KR20210099980A - Cage for Rotor type Dron - Google Patents
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Abstract
Description
이 발명은 회전익형 드론을 보호하기 위한 케이지에 관한 것으로서, 회전익으로 비행하는 드론이 외부 물체 등과의 충돌 시에 드론을 보호하면서도 외부 충격 등으로부터 드론을 자세를 유지하게 해주는 케이지에 관한 것이다.The present invention relates to a cage for protecting a rotorcraft drone, and relates to a cage that protects the drone when a drone flying with a rotorcraft collides with an external object, etc., while maintaining the posture of the drone from external impact.
드론은 사람이 탑승하지 않는 무인 비행체를 일컷는 것이며, 원격 조종에 의해 또는 자율 주행에 의해 비행하는 물품이다.A drone refers to an unmanned aerial vehicle that does not board a person, and is an article that can be flown by remote control or autonomous driving.
드론은 최근에 들어 농업, 군사 및 운송 등의 여러 분야에 널리 활용되고 있으며, 주로 군사용이나 농업용으로 사용되는 고정익 드론보다 헬리콥터와 같은 비행을 하는 회전익을 갖춘 드론이 더욱 대중적으로 더 넓은 분야에 이용되고 있다. Drones have recently been widely used in various fields such as agriculture, military and transportation. there is.
회전익형 드론은 카메라를 장착하여 고공에서 촬영하거나는 사람이 접근하기 어려운 곳을 촬영하거나 물품을 운반하는 용도로도 활용되고 있다. 회전익형 드론은 공중 정지 비행이 가능하여 다양하게 이용될 수 있지만, 조종이 어려워서 착륙시에 안정된 착지를 하지 못하여 추락하면서 파손되거나 강풍과 같은 외력에서 자세를 유지하지 못하고 추락하여 파손되는 일이 발생하기 쉽다.Rotor-wing drones are also being used for filming from high altitudes with cameras, for filming in places that are difficult for people to access, or for transporting goods. The rotorcraft drone can be used in various ways because it can fly in the air, but it is difficult to control, so it cannot land stably during landing, so it is damaged while falling, or it cannot maintain its posture in an external force such as a strong wind. easy.
회전익형 드론의 파손을 방지하기 위한 보호 기구로서 주로 회전익인 로터만을 보호하는 것이 이용되고 있다. As a protection mechanism to prevent damage to the rotorcraft drone, protecting only the rotor, which is a rotorcraft, is mainly used.
그러한, 회전익 드론의 로터 보호 장치로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0034237호(문헌 1)에서는, '로터 보호 기능을 갖는 드론'이라는 명칭의 발명을 개시하는데, 이 문헌 1 발명에서는 드론이 갖춘 복수 개의 로터 각각에 망형의 로터 보호 장치가 마련된다. 그러나, 이러한 보호 장치는 드론의 로터만을 보호하고 드론의 본체를 보호하는 기능은 없다는 문제점이 있다.As such, as a rotor protection device for a rotary wing drone, Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2017-0034237 (Document 1) discloses an invention named 'a drone having a rotor protection function'. In this
드론 전체를 보호하는 것으로서, 대한민국 공개실용신안공보 제20-2017-0000452호(문헌 2)에서는 '안전 장치가 설치된 드론'이라는 명칭의 고안을 개시한다. 문헌 2의 고안에서는 드론이 고정되는 프레임과 프레임에 망상의 메쉬바가 마련되어서, 내부의 드론 및 드론의 로터를 충격 등으로부터 보호한다. As to protect the entire drone, the Republic of Korea Public Utility Model Publication No. 20-2017-0000452 (Document 2) discloses a design named 'drone with safety device installed'. In the design of
그러나, 이러한 종래의 드론 보호 장치는 드론에 가해지는 외력으로부터 드론의 파손을 방지하는 기능을 가질 뿐이고, 드론에 외력이 가해짐으로써 드론이 자세를 유지하지 못하게 되는 문제에는 아무런 기능을 하지 못한다.However, such a conventional drone protection device only has a function of preventing damage to the drone from external force applied to the drone, and has no function in the problem that the drone cannot maintain its posture due to external force applied to the drone.
드론의 무게 중심을 향하여 외력이 가해져서 드론이 제 위치에서 벗어나 다른 물체에 충돌하거나 추락하는 경우에는 문헌 2의 고안에 따른 보호 장치가 드론을 보호하여 줄 수 있으나, 드론의 무게 중심을 벗어난 위치에 외력이 가해지면, 드론의 무게 중심에 대한 토오크가 발생하여 드론이 자세를 유지하지 못하고 추락을 하게 된다. When an external force is applied toward the center of gravity of the drone and the drone deviates from its position and collides with another object or falls, the protection device according to the design of
드론에 가해지는 외력은 다른 물체와는 예기치 않은 충돌 등일 수 있으며, 이러한 외력은 예측할 수 없는 크기와 방향을 가지므로 드론이 자세를 유지하지 못하게 해주어 드론의 추락을 유발한다.The external force applied to the drone may be an unexpected collision with another object, and the external force has an unpredictable magnitude and direction, which prevents the drone from maintaining its posture and causes the drone to fall.
