KR20230103335A - 방진기능이 구비된 멀티콥터 - Google Patents

방진기능이 구비된 멀티콥터 Download PDF

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Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 상하로 대향하여 수평배치되는 하부판(111)과 상부판(112)을 포함하고 측방 둘레를 따라 복수 개의 로터암(114)이 방사형으로 연장배치되며 상기 상부판(112)에는 상하로 개구된 통공(118)이 형성된 기체부(110); 상기 통공(118)보다 상대적으로 작은 판형상으로 이루어지고 상기 하부판(111)에 직립배치된 스페이서바(121)에 지지되어 상기 상부판(112)과 접촉되지 않도록 상기 통공(118) 내에 수평배치되는 분리판(120); 및 관성측정장치(IMU)가 구비되어 측정된 센서값을 기반으로 비행제어신호를 출력하며 상기 분리판(120)에 장착되는 FC모듈(130);을 포함하는 방진기능이 구비된 멀티콥터이 제공된다.

Description

방진기능이 구비된 멀티콥터{MULTI-COPTER HAVING VIBROISOLATING FUNCTION}
본 발명은 방진기능이 구비된 멀티콥터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로터의 회전으로 발생하는 진동이 외부진동에 민감한 FC모듈로 전달되는 것을 최소화하여 FC모듈의 센싱오차 및 오작동을 미연에 방지할 수 있는 방진기능이 구비된 멀티콥터에 관한 것이다.
도 1에는 종래기술에 따른 멀티콥터의 구성이 도시되어 있다. 도면을 참고하면 종래의 멀티콥터는 내부공간이 마련된 기체부(100)와, 상기 기체부(100)의 외측으로부터 반경방향으로 복수 연장되는 로터암(210)과, 각 로터암의 단부에 장착되어 인가되는 구동전원에 따라 프로펠러를 회전시키는 로터(200)로 구성되었다.
여기서, 기체부(100)의 내부에는 비행제어를 위한 비행제어신호를 출력하는 FC모듈(Flight Controller, 미도시)이 배치되며, 상기 FC모듈에는 3축 가속도계, 3축 자이로스코프 및 지자기 센서가 탑재된 관성측정장치(IMU)가 구비되어 측정된 센서값을 기반으로 비행제어신호를 생성할 수 있었다.
또한, 비행시 로터(200)가 고속으로 회전하면 진동이 발생하게 되고 이러한 진동은 로터암(210)을 거쳐 기체부(100)를 진동시키면서 FC모듈에도 진동이 전달되어 FC모듈에 구비된 관성측정장치의 각 센서에서 측정되는 센서값에 오차가 발생하며 이로 인해 FC모듈이 오작동하게 되는 문제점이 있었다.
더불어, 상기 기체부(100)의 내부공간에는 상기 FC모듈 이외에 배터리로부터 공급되는 구동전원을 각 로터(200)로 분배하기 위한 전원분배모듈이 함께 배치되는데, 이로 인해 전원분배모듈이 구동전원을 분배할 때 발생하는 전자기파가 관성측정장치의 각 센서에 가해져 측정되는 센서값에 더욱 큰 오차가 발생하는 문제점이 있었다.
