KR20230104385A - 전자석 서스펜션이 구비된 드론 - Google Patents

전자석 서스펜션이 구비된 드론 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 장애물과 일정한 거리를 유지하며 비행하는 드론(100);
드론(100)과 무선으로 통신하여 드론(100)을 조종하는 단말기(200);
드론(100)의 다리에 형성되어 착지 또는 추락 시 드론 및 적재물이 파손되지 않도록 방지하는 전자석서스펜션(300)으로 구성되며,
상기 드론(100)은 사용자가 단말기(200)를 조작하여 전송되는 신호에 따라 움직임을 제어하는 제어부(110);
드론(100)과 장애물 사이의 거리를 측정하여 단말기에 거리 안내 및 장애물 근접 시 위험 신호를 표시하도록 하는 센서부(120);
드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 촬영하거나 녹화하고, 단말기(200)를 통해 사용자가 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 카메라부(130);
상기 단말기(200)에서 전송되는 조작 신호를 수신하고, 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 송신하는 통신부(140);를 포함하고,
상기 단말기(200)는 드론(100)의 상하 전후좌우 이동, 시계 또는 반시계 방향 회전각도 조작에 따라 드론(100) 동작 데이터를 생성하는 입력부(210);
상기 드론(100)의 제어부(110), 센서부(120), 카메라부(130)에서 전송받은 데이터를 외부에 형성된 스크린(S1)에 표시하거나 스피커(S2)를 통해 소리를 출력하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 출력부(220);
상기 입력부()에서 생성된 드론(100) 동작 데이터를 드론(100)으로 송신하고, 드론(100)에서 생성된 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 수신하는 통신부(230);를 포함하고,
상기 전자석서스펜션(300)은 상부몸체(310) 내부에 하측 단부에 자석이 설치된 피스톤부(312)가 형성되고, 하부몸체(320)의 상측 단부에 전자석으로 형성되는 베이스부(322)로 이루어져, 드론 이착륙 시 베이스부(322)에 전원을 공급하여 피스톤부(312)와 베이스부(322) 간의 반발력을 통해 서스펜션의 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자석 서스펜션이 구비된 드론{DRONE WITH ELECTROMAGNET SUSPENSION}
본 발명은 전자석 서스펜션이 구비된 드론에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드론에 설치된 센서를 통해 드론의 수평을 제어하거나 경사각도를 조절할 수 있도록 하고, 주변의 장애물을 파악하여 피하도록 하고, 별도의 조작 없이도 고정된 위치에 드론이 머물 수 있도록 하며, 드론 착륙 시 발생하는 충격을 전자석서스펜션을 통해 흡수하여 드론을 보호하는 전자석 서스펜션이 구비된 드론에 관한 것이다.
무인항공기의 발전으로 드론은 군사, 촬영, 인명구조, 조사 등의 산업 전반적인 영역에 활용되고 있다. 그중 촬영용 드론이 가장 다양한 산업 분야에서 사용되는 것으로, 드론에 설치된 카메라를 통해 일반적으로 접근이 힘든 지역의 촬영이 가능하다.
따라서 방송 촬영 또는 일반인들이 영상 제작을 위해 드론을 많이 활용하고 있으나, 촬영용 드론은 고가의 장비로 관리에 어려움이 있어 사용 시 강풍이나 사용자의 조작미숙 등으로 파손될 경우 금전적인 손해가 크게 발생하는 문제가 있었다.
또한, 드론에 물품을 적재하여 운반하거나 드론 택시와 같이 내부에 승객이 탈 수 있거나 드론 자체의 중량이 큰 경우 착륙하는 과정에서 급하게 착지하면 드론이 파손되거나 드론에 적재된 물품이 손상될 수 있는 문제가 있었다.
대한민국 공개특허 10-2021-0100769호 대한민국 공개특허 10-2019-0092752호
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 드론에 탑재된 센서를 통해 장애물을 회피하고, 별도의 조작 없이도 고정된 위치에서 대기하도록 하는 전자석 서스펜션이 구비된 드론을 제공한다.