이 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 고려하여, 회전익형 드론이 무게 중심에서 벗어난 위치에 외력이 작용하여도 자세를 유지할 수 있게 해주면서 드론의 파손을 방지하도록 드론을 감싸는 구조의 케이지를 제공하려는 것이다.This invention is to provide a cage having a structure surrounding the drone so as to prevent damage to the drone while allowing the rotorcraft drone to maintain its posture even when an external force is applied to a position deviating from the center of gravity in consideration of the problems of the prior art described above. .
이 발명이 해결하고자 하는 과제는 회전익으로 비행하는 드론을 외력으로부터 보호하는 케이지에 관한 이 발명에 의해 달성된다.The problem to be solved by this invention is achieved by this invention regarding a cage that protects a drone flying with a rotor blade from external force.
이 발명에 따른 케이지는, The cage according to the present invention is
드론이 고정 장착되는 드론 고정부, 드론 고정부가 제1 축선을 중심으로 자유 회전 가능하게 결합되어 내측에 배치되는 내부 짐벌, 내부 짐벌이 제1 축선에 수직한 제2 축선을 중심으로 자유 회전 가능하게 결합되어 내부에 배치되는 외부 짐벌. 및 외부 짐벌이 제2 축선에 수직한 제3 축선을 중심으로 자유 회전 가능하게 결합되어 내부에 배치되는 프로텍터를 포함하고, 프로텍터는 망상 구조를 갖는 것이다.A drone fixing part on which the drone is fixedly mounted, an internal gimbal disposed inside the drone fixing part is freely rotatably coupled around the first axis, and the internal gimbal is freely rotatable about a second axis perpendicular to the first axis An external gimbal that is coupled and placed inside. and a protector arranged inside the external gimbal to be freely rotatable about a third axis perpendicular to the second axis, and the protector is to have a network structure.
이러한 구성을 갖는 이 발명의 케이지에서 드론은 드론 고정부에 장착된다.In the cage of this invention having such a configuration, the drone is mounted on the drone fixing unit.
드론 고정부는 내부 짐벌에 대해 제1 축선을 중심으로 자유 회전 가능하고, 내부 짐벌은 외부 짐벌에 대해 제1 축선에 수직한 제2 축선을 중심으로 자유 회전 가능하며, 외부 짐벌은 프로텍터에 대해 제2 축선에 대해 수직한 제3 축선을 중심으로 자유 회전 가능하므로, 드론은 프로텍터에 대해 서로 수직한 3개의 축선을 중심으로 하는 3개 자유도의 자유 회전 운동이 가능하다.The drone fixing unit is freely rotatable about a first axis with respect to the inner gimbal, the inner gimbal is freely rotatable about a second axis perpendicular to the first axis with respect to the outer gimbal, and the outer gimbal is rotatable about a second axis with respect to the protector. Since it is free to rotate about a third axis perpendicular to the axis, the drone is able to freely rotate in three degrees of freedom about three axes perpendicular to each other with respect to the protector.
케이지에 가해지는 외력은 케이지에서 가장 외측에 배치되어 드론을 포함하여 케이지의 다른 구성을 보호하는 기능을 하는 프로텍터에 작용하며 외력에 의해 프로텍터가 자전회전할 수 있다.The external force applied to the cage acts on the protector, which is disposed at the outermost part of the cage and serves to protect other components of the cage including the drone, and the protector can rotate by the external force.
드론은 회전익에 의한 회전 관성 모멘트에 의해 회전익의 회전축에 수직한 방향으로 자세를 유지하는 관성력을 갖게 되며, 프로텍터에 대해 3개 자유도의 자유 회전 운동이 가능하므로, 외력에 의해 프로텍터가 자전하여도 드론은 자전하지 않고 자세를 유지할 수 있게 된다.The drone has an inertial force that maintains its posture in the direction perpendicular to the rotation axis of the rotor due to the rotational inertia moment of the rotor. can maintain the posture without rotating.
따라서, 드론은 비록 프로텍터에 가해지는 외력에 의해 주행하고자 하는 방향으로 벗어나 이동을 하는 경우에도 자이로스코프의 원리에 의해 프로텍터의 자전에도 불구하고 그 자세를 유지할 수 있게 된다.Therefore, even if the drone moves out of the desired direction due to an external force applied to the protector, it can maintain its posture despite the rotation of the protector due to the principle of the gyroscope.
