KR20230138587A - 드론 무인충전 시스템 - Google Patents

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KR20230138587A
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임철환
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(주)애니우드
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Abstract

본 발명은 드론 무인충전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기상악화시에도 드론의 안전한 이착륙이 가능하고, 무인충전을 신속하고 안정적으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 구조가 간결 단순하면서 안전하게 드론을 격납할 수 있는 드론 무인충전 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 드론 무인충전 시스템은 드론 무인충전 시스템에 있어서, 배터리를 포함하는 드론충전부를 구비한 드론; 상기 드론의 이착륙을 위해 구성되는 착륙부; 상기 착륙부가 배치되는 스테이션베이스; 상기 배터리에 충전전원을 제공하도록 상기 스테이션베이스에 배치되는 스테이션충전부; 상기 드론이 격납되도록 상기 스테이션베이스에 배치되는 격납부; 및 상기 착륙부를 상기 격납부로 이송시키는 이송장치부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

드론 무인충전 시스템{DRONE UNMANNED CHARGING SYSTEM}
본 발명은 드론 무인충전 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 기상악화시에도 드론의 안전한 이착륙이 가능하고, 무인충전을 신속하고 안정적으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 구조가 간결 단순하면서 안전하게 드론을 격납할 수 있는 드론 무인충전 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 무인비행체(UAV; 이하 '드론'이라 함)는 조종사 없이 지상에서의 원격조종이나 사전에 입력된 정보나 프로그램에 따라 자율적으로 주위 환경을 인식하고 판단하면서 비행하는 비행체이다.
드론은 조종사 또는 탑승자가 위험한 환경에 노출되지 않으면서 인간의 능력으로는 접근 불가능한 장소에서도 정해진 임무를 수행할 있음은 물론이고, 반복적인 임무나 일반적인 임무 또한 신속하고 안전하게 수행할 수 있다는 이점 때문에 활용도가 폭발적으로 증가하고 있다.
그리고, 드론은 비행방식에 따라 고정익형, 회전익형 및 수직이착륙형(VTOL) 등으로 나누어져 있다. 예컨대 회전익 드론은 수직이착륙기능, 전후 방향 이동 및 호퍼링(정지비행)이 가능하다는 등의 면에서, 경계, 정찰시 고정익형에 비해 장점을 가진다. 회전익 드론은 다수의 회전익을 가지는 멀티로터형, 서로 반대방향으로 회전하는 두개의 회전익을 가진 동축반전형 및 헬리콥터형 등으로 나누어져 있다.
전술한 바와 같은 드론은 정해진 시간동안 비행을 하게 되면 배터리를 충전하거나 교체하여야 하므로 드론을 운용하기 위해서는 별도의 드론 충전 스테이션을 갖추어야 한다.
예컨대 드론 충전 스테이션은 통상 스테이션의 본체를 형성하는 스테이션베이스, 드론이 이착륙하는 이착륙면을 제공하도록 스테이션베이스에 설치되는 착륙부, 이 착륙부에 착륙한 드론의 충전을 위한 스테이션충전부 등이 구비되어 있다.
전술한 종래 드론 충전 스테이션은 착륙부가 평판 형태로 형성되어 외부에 노출되어 있음에 따라 바람이 불거나 비가 내릴 경우 드론의 이착륙이 어려울 뿐만 아니라 드론의 전도 등으로 파손이 발생되는 등 드론 스테이션을 안정적으로 운용할 수 없는 단점이 있다.
그리고 종래 드론 충전 스테이션은 배터리의 충전을 위해서 드론에 구비된 드론충전부와 스테이션충전부를 전기적으로 연결하도록 로봇과 같은 별도의 복잡한 결속수단을 갖추거나 수작업에 의해 수행하여야 하므로 무인화에 어려움이 있고 많은 비용이 소요되는 한계점이 있다.
또한 종래 일반적인 드론 충전 스테이션은 착륙부만을 갖추고 있으므로 보관시 악천후에 노출될 경우 드론의 파손이나 내구성이 저하는 단점이 있다. 근래 별도의 격납고를 구비한 드론 충전 스테이션이 개발되고 있지만 대규모 드론 스테이션을 중심으로 제한적으로 시도되고 있어 소규모 드론 충전 스테이션으로는 활용할 수 없는 한계점이 있고, 드론을 격납고에 투입 및 인출을 위한 별도의 복잡한 이송시스템을 갖추어야 하므로 현실적인 적용이 불가능한 실정에 있다.
