KR20220152767A - 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리에 관한 것으로 더욱 상세하게는 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리에 있어서, 상기 관절 다리는 드론의 일측에 형성되고, 다수의 암링크와 수링크의 반복적인 결합에 의해 형성되는 다리부, 상기 암링크와 상기 수링크를 관통하여 고정하는 링크축 및 상기 다리부의 관절운동을 제어하고, 상기 드론의 베이스프레임상에 위치하는 다리제어부를 포함하되, 상기 다리제어부 일측에 형성된 브라켓에 상기 다리부가 상기 링크축에 의해 결합되어 연결되고, 상기 링크축의 중앙을 수직방향으로 관통하고, 와이어를 고정할 수 있는 홀이 형성된 와이어고정대, 상기 다리제어부에서 입출되며 상기 와이어고정대를 연결하는 것으로 입출방향에 따라 상기 다리부의 관절 운동을 제어할 수 있도록 하는 와이어를 포함하는 것을 특징으로 드론에 관절을 형성하여 다리를 넓게 벌리는 것으로 상기 드론의 착륙 시 충격을 각 관절에서 완화하여 충격을 최소화하고, 굴곡져있는 야지에서도 안정적으로 착륙이 가능한 구조를 가진 드론에 관한 발명이다.

Description

드론에 형성되는 착륙용 관절 다리{Multicopter with articulated legs for landing}

본 발명은 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리에 관한 것으로 더욱 상세하게는 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리에 있어서, 상기 드론은 내부회로가 설치되고 중앙에 위치하는 하우징, 상기 하우징과 연결되고 윙가이드 및 다리제어부가 설치되는 베이스프레임, 상기 베이스프레임의 네 모서리에 위치하고, 드론날개가 설치되는 윙가이드, 상기 윙가이드 중앙에 설치되는 드론날개, 상기 베이스프레임의 네 변에 위치하고, 다리부를 제어하는 다리제어부 및 상기 다리제어부에 연결되고, 다관절로 형성되어 움직이는 다리부를 포함하는 것을 특징으로 드론에 관절을 형성하여 다리를 넓게 벌리는 것으로 상기 드론의 착륙 시 충격을 각 관절에서 완화하여 최종적으로 내부회로가 형성되어 있는 하우징에 전달되는 충격을 최소화하고, 굴곡져있는 야지에서도 안정적으로 착륙이 가능한 구조를 가진 드론에 관한 발명이다.

앞서 본 발명에서 사용되는 용어 '드론'은 용어 '멀티콥터'와 동일한 기체를 지칭하는 단어이다.

일반적으로 드론은 조종사 없이 무선전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행기 또는 헬리콥터 모양의 무인항공기의 총칭이다.

특히, 최근에는 드론을 정찰, 공격 등의 군사적 용도에서 벗어나 영상 촬영, 무인 택배 서비스, 재해 관측 등 다양한 민간 및 상업분야에도 활용되고 있다.

민간·상업용 드론은 각종 규제와 인증, 법제도 등의 기반 구축이 미흡하여 제한적으로 운영될 수밖에 없으며 무분별한 이용에 따른 충돌사고, 보안지역비행, 프라이버시 침해 등의 문제가 늘어나고 있는 추세다.

이에 많은 국가들이 드론의 운영과 관련하여 새로운 규정, 표준, 정책, 절차를 개선하기 위해 노력하고 있으며, 대한민국은 경량 비행장치 소유자가 국토교통부에 신고하는 절차가 마련되어 있으나 12kg 이하 비사업용 드론은 예외로 하고 있으며 고도 150m 이하로 비행금지구역과 비행제한구역 이외의 전지역에서 비행이 가능하다.

이로 인해 대한민국에서는 경량 드론이 많이 사용되는 실정이고, 이를 조종하는 자격 증명을 위한 다양한 민간자격증 뿐만아니라 대한상공회의소에서 주관하는 드론 국가자격과정도 운영되고 있다.

한편, 드론은 경량 드론이더라 하더라도 그 가격이 높으므로 드론의 추락 또는 충돌 시 재산상의 손실과 인명피해 등이 발생할 수 있고, 드론이 착륙하는 과정에서 드론 하부에 부착되는 다리가 손상되거나 균형을 잃을 경우 드론이 파손되는 상황이 자주 발생하고 있다.

