KR20230069284A - Solar-based drone charging station - Google Patents

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KR20230069284A
KR20230069284A KR1020210154675A KR20210154675A KR20230069284A KR 20230069284 A KR20230069284 A KR 20230069284A KR 1020210154675 A KR1020210154675 A KR 1020210154675A KR 20210154675 A KR20210154675 A KR 20210154675A KR 20230069284 A KR20230069284 A KR 20230069284A
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drone
main body
unit
charging station
solar
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KR1020210154675A
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최인대
이소연
황병국
조참빈
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경기과학기술대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 비행하는 드론이 착륙할 수 있도록 착륙지점이 마련된 본체와 상기 본체에 설치되서 입사되는 태양광패널에 의해 전기를 생성하는 발전유닛과 상기 착륙지점에 착륙한 상기 드론을 충전하기 위해 상기 발전유닛에 생성된 전기를 상기 드론에 공급하는 충전유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 태양광 기반 드론 충전스테이션이 개시된다.
본 발명에 따르면, 태양광 기반 드론 충전스테이션은 사용자가 직접 드론의 충전배터리에 충전기를 연결하지 아니하더라고 드론의 충전배터리를 충전시킬 수 있어서 멀리까지 드론을 비행시킬 수 있고, 태양광을 이용한 발전기술이 적용된 발전유닛에서 공급되는 전기를 이용하기 때문에 보다 안정적으로 드론의 충전배터리를 충전시킬 수 있어 충전 신뢰성이 높이는 것이 그 목적이 있다.The present invention provides a main body having a landing point for a flying drone to land, a power generation unit installed on the main body and generating electricity by an incident solar panel, and the power generation unit to charge the drone that has landed at the landing point. Disclosed is a solar-based drone charging station comprising a charging unit for supplying electricity generated by the unit to the drone.
According to the present invention, the solar-based drone charging station can charge the drone's rechargeable battery even if the user does not directly connect the charger to the drone's rechargeable battery, so the drone can fly far away, and power generation technology using solar light Its purpose is to increase the reliability of charging by allowing the rechargeable battery of the drone to be charged more stably because the electricity supplied from the power generation unit is used.

Description

태양광 기반 드론 충전스테이션{Solar-based drone charging station}Solar-based drone charging station

본 발명은 태양광 기반 드론 충전스테이션 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광을 이용한 발전기술이 적용된 발전유닛에서 공급되는 전기를 이용하여서 비행하는 드론을 착륙하는 착륙지점에서 무선으로 충전을 할 수 있도록 하는 태양광 기반 드론 충전스테인션에 관한 것이다.The present invention relates to a solar-based drone charging station, and more particularly, to wirelessly charge a flying drone at a landing point where a flying drone lands using electricity supplied from a power generation unit to which a solar power generation technology is applied. It is about a solar-based drone charging station.

무인항공기는 드론(drone), UAV(unmanned aerial vehicle) 등으로 불리며, 사람의 탑승 없이 자율비행을 하거나, 원격에서 조종을 통하여 비행하는 비행체를 말한다. 무인항공기는 사람이 탑승하지 않으므로 사람이 탑승하기 위한 공간, 탑승한 사람의 안전을 위한 안전장치 등이 요구되지 않아 소형화, 경량화가 가능하다. An unmanned aerial vehicle is also called a drone, an unmanned aerial vehicle (UAV), or the like, and refers to an air vehicle that flies autonomously without a human on board or that flies through remote control. Since an unmanned aerial vehicle does not require a person to board, it does not require a space for a person to board or a safety device for the safety of a person on board, so it is possible to reduce the size and weight of the unmanned aerial vehicle.

무인항공기는 사람이 탑승하지 않아도 되므로 탑승자의 안전을 위하여 유인항공기가 접근할 수 없었던 위험 지역의 정찰, 정보수집 등에 많이 활용되고 있다.예를 들면, 현재 무인항공기는 유인항공기가 접근하기 어려운 방사능 피폭지역, 화재발생지역 등의 재난 및 재해 지역의 공중 영상획득 등의 역할을 수행하고 있다.Since unmanned aerial vehicles do not require a person to board, they are widely used for reconnaissance and information collection in dangerous areas that manned aircraft could not access for the safety of passengers. For example, current unmanned aerial vehicles are exposed to radiation that is difficult for manned aircraft to access. It plays a role such as acquiring aerial images of disasters and disaster areas such as regions and fire areas.

무인항공기는 비행력을 제공하는 방식에 따라 배터리 방식, 엔진방식 등으로 구분될 수 있다. 엔진방식의 무인항공기에 비하여 배터리 방식의 무인항공기는 소형화, 경량화 측면에서 장점이 있어 최근에 화재감시, 항공촬영, 화물운송 등의 영역에서 많이 활용되고 있는 추세에 있다. 하지만, 배터리 방식의 무인항공기 특히, 수직 이착륙이 가능한 프로펠러 방식의 무인항공기의 경우에 비행력을 얻기 위하여 다수의 프로펠러를 회전시켜야 한다. 이 과정에서 배터리 소모량이 많아져 배터리를 지속적으로 교체해 주어야 한다는 문제가 있다.Unmanned aerial vehicles may be classified into a battery type and an engine type according to a method of providing flight power. Compared to engine-type unmanned aerial vehicles, battery-type unmanned aerial vehicles have advantages in terms of miniaturization and light weight. However, in the case of a battery-type unmanned aerial vehicle, in particular, a propeller-type unmanned aerial vehicle capable of vertical take-off and landing, a plurality of propellers must be rotated to obtain flight power. In this process, there is a problem in that the battery needs to be constantly replaced because the battery consumption increases.

