KR20210081041A - 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치에 관한 것으로, 수중드론에 일단이 연결된 케이블과, 상기 케이블이 감긴 상태에서 회전 방향에 따라 케이블을 감거나 푸는 회전 드럼과, 상기 회전 드럼의 내부에 위치하여 구동력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 구동축에 결합된 캠과, 상기 캠의 회전에 따라 상기 회전 드럼의 내벽면에 밀착되어 상기 모터의 구동력을 상기 회전 드럼에 전달하는 동력전달부와, 상기 모터가 회전하지 않을 때 상기 동력전달부를 상기 회전 드럼의 내벽면으로부터 이격시키는 탄성부재를 포함한다.

Description

수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치{Automatic reel device for underwater drone operation}

본 발명은 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 조류에 의한 수중드론의 유실을 방지하고, 회수가 용이하도록 하는 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치에 관한 것이다.

드론은 사람에 의해 무선으로 조종되는 비행체이며, 군사 목적으로 개발, 사용되었으나, 최근에는 일반 분야에서 다양한 용도로 사용되고 있다.

예를 들어, 드론은 무인 택배 서비스에 이용되거나, 사람이 접근하기 힘든 곳의 촬영 목적 또는 레포츠 수단으로 사용되고 있으며, 이러한 드론의 용도에 따라 형태 및 부가적인 구성요소가 드론에 부착되어 사용되고 있다.

이처럼 항공 드론 이외에도 수중에서 운행되는 수중 드론이 개발되었다. 수중 드론은 등록특허 10-1789259호(수중드론, 2017년 10월 17일 등록)에는 수중오염물질을 정화하도록 정화장치를 포함하는 수중드론에 대하여 기재되어 있으며, 등록특허 10-1824890호(수중 탐사용 드론의 유속 감지 장치, 2018년 1월 29일 등록)에는 압력센서를 이용하여 조류의 유속을 정밀하게 측정할 수 있는 장치에 대하여 기재되어 있다.

또한, 수중 드론은 양식장의 설비 감시 등 다양한 이용 가능성이 있어, 이용 분야는 점차 확산될 것으로 기대되고 있다.

이처럼 드론을 다양한 분야에 적용하여 작업자가 직접 접근하기 어렵거나 위험 요소가 있는 경우에도 용이하게 작업을 할 수 있는 특징이 있다.

그러나 바다나 강, 호수 등의 수중에서 사용하는 드론은 조류나 유속, 이물질 등에 의해 유실되거나, 원래의 위치로 복귀할 수 없는 상태가 될 수 있으며, 이와 같이 수중드론 자체의 유실 방지를 위한 대책이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 시장의 요구에 부합하기 위하여 안출한 것으로서, 드론이 원래의 위치로 복귀할 수 없는 상황에서 자동으로 복귀시킬 수 있는 수중 드론 제어용 자동 릴 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 줄꼬임과 엉킹을 방지하여 수중드론의 운항에는 영향을 주지 않으며, 드론이 이물에 걸려 운항이 불가한 상태, 또는 유속이 빨라서 제어가 되지 않는 상태, 조류에 휩쓸려 유실 염려가 있는 상태에서 수중드론의 유실을 방지할 수 있는 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치는, 수중드론에 일단이 연결된 케이블과, 상기 케이블이 감긴 상태에서 회전 방향에 따라 케이블을 감거나 푸는 회전 드럼과, 상기 회전 드럼의 내부에 위치하여 구동력을 제공하는 모터와, 상기 모터의 구동축에 결합된 캠과, 상기 캠의 회전에 따라 상기 회전 드럼의 내벽면에 밀착되어 상기 모터의 구동력을 상기 회전 드럼에 전달하는 동력전달부와, 상기 모터가 회전하지 않을 때 상기 동력전달부를 상기 회전 드럼의 내벽면으로부터 이격시키는 탄성부재를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 케이블은 물리적으로만 수중드론을 연결하는 것이거나, 전원을 공급하는 것이거나, 통신이 가능하도록 하는 것이거나, 전원의 공급과 통신이 가능하도록 하는 것일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 캠은 장반경과 단반경을 가지는 타원판형 구조일 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 동력전달부는 상기 캠의 회전에 따라 접촉되어 외측 방향으로의 힘이 작용하는 클러치 링크와, 상기 클러치 링크에 결합되어 상기 회전 드럼의 내벽면에 접촉되어 모터의 회전력을 회전 드럼에 전달하는 클러치 슈가 각각 한 쌍으로 상기 캠을 중심으로 대칭되게 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예에서, 상기 탄성부재는 상기 한 쌍의 클러치 슈에 양단이 각각 결합되어, 상기 모터가 회전하지 않을 때 클러치 슈를 상기 회전 드럼의 내벽면에서 이격시킬 수 있다.

