KR20220040559A - 드론 스테이션 배터리 교환 장치 - Google Patents

드론 스테이션 배터리 교환 장치 Download PDF

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KR20220040559A
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이기선
김진호
김원호
박성영
김찬후
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공주대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 드론 스테이션 배터리 교환 장치는 배터리를 적재하는 배터리 적재 케이스; 상기 배터리 적재 케이스에 적재된 상기 배터리를 좌우이동시키는 컨베이어벨트; 및 상기 컨베이어벨트에 안착된 상기 배터리를 드론이 안착된 높이로 상하이동시키는 상하이동부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

드론 스테이션 배터리 교환 장치{battery exchange device for drone station}
본 발명은 드론의 해상 작전시 배터리 교환이 용이하도록 하는 카트리지식 드론 스테이션 배터리 교환 장치에 관한 것이다.
종래의 드론은 배터리의 용량에 의해 운용시간이 30분정도로 제한을 받고 있으므로 해상에서 군집드론(10대 이상)이 군사작전을 위하여 운용되는데 운용시간면에서 한계가 있었다.
또한 종래 드론용 스테이션의 경우 무선충전 기능만을 탑재한 스테이션이 대부분이었고, 등록특허 제10-2111054호의 "드론용 무선충전 스테이션(WIRELESS CHARGING STATION FOR DRONE)" 및 등록특허 제 10-2125139호의 "드론 스테이션(DRONE STATION)"에서도 무선 충전 기능이 내장되어 있는 스테이션을 제공할 뿐 해상에서 작전을 수행함에 있어서 빠른 시간내에 배터리를 교환할 수 있는 드론 스테이션 배터리 교환 장치를 제공하지 못하는 한계가 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 해상에서 군집 드론을 활용하여 군사작전 등을 수행하는 과정에서 배터리 용량의 한계로 인해 작전 수행 시간이 제한되는 것을 해결하기 위해 항공모함과 같은 개념의 연속작전 수행을 위해 드론 스테이션을 제공함에 있어 보다 효율적으로 배터리 교환을 가능하게 하기 위한 카트리지식 배터리 교환장치를 제공함에 있다.
본 발명은 드론 스테이션 배터리 교환 장치에 관한 것으로서, 배터리를 적재하는 배터리 적재 케이스; 상기 배터리 적재 케이스에 적재된 상기 배터리를 좌우이동시키는 컨베이어벨트; 및 상기 컨베이어벨트에 안착된 상기 배터리를 드론이 안착된 높이로 상하이동시키는 상하이동부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 배터리 적재 케이스에 적재된 상기 배터리는 일정 높이로 상하이동가능하게 리프트에 적재된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 배터리를 상기 컨베이어벨트로 밀어주는 푸쉬암이 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 컨베이어벨트에는 복수개의 스톱퍼가 일정간격으로 설치되어 상기 배터리를 고정시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 드론 스테이션 배터리 교환 장치는 군사작전 및 감사감찰을 위하여 군집드론의 경우, 작전시간 확보가 필수적이므로 다수의 드론 베이스 스테이션이 하나 이상의 선박에 장착되어 영해에서 해상 작전 가능하도록 하고 이 때 드론들의 운영시간을 효율적으로 늘리기 위해 배터리를 카트리지 방식으로 적재한 상태에서 교환을 함으로써 신속한 배터리 교체가 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 드론 스테이션 배터리 교환 장치가 장착된 드론 스테이션 전체의 평면도를 나타내고 평면도 상에서 드론이 이동하면서 수행되는 각 단계를 표시는 개략도이다.
도 2는발명에 따른 드론 스테이션의 드론 착륙을 유도하는 확장부재가 펼쳐진 상태를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 드론 스테이션 배터리 교환 장치를 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 드론 스테이션에서 드론을 이륙시킨 후 확장부재를 접은 상태를 나타내는 개략도이다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적으로 해석되어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 드론 스테이션의 평면도를 나타내고 평면도 상에서 드론이 이동하면서 수행되는 각 단계를 표시는 개략도이다.
도 1에 따르면, 드론 스테이션(1)은 몸체부(10)가 드론이 안착되는 안착부(100), 안착부(100) 이후 공정인 드론을 스팀세정하는 세정부(200), 세정이후에 배터리(310)를 교체하는 드론 스테이션 배터리 교환 장치(300), 배터리 교체후 이륙하여 다시 작전을 수행하는 이륙부(400)로 구성된다.
여기서, 배터리 교체부(300)와 세정부(200)는 서로 순서가 바뀔수도 있다.
안착부(100)에 안착된 드론(2)은 도 2에 도시된 바와 같이 레일(500)의 상단에 안착되게 되며 레일(500)을 따라 이동가능하다.