배터리의 용량에 따라 다소 차이가 있겠지만, 일반적으로 일회용 배터리를 활용하여 무인항공기를 구동할 경우에 비행 가능한 시간은 약 10분 내외이다. 따라서 넓은 영역의 영상촬영을 요하는 산림감시, 장시간의 영상촬영이 필요한 재난지역 항공촬영의 경우에 무인항공기의 짧은 비행시간은 무인항공기 활용의 장애 요인으로 작용하고 있다.There may be some differences depending on the capacity of the battery, but in general, when driving an unmanned aerial vehicle using a disposable battery, the flight time is about 10 minutes. Therefore, in the case of forest surveillance requiring wide-area imaging and aerial photography in disaster areas requiring long-time imaging, the short flight time of UAVs acts as an obstacle to the use of UAVs.

무인항공기의 짧은 비행시간을 해결하기 위하여 선행기술들이 제안 되었다.Prior art has been proposed to solve the short flight time of unmanned aerial vehicles.

제안된 선행기술1의 소형 공중 무인로봇을 위한 지상전원 공급시스템(한국 공개특허 10-2012-0133885호)는 공중물체에 전력 공급 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 소형 공중 무인로봇을 공중에서 장시간 체공시켜, 카메라운용, 통신 중계기운용, 조명장치운용, 공중에서 호버링하여 방향 전환 등의 동력원을 지속적으로 전력공급을 해주기 위한 소형 공중 무인로봇을 위한 지상전원 공급시스템에 관한 것이다.The ground power supply system for a small aerial unmanned robot of the proposed prior art 1 (Korean Patent Publication No. 10-2012-0133885) relates to a technology for supplying power to an aerial object, and more specifically, a small aerial unmanned robot in the air. It relates to a ground power supply system for a small aerial unmanned robot to continuously supply power to power sources such as camera operation, communication repeater operation, lighting device operation, and direction change by hovering in the air by staying in the air for a long time.

프로펠러, 감시카메라, 통신중계기, 모터/컨트롤러, 전압승압/충전기, LED조명장치, 배터리전원 및 풍향균형장치를 포함하는 소형 공중 무인로봇 과 지상에서 전원을 공급하기 위한 지상전원 공급장치; 를 포함하는 소형 공중 무인로봇을 위한 지상전원 공급시스템에 있어서, 상기 지상전원 공급장치는, 상기 소형 공중 무인로봇의 몸체의 크기나 용도에 따라 내선의 굵기가 다르게 형성되며, 유연성 있는 재질로 형성되는 케이블 상기 케이블을 감았다가 풀었다가 하는 얼레 역할을 수행하는 줄감기; 상기 케이블을 상기 줄감기에 고정시키는 고정장치지상에 설치되면, 상기 소형 공중 무인로봇을 고정 및 견인할 수 있도록 상기 소형 공중 무인로봇의 크기에 따라 변환된 무게로 설치되는 고정받침대 AC나 DC전원을 외부로부터 공급받기 위해 형성되는 콘센트 및 상기 콘센트로부터 공급받은 AC 또는 DC전원을 상기 줄감기의 케이블단자에 전원을 공급해서 상기 케이블을 통해 상기 소형 공중 무인로봇으로 전력을 공급하는 전원연결선을 포함하는 것을 특징으로 하는 것으로, 외부의 전원공급이 이루어져야 한다는데 그 한계가 있다.A ground power supply for supplying power to a small aerial unmanned robot including a propeller, surveillance camera, communication repeater, motor/controller, voltage step-up/charger, LED lighting device, battery power and wind direction balance device; In the ground power supply system for a small airborne unmanned robot comprising a, the ground power supply device is formed with a different thickness of the inner line according to the size or use of the body of the small airborne unmanned robot, and is formed of a flexible material A line winding that serves as a reel for winding and unwinding the cable; When the fixing device for fixing the cable to the rope is installed on the ground, a fixed pedestal AC or DC power supply installed with a weight converted according to the size of the small aerial unmanned robot to fix and tow the small aerial unmanned robot. Including a power connection line for supplying power to the small aerial unmanned robot through the cable by supplying power to the cable terminal of the line winding from the outlet formed to receive supply from the outside and the AC or DC power supplied from the outlet As a characteristic, there is a limitation that an external power supply must be made.