한국등록특허 제10-1687014호 "무인 비행체의 무접점 충전 시스템 및 방법" 한국특허 US9387940 "Intelligent self-leveling docking system" 한국등록특허 제10-1524936호 "수직무인이착륙 비행체의 충전 및 격납을 위한 운송체 및 그 방법"
본 발명은 상기 내용에 착안하여 제안된 것으로, 기상악화시에도 드론의 안전한 이착륙이 가능하도록 한 드론 무인충전 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 무인 충전을 신속하고 안정적으로 수행할 수 있도록 한 드론 무인충전 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 구조가 간결 단순하면서 안전하게 드론을 격납할 수 있도록 함으로써 설비비를 절감할 수 있고 효율적인 드론 스테이션 운용이 가능하도록 한 드론 무인충전 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 드론 무인충전 시스템은 드론 무인충전 시스템에 있어서, 배터리를 포함하는 드론충전부를 구비한 드론; 상기 드론의 이착륙을 위해 구성되는 착륙부; 상기 착륙부가 배치되는 스테이션베이스; 상기 배터리에 충전전원을 제공하도록 상기 스테이션베이스에 배치되는 스테이션충전부; 상기 드론이 격납되도록 상기 스테이션베이스에 배치되는 격납부; 및 상기 착륙부를 상기 격납부로 이송시키는 이송장치부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 드론 무인충전 시스템은 상기 드론에 형성되는 지지폴더; 및 상기 지지폴더가 결속되도록 상기 착륙부에 형성되는 폴더결속부;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 착륙부는, 상기 드론의 착륙위치를 유도하도록 상부가 넓고 하부가 좁은 상광하협 구조의 착륙통체; 상기 착륙통체의 내면 사이에 연결되고 상기 드론의 지지다리가 삽입되는 다리삽입부, 상기 폴더결속부가 형성되는 드론안착부재; 및 상기 드론안착부재의 하측에 위치하도록 상기 착륙통체의 내면 사이에 연결되는 하지지부재;를 포함할 수 있다.
상기 지지폴더는 상기 지지다리에 연결되는 연결대, 및 상기 연결대에 상하방향으로 배치되는 결속로드를 포함하여 구성될 수 있다.,
상기 폴더결속부는 상기 결속로드가 삽입되는 로드삽입홀로 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 드론 무인충전 시스템은 상기 드론에 설치되고 상기 배터리와 전기적으로 연결되는 연결잭; 상기 착륙부에 상기 연결잭과 동축을 이루도록 배치되고 상기 드론의 착륙시에 상기 연결잭과 전기적으로 연결되는 커넥터; 및 상기 연결잭과 상기 커넥터의 안정적인 결속을 위한 자기력을 인가하는 마그네틱수단;을 더 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 드론의 착륙시에 상기 커넥터가 상기 연결잭에 정합되어 접속되도록 상기가 커넥터가 설치되는 커넥터높이조절부재가 더 구비될 수 있다.
상기 마그네틱수단은 상기 연결잭에 둘레에 설치되는 제1 자석과, 상기 제1 자석과 인력이 작용되도록 상기 커넥터의 둘레에 배치되는 제2 자석을 포함하여 구성될 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 자석과 상기 제2 자석은 슬립이 발생되지 않도록 서로 맞물림되는 요철부가 형성될 수 있다.
한편, 상기 이송장치부는, 상기 착륙부에 연결되는 착륙부지지부재; 상기 착륙부지지부재의 하부에 형성되는 구름휠; 상기 격납부와 상기 드론의 이착륙 지점 사이에 상기 구름휠이 이동되도록 형성되는 이송레일; 상기 구름휠에 이송력을 생성하여 제공하는 휠구동수단; 및 상기 휠구동수단의 이송력을 상기 구름휠에 전달하는 이송력전달부재;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 휠구동수단은, 상기 이송레일과 접하여 설치되고 상기 이송력전달부재가 접속되는 벨트; 상기 벨트의 일측이 접속되는 구동풀리; 상기 벨트의 타측이 접속되는 종동풀리; 및 상기 구동풀리에 접속되어 회전력을 전달하는 구동모터;를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 이송력전달부재는 일측이 상기 벨트에 접속되고 타측이 상기 착륙부지지부재에 접속되는 봉상부재로 구성되되, 상기 구름휠의 이동과정에서 상기 착륙부의 전도 및 요동이 방지되도록 외면에 적어도 한 개 이상의 회전방지용 평면을 구비할 수 있다.
상기 이송레일은 한 쌍의 측벽 사이에 휠이동홈이 마련된 구조로 형성되되, 상기 측벽에는 상기 이송력전달부재가 삽입되는 이동장공이 천공될 수 있다.
상기 이송레일은 상기 측벽의 상단에 상기 스테이션베이스 상면에 안착되도록 굴곡되는 안착굴곡부와, 상기 종동풀리 및 상기 구동풀리의 회전축이 접속되도록 상기 안착굴곡부의 전후 단부에 하방으로 연장되는 축연결편이 형성될 수 있다.
한편, 상기 스테이션베이스는, 바닥면을 형성하도록 복수의 인조목재에 의해 조립되는 스테이션본체; 및 상기 스테이션본체의 가장자리 부분에 복수의 인조목재에 의해 조립, 형성되는 안전펜스부;를 포함하되, 상기 인조목재는 폐플라스틱, 폐목재, 농산 폐기물 섬유질이 포함된 인조목재로 구성될 수 있다.
상기 스테이션베이스 또는 상기 격납부에는 태양전지패널 또는 풍력발전용 터빈이 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 드론 무인충전 시스템에 의하면, 착륙부가 상광하협 구조의 원형 통체로 형성되어 있으므로 착륙 지점으로 드론을 유도하여 정확하게 착지할 수 있고, 착륙 상태에서도 드론이 견고하고 지지되므로 악천후에도 드론이 전도되지 않고 안정적으로 착륙상태를 유지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 드론 무인충전 시스템에 의하면, 간단한 전기연결구조에 의해 드론의 착륙과 동시에 전기적으로 접속되므로 무인 충전을 신속하고 안정적으로 수행할 수 있고, 이송장치부의 구조가 간결 단순하면서도 안전하게 드론을 격납할 수 있으므로 설비비를 절감할 수 있고 드론 스테이션을 효율적으로 운용할 수 있다.
아울러 본 발명에 따른 드론 무인충전 시스템은 스테이션베이스를 폐플라스틱, 폐목재, 농산 폐기물 섬유질이 포함된 인조목재를 적용함으로써 친환경적이고, 외관이 목재 질감을 가지고 있으므로 미관이 외려한 효과가 있다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템을 나타낸 구성도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템에서 드론의 착륙 및 이륙된 상태를 나타낸 개략적인 구성도,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 드론과 착륙부의 전기적 연결관계를 설명하기 위한 구성도,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 스테이션베이스를 설명하기 위한 도면,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 이송장치부를 설명하기 위한 사시도,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 이송장치부를 설명하기 위한 분리사시도,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 이송장치부를 설명하기 위한 요부확대 사시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도1 내지 도7에 의거하여 상세히 설명하되, 도1 내지 도7에 있어서 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조번호가 부여하여 설명하도록 한다.
한편, 각각의 도면에서 일반적인 기술로부터 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 상세한 설명은 간략히 하거나 생략한다. 또한, 본 발명이 드론 무인충전 시스템에 특징을 갖는 것이므로 이와 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하고 나머지 부분에 대한 설명은 간략화하거나 생략하도록 한다.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템을 나타낸 구성도,도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템에서 드론의 착륙 및 이륙된 상태를 나타낸 개략적인 구성도, 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 드론과 착륙부의 전기적 연결관계를 설명하기 위한 구성도로서, 도1 내지 도3은 이해를 돕기 위해 주요 구성요소를 생략 및 간략화하여 도시한 것이다. 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 스테이션베이스를 설명하기 위한 도면이다.
도1 내지 도4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템은 기상악화시에도 드론의 안전한 이착륙이 가능하고, 무인충전을 신속하고 안정적으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라 친환경적인 드론 스테이션을 구현할 수 있도록 한 것으로서 드론(1), 착륙부(2), 스테이션베이스(3), 스테이션충전부(4), 격납부(5) 및 이송장치부(6)를 구비한다.
드론(1)은 조종사 없이 지상에서의 원격 조종이나 사전에 입력된 정보나 프로그램에 따라 자율적으로 주위 환경을 인식하고 판단하면서 비행하는 비행체라면 고정익형, 회전익형 및 수직이착륙형(VTOL) 등 특별한 제한 없이 적용할 수 있다.
그리고 드론(1)은 배터리(미도시)를 포함하는 드론충전부와, 착륙부(2)에 안착되는 다리 부분인 지지다리(12)을 구비하고, 이 지지다리(12)에는 안정적인 착륙 상태를 유지할 수 있도록 착륙부(2)에 정위치하여 고정되는 지지폴더(15)가 구비되어 있다.
지지폴더(15)는 지지다리(12)에 연결되는 연결대(151), 및 연결대(151)에 상하방향으로 배치되는 결속로드(152)를 포함한다. 여기서 지지폴더(15)는 탈착 가능하게 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 착륙부(2)는 드론(1)이 이착륙하도록 스테이션베이스(3)에 구비되는 구성으로서 형태에 특별한 제한은 없지만 바람이나 비와 같은 악천후에도 드론(1)이 전도되지 않고 안정적으로 착륙되도록 착륙통체(21), 드론안착부재(22) 및 하지지부재(23)를 구비한다.
착륙통체(21)는 드론(1)의 착륙위치를 유도하도록 상부가 넓고 하부가 좁은 상광하협(上廣下狹) 구조의 원형 통체로 형성되어 있다. 이와 같이 착륙통체(21)가 원형 통체로 형성되면 드론의 착륙시에 상광하협 구조에 의해 지지폴더가 점차 내측으로 이동되면서 착륙시 드론의 착륙 위치가 점차적으로 내측으로 모아져 정위치하는 작용을 수행하므로 드론 착륙 지점을 정확하게 유도할 수 있다.
드론안착부재(22)는 착륙통체(21)의 내면 사이에 연결되고 지지다리가 삽입되는 다리삽입부(미도시), 지지폴더(15)가 삽입되는 폴더결속부(미도시)가 형성되어 있다. 예컨대, 드론안착부재(22)는 착륙통체(21)의 내부에 위치하도록 결합되는 판상부재로 형성되고 상기한 다리삽입부는 지지다리가 삽입되는 다리삽입홀(미도시) 형태로 형성되고, 폴더결속부는 지지폴더(15)의 결속로드(152)가 삽입되는 로드삽입홀 형태로 형성되어 있다. 아울러, 드론안착부재(22)는 전원의 공급시에 자기력이 발생하는 전자석판으로도 구성할 수 있다.
하지지부재(23)는 드론안착부재(22)의 하측에 이격 위치하도록 착륙통체(21)의 내면 사이에 연결되는 부재로서, 후술되는 커넥터높이조절부재(25)가 설치될 수 있다면 판재 또는 형강재 등에 의해 다양한 형태로 구성될 수 있다.
스테이션베이스(3)는 착륙부(2), 스테이션베이스(3), 스테이션충전부(4), 격납부(5) 및 이송장치부(6)가 배치되는 본체의 기능을 수행하는 부분으로서 형태나 구조에 특별한 제한은 없지만 본 실시예에서는 스테이션본체(31), 안전펜스부(32), 사다리(33) 등을 구비한다.
스테이션본체(31)는 바닥면을 형성하도록 복수의 인조목재에 의해 조립되어 구성되고, 안전펜스부(32)는 스테이션본체의 가장자리 부분에 복수의 인조목재에 의해 난간 형태로 조립, 형성되어 있다.
여기서, 인조목재는 폐플라스틱, 폐목재, 농산 폐기물 섬유질이 포함되어 제조된 것으로서, 예컨대 본 출원인에 의해 개발된 등록특허 제10-2070681호의 기술에 의해 제조된 것을 적용할 수 있다. 등록특허 제10-2070681호에 따른 인조목재는 폐플라스틱 등을 포함하는 섬유질 분말과 가교제 등의 첨가제로 만들어진 코어부와, 코어부의 외면에 일정한 두께로 적층되어 목재 무늬를 생성하게 되는 커버부로 구성된 것으로 공지의 기술을 이용하는 것이므로 구체적인 설명을 생략한다.
