KR20220072945A

KR20220072945A - 공중부양형 스마트 팽이

Info

Publication number: KR20220072945A
Application number: KR1020200160229A
Authority: KR
Inventors: 우장복; 신송섭
Original assignee: 주식회사 지오소프트
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2022-06-03

Abstract

본 발명은 스마트 기기를 이용하여 조종자가 원하는 위치나 방향으로 움직임을 자유롭게 조종할 수 있는 공중부양형 스마트 팽이를 제공하기 위한 것이다.
이에 본 발명에서는 내부의 하부에 상하로 분할하는 지지판이 형성된 중공형 하우징, 상기 하우징 내의 중심축 선상 중 상기 지지판의 아래쪽에 장착되고, 제1구동축의 끝부분이 하측으로 돌출되어 회전력을 발생시키는 제1모터, 상기 하우징 내의 중심축 선상 중 상기 지지판 위쪽에 회전 가능하게 내장된 중공형 스티어링 칼럼, 상기 스티어링 칼럼의 상부에 수평축 선상의 양단이 축핀에 의해 지지되고, 상기 축핀을 중심으로 하여 상하 방향으로 회전 가능한 틸트 스티어링, 상기 스티어링 칼럼의 중공 내에 장착되고, 상기 틸트 스티어링을 연결하는 틸트 레버를 상하로 움직여서 상기 틸트 스티어링의 기울임 각도를 조절하는 틸트 드라이브, 상기 하우징 내의 중심축 선상 중 상기 스티어링 칼럼의 위쪽에 장착되고, 제2구동축의 끝부분이 상측으로 돌출되어 회전력을 발생시키는 제2모터, 상기 제2모터의 제2구동축의 끝부분에 장치되고, 추력을 발생시키는 로터, 상기 로터의 사방에 장치되고, 제3모터의 개별 구동에 의해 각 중심축을 중심으로 회전하여 양력을 발생시키는 다수의 회전익을 포함하는 공중부양형 스마트 팽이를 개시한다.

Description

공중부양형 스마트 팽이{LEVITATION TYPE SMART TOP}

본 발명은 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 스마트 기기로 원격 제어하여 조종자가 원하는 위치나 방향으로 움직임을 자유롭게 조종할 수 있는 스마트 팽이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전익의 작동에 의해 공중으로 부양하면서 다양한 방향으로 자유로이 움직여서 게임을 한층 더 역동적이고 다이내믹하게 즐길 수 있는 원격 조종이 가능한 공중부양형 스마트 팽이에 관한 것이다.

팽이는 어린이들에게 매우 인기가 높은 장난감 중 하나로서, 주로 채로 치거나 끈을 몸통에 감았다가 끈을 잡아당겨 푸는 힘으로 돌리면 구심력과 회전관성 때문에 평형을 유지하여 회전력이 소멸될 때까지 쓰러지지 않고 축을 중심으로 회전운동을 한다.

이러한 팽이에 회전력을 가하는 방식은 실을 원추형의 몸체에 감아 팽이를 던지는 방식, 랙과 피니언 구조를 응용하여 회전력을 제공하는 방식, 팽이에 와인더를 끼우고 와인더를 당김으로써 팽이를 회전시키는 방식 등이 있다.

최근에는 팽이경기장 내에 돌고 있는 팽이를 서로 맞부딪치게 하여 어느 하나의 팽이를 쓰러뜨리는 이른바 배틀(battle) 방식의 놀이가 유행하고 있다.

그러나 종래의 일반적인 팽이는 무작위적인 상황에서 단순히 상대편 팽이와 충돌에 따른 회전력의 저하로 승부를 가리기 때문에 놀이(게임) 방식이 단조로워 몰입감이 낮고 박진감이 떨어지며 흥미 유발에 한계가 있다.

이를 해결하기 위한 기술로, 특허문헌 1에는 원격제어가 가능한 팽이형 로봇 시스템이 제시되어 있고, 특허문헌 2에는 스마트폰을 활용한 팽이완구 및 이를 운용하는 방법이 제시되어 있다.

