KR20230174574A - 드론의 촬영용 도르래 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

드론의 촬영용 도르래 시스템 및 그 제어 방법 Download PDF

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강병규
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한국항공우주연구원
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Abstract

본 발명은 비가시권 영역에서 사용이 가능하며, 정밀 촬영이 가능한 드론의 촬영용 도르래 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 촬영용 도르래 시스템은, 일단이 드론에 연결되도록 형성되는 로프; 상기 로프의 타단이 권선되는 로프드럼 및 상기 로프를 권선 또는 권출되도록 상기 로프드럼을 회전시키는 모터를 포함하여 상기 드론과의 거리가 가변되는 도르래 시스템; 을 포함하고,상기 도르래 시스템은, 카메라 및 상기 모터 및 카메라를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

Description

드론의 촬영용 도르래 시스템 및 그 제어 방법 {Pulley system for shooting of drones and control method thereof}
본 발명은 도르래 시스템을 포함하는 드론에 관한 것으로, 드론의 촬영용 도르래 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
현재 드론에서 사용되고 있는 도르래 시스템은 드론 본체에 연결된 로프에 물체를 설치한 후 지상으로 내려 보내는 단순한 형태로만 사용되고 있다. 도 1은 종래 드론의 도르래 시스템의 개략도이다. 이를 참고하여 구체적으로 설명하면, 종래의 도르래 시스템은 드론(1)에 모터 및 로프드럼을 포함하는 도르래(2)가 설치되고 도르래 동작에 의해 로프(3)가 권취되거나 권출되도록 형성된다. 그리고 로프 단부에 물체(4)를 걸어 드론으로 이동시킨 뒤 목적지에서 도르래 시스템을 이용해 물체(4)를 지상으로 내려보낸다.
이러한 종래 드론은 드론의 위치가 운영자 가시권 내에서 운영되는 경우에만 로프 상태를 육안으로 확인할 수 있어, 비가시권 영역에서는 사용이 어려운 문제가 있다. 나아가 드론이 가시권 내에서 운영되더라도 로프에 설치된 장비와 지상과의 거리를 측정하기 어려운 문제가 있다.
또한 드론에 통신 장비나 카메라가 설치되기 때문에, 근접 촬영이 필요한 경우 드론을 물체에 접근시켜 촬영을 하여야 한다. 예를 들어 농작물 및 나뭇잎 등의 정밀 촬영이 필요한 경우를 들 수 있는데, 이 경우 프로펠러의 후류에 의해 농작물이나 나뭇잎 등이 흔들려 일정 거리를 유지한 채 촬영할 수밖에 없다. 따라서 해상도가 떨어지고 정밀촬영이 불가능한 문제가 있다.
전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구체적으로는 비가시권 영역에서 사용이 가능하며, 정밀 촬영이 가능한 드론의 촬영용 도르래 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만 이러한 과제는 예시적인 것으로, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예는 상기와 같은 과제를 해결하고자, 다음과 같은 드론의 촬영용 도르래 시스템 및 그 제어 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 촬영용 도르래 시스템은, 일단이 드론에 연결되도록 형성되는 로프; 상기 로프의 타단이 권선되는 로프드럼 및 상기 로프를 권선 또는 권출되도록 상기 로프드럼을 회전시키는 모터를 포함하여 상기 드론과의 거리가 가변되는 도르래 시스템; 을 포함하고,상기 도르래 시스템은, 카메라 및 상기 모터 및 카메라를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 도르래 시스템은, 상기 로프드럼의 회전을 저지하도록 동작되는 브레이크를 더 포함할 수 있다.
또한 적어도 2 이상의 상기 로프가 병렬로 배치될 수 있다.
또한 상기 도르래 시스템은, 상기 로프 각각에 연결되는 2 이상의 로프드럼 및 2 이상의 모터를 포함하여 상기 로프를 독립적으로 권선 또는 권출할 수 있다.
또한 상기 로프의 권출 또는 권선 길이를 각각 측정하는 인코더를 포함할 수 있다.
또한 상기 제어부는 상기 인코더에서 상기 로프의 권출 또는 권선 길이가 다르게 측정되는 경우, 상기 로프의 권출 또는 권선 길이가 동일해지도록 상기 모터를 제어할 수 있다.