또한, 드론에 형성된 전자석서스펜션을 통해 드론 자체의 중량이 크거나 드론에 물품을 적재하여 운반할 때 착지 과정에서 드론 또는 물품이 파손되지 않도록 하는 전자석 서스펜션이 구비된 드론을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 장애물과 일정한 거리를 유지하며 비행하는 드론(100);
드론(100)과 무선으로 통신하여 드론(100)을 조종하는 단말기(200);
드론(100)의 다리에 형성되어 착지 또는 추락 시 드론 및 적재물이 파손되지 않도록 방지하는 전자석서스펜션(300)으로 구성되며,
상기 드론(100)은 사용자가 단말기(200)를 조작하여 전송되는 신호에 따라 움직임을 제어하는 제어부(110);
드론(100)과 장애물 사이의 거리를 측정하여 단말기에 거리 안내 및 장애물 근접 시 위험 신호를 표시하도록 하는 센서부(120);
드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 촬영하거나 녹화하고, 단말기(200)를 통해 사용자가 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 카메라부(130);
상기 단말기(200)에서 전송되는 조작 신호를 수신하고, 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 송신하는 통신부(140);를 포함하고,
상기 단말기(200)는 드론(100)의 상하 전후좌우 이동, 시계 또는 반시계 방향 회전각도 조작에 따라 드론(100) 동작 데이터를 생성하는 입력부(210);
상기 드론(100)의 제어부(110), 센서부(120), 카메라부(130)에서 전송받은 데이터를 외부에 형성된 스크린(S1)에 표시하거나 스피커(S2)를 통해 소리를 출력하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 출력부(220);
상기 입력부()에서 생성된 드론(100) 동작 데이터를 드론(100)으로 송신하고, 드론(100)에서 생성된 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 수신하는 통신부(230);를 포함하고,
상기 전자석서스펜션(300)은 상부몸체(310) 내부에 하측 단부에 자석이 설치된 피스톤부(312)가 형성되고, 하부몸체(320)의 상측 단부에 전자석으로 형성되는 베이스부(322)로 이루어져, 드론 이착륙 시 베이스부(322)에 전원을 공급하여 피스톤부(312)와 베이스부(322) 간의 반발력을 통해 서스펜션의 기능을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 드론(100)의 센서부(120)는 적외선센서 또는 초음파 센서로 이루어져 드론(100)과 장애물의 거리를 측정하는 거리센서(122);
상기 드론(100)의 수평을 맞추거나 드론(100)이 일정한 경사각을 유지하게 하는 자이로센서(124);
상기 드론(100) 주변의 풍속을 측정하는 풍속센서(126);
강풍 또는 사용자의 조작미숙으로 인하여 드론의 자세 유지가 불가능한 상황을 방지하고 별도의 조작 없이 드론(100)이 고정된 위치에서 머물 수 있도록 형성되는 GPS센서(128);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자석서스펜션(300)의 상부몸체(310)와 하부몸체(320) 사이에 격벽(314)이 형성되어 전자석서스펜션(300) 작동 시 피스톤부(312)와 베이스부(322)가 서로 다른 극으로 마주볼 때 인력에 의해 급격하게 맞붙어 피스톤부(312) 또는 베이스부(322)가 파손되지 않도록 하고.
상부몸체(310)의 상측 단부에 격벽(316)이 더 형성되어 전자석서스펜션(300) 작동 시 피스톤부(312)와 베이스부(322)가 같은 극으로 마주볼 때 피스톤부(312)가 반발력에 의해 과도하게 이동하지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론은 드론에 탑재된 센서를 통해 장애물을 회피하고, 별도의 조작 없이도 고정된 위치에서 대기하도록 하여 강풍과 같은 환경에서도 사용 가능하도록 하고, 조작이 미숙한 초보자가 조작하기에 무리가 없어 사용이 용이한 효과가 있다.