이를 해결하기 위하여 종래 기술로서 대한민국 공개특허 제10-2020-0019977호가 개시된 바 있다.

상기 종래기술은 일단부를 접지시킨 상태에서 타단부측으로부터 하중을 가했을 때 상기 하중의 변화량에 대한 하중 작용점의 변위량의 비율은 상기 하중이 소정 미만인 제 1 영역보다 상기 하중이 소정 이상인 제 2 영역 쪽이 작아지는 다리부가 형성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체의 다리부에 관한 발명이다.

상기 종래기술은 착지면과의 접촉에 의한 충격을 완화하고, 착지면의 기복에 대한 추종성을 높이며, 큰 하중에도 적용이 가능한 다리부를 제공할 수 있지만, 상기 다리부 형상이 슬라이드 되면서 발생하는 뒤틀림 등으로 인해 사용할 때마다 내구성이 저하되는 단점이 있다.

따라서 드론에 장착되는 착륙다리에 각각의 관절을 형성하고, 기존의 드론들의 다리보다 다리를 넓게 펼칠 수 있게 하는 것으로 더욱 큰 완충 효과를 제공하고, 내구성이 뛰어난 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 필요성이 대두되었다.

국내공개특허 제 10-2020-0019977호(2020. 02. 25.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 그 목적은 드론에 장착되는 다리에 관절을 형성하고, 상기 다리를 제어하여 정방형으로 넓게 펼쳐 완충효과를 제공하여 드론착륙 시 충격 및 파손을 방지하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 다리 하부에 부력을 제공하는 공기주머니를 추가로 장착하여 해상에서도 착륙 가능하도록 하는데 있다.

드론에 형성되는 착륙용 관절 다리에 있어서, 상기 드론은 내부회로가 설치되고 중앙에 위치하는 하우징, 상기 하우징과 연결되고 윙가이드 및 다리제어부가 설치되는 베이스프레임, 상기 베이스프레임의 네 모서리에 위치하고, 드론날개가 설치되는 윙가이드, 상기 윙가이드 중앙에 설치되는 드론날개, 상기 베이스프레임의 네 변에 위치하고, 다리부를 제어하는 다리제어부 및 상기 다리제어부에 연결되고, 다관절로 형성되어 움직이는 다리부를 포함하되, 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리에 있어서, 상기 드론의 관절 다리는 다리부의 운동을 제어하고 베이스프레임 상에 설치되는 다리제어부 및 상기 다리제어부에 연결되고, 다관절로 형성되어 움직이는 다리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리을 제공한다.

이 때, 상기 다리부는 다수의 암링크와 수링크의 반복적인 결합에 의해 형성되고, 이때 암링크와 수링크는 축에 의해 고정되는 것을 특징으로 하며, 상기 축의 중앙에는 와이어를 고정할 수 있는 홀이 형성된 일자형 축이 수직방향으로 관통하는 형상의 와이어고정대, 상기 와이어고정대의 홀을 관통하는 와이어를 포함한다.

또한, 상기 하우징 하부 중앙에 적외선센서가 부착되어 상기 드론 착륙 시 위치정보를 상기 다리제어부로 송신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 다리부는 다수의 암링크와 수링크의 반복적인 결합에 의해 형성되고, 이때 암링크와 수링크는 축에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 다리부 끝단에 부착되어 드론에 부력을 제공하는 공기주머니소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리을 제공한다.

본 발명에 따르면 드론에 관절을 형성하여 다리를 넓게 벌리는 것으로 상기 드론의 착륙 시 충격을 각 관절에서 완화하여 최종적으로 내부회로가 형성되어 있는 하우징에 전달되는 충격을 최소화하고, 굴곡져있는 야지에서도 안정적으로 착륙이 가능한 구조를 가진 드론을 제공할 수 있다.

또한, 다리 하단부에 드론에 부력을 제공하는 공기주머니를 소켓형태로 부착하는 것으로 손쉽게 분리 및 장착이 가능하고, 해상에서도 안정적으로 착륙할 수 있는 드론을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 정면사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 정면도.
도 3은 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 저면도.
도 4는 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 관절 다리 작동 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 착륙방법의 모식도.
도 7은 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 다리부 부분확대도.
도 8은 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 착지용링크 예시도.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 일실시예의 방제장치에 대해 상세히 설명한다.