본 발명은 모터가 정지한 상태에서는 수중드론의 운항 거리에 따라 케이블을 연장하여 수중드론의 운항에 방해가 되지 않으며, 필요시 모터가 회전하면 자동으로 회전드럼을 감김 방향으로 회전시켜 수중드론을 복귀 시킴으로써, 수중드론의 유실을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치의 외형 구성도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치의 내부 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일부 사시도이다.
도 4와 도 5는 각각 본 발명의 동작 설명을 위한 상태도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시 예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이며, 아래에 설명되는 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시 예는 본 발명을 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시 예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는"포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.　

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역 및/또는 부위들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부위들은 이들 용어에 의해 한정되지 않음은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역 또는 부위를 다른 부재, 영역 또는 부위와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역 또는 부위는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역 또는 부위를 지칭할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 실시 예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치의 외형 구성도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치의 내부 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일부 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 각각 참조하면, 본 발명 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치는, 수중드론(도면 미도시)에 일단이 연결된 케이블(20)과, 상기 케이블(20)이 감긴 상태에서 회전 방향에 따라 케이블(20)을 감거나 푸는 회전 드럼(10)과, 상기 회전 드럼(10)을 회전 가능한 상태로 지지하는 지지대(30)와, 상기 회전 드럼(10)의 내부에 위치하여 구동력을 제공하는 모터(40)와, 상기 모터(40)의 구동축에 결합된 캠(50)과, 상기 캠(50)의 회전에 따라 상기 회전 드럼(10)의 내벽면에 밀착되어 상기 모터(40)의 구동력을 상기 회전 드럼(10)에 전달하는 동력전달부(60)와, 상기 모터(40)가 회전하지 않을 때 상기 동력전달부(60)를 상기 회전 드럼(10)의 내벽면으로부터 이격시키는 탄성부재(70)를 포함하여 구성될 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치의 구성과 작용에 대하여 보다 상세히 설명한다.

먼저, 회전 드럼(10)은 중공 형상이며, 지지대(30)에 의해 양단이 회전 가능하게 고정된 것으로 한다.

예를 들어 회전 드럼(10)의 양단 중앙에는 회전축이 마련되고, 그 회전축이 삽입되는 베어링이 지지대(30)에 의해 지지되는 것일 수 있다.

회전 드럼(10)은 중공 원통형 구조인 것이 바람직하며, 양단에는 케이블(20)이 이탈하지 않도록 돌출된 이탈방지부가 위치할 수 있다.

상기 케이블(20)은 일단이 수중드론에 연결되며, 타단의 끝은 상기 회전 드럼(10)에 감겨있다.

케이블(20)은 단순히 수중드론을 고정하기 위한 것일 수 있으나, 수중드론에 전원을 공급하는 전력선이거나, 수중드론과의 통신을 위한 통신케이블일 수 있다.

또한 전력을 공급함과 아울러 수중드론의 제어와 수중드론에서 촬영된 영상의 전송에 필요한 통신선을 함께 포함하는 다기능 케이블일 수 있다.

상기 회전 드럼(10)의 내부에는 모터(40)가 위치하며, 모터(40) 자체는 회전하지 않도록 고정된 상태이며, 동작시 구동축을 한쪽 방향으로만 단순히 회전시키는 것으로 한다.

이때 구동축의 회전 방향은 회전 드럼(10)이 회전하면서 케이블(20)을 회전 드럼에 감는 방향으로 한다.

상기 모터(40)의 구동축은 캠(50)에 결합되며, 모터(40)의 회전에 따라 캠(50)이 회전한다.

상기 캠(50)은 장반경과 단반경을 가지는 타원형 판구조인 것이 바람직하다.

캠(50)은 원판의 일부 또는 양단에서 돌출되는 돌출부를 가지는 것으로 할 수 있다.

캠(50)의 외면은 동력전달부(60)에 접촉되어 있으며, 동력전달부(60)는 캠(50)의 정지상태와 회전상태에 따라 서로 다른 동작을 하게 된다.

도 4와 도 5는 각각 본 발명의 동작 설명을 위한 상태도로서, 도 4는 수중드론의 자유 운항 상태, 도 5는 수중드론의 복귀 상태를 나타낸다.

상기 동력전달부(60)는 각각 한 쌍의 클러치 링크(61)와 클러치 슈(62)를 포함한다.