한국 공개특허 10-2012-0133885호 : 소형 공중 무인로봇을 위한 지상전원 공급시스템Korean Patent Publication No. 10-2012-0133885 : Ground power supply system for small aerial unmanned robots

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 더욱 상세하게는 태양광을 이용한 발전기술이 적용된 발전유닛에서 공급되는 전기를 이용하여서 비행하는 드론을 착륙하는 착륙지점에서 무선으로 충전을 할 수 있도록 하는 태양광 기반 드론 충전스테인션을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems of the prior art, and more specifically, wirelessly charges at the landing point where a flying drone lands using electricity supplied from a power generation unit to which power generation technology using solar light is applied. Its purpose is to provide a solar-based drone charging station that enables

상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명에 따른 태양광 기반 드론 충전스테이션은 비행하는 드론이 착륙할 수 있도록 착륙지점이 마련된 본체와 상기 본체에 설치되서 입사되는 태양광패널에 의해 전기를 생성하는 발전유닛과 상기 착륙지점에 착륙한 상기 드론을 충전하기 위해 상기 발전유닛에 생성된 전기를 상기 드론에 공급하는 충전유닛을 구비한다.In order to achieve the above object, the solar-based drone charging station according to the present invention includes a main body provided with a landing point for a flying drone to land and a power generation unit installed on the main body and generating electricity by an incident solar panel. and a charging unit supplying electricity generated in the power generation unit to the drone to charge the drone that has landed at the landing site.

상기 충전유닛은 상기 본체에 설치되어서 상기 발전유닛에서 생성되는 전기로 전자기유도를 발생시키는 제1코일패드와 상기 드론에 설치되며 상기 드론이 상기 착륙지점에 착륙하면 상기 제1코일패드에서 생성된 전자기유도에 의하여 상기 드론의 충전배터리를 충전하는 제2코일패드를 구비한다.The charging unit is installed on the drone and a first coil pad installed on the main body to generate electromagnetic induction with electricity generated by the power generation unit. A second coil pad for charging the rechargeable battery of the drone by induction is provided.

상기 드론이 상기 본체에 접근시 해당 본체를 상기 드론에 인접되게 이동시키는 이동유닛을 더 구비한다.When the drone approaches the main body, a movement unit for moving the corresponding main body to be adjacent to the drone is further included.

상기 이동유닛은 상기 본체에 설치되어 해당 본체를 이동시키는 이동부와 상기 드론의 위치를 감지하기 위해 해당 드론에 설치된 위치감지센서와 상기 위치감지센서에서 제공되는 정보를 토대로 상기 본체를 중심으로 기 설정된 기준 범위 내로 상기 드론이 접근될 경우에 상기 본체가 해당 드론에 입접되는 방향으로 이동되게 상기 이동부를 제어하는 제어부를 구비한다.The moving unit includes a moving unit installed in the main body to move the main body, a position sensor installed in the drone to detect the position of the drone, and a predetermined set centered on the main body based on information provided by the position detecting sensor. When the drone approaches within a reference range, a controller controls the moving unit so that the body moves in a direction in contact with the corresponding drone.

상기 드론을 상기 착륙지점에 유도할 수 있도록 상기 위치감지센서에서 제공되는 정보를 토대로 상기 본체에 설치되어 상기 드론으로 유도광을 조사하는 유도조명부를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.It may further include an induction lighting unit installed in the main body to irradiate guiding light to the drone based on information provided from the location sensor so as to guide the drone to the landing point.

본 발명에 의한 태양광 기반 드론 충전스테이션은 사용자가 직접 드론의 충전배터리에 충전기를 연결하지 아니하더라고 드론의 충전배터리를 충전시킬 수 있어서 멀리까지 드론을 비행시킬 수 있고, 태양광을 이용한 발전기술이 적용된 발전유닛에서 공급되는 전기를 이용하기 때문에 보다 안정적으로 드론의 충전배터리를 충전시킬 수 있어 충전 신뢰성이 높아진다는 장점이있다.The solar-based drone charging station according to the present invention can charge the drone's rechargeable battery even if the user does not directly connect the charger to the drone's rechargeable battery, so the drone can fly far, and the solar power generation technology is Since the electricity supplied from the applied power generation unit is used, the drone's rechargeable battery can be charged more stably, which increases the reliability of charging.

도 1는 본 발명에 태양광 기반 드론 충전스테이션의 일 실시예의 따른 사시도이고,
도 2는 도 1의 제2코일패드가 설치된 드론이고,
도 3은 본 발명에 태양광 기반 드론 충전스테이션의 다른 실시예의 따른 사시도이고,
도 4는 도 3의 블록도이다.1 is a perspective view according to an embodiment of a solar-based drone charging station according to the present invention;
FIG. 2 is a drone in which the second coil pad of FIG. 1 is installed;
3 is a perspective view according to another embodiment of a solar-based drone charging station according to the present invention;
Figure 4 is a block diagram of Figure 3;

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 태양광 기반 드론 충전스테이션 에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 대하여, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.Hereinafter, a solar-based drone charging station according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the present invention can have various changes and various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure. With respect to the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown enlarged than the actual for clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있다는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in this application, it should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't

도 1 내지 도 2에는 본 발명에 따른 태양광 기반 드론 충전스테이션(10)의 일 실시예가 도시되어 있다.1 and 2 show an embodiment of a solar-based drone charging station 10 according to the present invention.

