군집비행패턴이 담겨진 군집비행 정보를 전송하여 수행되게 하는 것도 가능할 것이다.

각 드론은 다음 구성들을 포함한다.

도 4를 보면, 드론(400)은 중앙에 하우징(410)과, 방사방향으로 4개의 프로펠러(420)가 포함된다. 그리고 프로펠러(420) 하단에는 드론의 안정적인 착지를 위해 원통형 지지대(430)가 제공된다. 상기 하우징(410)은 아래에서 설명하는 도 5의 구성들을 수용할 수 있는 구조이다.

드론(400)의 내부 구성은 도 5를 참고한다. 도시된 바와 같이, 상기 스피커 박스(200)가 출력하는 음 정보를 전달받기 위한 마이크 센서(411)가 구비된다. 실시 예에서는 드론(400)에 마이크 센서(411)를 장착하기 위하여 경량 소형의 아두이노인 아두이노 프로 미니가 사용된다.

상기 마이크 센서(411)는 상기 하우징(410)의 저면에 설치되고, 도시하지 않은 에어갭 및 스펀지와 같은 소음차단부재를 사용하여 드론(400)의 프로펠러 잡음 및 바람의 영향을 최소화하였다.

다른 실시 예로, 상기 마이크 센서(411)는 스피커(250)에서 출력되는 소리 정보만을 깨끗하게 듣도록 둘 이상 구비될 수 있다. 예를 들어 제1 마이크 센서는 배경소음과 스피커 소리를 감지하고, 제2 마이크 센서는 배경 소음만을 감지하도록 셋팅한 상태에서 제1 마이크 센서가 제2 마이크 센서의 배경소음 값을 상쇄시키는 방법으로 잡음을 제거할 수 있다.

계속해서 마이크 센서(411)로 전달된 음 정보의 주파수를 변환하는 주파수 변환부(412)가 구비된다. 주파수 변환부(412)는 고속 푸리에 변환(FFT : Fast Fourier Transform) 방식을 이용하였고, 주파수 변환은 마이크 센서(411)와 스피커(250) 사이의 거리가 530cm 이하일 경우 정확하게 수행됨을 확인하였다. 이는 스피커 박스(200)의 소리정보에 의한 FFT 계산 실험결과를 보인 그래프인 도 6을 통해 확인할 수 있다.

또, 스피커 박스(200) 및 컴퓨터장치(300)와 통신하기 위한 송수신부(413)가 구비된다. 송신기(413a)는 코딩된 정보를 컴퓨터 장치(300)로 송신하는 부분, 수신기(413b)는 스피커(250)의 음 정보를 수신받는 부분이다. 그리고 이러한 송신기(413a) 및 수신기(413b)는 다른 드론과 통신하기 위한 구성일 수 있다.

또, 드론(400)에는 메모리(414)가 구비된다. 메모리(414)는 음 정보마다 드론들의 군집비행패턴(즉, 안무)이 지정된다. 여기서 상기 음 정보는 장갑(100)의 압력 값에 따른 대응하는 말하고, '도', '도#', '레', '레#', '미'의 5옥타브로 지정된 정보이다. 상기한 음 정보로 지정한 이유는 드론(400)의 프로펠러의 잡음과 스피커(250)의 잡음을 피해 원하는 주파수와 상대적으로 큰 진폭을 통해 음 인식을 정확하게 수행하기 위함이다.

즉, 실험을 통해 확인된 바와 같이, 4옥타브의 도, 레, 미, 파, 솔의 경우, 듣기 편안한 250 ~ 400㎐의 주파수지만 스피커의 잡음으로 인해 음 인식이 어려웠고, 5옥타브의 도, 레, 미, 파, 솔의 경우 스피커 잡음이 상대적으로 약한 500 ~ 750㎐의 주파수지만 드론 프로펠러의 잡음 때문에 음 인식이 어려웠다. 또 4옥타브 라, 시 및 5옥타브 도, 레, 미는 드론 프로펠러의 잡음이 강한 부분을 피해 주파수 영역을 지정했지만, 4옥타브의 라, 시의 진폭이 상대적으로 낮아 음 인식이 되지 않은 문제가 있었던 것이다.

