WO2020130333A1 - 수직 이착륙형 하이브리드 드론 - Google Patents

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WO2020130333A1
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drone
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rotating
rotation
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김무선
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(주)한국유에이브이
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Definitions

  • the present invention relates to a vertical take-off and landing type hybrid drone, and more specifically, it is possible to take off and land in a vertical direction by individually controlling a plurality of rotating rotors, as well as a vertical take-off and landing type hybrid capable of cruising and gliding flight in the forward direction. It's about drones.
  • drones that fly by the induction of radio waves without humans riding are fixed-wing drones with flat wings on the left and right sides of the aircraft, such as airplanes, and plural rotors around the aircraft, such as helicopters. It is divided into a rotorcraft drone that is installed
  • a fixed wing is used when flying by mixing the advantages of a fixed wing and a rotating wing, and the posture control device is selectively driven only when the posture control of the aircraft is required during flight to rapidly air the aircraft.
  • a fixed-wing vertical takeoff and landing drone that can perform posture control has been published.
  • the thrust is generated by continuously rotating according to the flight mode, or by adjusting the rotating angle of one or more asymmetric blades with respect to the rotation axis of the drive motor in a stationary state without continuously rotating, thereby adjusting the magnitude of lift. It is configured to.
  • the above-described conventional technology uses only the rotational angle of the asymmetric blade when changing the size of the lift force of the drone, so the change in the thrust force of the drone is inevitably very small, and the difference in lift force for each flight direction is small, There is a problem that it is difficult to fly for a long time because excessive power consumption is required for the control of the fixed and rotating wings.
  • the present invention was devised by the above-described background technology, and it is possible to take off and land in the vertical direction by individually controlling a plurality of rotating rotors, and to cruise and glide in the forward direction.
  • the purpose is to provide a vertical takeoff and landing type hybrid drone.
  • the present invention provides a vertical takeoff and landing type hybrid drone capable of prolonged and long-distance flight by minimizing power consumption by controlling the drive of the rotating rotor during gliding flight so that no thrust or low thrust gliding flight is achieved.
  • a vertical takeoff and landing type hybrid drone capable of prolonged and long-distance flight by minimizing power consumption by controlling the drive of the rotating rotor during gliding flight so that no thrust or low thrust gliding flight is achieved.
  • the present invention constitutes a plurality of reception antennas, and analyzes the control signals received by the plurality of reception antennas in real time to control the rotating rotor only with signals with less errors, thereby enabling vertical takeoff and landing hybrid drones for more precise control.
  • the purpose is to provide.
  • the present invention can improve energy efficiency by minimizing power consumption by changing the number of revolutions of the motor and the number of revolutions of the rotor according to the flight environment such as speed, battery level, wind direction, and wind speed during flight.
  • the aim is to provide a vertical takeoff and landing type hybrid drone that enables flight.
  • the object of the present invention is to provide a vertical take-off and landing type hybrid drone capable of reducing the weight of the drone as the body is made of carbon, titanium, aluminum alloy, etc. in consideration of the fatigue load and durability of the drone.
  • the object of the present invention is not limited to this, and it is of course included in the object or effect that can be grasped from the solving means or embodiments of the subject even if not explicitly stated.
  • the present invention for achieving the above object, it is composed of a fixed wing, and vertically take-off and landing operation to achieve vertical landing, a pair of fronts each independently controlled for the yaw axis control of the drone Rotating rotor; A rear rotor configured to be provided on a tail wing and providing propulsive force when flying the drone; A dual receiver that receives a plurality of flight control signals; And analyzing the plurality of flight control signals transmitted from the dual receivers, and selecting a flight control signal with less errors to control the driving of the front and rear rotating rotors.
  • the forward rotation rotor provides thrust only during high-speed flight and cruise flight of the drone under the control of the rotor control unit, and the rear rotation rotor, according to the control of the rotor control unit It is characterized in that it provides thrust only during high-speed and low-speed flight of the drone, and when the glide flight of the drone, both the front and rear rotation rotors are controlled in an undriven state.
  • the front rotating rotor includes: a rotor housing that provides a predetermined rotational force for vertical takeoff and landing and flight of the drone; A rotating blade that generates a driving force by the rotational force and is coupled to the rotor housing to be folded; A movable housing that guides the up and down rotation of the rotor housing; A rod member for operating the movable housing; And a driving body providing power for the straight movement of the rod member.
  • the front rotation rotor is a front rotor cover in which the driving body is built, a rear rotor cover fixing the front rotation rotor to a stationary wing, and a rear rotor cover, and a drone yaw axis It is characterized in that it consists of a yaw axis control drive configured to be connected to the front rotor cover for control.
  • the rear rotation rotor a rotor housing that provides a predetermined rotational force to make the drone fly; A rotating blade that generates a driving force by the rotational force and is coupled to the rotor housing to be folded; A movable housing that guides the up and down rotation of the rotor housing; A rod member for operating the movable housing; And a driving body providing power for the straight movement of the rod member.
  • the movable housing is formed on a support body part coupled to the rotor housing, and the support body part, and the rod member is coupled to convert the straight motion of the rod member into rotational motion. It characterized in that the movable cam portion is further configured.
  • the rotor control unit is further configured with a GPS that collects the position information of the drone, and controls the yaw axis of the front rotating rotor based on the coordinate information collected from the GPS, or the flight of the drone Characterized in that to control.
  • the rotor control unit measures the remaining battery power during flight of a drone, collects wind direction and wind speed information, and controls driving of the front and rear rotating rotors according to the collected results. It is characterized by.
  • energy efficiency can be improved by minimizing power consumption by changing the number of revolutions of the motor and the number of revolutions of the rotor according to the flight environment such as speed, battery level, wind direction, and wind speed during flight. Yes, of course, it is possible to fly for a long time.
  • the object of the present invention is to provide a vertical take-off and landing type hybrid drone capable of reducing the weight of the drone as the body is made of carbon, titanium, aluminum alloy, etc. in consideration of the fatigue load and durability of the drone.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a vertical takeoff and landing type hybrid drone according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 and 3 is a view schematically showing the internal configuration of a vertical take-off and landing type hybrid drone according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a schematic view showing a state in which the rotating blade of the vertical take-off and landing type hybrid drone according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is an exploded perspective view showing the rotary rotor of the vertical take-off and landing type hybrid drone according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 6 is a view showing the internal configuration of a rotating rotor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 to 9 are views showing a rotating operation state of the rotating rotor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a view showing a rotating rotor is a yaw axis control according to an embodiment of the present invention.