또한, 형성된 전자석서스펜션을 통해 드론 자체의 중량이 크거나 드론에 물품을 적재하여 운반할 때 착지 과정에서 드론 또는 물품이 파손되지 않도록 하여 안전성이 확보되고, 크기를 확장하여 드론 택시 등에 적용하는 경우 승객의 승차감이 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 구성을 나타낸 사시도
도 2는 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 드론 정면도
도 3은 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 단말기 정면도
도 4는 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 드론 구성도
도 5는 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 단말기 구성도
도 6은 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 드론 센서부 구성도
도 7은 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 전자석서스펜션 단면도
도 8은 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 장애물과 거리를 유지하여 이동하는 과정의 플로우차트
도 9는 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 전자석서스펜션 작동 과정의 플로우차트
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 구성을 나타낸 사시도
도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 추락 상황 인지 및 전자석서스펜션 작동 과정의 플로우차트
이하의 본 발명의 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하에서는 본 발명에 따른 "전자석 서스펜션이 구비된 드론"에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 장애물과 일정한 거리를 유지하며 비행하는 드론(100);
드론(100)과 무선으로 통신하여 드론(100)을 조종하는 단말기(200);
드론(100)의 다리에 형성되어 착지 또는 추락 시 드론 및 적재물이 파손되지 않도록 방지하는 전자석서스펜션(300)으로 구성되며,
상기 드론(100)은 사용자가 단말기(200)를 조작하여 전송되는 신호에 따라 움직임을 제어하는 제어부(110);
드론(100)과 장애물 사이의 거리를 측정하여 단말기에 거리 안내 및 장애물 근접 시 위험 신호를 표시하도록 하는 센서부(120);
드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 촬영하거나 녹화하고, 단말기(200)를 통해 사용자가 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 카메라부(130);
상기 단말기(200)에서 전송되는 조작 신호를 수신하고, 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 송신하는 통신부(140);를 포함하고,
상기 단말기(200)는 드론(100)의 상하 전후좌우 이동, 시계 또는 반시계 방향 회전각도 조작에 따라 드론(100) 동작 데이터를 생성하는 입력부(210);
상기 드론(100)의 제어부(110), 센서부(120), 카메라부(130)에서 전송받은 데이터를 외부에 형성된 스크린(S1)에 표시하거나 스피커(S2)를 통해 소리를 출력하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 출력부(220);
상기 입력부()에서 생성된 드론(100) 동작 데이터를 드론(100)으로 송신하고, 드론(100)에서 생성된 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 수신하는 통신부(230);를 포함하고,
상기 전자석서스펜션(300)은 상부몸체(310) 내부에 하측 단부에 자석이 설치된 피스톤부(312)가 형성되고, 하부몸체(320)의 상측 단부에 전자석으로 형성되는 베이스부(322)로 이루어져, 드론 이착륙 시 베이스부(322)에 전원을 공급하여 피스톤부(312)와 베이스부(322) 간의 반발력을 통해 서스펜션의 기능을 수행하는 것을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 드론 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 단말기 정면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 전자석 서스펜션이 구비된 드론에 관한 것으로, 크게 드론(100), 단말기(200), 전자석서스펜션(300)으로 구성되어 단말기(200) 조작을 통해 드론(100)을 조종하고 드론 착륙 시 전자석서스펜션(300)을 통해 드론 또는 드론에 적재된 물품이 파손되지 않고 안전하게 착지하도록 한다.
상기 드론(100)은 4개의 프로펠러(P)가 상하좌우 대칭으로 형성되어 드론(100) 비행 시 균형을 맞출 수 있도록 하고, 몸체의 정면 또는 평면, 저면에 카메라부(130)가 형성되어 주변을 촬영할 수 있으며, 하부에 형성된 다리에 전자석서스펜션(300)이 형성되어 드론(100) 착지 시의 충격을 완화시킬 수 있도록 하여 드론 또는 드론에 적재된 물품의 파손을 방지하도록 하는 구성을 갖는다.