더욱이, 망상으로 구성되는 프로텍터는 가벼운 중량을 갖고 드론의 주행에 대해 공기 저항을 최소화하면서도 드론을 포함한 케이지의 다른 구성에 대한 보호 기능을 할 수 있다.Moreover, the reticulated protector has a light weight and minimizes air resistance to the drone's driving while still protecting the other components of the cage, including the drone.
이 발명의 부가의 특징으로서, 이 발명에 따른 케이지에서, As a further feature of the invention, in the cage according to the invention,
드론 고정부는, 드론이 고정되어 지지되는 본체, 및 본체의 제1 축선 상의 양 단부에 배치되고 내부 짐벌에 제1 축선을 중심으로 자유 회전 가능하게 결합되어 지지되는 2개의 제1 회전축을 포함하여 구성되고, 내부 짐벌에는 제1 회전축이 자유 회전 가능하게 결합되는 베어링이 마련되는 것으로 구성할 수 있다.The drone fixing unit includes a main body on which the drone is fixed and supported, and two first rotation axes disposed at both ends on a first axis of the main body and rotatably coupled to and supported by an internal gimbal about the first axis. And, the inner gimbal can be configured to be provided with a bearing to which the first rotational shaft is freely rotatably coupled.
또한, 내부 짐벌은 원형을 이루는 본체 및 본체에 고정되고 제2 축선에 배치되는 2개의 제2 회전축을 포함하여 구성되고, 외부 짐벌은 내부 짐벌의 본체보다 직경이 큰 원형을 이루는 본체 및 내부 짐벌의 제2 회전축이 자유 회전 가능하게 결합되는 베어링을 포함하여 구성되는 것으로 구성할 수 있다.In addition, the inner gimbal is configured to include a main body forming a circle and two second rotation axes fixed to the main body and disposed on the second axis, and the outer gimbal has a larger diameter than the main body of the inner gimbal body and the inner gimbal. The second rotating shaft may be configured to include a bearing coupled to be rotatably free.
또한, 외부 짐벌은 제3 축선에 배치되는 2개의 제3 회전축을 포함하고, 프로텍터는 복수 개의 링크 및 링크들을 서로 결합하는 조인트들로 이루어져 전체로서 망상의 구형을 이루는 본체, 및 본체의 조인트 중에서 2개의 조인트는 제3 축선에 서로 대향하여 배치되는 지지용 조인트를 이루고, 지지용 조인트에는 각각 제3 회전축이 자유 회전 가능하게 결합되는 것으로 구성할 수 있다.In addition, the external gimbal includes two third rotation axes disposed on the third axis, and the protector includes a plurality of links and joints for coupling the links to each other to form a mesh spherical body as a whole, and two of the joints of the body. The four joints form a support joint disposed to face each other on the third axis, and the third axis of rotation may be freely rotatably coupled to the joint for support.
이와 같은 구성에 의해 케이지는 간단한 구조의 회전축으로 상호 결합되고 경량으로 구성될 수 있다.By such a configuration, the cage may be coupled to each other by a rotation shaft of a simple structure and configured to be lightweight.
도 1은 이 발명의 하나의 실시예에 따른 케이지에 드론이 장착된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 2는 이 발명의 하나의 실시예에 따른 케이지의 사시도이다.
도 3은 이 발명의 하나의 실시예에 따른 케이지를 이루는 프로텍터의 사시도이다.
도 4는 이 발명의 하나의 실시예에 따른 케이지를 이루는 내부 짐벌과 외부 짐벌의 사시도이다.
도 5는 이 발명의 하나의 실시예에 따른 케이지에서 외부 짐벌과 프로텍터의 결합 구조를 보여주는 단면도이다.
도 6은 이 발명의 하나의 실시예에 따른 케이지에서 내부 짐벌과 외부 짐벌의 결합 구조를 보여주는 단면도이다.
도 7은 이 발명의 하나의 실시예에 따른 케이지에서 고정 바아와 내부 짐벌의 결합 구조를 보여주는 단면도이다.
도 8은 이 발명의 하나의 실시예에 따른 케이지에서 고정 바아에 드론이 장착된 상태를 보여주는 사시도이다.
도 9는 이 발명의 하나의 실시예에 따른 케이지의 작동 상태를 보여주는 사시도이다.1 is a perspective view showing a state in which a drone is mounted in a cage according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of a cage according to one embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a protector constituting a cage according to an embodiment of the present invention.
4 is a perspective view of an inner gimbal and an outer gimbal constituting a cage according to an embodiment of the present invention.
5 is a cross-sectional view showing the coupling structure of the external gimbal and the protector in the cage according to an embodiment of the present invention.
