KR20210110301A - 해제식 크롤러를 구비한 착지 uav - Google Patents

해제식 크롤러를 구비한 착지 uav Download PDF

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KR20210110301A
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KR
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uav
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magnetic
landing
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KR1020217019185A
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파들 압델라티프
제프 에스. 샴마
Original Assignee
사우디 아라비안 오일 컴퍼니
킹 압둘라 유니버시티 오브 사이언스 앤드 테크놀로지
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Publication date
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Abstract

무인 항공기(UAV)(100)는 UAV가 비행할 수 있도록 구성된 바디, 및 바디에 연결되고 곡선형 강자성 표면(50)에 UAV를 착륙 및 착지시키도록 구성된 3개 이상의 레그를 포함한다. 각 레그는 바디에 연결된 제1 부분, 자석(120)을 포함하고 착륙 및 착지 동안 강자성 표면에 레그의 자기 부착을 자기적으로 부착시키고 유지하도록 구성되는 제2 부분, 및 제1 및 제2 부분을 연결하고 강자성 표면에 접근하는 제2 부분에 응답하여 제1 부분에 대해 제2 부분을 수동적으로 관절 연결시키도록 구성된 수동적 관절 조인트를 포함한다. UAV는 착지 동안 크롤러를 바디로부터 분리하고 크롤러를 분리 후 강자성 표면에 자기적으로 부착시키면서 강자성 표면 상에서 크롤러를 기동시키는 자기 휠을 포함하는 해제식 크롤러(150)를 더 포함한다.

Description

해제식 크롤러를 구비한 착지 UAV
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2018년 11월 29일자에 PERCHING UAV WITH RELEASABLE CRAWLER라는 명칭으로 출원된 미국 가출원 제62/772,700호의 35 U.S.C. 119(e)에 따른 이익, 및 2019년 11월 20일자에 PERCHING UAV WITH RELEASABLE CRAWLER라는 명칭으로 출원된 미국 출원 제16/689,864호의 35 U.S.C. 120에 따른 이익을 주장하는 것으로, 이들은 각각의 전체가 참조로서 본원에 원용된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 구조물의 검사 및 유지보수에 관한 것으로, 구체적으로 구조물을 검사 및 유지보수하기 위한 해제 및 재도킹 가능한 크롤러를 갖는 착지 무인 항공기(UAV)에 관한 것이다.
파이프, 저장 탱크 등과 같은 노출된 금속 자산의 검사 및 유지보수는 일부 환경에서 인간이 수행하기에 어렵거나 비현실적일 수 있다. 이러한 상황에서, 자동화된 UAV(또는 드론)의 사용은 실행 가능한 대안을 제공하는 데 도움이 될 수 있다. 그러나, 이러한 검사 및 유지보수 작업은 종종 자산에서 떨어져 있거나 자산에서 UAV를 기동하기 보다 자산에 직접 접촉하여 수행되는 것이 최선이다. 특히, 드론을 사용하여 파이프(또는 기타 자산)의 완전한 원주 스캔을 수행하는 것은 어려운 작업이다.
당업계의 이러한 문제 및 다른 문제와 관련하여, 본 개시내용은 구조물을 검사 또는 유지보수하기 위한 해제식 크롤러를 갖는 효과적인 착지 UAV의 기술적 해결책을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따르면, 무인 항공기(UAV)가 제공된다. UAV는 UAV가 비행할 수 있도록 구성된 바디; 및 바디에 연결되고 곡선형 강자성 표면에 비행하는 UAV를 착륙 및 착지시키도록 구성된 3개 이상의 레그를 포함한다. 각 레그는 바디에 연결된 제1 부분; 자석을 포함하고 착륙 동안 강자성 표면에 레그를 자기적으로 부착시키고 착지 동안 강자성 표면에 레그의 자기 부착을 유지하도록 구성되는 제2 부분; 및 제1 부분을 제2 부분에 연결하고 착륙 동안 강자성 표면에 접근하는 제2 부분에 응답하여 제1 부분에 대해 제2 부분을 수동적으로 관절 연결시키도록 구성된 수동적 관절 조인트를 포함한다. UAV는 착지 동안 크롤러를 바디로부터 분리하고; 크롤러를 분리 후 강자성 표면에 자기적으로 부착시키면서 강자성 표면 상에서 크롤러를 기동시키도록 구성되는 자기 휠을 포함하는 해제식 크롤러를 더 포함한다.
일 실시예에서, 크롤러는 기동 동안 강자성 표면을 검사 또는 유지보수하도록 구성된 프로브 또는 도구를 더 포함한다.
일 실시예에서, 크롤러는 UAV 또는 기지국과 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로를 더 포함한다.
일 실시예에서, 자기 휠은 기동 후 바디와 크롤러를 재도킹시키도록 더 구성된다.
일 실시예에서, 각 자석은 영구 자석을 포함한다.
일 실시예에서, 각 자석은 전환식 영구 자석을 포함한다.
일 실시예에서, 각 자석은 전자 영구 자석을 포함한다.
일 실시예에서, UAV는 강자성 표면으로부터 착지된 UAV의 이륙 동안 자기적으로 부착된 레그 중 하나 이상을 강자성 표면으로부터 자기적으로 분리하는 것을 돕기 위해, 강자성 표면에 자기적으로 부착된 하나 이상 레그의 제2 부분에 레버리지를 적용하도록 구성된 분리 액추에이터를 더 포함한다.
일 실시예에서, UAV는 바디에 연결되고, 착륙 동안 UAV를 지향시키기 위해 감지 데이터를 제공하도록 구성된 레이저 스캐너를 더 포함한다.
일 실시예에서, 자기 휠은 4개의 자기 휠을 포함하고, 크롤러는 2개의 모터를 더 포함하며 그 각각은 4개의 자기 휠 중 2개를 구동하도록 구성된다.
일 실시예에서, 자기 휠은 옴니 휠 또는 메카넘 휠을 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 무인 항공기(UAV)가 제공된다. UAV는 UAV가 비행할 수 있도록 구성되고 복수의 제1 부착 지점을 갖는 제1 바디; 및 언더캐리지를 포함한다. 언더캐리지는 대응하는 복수의 제2 부착 지점을 갖고 제1 및 제2 장착 지점의 대응하는 쌍에서 제1 바디에 장착되는 제2 바디; 및 제2 바디에 연결되고 곡선형 강자성 표면에 비행하는 UAV를 착륙 및 착지시키도록 구성된 3개 이상의 레그를 포함한다. 각 레그는 제2 바디에 연결된 제1 부분; 자석을 포함하고 착륙 동안 강자성 표면에 레그를 자기적으로 부착시키고 착지 동안 강자성 표면에 레그의 자기 부착을 유지하도록 구성되는 제2 부분; 및 제1 부분을 제2 부분에 연결하고 착륙 동안 강자성 표면에 접근하는 제2 부분에 응답하여 제1 부분에 대해 제2 부분을 수동적으로 관절 연결시키도록 구성된 수동적 관절 조인트를 포함한다. 언더캐리지는 착지 동안 크롤러를 제2 바디로부터 분리하고; 크롤러를 분리 후 강자성 표면에 자기적으로 부착시키면서 강자성 표면 상에서 크롤러를 기동시키도록 구성되는 자기 휠을 포함하는 해제식 크롤러를 더 포함한다.
