WO2019143014A1 - 역추진 균형 기능을 갖는 드론 - Google Patents

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WO2019143014A1
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Definitions

  • the present invention relates to drone, and more particularly, to a drone capable of achieving a balance using a propeller propeller when the center of gravity is varied due to various loads placed on the drone.
  • drone is an unmanned aircraft, and it is used in various fields away from early military use.
  • the center of gravity of the entire dron can be moved by the load of the goods delivered by courier services.
  • a vertical delivery method of vertically dropping a product at the destination is considered.
  • the vertical delivery method is to place goods in the yard of a single-family house, it is possible in a wide country such as the United States, and in a country where apartments such as Korea are many, vertical delivery method is not suitable.
  • the movement of the center of gravity of the dron can be strong.
  • the motor on the lean side receives a large force and the battery consumption becomes very large even if it sustains this force. Also, if the courier object can not cope with the movement of the center of gravity which is tilted to one side, the dron can fall.
  • This problem may arise in a variety of areas where there is a need for horizontal goods delivery, such as delivering structural items to users in emergency situations such as building fires, as well as general delivery services.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a drone having a counterbalance balance function capable of quickly balancing movement of a center of gravity The purpose is to do.
  • a drones having a counterbalance balancing function including: at least one propeller propeller unit for generating a reverse propulsion force; And a flight control unit for controlling the rotation speed of the inverted propeller unit according to the variation of the center of gravity.
  • the propeller support frame to which the inverted propeller unit is attached may be configured to be able to expand and contract in length.
  • the length of the propeller support to which the inverted propeller unit is attached may be longer than or equal to the length of the propeller support unit to which the propulsion propeller unit is mounted.
  • the inverted propeller unit may be configured as a double leaf propeller composed of an upper propeller and a lower propeller. At this time, the upper propeller and the lower propeller may be configured to rotate in opposite directions.
  • a dron having a counterbalance balancing function, wherein the dron may further include load supporting means for supporting a load to be carried and projecting in a lateral direction of the dron, To control the inverted propeller section to maintain a center of gravity that varies by the propeller section.
  • the load supporting means may be configured such that its length is expandable and contractible.
  • the first embodiment of the load supporting means may be configured to be inserted or withdrawn into a stage having a cross-sectional area larger than that of the multi-stage structure in which the cross-sectional area decreases at each stage.
  • the role of the end having the largest cross-sectional area may be configured to perform the propeller support having the inverted propeller unit mounted thereon.
  • the load When the load is loaded at the end of the end having the smallest cross-sectional area, And the load may be positioned at the center of gravity of the drones.
  • the second embodiment of the load supporting means comprises: a pair of rails provided parallel to each other at an angle that is lowered with respect to the horizontal; A load storage box mounted on an end of each of the rails; A connecting member connected to an end of each of the rails or to the load storage box; And a rail control unit for controlling the raising and lowering of the connecting member so that the rail is opened or folded.
  • the rail may have a multi-stage structure in which the cross-sectional area of each end is reduced, and may be configured to be inserted into or out of a stage having a larger sectional area than the rail, And may be connected to an end or the load receiving box.
  • the second embodiment of the load supporting means further includes a cover portion disposed on the front surface of the load storage box and configured to be closed by an elastic body that is opened by a downward force and provides a constant elastic force .
  • the lid part may be located below the load storage box and support the load storage box when the load storage box is opened by a downward force.
  • the drones having a counterbalance balancing function according to the present invention may be configured to include windshields disposed along the circumference of the inverted propeller to prevent wind interference.
  • the height of the 3 o'clock direction and the 9 o'clock direction at the upper end of the cylindrical member is lower than the height of the 12 o'clock direction and the 6 o'clock direction and is set at 12 o'clock Direction and the 6 o'clock direction, and gradually decreases in height from the 6 o'clock direction to the 3 o'clock direction and the 9 o'clock direction, respectively.
  • the drone having the inverse spring balance function according to the present invention may further comprise at least two distance measuring sensors for measuring the distance from the vertical wall.
  • the flight control unit may control the drone to be perpendicular to the vertical wall according to the distance measured through the distance measuring sensor.
  • the speed control sensitivity of the drones may be adjusted according to the distance measured through the distance measuring sensor.
  • the drones of the present invention can be rapidly processed to balance the center of gravity of the drones by using a screw when the center of gravity of the dron moves strongly in various applications, such as courier service, where objects to be transported are transported horizontally.
  • the drone can be easily controlled at right angles to the vertical wall encountered during flight, and the drone can be controlled more stably by adjusting the speed control sensitivity of the drone by approaching the vertical wall within a certain distance.
  • Fig. 1 is an example for explaining variation of the center of gravity of the drones
  • FIG. 2 shows an embodiment of the drones according to the invention
  • Figure 3 shows an example of a dron with five propeller parts
  • FIG. 4 shows an example in which the inverted propeller section is constructed with a biplane structure
  • Figs. 7 to 11 show the first embodiment of the load supporting means
  • Figure 17 shows an embodiment of a dron with a distance measuring sensor
  • 18 is an example of a method of flying a dron using a distance measuring sensor.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • FIG. 1 shows an example of delivering a product 30 in a horizontal direction using a drone 100. It is assumed that each of the motors for driving the first to fourth propellers 111 to 114 normally rotates at a speed of ten.
  • the respective motors for driving the first to fourth propellers 111 to 114 The rotational force of the motor should be adjusted.
  • the motors corresponding to the first propeller 111 and the second propeller 112 are driven at the speed of 17, respectively, and the motors corresponding to the third propeller 113 and the fourth propeller 114 are driven respectively at 3 , And if the maximum speed of each motor is 15, the drone 100 will fall.
  • the dron 200 includes a main body 210, a plurality of forward propeller portions 231-1 to 231-n, and a propeller propeller portion 233 constituting a basic outer case. . ≪ / RTI >
  • the drones 200 may be configured in various ways according to the application fields and needs.
  • the drone 200 includes a flight control unit 212 for performing overall control related to the flight, a wireless communication unit 214 for wirelessly transmitting / receiving a control signal to / from the controller 220, And a power supply unit 216 for supplying power.
  • a flight control unit 212 for performing overall control related to the flight
  • a wireless communication unit 214 for wirelessly transmitting / receiving a control signal to / from the controller 220
  • a power supply unit 216 for supplying power.
  • Each of these components may be installed in various ways, and may be installed in the main body 210 as an example.
  • the manipulator 220 allows the user to remotely manipulate the drones 200 and can be configured in a variety of ways.
  • Each of the propulsion propellers 231-1 to 231-n basically generates a force that allows the drones 200 to overcome gravity and stay in the air or move in the air.
  • FIG. 3 shows an example of a dron 200 composed of four forward propeller parts 231-1 to 231-4 and one propeller part 233.
  • Each of the propulsion propeller units 231-1 to 231-4 includes propellers 231-1b to 231-4b constituting a rotary vane and motor units 231-1a to 231-4a for providing rotational propulsion to the respective propellers, . ≪ / RTI >
  • Each of the propulsion propellers 231-1 to 231-4 is disposed a certain distance apart through the propeller supports 250-1 to 250-4.
  • the dron 200 includes a propeller portion 233 in addition to the propulsion propeller portions 231-1 to 231-4.
  • the inverted propeller section 233 may include a propeller 233-b constituting a rotating blade and a motor section 233-a providing a rotational force to the propeller.
  • the propeller propeller 233 If each of the propulsion propellers 231-1 through 231-4 generates propulsive force to allow the dron to fly, the propeller propeller 233 generates propulsive force that directs the dron toward the ground. 3, one inverted propeller section 233 is shown, but the number and location of the inverted propeller section may be varied.
  • the flight control unit 212 adjusts the propeller rotation speed of the propeller unit 233 according to the center of gravity of the drone 200. That is, the force directed toward the ground is adjusted at the position where the propeller portion 233 is mounted.
  • the reason for the inversion is that, when a heavy load is applied to a specific portion of the drone 200 and the center of gravity of the drone 200 is changed in a situation such as horizontal delivery of the object, another load is applied in the opposite direction So that the forces applied to the respective propulsion propeller sections 231-1 to 231-4 can be distributed as evenly as possible.
  • the inverted propeller section 233 is provided in the form of a double-leaf propeller composed of an upper propeller 233-b1 and a lower propeller 233-b2 in order to cancel a rotational force (half torque) Lt; / RTI > That is, it can be composed of a double leaf, and can counteract anti-torque itself.
  • the upper propeller 233-b1 and the lower propeller 233-b2 are configured to rotate in opposite directions to each other.
  • the propeller support 250-5 on which the propeller portion 233 of the propeller is mounted can be configured to be able to expand and contract in length. That is, the propeller support 250-5 on which the inverted propeller section 233 is mounted can be extended or shortened.
  • the structure for expanding and contracting the propeller support 250-5 on which the propeller part 233 is mounted may be variously configured.
  • the propeller support 250-5 may be configured to have a multi-stage structure in which the cross-sectional area decreases at each stage like a fishing rod, and each stage may be configured to be inserted or withdrawn into the stage having a larger sectional area than itself.
  • the position where the reverse thrusting force is generated may be distanced from or closer to the main body part 210.
  • the force in the downward direction applied to balance the center of gravity can be increased or decreased even in the same reverse thrust.
  • FIG. 5 shows an example of the drone steering direction on the basis of the four channels.