그런데 특허문헌 1은 팽이의 본체 하부에 한 쌍의 바퀴를 장치하고, 이에 구동력을 전달하는 구동부를 원격에서 제어함으로써 팽이를 전후 양쪽으로만 이동 방향을 전환할 수 있는 구조에 불과하고, 특허문헌 2는 팽이에 내장되어 있는 회전체에 구동력을 전달하는 구동모터를 스마트폰으로 제어하여 팽이의 회전을 자동으로 유지할 수는 있지만, 팽이경기장의 상판 기울기를 조절하는 기울기조절부를 스마트폰으로 제어하여 팽이의 방향을 전환시키는 구조여서 반드시 전용 팽이경기장이 필요한 사용상의 불편함이 있다.

이에 따라 본 출원인이 종래 기술의 문제점을 해결하고자 개발하여 선출원한 원격 조종으로 방향 전환이 가능한 스마트 팽이가 특허문헌 3에 제시된 바 있다.

그런데 이는 단순히 하나의 회전축을 중심으로 회전 및 이동이 이루어지는 구조여서 다양한 방식의 게임 및 정교한 조작을 요구하는 게임을 즐기기에 미흡한 한계가 있다.

여기서 상술한 배경기술 또는 종래기술은 본 발명자가 보유하거나 본 발명을 도출하는 과정에서 습득한 정보로서 본 발명의 기술적 의의를 이해하는데 도움이 되기 위한 것일 뿐, 본 발명의 출원 전에 이 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 기술을 의미하는 것은 아님을 밝힌다.

KR 특허등록 제10-1469747호 B1(2014.12.01) KR 특허등록 제10-1611193호 B1(2016.04.05) KR 특허등록 제10-1990821호 B1(2019.06.13)

이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려함과 동시에 기존의 스마트 팽이 기술이 지닌 기술적 한계 및 문제점들을 해결하려는 발상에서, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 스마트 기기를 이용한 원격 제어에 따라 공중으로 부양하면서 조종자가 원하는 위치나 방향으로 한층 더 역동적이고 다이내믹하게 움직임으로써 다양한 방식의 정교한 게임을 즐길 수 있고, 아울러 주행 및 조향을 자유로이 제어하여 안정성과 확장성을 확보할 수 있는 새로운 구조의 공중부양형 스마트 팽이를 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 공중으로 부양하면서 역동적이고 다이내믹하게 움직일 수 있도록 하는 공중부양형 스마트 팽이를 제공하는 데 있는 것이다.

여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위한 새로운 착상을 구체화하면서 특정의 기술적 목적을 효과적으로 달성하기 위한 본 발명의 실시 태양(aspect)에 따른 구체적인 수단은, 내부의 하부에 상하로 분할하는 지지판이 형성된 중공형 하우징, 상기 하우징 내의 중심축 선상 중 상기 지지판의 아래쪽에 장착되고, 제1구동축의 끝부분이 하측으로 돌출되어 회전력을 발생시키는 제1모터, 상기 하우징 내의 중심축 선상 중 상기 지지판 위쪽에 회전 가능하게 내장된 중공형 스티어링 칼럼, 상기 스티어링 칼럼의 상부에 수평축 선상의 양단이 축핀에 의해 지지되고, 상기 축핀을 중심으로 하여 상하 방향으로 회전 가능한 틸트 스티어링, 상기 스티어링 칼럼의 중공 내에 장착되고, 상기 틸트 스티어링을 연결하는 틸트 레버를 상하로 움직여서 상기 틸트 스티어링의 기울임 각도를 조절하는 틸트 드라이브, 상기 하우징 내의 중심축 선상 중 상기 스티어링 칼럼의 위쪽에 장착되고, 제2구동축의 끝부분이 상측으로 돌출되어 회전력을 발생시키는 제2모터, 상기 제2모터의 제2구동축의 끝부분에 장치되고, 추력을 발생시키는 로터, 상기 로터의 사방에 장치되고, 제3모터의 개별 구동에 의해 각 중심축을 중심으로 회전하여 양력을 발생시키는 다수의 회전익, 상기 하우징에 내장되고, 상기 제1 내지 제3모터와 상기 틸트 드라이브의 작동을 제어하여 원하는 위치나 방향으로 움직임을 자유로이 바꾸고 조종하는 컨트롤 유닛, 상기 컨트롤 유닛에 원격조종기(스마트 기기)의 무선 신호를 수신하여 전달하는 무선통신모듈 및 상기 하우징의 하부에 내장되고, 상기 컨트롤 유닛에 전원을 공급하는 전원모듈을 포함하여 채용하는 것을 특징으로 하는 공중부양형 스마트 팽이를 제시한다.

