WO2017018813A1 - 형상의 재구성이 가능한 드론 - Google Patents

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WO2017018813A1
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unit
shape
frame
unit module
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PCT/KR2016/008254
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장성호
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한국항공우주연구원
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    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/10—Propulsion
    • B64U50/13—Propulsion using external fans or propellers

Definitions

  • a drone capable of reconstructing a shape and more specifically, by constructing a unit module drone having a rectangular parallelepiped body capable of thrust in a hexagonal manner, the unit module can not only fly horizontally without drone rotation, but also the unit module. Since it is possible to form an assembly drone formed by the coupling between drones, a drone capable of reconstructing a shape capable of flying alone or in various shapes is disclosed.
  • a drone may be configured as a unit module drone having a shape in which neighboring surfaces of one side of the hexagonal surface may be unfolded or folded based on the one surface.
  • the following embodiments relate to a drone capable of reconstructing a shape.
  • Drones which originated in the military industry, refer to airplanes or helicopter-shaped aircraft that fly by human radio waves and are not burned by humans. Recently, the drones have been widely used for military and commercial purposes. It's going on.
  • drones with excellent sensing capability and rapid mobility using cameras and sensors are being used in various fields such as transportation, security, surveillance, and observation.
  • the drone is made in various forms to fit the purpose of use, such as fixed blades, rotary blades, composite.
  • the fixed wing is a drone that flies by using lift generated from the wing of a fixed wing, such as a general aircraft, which is presented in US Patent Publication No. 2012-0061508 (Device for Firing Weapons from an Armed Drone, March 15, 2012). , See FIG. 1.
  • the rotor blades fly using the force generated by the rotating blades, as shown in FIGS. 2A and 2B, and the composite type is a tilt-rotor drone using the principle of the fixed and rotor blades. Drones).
  • FIGS. 1 to 2a and 2b are tilted to move a part of the body when the speed is increased to move in the direction to proceed through the control of the propulsion device when the direction of the flight is changed in flight. There is a problem.
  • a general drone may perform rolling, pitching, yawing, or the like, which inclines the direction of the body toward a destination, where the cargo mounted on the body of the drone is tilted. Not only there is a risk of damage or loss, there is a problem that can not be controlled flight due to the change in the center of gravity of the drone.
  • a conventional drone has a problem in that a drone having a propellant capable of flying in accordance with the weight of the payload and the cargo to be carried is formed separately.
  • the conventional drones form various types and types of drones according to the purpose of use or the weight of the cargo to be transported, which has a problem in that there is a limit in the range of use, and there is a problem in that the efficiency of the drone is inefficient. .
  • An object according to an embodiment is to form a unit module drone having the shape of a rectangular parallelepiped consisting of a frame, formed on the hexagonal side to form a propulsion to generate a thrust in each hexagon, it is possible to move horizontally in the hexagon, due to the movement of the drone It is to provide a drone capable of reconstructing the shape that can suppress the phenomenon that the weight of the payload or the load to one side does not occur due to the rotational movement, such as rolling, pitching, yawing.
  • the thrust generating force is formed to move horizontally in six directions, not only the unit module drone can be driven alone, but also an assembly drone in which a plurality of drones are combined to provide a drone capable of reconfiguring in a hexagonal shape. It is.
  • An object according to an embodiment is to provide a drone that may be configured as a unit module drone having a shape in which neighboring surfaces of one side of the hexagonal surface can be unfolded or folded based on the one surface.
  • the thrust portion provided on the plurality of surfaces may generate thrust in the same direction to generate a stronger thrust than the conventional.
  • an object according to an embodiment is to provide a drone that may be composed of a unit module drone of the shape that the propulsion unit can be inclined with respect to the hexagonal surface. Therefore, it is to provide a drone capable of controlling the thrust direction at various angles by allowing the propulsion unit to have a rotation surface of a plurality of axes.
  • the thrust portion to generate the thrust at various angles on the six sides, it can move horizontally in the hexagon, so that the rotational movement such as rolling, pitching, yawing, etc. due to the movement of the drone does not occur, so that the weight of the payload or cargo is on one side. It is to provide a drone that can be reconfigured in shape to suppress the phenomenon.
  • a drone in which the protruding portions formed on the remaining surfaces except the coupled surface can be inclined with respect to the hexagonal plane. It is.
  • the drone capable of reconstructing a shape according to the first embodiment includes a body having a rectangular parallelepiped shape formed in a frame, a control unit formed at one side of the body to control a flight, and connected to the control unit and formed on a hexagonal plane.
  • Propulsion unit for generating a thrust in each hexagon, and formed on one side of the control unit, a power unit for supplying power to the propulsion unit through the control of the control unit, and formed on the outer surface of the body for coupling between the body
  • a unit module drone including a coupling unit and characterized in that the unit module drones can be configured as an assembly drone having a combined shape by the coupling unit.
  • the unit module drone is characterized in that it comprises a direction axis setting unit for setting the direction axis by using a ground contact sensor formed on one side of the body.
  • the unit module drone is characterized in that it comprises a body direction setting unit for setting the position direction of the body using an inertial sensor formed on the other side of the body.
  • the propulsion unit is characterized in that the propeller system.
  • propeller pitch propeller pitch (propeller pitch) of the pair of the same axis made of the same axis is characterized in that the opposite.
  • the propulsion unit is characterized in that the contra-rotating propeller (Contra-Rotating Propeller).
  • the propulsion unit also includes a thrust vector control device.
  • the unit module drone is characterized in that it further comprises a cargo connection portion connected to the cargo on one side of the frame.
  • the unit module drone may further include a photographing unit provided with a camera for photographing the body.
  • the body is characterized in that the duct (duct) shape.
  • the drone capable of reconstructing the shape according to the second embodiment includes a body having a hexahedron shape consisting of a frame, a protruding portion formed on a hexagonal surface of the body, each of which extends from the frame and generates a thrust in the hexagon, It includes a power unit for supplying power to the propulsion unit, it may be composed of a unit module drone of the shape that the neighboring surfaces of one side of the six sides can be expanded or folded based on the one surface.
  • Adjacent surfaces of one surface of the hexagonal surface may be unfolded to form the same plane as the one surface.
  • an actuator a bevel gear or a worm gear may be provided to allow neighboring surfaces of one side of the hexagonal surfaces to be unfolded or folded based on the one surface.
  • the coupling unit may further include a coupling portion formed on the outer surface of the body for coupling between the body, one side of the other surfaces except for the coupling surface of the assembly drone formed by the coupling between the body by the coupling portion Neighboring faces may be unfolded or folded based on the one face.
  • a drone capable of reconstructing a shape according to a third embodiment may include a body having a hexahedron shape configured as an outer frame, a hexagonal shape of the body, and a thrust portion generating a thrust in the hexagon and the thrust portion, It includes a power unit for supplying power to the propulsion unit, the propulsion unit may be composed of a unit module drone of a shape that can be inclined with respect to the hexagonal surface.
  • the driving shaft of the driving unit is inclined about the rotation point on the hexagonal surface, thereby changing the thrust direction.
  • the drone may further include a first rotating frame provided inside the hexagonal surface of the outer frame, the first rotating frame being rotatable with respect to the outer frame about a first rotational axis, and the propelling part may be disposed in the first rotating frame. Can be fixed.
  • the drone further includes a second rotating frame which is provided inside the first rotating frame, and can be rotated with respect to the first rotating frame about a second rotating axis, wherein the second rotating shaft is the first rotating frame.
  • the propulsion part may be perpendicular to the first rotation axis and fixed to the second rotation frame.
  • the drone may include a bearing, a motor, an actuator, a bevel gear or a worm gear so that the first and second rotation frames can rotate.
  • the drone may be provided on the outer frame, and may further include a coupling unit for coupling between a plurality of drones, and further comprising a control unit for controlling the inclination angle of the propulsion unit with respect to the hexagonal surface.
  • a coupling unit for coupling between a plurality of drones
  • a control unit for controlling the inclination angle of the propulsion unit with respect to the hexagonal surface.
  • the reconfigurable drone according to the fourth embodiment includes a body formed of a polyhedral frame, formed in the frame, a coupling portion for coupling between the bodies, and formed on the surfaces of the body, and inclined with respect to the surfaces. It includes a unit module drone including a propulsion unit capable of generating a thrust in the direction, it may be composed of an assembly drone of a plurality of unit module drone is coupled by the coupling portion.
  • the drone may further include a first rotating frame provided inside the surfaces of the polyhedron frame and capable of rotating about the polyhedron frame about a first axis of rotation, and the driving part may be fixed to the first rotating frame. have.
  • the drone further includes a second rotating frame which is provided inside the first rotating frame, and can be rotated with respect to the first rotating frame about a second rotating axis, wherein the second rotating shaft is the first rotating frame.
  • the propulsion part may be perpendicular to the first rotation axis and fixed to the second rotation frame.
  • the drone may include a bearing, a motor, an actuator, a bevel gear, or a worm gear so that the first rotating frame and the second rotating frame can rotate.
  • the drone that can be reconfigured in shape forms a body having a rectangular parallelepiped frame, and is formed on a hexagonal surface to form a propulsion part for generating a thrust in each hexagon, so that the drone can move horizontally in a hexagonal direction, rolling by drone movement,
  • a drone capable of reconstruction of a shape can move horizontally in a hexagon, rotational movements such as rolling, pitching, and yawing do not occur due to the movement of the drone, and thus there is an advantage in that it is possible to suppress an uncontrollable situation of the drone due to the rotational movement.
  • the drone capable of reconstruction of the shape can move horizontally in a hexagon, there is an advantage that the drone can accurately reach the position to be moved.
  • the drone capable of reconstruction of the shape can move horizontally in the hexagon, so that the unit module drone composed of the sole can move horizontally alone, and also as a drone in which the unit module drones are combined. By moving horizontally, the user can easily implement a drone having a desired shape in various shapes.
  • the drone that can be reconfigured in shape can configure the drone that can support the desired shape or the weight of the cargo because the configuration of the shape is free, so that the shape of the drone according to the size or purpose of the cargo to be moved There is an advantage that can be configured freely.
  • the drone that can be reconfigured in shape can be configured by combining a single unit module drone alone or combined to produce a large number of unit module drone, there is an economically efficient advantage.
  • the drone that can be reconfigured in shape is composed of unit module drones in which the neighboring surfaces of one side of the hexagonal surface can be unfolded or folded based on the one surface, and the sides are coplanar with the upper surface based on the upper surface.
  • the propulsion unit of the drone is configured in a shape that can be inclined with respect to the hexagonal surface, the thrust direction can be controlled at various angles so that the propulsion unit has a rotation surface of a plurality of axes.
  • a propulsion unit for generating the thrust at various angles on the six sides it can be moved horizontally in the hexagon, so that the rotational movement such as rolling, pitching, yawing, etc. due to the movement of the drone does not occur, so that the weight of the payload or cargo is on one side.
  • the phenomenon of distraction can be suppressed.
  • the propelling portions formed on the remaining surfaces except the coupled surface are inclined with respect to the hexagonal surface, such that the driving portions are rotated surfaces of the plurality of axes. Thrust direction can be controlled at various angles to have a.
  • Figures 2a and 2b shows the rotational motion of a conventional general drone.
  • FIG 3 illustrates a unit module drone of a drone capable of reconfiguring a shape according to the first embodiment.
  • FIG. 4 illustrates a unit module drone of a drone capable of reconfiguring a shape according to the first embodiment.
  • FIG 5 shows an assembly drone of a drone capable of reconfiguring a shape according to the first embodiment.
  • FIG. 6 illustrates an embodiment for implementing a driving unit of a drone capable of reconfiguring a shape according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is yet another view showing an embodiment for implementing the propulsion unit of the drone capable of reconstructing the shape according to the first embodiment.
  • FIG. 8 illustrates a cargo connection of a unit module drone of a drone capable of reconfiguring a shape according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is another view illustrating an assembly drone of a drone capable of reconfiguring a shape according to the first embodiment.
  • FIG. 10 illustrates a shape embodiment of a drone capable of reconfiguring a shape according to the first embodiment.
  • FIG. 11 illustrates an example of a unit module drone in which neighboring surfaces may be unfolded or folded based on one surface of a drone capable of reconfiguring a shape according to the second embodiment.
  • FIG. 12 illustrates a state in which neighboring surfaces are unfolded based on one surface of a drone capable of reconstructing a shape according to the second embodiment.