상기 메모리(414)에 저장된 군집비행 패턴 정보는 다음 [표 2]와 같다. 물론 이러한 군집비행 패턴 정보에 따른 드론(400)의 구동상태 및 명령 수행시간 등은 얼마든지 변경할 수 있음은 당연할 것이다.

사람 기준 위치	제1 서브 드론(좌측)	메인 드론	제2 서브 드론(우측)	명령 수행시간
이륙	100cm 상승	100cm 상승	100cm 상승	8초
도	우/좌로 50cm 이동	시계/반시계 방향으로 1°회전	우/좌로 50cm 이동	3초
도#	좌/우로 50cm 이동	시계/반시계 방향으로 1°회전	우/좌로 50cm 이동	3초
레	시계/반시계 방향으로 360°회전	시계/반시계 방향으로 360°회전	시계/반시계 방향으로 360°회전	7초
레#	하/상으로 20cm 이동	시계/반시계 방향으로 1°회전	하/상으로 20cm 이동	3초
미	상/하로 30cm 이동	시계/반시계 방향으로 1°회전	상/하로 30cm 이동	3초

그리고 드론(400)는 군집비행 패턴 정보에 따라 군집 비행을 제어하는 비행 제어부(415)가 마련된다. 비행 제어부(415)는 파이썬 기반의 명령을 인식한다.

본 발명에 따르면, 둘 이상의 드론이 군집비행하도록 상기 코딩된 정보를 군집비행 정보로 바꾸어 상기 메인드론(400a)에 전송하는 컴퓨터 장치(300)가 구비된다. 그리고 상기 메인드론(400a)이 둘 이상의 서브드론(400b)에 군집비행 정보를 전달한다. 여기서 상기 전송방법은 패킷 샌더방식이 이용되고, 드론(400) 제어는 파이썬 프로그램에 의해 수행된다.

다음에는 이와 같이 구성된 드론의 군집비행 제어방법을 살펴본다.

컴퓨터 장치(300)에 드론 주소를 입력한다. 이는 패킷 샌더를 통해 파이썬 프로그램에 입력하면 된다.

그런다음 드론(400) 위치를 셋팅한다(s100). 드론(400)은 1대의 메인드론(400a)과 2대의 서브드론(400b)이고, 중앙에 메인드론(400a), 좌우측방향으로 서브드론(400b)을 각각 위치시킨다. 메인드론(400a)과 서브드론(400b)들 각각은 충돌상황 방지를 위해 적정 거리를 유지한다. 아울러 메인드론(400a)은 스피커 박스(200)의 출력 음을 전달받을 수 있도록 스피커 박스(200)의 전방 20cm에 위치한다. 물론 이러한 위치 셋팅은 드론(400) 및 스피커 박스(200)의 사양에 따라 얼마든지 달라질 수 있을 것이다.

위치 셋팅 후, 드론(400)과 컴퓨터장치(300)를 페어링한다(s102). 이렇게 하면, 드론 비행을 위한 준비는 모두 완료되었다고 할 수 있다.

초기 상태에서 군집 비행을 위해 드론(400)들은 이륙상태이어야 한다. 드론(400)들의 이륙은 컴퓨터장치(300)에서 특정 코드(예를 들면 숫자 '0')가 입력되면 이륙하게 되고, [표 2]와 같이 메인드론(400a) 및 서브드론(400b)은 지상에서 100cm 위치에서 8초 정도 호버링 자세를 유지한다(s104).

드론(400)들이 제자리 비행자세를 유지하고 있는 상태에서, 군집비행을 위한 제어명령을 입력한다. 제어명령 입력은 무선 컨트롤러가 아닌 장갑(100)을 이용한다. 즉 사용자가 장갑(100)을 착용한 상태에서, 임의의 손가락을 움직여서 압력이 주어지도록 한다(s106). 손가락마다의 압력값은 상기 [표 1]과 같다. 여기서는 일 실시 예로, 검지 손가락을 눌러 압력이 가해지도록 함을 가정한다.