앞서 본 발명에서 사용되는 용어 '드론'은 용어 '멀티콥터'와 동일한 기체를 지칭하는 단어이다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 정면사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 정면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 저면도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 관절 다리 작동 예시도이다.

도 1 내지 도 5에서 보는 바와 같이, 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리에 있어서, 상기 드론은 내부회로가 설치되고 중앙에 위치하는 하우징(10), 상기 하우징(10)과 연결되고 윙가이드 및 다리제어부가 설치되는 베이스프레임(20), 상기 베이스프레임(20)의 네 모서리에 위치하고, 드론날개와 모터(M)가 설치되는 윙가이드(30), 상기 윙가이드 중앙에 설치되고 모터(M)와 연결되어 회전하는 드론날개(31), 상기 베이스프레임(20)의 네 변에 위치하고, 다리부를 제어하는 다리제어부(40) 및 상기 다리제어부(40)에 연결되고, 다관절로 형성되어 움직이는 다리부(50)를 포함하되, 상기 관절 다리는 드론의 일측에 형성되고, 다수의 암링크(51)와 수링크(52)의 반복적인 결합에 의해 형성되는 다리부(50), 상기 암링크(51)와 상기 수링크(52)를 관통하여 고정하는 링크축(55) 및 상기 다리부(50)의 관절 운동을 제어하고, 상기 드론의 베이스프레임상에 위치한 다리제어부(40)를 포함하되, 상기 다리제어부(40) 일측에 형성된 브라켓에 상기 다리부(50)가 상기 링크축(55)에 의해 결합되어 연결되고, 상기 링크축(55)의 중앙을 수직방향으로 관통하고, 와이어(W)를 고정할 수 있는 홀이 형성된 와이어고정대, 상기 다리제어부(40)에서 입출되며 상기 와이어고정대를 연결하는 것으로 입출방향에 따라 상기 다리부(50)의 관절 운동을 제어할 수 있도록 하는 와이어(W)를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리.

여기서, 상기 다리제어부(40) 내부에는 와이어(W)의 입출이 가능하도록 모터에 와인더를 형성하고, 상기 모터의 작동에 의해 와이어를 상기 와인더에 감기거나 풀리도록 할 수 있게 하되, 상기 와이어(W)의 내부에 위치하는 다른 모터에 형성된 와인더에 연결하는 것으로 상기 와이어(W)의 장력이 유지되면서 상기 다리부(50)의 관절 운동을 원활하게 제어할 수 있도록 한다.

이 때, 도면에는 상세히 도시되지 않았으나 상기 와이어(W)는 상기 다리제어부(40) 상단에서 입출되어 상기 암링크(51) 및 상기 수링크(52)를 관통하고, 상기 링크축(55)에 형성된 상기 와이어고정대에 연결되어 최종적으로 다시 상기 다리제어부(40)의 하단으로 연결되는 형상을 가진다.

즉, 상기 내용을 통하여 다리제어부(40)의 제어방법을 설명하자면, 상기 링크축(55) 기준 상부에 설치되는 와이어(W)가 당겨지면 상기 다리부(50)가 펼쳐지게 되고, 상기 링크축(55) 기준 하부에 설치되는 와이어(W)가 당겨지면 상기 다리부(50)는 접혀지는 구조를 가지게 되고, 이 때 상기 와이어(W)의 제어는 상기 다리제어부(40)에서 제어한다.

또한 , 상기 다리부(50)를 구성하는 상기 암링크(51) 및 상기 수링크(52)가 외부로 노출되지 않도록하기 위해 주름이 형성된 장방형의 관을 씌우는 것으로 다리부케이스를 구성하는 것이 가능하며, 이 때 장방형의 관에 형성된 주름은 상기 다리부(50)의 관절 운동을 방해하지 않기 위해 형성되는 것이다.

