KR20230086340A - 드론용 안전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 드론용 안전장치(100)는 다음과 같이 구성된다.
파이프 형상의 하우징(110)과, 상기 하우징(110)에 수납된 낙하산(130)과, 상기 낙하산(130)을 배출시키도록 상기 하우징(110)에 장착된 팬(140)을 포함한다.
따라서, 다음과 같은 효과가 있다.
배경기술처럼 뭉쳐진 캐노피가 배출된 후 시간이 경과된 후 펴지는 게 아니고, 상기 하우징(110) 내부에서부터 캐노피(137)가 펴지면서 배출되기 때문에 배경기술보다 신속하게 캐노피(137)가 펴지는 효과가 있다. 따라서, 드론(D)이 추락하다가 갑작스럽게 펴진 캐노피에 의해 발생한 속도 감속에 의해서 상기 드론(D)에 충격이 가해지고, 이로 인해서 드론(D)이 손상되거나 산줄(139)이 절단되는 현상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 드론(D)의 손상으로 인한 경제적인 손실을 예방할 수 있는 효과가 있다.

Description

드론용 안전장치{Safety device for drones}

본 발명은 드론용 안전장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 드론에 장착된 상태에서 상기 드론이 비행 중에 고장으로 갑자기 낙하할 때, 낙하산의 캐노피가 펴지도록 하여 안전하게 비상 착륙할 수 있도록 구성되므로, 드론의 손상을 방지할 수 있는 것을 특징으로 하는 드론용 안전장치에 관한 것이다.

드론(drone)은 본체에 프로펠러가 장착되어 비행이 가능한 것으로서 조종사가 탑승하지 않고 사전에 프로그램된 경로에 따라 자동비행하거나, 지상에서 드론조종사가 무선조종기(controller)로 조종하는 무인항공기이다.

이러한 드론은 적을 타격하거나 정탐하는 전투기 대용으로부터 항공촬영, 배달 뿐만 아니라 탑승용(드론택시)으로까지 다양한 분야에서 사용되고 있다.

그런데, 이러한 드론은 공중에서 비행하다가 고장 또는 충돌(다른 드론과의 충돌 내지는 건물, 절벽 등과의 충돌)로 인해서 자유 낙하하는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우 지면과의 충돌로 인해서 파손되어 재생이 불가능하게 되고, 재생한다고 하더라도 구입비용 이상으로 수리비용이 들게 되어 경제적 부담을 안게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서 아래에 기재한 (문헌 1)에서는 다음과 같은 드론용 낙하산 모듈을 제공하고 있다.

상기 드론용 낙하산 모듈은 드론에 장착되는 낙하산통이 구성되고, 상기 낙하산통의 내부에는 압축스프링이 압축되어 내장되고 다음으로 낙하산이 수납된다. 상기 낙하산은 캐노피와 상기 캐노피에 연결되어 상기 낙하산통에 연결된 산줄로 구성된다. 그리고 상기 낙하산통은 덮개판으로 마감되며 상기 덮개판을 개폐하는 서보모터가 상기 낙하산통에 장착된다. 또한, 상기 낙하산통에 장착되어 위험 상황을 감지하는 센서와 상기 센서로부터 시그널을 수신하여 상기 서보모터를 작동시켜서 상기 덮개판을 개방시키는 PCB가 구성된다.

따라서, 드론이 상기 드론용 낙하산 모듈을 장착된 상태에서 비행하다가 고장 또는 충돌로 인해서 낙하할 경우, 상기 센서가 이를 감지하고 상기 PCB로 시그널을 발신한다. 그러면 상기 PCB는 상기 서보모터에 전기신호를 발신하여 상기 덮개판을 개방시킨다. 그러면 상기 압축스프링이 팽창하면서 상기 캐노피를 외부로 배출시킨다. 그러면, 뭉쳐진 상태로 캐노피는 공중으로 배출된 후 드론과 함께 낙하하다가 공기의 저항으로 갑자기 펴지게 된다.

이상 살펴본, 드론용 낙하산 모듈은 다음과 같은 문제점이 있었다.

