KR20230100761A - 이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템 - Google Patents

이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20230100761A
KR20230100761A KR1020210189122A KR20210189122A KR20230100761A KR 20230100761 A KR20230100761 A KR 20230100761A KR 1020210189122 A KR1020210189122 A KR 1020210189122A KR 20210189122 A KR20210189122 A KR 20210189122A KR 20230100761 A KR20230100761 A KR 20230100761A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
drone
unit
take
wind
fixing means
Prior art date
Application number
KR1020210189122A
Other languages
English (en)
Inventor
노재상
이윤정
Original Assignee
주식회사 한컴인스페이스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 한컴인스페이스 filed Critical 주식회사 한컴인스페이스
Priority to KR1020210189122A priority Critical patent/KR20230100761A/ko
Publication of KR20230100761A publication Critical patent/KR20230100761A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/022—Tethered aircraft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/007—Helicopter portable landing pads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/12—Ground or aircraft-carrier-deck installations for anchoring aircraft
    • B64F1/125—Mooring or ground handling devices for helicopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F1/00—Ground or aircraft-carrier-deck installations
    • B64F1/22—Ground or aircraft-carrier-deck installations for handling aircraft
    • B64F1/222—Ground or aircraft-carrier-deck installations for handling aircraft for storing aircraft, e.g. in hangars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64F—GROUND OR AIRCRAFT-CARRIER-DECK INSTALLATIONS SPECIALLY ADAPTED FOR USE IN CONNECTION WITH AIRCRAFT; DESIGNING, MANUFACTURING, ASSEMBLING, CLEANING, MAINTAINING OR REPAIRING AIRCRAFT, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; HANDLING, TRANSPORTING, TESTING OR INSPECTING AIRCRAFT COMPONENTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B64F3/00—Ground installations specially adapted for captive aircraft
    • B64F3/02—Ground installations specially adapted for captive aircraft with means for supplying electricity to aircraft during flight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/10—Propulsion
    • B64U50/19—Propulsion using electrically powered motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/30—Supply or distribution of electrical power
    • B64U50/34—In-flight charging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U80/00—Transport or storage specially adapted for UAVs
    • B64U80/80—Transport or storage specially adapted for UAVs by vehicles
    • B64U80/84—Waterborne vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U80/00—Transport or storage specially adapted for UAVs
    • B64U80/80—Transport or storage specially adapted for UAVs by vehicles
    • B64U80/86—Land vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G11/00—Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts
    • H02G11/02—Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts using take-up reel or drum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2201/00—UAVs characterised by their flight controls
    • B64U2201/20—Remote controls
    • B64U2201/202—Remote controls using tethers for connecting to ground station
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 이동하는 차량이나 선박 등의 운행체에서 이착륙하며 케이블을 통해 전원을 공급받으며 장시간 비행 가능한 유선 드론의 운용에 있어 운행체의 속도 및 바람의 영향으로 이륙시 발생할 수 있는 자세 불안정으로 인한 순간적인 통제불능 상태를 예방할 수 있는 이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템에 관한 것이다.

Description

이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템 {Wired drone system that can be operated on a moving vehicle}
본 발명은 드론에 관한 것으로, 자세하게는 이동하는 차량이나 선박 등의 운행체에서 이착륙하며 케이블을 통해 전원을 공급받으며 장시간 비행 가능한 유선 드론의 운용에 있어 운행체의 속도 및 바람의 영향으로 이륙시 발생할 수 있는 자세 불안정으로 인한 순간적인 통제불능 상태를 예방할 수 있는 이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템에 관한 것이다.
드론은 기체가 가벼워 휴대가 간편하고, 신속성 및 경제성이 뛰어나 항공촬영, 저고도 정찰수색, 경량화물운송, 재난구조업무 등 다양한 분야에 활발히 적용되고 있다.
이러한 드론은 전기를 동력으로 사용하며, 모터와 프로펠러의 힘만으로 움직이는 특성상 무게가 클수록 전력소모가 커서 어떤 종류의 배터리를 사용하더라도 비행시간이 제한적일 수밖에 없다.
또한, 배터리의 용량, 크기, 무게를 효율화하여 20~30분가량 비행 가능하도록 설계하더라도 낮은 기온이나 강풍조건에서는 그나마도 시간이 단축되며, 비행 중 추락으로 인한 인명 피해 및 물적 피해가 발생할 가능성이 커 비행 중 수시로 배터리 잔여용량의 확인과 다수의 여분 배터리를 준비해야만 하는 불편함이 있었다.