일 실시예에서, 크롤러는 기동 동안 강자성 표면을 검사 또는 유지보수하도록 구성된 프로브 또는 도구를 더 포함한다.
일 실시예에서, 크롤러는 UAV 또는 기지국과 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로를 더 포함한다.
일 실시예에서, 자기 휠은 기동 후 제2 바디와 크롤러를 재도킹시키도록 더 구성된다.
일 실시예에서, 각 자석은 영구 자석을 포함한다.
일 실시예에서, 각 자석은 전환식 영구 자석을 포함한다.
일 실시예에서, 각 자석은 전자 영구 자석을 포함한다.
일 실시예에서, UAV는 강자성 표면으로부터 착지된 UAV의 이륙 동안 자기적으로 부착된 레그 중 하나 이상을 강자성 표면으로부터 자기적으로 분리하는 것을 돕기 위해, 강자성 표면에 자기적으로 부착된 하나 이상 레그의 제2 부분에 레버리지를 적용하도록 구성된 분리 액추에이터를 더 포함한다.
일 실시예에서, UAV는 제1 바디에 연결되고, 착륙 동안 UAV를 지향시키기 위해 감지 데이터를 제공하도록 구성된 레이저 스캐너를 더 포함한다.
일 실시예에서, 자기 휠은 4개의 자기 휠을 포함하고, 크롤러는 2개의 모터를 더 포함하며 그 각각은 4개의 자기 휠 중 2개를 구동하도록 구성된다.
일 실시예에서, 자기 휠은 옴니 휠 또는 메카넘 휠을 포함한다.
일 실시예에서, 언더캐리지는 크롤러를 비행 동안 제2 바디에 고정시키도록 구성된 도킹 메커니즘; 및 크롤러의 높이를 착지 동안 강자성 표면에 대해 조절하도록 구성된 높이 조절 메커니즘을 더 포함한다.
일 실시예에서, 제1 바디는 대응하는 복수의 제3 부착 지점을 더 구비하고, 제2 바디는 제1 부착 지점에서 제1 바디로부터 분리되고 제3 및 제2 장착 지점의 대응하는 쌍에서 제1 바디에 장착되도록 구성된다.
일 실시예에서, 제1 바디는 제1 부착 지점을 가지며 제1 바디의 나머지에 대해 제1 부착 지점을 이동시키도록 구성된 가동 부착 플랫폼을 포함한다.
일 실시예에서, UAV는 부착 플랫폼을 비행 동안 이동시키도록 구성된 모터를 더 포함한다.
일 실시예에서, 가동 부착 플랫폼은 제1 바디의 축을 중심으로 제1 부착 지점을 회전시키도록 더 구성된다.
본원에 개시된 다양한 실시예 및 구현예의 임의의 조합이 사용될 수 있다. 이러한 양태와 특징 및 다른 양태와 특징은 첨부 도면 및 청구범위와 함께 특정 실시예에 대한 다음의 설명으로부터 이해될 수 있다.
도 1a 및 1b는 일 실시예에 따른 구조물(예를 들어, 파이프)에 착지한 예시적인 UAV의 도면으로서, UAV는 구조물을 검사 또는 유지보수하기 위한 해제식 크롤러를 갖는다. 크롤러는 도 1a에서 UAV에 부착된 것으로 도시되어 있고 도 1b에서는 UAV에 부착되지 않은 것으로 도시되어 있다(예를 들어, 구조물에서 크롤링).
도 2a 및 2b는 각각 일 실시예에 따른 (1) 구조물에 착지하기 위한 착지 레그 및 (2) 구조물을 검사 또는 유지보수하기 위해 구조물에 착지된 UAV로부터 해제를 위한 크롤러를 갖는 언더캐리지로 구성된 예시적인 UAV 또는 드론의 분해도 및 윤곽도이다.
도 3a는 일 실시예에 따른 도 2a 및 2b의 언더캐리지를 부착하기 위한 모듈식 장착 지점을 갖는 예시적인 UAV의 윤곽도이고, 도 3b 및 3c는 일 실시예에 따른 UAV에 대해 각각 측면 및 상단 방향에서 부착된 언더캐리지를 갖는 UAV의 윤곽도이다.
도 4a, 4b, 및 4c는, 일 실시예에 따른 UAV에 대해 각각 하단, 상단, 및 측면 방향에서 부착된 언더캐리지와 함께, 도 2a 내지 3c의 언더캐리지를 부착하기 위한 회전식 장착 지점을 갖는 예시적인 UAV의 윤곽도이다.
도면은 예시적이며 반드시 축척일 필요는 없고, 동일하거나 유사한 특징은 전체에 걸쳐 동일하거나 유사한 참조 부호를 갖는 점에 유의한다.
다양한 예시적인 실시예에서, 고가의 또는 이와 달리 접근하기 어려운 파이프 또는 저장 탱크와 같은 구조물을 검사 또는 유지보수하기 위한 해제식 크롤러를 갖는 착지 UAV를 제공한다. UAV는 탄소강 파이프, 저장 탱크, 및 기타 구조물과 같은 곡선형 강자성 표면에 대해 접촉 검사 작업을 수행하기 위한 진보된 능력을 갖춘 하이브리드 UAV이다. UAV는 검사될 파이프를 향해 비행할 수 있고, 파이프에 자율적으로 착륙(일반적으로, 착지로 지칭됨)할 수 있으며, 해제식 자기 크롤러를 배치해서 파이프 주위를 크롤링하여 예를 들어 모든 방향 각도에서 정교한 검사 작업을 수행할 수 있다. 크롤러는 파이프에 대해 유지보수를 수행하도록 구성될 수도 있다. 다음의 논의로부터 알 수 있는 바와 같이, UAV는 예를 들어 파이프 또는 기타 구조물의 상단에, 측면을 따라, 또는 아래에 착륙할 수 있으며, 각 경우에 구조물에 착륙했다고 한다.
전술한 바와 같이, 파이프, 저장 탱크 등과 같은 노출된 금속 자산의 검사 및 유지보수는 때때로 사람들이 수행하기에 어렵거나 비현실적일 수 있다. 예를 들어, 석유 및 가스 산업의 가장 큰 문제 중 하나는 정유소, 가스 플랜트, 해양 플랫폼, 및 기타 플랜트와 시설에서 발견되는 고가 자산에 대한 주기적인 검사이다. 이러한 자산은 검사 또는 유지보수 작업 중에 접근하기 어려운 초고가 파이프 및 구조물을 포함한다. 때로는, 사람들이 이를 검사 또는 유지보수하는 유일한 방법은 검사자 또는 엔지니어가 자산에 접근해서, 예를 들어 두께 측정용 초음파 테스트(UT) 센서를 사용하여 수동 검사를 수행하기 위해 비계를 세우는 것이다. 이러한 비계는 비싸고 빈번한 검사에 상당한 비용 장벽을 도입할 뿐만 아니라 주로 낙하 및 트리핑 위험 형태의 안전 문제를 제기한다.
