KR20220099603A - Battery Moudle Replacement Device and Method for Drone, and Drone therewith - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 드론용 배터리 모듈 교체 장치 및 방법으로서, 더욱 상세하게는 비행중 무정전으로 배터리 모듈을 교체할 수 있는 드론용 배터리 모듈 교체 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for replacing a battery module for a drone, and more particularly, to an apparatus and method for replacing a battery module for a drone capable of replacing a battery module without power failure during flight.
드론(Drone)은 조종자가 탑승하지 않은 상태로 항행할 수 있는 비행체로, 자동 또는 원격 조종으로 비행하며 일회용 또는 재사용할 수 있는 동력 비행체를 의미한다. 종래에는 이와 같은 비행체를 공중무인이동체(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)라고 지칭했으나, 근래에는 주로 드론이라는 용어로 사용된다. A drone is an aircraft that can navigate without a pilot on board, and it means a powered vehicle that can be used for single use or reuse while flying automatically or remotely. Conventionally, such a vehicle was referred to as an unmanned aerial vehicle (UAV), but in recent years it is mainly used as a term drone.
드론은 크게 용도에 따라 군수용과 민간용으로 분류할 수 있고, 초창기 군수분야에서는 표적기 및 정찰용도로 활용되었으나, 근래에는 항공과 정보통신 융합기술 특성을 바탕으로 다양한 민간 분야로 발전되고 있다. Drones can be broadly classified into military and civilian use according to their use. In the early days of military use, drones were used for target aircraft and reconnaissance purposes, but in recent years, they are being developed into various civilian fields based on the characteristics of aviation and information and communication convergence technology.
드론은 최근 들어 다양한 종류가 개발되어 출시되고 있고, 군용 또는 민간용으로 인명구조, 감시정찰, 화물운송 등의 특정 작업을 수행할 수 있다. 이러한 드론은 그 특성에 맞추어 다양한 동력원을 이용하여 기동된다.Recently, various types of drones have been developed and released, and they can perform specific tasks such as lifesaving, surveillance and reconnaissance, and cargo transportation for military or civilian use. These drones are operated using various power sources according to their characteristics.
종래에는 배터리 부족상태의 드론이 일정 장소로 복귀를 하여 배터리를 교체하거나 충전하는 방식의 경우, 드론이 일정 장소로 복귀하는 번거로움과 임무 수행을 중단해야 하는 비효율성이 수반된다. 사용자가 배터리를 교체하는 경우에도 일일이 분해하여 제거하므로 많은 시간이 소요된다.Conventionally, in the case of a method in which a drone in a low battery state returns to a certain place to replace or charge the battery, the inconvenience of returning the drone to a certain place and inefficiency of having to stop performing a mission are accompanied. Even when the user replaces the battery, it takes a lot of time because it is disassembled and removed one by one.
전원 공급의 방식 및 배터리를 교체하는데 있어서 복잡하고 교체 프로세스가 많아 배터리를 교체함에 있어 많은 장치들이 내재되어 비행시간이 단축을 초래한다. 뿐만 아니라, 전원 공급부가 외부에 노출되어 기상 환경등에 취약하며, 드론의 비행중 배터리 교체 시 기계식 방식은 교체 시간 및 비행의 안정성, 전원 공급 유지 등의 어려움이 있다.In the method of supplying power and replacing the battery, it is complicated and there are many replacement processes, so many devices are embedded in replacing the battery, resulting in shortening of the flight time. In addition, the power supply is exposed to the outside and is vulnerable to weather conditions, and the mechanical method has difficulties in replacement time, stability of flight, and maintenance of power supply when replacing the battery during flight of the drone.
본 발명은 비점접 투항형 무정전 방식으로 비행 체공중에도 특별한 외부 젼력 공급 없이 고속으로 배터리를 교체할 수 있는 드론용 배터리 모듈 교체 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for replacing a battery module for a drone that can replace batteries at high speed without special external power supply during flight in a non-contact surrender type uninterruptible manner.
또한, 본 발명은 배터리 교체 배출시 전압 검출 센서를 활용하여 낙하산을 전개시켜 낙하 배터리로 인한 재산 및 인명에 피해방지 및 충격에 따른 폭발사고 없이 지상에 안전하게 안착시킬 수 있는 드론용 배터리 모듈 교체 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.In addition, the present invention is a battery module replacement device for drones that can be safely seated on the ground without an explosion accident due to impact and preventing damage to property and human life due to a falling battery by deploying a parachute using a voltage detection sensor when replacing a battery and The purpose is to provide a method.
본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치는 배터리 모듈의 교체를 위해 상부에서 하부로 관통하는 관통홀을 구비하고, 상기 관통홀 내측면에는 상기 배터리 모듈과 접촉하는 복수의 돌출부를 구비한 몸체부; 배터리 모듈 교체 시 공급 드론과 수용 드론 간의 도킹을 위한 진입거리 및 위치를 보정하고, 상기 공급 드론 및 상기 수용 드론 간의 비접점 도킹이 완료되면 레이저 통신 모드로 전환하는 레이저 통신부; 상기 공급 드론이 배터리 모듈 투하시 상기 배터리 모듈의 투하속도를 감지하여 전송하고, 상기 수용 드론에 기 장착된 배터리 모듈에 대한 고정 해제신호를 전송하는 투하속도 감지부; 상기 공급 드론에서 투하된 교체용 배터리 모듈을 고정 장착하고, 기 장착된 배터리 모듈 교체 시 제어신호에 따라 상기 장착된 배터리 모듈의 고정을 해제하여 투하는 배터리 장착부; 및 상기 진입거리 및 위치 보정 정보에 따라 상기 공급 드론에게 상기 배터리 모듈을 투하 요청 신호를 보내도록 상기 레이저 통신부를 제어하는 통신부 제어신호 및 상기 투하속도 감지부의 상기 고정 해제신호에 따라 상기 배터리 장착부가 상기 기 장착된 배터리 모듈을 투하하도록 제어하는 해제 제어신호를 출력하는 교체 제어부를 포함한다. A battery module replacement device for a drone according to an embodiment of the present invention includes a through hole penetrating from the top to the bottom for replacement of the battery module, and a plurality of protrusions in contact with the battery module are provided on the inner surface of the through hole. one body; a laser communication unit that corrects the entry distance and location for docking between the supply drone and the receiving drone when replacing the battery module, and switches to a laser communication mode when the non-contact docking between the supply drone and the receiving drone is completed; a delivery speed detection unit for detecting and transmitting the delivery speed of the battery module when the supply drone releases the battery module, and for transmitting a fix release signal for the battery module already mounted on the receiving drone; a battery mounting unit that fixedly mounts a replacement battery module dropped from the supply drone and releases the fixed battery module according to a control signal when replacing the already mounted battery module; and a communication unit control signal for controlling the laser communication unit to send a drop request signal for the battery module to the supply drone according to the entry distance and position correction information, and the battery mounting unit according to the release signal of the release speed sensing unit. It includes a replacement control unit for outputting a release control signal for controlling to drop the pre-installed battery module.