이러한 문제해결을 위해 수소전지를 이용하여 비행시간을 비약적으로 향상시키거나 지상과 연결된 케이블을 통해 드론으로 상시 전원 공급이 이루어지며 비행시간에 제약이 없도록 하는 방안들이 검토되고 있다. 수소 전지를 사용하는 경우 현재로서 충전이 쉽지 않고 안전성 및 설치조건 등 지속적으로 검토되어야 할 부분이 존재하나, 케이블을 사용하는 유선 드론의 경우 소방용으로 개발되기도 하였다.
이와 같은 유선 드론은 지상의 고정위치에 설치된 윈치에 연결되는 것을 전제로 하고 있으며 이는 드론의 활용분야 확장에 따른 차량이나 선박과 같은 이동중인 운행체에서의 운용조건을 반영하지 못하고 있다.
이러한 운행체를 통한 드론 운용은 풍속이 강한 야외에서 이동 중에 이루어지는 것으로, 특히 선박과 같이 강한 해풍이 부는 조건이나 차량과 같이 운행체가 빠르게 이동하는 상황에서 드론의 이륙시 자세 불안정으로 인한 순간적인 통제불능 상태가 되고 상대적인 풍속에 의해 원활히 이륙하지 못하고 주변 구조물에 충돌할 우려가 있어 효과적인 대응방안이 요구된다.
대한민국 등록특허 제10-2281004호(2021.07.19)
본 발명은 상기와 같은 필요에 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 케이블을 통해 전원을 공급받으며 장시간 비행 가능한 유선 드론의 이동하는 차량이나 선박 등의 운행체에서 이륙시 운행체의 속도 및 바람의 영향으로 발생할 수 있는 자세 불안정으로 인한 순간적인 통제불능 상태를 예방할 수 있는 이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 복수의 회전날개 및 상기 회전날개를 회전제어하는 복수의 추진모터와, 위치확인부를 구비하는 드론; 운행체상의 개방공간에 설치되는 베이스와, 상기 베이스 상측에 구성되되 상측으로 드론이 안착되는 안착부와, 이륙 전 안착된 드론을 임시로 잡아주고 이륙신호에 따라 드론을 놓아주는 고정수단이 구비된 받침부; 상기 베이스에 결합되며, 드론에 연결되어 전원을 공급하는 케이블이 감겨 수납되는 수용체와, 상기 케이블을 감거나 풀도록 상기 수용체를 회전시키는 구동모터를 구비하는 윈치부; 상기 안착부의 전후좌우 방향으로의 기울기를 설정 범위 안에서 조절하는 액추에이터모듈; 상기 드론과 데이터를 송수신하며 제어신호를 인가하는 통신부와, 상기 운행체의 속도와 주변의 상대적인 풍향 및 풍속을 수집하는 제1수집부와, 상기 제1수집부의 수집정보를 분석하여 드론에 가해지는 바람방향으로 상기 안착부를 기울여주고 바람의 세기를 상쇄시킬 수 있는 수준으로 상기 추진모터를 제어하는 준비신호를 생성하여 전송하는 준비제어부와, 이륙을 위한 추진력을 얻도록 추진모터를 제어하며 설정된 지연시간 후 상기 고정수단을 해제하는 이륙신호를 생성하여 전송하는 이륙제어부를 구비하는 제어모듈; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때 상기 윈치부는, 드론에 연결된 케이블에 가해지는 장력을 측정하는 장력측정부와, 상기 수용체의 회전을 저지하는 브레이크를 더 포함하고, 상기 제어모듈은, 상기 장력측정부의 측정결과 및 드론 제어신호에 대응하여 상기 구동모터 및 브레이크를 제어하는 연동부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어모듈은, 운행체의 이동정보를 실시간으로 수집하는 제2수집부와, 상기 제1수집부 및 제2수집부의 수집정보를 분석하여 위치보정정보를 생성하고 상기 위치확인부에 반영되도록 하는 보정부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 받침부는, 상단에 상기 고정수단이 설치되되 규격이 다른 복수의 파이프가 순차적으로 삽입되는 방식으로 결합하여 상하방향 길이가 조절되는 보조지지체를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 보조지지체 내부에는 설정된 길이의 와이어가 설치되고, 상기 고정수단은 상기 와이어에 연결되어 와이어의 당겨지는 힘에 의해 해제기능이 활성화되도록 구성될 수 있다.