이로써 본 발명은 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 스마트 기기를 이용한 원격 제어에 따라 공중으로 부양하면서 조종자가 원하는 위치나 방향으로 한층 더 역동적이고 다이내믹하게 움직여서 다양한 방식의 정교한 게임을 즐길 수 있다.

또한, 제2모터와 제3모터를 서로 반대 방향으로 돌림으로써 반작용력을 흡수하여 팽이의 진행 방향을 일정하게 유지할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 태양(aspect)으로, 상기 스티어링 칼럼의 회전 중심축은, 상기 하우징의 중심축 선상에 위치되고, 상기 스티어링 칼럼의 회전 중심축에 그 축방향 하중을 지지하면서 회전시키고 상기 스티어링 칼럼을 하우징 내의 일정한 위치에 고정시키는 제1스러스트 베어링이 설치되고, 상기 스티어링 칼럼의 위쪽에 상기 제2모터의 축방향 하중을 지지하면서 회전시키고, 상기 제2모터를 상기 하우징 내의 일정한 위치에 고정시키는 제2스러스트 베어링이 설치됨으로써 조종자가 원하는 위치나 방향으로 움직임을 더욱 신속하고 안정적으로 조종할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시 태양(aspect)은, 상기 하우징의 하부에 일부분이 노출된 채로 장착된 적어도 3개 이상의 휠을 더 포함하여 구성됨으로써 넘어지지 않고 착지 및 이동할 수 있을 뿐만 아니라 조종자가 원하는 위치나 방향으로 주행 및 조향을 자유로이 제어하여 안정성과 확장성을 확보할 수 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하고자 특유한 해결 수단이 기초하고 있는 본 발명의 기술사상 및 실시 예(embodiment)에 따르면, 스마트폰, 태블릿 PC 등과 같은 스마트 기기를 이용한 원격 제어에 따라 공중으로 부양하면서 조종자가 원하는 위치나 방향으로 한층 더 자유로이 움직이므로 배틀 도중 공격모드와 방어모드로 자유롭게 변환할 수 있고, 이로 인해 몰입감과 박진감이 넘치는 파워풀한 퍼모먼스는 물론 더욱 역동적이고 다이내믹하게 다양한 방식의 정교한 배틀을 즐길 수 있다.

여기서 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공중부양형 스마트 팽이를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 공중부양형 스마트 팽이를 나타낸 횡단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 공중부양형 스마트 팽이의 작동 상태를 설명하기 위한 횡단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공중부양형 스마트 팽이를 나타낸 정면도이다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.

이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.

또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기 및 형태와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.

아울러 본 명세서에서 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함하는 의미이며, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

즉, 본 명세서에서 설시하는 특징, 개수, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 의미하는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 단계 동작 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해해야 한다.

이외에도 "부" 및 "유닛"의 용어에 대한 의미는 시스템에서 목적하는 적어도 하나의 기능이나 어느 일정한 동작을 처리하는 단위 또는 역할을 하는 모듈 형태를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 혹은 하드웨어 및 소프트웨어의 결합 등을 통한 수단이나 독립적인 동작을 수행할 수 있는 디바이스 또는 어셈블리 등으로 구현할 수 있다.