일실시 예로서, 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치는상기 공급 드론에서 투하된 배터리 모듈를 수용할 때 상기 투하된 배터리 모듈이 상기 수용 드론에 충격을 주는 것을 완화시키는 충격완화부를 더 포함하는 것이 가능하다. As an embodiment, the battery module replacement device for a drone according to an embodiment of the present invention includes a shock mitigating unit that mitigates the impact of the dropped battery module to the receiving drone when receiving the battery module dropped from the supply drone It is possible to include more.
일실시 예로서, 상기 레이저 통신부는 상기 비접점 도킹 완료시 상기 교체 제어부로 상기 공급 드론 및 상기 수용 드론이 상기 배터리 모듈 교체 과정을 개시하도록 요청하는 것이 가능하다. As an embodiment, the laser communication unit may request the replacement control unit to initiate the battery module replacement process by the supply drone and the receiving drone when the non-contact docking is completed.
일실시 예로서, 상기 교체 제어부는 상기 투하된 배터리 모듈과 상기 기장착된 배터리 모듈이 상호 충돌없이 적어도 하나의 배터리 모듈이 상기 배터리 모듈 교체 장치 내에서 상기 수용 드론에 전원을 공급하면서 상기 기장착된 배터리 모듈의 배출을 제어하는 것이 가능하다. As an embodiment, the replacement control unit is configured to supply power to the receiving drone in the battery module replacement device without colliding between the dropped battery module and the pre-mounted battery module while supplying power to the receiving drone. It is possible to control the discharge of the battery module.
일실시 예로서, 상기 교체 제어부는 상기 투하속도 감지부에서 감지한 상기 투하된 배터리 모듈의 투하 속도에 기초하여 상기 기장착된 배터리 모듈의 배출을 제어하는 것이 가능하다. As an embodiment, the replacement control unit may control the discharge of the pre-installed battery module based on the release speed of the dropped battery module detected by the delivery speed detection unit.
일실시 예로서, 상기 투하된 배터리 모듈 및 상기 기 장착된 배터리 모듈은 상기 배터리 모듈 교체 장치 내에서 슬라이드 방식으로 상기 몸체부의 복수의 돌출부와 접점을 유지하여 상기 수용 드론에 전원을 공급하는 것이 가능하다. As an embodiment, the dropped battery module and the pre-mounted battery module maintain contact with a plurality of protrusions of the body portion in a slide manner in the battery module replacement device to supply power to the receiving drone. .
일실시 예로서, 상기 배터리 모듈은 투하 시 상기 배터리 교체 장치에 삽입이 용이하도록 투하 방향에 수직 방향의 단면적에 있어서 상부 단면적이 하부 단면적 보다 크고, 수직 방향에서 상기 배터리 모듈의 상단면이 하단면을 포함하도록 형성되는 것이 가능하다. In one embodiment, the battery module has an upper cross-sectional area larger than a lower cross-sectional area in a cross-sectional area in a direction perpendicular to the dropping direction so as to be easily inserted into the battery replacement device during dropping, and the upper end surface of the battery module in the vertical direction has a lower end surface It is possible to be formed to include.
일실시 예로서, 상기 교체 제어부는 상기 수용 드론의 비행 제어부가 상기 배터리 모듈의 삽입 및 배출로 인하여 무게 감소 및 증가에 따른 상기 수용 드론을 제할 수 있도록 상기 투하된 배터리의 투하 속도 및 삽입 여부를 제공하는 것이 가능하다. As an embodiment, the replacement control unit provides the dropping speed and insertion of the dropped battery so that the flight control unit of the receiving drone can remove the receiving drone according to the weight reduction and increase due to the insertion and discharge of the battery module. it is possible to do
일실시 예로서, 상기 투하속도 감지부는 상기 몸체부의 상부의 외면에서 상면보다 돌출되게 형성된 감지센서를 구비하고, 상기 감지센서는 상기 투하된 배터리 모듈이 상기 배터리 교체 장치에 삽입되는 것을 감지하는 것이 가능하다.In one embodiment, the delivery speed detection unit includes a detection sensor formed to protrude from the upper surface of the upper portion of the body, the detection sensor is capable of detecting that the dropped battery module is inserted into the battery replacement device do.
본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 방법은, 배터리 모듈 교체 인지시 공급 드론과 수용 드론 간의 도킹 요청 및 비행 제어신호를 전송하는 단계; 레이저 통신으로 상기 공급 드론과 상기 수용 드론 간의 도킹을 위한 진입 거리 및 위치를 보정하고, 레이저 도킹 확인 시 상기 수용 드론에서 상기 공급 드론으로 레이저 통신으로 배터리 모듈 교체를 위한 교체용 배터리 모듈의 투하를 요청하는 단계; 상기 투하 요청에 따라 투하된 배터리 모듈의 투하 여부 및 투하속도를 감지하여, 배터리 모듈의 투하가 인지되고 투하속도가 정상인 경우 상기 감지된 투하속도에 기초하여 기 장착된 배터리 모듈을 분리하여 배출하는 단계; 상기 기 장착된 배터리 모듈의 배출로 인하여 상기 수용 드론이 감소한 무게에 맞추어 비행을 하도록 무게 감소 비행제어를 하는 단계; 및 상기 투하된 배터리 모듈을 상기 수용 드론의 배터리 교체 장치에 고정 장착하는 단계;를 포함한다.A method of replacing a battery module for a drone according to an embodiment of the present invention includes: transmitting a docking request and a flight control signal between a supply drone and a receiving drone upon recognizing the battery module replacement; Correct the entry distance and location for docking between the supply drone and the receiving drone through laser communication, and request dropping of a replacement battery module for battery module replacement by laser communication from the receiving drone to the supply drone when confirming the laser docking to do; Detecting whether the battery module is dropped according to the drop request and the delivery speed, and when the drop of the battery module is recognized and the delivery speed is normal, separating and discharging the pre-loaded battery module based on the sensed delivery speed ; performing weight reduction flight control so that the receiving drone can fly according to the reduced weight due to the discharge of the pre-installed battery module; and fixing the dropped battery module to the battery replacement device of the receiving drone.