본 발명은 이동하는 선박과 차량에서 드론 운용에 있어, 최적화된 이륙환경을 제공하며, 선박의 경우 해상의 강풍과 염해 환경에서 운용 가능하므로 해군 함정, 해양경찰청 함정, 유조선 등에서 360도 장거리 주·야간 감시용도 및 국외의 경우 대형 호수 감시용 선박에서 효과적으로 활용 가능하며, 차량용의 경우 육군 정찰차량 등에 직접 탑재하여 작전 중 상시운용이 가능하며 국립공원이나 산림 관리용 차량에도 장착하여 효과적인 활용이 가능하다.
또한, 계속적인 전원 공급과 비행을 지원하는 윈치와의 연계 제어를 통해 장시간 이동하며 운용 가능하여 그 활용범위를 크게 확장할 수 있으며, 이동하는 운행체 뿐 아니라 해안이나 해상 등 강한 상대 풍속을 적용받는 장소에서 고정식으로 운용시 효율적인 비행제어를 지원함으로 원자력 발전소 등 주요시설의 주변 감시 등으로도 효과적으로 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 개념도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 받침부의 모습을 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 받침부의 구조를 나타낸 측단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 드론 이륙모습을 나타낸 동작상태도,
도 6은 본 발명의 변형 실시예에 따른 받침부의 모습을 나타낸 측단면도 이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 개념도로서, 본 발명은 기본적으로 비행하는 드론에 상시 전원공급이 가능한 케이블이 연결된 유선 드론을, 특히 다양한 운행체 상에서 이착륙하며 운용할 수 있도록 구성되는 시스템이다. 첨부된 도면에서는 대표적인 운행체로 함정과 차량에 설치된 모습을 도시하고 있으나 이외 다양한 운행체에서 운용할 수 있으며, 본 발명에서는 지상의 고정된 지점에서 운용하는 방식과는 달리 비행시 바람의 영향을 많이 받는 드론이 운행체가 이동 중인 상태에서 다소 복잡한 상대풍속이 존재하는 상황에서도 용이하게 이착륙과 비행이 이루어질 수 있도록 지원하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 받침부의 모습을 나타낸 사시도, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 받침부의 구조를 나타낸 측단면도, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 드론 이륙모습을 나타낸 동작상태도로서, 본 발명에 따른 시스템은 주요구성인 드론(110)을 비롯하여 운행체에서 이의 이착륙을 지원하기 위한 받침부(120) 및 드론(110)의 제어를 위한 제어모듈(150)을 구비하게 된다.
상기 드론(110)은 종래의 유선 드론에 대응하는 구성으로서, 비행을 위한 핵심구성요소로 복수의 회전날개(111) 및 상기 회전날개(111)를 회전제어하는 복수의 추진모터(112)와, 위치확인부(113)를 구비한다. 본 발명의 실시예에서는 통상적인 드론과 같이 4개의 회전날개(111) 및 각 회전날개(111) 구동을 위한 총 4개의 추진모터(112)를 구비하는 쿼드콥터로 형태를 도시하였으며, GPS 모듈로 구성되는 위치확인부(113)를 통해 현재 위치확인이 이루어지며 외부 조정장치를 통해 수신되는 제어신호에 따른 비행이 이루어진다.
상기 드론(110)은 이러한 구성 외에도 변속기, 배터리, 케이블, 통신부, 카메라모듈 등을 탑재하여 비행과 함께 임무관련 기능을 수행하게 되며, 다양한 공지의 유선 드론을 적용할 수 있음에 따라 발명의 취지가 흐려지는 것을 방지하기 위해 공지된 드론과 동일한 세부구성 및 관련된 구체적인 설명은 생략한다.
본 발명에서는 이러한 드론(110)을 운행체 상에서 효율적으로 비행시키기 위해 받침부(120)와, 윈치부(130) 및 액추에이터모듈(140)을 구비하는 스테이션이 마련된다.
상기 받침부(120)는 운행체상의 개방공간에 설치되는 판형의 구조체인 베이스(121)를 구비하며, 상기 베이스(121) 상측으로, 드론(110)이 위치하는 안착부(122) 및 드론(110)을 임시고정하는 고정수단(123)으로 이루어지게 되며, 상기 베이스(121)에는 드론(110)의 전원 공급을 위한 케이블(131)이 수용되는 윈치부(130)가 설치된다.