또한 상기 도르래 시스템은, 상기 모터가 설치되는 케이싱 및 상기 케이싱의 하부에 설치되어 상기 케이싱과 하부 물체와의 거리를 측정하는 제1거리센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제1거리센서의 측정값이 설정값보다 같거나 작아지는 경우 상기 모터를 정지시킬 수 있다.
또한 상기 제1거리센서는 초음파 센서일 수 있다.
또한 상기 도르래 시스템은, 상기 모터가 설치되는 케이싱 및 상기 케이싱의 상부에 설치되어 상기 케이싱과 상기 드론과의 거리를 측정하는 제2거리센서를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 제2거리센서의 측정값이 설정값보다 같거나 작아지는 경우 상기 모터를 정지시킬 수 있다.
또한 상기 제2거리센서는 스위치이며, 상기 케이싱과 상기 드론과의 거리가 상기 설정값 이하로 가까워지면 상기 스위치가 구동될 수 있다.
또한 상기 제어부는, 상기 드론의 컨트롤러 또는 외부 컨트롤러와 통신 가능한 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한 상기 카메라는 복수 개이며, 상기 카메라 중 적어도 하나는 적외선 카메라일 수 있다.
또한 본 발명 드론의 촬영용 도르래 시스템 제어 방법은, 드론에 로프로 연결되고 카메라를 포함하는 도르래 시스템에 있어서, 상기 드론과 지면 사이의 거리를 측정하는 단계; 상기 드론과 지면 사이의 거리 내에서 상기 로프의 길이를 가변시키는 단계; 상기 도르래 시스템과 지면 사이의 거리 또는 상기 도르래 시스템과 드론 사이의 거리에 따라 상기 로프를 정지시키는 단계; 를 포함한다.
또한 상기 도르래 시스템과 지면 사이의 거리 또는 상기 도르래 시스템과 드론 사이의 거리가 설정값 이하가 되는 경우, 로프를 정지시키며 알람 신호를 발생시킬 수 있다.
또한 상기 도르래 시스템과 지면 사이의 거리는 제1거리센서에 의해 측정되며, 상기 제1거리센서는 초음파 센서일 수 있다.
또한 상기 도르래 시스템과 드론 사이의 거리는 제2거리센서에 의해 측정되며, 상기 제2거리센서는 스위치이며, 상기 도르래 시스템과 상기 드론과의 거리가 상기 설정값 이하로 가까워지면 상기 스위치가 구동될 수 있다.
또한 상기 로프의 길이를 가변시키는 단계는, 두 개의 상기 로프가 병렬로 복수 개 배치되고, 상기 로프의 길이를 각각 측정하여 상기 두 로프의 길이 차이가 설정값보다 큰 경우, 상기 로프의 길이가 동일하도록 상기 로프의 길이를 가변시킬 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 과제해결 수단에 의하면 다음과 같은 사항을 포함하는 다양한 효과를 기대할 수 있다. 다만, 본 발명이 하기와 같은 효과를 모두 발휘해야 성립되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론의 촬영용 도르래 시스템 및 그 제어 방법은, 두 개의 모터 및 인코더를 이용하여 각각 제어함으로써, 로프에 장착된 도르래 시스템의 균형을 효율적으로 유지할 수 있다.
또한 본 발명은 별도의 통신장비를 장착함으로써 실시간 모니터링 및 데이터 전송이 가능하다.
또한 본 발명은 초음파센서 및 스위치를 거리센서로 이용함으로써, 물체의 근접정밀 촬영이 가능하고 물체나 드론과의 충돌을 방지할 수 있다.
또한 도르래 시스템에 카메라가 장착됨으로써, 드론이 물체에 가깝게 접근할 필요가 없으므로, 프로펠러 후류에 의해 물체가 흔들리는 문제가 발생하지 않는다. 따라서 거리가 있는 가시권 및 비가시권에서도 사용이 가능하다.
도 1은 종래 드론의 도르래 시스템의 개략도,
도 2는 본 발명 드론의 촬영용 도르래 시스템의 사시도,
도 3은 도 2에서 도르래 시스템의 내부 구성을 도시하는 사시도,
도 4는 도 3에서 IV-IV' 방향에서 바라본 종단면도,
도 5는 도 3에서 V-V' 방향에서 바라본 구동부의 평면도,
도 6은 본 발명의 통신 및 전기적 연결관계를 도시한 개략도,
도 7은 본 발명 드론의 촬영용 도르래 시스템을 이용하는 상태의 개략도,
도 8은 본 발명 드론의 촬영용 도르래 시스템 제어 방법의 순서도,
도 9는 도 8에서 로프 길이 제어 단계 및 로프 정지 단계의 일 실시예를 도시하는 순서도,
도 10은 도 8에서 로프 길이 제어 단계 및 로프 정지 단계의 다른 실시예를 도시하는 순서도,
도 11은 도 8에서 로프 길이 제어 단계의 다른 실시예를 도시하는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.
이하의 실시예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
이하의 실시예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.
도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하의 실시예에서, x축, y축 및 z축은 직교 좌표계 상의 세 축으로 한정되지 않고, 이를 포함하는 넓은 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, x축, y축 및 z축은 서로 직교할 수도 있지만, 서로 직교하지 않는 서로 다른 방향을 지칭할 수도 있다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명 드론(100)의 촬영용 도르래 시스템(200)의 사시도, 도 3은 도 2에서 도르래 시스템(200)의 내부 구성을 도시하는 사시도, 도 4는 도 3에서 IV-IV' 방향에서 바라본 종단면도, 도 5는 도 3에서 V-V' 방향에서 바라본 구동부(220)의 평면도, 도 6은 본 발명의 통신 및 전기적 연결관계를 도시한 개략도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명 드론(100)의 촬영용 도르래 시스템(200)의 일 실시예는, 드론(100)과, 일단이 드론(100)에 연결되는 로프(300)와, 로프(300) 타단에 연결되는 도르래 시스템(200)을 포함할 수 있다. 도르래 시스템(200)은 로프(300)가 감길때 승강하고 로프(300)가 풀릴 때 하강하도록 설치될 수 있다.
도르래 시스템(200)은 중공의 케이싱(210)을 포함할 수 있다. 케이싱(210)은 도 2에 예시로서 도시되어 있다. 케이싱(210)은 일면이 개구 형성된 제1케이싱(211) 및 제2케이싱(212)을 포함하고, 제1케이싱(211) 및 제2케이싱(212)의 개구된 모서리 측이 결합되어 하나의 함체를 형성하도록 구성될 수 있다. 도면상 상부에 제1케이싱(211), 하부에 제2케이싱(212)이 배치된 것을 예로써 도시하고 있으며, 개구된 면을 통해 내부 구성을 용이하게 설치할 수 있다. 나아가 제1케이싱(211)과 제2케이싱(212)은 잠금장치(213)에 의해 결합될 수 있다. 잠금장치(213)는 별도의 공구 없이 동작될 수 있도록 레버를 포함하여 형성될 수도 있으며, 드라이버 등 공구로 조립 및 해제할 수 있도록 형성될 수 있다. 잠금장치(213)는 공지된 기술로 의해 구현될 수 있다. 또한 로프(300)는 케이싱(210)을 관통하도록 배치되는데, 따라서 케이싱(210)에는 로프(300)가 관통하는 홀이 형성되며, 상기 홀의 내구도를 향상시키기 위해 로프 인출부(214)에 보강용 구조가 형성될 수 있다. 로프 인출부(214)는 도면과 같이 다른 케이싱(210) 부분보다 두껍게 형성되거나, 보강 리브가 형성될 수 있다.
또한 도르래 시스템(200)은 구동부(220)를 포함할 수 있다. 구동부(220)는 로프(300)를 감거나 풀어 도르래 시스템(200)을 승하강시키기 위한 구성이다. 구동부(220)는 도 3 내지 도 5에 도시되어 있다. 이를 참고하면, 구동부(220)는 모터(221), 모터(221)의 출력축과 연결되는 제1기어(222), 상기 제1기어(222)로부터 토크를 전달받으며 감속되는 제2기어(223), 제2기어(223)의 회전축(229)과 동일한 회전축(229)을 가지며 제2기어(223)와 함께 회전하고 로프(300)의 타단이 권선되어 있는 로프드럼(224), 상기 회전축(229)의 회전을 저지하도록 구동되는 브레이크(225)를 포함할 수 있다. 브레이크(225)는 도르래 시스템(200)의 무게를 지지하는 역할을 하며 드럼브레이크(225) 등 공지된 기술에 의해 구성될 수 있다.