상기 단말기(200)는 중앙에 형성된 스크린(S1)을 통해 드론(100)의 카메라부(130)로부터 전송받은 화면 및 열화상카메라(300)로 촬영된 열화상 화면, 드론의 작동 상태 등을 눈으로 확인할 수 있고, 스크린(S1) 하부에 형성된 스피커(S2)를 통해 사용자에게 장애물 근접, 화재 위험 등의 주의를 주기 위한 경고음을 발생하고, 좌측 및 우측 하부에 형성된 두 개의 조이스틱(J)을 조작하여 드론(100)의 동작을 제어하도록 하고, 좌측 및 우측 상부에 형성된 기능버튼(B)으로 드론(100)의 전원 제어, 드론(100) 및 단말기(200)의 설정 변경, 사진 촬영 등을 할 수 있으며, 단말기(200)의 상부에는 안테나(A)가 형성되어 단말기(200)에서 드론(100)으로 제어 신호를 보내거나 드론(100)에서 단말기(200)로 작동 상태, 카메라 촬영 화면, 감지된 위험 신호 등을 수신할 수 있다.
상기 전자석서스펜션(300)은 드론(100) 하부에 형성된 4개의 발에 각각 형성되어 드론(100) 착지 시 각각의 전자석서스펜션(300)에 가해지는 하중을 실시간으로 계산하여 상대적으로 하중이 큰 다리의 전자석서스펜션(300)에 전원을 더 공급함으로써 드론(100) 몸체에 충격 또는 진동이 최소한으로 발생하도록 하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 드론 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 단말기 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 드론 센서부 구성도이다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 드론(100)은 제어부(110), 센서부(120), 카메라부(130), 통신부(140)로 구성되어 작동하고, 단말기(200)는 입력부(210), 출력부(220), 통신부(230)로 구성되어 작동한다.
상기 드론(100)의 제어부(110)는 단말기(200)를 통해 전달받은 드론(100)의 동작 신호를 해석하여 상승, 하강, 전진, 후진, 좌측이동, 우측이동 등의 움직임을 사용자가 입력한 대로 수동으로 제어할 수 있도록 하며, 센서부(120)를 통해 감지되는 장애물을 피하거나 지정된 장소에 고정시킬 수 있도록 하는 경우 능동 제어가 가능하도록 구성된다.
상기 센서부(120)는 드론 주변의 환경을 측정하여 능동 제어가 가능하도록 보조하는 것으로, 거리센서(122), 자이로센서(124), 풍속센서(126), GPS센서(128)로 구성된다.
거리센서(122)는 드론(100)의 측면 외곽 부분인 프로펠러(P)에 각각 4개, 몸체의 중심에서 평면 및 저면에 각각 1개씩 설치되어 적어도 6개의 거리센서(122)가 드론(100)에 형성되며, 각각의 센서 측정값을 통해 드론(100)에 근접하는 물체의 위치와 방향을 확인하여 드론(100)이 회피할 수 있도록 한다.
이때, 거리센서(122)는 적외선센서 또는 초음파센서 등을 사용하여 장애물과의 거리를 측정할 수 있으나, 적외선센서는 야외에서 사용 시 오작동을 일으킬 수 있으므로 드론(100)의 사용 환경을 고려하면 초음파센서를 사용하여 거리를 측정하는 것이 바람직하다.
자이로센서(124)는 드론(100)의 기울기를 측정하여 단말기(200)에 정보를 전달하는 것으로, 드론(100)이 과도하게 기울어 자세 유지가 불가능하거나 추락하는 것을 방지하기 위하여 자세 제어가 필요한 경우 측정된 기울기를 단말기(200)로 전송하여 사용자가 수동으로 단말기(200)를 조작하여 수평을 맞추거나 제어부(110)를 통해 드론(100)이 추락하지 않도록 능동적으로 제어하여 수평을 맞추도록 한다.
풍속센서(126)는 드론(100) 주변의 풍향 및 풍속을 측정하여 단말기(200)에 정보를 전달하는 것으로, 사용자가 단말기(200)에 출력되는 풍향 및 풍속에 대한 데이터를 참고하여 드론(100)의 동작을 제어하거나 제어부(110)를 통해 드론(100)의 움직임이 바람에 영향을 받지 않도록 능동적으로 제어하도록 한다.
