KR20230093392A

KR20230093392A - Smart training drone that installs and stores training equipment using sensors.

Info

Publication number: KR20230093392A
Application number: KR1020210182290A
Authority: KR
Inventors: 김희승
Original assignee: 김희승
Priority date: 2021-12-19
Filing date: 2021-12-19
Publication date: 2023-06-27

Abstract

본 발명은 센서와 훈련용품을 보관,설치,회수하는 장치를 활용하여 축구 훈련을 효율적으로 하는 것을 목표로 하는 발명이다.The present invention is an invention that aims to efficiently perform soccer training by utilizing a device for storing, installing, and recovering sensors and training supplies.

Description

Smart training drone that installs and stores training equipment using sensors.}

본 발명은 축구 경기를 뛰기 전에 진행하는 준비 훈련, 축구 경기 중간에 선수 교체를 위해 진행하는 교체준비 훈련, 경기를 뛴 후 진행하는 회복훈련, 축구 경기를 준비하는 전술 훈련 등 다양한 훈련을 효율적으로 하기 위해 드론을 활용해서 콘과 스텝레더 등의 훈련용품을 설치하는 장치를 제공하는 것이다, 본 발명에서 드론은 GPS를 기반으로 한 위치 인식 센서와 주변 환경을 인식하는 카메라 등의 다양한 센서들의 정보를 분석한 후 복합적으로 활용해 현재 드론의 위치를 확인해 축구 훈련장 내에서의 운항을 제어하고, 제공된 스마트 훈련 드론을 활용해 훈련에 필요한 스텝레더와 콘을 스마트폰을 이용해 설치하고, 수거하는 기능을 한다.The present invention is to efficiently perform various training such as preparation training before playing a soccer game, replacement preparation training for replacing a player in the middle of a soccer game, recovery training after playing a game, and tactical training to prepare for a soccer game. In the present invention, the drone analyzes information from various sensors such as a GPS-based location recognition sensor and a camera that recognizes the surrounding environment. After that, it is used in combination to check the location of the current drone, control the operation within the soccer training ground, and use the provided smart training drone to install and collect step ladders and cones necessary for training using a smartphone.

최근 4차 산업혁명 시대가 다가오며 가장 각광받는 운행체는 드론이다. 1917년 미국에서 처음 무인항공기가 비행을 시작한 이후로 약 100년동안 드론은 점차 진화되면서 다양한 분야에 활용될 수 있게 발전해 왔다. 또한 4차 산업혁명 시대를 맞이하면서 드론에관련된 다양한 아이디어 및 새로운 활용 방안들이 나오고 있다. 최근 드론은 단순한 비행체 및 운송수단을 넘어서 영상 촬영에 사용하는 촬영 드론, 택배를 배송하는 운송 드론, 산불 진화하기 위해 소화약제나 물을 저장하다가 살포하는 소방 드론, 농업에 필요한 비료나 농약을 살포하는 농업 드론, 전쟁에서 적군의 동태를 파악하는 정찰 드론 등 다양한 분야에서 드론이 활용되고 있다. Recently, as the era of the 4th industrial revolution approaches, drones are the most popular vehicles. Since 1917, when unmanned aerial vehicles first started flying in the United States, drones have gradually evolved and developed to be used in various fields for about 100 years. In addition, as we enter the era of the 4th industrial revolution, various ideas and new utilization plans related to drones are emerging. Recently, drones have gone beyond simple vehicles and means of transportation, such as filming drones used for filming, transport drones delivering parcels, firefighting drones that store and spray fire extinguishing agents or water to extinguish forest fires, and spraying fertilizers or pesticides necessary for agriculture. Drones are being used in various fields, such as agricultural drones and reconnaissance drones that grasp the dynamics of enemy forces in war.

1021004370000 [기체부에 빈 공간으로 형성된 물품 탑재부에 배송품을 탑재하는 물류용 드론 및 배송품 적재 시스템]1021004370000 [Drone for logistics and delivery loading system that loads deliveries in the article loading part formed as an empty space in the fuselage] 본 선행특허는 드론의 설계를 통해 드론 내부의 공간을 만들고 이를 활용해 운송물을 보관하는 특허로, 본 특허를 활용해서 훈련 용품을 운송하는 과정에서 추가적인 낙하물이 발생하지 않도록 드론 내부의 공간을 활용해서 낙하물이 발생하지 않고, 효율적인 운송이 가능하도록 한다.This prior patent is a patent that creates a space inside the drone through the design of the drone and uses it to store cargo. It prevents falling objects from occurring and enables efficient transportation. 1020130039177 [전파고도계를 이용한 변형된 고도모델 기반의 지형참조 항법장치]1020130039177 [Topographic reference navigation device based on modified altitude model using radio altimeter] 본 선행특허는 전파를 지상에 쏘고, 되돌아오는 시간을 통해 현재의 고도를 판단하는 전파고도계를 활용해 현 위치의 지형을 파악하고, 이를 저장된 지형의 값과 비교하는 과정을 통해 현재의 위치를 파악하는 특허이다. 본 특허를 활용해 라이다 센서를 제거하여도 현 위치를 일정 수준 이상의 정확도로 파악할 수 있다.This prior patent identifies the topography of the current location by using a radio altimeter that determines the current altitude through the time it takes to shoot radio waves to the ground and return, and identifies the current location through the process of comparing it with the value of the stored topography. It is a patent that Using this patent, even if the lidar sensor is removed, the current location can be identified with a certain level of accuracy.