따라서, 예시적인 실시예에서, 해제식 크롤러를 갖는 착지 UAV는 두 운송수단을 모/자 구성으로 하여 전술한 기술적 문제에 대한 해결책을 제공한다. 각 운송수단은 가장 적합한 능력을 수행하도록 설계되거나 최적화된다. 운송수단은 비행해서 파이프에 착륙할 수 있는 착지 UAV, 및 착륙 또는 착지 후 UAV에 의해 운반되고 이로부터 해제되는 작은 자기 크롤러를 포함한다. 크롤러는 파이프 상에서 이동하여, 예를 들어 UT 센서를 사용한 두께 측정과 같은 검사 스캔을 수행할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, UAV와 크롤러 양자는 검사 또는 유지보수되는 파이프 또는 기타 자산의 곡면에 자기적으로 부착된다. 이와 같이, 크롤러는 (중력과 관련하여 거꾸로 된 경우에도) 자산의 완전한 세로 또는 원주 스캔을 수행할 수 있다.
이는, 더 크고 무거운 모터를 필요로 하며 특히 한정된 간격 제약으로 인해 인근 파이프 및 자산과의 충돌 위험이 있는, 전체 UAV가 파이프 주위를 크롤링하는 것보다 더 실현 가능한 접근법을 제공한다. 또한, 착지된 UAV는 파이프 근처에서 호버링하는 대신 파이프에(예를 들어, 파이프의 상단에) 착지됨으로써 에너지(예를 들어, 전기 에너지, 배터리 에너지)를 절감한다. 또한, 파이프의 표면에 UAV를 착지시킴으로써 해제식 크롤러는 UAV가 파이프 옆에서 호버링할 때보다 더 쉽게 UAV로부터 해제될 수 있거나 이와 재도킹할 수 있다. 또한, 착지는 호버링에 비해 더 큰 안정성을 제공하고 위험을 줄인다.
도 1a 및 1b는 일 실시예에 따른 구조물(50)(예를 들어, 파이프)에 착지한 예시적인 UAV(100)의 도면으로서, UAV(100)는 구조물(50)을 검사 또는 유지보수하기 위한 해제식 크롤러(130)를 갖는다. 크롤러(130)는 도 1a에서 UAV(100)에 부착된 것으로 도시되어 있고 도 1b에서는 UAV(100)에 부착되지 않은 것으로 도시되어 있다(예를 들어, 구조물(50)에서 크롤링). 설명의 편의를 위해, 구조물(50)은 UAV(100)보다 더 큰(예를 들어, 상당히 더 큰) 것으로 가정한다. 예를 들어, 구조물(50)은 UAV(100)보다 모든 차원에서 더 크거나, 구조물(50)은 UAV(100)의 풋프린트보다 착륙할 더 큰 풋프린트를 제공한다. 또한, 설명의 편의를 위해, 구조물(50)(또는 본원에 설명된 임의의 구조물)은 8인치 또는 더 큰 직경의 파이프와 같은 파이프인 것으로 가정한다.
도 1a 및 1b는 작동 중인 모-자 구성을 도시하고 있다. 도 1a는 크롤러(130)가 여전히 도킹된 상태로 파이프(50)에 착륙한 후의 UAV(100)를 도시하고 있다. 도 1b는 검사 작업을 수행하기 위해 UAV(100)로부터 해제된 후의 크롤러(130)를 도시하고 있다. 해제식 크롤러(130)에 의해 제공되는 크롤링 능력은 보다 쉬운 접근성(예를 들어, 착륙이 검사 또는 유지보수가 일어나는 정확한 지점에서 이루어질 필요가 없음)과 같은 검사 및 유지보수 작업을 위한 중요한 특징을 UAV(100)에 제공한다. 크롤링은 원주 및 세로 스캔을 추가로 제공한다. 예를 들어, 석유 및 가스 산업에서는 파이프(50)의 특정 영역에서 최소 강철 두께를 찾기 위해 파이프(50)의 전체 스캔을 수행하는 것이 중요하다. 이러한 스캔은 종종 크롤링이 적합한 원주 스캔 및 세로 스캔을 포함한다. 크롤링은 여러 검사 중에 출력 효율성을 추가로 제공한다(예를 들어, 동일한 파이프 상의 여러 검사 장소 사이의 크롤링은 비행보다 출력 효율성이 더 높다).
도 1a 및 2b에서, UAV(100)는 4개의 관절형 자석(120)(예를 들어, 영구 자석 또는 전환식 영구 자석)을 이용한다. 파이프(50)에 UAV(100)의 착륙을 위한 공간을 제공하기 위해, 자석(120)(또는 더 정확하게는 자기장)의 각각은 UAV(100)가 파이프(50)에 착륙 또는 착지했을 때 파이프(50)에 대해 수직 방향으로 관절로 이어진다.
일부 실시예에서, 관절형 자석(120)의 자기장은 (예를 들어, 작업 완료 후 용이한 분리가 가능하도록) 능동적으로 온 및 오프로 전환 가능하다. 레이저 스캐너(110)(예를 들어, 광 검출 및 거리 측정, 또는 LIDAR)는 예를 들어 실시간 피드백의 형태로서 자동 착륙 기동 동안 UAV(100)에 대한 파이프의 상대적 위치를 측정하기 위해 포함된다. 일부 실시예에서, 소형 크롤러(130)는 (예를 들어, 전력 및 통신용) 와이어에 의해 연결되고, UT 센서, 4개의 자기 휠(140), 및 휠(140)을 대응하는 쌍(예를 들어, 전방 및 후방)으로 구동시키기 위한 2개의 모터를 포함한다. 또한, 와이어를 통해 검사 또는 유지보수를 수행하기 위한 나머지 전자 장치 및 배터리는 메인 UAV 바디(100)에 위치된다. 이는 크롤러(130)의 크기, 무게, 및 복잡성을 감소시킨다.
일부 다른 실시예에서, 크롤러(130)는 상이한 수의 휠(140)(예를 들어, 2개 또는 3개의 휠, 또는 4개 초과) 및 그 유형(예를 들어, 옴니 휠, 메카넘 휠)을 포함한다. 무인 지상 차량(UGV)과 달리, 자기 크롤러(130)는 파이프 검사 또는 유지보수의 다양한 곡률 및 다양한 방향(전체에 걸쳐 설명됨)과 경쟁해야 한다. 이와 같이, 일부 실시예에서, 자기 크롤러(130)는 파이프 곡률(또는 다른 곡선형 구조물 또는 용기로부터의 유사한 곡률)을 탐색하기 위한 특수 로코모션 시스템을 갖는다.
일부 실시예에서, 크롤러(130)와 UAV(100) 사이의 통신은 유선이다. 예를 들어, 얇은 코드의 작은 스풀을 사용하여, 크롤러(130)는 전력 및 통신을 위해 UAV(100)에 연결될 수 있다. 이는 예를 들어 크롤러(130) 내부에 배터리 및 기타 전자 장치를 호스팅할 필요성을 제거하여, UAV(100)에 이미 존재하는 구성요소의 일부를 이용함으로써 더 소형화하고 총 중량을 줄일 수 있다.