효율적인 배치를 위해, 케이싱(110) 내부는 제1베이스(226)에 의해 수평 방향으로 구획될 수 있다. 또한 제1베이스(226)는 받침대 형상으로 형성될 수도 있다. 제1베이스(226) 상에는 모터(221)가 설치될 수 있으며, 로프드럼(224)의 회전축(229) 일단이 제1베이스 상에 지지될 수 있다. 또한 제1베이스(226)에 수직하는 방향으로 제2베이스(227)가 설치될 수 있다. 제2베이스(227)는 회전축(229)의 타탄을 지지할 수 있다. 나아가 제2베이스(227)의 상측에는 제3베이스(228)가 수평방향으로 배치될 수 있다. 제3베이스(228)의 상부에는 후술하는 인코더(253)가 설치될 수 있다.
상술한 구성에 의해, 모터(221) 구동으로 제1기어(222) 및 제2기어(223)가 연동되어 회전하며, 제2기어(223)와 함께 로프드럼(224)이 회전되며 로프(300)가 권선 또는 권출된다. 권선 및 권출 모두 가능하도록 하기 위해 모터(221)는 양방향 모터(221)가 사용될 수 있다. 제1기어(222) 및 제2기어(223) 또한 양방향 구동이 가능하도록 치형이 형성될 수 있다.
한편 로프(300)는 병렬로 복수 개 배치될 수 있으며, 로프(300) 각각에 대응하는 상기 모터(221), 제1기어(222), 제2기어(223), 회전축(229), 로프드럼(224) 및 브레이크(225)가 구비될 수 있다. 따라서 로프(300)의 길이가 별도 모터(221)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다.
또한 도르래 시스템(200)은 센서부(230)를 포함할 수 있다. 센서부(230)는 이미지센서를 포함하는 카메라 및 거리를 측정하는 제1센서를 포함할 수 있다. 주로 드론(100) 하부의 지형 또는 물체를 파악하기 위해 이용되는 것으로, 케이싱(210)의 하부에 설치될 수 있으며, 하부를 향하도록 설치되는 것이 바람직하다. 다양한 관찰 및 정밀 촬영을 위해 카메라는 종류를 달리 하여 복수 개 포함될 수 있다. 카메라의 종류는 어떤 것이 사용되어도 무관하나, 그 예로써 제1카메라(231)는 가시광 신호를 이미지로 변환하는 일반적인 카메라일 수 있다. 제2카메라(232)는 적외선 신호를 이미지로 변환하는 열화상 카메라일 수 있다. 제1거리센서(233)는 지면 또는 지면의 물체와 제1거리센서(233), 즉 도르래 시스템(200)과의 거리를 측정하기 위한 센서이다. 제1거리센서(233)를 이용하여 도르래 시스템(200)의 하강 거리를 계산할 수 있으며, 도르래 시스템(200)이 지면이나 물체에 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 제1거리센서(233)의 예로 초음파 센서를 들 수 있다. 초음파 센서는 초음파를 발생시키고 반사파의 도달시간에 기초하여 거리를 측정할 수 있다.
또한 도르래 시스템(200)은 도르래 시스템(200) 내의 전장품을 구동시키기 위한 배터리(240)를 포함할 수 있다. 배터리(240)는 배터리고정부(240)에 의해 케이싱(210) 내측에 고정될 수 있다. 배터리고정부(240)의 형태는 배터리(240)의 설치 위치에 따라 다양하게 형성될 수 있다.
또한 도르래 시스템(200)은 도르래 시스템(200) 내의 전장품을 제어하는 제어부(250)를 포함할 수 있다. 제어부(250)는 모터(221)를 양방향 제어하는 컨트롤러(251)와, 통신모뎀을 포함하는 통신부(252)를 포함할 수 있다. 통신부(252)를 포함함으로써, 드론(100) 내부의 통신 장치 또는 드론(100) 외부의 사용자 통신 장치와 통신이 가능하다. 따라서 촬영한 이미지를 전송할 수 있으며, 거리센서의 위험 감지 신호 발생 시 사용자에 알람을 제공할 수 있게 된다. 컨트롤러(251)와 통신부(252)는 하나의 물리적으로 하나의 구성으로 제조될 수도 있고, 도면과 같이 별도 구성으로 제조되어 전기적으로 연결될 수도 있다.