GPS센서(128)는 위성으로부터 현재 드론(100)의 위치 좌표 정보를 수신하여 단말기(200)에 전달하는 것으로, 사용자가 단말기(200)를 통해 드론(100)의 현재 위치를 파악할 수 있고 주변을 감시하기 위하여 특정한 위치에 드론(100)을 고정시킬 때 설정된 좌표를 벗어나지 않도록 제어부(110)에서 능동적으로 제어하도록 한다.
상기 카메라부(130)는 드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 드론(100)이 이동하는 경로상의 화면을 촬영 또는 녹화하여 단말기(200)로 전송하는 것으로, 사용자가 드론(100) 주변을 단말기(200)를 통해 시각적으로 확인할 수 있고 필요 시 해당 시점의 화면을 촬영하여 저장하는 기능을 제공한다.
상기 통신부(140)는 드론(100)에서 생성되는 정보를 단말기(200)로 전송하고 단말기(200)에서 송출된 드론(100) 제어 신호를 수신하여 드론(100)과 단말기(200) 간에 무선 통신이 가능하도록 하는 것으로, 상기 센서부(120)에서 측정된 거리, 수평, 풍향, 풍속, 좌표 등의 정보와, 상기 카메라부(130)에서 촬영한 장면과 녹화한 영상 등의 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 단말기(200)에 실시간으로 전송하고, 사용자가 단말기(200)를 통해 입력하는 이동, 조작 명령 신호를 수신하고 제어부(110)로 전달하여 입력된 명령에 따라 드론(100)이 작동하도록 한다.
상기 단말기(200)의 입력부(210)는 단말기(200) 외부에 물리적 장치로 형성된 조이스틱(J)과 기능버튼(B), 스크린(S1)의 터치패드 등의 장치를 사용자가 조작하여 생성된 제어 명령을 신호로 변환하는 것으로, 변환된 제어 신호가 드론(100)의 제어부(110)까지 전달되어 사용자가 입력한 명령을 수행하도록 한다.
상기 출력부(220)는 드론(100)으로부터 전달받은 정보를 사용자가 시각적 또는 청각적으로 확인할 수 있도록 출력하는 것으로, 단말기(200)의 정면에 형성된 스크린(S1)을 통해 드론(100)의 주변에 장애물 유무, 수평 상태, 풍향, 풍속, 현재 위치, 카메라부(130)로 촬영되는 화면 등을 확인할 수 있고, 스피커(S2)를 통해 장애물 근접 시 경고음, 드론 자세 불량 경고음, 설정된 위치 이탈 경고음 등의 소리를 발생하여 사용자가 확인할 수 있도록 한다.
상기 통신부(230)는 드론(100)에서 생성되는 정보를 수신하고 단말기(200)에서 생성된 드론(100) 제어 신호를 드론(100)의 통신부(140)로 송신하여 드론(100)과 단말기(200) 간에 무선 통신이 가능하도록 하는 것으로, 입력부(210)에서 생성되는 드론(100)의 이동, 촬영 등의 제어 신호를 드론(100)으로 전달하고 드론(100)의 센서부(120)에서 송출된 측정된 거리, 수평, 풍향, 풍속, 좌표 등의 정보와, 상기 카메라부(130)에서 촬영한 장면과 녹화한 영상 등의 정보를 출력부(220)를 통하여 영상 및 소리로 변환하여 출력하도록 한다.
도 7은 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 전자석서스펜션 단면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 전자석서스펜션(300)은 상부몸체(310) 및 하부몸체(320)로 구성되어 드론(100)의 다리에 각각 형성되는 것으로, 드론(100) 착륙 시 몸체 및 드론(100)에 적재된 물품에 충격 또는 진동이 가지 않도록 한다.
상기 상부몸체(310)는 내부가 관통된 원통 형상으로 내부에는 하측 단부에 자석이 형성된 피스톤부(312)가 마련되고,
상기 하부몸체(320)는 상부몸체(310)와 마찬가지로 내부가 관통된 원통 형상으로 상측 단부에 전자석으로 이루어진 베이스부(322)가 형성된다.