일실시 예로서, 상기 배터리 모듈을 분리하여 배출하는 단계는 상기 투하된 배터리 모듈과 상기 기장착된 배터리 모듈이 상호 충돌없이 적어도 하나의 배터리 모듈이 상기 배터리 모듈 교체 장치 내에서 상기 수용 드론에 전원을 공급하면서 상기 기장착된 배터리 모듈의 배출을 제어하는 것이 가능하다. As an embodiment, in the step of discharging and separating the battery module, at least one battery module supplies power to the receiving drone in the battery module replacement device without mutual collision between the dropped battery module and the pre-loaded battery module. It is possible to control the discharge of the preloaded battery module while supplying.
일실시 예로서, 상기 배터리 모듈을 분리하여 배출하는 단계는, 상기 투하된 배터리 모듈 및 상기 기 장착된 배터리 모듈은 상기 배터리 모듈 교체 장치 내에서 슬라이드 방식으로 상기 수용 드론에 전원을 공급하는 것이 가능하다.As an embodiment, the step of discharging the battery module may include supplying power to the receiving drone in a slide manner in which the dropped battery module and the pre-loaded battery module are in the battery module replacement device. .
본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치 및 방법은 비점접 투항형 무정전 방식을 활용하여 고속의 배터리 교체 및 배터리의 교체중에도 전압의 특별한 외부 공급 없이 내부적인 모듈에 의해 비행 체공을 유지할 수 있는 효과가 있다. The device and method for replacing a battery module for a drone according to an embodiment of the present invention utilize a non-contact surrender type uninterruptible method to maintain flight airspeed by an internal module without a special external supply of voltage even during high-speed battery replacement and battery replacement. can have an effect.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치 및 방법은 전력이 소모되어 배출된 배터리는 재산 및 인명의 피해를 방지하기 위해 전압 검출 센서를 활용하여 전압 공급이 안됨을 인식 할 때 낙하산을 전개하여 재산 및 인명에 피해를 방지하고, 배터리의 충격에 따른 폭발사고 없이 지상에 안전하게 안착시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the battery module replacement apparatus and method for a drone according to an embodiment of the present invention uses a voltage detection sensor to prevent damage to property and human life when power is consumed and the discharged battery recognizes that voltage is not supplied. It has the effect of preventing damage to property and human life by deploying a parachute, and can safely land on the ground without an explosion accident due to the impact of the battery.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치의 개략도이다.
도 2는 도1의 드론용 배터리 모듈 교체 장치와 드론 제어 모듈 간의 제어신호 관계를 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 방법의 순서도이다.
도 4는 및 도 5는 도 1의 드론용 배터리 모듈 교체 장치를 장착한 수용 드론의 도킹시부터 투하된 배터리 모듈의 고정까지의 순서를 도시한 것이다.
도 6(A)는 배터리 모듈의 외관을 도시한 것이고, 6(B)는 도 1의 드론용 배터리 교체 장치의 몸체부 외관을 도시한 것이다.
도 7(A)는 공급 드론 및 수용 드린이 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치 및 방법으로 배터리 모듈을 교체하는 과정을 도시한 것이고, 7(B)는 도 1의 드론용 배터리 교체 장치에서 투하 배터리 모듈과 기 장착 배터리 모듈이 교체되는 과정의 개념도이다.
도 8(A)는 레이저 통신부의 레이저 통신을 위한 송수신기의 일실시예에 따른 배열도이고, 8(B)는 공급 드론과 수용 드론 간 레이저 통신에 대한 개념도이다.
도 9(A) 및 9(C)는 도 1의 드론용 배터리 모듈 교체 장치의 슬라이드 방식의 몸체부에 대한 일실시예와 평면도이고, 9(B) 및 9(D)는 스프링/베어링 방식의 몸체부에 대한 일실시예와 평면도이다.
도 10(A) 및 10(B)는 각각 도 9(A)의 슬라이드 방식의 몸체부 및 도 9(B)스프링/베어링 방식의 몸체부의 상단에 설치된 투하속도 통신부를 도시한 것이다.
도 11(A) 및 11(B)는 각각 배터리 모듈의 평면도가 8각형 및 4각형인 예를 도시한 것이고, 11(C) 및 11(D)는 각각 배터리 모듈의 측면도의 하단부가 반구형 및 삼각형인 예를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치에 적용되는 배터리 모듈의 개략도이다.
도 13(A) 및 13(B)는 각각 도 12의 배터리 모듈의 낙하산 개시전 및 전개후의 개략도이다.
도 14는 도 12의 배터리 모듈이 낙하할때 낙하산을 전개하는 순서도이다.1 is a schematic diagram of a battery module replacement device for a drone according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a control signal relationship between the battery module replacement device for a drone of FIG. 1 and a drone control module.
3 is a flowchart of a method for replacing a battery module for a drone according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 show a sequence from the docking of the receiving drone equipped with the battery module replacement device for the drone of FIG. 1 to the fixing of the dropped battery module.
Figure 6 (A) shows the exterior of the battery module, 6 (B) shows the exterior of the body of the battery replacement device for the drone of Figure 1 .
7 (A) is a diagram illustrating a process in which the supply drone and the receiving drone replace the battery module with the battery module replacement apparatus and method for the drone according to an embodiment of the present invention, and 7 (B) is the drone of FIG. 1 It is a conceptual diagram of a process in which the dropped battery module and the preloaded battery module are replaced in the battery replacement device.
8(A) is an arrangement diagram of a transceiver for laser communication of a laser communication unit according to an embodiment, and 8(B) is a conceptual diagram for laser communication between a supply drone and a receiving drone.
Figures 9 (A) and 9 (C) are one embodiment and a plan view of the body part of the slide method of the battery module replacement device for the drone of Figure 1, 9 (B) and 9 (D) of the spring / bearing method An embodiment and a plan view of the body part.
Figures 10 (A) and 10 (B) show the release speed communication unit installed on the upper end of the body of the slide type of Fig. 9 (A) and Fig. 9 (B) of the spring/bearing type, respectively.
11(A) and 11(B) show examples in which the top views of the battery module are octagonal and quadrangular, respectively, and 11(C) and 11(D) are hemispherical and triangular at the lower end of the side view of the battery module, respectively. An example is shown.
12 is a schematic diagram of a battery module applied to an apparatus for replacing a battery module for a drone according to an embodiment of the present invention.