이 때, 상기 다리부(50)를 제어하는데 있어서, 상기 다리제어부(40)를 각기 제어할 수 있도록 형성하는 것으로 상기 드론(10)에 형성된 각각의 다리부(50)를 따로따로 제어하는 것으로 각 다리부(50)의 펼침정도를 다르게하여 굴곡이 심한 야지 또는 경사면에서도 안정적인 착륙이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 상기 링크축(55)상에 전기 신호로 작동하는 기어를 형성하는 것으로 와이어 입출에 의한 관절운동 뿐만아니라, 직접적인 전기 신호 전달에 의한 관절 운동도 가능하게 할 수 있다.

또한, 도면 상에 표시된 다리부(50)는 4방향에 각각 1개소씩 설치되었지만, 더욱 안정적인 착륙을 위하여 8방향에 각각 1개소 또는 4방향에 각각 2개소를 설치하는 것으로 착륙 안정성을 높이고 각 다리부의 부담을 완화하여 상기 다리부(50)의 수명을 늘리는 것이 가능하다.

또한, 상기 모터(M)와 상기 드론날개(31)가 결합됨에 있어서 상기 모터(M)에 설치되는 회전축을 상기 드론날개(31)의 하부에 삽입하되, 나사식으로 결합하여 상기 드론날개(31)이 회전할 때 쉽게 빠지지 않도록 해야하며 더욱 단단히 고정하기 위하여 상기 모터(M)의 회전축과 상기 드론날개(31)의 하부를 관통하는 수평핀을 삽입하거나 결합되는 나사 부위에 실링테이프를 추가하는 방법을 사용할 수 있다.

또한, 상기 하우징(10) 하부 중앙에 적외선센서(11)가 부착되어 상기 드론 착륙 시 위치정보를 상기 다리제어부(40) 및 상기 하우징(10) 내부의 설치되는 제어장치로 송신하는 것으로 착륙 시 드론의 다리를 자동으로 제어하여 펼칠 수 있게 한다.

또한, 상기 하우징 정면방향 및 저면방향을 촬영하는 카메라(60)가 부착될 수 있으며, 다르게는 기어 또는 축을 기준으로하여 상하좌우로 회전하는 카메라(60)를 장착하여 전방위 촬영이 가능하도록 할 수도 있다.

또한, 상기 다리부(50)는 다수의 암링크(51)와 다수의 수링크(52)의 반복적인 결합에 의해 형성되고, 이때 상기 암링크(51)와 상기 수링크(52)는 링크축(55)에 의해 서로 결합되되 상기 링크축(55)을 기준으로 회전이 가능하도록 결합된다.

이 때, 상기 다리부(50)가 다관절을 형성하는데 있어서 다수의 암링크(51)과 다수의 수링크(52)의 반복적인 결합으로 이루어지는 것뿐만 아니라 모터 또는 슬라이드방식에 의한 다관절 구조로 이루어질 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 다리부 부분확대도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 착지용링크 예시도이다.

도 7 및 도 8에서 보는 바와 같이 상기 다리부(50) 끝단에 착지용링크(70)를 추가로 구성하는 것으로 착지시 안정성을 높일 수 있으며, 상기 드론(10)이 해상에도 착륙하는 것이 가능하도록 상기 다리부(50) 끝단 또는 상기 착지용링크(70)에 드론에 부력을 제공하는 공기주머니소켓을 추가로 설치하여 수면 위에 착지 가능하도록 할 수 있다.

이 때, 상기 착지용링크(70)은 상기 다리부(50)의 상기 암링크(51)와 결합할 수 있도록 링크축(55)이 삽입되는 축구멍(71)이 상기 착지용링크(70)의 상단에 형성되고, 상기 착지용링크(70) 하단에는 상기 착지용링크(70)가 지면에 안착하여 균형을 유지할 수 있도록 보조하는 랜딩풋(72)이 형성된다.

도 3및 도 4에서 보는 바와 같이 상기 하우징(10) 상부 및 하부에는 상기 하우징(10) 내부 정비를 쉽게 하도록 하기 위하여 점검도어를 포함하고, 상기 점검도어는 도 3및 도 4에서 표현된 것과 같이 4방향에서 개방할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하나 다른 하나의 예로 상기 점검도어를 양문개방형으로 구성하는 것 또한 가능하다.

도 6은 본 발명의 일실시예의 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리의 착륙방법의 모식도이다.