첨부된 도면에서는 각 구성의 구조 및 기능을 쉽게 확인할 수 있도록 받침부(120)가 개방된 형태를 도시하고 있으나, 드론(110)을 수용한 상태로 상측을 덮어 보호할 수 있는 케이스형태를 비롯하여 필요에 따라 운행체에 고정설치나 탈착 가능한 형태로 상기 받침부(120)의 외형을 변형시킬 수도 있다.
상기 안착부(122)는 상기 베이스(121)의 상측으로 상기 액추에이터모듈(140)을 통해 이격된 상태로 설치되며 상부에 드론(110)이 안착되는 판형의 구조체이며, 상기 고정수단(123)은 이륙 전 상기 안착부(122)에 위치한 드론(110)을 임시로 잡아주고 이륙신호에 따라 드론(110)을 놓아 비행이 가능하도록 구성된다.
이와 같은 드론 이착륙을 위한 스테이션은 지상의 고정된 위치의 경우 문제될 것이 없지만 본 발명과 같이 운행체 상에서 운용되는 경우 운행체로부터 가해지는 진동이나 운행체 이동에 따른 관성, 해상의 경우 강한 해풍 등으로 인해 상기 안착부(122) 상측에 위치한 드론(110)이 움직이거나 크게 밀리며 파손될 우려가 있음에 따라 이륙전 고정이 필요하다.
이를 위해 본 발명에서는 상기 드론(110)의 외부 하측에 고리 형태의 메인지지체(114)를 마련하고, 상기 고정수단(123)이 상기 안착부(122)에 위치한 드론(110)의 메인지지체(114)를 잡아 드론(110)이 임의로 움직이지 않도록 고정한 상태에서 이륙 타이밍에 맞추어 고정수단(123)을 해제하며 메인지지체(114)가 분리되며 드론(110)이 안착부(122)로부터 이탈할 수 있도록 구성하게 된다.
이를 위한 상기 고정수단(123)은 솔레노이드를 구비하여 전자신호에 의해 위치 이동하며 개폐가 이루어지는 후크(125)를 구비한 자물쇠형태의 구조를 갖도록 구성되며, 상기 드론(110)이 안착부(122)에 위치한 상태에서 상기 후크(125)가 메인지지체(114)에 걸린 상태를 유지하여 드론의 움직임을 방지하고 개방신호에 따라 후크(125)가 이동하여 메인지지체(114)에 걸린 상태가 해제됨으로 드론(110)의 이탈을 허용할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 액추에이터모듈(140)은 상기 베이스(121)와 안착부(122) 사이에 위치하여 상기 안착부(122)를 베이스(121)로부터 지지하되, 상기 안착부(122)의 전후좌우 방향으로의 기울기를 설정 범위 안에서 조절하도록 구성된다. 다양한 방식으로 액추에이터모듈(140)을 구성하여 상기 안착부(122)를 설정된 방향으로 기울어지도록 구현할 수 있으며, 본 발명의 실시예에서는 길이 조절이 가능한 복수의 액추에이터(141)를 상기 베이스(121)와 받침부(120) 사이의 설정된 위치에 설치 후 각 액추에이터(141) 길이를 개별적으로 조절하여 받침부(120)를 원하는 방향으로 기울어질 수 있도록 구성하는 모습을 도시하고 있다.
구체적으로 상기 안착부(122)가 4각형의 판 형태로 이루어짐에 따라 4개의 액추에이터(141)가 받침부(120)의 각 모서리 하측에 설치되어 길이조절이 이루어지도록 하며, 각 액추에이터(141)의 상단은 받침부(120)의 하측면에 360도 전 방향으로 회동 가능한 유니버설 조인트, 볼 조인트를 통해 연결하여 받침부(120)의 원활한 경사 조절이 이루어질 수 있도록 한다.
상기 윈치부(130)는 드론(110)에 연결되어 전원을 공급하는 케이블(131)이 감겨 수납되며 드론(110)의 고도에 따라 케이블(131)을 풀거나 감아줄 수 있는 릴(reel) 형태의 수용체(132)와, 상기 케이블(131)을 감거나 풀도록 상기 수용체(132)를 원하는 방향으로 회전시키는 구동모터(133)를 구비한다.
