WO2017043694A1 - 무인 비행체 보호 장치와 그의 장애물 감지 및 회피 방법 - Google Patents

무인 비행체 보호 장치와 그의 장애물 감지 및 회피 방법 Download PDF

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WO2017043694A1
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WO
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unmanned aerial
aerial vehicle
obstacle
sensor
protection device
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/011887
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English (en)
French (fr)
Inventor
김혜라
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주식회사 나라항공기술
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U20/00—Constructional aspects of UAVs
    • B64U20/20—Constructional aspects of UAVs for noise reduction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20—Rotors; Rotor supports
    • B64U30/29—Constructional aspects of rotors or rotor supports; Arrangements thereof
    • B64U30/299—Rotor guards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B64U10/14—Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters

Definitions

  • the present invention relates to an unmanned aerial vehicle protection device, and more specifically, to protect the unmanned aerial vehicle in flight from various obstacles, and to minimize noise caused by the flight of the unmanned aerial vehicle, equipped with an unmanned aerial vehicle, a plurality of protective covers, Electromagnetic sensor that generates electromagnetic waves and detects reflected waves, and touch sensor that detects contact with obstacles, automatically switches the flying direction of unmanned aerial vehicle to the opposite direction regardless of remote control signal when obstacles are detected during flight.
  • the present invention relates to an unmanned aerial vehicle protective device and a method for detecting and avoiding obstacles thereof.
  • the unmanned aerial vehicle is equipped with a plurality of propellers and is controlled by a remote controller (RC). Unlike the general aircraft, the unmanned aerial vehicle can be miniaturized and lightened because it does not have a separate space and safety device for the pilot. It is being developed and utilized for various purposes, such as monitoring or photographing places where people are difficult to access or working environment.
  • RC remote controller
  • the drone also operates at a very high speed from the moment of flight.
  • Unintentional moments of manipulating remote control devices can lead to unforeseen situations, such as unmanned aerial vehicles, one of the most important of which is obstacles that cannot be easily detected in the field of vision, people who have not been identified beforehand. It may include things such as sticks, etc.
  • the flight of the unmanned vehicle is limited due to various obstacles that cannot be detected at low altitude.
  • the flight of the unmanned aerial vehicle is secured with security, but since the facilities for safety are still poor, it often leads to an unexpected accident.
  • the control of the immaturity of flight control can be displaced, causing catastrophic damage to trees, buildings, and even people.
  • various accidents, such as destruction of unmanned aerial vehicles, not only property damage, but also personal injury, have caused many social problems for unmanned aerial vehicles.
  • even if the expert maneuver may cause the above problems by a momentary mistake.
  • the unmanned aerial vehicle protective cover is embodied in the shape of a disk centered around the body guard and the body guard, and has a wing shape at the outermost portion of the upper propeller protector and the upper propeller protector having the same number of holes as the propeller of the unmanned aerial vehicle.
  • the upper protector composed of the upper coupling portion, the central support portion, the frame passing portion between the support portion, the frame passing portion between the support and one-to-one correspondence, the lower propeller protection and lower propeller having the same number of holes as the propeller of the unmanned aerial vehicle Consists of a lower protective device consisting of a lower coupling portion implemented in the shape of a wing on the outermost part of the protective part.
  • the unmanned aerial vehicle protective cover of the prior art can protect the unmanned aerial vehicle from the surrounding obstacles, protect the surrounding people from the rotating propellers, and protect the unmanned aerial vehicle by alleviating the impact from the ground when the unmanned aerial vehicle falls, Yawing of the vehicle can be controlled.
  • the above-mentioned unmanned aerial vehicle protective cover is a structure that is combined with an unmanned aerial vehicle, and simply mounts the unmanned aerial vehicle to cover the appearance of the unmanned aerial vehicle to protect the propeller, etc., and to reduce the impact of the unmanned aerial vehicle when it collides with an obstacle or falls. It provides a structure that minimizes the minimization, and can not prevent the collision with various obstacles during the flight in advance, and thus there is a problem that can not prevent the damage of the unmanned aerial vehicle at the source.
  • the number of users who are interested in the unmanned aerial vehicle is increasing year by year, and at the same time, various accidents caused by the unmanned aerial vehicle have occurred. This is mainly caused by the deviation of the orbit of the unmanned aerial vehicle by external factors such as a flight mistake or wind. Therefore, there is a need for a technology that can prevent impulses generated during the flight of unmanned aerial vehicles and reduce personnel accidents and property damage.
  • An object of the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle protection device having a plurality of protective covers corresponding to a plurality of propellers of an unmanned aerial vehicle in order to protect an unmanned aerial vehicle in flight.
  • Another object of the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle protection device for detecting various obstacles and automatically switching the flight direction, and a method for detecting and avoiding the obstacles.
  • Still another object of the present invention is to provide an unmanned aerial vehicle protection device for minimizing noise generated from an unmanned aerial vehicle in flight.
  • the unmanned aerial vehicle protection device of the present invention is equipped with an unmanned aerial vehicle having a plurality of propellers, and provides a protective cover having sensors for detecting an obstacle corresponding to each of the propellers. .
  • the unmanned aerial vehicle protection device of the present invention detects various obstacles during the flight of the unmanned aerial vehicle to automatically switch the direction of flight, thereby preventing collision with the obstacles to prevent damage to the unmanned aerial vehicle.
  • the unmanned aerial vehicle having a plurality of propeller supports, each of which is fixedly installed on the propeller is mounted on the upper portion is coupled to the top, a plurality of corresponding to the propeller support
  • a protective device frame having two protective cover supports;
  • a plurality of protective covers installed at an outer end of each of the protective cover supports to form an inner space such that the propeller is horizontally rotatable;
  • a sensor module installed at one side of the protective cover to detect an obstacle from the outside;
  • the unmanned aerial vehicle protection device It is provided between the protective cover support and the protective cover, the spring is installed therein and interacts with the protective cover support to be coupled to the buffer movement, the protective cover further includes a cylinder shaft to mitigate the impact from the external force do.
  • the sensor module An electromagnetic sensor installed at an outer center of the protective cover to generate electromagnetic waves to the outside, and to receive reflected waves by electromagnetic waves; Is installed on one side of the protective cover includes at least one contact sensor or a vibration sensor for detecting a contact with the obstacle, or a vibration due to the contact with the obstacle.
  • the protective cover In another embodiment, the protective cover;
  • the cylinder shaft is coupled to the center of the inner space, the propeller of the unmanned aerial vehicle is accommodated rotatably in the horizontal direction in the inner space, the cover member is provided with the electromagnetic sensor and the contact sensor or the vibration sensor and ;
  • the outer center portion of the cover member is formed concave, and includes a reflected wave collecting unit for collecting the reflected wave to receive the reflected wave by the electromagnetic wave generated by the electromagnetic sensor.
  • the cover member further includes a suction material attached to the inner surface to absorb the noise generated by the propeller of the unmanned aerial vehicle.
  • the cover member further comprises a plurality of cover member support rods for supporting the inner surface;
  • the cylinder shaft is provided on the outside, coupled to the cover member support rods, and further includes a clamp for cushioning movement to protect the cover member by the spring.
  • the processing unit By primarily detecting the obstacle through the electromagnetic sensor to switch the flight direction of the unmanned aerial vehicle, if the obstacle is not detected by the electromagnetic sensor, secondly to detect the obstacle by the contact sensor or the vibration sensor To switch the flight direction of the unmanned aerial vehicle.
  • a processing method for obstacle detection and collision avoidance of the unmanned vehicle protection device which is combined with the unmanned vehicle having a plurality of propellers flying together.
  • the method for detecting obstacles and avoiding collision of an unmanned aerial vehicle protection device which is combined with an unmanned aerial vehicle having a plurality of propellers of the present invention flying together is provided from the unmanned aerial vehicle protection device while the unmanned aerial vehicle is flying.
  • the processing method comprises; If the reflected wave is not received by the electromagnetic sensor, determining whether the obstacle is detected through a contact sensor or a vibration sensor; As a result of the determination, if the obstacle is detected, the unmanned aerial vehicle protection device further comprises the step of controlling to automatically switch the flight direction to the direction opposite to the obstacle direction to the unmanned aerial vehicle.
  • the processing method If the unmanned aerial vehicle is flying by remote control and a collision with the obstacle is predicted during the flight, or if the obstacle is detected, the unmanned aerial vehicle protection device moves the flying direction to the unmanned aerial vehicle in a direction opposite to the direction of the obstacle.