13(A) and 13(B) are schematic views of the battery module of FIG. 12 before and after parachute deployment, respectively.
14 is a flowchart of deploying a parachute when the battery module of FIG. 12 falls.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments published below, but may be implemented in various different forms, and only these embodiments allow the publication of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.
본 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.In the present specification, terms such as “first” and “second” are for distinguishing one component from other components, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first component may be termed a second component, and similarly, a second component may also be termed a first component.
본 명세서에서 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In the present specification, identification symbols (eg, a, b, c, etc.) in each step are used for convenience of description, and identification symbols do not describe the order of each step, and each step is clearly Unless a specific order is specified, the order may differ from the specified order. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
본 명세서에서, “가진다”, “가질 수 있다”, “포함한다” 또는 “포함할 수 있다”등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In this specification, expressions such as “have”, “may have”, “include” or “may include” indicate the existence of a corresponding feature (eg, a numerical value, function, operation, or component such as a part). and does not exclude the presence of additional features.
또한, 본 명세서에 기재된 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어,마이크로코드, 회로, 데이터 구조들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다.In addition, the term '~ unit' as used herein means software or a hardware component such as a field-programmable gate array (FPGA) or ASIC, and '~ unit' performs certain roles. However, '-part' is not limited to software or hardware. '~unit' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to refresh one or more processors. Thus, as an example, '~' denotes components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data structures and variables. The functions provided in the components and '~ units' may be combined into a smaller number of components and '~ units' or further separated into additional components and '~ units'.
이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치 및 방법을 관련된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for replacing a battery module for a drone according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to related drawings.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치의 개략도이고, 도 2는 도1의 드론용 배터리 모듈 교체 장치와 드론 제어 모듈 간의 제어신호 관계를 도시한 개략도이다. 1 is a schematic diagram of an apparatus for replacing a battery module for a drone according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a control signal relationship between the battery module replacement apparatus for a drone of FIG. 1 and a drone control module.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 방법의 순서도이고, 도 4는 및 도 5는 도 1의 드론용 배터리 모듈 교체 장치를 장착한 수용 드론의 도킹시부터 투하된 배터리 모듈의 고정까지의 순서를 도시한 것이다. 3 is a flowchart of a battery module replacement method for a drone according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 4 and 5 are the battery module dropped from the docking of the receiving drone equipped with the battery module replacement device for the drone of FIG. The sequence up to the fixation is shown.
도 6(A)는 배터리 모듈의 외관을 도시한 것이고, 6(B)는 도 1의 드론용 배터리 교체 장치의 몸체부 외관을 도시한 것이다. 도 7(A)는 공급 드론 및 수용 드린이 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치 및 방법으로 배터리 모듈을 교체하는 과정을 도시한 것이고, 7(B)는 도 1의 드론용 배터리 교체 장치에서 투하 배터리 모듈과 기 장착 배터리 모듈이 교체되는 과정의 개념도이다. FIG. 6(A) shows the exterior of the battery module, and FIG. 6(B) shows the exterior of the body of the battery replacement device for the drone of FIG. 1 . Figure 7 (A) shows a process in which the supply drone and the accommodation drone replace the battery module with the battery module replacement apparatus and method for a drone according to an embodiment of the present invention, and Figure 7 (B) is for the drone of Figure 1 It is a conceptual diagram of a process in which the dropped battery module and the preloaded battery module are replaced in the battery replacement device.
도 8(A)는 레이저 통신부의 레이저 통신을 위한 송수신기의 일실시예에 따른 배열도이고, 8(B)는 공급 드론과 수용 드론 간 레이저 통신에 대한 개념도이다. 도 9(A) 및 9(C)는 도 1의 드론용 배터리 모듈 교체 장치의 슬라이드 방식의 몸체부에 대한 일실시예와 평면도이고, 9(B) 및 9(D)는 스프링/베어링 방식의 몸체부에 대한 일실시예와 평면도이다. 도 10(A) 및 10(B)는 각각 도 9(A)의 슬라이드 방식의 몸체부 및 도 9(B)스프링/베어링 방식의 몸체부의 상단에 설치된 투하속도 통신부를 도시한 것이다. 8(A) is an arrangement diagram of a transceiver for laser communication of a laser communication unit according to an embodiment, and 8(B) is a conceptual diagram for laser communication between a supply drone and a receiving drone. Figures 9 (A) and 9 (C) are one embodiment and a plan view of the body part of the slide method of the battery module replacement device for the drone of Figure 1, 9 (B) and 9 (D) of the spring / bearing method It is an embodiment and a plan view of the body part. Figures 10 (A) and 10 (B) show the release speed communication unit installed on the upper end of the body of the slide type of Fig. 9 (A) and Fig. 9 (B) of the spring/bearing type, respectively.