기본적으로 상기 케이블(131)로 인해 드론(110)의 비행이 방해받지 않도록 비행 전 미리 충분한 길이로 케이블(131)을 풀어줄 필요가 있으나, 외부의 강풍 등 의도치 않게 드론(110)이 밀리며 케이블(131)에 무리한 장력이 발생할 수 있음에 따라 상기 윈치부(130)는 상기 드론(110)에 연결된 케이블(131)에 가해지는 장력을 측정하는 장력측정부(135)와, 외부신호에 의해 동작하며 상기 수용체(132)의 회전을 저지하는 브레이크(134)를 더 포함하게 된다.
상기 제어모듈(150)은 기본적으로 상기 드론(110)의 비행을 제어하되, 본 발명에서는 특히 운행체의 움직임 및 외부 상대적인 풍속에 대응하여 드론을 효과적으로 제어하기 위한 역할을 한다. 본 발명에서는 종래의 공지된 드론 제어를 위한 구성 및 설명은 생략하며, 본 발명의 취지에 따른 상기 제어모듈(150)은 특징이 되는 세부구성으로 통신부(C)를 비롯하여 제1수집부(151) 및 제2수집부(152)와, 준비제어부(153) 및 이륙제어부(154)와, 연동부(155)와, 보정부(156)를 구비하게 된다.
상기 통신부(C)는 상기 드론(110)과 데이터를 송수신하며 제어신호를 인가하는 구성으로, 특히 상기 추진모터(112) 제어를 통한 설정된 경로로의 비행이 이루어질 수 있도록 한다. 통상적으로 관리자가 드론을 조정하기 위한 조정장치를 통해 제어신호를 생성하게 되며, 비행 프로그램을 통해 미리 지정된 경로를 비행하도록 제어신호를 생성할 수도 있다.
상기 제1수집부(151)는 상기 운행체의 속도와 주변의 상대적인 풍향 및 풍속을 수집하는 구성으로, 선박이든 차량이든 기본적으로 속도정보를 쉽게 입수할 수 있으며 운행체에 설치된 풍향 및 풍속측정수단을 통해 상대적인 풍향 및 풍속을 입수할 수 있다.
상기 제2수집부(152)는 운행체의 이동정보를 실시간으로 수집하는 구성으로, 선박의 항법장치나 차량의 내비게이션을 통해 수집하거나, 미리 작성된 운행, 순찰 경로정보 상에 GPS 등을 통해 수집된 실시간 위치를 반영하여 운행체의 이동정보를 수집할 수 있다.
상기 준비제어부(153)는 드론(110)의 이륙을 준비하기 위한 구성으로, 상기 제1수집부(151)의 수집정보를 분석하여 드론(110)에 가해지는 바람방향으로 상기 안착부(122)를 기울여주고 바람의 세기를 상쇄시킬 수 있는 수준으로 상기 추진모터(112)를 제어하는 준비신호를 생성하여 전송하게 된다.
즉 상기 준비제어부(153)는 운행체의 이동 속도 및 측정되는 풍향 및 풍속을 통해 현재 이륙준비 중인 드론으로 인가되는 바람의 방향 및 세기를 산출하게 되며, 이에 비례하여 바람이 불어오는 방향으로 상기 안착부(122)를 기울이게 된다. 즉 드론(110)의 이륙시 밀림이 발생하는 반대방향으로 추진력이 작용하도록 함으로 바람으로 인한 밀림을 미리 대비할 수 있으며 드론(110)에 가해지는 바람의 세기에 대응한 안착부(122)의 경사 조절 및 바람의 힘을 상쇄시킬 수 있는 수준으로 초기 추진모터(112) 제어가 이루어져 이후 바람의 세기의 변화에도 안정적인 이륙이 이루어지도록 준비하게 된다.
즉 상기 준비신호는 이륙이 아닌 바람의 영향을 상쇄시킬 수 있는 수준으로 상기 추진모터(112)를 동작시켜 추진력을 발생시키는 것으로, 이때 안착부(122)의 경사 및 추진모터(112) 제어를 위한 준비신호는 드론의 크기 및 중량에 따른 계산이나 실험값을 대응시켜 정해진 알고리즘에 따라 생성시킬 수 있다.
상기 이륙제어부(154)는 드론(110)을 본격적으로 공중으로 띄우기 위한, 즉 이륙을 위한 추진력을 얻도록 추진모터(112)를 제어하며 설정된 지연시간 후 상기 고정수단(123)을 해제하는 이륙신호를 생성하여 전송하는 구성이다.