  • the drone manipulation includes manual manipulation in which the manipulator directly controls the manipulator 220 and manipulation of the flight control unit 212 in the FC (Flight) Control can be divided into autopilot controlled by self.
  • the backward propeller may not be affected by the operation of the throttle either in manual control or in autopilot.
  • the maneuvering propeller raises the throat, causing the forward propeller to lift and raise the dron as the speed increases, but the propeller propeller must be unchanged in speed, regardless of the throttle.
  • the flight control unit 212 raises or lowers the throttle in order to adjust the reference altitude. In this case, Do not react. If the propeller propeller speeds up to the throttle, it will tilt toward the propeller propeller and cause the drones to move to one side and lose the center of gravity.
  • the flight control unit 212 may control the propeller propeller in accordance with the variation of the center of gravity.
  • the propeller propeller should be more responsive to the pitch, since it is to prevent it from tilting with the center of gravity.
  • the inverted propeller operates to control the position of the drones.
  • the propeller propeller is not affected by the throttle and rotates to idle state, which is the minimum speed that does not generate lift.
  • the drones When the load is transferred to the front of the drones, the drones are tilted forward, and when the tilt angle is measured through the gyro sensor, the backward propeller, located at the rear, is actuated to level the drones.
  • the other propellers rotate to raise the drones, but the inverted propeller rotates to make the tilted angle horizontal by the heavy object.
  • the rotational speed of the propeller propeller will increase until the drones are leveled according to the tilted angle of the drones measured by the gyro sensor.
  • the rotational speed of the propeller propeller will increase until the drones are leveled according to the tilted angle of the drones measured by the gyro sensor.
  • a propeller propeller can be operated for movement.
  • FIG. 6 shows an example in which the length of the propeller support on which the inverted propeller is mounted is different.
  • 6A shows the distance between the load 31 and the first propeller 311-1, the distance between the first propeller 311-1 and the second propeller 311-2, the distance between the second propeller 311-2 and the propeller 311-2, An example of the dron 1 (200-1) having the same distance from each other is shown.
  • 6B shows an example of the dron 2 200-2 in which the distance between the second propeller 311-2 and the inverted propeller 313 is doubled.
  • first propeller 311-1 and the second propeller 311-2 are forward propellers, and the weight of the drones is 2 kg.
  • Tables 1 and 2 are the results of calculating the physical simulation program 'Algodoo (knowing two)' for the drone 1 200-1 and the drone 2 200-2 shown in FIG.
  • the maximum load weight of dron 1 is 10, in which the propeller 313 uses a force of 10 and the dron consumes 50 dynes.
  • the drones 1 do not have a propeller reversed, the maximum weight they can hold is five. As a result, the drones 1 can weigh twice as much through the inverted propeller 313.
  • the maximum load weight that dron 2 can assume is 15, where the propeller propeller 313 uses a force of 5 and the dron consumes 45.
  • Dron 2 does not have a propeller propeller, the maximum weight it can hold is ten. As a result, the dron 2 can weigh 1.5 times through the inverted propeller 313.
  • the load can be heard means that the drones can continue hovering at a constant height.
  • the fact that the drones can hover and stay at a certain altitude means that the lift of the drones to some extent is equal to the force of gravity to move the drones upward and the force of gravity to lower the drones.
  • the left partial gravity 5 and the right partial lift 5 are the same, they can be hovered at a constant altitude without falling down and balancing each other.
  • the propeller support 250-5 to which the propeller unit 233 is mounted may be longer or equal to each propeller support unit 250-1 to 250-4 to which the propulsion propeller is mounted have.
  • the propeller support 250-5 to which the inverted propeller portion 233 is mounted may be configured to be two times longer than the propeller support portions 250-1 to 250-4 to which the propelling propeller is mounted.
  • the dron 200 may include load supporting means 270 for supporting the load 30 to be carried and projecting in the lateral direction of the drones 200.
  • the lateral direction of the drones 200 refers to the horizontal direction of the drones 200.
  • the flight control unit 212 controls the backward propeller unit 233 so as to maintain the center of gravity which varies depending on the load of the load 30 loaded on the load supporting means 270.
  • the distal end portion of the load supporting means 270 can be configured such that the load can be detached.
  • a hook may be provided to catch an object. Then, after delivering the parcels to the apartment veranda, they can easily be handled horizontally by placing them in baskets provided on the veranda or hanging them on railings.
  • the load supporting means 270 can be configured to be stretchable in length, and can be configured in various ways.
  • the load supporting means 270 includes a plurality of stages 271-1 to 271-1, each having a reduced cross-sectional area, such as a fishing rod, , 271-2, and 250-5), and may be configured to be inserted into or out of the inside of the end having a larger sectional area than itself.
  • the role of the stage having the largest cross-sectional area may be performed by the propeller support 250-5 on which the propeller unit 233 is mounted.
  • the space for the second stage 271-2 is formed inside the propeller support 250-5.
  • each stage constituting the load supporting means 270 can be variously configured as needed.
  • the load 30 When the load 30 is loaded at the end of the step 271-1 having the smallest cross-sectional area and the length of the load supporting means is shortest, the load 30 is transferred to the center of gravity of the dron 200, As shown in FIG. 11 shows an example of a hook 277 provided at the end of the end of the smallest sectional area to hold the load 30.
  • first support member 273-5 for supporting a part of the load supporting means 270, which is configured to be able to expand and contract, in order to adequately distribute and support the load.
  • the first support member 273-5 is fixed through a second support member 273-1 connecting between the two propeller support members, and the first support member 273-5 is formed in a hollow form
  • the load supporting means 270 can pass through the internal space thereof.
  • the first end 271-1 and the second end 271-2 of the load supporting means 270 can more easily bear the load of the load 30.
  • the first support member 273-5 may be extended to the propeller support 250-5 on which the inverted propeller unit is mounted. That is, the first support member 273-5 may be integrally formed with the propeller support 250-5 on which the inverted propeller unit is mounted.
  • a groove may be formed in the lower end of the support member 273-5 in the direction in which the load 30 advances.
  • FIG. 10 shows a state in which all the load supporting means 270 are shortened.
  • FIG. 11 shows an example in which the load 30 is held by the claws 277 provided at the end of the end of the smallest sectional area in this state, The load of the load 30 is concentrated at the center of the main body 210 and the drones 200 can load the load 30 in this state and fly to the target point.
  • the drones 200 hang objects on the hooks provided at the ends in the state where all the load supporting means 270 are folded, and approach the delivery position with the center of gravity at the center of the drones 200. Then, when approaching the delivery place, the load supporting means 270 is stretched to advance the article in the horizontal direction and transmit it to the railing of the veranda or the like.
  • the load supporting means for horizontally conveying the articles may use a robot arm in addition to the first embodiment as described above, and may be variously configured.
  • the load supporting means 280 basically includes a pair of rails 281, a load storage box 282 mounted at the end of each rail 281, a connection (not shown) connected to the end of each rail or the load storage box 282, And a rail control unit 285 for releasing or folding the member 283 and the connecting member 283 so that the rail 281 is expanded or collapsed.
  • the load supporting means 280 may include a plurality of support frames 210-1 supporting the components, a pair of rails 281 fixedly mounted to the support frame 210-1, The storage box 282 is mounted, and is provided in parallel at an angle of descending horizontally.
  • the rail 281 may have a multi-stage structure in which the cross-sectional area decreases at each stage, and may be configured to be inserted into or out of the stage having a larger sectional area than the rail 281 itself.
  • the rail 281 is composed of three stages 281-1, 281-2 and 281-3 is shown, but the number, shape, size, length, And the like are not particularly limited.
  • the first stage 281-1 having the largest cross-sectional area is mounted on the support frame 210-1, and the load storage box 282 is mounted on the third stage 281-3 having the smallest cross- As shown in FIG.
  • the load housing box 282 is a rectangular box-shaped body having no upper face and lower height than the other side, but the load housing box 282 is not limited to this, Size, structure, and the like can be variously configured as needed.
  • a connecting member 283 is connected to the end of each rail or the load storage box 282, and the connecting member 283 can be unrolled or wound by the rail control unit 285.
  • the connecting member 283 may be variously configured, and may be configured in the form of a string as an example.
  • the rail control unit 285 may be configured to unwind or wind the connecting member 283 using a motor.
  • Each of the rails 281 is provided in parallel at an angle of descending from the horizontal, and since the load storage box 282 for loading a load is mounted at the end, the rails are subjected to a force to expand by gravity. Therefore, when the connecting member 283 is released by the rail control unit 285, the rail 281 is stretched by gravity and stretched. On the other hand, the rail 281 is folded on the winding surface 283 by the rail control unit 285.
  • the rail control unit 285 controls the load storage box 282 mounted at the end of the rail 281 to descend or ascend.
  • the rail control unit 285 folds the rail 281 by winding the connecting member 283, and then returns again after flying.
  • a method of connecting the connecting member 283 between the rail control unit 285 and the load storage box 282 can be variously configured.
  • one or more connecting members 283 may be mounted on the rear surface of the load storage box 282.
  • connection member 283 may be connected to the load storage box 282 through a groove provided in each rail 281, as shown in the illustrated example. Then, the connecting member 283 is not visible from the outside, and can be neatly finished.
  • One or more pulleys 287 may be provided between the rail control unit 285 and the load storage box 282 for smooth movement and support of the linking member 283.
  • a cover 286 for covering the inside of the load storage box 282 may be provided on the front surface of the load storage box 282.
  • the cover portion 286 can be configured to be closed by the elastic body 286-1 which is opened by the pushing force while the load accommodation box 282 is lowered and provides a constant elastic force.
  • the elastic body 286-1 is formed in the form of a spring, and a pair of elastic bodies 286-1 are connected between the support frame 210-1 and the lid portion 286. [ Accordingly, the elastic body 286-1 always applies a force to close the lid portion 286 in the direction of the support frame 210-1.
  • the lid portion 286 When the lid portion 286 is opened, the lid portion 286 is located at a position adjacent to the lower surface of the load storage box 282, The load may be supported.
  • the inverted propeller section 233 may be subject to wind disturbance associated with the operation of the drones.
  • the direction of the wind applied to the inverted propeller is opposite to the direction of the wind for the inverted, so it can be affected by the backwind.
  • the inverted propeller section 233 may be configured with a wind shield 290 disposed along the circumference of the inverted propeller to reduce the effect of wind.
  • the windshield 290 which may be basically a cylindrical member that surrounds the circumference of the reverse rotation propeller, and the upper portion of the cylindrical member may be formed in a curved shape.
  • the height of the 3 o'clock direction L2 and 9 o'clock direction L1 at the upper end of the cylindrical member is 12 o'clock direction H1 and 6 o'clock direction H2. ≪ / RTI > At this time, the height may be gradually decreased from the 12 o'clock direction H1 and the 6 o'clock direction H2 to the 3 o'clock direction L2 and the 9 o'clock direction L1, respectively.
  • the inverted propeller section 233 basically generates the reverse thrust force.
  • the propeller propeller section 233 may be configured to generate the forward thrust force in the same manner as the other propeller section.
  • the courier goods are placed in the center of gravity of the drones, and the first propeller portion to the fourth propeller portion and the inverted propeller portion are all rotated upward by force to fly to the apartment veranda at the delivery place.
  • the inversion of the inverted propeller section is stopped, and the load supporting means is inserted into the drones.
  • the propeller section of the inverted propeller section is rotated in the normal rotation direction again, and is moved after hovering by the force of all five propeller sections.
  • the courier service using the drone is done in the form of unmanned service, so safety accidents can occur.
  • the dron may be provided with a sensor for confirming whether or not the apartment veranda window is closed, a speaker for announcement, and the like.
  • a sensor for confirming whether or not the apartment veranda window is closed When the delivery is performed, when the apartment veranda window is opened, And can be configured to broadcast. And, after the announcement, the window can be configured to execute the delivery after the window is closed.
  • sensors such as infrared sensors and ultrasonic sensors can be used as sensors for verifying the opening and closing status of an apartment veranda window.
  • the horizontal surface of the drones In addition to the horizontal delivery of goods, there are a few areas where the horizontal surface of the drones, such as the walls of a building or windows, should be kept perpendicular to the workpiece (wall, for example).
  • the drone 200 may further include at least two distance measuring sensors 218-1 and 218-2 for measuring the distance from the vertical wall.
  • the distance information measured using the respective distance measuring sensors 218-1 and 218-2 can be variously used and can be used particularly to determine whether the drone 200 is perpendicular to the wall.
  • the distance measuring sensors 218-1 and 218-2 can be implemented using various distance measuring methods such as a method of measuring the time of returning after reflecting infrared rays, a method of calculating distance by taking a picture with a stereo camera, and the like.
  • the flight control unit 212 controls the drone 200 to be perpendicular to the vertical wall according to the distance measured through the distance measuring sensors 218-1 and 218-2.
  • the 18 shows an example of cleaning the wall surface 70 of the building using the drones 200.
  • the drones 200 are provided with a rotating plate 90 for cleaning the wall 70, It can be cleaned by rotating it against the wall 70.
  • a distance measuring sensor is mounted on each of propeller supporters 250-2 and 250-3 for supporting two front propeller parts 231-2 and 231-3 and the flight control part 212 measures the distance And controls the drone 200 to maintain a right angle with the wall 70 to be cleaned according to the distance information S1 and S2.
  • the drone 200 should be perpendicular to the wall 70.
  • the drones (200) it is not easy to manipulate at a right angle if the distance between a person and a drones is long. Assuming that the distance between the wall measured by one of the distance measuring sensors is 250 cm and the distance from the wall measured by the other distance measuring sensor is 200 cm, the dron 200 is not perpendicular to the wall 70 to be.
  • the flight control unit 212 rotates the drones 200 so that the distances from the walls measured by the distance measuring sensors are equal to each other, and controls the drone 200 to be perpendicular to the wall 70 to be operated.
  • the flight control unit 212 may be configured to adjust the sensitivity associated with the speed control of the drones 200 according to the distance measured by each distance measurement sensor.
  • the drone when the distance to the work site such as the wall to be cleaned becomes close, the drone must be controlled more finely.
  • the speed control sensitivity is dulled when the work area is located within a predetermined distance, so that the work can be processed more finely and stably.
  • the drone 200 can be controlled to move about 10 cm by the same control.
  • Such sensitivity adjustment may be performed in the flight control unit 212 or in the manipulator 220.
  • main body 210-1 support frame
  • connecting member 285 rail control unit
  • lid portion 286-1 elastic body

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Abstract

본 발명에 따른 드론은 역추진력을 발생시키는 하나 이상의 역추진 프로펠러부를 포함하여 이루어지며, 물건의 수평 배송과 같은 작업이 이루어질 때, 역추진의 힘을 이용하여 신속하게 무게 중심의 이동을 상쇄시킴으로써 각 프로펠러에 인가되는 힘의 균형을 이룰 수 있도록 한다. 이러한 역추진 프로펠러부가 장착되는 프로펠러 지지대는 그 길이가 신축 가능하게 구성될 수 있다. 각 프로펠러 모터에 작용하는 회전력을 균등하게 배분할 수 있어 안정적인 비행을 도모할 수 있고, 과도한 힘의 인가에 따라 발생하는 추락 위험도 줄일 수 있다. 이에 따라, 일 측에 인가되는 하중으로 인해 무게 중심이 변하게 되는 다양한 분야에 적용되어, 드론의 안정적인 운용을 도모할 수 있게 된다.

Description

역추진 균형 기능을 갖는 드론
본 발명은 드론에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 드론에 실린 각종 부하로 인하여 무게 중심이 변동할 때, 역추진 프로펠러를 이용하여 균형을 이룰 수 있는 드론에 관한 것이다.
일반적으로 드론은 무인 항공기를 말하며, 초기의 군사 용도에서 벗어나 다양한 분야에서 응용되고 있다.
드론이 응용되는 분야 중에는 드론에 적재되는 물건의 하중이 매우 큰 영향을 미치게 되는 분야들이 있는데, 그 하나의 예로서 소비자에게 물건을 직접 전달하는 택배 서비스를 들 수 있다.
무게 중심이 균형을 이룬 상태에서 거의 변하지 않는 일반적인 드론과 달리 택배 서비스에서는 배송되는 물건의 하중에 의해 드론 전체의 무게 중심이 크게 이동하는 문제가 발생할 수 있다.
드론을 이용하는 택배 서비스에서는 배송지에 물건을 수직으로 내려놓는 수직 배송 방법을 생각하게 된다.
그러나 수직 배송 방법은 단독 주택의 마당에 물건을 내려놓는 것이기 때문에 미국 등 땅이 넓은 나라에서나 가능한 방법이며, 한국과 같이 아파트가 많은 나라에서는 수직 배송 방법이 어울리지 않는다.
아파트가 많은 나라에서 드론을 이용한 택배 서비스를 실행할 때는 아파트의 난간 등을 이용하여 물건을 수평 방향으로 전달할 수 있다. 즉, 난간에 택배 물건을 걸어 놓거나, 난간에 설치된 배송 바구니에 택배 물건을 넣는 방법(수평 배송)이 사용될 수 있다.
그러나, 수평 배송 방식을 사용할 때는 드론의 무게 중심 이동이 강하게 나타날 수 있다.
만일 택배 물건으로 인해 무게 중심이 변경되어 드론이 기울게 된다면, 기운 쪽의 모터는 큰 힘을 받게 되고, 이 힘을 견딘다고 하더라도 배터리 소모량이 매우 커지게 된다. 또한, 택배 물건으로 인해 한쪽으로 쏠린 무게 중심의 이동을 감당하지 못하면 드론은 추락할 수 있다.
이러한 문제는 일반적인 택배 서비스뿐 아니라 건물의 화재와 같이 긴급 재난 상황에서 사용자에게 구조 물품을 전달하는 등 수평적 물건 전달의 필요가 있는 다양한 분야에서 나타날 수 있다.
그러므로, 수평적 물건 전달의 요청으로 인해 드론의 무게 중심이 강하게 이동하는 다양한 드론 서비스 분야에서는 신속하게 무게 중심의 이동을 상쇄시켜 균형을 이룰 수 있도록 해야 할 필요성이 크다.
이에 본 발명은 상기와 같은 필요성에 부응하기 위하여 안출된 것으로서, 드론의 무게 중심이 이동할 때, 역추진을 이용하여 신속하게 무게 중심의 이동을 상쇄시켜 균형을 이룰 수 있는 역추진 균형 기능을 갖는 드론을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 역추진 균형 기능을 갖는 드론은, 역추진력을 발생시키는 하나 이상의 역추진 프로펠러부; 및 무게 중심의 변동에 따라, 상기 역추진 프로펠러부의 회전속도를 조절하는 비행제어부를 포함하여 이루어진다.