도 6에서 보는 바와 같이, 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리은 아래의 과정을 거쳐 착륙을 시행하게 된다.

(a) 상기 드론(10)에 착륙신호가 전송되면 착륙을 시작하는 착륙 시작단계

(b) 상기 드론(10)이 지면 또는 수면을 향해 하강할 때 상기 드론의 제어장치 및 적외선센서에서 착륙거리를 확인하며 하강하는 제1하강 단계

(c) 상기 드론(10)이 지면 또는 수면으로부터 0.5m 내지 1m 지점에 위치하면 하우징 크기의 1.5배 내지 2.5배 면적으로 다리부(50)를 펼치는 다리 펼치기 단계

(d) 다리 펼치기가 끝난 상기 드론(10)이 지면 또는 수면을 향해 제어장치 및 적외선센서에 의해 최종 착륙지점을 확인하며 하강하는 제2하강단계

(e) 상기 다리부(50)가 지면에 완전히 안착함과 동시에 제어장치 및 적외선센서에 의해 최종 착륙지점에 안착된 것을 확인하여 착륙을 종료하는 비행종료단계

상기 드론(10)은 상기 (a)단계 내지 상기 (e)단계의 순서로 착륙과정을 진행한다.

이 때, 상기 드론(10)의 착륙방법은 본 발명의 실시예로 상기 방법 외에도 다양한 형태의 방법이 시행될 수 있으며, 다른 하나의 예로 착륙을 제어할 때 사용자가 직접 드론조종장치를 이용하여 현장 상황에 맞는 더욱 정밀한 착륙을 시도할 수 있고, 또 다른 하나의 예로 사용자가 직접 착륙 상황을 커스텀 할 수 있도록 어플리케이션 또는 컴퓨터프로그램을 사용자에게 제공하는 것으로 상기 드론이 상기 (c)단계를 수행함에 있어서 지면 또는 수면으로부터의 거리를 변경하여 더 높은 위치 또는 낮은 위치에서 상기 (c)단계를 수행 가능하도록 설정하게 하거나 착륙장의 이미지를 입력해두어 상기 이미지와 같은 이미지의 착륙장에서만 착륙을 할 수 있도록 설정하게 할 수 있다.

상기 내용에서 본 발명의 도면을 기준으로 설명하였으며, 상기의 도면을 기준으로 설명한 부분에 한정되지 아니하고, 상기의 도면을 기준으로 설명한 부분을 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있다.

100 : 드론
10 : 하우징 11 : 적외선센서
20 : 베이스프레임 30 : 윙가이드
31 : 드론날개 40 : 다리제어부
50 : 다리부 51 : 암링크
52 : 수링크 55 : 링크축
60 : 카메라 70 : 착지용링크
M : 모터 W : 와이어

Claims (5)

1. 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리에 있어서,
   상기 관절 다리는 드론의 일측에 형성되고, 다수의 암링크와 수링크의 반복적인 결합에 의해 형성되는 다리부;
   상기 암링크와 상기 수링크를 관통하여 고정하는 링크축; 및
   상기 다리부의 관절운동을 제어하고, 상기 드론의 베이스프레임상에 위치하는 다리제어부;를 포함하되,
   상기 다리제어부 일측에 형성된 브라켓에 상기 다리부가 상기 링크축에 의해 결합되어 연결되고,
   상기 링크축의 중앙을 수직방향으로 관통하고, 와이어를 고정할 수 있는 홀이 형성된 와이어고정대;
   상기 다리제어부에서 입출되며 상기 와이어고정대를 연결하는 것으로 입출방향에 따라 상기 다리부의 관절 운동을 제어할 수 있도록 하는 와이어;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 다리제어부에 위치정보를 송신하는 적외선센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 다리부 끝단에 설치되어 드론이 안정적으로 지면에 착지할 수 있도록 하는 착지용링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리.
   
4. 제 3항에 있어서, 상기 착지용링크의 하단에 설치되어 드론을 수면 위에서도 착지할 수 있도록 부력을 제공하는 공기주머니소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 링크축에 전기 신호로 작동하는 기어를 형성하는 것으로 전기 신호에 의한 관절 운동을 하는 것을 특징으로 하는 드론에 형성되는 착륙용 관절 다리.
   

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