  • FIG. 13 illustrates a state in which neighboring surfaces form the same plane as the one surface based on one surface of the drone capable of reconstructing the shape according to the second embodiment.
  • FIG. 14 shows a range in which neighboring surfaces can be unfolded or folded based on one surface of a drone capable of reconstructing a shape according to the second embodiment.
  • FIG. 15 illustrates an embodiment for implementing a side folding method of a drone capable of reconfiguring a shape according to a second embodiment.
  • FIG. 16 illustrates an embodiment in which neighboring surfaces may be unfolded or folded based on one surface of an assembly drone of the drone capable of reconfiguring a shape according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a view illustrating another embodiment in which neighboring surfaces may be unfolded or folded based on one surface of an assembly drone of a drone capable of reconfiguring a shape according to a second embodiment.
  • FIG. 18 illustrates a first rotation frame and a first rotation axis of a unit module drone of a drone capable of reconfiguring a shape according to a third embodiment.
  • FIG 19 illustrates a shape in which the driving unit of the unit module drone of the drone capable of reconfiguring the shape according to the third embodiment is inclined with respect to the hexagonal surface.
  • FIG. 20 illustrates a second rotation frame and a second rotation axis of the unit module drone of the drone capable of reconstructing the shape according to the third embodiment.
  • FIG. 21 is a view illustrating a shape inclined with respect to a surface in which a propulsion unit is deployed in a state in which neighboring surfaces of one surface of a unit module drone of a drone capable of reconstructing a shape according to a third embodiment are unfolded based on the one surface; FIG. .
  • FIG. 22 shows a unit module drone of a drone capable of reconstructing a shape according to a third embodiment including a coupling portion.
  • Figure 23 shows an assembly drone shaped drone in which the propulsion portion can generate thrust in a direction inclined with respect to the faces.
  • FIG. 1 is a view showing a conventional general drone
  • Figures 2a and 2b is a view showing a rotational motion of the conventional general drone
  • Figure 3 is a unit module drone of the drone capable of reconstructing the shape according to the first embodiment
  • 4 is another view illustrating a unit module drone of a drone capable of reconfiguring a shape according to a first embodiment
  • FIG. 5 illustrates an assembly drone of a drone capable of reconfiguring a shape according to a first embodiment.
  • FIG. 6 is a view showing an embodiment for implementing the propulsion unit of the drone capable of reconstruction of the shape according to the first embodiment
  • Figure 7 is a propulsion part of the drone capable of reconstruction of the shape according to the first embodiment
  • 8 is a view showing a cargo connection of the unit module drone of the drone capable of reconfiguring the shape according to the first embodiment
  • Figure 9 is a first seal Reconstruction of the shape corresponding to the example shown the assembly of the drones can drone is a view
  • Figure 10 is a view of the shape embodiment of the drone, reconstruction of the shape according to the first embodiment as possible.
  • the drone capable of reconfiguring the shape according to the first embodiment is an assembly drone formed by combining the unit module drone 100 and the unit module drone 100 that can be independently fly. 1000 can be configured.
  • the unit module drone 100 includes a configuration necessary for the flight to be able to fly alone, as shown in Figure 5, the unit module drone 100
  • the unit module drones 100 may be combined to a desired shape to form an assembly drone 1000, and thus may be used in various configurations depending on the purpose and location.
  • the unit module drone 100 includes a body 110, a control unit 120, a propulsion unit 130, and a power unit 140, and the body 110 has a rectangular parallelepiped shape formed of a frame.
  • the unit module drones 100 are combined to form the assembly drone 1000.
  • the controller 120 is configured as a control device such as a computer, is formed on one side inside the body (110).
  • the control unit 120 controls the flight of the drone or manages the algorithm, and is preferably formed in the center of the body 110, but may be formed in the side surface of the frame.
  • the driving unit 130 is connected to the control unit 120 is formed, it is formed in a hexagonal surface.
  • the propulsion unit 130 generates the thrust in the hexagonal formed to perform the operation (flying, landing / landing) of the unit module drone 100. do.
  • the unit module drone 100 of the drone capable of reconstructing the shape according to the first embodiment, unlike the conventional general drone having a propulsion device for generating a thrust only about one side or both sides all the thrust in the six directions
  • the generating unit 130 By including the generating unit 130, it is possible to move horizontally anywhere in the six-side so that the payload mounted or mounted on the unit module drone 100 is inclined in the direction to proceed or the center of gravity is not driven to one side There is this.
  • the propulsion unit 130 is a propeller method using a thrust generated by the rotation of the propeller widely used in the drone is recommended, but in addition to the propeller method, various propulsion units 130, such as a jet engine, are possible. It is not limited to a propeller system.
  • the power unit 140 is formed on one side of the control unit 120, and is formed between the control unit 120 and the propulsion unit 130 to power the control unit 130 by the control of the control unit 120. To supply.
  • the coupling part 150 is to form an assembly drone 1000 by assembling the desired shape through the coupling between the unit modules, the coupling part 150 is the body (for tight coupling between the assemblies ( 110) It is recommended that it be formed on the outer side, in particular on the outer side of the frame.
  • the assembly drone 1000 may have various types of coupling such that the unit module drones are attached by magnets and coupled by bolts.
  • the coupling unit 150 may be attached. May be formed of a magnet, and
  • the bolt In order to be coupled by the bolt, it may be formed of a hollow or pre-prepared bolt for screwing the bolt and the nut, and various embodiments are possible without being limited to the type of the coupling part 150 for coupling the unit modules.
  • the unit module drone (100) is not determined separately in the front, rear, left and right directions like a general vehicle, and can move in a hexagonal direction, so that the unit module drone (100) must be set based on the direction of the direction and the direction of the unit module drone (100) to safely and accurately fly. Therefore, the unit module drone 100 according to the first embodiment may include a direction axis setting unit 160 and a body direction setting unit 170.
  • the direction axis setting unit 160 uses a ground contact sensor formed on one side of the body 110, and one or more ground contact sensors are provided on the body 110.
  • the direction module (xyz axis) is newly set by the ground contact sensor touching the ground, and the unit module drone 100 or the assembly drone (by the control unit 120 based on the newly set direction axis) is controlled. 1000) to fly.
  • the unit module drone 100 of the drone capable of reconstructing the shape according to the first embodiment has no reference to movement and can be moved horizontally anywhere in the hexagon as described above, so that the direction axis is determined in advance to fly based on this.
  • the operator or control unit 120 has the advantage of allowing easy flight control for the drone have.
  • the body direction setting unit 170 sets the position direction of the body 110 using an inertial sensor formed on the other side of the body 110.
  • the unit module drone 100 according to the first embodiment since the unit module drone 100 according to the first embodiment is not established in the up, down, front and rear directions, the information obtained from the inertial sensor and the direction axis information obtained from the direction axis setting unit 160 are used.
  • the controller 120 sets the position direction of the unit module drone 100.
  • the inertial sensor of the body direction setting unit 170 may be a composite sensor in which three axes (xyz axis) are combined together, and the inertial sensor position can be removed by inserting the sensor on one axis and inserting the sensor into a six-dimensional frame. Is not limited.
  • the unit module drone 100 of the drone capable of reconfiguring the shape according to the first embodiment may further include a photographing unit 180 having a camera for photographing on the other side of the body 110.
  • the photographing unit 180 serves to help the controller to easily control the drone, and may also perform photographing for map information and information observation.
  • the monitoring and reconnaissance mission can be performed, and since the photographing unit 180 can be provided in one to six body bodies according to the purpose, the number of the photographing unit 180 is not limited. .
  • the drone capable of reconstructing the shape according to the first embodiment, as described above, it is recommended that the propeller method of generating a thrust by the rotation of the propeller.
  • the driving unit 130 of the drone capable of reconfiguring the shape according to the first embodiment uses the above three embodiments. You can solve the problem.
  • the propulsion unit 130 may offset the torque by turning the pair of the propulsion units 130 having the same axis to each other.
  • the thrust direction and the amount of thrust may be controlled, and at this time, a variable pitch propeller may be used, but is not limited thereto.
  • the propelling unit 130 may be formed of a double reversing propeller (coaxial reversing propeller).
  • the double inverted propellers are divided into inner and outer parts and refer to two propellers arranged side by side before and after each shaft end.
  • the driving unit 130 may include a thrust vector control device 131.
  • a thrust vane or the like may be used for the thrust direction control device 131, which is a method of controlling the thrust by changing the nozzle shock wave by changing the direction of the thrust to generate a pitching moment, and thrust by a rotating nozzle. There is a control method and a method of controlling the thrust direction by placing the deflecting plate in the nozzle.
  • the unit module drone 100 of the drone capable of reconfiguring a shape according to the first embodiment may further include a cargo connection unit 190 connected to the cargo on one side of the frame.
  • Cargo connection portion 190 is possible in various embodiments, such as a clasp, lifting type, if the device can be fixed and transported with the cargo is not limited to the type of cargo connection 190.
  • FIG 9 is a view showing that the assembly drone 1000, the unit module drone 100 is coupled to each other to transport the cargo connected to the cargo connection portion 190.
  • the drone capable of reconstructing the shape according to the first embodiment is, for example, if the unit module drone 100 has a thrust capable of transporting a weight of 1 kg, as shown in FIG. 100 can be reconfigured to the combined assembly drone 1000, it can carry a weight of 1kg * n has the advantage that can be transported in various combinations according to the weight of the cargo to be transported.
  • the body 110 of the unit module drone 100 may not be formed of a frame but may have a duct shape.
  • a duct is an air passage formed in a square or a circle with a metal plate for moving a fluid, and the duct not only allows the component to be inserted (mounted) inside the body 110 due to the uniformly formed metal plate, but also aerodynamically. There is an advantage to improve the efficiency.
  • FIG. 11 illustrates an embodiment of a unit module drone in which neighboring surfaces may be unfolded or folded based on one surface of a drone capable of reconfiguring a shape according to a second embodiment
  • FIG. 12 illustrates a shape according to a second embodiment. Neighboring surfaces are shown on the basis of one side of the drone that can be reconfigured, and FIG. 13 is the same as the one side of the drone that can be reconfigured according to the second embodiment.
  • 14 shows a state in which a plane is formed, and FIG. 14 shows a range in which neighboring surfaces can be unfolded or folded based on one surface of a drone capable of reconstructing a shape according to the second embodiment, and FIG. 15 is a second embodiment.
  • FIG. 11 illustrates an embodiment of a unit module drone in which neighboring surfaces may be unfolded or folded based on one surface of a drone capable of reconfiguring a shape according to a second embodiment
  • FIG. 12 illustrates a shape according to a second embodiment. Neighboring surfaces are shown on the basis
  • FIG. 16 illustrates an embodiment for implementing a side folding method of a drone having a reconfigurable shape according to FIG. 16, and FIG. 16 illustrates one side of an assembly drone of a drone having a reconfigurable shape according to the second embodiment. As shown in FIG. 17, neighboring surfaces may be unfolded or folded based on one side of an assembly drone of a drone capable of reconfiguring a shape according to a second embodiment. Another figure showing an embodiment.
  • a drone capable of reconstruction according to the second embodiment is formed on a body 210 having a hexahedron shape composed of a frame and a hexagonal surface 240 of the body 210, respectively, and thrust in a hexagonal manner. It includes a driving unit for generating a 220 and extending from the frame is fixed, the power unit 230 for supplying power to the driving unit 220, the neighboring surface of one side of the hexagonal surface 240 These may be composed of a unit module drone 200 of the shape that can be unfolded or folded based on the one surface.
  • Adjacent surfaces of one surface of the hexagonal surface 240 may be unfolded based on the one surface as shown by the arrow A in FIG. 11. That is, with the axis of the frame forming one surface to be the reference, the surfaces neighboring the one surface to be the reference can be unfolded and folded.
  • the thrust portion 220 of the five sides can generate a thrust corresponding to five times than the conventional by generating a thrust in the same direction.
  • the flight control algorithm used in the existing quadcopter can be used, and high speed operation is possible.
  • the present invention is not limited thereto, and in addition to the five surfaces, the other one surface may be unfolded based on one shaving surface to form the same plane. In addition, energy can also be saved by folding back the unnecessary surface while flying in the hexagonal surface 240.
  • the side foldable part 250 may be fixed at a desired angle to maintain an unfolded or folded state. That is, as described above, the neighboring surfaces of one side of the hexagonal surface 240 may be unfolded to form the same plane as the one surface, and may be obliquely or perpendicular to the reference surface as necessary. It may be expanded or folded.
  • the drone may include a side foldable portion 250 that allows neighboring surfaces of one side of the hexagonal surface 240 to be unfolded or folded based on the one surface.
  • An actuator, a bevel gear, a worm gear, or the like may be used for the side foldable part 250.
  • the present invention is not limited thereto, and any method of spreading the sides of the wings may be used.
  • the drone may further include a coupling portion (not shown) formed on the outer surface of the body 210 for coupling between the body 210, the unit module drone by the coupling portion Assembly drone 2000 may be formed by coupling between the body 210 of the (200).
  • Neighboring surfaces of one side of the remaining surfaces except for the coupled surface of the assembly drone 2000 may be unfolded or folded based on the one surface. At this time, the surface connected by the coupling between the unit module drone 200 is possible to be folded.
  • the thrust of the eight sides when the side surfaces are unfolded to form the same plane with respect to the upper surfaces, the thrust of the eight sides generates thrust in the same direction and is four times higher than the conventional one. Thrust can be generated. As a result, more stable attitude control is possible, and even with a relatively heavy load, it is possible to fly.
  • the present invention is not limited thereto, and a larger number of unit module drones 200 may be connected as necessary. Also, a larger number of faces can be unfolded to form the same plane, thereby generating more powerful thrust in the same direction.
  • FIG. 18 illustrates a first rotating frame and a first rotation axis of a unit module drone of a drone capable of reconfiguring shapes according to a third embodiment
  • FIG. 19 illustrates a unit module drone of a drone capable of reconfiguring shapes according to a third embodiment
  • the propelling portion of the inclined shape is inclined with respect to the hexagon
  • FIG. 20 illustrates a second rotation frame and a second rotation axis of a unit module drone of a drone capable of reconfiguring shapes according to a third embodiment
  • FIG. 21 illustrates a unit module drone of a drone reconfigurable according to a third embodiment.
  • the neighboring surfaces of one side of the hexagonal surface thereof are inclined with respect to the extended surface of the propulsion unit in the unfolded state with respect to the one surface.
  • FIG. 22 illustrates a unit module drone of a drone capable of reconfiguring a shape according to a third exemplary embodiment including a coupling part
  • FIG. 23 illustrates an assembly drone-shaped drone in which a propulsion unit generates thrust in an inclined direction with respect to surfaces. .
  • the drone according to the third embodiment the body having a hexahedral shape consisting of the outer frame 310, formed on the hexagonal surface of the body, the driving unit 320 and the propulsion unit for generating a thrust in the hexagon It is connected to the 320, and includes a power unit 330 for supplying power to the propulsion unit, the propulsion unit 320 may be composed of a unit module drone 300 of the shape that can be inclined with respect to the six sides.
  • the unit module drone 300 largely includes an outer frame 310, a driving unit 320, and a power unit 330, and a body has a shape of a hexahedron formed of an outer frame.
  • the outer frame 310 may be formed in a cube shape among the cube.
  • the present invention is not limited thereto and may be formed in an arbitrary shape such as a triangular pyramid shape and an octahedral shape as necessary.
  • the propelling part 320 is formed on the hexagonal surface of the body. That is, it may be formed in six in the vertical direction, the left and right, front and rear direction, and the driving unit 320 generates the thrust in the formed hexagon to perform the operation (flying, landing / landing) of the unit module drone 300. .
  • the unit module drone 300 of the drone according to the third embodiment includes a propulsion unit 320 for generating thrust in all directions, the unit module drone 300 can be horizontally moved anywhere in the hexagon, and thus mounted in the unit module drone 300.
  • the mounted payload or the bound cargo is inclined in the direction to proceed or the center of gravity does not come to one side.
  • the propulsion unit 320 is recommended a propeller method using the thrust generated by the rotation of the propeller widely used in the drone, but in addition to the propeller method, various propulsion unit 320 such as a jet engine is possible, It is not limited to a propeller system.
  • the driving unit 320 may be configured in a shape that can be inclined with respect to the hexagonal surface.
  • Each of the driving units 320 formed on the hexagonal surface may be inclined with respect to the hexagonal surface by being able to rotate with respect to the hexagonal surface, respectively.
  • the propulsion unit 320 may have a rotation surface of a plurality of axes so that the thrust direction may be controlled at various angles.
  • the propulsion unit 320 for generating the thrust at various angles on the hexagonal surface, it is possible to move horizontally in the hexagon, so that the rotational movement of rolling, pitching, yawing, etc. due to the movement of the unit module drone 300 does not occur.
  • the phenomenon that the weight of the payload or cargo is leaned to one side can be suppressed.
  • the power unit 330 is connected to the propulsion unit 320 and supplies power to supply power to the propulsion unit 320.
  • the power unit 330 may be rotated together with the driving unit 320 when the driving unit 320 is inclined with respect to the hexagonal surface by rotating.
  • the unit module drone 300 may include a first rotation frame 340.
  • the first rotating frame 340 may be provided inside the hexagonal surface of the outer frame 310, and may be rotated with respect to the outer frame 310 about the first rotating shaft 350.
  • the driving unit 320 is fixed to the first rotation frame 340, when the first rotation frame 340 is rotated about the outer frame 310 about the first rotation axis 350, It may be rotated together with the first rotating frame 340.
  • the pushing unit 320 rotates about the y-axis together with the first rotation frame 340. This can be tilted with respect to the yz plane.
  • the first rotation shaft 350 is not limited to be set in the y-axis direction as shown in Figure 1, it may be set in several directions. That is, it may be set in the z-axis direction, or may be set in the diagonal direction of the yz plane.
  • the driving unit 320 may be inclined with respect to the yz plane by rotating about the z axis together with the first rotation frame 340.
  • the propulsion part 320 formed on the hexagonal surface is inclined with respect to the hexagonal surface by rotating about the x-axis, the y-axis, the z-axis, or other axes as necessary along with the first rotation frame 340. Can lose.
  • the structure inclined with respect to the hexagonal surface of the propulsion part 320 is not limited to the structure mentioned above. That is, the drive shaft of the propulsion unit 320 is inclined around the rotation point on the hexagonal surface, any structure that can change the thrust direction of the propulsion unit 320 is possible.
  • the driving unit 320 formed on the left and right sides of the driving unit 320 formed on the hexagonal surface may be inclined with respect to the side by rotating the first rotation frame 340. Therefore, the driving unit 320 may be inclined about the first rotation shaft 350.
  • the propulsion unit 320 formed on the left and right sides are inclined vertically with respect to the left and right sides so as to face the same direction as the driving unit 320 formed on the upper surface of the unit module drone 300, three driving units 320 are provided.
  • the flight control algorithm used in the existing quadcopter can be used, and high speed operation is possible.
  • the present invention is not limited thereto, and in addition to the pushing parts 320 formed at the left and right sides thereof, the remaining pushing parts 320 may also be tilted. If the driving unit 320 formed on the upper surface maintains a state parallel to the upper surface, and all four driving units 320 formed on the side are inclined to form an angle of 90 ° on the side, five driving units ( 320) All may generate thrust in the same direction. Therefore, it can generate a thrust corresponding to five times than conventional.
  • the propulsion unit 320 in an unnecessary direction while flying is inclined again, thereby saving energy.
  • the unit module drone 300 may include a second rotation frame 360.
  • the second rotating frame 360 may be provided inside the first rotating frame 340 and may be rotated with respect to the first rotating frame 340 about the second rotating shaft 370.
  • the second rotating shaft 370 may be perpendicular to the first rotating shaft 350 described above, and the driving unit 320 may be fixed to the second rotating frame 360.
  • the first rotation frame 340 is rotatable with respect to the outer frame 310, and at the same time the second rotation frame 360 in the direction perpendicular to the rotation direction of the first rotation frame 340 It is rotatable with respect to one rotating frame 340.
  • the propulsion unit 320 fixed to the second rotating frame 360 is rotated about two axes, thereby simultaneously rotating in two directions with respect to the hexagonal plane.
  • the present invention is not limited thereto, and the second rotation shaft 370 may be formed to have an arbitrary angle with the first rotation shaft 350.
  • any number of rotating frames and rotating shafts may be additionally installed inside the second rotating frame 360.
  • the driving unit 320 can be rotated simultaneously in a plurality of directions with respect to the hexagonal surface.
  • neighboring surfaces of one surface of the hexagonal surface may be shaped to be unfolded or folded based on the one surface.
  • the frame forming one surface to be the reference as an axis, the surfaces neighboring the one surface to be the reference can be unfolded and folded.
  • the unit module drone 300 during the hexagonal plane when flying Five faces may form the same plane.
  • the side may be unfolded and folded without limiting the angle.
  • the side folds may be fixed at a desired angle to maintain an unfolded or folded state. That is, as described above, not only the neighboring surfaces of one side of the hexagonal surface can be unfolded to form the same plane as the one surface, but also unfolded or folded so as to be oblique or perpendicular to the reference surface as necessary. Can also be lost.
  • the driving unit 320 may be inclined with respect to the unfolded surface.
  • the propulsion unit 320 for generating the thrust at various angles, the rotational movement such as rolling, pitching, yawing due to the movement of the drone does not occur, thereby suppressing the phenomenon that the weight of the payload or cargo is oriented to one side. Can be.
  • the flight control algorithm used in the existing quadcopter can be used, and high speed operation is possible.
  • the present invention is not limited thereto, and the hexagonal surfaces may be unfolded or folded at an arbitrary angle, and the direction of the driving unit 320 formed on the hexagonal surface may be inclined in an arbitrary direction with respect to the hexagonal surface. In addition, it is also possible to save energy by folding back the unnecessary side while flying in the six sides.
  • the unit module drone 300 may include a bearing, a motor, an actuator, a bevel gear, or a worm gear so that the first rotating frame 340 and the second rotating frame 360 may rotate.
  • the present invention is not limited thereto, and any method capable of rotating the frame may be used.
  • the unit module drone 300 may further include a controller (not shown) for controlling the inclination angle of the propulsion unit 320 with respect to the hexagonal surface.
  • the control unit is characterized in that composed of a control device such as a computer, is formed on one side inside the body.
  • the controller controls the flight of the drone or manages the algorithm, and is preferably formed in the center of the body, but may also be formed on the inner side of the outer frame 310.
  • the unit module drone 300 of the drone according to the third embodiment is configured in a shape such that the propulsion unit 320 can be inclined with respect to the hexagonal surface of the unit module drone 300, and by the control unit the propulsion unit ( The thrust direction can be controlled at various angles so that the 320 has a plurality of axes of rotation.
  • the unit module drone 300 may be provided in the outer frame 310 and further include a coupling part 380 for coupling between the plurality of drones 300.
  • the coupling part 380 is to be assembled into a desired shape through the coupling between the unit module drones 300 to form an assembly drone 3000, the coupling part 380 between the unit module drone 300 It is recommended to be formed in the outer frame 310 for tight coupling.
  • the coupling part 380 may have various coupling types such as attachment by a magnet and coupling by a bolt.
  • the coupling part 380 may be formed of a magnet, and the coupling part 380 may be formed of a hollow or previously provided bolt for screwing the bolt and the nut to be coupled by the bolt.
  • Various embodiments are possible without being limited to the kind).
  • the drone according to the fourth embodiment may include a body formed of a polyhedral frame, a coupling portion formed on the frame and coupled to the bodies, and a thrust formed on the surfaces of the body and inclined with respect to the surfaces. It includes a unit module drone including a propulsion unit, it may be composed of an assembly drone 3000 made of a combination of the plurality of unit module drone by the coupling portion.
  • the unit module drone 300 may be a drone having a hexahedron shape described above.
  • the unit module drone 300 may further include a coupling part 380 formed on the outer surface of the body for coupling between the bodies, and coupled between the bodies of the unit module drone 300 by the coupling part 380.
  • Assembly drone 3000 may be formed.
  • the propelling part 320 formed on the remaining surfaces except for the coupled surface of the assembly drone 3000 may be inclined with respect to the remaining surfaces to generate thrust in an arbitrary direction.
  • the driving parts 320 formed on the side surfaces may form the same direction as the driving parts 320 formed on the upper surfaces thereof.
  • eight propulsion units generate thrust in the same direction, which can generate four times the thrust. As a result, more stable attitude control is possible, and even with a relatively heavy load, it is possible to fly.
  • the present invention is not limited thereto, and a larger number of unit module drones 300 may be connected as necessary.
  • a larger number of propulsion units 320 can be inclined with respect to the faces, respectively, to generate thrust in the same direction, thereby generating more powerful thrust in the same direction.
  • the unit module drone has been described as an example of the above-described hexahedral drone 300, but it is obvious that the unit module drone may be formed of various forms of polyhedrons such as triangular pyramids and octahedrons as needed. .
  • the unit module drone can not be performed as one, or when used for other purposes by combining the unit module drone in a desired shape to form an assembly drone 3000, it can be used in various configurations according to the purpose and location.
  • the assembly drone 3000 may transport cargo connected to a cargo connection (not shown).
  • Cargo connection is possible in various embodiments, such as a clasp, lifting type, if the device can be fixed and transported with the cargo is not limited to the type of cargo connection.
  • n unit module drone 300 is reconfigurable to the combined assembly drone 3000, thereby carrying a weight of 1kg * n Because it can be, there is an advantage that can be transported in various combinations according to the weight of the cargo to be transported.

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Abstract

제1 실시예는 형상의 재구성이 가능한 드론에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 육방으로 추력을 가할 수 있는 직육면체 형상의 몸체를 가지는 단위모듈드론을 구성함으로써, 드론의 회전운동 없이 수평으로 비행이 가능할 뿐만 아니라, 상기 단위모듈드론간의 결합으로 형성되는 조립체드론을 형성할 수 있으므로, 단독 비행 또는 다양한 형상으로 비행 가능한 형상의 재구성이 가능한 드론에 관한 것이다.

Description

형상의 재구성이 가능한 드론
형상의 재구성이 가능한 드론이 개시되며, 더욱 상세하게는 육방으로 추력을 가할 수 있는 직육면체 형상의 몸체를 가지는 단위모듈드론을 구성함으로써, 드론의 회전운동 없이 수평으로 비행이 가능할 뿐만 아니라, 상기 단위모듈드론간의 결합으로 형성되는 조립체드론을 형성할 수 있으므로, 단독 비행 또는 다양한 형상으로 비행 가능한 형상의 재구성이 가능한 드론이 개시된다.
또한, 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있는 형상의 단위모듈드론으로 구성될 수 있는 드론이 개시된다.
아래의 실시예들은 형상의 재구성이 가능한 드론에 관한 것이다.
군수산업에서 시작된 드론(drone)은 사람이 타지 않고 무선전파의 유도에 의해서 비행하는 비행기나 헬리콥터 모양의 비행체를 말하며, 최근에는 상기 드론을 이용하여 군사적, 상업적으로 널리 이용되고 있으며 이에 대한 연구 또한 활발히 진행되고 있다.
특히, 카메라와 센서 등을 이용하여 탁월한 감지능력과 신속한 이동성을 갖춘 드론은 운송, 보안, 감시, 관측 등 여러 분야에서 활용되고 있는 추세이다.
상기의 예로 미국의 쇼핑몰 업체에서는 드론을 이용하여 물류 배송 시스템 구축을 계획하고 있으며, 이에 대한 홍보가 이루어지고 있다.
상기 드론은 고정익, 회전익, 복합형 등 사용목적에 맞게 다양한 형태로 이루어진다.
상기 고정익은 일반 항공기와 같이 고정익 날개에서 발생하는 양력을 이용하여 비행을 하는 드론으로서, 이는 미국 공개특허공보 제2012-0061508호(Device for Firing Weapons from an Armed Drone, 2012.03.15.)에 제시되었으며, 도 1에 참조 하였다.
상기 회전익은 도2a 및 도2b에 도시된 바와 같이, 회전하는 날개에서 발생하는 힘을 이용하여 비행하며, 상기 복합형은 상기 고정익과 회전익의 원리를 이용하는 틸트-로터형(tilt-rotor) 무인기(드론) 등을 말한다.
그러나 도 1 내지 도2a 및 도2b에 도시된 드론 및 일반적인 드론은 비행 중에 있을 방향의 변경 시, 추진장치의 제어를 통해 진행하고자 하는 방향으로 이동하기 위해 속도를 높이는 경우에는 몸체 일부를 기울여 이동하는 문제점이 있다.
즉, 일반적인 드론은 목적지를 향해 몸체의 방향을 기울이는 롤링(rolling), 피칭(pitching, 종횡동요운동), 요잉(yawing) 등의 운동을 하게 되는데, 이는 상기 드론의 몸체에 탑재된 화물이 기울어져 파손 또는 분실될 우려가 있을 뿐만 아니라, 상기 드론의 무게중심의 변화로 인한 비행제어불가상황이 닥칠 수 있는 문제점이 있다.
아울러, 종래의 드론은 탑재되는 탑재물 및 운반하고자 하는 화물의 무게에 따라 그 무게를 감당하여 비행할 수 있는 추진체가 형성된 드론을 따로 형성해야 하는 문제점이 있다.
즉, 종래의 드론은 사용목적 또는 운반하고자 하는 화물의 무게에 따라 다양한 종류 및 형태의 드론을 형성하게 되는데, 이는 사용범위에 한계가 있는 문제점이 있어 드론의 활용측면에 있어 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.
일 실시예에 따른 목적은 프레임으로 구성된 직육면체의 형상을 가지는 단위모듈드론을 형성하되, 육방면에 형성되어 각각 육방으로 추력을 발생시키는 추진부를 형성함으로써, 육방으로 수평 이동할 수 있으므로 드론의 이동에 의한 롤링, 피칭, 요잉 등의 회전운동이 발생하지 않아 탑재물 또는 화물의 무게가 한쪽으로 쏠리는 현상을 억제할 수 있는 형상의 재구성이 가능한 드론을 제공하는 것이다.
추력을 발생시키는 추진부를 형성하여 육방으로 수평 이동할 수 있으므로, 상기 단위모듈드론이 단독으로 운행 가능할 뿐만 아니라, 상기 드론들이 다수 결합된 조립체드론으로도 육방으로 수평이동 가능한 형상의 재구성이 가능한 드론을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 목적은, 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있는 형상의 단위모듈드론으로 구성될 수 있는 드론을 제공하기 위한 것이다.
따라서, 상 측면을 기준으로 측면들이 상 측면과 동일 평면을 형성하도록 펼쳐진 경우 복수의 면에 구비된 추진부가 동일한 방향으로 추력을 발생시켜 기존보다 강력한 추력을 발생시킬 수 있다. 이로써, 보다 안정적인 자세 제어가 가능하고, 기존에 비해 상대적으로 무거운 짐을 탑재하고도 비행이 가능한 드론을 제공하기 위함이다.
또한, 일 실시예에 따른 목적은, 추진부가 육방면에 대하여 기울어 질 수 있는 형상의 단위모듈드론으로 구성될 수 있는 드론을 제공하기 위한 것이다. 따라서, 상기 추진부가 복수의 축의 회전면을 갖도록 하여 다양한 각도로 추력 방향 제어가 가능한 드론을 제공하는 것이다.
즉, 육방면에 다양한 각도로 추력을 발생시키는 추진부를 형성함으로써, 육방으로 수평 이동할 수 있으므로 드론의 이동에 의한 롤링, 피칭, 요잉 등의 회전운동이 발생하지 않아 탑재물 또는 화물의 무게가 한쪽으로 쏠리는 현상을 억제할 수 있는 형상의 재구성이 가능한 드론을 제공하는 것이다.
또한, 드론이 단위모듈드론 단독으로 운행할 때 뿐만 아니라, 단위모듈드론들이 다수 결합된 조립체드론의 경우에도, 결합되는 면을 제외한 나머지 면들에 형성된 추진부가 육방면에 대하여 기울어 질 수 있는 드론을 제공하는 것이다.
제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론은, 프레임으로 구성된 직육면체 형상을 가지는 몸체와, 상기 몸체 내부 일 측에 형성되어 비행을 제어하는 제어부와, 상기 제어부와 연결되어 육방면에 형성되되, 각각 육방으로 추력을 발생 시키는 추진부와, 상기 제어부 일 측에 형성되며, 상기 제어부의 제어를 통해 상기 추진부로 동력을 공급하는 동력부와, 상기 몸체들간의 결합을 위해 상기 몸체 외측면에 형성되는 결합부를 포함하는 단위모듈드론을 포함하며, 상기 결합부에 의해 상기 단위모듈드론들이 결합된 형상의 조립체드론으로 구성 가능한 것을 특징으로 한다.
특히, 상기 단위모듈드론은 상기 몸체 일 측에 형성되는 지면접촉센서를 이용하여 방향 축을 설정하는 방향 축 설정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위모듈드론은 상기 몸체 타 측에 형성되는 관성센서를 이용하여 상기 몸체의 위치방향을 설정하는 몸체방향설정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 추진부는 프로펠러 방식인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 추진부는 동일 축으로 이루어지는 한 쌍의 상기 추진부의 프로 펠러 피치(propeller pitch)는 반대인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 추진부는 이중 반전 프로펠러(Contra-Rotating Propeller)인 것을 특징으로 한다.
또, 상기 추진부는 추력방향제어장치(thrust vector control device)를 포함
하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 단위모듈드론은 상기 프레임 일 측에 화물과 연결되는 화물연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단위모듈드론은 상기 몸체에 촬영을 위한 카메라가 구비되는 촬영부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 몸체는 덕트(duct) 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론은, 프레임으로 구성된 육면체 형상을 가지는 몸체, 상기 몸체의 육방면에 형성되되 각각 육방으로 추력을 발생시키는 추진부 및 상기 프레임으로부터 연장되어 고정되고, 상기 추진부로 동력을 공급하는 동력부를 포함하고, 상기 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있는 형상의 단위모듈드론으로 구성 될 수 있다.
상기 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들은 상기 일 면과 동일한 평면을 형성하도록 펼쳐질 수 있다.
여기서, 상기 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있도록 하는 엑츄에이터, 베벨기어 또는 웜기어를 구비하는 할 수 있다.
또한, 상기 몸체들간의 결합을 위해 상기 몸체 외측면에 형성되는 결합부를 더 포함할 수 있고, 상기 결합부에 의해 상기 몸체들간의 결합으로 형성된 조립체드론의 결합되는 면을 제외한 나머지 면들 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있다.
제3 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론은, 외측 프레임으로 구성된 육면체 형상을 가지는 몸체, 상기 몸체의 육방면에 형성되고, 육방으로 추력을 발생시키는 추진부 및 상기 추진부와 연결되고, 상기 추진부로 동력을 공급하는 동력부를 포함하고, 상기 추진부는 상기 육방면에 대하여 기울어 질 수 있는 형상의 단위모듈드론으로 구성될 수 있다.
상기 추진부의 구동축은 상기 육방면 상의 회전점을 중심으로 기울어짐으로써, 추력 방향을 변화시킬 수 있다.
또한, 상기 드론은 상기 외측 프레임의 육방면의 내측에 구비되고, 제1 회전축을 중심으로 상기 외측 프레임에 대해 회전될 수 있는 제1 회전 프레임을 더 포함하며, 상기 추진부는 상기 제1 회전 프레임에 고정될 수 있다.
여기서, 상기 드론은, 상기 제1 회전 프레임의 내측에 구비되고, 제2 회전축을 중심으로 상기 제1 회전 프레임에 대해 회전될 수 있는 제2 회전 프레임을 더 포함하며, 상기 제2 회전축은 상기 제1 회전축에 수직하고, 상기 추진부는 상기 제2 회전 프레임에 고정될 수 있다.
상기 드론은 상기 제1 회전 프레임 및 제2 회전 프레임이 회전할 수 있도록, 베어링, 모터, 엑추에이터, 베벨기어 또는 웜기어를 포함할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 드론은 상기 외측 프레임에 구비되고, 복수의 드론들 간의 결합을 위한 결합부를 더 포함할 수 있으며, 상기 추진부가 상기 육방면에 대하여 기울어 지는 각도를 제어할 수 있는 제어부를 더 포함할 수 있다.
제4 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론은, 다면체 프레임으로 구성된 몸체, 상기 프레임에 형성되고, 상기 몸체들 간의 결합을 위한 결합부 및 상기 몸체의 면들에 형성되고, 상기 면들에 대하여 기울어진 방향으로 추력을 발생시킬 수 있는 추진부를 포함하는 단위모듈드론을 포함하며, 상기 결합부에 의하여 복수의 상기 단위모듈드론이 결합된 형상의 조립체드론으로 구성될 수 있다.
상기 드론은, 다면체 프레임의 면들의 내측에 구비되고, 제1 회전축을 중심으로 상기 다면체 프레임에 대해 회전할 수 있는 제1 회전 프레임을 더 포함하며, 상기 추진부는 상기 제1 회전 프레임에 고정될 수 있다.
여기서, 상기 드론은, 상기 제1 회전 프레임의 내측에 구비되고, 제2 회전축을 중심으로 상기 제1 회전 프레임에 대해 회전될 수 있는 제2 회전 프레임을 더 포함하며, 상기 제2 회전축은 상기 제1 회전축에 수직하고, 상기 추진부는 상기 제2 회전 프레임에 고정될 수 있다.
또한, 상기 드론은, 상기 제1 회전 프레임 및 제2 회전 프레임이 회전할 수 있도록, 베어링, 모터, 엑추에이터, 베벨기어 또는 웜기어를 구비할 수 있다.
형상의 재구성이 가능한 드론은 프레임으로 구성된 직육면체의 형상을 가지는 몸체를 형성하되, 육방면에 형성되어 각각 육방으로 추력을 발생시키는 추진부를 형성함으로써, 육방으로 수평 이동할 수 있으므로 드론의 이동에 의한 롤링, 피칭, 요잉 등의 회전운동이 발생하지 않아 탑재물 또는 화물의 무게가 한쪽으로 쏠리는 현상을 억제할 수 있는 장점이 있다.
특히, 형상의 재구성이 가능한 드론은 육방으로 수평 이동할 수 있으므로 드론의 이동에 의한 롤링, 피칭, 요잉 등의 회전운동이 발생하지 않아 회전운동에 의한 드론의 제어불가상황을 억제할 수 있는 장점이 있다.
또한, 형상의 재구성이 가능한 드론은 육방으로 수평 이동할 수 있으므로 드론이 이동하고자 하는 위치로 정확하게 도달할 수 있는 장점이 있다.
또, 형상의 재구성이 가능한 드론은 육방으로 수평 이동할 수 있으므로, 단독으로 구성되는 단위모듈드론이 단독으로 수평 이동하여 운행 가능할 뿐만 아니라, 상기 단위모듈드론들이 다수 결합된 형상인 조립체드론으로도 육방으로 수평 이동하여 운행 가능함으로써, 사용자로 하여금 원하는 형상의 드론을 다양한 형상으로 간편하게 구현할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 형상의 재구성이 가능한 드론은 형상의 구성이 자유로워 작업자가 원하는 형상 또는 화물의 무게를 지탱할 수 있는 드론을 구성할 수 있음으로써, 이동시키고자 하는 화물의 크기 또는 목적에 맞게 드론의 형상을 자유롭게 구성할 수 있는 장점이 있다.
또한, 형상의 재구성이 가능한 드론은 하나의 단위모듈드론을 단독으로 구성하거나 결합하여 구성할 수 있으므로 대량으로 단위모듈드론을 생산할 수 있음으로써, 경제적으로 효율적인 장점이 있다.
형상의 재구성이 가능한 드론은 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있는 형상의 단위모듈드론으로 구성되어, 상면을 기준으로 측면들이 상면과 동일 평면을 형성하도록 펼쳐진 경우 복수의 면에 구비된 추진부가 동일한 방향으로 추력을 발생시켜 기존보다 강력한 추력을 발생시킬 수 있다. 이로써, 보다 안정적인 자세 제어가 가능하고, 기존에 비해 상대적으로 무거운 짐을 탑재하고도 비행이 가능한 효과가 있다.
또한, 드론의 추진부가 육방면에 대하여 기울어 질 수 있는 형상으로 구성 되어, 상기 추진부가 복수의 축의 회전면을 갖도록 하여 다양한 각도로 추력 방향이 제어될 수 있다.
따라서, 육방면에 다양한 각도로 추력을 발생시키는 추진부를 형성함으로써, 육방으로 수평 이동할 수 있으므로 드론의 이동에 의한 롤링, 피칭, 요잉 등의 회전운동이 발생하지 않아 탑재물 또는 화물의 무게가 한쪽으로 쏠리는 현상을 억제할 수 있다.
또한, 드론이 단독으로 운행할 때 뿐만 아니라, 상기 드론들이 다수 결합된 조립체드론의 경우에도, 결합되는 면을 제외한 나머지 면들에 형성된 추진부가 육방면에 대하여 기울어짐으로써, 상기 추진부가 복수의 축의 회전면을 갖도록 하여 다양한 각도로 추력 방향이 제어될 수 있다.
도 1은 종래의 일반적인 드론을 나타낸다
도2a 및 도2b는 종래의 일반적인 드론의 회전운동을 나타낸다.
도 3은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론을 나타낸다.
도 4는 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론을 나타낸다.
도 5는 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 조립체드론을 나타낸다.
도 6은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 추진부를 실시하기 위한 실시예를 나타낸다.
도 7은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 추진부를 실시하기 위한 실시예를 나타낸 또 다른 도면이다.
도 8은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론의 화물 연결부를 나타낸다.
도 9은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 조립체드론을 나타낸 또 다른 도면이다.
도 10은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 형상 실시예를 나타낸다.
도11은 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 펼쳐지거나 접어질 수 있는 단위모듈드론의 실시예를 나타낸다.
도12는 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 펴진 상태를 나타낸다.
도13은 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 상기 일 면과 동일 평면을 형성하는 상태를 나타낸다.
도14는 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 펴지거나 접어질 수 있는 범위를 나타낸다.
도15는 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 측면 접이 방식을 실시하기 위한 실시예를 나타낸다.
도16은 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 조립체드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 펼쳐지거나 접어질 수 있는 실시예를 나타낸다.
도17은 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 조립체드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 펼쳐지거나 접어질 수 있는 실시예를 나타낸 또 다른 도면이다.
도 18은 제3 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론의 제1 회전 프레임 및 제1 회전축을 나타낸다.
도19는 제3 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론의 추진부가 육방면에 대하여 기울어진 형상을 나타낸다.
도 20은 제3 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론의 제2 회전 프레임 및 제2 회전축을 나타낸다.
도21은 제3 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론의 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐진 상태에서 추진부가 펼쳐진 면에 대하여 기울어진 형상을 나타낸다.
도22는 결합부를 포함한 제3 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론을 나타낸다.
도23은 추진부가 면들에 대하여 기울어진 방향으로 추력을 발생시킬 수 있는 조립체드론 형상의 드론을 나타낸다.
이하, 상기한 바와 같은 특징을 가지는 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론을 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의
방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 제1 실시예의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 제1 실시예의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 제1 실시예의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 종래의 일반적인 드론을 나타낸 도면이고, 도2a 및 도2b는 종래의 일반적인 드론의 회전운동을 나타낸 도면이며, 도 3은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론을 나타낸 도면이고, 도 4는 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론을 나타낸 또 다른 도면이며, 도 5는 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 조립체드론을 나타낸 도면이고, 도 6은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 추진부를 실시하기 위한 실시예를 나타낸 도면이며, 도 7은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 추진부를 실시하기 위한 실시예를 나타낸 또 다른 도면이고, 도 8은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론의 화물연결부를 나타낸 도면이며, 도 9은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 조립체드론을 나타낸 또 다른 도면이고, 도 10은 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 형상 실시예를 나타낸 도면이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론은 단독으로 비행 가능한 단위모듈드론(100)과 상기 단위모듈드론(100)들을서로 결합하여 형성되는 조립체드론(1000)으로 구성할 수 있다.
즉, 도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 단위모듈드론(100)은 단독으로 비행 가능하도록 비행에 필요한 구성을 포함하며, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 단위모듈드론(100) 하나로 수행할 수 없거나, 다른 목적에 이용 시에는 상기 단위모듈드론(100)들을 원하는 형상을 결합시켜 조립체드론(1000)을 형성함으로써, 목적 및 장소에 따라 다양한 구성으로 이용할 수 있다.
상기 단위모듈드론(100)은 크게 몸체(110), 제어부(120), 추진부(130), 동력부(140)를 포함하며, 상기 몸체(110)는 프레임으로 구성된 직육면체의 형상을 가진다.
특히, 상기 단위모듈드론(100)들을 결합하여 상기 조립체드론(1000)으로 구
성하기 위해서는 직육면체 중에서도 정육면체 형상으로 형성되는 것이 권장되지만, 정육면체로 한정하지는 않는다.
상기 제어부(120)는 컴퓨터 등의 제어장치로 구성되는 것을 특징으로 하며, 상기 몸체(110) 내부 일측에 형성된다.
상기 제어부(120)는 드론의 비행을 제어하거나 알고리즘을 관장하며, 상기 몸체(110)의 중앙에 형성되는 것이 권장되나, 상기 프레임 내 측면에도 형성 가능하다.
상기 추진부(130)는 상기 제어부(120)와 연결되어 형성되되, 육방면으로 형성된다.
즉, 상하, 좌우, 전후 방향으로 6개로 형성되는 것이 권장되는데, 상기 추진부(130)는 형성된 육방으로 추력을 발생시켜 상기 단위모듈드론(100)의 동작(비행, 이/착륙)을 수행하게 한다.
다시 말해, 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론(100)은 한 측 또는 양 측 정도로만 추력을 발생시키는 추진장치를 가지는 종래의 일반적인 드론과는 달리 육 방면으로 모두 추력을 발생시키는 추진부(130)를 포함함으로써, 육방 어디든 수평 이동 가능하므로 상기 단위모듈드론(100)에 탑재된 탑재물 또는 결속되어 있는 화물이 진행하고자 하는 방향으로 기울어지거나 무게중심이 한 쪽으로 몰리지 않는 장점이 있다.
아울러, 육방 어디든 수평이동 가능하므로 종래의 드론에 비해 원하고자 하는 위치 및 이/착륙하고자 하는 장소로 정확하게 이동할 수 있는 장점이 있다.
즉, 종래의 드론과는 달리 드론의 몸체(110)가 이동하고자 하는 방향으로 이동하기 위해서는 롤링(rolling), 피칭(pitching), 요잉(yawing) 등의 회전운동이
필요하지 않고, 수평으로 이동 가능하므로 제어가 쉬울 뿐만 아니라, 수평 이동에서 파생되는 안전한 이동에 의해 음식물 또는 위험한 화약류 등의 이송에도 종래의 드론보다 안전하게 운송할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 상기 추진부(130)는 드론에 널리 이용되는 프로펠러의 회전에 의해 발생되는 추력을 이용하는 프로펠러방식이 권장되지만, 상기 프로펠러방식 외에 제트엔진 등 다양한 추진부(130)의 실시예가 가능하므로, 상기 프로펠러방식에 한정하지 않는다.
상기 동력부(140)는 상기 제어부(120) 일측에 형성되며, 상기 제어부(120)와 상기 추진부(130) 사이에 형성되어 상기 제어부(120)의 제어에 의해 상기 추진부(130)로 동력을 공급한다.
상기 결합부(150)는 상기 단위모듈들간의 결합을 통해 원하고자 하는 형상으로 조립하여 조립체드론(1000)으로 형성하기 위한 것으로서, 상기 결합부(150)는 조립체들 간의 긴밀한 결합을 위해 상기 몸체(110) 외 측면 특히, 프레임 외측면에 형성되는 것이 권장된다.
상기 조립체드론(1000)은 상기 단위모듈드론들이 자석에 의한 부착 및 볼트에 의한 결합 등 다양한 결합의 형태가 가능하며, 상기 단위모듈드론(100)들이 자석에 의해 부착되기 위해서는 상기 결합부(150)는 자석으로 형성될 수 있으며, 상
기 볼트에 의한 결합을 위해서는 볼트와 너트의 나사결합을 위한 중공 또는 미리 구비되는 볼트로 형성될 수 있으므로 상기 단위모듈들이 결합하기 위한 결합부(150)의 종류에는 한정하지 않고 다양한 실시예가 가능하다.
상기 단위모듈드론(100)은 일반적인 비행체처럼 앞뒤방향, 좌우방향이 따로 정해져 있지 않으며, 육방으로 이동 가능하므로 방향축의 기준과 상기 단위모듈드론(100)의 위치방향을 설정해야 안전하고 정확하게 비행 할 수 있으므로, 제1 실시예에 따른 상기 단위모듈드론(100)은 방향축설정부(160)와 몸체방향설정부(170)를 포함할 수 있다.
상기 방향축설정부(160)는 상기 몸체(110) 일 측에 형성되는 지면접촉센서를 이용하며, 상기 지면접촉센서는 상기 몸체(110)에 하나 내지 다수 구비된다.
즉, 지면에 닿아있는 상기 지면접촉센서를 통해 방향축(x-y-z축)을 새로 설정하고, 새로이 설정된 방향축을 바탕으로 한 상기 제어부(120)의 제어로 인해 상기 단위모듈드론(100) 또는 조립체드론(1000)을 비행하게 한다.
다시 말해, 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론(100)은 상기에 기재된 바와 같이, 이동에 의한 기준이 없고 육방 어디든 수평 이동 가능하므로 방향축을 미리 정해놓아 이를 기준으로 비행하는 기존의 비행체 또는 드론과는 달리, 방향축을 미리 설정하지 않고, 지면에 맞닿는 부분을 기준으로 방향축을 새로 설정함으로써, 동작자 또는 제어부(120)로 하여금 드론에 대한 쉬운 비행 제어를 하게끔 하는 장점이 있다.
상기 몸체방향설정부(170)는 상기 몸체(110) 타 측에 형성되는 관성센서를 이용하여 상기 몸체(110)의 위치방향을 설정한다.
즉, 제1 실시예에 따른 단위모듈드론(100)은 상하, 앞뒤, 전후 방향의 정립되어 있지 않으므로, 관성센서로부터 얻어지는 정보와 상기 방향축설정부(160)로부터 얻어진 방향축정보를 이용하게 함으로써, 상기 제어부(120)로 하여금 상기 단위모듈드론(100)의 위치방향을 설정한다.
즉, 육방 중 어떤 방향이 상하, 전후, 좌우 방향인지를 계산하며, 이 또한 상기 방향축설정부(160)와 같이 동작자 또는 제어부(120)로 하여금 드론에 대한 쉬운 비행 제어를 하게끔 하는 장점이 있다.
아울러, 상기 몸체방향설정부(170)의 관성센서는 3축(x-y-z축)이 함께 합쳐진 복합형 센서일 수 있으며, 1축의 센서를 분리하여 육면의 프레임에 삽입하여 운용할 수 있으므로 상기 관성센서 위치는 한정하지 않는다.
제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론(100)은 상기 몸체(110) 타 측에 촬영을 위한 카메라가 구비되는 촬영부(180)를 더 포함하여 형성될 수 있다.
상기 촬영부(180)는 제어자로 하여금 드론의 제어가 쉽도록 도와주는 역할을 하며, 지도정보 및 정보관측을 위한 촬영도 수행할 수 있다.
군사적으로는 감시 및 정찰임무를 수행하게 할 수 있으며, 상기 촬영부(180)는 목적에 따라 1개 내지 몸체(110) 육면으로 모두 구비 가능하므로 상기 촬영부(180)의 구비 수는 한정하지 않는다.
도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론은 상기에 기재된 바와 같이, 프로펠러의 회전에 의해 추력을 발생시키는 프로펠러 방식이 권장된다.
그러나 프로펠러 방식은 프로펠러가 회전하게 그에 상응하는 토크(torque)가 발생하게 되며, 상기 토크가 발생하게 되면 몸체(110)가 작용과 반작용의 법칙으로 인해 프로펠러의 회전방향의 반대방향으로 회전하게 되는 문제점이 있어 드론의 직진성을 높이기 위해서는 상기 토크를 상쇄시켜야 한다.
즉, 토크를 상쇄시키기 위한 반토크(anti-torque) 제어를 수행해야 하며, 이를 위하여 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 추진부(130)는 3가지 실시예를 이용하여 상기의 문제를 해결할 수 있다.
<추진부(130)의 실시예 1>
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 추진부(130)는 동일한 축으로 이루어지는 한 쌍의 상기 추진부(130)를 서로 반대로 돌려 토크를 상쇄시킬 수 있다.
이는 동일한 축으로 이루어지는 한 쌍의 프로펠러 피치(propeller pitch)를
반대로 하여 추력 방향과 추력량의 양을 제어할 수 있으며, 이 때, 가변피치프로펠러 등이 이용될 수 있으나, 한정하지 않는다.
<추진부(130)의 실시예 2>
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 추진부(130)는 이중 반전 프로펠러(동축 반전 프로펠러, contra-rotating propeller)로 형성될 수 있다.
상기 이중 반전 프로펠러는 내측과 외측으로 나뉘어 역회전 시켜 각각의 축단의 전후에 나란히 배치한 2개의 프로펠러를 지칭한다.
즉, 내측와 외측의 프로펠러가 반대방향으로 회전함으로써, 토크를 상쇄시켜 직진성 및 운동성을 증대시킬 수 있다.
<추진부(130)의 실시예 3>
아울러, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 추진부(130)는 추력방향제어장치(thrust vector control device)(131)를 포함하여 형성할 수 있다.
상기 추력방향제어장치(131)에는 추력 베인(vane) 등을 이용할 수 있으며, 이는 추력의 방향을 변형시켜 피칭 모멘트를 발생시키는 방법으로 노즐 충격파를 변화시켜 추력을 제어하는 방법, 회전 노즐에 의한 추력제어 방법 및 노즐에 전향판을 위치시켜 추력방향을 제어하는 방법이 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론(100)은 상기 프레임 일 측에 화물과 연결되는 화물연결부(190)를 더 포함할 수 있다.
화물연결부(190)는 걸쇠형태, 리프팅 형식 등 다양한 실시예가 가능하며, 상기 화물과 고정하여 운송할 수 있는 장치라면 화물연결부(190)의 종류에 한정하지 않는다.
도 9는 상기 단위모듈드론(100)이 서로 결합된 조립체드론(1000)이 화물연결부(190)와 연결된 화물을 운송하는 것을 나타낸 도면이다.
제1 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론은 예를 들어 상기 단위모듈드론(100)이 1kg의 무게를 운송할 수 있는 추력을 가지고 있다면, 도 9에 도시된 바와 같이 n개의 단위모듈드론(100)이 결합된 조립체드론(1000)으로 재구성 가능함으로써, 1kg*n의 무게를 운송할 수 있으므로 운송하고자 하는 화물의 무게에 따라 다양하게 결합하여 운송할 수 있는 장점이 있다.
도 10에 도시된 바와 같이, 제1 실시예에 따른 단위모듈드론(100)의 몸체(110)는 프레임으로만 이루어지지 않고 덕트(duct) 형상으로 이루어질 수 있다.
덕트는 유체를 이동시키기 위해 금속판으로 사각형이나 원형으로 형성된 공기 통로로서, 상기 덕트는 일정하게 형성되는 금속판으로 인해 구성품을 몸체(110) 내부에 삽입(탑재)할 수 있게 할 뿐만 아니라, 공기역학적으로 효율을 향상시키는 장점이 있다.
도11은 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 펼쳐지거나 접어질 수 있는 단위모듈드론의 실시예를 나타내고, 도12는 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 펴진 상태를 나타내고, 도13은 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 상기 일 면과 동일 평면을 형성하는 상태를 나타내며, 도14는 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 펴지거나 접어질 수 있는 범위를 나타내고, 도15는 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 측면 접이 방식을 실시하기 위한 실시예를 나타내고, 도16은 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 조립체드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 펼쳐지거나 접어질 수 있는 실시예를 나타내고, 도17은 제2 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 조립체드론의 일 면을 기준으로 이웃하는 면들이 펼쳐지거나 접어질 수 있는 실시예를 나타낸 또 다른 도면이다.
도11내지 13을 참조하면, 제2 실시예에 따른 재구성이 가능한 드론은, 프레임으로 구성된 육면체 형상을 가지는 몸체(210), 상기 몸체(210)의 육방면(240)에 형성되되 각각 육방으로 추력을 발생시키는 추진부(220) 및 상기 프레임으로부터 연장되어 고정되고, 상기 추진부(220)로 동력을 공급하는 동력부(230)를 포함하고, 상기 육방면(240) 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있는 형상의 단위모듈드론(200)으로 구성 될 수 있다.
이하에서는, 설명의 간략화를 위해, 제1 실시예와 동일 또는 유사한 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다. 따라서, 제1 실시예와 차이점을 가지는 제2 실시예에 따른 드론의 구성요소에 대해 상세히 설명하기로 한다.
상기 육방면(240) 중 일 면의 이웃하는 면들은 도11의 화살표(A) 방향과 같이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐질 수 있다. 즉, 상기 기준이 되는 일 면을 형성하는 프레임을 축으로, 상기 기준이 되는 일 면에 이웃하는 면들은 펼쳐지고 접어지는 것이 가능하다.
이 때, 상기 육방면(240) 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 기준이 되는 일 면과 동일 평면을 형성할 수 있도록 90°의 범위로 펼쳐진다면, 단위모듈드론(200)이 비행을 할 때 육방면(240) 중 다섯 개의 면들이 동일한 평면을 형성할 수 있다.
따라서, 다섯 면의 추진부(220)가 동일한 방향으로 추력을 발생시켜 기존보다 5배에 해당하는 추력을 발생시킬 수 있다. 또한, 기존의 쿼드콥터에 사용하는 비행제어 알고리즘을 이용할 수 있고, 고속 운용이 가능하다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 다섯 개의 면 이외에 나머지 하나의 면도 일 면을 기준으로 펼쳐져 여섯 개의 면 모두가 동일 평면을 형성할 수 도 있다. 또한, 육방면(240) 중 비행하면서 불필요한 면은 다시 접음으로써 에너지 절약도 가능하다.
도14를 참조하면, 측면은 각도에 제한을 두지 않고 펼쳐지고 접어질 수 있다. 상기 측면 접이부(250)에 의하여 원하는 각도에서 고정되어 펼쳐지거나 접어진 상태를 유지할 수 있다. 즉, 상기 설명한 바와 같이, 육방면(240) 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면과 동일한 평면을 형성하도록 펼쳐질 수 있을 뿐만 아니라, 필요에 따라 상기 기준이 되는 면과 비스듬하게 또는 직각을 이루도록 펼쳐지거나 접어질 수 도 있다.
도15를 참조하면, 드론은 육방면(240) 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있도록 하는 측면 접이부(250)를 포함할 수 있다. 상기 측면 접이부(250)에는 엑츄에이터, 베벨기어, 웜기어 등이 사용될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 날개를 펼치듯 측면을 펼칠 수 있는 모든 방법이 사용될 수 있다.
도16및 17을 참조하면, 드론은 몸체(210)들간의 결합을 위해 상기 몸체(210) 외측면에 형성되는 결합부(미도시)를 더 포함할 수 있고, 상기 결합부에 의해 단위모듈드론(200)의 몸체(210)들간 결합으로 조립체드론(2000)이 형성될 수 있다.
상기 조립체드론(2000)의 결합되는 면을 제외한 나머지 면들 중 일 면의 이웃하는 면들은 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있다. 이 때, 단위모듈드론(200)간의 결합으로 연결되는 면은 접어져 연결이 가능하다.
두 개의 단위모듈드론(200)이 결합되어 형성된 조립체드론(2000)의 경우, 측면들이 상부 면들을 기준으로 동일 평면을 형성하도록 펼쳐진 경우 여덟 면의 추진부가 동일한 방향으로 추력을 발생시켜 기존보다 4배에 해당하는 추력을 발생시킬 수 있다. 이로써, 보다 안정적인 자세 제어가 가능하고, 기존에 비해 상대적으로 무거운 짐을 탑재하고도 비행이 가능하다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 더 많은 수의 단위모듈드론(200)이 연결될 수 있다. 또한, 더 많은 수의 면들이 펼쳐져 동일 평면을 형성할 수 있고, 그에 따라, 더 강력한 추력을 동일한 방향으로 발생시킬 수 있다.
도 18은 제3 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론의 제1 회전 프레임 및 제1 회전축을 나타내며, 도19는 제3 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론의 추진부가 육방면에 대하여 기울어진 형상을 나타낸다. 도 20은 제3 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론의 제2 회전 프레임 및 제2 회전축을 나타내며, 도21은 제3 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론의 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐진 상태에서 추진부가 펼쳐진 면에 대하여 기울어진 형상을 나타낸다. 도22는 결합부를 포함한 제3 실시예에 따른 형상의 재구성이 가능한 드론의 단위모듈드론을 나타내며, 도23은 추진부가 면들에 대하여 기울어진 방향으로 추력을 발생시킬 수 있는 조립체드론 형상의 드론을 나타낸다.
도18을 참조하면, 제3 실시예에 따른 드론은, 외측 프레임(310)으로 구성된 육면체 형상을 가지는 몸체, 몸체의 육방면에 형성되고, 육방으로 추력을 발생시키는 추진부(320) 및 추진부(320)와 연결되고, 추진부로 동력을 공급하는 동력부(330)를 포함하고, 추진부(320)는 육방면에 대하여 기울어 질 수 있는 형상의 단위모듈드론(300)으로 구성 될 수 있다.
상기 단위모듈드론(300)은 크게 외측 프레임(310), 추진부(320), 동력부(330)를 포함하며, 몸체는 외측 프레임으로 구성된 육면체의 형상을 가진다.
상기 단위모듈드론(300)들을 결합하여 조립체드론(3000)으로 구성하기 위해서 외측 프레임(310)은 육면체 중에서도 정육면체 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 아니하며 필요에 따라 삼각뿔 형상, 팔면체 형상 등 임의의 형상으로 형성될 수 있다.
추진부(320)는 몸체의 육방면에 형성된다. 즉, 상하, 좌우, 전후 방향으로 6개로 형성될 수 있고, 상기 추진부(320)는 형성된 육방으로 추력을 발생시켜 상기 단위모듈드론(300)의 동작(비행, 이/착륙)을 수행하게 한다.
다시 말해, 제3 실시예에 따른 드론의 단위모듈드론(300)은 육방면으로 모두 추력을 발생시키는 추진부(320)를 포함함으로써, 육방 어디든 수평 이동 가능하므로 상기 단위모듈드론(300)에 탑재된 탑재물 또는 결속되어 있는 화물이 진행하고자 하는 방향으로 기울어지거나 무게중심이 한 쪽으로 몰리지 않는 장점이 있다.
아울러, 육방 어디든 수평 이동 가능하므로 원하고자 하는 위치 및 이/착륙하고자 하는 장소로 정확하게 이동할 수 있는 장점이 있다.