스테이션충전부(4)는 배터리에 충전 전원을 제공하도록 스테이션베이스(3)에 배치되는 구성으로서, 드론(1)이 격납되어 보관된 상태에서 배터리 충전이 이루어지도록 격납부(5)에 내장되어 있다. 이러한 스테인션충전부(4)는 착륙부(2)의 커넥터(28)와 케이블(미도시, 이때 케이블은 권취릴에 감김된 상태에서 자동으로 인출 및 인입되도록 구성할 수 있음)에 의해 전기적으로 연결할 수도 있고, 착륙부(2)의 커넥터와 전기적으로 연결되는 또 다른 연결잭과 스테이션충전부(4)에 구비된 커넥터(미도시)가 착륙부(3)가 격납부(5)에 정위치 한 상태에서 서로 결속되도록 구성할 수 있다.
여기서, 스테이션충전부(4)는 상용전원(또는 대용량 배터리)을 이용하여 드론에 탑재된 배터리에 충전용 전원을 제공하는 장치로서, 상용화 된 공지의 기술을 적용하는 것이므로 세부 구성에 대한 설명을 생략한다.
격납부(5)는 드론(1)이 격납되도록 스테이션베이스(3)에 배치되는 구성으로서 드론의 인입 및 인출을 위한 입구와 수납공간을 갖는 육면체 형상으로 구성될 수 있다.
그리고, 격납부(5)에는 상부에 스테이션충전부(4)에서 사용할 수 있는 전원을 발전할 수 있는 태양전지패널(71)이 설치될 수 있다.
또한 격납부(5)에는 상부에 스테이션충전부(4)에서 사용할 수 있는 전원을 발전할 수 있는 풍력발전용 터빈(72)이 설치될 수 있다. 이때, 풍력발전용 터빈(72)은 특별한 제한은 없지만 소규모 풍력발전에 적용하는 소형 항력식 블레이드또는 소형 양력식 블레이드를 설치하여 구성할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템은 드론(1)의 착륙시에 자동적으로 전원을 충전할 수 있도록 전원연결구조를 갖추고 있다. 이러한 드론(1)의 전원연결구조는 드론에 설치되고 배터리와 전기적으로 연결되는 연결잭(18), 착륙부(2)에 연결잭(18)과 동축(동일 수직축 선상을 의미함)을 이루도록 배치되고 드론의 착륙시에 연결잭과 전기적으로 연결되는 커넥터(28)를 구비한다.
그리고, 드론(1)의 전원연결구조는 상기한 연결잭(18)과 커넥터(28)의 안정적인 결속을 위한 자기력을 작용하는 마그네틱수단(29)을 구비한다.
마그네틱수단(29)은 연결잭(18)에 둘레에 설치되는 제1 자석(291)과, 제1 자석(291)과 인력이 작용되도록 커넥터의 둘레에 배치되는 제2 자석(292)을 구비한다. 예컨대, 제1 자석(291) 및 제2 자석(292)은 마주보는 방향에 서로 인력이 작용이 N극 및 S극이 엇갈리게 배치된 구조로 설치된다. 이때 제1 자석과 제2 자석은 서로 정합된 상태에서 슬립으로 인한 이탈이 발생되지 않도록 서로 맞물림되는 요철부(미도시)가 형성될 수 있다.
또한 마그네틱수단(29)은 연결잭(18) 또는 커넥터(28) 방향에 단일의 자석만을 설치하고 반대쪽에는 자성체를 설치하는 방식으로 구성할 수 있다. 그 외에도 마그네틱수단은 영구자석 뿐만 아니라 전자석을 이용하여 구성할 수도 있다.
아울러, 드론(1)의 착륙시에 커넥터(28)가 연결잭(18)에 정합되어 접속되도록 커넥터(28)가 설치되는 커넥터높이조절부재(25)를 구비한다. 본 실시예에서는 커넥터높이조절부재(25)는 연결잭(18)의 하방 돌출길이와 드론의 구조를 고려하여 정해진 길이를 갖는 막대 형상으로 부재로 구성되어 있다. 그리고, 커넥터높이조절부재(28)는 작동로드를 구비한 전기적 액츄에이터로 구성되어 필요에 따라 높낮이의 조절이 가능하도록 구성할 수도 있다.