상기와 같은 구성에 의한 전자석서스펜션(300)은 드론(100)의 착륙 명령이 입력되면 제어부(110)에 의해 베이스부(322)로 전원이 공급되어 피스톤부(312)의 저면에 형성된 자석과 같은 극이 형성되고, 드론(100)이 바닥에 착지하는 순간에 각각의 다리에 가해지는 하중을 드론(100)의 제어부(110)에서 실시간으로 계산하여 상대적으로 하중이 크게 가해지는 부분의 전자석서스펜션(300)에 전원을 더 공급하여 드론(100) 몸체에 충격 또는 진동이 전달되지 않도록 하여 드론 택시와 같이 자체 중량이 큰 드론(100)이나 적재된 물품이 충격에 민감한 경우에도 안정적으로 착지할 수 있도록 한다.
이때, 상부몸체(310)와 하부몸체(320) 사이에 격벽(314)이 형성되어 제어부(110)의 오류로 인하여 피스톤부(312)의 전극과 베이스부(322)의 전극이 반대로 걸리는 경우 급격하게 맞붙어 피스톤부(312) 또는 베이스부(322)가 파손되는 것을 방지하고, 격벽(314)이 두껍게 형성되는 경우 전자석서스펜션(300)의 성능이 저하될 수 있고 격벽(314)이 얇게 형성되는 경우 피스톤부(312)와 베이스부(322)의 충돌을 방지하지 못하고 격벽(314)이 파손될 수 있으므로 2 ~ 3mm로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상부몸체(310)의 상측 단부에도 격벽(316)이 형성되어 전자석서스펜션(300) 작동 시 피스톤부(312)와 베이스부(322) 사이의 반발력이 과하게 작용하여 피스톤부(312)가 상부몸체(310) 외부로 이탈되지 않도록 하고, 격벽(316)이 얇게 형성되는 경우 피스톤부(312)가 반발력으로 튕겨나올 때 파손될 수 있으므로 2mm 이상 형성되는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 장애물과 거리를 유지하여 이동하는 과정의 플로우차트이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 드론(100)이 단말기(200)를 통해 조작 명령을 수신하면 드론이(100)이 단말기(200)의 조작 명령을 기초로 하여 이동을 시작하고, 드론(100)이 이동 중 센서부(120)의 다수의 거리센서(122) 중 적어도 하나의 거리센서(122)가 장애물을 감지하면 단말기(200)의 출력부(220)의 스크린(S1)에서 해당 장애물과 거리를 유지할지 여부와 해당 장애물과 드론(100)의 장애물방향 거리센서(122)사이 유지거리 정보를 입력하여 드론(100)이 해당 장애물과 일정한 거리를 유지하며 이동하도록 하고, 유지거리는 사용자가 단말기(200)를 이용하여 원하는 값으로 변경이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.
도 9는 본 발명에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 전자석서스펜션 작동 과정의 플로우차트이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 드론(100) 착륙 시 전자석서스펜션(300)에 전원이 공급되고 각각의 다리에 적용되는 하중을 계산하여 드론(100)에 충격 또는 진동이 최소한으로 전달되도록 하는 과정으로, 단말기(200)를 통해 드론(100)의 착륙 명령을 입력하면 베이스부(322)에 기본값으로 설정된 전원이 공급되어 서스펜션 작동 대기상태가 되고, 드론(100) 하부에 형성된 거리센서(122)가 바닥면과의 거리를 실시간으로 측정하여 바닥면과 드론(100) 다리 사이의 거리가 10cm 이내로 들어오는지 여부를 확인하고, 바닥면과 드론(100) 다리 사이의 거리가 10cm 이내가 되면 서스펜션 작동값으로 설정된 전원이 추가로 공급되어 서스펜션 작동상태가 되고, 바닥면과 드론(100) 다리가 닿기 시작하면 자이로센서(124)를 통해 바닥에 닿지 않은 다리를 확인하고 바닥에 닿지 않은 다리쪽의 전자석서스펜션(300)에 전원을 추가로 공급하여 상대적으로 큰 하중이 가해지는 것을 대비하도록 함으로써 드론(100)이 안전하게 착지하도록 하여 드론 또는 드론에 적재된 물품의 파손을 방지한다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 전자석 서스펜션이 구비된 드론의 추락 상황 인지 및 전자석서스펜션 작동 과정의 플로우차트이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 상기 전자석서스펜션(300)이 드론(100)의 상부에도 추가로 형성되어 드론(100)이 뒤집혀 착륙하는 경우에도 전자석서스펜션(300)을 통해 손상없이 안전하게 착지할 수 있도록 한다.