종래에는 드론이 바닥에 안착된 상태에서 추진모터가 회전하며 양력이 증가하며 이륙이 이루어지는 것이 일반적으로, 추진모터의 회전속도가 빠르더라도 상승 중 바람의 영향이 있을 때 밀림이 발생할 수밖에 없다.
이에 대해 본원발명에서는 드론(110)이 고정수단(123)에 의해 고정된 상태로 드론(110)에 영향을 주는 바람의 영향이 상쇄되도록 추진력을 발생시켜 이륙 준비가 이루어진 상태에서, 상기 이륙제어부(154)는 인가되는 바람의 세기를 고려한 충분한 힘 즉 양력이 발생하도록 추진모터(112)의 회전수를 지연시간 동안 충분히 높이고 이후 상기 고정수단(123)을 해제되도록 하게 되며, 드론(110)은 바람의 영향을 이미 반영한 추진력을 갖고 안착부(122)로부터 이탈하여 이륙이 이루어짐에 따라 이륙초기 바람에 의한 밀림을 효과적으로 방지할 수 있다.
상기 연동부(155)는 상기 윈치부(130)에 구비된 장력측정부(135)의 측정결과 및 드론(110) 제어신호에 대응하여 상기 구동모터(133) 및 브레이크(134)를 제어하는 구성으로, 기본적으로 드론(110)이 상승하는 제어신호에서는 케이블(131)이 풀리고 드론(110)이 하강하는 제어신호에서는 케이블(131)이 감기도록 동작하되, 야외에서 드론(110)을 운용하는 특성상 의도치 않게 드론(110)이 밀리는 현상에 대응하여 케이블(131)이 일정한 범위 내의 장력을 유지할 수 있도록 풀어주거나 감아주는 동작을 수행함으로 케이블(131)이 소손되는 것을 방지하게 된다.
상기 보정부(156)는 상기 제1수집부(151) 및 제2수집부(152)의 수집정보를 분석하여 위치보정정보를 생성하고 상기 위치확인부(113)에 반영되도록 하는 구성이다. 즉 드론이 현재 위치를 유지하거나 정해진 위치를 이동하게 되는 상황에서 현재 드론(110)에 가해지거나 앞으로 가해질 것으로 예상되는 바람의 영향에 따른 드론(110)의 예상 밀림을 계산하여 드론(110)이 선제적으로 동작하며 밀림의 영향을 최소화할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 변형 실시예에 따른 받침부의 모습을 나타낸 측단면도로서, 운행하는 선박과 같이 강한 해풍이 발생할 수 있는 상황이나 비교적 빠른 속도로 운행하는 상황의 차량에서 이륙시 강한 상대적인 풍속으로 인해 드론(110) 제어가 순간적으로 어려워지는 현상을 효과적으로 예방할 수 있도록 드론(110)이 일정 고도까지 상승시까지 안정적으로 자세유지가 이루어지도록 하는 보조지지체(126)가 설치된 모습을 도시하고 있다.
상기 보조지지체(126)는 상기 베이스(121) 또는 받침부(120)에 설치되는 구조체로, 상단에 상기 고정수단(123)이 설치되되 규격이 다른 복수의 파이프(127)가 순차적으로 삽입되는 방식으로 결합하여 상하방향 길이가 조절 가능하도록 구성된다.
첨부된 도면에서는 상기 베이스(121)의 중앙에는 규격이 다른 복수의 파이프(127)가 순차적으로 삽입되는 방식으로 결합되며 상기 받침부(120) 중앙을 통과하여 상측의 드론(110)을 지지할 수 있도록 텔레스코프 방식으로 상하 길이 조절이 가능한 보조지지체(126)가 설치된 모습을 도시하고 있다.
즉 큰 내경을 갖는 제1파이프 상기 베이스(121) 중앙에 수직으로 설치된 상태에서, 제1파이프 내경보다 상대적으로 작은 내경을 갖는 제2파이프가 제1파이프에 삽입되고, 제2파이프 내경보다 상대적으로 작은 내경을 갖는 제3파이프가 제2파이프에 삽입되는 형태로 보조지지체(126)가 구성되어 길이조절이 이루어진다.