6 is a cross-sectional view showing the coupling structure of the inner gimbal and the outer gimbal in the cage according to an embodiment of the present invention.
7 is a cross-sectional view showing the coupling structure of the fixing bar and the inner gimbal in the cage according to an embodiment of the present invention.
8 is a perspective view showing a state in which a drone is mounted on a fixing bar in a cage according to an embodiment of the present invention.
9 is a perspective view showing an operating state of a cage according to an embodiment of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 이 발명의 바람직한 실시예에 따른 회전익형 드론의 케이지의 구성과 작동을 설명한다.Hereinafter, the configuration and operation of the cage of the rotorcraft drone according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 회전익형 드론이 이 실시예의 케이지에 장착되어 있는 상태를 보여주고 도 2는 케이지만을 도시하는데, 이 도면들을 참조하여 케이지의 전체적인 구성을 설명한다.1 shows a state in which the rotorcraft drone is mounted on the cage of this embodiment, and FIG. 2 shows only the cage, the overall configuration of the cage will be described with reference to these drawings.
이 실시예의 케이지(100)는 크게 나누어, 케이지(100)의 가장 외부에 배치되어 내측에 배치되는 드론(1)을 외부의 충격으로부터 보호하는 프로텍터(10), 드론(1)이 고정적으로 장착되는 드론 고정부로서의 고정 바아(20), 고정 바아(20)가 제1 축선(A)을 중심으로 자유 회전 가능하게 장착되는 내부 짐벌(30) 및 내부 짐벌이 제1 축선(A)에 수직한 제2 축선(B)을 중심으로 자유 회전 가능하게 결합되는 외부 짐벌(40)로 이루어져 있다.The cage 100 of this embodiment is largely divided, and a
도 3을 참조하여, 프로텍터(10)의 구성을 설명한다.With reference to FIG. 3, the structure of the
프로텍터(10)는 복수 개의 제1 링크(11)가 제1 조인트(15) 또는 제2 조인트(16)에 의해 서로 사각형 또는 삼각형을 이루도록 결합하여 제1 링크(11)의 부조립체를 이루도록 하고, 부조립체들은 다른 부조립체와 제1 조인트(15) 또는 제2 조인트(16)에 의해 결합되어 전체적으로 구형의 조립체를 이루고 있다. The
이 명세서에서는 프로텍터(10)의 형태를 편의상 구형이라고 표현하지만, 엄밀한 의미에서는 구형이 아니며, 링크들이 서로 결합되어 삼각형과 사각형 또는 그 밖의 다각형의 평면을 이루고 그렇게 구성되는 평면들이 조합되어 링크들이 망상으로 배치되어 구형을 이루도록 구성할 수 있다. In this specification, the shape of the
이 실시예에서는 링크의 단부가 삽입되는 조인트로 링크를 서로 결합하여 망상의 구조를 이루고 있지만, 이 발명에 따른 프로텍터는 바아 또는 튜브와 같은 것으로 이루어지는 링크의 단부를 용접, 접착 또는 나사 결합에 의해 서로 결합하여 망상 구조를 이루어 외부 짐벌(40)을 둘러싸는 형태로 구성할 수 있다. In this embodiment, the links are coupled to each other with a joint into which the ends of the links are inserted to form a mesh structure, but the protector according to the present invention connects the ends of the links, such as bars or tubes, to each other by welding, bonding or screwing them together. Combined to form a network structure, it may be configured in a form surrounding the
