KR20240122165A - 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립식 무인 이동체를 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 복수의 조각을 조립하여 본체를 구현하고, 추력 방향을 회전시키는 복수의 프로펠러 구조체를 장착하여 무선 조작이 가능하도록 구현한 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 사용자가 직접 다수의 조각부품을 조립하여 본체부를 제작하고, 본체부에 일 방향으로 추력을 발생시키는 하나 이상의 프로펠러 구조체를 갖는 제어부를 결합하는 구조의 완구를 제공함으로써, 무선 조정이 가능한 하나의 무인 이동체를 용이하게 구현할 수 있어, 아이들을 비롯하여 성인들에 대해서도 무인 비행체에 대한 호기심을 충족시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체{SELF-ASSEMBLY UNMANNED VEHICLE CAPABLE OF DRIVING AND FLYING}

본 발명은 조립식 무인 이동체에 관한 것으로, 특히 복수의 조각을 조립하여 본체를 구현하고, 추력 방향을 회전시키는 복수의 프로펠러 구조체를 장착하여 무선 조작이 가능하도록 구현한 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체에 관한 것이다.

일반적으로, 영유아 또는 유년기에 속하는 아이들은 여러가지 놀이와 다양한 사물 및 주변 환경 등을 배우며 성장하는 데, 이를 위한 놀이용 완구는 아이들의 학습 능력을 향상시키고 지능 계발에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다.

특히, 조립식 완구는 복수의 조각부품이 분할 정의된 런너로부터 각각의 부품을 오려내거나 떼어내고, 설명서에 기재된 내용에 따라 조립하여 하나의 완성품을 제작하는 놀이용 완구로서, 아이들의 창의력, 집중력 및 사고력 등을 향상시킬 수 있으며, 아이들에게 완성했을 때의 성취감을 느낄 수 있게 해줄 수 있어 아이들 인격 형성에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.

이러한 조립식 완구는, 이전에는 주로 어린이를 대상으로 한 것이었으나, 최근에는 키덜트 문화가 확산되어 성인을 대상으로 하는 보다 복잡한 제품들이 다수 출시되고 있으며, 새로운 조립식 완구에 대한 수요는 점점 더 증가하고 있는 추세이다.

그러나, 종래의 조립식 완구는 조각부품을 단순히 런너에서 오려내거나 떼어내어 조립 과정만 거치면 소정의 형상을 갖는 완성품을 만들 수 있도록 한 것에 불과하며, 이는 단순한 장남감 조립 수준에만 한정된다는 한계가 있다.

또한, 종래의 RC카 또는 드론 등과 같이 완성품에 대한 조립 이상의 조종 등의 액션을 취할 수 없으므로, 유년기를 지나가는 아이들 및 성인 수요자들의 흥미를 유발하기 어려우며, 조립과정을 완료한 이후 호기심 충족과 과학적 원리 습득 요구 또한 충족시키기 어렵다는 단점이 있다.

공개특허공보 제10-2014-141999호(공개일자: 2014.12.11.)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 조립과정에 따른 즐거움을 제공 할 뿐만 아니라, 완성품에 대하여 무선조작에 따른 완구 형태의 주행 및 비행이 가능한 무인 이동체를 제공하는데 과제가 있다.

또한, 본 발명은 다양한 계층의 수요자의 흥미를 유발시키고, 아울러 조립 과정에서 성장기 아이들을 비롯하여 성인들의 호기심을 충족시킬 수 있도록 하는데 다른 과제가 있다.

또한, 본 발명은 사용자가 조립식 자동차를 이용하여 추력 방향의 회전에 따른 주행 및 비행을 직접 제어해보도록 함으로써, 과학적 원리를 용이하게 터득할 수 있도록 하는 데 또 다른 과제가 있다.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체는, 요철형상의 모서리를 갖는 복수의 본체커버가 서로 맞물려 결합됨에 따라 하나의 무인 이동체를 형성하는 본체부 및, 상기 본체부의 상부로 결합되고, 양측면에 피칭 회전이 가능하도록 결합된 복수의 프로펠러 구조체를 포함하고, 내부에 탑재되는 회로장치를 통해 상기 복수의 프로펠러 구조체의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 무선 통신을 통해 사용자의 무선 조종기로부터 설정되는 하나 이상의 구동모드에 대응하여 상기 제1 및 제2 프로펠러 구조체를 피칭 회전시키고, 주행 또는 비행을 위한 추력을 발생시킬 수 있다.