이때 보조지지체(126)를 구성하며 상호 접촉하여 슬라이드 이동되는 각 파이프들은 그 이동 길이가 제한될 수 있도록 구성되며 비행하는 드론(110)의 상승 가능 고도를 고려하여 적절한 길이로 늘어날 수 있도록 구성된다.
상기 드론(110)은 초기 하부의 메인지지체(114)가 상기 보조지지체(126)의 상단 고정수단(123)을 통해 고정된 상태로 상기 안착부(122)에 안착되며, 이륙 후 비행시 고도 상승에 대응하여 상기 보조지지체(126)의 길이가 자연스럽게 늘어나면서 드론(110)의 밀림을 제한하여 이륙 초기 강풍에 밀리는 것을 방지하게 된다.
이를 통해 드론(110)의 설정된 고도로 상승하기까지 전, 후, 좌, 우 방향으로 밀림이 방지되며, 필요에 따라 상기 보조지지체(126)를 구성하는 파이프를 낚싯대와 같은 플랙시블 재질로 구성하며 휘어질 수 있는 범위에서 드론의 전, 후, 좌, 우 방향 움직임을 허용하거나, 보조지지체(126)를 구성하는 각 파이프 사이에 간격을 두어, 주어진 간격이 허용하는 범위에서 드론(110)의 전, 후, 좌, 우 방향 움직임이 이루어지도록 할 수도 있다.
이때 상기 고정수단(123)의 동작을 위해 상기 보조지지체(126) 내부에는 설정된 길이의 와이어(128)가 설치되고, 상기 고정수단(123)에는 상기 와이어(128)에 연결되며 와이어(128)가 당기는 힘을 감지하는 감지수단(124)을 마련하여 상기 와이어의 당겨지는 힘이 설정치 이상인 경우 해제기능이 활성화되도록 구성될 수 있다. 이때 상기 파이프(127) 하측에는 상기 와이어(128)를 감아 수납하는 수납체(129)를 구비하여 초기 와이어(128)가 수납체(129)에 감긴 상태에서 보조지지체(126)가 확장되며 와이어(128)가 설정된 길이로 풀릴 수 있도록 구성할 수 있다.
즉 드론이 상기 보조지지체(126)를 통해 지지된 상태로 상승하는 상태에서 상기 와이어(128)의 길이를 통해 설정된 높이 이상으로 상승시 상기 감지수단이 와이어(128)의 장력의 증가를 감지하여 자동으로 상기 후크(125)가 해체되며 드론(110)이 이륙할 수 있도록 하게 된다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
110: 드론 111: 회전날개
112: 추진모터 113: 위치확인부
114: 메인지지체 120: 받침부
121: 베이스 122: 안착부
123: 고정수단 124: 감지수단
125: 후크 126: 보조지지체
127: 파이프 128: 와이어
129: 수납체 130: 윈치부
131: 케이블 132: 수용체
133: 구동모터 134: 브레이크
135: 장력측정부 140: 액추에이터모듈
141: 액추에이터 150: 제어모듈
151: 제1수집부 152: 제2수집부
153: 준비제어부 154: 이륙제어부
155: 연동부 156: 보정부
C: 통신부

Claims (5)

  1. 복수의 회전날개(111) 및 상기 회전날개(111)를 회전제어하는 복수의 추진모터(112)와, 위치확인부(113)를 구비하는 드론(110);
    운행체상의 개방공간에 설치되는 베이스(121)와, 상기 베이스(121) 상측에 구성되되 상측으로 드론(110)이 안착되는 안착부(122)와, 이륙 전 안착된 드론(110)을 임시로 잡아주고 이륙신호에 따라 드론(110)을 놓아주는 고정수단(123)이 구비된 받침부(120);
    상기 베이스(121)에 결합되며, 드론(110)에 연결되어 전원을 공급하는 케이블(131)이 감겨 수납되는 수용체(132)와, 상기 케이블(131)을 감거나 풀도록 상기 수용체(132)를 회전시키는 구동모터(133)를 구비하는 윈치부(130);
    상기 안착부(122)의 전후좌우 방향으로의 기울기를 설정 범위 안에서 조절하는 액추에이터모듈(140);
    상기 드론(110)과 데이터를 송수신하며 제어신호를 인가하는 통신부(C)와, 상기 운행체의 속도와 주변의 상대적인 풍향 및 풍속을 수집하는 제1수집부(151)와, 상기 제1수집부(151)의 수집정보를 분석하여 드론(110)에 가해지는 바람방향으로 상기 안착부(122)를 기울여주고 바람의 세기를 상쇄시킬 수 있는 수준으로 상기 추진모터(112)를 제어하는 준비신호를 생성하여 전송하는 준비제어부(153)와, 이륙을 위한 추진력을 얻도록 추진모터(112)를 제어하며 설정된 지연시간 후 상기 고정수단(123)을 해제하는 이륙신호를 생성하여 전송하는 이륙제어부(154)를 구비하는 제어모듈(150); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 윈치부(130)는, 드론(110)에 연결된 케이블(131)에 가해지는 장력을 측정하는 장력측정부(135)와, 상기 수용체(132)의 회전을 저지하는 브레이크(134)를 더 포함하고,
    상기 제어모듈(150)은, 상기 장력측정부(135)의 측정결과 및 드론(110) 제어신호에 대응하여 상기 구동모터(133) 및 브레이크(134)를 제어하는 연동부(155)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈(150)은, 운행체의 이동정보를 실시간으로 수집하는 제2수집부(152)와, 상기 제1수집부(151) 및 제2수집부(152)의 수집정보를 분석하여 위치보정정보를 생성하고 상기 위치확인부(113)에 반영되도록 하는 보정부(156)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 받침부(120)는, 상단에 상기 고정수단(123)이 설치되되 규격이 다른 복수의 파이프(127)가 순차적으로 삽입되는 방식으로 결합하여 상하방향 길이가 조절되는 보조지지체(126)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 보조지지체(126) 내부에는 설정된 길이의 와이어(128)가 설치되고,