도 11(A) 및 11(B)는 각각 배터리 모듈의 평면도가 8각형 및 4각형인 예를 도시한 것이고, 11(C) 및 11(D)는 각각 배터리 모듈의 측면도의 하단부가 반구형 및 삼각형인 예를 도시한 것이다. 11(A) and 11(B) show examples in which the top views of the battery module are octagonal and quadrangular, respectively, and 11(C) and 11(D) are hemispherical and triangular at the lower end of the side view of the battery module, respectively. An example is shown.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치에 적용되는 배터리 모듈의 개략도이다. 도 13(A) 및 13(B)는 각각 도 12의 배터리 모듈의 낙하산 개시전 및 전개후의 개략도이다. 도 14는 도 12의 배터리 모듈이 낙하할때 낙하산을 전개하는 순서도이다. 12 is a schematic diagram of a battery module applied to an apparatus for replacing a battery module for a drone according to an embodiment of the present invention. 13(A) and 13(B) are schematic views of the battery module of FIG. 12 before and after parachute deployment, respectively. 14 is a flowchart of deploying a parachute when the battery module of FIG. 12 falls.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 장치(100)는 레이저 통신부(110), 투하속도 감지부(120), 배터리 장착부(130), 교체 제어부(150), 몸체부(160)를 포함하고, 충격완화부(140)를 더 포함하는 것도 가능하다. 1 and 2, the battery
도 6에 도시된 바와 같이, 몸체부(160)는 배터리 모듈(300)의 교체를 위해 상부에서 하부로 관통하는 관통홀(162)을 구비하고, 관통홀 내측면에는 배터리 모듈(300)과 접촉하는 복수의 돌출부(161)를 구비한다. 배터리 모듈(300)도 몸체부 내측면의 복수의 돌출부(161)와 접하는 외측면의 위치에 형성된 복수의 돌출부(311)를 구비하고 있다. As shown in FIG. 6 , the
레이저 통신부(110)는 배터리 모듈(300) 교체 시 공급 드론(10a)과 수용 드론(10b) 간의 도킹을 위한 진입거리 및 위치를 보정하고, 공급 드론(10a) 및 수용 드론(10b) 간의 비접점 도킹이 완료되면 레이저 통신 모드로 전환하는 것이 가능하다. The
배터리 모듈(300)을 공급하는 공급 드론(300a) 또는 수신하는 수용 드론(300b)은 모두 동일한 내부 구성을 가질 수 있다. 또한 배터리 모듈을 공급하는 공급 드론(300a)의 경우 내부 배터리 모듈이 1개가 아닌 n개를 보유할 수 있다. The
투하속도 감지부(120)는 공급 드론(10a)이 배터리 모듈(300) 투하시 배터리 모듈의 투하속도를 감지하여 전송하고, 수용 드론(10b)에 기 장착된 배터리 모듈(300b)에 대한 고정 해제신호를 전송한다.The delivery
배터리 장착부(130)는 공급 드론(10a)에서 투하된 교체용 배터리 모듈(300a)을 고정 장착하고, 기 장착된 배터리 모듈(300b) 교체 시 제어신호에 따라 장착된 배터리 모듈(300b)의 고정을 해제하여 배출한다. The
교체 제어부(150)는 상기 진입거리 및 위치 보정 정보에 따라 공급 드론(10a)에게 배터리 모듈(300)을 투하 요청 신호를 보내도록 레이저 통신부(110)를 제어하는 통신부 제어신호 및 투하속도 감지부(120)의 상기 고정 해제신호에 따라 배터리 장착부(130)가 기 장착된 배터리 모듈(300b)을 배출하도록 제어하는 해제 제어신호를 출력한다. The
드론용 배터리 모듈 교체 장치(100)는 공급 드론(10a)에서 투하된 배터리 모듈(300a))를 수용할 때 투하된 배터리 모듈(300a)이 수용 드론(10b)에 충격을 주는 것을 완화시키는 충격완화부(140)를 더 포함하는 것이 가능하다. The battery module replacement device for
레이저 통신부(110)는 상기 비접점 도킹 완료시 상기 교체 제어부로 상기 공급 드론 및 상기 수용 드론이 상기 배터리 모듈 교체 과정을 개시하도록 요청하는 것이 가능하다. The
교체 제어부(150)는 투하된 배터리 모듈(300a)과 기장착된 배터리 모듈(300b)이 상호 충돌없이 적어도 하나의 배터리 모듈이 배터리 모듈 교체 장치(100) 내에서 수용 드론(10b)에 전원을 공급하면서 기장착된 배터리 모듈(300b)의 배출을 제어하는 것이 가능하다. The
교체 제어부(150)는 투하속도 감지()부에서 감지한 투하된 배터리 모듈(300a)의 투하 속도에 기초하여 기장착된 배터리 모듈(300b)의 배출을 제어하는 것이 가능하다. The
투하된 배터리 모듈(300a) 및 기 장착된 배터리 모듈(300b)은 배터리 모듈 교체 장치(100) 내에서 슬라이드 방식으로 몸체부(160)의 복수의 돌출부(161)와 접점을 유지하여 수용 드론(10b)에 전원을 공급하는 것이 가능하다. The dropped
배터리 모듈(300)은 투하 시 상기 배터리 교체 장치에 삽입이 용이하도록 투하 방향에 수직 방향의 단면적에 있어서 상부 단면적이 하부 단면적 보다 크고, 수직 방향에서 배터리 모듈(300)의 상단면이 하단면을 포함하도록 형성되는 것이 가능하다. The
드론 제어 모듈(200)은 배터리 모듈(300)의 교체로 인하여 수용 드론(10b)의 무게가 감소하거나 증가하는 등의 무게 변화가 발생하고 이 경우 수용 드론(10b)이무게 변화에도 불구하고 안정적으로 비행을 수행할 수 있도록 비행제어를 수행한다. In the
교체 제어부(150)는 수용 드론(10b)의 비행 제어부(200)가 배터리 모듈(300)의 삽입 및 배출로 인하여 무게 감소 및 증가에 따른 수용 드론(10b)을 제할 수 있도록 투하된 배터리 모듈(300a)의 투하 속도 및 삽입 여부를 제공하는 것이 가능하다. The
투하속도 감지부(120)는 몸체부(160)의 상부의 외면에서 상면보다 돌출되게 형성된 감지센서(121)를 구비하고, 감지센서(121)는 투하된 배터리 모듈(300a)이 배터리 교체 장치(100)에 삽입되는 것을 감지하는 것이 가능하다. The drop
본 발명의 일실시예에 따른 드론용 배터리 모듈 교체 방법은, 배터리 모듈 교체 인지시 공급 드론과 수용 드론 간의 도킹 요청 및 비행 제어신호를 전송하고(S110), 레이저 통신으로 상기 공급 드론과 상기 수용 드론 간의 도킹을 위한 진입 거리 및 위치를 보정하고, 레이저 도킹 확인 시 상기 수용 드론에서 상기 공급 드론으로 레이저 통신으로 배터리 모듈 교체를 위한 교체용 배터리 모듈의 투하를 요청한다.(S120) The method for replacing a battery module for a drone according to an embodiment of the present invention transmits a docking request and a flight control signal between the supply drone and the receiving drone when the battery module replacement is recognized (S110), and the supply drone and the receiving drone through laser communication Corrects the entry distance and location for docking between the two, and requests the drop of a replacement battery module for battery module replacement through laser communication from the receiving drone to the supply drone when the laser docking is confirmed. (S120)
상기 투하 요청에 따라 투하된 배터리 모듈의 투하 여부 및 투하속도를 감지하여, 배터리 모듈의 투하가 인지되고 투하속도가 정상인 경우 상기 감지된 투하속도에 기초하여 기 장착된 배터리 모듈을 분리하여 배출한다.(S130~140) 배터리 모듈의 투하속도가 정상이 아닌 경우 배터리 모듈 교체를 위한 교체용 배터리 모듈의 투하를 재요청한다.Detects whether the battery module is dropped according to the drop request and the delivery speed, and when the drop of the battery module is recognized and the delivery speed is normal, the pre-loaded battery module is separated and discharged based on the sensed delivery speed. (S130~140) If the delivery speed of the battery module is not normal, the delivery of the replacement battery module for replacing the battery module is requested again.