상기 캐노피가 뭉쳐진 상태로 낙하산통에 수납되어 있다가 위급 시에 갑자기 외부로 배출된다. 그리고 드론과 함께 뭉쳐진 상태로 5초~10초 정도, 낙하 거리로는 70m~80m(유인 드론의 경우 300m~600m) 정도 추락하게 된다. 이렇게 추락하다가 공기의 저항에 의해서 비로서 캐노피가 펴지게 되는데, 이때 자유낙하하다가 갑작스러운 제동이 걸리게 되므로 드론에 충격이 발생하게 된다. 이것은 드론을 외력으로 치는 것과 같은데, 고속으로 달리던 차량이 급작스럽게 제동하는 경우 발생하는 현상으로부터 용이하게 이해할 수 있다. 따라서, 드론의 내부 부속이 파손되는 현상이 발생한다. 또한, 이때 캐노피와 낙하산통에 연결된 산줄이 갑작스런 인장력에 의해서 절단되므로 드론이 공기 저항 없이 그대로 추락하여 파손되는 사고가 발생한다.

(문헌 1) 한국 특허공개 제10-2020-0073546호(공개일: 2020년 06월 24일)

본 발명에 의한 드론용 안전장치는 다음 문제를 해결하고자 한다.

상기 캐노피가 뭉쳐진 상태로 낙하산통에 수납되어 있다가 위급 시에 갑자기 외부로 뭉쳐진 상태로 배출된 후, 일정 시간 자유낙하하고 나서 비로서 펴지게 되므로 드론에는 순간적으로 급작스러운 제동이 걸리게 된다. 이로 인해서 드론에는 충격이 발생하게 되어 고장을 유발하게 되고, 캐노피에 연결된 산줄에 갑자기 인장력이 발생하게 되면서 절단되어 드론이 그대로 추락하여 파손되는 문제점이 있었다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명에 의한 드론용 안전장치는 다음과 같이 구성된다.

파이프 형상의 하우징과, 상기 하우징에 수납된 낙하산과, 상기 낙하산을 배출시키도록 상기 하우징에 장착된 팬을 포함한다.

상기 하우징은 일례로,

상기 하우징의 내부에 상기 팬과 상대되는 쪽에 배치된 송풍관과,상기 송풍관에서 상기 팬 쪽의 단부 둘레를 따라 형성되어 상기 하우징의 내측면에 연결된 플랜지를 포함할 수도 있다.

상기 낙하산은,

상기 송풍관을 덮은 상태로 상기 송풍관과 상기 하우징 사이의 수납공간에 수납된 것이다.

또한, 상기 낙하산은 일례로서, 상기 송풍관을 덮은 상태로 상기 송풍관과 상기 하우징 사이의 수납공간으로 수납된 캐노피와, 상기 캐노피에 연결되어 상기 하우징에 연결된 산줄을 포함할 수도 있다.

또한, 상기 하우징의 상부를 마감하는 덮개를 더 포함할 수도 있다.

또한, 일례로서 상기 하우징에 장착되어 드론의 추락을 감지하여 시그널을 발신하는 감지부와, 상기 감지부로부터 상기 시그널을 수신하여 상기 팬에 전기를 공급하는 제어부를 더 포함할 수도 있다.

상기 해결수단에 의해서 본 발명에 의한 드론용 안전장치는 다음과 같은 효과가 있다.

배경기술처럼 뭉쳐진 캐노피가 배출된 후 시간이 경과된 후 펴지는 게 아니고, 상기 하우징 내부에서부터 캐노피가 펴지면서 배출되기 때문에 배경기술보다 신속하게 캐노피가 펴지는 효과가 있다. 따라서, 드론이 추락하다가 갑작스럽게 펴진 캐노피에 의해 발생한 속도 감속에 의해서 상기 드론에 충격이 가해지고, 이로 인해서 드론이 손상되거나 산줄이 절단되는 현상을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 드론의 손상으로 인한 경제적인 손실을 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 드론용 안전장치로서 낙하산과 캡이 생략된 것을 도시한 단면도.
도 2는 도 1에서 내부에 낙하산이 수납되고 상부에 캡이 마감된 것을 도시한 단면도.
도 3은 도 2에서 팬이 작동하므로 낙하산의 캐노피가 상방으로 배출되는 과정을 도시한 단면도.
도 4는 도 3의 상태에서 낙하산의 캐노피가 완전히 펴진 상태를 도시한 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예로서 외통의 하부에 유입구가 천공된 것을 도시한 단면도.
도 6은 본 발명에 의한 드론용 안전장치의 컨트롤부를 도시한 블록도.
도 7은 본 발명에 의힌 드론용 안전장치가 드론에 장착된 것을 도시한 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 드론용 안전장치가 드론에 장착된 상태에서 비행 중에 상기 드론이 고장으로 낙하하는 상태를 도시한 정면도.
도 9는 도 8의 상태에서 낙하산의 캐노피가 외통 밖으로 배출되는 과정을 도시한 정면도.
도 10은 도 9의 상태에서 낙하산의 캐노피가 완전히 펴져서 드론이 서서히 낙하하는 상태를 도시한 정면도.