드론(100)이 작동 중 센서부(120)가 감지하지 못한 장애물에 걸리거나 기상 상황의 급격한 악화로 인해 자세 제어가 불가능하여 추락하는 경우 하부가 바닥을 향하도록 추락할 수도 있으나 추락하는 과정에서 몸체가 뒤집혀 상부가 바닥을 향한 상태로 추락할 수도 있으므로, 드론(100)의 상부에 다리 및 전자석서스펜션(300)이 더 형성되어 상부가 바닥을 향한 자세로 추락할 때도 전자석서스펜션(300)이 충격을 흡수하여 드론(100)의 손상을 방지한다.
이때, 드론(100)이 추락하는 상황이므로 거리센서(122)가 지면과의 거리 계산이 불가능하여 전자석서스펜션(300)이 도 9에 기재한 작동 흐름대로 작동되지 않기 때문에 드론(100)이 추락 상황을 인지하여 전자석서스펜션(300)을 작동상태로 유지하는 것이 바람직하다.
따라서, 도 11에 도시된 바와 같이, 드론(100)이 현재 추락하는 상황이라는 것을 인지하고 추락 충격에 대비하여 상부 및 하부에 형성된 전자석서스펜션(300)이 작동상태로 활성화되도록 하는 과정이 필요하다.
드론(100)이 동작 명령에 따라 이동 중 거리센서(122)에서 측정되는 값의 증감 폭이 일정 기준 이상으로 반복되면 자이로센서(124)의 수평 데이터가 짧은 시간에 수시로 변경되는지 확인하고, 자이로센서(124)의 수평 데이터가 짧은 시간에 수시로 변경되는 것이 확인되면 풍속센서(126)의 풍속 또는 풍향에 대한 데이터가 짧은 시간에 수시로 변경되는지 확인하고, 풍속센서(126)의 풍속 또는 풍향에 대한 데이터가 짧은 시간에 수시로 변경되는 것이 확인되면 GPS센서(128)의 데이터에서 높이와 관련된 값이 감소하는지 확인하여 드론(100)이 추락하는 상황이라는 결과를 도출하고, 드론(100)이 추락하는 중이라는 결과가 나오면 드론(100)의 상부 및 하부에 형성된 전자석서스펜션(300)에 바로 작동 전원을 공급하여 전자석서스펜션(300)이 작동상태가 되도록 함으로써 드론(100)이 바닥면에 충돌할 때 상부 또는 하부면이 위치하는 경우 드론(100) 또는 드론(100)에 적재된 물품 등이 손상되는 것을 방지하도록 한다.