본 발명에서의 드론(1)은 비행본체와, 비행본체에 설치되어 비행본체를 공중으로 부양시켜 소정 방향으로 비행하도록 구동하는 비행구동부(3)를 포함하는데, 본 실시예는 일반적인 드론(1)과 마찬가지로 비행구동부(3)가 복수개의 프로펠러들과 상기 프로펠러들을 구동하는 구동모터들을 포함하도록 형성되어 있으며, 상기 프로펠러들의 구동 제어를 통해 드론(1)의 비행방향, 고도, 비행속도 등을 제어한다. 상기 비행구동부(3)는 비행제어부(미도시)에 의해 비행방향과 속도, 고도의 제어가 이루어지게 되는데, 비행제어부(미도시)는 관리자가 무선조종을 통해 제어신호를 송신하여 비행을 제어할 수도 있고, 설정된 제어조건에 따라 비행속도와 고도, 방향의 제어가 이루어지도록 할 수도 있다. 예를 들어 상기 비행제어부는 드론(1)에 마련되어 있는 GPS를 통해 드론(1)의 현재 위치를 분별하고 설정된 비행 방향을 따라 자동으로 드론(1)의 이동이 이루어지도록 제어할 수도 있다. 또한 상기 비행구동부(3)가 구동할 수 있도록 충전배터리(2)도 구비한다.The drone 1 in the present invention includes a flight body and a flight drive unit 3 installed on the flight body to lift the flight body into the air and drive it to fly in a predetermined direction. Similarly, the flight drive unit 3 is formed to include a plurality of propellers and drive motors that drive the propellers, and controls the flight direction, altitude, flight speed, etc. of the drone 1 through the driving control of the propellers . The flight drive unit 3 controls the flight direction, speed, and altitude by the flight control unit (not shown), and the flight control unit (not shown) allows the manager to transmit control signals through radio control to control flight Alternatively, the flight speed, altitude, and direction may be controlled according to the set control conditions. For example, the flight control unit may determine the current location of the drone 1 through the GPS provided in the drone 1 and control the movement of the drone 1 automatically along a set flight direction. In addition, a rechargeable battery 2 is also provided so that the flight drive unit 3 can be driven.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 기반 드론 충전스테이션(10)은 본체(100), 발전유닛(200), 충전유닛(300)을 구비한다.Referring to the drawings, the solar-based drone charging station 10 according to the present invention includes a main body 100, a power generation unit 200, and a charging unit 300.

상기 본체(100)는 비행하는 드론(10)이 착륙할 수 있는 착륙지점(110)이 마련될 수 있도록 상면이 평탄하게 마련된 착륙판(120)과, 상기 착륙판(120)을 지지하도록 지면으로부터 상방으로 소정길이 연장되며, 상기 발전유닛(200)의 일부 구성들이 설치되도록 내부에 소정공간이 마련된 거치대(130)와, 상기 거치대(130)와 지면과의 사이에 설치되어서 지면으로부터 진동을 감쇠하고 습기로부터 본 발명의 장치를 보호하기 위해서 형성된 지지판(140)를 구비한다.The main body 100 has a landing plate 120 having a flat upper surface so that a landing point 110 where a flying drone 10 can land can be provided, and a landing plate 120 is supported from the ground. A cradle 130 extending a predetermined length upward and having a predetermined space inside so that some components of the power generation unit 200 are installed, and installed between the cradle 130 and the ground to damp vibration from the ground It has a support plate 140 formed to protect the device of the present invention from moisture.

상기 발전유닛(200)은 상기 본체(100)에 설치되서어 입사되는 태양광패널에 의해 전기를 생성하는 것으로 태양광패널(210), 공급선(220), 변압부재(미도시), 축전지(미도시)를 구비한다.The power generation unit 200 is installed on the main body 100 and generates electricity by the incident solar panel, and includes a solar panel 210, a supply line 220, a transformer member (not shown), and a storage battery (not shown). city) is provided.

상기 태양광패널(210)은 일반적으로 태양광선의 빛에너지를 전기에너지로 전환해주는 장치로서 종례의 다양한 태양광 관련 기술이 적용 될 수 있다. 본 명세서에서는 발명의 취지가 흐려지는 것을 방지하기 위해 상기 태양광 패널(210)에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The solar panel 210 is generally a device that converts light energy of sunlight into electrical energy, and various conventional solar-related technologies may be applied. In this specification, a detailed description of the solar panel 210 is omitted in order to prevent obscuring the spirit of the invention.

상기 공급선(220)은 적어도 하나 이상의 상기 태양광패널(210)들과 후술하는 변압부재(310), 상기 축전지(미도시), 상기 변압부재(미도시) 사이를 전기적으로 연결하는 구성으로 전기도선이 적용된다.The supply line 220 is an electric wire configured to electrically connect between at least one or more of the solar panels 210 and a voltage transforming member 310 to be described later, the storage battery (not shown), and the voltage transforming member (not shown). this applies

상기 변압부재(230)는 상기 거치대(130)의 내부공간에 설치되어서, 상기 공급선(220)으로부터 공급된 전기를 드론(1)의 충전배터리(2)에 적합한 전력으로 변환시켜서 후술하는 제1코일패드(310)로 공급한다.The transformer member 230 is installed in the inner space of the holder 130 and converts the electricity supplied from the supply line 220 into power suitable for the rechargeable battery 2 of the drone 1 to form a first coil to be described later. supplied to the pad 310.

