KR20220028849A - 하이브리드 틸트 드론 - Google Patents

하이브리드 틸트 드론 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하이브리드 틸트 드론에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 드론 본체는 수평상태로 유지시킨 상태로 로터만 드론 본체에 대해 틸팅시킴으로써 고속 주행 및 회전 비행시 비행 안정성을 확보할 수 있는 하이브리드 틸트 드론에 관한 것이다.
본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론은 몸체는 수평을 유지한 채 프로펠러만 틸팅할 수 있는 구조를 적용하여 조종자로 하여금 전방의 시야를 제대로 확보할 수 있게 함과 동시에 레이싱드론 몸체가 받는 공기저항도 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론은 수직 이착륙이 가능하면서도 고정익 항공기에 준하는 속력을 가지게　하며 기체를 비교적 덜 기울이더라도 빠른 속력을 낼 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론은 지지링크를 접이식으로 설치함으로써 드론의 전체적인 부피를 감소시켜 휴대 및 보관이 용이한 장점이 있다.

Description

하이브리드 틸트 드론{Hybrid tilt drone}
본 발명은 하이브리드 틸트 드론에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 드론 본체는 수평상태로 유지시킨 상태로 로터만 드론 본체에 대해 틸팅시킴으로써 고속 주행 및 회전 비행시 비행 안정성을 확보할 수 있는 하이브리드 틸트 드론에 관한 것이다.
일반적으로 드론은 무인 항공체로서 군사 분야를 넘어, 다양한 민간 분야로 활용되고 있다.
최근 들어 드론은 사람이 직접 가서 촬영하기 어려운 장소를 촬영하거나 무인 택배 서비스를 실현하는 등 다양한 분야에서 점차 활용 폭이 넓어지고 있다.
이러한 드론은 크게 두 종류로 나뉘는데, 일반적인 비행기를 생각할 때 떠올리는 항공기의 형태와 같이 양 날개가 고정된 형태인 고정익 방식의 드론과, 헬리콥터와 같이 회전하는 프로펠러가 비행체를 띄우는 회전익 방식의 드론으로 분류할 수 있다.
이 두 종류 중에서 고정익 방식의 비행기는 고도 제한이 거의 없고 빠른 속도를 낼 수 있지만, 공중에 뜨기 위해 활주로가 필요하다. 반면에 회전익 방식은 빠른 속도를 낼 수는 없지만 활주로가 필요 없고, 수직 방향과 수평 방향의 이동이 고정익 방식에 비해 자유롭다.
이러한 이유로 회전익 방식이 드론에 주로 적용되고 있으나, 종래의 회전익 방식의 드론은 수직 이착륙이 가능하지만 낮은 이동속도와 강풍과 같은 외부 변수에 좌우되는 단점을 가지고 있다.
또한, 회전익 방식의 드론은 이착륙시에는 드론의 몸체가 지면에 수평인 상태를 유지할 수 있으나, 빠른 속도로 전진 비행하거나 회전 비행할 때에는 몸체를 기울여야 하며, 이에 따라 드론이 받는 공기저항력도 커지므로 속력을 최대로 올리는데 한계가 있고, 그만큼 더 많은 동력을 필요로 한다.