그리고 상단, 하단, 상면, 하면, 또는 상부, 하부, 상측, 하측 등의 용어는 각 구성요소에 있어 상대적인 위치를 구별하기 위해 편의상 사용한 것이다. 예를 들어, 도면상의 위쪽을 상부로 아래쪽을 하부로 명명 및 지칭할 수 있다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있다. 즉, 제1, 제2 등의 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 구성요소는 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 또 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 공중부양형 스마트 팽이는 하우징(10), 제1모터(20), 스티어링 칼럼(30), 틸트 스티어링(40), 틸트 드라이브(50), 제2모터(60), 로터(70), 회전익(80), 컨트롤 유닛(90), 무선통신모듈(100), 전원모듈(110) 및 휠(120)을 포함하고 있다.

하우징(10)은 팽이의 외형을 이루면서 주요 구성부품을 안전하게 수용하여 외부 충격 등으로부터 보호한다.

그리고 하우징(10)은 중공을 갖는 원통형 등과 같이 전체의 형태가 제1모터(20)의 제1구동축(21)을 대칭축으로 하여 균형잡힌 형태로 형성되어 있다.

예를 들면, 하우징(10)은 하부로 갈수록 폭이 점차 협소해지는 마치 역원뿔대통 형상으로 형성될 수도 있다.

또한, 하우징(10)에 내장되는 주요 구성부품은 회전에 따른 무게의 불균형이 없도록 배치되어 있다.

그리고 하우징(10)의 하부에는 내부를 상하로 분할하는 지지판(11)이 형성되어 있다.

즉, 지지판(11)에는 스티어링 칼럼(30)이 고정되어 있고, 이 스티어링 칼럼(30) 내에는 컨트롤 유닛(90), 무선통신모듈(100) 및 전원모듈(110)이 장착되어 있다.

이러한 하우징(10)은 제1모터(20)의 제1구동축(21)이 회전하는 방향과 동일한 방향으로 또는 반대 방향으로 자유롭게 회전할 수 있다.

제1모터(20)는 컨트롤 유닛(90)의 제어에 따라 전원모듈(110)로부터 전력을 받아서 팽이가 넘어지지 않고 균형을 유지하면서 이동 방향과 각도를 변경할 수 있도록 하기 위해 팽이의 중심을 잡는 회전력과 원심력을 발생시킨다.

즉, 제1모터(20)는 하우징(10) 내의 중심축 선상 중 지지판(11)의 아래쪽에 장착되어 있고, 그 제1구동축(21)의 끝부분이 하우징(10)의 하측으로 돌출되어 있다.

그리고 제1구동축(21)의 회전 중심축은 하우징(10)의 중심축 선상에 위치되어 있고, 제1구동축(21)의 하부는 끝이 뾰족한 마치 원뿔 형상으로 형성되어 있다.

여기서 제1모터(20)는 컨트롤 유닛(90)의 펄스(pulse) 제어에 따라 동작 시간 및 속도를 변화하는 것이 바람직하다.

또한, 제1모터(20)로는 작동이 확실하고 자동 원격조작이 가능하며 속도의 조정과 정지·역전 등이 쉽게 이루어지도록 예를 들면, 컨트롤 유닛(90)의 제어 신호에 따른 전압 입력을 회전각으로 바꾸어 정지 및 반전 동작이 신속하게 이루어지는 서보 모터나 일정 각도만큼 회전하는 스텝 모터를 채용할 수 있다.

그밖에 모터의 회전수를 감속하여 구동에 필요한 힘으로 출력하도록 조절하는 감속기를 포함하는 기어드 모터 혹은 회전을 전달하는 매개물이 없기 때문에 미끄럼 손실이 없고 수명 등의 특성이 우수한 다이렉트 드라이브 모터를 채용할 수도 있다.

스티어링 칼럼(30)은 중공을 갖는 원통 형상으로 이루어져 하우징(10) 내의 중심축 선상 중 지지판(11) 위쪽에서 자유로이 회전 가능하게 장착되어 있다.