이하, 본 문서의 다양한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나 이는 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 문서의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.

또한, 본 문서에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, '제1 부분'과 '제2 부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 문서에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

또한, 본 문서에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 문서에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 문서에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 문서에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 문서에서 정의된 용어일지라도 본 문서의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없다.

이하, 첨부되는 도면과 함께 본 발명에 의한 드론용 안전장치(100)의 구성에 대해서 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 드론용 안전장치로서 낙하산과 캡이 생략된 것을 도시한 단면도이고, 도 2는 도 1에서 내부에 낙하산이 수납되고 상부에 캡이 마감된 것을 도시한 단면도이다. 또한, 도 3은 도 2에서 팬이 작동하므로 낙하산의 캐노피가 상방으로 배출되는 과정을 도시한 단면도이고, 도 4는 도 3의 상태에서 낙하산의 캐노피가 완전히 펴진 상태를 도시한 단면도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 다른 실시예로서 외통의 하부에 유입구가 천공된 것을 도시한 단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 드론용 안전장치의 컨트롤부를 도시한 블록도이다.

파이프 형상의 하우징(110)이 구성되고, 하우징(110)에 수납된 낙하산(130)이 구성되며, 낙하산(130)을 배출시키도록 하우징(110)에 장착된 팬(fan, 140)이 구성된다. 또한, 하우징(110)에 장착되어 드론(D)의 추락을 감지하여 시그널을 발신하는 감지부(150)가 구성되고, 감지부(150)로부터 시그널을 수신하여 팬(140)에 전기를 공급하는 제어부(160)가 구성된다. 이때의 전기는 하우징(110)에 배터리(도시하지 않음)를 별도로 수납시켜서 공급받을 수도 있고, 드론(D)의 배터리로부터 전기를 공급받을 수도 있다.

상기 각 구성요소를 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3에서처럼, 상기 하우징(110)은 양측으로 개방된 파이프 형상으로서 일측 단부(K)에는 드론(D)에 장착되기 위해 플랜지(111)가 형성된 하우징(110)이 구성된다. 상기 플랜지(111)는 용접 또는 접착제에 의해 드론(D)에 부착시킬 수도 있고, 도시하지 않았지만 볼트홀을 천공하여 드론(D)에 볼팅된 것일 수도 있다.

또는, 상기 플랜지(111)를 형성하지 않고 장착되는 구조로써, 하우징(110)의 외측면에 수나사부(도시하지 않음)를 형성시키고, 드론(D)에 암나사부(도시하지 않음)를 형성시켜 상호 체결시킬 수도 있고, 반대로 하우징(110)의 내측면에 암나사부(도시하지 않음)를 형성시키고, 드론(D)에 수나사부(도시하지 않음)가 형성된 관 (도시하지 않음) 또는 축(도시하지 않음)을 형성시켜서 상호 체결시킬 수도 있다.

또한, 상기 하우징(110)은 내부에 팬(140)과 상대되는 쪽에 배치된 송풍관(115)이 구성되고, 송풍관(115)에서 팬(140) 쪽의 단부(P) 둘레를 따라 형성되어 하우징(110)의 내측면(I)에 연결된 플랜지(117)가 형성된다. 따라서, 팬(140)에서 급송된 공기가 송풍관(115)을 통해 배출되도록 구성된다. 따라서, 송풍관(115)과 하우징(110) 사이에는 수납공간(C)이 형성된다.