  • a pair of front rotation rotors which are configured on a fixed wing, rotate up and down to perform vertical takeoff and landing, and independently control each of the drones for yaw axis control;
  • a rear rotor configured to be provided on a tail wing and providing propulsive force when flying the drone
  • a dual receiver that receives a plurality of flight control signals
  • FIG. 1 to 3 is a view schematically showing a vertical take-off and landing type hybrid drone according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a vertical take-off and landing type hybrid drone according to an embodiment of the present invention schematically showing a folded state
  • Figure 5 is an exploded perspective view showing a rotary rotor of a vertical takeoff and landing type hybrid drone according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6 is a view showing the internal configuration of a rotary rotor according to an embodiment of the present invention
  • Figure 7 to 9 is a view showing a rotational operation state of a rotating rotor according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a view showing a rotating rotor having yaw axis control according to an embodiment of the present invention.
  • the vertical take-off and landing type hybrid drone of the present invention includes a rotor control unit 230 therein, a drone body 110 performing a function as a flying body, and a drone body 110 at an upper front side.
  • a fixed wing 120 composed of a flat plate-shaped wing, a tail wing 130 formed on a rear side upper portion of the drone body 110, and a pair of front rotary rotors 210 formed on the fixed wing 120, and A rear rotation rotor 220 configured in the tail wing 130, a rotor control unit 230 configured inside the drone body 110 and controlling the number of rotations of the front and rear rotation rotors 210, 220.
  • the fixed wing 120 is made of a single wing, and is installed on the upper part of the drone body 110, the rear part is configured with an adjustment blade 122 for adjusting the lift and drag force of the drone, and the dual receiver 240 is the central part. It is mounted.
  • the dual receiver 240 is composed of a pair of independent receiving circuits, and each receiving circuit receives a flight control signal of a drone transmitted from a remote control device such as a remote control and transmits it to the rotor control unit 230.
  • the rotor control unit 230 is configured to analyze each flight control signal transmitted from the dual receiver 240 in real time, and selects a flight control signal having the smallest error value among the flight control signals, and performs The driving of the rear rotation rotors 210 and 220 is controlled.
  • the dual receiver 240 is shown as being configured in the central portion of the fixed wing 120, but is not limited thereto, and may be configured in the drone body 110, or in the fixed wing 120 and the drone body 110, respectively. It might be.
  • the fixed rotor 120, the drone body 110, the front rotation rotor 210, respectively, are configured at positions facing each other.
  • the front rotation rotor 210 is configured to be individually controlled according to the control of the rotor control unit 230, and is configured to control the yaw axis of the drone.
  • the drone is driven only during high-speed flight and cruise flight. It is configured to be made.
  • the front rotating rotor 210 includes a rotor housing 310 that provides a predetermined rotational force so that the vertical takeoff and landing and flight of the drone, a rotating blade 320 that generates lift by the rotational force, and the rotor housing 310 A movable housing 330 for guiding the up and down rotation operation, a rod member 340 operating the movable housing 330, and a driving body 350 providing power for the straight movement of the rod member 340 And a rotor cover 360 that mounts the front rotary rotor 210 to the fixed wing 120.
  • the rotor housing 310 is configured to make electrical connection with the rotor control unit 230, and allows vertical takeoff and landing of the drone according to the flight control signal received from the rotor control unit 230, or high-speed flight and cruise flight of the drone It is configured to be made.
  • the rotor housing 310 provides a connection flange 316 that is coupled so that the rotating blade 320 is folded to both sides for high-speed flight and cruise flight of the drone, and a predetermined rotational force according to the flight control signal It comprises a rotating motor 312 for rotating the rotating blade 320.
  • the high-speed flight is a flight through the thrust generated by the rotational operation of all the rotating blades 320 configured in the front and rear rotating rotors 210 and 220, and the cruising flight is configured in the front rotating rotor 210. Only the rotating blade 320 rotates, and the rotating blade 320 configured in the rear rotating rotor 220 maintains an undriven state, so that only the driving force generated by the rotating blade 320 configured in the front rotating rotor 210 is maintained. It means that the flight takes place.
  • the rotor housing 310 is rotated by a predetermined angle in the vertical direction from the axial direction so that the vertical takeoff and landing of the drone.
  • the rotor housing 310 is fixedly coupled to the rear portion of the movable housing 330, depending on whether the movable housing 330 is driven, is positioned on the same axis as the drone's flight direction, or the drone's flight It is configured to be located in a direction perpendicular to the direction.
  • the rotating motor 312 of the rotor housing 310 has a plurality of fastening holes to which fastening means such as fastening bolts are fastened so as to be fixedly coupled to the movable housing 330 in the rear portion, and the movable housing 330
  • the connecting pin 314 is configured to connect the rotor housing 310 to form the same axial center.
  • the rotor housing 310 of the present invention is rotated in the vertical direction from the center of the axis to make the vertical takeoff and landing of the drone depending on whether the movable housing 330 is driven, and at the same time rotate the rotating blade 320 to drone It is configured to generate the driving force for the flight.
  • a separate servo motor is further configured in the rotor housing 310 of the present invention so that a rotation operation is performed by a certain angle in the left and right directions with respect to the rotation axis of the rotating blade 320 under the control of the rotor control unit 230. It is composed. Accordingly, the drone body 110 is configured to control the yaw axis.
  • the rotation range of the rotor housing 310 with respect to the left and right directions is preferably configured to form a range of up to 30°, but is not limited thereto.
  • the rotating blade 320 is coupled to the connection flange 316 of the rotor housing 310 to be folded by a rotational operation, and is a component that provides the driving force of the drone while rotating by the rotational force of the rotating motor 312, While supporting the folding operation, a rotating support means 322 for coupling the rotating blade 320 to the connecting flange 316 is configured.
  • the rotating blade 320 is configured to be folded according to the flight mode of the drone under the control of the rotor control unit 230, and the rotation support means 322 receives and connects the control signal of the rotor control unit 230 While the rotation operation is performed in the axial direction of the flange 316, the rotation operation of the rotation blade 320 may be performed, but is not limited thereto.