상기 본체부는, 내부 공간에 실장되어 인가되는 외력 및 하중을 분산시키는 보강리브를 포함하고, 상기 보강리브는 다수의 홈이 형성되고, 상기 본체부의 측면에 대응하는 본체커버에 대응하도록 형성되어 상기 본체부의 내부공간에 세로방향으로 실장되는 복수의 세로부재 및, 일자형의로 형성되고, 상기 세로부재와 수직방향으로 상기 다수의 홈에 삽입되어 결합하는 다수의 가로부재를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 하부와 상기 본체부의 상부가 결합되고, 상기 복수의 프로펠러 구조체가 양측면으로 각각 결합되는 장착부 및, 상기 장착부의 후방으로 일정길이 연장되어 상기 본체부로부터 돌출되는 돌출부를 포함하는 캐빈 구조체가 형성되고, 상기 캐빈 구조체는 상기 장착부의 일측면에서 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되는 제1 축을 회전축으로 하여 장착되고, 피칭 방향에 따라 추력 방향이 전환되는 제1 프로펠러 구조체, 상기 장착부을 중심으로 타측면에서 상기 제1 프로펠러 구조체와 대향하도록 제2 방향에서 연장되는 제2 축을 회전축으로 하여 장착되고, 피칭 방향에 따라 추력 방향이 전환되는 제2 프로펠러 구조체 및, 상기 돌출부의 일 영역을 관통하여 매립되고, 상기 제1 축 및 제2 축과 수직하는 제3 축을 회전축으로 하여 추력 방향이 결정되는 제3 프로펠러 구조체를 포함할 수 있다.

상기 구동모드는, 상기 제1 및 제2 프로펠러 구조체가, 각각 발생시키는 추력 방향이 진행방향과 평행하도록 피칭 회전하는 지상주행모드, 상기 제1 및 제2 프로펠러 구조체가, 각각 발생시키는 추력 방향이 진행방향과 일정각도를 형성하도록 피칭 회전하는 비행모드 및, 상기 제1 및 제2 프로펠러 구조체가, 각긱 발생시키는 추력 방향이 각각 지면과 수직하도록 피칭 회전하는 이륙/착륙모드를 포함할 수 있다.

상기 지상주행모드 또는 비행모드 일 때, 상기 구동모드는, 상기 제1 프로펠러 구조체의 추력 방향이 진행방향과 둔각을 이루고, 상기 제2 프로펠러 구조체의 추력 방향이 진행방향과 예각을 이루도록 피칭 회전하는 제1 회전모드 및, 상기 제1 프로펠러 구조체의 추력 방향이 진행방향과 예각을 이루고, 상기 제2 프로펠러 구조체의 추력 방향이 진행방향과 둔각을 이루도록 피칭 회전하는 제2 회전모드를 더 포함할 수 있다.

상기 조립식 무인 이동체는, 상기 장착부의 전면으로 결합되어 일정길이로 연장되어 절곡된 형태로 형성되고, 끝단에 전방 휠이 축결합하는 완충로드 및, 상기 돌출부의 양측면에서 연장되고, 지면방향으로 일정각도 기울어져 형성되는 날개부를 더 포함하고, 상기 날개부는 끝단에 상기 전방 휠에 대응하는 후방 보조휠이 축결합될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 사용자가 직접 다수의 조각부품을 조립하여 본체부를 제작하고, 본체부에 일 방향으로 추력을 발생시키는 하나 이상의 프로펠러 구조체를 갖는 제어부를 결합하는 구조의 완구를 제공함으로써, 무선 조정이 가능한 하나의 무인 이동체를 용이하게 구현할 수 있어, 아이들을 비롯하여 성인들에 대해서도 무인 비행체에 대한 호기심을 충족시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 사용자가 프로펠러 구조체에서 생성되는 추력을 이해할 수 있으며, 비행체가 부양하는 과학적 원리를 용이하게 터득할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 공지의 비행체 이륙 원리인 양력과 추력을 나타낸 모식도이다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 측면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 본체부에 대한 사시도이다.
도 4는 도 3의 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 본체부에 대한 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 본체부 내부에 대한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 보강 리브에 대한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 제어부에 대한 사시도이다.
도 8 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체에 탑재되는 메인 프로펠러 구조체의 회전에 의해 발생하는 추력을 나타내는 모식도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체에 탑재되는 제3 프로펠러 구조체에 의해 발생하는 추력을 나타내는 모식도이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 날개부 및 후방 보조휠을 포함한 구조를 나타내는 측면도이다.

상기한 바와 같은 본 발명을 첨부된 도면들과 실시예들을 통해 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성 요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

또한, 이하의 설명에서 본 발명의 실시예에 따른 '주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체'를 가리키는 용어는 '조립식 무인 이동체' 또는 '무인 이동체'로 대체 표기될 수 있다.