상기 기 장착된 배터리 모듈의 배출로 인하여 상기 수용 드론이 감소한 무게에 맞추어 비행을 하도록 무게 감소 비행제어를 하고(S150) 상기 투하된 배터리 모듈을 상기 수용 드론의 배터리 교체 장치에 고정 장착하고(S180), 수용 드론(10b)에 정상적으로 전원을 공급하는 지 판단한다.(S190)Weight reduction flight control is performed so that the receiving drone can fly according to the reduced weight due to the discharge of the pre-installed battery module (S150), and the dropped battery module is fixedly mounted to the battery replacement device of the receiving drone (S180) , it is determined whether power is normally supplied to the receiving
공급 드론(10a) 및 수용 드론(10b)은 각각 배터리 교체 장치(100), 드론 제어 모듈(200)및 배터리 모듈(300)을 구비하고 있다. 공급 드론(10a)에서 배터리 모듈(300)을 투하하면, 수용 드론(10b)은 이를 감지하여 배터리 모듈(300)를 배출하며, 배터리 교체 장치(100) 내에서 완전 배출때까지 슬라이드 방식의 접점 유지를 통해 전원을 정상적으로 공급받는다.The
도 7 내지 도 10을 참조하면, 투하된 배터리 모듈(300a) 또한 슬라이드방식의 접점 유지를 통해 진입하며, 기 장착된 배터리 모듈(300b)이 완전히 배출되더라도 진입 초기부터 접점 유지를 통해 전력을 공급받는다. 도 7(B)에는 배터리 모듈 교체 시 상부의 투하된 배터리 모듈(300a)과 하부의 배출된 배터리모듈(300b)의 구성을 나타낸다. 7 to 10 , the dropped
진입 감지 및 속도 센서의 계산에 의해 상부 배터리 모듈(300a)이 진입과 동시에 하부 배터리 모듈(300b)을 배출하며, 둘간의 접촉을 방지하기위해 속도 계산으로 진입시간을 계산한다.The
이때 투하된 배터리 모듈(300a)과 배출된 배터리 모듈(300b) 둘중 한 개는 반드시 배터리 교체 장치(100) 내에 존재하여 슬라이드 방식의 접점 유지를 통해 전력을 수용 드론(10b)에 제공해야한다.At this time, one of the dropped
도 6(A)는 투하형 배터리 모듈(300)의 외형을 나타낸다. 투하형 배터리 모듈(300)의 외측 4면에 각각 (+) 측 및 (-)측 전류의 금속 접점부(311)가 돌출되어 있다.6 (A) shows the external appearance of the drop-type battery module (300).
도 6(B)는 배터리 교체 장치(100)의 몸체부(160) 내측으로 배터리 모듈(300)을 장착하는 개략도이며, 배터리 교체 장치 내측 4면에 각각 (+), (-) 전류의 금속 접점부(161)가 슬라이드 방식 또는 적절한 방식으로 돌출되어 있다.Figure 6 (B) is a schematic diagram of mounting the
도 11(A) 및 (B)에 도시된 바와 같이, 입면에서 본 모습으로 4각형 뿐만이 아닌 배터리의 투입 안착 및 원활한 배출을 위해 8각형 입면 형태로도 제작할 수 있다. 도 11(C) 및 (D)에 도시된 바와 같이, 배터리 모듈(300)은 측면이 다른 형태로 제작되어 투하 시 진입이 원할 하도록 제작가능하다.11(A) and (B), as seen from the elevation, it can be manufactured not only in a rectangular shape, but also in an octagonal elevation shape for the insertion, seating, and smooth discharge of batteries. 11 (C) and (D), as shown in (D), the
레이저 통신부(110)는 투하 드론(10a), 수요 드론(10b) 간 도킹을 위한 진입 거리 및 위치를 보정할 수 있다.(S) 또한 위치간 비접점 근접 도킹이 완료되면, 레이저 통신부(110)에 탑재된 레이저 센서는 tx,rx를 레이저 통신으로 전환하며, 교체 제어부(150)로 투하 드론(10a) 및 수용 드론(10b) 간 배터리 모듈(300)의 투하 요청 등을 수행하는 것이 가능하다. The
배터리 투하속도 감지부(120)는 투하 드론(10a)에서 투하된 배터리 모듈(300a)의 수용여부를 감지하여 배터리 교체 제어부(150)로 전송하며, 수용 드론(10b)의 기존 배터리 모듈을 투하할 수 있도록 배터리 장착부(130)가 기 장착된 배터리 모듈(300b)을 분리시킨다. 이와 동시에 투하된 배터리 모듈(300a)를 고정할 수 있다. The battery drop
충격완화부(130)는 투하된 배터리 모듈(300a)를 받을 때 충격을 완화 시키는 동작을 수행하고, 배터리 장착부(140)는 몸체부(160)에 들어오는 배터리 모듈(300a)를 받아들이는 장착부이다. The
투하 드론(10a)의 비행제어부는 교체 제어부(150) 간 도킹 신호에 따른 비행제어 및, 배터리 투하 감지에 따라 배출시 무게 감소 비행, 투입배터리 수신 시 무게 증가 비행을 수행할 수 있도록 한다.The flight control unit of the dropping
전원공급부(220)는 배터리 장착부(140)로부터 전원을 공급받아 수용 드론(10b)의 각 장치에 전원을 공급하는 역할을 수행한다.The
도 8(A)을 참조하면, 배터리 교체 장치(100)의 몸체부(160) 외측에 부착된 레이저 통신부(110)의 형태를 나타낸다. 여기서, TX는 레이저 송신기측을 도시한 것이고, RX는 레이저 수신측을 도시한 것이다. Referring to FIG. 8A , the shape of the
도 8(B)에 도시된 바와 같이, 배터리 공급체(투하 드론)는 상부에, 배터리 공급체(수용 드론)는 하부에 위치해 있을 시 RX, TX 신호를 주고 받는다. As shown in FIG. 8(B) , when the battery supply body (dropping drone) is located at the top and the battery supply body (accommodating drone) is located at the bottom, RX and TX signals are exchanged.
레이저 통신부(110)를 활용하여 비접점 도킹 간 드론간의 거리 및 비행제어를 할 수 있도록 배터리 교체 장치로(100)로 신호를 전송하며, 이는 드론 비행제어부(210)로 전달된다.A signal is transmitted to the
또한 도킹 시 tx,rx 통신을 활용하여 투하 요청 및 완료 통신을 전송하여 임무를 완수시킬 수 있다.In addition, when docking, it can utilize tx, rx communication to send drop request and completion communication to complete the mission.