한편, 제1 링크(11)가 서로 결합되어 사각형을 이루는 부조립체 중에서 서로 대향하는 2개의 부조립체에는 평면의 중심에 제3 조인트(17)가 놓이고, 제3 조인트(17)가 놓이는 평면의 각 모서리에는 제2 조인트(16)가 제1 링크(11)들을 서로 결합하고 있다.On the other hand, the
이 실시예에서 프로텍터(10)는 3가지의 조인트(15 ~ 17)를 갖는데, 조인트들은 모두 중심점으로부터 삽입구가 외측을 향하여 배치되고, 삽입구에는 제1 링크(11) 또는 후술하는 제2 링크(12)가 삽입되어 결합되는 것이다. 이와 같이 하여 링크들은 조인트에 의해 서로 결합된다. 조인트의 삽입구들은 프로텍터의 전체 형상을 구현하기 위한 각도로 배치되어 있다.In this embodiment, the
제1 조인트(15)는 4개의 삽입구를 갖고 각각의 삽입구에 제1 링크(11)가 삽입되어 결합되지만, 제2 조인트(16)는 제3 조인트(17)를 향하는 추가의 삽입구를 갖추고 있고, 후술하는 제3 회전축(13)에 대한 지지용 조인트로서 기능하는 제3 조인트(17)는 동일 평면 상에 놓이며 서로 90도로 배치되는 삽입구를 가지는 것이다. The
제2 조인트(16)와 제3 조인트(17)의 삽입구에는 제2 링크(12)가 결합되어, 제1 링크(11)가 이루는 사각형의 평면에서 4개의 제2 링크(12)는 모서리로부터 중심으로 대각선 방향으로 연장된 상태로 배치되어 결합되어 있다.The
2개의 제3 조인트(17)를 연결하는 선분는 프로텍터(10)를 구형으로 보았을 때 구의 중심을 관통하며, 제3 조인트(17)를 서로 연결하는 선분은 외부 짐벌(40)과 프로텍터(10)가 서로 상대 회전하는 제3 축선(C)을 이룬다.The line segment connecting the two
다음으로, 도 4을 참조하여 내부 짐벌(30)과 외부 짐벌(40)의 구성을 설명한다.Next, the configuration of the
내부 짐벌(30)과 외부 짐벌(40)은 모두 편평한 탄소 섬유 패널을 일정 곡률로 굴곡한 본체(31, 41) 및 본체들을 서로 연결하여 전체적으로 내부 짐벌과 외부 짐벌을 원형으로 형성하여 주는 제1 및 제2 조인트(32, 33, 42, 43)로 이루어져 있다. 제1 및 제2 조인트(32, 33, 42, 43)도 본체(31, 41)와 동일한 곡률을 이루어 내부 짐벌(30)과 외부 짐벌(40)은 전체로서 진원에 근접한 원형을 이루고 있다. 또한 내부 짐벌(30)은 외부 짐벌(40)보다 작은 직경으로 이루어져 외부 짐벌의 내측으로 배치되어 있다. Both the
외부 짐벌(40)에서 2개의 제1 조인트(41)는 서로 180도 간격을 두고 배치되어 있고, 2개의 제2 조인트(42)가 제1 조인트(41)와 90도 간격을 두어 서로 180도 간격을 두고 배치되어 있다.In the
도 5를 참조하여 살펴보면, 외부 짐벌의 제1 조인트(42)의 중심에는 베어링(44)이 삽입되어 있고, 이 베어링(44)에는 프로텍터(10)의 제3 조인트(17)에 결합되어 있는 제3 회전축(13)이 지지되어 있다. Referring to FIG. 5 , a
프로텍터의 제3 회전축(13)은 제3 축선(C)에 배치되는 제3 조인트(17)에 결합되어 제3 회전축(C)을 따라 연장되어 외부 짐벌(40)의 제1 조인트(42)를 관통하고 있다.The third axis of
이러한 구성에 따라, 외부 짐벌(40)은 제3 축선(C)을 따라 배치되는 2개의 제3 회전축(13)에 자유 회전 가능하게 된다. 즉, 외부 짐벌(40)은 프로텍터(10)에 대해 제3 축선(C)을 중심으로 자유 회전 가능하게 된다.According to this configuration, the
다시 도 4를 참조하여 살펴보면, 내부 짐벌(30)에는 2개의 제1 조인트(32)가 서로 180도 간격을 두고 배치되어 있고, 2개의 제2 조인트(33)가 제1 조인트(31)와 90도 간격을 두어 서로 180도 간격을 두고 배치되어 있다.Referring back to FIG. 4 , two
도 6을 참조하여 살펴보면, 외부 짐벌(40)의 제2 조인트(43)와 내부 짐벌(30)의 제2 조인트(33)는 제제2 회전축(45)에 의해 서로 상대 회전 가능하게 결합되어 있다. 내외부 짐벌(30, 40)의 제2 조인트(33, 43)에는 각각 베어링(34. 44)이 배치되어 있으며, 여기에 제2 회전축(45)이 삽입되어 있다.Referring to FIG. 6 , the second joint 43 of the
내부 짐벌(30)은 외부 짐벌(40)보다 작은 직경을 가지므로, 내부 짐벌(30)은 외부 짐벌(40)의 내측에서 2개의 제2 회전축(45)을 중심으로 자유 회전 가능하게 된다.Since the
외부 짐벌(40)에서 제3 회전축(13)을 지지하는 베어링(44)은 제2 회전축(45)을 지지하는 베어링(44)과 90도 간격으로 배치되어 있어서, 제2 회전축(45)도 제3 회전축(13)과 90도의 간격을 두는 위치에서 배치된다.The bearing 44 supporting the