상기 역추진 프로펠러부가 장착되는 프로펠러 지지대는 그 길이가 신축 가능하게 구성될 수 있다.
상기 역추진 프로펠러부가 장착되는 프로펠러 지지대의 길이는 정추진 프로펠러부가 장착되는 프로펠러 지지대의 길이보다 길거나 같게 구성될 수 있다.
상기 역추진 프로펠러부는 상측 프로펠러와 하측 프로펠러로 이루어지는 복엽 프로펠러 형태로 구성될 수 있다. 이때 상기 상측 프로펠러와 하측 프로펠러는 서로 반대 방향으로 회전하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 역추진 균형 기능을 갖는 드론은, 운반되는 부하를 지지하고, 상기 드론의 측면 방향으로 돌출되는 부하 지지 수단을 더 포함할 수 있으며, 상기 비행제어부는 상기 부하 지지 수단에 실린 부하의 하중에 의해 변하는 무게 중심을 유지하도록 상기 역추진 프로펠러부를 제어할 수 있다.
상기 부하 지지 수단은 그 길이가 신축 가능하게 구성될 수 있다.
상기 부하 지지 수단의 제1실시예는, 각 단마다 단면적이 감소하는 다 단 구조로서 자신보다 단면적이 큰 단의 내부로 삽입되거나 나오도록 구성될 수 있다.
이때, 단면적이 가장 큰 단의 역할은 상기 역추진 프로펠러부가 장착되는 프로펠러 지지대가 수행하도록 구성될 수 있으며, 단면적이 가장 작은 단의 말단에 부하가 실리고, 상기 부하 지지 수단의 길이가 가장 단축되었을 때 상기 부하가 상기 드론의 무게 중심부에 위치하도록 구성될 수 있다.
상기 부하 지지 수단의 제2실시예는, 수평에 대해 하강하는 일정 각도로 평행하게 구비되는 한 쌍의 레일; 상기 각 레일에 끝 단에 장착된 부하수납박스; 상기 각 레일의 끝 단 또는 상기 부하수납박스와 연결된 연결부재; 및 상기 연결부재를 풀거나 감아 상기 레일이 펴지거나 접히도록 제어하는 레일제어부를 포함하여 이루어진다.
이때, 상기 레일은 각 단마다 단면적이 감소하는 다 단 구조로서 자신보다 단면적이 큰 단의 내부로 삽입되거나 나오도록 구성될 수 있으며, 상기 연결부재는 상기 레일에 구비된 홈을 통해 상기 각 레일의 끝 단 또는 상기 부하수납박스와 연결될 수 있다.
상기 부하 지지 수단의 제2실시예는, 상기 부하수납박스의 전면에 배치되고, 상기 부하수납박스가 하강하는 힘으로 열리며, 일정한 탄성력을 제공하는 탄성체에 의해 닫히도록 구성되는 덮개부를 더 포함할 수 있다.
상기 덮개부는 상기 부하수납박스가 하강하는 힘으로 열렸을 때, 상기 부하수납박스의 하부에 위치하여, 상기 부하수납박스를 지지하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 역추진 균형 기능을 갖는 드론은, 역추진 프로펠러의 둘레를 따라 배치되어, 바람의 간섭을 막는 바람막이부를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 바람막이부는 원통형 부재로 이루어질 수 있으며, 상기 드론 방향을 12시 방향으로 가정할 때, 원통형 부재의 상단에서 3시 방향과 9시 방향의 높이는 12시 방향과 6시 방향의 높이보다 낮고, 12시 방향과 6시 방향으로부터 각각 3시 방향과 9시 방향으로 완만하게 그 높이가 점차 낮아지도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 역추진 균형 기능을 갖는 드론은, 수직 벽과의 거리를 측정하기 위한 적어도 2개 이상의 거리측정센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 실시예에서, 상기 비행제어부는 상기 거리측정센서를 통해 측정된 거리에 따라, 상기 드론이 상기 수직 벽과 직각을 이루도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 거리측정센서를 통해 측정된 거리에 따라, 상기 드론의 속도 제어 민감도가 조절될 수도 있다.
본 발명의 드론은 택배 서비스 등 운반되는 물건이 수평적으로 전달되는 여러 응용 분야에서 드론의 무게 중심이 강하게 이동할 때, 역추진을 이용하여 신속하게 드론의 무게 중심이 균형을 이루도록 처리할 수 있다.
드론의 비행에 사용되는 각 모터의 회전력을 균등하게 배분할 수 있어 안정적인 비행을 도모할 수 있고, 하중의 이동에 따라 무게 중심이 크게 변동하여 발생하는 추락 위험도 줄일 수 있다.
또한, 비행 중에 만나는 수직 벽과 직각을 이루도록 드론을 손쉽게 제어할 수 있고, 수직 벽에 일정 거리 내로 근접하면 드론의 속도 제어 민감도를 조절하는 등 드론을 더욱 안정적으로 제어할 수 있다.
이와 같이, 하중으로 인해 무게 중심이 변하는 다양한 드론 응용 분야에 적용되어, 안정적인 운용을 도모할 수 있게 해준다.
도 1은 드론의 무게 중심 변동을 설명하기 위한 예,
도 2는 본 발명에 따른 드론의 일 실시예,
도 3은 5개의 프로펠러부를 구비한 드론의 예,
도 4는 역추진 프로펠러부를 복엽 구조로 구성하는 것을 보인 예,
도 5는 드론의 움직임 제어를 설명하는 예,
도 6은 역추진 프로펠러 지지대의 길이에 따른 성능 비교를 위한 예,
도 7 내지 도 11은 부하 지지 수단의 제1 실시예,
도 12 내지 도 15는 부하 지지 수단의 제2 실시예,
도 16은 역추진 프로펠러의 바람막이부에 관한 일 실시예,
도 17은 거리측정센서를 구비하는 드론의 일 실시예,
도 18은 거리측정센서를 이용한 드론의 비행 방법에 관한 예이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
도 1은 드론(100)을 이용하여 물건(30)을 수평 방향으로 배송하는 예를 보인 것이다. 제1 프로펠러(111) 내지 제4 프로펠러(114)를 구동하는 각각의 모터는 평소에 각각 10의 속도로 회전한다고 가정한다.
물건(30)의 수평 배송으로 인하여, 드론(100)이 물건(30)이 있는 앞쪽으로 기울어진 경우, 수평을 유지하기 위하여 제1 프로펠러(111) 내지 제4 프로펠러(114)를 구동하는 각 모터의 회전력을 조절해야 한다.
이때 무게 중심의 불균형으로 인하여 제1 프로펠러(111)와 제2프로펠러(112)에 대응하는 모터에 강한 부하가 걸리게 되며, 물건(30)의 하중에 따라서는 각 모터가 감당하지 못하는 상태가 될 수도 있다.
예를 들어, 제1 프로펠러(111)와 제2 프로펠러(112)에 대응하는 모터를 각각 17의 속도로 구동하고, 제3 프로펠러(113)와 제4 프로펠러(114)에 대응하는 모터를 각각 3의 속도로 구동시켜야 하는데, 만일 각 모터의 최대 속도가 15라고 가정한다면 드론(100)은 추락하게 된다.
도 2를 참조하자면, 본 발명에 따른 드론(200)은 기본적인 외부 케이스를 구성하는 본체부(210), 복수 개의 정추진 프로펠러부(231-1~231-n), 및 역추진 프로펠러부(233)를 포함하여 이루어질 수 있다.
드론(200)은 응용되는 분야와 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
예를 들어, 드론(200)은 비행과 관련된 전반적인 제어를 수행하는 비행제어부(212), 조종기(220)와의 사이에서 무선으로 제어 신호를 송수신하기 위한 무선통신부(214), 배터리를 이용하여 전원을 공급하는 전원공급부(216) 등 다양한 구성요소들을 포함하여 이루어질 수 있다. 이러한 각 구성요소들은 다양한 방법으로 설치될 수 있으며, 일 예로서 본체부(210)에 설치될 수 있다.
조종기(220)는 사용자가 드론(200)을 원격 조종할 수 있도록 하며, 다양하게 구성될 수 있다.
각 정추진 프로펠러부(231-1~231-n)는 기본적으로 드론(200)이 중력을 이기고 공중에 머무르거나 공중에서 이동할 수 있도록 하는 힘을 발생시킨다.
도 3은 4개의 정추진 프로펠러부(231-1~231-4)와 하나의 역추진 프로펠러부(233)로 이루어진 드론(200)의 예를 보인 것이다.
그러나, 정추진 프로펠러부의 개수와 배치 등은 다양하게 구성될 수 있는 것으로서, 특별한 제한은 없다. 각 정추진 프로펠러부(231-1~231-4)는 회전 날개를 구성하는 프로펠러(231-1b~231-4b)와, 각 프로펠러에 회전력을 제공하는 모터부(231-1a~231-4a)를 포함하여 이루어질 수 있다.
각 정추진 프로펠러부(231-1~231-4)는 프로펠러 지지대(250-1~250-4)를 통해 일정 거리만큼 떨어져 배치된다.
본 발명에 따른 드론(200)은 각 정추진 프로펠러부(231-1~231-4) 이외에 역추진 프로펠러부(233)를 포함하여 이루어진다. 역추진 프로펠러부(233)는 회전 날개를 구성하는 프로펠러(233-b)와, 프로펠러에 회전력을 제공하는 모터부(233-a)를 포함하여 이루어질 수 있다.
각 정추진 프로펠러부(231-1~231-4)가 드론이 비행할 수 있도록 하는 추진력을 발생시킨다면, 역추진 프로펠러부(233)는 드론이 지면을 향하도록 하는 추진력을 발생시킨다. 도 3에는 하나의 역추진 프로펠러부(233)가 도시되어 있으나, 역추진 프로펠러부의 개수와 위치는 다양하게 구성될 수 있다.
그리고, 비행제어부(212)는 드론(200)의 무게 중심 변동에 따라 역추진 프로펠러부(233)의 프로펠러 회전속도를 조절한다. 즉, 역추진 프로펠러부(233)가 장착된 위치에서 지면을 향하는 힘을 조절한다.
이와 같이 역추진을 하는 이유는 물건의 수평 배송 등과 같은 상황에서 드론(200)의 특정 부분에 강한 하중이 인가되어 드론(200)의 무게 중심이 달라진 경우, 그 반대 방향에 또 다른 하중이 인가되는 것과 유사한 상황을 발생시켜 줌으로써, 각 정추진 프로펠러부(231-1~231-4)에 인가되는 힘을 가능한 고르게 배분할 수 있도록 하기 위한 것이다.
도 4를 참조하자면, 역추진 프로펠러부(233)는 드론 자체에 발생하는 회전력(반토크)를 상쇄하기 위하여, 상측 프로펠러(233-b1) 및 하측 프로펠러(233-b2)로 이루어지는 복엽 프로펠러의 형태로 구성될 수 있다. 즉, 복엽으로 구성하여 자체적으로 반토크를 상쇄시킬 수 있다. 이때 상측 프로펠러(233-b1)와 하측 프로펠러(233-b2)는 서로 반대 방향으로 회전하도록 구성되는데, 서로 반대 방향으로 회전하더라도 각각의 힘은 지면을 향하도록 구성된다.
역추진 프로펠러부(233)가 장착되는 프로펠러 지지대(250-5)는 그 길이가 신축 가능하게 구성될 수 있다. 즉, 역추진 프로펠러부(233)가 장착되는 프로펠러 지지대(250-5)는 길어지거나, 짧아질 수 있다.
역추진 프로펠러부(233)가 장착되는 프로펠러 지지대(250-5)의 신축을 위한 구조는 다양하게 구성될 수 있다. 하나의 예로서 프로펠러 지지대(250-5)를 낚시대와 같이 각 단마다 단면적이 감소하는 다단 구조로 구성하여 각 단이 자신보다 단면적이 큰 단의 내부로 삽입되거나 나오도록 구성될 수 있다.
이와 같이 역추진 프로펠러부(233)가 장착되는 지지대(250-5)가 늘어나거나 줄어들 수 있도록 구성되면, 역추진력이 발생하는 위치가 본체부(210)로부터 멀어지거나 가까워질 수 있다.
그러므로, 동일한 역추진력에서도 무게 중심의 균형을 위해 가해지는 하측 방향의 힘을 더 크게 하거나 작게 할 수 있다.
* 역추진 사용에 관한 다양한 예
비행제어부(212)가 드론(200)의 비행을 제어함에 있어서 역추진을 사용하는 구체적인 방법들을 살펴보기로 한다.
(1) 역추진은 스로틀의 작동에 영향을 받지 않는다.
도 5는 4 채널 기준의 드론 조종 방향에 관한 예를 보인 것으로서, 드론 조종은 조종자가 조종기(220)로 직접 조종하는 수동 조종과, 비행제어부(212)가 호버링(정지 비행)을 위해 FC(Flight Control)를 이용하여 스스로 조종하는 자동 조종으로 나누어 볼 수 있다.
역추진 프로펠러는 수동 조종에서나 자동 조종에서 스로틀의 작동에 영향을 받지 않을 수 있다.
수동 조종에서 조종자가 스로틀을 올릴수록 정추진 프로펠러는 속도가 빨라지면서 양력을 일으켜 드론을 상승시켜야 하지만, 역추진 프로펠러는 스로틀에 관계없이 속도에 변화가 없어야 한다.
자동 조종에서도 마찬가지로서, 호버링을 하면서 어떠한 이유에서 기체가 상승 또는 하강하면, 비행제어부(212)는 기준 고도를 맞추기 위해 스로틀을 올리거나 내려 드론을 상승 또는 하강시키는데, 이 경우에도 역추진 프로펠러는 스로틀에 반응하면 안된다. 역추진 프로펠러가 스로틀에 맞추어 속도를 높인다면, 역추진 프로펠러가 있는 쪽으로 기울어져서 오히려 드론이 한쪽으로 쏠려 무게 중심을 잃을 수 있기 때문이다.
스로틀을 제외한 나머지 요우, 롤, 피치에서 비행제어부(212)는 무게 중심의 변동에 따라 역추진 프로펠러를 제어하면 된다. 특히 역추진 프로펠러는 무게 중심의 변동에 따라 기울어지는 것을 방지하기 위한 것이므로, 피치에는 더욱 잘 반응해야 한다.
(2) 역추진 프로펠러는 드론의 자세 제어를 위해 작동한다.
드론에 시동이 걸리면 역추진 프로펠러를 포함한 모든 프로펠러는 아이들(idle) 상태로 회전한다.
드론을 상승시키기 위해 스로틀을 올리면 다른 프로펠러들은 회전이 빨라지면서 양력을 증가시켜 드론을 상승시킨다.
그러나 역추진 프로펠러는 스로틀에 영향을 받지 않으며, 양력을 발생시키지 않는 최소한의 속도인 아이들 상태로 회전한다.
하지만 드론의 호버링 상태를 만들기 위하여, 기울어진 드론의 요우, 롤링, 피치를 제어할 필요가 발생하면, 역추진 프로펠러를 가동시킨다.
드론의 앞쪽으로 부하의 하중이 이동하면, 드론은 앞으로 기울게 되고, 자이로 센서를 통해 기울어진 각도가 측정되면, 드론을 수평으로 만들기 위해 뒤쪽에 위치한 역추진 프로펠러를 작동시킨다.
만일 드론의 앞쪽에 무거운 물체를 싣고 이륙을 시킨다면 다른 프로펠러들은 드론을 상승시키기 위해 회전하지만, 역추진 프로펠러는 무거운 물체에 의해 기울어진 각도를 수평으로 만들기 위해 회전한다.
역추진 프로펠러의 회전속도는 자이로 센서에 의해 측정된 드론의 기울어진 각도에 따라 드론이 수평이 될 때까지 증가할 것이다. 따라서 드론의 앞 쪽에 실린 물체의 무게에 상관없이 역추진 프로펠러의 회전속도를 높혀 드론의 수평 자세를 제어할 수 있다.
(3) 드론의 이동과 관련된 역추진 프로펠러 작동
드론의 상승과 하강 이외에 이동을 위해 역추진 프로펠러가 작동할 수 있다.
드론이 앞으로 전진할 때는 드론의 무게 중심을 기준으로 앞에 있는 프로펠러들은 회전속도를 낮추고 뒤에 있는 프로펠러 들은 회전속도를 높여 드론을 앞쪽으로 기울어지게 하여 전진하게 된다. 이 때 역추진 프로펠러의 회전속도는 줄여 주어야 한다. 드론이 뒤로 후진할 때는 다른 프로펠러와는 반대로 역추진 프로펠러의 회전속도를 높여 줘야 한다. 드론이 옆으로 이동할 때도 마찬가지이다.
(4) 역추진 프로펠러가 장착되는 프로펠러 지지대의 길이에 따른 드론의 부하 감당 성능
도 6은 역추진 프로펠러가 장착되는 프로펠러 지지대의 길이가 서로 다른 예를 보인 것이다.
도 6a에는 부하(31)와 제1 프로펠러(311-1)의 거리, 제1 프로펠러(311-1)와 제2 프로펠러(311-2)의 거리, 제2 프로펠러(311-2)와 역추진 프로펠러(313)의 거리가 모두 같은 드론1(200-1)의 예가 나타나 있다.
그리고, 도 6b에는 제2 프로펠러(311-2)와 역추진 프로펠러(313)의 거리가 2배로 늘어난 드론2(200-2)의 예가 나타나 있다.
여기서, 제1 프로펠러(311-1)와 제2 프로펠러(311-2)는 정추진 프로펠러이며, 드론의 무게는 2Kg이라고 가정한다.
다음의 표 1과 표 2는 도 6에 도시된 드론1(200-1)과 드론2(200-2)에 대하여 각각 물리 시뮬레이션 프로그램인 'Algodoo(알고두)'로 산출한 결과이다.
역추진 프로펠러(313)가 장착되는 프로펠러 지지대의 길이에 따른 드론의 부하 감당 성능을 확인하기 위하여, 각 프로펠러(311-1, 311-2, 313)의 최대 출력은 각각 20이라고 가정하였으며, 제1 프로펠러(311-1)의 출력을 20으로 고정하고 부하(31)의 무게를 늘려 가면서 실험하였다
(드론1 - 무게 : 2Kg, 단위 : 100g)
부하 무게 제1 프로펠러 제2 프로펠러 역추진 프로펠러 드론소모출력
5 20 5 0 25
6 20 8 2 30
7 20 11 4 35
8 20 14 6 40
9 20 17 8 45
10 20 20 10 50
표 1을 참조하자면, 드론1이 들 수 있는 최대 부하 무게는 10이고, 이때 역추진 프로펠러(313)는 10의 힘을 사용하며, 드론의 소모 출력은 50이다.
드론1에 역추진 프로펠러가 없다면, 들 수 있는 최대 무게는 5이다. 결론적으로, 드론1은 역추진 프로펠러(313)를 통해 2배의 무게를 더 들 수 있다.
(드론2 - 무게 : 2Kg, 단위 : 100g)
부하 무게 제1 프로펠러 제2 프로펠러 역추진 프로펠러 Z 드론소모출력
10 20 10 0 30
11 20 12 1 33
12 20 14 2 36
13 20 16 3 39
14 20 18 4 42
15 20 20 5 45
표 2를 참조하자면, 드론2가 들 수 있는 최대 부하 무게는 15이고, 이때 역추진 프로펠러(313)는 5의 힘을 사용하며, 드론의 소모 출력은 45이다.
드론2에 역추진 프로펠러가 없다면, 들 수 있는 최대 무게는 10이다. 결론적으로, 드론2는 역추진 프로펠러(313)를 통해 1.5배의 무게를 더 들 수 있다.
여기서, 부하를 들 수 있다는 것은 드론이 일정한 높이에서 계속 호버링할 수 있음을 말한다. 드론이 호버링하여 일정한 고도에 머물 수 있다는 것은 어느 정도 드론을 상승시키면 드론을 위로 상승시키는 양력과 드론을 아래로 하강시키려는 중력의 힘이 서로 같음을 의미한다.
상기 표 1과 표 2에서 드론의 상승에 영향을 미치는 양력과 중력의 힘이 같기 위해서는 양력을 일으키는 정추진 프로펠러(311-1, 311-2)의 힘에서 드론의 무게를 뺀 양력의 힘과 역추진의 힘이 서로 같아야 한다.
예를 들어, 표 1의 가장 아래 데이터를 참조하면 다음과 같다.
역추진 담당 : 부하무게(10)+역추진 프로펠러(10) = 20
양력 담당 : 제1프로펠러(20)+제2프로펠러(20)-드론무게(20) = 20
따라서, 역추진의 힘(20) = 양력(20) 이다.
또한 드론이 기울어지지 않고 호버링 하기 위해서는 왼쪽과 오른쪽의 힘이 서로 균형을 이루어야 한다. 물론 여기서도 드론의 무게는 제외시켜야 순수한 양력 추진력을 구할 수 있다.
예를 들어, 표 2의 가장 아래 데이터를 참조하면 다음과 같다.
왼쪽 부분 : 부하무게(15)-제1프로펠러(10=20-10(드론의 왼쪽 반쪽 부분 무게:20/2)) = 중력(5)
오른쪽 부분 : 제2프로펠러(10=20-10(드론의 오른쪽 반쪽 부분 무게:20/2)) - 역추진 프로펠러(5) = 양력(5)
따라서 왼쪽 부분 중력(5)과 오른쪽 부분 양력(5)이 같으므로, 서로 균형을 이루어 상승도 하강도 하지 않고 일정한 고도에서 호버링할 수 있다.
상기 표 1과 표 2는 역추진 프로펠러가 드론의 중심으로부터 멀리 떨어지면 더 큰 무게를 들 수 있고, 드론의 소모 출력도 줄어 에너지를 효율적으로 사용할 수 있음을 보여 준다.
이러한 결과를 참조하면, 본 발명에서 역추진 프로펠러부(233)가 장착되는 프로펠러 지지대(250-5)는 정추진 프로펠러가 장착되는 각 프로펠러 지지대(250-1~250-4)보다 길거나 같게 구성될 수 있다.
구체적인 예로서, 역추진 프로펠러부(233)가 장착되는 프로펠러 지지대(250-5)는 정추진 프로펠러가 장착되는 프로펠러 지지대(250-1~250-4) 보다 2배 더 길게 구성될 수 있다.
상기 역추진 사용에 관한 각 사례들은 드론의 비행에 역추진이 응용되는 예를 설명하기 위한 것이며, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니다.
이제 드론이 운반하는 각종 부하를 지지하고 수평적으로 전달하기 위한 구체적인 실시예를 설명하기로 한다.
* 부하 지지 수단의 제1실시예
도 7을 참조하자면, 드론(200)은 운반되는 부하(30)를 지지하고, 드론(200)의 측면 방향으로 돌출되는 부하 지지 수단(270)을 포함하여 구성될 수 있다. 여기서 드론(200)의 측면 방향이란 드론(200)의 수평 방향을 말한다.
그리고, 비행제어부(212)는 부하 지지 수단(270)에 실린 부하(30)의 하중에 의해 변하는 무게 중심을 유지하도록 역추진 프로펠러부(233)를 제어한다.
부하 지지 수단(270)의 말단 부분은 부하가 탈착될 수 있도록 구성될 수 있다. 예를 들어 물건을 잡을 갈고리가 구비될 수 있다. 그러면, 택배 물건을 아파트 베란다까지 나른 후, 베란다에 구비된 바구니에 넣거나 난간에 걸어 놓는 등 수평 방향 배송을 용이하게 처리할 수 있다.
이러한 부하 지지 수단(270)은 그 길이가 신축 가능하게 구성될 수 있으며, 다양한 방법으로 구성될 수 있다.
도 8을 참조하여, 신축 가능하게 구성되는 부하 지지 수단(270)의 제1 실시예를 설명하자면, 부하 지지 수단(270)은 마치 낚시대와 같이 각 단마다 단면적이 감소하는 다 단(271-1, 271-2, 250-5) 구조로 구성되고, 자신보다 단면적이 큰 단의 내부로 삽입되거나 나오도록 구성될 수 있다.
이때 단면적이 가장 큰 단의 역할은 역추진 프로펠러부(233)가 장착되는 프로펠러 지지대(250-5)가 수행할 수도 있다. 이때 이 프로펠러 지지대(250-5)는 내부에 두 번째 단(271-2)이 들어갈 공간이 형성된다.
부하 지지 수단(270)을 구성하는 각 단의 개수와 길이, 형태 등은 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
단면적이 가장 작은 단(271-1)의 말단에는 부하(30)가 실리고, 부하 지지 수단의 길이가 가장 단축되었을 때에는 도 11에 도시된 예와 같이 부하(30)가 드론(200)의 무게 중심에 위치하도록 구성될 수 있다. 도 11에는 단면적이 가장 작은 단의 말단에 구비되어 부하(30)를 잡는 갈고리(277)의 예가 나타나 있다.
도 9를 참조하자면, 신축 가능하게 구성되는 부하 지지 수단(270)의 하중을 적절히 분산하여 감당하기 위하여 그 일부를 지지하는 제1지지부재(273-5)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1지지부재(273-5)는 두 프로펠러 지지대의 사이를 연결하는 제2지지부재(273-1)를 통해 고정되며, 제1지지부재(273-5)는 내부가 비어 있는 형태로 구성되어 부하 지지 수단(270)이 그 내부 공간을 통과할 수 있다.
그러면, 부하 지지 수단(270)을 이루는 제1 단(271-1)과 제2 단(271-2)이 부하(30)의 하중을 더 잘 감당할 수 있게 된다.
제1지지부재(273-5)는 역추진 프로펠러부가 장착되는 프로펠러 지지대(250-5)까지 연장되어 구성될 수도 있다. 즉, 제1지지부재(273-5)는 역추진 프로펠러부가 장착되는 프로펠러 지지대(250-5)와 일체로 구성될 수도 있다.
또한, 제1지지부재(273-5)가 구비되는 예에서는, 부하 지지 수단(270)의 단면적이 가장 작은 단의 말단과 갈고리(277)를 연결하는 부분이 통과할 수 있도록 하기 위하여, 제1지지부재(273-5)의 하단에 부하(30)가 진행하는 방향으로 홈이 형성될 수 있다.
도 10은 부하 지지 수단(270)이 모두 단축된 상태를 보인 것이고, 도 11은 이 상태에서 단면적이 가장 작은 단의 말단에 구비된 갈고리(277)로 부하(30)를 잡는 예를 보인 것으로서, 부하(30)의 하중은 본체(210)의 중심에 집중되며, 드론(200)은 부하(30)를 이 상태로 싣고 목표 지점까지 비행할 수 있다.
즉, 드론(200)은 부하 지지 수단(270)이 모두 접힌 상태에서 말단에 구비된 갈고리에 물건을 걸고, 드론(200)의 중심부에 무게 중심이 있는 상태로 배송 장소에 근접한다. 그리고, 배송 장소에 근접하면 부하 지지 수단(270)이 늘어나 물건을 수평 방향으로 전진시켜 베란다의 난간 등에 전달하게 된다.
물건을 수평적으로 전달하기 위한 부하 지지 수단은 상기와 같은 제1 실시예 이외에 로봇 팔을 이용할 수도 있으며, 다양하게 구성될 수 있다.
* 부하 지지 수단의 제2실시예
이제 도 12 내지 도 15를 참조하여, 부하 지지 수단(280)에 관한 제2 실시예를 설명하기로 한다.
부하 지지 수단(280)은 기본적으로 한 쌍의 레일(281), 각 레일(281)에 끝 단에 장착된 부하수납박스(282), 각 레일의 끝 단 또는 부하수납박스(282)와 연결된 연결부재(283), 및 연결부재(283)를 풀거나 감아 레일(281)이 펴지거나 접히도록 하는 레일제어부(285)를 포함하여 이루어진다.
부하 지지 수단(280)은 구성요소들을 지지하는 여러 지지 프레임(210-1)을 포함할 수 있으며, 한 쌍의 레일(281)은 지지 프레임(210-1)에 고정 장착되고, 끝 단에는 부하수납박스(282)가 장착되며, 수평에서 하강하는 일정 각도로 평행하게 구비된다. 레일(281)은 각 단마다 단면적이 감소하는 다 단 구조로서 자신보다 단면적이 큰 단의 내부로 삽입되거나 나오도록 구성될 수 있다.
설명의 편의를 위하여 레일(281)이 3단(281-1, 281-2, 281-3)으로 구성되는 예가 도시되어 있으나, 레일(281)의 단 수, 형태, 크기, 길이, 다 단을 이루는 구조 등은 다양하게 구성될 수 있는 것으로서 특별히 제한되지 않는다.
도시된 3단 구조의 예에서는 단면적이 가장 큰 1단(281-1)이 지지 프레임(210-1)에 장착되고, 단면적이 가장 작은 3단(281-3)에 부하수납박스(282)가 장착되도록 구성될 수 있다.
부하수납박스(282)는 전달할 물건을 싣는 곳으로서, 윗면이 없고 정면의 높이가 다른 측면보다 낮은 직육면체 형태의 예가 도시되어 있으나, 부하수납박스(282)는 이에 한정되는 것이 아니며, 그 형태, 재질, 크기, 구조 등은 필요에 따라 다양하게 구성될 수 있다.
각 레일의 끝 단 또는 부하수납박스(282)에는 연결부재(283)가 연결되며, 연결부재(283)는 레일제어부(285)에 의해 풀리거나 감길 수 있다.
연결부재(283)는 다양하게 구성될 수 있는 것으로서, 하나의 예로서 끈의 형태로 구성될 수 있다. 레일제어부(285)는 모터를 이용하여 연결부재(283)를 풀거나 감도록 구성될 수 있다.
각 레일(281)은 수평에서 하강하는 각도로 평행하게 구비되어 있고, 끝 단에는 부하를 싣는 부하수납박스(282)가 장착되어 있기 때문에 레일은 중력에 의해 펴지려는 힘을 받고 있다. 그러므로, 레일제어부(285)에 의해 연결부재(283)가 풀리면 레일(281)은 중력에 의해 펴지면서 늘어나게 된다. 반면, 레일제어부(285)에 의해 연결부재(283)가 감기면 레일(281)은 접히게 된다.
즉, 레일제어부(285)는 레일(281)의 끝 단에 장착된 부하수납박스(282)가 하강하거나 상승하도록 제어하는 역할을 수행한다.
레일(281)이 모두 접힌 상태에서 부하수납박스(282)에 운반될 물건을 넣고, 드론을 목표 지점까지 이동시킨 후, 레일제어부(285)가 연결부재(283)를 풀면, 레일(281)이 늘어나면서 부하수납박스(282)가 내려간다.
부하수납박스(282)가 모두 내려가면, 이 물건을 받을 사용자는 부하수납박스(282)에서 물건을 꺼낸다. 그러면 레일제어부(285)는 연결부재(283)를 감아 레일(281)을 접은 후, 다시 비행하여 복귀한다.
레일제어부(285)와 부하수납박스(282)의 사이에 연결부재(283)를 연결하는 방법은 다양하게 구성될 수 있다.
하나의 예로서, 부하수납박스(282)의 후면에 하나 이상의 연결부재(283)를 장착할 수 있다.
또 다른 예로서, 도시된 예와 같이 연결부재(283)가 각 레일(281)에 구비된 홈을 통해 부하수납박스(282)와 연결되도록 구성할 수 있다. 그러면, 외부에서 연결부재(283)가 보이지 않아 깔끔하게 마무리 될 수 있다.
레일제어부(285)와 부하수납박스(282)의 사이에는 연결부재(283)의 원활한 이동과 지지를 위해 하나 이상의 도르레(287)가 구비될 수 있다.
또한, 부하수납박스(282)의 전면에는 부하수납박스(282)의 내부를 가려주는 덮개부(286)가 구비될 수 있다.
덮개부(286)는 부하수납박스(282)가 하강하면서 미는 힘에 의해 열리고, 일정한 탄성력을 제공하는 탄성체(286-1)에 의해 닫히도록 구성될 수 있다.
도시된 예에서 탄성체(286-1)는 스프링의 형태로 구성되어 있으며, 한 쌍의 탄성체(286-1)가 지지 프레임(210-1)과 덮개부(286)의 사이에 연결되어 있다. 이에 따라 탄성체(286-1)는 항상 덮개부(286)를 지지 프레임(210-1) 방향으로 닫으려는 힘을 인가하고 있다.
레일(281)이 모두 접힌 상태에서, 레일제어부(285)가 연결부재(283)를 풀기 시작하면 중력에 의해 레일(281)이 펴지면서 부하수납박스(282)도 내려가기 시작하고, 부하수납박스(282)가 덮개부(286)를 밀면서 탄성체(286-1)의 탄성력을 이기고 덮개부(286)가 열린다.
도시된 예와 같이 덮개부(286)가 아래 방향으로 열리도록 구성하면, 덮개부(286)가 열렸을 때, 부하수납박스(282)의 아랫면과 인접한 부분에 위치하여, 부하수납박스(282)의 하중을 지지하게 할 수도 있다.
* 역추진 프로펠러의 바람막이부
역추진 프로펠러부(233)는 드론의 동작과 관련하여 바람의 방해를 받는 상황이 발생할 수 있다.
예를 들어, 드론이 전방으로 이동하는 경우 역추진 프로펠러에 인가되는 바람의 방향은 역추진을 위한 바람의 방향과 반대가 되므로, 역추진에 영향을 받을 수 있다.
이러한 영향을 방지하기 위하여, 역추진 프로펠러부(233)는 역추진 프로펠러의 둘레를 따라 배치되어 바람의 영향을 감소시키는 바람막이부(290)를 구비하도록 구성될 수 있다.
도 16은 바람막이부(290)의 일 실시예를 보인 것으로서, 기본적으로 역회전 프로펠러의 주위를 감싸는 원통형 부재로 이루어질 수 있으며, 원통형 부재의 상부는 굴곡진 형태로 구성될 수 있다.
예를 들어, 드론의 본체를 향하는 방향을 12시 방향으로 가정할 때, 원통형 부재의 상단에서 3시 방향(L2)과 9시 방향(L1)의 높이는 12시 방향(H1)과 6시 방향(H2)의 높이보다 낮게 구성될 수 있다. 이때 12시 방향(H1)과 6시 방향(H2)으로부터 각각 3시 방향(L2)과 9시 방향(L1)으로 완만하게 그 높이가 점차 낮아지도록 구성될 수 있다.
드론의 본체 쪽에서 역추진 프로펠러로 향하는 바람은 높이가 높은 부분(H1)을 타고 넘어 양 측면의 높이가 낮은 부분(L1, L2)으로 빠져나가고, 일부는 뒷 쪽의 높은 부분(H2)을 타고 넘어 후방으로 빠져 나갈 수 있다. 외부에서 드론의 본체 쪽으로 향하는 바람도 마찬가지로 처리될 수 있다.
이와 같이 역추진 프로펠러에 가해지는 바람의 영향을 제거함으로써, 역추진의 효율을 높일 수 있다.
* 역추진 프로펠러의 정방향 회전
역추진 프로펠러부(233)는 기본적으로 역방향 추진력을 발생시키기 위한 것이지만, 평상시에는 타 프로펠러부와 마찬가지로 정방향 추진력을 발생하도록 구성될 수도 있다.
설명의 이해를 돕기 위해 드론(200)을 이용하여 택배 서비스가 이루어지는 과정의 예를 설명하기로 한다.
먼저, 택배 물건을 드론의 무게 중심에 두고, 제1 프로펠러부 내지 제4 프로펠러부, 및 역추진 프로펠러부를 모두 위쪽으로 힘을 받게 회전시켜 배송 장소인 아파트 베란다로 비행한다.
배송 장소에 도착하면, 택배 물건을 약간 앞으로 이동시키면서 역추진 프로펠러부의 회전을 정지시킨다. 택배 물건을 약간 앞으로 이동시키면서 역추진 프로펠러부의 회전을 정지시켰기 때문에 제1 프로펠러부 내지 제4 프로펠러부의 회전속도는 비슷하게 유지할 수 있다.
이제 역추진 프로펠러부를 역추진 방향으로 회전시켜 지면 방향으로 추진력을 받게 하면서 택배 물건을 더욱 앞으로 내민다.
그러면, 역추진 프로펠러부의 역추진 힘으로 인하여 드론의 전면에 인가되는 큰 하중을 상쇄시킬 수 있으므로, 제1 프로펠러부 내지 제4 프로펠러부의 회전속도가 균형을 이루게 할 수 있다.
택배 물건이 부하 지지 수단에서 분리된 후에는 역추진 프로펠러부의 역추진을 정지시키고, 부하 지지 수단은 드론으로 삽입된다.
그리고, 역추진 프로펠러부는 다시 정회전 방향으로 회전하여 5개 프로펠러부 모두의 힘으로 호버링을 한 후 이동하게 된다.
* 안전사고 방지
드론을 이용한 택배 서비스는 무인 서비스의 형태로 이루어지므로, 안전사고가 발생할 수 있다.
예를 들어 아파트의 베란다 난간으로 택배 물건을 배송하는 경우 그 집에 거주하는 어린아이 등이 접근하거나 드론을 만지려고 하면 사람이나 드론에 위험이 발생할 수 있다.
그러므로, 별도로 도시하지는 않았지만, 드론에는 아파트 베란다 창문이 닫혀 있는지의 여부를 확인할 수 있는 센서, 안내 방송을 위한 스피커 등이 구비될 수 있으며, 배송이 이루어질 때 아파트 베란다 창문이 열려있으면 창문을 닫으라는 안내 방송을 하도록 구성될 수 있다. 그리고, 안내 방송 후 창문이 닫혀야 배송을 실행하도록 구성될 수 있다.
아파트 베란다 창문의 개폐 상태를 확인할 수 있는 센서로는 적외선 센서, 초음파 센서등 다양한 센서를 이용할 수 있다.
* 드론과 벽 사이의 각도 제어
물건의 수평 배송뿐 아니라, 건물의 벽면이나 유리창 청소 등과 같이 드론의 수평면이 작업 대상물(예: 벽)과 수직을 유지하는 상태로 작업을 처리해야 하는 분야가 적지 않다.
도 17을 참조하자면, 드론(200)은 수직 벽과의 거리를 측정하기 위한 적어도 2개 이상의 거리측정센서(218-1, 218-2)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
각 거리측정센서(218-1, 218-2)를 이용하여 측정된 거리 정보는 다양하게 사용될 수 있으며, 특히 드론(200)이 벽과 수직을 이루고 있는지를 판단하기 위하여 사용될 수 있다. 거리측정센서(218-1, 218-2)는 적외선을 조사한 후 반사되어 돌아오는 시간을 측정하는 방식, 스테레오 카메라로 촬영하여 거리를 산출하는 방식 등 다양한 거리 측정 방식을 이용하여 구현될 수 있다.
이때 비행제어부(212)는 각 거리측정센서(218-1, 218-2)를 통해 측정된 거리에 따라, 드론(200)이 수직 벽과 직각을 이루도록 제어한다.
도 18은 드론(200)을 이용하여 건물의 벽면(70)을 청소하는 예를 보인 것으로서, 드론(200)의 앞에는 벽(70)을 청소할 회전판(90)이 달려 있고, 이 회전판(90)을 벽(70)에 대고 회전시켜 청소할 수 있다.
전면의 두 프로펠러부(231-2, 231-3)를 지지하는 프로펠러 지지대(250-2, 250-3)에 각각 거리측정센서가 장착되어 있으며, 비행제어부(212)는 거리측정센서에서 측정된 거리 정보(S1, S2)에 따라 드론(200)이 청소할 벽(70)과 직각을 유지하도록 제어한다.
이러한 예에서, 드론(200)은 벽(70)과 직각 상태가 되어야 한다. 그러나 사람이 드론(200)을 조정한다고 하더라도 사람과 드론의 거리가 멀면 직각으로 조종하기가 쉽지 않다. 이때 어느 거리측정센서가 측정한 벽과의 거리가 250cm이고, 타 거리측정센서가 측정한 벽과의 거리가 200cm라고 가정하면, 드론(200)은 벽(70)과 수직 상태를 이루고 있지 않은 상태이다.
그러므로, 비행제어부(212)는 각 거리측정센서가 측정한 벽과의 거리가 동일하게 되도록 드론(200)을 회전시켜 작업을 하려고 하는 벽(70)과 직각이 되도록 제어한다.
* 드론의 속도 제어와 관련된 민감도 조절
비행제어부(212)는 각 거리측정센서를 통해 측정된 거리에 따라, 드론(200)의 속도 제어와 관련된 민감도를 조절하도록 구성될 수 있다.
즉, 청소 대상 벽 등 작업 장소와의 거리가 가까워지면 드론은 더욱 세밀하게 제어되어야 한다. 이를 위하여, 작업 장소에 미리 설정된 거리 내로 가까워지면, 속도 제어 민감도를 둔하게 함으로써, 작업을 더욱 세밀하고 안정적으로 수행할 수 있도록 처리할 수 있다.
예를 들자면, 평소에 30cm 이동할 수 있는 정도로 조정기(220)의 스틱을 조종하였다고 하더라도 드론(200)이 작업 장소와 일정 거리 내에 있는 경우에는 같은 조종으로 10cm 정도만 이동하도록 제어할 수 있다. 이러한 민감도 조절은 비행제어부(212)에서 이루어질 수도 있고, 조종기(220)에서 이루어질 수도 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
[부호의 설명]
100, 200: 드론 30: 부하
210: 본체부 210-1: 지지 프레임
212: 비행제어부 218-1, 218-2: 거리측정센서
231-1~231-n: 정추진 프로펠러부
233: 역추진 프로펠러부 220: 조종기
250-1~250-5: 프로펠러 지지대
270, 280: 부하 지지 수단 277: 갈고리
281: 레일 282: 부하수납박스
283: 연결부재 285: 레일제어부
286: 덮개부 286-1: 탄성체
287: 도르레 290: 바람막이부

Claims (16)

  1. 복수의 프로펠러를 구비한 드론에 있어서,
    역추진력을 발생시키는 하나 이상의 역추진 프로펠러부; 및
    무게 중심의 변동에 따라, 상기 역추진 프로펠러부의 회전속도를 조절하는 비행제어부를 포함하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 역추진 프로펠러부가 장착되는 프로펠러 지지대는 그 길이가 신축 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 역추진 프로펠러부가 장착되는 프로펠러 지지대의 길이는 정추진 프로펠러부가 장착되는 프로펠러 지지대의 길이보다 길거나 같게 구성되는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 역추진 프로펠러부는 상측 프로펠러와 하측 프로펠러로 이루어지는 복엽 프로펠러 형태로 구성되고, 상기 상측 프로펠러와 하측 프로펠러는 서로 반대 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  5. 제 1 항에 있어서,
    운반되는 부하를 지지하고, 상기 드론의 측면 방향으로 돌출되는 부하 지지 수단을 더 포함하며,
    상기 비행제어부는 상기 부하 지지 수단에 실린 부하의 하중에 의해 변하는 무게 중심을 유지하도록 상기 역추진 프로펠러부를 제어하는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 부하 지지 수단은 그 길이가 신축 가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 부하 지지 수단은 각 단마다 단면적이 감소하는 다 단 구조로서 자신보다 단면적이 큰 단의 내부로 삽입되거나 나오도록 구성되고,
    단면적이 가장 큰 단의 역할은 상기 역추진 프로펠러부가 장착되는 프로펠러 지지대가 수행하며,
    단면적이 가장 작은 단의 말단에 부하가 실리고, 상기 부하 지지 수단의 길이가 가장 단축되었을 때 상기 부하가 상기 드론의 무게 중심부에 위치하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 부하 지지 수단은, 수평에 대해 일정 각도로 하강하고 평행하게 구비되는 한 쌍의 레일;
    상기 각 레일에 끝 단에 장착된 부하수납박스;
    상기 각 레일의 끝 단 또는 상기 부하수납박스와 연결된 연결부재; 및
    상기 연결부재를 풀거나 감아 상기 레일이 펴지거나 접히도록 제어하는 레일제어부를 포함하여 이루어지고,
    상기 레일은 각 단마다 단면적이 감소하는 다 단 구조로서 자신보다 단면적이 큰 단의 내부로 삽입되거나 나오도록 구성되는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 연결부재는 상기 레일에 구비된 홈을 통해 상기 각 레일의 끝 단 또는상기 부하수납박스와 연결되는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 부하수납박스의 전면에 배치되고, 상기 부하수납박스가 하강하는 힘으로 열리며, 일정한 탄성력을 제공하는 탄성체에 의해 닫히도록 구성되는 덮개부를 더 포함하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 덮개부는 상기 부하수납박스가 하강하는 힘으로 열렸을 때, 상기 부하수납박스의 하부에 위치하여, 상기 부하수납박스를 지지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 역추진 프로펠러부는 역추진 프로펠러의 둘레를 따라 배치되어 바람의 간섭을 막는 바람막이부를 포함하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 바람막이부는 원통형 부재로 이루어지며,
    상기 드론을 향하는 방향을 12시 방향으로 가정할 때, 상기 원통형 부재의 상단에서 3시 방향과 9시 방향의 높이는 12시 방향과 6시 방향의 높이보다 낮고, 12시 방향과 6시 방향으로부터 각각 3시 방향과 9시 방향으로 완만하게 그 높이가 점차 낮아지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    적어도 2개 이상의 거리측정센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 비행제어부는 상기 거리측정센서를 통해 측정된 거리에 따라, 상기 드론이 수직 벽과 직각을 이루도록 제어하는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 거리측정센서를 통해 측정된 거리에 따라, 상기 드론의 속도 제어 민감도가 조절되는 것을 특징으로 하는 역추진 균형 기능을 갖는 드론.
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