그리고 스티어링 칼럼(30)의 상부 양쪽에는 틸트 스티어링(40)을 핀 이음으로 부착하기 위한 핀구멍(31)이 형성되어 있다.

또한, 스티어링 칼럼(30)의 회전 중심축은 하우징(10)의 중심축 선상에 위치되어 있고, 아울러 스티어링 칼럼(30)의 회전 중심축에는 그 축방향 하중을 지지하면서 회전시키고, 또 스티어링 칼럼(30)을 하우징(10) 내의 일정한 위치에 고정시키는 제1스러스트 베어링(32)이 설치되어 있다.

틸트 스티어링(40)은 팽이의 이동 방향을 조종하기 위해 그 수평축 선상의 양단이 스티어링 칼럼(30)의 상부에 회전 가능하게 지지되어 있다.

즉, 틸트 스티어링(40)은 원판 형상으로 이루어져 있고, 그 양단과 스티어링 칼럼(30)의 핀구멍(31)에 끼워져 핀 이음 상태를 유지시키는 축핀(41)을 중심으로 하여 상하 방향으로 회전 가능하게 장착되어 있다.

틸트 드라이브(50)는 틸트 스티어링(40)을 연결하는 틸트 레버(51)를 상하로 움직여서 틸트 스티어링(40)의 기울임 각도를 조절하기 위해 스티어링 칼럼(30)의 중공 내에 장착되어 있다.

즉, 틸트 드라이브(50)는 틸트 스티어링(40)의 한쪽 단부와 틸트 레버(51)로 연결된 채로 스티어링 칼럼(30)에 장착되어 있고, 회전 작용으로 틸트 레버(51)를 상하로 움직이면 틸트 스티어링(40)이 그 축핀(41)을 중심으로 회전하여 각도를 조절 및 변경할 수 있도록 구비되어 있다.

여기서 틸트 드라이브(50)로는 예를 들어, 컨트롤 유닛(90)의 제어 신호에 따른 전압 입력을 회전각으로 바꾸어 정지 및 반전 동작이 신속하게 이루어지는 서보 모터나 일정 각도만큼 회전하는 스텝 모터 혹은 회전을 전달하는 매개물이 없기 때문에 미끄럼 손실이 없고 수명 등의 특성이 우수한 다이렉트 드라이브 모터를 채용할 수 있다.

제2모터(60)는 컨트롤 유닛(90)의 제어에 따라 전원모듈(110)로부터 전력을 받아 로터(70)를 회전시키는 구동력을 발생한다.

즉, 제2모터(60)는 하우징(10) 내의 중심축 선상 중 스티어링 칼럼(30)의 위쪽에 장착되어 있고, 그 제2구동축(61)의 끝부분이 상측으로 돌출되어 있다.

그리고 제2모터(60)는 그 축방향 하중을 지지하면서 회전시키는 제2스러스트 베어링(62)에 의해 하우징(10) 내의 일정한 위치, 즉 스티어링 칼럼(30)의 위쪽에 고정되어 있다.

이러한 제2모터(60)는 제1모터(20)의 회전 방향과 역방향으로 회전력을 발생시켜 팽이의 반작용력을 흡수하여 방향을 일정하게 유지시키는 기능 및 역할과 함께 팽이가 넘어지지 않고 균형을 유지하면서 회전하도록 회전력과 원심력을 발생시킨다.

여기서 제2모터(60)는 컨트롤 유닛(90)의 펄스(pulse) 제어에 따라 동작 시간 및 속도를 변화되는 것이 바람직하다.

또한, 제2모터(60)로는 작동이 확실하고 자동 원격조작이 가능하며 속도의 조정과 정지·역전 등이 쉽게 이루어지도록 예를 들면, 컨트롤 유닛(90)의 제어 신호에 따른 전압 입력을 회전각으로 바꾸어 정지 및 반전 동작이 신속하게 이루어지는 서보 모터나 일정 각도만큼 회전하는 스텝 모터를 채용할 수 있다.