이에 따라, 외부 짐벌(40)은 프로텍터(10)에 대해 제3 회전축(13)이 배치되는 제3 축선(C)을 중심으로 자유 회전 가능하고, 내부 짐벌(30)은 외부 짐벌(40)에서 제3 회전축(13)에 대해 90도로 배치되는 제2 회전축(45)이 이루는 제2 축선(B)을 중심으로 자유 회전 가능하다. Accordingly, the
즉, 외부 짐벌(40)과 프로텍터(10)의 상대 회전축선인 제3 축선(C)과 내부 짐벌(30)과 외부 짐벌(40)의 상대 회전 축선인 제2 축선(B)은 서로 수직을 이룬다.That is, the third axis C, which is the relative rotation axis of the
다시 도 4을 참조하면, 내부 짐벌(30)의 내측으로는 드론 고정부로서 기능하는 고정 바아(20)가 배치되어 있다.Referring back to FIG. 4 , a fixing
도 7을 참조하여 살펴 보면, 고정 바아(20)는 길게 연장되는 원형 단면의 바아가 본체를 이루며 그 양 단부는 제1 회전축(21)을 이루어서, 내부 짐벌(30)의 제1 조인트(32)에 배치되어 있는 베어링(34)에 지지되면서 내부 짐벌(30)의 제1 조인트(32)를 관통하고 있다.Referring to FIG. 7 , the fixed
내부 짐벌(30)에서 제1 조인트(32)에 배치되는 베어링(34)은 제2 조인트(32)에 배치되는 베어링(34)과 90도 간격을 이루는 위치에 배치되어 있어서, 고정 바아(20)의 제1 회전축(21)은 내부 짐벌(30)이 외부 짐벌(40)에 대해 자유 회전하게 해주는 제2 회전축(45)과 수직으로 배치된다. 제1 회전축(21)이 이루는 선분은 제1 축선(A)으로 된다.In the
도 8에는 고정 바아(20)에 드론(1)이 고정되어 있는 상태가 도시되어 있다.8 shows a state in which the
고정 바아(20)는 드론(1)에 마련된 고정 브라켓(2)을 관통하면서 고정되어 있어서 드론(1)이 고정 바아(20)에 고정 장착된다.The fixing
한편, 이 실시예에서는 드론 고정부로서 길게 연장되는 고정 바아를 예시하고 있지만, 드론 고정부로서 내부 짐벌의 제1 조인트(32)에 자유 회전 가능하게 결합되는 2개의 회전축을 갖추고 드론이 장착 가능한 것이라면 어떠한 구성도 채용될 수 있다.On the other hand, although this embodiment exemplifies a fixed bar that extends long as a drone fixing unit, if it has two rotating shafts that are freely rotatably coupled to the first joint 32 of the internal gimbal as a drone fixing unit and the drone can be mounted Any configuration may be employed.
예컨대, 드론 고정부는 이 실시예의 고정 바아(20)와 달리 금속 패널을 소성 가공한 브라켓에 드론을 고정하고, 브라켓에 회전축이 결합된 형태로 구성될 수도 있고, 드론 자체에 내부 짐벌에 자유 회전 가능하게 결합되는 회전축을 드론 고정부로서 마련할 수도 있다.For example, the drone fixing unit may be configured in a form in which the drone is fixed to a bracket made by plastic processing a metal panel, unlike the fixing
이상과 같은 구성에 따른 케이지의 작동을 설명한다.The operation of the cage according to the above configuration will be described.
드론(1)이 고정된 고정 바아(20)는 내부 짐벌(30)의 내측으로 배치되어 있고, 내부 짐벌(30)은 외부 짐벌(40)의 내측으로 배치되어 있으며, 외부 짐벌(40)은 프로텍터(10)에 의해 둘러싸여 있다. The fixing
이에 따라 드론(1)은 프로텍터(10)에 의해 둘러싸이게 되며, 서로 상대 회전하는 고정 바아(20), 내부 짐벌(30) 및 외부 짐벌(40)을 통하여 프로텍터(10)에 결합되어 있다.Accordingly, the
드론(1)이 고정되는 고정 바아(20)는 제1 회전축(21)에 의해 내부 짐벌(30)에 대해 제1 축선(A)을 중심으로 자유 회전 가능하며, 내부 짐벌(30)은 제2 회전축(45)에 의해 외부 짐벌(40)에 대해 제2 축선(B)을 중심으로 자유 회전 가능하고, 외부 짐벌(40)은 제3 회전축(13)에 의해 프로텍터(10)에 대해 제3 축선(C)을 중심으로 자유 회전 가능하다.The fixed
결국, 드론(1)은 프로텍터에 대해 서로 수직한 제1 내지 제3 축선(A, B, C)을 중심으로 하는 3 자유도의 회전 운동이 가능하다.As a result, the