등록특허공보 제10-1965539호(2019.03.28), 디스플레이 기능을 갖는 드론 장치.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 로터의 회전으로 발생하는 진동이 기체부를 거쳐 외부진동에 민감한 FC모듈로 전달되는 것을 최소화하여 FC모듈에 구비된 관성측정장치의 센싱오차 및 오작동을 미연에 방지할 수 있는 방진기능이 구비된 멀티콥터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은 각 로터에 구동전원을 분배하는 전원분배모듈의 구동시 발생하는 전자기파가 FC모듈의 관성측정장치에 가해지는 것을 최소화하여 센싱오차 및 오작동을 더욱 효과적으로 방지할 수 있는 방진기능이 구비된 멀티콥터를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 상하로 대향하여 수평배치되는 하부판(111)과 상부판(112)을 포함하고 측방 둘레를 따라 복수 개의 로터암(114)이 방사형으로 연장배치되며 상기 상부판(112)에는 상하로 개구된 통공(118)이 형성된 기체부(110); 상기 통공(118)보다 상대적으로 작은 판형상으로 이루어지고 상기 하부판(111)에 직립배치된 스페이서바(121)에 지지되어 상기 상부판(112)과 접촉되지 않도록 상기 통공(118) 내에 수평배치되는 분리판(120); 및 관성측정장치(IMU)가 구비되어 측정된 센서값을 기반으로 비행제어신호를 출력하며 상기 분리판(120)에 장착되는 FC모듈(130);을 포함하는 방진기능이 구비된 멀티콥터이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 하부판(111)에는 착륙시 이용되는 랜딩스키드(141) 및 구동전원을 공급하는 배터리(142)가 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 방진기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 FC모듈(130)은, 모듈본체(131)와, 상기 모듈본체(131)를 지지하는 제1프레임(132)과, 상기 분리판(120)에 장착되는 제2프레임(133) 및, 상기 제1프레임(132)과 제2프레임(133) 사이에 장착되어 상기 제2프레임(133)에서 제1프레임(132)으로 전달되는 진동을 흡수하는 댐퍼(134)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방진기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 분리판(120)의 상부면과 상기 제2프레임(133)의 하부면 사이에 배치되어 제2프레임(133)을 분리판(120)으로부터 이격시키며 상기 분리판(120)으로부터 제2프레임(133)으로 전달되는 진동을 흡수하는 방진패드(150);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방진기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 방진패드(150)는 하부면에 제1점착부재(151)가 구비되고 상부면에 제2점착부재(152)가 구비되어 상기 제1점착부재(151)가 분리판(120)의 상부면에 부착되고 제2점착부재(152)가 제2프레임(133)의 하부면에 부착되면서 상기 FC모듈(130)이 분리판(120)에 고정되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 방진기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 각 로터암(114)의 단부에 장착된 로터(115)와 전기적으로 연결되어 배터리(142)로부터 공급되는 구동전원을 각 로터(115)로 분배하며 상기 하부판(111) 상에서 상기 통공(118)과 대응되는 위치에 장착되는 전원분배모듈(160);을 더 포함하고, 상기 FC모듈(130)은 분리판(120)의 상부면에 배치되도록 장착되며, 상기 분리판(120)은 전자기파를 차단하는 차폐재로 이루어져 상기 전원분배모듈(160)의 구동시 발생하는 전자기파를 차단하는 것을 특징으로 하는 방진기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, PS위성신호를 수신하며 상기 FC모듈(130)과 함께 분리판(120)에 장착되는 GPS모듈(170); 및 상기 FC모듈(130)을 둘러싸는 형태로 상기 분리판(120)에 장착되면서 FC모듈(130)을 외부로부터 보호하는 FC커버(180);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방진기능이 구비된 멀티콥터가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 기체부(110)는 상하로 대향하여 수평배치되는 하부판(111)과 상부판(112)을 포함하고 측방 둘레를 따라 복수 개의 로터암(114)이 방사형으로 연장배치되며 상기 상부판(112)에는 상하로 개구된 통공(118)이 형성되고, 분리판(120)은 상기 통공(118)보다 상대적으로 작은 판형상으로 이루어지며 상기 하부판(111)에 직립배치된 스페이서바(121)에 지지되어 상기 상부판(112)과 접촉되지 않도록 상기 통공(118) 내에 수평배치되고, FC모듈(130)은 관성측정장치(IMU)가 구비되어 측정된 센서값을 기반으로 비행제어신호를 출력하며 상기 분리판(120)에 장착됨으로써, 각 로터암(114)의 단부에 장착된 로터(115)의 회전으로 발생하는 진동이 기체부(110)를 거쳐 외부진동에 민감한 FC모듈(130)로 전달되는 것을 최소화하여 FC모듈(130)에 구비된 관성측정장치(IMU)의 센싱오차 및 오작동을 미연에 방지할 수 있다.
둘째, 상기 하부판(111)은 착륙시 이용되는 랜딩스키드(141) 및 구동전원을 공급하는 배터리(142)가 각각 장착되어 로터암(114)을 통해 전달되는 진동이 분산되면서 상부판(112)보다 상대적으로 진동이 감쇠되며, 상기와 같이 FC모듈(130)이 장착된 분리판(120)은 스페이서바(121)를 통해 상대적으로 진동이 작은 하부판(111)에 지지되어 장착됨으로써, 상부판(112)에 지지되어 장착되는 경우보다 FC모듈(130)에 가해지는 진동을 감소시킬 수 있다.