대한민국 공개특허 10-2017-0094045 대한민국 공개특허 10-2019-0081361 대한민국 등록특허 10-1565979 대한민국 등록특허 10-1747593
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 회전익 방식의 드론이 고속비행 또는 회전비행시 드론 본체는 수평상태로 유지시킨 상태로 로터만 드론 본체에 대해 틸팅시킴으로써 비행 안정성을 확보하고, 드론 본체가 받는 공기 저항을 최소하여 배터리 소모를 줄이고, 회피 기동이 용이한 하이브리드 틸트 드론을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 드론 본체에 대해 로터를 접거나 펼칠 수 있는 구조를 적용함으로써 부피를 감소시켜 드론의 휴대, 이동, 보관이 용이한 하이브리드 틸트 드론을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론은 본체와; 상기 본체의 서로 대향되는 폭 방향 좌우 양측에 각각 구비된 제1회전지지부 및 제2회전지지부와; 상기 제1회전지지부에 상기 본체의 상하 방향과 대응되는 제1회전 중심축 방향을 중심으로 일 단이 각각 회전 가능하게 설치되고, 상기 본체 측을 향해 접거나 펼칠 수 있게 된 제1지지링크 내지 제3지지링크와; 상기 제2회전지지부에 상기 본체의 상하 방향과 대응되는 제1회전 중심축 방향을 중심으로 일 단이 각각 회전 가능하게 설치되고, 상기 본체 측을 향해 접거나 펼칠 수 있게 된 제4지지링크 내지 제6지지링크와; 상기 제1지지링크 내지 제6지지링크 각각의 단부에 설치되고, 상기 제1지지링크 내지 제6지지링크의 길이 방향과 나란하고 상기 제1회전 중심축 방향과 직교하는 제2회전 중심축 방향을 중심으로 회전 가능한 틸팅축을 구비하는 틸팅모터와; 상기 틸팅모터의 틸팅축에 결합되어 상기 틸팅모터에 의해 상기 본체에 대해 기울어지는 방향으로 회전되고, 내측이 개방된 원형의 로터프레임과; 상기 로터프레임의 내측 중앙부에 설치되는 회전모터와; 상기 회전모터의 회전축에 결합되어 상기 회전모터에 의해 회전되고, 상기 본체에 양력 및 추진력을 발생시키는 프로펠러와; 상기 본체에 내장되고, 상기 틸팅모터 및 상기 회전모터의 동작을 제어하는 제어부;를 구비하고, 상기 제1회전지지부 및 상기 제2회전지지부 각각은 복수의 지지링크를 상기 본체 측을 향해 접을 때 상기 로터프레임이 상호 간섭되는 것을 방지할 수 있게 복수의 지지링크를 상기 본체의 상하 방향으로 일정 간격 이격시키거나 상호 중첩된 상태로 회전 가능하게 지지하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론은 몸체는 수평을 유지한 채 프로펠러만 틸팅할 수 있는 구조를 적용하여 조종자로 하여금 전방의 시야를 제대로 확보할 수 있게 함과 동시에 레이싱드론 몸체가 받는 공기저항도 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론은 수직 이착륙이 가능하면서도 고정익 항공기에 준하는 속력을 가지게　하며 기체를 비교적 덜 기울이더라도 빠른 속력을 낼 수 있도록 한다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론은 지지링크를 접이식으로 설치함으로써 드론의 전체적인 부피를 감소시켜 휴대 및 보관이 용이한 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론의 작동 상태를 나타낸 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론의 다른 작동 상태를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론의 제어계통을 나타낸 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 틸트 드론에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론(1)이 도시되어 있다. 도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론(1)은 본체(10)와, 제1회전지지부(20) 및 제2회전지지부(30)와, 복수의 지지링크(40)와, 틸팅모터(50)와, 로터(60) 및 제어부(70를 포함하여 구성된다.
본체(10)는 일정 길이를 갖고 내부에 내장공간을 갖는 직사각 함체 구조를 가진다.
본체(10)의 서로 대향되는 폭 방향 좌우 양측에는 제1회전지지부(20)와 제2회전지지부(30)가 구비된다.
제1회전지지부(20)와 제2회전지지부(30)는 본체(10)의 길이 중심에 대응되는 폭 방향 좌우 양측에 각각 구비되며, 본체(10)로부터 반원형으로 돌출되고, 본체(10)의 상하 방향으로 일정 간격 이격되는 상부회전브라켓 및 하부회전브라켓을 포함하여 구성된다.