본 발명은 효율적이고 빠른 훈련을 가능하게 하는 방법을 제시하는 것을 목적으로 하기 위해 드론에 센서와 훈련용품 보관장치가 포함된 추가 부착장치를 활용해 드론에 센서와 훈련용품 보관장치가 포함된 부착물을 드론에 부착 혹은 내장하고, 센서와 스마트폰을 연동한다In order to provide a method for enabling efficient and fast training, the present invention uses an additional attachment device including a sensor and a storage device for training supplies in a drone to attach an attachment including a sensor and a storage device for training supplies to a drone. Attached to or embedded in drones, linking sensors and smartphones

본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 카메라와 GPS를 포함한 센서와 축구 훈련 용품을 수납할 수 있는 기계장비들을 포함한 추가장치를 부착하고, 센서를 융합하여 현재의 위치와 훈련 용품 설치위치 등을 파악한 후, 훈련용품을 드론을 이용해 설치하는 방법을 제안한다.According to one aspect of the present invention, the present invention attaches an additional device including a sensor including a camera and a GPS and mechanical equipment capable of storing soccer training supplies, and fuses the sensor to determine the current location and the installation location of the training supplies. After identifying, we propose a method of installing training supplies using drones.

본 발명에 따른 추가 부착물을 장착해 사용하는 축구 훈련 드론은 다음과 같은 효과를 가져온다.A soccer training drone equipped with an additional attachment according to the present invention has the following effects.

첫째, 훈련을 진행하는 과정에 있어서, 훈련 용품의 위치를 일정하게 설치할 수 있어, 기존의 일정하지 않고 비 규칙적인 사람이 설치하고 진행하는 훈련 방법에서 벗어나 일정하고 주기적인, 드론을 통한 훈련을 진행하고 이를 루틴화 할 수 있어 주기적 훈련을 통한 훈련의 효과를 높이는 효과를 가져온다.First, in the course of training, the location of training supplies can be installed at a constant level, and training is conducted through drones in a constant and periodic manner, breaking away from the existing non-scheduled and irregular training method in which people install and proceed. And it can be routineized, resulting in an effect that increases the effectiveness of training through periodic training.

둘째, 드론을 활용해 훈련 용품을 설치하기 때문에, 기존 축구 훈련 용품을 설치하고 선수들을 가르치고, 교정하는 과정에서 사용하는 인력을 줄일 수 있다. 또한 남는 인력을 추가로 다른 훈련이나 선수 코칭에 투입할 수 있기 때문에 훈련을 진행하기 위해 필요한 인력의 인건비 절감 및 더 효율적인 훈련 활동을 기대할 수 있다.Second, since training equipment is installed using drones, it is possible to reduce manpower used in the process of installing existing soccer training equipment, teaching and correcting players. In addition, since surplus manpower can be additionally put into other training or coaching, it is possible to reduce labor costs and more efficient training activities.

셋째, 드론 여러 대를 애플리케이션을 통해 융합해서 동시다발적으로 운용할 수 있고, 이를 통해 동시다발적으로 콘과 스텝레더 등 축구 훈련 용품을 동시다발적으로 빠르게 설치할 수 있기 때문에, 기존에 사람이 설치하거나, 드론 한 대가 설치하는 것보다 빠른 훈련의 진행이 가능하다.Third, multiple drones can be converged through an application and operated simultaneously, and through this, soccer training supplies such as cones and step ladders can be installed simultaneously and quickly. Or, it is possible to proceed with training faster than installing one drone.