상기 축전지(미도시)는 상기 변압부재(230)와 상기 태양광패널(210)에 사이를 연결한는 상기 공급선(220)에 연결되어서 생성된 전기에너지를 저장하거나 상기 태양광패널(210)에서 발생되는 전력이 부족할 경우 상기 축전지에 저장되어 있는 전기에너지가 상기 변압부재(230)에 입력되도록 형성된다. 그리고 상기 축전지는 상기 태양광패널(210)에서 생성된 전기를 충방전이 가능한 다양한 종류의 기술인 납축전지, 니켈수소 전지, 리튬이온배터리, 리튬폴리머 배터리 등이 적용될 수 있다.The storage battery (not shown) is connected to the supply line 220 connected between the voltage transforming member 230 and the solar panel 210 to store electrical energy generated or generated by the solar panel 210. When the power to be supplied is insufficient, the electrical energy stored in the storage battery is input to the transformer member 230 . In addition, various types of technologies capable of charging and discharging electricity generated by the solar panel 210, such as lead acid batteries, nickel metal hydride batteries, lithium ion batteries, and lithium polymer batteries, may be applied to the storage battery.

상기 충전유닛(300)은 상기 착륙지점(110)에 착륙한 상기 드론(1)을 무선충전하기 상기 발전유닛(200)에 생성된 전기를 상기 드론(1)에 공급하는 것으로 제1코일패드(310), 제2코일패드(320), 충전제어부(미도시)를 구비한다.The first coil pad ( 310), a second coil pad 320, and a charging controller (not shown).

상기 제1코일패드(310)는 상기 착륙판(120)의 하면에 설치되어서 상기 변압부재(230)에서 공급되는 전기로 전자기유도를 발생시겨서 무선 송신용 전력을 변환하도록 형성된다.상기 제1코일패드(310)는 적어도 하나의 무선전력전송 방식이 구비될 수 있으며, 2개 이상의 상기 제2코일패드(310)로 부터 동시에 무선전력을 수신할 수도 있다. 여기서, 무선전력전송 방식은 전자기유도 방식, 전자기공진방식, RF 무선전력전송 방식 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특히, 전자기유도 방식을 지원하는 상기 제1코일패드(310)는 무선충전 기술 표준 기구인 WPC(Wireless Power Consortium) 및 Air Fuel Alliance(구 PMA, Power Matters Alliance)에서 정의된 전자기유도 방식의 무선충전 기술을 포함할 수 있다.The first coil pad 310 is installed on the lower surface of the landing plate 120 and converts power for wireless transmission by generating electromagnetic induction with electricity supplied from the transformer member 230. The pad 310 may have at least one wireless power transmission method, and may simultaneously receive wireless power from two or more second coil pads 310. Here, the wireless power transmission method may include at least one of an electromagnetic induction method, an electromagnetic resonance method, and an RF wireless power transmission method. In particular, the first coil pad 310 supporting the electromagnetic induction method uses the electromagnetic induction method defined by the Wireless Power Consortium (WPC) and the Air Fuel Alliance (formerly Power Matters Alliance), which are wireless charging technology standard organizations. technology may be included.

상기 제2코일패드(320)는 상기 드론(1)의 하부면에서 소정거리 이격되어 한 개 이상 설치되며 상기 드론(1)이 상기 착륙지점(110)에 착륙하면 상기 제1코일패드(310)에서 생성된 전자기유도에 의하여 상기 드론의 충전배터리(2)를 충전하는 것이다. 상기 제2코일패드(320)는 무선충전 기술 표준 기구인 Air Fuel Alliance(구 A4WP, Alliance for Wireless Power) 표준 기구에서 정의된 공진 방식의 무선충전 기술을 포함할 수 있다.One or more second coil pads 320 are installed at a predetermined distance from the lower surface of the drone 1, and when the drone 1 lands at the landing point 110, the first coil pad 310 The rechargeable battery 2 of the drone is charged by the electromagnetic induction generated in The second coil pad 320 may include a resonance type wireless charging technology defined by the Air Fuel Alliance (formerly A4WP, Alliance for Wireless Power) standard organization, which is a standard organization for wireless charging technology.

이때, 상기 제1코일패드(310)와 상기 제2코일패드(320)는 인밴드 통신 또는 BLE(BluetoothLow Energy) 통신을 통해 제어 신호 또는 정보를 교환할 수 있다. 여기서, 인밴드 통신, BLE 통신은 펄스폭변조(Pulse Width Modulation) 방식, 주파수변조 방식, 위상변조 방식, 진폭변조 방식, 진폭 및 위상변조 방식 등으로 수행될 수 있다. 일 예로, 상기 제1코일패드(310)는 수신코일을 통해 유도된 전류를 기 설정된 패턴으로 ON/OFF 스위칭하여 궤환 신호(feedback signal)를 생성함으로써 상기 제2코일패드(320)에 각종 제어 신호 및 정보를 전송할 수 있다. 상기 제1코일패드(310)에 의해 전송되는 정보는 수신 전력세기 정보를 포함하는 다양한 상태 정보를 포함할 수 있다.At this time, the first coil pad 310 and the second coil pad 320 may exchange control signals or information through in-band communication or Bluetooth Low Energy (BLE) communication. Here, in-band communication and BLE communication may be performed using a pulse width modulation method, a frequency modulation method, a phase modulation method, an amplitude modulation method, an amplitude and phase modulation method, and the like. For example, the first coil pad 310 generates a feedback signal by switching the current induced through the receiving coil on/off in a preset pattern, thereby generating various control signals to the second coil pad 320. and information can be transmitted. The information transmitted by the first coil pad 310 may include various status information including received power level information.