도 9을 참조하여, 내부에 드론(1)이 장착된 케이지(100)에 외력이 작용하는 경우에 대해 설명한다.A case in which an external force acts on the cage 100 in which the
도 9에서 (a)는 드론(1)이 장착된 고정 바아(20)가 내부 짐벌(30)에 대해 제1 축선(A)을 중심으로 회전 가능한 것을 보여주고, (b)는 내부 짐벌(30)이 외부 짐벌(40)에 대해 제2 축선(B)을 중심으로 회전 가능한 것을 보여주며, (c)는 외부 짐벌(40)이 프로텍터(10)에 대해 제3 축선(C)을 중심으로 회전 가능한 것을 보여주고,(d)는 드론(1)이 3개 자유도의 회전 운동이 가능하다는 것을 보여준다.In FIG. 9 (a) shows that the fixed
드론(1)은 4개의 로터(회전익)을 갖춘 소위 쿼드콥터로서 도시되어 있는데, 이 실시예는 물론이고 이 발명은 로터의 개수에 한정되지 않고 로터에 의해 비행하고 방향 전환을 하는 모든 회전익 드론에 적용 가능하다.The
드론(1)의 비행 중에 외부의 물체가 프로텍터(10)에 충돌하는 경우를 상정하여 본다. 이러한 충돌에 따른 외력이 프로텍터(10)의 중심으로부터 벗어난 위치에 작용한다면 프로텍터(10)은 외력에 의한 어떠한 방향으로 선형 또는 선회 운동을 하는 것 뿐만 아니라 자전 운동도 하게 된다.It is assumed that an external object collides with the
프로텍터(10)가 선형 또는 선회 운동을 하게 되면, 내부에 장착된 드론(1)도 같은 운동을 하게 되지만, 프로텍터(10)의 자전 운동에도 불구하고 드론(1)은 자전하지 않고 자세를 유지한다.When the
드론(1)의 비행 중에는 로터(3)의 회전에 따라 로터의 회전 축선 방향으로 기립하는 자세를 유지하는 회전관성 모멘트가 항상 작용한다. 그러한 회전 관성 모멘트는 로터(3)의 축이 중력이 작용하는 방향으로 기립하게 작용하므로 외력에 의해 드론(1)이 기울어지는 경우에도 항상 기립 자세를 유지하게 해주지만, 이 실시예의 케이지(100)에 장착되지 않은 드론의 경우에는 회전 관성 모멘트에 의한 힘을 초과하는 강한 외력이 작용하면 자세를 유지하지 못한다.During the flight of the
이 실시예의 케이지(100)에서는 외력에 의해 프로텍터(10)가 임의의 방향으로 자전을 하면, 프로텍터(10)와 외부 짐벌(40), 외부 짐벌(40)과 내부 짐벌(30) 및 내부 짐벌(30)과 고정 바아(20) 사이의 서로 수직 관계인 3 자유도의 회전 운동 중의 어느 하나 이상의 회전 운동이 일어나게 되며, 이론적으로는 고정 바아(20)에 장착된 드론(1))에는 프로텍터(10)의 회전 운동에 따른 회전력이 전달되지 않지만, 회전축들(13, 21, 45)과 베어링들(34, 44) 사이의 마찰력에 따른 미약한 회전력이 작용할 수 있다.In the cage 100 of this embodiment, when the
그러나, 드론(1)은 로터의 회전에 따른 회전 관성 모멘트가 작용하므로 기립 자세를 유지하는 힘이 고정 바아(20)에 작용하고, 고정 바아(20)는 내부 짐벌(30)에 대해 제1 회전축(21)을 중심으로 회전 운동을 하면서 드론(1)의 기립 자세가 유지된다.However, since the rotational moment of inertia according to the rotation of the rotor acts on the
이상과 같이, 이 실시예에 따른 케이지(100)에 장착되는 드론(1)은 케이지(100)에 의해 외부 물체와의 충돌로 인한 손상이 방지되는 것은 물론이고, 프로텍터(10)가 외력의 작용에 의해 회전을 하여도 짐벌 운동에 의해 회전하지 않고 자세를 유지한다. 또한, 프로텍터(10)나 내외부 짐벌(30, 40)은 링크나 바아 또는 얇은 패널 등으로 형성되고 특히 케이지(100)의 외부를 구성하면서 충격으로부터 드론을 보호하는 프로텍터(10)는 링크를 서로 연결한 망상의 구조를 가지므로, 중량이 가벼운 것은 물론이고 드론의 이동에 따른 공기 저항을 크게 받지 않는다.As described above, in the
이상, 이 발명의 바람직한 실시예를 설명하였는바, 이 발명은 이러한 실시예의 구성에 한정되지 않고 청구범위에 기재한 범위에서 다양한 수정과 변형 및 구성 요소의 부가가 가능하다.As described above, preferred embodiments of the present invention have been described, and the present invention is not limited to the configuration of these embodiments, and various modifications, variations and additions of components are possible within the scope described in the claims.
1: 드론
3: 로터
100: 케이지
10: 프로텍터
20: 고정 바아
30: 내부 짐벌
40: 외부 짐벌1: Drone 3: Rotor 100: Cage
10: protector 20: fixing bar 30: inner gimbal
40: external gimbal
Claims (4)
드론이 고정 장착되는 드론 고정부,
드론 고정부가 제1 축선을 중심으로 자유 회전 가능하게 결합되어 내측에 배치되는 내부 짐벌,
내부 짐벌이 제1 축선에 수직한 제2 축선을 중심으로 자유 회전 가능하게 결합되어 내부에 배치되는 외부 짐벌. 및
외부 짐벌이 제2 축선에 수직한 제3 축선을 중심으로 자유 회전 가능하게 결합되어 내부에 배치되는 프로텍터
를 포함하고,
프로텍터는 망상 구조를 갖는 것인, 회전익형 드론의 케이지.As a cage that protects a drone flying with rotor blades from external forces,
Drone fixing part to which the drone is fixedly mounted,
An internal gimbal that is arranged inside the drone fixing unit to be freely rotatable about the first axis,
An outer gimbal disposed therein, wherein the inner gimbal is coupled to be freely rotatable about a second axis perpendicular to the first axis. and
A protector disposed therein in which the external gimbal is coupled to be freely rotatable about a third axis perpendicular to the second axis.
including,
The protector has a network structure, the cage of the rotorcraft drone.
드론 고정부는,
드론이 고정되어 지지되는 본체, 및
본체의 제1 축선 상의 양 단부에 배치되고 내부 짐벌에 제1 축선을 중심으로 자유 회전 가능하게 결합되어 지지되는 2개의 제1 회전축
을 포함하여 구성되고, 내부 짐벌에는 제1 회전축이 자유 회전 가능하게 결합되는 베어링이 마련되는 것인, 회전익형 드론의 케이지.The method according to claim 1,
drone fixing unit,
A body on which the drone is fixedly supported, and
Two first rotating shafts disposed at both ends on the first axis of the body and rotatably coupled to and supported by the inner gimbal about the first axis
It is configured to include, and the inner gimbal is provided with a bearing to which the first rotational shaft is freely rotatably coupled, the cage of the rotorcraft drone.
내부 짐벌은 원형을 이루는 본체 및 본체에 고정되고 제2 축선에 배치되는 2개의 제2 회전축을 포함하여 구성되고,
외부 짐벌은 내부 짐벌의 본체보다 직경이 큰 원형을 이루는 본체 및 내부 짐벌의 제2 회전축이 자유 회전 가능하게 결합되는 베어링을 포함하여 구성되는 것인, 회전익형 드론의 케이지.The method according to claim 1 or 2,
The inner gimbal is configured to include a body forming a circle and two second rotation axes fixed to the body and disposed on a second axis,
The outer gimbal is configured to include a main body having a larger diameter than the main body of the inner gimbal and a bearing to which the second rotation shaft of the inner gimbal is freely rotatably coupled.
외부 짐벌은 제3 축선에 배치되는 2개의 제3 회전축을 포함하고,
프로텍터는 복수 개의 링크 및 링크들을 서로 결합하는 조인트들로 이루어져 전체로서 망상의 구형을 이루는 본체, 및
본체의 조인트 중에서 2개의 조인트는 제3 축선에 서로 대향하여 배치되는 지지용 조인트를 이루고, 지지용 조인트에는 각각 제3 회전축이 자유 회전 가능하게 결합되는 것인, 회전익형 드론의 케이지.4. The method according to claim 3,
the external gimbal includes two third rotation axes disposed on the third axis;
The protector is composed of a plurality of links and joints connecting the links to each other to form a mesh spherical body as a whole, and
Among the joints of the main body, two joints form a support joint disposed opposite to each other on a third axis, and a third axis of rotation is freely coupled to the joint for support, respectively, a cage for a rotorcraft drone.
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---|---|---|---|
KR1020200013998A KR20210099980A (en) | 2020-02-05 | 2020-02-05 | Cage for Rotor type Dron |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102495497B1 (en) * | 2022-03-22 | 2023-02-06 | 현대엔지니어링(주) | Safety measurement system of structure using drone and smart sensor |
Citations (2)
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KR20170000452U (en) | 2015-07-24 | 2017-02-02 | 류지현 | Drone with safety device |
KR20170034237A (en) | 2015-09-18 | 2017-03-28 | 주식회사 이디 | Drone having rotor protection function |
-
2020
- 2020-02-05 KR KR1020200013998A patent/KR20210099980A/en not_active Application Discontinuation
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---|---|---|---|
E601 | Decision to refuse application |