  • the remote control is blocked so that the unmanned aerial vehicle is not remotely controlled before the automatic switching to the control unit, and the flight direction of the unmanned aerial vehicle is automatically switched, and the remote control is allowed to be remotely controlled after a certain time. It further comprises a step.
  • the unmanned aerial vehicle protection device of the present invention is coupled to the unmanned aerial vehicle and provided with a protective cover corresponding to the propeller of the unmanned aerial vehicle, by detecting various obstacles during the flight of the unmanned aerial vehicle, thereby automatically switching the flight direction, By preventing collisions with obstacles, damage to unmanned aerial vehicles can be prevented.
  • the unmanned aerial vehicle protection device of the present invention can reduce the damage to the property such as expensive unmanned aerial vehicle through the collision avoidance and collision avoidance with obstacles or objects, and can minimize the accidents such as unexpected accidents.
  • the unmanned aerial vehicle protection device of the present invention detects obstacles during flight of the unmanned aerial vehicle and automatically adjusts the flying direction regardless of the remote control signal, thereby using the special purpose regardless of the flying environment according to the increase in the field of use of the unmanned aerial vehicle It is possible to protect the unmanned aerial vehicle by preventing collision with obstacles during the flight, and to provide a safe flight.
  • the unmanned aerial vehicle protection device of the present invention is provided with a sound absorbing material inside the protective cover, it is possible to minimize the noise generated by the unmanned aerial vehicle can reduce the noise pollution.
  • FIG. 1 and 2 are views illustrating a configuration in which an unmanned aerial vehicle and an unmanned aerial vehicle protection device according to the present invention are combined;
  • FIG. 3 is a view showing the configuration of the unmanned aerial vehicle shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a view showing the configuration of the unmanned aerial vehicle protection device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a view showing a combined configuration of the protective cover and the cylinder shaft shown in FIG.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the unmanned aerial vehicle protection device shown in FIG.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a processing procedure of the unmanned aerial vehicle protection apparatus according to the present invention.
  • FIG. 1 and 2 are views showing a configuration in which the unmanned aerial vehicle and the unmanned aerial vehicle protection device according to the present invention are combined, and FIG. 3 is a view showing the configuration of the unmanned aerial vehicle shown in FIG. 1, and FIG. 4 is shown in FIG. 1.
  • 5 is a view showing the configuration of the unmanned aerial vehicle protection device shown, and FIG. 5 is a view showing the combined configuration of the protective cover and the cylinder shaft shown in FIG.
  • the unmanned aerial vehicle protection device 100 of the present invention includes a plurality of propellers 230 equipped with a plurality of unmanned aerial vehicles 200 provided thereon, and protecting a plurality of propellers 230, respectively.
  • the unmanned aerial vehicle protection device 100 of the present invention is a sound absorbing material 136 is attached to the inner surface of the protective cover 130 to absorb the noise generated by the rotation of the propeller (230).
  • the unmanned aerial vehicle protection device 100 of the present invention is provided in a structure that supports the unmanned aerial vehicle 200 from the bottom, to automatically switch the flight direction by detecting various obstacles 10 during the flight of the unmanned aerial vehicle 200. By doing so, the collision with the obstacle 10 may be prevented to prevent damage to the unmanned aerial vehicle 200, and noise pollution may be minimized through the sound absorbing material 136 of the protective cover 130.
  • the unmanned aerial vehicle protection device 100 of the present invention as shown in Figures 1 and 2, the unmanned aerial vehicle 200 is mounted, coupled to the top.
  • the unmanned aerial vehicle 200 comprises a plurality of propellers 230, a body of the unmanned aerial vehicle 200, and a propeller frame 230 in which the propellers 230 are fixed and installed in the center of the vehicle frame 210. It is provided with a control unit 220 for controlling the flight of the vehicle 200.
  • the unmanned aerial vehicle 200 includes a plurality of propellers 230, for example, 3 to 8, and propeller supports 214 on which propellers 230 are fixed are installed at the same angle from the center of the aircraft frame 210. Spaced apart.
  • the propeller 230 is installed at the end of the propeller support 214.
  • the propeller support 214 is formed in the center portion coupling unit 212 for coupling with the unmanned aerial vehicle protection device 100.
  • control unit 220 is provided with at least a driving unit (206 in FIG. 6), a flight control unit (202 in FIG. 6) and a communication unit (204 in FIG. 6), for example, to remote from a remote control device (not shown). Receives a control signal and controls the unmanned aerial vehicle 200 to fly under remote control.
  • the unmanned aerial vehicle protection device 100 of the present invention corresponds to the number of propellers 230 of the unmanned aerial vehicle 200 includes a protective device frame 110 having a plurality of protective cover supports 114 and a protective cover support ( A plurality of protective covers 130 are fixed to the outer end of the 114, the sensor module 105 is installed to detect the obstacle 10 from the outside, and has a structure for protecting the propeller 230 of the unmanned aerial vehicle 200. And, installed in the center of the protective device frame 110, interconnected with the control unit 220 of the unmanned aerial vehicle 200 in a wired or wireless manner, when the obstacle 10 is detected during the flight of the unmanned aerial vehicle 200 And a processing unit 120 which controls to automatically switch the flight direction to the opposite direction.
  • the unmanned aerial vehicle protection device 100 may be further provided with a support member for seating on the ground.
  • the unmanned aerial vehicle 200 is provided with four propellers 230
  • the unmanned aerial vehicle protection device 100 is provided with four protective covers 130.
  • the protective cover 130 of the unmanned aerial vehicle protection device 100 is provided in the same manner as the number of propellers 230 of the unmanned aerial vehicle 200, the number of Can be changed in various ways. In general, the number of propellers 230 has an even number.
  • the protection device frame 110 is spaced at the same angle from the frame center portion 116 opposite the frame center portion 116 on which the processing unit 120 is installed and the propeller support 214 of the unmanned aerial vehicle 200. It includes a plurality of protective cover support 114 is arranged to be.
  • the cylinder shaft 140 is coupled to the end of the protective cover support 114, and the protective cover 130 is fixedly coupled to the end of the cylinder shaft 140.
  • the protective cover support 114 is provided with a fastener 112 to face the position of the coupler 212 of the propeller support 214.
  • the coupling member 150 which is inserted up and down in the coupling unit 212 of the propeller support 214 and the fixing unit 112 of the protective cover support 114 to couple the unmanned vehicle 200 and the unmanned vehicle protective device 100 to each other. ) Is installed.
  • the cylinder shaft 140 is coupled to the protective cover support 114, and the other end is coupled to the inner center of the protective cover 130.
  • the cylinder shaft 140 has a spring 142 installed therein, and interacts with the protective cover support 114 to be bufferably movable. Therefore, the cylinder shaft 140 is cushioned by the spring 142 even when a weak force shock is generated in the protective cover 130, thereby preventing damage to the unmanned aerial vehicle 200.
  • the processing unit 120 is wired or wirelessly connected to the control unit 220 of the unmanned aerial vehicle 200, and when the obstacle 10 is detected during the unmanned aerial vehicle 200, the flight direction of the unmanned aerial vehicle 200 is performed. Process mutual data communication with the control unit 220 of the unmanned aerial vehicle 200 to automatically switch to the opposite direction. At this time, the processing unit 120 processes to switch the flight direction by blocking the remote control even in a situation where the control unit 220 of the unmanned aerial vehicle 200 is remotely controlled by a remote control device (not shown). Processes of the processing unit 120 will be described in detail with reference to FIGS. 6 and 7.
  • the protective cover 130 includes a cover member 132, a reflection wave collection unit 134 in which an outer center portion of the cover member 132 is concave, and a cover.
  • the sound absorbing material 136 attached to the inner side of the member 132 is included.
  • the protective cover 130 is a clamp 144 is installed on one side of the cylinder shaft 140 coupled to the inner center of the cover member 132, and the clamp 144 is radially inside the cover member 132
  • Sensor module having a plurality of cover member support rods 146 for supporting the side, and a variety of sensors (106, 108) installed on one side of the cover member 132 for detecting the external obstacle (10) ).
  • the cover member 132 is generally provided similarly to the hemispherical shape in which the inner space is formed, and the outer center portion is formed to be concave to form the reflection wave collecting unit 134, and the propeller 230 of the unmanned vehicle 200 in the inner space. ) Is rotatably received in the horizontal direction. That is, the size of the inner surface of the cover member 132, that is, the diameter of the inner space has a length larger than the length of the propeller 230.