    상기 고정수단(123)은 상기 와이어(128)에 연결되어 와이어(128)의 당겨지는 힘에 의해 해제기능이 활성화되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드론 시스템.
KR1020210189122A 2021-12-28 2021-12-28 이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템 KR20230100761A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210189122A KR20230100761A (ko) 2021-12-28 2021-12-28 이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210189122A KR20230100761A (ko) 2021-12-28 2021-12-28 이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230100761A true KR20230100761A (ko) 2023-07-06

Family

ID=87185597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210189122A KR20230100761A (ko) 2021-12-28 2021-12-28 이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230100761A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102281004B1 (ko) 2020-03-19 2021-07-23 (주)네온테크 소방용 드론 운영시스템

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102281004B1 (ko) 2020-03-19 2021-07-23 (주)네온테크 소방용 드론 운영시스템

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8544788B1 (en) Aerostat assembly
US8602349B2 (en) Airborne, tethered, remotely stabilized surveillance platform
US8590829B2 (en) System, floating unit and method for elevating payloads
JP6167273B1 (ja) 係留気球システム
US11772814B2 (en) System including a drone, a wire, and a docking station, enabling autonomous landings of the drones in degraded conditions
US20220413516A1 (en) Systems and methods for an automated, lighter-than-air airborne platform
US20100133385A1 (en) Launch and recovery system for tethered airborne elements
US20110186687A1 (en) Unmanned gyrokite as self-powered airborne platform for electronic systems
PT2046644E (pt) Sistema de descolagem e aterragem de um veículo aéreo não tripulado
US9714092B2 (en) Towed active airborne platform for determining measurement data
JP2000289695A (ja) 係留型飛行体およびその利用システム
JP2013079034A (ja) 空撮用回転翼機
EP3841012A1 (en) Systems, methods, and devices for improving safety and functionality of craft having one or more rotors
US20150239557A1 (en) Self balancing airborne observational apparatus
WO2006121662A2 (en) Robotically assisted launch/capture platform for an unmanned air vehicle
KR20130119633A (ko) 유선연결 무인항공기 시스템
KR102117111B1 (ko) 테더 드론을 지원하는 지상 스테이션 및 이를 포함하는 테더 드론 시스템
WO2011005851A2 (en) Aerostat assembly
US20200031497A1 (en) Recharging network for drones
JP6332706B2 (ja) 空撮用回転翼機
US8100367B1 (en) Variable geometry wing using a roll-up device
US20110174932A1 (en) Kite based platform
KR20230100761A (ko) 이동하는 운행체에서 운용이 가능한 유선 드론 시스템
KR102640790B1 (ko) 상대적인 풍속 보정 기능을 갖는 유선 드론 시스템
WO2021095249A1 (ja) 無人飛行体システム、制御装置及び制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal