KR20230164330A - Avoidance maneuvering apparatus and method for dron - Google Patents
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Abstract
드론용 회피 기동 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 의한 드론용 회피 기동 장치 및 방법은 드론의 몸체와, 몸체에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러와, 접근하는 물체와의 충돌을 피하기 위해 몸체에 부착되어 비행 방향의 제동이 이루어지는 비상 제동 수단과, 접근하는 물체의 감지에 대응하여 접근하는 물체와의 거리를 측정하여 설정 거리 이내에서 비상 제동 수단을 구동시키며, 설정 거리 이내에서 프로펠러의 회전속도를 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 조류와 같은 특정 물체가 드론으로 접근할 때 회피 기동 비행을 자율적으로 수행함으로써 드론의 피해를 방지할 수 있다.An evasive maneuvering device and method for a drone are disclosed. The evasive maneuvering device and method for a drone according to the present invention include a body of the drone, a propeller fastened to the body to generate thrust, and an emergency braking means attached to the body to brake the direction of flight to avoid collision with an approaching object. and a control unit that measures the distance to the approaching object in response to detection of the approaching object, operates an emergency braking means within a set distance, and controls the rotational speed of the propeller within the set distance. According to the present invention, damage to the drone can be prevented by autonomously performing an evasive maneuver when a specific object, such as a bird, approaches the drone.
Description
본 발명은 드론의 비행 기술에 관한 것이다. 더 구체적으로는 드론의 비행시 접근하는 물체와의 충돌을 피하기 위해 회피 기동 비행이 이루어지는 드론용 회피 기동 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to drone flight technology. More specifically, it relates to an evasive maneuvering device and method for a drone in which evasive maneuvering is performed to avoid collision with an approaching object during flight.
최근, 드론의 활용도가 확대되면서 개인 취미용 뿐 아니라, 농업용, 군사용 등등 다양한 분야에 이용되고 있다. 농업용 드론의 경우에는 방역, 방제 등에 이용될 수 있으며, 군사용 드론의 경우에는 정찰, 추적 등에 이용될 수 있다.Recently, as the use of drones has expanded, they are being used not only for personal hobbies, but also for various fields such as agriculture and military purposes. In the case of agricultural drones, they can be used for quarantine and pest control, and in the case of military drones, they can be used for reconnaissance and tracking.
게다가, 드론을 이용하여 무인택배 서비스를 제공할 수 있게 되었으며, 대중교통 서비스의 제공도 앞두고 있다.In addition, it has become possible to provide unmanned delivery services using drones, and public transportation services are also expected to be provided.
이러한 드론은 통상 몸체와, 프로펠러를 포함한 구동계와, 배터리와, 원격조정기와의 무선통신을 수행하는 원격무선통신장치를 포함하며, 부가적으로 영상을 촬영하는 카메라와, 고도 및 장애물 등을 인식하는 센서들이 구성될 수 있다.These drones typically include a body, a drive system including a propeller, a battery, and a remote wireless communication device that performs wireless communication with a remote controller. Additionally, a camera that captures images, and a device that recognizes altitude and obstacles, etc. Sensors may be configured.
이와 같이 구성된 드론은 통상 사람에 의해 제어되는 원격조정기를 통해 조정된다. 최근에는 드론에 장착된 카메라를 통해 원거리에서 모니터를 통해 비행 상황을 확인하면서 시뮬레이션 조정이 이루어지기도 한다.Drones configured in this way are usually controlled through a remote controller controlled by a person. Recently, simulation adjustments are made while checking the flight situation through a monitor from a distance using a camera mounted on the drone.
이와 더불어 최근 드론의 자율 비행 기술도 선보이고 있는데, 지상에서의 자율 주행 기술의 발전과 더불어 자율 비행 기술도 계속적인 발전이 이루어지고 있다.In addition, drone autonomous flight technology has recently been introduced, and along with the development of autonomous driving technology on the ground, autonomous flight technology is also continuously improving.
이미 항공기 및 헬리콥터의 경우에는 자동비행(AUTO FLIGHT) 및 자동운항(AUTO PILOT) 기술이 상당히 발전되어 있는 상태이다.In the case of aircraft and helicopters, automatic flight (AUTO FLIGHT) and automatic operation (AUTO PILOT) technologies are already quite advanced.
그런데, 드론의 자율 비행 기술은 아직 초기 단계, 즉 GPS을 기반으로 하여 지정된 특정 위치로 비행하거나 원위치로 복귀하는 정도의 기술이 개발되어 있을 뿐이다.However, drone autonomous flight technology is still in its early stages, that is, the technology has only been developed to fly to a specific location or return to the original location based on GPS.
한편, 항공기, 헬리콥터 및 드론을 포함한 비행체는 조류 등에 의한 충돌에 심각한 피해를 입을 수 있다. 이에 조류 등을 퇴치하는 다양한 방안들이 제시되고 있으나, 경보수단, 발광수단 등을 구동시키는 정도여서 큰 효과를 기대하기는 어렵다.Meanwhile, flying vehicles, including airplanes, helicopters, and drones, can suffer serious damage from collisions with birds. Accordingly, various methods for exterminating birds, etc. have been proposed, but it is difficult to expect a significant effect as they only involve driving warning means and light emitting means.
더구나, 맹금류의 경우에는 드론을 먹이감으로 판단하여 공격하는 경우도 발생하고 있다.Moreover, in the case of birds of prey, there are cases where they judge drones as prey and attack them.
이에 드론의 비행시에 조류 등의 특정 물체와의 충돌을 회피하는 방안이 필요한 실정이다.Accordingly, there is a need for a method to avoid collision with specific objects such as birds when flying a drone.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 드론의 비행시 특정 물체의 접근에 대응하여 비상 제동(공기저항판 펼침, 프로펠러 회전속도 제어)을 통해 특정 물체와의 충돌을 피하는 회피 기동 비행이 이루어질 수 있도록 하는 드론용 회피 기동 장치 및 방법을 제공하는데 있다.Therefore, the present invention was made to solve the problems of the prior art described above, and the purpose of the present invention is to respond to the approach of a specific object during the flight of a drone by applying emergency braking (air resistance plate expansion, propeller rotation speed control) to a specific object. The object is to provide an evasive maneuvering device and method for drones that enable evasive maneuvering flight to avoid collision with objects.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 드론용 회피 기동 장치는, 바람직하게는 드론의 몸체; 상기 몸체에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러; 접근하는 물체와의 충돌을 피하기 위해 상기 몸체에 부착되어 비행 방향의 제동이 이루어지는 비상 제동 수단; 및 상기 접근하는 물체의 감지에 대응하여 상기 접근하는 물체와의 거리를 측정하여 설정 거리 이내에서 상기 비상 제동 수단을 구동시키며, 상기 설정 거리 이내에서 상기 프로펠러의 회전속도를 제어하는 제어부;를 포함한다.The evasive maneuvering device for a drone of the present invention to achieve the above object preferably includes the body of the drone; A propeller fastened to the body to generate thrust; Emergency braking means attached to the body to brake the direction of flight to avoid collision with an approaching object; And a control unit that measures the distance to the approaching object in response to detection of the approaching object, drives the emergency braking means within a set distance, and controls the rotation speed of the propeller within the set distance. .