  • a sound absorbing material 135 is attached to an inner surface of the cover member 132, and a plurality of cover member support rods 146 supporting the inner surface of the cover member 132 are radially installed.
  • the cover member 132 may protect the propeller 230 from an attack of an obstacle 10 or an external object, and may safely fly from weather, for example, rain, snow, or other obstacles in a flying place. Is provided.
  • the reflected wave collector 134 has a diameter smaller than the diameter of the internal space.
  • the reflected wave collecting unit 134 is provided with an electromagnetic wave sensor 106 at the center, and the electromagnetic wave sensor 106 projects the electromagnetic wave to the outside, and the reflected wave is generated by the obstacle 10, the sensitivity of the electromagnetic wave sensor 106 is increased. Collect by refracting the reflected wave to improve. In this case, the reflected wave may be fed back at an angle deviated from the projected angle according to the collision angle of the electromagnetic wave. Therefore, since the reflected wave collector 134 is provided in a concave structure to receive more reflected waves with respect to the projected electromagnetic waves, obstacle detection efficiency may be improved.
  • the reflected wave collection unit 134 has a concave structure, even if the unmanned aerial vehicle 200 collides with the obstacle 10 or the object, damage to the physical structure of the electromagnetic wave emitting portion may be minimized.
  • the sound absorbing material 136 is installed on the inner surface of the cover member 132 to absorb noise generated by the rotation of the propeller 230 of the unmanned aerial vehicle 200.
  • the clamp 144 is coupled to the cylinder shaft 140 coupled to the center of the inner surface of the cover member support rod 146 of the cover member 132.
  • the clamp 144 is installed to be movable in the longitudinal direction from one outside of the cylinder shaft 140.
  • the clamp 144 is provided with a plurality of cover member support rods 146 disposed radially to support the inner surface of the cover member 132. Therefore, the clamp 144 is provided to be movable in the longitudinal direction of the cylinder shaft 140 in order to protect the unmanned aerial vehicle 200 by minimizing the impact amount from the collision, when the unmanned aerial vehicle 200 collides.
  • the cover member support rods 146 support the inner surface of the cover member 132 so that when the cover member 132 collides with the obstacle 10, the cover member 132 is provided to be buffered and moved through the clamp 144 to cover the cover member 132. Protect.
  • the unmanned aerial vehicle protection device 100 of the present invention is described as a structure for detecting the obstacle 10 and collision avoidance when the flight direction of the unmanned aerial vehicle 200 is made of the front and rear, left and right center flight. have.
  • the unmanned aerial vehicle 200 is flying up and down, the collision with the obstacle 10 can be avoided in the same manner, in which the inner space diameter of the protective cover 130 is larger than the length of the propeller 230. Therefore, contact or collision with the obstacle 10 may occur at the upper portion of the protective cover 130, and in this case, the obstacle 10 may be detected in advance, thereby preventing impulse.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the unmanned aerial vehicle protection device shown in FIG.
  • the unmanned aerial vehicle protection device 100 of the present invention includes a processing unit 120 and a sensor unit 105.
  • the unmanned aerial vehicle 200 also includes a control unit 220 including a communication unit 204, a driver 206, and a flight control unit 202.
  • the communication unit 204 of the unmanned aerial vehicle 200 processes wired or wireless communication with the communication unit 104 of the unmanned aerial vehicle protection device 100.
  • the driver 206 drives the propellers 230 under the control of the flight controller 202.
  • the flight controller 202 controls the driver 206 to switch the flight direction under the control of the processing unit 120 through the communication unit 204.
  • the communication unit 204 may further process wireless communication for remote control with a remote control device (not shown).
  • the processing unit 120 includes a communication unit 104 and a control unit 102.
  • the sensor module 105 includes an electromagnetic wave sensor 106 and at least one contact sensor (or vibration sensor) 108.
  • the electromagnetic sensor 106 generates electromagnetic waves to the outside, and receives reflected waves reflecting electromagnetic waves reflected by the obstacle 10 to measure the presence or absence of the obstacle 10 and the distance to the obstacle 10. At this time, the electromagnetic sensor 106 may increase the sensitivity of the reflected wave through the reflected wave collector 134 of the cover member 132. At least one contact sensor (or vibration sensor) 108 is installed outside the cover member 132 to detect a state of contacting or approaching the obstacle 10. The electromagnetic sensor 106 and the contact sensor (or vibration sensor) 108 transmit the detection of the obstacle 10 to the controller 102.
  • the processing unit 120 determines that the obstacle 10 exists, calculates a distance from the obstacle 10, and enters the obstacle 10 within the threshold range. Process to switch the flight direction of the unmanned aerial vehicle 200. In addition, when the reflected wave is not received, the processing unit 120 collides with the obstacle 10 by contact by the contact sensor (or vibration sensor) 108, or the obstacle 10 due to vibration generated when the collision occurs. If detected, the process to switch the flight direction of the unmanned aerial vehicle 200.
  • control unit 102 of the unmanned aerial vehicle protection device 100 of the present invention primarily detects the obstacle 10 through the electromagnetic sensor 106 to switch the flight direction, and the obstacle 10 that is not detected in the primary When this occurs, the obstacle 10 is detected by the contact sensor (or vibration sensor) 108 secondly, and the flight direction is switched.
  • the communication unit 104 of the unmanned aerial vehicle protection apparatus 100 of the present invention processes wired or wireless communication with the communication unit 204 of the unmanned aerial vehicle 200.
  • the control unit 102 passes through the communication unit 104 to the control unit 202. Control to switch the current flight direction in the opposite direction.
  • the control unit 102 blocks the remote control signal so as not to receive the remote control signal, and controls to switch the flight direction.
  • the control unit 102 may change the flight direction of the unmanned aerial vehicle 200, and when a predetermined time elapses, transmit a control signal to the communication unit 204 to receive a remote control signal so that the unmanned aerial vehicle 200 can be remotely controlled. Allow it.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the processing procedure of the unmanned aerial vehicle protection apparatus according to the present invention. This procedure is a program processed by the processing unit of the unmanned aerial vehicle protection apparatus, which is stored in a memory (not shown) of the processing unit.
  • the unmanned aerial vehicle protection device 100 of the present invention is mounted and coupled with an unmanned aerial vehicle 200 at an upper portion thereof, and the unmanned aerial vehicle 200 is remotely controlled through a remote control device (not shown). If the obstacle 10 is detected during the process, the flight direction is automatically switched.
  • the processing unit 120 of the unmanned aerial vehicle protection device 100 generates electromagnetic waves to the outside through the electromagnetic sensor 106 in real time while the unmanned aerial vehicle is flying.
  • the electromagnetic sensor 106 determines whether the reflected wave by the electromagnetic wave is received.
  • the procedure proceeds to step S304 to process the processing unit 120.
  • the processing unit 120 predicts a collision with the obstacle 200 in consideration of the calculated distance and the speed of the unmanned aerial vehicle 200. In this embodiment, the distance from the obstacle 10 is calculated, and it is predicted that a collision occurs when the obstacle 10 enters the threshold range.
  • step S310 if a collision is predicted, the processing unit 120 proceeds to step S310, and if a collision is not predicted, proceeds to step S300.
  • the procedure proceeds to step S308 to determine whether the obstacle 10 is detected through the contact sensor (or vibration sensor) 108. FIG. As a result of the determination, if the obstacle 10 is detected, the process proceeds to step S310, otherwise, the process proceeds to step S300.
  • the processing unit 120 moves to the control unit 220 of the unmanned aerial vehicle 200. Control to block the adjustment by the remote control, and control to switch the flight direction in the opposite direction in step S312.
  • step S314 the processing unit 120 switches the flight direction of the unmanned aerial vehicle 200 in the opposite direction, and when a predetermined time (for example, about 2 to 5 seconds) elapses, the control unit of the unmanned aerial vehicle 200 220, the control by the remote control is allowed to be allowed.
  • a predetermined time for example, about 2 to 5 seconds
  • the processing unit 120 of the unmanned aerial vehicle protection device 100 is an obstacle 10 through the electromagnetic sensor 106 primarily of the electromagnetic sensor 106 and the contact sensor (or vibration sensor) 108. If the obstacle 10 is not detected through this, the second object is processed to detect the obstacle 10 through the contact sensor (or the vibration sensor) 108 so that the unmanned aerial vehicle 200 receives the obstacle 10. Handle to avoid conflict with

Abstract

본 발명은 무인 비행체 보호 장치와 그의 장애물 감지 및 회피 방법에 관한 것이다. 본 발명의 무인 비행체 보호 장치는 복수 개의 프로펠러가 구비된 무인 비행체를 상부에 탑재하고, 프로펠러 각각을 보호하기 위한 복수 개의 보호 커버를 구비하며, 다양한 센서들을 갖는 센서 모듈을 이용하여 무인 비행체의 비행 방향에 장애물이 있는지를 감지하며, 장애물이 감지되면 무인 비행체의 비행 방향을 자동으로 반대 방향으로 전환시킨다. 또 본 발명의 무인 비행체 보호 장치는 보호 커버의 내측면에 흡음재가 부착되어 프로펠러의 회전에 의해 발생되는 소음을 흡수한다. 본 발명에 의하면, 무인 비행체의 비행 중 다양한 장애물을 감지하여 비행 방향을 자동으로 전환하게 함으로써, 장애물과의 충돌을 방지하여 무인 비행체의 손상을 방지할 수 있으며, 보호 커버의 흡음재를 통해 소음 공해를 최소화할 수 있다.

Description

무인 비행체 보호 장치와 그의 장애물 감지 및 회피 방법
본 발명은 무인 비행체 보호 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 비행 중인 무인 비행체를 다양한 장애물로부터 보호하고, 무인 비행체의 비행에 따른 소음을 최소화하기 위하여, 무인 비행체를 탑재하고, 복수 개의 보호 커버와, 전자파를 발생하여 반사파를 감지하는 전자파 센서와, 장애물과의 접촉을 감지하는 접촉 센서를 구비하여, 비행 중 장애물이 감지되면, 원격 제어 신호에 관계없이 무인 비행체의 비행 방향을 자동으로 반대 방향으로 전환하도록 처리하는 무인 비행체 보호 장치와 그의 장애물 감지 및 회피 방법에 관한 것이다.
무인 비행체는 복수 개의 프로펠러를 구비하고 원격 제어 장치(Remote Controller : RC)에 의해 조종되는 비행체로서, 일반 비행체와는 달리 조종사를 위한 공간과 안전 장치 등을 별도로 구비하지 않기 때문에 소형화, 경량화가 가능하며, 사람의 접근이 어려운 장소나 작업 환경 등을 모니터링하거나 촬영하는 등 다양한 용도로 개발 및 활용되고 있다.
이러한 무인 비행체는 원격 제어가 용이하도록 대부분 가시권 범위 내에서 운영된다. 그러므로 무인 비행체가 가시권을 벗어나게 되면, 각종 장애물로 인한 제어상의 어려움으로 인해, 비행이 불가능하며, 심지어 다양한 장애물과의 충돌에 의해 예기치 않은 피해가 발생하는 경우가 많다.
또 무인 비행체는 비행 순간부터 매우 빠른 속도로 운영된다. 원격 제어 장치를 조정하는 조종자의 순간 잘못된 실수로 인하여, 무인 비행체는 예상 밖의 상황을 초래할 수 있는데, 그 중 가장 중요한 요인 중 하나인 장애물은 시야에서 쉽게 감지할 수 없는 전선, 사전에 파악되지 않은 사람을 포함하여 스틱 등과 같은 물건 등이 포함될 수 있으며, 특히 저고도 상에서 감지될 수 없는 다양한 장애물로 인하여 무인 비행체의 비행이 제한된다.
지금까지는 조종사의 운영 기술, 현지 상황 파악을 통한 이성적 판단, 경우에 따라서는 조정사의 감각 등을 이용하여 무인 비행체를 조종하는 경우가 일반적이다. 그러나 무인 비행체의 수량 증가와, 동호회 및 애호가의 관심이 증가하면서 무인 비행체의 비행이 날로 증가하고 있어 이와 같은 상황이 급반전될 수 있는데, 무인 비행체의 활용 분야가 증가함에 따라 다양한 용도와 특수 목적을 중심으로 그 활용이 바뀌어지고 있는 실정이기 때문이다.
특히, 무인 비행체의 비행은 안전을 담보로 이루어지지만, 아직까지는 안전에 대한 설비가 빈약한 상황이기 때문에 종종 예기치 않은 사고로 이어지는 경우가 발생한다. 비행 조종의 미숙함에 의한 제어권을 이탈하여 나무, 건물, 심지어 사람에게 치명적인 손상을 입히는 경우가 많다. 또 무인 비행체의 파괴는 재산상의 손실뿐만 아니라, 인명 상해까지 이어지는 등, 이와 같은 다양한 사고는 무인 비행체에 대한 많은 사회적인 문제를 낳고 있다. 또한 전문가가 조종하더라도 순간 실수에 의해 상술한 바와 같은 문제가 발생할 수 있다.
따라서 어떤 예기치 않는 상황에 관계없이 조종사가 무인 비행체를 손쉽게 비행 가능하도록 하는 다양한 장애물을 감지하고, 이를 회피하는 기술이 절대적으로 필요하다.
상술한 바와 같이, 무인 비행체의 비행 중 다양한 장애물로 인하여, 무인 비행체의 파괴로 인한 비용 손실과, 경우에 따라서는 재산상의 피해는 물론 인명 사고에 이르는 상황이 발생할 수 있다. 뿐만 아니라 무인 비행체의 비행에 따른 소음이 커서 주변의 가축, 공공 장소에서의 소음 공해 등이 발생할 수 있다. 따라서 이와 같은 상황을 피할 수 있고, 동시에 안전한 비행이 가능하도록 비행 중인 무인 비행체를 보호하는 장치가 필요한 실정이다.
상술한 문제점들을 해결하기 위한 무인 비행체 관련 기술들이 이미 다양하게 공지되어 있다. 예를 들어, 종래기술에 따른 무인 비행체 보호 장치에 대한 기술들 중 하나인 국내 공개특허공보 제10-2012-0136797호(공개일 2012년12월20일)의 '무인 비행체 보호 커버'가 공개되어 있다.
이 무인 비행체 보호 커버는 중앙의 몸체 보호부와, 상기 몸체 보호부를 중심으로 원반 형태로 구현되며, 무인 비행체의 프로펠러와 동일한 개수의 홀을 가지는 상단 프로펠러 보호부 및 상단 프로펠러 보호부의 최외각에 날개 형상으로 구현되는 상단 결합부로 구성된 상단 보호구와, 중앙의 지지부와, 지지부 사이의 프레임 통과부와, 프레임 통과부에 일대일 대응되며, 무인 비행체의 프로펠러와 동일한 개수의 홀을 가지는 하단 프로펠러 보호부 및 하단 프로펠러 보호부의 최외각에 날개 형상으로 구현되는 하단 결합부로 구성된 하단 보호구로 구성된다.
따라서 종래기술의 무인 비행체 보호 커버는 주변 장애물로부터 무인 비행체를 보호하거나, 회전하는 프로펠러로부터 주위 사람들을 보호할 수 있으며, 무인 비행체의 낙하 시, 지면으로부터의 충격을 완화시켜 무인 비행체를 보호하거나, 무인 비행체의 요잉(yawing)을 제어할 수 있다.
그러나 상술한 무인 비행체 보호 커버는 무인 비행체와 결합되는 구조로서, 단순히 무인 비행체를 탑재하여 무인 비행체의 외형을 덮어서 프로펠러 등을 보호하고, 장애물과의 충돌이나 낙하 시, 충격을 완화시켜서 무인 비행체의 파손을 최소화는 구조를 제공할 뿐, 비행 중 다양한 장애물과의 충돌을 사전에 방지할 수 없고, 이로 인해 무인 비행체의 파손을 원천적으로 차단할 수 없는 문제점이 있다.
상술한 바와 같이, 현재 무인 비행체에 대한 관심을 가지고 있는 사용자가 해마다 증가하고 있으며, 동시에 무인 비행체로 인한 다양한 사고가 많이 발생하고 있다. 이는 주로 비행 실수 또는 바람 등과 같은 외부 요인에 의한 무인 비행체의 궤도 이탈 등에 의해서 발생한다. 따라서 무인 비행체의 비행 중에 발생되는 충동을 방지하고, 인사 사고와 재산상의 피해를 줄일 수 있는 기술이 필요하다.
본 발명의 목적은 비행 중인 무인 비행체의 보호하기 위하여, 무인 비행체의 복수 개의 프로펠러에 대응하여 복수 개의 보호 커버를 구비하는 무인 비행체 보호 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 다양한 장애물을 감지하여 비행 방향을 자동으로 전환시키는 무인 비행체 보호 장치와 그의 장애물 감지 및 회피 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비행 중인 무인 비행체로부터 발생되는 소음을 최소화하기 위한 무인 비행체 보호 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 무인 비행체 보호 장치는 복수 개의 프로펠러를 갖는 무인 비행체를 탑재하고, 프로펠러들 각각에 대응하여 장애물을 감지하는 센서들을 구비하는 보호 커버를 제공하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 무인 비행체 보호 장치는 무인 비행체의 비행 중 다양한 장애물을 감지하여 비행 방향을 자동으로 전환하게 함으로써, 장애물과의 충돌을 방지하여 무인 비행체의 손상을 방지할 수 있다.
이 특징에 따른 본 발명의 본 발명의 무인 비행체 보호 장치는, 상부에 복수 개의 프로펠러가 각각 고정 설치되는 복수 개의 프로펠러 지지대를 구비하는 무인 비행체가 상부에 탑재되어 결합되고, 상기 프로펠러 지지대에 대응하여 복수 개의 보호 커버 지지대들을 갖는 보호 장치 프레임과; 상기 보호 커버 지지대들 각각의 외측 끝단에 설치되어 상기 프로펠러가 수평 회전 가능하도록 내부 공간을 형성하는 복수 개의 보호 커버와; 상기 보호 커버의 일측에 설치되어 외부로부터 장애물을 감지하는 센서 모듈 및; 상기 보호 장치 프레임의 중앙에 설치되어 상기 무인 비행체가 비행 중 상기 센서 모듈로부터 장애물이 감지되면, 상기 무인 비행체의 비행 방향을 장애물이 감지된 방향의 반대 방향으로 자동 전환하도록 상기 무인 비행체를 제어하는 처리 유닛을 포함한다.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 무인 비행체 보호 장치는; 상기 보호 커버 지지대와 상기 보호 커버 사이에 구비되고, 내부에 스프링이 설치되어 상기 보호 커버 지지대와 상호 작용하여 완충 이동 가능하게 결합되며, 상기 보호 커버가 외부의 힘으로부터 충격을 완화시키는 실린더 축을 더 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 센서 모듈은; 상기 보호 커버의 외측 중앙에 설치되어 외부로 전자파를 발생하고, 전자파에 의한 반사파를 수신하는 전자파 센서와; 상기 보호 커버의 일측에 설치되어 장애물과의 접촉을 감지하거나, 장애물과의 접촉에 의한 진동을 감지하는 적어도 하나의 접촉 센서 또는 진동 센서를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 보호 커버는; 상기 실린더 축이 내부 공간의 중앙에 결합되고, 상기 내부 공간에 상기 무인 비행체의 상기 프로펠레가 수평 방향으로 회전 가능하게 수용되며, 상기 전자파 센서와 상기 접촉 센서 또는 상기 진동 센서가 설치되는 커버부재 및; 상기 커버부재의 외측 중앙 부분이 오목하게 형성되고, 상기 전자파 센서가 발생한 전자파에 의한 반사파를 수신하도록 반사파를 수집하는 반사파 수집부를 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 커버부재는 내측면에 부착되어 상기 무인 비행체의 상기 프로펠러에 의해 발생되는 소음을 흡수하는 흡입재를 더 포함한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 커버부재는 내측면을 지지하는 복수 개의 커버부재 지지로드를 더 구비하고; 상기 실린더 축은 외측에 설치되고, 상기 커버부재 지지로드들과 결합되어, 상기 스프링에 의해 상기 커버부재를 보호하도록 완충 이동하는 클램프를 더 구비한다.
또 다른 실시예에 있어서, 상기 처리 유닛은; 1 차적으로 상기 전자파 센서를 통해 장애물을 감지하여 상기 무인 비행체의 비행 방향을 전환시키고, 상기 전자파 센서에 의해 장애물이 감지되지 못하면, 2 차적으로 상기 접촉 센서 또는 상기 진동 센서에 의해 장애물을 감지하도록 하여, 상기 무인 비행체의 비행 방행을 전환시킨다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 복수 개의 프로펠러를 구비하는 무인 비행체와 결합되어 함께 비행하는 무인 비행체 보호 장치의 장애물 감지 및 충돌 회피를 위한 처리 방법이 제공된다.
이 특징에 따른 본 발명의 복수 개의 프로펠러를 구비하는 무인 비행체와 결합되어 함께 비행하는 무인 비행체 보호 장치의 장애물 감지 및 충돌 회피를 위한 처리 방법은, 상기 무인 비행체가 비행하는 중에 상기 무인 비행체 보호 장치로부터 실시간으로 전자파 센서를 통해 외부로 전자파를 발생시키는 단계와; 상기 전자파 센서로 전자파에 의한 반사파가 수신되는지를 판별하는 단계와; 상기 전자파 센서로 반사파가 수신되면, 장애물이 있음을 감지하고, 상기 장애물과의 거리를 계산하는 단계와; 상기 무인 비행체 보호 장치가 계산된 상기 장애물과의 거리가 임계치 범위 내로 상기 장애물이 들어오는지를 판별하여 상기 장애물과의 충돌을 예측하는 단계 및; 상기 장애물과의 충돌이 예측되면, 상기 무인 비행체 보호 장치가 상기 무인 비행체로 비행 방향을 상기 장애물이 있는 방향과 반대 방향으로 자동 전환하도록 제어하는 단계를 포함한다.
이 특징의 한 실시예에 있어서, 상기 처리 방법은; 상기 전자파 센서로 반사파가 수신되지 않으면, 접촉 센서 또는 진동 센서를 통해 상기 장애물이 감지되는지를 판별하는 단계와; 판별 결과, 상기 장애물이 감지되면, 상기 무인 비행체 보호 장치가 상기 무인 비행체로 비행 방향을 상기 장애물이 있는 방향과 반대 방향으로 자동 전환하도록 제어하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 상기 처리 방법은; 상기 무인 비행체가 원격 조정에 의해 비행되고, 비행 중에 상기 장애물과의 충돌이 예측되거나, 또는 상기 장애물이 감지되면, 상기 무인 비행체 보호 장치가 상기 무인 비행체로 비행 방향을 상기 장애물이 있는 방향과 반대 방향으로 자동 전환하도록 제어하기 전에 상기 무인 비행체가 원격 조정되지 않도록 원격 제어를 차단시키고, 상기 무인 비행체의 비행 방향이 자동 전환되고, 일정 시간이 경과되면, 상기 무인 비행체가 원격 조정되도록 원격 제어를 허용시키는 단계를 더 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 무인 비행체 보호 장치는 무인 비행체와 결합되고 무인 비행체의 프로펠러에 대응하여 보호 커버를 구비하며, 무인 비행체의 비행 중 다양한 장애물을 감지하여 비행 방향을 자동으로 전환하게 함으로써, 장애물과의 충돌을 방지하여 무인 비행체의 손상을 방지할 수 있다.
또 본 발명의 무인 비행체 보호 장치는 장애물이나 물체와의 충동 회피 및 충돌 방지를 통해 고가의 무인 비행체와 같은 재산상의 피해를 줄일 수 있으며, 예기치 않게 발생하는 인명 사고와 같은 불상사를 최소화시킬 수 있다.
또 본 발명의 무인 비행체 보호 장치는 무인 비행체의 비행 중 장애물을 감지하여 원격 제어 신호에 관계없이 비행 방향을 자동으로 조절시킴으로써, 무인 비행체의 활용 분야의 증가에 따른 비행 환경에 관계없이 특수 목적으로 사용 가능하고, 비행 중 장애물과의 충돌을 방지하여 무인 비행체를 보호할 수 있으며, 안전한 비행이 가능하도록 제공할 수 있다.
또한 본 발명의 무인 비행체 보호 장치는 보호 커버의 내측에 흡음재를 구비함으로써, 무인 비행체의 의해 발생된 소음을 최소화할 수 있어 소음 공해를 줄일 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 무인 비행체와 무인 비행체 보호 장치가 결합된 구성을 도시한 도면들;
도 3은 도 1에 도시된 무인 비행체의 구성을 나타내는 도면;
도 4는 도 1에 도시된 무인 비행체 보호 장치의 구성을 나타내는 도면;
도 5는 도 2에 도시된 보호 커버와 실린더축의 결합된 구성을 나타내는 도면;
도 6은 도 1에 도시된 무인 비행체 보호 장치의 구성을 나타내는 블럭도; 그리고
도 7은 본 발명에 따른 무인 비행체 보호 장치의 처리 수순을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 무인 비행체와 무인 비행체 보호 장치가 결합된 구성을 도시한 도면들이고, 도 3은 도 1에 도시된 무인 비행체의 구성을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 무인 비행체 보호 장치의 구성을 나타내는 도면이며, 그리고 도 5는 도 2에 도시된 보호 커버와 실린더축의 결합된 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 무인 비행체 보호 장치(100)는 복수 개의 프로펠러(230)가 구비된 무인 비행체(200)를 상부에 탑재하고, 프로펠러(230) 각각을 보호하기 위한 복수 개의 보호 커버(130)를 구비하며, 다양한 센서(106, 108)들을 갖는 센서 모듈(도 6의 105)을 이용하여 무인 비행체(200)의 비행 방향에 장애물(10)이 있는지를 감지하며, 장애물(10)이 감지되면 무인 비행체(200)의 비행 방향을 자동으로 반대 방향으로 전환시킨다.
또 본 발명의 무인 비행체 보호 장치(100)는 보호 커버(130)의 내측면에 흡음재(136)가 부착되어 프로펠러(230)의 회전에 의해 발생되는 소음을 흡수한다.
따라서 본 발명의 무인 비행체 보호 장치(100)는 무인 비행체(200)를 하부에서 떠받치는 구조로 제공되어, 무인 비행체(200)의 비행 중 다양한 장애물(10)을 감지하여 비행 방향을 자동으로 전환하게 함으로써, 장애물(10)과의 충돌을 방지하여 무인 비행체(200)의 손상을 방지할 수 있으며, 보호 커버(130)의 흡음재(136)를 통해 소음 공해를 최소화할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 무인 비행체 보호 장치(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상부에 무인 비행체(200)가 탑재, 결합된다. 무인 비행체(200)는 복수 개의 프로펠러(230)와, 무인 비행체(200)의 몸체를 구성하고 프로펠러(230)들이 고정 설치되는 비행체 프레임(210)과, 비행체 프레임(210)의 중앙에 설치되어 무인 비행체(200)의 비행을 제어하는 제어 유닛(220)을 구비한다.
이러한 무인 비행체(200)는 복수 개의 프로펠러(230)들 예컨대, 3 내지 8 개가 구비되고, 각각의 프로펠러(230)들이 고정 설치되는 프로펠러 지지대(214)들이 비행체 프레임(210)의 중심으로부터 동일한 각도로 이격되게 배치된다. 프로펠러 지지대(214)의 끝단에는 프로펠러(230)가 설치된다. 또 프로펠러 지지대(214)는 중앙 부분에 무인 비행체 보호 장치(100)와 결합하기 위한 결합구(212)가 형성된다.
또 제어 유닛(220)은 예를 들어, 구동부(도 6의 206), 비행 제어부(도 6의 202) 및 통신부(도 6의 204)가 적어도 구비되어, 원격 제어 장치(미도시됨)로부터 원격 제어 신호를 받아서 무인 비행체(200)를 원격 조정에 따라 비행하도록 제어한다.
그러므로 본 발명의 무인 비행체 보호 장치(100)는 무인 비행체(200)의 프로펠러(230)의 갯수에 대응하여 복수 개의 보호 커버 지지대(114)를 구비하는 보호 장치 프레임(110)과, 보호 커버 지지대(114)의 외측 끝단에 고정 설치되고, 외부로부터 장애물(10)을 감지하는 센서 모듈(105)이 설치되며, 무인 비행체(200)의 프로펠러(230)를 보호하는 구조를 갖는 복수 개의 보호 커버(130) 및, 보호 장치 프레임(110)의 중앙에 설치되고, 무인 비행체(200)의 제어 유닛(220)과 유선 또는 무선으로 상호 연결되어, 무인 비행체(200)의 비행 중 장애물(10)이 감지되면, 비행 방향을 자동으로 반대 방향으로 전환하도록 제어하는 처리 유닛(120)를 포함한다. 물론 도면에는 도시되지 않았으나, 무인 비행체 보호 장치(100)에는 지면에 안착하기 위한 받침부재가 더 구비될 수도 있다.
이 실시예에서 무인 비행체(200)는 4 개의 프로펠러(230)들이 구비되고, 무인 비행체 보호 장치(100)는 4 개의 보호 커버(130)가 구비된다. 물론 무인 비행체(200)의 프로펠러(230)의 갯수에 대응하여 무인 비행체 보호 장치(100)의 보호 커버(130)는 무인 비행체(200)의 프로펠러(230)의 갯수와 동일하게 구비되며, 그 갯수는 다양하게 변경 가능하다. 대체로 프로펠러(230)의 갯수는 짝수로 갖는다.
구체적으로 보호 장치 프레임(110)은 상부에 처리 유닛(120)이 설치되는 프레임 중앙부(116)와, 무인 비행체(200)의 프로펠러 지지대(214)에 대향하여 프레임 중앙부(116)로부터 동일한 각도로 이격되게 배치되는 복수 개의 보호 커버 지지대(114)를 포함한다. 보호 커버 지지대(114)의 끝단에는 실린더 축(140)이 결합되고, 실린더 축(140)의 끝단에는 보호 커버(130)가 고정 결합된다. 보호 커버 지지대(114)에는 프로펠러 지지대(214)의 결합구(212)의 위치와 대향하여 고정구(112)가 형성된다.
따라서 프로펠러 지지대(214)의 결합구(212)와 보호 커버 지지대(114)의 고정구(112)에는 상하로 삽입되어 무인 비행체(200)와 무인 비행체 보호 장치(100)를 상호 결합하는 결합부재(150)가 설치된다.
실린더 축(140)은 일단이 보호 커버 지지대(114)와 결합되고, 타단이 보호 커버(130)의 내측 중앙에 결합된다. 실린터 축(140)은 내부에는 스프링(142)이 설치되어 보호 커버 지지대(114)와 상호 작용하여 완충 이동 가능하게 결합된다. 따라서 실린터 축(140)은 보호 커버(130)에 미약한 힘의 충격이 발생되어도 스프링(142)에 의해 완충되어, 무인 비행체(200)의 손상을 방지할 수 있다.
처리 유닛(120)은 무인 비행체(200)의 제어 유닛(220)과 상호 유선 또는 무선으로 연결되어, 무인 비행체(200)가 비행 중 장애물(10)이 감지되면, 무인 비행체(200)의 비행 방향을 자동으로 반대 방향으로 전환하도록 무인 비행체(200)의 제어 유닛(220)과 상호 데이터 통신을 처리한다. 이 때, 처리 유닛(120)은 무인 비행체(200)의 제어 유닛(220)이 원격 제어 장치(미도시됨)에 의해 원격 조정되고 있는 상황이라도 원격 제어를 차단시켜서 비행 방향을 전환하도록 처리한다. 이러한 처리 유닛(120)의 처리 과정들에 대해서는 도 6 및 도 7에서 상세히 설명한다.
구체적으로, 보호 커버(130)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 커버부재(132)와, 커버부재(132)의 외측 중앙 부분이 오목하게 형성되는 반사파 수집부(134)와, 커버부재(132)의 내측면에 부착된 흡음재(136)를 포함한다.
또 보호 커버(130)에는 커버부재(132)의 내측 중앙에 결합된 실린더 축(140)의 일측에 설치되는 클램프(144)와, 클램프(144)에 설치되어 방사형으로 커버부재(132)의 내측면을 지지하는 복수 개의 커버부재 지지로드(146) 및, 커버부재(132)의 일측에 설치되어 외부의 장애물(10)을 감지하는 다양한 센서(106, 108)들을 갖는 센서 모듈(도 6의 105)을 구비한다.
커버부재(132)는 내부 공간이 형성된 반구 형상과 대체로 유사하게 구비되고, 외측 중앙 부분이 오목하게 형성되어 반사파 수집부(134)를 형성하며, 내부 공간에 무인 비행체(200)의 프로펠레(230)가 수평 방향으로 회전 가능하게 수용된다. 즉, 커버부재(132)의 내측면의 크기 즉, 내부 공간의 지름은 프로펠러(230)의 길이보다 큰 길이를 갖는다.
또 커버부재(132)의 내측면에는 흡음재(135)가 부착되고, 커버부재(132)의 내측면을 지지하는 복수 개의 커버부재 지지로드(146)가 방사형으로 설치된다. 이러한 커버부재(132)는 장애물(10)이나 외부의 물체의 공격으로부터 프로펠러(230)를 보호할 수 있으며, 비행 장소의 날씨 예를 들어, 비, 눈이 오거나 기타 장애 물질 등으로부터 안전한 비행이 가능하도록 제공된다.
반사파 수집부(134)는 내부 공간의 지름보다 작은 지름을 가진다. 반사파 수집부(134)는 중앙에 전자파 센서(106)가 설치되고, 전자파 센서(106)가 외부로 전자파를 투사하여, 장애물(10)에 의해 반사파가 생성되면, 전자파 센서(106)의 감도를 향상시키도록 반사파를 굴절시켜서 수집한다. 이 때, 반사파는 전자파의 충돌 각도에 따라 투사된 각도에서 벗어난 각도로 피드백될 수 있다. 따라서 반사파 수집부(134)는 투사된 전자파에 대한 반사파를 더 많이 수신할 수 있도록 오목한 구조로 제공되므로 장애물 탐지 효율을 높일 수 있다.
또 반사파 수집부(134)는 오목한 구조로 이루어짐으로써, 무인 비행체(200)가 장애물(10)이나 물체와 충돌하더라도 전자파 발사 부분의 물리적 구조에 대한 피해를 최소화할 수 있다.
흡음재(136)은 커버부재(132)의 내측면에 설치되어 무인 비행체(200)의 프로펠러(230)의 회전에 의해 발생되는 소음을 흡수한다.
클램프(144)는 커버부재 지지로드(146)는 커버부재(132)의 내측면 중앙에 결합된 실린더 축(140)과 결합된다. 클램프(144)는 실린더 축(140)의 일단 외측에서 길이 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 클램프(144)에는 방사형으로 배치되어 커버부재(132)의 내측면을 지지하는 복수 개의 커버부재 지지로드(146)들이 설치된다. 따라서 클램프(144)는 무인 비행체(200)가 충돌 시, 충돌로부터 그 충격량을 최소화하여 무인 비행체(200)를 보호하기 위하여, 실린더 축(140)의 길이 방향으로 이동 가능하게 구비된다.
커버부재 지지로드(146)들은 커버부재(132)의 내측면을 지지하여 커버부재(132)가 장애물(10)에 충돌되면, 클램프(144)를 통해 완충 이동되도록 구비되어 커버부재(132)를 보호한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 무인 비행체 보호 장치(100)는 무인 비행체(200)의 비행 방향이 전후, 좌우 중심의 비행이 이루어질 경우에 장애물(10) 감지 및 충돌 회피를 하기 위한 구조로 설명하고 있다. 그러나 만일 무인 비행체(200)가 상하로 비행할 경우에도, 동일한 방식으로 장애물(10)과의 충돌을 회피할 수 있는데, 이는 보호 커버(130)의 내부 공간 지름이 프로펠러(230)의 길이보다 크기 때문에, 보호 커버(130)의 상부에서 장애물(10)과의 접촉 또는 충돌이 발생 가능하며, 이 경우에도 장애물(10)을 사전에 감지하여, 충동을 방지할 수 있음은 자명하다.
그리고 도 6은 도 1에 도시된 무인 비행체 보호 장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 무인 비행체 보호 장치(100)는 처리 유닛(120)과 센서 유닛(105)을 포함한다. 또 무인 비행체(200)는 통신부(204)와 구동부(206) 및 비행 제어부(202)를 구비하는 제어 유닛(220)을 포함한다.
먼저, 무인 비행체(200)의 통신부(204)는 무인 비행체 보호 장치(100)의 통신부(104)와 상호 유선 또는 무선 통신을 처리한다. 구동부(206)는 비행 제어부(202)의 제어를 받아서 프로펠러(230)들을 구동한다. 비행 제어부(202)는 통신부(204)를 통해 처리 유닛(120)의 제어를 받아서 비행 방향을 전환하도록 구동부(206)를 제어한다. 또 통신부(204)는 원격 제어 장치(미도시됨)와 원격 조정을 위한 무선 통신을 더 처리할 수 있다.
그리고 처리 유닛(120)은 통신부(104)와 제어부(102)를 포함한다. 센서 모듈(105)은 전자파 센서(106)와, 적어도 하나의 접촉 센서(또는 진동 센서)(108)을 포함한다.
전자파 센서(106)는 외부로 전자파를 발생하고, 장애물(10)에 의해 전자파가 반사되는 반사파를 수신하여, 장애물(10)의 유무와, 장애물(10)과의 거리를 측정한다. 이 때, 전자파 센서(106)는 커버부재(132)의 반사파 수집부(134)를 통해 반사파의 감도를 증가시킬 수 있다. 접촉 센서(또는 진동 센서)(108)는 커버부재(132)의 외측에 적어도 하나가 설치되어, 장애물(10)과의 접촉 또는 근접되는 상태를 감지한다. 전자파 센서(106)와 접촉 센서(또는 진동 센서)(108)는 장애물(10)의 감지 여부를 제어부(102)로 전송한다.
이러한 처리 유닛(120)은 전자파 센서(106)로부터 반사파가 수신되면, 장애물(10)이 있음을 판별하고, 장애물(10)과의 거리를 계산하여, 임계치 범위 내로 장애물(10)이 들어오면, 무인 비행체(200)의 비행 방향을 전환하도록 처리한다. 또 처리 유닛(120)은 반사파가 수신되지 않으면, 접촉 센서(또는 진동 센서)(108)에 의해 접촉에 의해 장애물(10)과의 충돌이 발생하거나, 충돌 시 발생되는 진동에 의해 장애물(10)이 감지되면, 무인 비행체(200)의 비행 방향을 전환하도록 처리한다.
따라서 본 발명의 무인 비행체 보호 장치(100)의 제어부(102)는 1 차적으로 전자파 센서(106)를 통해 장애물(10)을 감지하여 비행 방향을 전환시키고, 1 차에서 감지되지 못한 장애물(10)이 발생되는 경우, 2 차적으로 접촉 센서(또는 진동 센서)(108)에 의해 장애물(10)을 감지하도록 하여, 비행 방행을 전환시킨다.
이는 장애물이 소형이거나 전선 등과 같이 매우 얇은 매체의 경우, 1 차적으로 투사된 전자파의 반사파가 인지되지 못하여 접촉 또는 진동에 의해 2 차적으로 장애물(10)을 감지하기 위함이다.
그러므로 본 발명의 무인 비행체 보호 장치(100)의 통신부(104)는 무인 비행체(200)의 통신부(204)와 상호 유선 또는 무선 통신을 처리한다. 제어부(102)는 센서 모듈(105)의 센서(106, 108)들 중 적어도 어느 하나의 센서로부터 장애물(10)이 감지되면, 통신부(104)를 통해 제어 유닛(202)으로 무인 비행체(200)의 현재의 비행 방향을 반대 방향으로 전환하도록 제어한다.
이 때, 제어부(102)는 무인 비행체(200)가 통신부(204)를 통해 원격 조정하고 있는 경우라도 원격 제어 신호를 수신받지 못하도록 원격 제어 신호를 차단시키고, 비행 방향을 전환하도록 제어한다. 또 제어부(102)는 무인 비행체(200)의 비행 방향이 전환되고, 일정 시간이 경과되면, 무인 비행체(200)가 원격 조정될 수 있도록 통신부(204)로 제어 신호를 전송하여 원격 제어 신호를 수신할 수 있도록 허용한다.
계속해서 도 7은 본 발명에 따른 무인 비행체 보호 장치의 처리 수순을 도시한 흐름도이다. 이 수순은 무인 비행체 보호 장치의 처리 유닛이 처리하는 프로그램으로, 이 프로그램은 처리 유닛의 메모리(미도시됨)에 저장된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 무인 비행체 보호 장치(100)는 상부에 무인 비행체(200)가 탑재, 결합되고, 원격 제어 장치(미도시됨)를 통해 무인 비행체(200)가 원격 조정되어 비행하는 중에 장애물(10)이 감지되면, 비행 방향을 자동 전환하도록 처리한다.
즉, 단계 S300에서 무인 비행체 보호 장치(100)의 처리 유닛(120)은 무인 비행체가 비행하는 중에 실시간으로 전자파 센서(106)를 통해 외부로 전자파를 발생시킨다. 이 때, 단계 S302에서 전자파 센서(106)가 전자파에 의한 반사파가 수신되는지를 판별한다.
반사파가 수신되면, 즉, 장애물(10)에 의해 전자파가 반사되어, 반사파 수집부(132)를 통해 전자파 센서(106)로 반사파가 수신되면, 이 수순은 단계 S304로 진행하여, 처리 유닛(120)이 장애물(10)과의 거리를 계산한다. 단계 S306에서 처리 유닛(120)은 계산된 거리와 무인 비행체(200)의 속도 등을 감안하여 장애물(200)과의 충돌을 예측한다. 이 실시예에서는 장애물(10)과의 거리를 계산하여, 임계치 범위 내로 장애물(10)이 들어오면, 충돌이 발생되는 것으로 예측한다.
즉, 충돌이 예측되면, 처리 유닛(120)은 단계 S310으로 진행하고, 충돌이 예측되지 않으면, 단계 S300으로 진행한다. 그러나 단계 S302에서 전자파 센서(106)로 반사파가 수신되지 않으면, 이 수순은 단계 S308로 진행하여, 접촉 센서(또는 진동 센서)(108)를 통해 장애물(10)이 감지되는지를 판별한다. 판별 결과, 장애물(10)이 감지되면 단계 S310으로 진행하고, 그렇지 않으면, 단계 S300으로 진행한다.
단계 S310에서 처리 유닛(120)은 전자파 센서(106)와 접촉 센서(또는 진동 센서)(108)들 중 적어도 하나에서 장애물(10)이 감지되면, 무인 비행체(200)의 제어 유닛(220)으로 원격 제어에 의한 조정이 차단되도록 제어하고, 단계 S312에서 비행 방향을 반대 방향으로 전환하도록 제어한다.
이어서 단계 S314에서 처리 유닛(120)은 무인 비행체(200)의 비행 방향이 반대 방향으로 전환되고, 일정 시간(예를 들어, 2 ~ 5 초 정도)이 경과되면, 무인 비행체(200)의 제어 유닛(220)으로 원격 제어에 의한 조정이 허용되도록 제어한다.
이 실시예에서 무인 비행체 보호 장치(100)의 처리 유닛(120)은 전자파 센서(106)와 접촉 센서(또는 진동 센서)(108)들 중 1 차적으로 전자파 센서(106)를 통해 장애물(10)을 감지하고, 이를 통해 장애물(10)이 감지되지 않으면, 2 차적으로 접촉 센서(또는 진동 센서)(108)를 통해 장애물(10)을 감지하도록 처리하여, 무인 비행체(200)가 장애물(10)과의 충돌되는 것을 방지하도록 처리한다.
이상에서, 본 발명에 따른 무인 비행체 보호 장치의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.

Claims (10)

  1. 무인 비행체 보호 장치에 있어서:
    상부에 복수 개의 프로펠러가 각각 고정 설치되는 복수 개의 프로펠러 지지대를 구비하는 무인 비행체가 상부에 탑재되어 결합되고, 상기 프로펠러 지지대에 대응하여 복수 개의 보호 커버 지지대들을 갖는 보호 장치 프레임과;
    상기 보호 커버 지지대들 각각의 외측 끝단에 설치되어 상기 프로펠러가 수평 회전 가능하도록 내부 공간을 형성하는 복수 개의 보호 커버와;
    상기 보호 커버의 일측에 설치되어 외부로부터 장애물을 감지하는 센서 모듈 및;
    상기 보호 장치 프레임의 중앙에 설치되어 상기 무인 비행체가 비행 중 상기 센서 모듈로부터 장애물이 감지되면, 상기 무인 비행체의 비행 방향을 장애물이 감지된 방향의 반대 방향으로 자동 전환하도록 상기 무인 비행체를 제어하는 처리 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 보호 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무인 비행체 보호 장치는;
    상기 보호 커버 지지대와 상기 보호 커버 사이에 구비되고, 내부에 스프링이 설치되어 상기 보호 커버 지지대와 상호 작용하여 완충 이동 가능하게 결합되며, 상기 보호 커버가 외부의 힘으로부터 충격을 완화시키는 실린더 축을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 보호 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서 모듈은;
    상기 보호 커버의 외측 중앙에 설치되어 외부로 전자파를 발생하고, 전자파에 의한 반사파를 수신하는 전자파 센서와;
    상기 보호 커버의 일측에 설치되어 장애물과의 접촉을 감지하거나, 장애물과의 접촉에 의한 진동을 감지하는 적어도 하나의 접촉 센서 또는 진동 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 보호 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 보호 커버는;
    상기 실린더 축이 내부 공간의 중앙에 결합되고, 상기 내부 공간에 상기 무인 비행체의 상기 프로펠레가 수평 방향으로 회전 가능하게 수용되며, 상기 전자파 센서와 상기 접촉 센서 또는 상기 진동 센서가 설치되는 커버부재 및;
    상기 커버부재의 외측 중앙 부분이 오목하게 형성되고, 상기 전자파 센서가 발생한 전자파에 의한 반사파를 수신하도록 반사파를 수집하는 반사파 수집부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 보호 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 커버부재는 내측면에 부착되어 상기 무인 비행체의 상기 프로펠러에 의해 발생되는 소음을 흡수하는 흡입재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 보호 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 커버부재는 내측면을 지지하는 복수 개의 커버부재 지지로드를 더 구비하고;
    상기 실린더 축은 외측에 설치되고, 상기 커버부재 지지로드들과 결합되어, 상기 스프링에 의해 상기 커버부재를 보호하도록 완충 이동하는 클램프를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 보호 장치.
  7. 제 3 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 유닛은;
    1 차적으로 상기 전자파 센서를 통해 장애물을 감지하여 상기 무인 비행체의 비행 방향을 전환시키고, 상기 전자파 센서에 의해 장애물이 감지되지 못하면, 2 차적으로 상기 접촉 센서 또는 상기 진동 센서에 의해 장애물을 감지하도록 하여, 상기 무인 비행체의 비행 방행을 전환시키는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 보호 장치.
  8. 복수 개의 프로펠러를 구비하는 무인 비행체와 결합되어 함께 비행하는 무인 비행체 보호 장치의 장애물 감지 및 충돌 회피를 위한 처리 방법에 있어서:
    상기 무인 비행체가 비행하는 중에 상기 무인 비행체 보호 장치로부터 실시간으로 전자파 센서를 통해 외부로 전자파를 발생시키는 단계와;
    상기 전자파 센서로 전자파에 의한 반사파가 수신되는지를 판별하는 단계와;
    상기 전자파 센서로 반사파가 수신되면, 장애물이 있음을 감지하고, 상기 장애물과의 거리를 계산하는 단계와;
    상기 무인 비행체 보호 장치가 계산된 상기 장애물과의 거리가 임계치 범위 내로 상기 장애물이 들어오는지를 판별하여 상기 장애물과의 충돌을 예측하는 단계 및;
    상기 장애물과의 충돌이 예측되면, 상기 무인 비행체 보호 장치가 상기 무인 비행체로 비행 방향을 상기 장애물이 있는 방향과 반대 방향으로 자동 전환하도록 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 보호 장치의 장애물 감지 및 충돌 회피를 위한 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 처리 방법은;
    상기 전자파 센서로 반사파가 수신되지 않으면, 접촉 센서 또는 진동 센서를 통해 상기 장애물이 감지되는지를 판별하는 단계와;
    판별 결과, 상기 장애물이 감지되면, 상기 무인 비행체 보호 장치가 상기 무인 비행체로 비행 방향을 상기 장애물이 있는 방향과 반대 방향으로 자동 전환하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 보호 장치의 장애물 감지 및 충돌 회피를 위한 처리 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 처리 방법은;
    상기 무인 비행체가 원격 조정에 의해 비행되고, 비행 중에 상기 장애물과의 충돌이 예측되거나, 또는 상기 장애물이 감지되면, 상기 무인 비행체 보호 장치가 상기 무인 비행체로 비행 방향을 상기 장애물이 있는 방향과 반대 방향으로 자동 전환하도록 제어하기 전에 상기 무인 비행체가 원격 조정되지 않도록 원격 제어를 차단시키고, 상기 무인 비행체의 비행 방향이 자동 전환되고, 일정 시간이 경과되면, 상기 무인 비행체가 원격 조정되도록 원격 제어를 허용시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체 보호 장치의 장애물 감지 및 충돌 회피를 위한 처리 방법.
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