검지 압력값은 제어보드(210)로 전달되고, 제어보드(210)는 상기 검지 압력값과 대응하는 음 정보(예를 들어 도#)를 스피커(250)를 통해 출력한다(s108). 즉 손가락마다 셋팅된 압력값에 따라 서로 다음 음을 낼 수 있도록 설계되어 있기 때문에, 제어보드(210)는 압력 발생된 손가락에 대응되는 음을 출력하는 것이다.

그리고 상기 스피커 박스(200)의 스피커(250)를 통해 출력되는 음은, 메인드론(400a)이 마이크 센서(411)를 이용하여 입력받게 된다. 이때 마이크 센서(411)는 음 정보뿐만 아니라 드론의 프로펠러 및 바람소리와 같은 노이즈도 함께 입력될 것이다. 따라서 상술한 바와 같이 마이크 센서(411)에는 소음차단부재를 채용하여 노이즈가 입력되는 것을 제거했다.

상기 메인드론(400a)는 상기 스피커 박스(200)가 출력한 음 정보를 전달받으면, 상기 음 정보의 주파수를 코딩한 후(s110), 코딩된 정보를 컴퓨터장치(300)로 전달한다(s112).

컴퓨터장치(300)는 상기 코딩된 정보를 군집비행 정보로 변환한 후, 변환된 군집비행 정보를 메인드론(400a)에 전달한다(s114). 그러면 메인드론(400a)은 다시 서브드론(400b)들에게 군집비행 정보를 전달하게 된다.

그 결과 메인드론(400a) 및 서브드론(400b)들은 메모리(414)에 기 저장된 군집비행 정보와 비교하고, 이러한 비교 결과에 따라 드론(400a, 400b)들은 지정된 높이에서 지정된 군집비행 패턴대로 군집 비행을 수행한다(s116). 즉 도#에 셋팅된 패턴대로, 메인드론(400a)은 시계/반시계 방향으로 1°회전하는 구동을 하고, 서브드론 400b 및 400c는 각각 좌/우로 50cm 이동하는 구동과 우/좌로 50cm 이동하는 구동을 하는 안무대로 군집비행을 하는 것이다.

이 상태에서, 사용자의 손가락 압력이 발생하면, 대응하는 압력값이 제어보드(210)로 전달되는 단계로 복귀하여 해당 음의 패턴으로 군집비행을 하게 될 것이고(s118), 이러한 군집비행을 위한 압력 값 발생 후 소정 시간 동안 다른 명령이 발생하지 않으면 드론들은 착륙하게 된다(s120).

한편, 본 발명은 컴퓨터 장치(300) 없이 드론들의 군집비행을 제어할 수도 있다. 즉 장갑에서 압력 값이 발생하면, 드론의 비행 제어부(또는 마이크로 컨트롤러)가 스피커 박스에서 출력되는 음 정보의 코딩 및 코딩된 정보를 군집비행 정보로 변환하는 과정을 수행하고, 메모리에 저장된 군집비행 정보와 비교하여 정해진 군집비행 패턴으로 비행하게 설계할 수도 있다.

또, 드론의 위치 제어를 정확하게 하여 드론 간의 충돌 위험성을 최소화하도록 근거리에서도 GPS의 혼란 문제가 거의 발생하지 않는 RTK-GPS를 제공하는 것도 가능하다.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

100: 장갑 110: 압력센서
200: 스피커 박스 210: 제어보드
220: 앰프 230: 파워 서플라이
240: 송수신부 250: 스피커
400: 드론 410: 하우징
411: 마이크 센서 412: 주파수 변환부
413: 송수신부 414: 메모리
415: 비행 제어부 420: 프로펠러
430: 지지대