또한 제어부(250)는 로프(300)의 권선 또는 권출 길이를 측정하는 인코더(253)를 포함할 수 있다. 인코더(253)는 로프(300)에 밀착되는 롤러를 포함하고, 롤러의 회전각에 따라 로프(300)의 권선 또는 권출 길이를 측정할 수 있다. 로터리 인코더(253)로 광전식 인코더(253), 자기식 인코더(253), 전자 유도식 인코더(253), 용량식 인코더(253) 등을 사용할 수 있으며 로터리 인코더(253) 이외에도 다른 공지된 인코더(253)를 적용하는 것도 물론 가능하다. 제어부(250)는 인코더(253)에 측정된 로프(300)의 권선 또는 권출 길이를 이용하여, 도르래 시스템(200)의 불균형을 검출할 수 있다. 제어부(250)는 각 로프(300)의 권선 또는 권출 길이 차이가 설정된 값보다 크게 연산되는 경우, 도르래 시스템(200) 불균형이 일어난 것으로 보고, 일부 모터(221)를 구동하여 로프(300)의 권선 또는 권출 길이가 동일해지도록 제어할 수 있다.
또한 제어부(250)는 제2거리센서(254)를 포함할 수 있다. 제2거리센서(254)는 제2거리센서(254)와 드론(100)과의 거리, 즉 도르래 시스템(200)과 드론(100)과의 거리를 측정하기 위한 센서이다. 제2거리센서(254)를 이용하여 도르래 시스템(200)의 승강 시 도르래 시스템(200)이 드론(100)에 충돌하는 것을 방지할 수 있다. 제2거리센서(254)의 예로 스위치를 들 수 있다. 스위치는 도면과 같이 케이싱(210) 상부에 돌출되어 있으며, 드론(100)과 가까워지는 경우 돌출부가 드론(100)에 의해 가압되며 신호를 발생하도록 구성될 수 있다. 제2거리센서(254)는 돌출부가 접촉 또는 가압됨으로써 드론(100)과의 거리를 측정할 수 있게 되며, 돌출부 접촉 또는 가압 시 제어부(250)에서 설정된 값 이하가 된 것으로 판단될 수 있다. 이 경우 제어부(250)는 모터(221)를 정지시고 사고 방지를 위해 알람을 발생시킬 수 있다.
한편 제어부(250)는 상기 제1거리센서(233)로부터 신호를 전달받을 수 있다. 이에 따라 제1거리센서(233)로부터 측정된 지면과의 거리가 설정된 값 이하인 경우, 모터(221)를 정지시키고 사고 방지를 위해 알람을 발생시킬 수 있다.
도 6을 이용하여 본 발명의 제어 구성을 설명한다. 배터리(240)의 전력을 이용해 컨트롤러(251), 통신부(252), 인코더(253), 모터(221)를 포함하여 제1카메라(231), 제2카메라(232), 제1거리센서(233), 제2거리센서(254) 등의 전장품이 구동될 수 있다. 컨트롤러(251)는 인코더(253), 제1거리센서(233) 또는 제2거리센서(254)로부터 측정된 값을 받아 모터(221)를 제어할 수 있다. 센서부(230)에 의해 촬영된 이미지 또는 거리 정보는 컨트롤러(251) 및 통신부(252)에 전송될 수 있다. 사용자는 드론(100) 또는 드론(100) 외부에서 제어기 및 통신모뎀을 포함하는 제어 장치를 이용하여 이미지 정보를 볼 수 있고, 모터(221)를 원격 제어할 수도 있다.
이하에서는 본 발명 드론(100)의 촬영용 도르래 시스템(200) 제어 방법의 일 실시예를 설명한다. 상술한 드론(100)의 촬영용 도르래 시스템(200)에서 동일한 용어, 동일한 도면부호를 가지는 구성은 드론(100)의 촬영용 도르래 시스템(200) 제어 방법에서도 동일한 의미를 가진다고 이해될 수 있다.
도 7은 본 발명 드론(100)의 촬영용 도르래 시스템(200)을 이용하는 상태의 개략도이다. 도 7을 참고하면, 드론(100)과 지면(또는 지상의 물체, 이하 지면이라고 통칭한다.)과의 거리(X1)는 드론(100)에 설치된 GPS 장치 등 거리센서에 의해 측정될 수 있다. 도르래 시스템(200)과 지면과의 거리(X2)는 제1거리센서(233)에 의해 측정될 수 있다. 그리고 드론(100)과 도르래 시스템(200)의 거리는 인출된 로프(300)의 길이(L)이 된다. 로프(300)의 길이(L)은 드론(100)과 지면과의 거리(X1) 범위 내에서 제어될 수 있고 이는 인코더(253)로 측정 가능하다. 또한 도르래 시스템(200)과 지면과의 거리(X2)는 제1거리센서(233) 이외에도 X1-L로 계산될 수 있다.
도 8은 본 발명 드론(100)의 촬영용 도르래 시스템(200) 제어 방법의 순서도이다. 이를 참고하면, 본발명의 일 실시예는 드론(100)과 지면과의 거리(X1)를 측정하는 단계(S1), 로프(300)의 길이(L)을 제어, 즉 가변시키는 단계(S2), 및 로프(300)를 정지시키는 단계(S3)를 포함할 수 있다. 여기서 로프(300)를 정지시킨다 함은 로프(300)의 길이를 가변시키는 모터(221)를 정지시키는 것으로 이해될 수 있다.
도 9는 도 8에서 로프(300) 길이 제어 단계 및 로프(300) 정지 단계의 일 실시예를 도시하고 있다. 이를 참고하면, 로프(300) 길이(L) 제어 단계(S2)는 모터(221)를 구동시켜 로프(300)를 하강시키는 단계(S21)이다. 그리고 로프(300)가 하강함으로써, 도르래 시스템(200)과 지면과의 거리(X2)는 설정된 임계값(A)과 가까워진다. 로프(300)를 정지시키는 단계(S3)에서는 로프(300) 하강 중 도르래 시스템(200)과 지면과의 거리가 임계값 이하가 되는지(X2≤A)를 판단한다(S311). 이 경우 도르래 시스템(200)이 지면에 과도하게 가까운 것으로 판단하여, 로프(300)를 정지시키고 알람 신호를 발생(S312)시킬 수 있다.
도 10은 도 8에서 로프(300) 길이 제어 단계 및 로프(300) 정지 단계의 다른 실시예를 도시하는 순서도이다. 이를 참고하면, 로프(300) 길이(L) 제어 단계(S2)는 모터(221)를 구동시켜 로프(300)를 상승시키는 단계(S22)이다. 그리고 로프(300)가 상승됨으로써, 로프(300)의 길이(L), 즉 도르래 시스템(200)과 드론(100)과의 거리는 설정된 임계값(B)과 가까워진다. 로프(300)를 정지시키는 단계(S3)에서는 로프(300) 상승 중 로프(300)의 길이(L), 즉 도르래 시스템(200)과 드론(100)과의 거리가 임계값 이하가 되는지(X2≤B)를 판단한다(S321). 이 경우 도르래 시스템(200)이 드론(100)에 과도하게 가까운 것으로 판단하여, 로프(300)를 정지시키고 알람 신호를 발생(S322)시킬 수 있다.
도 11은 도 8에서 복수의 로프(300)를 사용할 때, 로프(300) 길이 제어 단계의 다른 실시예를 도시하는 순서도이다. 이를 참고하면, 로프(300)의 길이는 L1, L2로 정의된다. 로프(300) 길이(L) 제어 단계(S2)에서, L1 = L2 = L 로 동일하도록 각 모터(221)를 구동시켜 로프(300)를 하강 또는 상승시킨다(S231). 이후 각 로프(300)의 길이(L1, L2)를 측정하여, 각 로프(300)의 길이 차이(│L1, - L2│)가 설정된 임계값(C) 이상이 되는지(│L1, - L2│≥C) 판단하여(S232), 임계값(C) 이상인 경우 하나의 모터(221)를 피드백제어하여 L1 = L2 가 되도록 제어할 수 있다(S233).
이와 같이 도면에 도시된 실시예를 참고로 본 발명을 설명하였으나, 이는 예시에 불과하다. 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자라면 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 충분히 이해할 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 기초하여 정해져야 한다.