로터(70)는 팽이의 추력을 발생시키기 위해 제2모터(60)의 제2구동축(61) 끝부분에 고정되어 있다.

즉, 로터(70)는 팽이의 회전 속도를 증대시켜 이동을 위한 가속력과 추진력을 만들고, 또 팽이의 회전력을 유지하여 불균형을 줄이는 기능 및 역할을 한다.

예를 들면, 틸트 드라이브(50)가 틸트 스티어링(40)의 한쪽을 상하로 움직여 수평 상태를 비스듬하게 기울일 때 로터(70)가 한쪽으로 기울어지면서 추진력을 만들어 신속한 이동이 가능할 뿐만 아니라 팽이의 기울기를 변화시킬 수 있어 불균형을 바로잡을 수 있다.

아울러 로터(70)의 회전력으로 인해 조종자가 원하는 위치나 방향으로 팽이의 움직임을 더욱 신속하고 안정적으로 조종할 수 있다.

회전익(80)은 제3모터(81)의 개별 구동에 의해 각 중심축을 중심으로 회전하여 양력을 발생시키도록 로터(70)의 사방에 장치되어 있다.

즉, 회전익(80)의 작동에 따라 양력이 발생하여 팽이가 공중으로 부양할 수 있을 뿐만 아니라 각각의 회전비를 달리함으로써 팽이가 한층 더 자유로이 움직일 수 있다.

컨트롤 유닛(90)은 팽이의 움직임을 원격 조정으로 자유롭게 바꾸기 위해 하우징(10) 내부의 지지판(11) 위에 장치되어 있다.

즉, 컨트롤 유닛(90)은 원격조종기로부터 무선 신호를 수신하면, 이를 분석하여 제1 내지 제3모터(20)(60)(81), 틸트 드라이브(50) 중 어느 하나 이상의 전반적인 작동을 제어하여 팽이의 움직임을 원하는 위치나 방향으로 조종한다.

예를 들면, 컨트롤 유닛(90)은 제1 내지 제3모터(20)(60)(81), 틸트 드라이브(50) 중 어느 하나 이상으로 인가되는 전원값의 크기 등을 조절하여 팽이가 조종자의 원하는 위치나 방향으로 움직이도록 자유로이 바꾸고 조종할 수 있고, 아울러 움직임의 속도와 방향 전환 등을 신속하게 제어할 수 있다.

무선통신모듈(100)은 원격조종기(스마트 기기)로부터 무선 신호를 수신하여 컨트롤 유닛(90)에 전달한다.

여기서 무선통신모듈(100)은 컨트롤 유닛(90)과 함께 인쇄회로기판(PCB) 상에 원칩 마이크로프로세서가 탑재된 형태로 통합 및 연계하여 구성될 수 있고, 또는 수신받은 신호를 기반으로 해당 기기에 동작 명령을 전송하여 기기를 제어하고 각 기능을 수행하는 컨트롤 보드(control board)로 이루어질 수 있다.

전원모듈(110)은 컨트롤 유닛(90) 등에 전원을 공급하기 위해 하우징(10)에 내장되어 있다.

그리고 전원모듈(110)은 제1 내지 제3모터(20)(60)(81), 틸트 드라이브(50) 등 부하와 전기적으로 연결되어 있어 컨트롤 유닛(90)의 제어에 따라 작동을 위한 전원을 공급한다.

여기서 전원모듈(110)은 하우징(10)의 내부에 삽입 장착이 가능한 일회용 배터리나 외부의 상용 교류전력을 공급받아 전원 어댑터나 충전기 등의 컨버터를 통해 직류전력으로 변환하여 충전하고, 이를 방전하여 전원을 공급하는 배터리팩 및 이 배터리팩의 충전전압, 즉 직류전력을 교류전력으로 변환하여 부하에 공급하는 인버터를 포함하여 이루어질 수 있다.

아울러 전원모듈(110)은 과전류, 과전압, 과방전, 과충전 또는 고온 등으로부터 배터리를 보호하기 위한 회로와 전원을 개폐를 위한 온/오프스위치를 포함할 수 있다.