  • the movable housing 330 is configured at a rear portion of the rotor housing 310 and is fixedly coupled to the rotating motor 312 to guide the rotational operation of the rotor housing 310 so that the vertical takeoff and landing of the drone is achieved, and the support body It comprises a portion 332, a stopper 336 and a movable cam portion 338.
  • the support body portion 332 is fixedly coupled with the rotating motor 312 of the rotor housing 310, and the operation hole 334 is rotatably coupled with the front portion of the driving body 350 to be described later on both sides of the rear portion. It is formed.
  • the operation hole 334 is coupled to the rotation guide means 354 of the driving body 350 so that the rotation operation is performed based on the axis center of the rotation guide means 354 depending on whether the rod member 340 is operated or not. .
  • a stopper 336 is formed in the support body portion 332 to restrict the support body portion 332 from being rotated by a predetermined angle, and the stopper 336 is the maximum rotation angle of the support body portion 332 When configured to be configured to make contact with the end of the receiving groove 362 formed in the rotor cover 360.
  • the support body portion 332 is connected to the driving portion 344 of the rod member 340 at the rear end, the support body portion 332 in the up and down direction by the front and rear movement of the rod member 340 ) Is configured to rotate the movable cam unit 338.
  • the support body portion 332 is configured to convert a straight motion of the rod member 340 into a rotational motion so that a vertical rotational operation is performed in the up and down directions of the rod housing 310 and the rotating blade 320. .
  • the present invention is not only vertical takeoff and landing by the front rotation rotor 210, but also can be provided with a driving force for the flight of the drone, as well as control of the yaw axis of the drone body 110.
  • the rod member 340 is a means for operating the movable housing 330 so that the up and down rotation of the rotor housing 310 is performed, forms a front end portion, and the movable cam part 338 of the support body part 332
  • a drive part 344 rotatably coupled to rotate the support body part 332, a support part 346 forming a rear end part, and a rod 342 connecting the drive part 344 and the support part 346, and It is composed of an operation plate 348 connecting the support 346 to the servo motor 352 which is configured in the driving body 350.
  • the rod member 340 When the rotational force provided from the servo motor 352 is transmitted to the operation plate 348, the rod member 340 operates the support portion 346 rotatably coupled to the operation plate 348, and the support portion ( 346) is to move the rod 342 and the driving unit 344 straight to rotate the support body 332 of the movable housing 330 coupled to the driving unit 344 is made.
  • the driving body 350 is a component that supports a rotational operation of the movable housing 330 and provides a predetermined power so that the straight movement of the rod member 340 is achieved.
  • the driving body 350 is coupled to the rotation guide means 354 rotatably coupled to the operation hole 334 of the movable housing 330 to both sides of the front, and the operation plate 348 of the rod member 340, A servo motor 352 configured to rotate the operation plate 348 is configured.
  • the rotation guide means 354 may be configured to support the rotation operation while sliding movement is performed in the rotation direction of the rotor housing 310 when the left and right rotation of the rotor housing 310 is performed to control the yaw axis of the drone. However, it is not limited thereto.
  • the rotor cover 360 is configured such that the components constituting the front rotating rotor 210 are built in, and serves to couple the front rotating rotor 210 to the stator blade 120, wherein the rotor housing ( Receiving groove 362 is formed to guide the rotation operation in the up and down direction of 310).
  • the rotor cover 360 can be divided into a front rotor cover 362 and a rear rotor cover 364 so that yaw axis control can be made
  • the front rotor cover 362 components constituting the front rotation rotor 210 are built in, and the rear rotor cover 364 is configured to fix the front rotation rotor 210 to the fixed wing 120. .
  • the rear rotor cover 364 includes a component of the front rotating rotor 210 inside, that is, a rotor housing 310, a rotating blade 320, a movable housing 330, a rod member 340, and a driving body ( The yaw axis control driving device 370 rotating in the left and right directions of 350) may be configured.
  • the yaw axis control driving device 370 is shown as being configured to be connected to the front end portion of the driving body 350, but is not limited thereto, and is coupled to the front rotor cover 362 to control the yaw axis, and the front rotor cover It may be configured to rotate 362.
  • the present invention is configured to rotate the front rotation rotor 210 itself constituting the assembly for yaw axis control, and is not limited to the left and right directions and is 360° based on the axis center of the front rotation rotor 210. It is configured to be rotated in the direction.
  • the rear rotating rotor 220 is coupled to the tail wing 130 to provide driving force for the flight of the drone, and the rotor housing 310, the rotating blade 320, and the movable housing as the front rotating rotor 210 described above 330, a rod member 340, a driving body 350 and a rotor cover 360.
  • the rear rotation rotor 220 is configured such that the rotor housing 310 is rotated only in the up and down direction. That is, the drone yaw axis control is performed through individual control of a pair of front rotation rotors 210 among a plurality of rotation rotors.
  • the rear rotation rotor 220 is configured to perform rotational operation of the rotating blade 320 only during high-speed flight or low-speed flight of the drone, and is configured to maintain an undriven state during cruise flight and gliding flight. .
  • the front rotating rotor 210 maintains an undriven state, and only the rear rotating rotor 220 is configured to be driven, and when gliding, both the front and rear rotating rotors 210 are not driven.
  • the front rotating rotor 210 When flying at low speed, the front rotating rotor 210 maintains an undriven state, and only the rear rotating rotor 220 is configured to be driven, and when gliding, both the front and rear rotating rotors 210 are not driven.
  • it is configured to fly in a non-powered state.
  • the present invention independently controls the pair of front rotation rotors 210 and one rear rotation rotor 220 to control the vertical take-off and landing of the drone, as well as high speed, cruise, and low speed. And soaring flight.
  • the front and rear rotating rotors 210 and 220 of the present invention configured as described above are configured such that the rotating blades 320 are configured to rotate in the forward and reverse directions, respectively, and thus rebound during vertical takeoff and landing and flight. It is configured to attenuate torque.
  • the rotor control unit 230 of the present invention is to control the driving of the drone, in particular, by analyzing the flight control signal transmitted from the dual receiver 240 consisting of a plurality of receiving antennas to select a signal with a small error value, and to select The transmitted flight control signals are transmitted to the front and rear rotating rotors 210 and 220.