상기 클러치 링크(61)와 클러치 슈(62)의 결합 구조는 상기 캠(50)을 중심으로 대칭되는 방향에 위치하며, 클러치 링크(61)는 도 4의 자유 운항 상태에서는 상기 캠(50)에 접촉되지 않는다.

즉, 클러치 링크(61)에는 상기 캠(50)을 향하는 방향에 반원형 홈이 형성되어 있으며, 이때 반원형 홈의 반지름은 캠(50)의 단반경보다 크고, 장반경보다는 작은 것으로 한다.

따라서 캠(50)의 단반경이 상기 클러치 링크(61)를 향할 때 캠(50)과 클러치 링크(61)의 사이는 이격되어 있으며, 수중드론의 이동에 따라 상기 케이블(20)이 풀릴 수 있도록 회전 드럼(10)이 자유롭게 회전할 수 있다. 이때 회전 드럼(10)은 케이블(20)의 풀림 방향으로 회전한다.

이와 같은 상태에서 수중드론의 유실 방지를 위해 복귀시키기 위해서 모터(40)가 구동되어 구동축 및 그 구동축에 결합된 캠(50)을 회전시킨다.

상기 캠(50)이 회전하면서 장반경측이 상기 클러치 링크(61)들에 접촉되어 클러치 링크(61)를 외측으로 밀어내며, 클러치 링크(61) 각각에 결합된 클러치 슈(62)들이 회전 드럼의 내면에 접촉된다.

따라서 모터(40)의 구동축 회전력이 캠(50), 클러치 링크(61) 및 클러치 슈(62)를 통해 회전 드럼(10)에 전달되고, 회전 드럼(10)이 감김 방향으로 회전하면서 케이블(20)을 회전 드럼(10)의 외면에 감아 수중 드론을 당겨 복귀시킬 수 있게 된다.

즉, 필요에 따라 모터(40)를 회전시키는 것만으로, 캠(50)을 이용하여 동력전달부(60)를 회전 드럼(10)의 내면에 밀착시켜 함께 회전하도록 할 수 있다.

이때 상기 동력전달부(60)의 두 클러치 슈(62)는 탄성부재(70)에 의해 연결되어 있으며, 상기 모터(40)가 정지하면 캠(50)이 클러치 링크(61)를 외측으로 미는 힘이 작용하지 않으며, 탄성부재(70)의 탄성 복원력에 의해 클러치 슈(62)가 원래의 위치로 복귀하여, 자유 운항이 가능한 상태가 된다.

즉, 본 발명은 모터(40)가 구동되지 않을 때에는 자동으로 케이블(20)을 인출할 수 있는 상태가 되며, 모터(40)가 구동될 때에는 케이블(20)을 감아 그 케이블(20)에 연결된 수중드론을 복귀시킬 수 있게 된다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 아니하는 범위 내에서 다양하게 수정, 변형되어 실시될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.

10:회전 드럼 20:케이블
30:지지대 40:모터
50:캠 60:동력전달부
61:클러치 링크 62:클러치 슈
70:탄성부재

Claims (5)

1. 수중드론에 일단이 연결된 케이블;
   상기 케이블이 감긴 상태에서 회전 방향에 따라 케이블을 감거나 푸는 회전 드럼;
   상기 회전 드럼의 내부에 위치하여 구동력을 제공하는 모터;
   상기 모터의 구동축에 결합된 캠;
   상기 캠의 회전에 따라 상기 회전 드럼의 내벽면에 밀착되어 상기 모터의 구동력을 상기 회전 드럼에 전달하는 동력전달부; 및
   상기 모터가 회전하지 않을 때 상기 동력전달부를 상기 회전 드럼의 내벽면으로부터 이격시키는 탄성부재를 포함하는 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이블은,
   물리적으로만 수중드론을 연결하는 것이거나, 전원을 공급하는 것이거나, 통신이 가능하도록 하는 것이거나, 전원의 공급과 통신이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 캠은,
   장반경과 단반경을 가지는 타원판형 구조인 것을 특징으로 하는 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 동력전달부는,
   상기 캠의 회전에 따라 접촉되어 외측 방향으로의 힘이 작용하는 클러치 링크와, 상기 클러치 링크에 결합되어 상기 회전 드럼의 내벽면에 접촉되어 모터의 회전력을 회전 드럼에 전달하는 클러치 슈가 각각 한 쌍으로 상기 캠을 중심으로 대칭되게 위치하는 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 탄성부재는,
   상기 한 쌍의 클러치 슈에 양단이 각각 결합되어,
   상기 모터가 회전하지 않을 때 클러치 슈를 상기 회전 드럼의 내벽면에서 이격시키는 것을 특징으로 하는 수중드론 운용을 위한 자동 릴 장치.

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