셋째, 상기 FC모듈(130)은, 모듈본체(131)와, 상기 모듈본체(131)를 지지하는 제1프레임(132)과, 상기 분리판(120)에 장착되는 제2프레임(133) 및, 상기 제1프레임(132)과 제2프레임(133) 사이에 장착되어 상기 제2프레임(133)에서 제1프레임(132)으로 전달되는 진동을 흡수하는 댐퍼(134)를 포함함으로써, 스페이서바(121)를 통해 하부판(111)의 진동이 분리판(120)으로 전달되더라도 상기 댐퍼(134)에 의해 감쇠되므로 FC모듈(130)에 가해지는 진동을 대폭 줄일 수 있다.
넷째, 방진패드(150)는 상기 분리판(120)의 상부면과 상기 제2프레임(133)의 하부면 사이에 배치되어 제2프레임(133)을 분리판(120)으로부터 이격시키며 상기 분리판(120)으로부터 제2프레임(133)으로 전달되는 진동을 흡수함으로써 FC모듈(130)에 가해지는 진동을 최소화할 수 있다.
다섯째, 상기 방진패드(150)는 하부면에 제1점착부재(151)가 구비되고 상부면에 제2점착부재(152)가 구비되어 상기 제1점착부재(151)가 분리판(120)의 상부면에 부착되고 제2점착부재(152)가 제2프레임(133)의 하부면에 부착되면서 상기 FC모듈(130)이 분리판(120)에 고정되도록 장착됨으로써, FC모듈(130)을 분리판(120)에 장착하기 위해 제2프레임(133)을 분리판(120)의 상부면에 나사고정할 필요없이 접착하는 방식으로 고정시킬 수 있어 진동감쇠 효과와 조립의 용이성을 동시에 구현할 수 있다.
여섯째, 전원분배모듈(160)은 각 로터암(114)의 단부에 장착된 로터(115)와 전기적으로 연결되어 배터리(142)로부터 공급되는 구동전원을 각 로터(115)로 분배하며 상기 하부판(111) 상에서 상기 통공(118)과 대응되는 위치에 장착되고, 상기 FC모듈(130)은 분리판(120)의 상부면에 배치되도록 장착됨으로써 기체부(110)의 내부공간에 배치되는 전원분배모듈(160)과 FC모듈(130)을 공간적으로 이격시켜 FC모듈(130)에 가해지는 전자기파를 대폭 줄일 수 있으며, 상기 분리판(120)은 전자기파를 차단하는 차폐재로 이루어짐으로써 전자기파가 분리판(120)을 관통하여 FC모듈(130)에 가해지는 것을 미연에 방지할 수 있다.
일곱째, GPS모듈(170)은 GPS위성신호를 수신하며 상기 FC모듈(130)과 함께 분리판(120)에 장착되어 로터(115)의 고속회전으로 발생하는 진동이 GPS모듈(170)에 가해지는 것을 최소화할 수 있고, FC커버(180)는 상기 FC모듈(130)을 둘러싸는 형태로 상기 분리판(120)에 장착되어 수분이나 먼지 등의 이물질로부터 FC모듈(130)을 보호할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 멀티콥터의 구성을 나타낸 측면도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방진기능이 구비된 멀티콥터의 구성을 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기체부의 구성을 나타낸 분리사시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분리판이 스페이서바에 지지되어 상부판의 통공 내부에 이격되도록 배치되는 구성을 나타낸 분리사시도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방진기능이 구비된 멀티콥터의 내부구성을 나타낸 측단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방진패드의 구성을 나타낸 분리사시도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방진패드에 의해 제2프레임이 분리판에 이격되도록 장착되는 구성을 나타낸 측단면도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방진기능이 구비된 멀티콥터(100)는 로터(115)의 회전으로 발생하는 진동이 기체부(110)를 거쳐 외부진동에 민감한 FC모듈(130)로 전달되는 것을 최소화하여 FC모듈(130)에 구비된 관성측정장치(IMU)의 센싱오차 및 오작동을 미연에 방지할 수 있는 멀티콥터로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 기체부(110), 분리판(120) 및 FC모듈(130)을 포함한다.
먼저, 상기 기체부(110)는 멀티콥터(100)의 본체를 형성하는 구성으로서 도 2 내지 도 6에 도시된 바와 같이 상하로 대향하는 수평배치되는 하부판(111)과 상부판(112)을 포함하고 측방 둘레를 따라 복수 개의 로터암(114)이 방사형으로 연장배치되며 상기 상부판(112)에는 상하로 개구된 통공(118)이 형성된다.