일부 다른 실시예에서, 크롤러(130)와 UAV(100) 사이의 통신은 무선이다. 여기서, 크롤러(130)는 보다 독립적인 운송수단을 제공하기 위해 자체 배터리 및 전자 장치를 포함한다. 이는, 예를 들어 UAV(100)가 지상으로부터 크롤러(130)를 픽업하여 파이프(50)에 이를 배치할 때, 유용할 수 있고, 이때 UAV(100)는 일부 다른 검사 작업을 수행하기 위해 비행한 후 다시 크롤러(130)를 픽업할 수 있다. 이는 또한 수많은 크롤러(130)(예를 들어, 크롤러(130)의 무리)가 여러 자산을 검사하는 데 유용할 수 있고, UAV(100)는 목적지를 향해 지상으로부터 하나씩 또는 일괄적으로 이들을 픽업하고 작업 완료시 이들을 회수하도록 작동한다. 서로 다른 실시예에서, 무선 연결은 크롤러(들)(130)와 UAV(100) 또는 조작자의 제어 스테이션 또는 UAV(100)와 조작자의 제어 스테이션 모두 사이에 있을 수 있다.
일 실시예에서, UAV(100)는 UAV(100)가 비행할 수 있도록 구성된 바디를 포함한다(예를 들어, 로터, 제어 및 유도 장치 등을 구비함). UAV(100)는 또한 바디에 연결되고 곡선형 강자성 표면(50)에 비행하는 UAV(100)를 착륙 및 착지시키도록 구성된 3개 이상의 레그를 포함한다. 각 레그는 바디에 연결된 상단(또는 메인)부 및 영구 자석(120)을 포함하는 하단부를 포함한다. 하단부는 착륙 동안 강자성 표면(50)에 레그를 자기적으로 부착시키고 착지 동안 강자성 표면에 레그의 자기 부착을 유지하도록 구성된다. 또한, 수동적 관절 조인트는 레그의 상단 및 하단부를 연결하고, 착륙 동안 강자성 표면(50)에 접근하는 하단부에 응답하여 상단부에 대해 하단부를 수동적으로 관절 연결(예를 들어, 회동)한다. UAV(100)는 자기 휠(140)을 갖는 해제식 크롤러(130)를 더 포함한다. 자기 휠(140)을 통해, 크롤러(130)는 착지 동안 UAV(100)로부터 분리되고, 분리 후 크롤러(130)를 강자성 표면(50)에 자기적으로 부착시키면서 강자성 표면(50) 상에서 크롤러(130)를 기동시킨다.
서로 다른 실시예에서, UAV(100)의 상이한 착륙 메커니즘이 사용될 수 있다. 이들은 자기 또는 비자기와 같은 상이한 유형의 접착 메커니즘을 포함할 수 있다. 자기 착륙 메커니즘의 예로는 파이프(50)로부터 이륙하는 동안 기계적 수단에 의해 차단되거나 극복될 수 있는 자석을 포함한다. 이러한 자석은 전환식 영구 자석, 이륙 동안 분리를 돕기 위한 작동 레버리지를 갖는 영구 자석, 전자 영구 자석, 및 전자석을 포함한다. 그러나, 지속적인 전력 소비는 전자석의 단점일 수 있음을 유의해야 한다. 비자기 접착 메커니즘은 스테인리스 강, 복합 파이프, 및 콘크리트 벽과 같은 비강자성 표면에 사용될 수 있다. 이러한 메커니즘은 마이크로 척추, 건식 도마뱀붙이에 영감을 받은 접착제(예를 들어, 합성 강모), 흡입 컵, 그리퍼, 및 클로를 포함한다.
서로 다른 실시예에서, 상이한 크롤러 페이로드 또는 디자인이 사용된다. 단순성을 위해, 이러한 페이로드 또는 디자인은 검사 및 유지보수의 두 가지 기본 범주로 분류된다. 검사 페이로드 및 디자인은 석유 및 가스 산업에서 파이프와 구조물을 검사하는 데 자주 사용되는 다양한 유형의 센서를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 두께 측정을 위해 UT 센서가 사용된다. 설명의 편의를 위해, 두께 측정용 UT 센서는 검사 및 유지보수를 위한 예시적 장치 및 애플리케이션을 나타내기 위해 때때로 사용된다. 그러나, 다른 실시예는 이러한 장치 또는 애플리케이션에 제한되지 않는다. 예를 들어, 와전류 센서 및 교류장 측정(ACFM) 센서를 비롯하여(이에 제한되지 않음), 작업에 따라 UT 센서 대신에 또는 이에 더하여 다른 검사 센서 또는 프로브를 사용할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 크롤러(130)는 하나 이상의 도구로 구성되고 유지보수 목적에 사용된다. 예를 들어, 크롤러(130)는 세정, 표면 처리, 및 코팅 수리와 같은 가벼운 유지보수 작업을 수행하는 데 사용될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 크롤러(130)는 하나 이상의 카메라로 구성되고 육안 검사에 사용된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 관심 영역의 비디오 또는 사진만 획득될 필요가 있지만 UAV(100)에 의해 직접 검사하기 어려운 영역과 같은 간단한 육안 검사 작업에 카메라가 사용된다.
일부 실시예에서, 크롤러(130)는 관심 영역(예를 들어, 센서 판독치가 정상 수준을 벗어난 위치, 또는 결함이 검출된 위치)에 마커(예를 들어, 페인트 또는 QR 코드)를 남겨두도록 구성된다. 예를 들어, 이러한 위치는 임계 두께 수준이 검출되는 위치일 수 있다. 이러한 일부 실시예에서, 크롤러(130)가 재도킹하고 UAV(100)가 멀리 비행한 후, UAV(100)는 이러한 마커를 스캔하고 이러한 마커의 정확한 위치를 보여주는 환경의 3D 재구성을 생성한다. 이러한 일부 실시예에서, UAV(100)는 마커를 검출하고 UAV(100)에 대한 위치를 계산하기 위해 온보드 RGB-D 카메라를 사용한다. UAV의 GPS 위치를 사용하여, 마커의 절대 위치를 계산하거나 또는 이와 달리 결정할 수 있다. UAV(100)가 마커를 스캐닝하는 동안, 크롤러(130)는 예를 들어 파이프(50)에서 계속 유지되거나 UAV(100)와 재도킹될 수 있음을 유의해야 한다.
일부 실시예에서, 크롤러(130)는, 예를 들어 가상 마커로, 자산 상의 문제 위치를 식별하기 위해 무선 정위를 사용한다. 다시 말해서, 정밀도는 낮지만, 물리적 마커 없이도 결함 위치를 결정할 수 있다. 이는 UAV(100)에 대한 크롤러의 위치가 무선 센서를 사용하여 계산(또는 이와 달리 결정)될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 이러한 일부 실시예에서, UAV(100)는 크롤러(130)에 장착되는 다른 UWB 송신기에 대한 무선 신호를 수신하는 초광대역(UWB) 센서 어레이를 운반한다. 그 후, 크롤러의 상대 위치는 UAV(100)가 비행 중이거나 파이프(50)에 부착되는지 여부에 관계없이 측정될 수 있다. 일부 실시예에서, 조작자가 크롤링하는 동안 결함을 찾을 때마다, UAV(100)에 대한 크롤러 위치가 태깅되고 포착된다. UAV의 GPS 센서를 사용하면, 이러한 결함의 절대 위치를 결정할 수 있다. 일부 실시예에서, GPS를 이용할 수 없는 경우, UAV의 위치는 GPS를 이용할 수 있는 홈베이스로부터의 비행 궤적 및 IMU 데이터에 기초하여 추정된다.