상기 충전제어부(미도시)는 상기 제1코일패드(310)와 상기 제2코일패드(320)의 동작 전반을 제어할 수 있다. 특히 상기 제1코일패드(310)에서 무선 전력을 송신 할 경우 상기 변압부재(230)에서 전력을 수신하거나 외부 전원(DC/미도시)으로부터 공급되는 전원을 수신할 것인지를 제어할 수 있다. 또한, 상기 드론(1)의 상태 정보를 상기 제1코일패드(310)와 상기 제2코일패드(320)를 통하여 송수신 하여 상기 발전유닛(200)으로 하여 전력공급 및 충방전에 작동에 활용된다. 이때, 상기 드론(1)의 상태 정보는 현재 전력 사용량 정보, CPU 사용량 정보, 배터리 충전 상태 정보, 배터리 출력 전압/전류 정보 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않으며, 상기 드론(1)로부터 획득 가능하고, 무선 전력 제어에 활용 가능한 정보를 포함한다.The charging controller (not shown) may control overall operations of the first coil pad 310 and the second coil pad 320 . In particular, when wireless power is transmitted from the first coil pad 310, it is possible to control whether to receive power from the transformer member 230 or power supplied from an external power source (DC/not shown). In addition, the state information of the drone 1 is transmitted and received through the first coil pad 310 and the second coil pad 320 to be used as the power generation unit 200 for power supply and charging/discharging operation. . At this time, the status information of the drone 1 may include, but is not limited to, current power usage information, CPU usage information, battery charging status information, battery output voltage/current information, etc. It includes information that can be obtained and can be used for wireless power control.

상기 충전제어부는 알고리즘, 프로그램 또는 애플리케이션을 이용하여 상기 충전유닛(300)의 동작전반을 제어할 수 있다. 상기 충전제어부는 CPU, 마이크로프로세서, 미니 컴퓨터와 같은 형태로 구현될 수 있다.The charging control unit may control the overall operation of the charging unit 300 using an algorithm, program or application. The charging control unit may be implemented in the form of a CPU, microprocessor, or mini computer.

상술된 본 발명의 태양광 기반 드론 자율충전 스테이션(20)은 상기 착륙지점(110)에 착륙한 상기 드론(1)을 무선충전하기 상기 발전유닛(200)에 생성된 전기를 상기 드론(1)에 공급하는 상기 충전유닛(300)이 구비되어 있어서 상기 충전배터리(2)에 충전기를 연결하지 아니하더라고 상기 충전배터리(2)를 충전시킬 수 있다는 장점이 있다.The above-described solar-based drone autonomous charging station 20 of the present invention wirelessly charges the drone 1 that has landed at the landing point 110 by supplying electricity generated by the power generation unit 200 to the drone 1. Since the charging unit 300 for supplying is provided, the rechargeable battery 2 can be charged without connecting a charger to the rechargeable battery 2 .

한편, 도 3 내지 도 4는 태양광 기반 드론 자율충전 스테이션(20)의 다른 실시예가 도시되어 있다.Meanwhile, FIGS. 3 and 4 show other embodiments of the solar-based drone autonomous charging station 20 .

앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.Elements that perform the same functions as in the previously shown drawings are denoted by the same reference numerals.

본 발명에 따른 태양광 기반 드론 자율충전 스테이션(20)은 상기 드론(1)이 상기 본체(100)에 전급시 해당 본체를 상기 드론에 인접되게 이동시키는 이동유닛(400)을 더 구비한다.The solar-powered drone autonomous charging station 20 according to the present invention further includes a moving unit 400 that moves the main body adjacent to the drone when the drone 1 supplies power to the main body 100 .

상기 이동유닛(400)은 이동부(410), 위치감지센서(430), 제어부(420)를 구비한다.The moving unit 400 includes a moving unit 410, a position sensor 430, and a controller 420.

상기 이동부(410)는 상기 본체(100)의 상기 지지판(140)에 설치되어서 해당 본체(100)를 이동시키는 것으로 무한궤도부(411), 이동전력부(미도시)를 구비한다.The moving part 410 is installed on the support plate 140 of the main body 100 to move the main body 100, and includes a caterpillar part 411 and a moving power part (not shown).

상기 무한궤도부(411)는 상기 지지판(140)의 양단에 설치되어서 지면을 따라 이동하도록 만든 궤도 안에 형성된 회전체가 전진할 때 궤도가 앞으로 이동하여서 회전체가 계속 궤도내부에서 움직이는 종래의 무한궤도기술이 적용되어 있으므로 추가적인 서술은 생략한다.The endless track part 411 is installed at both ends of the support plate 140 so that when the rotating body formed in the track moves along the ground, the track moves forward so that the rotating body continues to move inside the track. Conventional endless track Since the technology is applied, additional description is omitted.