제1회전지지부(20)와 제2회전지지부(30)는 상부회전브라켓과 하부회전브라켓 사이에 복수의 지지링크(40)를 중첩되게 개재함과 동시에 회전 가능하게 설치함으로써 복수의 지지링크(40)를 본체(10) 측을 향해 접을 때, 로터프레임(61)이 상호 간섭되는 것을 방지할 수 있다. 이와 다르게 제1회전지지부(20)와 제2회전지지부(30) 각각은 복수의 지지링크(40)를 본체(10)의 상하 방향으로 일정 간격 이격시킬 수 있도록 본체(10)의 양 측면에 각각 복수개로 구비될 수 있다. 이 경우, 제1회전지지부(20)와 제2회전지지부(30) 각각은 인접하는 일 측의 지지링크(40)가 타 측의 지지링크(40)와 간섭 및 중첩없이 독립적으로 회전 가능하게 지지한다.
지지링크(40)는 제1회전지지부(20)에 회전 가능하게 설치되는 제1지지링크(41) 내지 제3지지링크(43)와, 제2회전지지부(30)에 회전 가능하게 설치되는 제4지지링크(44) 내지 제6지지링크(46)를 포함하여 구성된다.
제1지지링크(41) 내지 제3지지링크(43)는 제1회전지지부(20)에 본체(10)의 상하 방향과 대응되는 제1회전 중심축 방향을 중심으로 일 단이 각각 회전 가능하게 설치되고, 본체(10) 측을 향해 접거나 펼칠 수 있게 된다. 본체(10)로부터 제1지지링크(41) 내지 제3지지링크(43)를 펼칠 시, 제1지지링크(41)는 본체(10)의 전방 측, 제2지지링크(42)는 본체(10)의 중앙 측, 제3지지링크(43)는 본체(10)의 후방 측을 향하도록 배치되며, 제1지지링크(41)와 제3지지링의 길이는 동일하게 형성되고, 제2지지링크(42)는 제1지지링크(41) 및 제3지지링크(43) 사이에서 제1지지링크(41) 및 제3지지링크(43)와 일직선을 이룰 수 있게 제1지지링크(41) 및 제3지지링크(43)보다는 짧게 형성된다.
제4지지링크(44) 내지 제6지지링크(46)는 제2회전지지부(30)에 본체(10)의 상하 방향과 대응되는 제1회전 중심축 방향을 중심으로 일 단이 각각 회전 가능하게 설치되고, 본체(10) 측을 향해 접거나 펼칠 수 있게 된다. 본체(10)로부터 제4지지링크(44) 내지 제6지지링크(46)를 펼칠 시, 제4지지링크(44)는 본체(10)의 전방 측, 제5지지링크(45)는 본체(10)의 중앙 측, 제6지지링크(46)는 본체(10)의 후방 측을 향하도록 배치되며, 제4지지링크(44) 및 제6지지링크(46)는 제1지지링크(41) 및 제3지지링크(43)의 길이와 동일하게 형성되고, 제5지지링크(45)는 제4지지링크(44) 및 제6지지링크(46) 사이에서 제4지지링크(44) 및 제6지지링크(46)와 일직선을 이룰 수 있게 제4지지링크(44) 및 제6지지링크(46)보다는 짧고 제2지지링크(42)와 동일한 길이로 형성된다.
틸팅모터(50)는 제1지지링크(41) 내지 제6지지링크(46) 각각의 단부에 설치되고, 제1지지링크(41) 내지 제6지지링크(46)의 길이 방향과 나란하고 제1회전 중심축 방향과 직교하는 제2회전 중심축 방향을 중심으로 회전 가능한 틸팅축을 구비한다. 틸팅모터(50)는 각 지지링크(40) 내부에 설치 및 고정될 수 있으며, 틸팅축은 각 지지링크(40) 외부로 노출되게 설치되어 후술하는 로터프레임(61)과 결합될 수 있다.
로터(60)는 로터프레임(61)과, 회전모터(62)와, 프로펠러를 구비한다.
로터프레임(61)은 틸팅모터(50)의 틸팅축에 일 측이 결합되어 틸팅모터(50)에 의해 본체(10)에 대해 기울어지는 방향으로 회전되고, 내측이 개방된 원형으로 형성된다. 로터프레임(61)의 내측에는 회전모터(62)를 설치하기 위한 장착부가 구비된다.