일부 실시예에서, 이전에 계산된(또는 결정된) 검사 위치는 UAV(100)로부터 조작자 컴퓨터 또는 지상 스테이션으로 전송된다. 그 후, 검사 위치는 예를 들어 검사된 플랜트의 이전에 구축된 3D 모델, 또는 깊이 카메라 또는 3D LIDAR와 같은 UAV의 온보드 센서로부터 구성될 수 있는 3D 모델에 시각화된다. 또한, 이러한 일부 실시예에서, 시각화된 위치는 대응하는 측정된 두께(또는 다른 감지된 값 또는 정보)로 주석이 달린다.
도 2a 및 2b는 각각 일 실시예에 따른 (1) 구조물(150)(예를 들어, 탄소강 파이프 또는 기타 곡선형 강자성 표면(150))에 착지하기 위한 착지 레그(280) 및 (2) 구조물(150)을 검사 또는 유지보수하기 위해 구조물(150)에 착지된 UAV(200)로부터 해제를 위한 크롤러(260)를 갖는 언더캐리지(220)로 구성된 예시적인 UAV(200) 또는 드론의 분해도 및 윤곽도이다. 크롤러(260)는 (예를 들어, 중력에 대한 방향에 관계없이, 심지어 거꾸로 된 경우에도) 곡선형 강자성 표면(150)에 접착되면서 기동하기 위한 자기 휠(270)을 갖는다. 설명의 편의를 위해, 곡선형 강자성 표면을 갖는 예시적인 구조물로서의 파이프가 전체에 걸쳐 사용된다. 그러나, 설명된 실시예는 곡선형 강자성 표면을 갖는 원통형 또는 구체형 저장 탱크와 같은 이러한 다른 구조물에도 동일하게 적용 가능하다. UAV(200) 또는 드론은 로터(예를 들어, 4개 또는 6개의 로터), 및 UAV(200)의 하중 균형을 유지하거나 UAV(200)가 원하는 방향으로 이동하도록 개별 로터의 회전 속도를 조정하기 위한 제어 유닛을 포함할 수 있다.
도 2a 및 2b를 참조하면, UAV(200)는 언더캐리지(220)의 유사 세트의 장착 지점(230)과 정합하기 위한 한 세트의 장착 지점(210)을 포함한다. 이러한 방식으로, 임의의 호환성 UAV/언더캐리지 조합(예를 들어, 호환성 장착 지점 및 페이로드 용량/중량)은 원하는 목적을 위해 조립될 수 있으며, 이 경우 구조물(150)에 배치되고 구조물(150)을 검사 또는 유지보수하기 위한 해제식 크롤러(260)이다. 이를 위해, 언더캐리지(220)는 각각 관절형 자석(290)을 갖는 한 세트의 착지 레그(280)(예를 들어, 이러한 4개의 레그(280))를 포함한다. 관절형 자석(290)은, UAV(200)가 표면(150)에 접근해서 착지할 때 곡선형 강자성 표면(150)을 향하고 이에 접착될 수 있도록, 레그(280)에 장착된다.
따라서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 관절 조인트는 레그(280)가 착지하려는 표면(150)에 대해 그 하우징 내에서 자석(290)의 회동을 가능하게 하는 데, 이러한 회동은 예를 들어 조인트가 유니버설 조인트를 포함할 때 다수의 축에서 이루어질 수 있다. 회동은 도시된 바와 같이 레그(280) 또는 조인트의 축을 중심으로 이루어져, 축에 대해 각도 φ를 가정하고 선택적으로 추가 각도 θ 등에 대해 가정할 수 있다. UAV(200) 및 언더캐리지(220)는 주로 구조물의 상단(또는 상단 근처)에 또는 이로부터 크롤러(260)를 착지시키고 배치/회수하도록(예를 들어, 착지 전, 착지 중, 및 착지 후에 UAV(200)의 로터를 상당히 수평으로 유지하도록) 구성된다.
또한, 언더캐리지(220)는 크롤러(260)를 착지된 UAV(200)로부터 표면(150)으로 내리거나 크롤러(260)를 표면(150)으로부터 착지된 UAV(200)로 올리기 위한 높이 조절 메커니즘(240)(예를 들어, 모터 또는 기타 액추에이터)을 포함한다. 이를 돕기 위해, 도킹 메커니즘(250)은, 예를 들어 도킹 포트로, 높이 조절 메커니즘(240)을 크롤러(260)에 연결한다. 도킹 포트를 통해, 크롤러(260)는 표면(150)에 배치되면 착지된 UAV(200)에서 분리되거나(예를 들어, UAV(200)로부터 멀어지거나), 또는 예를 들어 검사 또는 유지보수될 홈베이스 또는 기타 구조물 또는 구성요소로 복귀하기 위해, 표면(150)을 떠날 준비가 되었을 때 착지된 UAV(200)와 치합한다(예를 들어, UAV(200) 내로 또는 그 상으로 이동한다). 또한, 도킹 메커니즘(250)은, 예를 들어 크롤러(260)로부터 UAV(200)로 계측 데이터를 다운로드하거나 UAV(200)로부터 크롤러(260)의 배터리를 재충전하기 위해, UAV(200)와 크롤러(260) 사이에 정보 또는 에너지 전달을 가능하게 할 수 있다.
더 상세하게, 일부 실시예에서, 높이 조절 메커니즘(240)은 파이프 직경에 기초하여 크롤러(260)의 높이를 조절하기 위해(예를 들어, 표면(150) 상에서 성공적인 해제를 확보하기 위해) 사용된다. 예를 들어, 큰 파이프(또는 편평한 표면)에서, 표면(150)에 대한 도킹된 크롤러(260)의 높이는 작은 직경의 파이프에 있을 때보다 더 크다. 이와 같이, 큰 파이프(또는 편평한 표면)의 경우, 크롤러(260)는 표면(150)에 도달하기 위해 더 낮은 높이로 배치되는 반면, 작은 직경 파이프에서는 크롤러(260)가 더 높은 지점에 배치 및 해제된다. 또한, 일부 실시예에서, 높이 조절 메커니즘(240)은 작업 완료 후 크롤러(260)를 재도킹하는 데 사용된다. 이를 통해 도킹 메커니즘(250)은 크롤러(260)에 대해 정확한 높이에 있게 된다. 다시 말해서, 서로 다른 파이프 직경은 대응하는 서로 다른 높이를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 높이 조절 메커니즘(240)은 크롤러(260)를 당기고 강자성 표면(150)에 대한 자기 부착을 끊기 위해 사용된다.
일부 실시예에서, 높이 조절 메커니즘(240)은, 예를 들어 모터로, 작동된다. 일부 실시예에서, 높이 조절 메커니즘(240)은 크롤러(260)를 분리하는 데 사용되지 않을 때 수동적이다. 예를 들어, 이러한 일 실시예에서, 높이 조절 메커니즘(240)은 스프링이 장착되어, UAV(200)가 착지되고 크롤러(260)를 배치할 때 파이프(150)에 밀착되도록 항상 가능한 최대로 연장되어 있을 수 있다.
언더캐리지(220)를 갖는 UAV(200)에서, 파이프(150)의 상단 가까이(예를 들어, 12시 위치 또는 12시 근처의 위치)에 직선 또는 거의 직선 각도로 접근 및 착륙하는 것이 바람직하며, 일반적으로 레그(280)의 접착 및 적절한 착지를 제공한다. 착지 레그(280)는 파이프(150)에 대한 성공적인 착지 및 접착에 유용한 특징을 갖는다. 예를 들어, 착지 메커니즘에서 각 레그(280)는 관절형 자석(290)(예를 들어, 영구 자석 또는 전환식 영구 자석)을 특징으로 한다. 레그(280)의 관절은 관절형 자석(290)이, UAV(200)(또는 더 정확하게는 부착된 언더캐리지(220))가 표적 강자성 표면(150)에 매우 근접할 때 자석(290) 및 강자성 표면(150)의 자기 인력에 응답하여, 예를 들어 두 사이의 초기 접촉에 응답하여, 도 2a에 도시된 축에 대해 관절로 이어지도록 설계된다는 점에서 수동적이다. 언더캐리지(220)가 (예를 들어, 장착 지점(230)과 정합하기 위한) 적절한 장착 지점 및 (예를 들어, 비행 중에 언더캐리지(220)를 운반 및 배치하기 위한) 페이로드 용량을 갖는 임의의 UAV에 장착될 수 있음을 유의해야 한다.
일부 실시예에서, 배치 및 작업 완료 후, 크롤러(260)는 UAV(200)와, 또는 보다 구체적으로 도킹 메커니즘(250)과, 재도킹된다. 크롤러(260)를 갖는 UAV(200)에 의해 강자성 표면(150)으로부터 재도킹 및 이륙하는 과정은 또한 표면(150)으로부터 크롤러(260)를 자기적으로 분리하는 것과 관련된다. 이러한 일부 실시예에서, UAV(200)는 높이 조절 메커니즘(240)을 사용하여 크롤러(260)의 자기 휠(270)의 자기 인력 및 강자성 표면(150)으로부터 크롤러(260)를 떼어낸다. 이러한 일부 다른 실시예에서, 자기 휠(270)은 재도킹 후에 강자성 표면(150)에 대한 접착을 무력화하기 위해 전환식 자석을 사용한다. 이러한 또 다른 일부 실시예에서, 도킹 메커니즘(250)은 파이프(150)에 위치되고 UAV(200)에 부착되는 램프를 포함한다. 이러한 실시예에서, 크롤러(260)는 (경사로에 주차한 것과 같이) 재도킹하면서 램프를 상승시킨다. 이러한 방식으로, 크롤러의 휠 모터는 크롤러(260)의 구동 토크를 사용하여 자기 휠(270)의 자석을 강제로 분리시키는 데 사용된다. 램프는 중량, 강도 등과 같은 요인에 따라 금속 재료(예를 들어, 강철) 또는 비자기 재료로 이루어질 수 있다. 이러한 각 실시예에서, UAV(200)의 자기 부착은, UAV(200)에 의해 안전하게 유지되는 페이로드로서의 크롤러(260)와 함께, UAV(200)가 다음 위치로 비행할 수 있도록 달성된다.
도 3a는 일 실시예에 따른 도 2a 및 2b의 언더캐리지(220)를 부착하기 위한 모듈식 장착 지점(310)을 갖는 예시적인 UAV(300)의 윤곽도이고, 도 3b 및 3c는 일 실시예에 따른 UAV(300)에 대해 각각 측면 및 상단 방향에서 부착된 언더캐리지(220)를 갖는 UAV(300)의 윤곽도이다. 이러한 모듈식 접근법은 파이프(150)의 상단, 측면 또는 하단에 각각 착지할 수 있도록 예를 들어 UAV(300)의 하단, 전면, 또는 상단에 언더캐리지(220)(페이로드)의 장착을 가능하게 한다.
정유소에서 파이프를 검사할 때 가장 큰 문제 중 하나는 랙, 구조물, 및 기타 파이프와 같은 장애물로 인해 많은 파이프가 상단으로부터 접근할 수 없다는 점이다. 이러한 경우, 다른 위치로부터, 예를 들어 구조물의 측면이나 하단으로부터, 이러한 표면에 접근 또는 착지하는 것이 바람직하다. UAV(300)는, 적절한 세트의 장착 지점(310)에 부착된 언더캐리지(220)와 함께, 도 3a, 3b, 및 3c에 각각 도시된 바와 같이, 적응식 착지 레그(280)를 사용하여 파이프(150)의 상단, 측면, 또는 하단에 착지할 수 있다.
더 상세하게, 각 레그(280)는 레그(200)를 2개의 별개 부분으로 나누는 관절형 자석(290), 언더캐리지(220)에 견고하게 장착된 메인 바디 및 이동(또는 관절) 자석(290)으로 설계된다. 이는 레그(280)에 적어도 회전 자유도를 제공하여, 자석(290)은 완벽하거나 거의 완벽한 접착을 위해 착륙 동안 파이프(150)를 향한(예를 들어, 수직한) 방향을 수동적으로 재정렬할 수 있다.
2D 측면도의 용이성을 위해, UAV(300)의 로터와 같은 특징은 때때로 UAV(300)의 다른 부분(예를 들어, 착지 레그(280))과 접촉하는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이는 (이러한 특징이 겹치지 않는) 깊이 차원이 도시되지 않았기 때문이다. UAV(300)의 로터는 언더캐리지(220)의 어떠한 구성된 방향으로도 언더캐리지(220)를 방해하지 않는다(예를 들어, 언더캐리지(220)는 위에서 볼 때 로터 사이에 있음).
또한, 언더캐리지(220)의 위치를 변경하면 UAV(300)의 질량 중심이 변경된다는 점도 유념해야 한다. 이와 같이, UAV(300)는 이러한 변화를 보상해야 한다. 일부 실시예에서, UAV(300)에 대한 온보드 비행 제어기는 중량 분포에 관계없이 (예를 들어, 로직, 코드 등에 의해) UAV(300)를 안정된 호버 상태로 유지하도록 구성된다. 예를 들어, UAV(300)가 전방으로 무거워지면, 제어기는 최소의 기울기를 감지하고 무거운 측에서 (로터의) 추력 또는 회전 속도를 증가시킴으로써 이를 보상하여 UAV(300)를 수평으로 안정적으로 유지하도록 구성된다. 일부 실시예(예를 들어, 도 4a 내지 4c에 도시됨)에서, 질량 중심 변화의 효과를 감소시키기 위해, 배터리와 같은 무거운 구성요소는 언더캐리지(220)에 대항해서 회전 레일에 배치된다. 이를 통해 언더캐리지(220)가 UAV(200) 바로 아래에 있지 않은 상황 동안 비행 제어기가 UAV(200)를 안정적으로 유지하기가 더 쉬워진다.
도 4a, 4b, 및 4c는, 일 실시예에 따른 UAV(400)에 대해 각각 하단, 상단, 및 측면 방향에서 부착된 언더캐리지(220)와 함께, 도 2a 내지 3c의 언더캐리지(220)를 부착하기 위한 회전식 장착 지점(410)을 갖는 예시적인 UAV(400)의 윤곽도이다. 일부 실시예에서, UAV(400)는 비행 중(예를 들어, 동적 회전)을 비롯하여 적절한 방향으로 장착 지점(410)을 회전시키기 위한 모터 또는 액추에이터를 포함한다. 일부 다른 실시예에서, 장착 지점(410)은 임무(예를 들어, 정적 회전) 전에 원하는 방향으로 수동 회전될 수 있다.
예시적인 전동 실시예에서, 전동 시스템(예를 들어, 전동 장착 지점(410) 및 UAV(400)를 중심으로 원주 방향으로 장착 지점(410)을 회전시키기 위한 모터)은 조작자가 버튼을 눌러 언더캐리지(220)(페이로드)의 방향을 변경하게 한다. 다른 실시예에서, UAV(400)는 파이프(150) 주위의 관찰된 또는 이와 달리 알려진 장애물과 같은 요인에 따라 (예를 들어, 비행 중에) 언더캐리지(220)의 방향을 자동으로 변경한다. 이를 염두에 두고, 도 4a, 4b, 및 4c는 전동 시스템이 파이프(150)의 상단, 하단, 또는 측면에 각각 착륙하도록 착지 레그(280)의 방향을 변경하는 방법을 도시하고 있다.
예를 들어, 일 실시예에서, UAV는 예를 들어 파이프(150)의 상단, 측면, 또는 하단 또는 그 사이의 임의의 위치에 착지할 파이프(150) 상의 가장 안전한 지점을 계획하도록 (예를 들어, 컴퓨터 코드에 의해) 구성된 제어기를 갖는다. 도 4a 내지 4c에 도시된 예시적인 전동 실시예에서, 회전은 UAV의 바디(400) 주위의 원형 레일을 통해 달성된다. 이와 같이, 회전 중 적당한 질량 중심을 유지하기 위해, 배터리와 같은 무거운 구성요소는 균형추로서 역할을 하도록 (예를 들어, 장착 지점(410)에 반대되는 위치에서) 레일에 배치될 수 있다.
예시적인 사용자 조정 가능한(예를 들어, 수동) 실시예에서, 언더캐리지(220)의 회전은 전동 대신 사용자에 의해 수동 조정된다. 예를 들어, 이는 중량, 복잡성, 출력 등을 절약하기 위해 이루어질 수 있다. 이러한 수동 조정을 달성하기 위한 예시적인 기술은 원형 레일에 대한 언더캐리지(220)의 수동 회전을 잠금 해제하기 위해 핸드 스크류를 풀어서 이루어지고, 그 후 언더캐리지(220)가 원하는 위치에 있으면 재잠금될 수 있다.
본원에 설명된 방법은 유형(예를 들어, 비일시적) 저장 매체 상의 기계 판독 가능한 형태의 소프트웨어 또는 펌웨어에 의해 부분적으로 또는 전체적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 소프트웨어 또는 펌웨어는 프로그램이 컴퓨터 또는 적절한 하드웨어 장치(예를 들어, FPGA)에서 실행될 때, 그리고 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 구현될 수 있는 경우에, 본원에 설명된 임의의 방법 중 일부 또는 모든 단계를 수행하도록 구성된 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램의 형태로 이루어질 수 있다. 유형 저장 매체의 예로는 디스크, 썸 드라이브, 플래시 메모리 등과 같은 컴퓨터 판독 가능 매체를 갖는 컴퓨터 저장 장치를 포함하지만, 전파된 신호를 포함하지는 않는다. 전파된 신호는 유형 저장 매체에 존재할 수 있지만, 전파된 신호 그 자체는 유형 저장 매체의 예가 아니다. 방법 단계가 임의의 적합한 순서로 또는 동시에 수행될 수 있도록 소프트웨어는 병렬 프로세서 또는 직렬 프로세서에서 실행하기에 적합할 수 있다.
도면에서 같거나 유사한 부호는 여러 도면에 걸쳐 같거나 유사한 요소를 나타낸다는 점과, 그리고 도면을 참조하여 설명되고 예시되는 모든 구성요소 또는 단계가 모든 실시예 또는 배치에 요구되는 것이 아니라는 점도 또한 이해되어야 한다.
본원에서 사용된 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시내용을 제한하려는 의도가 아니다. 본원에 사용된 바와 같이, 단수형("a", "an", "the")은 문맥상 명백하게 달리 나타내지 않는 한 복수형도 포함하는 것으로 의도된다. 본원에서 사용될 때 "포함한다" 및/또는 "포함하는" 이라는 용어는 언급된 특징, 정수, 단계, 연산, 요소, 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징, 정수, 단계, 연산, 요소, 구성요소, 및/또는 이들 그룹의 존재나 추가를 배제하지는 않는 것으로 더 이해될 것이다.
방향과 관련된 용어는 본원에서 단지 편의 및 참조를 위해 사용되는 것이지, 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 그러나, 이러한 용어는 뷰어를 기준으로 사용될 수 있음을 인지한다. 따라서, 어떠한 제한도 암시되거나 추론되지 않는다. 또한, 서수(예를 들어, 제1, 제2, 제3)의 사용은 구분을 위한 것으로 카운팅하지 않는다. 예를 들어, "제3"의 사용은 대응하는 "제1" 또는 "제2"가 있음을 의미하지 않는다. 또한, 본원에서 사용된 어구 및 용어는 설명을 위한 것으로, 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다. 본원에서 "포괄하는", "포함하는, "갖는", "함유하는", "관련하는", 및 이의 변형의 사용은 그 이후에 열거된 항목 및 이의 등가물뿐만 아니라 추가 항목을 포괄하는 것을 의미한다.
전술한 기술 요지는 단지 예시로 제공된 것으로, 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 도시되고 설명된 예시적인 실시예 및 적용분야를 따르지 않고, 그리고 하기의 청구범위의 일련의 인용 및 이러한 인용과 동등한 구조 및 기능에 의해 정의되는 본 개시내용에 의해 포함된 본 발명의 진정한 사상 및 범위를 벗어남이 없이, 본원에서 설명된 기술 요지에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있다.

Claims (27)

  1. 무인 항공기(UAV)로서,
    상기 UAV가 비행할 수 있도록 구성된 바디;
    상기 바디에 연결되고 곡선형 강자성 표면에 상기 비행하는 UAV를 착륙 및 착지시키도록 구성된 3개 이상의 레그로서, 각 레그는,
    상기 바디에 연결된 제1 부분;
    자석을 포함하고, 착륙 동안 상기 강자성 표면에 상기 레그를 자기적으로 부착시키고 착지 동안 상기 강자성 표면에 상기 레그의 자기 부착을 유지하도록 구성되는 제2 부분; 및
    상기 제1 부분을 상기 제2 부분에 연결하고, 착륙 동안 상기 강자성 표면에 접근하는 상기 제2 부분에 응답하여 상기 제1 부분에 대해 상기 제2 부분을 수동적으로 관절 연결시키도록 구성된 수동적 관절 조인트를 포함하는, 3개 이상의 레그; 및
    자기 휠을 포함하는 해제식 크롤러를 포함하고, 상기 자기 휠은,
    상기 크롤러를 착지 동안 상기 바디로부터 분리시키고;
    상기 크롤러를 분리 후 상기 강자성 표면에 자기적으로 부착시키면서 상기 강자성 표면 상에서 상기 크롤러를 기동시키도록 구성되는, 무인 항공기(UAV).