도1은 본 발명의 스마트폰과 드론, 추가 부착 장치의 전반적인 개념도이다
도2은 본 발명의 스마트폰과 드론의 상호 통신과 역할에 관한 개념도이다
도3은 본 발명의 드론과 드론 부착 센서의 상호 통신과 역할에 관한 개념도이다
도4는 본 발명의 드론과 스마트폰 연결 과정에서 사용자의 명령을 전송하는 애플리케이션에 관한 개념도이다.
도5는 본 발명의 드론 제품에 센서와 훈련용품 보관장치를 설치한 모습의 개념도이다.
도6은 훈련용품 보관장치의 대략적인 모습을 설명하는 개념도이다.
도7은 드론에 설치된 센서의 모습과 역할을 설명하는 개념도이다
도8은 드론에 설치된 훈련용품을 보관하는 장치에 관한 개념도이다.1 is an overall conceptual diagram of a smartphone, a drone, and an additional attachment device of the present invention.
2 is a conceptual diagram of mutual communication and roles between a smartphone and a drone according to the present invention.
3 is a conceptual diagram of mutual communication and role of a drone and a sensor attached to a drone of the present invention.
4 is a conceptual diagram of an application for transmitting a user's command in the process of connecting a drone and a smartphone according to the present invention.
5 is a conceptual diagram showing the installation of a sensor and a storage device for training supplies in the drone product of the present invention.
Figure 6 is a conceptual diagram explaining the approximate appearance of the storage device for training supplies.
7 is a conceptual diagram illustrating the appearance and role of sensors installed in drones.
8 is a conceptual diagram of a device for storing training supplies installed in a drone.

이하는 첨부된 도면을 활용하여 본 발명의 실시과정을 설명하도록 한다.Hereinafter, the implementation process of the present invention will be described using the accompanying drawings.

도 1의 개념도에서 스마트폰은 애플리케이션을 설치한 사용자의 스마트폰을 의미한다. 이 애플리케이션은 무선통신(블루투스, Wi-fi 등)을 이용해 드론과 연결되어 있다. 드론은카메라와 GPS, 드론의 배터리 상태 등을 전달받는 제어 시스템과, 제어 시스템이 제어하는 구동부인 드론 본체로 구성되어 있다. 드론 사용자는 자신의 스마트폰에 설치된 애플리케이션을 통해 콘이나 스텝 레더와 같은 훈련 용품의 설치나, 훈련 용품의 회수, 훈련 용품의 재설치, 드론을 원 위치 회수 등을 명령한다. 이는 드론에 부착된 센서인 카메라와 GPS를 활용해 훈련용품과 드론의 위치를 인식하고, 훈련 용품 보관 장치를 이용해 스텝레더와 콘 등의 훈련 용품을 설치하는 과정을 거치게 된다. 또한 카메라외 GPS 그리고 제어시스템에 포함된 알고리즘을 통해 비상시 자동 착륙 모드를 포함하고 있어 긴급상황 혹은 드론의 제어가 불가능한 상황에서도 최대한의 안전성을 보장하는 역할을 한다.In the conceptual diagram of FIG. 1, the smart phone refers to a user's smart phone on which an application is installed. This application is connected to the drone using wireless communication (Bluetooth, Wi-Fi, etc.). A drone consists of a control system that receives information such as a camera, GPS, and battery status of the drone, and a main body of the drone, which is a driving unit controlled by the control system. The drone user commands installation of training equipment such as cones or step ladders, collection of training equipment, re-installation of training equipment, and recovery of the drone to its original location through an application installed on his/her smartphone. It uses the camera and GPS, which are sensors attached to the drone, to recognize the location of training supplies and drones, and goes through the process of installing training supplies such as step ladders and cones using a storage device for training supplies. In addition, it includes an automatic landing mode in case of emergency through an algorithm included in the camera, GPS, and control system, so it plays a role in ensuring maximum safety even in an emergency or in a situation where the control of the drone is impossible.

도2의 개념도에서는 드론과 스마트폰의 연결과정과 통신기술에 관해 설명하고 있다. 드론과 스마트폰은 무선통신인 Wi-Fi와 블루투스를 활용해 스마트폰과 연결되어 있으며, 이를 통해 드론의 배터리 상태나 출력 상태 등 드론의 직접적인 정보와, 카메라와 GPS를 통해 전달받은 간접 정보들을 스마트폰 애플리케이션으로 전달하고, 사용자가 애플리케이션에 입력한 명령을 스마트폰의 통신 유닛을 통해 주어진 명령을 드론으로 전달하는 과정을 담당한다. 이 과정은 동시다발적으로 드론과 스마트폰 간에 정보를 주고받으면서 실행되고, 훈련 프로그램의 유출 방지와 전파 방해로 인한 안전사고 예방을 위해 드론과 스마트폰 간의 무선 통신 과정에서 최소 2가지 이상의 연결 방법을 사용한다.In the conceptual diagram of FIG. 2, a connection process and communication technology between a drone and a smartphone are described. The drone and smartphone are connected to the smartphone using Wi-Fi and Bluetooth, which are wireless communications. It transmits to the phone application and is responsible for the process of transmitting the command entered into the application by the user to the drone through the communication unit of the smartphone. This process is executed while simultaneously exchanging information between the drone and the smartphone, and at least two connection methods are used in the wireless communication process between the drone and the smartphone to prevent leakage of training programs and safety accidents due to radio interference. use.