Claims

압력값을 감지하도록 각 손가락마다 압력센서가 부착된 장갑;
상기 압력센서의 압력값에 따른 음 정보를 출력하는 스피커 박스;
상기 출력된 음 정보의 주파수를 코딩한 후 컴퓨터 장치로 전송하는 드론; 및
둘 이상의 드론이 군집비행하도록 상기 코딩된 정보를 군집비행 정보로 바꾸어 상기 드론에 전송하는 컴퓨터장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 스피커 박스는,
스피커가 장착된 전면부가 공중에 위치하는 드론을 향하도록 소정 경사면으로 형성되는 하우징이고,
상기 음 정보를 출력하는 스피커, 상기 스피커의 출력증대를 위한 앰프, 상기 앰프에 전원을 공급하는 파워 서플라이를 포함하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 드론은,
비행 중 다양한 주파수 영역의 진폭을 발생시키는 프로펠러 잡음을 낮추도록 필터링하는 필터링부;
필터링된 음 정보를 수신하는 마이크 센서;
상기 수신된 음 정보를 고속 푸리에 변환방식으로 주파수 변환하는 주파수 변환부;
주파수 정보별로 군집비행 패턴이 저장된 메모리; 및
상기 군집비행 정보를 상기 컴퓨터장치를 통해 전송받고 상기 메모리에 저장된 군집비행 정보와 비교하여 군집비행 패턴을 제어하는 비행제어부를 포함하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 드론은,
메인드론; 및
상기 메인드론의 주변에 위치하는 적어도 하나의 서브드론을 포함하고,
상기 메인드론은 상기 스피커 박스가 전송하는 음의 주파수를 코딩하고, 상기 컴퓨터 장치에 전송하여 서브드론들이 군집비행 패턴대로 비행하게 하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 컴퓨터장치는 상기 주파수 정보를 메인드론 및 서브드론에 동시에 전송하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템.
제 3 항에 있어서,
상기 마이크 센서는,
상기 메인드론의 하방향에 설치되며,
상기 스피커 박스와 마주보는 부분 이외 영역은 소음차단부재로 둘러 쌓여있는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 음 정보는, 5옥타브의 '도'음, '도#'음, '레'음, '레#'음, '미'음인 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템.
각 손가락마다 압력값을 감지하도록 압력센서가 부착된 장갑;
상기 압력센서의 압력값에 따른 음 정보를 출력하는 스피커 박스; 및
상기 출력된 음 정보를 감지하고, 음 감지 코딩에 따라 정해진 군집비행 패턴대로 비행하는 둘 이상의 드론을 포함하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어시스템.
소정 손가락의 압력센서에 압력이 가해지고, 압력 값이 스피커 박스로 전송되는 단계;
상기 스피커 박스에서 상기 압력 값에 대응하는 음 정보가 출력되는 단계;
메인 드론에서 상기 음 정보가 코딩되는 단계;
상기 코딩 정보가 컴퓨터 장치로 전송되는 단계;
호버링 중인 둘 이상의 드론에게 상기 군집비행 정보가 전송되는 단계; 및
상기 드론들이 기 저장된 군집비행 정보와 비교하고 셋팅된 군집비행패턴으로 비행하는 단계를 포함하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 컴퓨터 장치는 수신된 코딩정보를 군집비행 정보로 변환하고 메인드론과 서브드론에 상기 군집비행 정보를 전달하여 군집비행패턴이 수행되게 하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어방법.
제 10 항에 있어서,
군집비행패턴으로 비행 중, 소정 시간 내에 압력 값이 발생하면 대응하는 음 정보에 따라 드론들은 정해진 군집비행패턴으로 비행하고, 압력 값이 발생하지 않으면 드론들은 착륙하는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어방법.
제 9 항에 있어서,
상기 드론이 상기 스피커 박스에서 출력된 음 정보만을 인식하도록 노이즈 제거하는 단계를 더 포함하며,
상기 노이즈 제거는 일정 진폭 이하의 음 정보 및 소음에 해당하는 주파수 대역을 제거하여 수행되는 무인 비행체의 실시간 군집비행 제어방법.