실시예에서 설명하는 특정 기술 내용은 일 실시예들로서, 실시예의 기술 범위를 한정하는 것은 아니다. 발명의 설명을 간결하고 명확하게 기재하기 위해, 종래의 일반적인 기술과 구성에 대한 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재는 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로 표현될 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
발명의 설명 및 청구범위에 기재된 "상기" 또는 이와 유사한 지시어는 특별히 한정하지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 지칭할 수 있다. 또한, 실시 예에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 또한, 실시예에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 실시예들이 한정되는 것은 아니다. 실시예에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 실시예를 상세히 설명하기 위한 것으로서 청구범위에 의해 한정되지 않는 이상, 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 실시예의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 통상의 기술자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
100 드론 200 도르래 시스템
210 케이싱 211 제1케이싱
212 제2케이싱 213 잠금장치
214 로프 인출부 220 구동부
221 모터 222 제1기어
223 제2기어 224 로프드럼
225 브레이크 226 제1베이스
227 제2베이스 228 제3베이스
229 회전축 230 센서부
231 제1카메라 232 제2카메라
233 제1거리센서 240 배터리
241 배터리고정부 250 제어부
251 컨트롤러 252 통신부
253 인코더 254 제2거리센서
300 로프

Claims (17)

  1. 일단이 드론에 연결되도록 형성되는 로프; 및
    상기 로프의 타단이 권선되는 로프드럼 및 상기 로프를 권선 또는 권출되도록 상기 로프드럼을 회전시키는 모터를 포함하여 상기 드론과의 거리가 가변되는 도르래 시스템; 을 포함하고,
    상기 도르래 시스템은, 카메라 및 상기 모터 및 카메라를 제어하는 제어부를 더 포함하는 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도르래 시스템은, 상기 로프드럼의 회전을 저지하도록 동작되는 브레이크를 더 포함하는 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    적어도 2 이상의 상기 로프가 병렬로 배치되는 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도르래 시스템은, 상기 로프 각각에 연결되는 2 이상의 로프드럼 및 2 이상의 모터를 포함하여 상기 로프를 독립적으로 권선 또는 권출하는 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로프의 권출 또는 권선 길이를 각각 측정하는 인코더를 포함하는 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인코더에서 상기 로프의 권출 또는 권선 길이가 다르게 측정되는 경우, 상기 로프의 권출 또는 권선 길이가 동일해지도록 상기 모터를 제어하는 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 도르래 시스템은, 상기 모터가 설치되는 케이싱 및 상기 케이싱의 하부에 설치되어 상기 케이싱과 하부 물체와의 거리를 측정하는 제1거리센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제1거리센서의 측정값이 설정값보다 같거나 작아지는 경우 상기 모터를 정지시키는 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1거리센서는 초음파 센서인 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도르래 시스템은, 상기 모터가 설치되는 케이싱 및 상기 케이싱의 상부에 설치되어 상기 케이싱과 상기 드론과의 거리를 측정하는 제2거리센서를 더 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 제2거리센서의 측정값이 설정값보다 같거나 작아지는 경우 상기 모터를 정지시키는 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2거리센서는 스위치이며, 상기 케이싱과 상기 드론과의 거리가 상기 설정값 이하로 가까워지면 상기 스위치가 구동되는 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 드론의 제어기 또는 외부 제어기와 통신 가능한 통신부를 더 포함하는 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 카메라는 복수 개이며, 상기 카메라 중 적어도 하나는 적외선 카메라인 드론의 촬영용 도르래 시스템.
  13. 드론에 로프로 연결되고 카메라를 포함하는 도르래 시스템에 있어서,
    상기 드론과 지면 사이의 거리를 측정하는 단계;
    상기 드론과 지면 사이의 거리 내에서 상기 로프의 길이를 가변시키는 단계;
    상기 도르래 시스템과 지면 사이의 거리 또는 상기 도르래 시스템과 드론 사이의 거리에 따라 상기 로프를 정지시키는 단계;
    를 포함하는 드론의 촬영용 도르래 시스템 제어 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 도르래 시스템과 지면 사이의 거리 또는 상기 도르래 시스템과 드론 사이의 거리가 설정값 이하가 되는 경우, 로프를 정지시키며 알람 신호를 발생시키는 드론의 촬영용 도르래 시스템 제어 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 도르래 시스템과 지면 사이의 거리는 제1거리센서에 의해 측정되며, 상기 제1거리센서는 초음파 센서인 드론의 촬영용 도르래 시스템 제어 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 도르래 시스템과 드론 사이의 거리는 제2거리센서에 의해 측정되며, 상기 제2거리센서는 스위치이며, 상기 도르래 시스템과 상기 드론과의 거리가 상기 설정값 이하로 가까워지면 상기 스위치가 구동되는 드론의 촬영용 도르래 시스템 제어 방법.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 로프의 길이를 가변시키는 단계는, 두 개의 상기 로프가 병렬로 복수 개 배치되고, 상기 로프의 길이를 각각 측정하여 상기 두 로프의 길이 차이가 설정값보다 큰 경우, 상기 로프의 길이가 동일하도록 상기 로프의 길이를 가변시키는 드론의 촬영용 도르래 시스템 제어 방법.
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