속도감지센서(121)는 투하된 배터리(300a)가 몸체부(160)의 관통홀(162)의 상부로 진입시 이를 인지하고 교체 제어부(150)로 신호를 전송하여 배터리 배출, 비행제어를 할 수 있도록 한다. The
도 9(A)을 참조하면, 슬라이드 방식의 배터리 교체 장치(100)의 몸체부(160)의 외면과 내측으로 인접하게 형성된 내부 전원 공급 슬라이드(163)를 도시한 것이다. Referring to FIG. 9A , an internal
투하 배터리 모듈(300a)의 진입과 동시에 기 장착된 배터리 모듈(300b)의 배출을 수행해도 전원 공급의 접점의 유지되어 드론의 전원 공급 및 비행이 가능하다.Even if the discharge of the
도 9(B)을 참조하면, 스프링/베어링 방식의 배터리 교체 장치(100)의 몸체부(160)의 외면과 내측으로 인접하게 형성된 내부 전원 공급 스프링/베어링(163)를 도시한 것이다. 동작은 슬라이드 방식과 동일하며, 스프링/배어링의 개수는 n개로 가능하여 접점 영역을 넓게 할 수있다.Referring to FIG. 9B , it shows an internal power supply spring/
도 12 내지 도 14을 참조하면, 배터리 모듈(300)은 배터리(310), 배터리 보호회로(320), 출력저전압 감지센서(330) 및 낙하산 전개구동부(340)를 포함한다.12 to 14 , the
배터리(310)가 배터리 모듈(300)에서 완전하게 분리되면 배터리(310)는 배터리 모듈(300)로의 전원 공급이 완전히 차단된다.(S410) 저전압 감지센서(330)가 배터리 보호회로(320)에 의해 이와 같은 전원 공급 차단상태를 감지하고(S420), 이후 낙하산 전개 구동부(340))로 전개 명령을 수행한다(S430). When the
낙하산(400)은 도 13(A)의 형태처럼 배터리 모듈의 상부에 탑재되어 있다가 , 낙하산 전개 명령을 통해도 13(B)의 형태로 전개되어(S430), 지상에 안전하게 안착할 수 있다.(S440) The
110 : 레이저 통신부
120 : 투하속도 감지부
130 : 배터리 장착부
140 : 충격완화부
150 : 배터리 교체 제어부
160 : 몸체부
161 : 돌출부
200 : 드론 제어 모듈
210 : 드론 비행 제어부
220 : 전원공급부
300 : 배터리 모듈
310 : 배터리
400 : 낙하산110: laser communication unit
120: release speed sensing unit
130: battery mounting part
140: shock mitigation unit
150: battery replacement control unit
160: body part
161: protrusion
200: drone control module
210: drone flight control unit
220: power supply
300: battery module
310: battery
400 : parachute
Claims (13)
배터리 모듈 교체 시 공급 드론과 수용 드론 간의 도킹을 위한 진입거리 및 위치를 보정하고, 상기 공급 드론 및 상기 수용 드론 간의 비접점 도킹이 완료되면 레이저 통신 모드로 전환하는 레이저 통신부;
상기 공급 드론이 배터리 모듈 투하시 상기 배터리 모듈의 투하속도를 감지하여 전송하고, 상기 수용 드론에 기 장착된 배터리 모듈에 대한 고정 해제신호를 전송하는 투하속도 감지부;
상기 공급 드론에서 투하된 교체용 배터리 모듈을 고정 장착하고, 기 장착된 배터리 모듈 교체 시 제어신호에 따라 상기 장착된 배터리 모듈의 고정을 해제하여 투하는 배터리 장착부; 및
상기 진입거리 및 위치 보정 정보에 따라 상기 공급 드론에게 상기 배터리 모듈을 투하 요청 신호를 보내도록 상기 레이저 통신부를 제어하는 통신부 제어신호 및 상기 투하속도 감지부의 상기 고정 해제신호에 따라 상기 배터리 장착부가 상기 기 장착된 배터리 모듈을 투하하도록 제어하는 해제 제어신호를 출력하는 교체 제어부;
를 포함하는 드론용 배터리 모듈 교체 장치.a body portion having a through hole penetrating from the upper portion to the lower portion for replacement of the battery module, and having a plurality of protrusions in contact with the battery module on an inner surface of the through hole;
a laser communication unit that corrects the entry distance and location for docking between the supply drone and the receiving drone when replacing the battery module, and switches to a laser communication mode when the non-contact docking between the supply drone and the receiving drone is completed;
a delivery speed detection unit for detecting and transmitting the delivery speed of the battery module when the supply drone releases the battery module, and for transmitting a fix release signal for the battery module already mounted on the receiving drone;
a battery mounting unit for fixing the replacement battery module dropped from the supply drone and releasing the fixed battery module according to a control signal when replacing the already mounted battery module; and
According to the approach distance and the position correction information, the battery mounting unit is the battery mounting unit according to the communication unit control signal for controlling the laser communication unit to send a drop request signal to the supply drone to send the battery module drop request signal and the release speed detection unit fixing release signal a replacement control unit for outputting a release control signal for controlling the mounted battery module to be dropped;
A battery module replacement device for a drone comprising a.
상기 공급 드론에서 투하된 배터리 모듈를 수용할 때 상기 투하된 배터리 모듈이 상기 수용 드론에 충격을 주는 것을 완화시키는 충격완화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론용 배터리 모듈 교체 장치.According to claim 1,
Battery module replacement device for drones, characterized in that it further comprises a shock mitigating unit for alleviating the impact of the dropped battery module to the receiving drone when receiving the battery module dropped from the supply drone.
상기 레이저 통신부는 상기 비접점 도킹 완료시 상기 교체 제어부로 상기 공급 드론 및 상기 수용 드론이 상기 배터리 모듈 교체 과정을 개시하도록 요청하는 것을 특징으로 하는 드론용 배터리 모듈 교체 장치.According to claim 1,
The laser communication unit requests the replacement control unit to initiate the battery module replacement process by the supply drone and the receiving drone when the non-contact docking is completed.