그리고, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체를 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체는, 크게 복수의 부품조각으로 이루어지며 형성된 단차간 결합을 통해 하나의 이동체의 외관을 이루는 본체부 및, 본체부의 상부에 결합되어 사용자의 조작에 따라 주행 또는 비행을 제어하는 제어부로 구성될 수 있으며, 이하 이러한 구조의 무인 비행체가 비행하는 원리를 개략적으로 설명한다.

도 1은 공지의 비행체 이륙 원리인 양력과 추력을 나타낸 모식도이다.

도 1을 참조하면, 비행체에 적용되는 양력은 에어포일(airfoil) 형상의 날개를 갖는 비행체에 적용되는 것으로, 비행체는 이러한 양력에 의해 중력에 반하여 공중으로 부양할 수 있다(a).

전술한 에어포일은 비행체 전방 및 후방으로 볼록한 비해칭 형상의 단면을 갖는 날개를 가리킨다. 이러한 형상에 따라 비행체 날깨를 스쳐 지나가는 공기의 압력에 불균형이 발생하게 되며, 베르누이의 원리에 따라 날개 상부의 유속이 빨라지게 되어 압력이 낮아지고, 날개 하부의 압력이 상대적으로 높아지게 되어 비행체가 공중으로 상승하게 되는데 이러한 힘을 양력이라 한다.

또한, 프로펠러 구조체도 이러한 비행기 날개와 유사한 형상을 갖는 경우가 많으나, 완구용 미니드론과 같이 크기가 작은 비행체는 종종 단면이 비대칭 형상으로 설계되지 않는 경우가 있다. 이는 뉴턴의 운동 제3 법칙인 작용-반작용 법칙의 반작용력인 추력(Thrust)을 이용하는 것이다.

프로펠러 구조체를 장착한 비행체는, 회전체의 구동에 의해 발생하는 추력에 의해 중력에 반하여 공중으로 부양할 수 있다(b).

비행체에 장착된 프로펠러 구조체가 회전하면서 공기를 하부 방향으로 밀어내는 작용이 발생하면, 이는 뉴턴의 운동 제3 법칙에 따라 공기도 프로펠러 구조체를 밀어내게 되는 반작용이 발생함에 따라, 프로펠러 구조체를 위로 밀어내는 힘인 추력이 발생하여 비행체가 공중으로 상승하게 된다.

이하, 전술한 양력 및 추력에 의해 주행 뿐만 아니라 비행이 가능한 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체를 상세히 설명한다.

도 2은 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 측면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체는 복수의 조각부품으로 이루어져 조립에 의해 하나의 자동차 형태를 이루는 본체부(100) 및 그 본체부(100)의 상부로 결합되어 사용자의 조작에 따라 주행 및 비행을 제어하는 제어부(200)를 포함할 수 있다.

본체부(100)는, 외관을 이루는 본체커버(110) 및 그 본체커버(110)의 내부에 형성되어 본체부(100)에 인가되는 외력 및 하중을 분산시키는 복수의 보강리브를 포함할 수 있다.

본체부(100)의 외관을 이루는 본체커버(110)는 분리 및 결합이 가능한 복수의 조각부품으로 이루어져 있으며, 본체커버(110)의 모서리에 형성된 돌기가 맞물리는 형태로 서로 결합되거나, 본체커버(110)의 표면을 관통하여 형성되는 복수의 홈(123)에 돌기가 끼워지는 형태로 결합되어 하나의 본체부(100)를 구성할 수 있다.

그리고, 본체부(100)의 상부로는 무인 이동체의 주행 및 비행시 구동력을 제공하는 복수의 회로장치 및 구동부재가 실장되는 제어부(200)가 결합될 수 있다.

제어부(200)는 길이 방향이 본체부(100)와 평행하게 형성되어 본체부(100)의 지붕을 이루는 본체커버(110)와 결합 및 고정될 수 있다. 이러한 제어부(200)는 구동력을 제공하는 캐빈 구조체(201)를 포함하며, 캐빈 구조체는 장착부(201a) 및 돌출부(201b)로 구분될 수 있다.

장착부(201a)는 내부공간을 갖는 일자형의 구조물로서, 본체부(100)의 상부와 결합할 수 있고, 양측면으로 추력을 발생시키는 두 개의 프로펠러 구조체(210)가 결합될 수 있다. 이러한 두 개의 프로펠러 구조체(210)는 장착부(201a) 내부의 배터리, 모터 및 콘트롤러 등을 포함하는 회로장치와 전기적으로 연결되어 사용자의 무선 조종기 조작에 따른 구동모드에 대응하여 추력을 발생시켜 무인 비행체를 주행 또는 비행제어할 수 있다.

특히, 전술한 프로펠러 구조체(210)는 장착부(201a)와 피칭 회전이 가능하도록 결합됨에 따라, 무선 이동체를 단순히 전진 또는 후진 제어하는 것만이 아닌, 좌우 회전과, 이륙 및 착륙 등의 다양한 조향 제어 기능을 구현할 수 있다.

또한, 장착부(201a)에는 정면으로 연장되어 완충로드(240)가 결합되어 있고, 완충로드(240)의 끝단에는 전방 휠(250)이 연결될 수 있다. 이러한 완충로드(240)는 본체부(100)의 전면과 일정거리 이격되어 절곡되어 있으며, 탄성을 갖는 재질로 이루어져 있어, 무인 이동체의 이륙 또는 착륙시 발생할 수 있는 충격으로부터 본체부(100)를 보호하는 역할을 한다.

돌출부(201b)는 전술한 장착부(201a)의 후방에서 일정길이 연장되어 본체부(100)로부터 돌출되는 형태로 형성되고, 끝단 양측면으로 각각 날개부(260)가 형성될 수 있다.

날개부(260)는 돌출부(201b)로부터 연장되되, 지면 방향으로 일정각도 기울어져 형성됨에 따라 지면과 경사를 이루는 구조로 형성될 수 있고, 양 끝단으로 갈수로 폭이 점점 더 좁아짐에 따라 일반적인 비행체에 장착되는 날개부재와 유사한 형태일 수 있다.

또한, 날개부(260)의 끝단으로는 전술한 전방 휠(250)과 대응하는 위치에 후방 보조휠(270)이 축결합될 수 있고, 이러한 후방 보조휠(270)은 전방 휠(250)과 더불어 무인 비행체의 이륙 또는 착륙시에 발생할 수 있는 충격을 흡수하는 역할을 할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 전술한 본체부 및 제어부를 형성하는 각종 부재들의 구조에 대한 상세한 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 본체부에 대한 사시도이고, 도 4는 도 3의 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 본체부에 대한 분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 본체부 내부에 대한 사시도이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 본체커버(110)는 복수의 조각부품으로 구성될 수 있고, 각 조각부품에 형성된 홈을 비롯하여 요철(凹凸)형상의 돌기간의 끼움 결합으로 조립되어 하나의 자동차 외관을 이룰 수 있다.

또한, 본체커버(110)는 상부로 결합되는 제어부(200)를 안정적으로 지지하고, 외력에 의해 잘 분리되지 않게 접촉면이 최대가 되도록 본체부(100)의 길이 방향, 즉 x축 방향으로 평행하게 비교적 긴 형태로 형성될 수 있다.

또한, 본체부(100)에는 별도의 바퀴를 비롯하여 다양한 형태의 부재가 더 부착될 수 있고, 구조, 재질 및 형상 등은 특정한 대상으로 한정되지는 않는다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 보강 리브에 대한 분해 사시도이다.

보강리브(120)는 본체부(100)의 측면에 대응하는 면적의 판 형태로 형성되며, 복수개가 본체부(100)의 내부에 실장되는 세로부재(121) 및, 다수개가 본체커버(110)의 내부의 세로부재(121)와 수직방향으로 삽입되어 결합하는 일자형의 가로부재(122)를 포함할 수 있다.

세로부재(121)는 복수의 조각부품으로 형성될 수 있고, 각 조각부품에는 다수의 홈(123)이 형성되어 있다. 이러한 세로부재(121)는 본체부(100)의 x-z 평면으로 절단된 단면의 형태로서, 본체부(100)의 내부에 복수개가 세로로 배치됨에 따라, 본체부(100)에 상부 또는 하부에서 가해지는 외력을 분산시키고 본체부(100)를 지지할 수 있다.

가로부재(122)는 일자형의 다수의 조각부품으로 형성될 수 있으며, 가로길이가 세로길이에 비해 상대적으로 상당히 길게 형성될 수 있다. 또한, 가로부재(122)는 세로길이가 상기의 세로부재(121)의 홈(123)의 폭에 대응함에 따라 하나 복수의 세로부재(121)와 수직한 방향에서 홈(123)을 관통하는 형태로 결합되고, 이에 따라 각 세로부재(121)에 인가되는 힘을 분산시켜 세로부재(121)가 유동하지 않도록 지지할 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 제어부에 대한 사시도이다.

도 7을 참조하면, 제어부(200)는 본체부의 상부와 결합되는 부재로서, 사용자의 무선 조종에 따라 조립이 완료된 무인 이동체의 주행 또는 비행을 구현하는 것으로, 본체부의 상부와 중첩되는 장착부(201a) 및 그 장착부(201a)로부터 제1 방향으로 연장되어 본체부로부터 돌출되는 돌출부(201b)를 포함하는 케빈 구조체(201)와, 캐빈 구조체(201)의 일측면에 형성되는 제1 프로펠러 구조체(210)와, 캐빈 구조체(201)를 중심으로 제1 프로펠러 구조체(210)와 대향하여 타측면에 형성되는 제2 프로펠러 구조체(220)와, 상기 돌출부(201b)를 관통하여 내부에 형성되는 제3 프로펠러 구조체(230)와, 장착부(201a)의 전면에 연결되어 연장 형성되는 완충로드(240)와, 완충로드(240)의 타단에 회전 가능하도록 결합되는 전방 휠(250)과, 돌출부(201b)의 끝단 양측면에서 경사를 이루며 연장 형성되는 한 쌍의 날개부(260)와, 날개부(260)의 끝단에 각각 회전 가능하도록 결합되는 후방 보조휠(270)을 포함할 수 있다.

캐빈 구조체(201)는 자동차 형상의 본체부(100)의 상부에 중첩되는 장착부(201a) 및 자동차 형상의 본체부(100)의 전방에서 후방을 향하는 제1 방향으로 연장되어 본체부(100)의 후방에서 돌출되는 돌출부(201b)를 포함할 수 있다.

장착부(201a)는 무게 균형을 맞추기 위해, 본체부(100)에 탈착 가능한 벨크로를 이용하여 부착될 수 있으나, 이러한 결합 구조에 한정되지는 않는다. 특히, 장착부(201a)의 내부공간으로는 배터리, 회전구동장치, FC(Flight Controller), ESC(전자변속장치), 수신기 및 웨이트 등의 주행 및 비행을 위한 회로장치들이 배치될 수 있다.

돌출부(201b)는 본체부(100)에 직접적으로 접촉되지 않으며, 내부에 빈 공간이 형성될 수 있으나 장착부(201a)에 탑재되는 회로장치들과 전기적으로 연결되는 일부 회로장치들이 배치될 수도 있다.

제1 프로펠러 구조체(210)는 캐빈 구조체(201)의 일측면에서 제1 방향, 즉 x축에 수직한 제2 방향으로 연장되는 제1 축(a1)을 회전축으로 하여 장착될 수 있다.

이러한 제1 프로펠러 구조체(210)는 캐빈 구조체(201)상에 회전 가능하도록 장착됨에 따라, 회전익이 구동하면서 발생시키는 추력 방향이 피칭(pitching) 방향으로 전환될 수 있다.

제2 프로펠러 구조체(220)는 캐빈 구조체(201)를 중심으로 제1 프로펠러 구조체(210)와 대향하게 타측면에서 제2 방향, 즉 x축에 수직한 제2 방향으로 연장되는 제2 축(a2)을 회전축으로 하여 회전 가능하도록 장착될 수 있다.

이러한 제2 프로펠러 구조체(220) 또한 캐빈 구조체(201)상에 회전 가능하도록 장착됨에 따라, 회전익이 구동하면서 발생시키는 추력 방향이 피칭(pitching) 방향으로 전환될 수 있다.

제3 프로펠러 구조체(230)는 캐빈 구조체(201)의 후방으로 일 영역을 관통하여 고정되도록 장착될 수 있고, 회전익이 z축을 중심으로 회전함에 따라 추력 방향이 하부 또는 상부 방향을 가짐에 따라 무인 이동체를 공중에서 상승시키거나 하강시킬 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 전술한 구조의 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 구동모드를 설명한다.

도 8 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체에 탑재되는 메인 프로펠러 구조체의 회전에 의해 발생하는 추력을 나타내는 모식도이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인 이동체는 사용자의 무선 조종기 조작에 따라, 지상주행모드(M1), 이륙모드(M2) 및 비행모드(M3) 중, 어느 하나의 구동모드로 설정될 수 있고, 무선 조종기에 의해 지상주행모드(M1)가 선택된 경우, 제1 프로펠러 구조체(210) 및 제2 프로펠러 구조체(220)의 피칭 회전을 통해 추력(T1, T2)방향과 진행방향(D)이 서로 평행하도록 조정될 수 있다.

이러한 상태에서, 제1 프로펠러 구조체(210) 및 제2 프로펠러 구조체(220)의 회전익이 구동하여 추력이 발생하면 무인 이동체는 정면의 진행방향(D)으로 주행하게 된다.

이때, 제1 프로펠러 구조체(210) 및 제2 프로펠러 구조체(220)와 진행방향(D)이 이루는 각도가 일정 수준 이상으로 어긋난 경우, 무인 이동체는 원 진행방향(D)으로 주행하나 적어도 평행상태보다는 추력이 작아짐에 따라 속도도 다소 저하될 수 있다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인 이동체는 무선 조종기에 의해 이륙모드(M2)가 선택된 경우, 제1 프로펠러 구조체(210) 및 제2 프로펠러 구조체(220)의 피칭 구동을 통해 모두 추력(T1, T2)방향과 지면(G)이 서로 수직하도록 조정될 수 있다.

이에 따라, 제1 프로펠러 구조체(210) 및 제2 프로펠러 구조체(220)의 회전익이 구동하여 추력이 발생하면 무인 이동체는 수직 이륙할 수 있다.

도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인 이동체는 무선 조종기에 의해 비행모드(M3)가 선택된 경우, 제1 프로펠러 구조체(210) 및 제2 프로펠러 구조체(220)의 피칭 구동을 통해 추력(T1, T2) 방향이 상부로 비스듬하게 진행방향(D)과 엇갈리는 형태로 조정될 수 있다.

이에 따라, 제1 프로펠러 구조체(210) 및 제2 프로펠러 구조체(220)의 회전익이 구동하여 추력이 발생하면 무인 이동체는 공중에서 진행방향(D)으로 비행할 수 있다. 이때, 본 발명의 무인 이동체의 하중에 비례하여 비행방향이 다소 상방을 향하거나 하방을 향할 수 있으며, 사용자는 회전익의 구동속도 또는 프로펠러 구조체의 피칭 각도의 조절을 통해 수평선에 근접하도록 조정할 수 있다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인 이동체는 무선 조종기에 의해 지상주행모드(M1) 또는 비행모드(M3)의 구동모드로 설정될 수 있고, 이후 제1 회전모드(M1-1, M3-1), 제2 회전모드(M1-2, M3-2)가 더 설정될 수 있다.

이러한 추가 구동모드는 제1 프로펠러 구조체(210) 및 제2 프로펠러 구조체(220)가 서로 다른 방향을 향하도록 피칭 구동하는 것으로, 먼저 제1 회전모드(M1-1, M3-1)가 선택된 경우, 제1 프로펠러 구조체(210)는 진행방향(D)과 둔각을 이루도록 피칭 구동하여 추력(T1) 방향이 조정되고, 제2 프로펠러 구조체(220)는 진행방향과 예각을 이루도록 피칭 구동하여 추력(T2) 방향이 조정될 수 있다.

이에 따라, 제1 회전모드(M1-1, M3-1)에서는 제1 프로펠러 구조체(210)와 제2 프로펠러 구조체(220)가 서로 직교하는 방향으로 배치됨에 따라, 무인 이동체가 서로 다른 방향의 추력(T1, T2)에 의해 제1 회전방향(r1), 즉 좌회전으로 주행 또는 선회 비행하게 된다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인 이동체는 제2 회전모드(M1-2, M3-2)가 선택된 경우, 제1 프로펠러 구조체(210)는 진행방향(D)과 예각을 이루도록 피칭 구동하여 추력(T1) 방향이 조정되고, 제2 프로펠러 구조체(220)는 진행방향과 둔각을 이루도록 피칭 구동하여 추력(T2) 방향이 조정될 수 있다.

이에 따라, 제2 회전모드(M1-2, M3-2)에서는 제1 프로펠러 구조체(210)와 제2 프로펠러 구조체(220)가 전술한 제1 회전모드(M1-1, M3-1)와 반전된 형태의 서로 직교하는 방향으로 배치됨에 따라, 무인 이동체가 서로 다른 방향의 추력(T1, T2)에 의해 제2 회전방향(r2), 즉 우회전으로 주행 또는 선회 비행하게 된다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 제3 프로펠러 구조체 및 기타 보조 구조체를 상세히 설명한다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체에 탑재되는 제3 프로펠러 구조체에 의해 발생하는 추력을 나타내는 모식도이다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인 이동체의 제3 프로펠러 구조체(230)는, 제어부(200)에서 본체부(100)의 후방으로 연장된 돌출부(201b) 상에 일부 영역을 관통하여 매립되는 구조로 형성될 수 있고, 전술한 제1 프로펠러 구조체(210) 및 제2 프로펠러 구조체(220)와 대비하여 볼 때, 상대적으로 작은 크기로 형성될 수 있다.

또한, 제3 프로펠러 구조체(230)는 돌출부(201b)상에 매립된 구조임에 따라, 무인 이동체가 지면(G)상에 위치한 경우, 그 추력(T3) 방향이 지면(G)과 수직한 방향으로 고정되게 된다.