이때 드론 자체적으로 레일을 따라 이동하도록 드론에 별도의 바퀴등이 설치될 수도 있고, 도 2에 도시된 바와 같이, 레일(500) 상단에 레일(500)을 따라 이동 가능한 고정부(510)가 설치되어 고정부(510)가 드론(2)을 고정시킨 상태에서 레일을 따라 세정부(200), 드론 스테이션 배터리 교환 장치(300), 이륙부(400)로 드론(2)을 이송할 수 있다.
여기서 고정부(510)는 일예로서 척 또는 클램프가 될 수도 있다.
고정부(510)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제2제어부(180)에 의해 작동된 작동유체가 제2실린더(170)를 작동시켜 드론(2)을 고정시키거나 해제하는 역할을 수행한다.
도 2는 본 발명에 따른 드론 스테이션(1)의 드론(2) 착륙을 유도하는 확장부재(110)가 펼쳐진 상태를 나타내는 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 펌프(130)가 작동하여 작동유체를 제1제어부(140)에 의해 제어하면서 제1실린더(150)가 작동하여 몸체부(10)에 회전축(160)으로 연결된 확장부재(110)가 V자 형으로 개방되거나, 도 4와 같이 몸체부(10)의 상단에 밀착되어 수평하게 위치될 수 있다.
여기서 펌프(130)는 공압펌프일 수 있고, 이 경우, 작동유체는 공기가 된다.
확장부재(110)가 V자 형으로 개방된 상태에서는 확장부재(110) 내부에 위치한 암(120)이 신장되어 보다 용이하게 드론(2)이 확장부재(110)를 따라 슬라이딩 되면서 안착부(100)에 안착이 가능해진다.
확장부재(110)은 안착부(100), 세정부(200)까지 몸체부(10)에 연결되어 작동되고, 드론 스테이션 배터리 교환 장치(400), 및 이륙부(500)에는 설치되어 있지 않아도 된다.
또한, 안착부(100)에 위치한 확장부재(110)는 신장가능한 암(120)이 내장되어 있고, 세정부(200)에 위치한 확장부재(110)의 경우에는 암(120)은 내장되지 않고, 대신 매니폴더(210)가 확장부재(110)의 내부면에 복수개의 노즐(220)이 확장부재(110)의 안쪽으로 향해 배열되어 세정액이 분사가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 드론 스테이션 배터리 교환 장치를 나타내는 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 드론 스테이션 배터리 교환장치(300)는 배터리를 적재하는 배터리 적재 케이스(350)이 내부에 위치하고, 배터리 적재 케이스(350)내부에 별도의 리프트(360)가 설치될 수도 있다.
리프트(360)가 있는 경우에는 배터리(310)가 상하로 이동될 수 있다.
배터리 적재 케이스(350)에 적재된 배터리(310)는 컨베이어벨트(330)에 탑재가능하다. 이 때 배터리(310) 하부로 컨베이어벨트(330) 자체가 좌우 이동할 수 있도록 별도의 프레임(미도시) 내에서 작동가능할 수도 있고, 도 3에 도시된 바와 같이 컨베이어벨트(330)는 회전만 하고, 컨베이어벨트(330)에 배터리(310)를 탑재하는 방식은 푸쉬암(370)으로 밀어서 할 수도 있다.
푸쉬암(370)은 실린더 일수 있고, 드론 스테이션 배터리 교환장치(300)의 내측벽의 일정 높이에 위치하거나 배터리 적재 케이스(350)의 일정높이에 위치해서 배터리를 컨베이어벨트(330)쪽으로 밀어주는 역할을 수행한다.
컨베이어벨트(330)에 탑재된 배터리(310)는 드론(2)이 위치한 드론 스테이션 배터리 교환장치(300)의 상부로 상하이동부재(320)로 이동된다.
상하이동부재(320)의 상부에 컨베이어벨트(330)가 고정되어 상하이동부재(320)가 상하이동시 컨베이어벨트(330)가 동시에 상하이동을 하게 된다.
상부로 이동된 배터리(310)는 컨베이어벨트(330)에 일정간격으로 설치된 복수개의 스톱퍼(340) 중 하나에 의해 일측면이 고정된 상태이고, 컨베이어벨트(330)가 회전하면서 스톱퍼(340)가 배터리(310)를 컨베이어벨트(330)을 회전방향으로 가압시키면서 이동되게 한다.
이때, 드론(2)에 설치된 기존 방전된 배터리는 스톱퍼(340)에 의해 가압되면서 이동하는 충전된 새로운 배터리(310)로 교체되면서 드론(2)에 충전된 새로운 배터리(310)가 장착되게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 드론 스테이션에서 드론을 이륙시킨 후 확장부재를 접은 상태를 나타내는 개략도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 드론(2)이 드론 스테이션(1)의 이륙부(400)에서 이륙되면 확장부재(110)가 불필요하게 되므로 확장부재(110)의 신장된 암(120)을 확장부재(110) 내부로 인입시키고, 확장부재(110)는 몸체부(10)의 상단에 밀착되도록 접어서 평행한 상태를 유지시킨다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 드론 스테이션 2: 드론
10: 몸체부 100: 안착부
110: 확장부재 120: 암
130: 펌프 140: 제1제어부
150: 제1실린더 160: 회전축
170: 제2실린더 180: 제2제어부
200: 세정부 220: 노즐
300: 드론 스테이션 배터리 교환 장치 310: 배터리
320:상하이동부재 330: 컨베이어벨트
340: 스톱퍼 350: 배터리 적재케이스
360: 리프트 370: 푸쉬암
400: 이륙부 500: 레일
510: 고정부

Claims (4)

  1. 배터리를 적재하는 배터리 적재 케이스;
    상기 배터리 적재 케이스에 적재된 상기 배터리를 좌우이동시키는 컨베이어벨트; 및
    상기 컨베이어벨트에 안착된 상기 배터리를 드론이 안착된 높이로 상하이동시키는 상하이동부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 스테이션 배터리 교환 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리 적재 케이스에 적재된 상기 배터리는 일정 높이로 상하이동가능하게 리프트에 적재된 것을 특징으로 하는 드론 스테이션 배터리 교환 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리를 상기 컨베이어벨트로 밀어주는 푸쉬암이 있는 것을 특징으로 하는 드론 스테이션 배터리 교환 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 컨베이어벨트에는 복수개의 스톱퍼가 일정간격으로 설치되어 상기 배터리를 고정시키는 것을 특징으로 하는 드론 스테이션 배터리 교환 장치.
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CN117360837A (zh) * 2023-12-06 2024-01-09 河北祥然科技有限公司 一种无人机电池更换装置

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CN117360837A (zh) * 2023-12-06 2024-01-09 河北祥然科技有限公司 一种无人机电池更换装置
CN117360837B (zh) * 2023-12-06 2024-02-27 河北祥然科技有限公司 一种无人机电池更换装置

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