도3의 개념도에서는 드론과 드론의 부착된 센서 간의 통신과정과 제어과정에 관해 설명하고 있다. 드론은 드론 센서에 포함된 GPS와 카메라를 통해 전달받은 정보를 사용자의 스마트폰과 공유하기 위해 GPS와 카메라에서 받은 정보들을 드론으로 보내는 역할을 한다. 장착된 센서인 GPS와 카메라는 드론의 현재 위치를 GPS 위성과, 카메라를 통해 파악한다. 또한 장착된 센서는 훈련 장비의 위치를 파악한 후 제어장비에 전달한다. 제어장비에 전달된 정보는 제어 시스템에 전송되어서 분석한 후 사용자의 스마트폰으로 보내져 장치의 설치, 위치조정, 회수를 담당한다. 센서들은 상호 보완적인 관계로 GPS 오류 시 카메라만을 이용해 비상 착륙을 실시하고, 카메라 오류나 카메라 센서 오염 등 카메라를 정상적으로 사용할 수 없을 때는 현 위치에서 비상착륙을 실시하는 알고리즘을 활용해서 드론의 안정성을 높이는 역할 또한 겸비하고 있다.In the conceptual diagram of FIG. 3, a communication process and control process between a drone and a sensor attached to the drone are described. The drone plays a role in sending the information received from the GPS and camera to the drone in order to share the information received through the GPS and camera included in the drone sensor with the user's smartphone. The installed sensors, GPS and camera, determine the current location of the drone through GPS satellites and cameras. In addition, the installed sensor detects the location of the training equipment and transmits it to the control equipment. The information transmitted to the control equipment is transmitted to the control system, analyzed, and sent to the user's smartphone, which is responsible for installation, positioning, and recovery of the device. The sensors are complementary to each other, so they perform an emergency landing using only the camera in case of a GPS error, and increase the stability of the drone by using an algorithm that performs an emergency landing at the current location when the camera cannot be used normally, such as a camera error or camera sensor contamination. It also combines.

도4의 개념도는 애플리케이션의 대략적인 모습에 관해 설명하고 있다. The conceptual diagram of FIG. 4 describes an outline of the application.

드론을 조작하고, 스텝레더와 콘을 설치하거나 회수하는 데 사용되는 애플리케이션은 스마트폰에 설치되며, 드론과의 Wi-fi와 블루투스 통신으로 작동한다. 애플리케이션과 드론의 연결의 안전성을 위해 최소 2개 이상의 연결을 활용해 연결함으로써 불의의 사태에 대비할 수 있다. 애플리케이션에서는 드론의 현재 위치와 드론의 배터리 및 작동상태, 훈련 용품의 설치 위치에 대해 볼 수 있으며, 콘은 원 모양, 스텝레더는 사각형 모양으로 보여질 수 있도록 만들어져 있다. 또한 설치 상황에 따라서 설치 된 훈련용품은 녹색, 설치되지 않은 훈련용품은 파란색, 제거될 훈련용품은 빨간색으로 구분해서 표시할 수 있도록 했다. 사용자가 미리 지정해 놓은 루틴들을 이용해 훈련 용품들을 설치하거나, 훈련 용품의 설치, 회수. 드론의 회수를 명령할 수 있다. 또한 드론에 추가로 부착된 카메라를 이용해 훈련 모습을 촬영하는 촬영 드론의 역할 또한 겸할 수 있도록 설계되어 있다.The application used to operate the drone and install or retrieve step ladders and cones is installed on the smartphone and operates through Wi-Fi and Bluetooth communication with the drone. For the safety of the connection between the application and the drone, you can prepare for unexpected situations by using at least two connections. In the application, you can see the current location of the drone, the drone's battery and operation status, and the installation location of training supplies. The cone is designed to be shown in a circle shape and the stepladder in a square shape. In addition, according to the installation situation, installed training goods are marked in green, uninstalled training goods in blue, and training goods to be removed in red. Installation of training equipment using predefined routines by the user, or installation and recovery of training equipment. You can order the recovery of drones. It is also designed to serve as a filming drone that shoots training using a camera additionally attached to the drone.

도 5는 센서들의 설치에 대한 개념도이다.5 is a conceptual diagram of installation of sensors.

센서들 중, 발열이 상대적으로 적고, 외부의 상황을 이미지를 통해 실시간으로 판단해야 하는 카메라 센서는 본체 전방에 장착되어 카메라의 손상과 오염을 덜 받고, 카메라가 드론의 진행 방향으로 많은 정보를 받을 수 있도록 한다. GPS 센서는 본체의 제일 위부분에 장착되어 인공위성의 신호를 가장 잘 받을 수 있는 위치에 설치되도록 한다. 추가적으로 장착될 수 있는 라이다 센서는 지표면과 지표면에 있는 훈련용품을 효율적으로 인식하기 위해서 바닥 부분에 가깝게 설치되어 라이다 센서의 장점인 분해능을 극대화하는 역할을 한다.Among the sensors, the camera sensor, which generates relatively little heat and must judge the external situation in real time through images, is mounted on the front of the main body and is less susceptible to damage and contamination of the camera, and the camera receives a lot of information in the direction of the drone's movement. make it possible The GPS sensor is mounted on the uppermost part of the main body so that it is installed in a position where it can best receive signals from satellites. The lidar sensor, which can be additionally installed, is installed close to the bottom part to efficiently recognize the ground surface and training supplies on the ground surface, and serves to maximize the resolution, which is an advantage of the lidar sensor.

도6은 카메라 센서의 작동에 관한 개념도이다.6 is a conceptual diagram related to the operation of the camera sensor.

카메라는 알고리즘을 활용해서 현재 지면의 높이와 콘과 스텝레더가 설치된 곳의 높이를 비교하는 방법으로 작동한다. 카메라 센서가 촬영한 실시간 이미치 파일은 센서의 정보들을 모아서 스텝레더와 콘 등의 훈련용품들의 위치를 파악하는 알고리즘을 내부에 내장되어 있는 연산장치를 활용해 연산해서 스텝레더와 콘 등의 위치를 파악한 후, 파악한 위치 정보를 사용자가 사용하고 있는 스마트폰의 애플리케이션으로 전송해서 사용자가 정보를 파악하고 이용할 수 있게 한다.The camera works by comparing the current height of the ground with the height of the cone and stepladder installation using an algorithm. The real-time image file captured by the camera sensor collects information from the sensor and calculates the location of the step ladder and cone by using the built-in algorithm to determine the location of training supplies such as step ladder and cone. After identifying, the identified location information is transmitted to the application on the smartphone that the user is using so that the user can identify and use the information.

도7과 도8은 훈련용품을 보관하고 설치하는 훈련용품 보관장치에 관한 개념도이다7 and 8 are conceptual diagrams of a training equipment storage device for storing and installing training equipment.

콘과 스텝 레더 등의 훈련용품을 보관할 수 있는 보관장치는 크게 콘과 스텝 레더를 보관할 수 있는 시스템으로 구성된다. 세부적으로 보면 도 7은 콘을 붙잡을 수 있는 장치를 활용해 콘을 하나씩 보관하고, 하나씩 설치할 수 있게 한다. 콘을 붙잡고 있는 장치에 압력을 감지하는 센서를 탑재해 현재 몇 개의 콘을 드론이 가지고 있는지를 사용자에게 표시하는 역할을 한다. 또한 도8은 스텝 레더를 효율적으로 보관하고 설치하기 위해 롤러 형상의 장치와 부직포를 활용해서 스텝 레더를 부직포를 통해 보관장치에 부착한 후 롤러를 통해 원기둥 형태로 보관해서 보관하는 데에 사용되는 공간을 최소화한다. 또한 롤러를 통해 보관함으로써 비행중 스텝 레더가 떨어지는 것을 예방할 수 있는 역할도 겸한다.The storage device that can store training supplies such as cones and step leather is largely composed of a system that can store cones and step leather. In detail, FIG. 7 utilizes a device capable of holding the cones, allowing the cones to be stored one by one and installed one by one. The device holding the cones has a sensor that detects pressure, which serves to indicate to the user how many cones the drone currently has. In addition, Figure 8 uses a roller-shaped device and non-woven fabric to efficiently store and install the step leather, attaching the step leather to the storage device through the non-woven fabric, and then storing and storing it in a cylindrical shape through the roller. to minimize It also serves to prevent the step ladder from falling during flight by storing it through a roller.

Claims

For flying drones with three or more propeller-type drives:
It has a device that can store, install, and retrieve soccer training supplies (step leather, cones), and can identify the location of training supplies and drones using sensors.