이러한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 무인 이동체는 이륙모드(M2) 또는 착륙모드(M4)로 구동할 수 있고, 사용자의 무선 조종기 조작에 따라 이륙모드(M2)가 선택된 경우, 제3 프로펠러 구조체(230)는 회전익의 구동시 지면(G)과 반대하는 방향으로 추력(T3)을 발생시킴에 따라 무인 이동체를 공중으로 부양시킬 수 있다.

이때, 제1 프로펠러 구조체(210) 및 제2 프로펠러 구조체(220)는 지면(G)과 수직한 방향으로 피칭 구동함에 따라, 제3 프로펠러 구조체(230)와 동일한 방향의 추력(T3)을 발생시킬 수 있고, 이에 따라 제3 프로펠러 구조체(230)가 회전익의 회전 속도를 조절하여 무인 이동체가 본체부(100)의 전단 및 후단의 균형을 맞추어 이륙하도록 보조할 수 있다.

또한, 무인 이동체의 비행 중, 사용자의 무선 조종기 조작에 따라 착륙모드(M4)가 선택된 경우, 제3 프로펠러 구조체(230)는 회전익의 구동시 지면(G) 방향으로 추력(T3)을 발생시킴에 따라 무인 이동체를 공중으로 부양시킬 수 있고, 제1 프로펠러 구조체(210) 및 제2 프로펠러 구조체(220) 또한 지면(G)과 수직한 방향으로 피칭 구동을 통해 추력(T3)에 대응하도록 구동함에 따라 무인 이동체의 본체부(100)의 전단 및 후단의 균형을 맞추어 하강 또는 착륙하도록 제어할 수 있다.

도 14는 본 발명의 실시예에 따른 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체의 날개부 및 후방 보조휠을 포함한 구조를 나타내는 측면도이다.

도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 무인 이동체는, 본체부(100)의 전방으로 연장되는 완충로드(240)를 더 포함할 수 있다. 이러한 완충로드(240)의 일단은 제어부(200)의 장착부에 결합될 수 있고, 본체부(100)의 전방으로 일정길이 연장되어 지면을 향해 절곡될 수 있다. 그리고, 완충로드(240)의 타단에는 전방 휠(250)이 결합될 수 있다.

또한, 완충로드(240)는 탄성을 갖는 금속 재질로 이루어질 수 있고, 절곡 각도는 변화될 수 있음에 따라, 타단이 지면과 충돌시 탄성력을 부여할 수 있다.

전방 휠(250)은 완충로드(240)의 타단에 축결합되어 회전할 수 있는 구조로서, 특히 완충로드(240)의 길이가 충분히 연장된 경우 무인 이동체의 착륙시에 먼저 지면에 닿도록 하여 본체부(100)에 인가될 수 있는 충격을 흡수할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 무인 이동체는, 본체부(100)의 후방으로 돌출되는 돌출부(201b)의 끝단 양측면으로 날개부(260)가 형성될 수 있다.

날개부(260)는 제어부(200)의 길이방향과 수직한 방향으로 연장되되, 지면 방향으로 기울어져 일정각도의 경사를 이루도록 형성될 수 있으며, 양 끝단으로 갈수로 폭이 점점 더 좁아지는 형태일 수 있다.

또한, 날개부(260)의 양 끝단에는 각각 전술한 전방 휠(250)을 보조하는 역할을 하는 후방 보조휠(270)이 결합될 수 있으며, 이러한 후방 보조휠(270)은 날개부(260)의 끝단과 축결합되어 회전할 수 있는 구조일 수 있다. 이에 따라, 후방 보조휠(280)은 전방 휠(250)이 더불어 착륙하는 무인 이동체의 본체부(100)에 인가될 수 있는 충격을 분산 흡수할 수 있다.

특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 전술한 전방 휠(250) 및 후방 보조휠(270)은 무인 이동체의 자세 또는 위치에 따라 동일 평면상에 위치하거나 서로 다른 평면상에 위치할 수도 있다.

예를 들어, 무인 이동체의 이륙시 날개부(260)는 공중에 부양된 상태이나 아작 완충로드(240)는 지면(G)에 접촉된 상태일 수 있고, 무인 이동체가 상승함에 따라 그 절곡 각도가 변화되어 이륙시 발생할 수 있는 충격을 흡수하여 본체부(100)를 보호하는 구조일 수 있다. 또한, 무인 이동체의 착륙시 완충로드(240)가 먼저 지면(G)에 접촉하고, 절곡 각도가 변화되면서 이륙시 발생할 수 있는 충격을 흡수하는 구조일 수 있다.

또한, 이러한 구조의 변형 예로서, 무인 이동체의 이륙시 완충로드(240)가 아닌 날개부(260)가 마지막까지 지면에 접촉되도록 구성되거나, 착륙시 날개부(260)가 먼저 지면에 접촉하도록 구성될 수도 있다.