상기 교체 제어부는 상기 투하된 배터리 모듈과 상기 기장착된 배터리 모듈이 상호 충돌없이 적어도 하나의 배터리 모듈이 상기 배터리 모듈 교체 장치 내에서 상기 수용 드론에 전원을 공급하면서 상기 기장착된 배터리 모듈의 배출을 제어하는 것을 특징으로 하는 드론용 배터리 모듈 교체 장치.According to claim 1,
The replacement control unit discharges the pre-mounted battery module while at least one battery module supplies power to the receiving drone in the battery module replacement device without mutual collision between the dropped battery module and the pre-mounted battery module A battery module replacement device for drones, characterized in that it controls.
상기 교체 제어부는 상기 투하속도 감지부에서 감지한 상기 투하된 배터리 모듈의 투하 속도에 기초하여 상기 기장착된 배터리 모듈의 배출을 제어하는 것을 특징으로 하는 드론용 배터리 모듈 교체 장치.5. The method of claim 4,
The replacement control unit is a battery module replacement device for a drone, characterized in that for controlling the discharge of the pre-mounted battery module based on the delivery speed of the dropped battery module detected by the delivery speed detection unit.
상기 투하된 배터리 모듈 및 상기 기 장착된 배터리 모듈은 상기 배터리 모듈 교체 장치 내에서 슬라이드 방식으로 상기 몸체부의 복수의 돌출부와 접점을 유지하여 상기 수용 드론에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 드론용 배터리 모듈 교체 장치.5. The method of claim 4,
The battery module for drones, characterized in that the dropped battery module and the pre-mounted battery module maintain contact with the plurality of protrusions of the body in a slide manner in the battery module replacement device to supply power to the receiving drone replacement device.
상기 배터리 모듈은 투하 시 상기 배터리 교체 장치에 삽입이 용이하도록 투하 방향에 수직 방향의 단면적에 있어서 상부 단면적이 하부 단면적 보다 크고, 수직 방향에서 상기 배터리 모듈의 상단면이 하단면을 포함하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 드론용 배터리 모듈 교체 장치.According to claim 1,
The battery module has an upper cross-sectional area larger than a lower cross-sectional area in a cross-sectional area in a direction perpendicular to the dropping direction so that it is easy to insert into the battery replacement device during dropping, and an upper surface of the battery module in the vertical direction is formed to include a lower surface Battery module replacement device for drones characterized by.
상기 교체 제어부는 상기 수용 드론의 비행 제어부가 상기 배터리 모듈의 삽입 및 배출로 인하여 무게 감소 및 증가에 따른 상기 수용 드론을 제할 수 있도록 상기 투하된 배터리의 투하 속도 및 삽입 여부를 제공하는 것을 특징으로 하는 드론용 배터리 모듈 교체 장치.5. The method of claim 4,
The replacement control unit provides the dropping speed and insertion of the dropped battery so that the flight control unit of the receiving drone can remove the receiving drone according to the weight reduction and increase due to the insertion and discharge of the battery module, characterized in that Battery module replacement device for drones.
상기 투하속도 감지부는 상기 몸체부의 상부의 외면에서 상면보다 돌출되게 형성된 감지센서를 구비하고,
상기 감지센서는 상기 투하된 배터리 모듈이 상기 배터리 교체 장치에 삽입되는 것을 감지하는 것을 특징으로 하는 드론용 배터리 모듈 교체 장치.According to claim 1,
The delivery speed detection unit includes a detection sensor formed to protrude from the upper surface of the body portion than the upper surface,
The detection sensor is a battery module replacement device for a drone, characterized in that for detecting that the dropped battery module is inserted into the battery replacement device.
레이저 통신으로 상기 공급 드론과 상기 수용 드론 간의 도킹을 위한 진입 거리 및 위치를 보정하고, 레이저 도킹 확인 시 상기 수용 드론에서 상기 공급 드론으로 레이저 통신으로 배터리 모듈 교체를 위한 교체용 배터리 모듈의 투하를 요청하는 단계;
상기 투하 요청에 따라 투하된 배터리 모듈의 투하 여부 및 투하속도를 감지하여, 배터리 모듈의 투하가 인지되고 투하속도가 정상인 경우 상기 감지된 투하속도에 기초하여 기 장착된 배터리 모듈을 분리하여 배출하는 단계;
상기 기 장착된 배터리 모듈의 배출로 인하여 상기 수용 드론이 감소한 무게에 맞추어 비행을 하도록 무게 감소 비행제어를 하는 단계; 및
상기 투하된 배터리 모듈을 상기 수용 드론의 배터리 교체 장치에 고정 장착하는 단계;
를 포함하는 드론용 배터리 모듈 교체 방법. Transmitting a docking request and flight control signal between the supply drone and the receiving drone when the battery module replacement is recognized;
Correct the entry distance and location for docking between the supply drone and the receiving drone through laser communication, and request dropping of a replacement battery module for battery module replacement by laser communication from the receiving drone to the supply drone when confirming the laser docking to do;
Detecting whether the battery module is dropped according to the drop request and the delivery speed, and when the drop of the battery module is recognized and the delivery speed is normal, separating and discharging the pre-loaded battery module based on the detected delivery speed ;
performing weight reduction flight control so that the receiving drone can fly according to the reduced weight due to the discharge of the pre-installed battery module; and
fixing the dropped battery module to a battery replacement device of the receiving drone;
A method of replacing a battery module for a drone comprising a.
상기 배터리 모듈을 분리하여 배출하는 단계는 상기 투하된 배터리 모듈과 상기 기장착된 배터리 모듈이 상호 충돌없이 적어도 하나의 배터리 모듈이 상기 배터리 모듈 교체 장치 내에서 상기 수용 드론에 전원을 공급하면서 상기 기장착된 배터리 모듈의 배출을 제어하는 것을 특징으로 하는 드론용 배터리 모듈 교체 방법.12. The method of claim 11,
In the step of separating and discharging the battery module, at least one battery module supplies power to the receiving drone in the battery module replacement device without colliding between the dropped battery module and the pre-loaded battery module while the pre-mounted battery module is installed A battery module replacement method for a drone, characterized in that controlling the discharge of the old battery module.
상기 배터리 모듈을 분리하여 배출하는 단계는, 상기 투하된 배터리 모듈 및 상기 기 장착된 배터리 모듈은 상기 배터리 모듈 교체 장치 내에서 슬라이드 방식으로 상기 수용 드론에 전원을 공급하는 것을 특징으로 드론용 배터리 모듈 교체 방법.
13. The method of claim 12,
In the step of separating and discharging the battery module, the dropped battery module and the pre-mounted battery module supply power to the receiving drone in a slide manner in the battery module replacement device. Battery module replacement for a drone Way.
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