휠(120)은 그 일부분이 하우징(10)의 하부로 노출되게 제1구동축(11)을 중심으로 하여 방사상으로 적어도 3개 이상이 장착되어 있다.

즉, 휠(120)은 하우징(10)의 하부에 3방향으로 나있는 휠하우스(12)의 안쪽에 바닥면과 접촉 시 자유로이 회전 가능하도록 장착되어 있고, 그 일부분이 팽이가 넘어지지 않도록 하기 위해 지면과 닿도록 휠하우스(12)에서 노출되어 있다.

여기서 휠(120)은 바닥면과 마찰 저항을 줄여서 원활하게 미끄러지고 구르는 구체로 형성되는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 공중부양형 스마트 팽이의 주요 작용 및 작동 원리를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 스마트 기기 등의 원격조정기로 조종자가 원하는 위치나 방향으로 움직임을 조종하면, 이를 무선통신모듈(100)이 수신하여 컨트롤 유닛(90)에 전달하고, 이에 컨트롤 유닛(90)은 제1 내지 제3모터(20)(60)(81), 틸트 드라이브(50)의 작동을 제어한다.

예를 들어, 조종자가 이동 방향을 변경하도록 조종하면, 컨트롤 유닛(90)은 이를 수신하여 제1모터(20)를 제2모터(60)의 회전 방향과 반대 방향으로 펄스 회전시키고, 이렇게 되면 작용 반작용의 법칙에 의하여 팽이가 일정 각도로 기울어지면서 이동 방향을 자연스럽게 변경한다.

즉, 제1모터(20)와 제2모터(60)를 서로 반대 방향으로 돌리면 반작용력을 흡수하여 방향을 일정하게 유지할 수 있고, 그에 따른 로터(70)의 회전력으로 인해 조종자가 원하는 위치나 방향으로 팽이의 움직임을 더욱 신속하고 안정적으로 조종할 수 있다.

따라서 조종자가 원하는 위치나 방향으로 팽이의 움직임을 한층 더 안정적이고 정교하게 조정할 수 있다.

이때, 제1 및 제2모터(20)(60)는 팽이가 넘어지지 않고 회전하도록 서로 반대방향으로 회전력을 발생시키므로 팽이의 이동을 위한 추진력과 함께 배틀 시 상대를 타격하는 파괴력을 증가킬 수 있다.

아울러 틸트 드라이브(50)는 틸트 스티어링(40)의 한쪽을 상하로 움직여 수평 상태를 비스듬하게 기울이고, 이렇게 되면 중력은 제1구동축(21)의 주위에 모멘트를 갖고 팽이를 넘어지게 하는 방향으로, 즉 틸트 스티어링(40)을 기울이는 방향으로 움직임에도 불구하고 팽이는 그 회전 각속도가 떨어지지 않아 쓰러지지 않고 위치를 이동한다.

이 과정에서 조종자가 더 빠르게 회전 및 이동하도록 조종하면, 컨트롤 유닛(90)은 제1 내지 제3모터(20)(60)(81) 중 해당 부분의 회전 속도를 증가시킨다.

더구나 회전익(80)이 제3모터(81)의 개별 구동에 의해 각 중심축을 중심으로 회전하여 양력을 발생시키기 때문에 팽이가 공중으로 부양할 수 있다.

이때, 회전익(80)의 회전비를 각기 달리함으로써 팽이가 한층 더 자유로이 움직일 수 있다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 회전익(80)의 설치 각도를 비스듬히 기울어지게 형성함으로써 하우징(10)으로 인한 저항을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 어느 하나의 제3모터(81)를 구동하여 주행 및 조향을 제어함으로써 팽이가 한쪽으로 기울어지면서 추진력을 만들어 신속한 이동이 가능할 뿐만 아니라 기울기를 효율적으로 변화시킬 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 안에서 예시되지 않은 여러 가지로 다양하게 변형하고 응용할 수 있음은 물론이고 각 구성요소의 치환 및 균등한 타 실시 예로 변경하여 폭넓게 적용할 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백하다.