상기 이동전력부(미도시)는 상기 무한궤도부(411)를 구동하도록 형성된 구동모터(미도시)와 상기 구동모터에 전력을 공급하는 전원부(미도시)가 형성되어 있다.The mobile power unit (not shown) includes a drive motor (not shown) formed to drive the caterpillar part 411 and a power supply unit (not shown) that supplies power to the drive motor.

상기 위치감지센서(430)는 상기 드론(1)의 위치를 감지하기 위해서 해당 드론(1)에 설치되는 것으로 전자파를 발사하여 물체에 부딪혀 반사되는 전자파l 파형을 이용한 레이더 센서나, 라이다(LiDAR)센서, 자이로스코프(Gyroscope)등 다양한 종래의 기술이 적용가능하며, 본 실시예서는 GPS(Global Positioning System)가 적용되어서 위성에서 상기 드론(1)의 위치정보를 파악하여 상기 제어부(420)로 전송한다.The position detection sensor 430 is installed on the drone 1 to detect the position of the drone 1, and is a radar sensor or lidar using an electromagnetic wave l waveform that is reflected by emitting electromagnetic waves and colliding with an object ( Various conventional technologies such as LiDAR) sensor and gyroscope can be applied, and in this embodiment, GPS (Global Positioning System) is applied to determine the location information of the drone 1 from a satellite and control unit 420. send to

상기 제어부(420)는 상기 위치감지센서(430)에서 제공되는 정보를 토대로 상기 본체(100)를 중심으로 기 설정된 기준 범위 내로 상기 드론(1)이 접근될 경우에 상기 본체(100)가 해당 드론(1)에 입접되는 방향으로 이동되게 상기 이동부(410)를 제어한다. 또한, 상기 드론(1)이 상기 착륙지점(110)에 안착되어야 하는데, 상기 드론(1)를 컨트롤로에 의하여 조정하는 사용자가 상기 착륙지점(110)이 육안으로 확인되지 못하는 경우에 상기 드론(100)이 상기 본체(100)의 주변에 사전에 설정된 거리 이내에 접근하였을 때 상기 드론(1)을 자동으로 조종하여서 상기 착륙지점(110)에 정확하게 착륙시키는 자동조종부(미도시)가 추가로 구비될 수 있다.The control unit 420 controls the body 100 to control the corresponding drone when the drone 1 approaches within a preset reference range centered on the body 100 based on the information provided from the position sensor 430. The moving unit 410 is controlled to move in a direction tangent to (1). In addition, the drone 1 needs to be seated at the landing site 110, and when the user who controls the drone 1 by the controller cannot visually check the landing site 110, the drone ( 100) automatically controls the drone 1 when it approaches the periphery of the main body 100 within a preset distance and accurately lands at the landing point 110 An autopilot (not shown) is additionally provided It can be.

본 발명에 따른 태양광 기반 드론 자율충전 스테이션(20)은 상기 드론(1)을 상기 착륙지점(110)에 유도할 수 있도록 상기 위치감지센서(430)에서 제공되는 정보를 토대로 상기 본체(100)에 설치되어 상기 드론(1)으로 유도광을 조사하는 유도조명부(500)를 더 구비한다.The solar-based drone autonomous charging station 20 according to the present invention is based on the information provided from the position sensor 430 to guide the drone 1 to the landing point 110, the main body 100 It is installed on and further includes an induction lighting unit 500 for irradiating guided light to the drone 1.

상기 유도조명부(500)는 반도체 소자를 이용하여 레이저 빛을 발생시키는 광원(510)과, 상기 착륙판(120)의 전방에 설치되어서 상기 광원(510)이 상기 본체(100)로 접근하는 상기 드론(1)을 향하여 상기 광원(510)에서 조사되는 레이저가 조사되도록 구동하는 광원구동부(520)를 구비한다. 이때, 상기 광원구동부(520)는 상기 착륙판(120)에서 소정거리 이격되어 설치되는 지지부재(521)와, 일측은 상기 지지부재(521)에 연결되고, 외측에 상기 광원(510)이 설치되어서 상기 광원(510)을 다방향으로 회전시키는 회전부재(522)를 포함한다.The induction lighting unit 500 is installed in front of the light source 510 that generates laser light using a semiconductor device and the landing plate 120 so that the light source 510 approaches the body 100 of the drone. (1) is provided with a light source driving unit 520 that drives the laser irradiated from the light source 510 to be irradiated. At this time, the light source driving unit 520 is connected to a support member 521 installed at a predetermined distance from the landing plate 120, and one side is connected to the support member 521, and the light source 510 is installed on the outside. It includes a rotating member 522 that rotates the light source 510 in multiple directions.