  • the present invention is not limited thereto, and the rotor control unit 230 may directly control the driving of the rotating motor 312 and the plurality of servo motors 352 configured in the front and rear rotating rotors 210 and 220. .
  • the rotor control unit 230 may be provided with a GPS that collects the position information of the drone, and controls the yaw axis of the front rotation rotor 210 for controlling the attitude of the drone based on the coordinate information collected from the GPS, It is configured to control the flight of the drone.
  • control of the drone's flight may be a vertical takeoff and landing of the drone and a high speed, cruise, low speed, and gliding flight.
  • the rotor control unit 230 of the present invention measures the remaining battery power during flight of a drone, or collects flight environment information such as wind direction and wind speed, and rotates the motor 312 and a plurality of thermoboters according to the collected results. By controlling the rotation speed of the (352), it is configured to minimize the power consumption consumed during the flight of the drone so as to enable long-time flight.
  • drone body 120 fixed wing
  • tail wing 210 front rotor
  • rod member 350 drive body

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Abstract

본 발명은 수직 이착륙형 하이브리드 드론에 관한 것으로, 고정익에 구성되고, 수직 이착륙이 이루어지도록 상,하 회전 작동을 하며, 드론의 요축 제어를 위해 각각 독립적인 제어가 이루어지는 한 쌍의 전방 회전로터; 꼬리날개에 구성되며, 상기 드론의 비행시 추진력을 제공하는 후방 회전로터; 복수의 비행 제어 신호를 수신받는 듀얼 수신기; 상기 듀얼 수신기로부터 전송되는 상기 복수의 비행 제어 신호를 분석하고, 에러가 적은 비행 제어 신호를 선별하여 상기 전방 및 후방 회전로터의 구동을 제어하는 로터 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직 이착륙형 하이브리드 드론
본 발명은 수직 이착륙형 하이브리드 드론에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 복수의 회전로터를 각각 개별적으로 제어하여 수직 방향으로 이륙 및 착륙이 가능할 뿐만 아니라, 전진 방향으로 순항 및 활공 비행이 가능한 수직 이착륙형 하이브리드 드론에 관한 것이다.
일반적으로 사람이 타지 않고 무선전파의 유도에 의해서 비행하는 드론(drone)은 비행기와 같이 기체의 좌우에 평판형의 날개가 구비되는 고정익(翼) 드론과, 헬리콥터와 같이 기체의 둘레에 복수의 로터가 설치되는 회전익 드론으로 구분된다
그러나 고정익 드론의 경우 기체의 좌우에 구비된 날개를 통하여 고속비행 및 장기비행이 가능하나, 수직 이착륙이 불가능하고, 조종면에 적용되는 틸트 메커니즘은 구조가 복잡하여 기체의 고장확률을 높임은 물론, 유지보수가 어렵고, 생산단가가 높아 고가의 비용이 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 회전익 드론의 경우 기체의 둘레에 구비된 복수의 로터를 통하여 양력을 발생시켜 수직 이착륙이 가능하고 기체의 자세제어가 용이하나, 비행속도가 매우 느리고, 비행시간이 짧으며, 비행을 유지하기 위해선 로터가 항시 회전상태를 유지하고 있어야만 하는 문제점이 있었다.
이에, 대한민국 등록특허 제10-1755278호에는, 고정익과 회전익이 지닌 장점을 혼합하여 비행 시에는 고정익을 이용하고, 비행 중 기체의 자세제어가 필요할 경우에만 자세제어장치를 선택적으로 구동시켜 신속하게 기체의 자세제어를 수행할 수 있는 고정익 수직 이착륙 무인기가 게재된 바 있다.
이와 같은 종래 기술에 의하면, 비행모드에 따라 연속 회전하여 추력을 발생시키거나, 연속 회전하지 않고 정지된 상태에서 구동모터의 회전축에 대한 하나 이상의 비대칭 블레이드의 회전하는 각도를 조절하여 양력의 크기를 조절하도록 구성되는 것이다.
그러나, 전술한 종래 기술은 드론의 양력의 크기 변화시 단순히 비대칭 블레이드의 회전 각도 만을 이용하고 있기 때문에 드론의 추력의 변화량이 매우 미비할 수밖에 없어 각각의 비행 방향에 대한 양력의 차이가 적을 뿐만 아니라, 고정익 및 회전익의 제어를 위해 과도한 소비 전력이 필요하게 되어 장시간 비행이 어려운 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 전술한 배경기술에 의해서 안출된 것으로, 복수의 회전로터를 각각 개별적으로 제어하여 수직 방향으로 이륙 및 착륙이 가능할 뿐만 아니라, 전진 방향으로 순항 및 활공 비행이 가능한 수직 이착륙형 하이브리드 드론을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 활공비행시 회전로터의 구동을 제어하여 무추력, 또는 저추력 활공 비행이 이루어지도록 함으로써, 소비 전력을 최소화할 수 있어 장시간 및 장거리 비행이 가능한 수직 이착륙형 하이브리드 드론을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 복수의 수신 안테나를 구성하고, 상기 복수의 수신 안테나가 각각 수신한 제어신호를 실시간 분석하여 에러가 적은 신호로만 회전로터를 제어하도록 함으로써, 보다 정밀한 제어가 가능한 수직 이착륙형 하이브리드 드론을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 비행 중 속도, 배터리 잔량, 풍향, 풍속과 같은 비행환경에 따라 모터의 회전수와 로터의 회전수를 변화시켜 소비전력을 최소화함으로써, 에너지 효율을 향상시킬 수 있음은 물론, 장시간 비행을 가능하게 하는 수직 이착륙형 하이브리드 드론을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 드론의 피로하중 및 내구성을 고려하여 본체를 카본, 티타늄, 알루미늄 합금 등으로 제작함에 따라 드론의 경량화를 이룰 수 있는 수직 이착륙형 하이브리드 드론을 제공하는데 그 목적이 있다.
다만, 본 발명의 목적은 이에만 제한되는 것은 아니며, 명시적으로 언급하지 않더라도 과제의 해결수단이나 실시 형태로부터 파악될 수 있는 목적이나 효과도 이에 포함됨은 물론이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고정익에 구성되고, 수직 이착륙이 이루어지도록 상,하 회전 작동을 하며, 드론의 요축 제어를 위해 각각 독립적인 제어가 이루어지는 한 쌍의 전방 회전로터; 꼬리날개에 구성되며, 상기 드론의 비행시 추진력을 제공하는 후방 회전로터; 복수의 비행 제어 신호를 수신받는 듀얼 수신기; 상기 듀얼 수신기로부터 전송되는 상기 복수의 비행 제어 신호를 분석하고, 에러가 적은 비행 제어 신호를 선별하여 상기 전방 및 후방 회전로터의 구동을 제어하는 로터 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전방 회전로터는, 상기 로터 제어부의 제어에 따라 상기 드론의 고속 비행 및 순항 비행시에만 추진력을 제공하고, 상기 후방 회전로터는, 상기 로터 제어부의 제어에 따라 상기 드론의 고속 비행 및 저속 비행시에만 추진력을 제공하며, 상기 드론의 활공 비행시에는 상기 전방 및 후방 회전로터가 모두 미구동 상태로 제어되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전방 회전로터는, 상기 드론의 수직 이착륙 및 비행이 이루어지도록 소정의 회전력을 제공하는 로터 하우징; 상기 회전력에 의해 추진력을 발생시키며, 상기 로터 하우징에 접힘 작동이 이루어지도록 결합되는 회전 블레이드; 상기 로터 하우징의 상,하 회전 작동을 가이드 하는 가동 하우징; 상기 가동 하우징을 작동시키는 로드부재; 및 상기 로드부재의 직진 이동을 위한 동력을 제공하는 구동본체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전방 회전로터는 상기 구동본체가 내장되는 전방 로터커버와, 상기 전방 회전로터를 고정익에 고정시키는 후방 로터커버와, 상기 후방 로터커버에 내장되며, 드론의 요축 제어를 위해 상기 전방 로터커버와 연결 구성되는 요축 제어 구동장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 후방 회전로터는, 상기 드론의 비행이 이루어지도록 소정의 회전력을 제공하는 로터 하우징; 상기 회전력에 의해 추진력을 발생시키며, 상기 로터 하우징에 접힘 작동이 이루어지도록 결합되는 회전 블레이드; 상기 로터 하우징의 상,하 회전 작동을 가이드 하는 가동 하우징; 상기 가동 하우징을 작동시키는 로드부재; 및 상기 로드부재의 직진 이동을 위한 동력을 제공하는 구동본체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 가동 하우징은 상기 로터 하우징과 결합되는 지지 몸체부와, 상기 지지 몸체부에 형성되며, 상기 로드부재가 결합되어 상기 로드부재의 직진 운동을 회전 운동으로 변환하는 가동캠부가 더 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 로터 제어부에는 드론의 위치 정보를 수집하는 GPS가 더 구성되고, 상기 GPS에서 수집한 좌표 정보를 바탕으로 상기 전방 회전로터의 요축을 제어하거나, 상기 드론의 비행을 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 로터 제어부는, 드론의 비행 중 배터리의 잔량을 측정하거나, 풍향 및 풍속정보를 수집하고, 수집된 결과에 따라 상기 전방 및 후방 회전로터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 회전로터를 각각 개별적으로 제어하여 수직 방향으로 이륙 및 착륙이 가능할 뿐만 아니라, 전진 방향으로 순항 및 활공 비행이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 활공비행시 회전로터의 구동을 제어하여 무추력, 또는 저추력 활공 비행이 이루어지도록 함으로써, 소비 전력을 최소화할 수 있어 장시간 및 장거리 비행이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 복수의 수신 안테나를 구성하고, 상기 복수의 수신 안테나가 각각 수신한 제어신호를 실시간 분석하여 에러가 적은 신호로만 회전로터를 제어하도록 함으로써, 보다 정밀한 제어가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 비행 중 속도, 배터리 잔량, 풍향, 풍속과 같은 비행환경에 따라 모터의 회전수와 로터의 회전수를 변화시켜 소비전력을 최소화함으로써, 에너지 효율을 향상시킬 수 있음은 물론, 장시간 비행을 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 드론의 피로하중 및 내구성을 고려하여 본체를 카본, 티타늄, 알루미늄 합금등으로 제작함에 따라 드론의 경량화를 이룰 수 있는 수직 이착륙형 하이브리드 드론을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 용도변경 및 업그레이드, 유지보수가 어려운 고가의 외산 드론을 대체하고 외산 드론의 가격에 비해 절반이하 가격으로 판매함으로 장비도입 장벽을 낮출 수 있어 사업영역 확대와 새로운 일자리 창출이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이착륙형 하이브리드 드론을 개략적으로 나타낸 사시도,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이착륙형 하이브리드 드론의 내부 구성이 개략적으로 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이착륙형 하이브리드 드론의 회전 블레이드가 접힌 상태를 개략적으로 나타낸 도면,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이착륙형 하이브리드 드론의 회전로터를 나타낸 분해 사시도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전로터의 내부 구성을 나타낸 도면,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전로터의 회전 작동 상태를 나타낸 도면,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 요축 제어가 이루어지는 회전로터를 나타낸 도면이다.
고정익에 구성되고, 수직 이착륙이 이루어지도록 상,하 회전 작동을 하며, 드론의 요축 제어를 위해 각각 독립적인 제어가 이루어지는 한 쌍의 전방 회전로터;
꼬리날개에 구성되며, 상기 드론의 비행시 추진력을 제공하는 후방 회전로터;
복수의 비행 제어 신호를 수신받는 듀얼 수신기;
상기 듀얼 수신기로부터 전송되는 상기 복수의 비행 제어 신호를 분석하고, 에러가 적은 비행 제어 신호를 선별하여 상기 전방 및 후방 회전로터의 구동을 제어하는 로터 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이착륙형 하이브리드 드론을 개략적으로 나타낸 도면, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이착륙형 하이브리드 드론의 회전 블레이드가 접힌 상태를 개략적으로 나타낸 도면, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직 이착륙형 하이브리드 드론의 회전로터를 나타낸 분해 사시도, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 회전로터의 내부 구성을 나타낸 도면, 도 7 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 회전로터의 회전 작동 상태를 나타낸 도면, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 요축 제어가 이루어지는 회전로터를 나타낸 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 수직 이착륙형 하이브리드 드론은 내부에 로터 제어부(230)가 구성되며, 비행몸체로의 기능을 수행하는 드론몸체(110)와, 드론몸체(110)의 전방측 상부에 구성되는 평판형 날개로 이루어지는 고정익(120)과, 드론몸체(110)의 후방측 상부에 구성되는 꼬리날개(130)와, 상기 고정익(120)에 구성되는 한 쌍의 전방 회전로터(210) 및 상기 꼬리날개(130)에 구성되는 후방 회전로터(220)와, 드론몸체(110)의 내부에 구성되며 상기 전방 및 후방 회전로터(210, 220)의 회전수를 제어하는 로터 제어부(230)와, 원격 제어장치로부터 드론의 비행 제어 신호를 수신받는 듀얼 수신기(240)를 포함하여 구성된다.