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 이송장치부를 설명하기 위한 사시도, 도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 이송장치부를 설명하기 위한 분리사시도, 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 이송장치부를 설명하기 위한 요부확대 사시도이다.
도5 내지 도7을 참조하면, 이송장치부(6)는 착륙부(2)를 격납부(5)로 이송시키는 구성요소로서, 착륙부(2)에 연결되는 착륙부지지부재(61), 착륙부지지부재(62)의 하부에 형성되는 구름휠(62), 격납부(5)와 드론(1)의 이착륙 지점 사이에 구름휠이 이동되도록 형성되는 이송레일(63), 구름휠(62)에 이송력을 생성하여 제공하는 휠구동수단(64), 및 휠구동수단(64)의 이송력을 구름휠에 전달하는 이송력전달부재(65)를 구비한다.
착륙부지지부재(61)는 착륙부(2)와 구름휠(62) 사이를 연결하는 부재라면 형태나 구조에 제한은 없지만, 본 실시예에서는 막대 형상으로 형성되어 있다. 착륙부지지부재(61)에는 후술되는 이송력전달부재(65)가 삽입되도록 동일한 단면구조를 갖는 삽입공이 천공되어 있다.
구름휠(62)은 캐스터로 구성되어 있지만 구름 이동이 가능하다면 특별한 제한 없이 선택하여 적용할 수 있다.
이송레일(63)은 밑판(631) 양단에 직립되는 한 쌍의 측벽(632) 사이에 휠이동홈(633)이 마련된 구조로 형성된 것으로서, 측벽(632)에는 이송력전달부재(65)가 삽입되는 이동경로에 해당되는 길이의 슬릿 형태로 이동장공(634)이 천공되어 있다.
그리고 이송레일(63)은 측벽(632)의 상단에 스테이션베이스(3) 상면에 안착되도록 굴곡되는 안착굴곡부(635)와, 후술되는 종동풀리 및 구동풀리의 회전축이 접속되도록 안착굴곡부(635)의 전후 단부에 하방으로 연장되는 축연결편(636)이 형성되어 있다.
상기 휠구동수단(64)은 이송레일(63)과 접하여 설치되고 이송력전달부재(65)가 접속되는 벨트(641), 벨트(641)의 일측이 접속되는 구동풀리(642), 벨트(641)의 타측이 접속되는 종동풀리(643), 및 구동풀리(642)에 접속되어 회전력을 전달하는 구동모터(644)를 구비한다.
여기서, 벨트(641)는 동력전달이 정확하게 이루어지도록 타이밍 벨트(Tim'g belt)로 구성되고, 구동풀리(642) 및 종동풀리(643)는 타이밍 벨트가 접속되도록 타이밍 풀리(Tim'g Pulley)로 구성되어 있다.
상기 이송력전달부재(65)는 일측이 벨트고정브라켓(66)에 의해 벨트(641)에 접속되고 타측이 착륙부지지부재(61)에 접속되는 봉상부재로 구성되되, 착륙부지지부재(61)를 포함하는 착륙부(2)가 전도되지 않도록 양쪽 측벽에 형성된 이동장공(634)에 삽입되어 전후로 이동된다.
그리고 이송력전달부재(65)는 구름휠(62)의 이동과정에서 착륙부(2)의 전도 및 요동이 방지되도록 외면에 적어도 한 개 이상의 회전방지용 평면(652)을 구비한다. 예컨대 이송력전달부재(65)는 봉상 부재에 한 개의 회전방지용 평면(652)을 갖는 D컷 단면 구조(환봉에 'D' 모양으로 절삭 가공된 구조)로 형성되어 있다.
전술한 바와 같이 이송력전달부재(65)가 D컷 단면 구조의 봉상 부재로 형성되면 착륙부지지부재(61)에 삽입된 후 회전방지용 평면(652)이 이동장공(634)에 안착된 상태에 있으므로 착륙부(2)를 포함하는 착륙부지지부재(61)에 회전력이 작용되더라도 회전되지 않고 이동장공(634)을 따라 전후로 이동될 수 있다.