이때, 레이저는 가시광선을 이용하여 RGB 색상의 불빛을 발생시키는 레이저포인터의 기술이 적용될 수 있으며, 빨간색, 초록색, 보라색, 노란색, 황금색, 하늘색, 진한 하늘색, 에메랄드색, 녹차색 등 다양한 불빛 색을 발생시킬 수 있다.At this time, the laser can be applied with laser pointer technology that generates RGB color light using visible light, and various light colors such as red, green, purple, yellow, golden, sky blue, dark sky blue, emerald, and green tea can be applied. can cause

상술된 본 발명의 태양광 기반 드론 충전스테이션(20)은 상기 본체(100)를 이동 시키도록 형성된 상기 이동유닛(400)과 상기 자동조종부가 구비되어 있어서 사용자가 상기 드론(1) 조종실력에 상관없이 상기 드론(1)을 상기 착륙지점(110)에 정확하게 착률될 수 있어서 보다 안정적인 무선충전이 가능하다는 장점이 있다.The above-described solar-based drone charging station 20 of the present invention is provided with the moving unit 400 formed to move the main body 100 and the automatic pilot unit, so that the user can control the drone 1 There is an advantage in that more stable wireless charging is possible because the drone 1 can be accurately landed at the landing point 110 without

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the present invention. Thus, the present invention is not to be limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

10, 20, 3 : 태양광 기반 드론 자율충전 스테이션
1 : 드론 2 : 충전배터리
3 : 비행구동부
100 : 본체 110 : 착륙지점
120 : 착륙판 130 : 거치대
140 : 지지판
200 : 발전유닛 210 : 태양광패널
220 : 공급선 230 : 변압부재
300 : 충전유닛 310 : 제1코일패드
320 : 제2코일패드
400 : 이동유닛 410 : 이동부
411 : 무한궤도부 420 : 제어부
430 : 위치감지센서
500 : 유도조명부 510 : 광원
520 : 광원구동부 521 : 지지부재
522 : 회전부재10, 20, 3: Solar-based drone autonomous charging station
1: drone 2: rechargeable battery
3: flight drive unit
100: main body 110: landing point
120: landing plate 130: cradle
140: support plate
200: power generation unit 210: solar panel
220: supply line 230: transformer member
300: charging unit 310: first coil pad
320: second coil pad
400: moving unit 410: moving unit
411: caterpillar part 420: control part
430: position detection sensor
500: induction lighting unit 510: light source
520: light source driving unit 521: support member
522: rotating member

Claims (5)

비행하는 드론이 착륙할 수 있도록 착륙지점이 마련된 본체와;
상기 본체에 설치되서 입사되는 태양광패널에 의해 전기를 생성하는 발전유닛과;
상기 착륙지점에 착륙한 상기 드론을 충전하기 위해 상기 발전유닛에 생성된 전기를 상기 드론에 공급하는 충전유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는,
태양광 기반 드론 충전스테이션.A main body provided with a landing point for a flying drone to land;
a power generation unit installed on the main body and generating electricity by an incident solar panel;
Characterized in that it has a charging unit for supplying electricity generated in the power generation unit to the drone to charge the drone that has landed at the landing site.
Solar powered drone charging station. 제1항에 있어서,
상기 충전유닛은
상기 본체에 설치되어서 상기 발전유닛에서 생성되는 전기로 전자기유도를 발생시키는 제1코일패드와,
상기 드론에 설치되며 상기 드론이 상기 착륙지점에 착륙하면 상기 제1코일패드에서 생성된 전자기유도에 의하여 상기 드론의 충전배터리를 충전하는 제2코일패드를 구비하는 것을 특징으로 하는,
태양광 기반 드론 충전스테이션.According to claim 1,
The charging unit
A first coil pad installed on the main body to generate electromagnetic induction with electricity generated by the power generation unit;
A second coil pad installed on the drone and charging a rechargeable battery of the drone by electromagnetic induction generated by the first coil pad when the drone lands at the landing site.
Solar powered drone charging station. 제2항에 있어서,
상기 드론이 상기 본체에 접근시 해당 본체를 상기 드론에 인접되게 이동시키는 이동유닛을 더 구비하는 것을 특징으로 하는,
태양광 기반 드론 충전스테이션.According to claim 2,
Characterized in that the drone further comprises a moving unit for moving the main body adjacent to the drone when approaching the main body,
Solar powered drone charging station. 제3항에 있어서,
상기 이동유닛은
상기 본체에 설치되어 해당 본체를 이동시키는 이동부와
상기 드론의 위치를 감지하기 위해 해당 드론에 설치된 위치감지센서와,
상기 위치감지센서에서 제공되는 정보를 토대로 상기 본체를 중심으로 기 설정된 기준 범위 내로 상기 드론이 접근될 경우에 상기 본체가 해당 드론에 입접되는 방향으로 이동되게 상기 이동부를 제어하는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는,
태양광 기반 드론 충전스테이션.According to claim 3,
The mobile unit
A moving unit installed on the main body to move the main body; and
A position sensor installed in the drone to detect the position of the drone;
and a control unit for controlling the moving unit so that the main body moves in a direction in contact with the corresponding drone when the drone approaches within a preset reference range centered on the main body based on information provided from the position sensor. to do,
Solar powered drone charging station. 제4항에 있어서,
상기 드론을 상기 착륙지점에 유도할 수 있도록 상기 위치감지센서에서 제공되는 정보를 토대로 상기 본체에 설치되어 상기 드론으로 유도광을 조사하는 유도조명부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는,
태양광 기반 드론 충전스테이션.According to claim 4,
Further comprising an induction lighting unit installed in the main body to irradiate guiding light to the drone based on information provided from the position sensor so as to guide the drone to the landing point.
Solar powered drone charging station.
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