여기서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 하부판(111)과 상부판(112)가 상하로 이격배치되면서 두 판(111,112) 사이에 측방으로 개구된 측부에는 측면커버(113)가 장착되어 내부공간을 외부로부터 커버할 수 있으며, 두 판(111,112)의 테두리는 측면커버(113)의 상하단에 지지되도록 체결되고 상기 측면커버(113)에 의해 지지되지 않는 부위는 도 6에 도시된 바와 같이 하부판(111)과 상부판(112) 사이에 직립배치된 스페이서바(119)에 의해 지지될 수 있다.
상기 분리판(120)은 기체부(110)의 상부판(112)으로부터 FC모듈(130)을 이격시키기 위한 부재로서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 상기 통공(118)보다 상대적으로 작은 판형상으로 이루어지고 상기 하부판(111)에 직립배치된 스페이서바(121)에 지지되어 상기 상부판(112)과 접촉되지 않도록 상기 통공(118) 내에 수평배치된다.
상기 FC모듈(130)은 3축 가속도계, 3축 자이로스코프 및 지자기 센서가 탑재된 관성측정장치(IMU)가 구비되어 측정된 센서값을 기반으로 비행제어신호를 출려하며 상기 분리판(120)에 장착된다.
이러한 기체부(110), 분리판(120) 및 FC모듈(130)의 조합된 구성을 통해 각 로터암(114)의 단부에 장착된 로터(115)의 회전으로 발생하는 진동이 기체부(110)를 거쳐 외부진동에 민감한 FC모듈(130)로 전달되는 것을 최소화하여 FC모듈(130)에 구비된 관성측정장치(IMU)의 센싱오차 및 오작동을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 상기 하부판(111)은 착륙시 이용되는 랜딩스키드(141) 및 구동전원을 공급하는 배터리(142)가 각각 장착되어 로터암(114)을 통해 전달되는 진동이 분산되면서 상부판(112)보다 상대적으로 진동이 감쇠되며, 상기와 같이 FC모듈(130)이 장착된 분리판(120)은 스페이서바(121)를 통해 상대적으로 진동이 작은 하부판(111)에 지지되어 장착됨으로써, 상부판(112)에 지지되어 장착되는 경우보다 FC모듈(130)에 가해지는 진동을 감소시킬 수 있다.
더불어, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 상기 FC모듈(130)은, 모듈본체(131)와, 상기 모듈본체(131)를 지지하는 제1프레임(132)과, 상기 분리판(120)에 장착되는 제2프레임(133) 및, 상기 제1프레임(132)과 제2프레임(133) 사이에 장착되어 상기 제2프레임(133)에서 제1프레임(132)으로 전달되는 진동을 흡수하는 댐퍼(134)를 포함함으로써, 스페이서바(121)를 통해 하부판(111)의 진동이 분리판(120)으로 전달되더라도 상기 댐퍼(134)에 의해 감쇠되므로 FC모듈(130)에 가해지는 진동을 대폭 줄일 수 있다.
그리고, 상기 제2프레임(133)과 분리판(120)에는 상하로 연통되는 나사공이 있어 제2프레임(133)을 분리판(120)에 나사결합할 수도 있으나, 방진패드(150)가 구비되어 접착방식으로 제2프레임(133)을 분리판(120)에 장착하면서 동시에 분리판(120)으로부터 전달되는 진동을 감쇠시킬 수 있다.