상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서, 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.

100 : 본체부 110 : 본체커버
120 : 보강리브 121 : 세로부재
122 : 가로부재 123 : 홈
200 : 제어부 201 : 캐빈 구조체
201a : 장착부 201b : 돌출부
210 : 제1 프로펠러 구조체 220 : 제2 프로펠러 구조체
230 : 제3 프로펠러 구조체 240 : 완충로드
250 : 전방 휠 260 : 후방 휠
270 : 후방 보조휠

Claims (6)

1. 요철형상의 모서리를 갖는 복수의 본체커버가 서로 맞물려 결합됨에 따라 하나의 무인 이동체를 형성하는 본체부; 및
   상기 본체부의 상부로 결합되고, 양측면에 피칭 회전이 가능하도록 결합된 복수의 프로펠러 구조체를 포함하고, 내부에 탑재되는 회로장치를 통해 상기 복수의 프로펠러 구조체의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 제어부는,
   무선 통신을 통해 사용자의 무선 조종기로부터 설정되는 하나 이상의 구동모드에 대응하여 상기 복수의 프로펠러 구조체를 피칭 회전시키고, 주행 또는 비행을 위한 추력을 발생시키는 것인, 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 본체부는, 내부 공간에 실장되어 인가되는 외력 및 하중을 분산시키는 보강리브를 포함하고,
   상기 보강리브는,
   다수의 홈이 형성되고, 상기 본체부의 측면에 대응하는 본체커버에 대응하도록 형성되어 상기 본체부의 내부공간에 세로방향으로 실장되는 복수의 세로부재; 및
   일자형의로 형성되고, 상기 세로부재와 수직방향으로 상기 다수의 홈에 삽입되어 결합하는 다수의 가로부재
   를 포함하는 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   하부와 상기 본체부의 상부가 결합되고, 상기 복수의 프로펠러 구조체가 양측면으로 각각 결합되는 장착부 및, 상기 장착부의 후방으로 일정길이 연장되어 상기 본체부로부터 돌출되는 돌출부를 포함하는 캐빈 구조체가 형성되고,
   상기 캐빈 구조체는,
   상기 장착부의 일측면에서 제1 방향에 수직한 제2 방향으로 연장되는 제1 축을 회전축으로 하여 장착되고, 피칭 방향에 따라 추력 방향이 전환되는 제1 프로펠러 구조체;
   상기 장착부을 중심으로 타측면에서 상기 제1 프로펠러 구조체와 대향하도록 제2 방향에서 연장되는 제2 축을 회전축으로 하여 장착되고, 피칭 방향에 따라 추력 방향이 전환되는 제2 프로펠러 구조체; 및,
   상기 돌출부의 일 영역을 관통하여 매립되고, 상기 제1 축 및 제2 축과 수직하는 제3 축을 회전축으로 하여 추력 방향이 결정되는 제3 프로펠러 구조체
   를 포함하는 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 구동모드는,
   상기 제1 및 제2 프로펠러 구조체가, 각각 발생시키는 추력 방향이 진행방향과 평행하도록 피칭 회전하는 지상주행모드;
   상기 제1 및 제2 프로펠러 구조체가, 각각 발생시키는 추력 방향이 진행방향과 일정각도를 형성하도록 피칭 회전하는 비행모드; 및
   상기 제1 및 제2 프로펠러 구조체가, 각긱 발생시키는 추력 방향이 각각 지면과 수직하도록 피칭 회전하는 이륙/착륙모드
   를 포함하는 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 지상주행모드 또는 비행모드 일 때, 상기 구동모드는,
   상기 제1 프로펠러 구조체의 추력 방향이 진행방향과 둔각을 이루고, 상기 제2 프로펠러 구조체의 추력 방향이 진행방향과 예각을 이루도록 피칭 회전하는 제1 회전모드; 및
   상기 제1 프로펠러 구조체의 추력 방향이 진행방향과 예각을 이루고, 상기 제2 프로펠러 구조체의 추력 방향이 진행방향과 둔각을 이루도록 피칭 회전하는 제2 회전모드
   를 더 포함하는 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 조립식 무인 이동체는
   상기 장착부의 전면으로 결합되어 일정길이로 연장되어 절곡된 형태로 형성되고, 끝단에 전방 휠이 축결합하는 완충로드; 및
   상기 돌출부의 양측면에서 연장되고, 지면방향으로 일정각도 기울어져 형성되는 날개부를 더 포함하고,
   상기 날개부는,
   끝단에 상기 전방 휠에 대응하는 후방 보조휠이 축결합되는 것인, 주행 및 비행 가능한 조립식 무인 이동체.
   

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