회전모터(62)는 로터프레임(61)의 장착부에 의해 지지되며, 로터프레임(61)의 내측 중앙부에 설치 및 고정된다. 회전모터(62)는 제1지지링크(41) 내지 제6지지링크(46)와 같이 제1회전 중심축 방향을 중심으로 회전 가능한 회전축을 구비한다.
프로펠러는 회전모터(62)의 회전축에 결합되어 회전모터(62)에 의해 회전되고, 본체(10)에 양력 및 추진력을 발생시킨다.
제어부(70)는 본체(10)에 내장되고, 드론을 조종하는 조종사가 조작하는 드론 컨트롤러(2)에서 송출되는 무선조종신호가 본체(10)에 내장된 통신부에 수신되면, 수신된 무선조종신호에 따라 드론을 비행 및 이동시킬 수 있도록 복수의 틸팅모터(50) 및 복수의 회전모터(62)의 동작을 각각 제어한다.
본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론(1)은 지지링크(40)에 대해 로터(60)를 좌우로 회전시킬 수 있는 구조를 적용함으로써 드론 본체(10)는 수평상태로 유지시킨 상태로 로터(60)만 드론 본체(10)에 대해 틸팅시킬 수 있고, 이를 통해 드론이 고속비행 또는 회전비행시 비행 안정성을 확보하고, 드론 본체(10)가 받는 공기 저항을 최소하여 배터리 소모를 줄이며, 회피 기동이 용이한 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론(1)은 드론 본체(10)에 대해 복수의 지지링크(40) 및 로터(60)를 접거나 펼칠 수 있는 구조를 적용함으로써 전체 부피를 감소시켜 드론의 휴대, 이동, 보관이 용이한 장점이 있다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 하이브리드 틸트 드론은 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호의 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 본체
20 : 제1회전지지부
30 : 제2회전지지부
40 : 지지링크
50 : 틸팅모터
60 : 로터
61 : 로터프레임
62 : 회전모터

Claims (1)

  1. 본체와;
    상기 본체의 서로 대향되는 폭 방향 좌우 양측에 각각 구비된 제1회전지지부 및 제2회전지지부와;
    상기 제1회전지지부에 상기 본체의 상하 방향과 대응되는 제1회전 중심축 방향을 중심으로 일 단이 각각 회전 가능하게 설치되고, 상기 본체 측을 향해 접거나 펼칠 수 있게 된 제1지지링크 내지 제3지지링크와;
    상기 제2회전지지부에 상기 본체의 상하 방향과 대응되는 제1회전 중심축 방향을 중심으로 일 단이 각각 회전 가능하게 설치되고, 상기 본체 측을 향해 접거나 펼칠 수 있게 된 제4지지링크 내지 제6지지링크와;
    상기 제1지지링크 내지 제6지지링크 각각의 단부에 설치되고, 상기 제1지지링크 내지 제6지지링크의 길이 방향과 나란하고 상기 제1회전 중심축 방향과 직교하는 제2회전 중심축 방향을 중심으로 회전 가능한 틸팅축을 구비하는 틸팅모터와;
    상기 틸팅모터의 틸팅축에 결합되어 상기 틸팅모터에 의해 상기 본체에 대해 기울어지는 방향으로 회전되고, 내측이 개방된 원형의 로터프레임과;
    상기 로터프레임의 내측 중앙부에 설치되는 회전모터와;
    상기 회전모터의 회전축에 결합되어 상기 회전모터에 의해 회전되고, 상기 본체에 양력 및 추진력을 발생시키는 프로펠러와;
    상기 본체에 내장되고, 상기 틸팅모터 및 상기 회전모터의 동작을 제어하는 제어부;를 구비하고,
    상기 제1회전지지부 및 상기 제2회전지지부 각각은 복수의 지지링크를 상기 본체 측을 향해 접을 때 상기 로터프레임이 상호 간섭되는 것을 방지할 수 있게 복수의 지지링크를 상기 본체의 상하 방향으로 일정 간격 이격시키거나 상호 중첩된 상태로 회전 가능하게 지지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 틸트 드론.
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