고정익(120)은 하나의 날개로 이루어지며, 드론몸체(110)의 상부에 설치되는 것으로 후방부로 드론의 양력 및 항력을 조절하는 조절 블레이드(122)가 구성되고, 중앙부로 듀얼 수신기(240)가 장착된다.
듀얼 수신기(240)는 독립된 한 쌍의 수신회로로 구성되어 각각의 수신회로가 리모콘과 같은 원격 제어장치로부터 전송되는 드론의 비행 제어 신호를 수신받아 로터 제어부(230)로 송신한다.
이때, 로터 제어부(230)는 상기 듀얼 수신기(240)로부터 전송되는 각각의 비행 제어 신호를 실시간 분석하도록 구성되며, 상기 각각의 비행 제어 신호들 중 에러값이 가장 적은 비행 제어 신호를 선택하여 전방 및 후방 회전로터(210, 220)의 구동을 제어한다.
상기 듀얼 수신기(240)는 고정익(120)의 중앙부에 구성되는 것으로, 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 드론몸체(110)에 구성되거나, 고정익(120) 및 드론몸체(110)에 각각 구성될 수도 있을 것이다.
또한, 고정익(120)에는 드론몸체(110)를 중심으로 서로 대향하는 위치에 각각 전방 회전로터(210)가 구성된다.
전방 회전로터(210)는 로터 제어부(230)의 제어에 따라 각각 개별적으로 제어가 이루어지도록 구성되며, 드론의 요축 제어가 이루어지도록 구성되고, 특히 드론의 비행시 고속 비행 및 순항 비행시에만 구동이 이루어지도록 구성된다.
이러한 전방 회전로터(210)는 드론의 수직 이착륙 및 비행이 이루어지도록 소정의 회전력을 제공하는 로터 하우징(310)과, 상기 회전력에 의해 양력을 발생시키는 회전 블레이드(320)와, 로터 하우징(310)의 상하 회전 작동을 가이드 하는 가동 하우징(330)과, 상기 가동 하우징(330)을 작동시키는 로드부재(340)와, 상기 로드부재(340)의 직진 이동을 위한 동력을 제공하는 구동본체(350) 및 전방 회전로터(210)를 고정익(120)에 장착시키는 로터커버(360)를 포함하여 구성된다.
로터 하우징(310)은 로터 제어부(230)와 전기적 연결이 이루어지도록 구성되며, 상기 로터 제어부(230)로부터 수신받은 비행 제어 신호에 따라 드론의 수직 이착륙이 이루어지도록 하거나, 드론의 고속 비행 및 순항 비행이 이루어지도록 구성된다.
이러한 로터 하우징(310)은 드론의 고속 비행 및 순항 비행을 위해 양측으로 상기 회전 블레이드(320)가 접힘 작동이 이루어지도록 결합되는 연결 플랜지(316)와, 상기 비행 제어 신호에 따라 소정의 회전력을 제공하여 상기 회전 블레이드(320)를 회전시키는 회전모터(312)를 포함하여 구성된다.
여기서, 고속 비행은 전방 및 후방 회전로터(210, 220)에 구성된 모든 회전 블레이드(320)의 회전 작동에 의해 발생하는 추진력을 통해 비행이 이루어지는 것이고, 순항 비행은 상기 전방 회전로터(210)에 구성된 회전 블레이드(320) 만 회전 작동을 하고, 후방 회전로터(220)에 구성된 회전 블레이드(320)는 미구동 상태를 유지하여 상기 전방 회전로터(210)에 구성된 회전 블레이드(320)에서 발생하는 추진력만을 이용하여 비행이 이루어지는 것을 의미한다.
이와 같은 로터 하우징(310)은 드론의 수직 이착륙이 이루어질 수 있도록 축 방향으로부터 수직한 방향으로 일정 각도 만큼 회전 작동이 이루어진다.
여기서, 상기 로터 하우징(310)은 후방부가 가동 하우징(330)과 고정 결합이 이루어지며, 상기 가동 하우징(330)의 구동 여부에 따라 드론의 비행 방향과 동축선상에 위치하거나, 또는 상기 드론의 비행 방향으로부터 수직한 방향에 위치하도록 구성된다.
이때, 로터 하우징(310)의 회전모터(312)에는 후방부에 가동 하우징(330)과 고정 결합이 이루어질 수 있도록 고정볼트와 같은 체결수단이 체결되는 다수개의 체결홀과, 상기 가동 하우징(330)과 로터 하우징(310)이 동일한 축중심을 이루도록 연결하는 연결핀(314)이 구성된다.
즉, 본 발명의 로터 하우징(310)은 가동 하우징(330)의 구동 여부에 따라 드론의 수직 이착륙이 이루어지도록 축 중심으로부터 수직한 방향으로 회전 작동이 이루어짐과 동시에 회전 블레이드(320)를 회전시켜 드론의 비행을 위한 추진력이 발생하도록 구성되는 것이다.
또한, 본 발명의 로터 하우징(310)에는 별도의 서보모터를 더 구성하여 로터 제어부(230)의 제어에 따라 회전 블레이드(320)의 회전축에 대하여 좌,우 방향으로 일정 각도 만큼 회전 작동이 이루어지도록 구성된다. 이에 따라 드론몸체(110)의 요축 제어가 이루어지도록 구성되는 것이다.
이때, 상기 로터 하우징(310)의 좌,우 방향에 대한 회전 범위는 최대 30°의범위를 이루도록 구성됨이 바람직하나, 이에 한정하는 것은 아니다.
회전 블레이드(320)는 로터 하우징(310)의 연결 플랜지(316)에 회전 작동에 의해 접힘이 이루어지도록 결합되고, 회전모터(312)의 회전력에 의해 회전하면서 드론의 추진력을 제공하는 구성요소로서, 접힘 작동을 지지하는 한편, 상기 연결 플랜지(316)에 상기 회전 블레이드(320)를 결합하는 회전 지지수단(322)이 구성된다.
이러한 회전 블레이드(320)는 로터 제어부(230)의 제어에 의해 드론의 비행 모드에 따라 접힘 작동이 이루어지도록 구성되며, 회전 지지수단(322)이 상기 로터 제어부(230)의 제어 신호를 수신받아 연결 플랜지(316)의 축방향으로 회전 작동이 이루어지면서 회전 블레이드(320)의 접힘 작동이 이루어지도록 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
가동 하우징(330)은 로터 하우징(310)의 후방부에 구성되며, 회전모터(312)와 고정 결합되어 드론의 수직 이착륙이 이루어지도록 상기 로터 하우징(310)의 회전 작동을 가이드 하는 것으로, 지지 몸체부(332), 스토퍼(336) 및 가동캠부(338)를 포함하여 구성된다.
지지 몸체부(332)는 전방이 로터 하우징(310)의 회전모터(312)와 고정 결합되고, 후방부 양측으로 후술할 구동본체(350)의 전방부와 회전 가능하게 결합되도록 작동홀(334)이 형성된다.
작동홀(334)은 구동본체(350)의 회전 안내수단(354)과 결합되어 로드부재(340)의 작동 여부에 따라 상기 회전 안내수단(354)의 축중심을 기준으로 회전 작동이 이루어지도록 한다.
또한, 지지 몸체부(332)에는 지지 몸체부(332)가 일정 각도 만큼 회전 작동이 이루어지도록 제한하는 스토퍼(336)가 형성되며, 상기 스토퍼(336)는 지지 몸체부(332)의 최대 회전 각을 이룰 때 로터커버(360)에 형성되는 수용홈(362)의 끝단부와 접촉을 이루도록 구성된다.
이에, 지지 몸체부(332)의 과도한 회전 작동에 의해 상기 지지 몸체부(332)와 결합되는 로터 하우징(310) 및 회전 블레이드(320)와 다른 구성요소들 간의 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
아울러, 지지 몸체부(332)에는 후방측 단부에 로드부재(340)의 구동부(344)와 연결되며, 상기 로드부재(340)의 전,후방 이동에 의해 상,하 방향으로 지지 몸체부(332)를 회전시키는 가동캠부(338)가 구성된다.
즉, 지지 몸체부(332)는 로드부재(340)의 직진 운동을 회전 운동으로 변환시켜 로드 하우징(310) 및 회전 블레이드(320)의 상,하 방향으로 수직한 회전 작동이 이루어지도록 구성되는 것이다.
이에 따라, 본 발명은 전방 회전로터(210)에 의해 수직 이착륙 뿐만 아니라, 드론의 비행에 대한 추진력을 제공받을 수 있음은 물론, 드론몸체(110)의 요축 제어가 이루어지는 것이다.
로드부재(340)는 로터 하우징(310)의 상,하 회전 작동이 이루어지도록 가동 하우징(330)을 작동시키는 수단으로, 전방측 선단부를 이루며, 지지 몸체부(332)의 가동캠부(338)와 회전 가능하게 결합되어 상기 지지 몸체부(332)를 회전시키는 구동부(344)와, 후방측 선단부를 이루는 지지부(346)와, 상기 구동부(344)와 지지부(346)를 연결하는 로드(342) 및 상기 지지부(346)를 구동본체(350)에 구성되는 서보모터(352)와 연결하는 작동판(348)으로 구성된다.
이러한 로드부재(340)는 상기 서보모터(352)로부터 제공되는 회전력이 작동판(348)으로 전달되면, 상기 작동판(348)과 회전 가능하게 결합되는 지지부(346)를 작동시키고, 상기 지지부(346)가 로드(342) 및 구동부(344)를 직진 이동시켜 구동부(344)와 결합되는 가동 하우징(330)의 지지 몸체부(332)의 회전 작동이 이루어지도록 한다.
구동본체(350)는 상기 가동 하우징(330)의 회전 작동을 지지하는 한편, 상기 로드부재(340)의 직진 이동이 이루어지도록 소정의 동력을 제공하는 구성요소이다.
이러한 구동본체(350)는 전방 양측으로 가동 하우징(330)의 작동홀(334)과 회전 가능하게 결합되는 회전 안내수단(354)과, 로드부재(340)의 작동판(348)이 결합되며, 상기 작동판(348)을 회전 작동시키는 서보모터(352)가 구성된다.
회전 안내수단(354)은 드론의 요축 제어를 위하여 상기 로터 하우징(310)의 좌,우 회전 작동시 상기 로터 하우징(310)의 회전 방향으로 슬라이딩 이동이 이루어지면서 상기 회전 작동을 지지하도록 구성될 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
로터커버(360)는 전방 회전로터(210)를 이루는 구성요소들이 내장되게 구성되며, 상기 전방 회전로터(210)를 고정익(120)에 결합하는 역할을 하는 것으로, 전방측 선단부에 상기 로터 하우징(310)의 상,하 방향의 회전 작동을 안내하는 수용홈(362)이 형성된다.
한편, 본 발명의 전방 회전로터(210)는 도 10에 도시된 바와 같이, 요축 제어가 이루어질 수 있도록 로터커버(360)가 전방 로터커버(362) 및 후방 로터커버(364)로 분할 구성될 수 있으며, 전방 로터커버(362)에는 전방 회전로터(210)를 이루는 구성요소들이 내장되게 구성되고, 후방 로터커버(364)는 상기 전방 회전로터(210)를 고정익(120)에 고정시키도록 구성된다.
이때, 후방 로터커버(364)에는 내부에 상기 전방 회전로터(210)의 구성요소, 즉 로터 하우징(310), 회전 블레이드(320), 가동 하우징(330), 로드부재(340) 및 구동본체(350)의 좌,우 방향으로 회전시키는 요축 제어 구동장치(370)가 구성될 수 있다.