또한, 상기 팬(140)은 하우징(110)에서 드론(D)에 장착되는 쪽, 즉, 플랜지(111)가 형성된 쪽으로 삽입되어 구성된다.

상기 낙하산(130)은 도 2에서처럼, 송풍관(115)을 덮은 상태로 상기 수납공간(C)에 수납되어 구성되는데, 보다 상세히는 송풍관(115)을 덮은 상태로 상기 수납공간(C)으로 접히거나 구겨져서 압축되어 수납된 캐노피(137)가 구성되고, 캐노피(137)에 연결되어 하우징(110)에 연결된 산줄(139)이 구성된다. 산줄(139)은 일례로서 하우징(110)의 내측면 또는 송풍관(115)의 외측면 또는 플랜지(117)에 고정된 고리(도시하지 않음)에 결속되어 구성될 수 있다.

다음으로, 상기 하우징(110)의 상부를 마감하는 덮개(120)가 구성되는데, 도 2에서처럼, 캡 형상으로서 하우징(110)에 씌워지는 것일 수도 있고, 코르크 마개처럼 하우징(110)의 내측으로 끼워지는 것일 수도 있다. 이때, 덮개(120)는 팬(140)에서 발생한 풍압에 의해서 캐노피(137)가 외부로 배출될 때 발생한 풍압에 의해서 쉽게 개방될 수 있도록 하우징(110)과의 결합 정도가 조정된 것이어야 한다. 또한, 본 발명에서 상기 덮개(120)는 상기 실시예 외에도 다양한 구조의 것으로서 팬(140)의 풍압에 의해 용이하게 개방될 수 있는 것이면 모두 가능하다.

따라서, 도 3에서처럼 팬(140)의 구동에 의해서 공기가 송풍관(115)을 통해서 급송되면 낙하산(130)의 캐노피(137)가 팽창되어 배출되면서 덮개(120)를 개방시키면서 도 4에서처럼 외부로 펴지도록 구성된다. 이때 팬(140)으로 공급되는 공기는 드론(D)의 외부에서 내부를 거쳐 유입되는데, 용이한 공기의 유입을 위해서 드론(D)에는 유입구가 천공될 필요가 있다. 또한, 보다 원활한 공기의 유입을 위해서 도 5에서처럼, 팬(140)이 하우징(110)의 상부로 올라간 상태에서 팬(140)의 하부에 배치되도록 하우징(110)의 측방에 유입구(119)가 천공될 수도 있다.

상기 감지부(150)는 일례로서 가속도센서, 자이로센서, 진동센서, 충격센서, 기압센서 중 선택적으로 구성된 것일 수 있다. 즉, 가속도센서는 드론(D)이 추락할 때 발생하는 중력가속도를 감지하게 되면 고장으로 감지하여 제어부(160)로 시그널을 발신한다. 또한, 상기 자이로센서는 드론(D)이 규정 각도 이상으로 기울어짐을 감지하여 제어부로 시그널을 발신한다. 또한, 진동센서 및 충격센서는 다른 비행체 내지는 건물 또는 절벽 등에 드론(D)이 충돌한 경우 각각 발생하는 진동 및 충격을 감지하여 제어부로 시그널을 발신한다. 또한, 기압센서는 드론(D)이 추락할 경우 급격하게 기압이 변화되는 것을 감지하여 시그널을 발신한다. 이외에도 본 발명에서는 드론(D)의 추락을 감지할 수 있는 센서는 모두 포함된다.

상기 제어부(160)는 일례로 CPU(중앙처리장치) 또는 PCB 회로기판 또는 스위치 등 상기 시그널을 수신받고 팬(140)으로 전기를 도통시킬 수 있는 것이면 가능하다.

또한, 제어부(160)는 시그널을 수신한 후 팬(140)으로 전기를 지속적으로 공급시킬 수도 있고, 캐노피(137)가 도 4에서처럼 펴지면서 중력가속도가 감소되어 서서히 추락할 경우에는 감지부(150)를 통해서 가변된 시그널을 수신한 후 전기 공급을 중단시키도록 구성된 것일 수도 있다.