한편, 도면에 도시되지는 않았으나 착륙부(2)에 드론(1)의 착륙을 감지하는 감지수단(미도시), 착륙부(2)가 격납부(5)의 정위치하는지 여부를 감지하는 감지수단, 착륙부(2)가 드론(1)의 이착륙 지점에 정위치하는지 여부를 감지하는 감지수단 등이 구비되어 있고, 격납부(5)에는 이송장치부(6), 스테이션충전부(4) 등의 작동을 제어하는 제어부가 구비되어 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 작용을 간략하게 설명한다.
자율적으로 비행하던 드론(1)이 운항 목적을 달성하거나 배터리의 충전을 위해 드론 스테이션으로 귀환하기 위해 착륙부(2)로 원격 조종, 사전에 입력된 정보나 프로그램에 따라 근접하여 하강하게 되면 착륙통체(21)가 상광하협 구조의 원형 통체로 형성되어 있으므로 드론의 착륙 위치가 점차적으로 내측으로 모아지게 되므로 드론의 착륙 지점을 정확하게 유도할 수 있다.
이후 드론은 드론안착부재(22)의 다리삽입부로 지지다리(12)가 삽입되고, 지지폴더(15)의 결속로드(152)가 로드삽입홀로 삽입되는 형태로 착륙한다. 이와 같이 드론의 지지다리(12) 및 결속로드(152)가 드론안착부재(22)에 삽입되어 고정되므로 강풍이 불어오는 악천후에도 드론이 전도되지 않고 안정적으로 착륙상태를 유지할 수 있다.
전술한 바와 같이 드론(1)이 드론안착부재(22)에 정위치하게 되는 과정에서 연결잭(18)과 커넥터(28)가 동축상에 배치되고 마그네틱수단(29)의 자기력에 의한 인력으로 서로 당겨져 결속되면서 전기적으로 연결된다.
그리고 드론의 착륙이 감지수단(미도시)에 의해 감지되어 감지신호가 제어부(미도시)에 인가되면 휠구동수단(64)의 구동모터(644)를 작동시켜 격납부(5)로 이동시키는 동작을 수행한다.
보다 구체적으로 설명하면, 구동모터(644)를 작동되면 구동풀리(642)가 회전되고 벨트(641)가 종동풀리(643)를 매개로 정방향으로 회전되며, 벨트(641)에 결속된 이송력전달부재(65)가 격납부(5) 방향으로 이동력이 작용된다. 이송력전달부재(65)에 작용되는 이동력이 착륙부지지부재(61)에 전달되면 구름휠(62)이 정방향으로 회전되고 착륙부지지부재(61)에 결합된 착륙부(2)가 이동되므로 드론을 격납부(5)로 격납할 수 있다.
이와 같이 격납부(5)에 드론이 정위치하게 되면 착륙부(2)의 커넥터(28)와 스테이션충전부(4)가 전기적으로 연결되어 있으므로 정해진 제어동작에 따라 충전이 이루어지게 되고, 충전이 완료되어 드론의 비행을 재개하고자 할 경우 제어부의 제어하에 구동모터(644)가 역방향으로 회전되고 전술한 역동작에 의해 착륙부(2)가 격납부(5)로부터 인출한 후 드론의 이착륙 지점으로 이동된다. 이와 같이 착륙부(2)가 이착륙 지점으로 이동되면 드론이 작동되면서 비행을 시작하게 된다.
이상 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 무인충전 시스템의 구성 및 동작에 대해서 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로서 본 기술분야에 통상의 지식을 가진자는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 전술한 실시예의 일부를 치환 및 변형하는 것이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물에 미치는 것으로 이해되어야 할 것이다.