이때, 거리센서(122), 자이로센서(124), 풍속센서(126), GPS센서(128) 중 한 가지의 측정값이 비정상적으로 측정되면 단말기(200)를 통해 사용자에게 경고음 또는 안내문을 출력하여 확인할 수 있도록 하고, 거리센서(122), 자이로센서(124), 풍속센서(126) 중 두 가지 이상의 센서가 비정상적인 값으로 측정되면 제어부(110)에서 GPS센서(128)의 높이값을 확인하고, GPS센서(128)의 높이값이 감소하는 것이 확인되면 드론(100)이 추락하는 것으로 간주하여 제어부(110)에서 능동적으로 전자석서스펜션(300)을 작동상태로 활성화 하도록 하는 것이 바람직하다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100: 드론 110: 제어부 120: 센서부
122: 거리센서 124: 자이로센서
126: 풍속센서 128: GPS센서
130: 카메라부 140: 통신부
200: 단말기 210: 입력부 220: 출력부
230: 통신부
300: 전자석서스펜션 310: 상부몸체 312: 피스톤부
314: 격벽 316: 격벽
320: 하부몸체 322: 베이스부
P: 프로펠러
S1: 스크린
S2: 스피커
J: 조이스틱
B: 기능버튼
A: 안테나

Claims (3)

  1. 장애물과 일정한 거리를 유지하며 비행하는 드론(100);
    드론(100)과 무선으로 통신하여 드론(100)을 조종하는 단말기(200);
    드론(100)의 다리에 형성되어 착지 또는 추락 시 드론 및 적재물이 파손되지 않도록 방지하는 전자석서스펜션(300)으로 구성되며,

    상기 드론(100)은 사용자가 단말기(200)를 조작하여 전송되는 신호에 따라 움직임을 제어하는 제어부(110);
    드론(100)과 장애물 사이의 거리를 측정하여 단말기에 거리 안내 및 장애물 근접 시 위험 신호를 표시하도록 하는 센서부(120);
    드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 촬영하거나 녹화하고, 단말기(200)를 통해 사용자가 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 카메라부(130);
    상기 단말기(200)에서 전송되는 조작 신호를 수신하고, 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 송신하는 통신부(140);를 포함하고,

    상기 단말기(200)는 드론(100)의 상하 전후좌우 이동, 시계 또는 반시계 방향 회전각도 조작에 따라 드론(100) 동작 데이터를 생성하는 입력부(210);
    상기 드론(100)의 제어부(110), 센서부(120), 카메라부(130)에서 전송받은 데이터를 외부에 형성된 스크린(S1)에 표시하거나 스피커(S2)를 통해 소리를 출력하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 출력부(220);
    상기 입력부()에서 생성된 드론(100) 동작 데이터를 드론(100)으로 송신하고, 드론(100)에서 생성된 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 수신하는 통신부(230);를 포함하고,

    상기 전자석서스펜션(300)은 상부몸체(310) 내부에 하측 단부에 자석이 설치된 피스톤부(312)가 형성되고, 하부몸체(320)의 상측 단부에 전자석으로 형성되는 베이스부(322)로 이루어져, 드론 이착륙 시 베이스부(322)에 전원을 공급하여 피스톤부(312)와 베이스부(322) 간의 반발력을 통해 서스펜션의 기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 전자석 서스펜션이 구비된 소방용 드론.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 드론(100)의 센서부(120)는 적외선센서 또는 초음파 센서로 이루어져 드론(100)과 장애물의 거리를 측정하는 거리센서(122);
    상기 드론(100)의 수평을 맞추거나 드론(100)이 일정한 경사각을 유지하게 하는 자이로센서(124);
    상기 드론(100) 주변의 풍속을 측정하는 풍속센서(126);
    강풍 또는 사용자의 조작미숙으로 인하여 드론의 자세 유지가 불가능한 상황을 방지하고 별도의 조작 없이 드론(100)이 고정된 위치에서 머물 수 있도록 형성되는 GPS센서(128);를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자석 서스펜션이 구비된 드론.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전자석서스펜션(300)의 상부몸체(310)와 하부몸체(320) 사이에 격벽(314)이 형성되어 전자석서스펜션(300) 작동 시 피스톤부(312)와 베이스부(322)가 서로 다른 극으로 마주볼 때 인력에 의해 급격하게 맞붙어 피스톤부(312) 또는 베이스부(322)가 파손되지 않도록 하고.
    상부몸체(310)의 상측 단부에 격벽(316)이 더 형성되어 전자석서스펜션(300) 작동 시 피스톤부(312)와 베이스부(322)가 같은 극으로 마주볼 때 피스톤부(312)가 반발력에 의해 과도하게 이동하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 전자석 서스펜션이 구비된 드론.
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