즉, 드론이 이동하고자 하는 방향으로 이동하기 위해서는 롤링(rolling), 피칭(pitching), 요잉(yawing) 등의 회전운동이 필요하지 않고, 수평으로 이동 가능하므로 제어가 쉬울 뿐만 아니라, 수평 이동에서 파생되는 안전한 이동에 의해 음식물 또는 위험한 화약류 등의 이송에도 종래보다 안전하게 운송할 수 있는 장점이 있다.
아울러, 상기 추진부(320)는 드론에 널리 이용되는 프로펠러의 회전에 의해 발생되는 추력을 이용하는 프로펠러방식이 권장되지만, 상기 프로펠러방식 외에 제트엔진 등 다양한 추진부(320)의 실시예가 가능하므로, 상기 프로펠러방식에 한정하지 않는다.
또한, 상기 추진부(320)는 육방면에 대하여 기울어 질 수 있는 형상으로 구성 될 수 있다. 육방면에 형성된, 추진부(320) 각각은 육방면을 기준으로 각각 회전할 수 있음으로써, 육방면에 대하여 기울어 질 수 있다.
육방면에 대하여 추진부(320)를 기울일 수 있음으로써, 상기 추진부(320)가 복수의 축의 회전면을 갖도록 하여 다양한 각도로 추력 방향이 제어될 수 있다.
따라서, 육방면에 다양한 각도로 추력을 발생시키는 추진부(320)를 형성함으로써, 육방으로 수평 이동할 수 있으므로 단위모듈드론(300)의 이동에 의한 롤링, 피칭, 요잉 등의 회전운동이 발생하지 않아 탑재물 또는 화물의 무게가 한쪽으로 쏠리는 현상을 억제할 수 있다.
동력부(330)는 상기 추진부(320)와 연결되고, 추진부(320)로 동력을 공급하는 동력을 공급한다. 상기 동력부(330)는 추진부(320)가 회전함으로써 육방면에 대하여 기울어 질 때, 상기 추진부(320)와 함께 회전될 수 있다.
상기 추진부(320)가 육방면에 대하여 기울어 지기 위한 하나의 실시예로서, 단위모듈드론(300)은 제1 회전 프레임(340)을 포함할 수 있다. 상기 제1 회전 프레임(340)은 외측 프레임(310)의 육방면의 내측에 구비되고, 제1 회전축(350)을 중심으로 외측 프레임(310)에 대해 회전될 수 있다.
이때, 추진부(320)는 상기 제1 회전 프레임(340)에 고정되어, 상기 제1 회전 프레임(340)이 제1 회전축(350)을 중심으로 외측 프레임(310)에 대하여 회전할 때, 상기 제1 회전 프레임(340)과 함께 회전될 수 있다.
즉, 단위모듈드론(300)의 정면을 기준으로 살펴볼 때, 제1 회전축(350)이 y축 방향으로 설정된 경우, 추진부(320)는 제1 회전 프레임(340)과 함께 y축을 중심으로 회전함으로써 yz평면의 대하여 기울어 질 수 있다.
다만, 단위모듈드론(300)의 정면의 경우, 제1 회전축(350)은 도1에 나타난 바와 같이 y축 방향으로 설정되도록 한정되는 것은 아니며, 여러 방향으로 설정될 수 있다. 즉, z축 방향으로 설정될 수 도 있으며, yz평면의 대각선 방향으로 설정될 수도 있을 것이다.
만약, 제1 회전축(350)이 z축 방향으로 설정된다면, 추진부(320)는 제1 회전 프레임(340)과 함께 z축을 중심으로 회전함으로써 yz평면의 대하여 기울어 질 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 육방면에 형성된 추진부(320)는 제1 회전 프레임(340)과 함께, 필요에 따라 x축, y축, z축 또는 그 이외의 축을 중심으로 회전함으로써 육방면에 대하여 기울어 질 수 있다.
또한, 추진부(320)의 육방면에 대해 기울어지는 구조가 상술한 구조에 한정되는 것은 아니다. 즉, 추진부(320)의 구동축이 육방면 상의 회전점을 중심으로 기울어짐으로써, 추진부(320)의 추력 방향을 변화시킬 수 있는 구조라면 어느 것이든 가능하다.
도19를 참조하면, 상기 육방면에 형성된 추진부(320) 중 좌우 측면에 형성된 추진부(320)는 제1 회전 프레임(340)이 회전함으로써, 측면에 대하여 기울어질 수 있다. 따라서, 추진부(320)는 제1 회전축(350)을 중심으로 기울어질 수 있다.
이 경우, 단위모듈드론(300)의 상부 면에 형성된 추진부(320)와 동일한 방향을 향하도록 좌우 측면에 형성된 추진부(320)를 좌우 측면에 대하여 수직으로 기울인다면, 세 개의 추진부(320)가 동일한 방향으로 추력을 발생시켜 기존보다 3배에 해당하는 추력을 발생시킬 수 있다. 또한, 기존의 쿼드콥터에 사용하는 비행제어 알고리즘을 이용할 수 있고, 고속 운용이 가능하다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 좌우 측면에 형성된 추진부(320) 이외에 나머지 추진부(320)들도 각각 기울어 질 수 있다. 만약, 상부 면에 형성된 추진부(320)가 상부 면에 평행한 상태를 유지하고, 측면에 형성된 네 개의 추진부(320)가 모두 측면에 90°의 각도를 이루도록 기울어진다면, 다섯 개의 추진부(320) 모두가 동일한 방향으로 추력을 발생시킬 수 있다. 따라서, 기존보다 5배에 해당하는 추력을 발생시킬 수 있다.
또한, 비행하면서 불필요한 방향의 추진부(320)는 다시 기울임으로써, 에너지 절약도 가능하다.
도20을 참조하면, 단위모듈드론(300)은 제2 회전 프레임(360)을 포함할 수 있다. 상기 제2 회전 프레임(360)은 제1 회전 프레임(340)의 내측에 구비되고, 제2 회전축(370)을 중심으로 제1 회전 프레임(340)에 대해 회전될 수 있다.
여기서, 상기 제2 회전축(370)은 상기 설명한 제1 회전축(350)에 수직하고, 추진부(320)는 상기 제2 회전 프레임(360)에 고정될 수 있다.
따라서, 이 경우, 제1 회전 프레임(340)은 외측 프레임(310)에 대하여 회전 가능하고, 동시에 상기 제1 회전 프레임(340)의 회전 방향에 수직한 방향으로 제2 회전 프레임(360)이 제1 회전 프레임(340)에 대하여 회전 가능하다.
그리하여, 상기 제2 회전 프레임(360)에 고정된 추진부(320)는 두 개의 축을 중심으로 회전함으로써, 육방면에 대하여 두 가지의 방향으로 동시에 회전 가능하다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 제2 회전축(370)은 제1 회전축(350)과 임의의 각도를 이루도록 형성될 수 도 있다.
또한, 필요에 따라 제2 회전 프레임(360) 내측에 임의의 수의 회전 프레임 및 회전축을 추가적으로 설치할 수 도 있다. 그리하여, 추진부(320)가 육방면에 대하여 복수의 방향으로 동시에 회전 가능하도록 할 수 있다.
도21를 참조하면, 상기 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있는 형상일 수 있다. 상기 기준이 되는 일 면을 형성하는 프레임을 축으로, 상기 기준이 되는 일 면에 이웃하는 면들은 펼쳐지고 접어지는 것이 가능하다. 이 때, 상기 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 기준이 되는 일 면과 동일 평면을 형성할 수 있도록 90°의 범위로 펼쳐진다면, 단위모듈드론(300)이 비행을 할 때 육방면 중 다섯 개의 면들이 동일한 평면을 형성할 수 있다.
이때, 측면은 각도에 제한을 두지 않고 펼쳐지고 접어질 수 있다. 측면 접이부에 의하여 원하는 각도에서 고정되어 펼쳐지거나 접어진 상태를 유지할 수 있다. 즉, 상기 설명한 바와 같이, 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면과 동일한 평면을 형성하도록 펼쳐질 수 있을 뿐만 아니라, 필요에 따라 상기 기준이 되는 면과 비스듬하게 또는 직각을 이루도록 펼쳐지거나 접어질 수 도 있다.
이와 같이, 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 기준이 되는 일 면과 동일 평면을 형성할 수 있도록 90°의 범위로 펼쳐질 때에도, 추진부(320)는 펼쳐진 면에 대하여 기울어 질 수 있다.
따라서, 다양한 각도로 추력을 발생시키는 추진부(320)를 형성함으로써, 드론의 이동에 의한 롤링, 피칭, 요잉 등의 회전운동이 발생하지 않아 탑재물 또는 화물의 무게가 한쪽으로 쏠리는 현상을 억제할 수 있다. 또한, 기존의 쿼드콥터에 사용하는 비행제어 알고리즘을 이용할 수 있고, 고속 운용이 가능하다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 임의의 각도로 육방면들 펼치거나 접을 수 있고, 육방면에 형성된 추진부(320)의 방향을 육방면에 대하여 임의의 방향으로 기울일 수 있다. 또한, 육방면 중 비행하면서 불필요한 면은 다시 접음으로써 에너지 절약도 가능하다.
상기 제1 회전 프레임(340) 및 제2 회전 프레임(360)이 회전할 수 있도록, 단위모듈드론(300)은 베어링, 모터, 엑추에이터, 베벨기어 또는 웜기어를 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 프레임을 회전시킬 수 있는 모든 방법이 사용될 수 있다.
단위모듈드론(300)은, 상기 추진부(320)가 상기 육방면에 대하여 기울어 지는 각도를 제어할 수 있는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 제어부는 컴퓨터 등의 제어장치로 구성되는 것을 특징으로 하며, 몸체 내부 일측에 형성된다.
상기 제어부는 드론의 비행을 제어하거나 알고리즘을 관장하며, 몸체의 중앙에 형성되는 것이 권장되나, 상기 외측 프레임(310) 내 측면에도 형성 가능하다.
제3 실시예에 따른 드론의 단위모듈드론(300)은 추진부(320)가 상기 단위모듈드론(300)의 육방면에 대하여 기울어 질 수 있는 형상으로 구성 되어, 상기 제어부에 의하여 상기 추진부(320)가 복수의 축의 회전면을 갖도록 하여 다양한 각도로 추력 방향이 제어될 수 있다.
도22를 참조하면, 단위모듈드론(300)은, 외측 프레임(310)에 구비되고, 복수의 드론(300)들 간의 결합을 위한 결합부(380)를 더 포함할 수 있다. 상기 결합부(380)는 단위모듈드론(300)들간의 결합을 통해 원하고자 하는 형상으로 조립하여 조립체드론(3000)으로 형성하기 위한 것으로서, 상기 결합부(380)는 단위모듈드론(300) 간의 긴밀한 결합을 위해 외측 프레임(310)에 형성되는 것이 권장된다.
상기 결합부(380)는 자석에 의한 부착 및 볼트에 의한 결합 등 다양한 결합의 형태가 가능하다. 자석에 의해 부착되기 위해서는 상기 결합부(380)는 자석으로 형성될 수 있으며, 상기 볼트에 의한 결합을 위해서는 볼트와 너트의 나사결합을 위한 중공 또는 미리 구비되는 볼트로 형성될 수 있으므로 결합부(380)의 종류에는 한정하지 않고 다양한 실시예가 가능하다.
제4 실시예에 따른 드론은, 다면체 프레임으로 구성된 몸체, 상기 프레임에 형성되고 상기 몸체들 간의 결합을 위한 결합부 및 상기 몸체의 면들에 형성되고 상기 면들에 대하여 기울어진 방향으로 추력을 발생시킬 수 있는 추진부를 포함하는 단위모듈드론을 포함하며, 상기 결합부에 의하여 복수의 상기 단위모듈드론의 결합으로 이루어 진 조립체드론(3000)으로 구성될 수 있다.
도23을 참조하면, 단위모듈드론(300)은 상기 설명한 육면체 형상의 드론일 수 있다. 단위모듈드론(300)은 몸체들간의 결합을 위해 상기 몸체 외측면에 형성되는 결합부(380)를 더 포함할 수 있고, 상기 결합부(380)에 의해 단위모듈드론(300)의 몸체들간 결합으로 조립체드론(3000)이 형성될 수 있다.
상기 조립체드론(3000)의 결합되는 면을 제외한 나머지 면들에 형성된 추진부(320)는 상기 나머지 면들에 대하여 기울어져 임의의 방향으로 추력을 발생시킬 수 있다.
두 개의 단위모듈드론(300)이 결합되어 형성된 조립체드론(3000)의 경우, 측면들에 형성된 추진부(320)가 상부 면들에 형성된 추진부(320)와 동일한 방향을 형성하도록, 측면들에 대하여 기울어진 경우 여덟 개의 추진부가 동일한 방향으로 추력을 발생시켜 기존보다 4배에 해당하는 추력을 발생시킬 수 있다. 이로써, 보다 안정적인 자세 제어가 가능하고, 기존에 비해 상대적으로 무거운 짐을 탑재하고도 비행이 가능하다.
다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 더 많은 수의 단위모듈드론(300)이 연결될 수 있다. 또한, 더 많은 수의 추진부(320)들이 동일한 방향으로 추력을 발생시킬 수 있도록 각각 면들에 대하여 기울어 질 수 있고, 그에 따라, 더 강력한 추력을 동일한 방향으로 발생시킬 수 있다.
또한, 이상 설명에서는 단위모듈드론을 상기 설명한 육면체 형상의 드론(300)으로 예를 들어 설명하였지만, 단위모듈드론은 필요에 따라 삼각뿔형, 팔면체형 등 다양한 형태의 다면체로 형성될 수 있음은 자명하다.
즉, 단위모듈드론 하나로 수행할 수 없거나, 다른 목적에 이용 시에는 단위모듈드론들을 원하는 형상으로 결합시켜 조립체드론(3000)을 형성함으로써, 목적 및 장소에 따라 다양한 구성으로 이용할 수 있다.
또한, 조립체드론(3000)은 화물 연결부(미도시)와 연결된 화물을 운송할 수 있다. 화물 연결부는 걸쇠형태, 리프팅 형식 등 다양한 실시예가 가능하며, 상기 화물과 고정하여 운송할 수 있는 장치라면 화물 연결부의 종류에 한정되지 않는다.
한 개의 단위모듈드론(300)이 1kg의 무게를 운송할 수 있는 추력을 가지고 있다면, n개의 단위모듈드론(300)이 결합된 조립체드론(3000)으로 재구성 가능함으로써, 1kg*n의 무게를 운송할 수 있으므로 운송하고자 하는 화물의 무게에 따라 다양하게 결합하여 운송할 수 있는 장점이 있다.
이상과 같이, 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예는 이것에 의해 한정되지 않으며 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 제1 실시예, 제2 실시예, 제3 실시예 및 제4 실시예의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