  2. 제1항에 있어서, 상기 크롤러는 기동 동안 상기 강자성 표면을 검사 또는 유지보수하도록 구성된 프로브 또는 도구를 더 포함하는, UAV.
  3. 제1항에 있어서, 상기 크롤러는 상기 UAV 또는 기지국과 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로를 더 포함하는, UAV.
  4. 제1항에 있어서, 상기 자기 휠은 기동 후 상기 바디와 상기 크롤러를 재도킹시키도록 더 구성되는, UAV.
  5. 제1항에 있어서, 각 자석은 영구 자석을 포함하는, UAV.
  6. 제5항에 있어서, 각 자석은 전환식 영구 자석을 포함하는, UAV.
  7. 제6항에 있어서, 각 자석은 전자 영구 자석을 포함하는, UAV.
  8. 제5항에 있어서, 상기 강자성 표면으로부터 상기 착지된 UAV의 이륙 동안 상기 자기적으로 부착된 레그 중 하나 이상을 상기 강자성 표면으로부터 자기적으로 분리하는 것을 돕기 위해, 상기 강자성 표면에 자기적으로 부착된 상기 레그 중 하나 이상 레그의 제2 부분에 레버리지를 적용하도록 구성된 분리 액추에이터를 더 포함하는, UAV.
  9. 제1항에 있어서, 상기 바디에 연결되고, 착륙 동안 상기 UAV를 지향시키기 위해 감지 데이터를 제공하도록 구성된 레이저 스캐너를 더 포함하는, UAV.
  10. 제1항에 있어서, 상기 자기 휠은 4개의 자기 휠을 포함하고, 상기 크롤러는 2개의 모터를 더 포함하며 그 각각은 상기 4개의 자기 휠 중 2개를 구동하도록 구성되는, UAV.
  11. 제1항에 있어서, 상기 자기 휠은 옴니 휠 또는 메카넘 휠을 포함하는, UAV.
  12. 무인 항공기(UAV)로서,
    상기 UAV가 비행할 수 있도록 구성되고 복수의 제1 부착 지점을 갖는 제1 바디; 및
    언더캐리지를 포함하고, 상기 언더캐리지는,
    대응하는 복수의 제2 부착 지점을 갖고, 상기 제1 및 제2 장착 지점의 대응하는 쌍에서 상기 제1 바디에 장착되는 제2 바디;
    상기 제2 바디에 연결되고 곡선형 강자성 표면에 상기 비행하는 UAV를 착륙 및 착지시키도록 구성된 3개 이상의 레그로서, 각 레그는,
    상기 제2 바디에 연결된 제1 부분;
    자석을 포함하고, 착륙 동안 상기 강자성 표면에 상기 레그를 자기적으로 부착시키고 착지 동안 상기 강자성 표면에 상기 레그의 자기 부착을 유지하도록 구성되는 제2 부분; 및
    상기 제1 부분을 상기 제2 부분에 연결하고, 착륙 동안 상기 강자성 표면에 접근하는 상기 제2 부분에 응답하여 상기 제1 부분에 대해 상기 제2 부분을 수동적으로 관절 연결시키도록 구성된 수동적 관절 조인트를 포함하는, 3개 이상의 레그; 및
    자기 휠을 포함하는 해제식 크롤러를 포함하고, 상기 자기 휠은,
    상기 크롤러를 착지 동안 상기 제2 바디로부터 분리시키고;
    상기 크롤러를 분리 후 상기 강자성 표면에 자기적으로 부착시키면서 상기 강자성 표면 상에서 상기 크롤러를 기동시키도록 구성되는, 무인 항공기(UAV).
  13. 제12항에 있어서, 상기 크롤러는 기동 동안 상기 강자성 표면을 검사 또는 유지보수하도록 구성된 프로브 또는 도구를 더 포함하는, UAV.
  14. 제12항에 있어서, 상기 크롤러는 상기 UAV 또는 기지국과 무선으로 통신하도록 구성된 무선 통신 회로를 더 포함하는, UAV.
  15. 제12항에 있어서, 상기 자기 휠은 기동 후 상기 제2 바디와 상기 크롤러를 재도킹시키도록 더 구성되는, UAV.
  16. 제12항에 있어서, 각 자석은 영구 자석을 포함하는, UAV.
  17. 제16항에 있어서, 각 자석은 전환식 영구 자석을 포함하는, UAV.
  18. 제17항에 있어서, 각 자석은 전자 영구 자석을 포함하는, UAV.
  19. 제16항에 있어서, 상기 강자성 표면으로부터 상기 착지된 UAV의 이륙 동안 상기 자기적으로 부착된 레그 중 하나 이상을 상기 강자성 표면으로부터 자기적으로 분리하는 것을 돕기 위해, 상기 강자성 표면에 자기적으로 부착된 상기 레그 중 하나 이상 레그의 제2 부분에 레버리지를 적용하도록 구성된 분리 액추에이터를 더 포함하는, UAV.
  20. 제12항에 있어서, 상기 제1 바디에 연결되고, 착륙 동안 상기 UAV를 지향시키기 위해 감지 데이터를 제공하도록 구성된 레이저 스캐너를 더 포함하는, UAV.
  21. 제12항에 있어서, 상기 자기 휠은 4개의 자기 휠을 포함하고, 상기 크롤러는 2개의 모터를 더 포함하며 그 각각은 상기 4개의 자기 휠 중 2개를 구동하도록 구성되는, UAV.
  22. 제12항에 있어서, 상기 자기 휠은 옴니 휠 또는 메카넘 휠을 포함하는, UAV.
  23. 제12항에 있어서, 상기 언더캐리지는,
    상기 크롤러를 비행 동안 상기 제2 바디에 고정시키도록 구성된 도킹 메커니즘; 및
    상기 크롤러의 높이를 착지 동안 상기 강자성 표면에 대해 조절하도록 구성된 높이 조절 메커니즘을 더 포함하는, UAV.
  24. 제12항에 있어서,
    상기 제1 바디는 대응하는 복수의 제3 부착 지점을 더 구비하고;
    상기 제2 바디는 상기 제1 부착 지점에서 상기 제1 바디로부터 분리되고 상기 제3 및 제2 장착 지점의 대응하는 쌍에서 상기 제1 바디에 장착되도록 구성되는, UAV.
  25. 제12항에 있어서, 상기 제1 바디는 상기 제1 부착 지점을 가지며 상기 제1 바디의 나머지에 대해 상기 제1 부착 지점을 이동시키도록 구성된 가동 부착 플랫폼을 포함하는, UAV.
  26. 제25항에 있어서, 상기 부착 플랫폼을 비행 동안 이동시키도록 구성된 모터를 더 포함하는, UAV.
  27. 제25항에 있어서, 상기 가동 부착 플랫폼은 상기 제1 바디의 축을 중심으로 상기 제1 부착 지점을 회전시키도록 더 구성되는, UAV.
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