그러므로 본 발명의 기술적 특징을 변형하고 응용하는 것에 관계된 내용은 본 발명의 기술사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석하여야 할 것이다.

10: 하우징 11: 지지판
12: 휠하우스 20: 제1모터
21: 제1구동축 30: 스티어링 칼럼
31: 핀구멍 32: 제1스러스트 베어링
40: 틸트 스티어링 41: 축핀
50: 틸트 드라이브 51: 틸트 레버
60: 제2모터 61: 제2구동축
62: 제2스러스트 베어링 70: 로터
80: 회전익 81: 제3모터
90: 컨트롤 유닛 100: 무선통신모듈
110: 전원모듈 120: 휠

Claims

내부의 하부에 상하로 분할하는 지지판(11)이 형성된 중공형 하우징(10);
상기 하우징(10) 내의 중심축 선상 중 상기 지지판(11)의 아래쪽에 장착되고, 제1구동축(21)의 끝부분이 하측으로 돌출되어 회전력을 발생시키는 제1모터(20);
상기 하우징(10) 내의 중심축 선상 중 상기 지지판(11) 위쪽에 회전 가능하게 내장된 중공형 스티어링 칼럼(30);
상기 스티어링 칼럼(30)의 상부에 수평축 선상의 양단이 축핀(41)에 의해 지지되고, 상기 축핀(41)을 중심으로 하여 상하 방향으로 회전 가능한 틸트 스티어링(40);
상기 스티어링 칼럼(30)의 중공 내에 장착되고, 상기 틸트 스티어링(40)을 연결하는 틸트 레버(51)를 상하로 움직여서 상기 틸트 스티어링(40)의 기울임 각도를 조절하는 틸트 드라이브(50);
상기 하우징(10) 내의 중심축 선상 중 상기 스티어링 칼럼(30)의 위쪽에 장착되고, 제2구동축(61)의 끝부분이 상측으로 돌출되어 회전력을 발생시키는 제2모터(60);
상기 제2모터(60)의 제2구동축(61) 끝부분에 고정되어 추력을 발생시키는 로터(70);
상기 로터(70)의 사방에 장치되고, 제3모터(81)의 개별 구동에 의해 각 중심축을 중심으로 회전하여 양력을 발생시키는 다수의 회전익(80);
상기 하우징(10)에 내장되고, 상기 제1 내지 제3모터(20)(60)(81)와 상기 틸트 드라이브(50)의 작동을 제어하여 원하는 위치나 방향으로 움직임을 자유로이 바꾸고 조종하는 컨트롤 유닛(90);
상기 컨트롤 유닛(90)에 원격조종기(스마트 기기)의 무선 신호를 수신하여 전달하는 무선통신모듈(100); 및
상기 하우징(10)의 하부에 내장되고, 상기 컨트롤 유닛(90)에 전원을 공급하는 전원모듈(110);
을 포함하는 것을 특징으로 하는 공중부양형 스마트 팽이.
제1항에 있어서,
상기 스티어링 칼럼(30)의 회전 중심축은, 상기 하우징(10)의 중심축 선상에 위치되고, 상기 스티어링 칼럼(30)의 회전 중심축에 그 축방향 하중을 지지하면서 회전시키고 상기 스티어링 칼럼(30)을 하우징(10) 내의 일정한 위치에 고정시키는 제1스러스트 베어링(32)이 설치되고, 상기 스티어링 칼럼(30)의 위쪽에 상기 제2모터(60)의 축방향 하중을 지지하면서 회전시키고, 상기 제2모터(60)를 상기 하우징(10) 내의 일정한 위치에 고정시키는 제2스러스트 베어링(62)이 설치된 것을 특징으로 하는 공중부양형 스마트 팽이.
제1항에 있어서,
상기 하우징(10)의 하부에 일부분이 노출된 채로 장착된 적어도 3개 이상의 휠(120);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공중부양형 스마트 팽이.