Claims (27)

  1. 프레임으로 구성된 직육면체 형상을 가지는 몸체와,
    상기 몸체 내부 일 측에 형성되어 비행을 제어하는 제어부와,
    상기 제어부와 연결되어 육방면에 형성되되, 각각 육방으로 추력을 발생시키는 추진부와,
    상기 제어부 일 측에 형성되며, 상기 제어부의 제어를 통해 상기 추진부로 동력을 공급하는 동력부와,
    상기 몸체들간의 결합을 위해 상기 몸체 외측면에 형성되는 결합부를 포함하는 단위모듈드론;을 포함하며,
    상기 결합부에 의해 상기 단위모듈드론들이 결합된 형상의 조립체드론;으로 구성 가능한 것을 특징으로 하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단위모듈드론은
    상기 몸체 일 측에 형성되는 지면접촉센서를 이용하여 방향축을 설정하는 방향축설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 단위모듈드론은
    상기 몸체 타 측에 형성되는 관성센서를 이용하여 상기 몸체의 위치방향을 설정하는 몸체방향설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 추진부는
    프로펠러 방식인 것을 특징으로 하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 추진부는
    동일 축으로 이루어지는 한 쌍의 상기 추진부의 프로펠러 피치(propeller pitch)는 반대인 것을 특징으로 하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 추진부는
    이중 반전 프로펠러(Contra--tating Propeller)인 것을 특징으로 하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 추진부는
    추력방향제어장치(thrust vector control device)를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 단위모듈드론은
    상기 프레임 일 측에 화물과 연결되는 화물연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 단위모듈드론은
    상기 몸체에 촬영을 위한 카메라가 구비되는 촬영부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 몸체는
    덕트(duct) 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  11. 프레임으로 구성된 육면체 형상을 가지는 몸체,
    상기 몸체의 육방면에 형성되되, 각각 육방으로 추력을 발생시키는 추진부및
    상기 프레임으로부터 연장되어 고정되고, 상기 추진부로 동력을 공급하는 동력부를 포함하고,
    상기 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있는 형상의 단위모듈드론;으로 구성 될 수 있는, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들은 상기 일 면과 동일한 평면을 형성하도록 펼쳐질 수 있는, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있도록 하는 엑츄에이터를 구비하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 육방면 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있도록 하는 베벨기어 또는 웜기어를 구비하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 몸체들간의 결합을 위해 상기 몸체 외측면에 형성되는 결합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형상의 재구성이 가능한 드론.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 결합부에 의해 상기 몸체들간의 결합으로 형성된 조립체드론의 결합되는 면을 제외한 나머지 면들 중 일 면의 이웃하는 면들이 상기 일 면을 기준으로 펼쳐지거나 접어질 수 있는 형상으로 재구성이 가능한 드론.
  17. 외측 프레임으로 구성된 육면체 형상을 가지는 몸체;
    상기 몸체의 육방면에 형성되고, 육방으로 추력을 발생시키는 추진부; 및
    상기 추진부와 연결되고, 상기 추진부로 동력을 공급하는 동력부;
    를 포함하고,
    상기 추진부는 상기 육방면에 대하여 기울어 질 수 있는 형상의 단위모듈드론;으로 구성 될 수 있는, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 추진부의 구동축은 상기 육방면 상의 회전점을 중심으로 기울어짐으로써, 추력 방향을 변화시킬 수 있는, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 외측 프레임의 육방면의 내측에 구비되고, 제1 회전축을 중심으로 상기 외측 프레임에 대해 회전될 수 있는 제1 회전 프레임을 더 포함하고,
    상기 추진부는 상기 제1 회전 프레임에 고정된, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제1 회전 프레임의 내측에 구비되고, 제2 회전축을 중심으로 상기 제1 회전 프레임에 대해 회전될 수 있는 제2 회전 프레임을 더 포함하고,
    상기 제2 회전축은 상기 제1 회전축에 수직하고, 상기 추진부는 상기 제2 회전 프레임에 고정된, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제1 회전 프레임 및 제2 회전 프레임이 회전할 수 있도록, 베어링, 모터, 엑추에이터, 베벨기어 또는 웜기어를 포함할 수 있는, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 추진부가 상기 육방면에 대하여 기울어 지는 각도를 제어할 수 있는 제어부를 더 포함하는, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 외측 프레임에 구비되고, 복수의 단위모듈드론들 간의 결합을 위한 결합부를 더 포함하는, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  24. 다면체 프레임으로 구성된 몸체;
    상기 프레임에 형성되고, 상기 몸체들 간의 결합을 위한 결합부; 및
    상기 몸체의 면들에 형성되고, 상기 면들에 대하여 기울어진 방향으로 추력을 발생시킬 수 있는 추진부;
    를 포함하는 단위모듈드론을 포함하며,
    상기 결합부에 의하여 복수의 상기 단위모듈드론이 결합된 형상의 조립체드론;으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 다면체 프레임의 면들의 내측에 구비되고, 제1 회전축을 중심으로 상기 다면체 프레임에 대해 회전할 수 있는 제1 회전 프레임을 더 포함하고,
    상기 추진부는 상기 제1 회전 프레임에 고정된, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 제1 회전 프레임의 내측에 구비되고, 제2 회전축을 중심으로 상기 제1 회전 프레임에 대해 회전될 수 있는 제2 회전 프레임을 더 포함하고,
    상기 제2 회전축은 상기 제1 회전축에 수직하고, 상기 추진부는 상기 제2 회전 프레임에 고정된, 형상의 재구성이 가능한 드론.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제1 회전 프레임 및 제2 회전 프레임이 회전할 수 있도록, 베어링, 모터, 엑추에이터, 베벨기어 또는 웜기어를 구비할 수 있는, 형상의 재구성이 가능한 드론.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107472521A (zh) * 2017-06-22 2017-12-15 深圳大学 多旋翼飞行平台及多旋翼飞行平台的控制方法
CN108248844A (zh) * 2018-01-30 2018-07-06 沈阳航空航天大学 可重组式电动无人飞行器及电动无人飞行器组
JP6461451B1 (ja) * 2018-08-03 2019-01-30 楽天株式会社 飛行体の保護部材

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170283054A1 (en) * 2016-03-29 2017-10-05 Chengwen Chris WANG Unmanned spatial vehicle performance
US10831215B2 (en) * 2016-08-05 2020-11-10 Hyperloop Technologies, Inc. Apparatus and method for the autonomous transportation of goods and/or people
US10579074B2 (en) * 2016-09-30 2020-03-03 Youngsub Ahn Propeller-enclosed airlifting air tube apparatus
KR101884673B1 (ko) 2017-03-15 2018-08-02 주식회사 넥스컴스 결합형 대형 멀티콥터
WO2019002995A1 (en) * 2017-06-27 2019-01-03 Andries Hermann Leuschner AERIAL VEHICLE WITHOUT PILOT WITH ROTARY WING
CN118083115A (zh) * 2017-08-10 2024-05-28 保罗·奈瑟 用于流体操纵的装置和方法
WO2019083197A1 (ko) * 2017-10-25 2019-05-02 정승환 로봇의 자세제어 장치 및 이를 구비한 로봇
US11724804B2 (en) * 2019-04-11 2023-08-15 Textron Innovations Inc. Aircraft coupling mechanism
US11970268B2 (en) 2019-12-13 2024-04-30 Georgia Tech Research Corporation Fractal tetrahedron unmanned aircraft system assembly
US11117065B2 (en) * 2020-01-03 2021-09-14 T. Dashon Howard Systems and methods for lynchpin structure applications
IT202000001273U1 (it) * 2020-03-24 2021-09-24 Maurizio Sforza Velivolo fornito di un sistema di propulsione con eliche controrotanti
CN113104213B (zh) * 2021-05-06 2022-07-05 北京理工大学 一种模块化可变形无人机的结构
CN113968354B (zh) * 2021-11-23 2023-10-31 吉林大学 一种可空投自驱动仿珊瑚礁结构微型飞行器搭载投放装置
US20230234726A1 (en) * 2022-01-26 2023-07-27 Georgia Tech Research Corporation Polyhedral rotorcraft modules for modular aircraft
WO2023164004A1 (en) * 2022-02-22 2023-08-31 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Configurable unmanned aerial vehicle system

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3677748B1 (ja) * 2004-07-07 2005-08-03 快堂 池田 急速風量発生風向変更装置を機体の側面や側壁に直接、密着固定させて作成した航空機
US20070023581A1 (en) * 2004-07-16 2007-02-01 La William H Omnidirectional aircraft
US20120158215A1 (en) * 2010-02-18 2012-06-21 Massachusetts Institute Of Technology Programmable Surface
US8453962B2 (en) * 2007-02-16 2013-06-04 Donald Orval Shaw Modular flying vehicle
US20140374532A1 (en) * 2013-06-24 2014-12-25 The Boeing Company Modular Vehicle Lift System

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2940246B1 (fr) 2008-12-19 2011-02-25 Thales Sa Dispositif de tir de munition a partir d'un drone arme
GB2528489A (en) * 2014-07-23 2016-01-27 Cassidian Ltd Improvements in and relating to unmanned aerial vehicles
KR20160041697A (ko) * 2014-10-08 2016-04-18 한화테크윈 주식회사 무인 비행체
US10358214B2 (en) * 2015-01-04 2019-07-23 Hangzhou Zero Zro Technology Co., Ltd. Aerial vehicle and method of operation
JP6103013B2 (ja) * 2015-09-18 2017-03-29 カシオ計算機株式会社 情報収集装置、情報収集方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3677748B1 (ja) * 2004-07-07 2005-08-03 快堂 池田 急速風量発生風向変更装置を機体の側面や側壁に直接、密着固定させて作成した航空機
US20070023581A1 (en) * 2004-07-16 2007-02-01 La William H Omnidirectional aircraft
US8453962B2 (en) * 2007-02-16 2013-06-04 Donald Orval Shaw Modular flying vehicle
US20120158215A1 (en) * 2010-02-18 2012-06-21 Massachusetts Institute Of Technology Programmable Surface
US20140374532A1 (en) * 2013-06-24 2014-12-25 The Boeing Company Modular Vehicle Lift System

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107472521A (zh) * 2017-06-22 2017-12-15 深圳大学 多旋翼飞行平台及多旋翼飞行平台的控制方法
CN108248844A (zh) * 2018-01-30 2018-07-06 沈阳航空航天大学 可重组式电动无人飞行器及电动无人飞行器组
JP6461451B1 (ja) * 2018-08-03 2019-01-30 楽天株式会社 飛行体の保護部材
WO2020026448A1 (ja) * 2018-08-03 2020-02-06 楽天株式会社 飛行体の保護部材
WO2020026468A1 (ja) * 2018-08-03 2020-02-06 楽天株式会社 飛行装置、飛行体及び保護部材
JPWO2020026468A1 (ja) * 2018-08-03 2020-08-06 楽天株式会社 飛行装置、飛行体及び保護部材
US11718399B2 (en) 2018-08-03 2023-08-08 Rakuten Group, Inc. Flight equipment, aerial vehicle and protective member

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170017067A (ko) 2017-02-15
US10696394B2 (en) 2020-06-30
US20180186450A1 (en) 2018-07-05
KR101740131B1 (ko) 2017-05-26

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