다음으로 첨부되는 도면과 함께 본 발명에 의한 드론용 안전장치(100)의 사용례를 살펴보면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 의힌 드론용 안전장치가 드론에 장착된 것을 도시한 사시도이고, 도 8은 본 발명에 의한 드론용 안전장치가 드론에 장착된 상태에서 비행 중에 상기 드론이 고장으로 낙하하는 상태를 도시한 정면도이다. 또한, 도 9는 도 8의 상태에서 낙하산의 캐노피가 외통 밖으로 배출되는 과정을 도시한 정면도이고, 도 10은 도 9의 상태에서 낙하산의 캐노피가 완전히 펴져서 드론이 서서히 낙하하는 상태를 도시한 정면도이다.

먼저, 상기 하우징(110)을 드론(D)에 고정시킨다. 일례로 플랜지(111)를 통해서 드론(D)의 상단에 고정시킬 수 있다. 이 상태에서 드론(D)을 비행시키다가 고장 또는 충돌 등으로 인해서 도 8에서처럼 기울어지면서 추락하는 현상이 발생하게 되면, 즉시, 상기 감지부(150)가 제어부(160)로 시그널을 발신한다. 그러면, 제어부(160)는 팬(140)을 구동시켜서 도 3에서처럼 송풍관(115) 내측으로 공기를 급송한다. 다음으로, 도 9에서처럼 낙하산(130)의 캐노피(137)가 상방으로 팽창하여 덮개(120)를 밀어내면서 도 10에처럼 상방으로 펴지게 된다. 따라서, 배경기술에 비해서 신속하게 캐노피(137)가 펴지게 되면서 드론(D)은 산줄(139)에 매달린 상태로 바람의 저항을 받으면서 서서히 하강하여 지상에 안전하게 착륙하게 된다.

이상, 살펴본 본 발명에 의하면 배경기술처럼 뭉쳐진 캐노피가 배출된 후 시간이 경과된 후 펴지는 게 아니고, 상기 하우징(110) 내부에서부터 캐노피(137)가 펴지면서 배출되기 때문에 배경기술보다 신속하게 캐노피(137)가 펴지는 이점이 있다. 따라서, 드론(D)이 추락하다가 갑작스럽게 펴진 캐노피에 의해 발생한 속도 감속에 의해서 상기 드론(D)에 충격이 가해지고, 이로 인해서 드론(D)이 손상되거나 산줄(139)이 절단되는 현상을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 드론(D)의 손상으로 인한 경제적인 손실을 예방할 수 있다.

100: 드론용 안전장치
110: 하우징
111: 플랜지
115: 송풍관
117: 플랜지
119: 유입구
120: 덮개
130: 낙하산
137: 캐노피
139: 산줄
140: 팬
150: 감지부
160: 제어부
D: 드론

Claims (5)

1. 파이프 형상의 하우징과,
   상기 하우징에 수납된 낙하산과,
   상기 낙하산을 배출시키도록 상기 하우징에 장착된 팬을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론용 안전장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 하우징은,
   상기 하우징의 내부에 상기 팬과 상대되는 쪽에 배치된 송풍관과,
   상기 송풍관에서 상기 팬 쪽의 단부 둘레를 따라 형성되어 상기 하우징의 내측면에 연결된 플랜지를 포함하고,
   상기 낙하산은,
   상기 송풍관을 덮은 상태로 상기 송풍관과 상기 하우징 사이의 수납공간에 수납된 것을 특징으로 하는 드론용 안전장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 낙하산은,
   상기 송풍관을 덮은 상태로 상기 송풍관과 상기 하우징 사이의 수납공간으로 수납된 캐노피와,
   상기 캐노피에 연결되어 상기 하우징에 연결된 산줄을 포함하는 것을 특징으로하는 드론용 안전장치.
   
4. 제1항에서 제3항까지의 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징의 상부를 마감하는 덮개를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론용 안전장치.
   
5. 제1항에서 제3항까지의 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 하우징에 장착되어 드론의 추락을 감지하여 시그널을 발신하는 감지부와,
   상기 감지부로부터 상기 시그널을 수신하여 상기 팬에 전기를 공급하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론용 안전장치.

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