1:드론 12:지지다리
15:지지폴더 2:착륙부
21:착륙통체 22:드론안착부재
23:하지지부재 25:커넥터높이조절부재
29:마그네틱수단 3:스테이션베이스
31:스테이션본체 32:안전펜스부
4:스테이션충전부 5:격납부
6:이송장치부 61:착륙부지지부재
62:구름휠 63:이송레일
64:휠구동수단 65:이송력전달부재

Claims (13)

  1. 드론 무인충전 시스템에 있어서,
    배터리를 포함하는 드론충전부를 구비한 드론;
    상기 드론의 이착륙을 위해 구성되는 착륙부;
    상기 착륙부가 배치되는 스테이션베이스;
    상기 배터리에 충전전원을 제공하도록 상기 스테이션베이스에 배치되는 스테이션충전부;
    상기 드론이 격납되도록 상기 스테이션베이스에 배치되는 격납부; 및
    상기 착륙부를 상기 격납부로 이송시키는 이송장치부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드론에 형성되는 지지폴더; 및
    상기 지지폴더가 결속되도록 상기 착륙부에 형성되는 폴더결속부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 착륙부는,
    상기 드론의 착륙위치를 유도하도록 상부가 넓고 하부가 좁은 상광하협 구조의 착륙통체;
    상기 착륙통체의 내면 사이에 연결되고 상기 드론의 지지다리가 삽입되는 다리삽입부, 상기 폴더결속부가 형성되는 드론안착부재; 및
    상기 드론안착부재의 하측에 위치하도록 상기 착륙통체의 내면 사이에 연결되는 하지지부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 지지폴더는 상기 지지다리에 연결되는 연결대, 및 상기 연결대에 상하방향으로 배치되는 결속로드를 포함하고,
    상기 폴더결속부는 상기 결속로드가 삽입되는 로드삽입홀로 형성된 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 드론에 설치되고 상기 배터리와 전기적으로 연결되는 연결잭;
    상기 착륙부에 상기 연결잭과 동축을 이루도록 배치되고 상기 드론의 착륙시에 상기 연결잭과 전기적으로 연결되는 커넥터; 및
    상기 연결잭과 상기 커넥터의 안정적인 결속을 위한 자기력을 인가하는 마그네틱수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 드론의 착륙시에 상기 커넥터가 상기 연결잭에 정합되어 접속되도록 상기가 커넥터가 설치되는 커넥터높이조절부재를 포함하고,
    상기 마그네틱수단은 상기 연결잭에 둘레에 설치되는 제1 자석과, 상기 제1 자석과 인력이 작용되도록 상기 커넥터의 둘레에 배치되는 제2 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 자석과 상기 제2 자석은 슬립이 발생되지 않도록 서로 맞물림되는 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이송장치부는,
    상기 착륙부에 연결되는 착륙부지지부재;
    상기 착륙부지지부재의 하부에 형성되는 구름휠;
    상기 격납부와 상기 드론의 이착륙 지점 사이에 상기 구름휠이 이동되도록 형성되는 이송레일;
    상기 구름휠에 이송력을 생성하여 제공하는 휠구동수단; 및
    상기 휠구동수단의 이송력을 상기 구름휠에 전달하는 이송력전달부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 휠구동수단은,
    상기 이송레일과 접하여 설치되고 상기 이송력전달부재가 접속되는 벨트;
    상기 벨트의 일측이 접속되는 구동풀리;
    상기 벨트의 타측이 접속되는 종동풀리; 및
    상기 구동풀리에 접속되어 회전력을 전달하는 구동모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 이송력전달부재는 일측이 상기 벨트에 접속되고 타측이 상기 착륙부지지부재에 접속되는 봉상부재로 구성되되, 상기 구름휠의 이동과정에서 상기 착륙부의 전도 및 요동이 방지되도록 외면에 적어도 한 개 이상의 회전방지용 평면을 구비하고,
    상기 이송레일은 한 쌍의 측벽 사이에 휠이동홈이 마련된 구조로 형성되되, 상기 측벽에는 상기 이송력전달부재가 삽입되는 이동장공이 천공된 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이송레일은 상기 측벽의 상단에 상기 스테이션베이스 상면에 안착되도록 굴곡되는 안착굴곡부와, 상기 종동풀리 및 상기 구동풀리의 회전축이 접속되도록 상기 안착굴곡부의 전후 단부에 하방으로 연장되는 축연결편이 형성된 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스테이션베이스는,
    바닥면을 형성하도록 복수의 인조목재에 의해 조립되는 스테이션본체; 및
    상기 스테이션본체의 가장자리 부분에 복수의 인조목재에 의해 조립, 형성되는 안전펜스부;를 포함하되,
    상기 인조목재는 폐플라스틱, 폐목재, 농산 폐기물 섬유질이 포함된 인조목재인 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 스테이션베이스 또는 상기 격납부에는 태양전지패널 또는 풍력발전용 터빈이 설치된 것을 특징으로 하는 드론 무인충전 시스템.
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