이를 위해, 방진패드(150)는 상기 분리판(120)의 상부면과 상기 제2프레임(133)의 하부면 사이에 배치되어 제2프레임(133)을 분리판(120)으로부터 이격시키며 상기 분리판(120)으로부터 제2프레임(133)으로 전달되는 진동을 흡수함으로써 FC모듈(130)에 가해지는 진동을 최소화할 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 상기 방진패드(150)는 하부면에 제1점착부재(151)가 구비되고 상부면에 제2점착부재(152)가 구비되어 상기 제1점착부재(151)가 분리판(120)의 상부면에 부착되고 제2점착부재(152)가 제2프레임(133)의 하부면에 부착되면서 상기 FC모듈(130)이 분리판(120)에 고정되도록 장착됨으로써, FC모듈(130)을 분리판(120)에 장착하기 위해 제2프레임(133)을 분리판(120)의 상부면에 나사고정할 필요없이 접착하는 방식으로 고정시킬 수 있어 진동감쇠 효과와 조립의 용이성을 동시에 구현할 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티콥터(100)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 각 로터암(114)의 단부에 장착된 로터(115)와 전기적으로 연결되어 배터리(142)로부터 공급되는 구동전원을 각 로터(115)로 분배하며 상기 하부판(111) 상에서 상기 통공(118)과 대응되는 위치에 장착되는 전원분배모듈(160)을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 FC모듈(130)은 분리판(120)의 상부면에 배치되도록 장착됨으로써 기체부(110)의 내부공간에 배치되는 전원분배모듈(160)과 FC모듈(130)을 공간적으로 이격시켜 FC모듈(130)에 가해지는 전자기파를 대폭 줄일 수 있으며, 상기 분리판(120)은 전자기파를 차단하는 차폐재로 이루어짐으로써 전자기파가 분리판(120)을 관통하여 FC모듈(130)에 가해지는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 GPS모듈(170)은 GPS위성신호를 수신하며 상기 FC모듈(130)과 함께 분리판(120)에 장착되어 로터(115)의 고속회전으로 발생하는 진동이 GPS모듈(170)에 가해지는 것을 최소화할 수 있고, FC커버(180)는 상기 FC모듈(130)을 둘러싸는 형태로 상기 분리판(120)에 장착되어 수분이나 먼지 등의 이물질로부터 FC모듈(130)을 보호할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
100...방진기능이 구비된 멀티콥터
110...기체부 111...하부판
112...상부판 114...로터암
118...통공 119,121...스페이서바
120...분리판 130...FC모듈
131...모듈본체 132...제1프레임
133...제2프레임 134...댐퍼
141...랜딩스키드 142...배터리
150...방진패드 151...제1점착부재
152...제2점착부재 160...전원분배모듈
170...GPS모듈 180...FC커버

Claims (5)

  1. 상하로 대향하여 수평배치되는 하부판(111)과 상부판(112)을 포함하고 측방 둘레를 따라 복수 개의 로터암(114)이 방사형으로 연장배치되며 상기 상부판(112)에는 상하로 개구된 통공(118)이 형성된 기체부(110);
    상기 통공(118)보다 상대적으로 작은 판형상으로 이루어지고 상기 하부판(111)에 직립배치된 스페이서바(121)에 지지되어 상기 상부판(112)과 접촉되지 않도록 상기 통공(118) 내에 수평배치되는 분리판(120); 및
    관성측정장치(IMU)가 구비되어 측정된 센서값을 기반으로 비행제어신호를 출력하며 상기 분리판(120)에 장착되는 FC모듈(130);을 포함하는 방진기능이 구비된 멀티콥터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 FC모듈(130)은,
    모듈본체(131)와,
    상기 모듈본체(131)를 지지하는 제1프레임(132)과,
    상기 분리판(120)에 장착되는 제2프레임(133) 및,
    상기 제1프레임(132)과 제2프레임(133) 사이에 장착되어 상기 제2프레임(133)에서 제1프레임(132)으로 전달되는 진동을 흡수하는 댐퍼(134)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방진기능이 구비된 멀티콥터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 분리판(120)의 상부면과 상기 제2프레임(133)의 하부면 사이에 배치되어 제2프레임(133)을 분리판(120)으로부터 이격시키며 상기 분리판(120)으로부터 제2프레임(133)으로 전달되는 진동을 흡수하는 방진패드(150);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방진기능이 구비된 멀티콥터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 방진패드(150)는 하부면에 제1점착부재(151)가 구비되고 상부면에 제2점착부재(152)가 구비되어 상기 제1점착부재(151)가 분리판(120)의 상부면에 부착되고 제2점착부재(152)가 제2프레임(133)의 하부면에 부착되면서 상기 FC모듈(130)이 분리판(120)에 고정되도록 장착되는 것을 특징으로 하는 방진기능이 구비된 멀티콥터.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나의 청구항에 있어서,
    각 로터암(114)의 단부에 장착된 로터(115)와 전기적으로 연결되어 배터리(142)로부터 공급되는 구동전원을 각 로터(115)로 분배하며 상기 하부판(111) 상에서 상기 통공(118)과 대응되는 위치에 장착되는 전원분배모듈(160);을 더 포함하고,
    상기 FC모듈(130)은 분리판(120)의 상부면에 배치되도록 장착되며,
    상기 분리판(120)은 전자기파를 차단하는 차폐재로 이루어져 상기 전원분배모듈(160)의 구동시 발생하는 전자기파를 차단하는 것을 특징으로 하는 방진기능이 구비된 멀티콥터.
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