상기 비상 제동 수단은, 상기 몸체의 상부에 일정 면적을 갖고 덮여져 있으며, 상기 몸체에 회전 가능하게 체결되어 펼침 및 접힘이 이루어지는 공기저항판; 상기 공기저항판에 결합되며 길이 방향으로 톱니가 형성된 라운드바; 및 상기 라운드바의 톱니에 체결되어 라운드바를 승하강시키는 모터;를 포함한다. 여기서, 상기 비상 제동 수단은 상기 드론이 일정 속도 이상일 경우에 동작되는 것이 바람직하다.The emergency braking means includes an air resistance plate covered with a certain area on the upper part of the body and rotatably fastened to the body to unfold and fold; A round bar coupled to the air resistance plate and having teeth formed in the longitudinal direction; And a motor that is fastened to the teeth of the round bar to raise and lower the round bar. Here, the emergency braking means is preferably operated when the drone exceeds a certain speed.
상기 접근하는 물체의 감지에는 상기 몸체의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 형성된 카메라가 이용되며, 상기 카메라는 1쌍의 카메라로 구성되고, 상기 1쌍의 카메라 각각은 인접하는 카메라로부터 촬영된 영상의 조합을 통해 부분적인 3차원 영상을 생성하며, 상기 부분적인 3차원 영상들을 조합하여 최종 3차원 영상을 생성하고, 상기 최종 3차원 영상으로부터 상기 접근하는 물체를 확인할 수 있다.To detect the approaching object, cameras formed on the front, rear, left, right, upper, and lower sides of the body are used. The camera consists of a pair of cameras, and each of the pair of cameras is adjacent to the body. A partial 3D image is generated through a combination of images captured from a camera, a final 3D image is generated by combining the partial 3D images, and the approaching object can be confirmed from the final 3D image. .
상기 제어부는 상기 프로펠러의 회전을 일시 정지시키고, 설정된 비행 최저 고도에서 상기 프로펠러를 재가동시킬 수 있다.The control unit may temporarily stop the rotation of the propeller and restart the propeller at a set minimum flight altitude.
한편, 본 발명의 드론용 회피 기동 방법은, 바람직하게는 접근하는 물체와의 거리를 측정하는 단계; 상기 접근하는 물체와의 거리가 설정 거리 이내일 경우에 비상 제동 수단을 구동시키는 단계; 및 상기 설정 거리 이내에서 측정된 고도에 대응하여 프로펠러의 회전속도를 제어하는 단계;를 포함한다.Meanwhile, the evasive maneuver method for a drone of the present invention preferably includes the steps of measuring the distance to an approaching object; activating an emergency braking means when the distance to the approaching object is within a set distance; and controlling the rotational speed of the propeller in response to the altitude measured within the set distance.
상기 비상 제동 수단을 구동시키는 단계는, 모터를 구동시키는 단계; 상기 모터에 체결된 라운드바를 드론의 몸체로부터 승강시키는 단계; 및 상기 라운드바에 체결된 공기저항판이 상기 드론의 몸체로부터 펼쳐지는 단계;를 포함한다. 이 때, 상기 비상 제동 수단은 상기 드론이 일정 속도 이상일 경우에 동작되는 것이 바람직하다.Driving the emergency braking means includes driving a motor; Lifting the round bar connected to the motor from the body of the drone; and a step of unfolding the air resistance plate fastened to the round bar from the body of the drone. At this time, it is preferable that the emergency braking means is operated when the drone exceeds a certain speed.
상기 측정된 고도가 설정값 이상일 경우에 상기 프로펠러의 회전을 일시 정지시키고, 설정된 비행 최저 고도에서 상기 프로펠러를 재가동시킬 수 있다.When the measured altitude is higher than the set value, the rotation of the propeller can be temporarily stopped and the propeller can be restarted at the set minimum flight altitude.
상기 접근하는 물체의 감지에는 상기 몸체의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 형성된 카메라가 이용되며, 상기 카메라는 1쌍의 카메라로 구성되고, 상기 1쌍의 카메라 각각은 인접하는 카메라로부터 촬영된 영상의 조합을 통해 부분적인 3차원 영상을 생성하며, 상기 부분적인 3차원 영상들을 조합하여 최종 3차원 영상을 생성하고, 상기 최종 3차원 영상으로부터 상기 접근하는 물체를 확인하고 상기 접근하는 물체와의 거리를 측정할 수 있다.To detect the approaching object, cameras formed on the front, rear, left, right, upper, and lower sides of the body are used. The camera consists of a pair of cameras, and each of the pair of cameras is adjacent to the body. Generate a partial 3D image through a combination of images captured from a camera, generate a final 3D image by combining the partial 3D images, identify the approaching object from the final 3D image, and identify the approaching object. The distance to an approaching object can be measured.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 드론용 회피 기동 장치 및 방법에 따르면, 조류와 같은 특정 물체가 드론으로 접근할 때 회피 기동 비행을 자율적으로 수행함으로써 드론의 피해를 방지할 수 있다.As described above, according to the evasive maneuvering device and method for a drone according to the present invention, damage to the drone can be prevented by autonomously performing evasive maneuvering when a specific object such as a bird approaches the drone.
또한, 맹금류와 같은 조류의 추적이 있을 경우에도 회피 기동 비행을 통해 맹금류의 추적에서 벗어날 수 있을 것이다.Additionally, even if a bird such as a raptor is being pursued, it will be possible to escape from the pursuit of the raptor through evasive maneuvering.
도 1은 본 발명의 적용례로서, 조류 퇴치 시스템에 적용된 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 비상 제동 수단의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 승하강 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 드론에 형성된 카메라의 구성개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 제어회로블록도이다.
도 7은 본 발명의 적용례로서, 조류 퇴치 방법에 적용된 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예로서, 조류 발견시 드론의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 이동 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 조류 몰이 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 비상 제동 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예로서, 스테이션 복귀시 드론의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.Figure 1 is a conceptual diagram applied to a bird repelling system as an application example of the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram of a drone as an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a conceptual diagram of an emergency braking means for a drone, as an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a conceptual diagram of raising and lowering a drone as an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a conceptual diagram of a camera formed on a drone, as an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a control circuit block diagram of a drone as an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a flow chart applied to a bird extermination method as an example of application of the present invention.
Figure 8 is an embodiment of the present invention, a flowchart showing the control process of the drone when discovering birds.
Figure 9 is a flowchart showing the drone movement process as an embodiment of the present invention.
Figure 10 is a flowchart showing the bird herding process of a drone as an embodiment of the present invention.
Figure 11 is a flowchart showing the emergency braking process of a drone as an embodiment of the present invention.
Figure 12 is a flowchart showing the drone control process when returning to the station, as an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예 및 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하되, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭함을 전제하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention and the accompanying drawings, assuming that the same reference numerals in the drawings refer to the same components.
발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 당해 구성요소만으로 이루어지는 것으로 한정되어 해석되지 아니하며, 다른 구성요소들을 더 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.When it is said that one component "includes" another component in the detailed description of the invention or in the patent claims, this is not to be construed as being limited to consisting of only that component, unless specifically stated to the contrary, and other components are not included. It should be understood that it can include more.
또한, 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에서 "~수단", "~부", "~모듈", "~블록"으로 명명된 구성요소들은 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이들 각각은 소프트웨어 또는 하드웨어, 또는 이들의 결합에 의하여 구현될 수 있다.In addition, components named "~means", "~unit", "~module", and "~block" in the detailed description of the invention or in the patent claims mean a unit that processes at least one function or operation, Each of these may be implemented by software or hardware, or a combination thereof.
이하에서는 본 발명의 드론용 회피 기동 장치 및 방법이 구현된 일 예를 특정한 실시예를 통해 설명하기로 한다.Hereinafter, an example in which the evasive maneuvering device and method for a drone of the present invention are implemented will be described through specific embodiments.
여기서, 설명의 편의를 위해, 농업을 보호하기 위해 조류를 퇴치하는 과정에 드론용 회피 기동 장치 및 방법이 적용되는 경우에 대해 설명하기로 한다. 물론, 본 발명의 드론용 회피 기동 장치 및 방법은 항공기 이착륙장 등에 적용될 수도 있을 뿐 아니라, 조류에 한정되지 않고 드론에 접근하여 모든 대상에 적용될 수 있다.Here, for convenience of explanation, a case where an evasive maneuvering device and method for a drone is applied to the process of repelling birds to protect agriculture will be described. Of course, the evasive maneuvering device and method for drones of the present invention can be applied to aircraft takeoff and landing sites, etc., and are not limited to birds and can be applied to all objects approaching drones.
도 1은 본 발명의 적용례로서, 조류 퇴치 시스템에 적용된 개념도이다.Figure 1 is a conceptual diagram applied to a bird repelling system as an application example of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용되는 조류 퇴치 시스템은 드론(1)과, 드론(1)에 충전을 수행하는 스테이션(2)과, 조류를 감지하는 센서군(3)을 포함한다.Referring to Figure 1, the bird repelling system to which the present invention is applied includes a drone (1), a station (2) for charging the drone (1), and a sensor group (3) for detecting birds.
여기서, 센서군(3)은 망(Network)을 형성하며, 관리 영역이 커질 경우에 AP(Access Point)를 구성할 수 있다. 즉, 센서군(3)에서 생성되는 조류 감지 신호가 AP를 통해 드론(1)에 전송될 수 있도록 구성할 수 있다.Here, the sensor group 3 forms a network, and when the management area grows, an AP (Access Point) can be formed. In other words, the bird detection signal generated by the sensor group 3 can be configured to be transmitted to the drone 1 through the AP.
한편, 센서군(3)을 구성하는 센서로는 적외선 센서(31), 근접 센서(32) 등을 이용할 수 있다. 일례로서, 조류의 감지에는 적외선 센서(31)를 이용할 수 있으며, 농업 구역(P1)(또는 항공기 이착륙 영역)과 조류 구역(P2)(조류 서식지, 철새 도래지)을 구분하는데 근접 센서(32)를 이용할 수 있다.Meanwhile, an infrared sensor 31, a proximity sensor 32, etc. can be used as sensors constituting the sensor group 3. As an example, the infrared sensor 31 can be used to detect birds, and the proximity sensor 32 can be used to distinguish between the agricultural area (P1) (or aircraft take-off and landing area) and the bird area (P2) (bird habitat, migratory bird destination). Available.
이와 같이 구성된 드론(1)을 이용한 조류 퇴치 시스템에서는, 센서군(3)의 특정 적외선 센서(31)로부터 조류 감지 신호가 생성되면, 조류 감지 신호 및 센서 고유 번호가 드론(1)으로 전송된다.In the bird extermination system using the drone 1 configured as described above, when a bird detection signal is generated from a specific infrared sensor 31 of the sensor group 3, the bird detection signal and sensor unique number are transmitted to the drone 1.
이에, 드론(1)은 조류 감지 신호에 의해 자동 기동이 이루어지게 되며, 스테이션(2)으로부터 이륙하여 센서 고유 번호를 갖는 해당 센서의 위치로 자율 비행을 수행한다.Accordingly, the drone 1 is automatically activated by a bird detection signal, takes off from the station 2, and performs autonomous flight to the location of the corresponding sensor with the sensor's unique number.
이후, 드론(1)은 자율 비행을 통해 근접 센서(32)가 위치하는 곳까지 조류 몰이를 수행하여 조류들을 지정된 조류 구역(P2)으로 이동시킨다. 이 때, 조류 몰이시 조류가 역비행하여 드론(1)으로 접근하면, 조류와 충돌을 피하기 위해 회피 기동 비행을 수행한다. 이에 드론(1)은 급하강 비행 또는 급하강 선회 비행이 이루어질 수 있다.Afterwards, the drone 1 performs bird herding to the location of the proximity sensor 32 through autonomous flight and moves the birds to the designated bird area (P2). At this time, when a bird flocks, if the bird flies in reverse and approaches the drone (1), an evasive maneuver is performed to avoid collision with the bird. Accordingly, the drone 1 can perform a sudden descent flight or a sudden descent and turning flight.
조류들이 조류 구역(P2)으로 이동된 것을 확인한 후, 드론(1)은 최초 위치인 스테이션(2)으로 복귀한다.After confirming that the birds have moved to the bird area (P2), the drone (1) returns to its initial location, station (2).
복귀 후, 드론(1)은 스테이션(2)으로부터 충전이 이루어지게 된다.After returning, the drone 1 is charged from the station 2.
도 2는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 구성도이다.Figure 2 is a configuration diagram of a drone as an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 드론(1)은 몸체(11)와, 몸체(11)의 외부에 부착된 비상 제동 수단(12)과, 몸체(11)에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러(13)와, 몸체(11)에 결합되어 지면으로부터 몸체(11)를 지지하는 착륙 장치(14)(랜딩 기어)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the drone 1 includes a body 11, an emergency braking means 12 attached to the outside of the body 11, and a propeller 13 that is fastened to the body 11 to generate thrust. , It includes a landing device 14 (landing gear) coupled to the body 11 and supporting the body 11 from the ground.
한편, 비상 제동 수단(12)은 드론(1)이 일정 속도 이상일 경우에 동작하여 비행 방향에 저항력을 생성하게 하고, 급하강 비행이 이루어질 수 있도록 한다.Meanwhile, the emergency braking means 12 operates when the drone 1 exceeds a certain speed to generate resistance in the direction of flight and allows a rapid descent flight.
또한, 프로펠러(13)는 몸체(11)에서 연결되어 연장되는 연결바(15)의 말단에 형성시키는 것이 바람직하다. 이는 프로펠러(13)의 양력을 방해하는 요소를 제거하기 위한 것이다. 추가적으로, 프로펠러(13)의 양력을 방해하는 요소를 최소화하기 위해, 연결바(15) 및 착륙 장치(14)의 두께, 부피, 폭 등은 최소화시키는 것이 바람직하다.In addition, the propeller 13 is preferably formed at the end of the connecting bar 15 that is connected and extends from the body 11. This is to remove elements that interfere with the lift of the propeller (13). Additionally, in order to minimize factors that interfere with the lift of the propeller 13, it is desirable to minimize the thickness, volume, width, etc. of the connecting bar 15 and the landing device 14.
그리고, 착륙 장치(14)는 몸체(11) 또는 연결바(15)에 체결될 수 있다. 본 실시예에서는 착륙 장치(14)가 몸체(11)에 체결된 경우를 예시하고 있다.And, the landing gear 14 may be fastened to the body 11 or the connecting bar 15. This embodiment illustrates the case where the landing gear 14 is fastened to the body 11.
한편, 드론(1)의 몸체(11) 내부에는 프로펠러 구동부가 내설되는데, 프로펠러 구동부는 프로펠러(13)에 체결되는 모터와, 모터에 흐르는 전류량을 조절하는 ESC(Electronic Speed Controller)와, 원격 제어 신호 또는 자율 제어 신호에 대응하여 ESC를 제어하는 컨트롤러를 포함한다.Meanwhile, a propeller drive unit is installed inside the body 11 of the drone 1. The propeller drive unit includes a motor fastened to the propeller 13, an ESC (Electronic Speed Controller) that controls the amount of current flowing in the motor, and a remote control signal. Alternatively, it includes a controller that controls the ESC in response to an autonomous control signal.
컨트롤러는 드론(1)의 기울기를 측정하는 센서와 드론(1)의 가속도를 측정하는 센서를 포함하며, 이들 센서를 통해 드론(1)의 자세를 제어한다.The controller includes a sensor that measures the tilt of the drone 1 and a sensor that measures the acceleration of the drone 1, and controls the attitude of the drone 1 through these sensors.
또한, 컨트롤러는 기압을 측정하는 센서(기압계)를 포함하며, 이 센서를 통해 드론(1)의 고도를 측정한다. 물론, 고도 측정에는 다양한 센서가 이용될 수 있으며, 예를 들어 초음파 센서 등을 이용할 수 있다.Additionally, the controller includes a sensor (barometer) that measures air pressure, and measures the altitude of the drone (1) through this sensor. Of course, various sensors can be used to measure altitude, for example, ultrasonic sensors, etc.
프로펠러(13)는 짝수개로 구성되며, 일례로서 프로펠러(13)가 4개 구성된 경우에, 몸체(11)를 중심으로 대칭으로 형성된 제1,2 프로펠러가 동일한 방향으로 회전하면, 나머지 제3,4 프로펠러는 반대 방향으로 회전하게 된다.The propellers 13 are composed of an even number. As an example, in the case where there are four propellers 13, if the first and second propellers symmetrically formed around the body 11 rotate in the same direction, the remaining third and fourth propellers The propeller rotates in the opposite direction.
제1,3 프로펠러와 제2,4 프로펠러, 제2,3 프로펠러와 제1,4 프로펠러의 회전속도 제어를 통해 전후좌우 비행이 이루어지게 되며, 제1,2 프로펠러의 정지 또는 회전속도 감소를 통해 제1방향 회전(예를 들어, 우회전)이 이루어지게 되고, 제3,4 프로펠러의 정지 또는 회전속도 감소를 통해 제2방향 회전(예를 들어, 좌회전)이 이루어지게 된다. 여기서, 프로펠러(13)의 회전속도 제어는 배터리에서 ESC에 공급되는 전류량을 제어함으로써 이루어질 수 있다. 본 발명에서는 비상 제동 수단(12)의 동작과 함께 프로펠러(13)의 회전속도 제어를 통해 회피 기동 비행을 수행할 수 있다. 회피 기동 비행을 위해 프로펠러(13)의 회전을 일시 중지시킬 수 있다.Forward, left, and right flight is achieved by controlling the rotation speed of the 1st and 3rd propellers, the 2nd and 4th propellers, and the 2nd and 3rd propellers, and by stopping or reducing the rotation speed of the 1st and 2nd propellers. A first direction rotation (eg, right turn) is made, and a second direction rotation (eg, left turn) is made by stopping or reducing the rotation speed of the third and fourth propellers. Here, the rotation speed of the propeller 13 can be controlled by controlling the amount of current supplied from the battery to the ESC. In the present invention, evasive maneuvering flight can be performed by controlling the rotational speed of the propeller 13 along with the operation of the emergency braking means 12. The rotation of the propeller 13 can be paused for evasive maneuver flight.
제1,2,3,4 프로펠러의 회전속도의 추력과 중력이 동일하면 정지비행(호버링)이 이루어지게 된다.If the thrust and gravity of the rotational speeds of the 1st, 2nd, 3rd, and 4th propellers are the same, stationary flight (hovering) is achieved.
한편, 정지비행시 바람 등의 외부환경에 의해 수평자세가 틀어지면, 제1,2,3,4 프로펠러 각각의 회전속도 제어를 통해 수평자세를 유지하게 된다.Meanwhile, if the horizontal attitude is distorted due to external environments such as wind during stationary flight, the horizontal attitude is maintained by controlling the rotation speed of each of the first, second, third, and fourth propellers.
또한, 정지비행 또는 비행시 장애물이 발견되면, 제1,2,3,4 프로펠러 각각의 회전속도 제어를 통해 장애물을 피하는 회피 비행을 수행하게 된다.In addition, if an obstacle is found during stationary flight or flight, an evasive flight to avoid the obstacle is performed by controlling the rotational speed of each of the first, second, third, and fourth propellers.
도 3은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 비상 제동 수단의 개념도이다.Figure 3 is a conceptual diagram of an emergency braking means for a drone, as an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 비상 제동 수단(12)은 일정 면적을 갖고 몸체(11)의 상부에 덮여져 있으며, 몸체(11)에 회전 가능하게 체결되어 펼침 및 접힘이 이루어지는 공기저항판(121)과, 공기저항판(121)에 결합되며 길이 방향으로 톱니가 형성된 라운드바(122)와, 라운드바(122)의 톱니에 체결되어 라운드바(122)를 승하강시키는 모터(123)를 포함한다.Referring to Figure 3, the emergency braking means 12 has a certain area and is covered on the upper part of the body 11, and is rotatably fastened to the body 11 to unfold and fold an air resistance plate 121 and , It includes a round bar 122 that is coupled to the air resistance plate 121 and has teeth formed in the longitudinal direction, and a motor 123 that is fastened to the teeth of the round bar 122 and raises and lowers the round bar 122.
한편, 라운드바(122)의 단부에는 스토퍼 등이 형성될 수 있다.Meanwhile, a stopper, etc. may be formed at the end of the round bar 122.
이와 같이 구성된 비상 제동 수단(12)은 조류 몰이 과정 중에 조류가 역비행하여 드론(1)으로 접근할 때, 설정 거리 이내로 접근한 것으로 판단되면, 조류와 드론(1)의 충돌을 피하기 위해 모터(123)를 구동시켜 공기저항판(121)을 펼친다. 이와 동시에 프로펠러(13)의 구동을 모두 정지시킬 수 있다. 이에 드론(1)은 급하강 비행이 이루어질 수 있다.The emergency braking means 12 configured in this way is configured to use a motor ( 123) is driven to unfold the air resistance plate (121). At the same time, all driving of the propeller 13 can be stopped. Accordingly, the drone 1 can perform a rapid descent flight.
본 실시예에서는 프로펠러(13)의 구동을 모두 정지시키는 경우에 대해 설명하고 있으나, 공기저항판(121)을 펼치면서 프로펠러(13)의 구동을 선택적으로 제어하여 좌우 급하강 선회 비행 등을 수행할 수 있을 것이다.In this embodiment, the case where all driving of the propeller 13 is stopped is described, but the driving of the propeller 13 can be selectively controlled while unfolding the air resistance plate 121 to perform left and right sharp descent and turning flights, etc. There will be.
한편, 드론(1)이 일정 속도 이상일 경우에는, 도시된 바와 같이, 몸체가 기울어진 상태이므로 공기저항판(121)을 몸체(11)로부터 30° ~ 60° 사이에서 펼치는 것이 바람직하다. 이 때, 공기저항판(121)이 펼쳐지는 방향이 일정하므로 드론(1)의 전진 비행 방향은 고정될 수 있다.Meanwhile, when the drone 1 is above a certain speed, as shown, the body is tilted, so it is desirable to unfold the air resistance plate 121 between 30° and 60° from the body 11. At this time, since the direction in which the air resistance plate 121 is unfolded is constant, the forward flight direction of the drone 1 can be fixed.
도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 승하강 개념도이다.Figure 4 is a conceptual diagram of raising and lowering a drone as an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 드론(1)은 배터리 충전을 위해 스테이션(2)에 안착 및 하강이 이루어지게 된다.Referring to FIG. 4, the drone 1 lands on and descends from the station 2 to charge the battery.
이를 위해 착륙 장치(14)에는 길이 방향으로 나사산이 형성될 수 있으며, 몸체(11)에는 나사산에 맞물리는 기어 및 모터가 형성될 수 있다. 즉, 랙 앤 피니언 방식의 구조를 통해 몸체(11)를 승하강시킬 수 있다. 몰론, 다양한 엘리베이션 방식을 이용할 수 있다.To this end, threads may be formed in the longitudinal direction of the landing gear 14, and gears and motors that engage the threads may be formed in the body 11. That is, the body 11 can be raised and lowered through the rack-and-pinion structure. Of course, various elevation methods can be used.
스테이션(2)은 통상의 교류전원이 인가되는 코일(21)이 형성되어 있다.Station 2 is formed with a coil 21 to which normal alternating current power is applied.
한편, 드론(1)의 몸체(11) 하부에는 충전코일(16)이 내설되어 있으며, 충전코일(16)은 배터리에 접속되어 있다.Meanwhile, a charging coil 16 is built into the lower part of the body 11 of the drone 1, and the charging coil 16 is connected to a battery.
이에 드론(1)의 몸체(11)를 하강시켜 스테이션(2)에 근접시킴에 따라 무선 충전이 이루어질 수 있다.Accordingly, wireless charging can be performed by lowering the body 11 of the drone 1 and bringing it closer to the station 2.
도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 드론에 형성된 카메라의 구성개념도이다.Figure 5 is a conceptual diagram of a camera formed on a drone, as an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 드론(1)은 몸체(11)의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 카메라(17)가 배치되어 있으며, 이 6축 카메라(17) 각각은 1쌍의 카메라(17)로 구성되어 있다. 즉, 6축 카메라(17) 각각은 2개의 카메라(17)로 구성되어 있다.Referring to FIG. 5, the drone 1 has cameras 17 disposed on the front, rear, left, right, upper, and lower sides of the body 11, and each of these 6-axis cameras 17 has 1 It consists of a pair of cameras (17). That is, each 6-axis camera 17 consists of two cameras 17.
이를 통해 3차원 공간 상에 존재하는 모든 물체를 촬영 및 인식할 수 있다.Through this, all objects existing in three-dimensional space can be photographed and recognized.
즉, 각 방향에 형성된 2개의 카메라(17)는 물체를 인식할 뿐 아니라 거리도 측정할 수 있으며, 각 방향에 형성된 2개의 카메라(17) 각각은 인접하는 카메라(17)로부터 촬영된 영상의 조합하여 부분적인 3차원 영상을 생성하고, 부분적인 3차원 영상을 모두 조합하여 최종 3차원 영상을 생성한다.In other words, the two cameras 17 formed in each direction can not only recognize objects but also measure the distance, and each of the two cameras 17 formed in each direction is a combination of images captured from adjacent cameras 17. A partial 3D image is created, and all partial 3D images are combined to create a final 3D image.
예를 들어, 전방 좌측에 형성된 카메라(17)는 상방, 좌측방, 하방에 형성된 인접 카메라(17)의 영상과의 조합을 통해 전방 좌측 공간의 영상을 생성하다.For example, the camera 17 formed on the front left generates an image of the front left space through combination with the images of the adjacent cameras 17 formed above, to the left, and below.
이와 같은 원리를 통해, 몸체(11)를 중심으로 하여, 전방 공간, 전방 우측 공간, 전방 좌측 공간, 좌측 공간, 우측 공간, 후방 공간, 후방 우측 공간, 후방 좌측 공간의 영상을 생성하여 최종적으로 이들을 모두 조합시킴으로써 3차원 영상을 생성할 수 있다. 이때, 이들 영상의 조합에 필요한 영상 처리 과정은 한국특허등록 제10-1891201호의 과정에 따른 영상 보정이 이루어질 수 있다.Through this principle, with the body 11 as the center, images of the front space, front right space, front left space, left space, right space, rear space, rear right space, and rear left space are generated and finally these are By combining them all, a 3D image can be created. At this time, the image processing process required for combining these images can be image correction according to the process of Korean Patent Registration No. 10-1891201.
이와 같이, 6축 방향에 형성된 2개의 카메라(17)는 접근하는 특정 물체(조류)를 인식할 뿐 아니라 특정 물체와의 거리도 측정할 수 있다.In this way, the two cameras 17 formed in the six-axis direction can not only recognize a specific object (bird) approaching, but also measure the distance to the specific object.
도 6은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 제어회로블록도이다.Figure 6 is a control circuit block diagram of a drone as an embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, 드론(1)은 드론(1)의 위치 신호를 생성하는 GPS(111)(Global Positioning System)와, 6축 카메라(17)로부터 촬영된 영상을 조합하여 특정 물체에 대한 인식 및 거리를 분석하는 영상 분석부(113)와, 조류 감지 신호 및 원격 제어 신호를 포함한 무선 신호를 수신하는 무선 통신부(115)와, 드론(1)의 고도를 측정하는 고도 측정부(117)와, 프로펠러(13)를 구동시키는 프로펠러 구동부(119)와, 분석된 영상으로부터 프로펠러(13)의 구동을 실시간으로 자율 제어하는 자율 구동부(121)와, 조류 퇴치 경보, 조류 퇴치 발광을 출력하는 경보부(123)와, 영상 분석부(113)를 통해 조류와의 거리를 확인하여 설정 거리 이내에서 비상 제동을 수행하는 비상 제동 구동부(125)와, 드론(1)의 몸체(11)를 승하강시키는 승하강 구동부(127)와, 배터리를 충전하는 무선 충전부(129)와, 각 부로부터 입력되는 신호에 대응하여 미리 설정된 알고리즘에 따라 출력신호를 생성하는 제어부(131)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the drone 1 recognizes a specific object by combining the GPS 111 (Global Positioning System) that generates the location signal of the drone 1 and the image captured from the 6-axis camera 17. and an image analysis unit 113 that analyzes the distance, a wireless communication unit 115 that receives wireless signals including bird detection signals and remote control signals, and an altitude measurement unit 117 that measures the altitude of the drone 1. , a propeller driving unit 119 that drives the propeller 13, an autonomous driving unit 121 that autonomously controls the driving of the propeller 13 in real time from the analyzed image, and an alarm unit that outputs a bird repelling alarm and a bird repelling light emission ( 123), an emergency braking drive unit 125 that checks the distance to the bird through the image analysis unit 113 and performs emergency braking within a set distance, and an elevating device that raises and lowers the body 11 of the drone 1. It includes a downward driving unit 127, a wireless charging unit 129 that charges the battery, and a control unit 131 that generates an output signal according to a preset algorithm in response to signals input from each unit.
이와 같이 구성된 드론(1)은 GPS(111)를 통해 스테이션(2) 위치를 저장하고 있으며, 조류 퇴치를 위한 비행 중 현재 위치에 기반하여 조류 구역(P2)을 목적지로 설정하여 자율 비행을 수행한다.The drone (1) configured in this way stores the location of the station (2) through GPS (111), and performs autonomous flight by setting the bird area (P2) as the destination based on the current location during flight to exterminate birds. .
조류 퇴치를 위한 비행 중 실시간으로 조합되는 영상을 분석하여 조류의 비행 방향을 확인하고 조류 몰이 방향을 실시간으로 재설정하여 자율 구동부(121)로 제어 신호를 전달한다. 또한 조류 퇴치를 위한 비행 중 장애물을 회피하기 위한 제어 신호를 생성하여 자율 구동부(121)로 전달한다. 이에 프로펠러 구동부(119)는 실시간으로 각 프로펠러(13)의 회전속도를 제어하여 자율 비행이 이루어지도록 한다. 이 때, 조류 몰이에는 조류 퇴치 경보, 조류 퇴치 발광 등의 방법이 선택적으로 이용될 수 있다. 그리고, 조류 몰이시 영상 분석부(113)를 통해 조류가 역비행하여 드론(1)으로 접근하는 것이 확인되면, 조류와의 거리를 확인하여 설정 거리 이내일 경우에 접근 신호를 자율 구동부(121)로 전달하여 회피 기동 비행을 수행한다. 이에 드론(1)은 급하강 비행 또는 급하강 선회 비행이 이루어진다.By analyzing images combined in real time during flight to exterminate birds, the flight direction of the birds is confirmed, the bird herding direction is reset in real time, and a control signal is transmitted to the autonomous driving unit 121. Additionally, a control signal for avoiding obstacles during flight to exterminate birds is generated and transmitted to the autonomous driving unit 121. Accordingly, the propeller drive unit 119 controls the rotation speed of each propeller 13 in real time to enable autonomous flight. At this time, methods such as bird repelling alarm and bird repelling light emission can be selectively used to attract birds. In addition, when it is confirmed through the image analysis unit 113 that the bird flies in reverse and approaches the drone 1 when flocking the bird, the distance to the bird is checked and, if it is within the set distance, an approach signal is sent to the autonomous driving unit 121. and perform evasive maneuver flight. Accordingly, the drone 1 performs a sudden descent flight or a sudden descent and turning flight.
한편, 조류 퇴치를 위한 비행 중 드론(1)의 고도를 측정하여 설정된 최저 고도를 유지하도록 한다.Meanwhile, the altitude of the drone (1) is measured during flight to exterminate birds to maintain the set minimum altitude.
조류 몰이를 통해 조류들이 조류 구역(P2)으로 이동된 것이 확인되면, 드론(1)은 스테이션(2)으로 복귀하게 되는데, 스테이션(2)에 드론(1)이 안착되면 드론(1)은 몸체(11)를 하강시켜 스테이션(2)에 근접시킴으로써 무선 충전을 수행한다.When it is confirmed that the birds have moved to the bird area (P2) through bird herding, the drone (1) returns to the station (2). When the drone (1) is settled in the station (2), the drone (1) Wireless charging is performed by lowering (11) and bringing it closer to the station (2).
그러면, 여기서 상기와 같이 구성된 장치를 이용한 본 발명의 드론용 회피 기동 방법에 대해 설명하기로 한다.Then, the evasive maneuver method for a drone of the present invention using the device configured as above will be described here.
여기서, 본 발명의 드론용 회피 기동 방법은 제어부(131)의 제어에 의해 수행되어질 수 있다.Here, the evasive maneuver method for a drone of the present invention can be performed under the control of the control unit 131.
도 7은 본 발명의 적용례로서, 조류 퇴치 방법에 적용된 흐름도이다.Figure 7 is a flow chart applied to a bird extermination method as an example of application of the present invention.
도 7을 참조하면, 시스템 구동이 이루어지면(S1), 센서군(3)에서는 조류 감지 작업을 수행하게 되며, 드론(1)은 몸체(11)를 하강시켜 스테이션(2)으로부터 무선 충전을 수행한다(S2).Referring to FIG. 7, when the system is driven (S1), the sensor group 3 performs a bird detection task, and the drone 1 lowers the body 11 to perform wireless charging from the station 2. Do it (S2).
한편, 센서군(3)의 특정 센서로부터 조류 감지 신호가 생성되면(S3), 해당 특정 센서는 조류 감지 신호와 자신의 센서 고유 번호를 드론(1)으로 전송한다(S4).Meanwhile, when a bird detection signal is generated from a specific sensor of the sensor group 3 (S3), the specific sensor transmits the bird detection signal and its sensor unique number to the drone 1 (S4).
이에 드론(1)은 조류 감지 신호에 의해 자동 기동이 이루어지게 되며(S5), 드론(1)의 몸체(11)를 스테이션(2)으로부터 승강시킨 후 이륙하여 센서 고유 번호를 갖는 해당 센서의 위치로 자율 비행을 수행한다(S6).Accordingly, the drone (1) is automatically activated by the bird detection signal (S5), and the body (11) of the drone (1) is lifted and lowered from the station (2) and then takes off to determine the location of the sensor with the sensor's unique number. Perform autonomous flight (S6).
자율 비행시, 6축 카메라(17)를 이용하여 3차원 영상을 실시간으로 조합 생성하여 장애물을 회피하는 자율 비행을 수행하며, 3차원 영상으로부터 조류가 확인되면(S7), 조류 퇴치 경보, 조류 퇴치 발광 등의 방법을 이용하여 조류 몰이를 수행한다(S8).During autonomous flight, 3D images are combined and generated in real time using a 6-axis camera (17) to perform autonomous flight to avoid obstacles. When birds are identified from the 3D image (S7), a bird repelling alarm and bird repelling alarm are activated. Bird herding is performed using methods such as luminescence (S8).
이 때, 드론(1)의 현재 위치와 미리 지정된 조류 구역(P2)의 위치를 기반으로 하여 조류 몰이가 이루어지게 된다. 또한, 조류의 비행 방향이 실시간으로 변화되므로 3차원 영상을 분석하여 조류 몰이 방향을 실시간으로 제어하는 자율 비행을 수행한다.At this time, bird herding is carried out based on the current location of the drone 1 and the location of the pre-designated bird area P2. In addition, since the flight direction of the birds changes in real time, autonomous flight is performed by analyzing 3D images to control the direction of the birds in real time.
여기서, 조류가 급선회하여 드론(1)에 접근할 경우에(S9), 조류와의 거리를 측정하고, 조류와의 거리가 설정 거리 이내일 경우에 비상 제동 수단(12)을 구동시킨다. 이와 동시에 프로펠러(13)의 회전을 일시 정지시키거나 회전속도를 감속하여 급하강 비행 또는 급하강 선회 비행이 이루어지도록 한다(S10).Here, when the bird makes a sharp turn and approaches the drone 1 (S9), the distance to the bird is measured, and if the distance to the bird is within the set distance, the emergency braking means 12 is driven. At the same time, the rotation of the propeller 13 is temporarily stopped or the rotation speed is reduced to allow a sharp descent or a sharp descent and turning flight (S10).
한편, 농업 구역(P1)과 조류 구역(P2) 사이에 미리 설치된 근접 센서(32)와의 거리가 설정 거리 이내로 접근하게 되면, 조류 몰이를 종료한다(S11).Meanwhile, when the distance to the proximity sensor 32 pre-installed between the agricultural area (P1) and the bird area (P2) approaches within the set distance, the bird herding is terminated (S11).
조류 몰이가 종료되면, 드론(1)은 최초 위치인 스테이션(2)으로 복귀하는 자율 비행을 수행하게 되며, 드론(1)이 스테이션(2)에 안착되면, 드론(1)은 몸체(11)를 하강시켜 무선 충전을 수행한다(S12).When the bird herding is over, the drone (1) performs an autonomous flight returning to the initial location, station (2). When the drone (1) lands on the station (2), the drone (1) moves to the body (11). Lower to perform wireless charging (S12).
도 8은 본 발명의 일 실시예로서, 조류 발견시 드론의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.Figure 8 is an embodiment of the present invention, a flowchart showing the control process of the drone when discovering birds.
도 8을 참조하면, 농업 구역(P1)에는 미리 지정된 위치에 적외선 센서(31)가 배치되어 있으며, 적외선 센서(31)는 망을 형성하고 있다.Referring to FIG. 8, an infrared sensor 31 is placed at a predetermined location in the agricultural area P1, and the infrared sensor 31 forms a network.
한편, 적외선 센서(31)에서 조류를 감지하면, 조류 감지 신호를 생성한다.Meanwhile, when the infrared sensor 31 detects birds, it generates a bird detection signal.
조류 감지 신호는 드론(1)으로 전송된다. 이 때, 농업 구역(P1)이 광범위할 경우에는 AP를 통해 드론(1)으로 조류 감지 신호를 전송할 수 있다. 또한, 조류 감지 신호와 함께 센서 고유 번호도 함께 드론(1)으로 전송한다.The bird detection signal is transmitted to the drone (1). At this time, if the agricultural area (P1) is extensive, a bird detection signal can be transmitted to the drone (1) through the AP. In addition, the bird detection signal and the sensor unique number are also transmitted to the drone (1).
조류 감지 신호에 의해 드론(1)의 자동 기동이 이루어지게 되며(S21), 드론(1)의 몸체(11)가 승강하게 된다(S22).The drone 1 is automatically started by the bird detection signal (S21), and the body 11 of the drone 1 is raised and lowered (S22).
한편, 드론(1)의 몸체(11)가 승강하면서 센서 고유 번호로부터 해당 센서의 위치를 확인하고, 최단 거리 비행 경로를 설정한다(S23).Meanwhile, as the body 11 of the drone 1 is raised and lowered, the location of the corresponding sensor is confirmed from the sensor unique number and the shortest flight path is set (S23).
이어서 드론(1)은 이륙하여 자율 비행을 수행한다(S24).Next, the drone 1 takes off and performs autonomous flight (S24).
도 9는 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 이동 과정을 나타낸 흐름도이다.Figure 9 is a flowchart showing the drone movement process as an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 드론(1)의 이륙이 이루어지면, 6축 카메라(17)를 구동시켜 3차원 영상을 실시간으로 생성한다(S31 ~ S32).Referring to FIG. 9, when the drone 1 takes off, the 6-axis camera 17 is driven to generate a 3D image in real time (S31 to S32).
3차원 영상을 분석하여(S33) 장애물이 존재할 경우에 장애물을 회피하는 비행 경로를 실시간으로 생성한다(S34 ~ S35).By analyzing the 3D image (S33), if an obstacle exists, a flight path that avoids the obstacle is created in real time (S34 ~ S35).
조류 감지 신호가 생성된 해당 적외선 센서(31)의 위치에 도착하면(S36), 3차원 영상으로부터 조류를 확인한다(S37).When the bird detection signal arrives at the location of the corresponding infrared sensor 31 (S36), the bird is confirmed from the 3D image (S37).
도 10은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 조류 몰이 과정을 나타낸 흐름도이다.Figure 10 is a flowchart showing the bird herding process of a drone as an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 조류를 확인하면, 현재의 조류 위치와 미리 지정된 조류 구역(P2) 위치를 연결하는 조류 몰이 경로를 생성한다(S41).Referring to FIG. 10, when a bird is confirmed, a bird herding path is created connecting the current bird location and the location of the pre-designated bird area (P2) (S41).
조류 몰이 경로를 고려하여 조류 몰이의 최초 위치를 설정한다(S42).The initial position of the bird flock is set considering the bird flock path (S42).
조류 몰이의 최초 위치로 이동한 후, 조류 퇴치 경보, 조류 퇴치 발광 등의 방법을 이용하여 조류 몰이를 수행한다(S43).After moving to the initial location of bird herding, bird herding is performed using methods such as bird repelling alarm and bird repelling light (S43).
이 때, 3차원 영상을 통해 조류 몰이에 따른 조류의 비행 방향을 실시간으로 확인하여 조류 몰이 방향을 실시간으로 수정하고, 이에 따른 자율 비행을 수행한다(S44).At this time, the flight direction of the birds according to the flocking is confirmed in real time through 3D images, the bird flocking direction is corrected in real time, and autonomous flight is performed accordingly (S44).
한편, 조류 몰이시 근접 센서(32)로부터 근접 신호가 수신되면, 드론(1)은 조류 몰이를 중지한 후, 3차원 영상으로부터 조류들의 위치를 확인한다(S45).Meanwhile, when a proximity signal is received from the proximity sensor 32 when flocking birds, the drone 1 stops flocking birds and then confirms the location of the birds from the 3D image (S45).
조류들의 위치가 미리 지정된 조류 구역(P2)에 위치할 경우에는 조류 몰이를 종료하고, 드론(1)의 현재 위치를 고려하여 스테이션(2)으로 복귀하는 최단 비행 경로를 설정한다(S46). 이 때, 최단 비행 경로에 조류 구역(P2)이 포함될 경우에 조류 구역(P2)을 우회하는 경로를 설정한다.If the birds are located in the pre-designated bird area (P2), the bird herding is terminated, and the shortest flight path to return to the station (2) is set considering the current location of the drone (1) (S46). At this time, if the shortest flight path includes the tidal current zone (P2), a route that bypasses the tidal current zone (P2) is set.
스테이션(2)으로 복귀를 위해, 최단 비행 경로에 따라 드론(1)의 자율 비행이 이루어지게 된다.To return to station 2, autonomous flight of drone 1 is performed according to the shortest flight path.
한편, 조류 몰이 과정 중에는 현재 위치에서 스테이션(2)으로 복귀하는데 필요한 배터리의 잔량을 체크하여 임계값 이전에 조류 몰이를 종료하고 최단 비행 경로로 복귀하는 자율 비행을 수행한다.Meanwhile, during the bird herding process, the remaining battery capacity required to return to the station 2 from the current location is checked, the bird herding is terminated before the threshold value, and autonomous flight is performed to return to the shortest flight path.
또한, 조류 몰이시 설정된 최저 고도를 유지하도록 한다.Also, be sure to maintain the set minimum altitude when flocking birds.
도 11은 본 발명의 일 실시예로서, 드론의 비상 제동 과정을 나타낸 흐름도이다.Figure 11 is a flowchart showing the emergency braking process of a drone as an embodiment of the present invention.
도 11을 참조하면, 조류 몰이가 시작되면, 6축 카메라(17)를 통해 조류의 비행 방향을 분석한다(S51).Referring to FIG. 11, when bird flocking begins, the flight direction of the birds is analyzed through the 6-axis camera 17 (S51).
이 때, 조류 몰이 과정 중에 조류가 역비행하여 드론(1)으로 접근하게 되면(S52), 드론(1)은 조류가 설정 거리 이내로 접근하였는지 판단한다(S53). 이 때, 조류와의 거리는 6축 카메라(17)를 통해 측정할 수 있다. 물론, 별도로 장착될 수 있는 초음파 센서 등을 통해 측정할 수도 있다.At this time, if the bird flies in reverse and approaches the drone 1 during the bird herding process (S52), the drone 1 determines whether the bird has approached within the set distance (S53). At this time, the distance to the bird can be measured using a 6-axis camera (17). Of course, it can also be measured using an ultrasonic sensor that can be installed separately.
조류가 설정 거리 이내로 접근하였다고 판단되면, 모터(123)를 급회전시켜 공기저항판(121)을 펼친다(S54). 이와 동시에 프로펠러의 구동을 정지 또는 감속 제어하여 급하강 비행 또는 급하강 선회 비행을 수행한다(S55).When it is determined that the bird approaches within the set distance, the motor 123 is rapidly rotated to unfold the air resistance plate 121 (S54). At the same time, the driving of the propeller is controlled to stop or decelerate to perform a sharp descent or sharp descent and turning flight (S55).
도 12는 본 발명의 일 실시예로서, 스테이션 복귀시 드론의 제어 과정을 나타낸 흐름도이다.Figure 12 is a flowchart showing the drone control process when returning to the station, as an embodiment of the present invention.
도 12를 참조하면, 드론(1)이 스테이션(2)에 착륙하여 안착되면(S61), 승하강 구동부(127)의 모터를 구동시켜 랙 앤 피니언 방식의 기어 맞물림에 의해 드론(1)의 몸체(11)를 하강시킨다(S62).Referring to FIG. 12, when the drone 1 lands and settles at the station 2 (S61), the motor of the raising and lowering drive unit 127 is driven to engage the body of the drone 1 through rack-and-pinion gear engagement. Lower (11) (S62).
하강시, 몸체(11)의 저면이 스테이션(2)의 상면에 밀착되는 것이 바람직하다(S63).When descending, it is desirable that the bottom of the body 11 is in close contact with the top of the station 2 (S63).
이에 스테이션(2)에 구성된 코일(21)과 드론(1)에 내설된 충전코일(16)의 상호 작용에 의해 드론(1)에 내설된 충전코일(16)에 형성된 유도전류를 배터리에 충전하게 된다(S64).Accordingly, the induced current formed in the charging coil 16 installed in the drone 1 is charged to the battery by the interaction between the coil 21 configured in the station 2 and the charging coil 16 installed in the drone 1. (S64).
여기서 상호 작용에 대해 간략하게 설명하면, 스테이션(2)에 공급되는 상용 교류전원에 의해 극성이 변화되는 유도자기장이 드론(1)에 내설된 충전코일(16)에 인가되면, 드론(1)에 내설된 충전코일(16)에는 유도전류가 생성되게 된다. 이렇게 생성된 유도전류는 직류로 변환되어 배터리에 저장된다.To briefly explain the interaction here, when an induced magnetic field whose polarity changes by the commercial AC power supplied to the station (2) is applied to the charging coil (16) installed in the drone (1), the drone (1) An induced current is generated in the built-in charging coil 16. The induced current generated in this way is converted to direct current and stored in the battery.
이상 몇 가지의 실시예를 통해 본 발명의 기술적 사상을 살펴보았다.The technical idea of the present invention was examined through several examples above.
본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 상기 살펴본 실시예를 다양하게 변형하거나 변경할 수 있음은 자명하다. 또한, 비록 명시적으로 도시되거나 설명되지 아니하였다 하여도 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기재사항으로부터 본 발명에 의한 기술적 사상을 포함하는 다양한 형태의 변형을 할 수 있음은 자명하며, 이는 여전히 본 발명의 권리범위에 속한다. 첨부하는 도면을 참조하여 설명된 상기의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 목적으로 기술된 것이며 본 발명의 권리범위는 이러한 실시예에 국한되지 아니한다.It is obvious that a person skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications or changes to the above-described embodiments based on the description of the present invention. In addition, even if not explicitly shown or explained, a person skilled in the art may make various modifications including the technical idea of the present invention from the description of the present invention. is self-evident, and still falls within the scope of the present invention. The above embodiments described with reference to the accompanying drawings are described for the purpose of explaining the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments.
1 : 드론
11 : 몸체
12 : 비상 제동 수단
13 : 프로펠러
14 : 착륙 장치
2 : 스테이션
3 : 센서군1: Drone
11: body
12: Emergency braking means
13: propeller
14: landing gear
2: Station
3: Sensor group
Claims (3)
상기 몸체에 체결되어 추력을 생성하는 프로펠러;
접근하는 물체와의 충돌을 피하기 위해 상기 몸체에 부착되어 비행 방향의 제동이 이루어지는 비상 제동 수단; 및
상기 접근하는 물체의 감지에 대응하여 상기 접근하는 물체와의 거리를 측정하여 설정 거리 이내에서 상기 비상 제동 수단을 구동시키며, 상기 설정 거리 이내에서 상기 프로펠러의 회전속도를 제어하는 제어부;를 포함하며,
상기 비상 제동 수단은,
상기 몸체의 상부에 일정 면적을 갖고 덮여져 있으며, 상기 몸체에 회전 가능하게 체결되어 펼침 및 접힘이 이루어지는 공기저항판;
상기 공기저항판에 결합되며 길이 방향으로 톱니가 형성된 라운드바; 및
상기 라운드바의 톱니에 체결되어 라운드바를 승하강시키는 모터;를 포함하는 드론용 회피 기동 장치.The body of the drone;
A propeller fastened to the body to generate thrust;
Emergency braking means attached to the body to brake the direction of flight to avoid collision with an approaching object; and
A control unit that measures the distance to the approaching object in response to detection of the approaching object, drives the emergency braking means within a set distance, and controls the rotational speed of the propeller within the set distance,
The emergency braking means is,
an air resistance plate covered with a certain area on the upper part of the body and rotatably fastened to the body to unfold and fold;
A round bar coupled to the air resistance plate and having teeth formed in the longitudinal direction; and
An evasive maneuvering device for a drone that includes a motor that is fastened to the teeth of the round bar and raises and lowers the round bar.
상기 접근하는 물체의 감지에는 상기 몸체의 전방, 후방, 좌측방, 우측방, 상방, 하방 각각에 형성된 카메라가 이용되며,
상기 카메라는 1쌍의 카메라로 구성되고,
상기 1쌍의 카메라 각각은 인접하는 카메라로부터 촬영된 영상의 조합을 통해 부분적인 3차원 영상을 생성하며,
상기 부분적인 3차원 영상들을 조합하여 최종 3차원 영상을 생성하고,
상기 최종 3차원 영상으로부터 상기 접근하는 물체를 확인하는 드론용 회피 기동 장치.According to paragraph 1,
To detect the approaching object, cameras formed on the front, rear, left, right, upper, and lower sides of the body are used,
The camera consists of a pair of cameras,
Each of the pair of cameras generates a partial three-dimensional image through a combination of images taken from adjacent cameras,
Combining the partial 3D images to generate a final 3D image,
An avoidance maneuver device for a drone that identifies the approaching object from the final 3D image.
상기 접근하는 물체와의 거리가 설정 거리 이내일 경우에 비상 제동 수단을 구동시키는 단계; 및
상기 설정 거리 이내에서 측정된 고도에 대응하여 프로펠러의 회전속도를 제어하는 단계;를 포함하며,
상기 비상 제동 수단을 구동시키는 단계는,
모터를 구동시키는 단계;
상기 모터에 체결된 라운드바를 드론의 몸체로부터 승강시키는 단계; 및
상기 라운드바에 체결된 공기저항판이 상기 드론의 몸체로부터 펼쳐지는 단계;를 포함하는 드론용 회피 기동 방법.measuring the distance to an approaching object;
activating an emergency braking means when the distance to the approaching object is within a set distance; and
It includes: controlling the rotational speed of the propeller in response to the altitude measured within the set distance,
The step of driving the emergency braking means is,
driving a motor;
Lifting the round bar connected to the motor from the body of the drone; and
An evasive maneuver method for a drone comprising a step of unfolding an air resistance plate fastened to the round bar from the body of the drone.
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