여기서, 요축 제어 구동장치(370)는 선단부가 구동본체(350)와 연결되게 구성되는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 전방 로터커버(362)와 결합되어 요축 제어를 위해 상기 전방 로터커버(362)를 회전시키도록 구성될 수도 있다.
즉, 본 발명은 요축 제어를 위해 어셈블리를 이루는 전방 회전로터(210) 자체를 회전 작동시키도록 구성되는 것이며, 좌,우 방향에 한정하지 않고 전방 회전로터(210)의 축 중심을 기준으로 360°방향으로 회전 작동이 이루어지도록 구성된다.
후방 회전로터(220)는 꼬리날개(130)에 결합되어 드론의 비행에 대한 추진력을 제공하는 것으로, 전술한 전방 회전로터(210)와 같이 로터 하우징(310), 회전 블레이드(320), 가동 하우징(330), 로드부재(340), 구동본체(350) 및 로터커버(360)로 구성된다.
이때, 후방 회전로터(220)는 상기 로터 하우징(310)이 상,하 방향에 대한 회전 작동만 이루어지도록 구성된다. 즉, 드론의 요축 제어는 복수의 회전로터들 중 한 쌍의 전방 회전로터(210)의 개별적인 제어를 통해 이루어지는 것이다.
또한, 후방 회전로터(220)는 드론의 비행시 고속 비행, 또는 저속 비행시에만 회전 블레이드(320)의 회전 작동이 이루어지도록 구성되며, 순항 비행 및 활공 비행시에는 미구동 상태를 유지하도록 구성된다.
즉, 저속 비행시에는 전방 회전로터(210)가 미구동 상태를 유지하고, 후방 회전로터(220) 만이 구동하도록 구성되는 것이고, 활공 비행시에는 전방 및 후방 회전로터(210)가 모두 미구동 상태로 이루어지도록 구성됨으로써, 무동력 상태에서 비행이 이루어지도록 구성되는 것이다.
다시 말해, 본 발명은 한 쌍의 전방 회전로터(210)와 하나의 후방 회전로터(220)를 각각 독립적으로 제어하여 드론의 수직 이착륙 및 요축의 제어가 이루어지도록 함은 물론, 고속, 순항, 저속 및 활공 비행이 이루어지도록 구성되는 것이다.
이와 같이 구성된 본 발명의 전방 및 후방 회전로터(210, 220)는 각각 구성되는 회전 블레이드(320)가 각각 정회전 및 역회전 방향으로 회전 작동이 이루어지도록 구성됨으로써, 수직 이착륙 및 비행시 발생하는 반동토크를 감쇄하도록 구성된다.
한편, 본 발명의 로터 제어부(230)는 드론의 구동을 제어하는 것으로, 특히 복수의 수신 안테나로 이루어지는 듀얼 수신기(240)로부터 전송되는 비행 제어 신호를 분석하여 에러값이 적은 신호를 선별하고, 선별된 비행 제어 신호를 전방 및 후방 회전로터(210, 220)로 전송한다.
하지만, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 로터 제어부(230)가 상기 전방 및 후방 회전로터(210, 220)에 구성되는 회전모터(312) 및 복수의 서보모터(352)들의 구동을 직접 제어할 수도 있다.
또한, 로터 제어부(230)에는 드론의 위치 정보를 수집하는 GPS가 구비될 수 있으며, 상기 GPS에서 수집한 좌표 정보를 바탕으로 드론의 자세 제어를 위해 전방 회전로터(210)의 요축을 제어하거나, 상기 드론의 비행의 제어가 이루어지도록 구성된다.
여기서, 상기 드론의 비행의 제어는 드론의 수직 이착륙 및 고속, 순항, 저속 및 활공 비행일 수 있다.
아울러, 본 발명의 로터 제어부(230)는 드론의 비행 중 배터리의 잔량을 측정하거나, 풍향 및 풍속 등의 비행환경 정보를 수집하여 수집된 결과에 따라 상기 회전모터(312) 및 복수의 서모보터(352)들의 회전 속도를 제어함으로써, 드론의 비행시 소모되는 소비전력을 최소화하여 장시간 비행이 가능하도록 구성된다.
이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 하며, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.
또한, 이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 드론몸체 120: 고정익
130: 꼬리날개 210: 전방 회전로터
220: 후방 회전로터 230: 로터 제어부
240: 듀얼 수신기 310: 로터 하우징
320: 회전 블레이드 330: 가동 하우징
340: 로드부재 350: 구동본체
360: 로터커버

Claims (5)

  1. 고정익에 구성되고, 수직 이착륙이 이루어지도록 상,하 회전 작동을 하며, 드론의 요축 제어를 위해 각각 독립적인 제어가 이루어지는 한 쌍의 전방 회전로터;
    꼬리날개에 구성되며, 상기 드론의 비행시 추진력을 제공하는 후방 회전로터;
    복수의 비행 제어 신호를 수신받는 듀얼 수신기;
    상기 듀얼 수신기로부터 전송되는 상기 복수의 비행 제어 신호를 분석하고, 에러가 적은 비행 제어 신호를 선별하여 상기 전방 및 후방 회전로터의 구동을 제어하는 로터 제어부;를 포함하고,
    상기 전방 회전로터는,
    상기 드론의 수직 이착륙 및 비행이 이루어지도록 회전 블레이드가 접힘 작동이 이루어지도록 결합되는 연결 플랜지와, 상기 비행 제어 신호에 따라 상기 회전 블레이드를 회전시키며, 후방부에 가동 하우징이 고정 결합되도록 구성되는 다수개의 체결홀과, 가동 하우징과 로터 하우징이 동일한 축중심을 이루도록 연결하는 연결핀이 구성되는 회전모터와, 상기 로터 제어부의 제어에 따라 회전 블레이드의 회전축에 대하여 좌,우 방향으로 일정 각도 만큼 회전 작동시키는 서보모터를 포함하는 로터 하우징;
    상기 회전모터의 회전력에 의해 회전하면서 추진력을 발생시키며, 상기 로터 하우징에 접힘 작동이 이루어지도록 결합되는 회전 블레이드;
    상기 로터 하우징의 상,하 회전 작동을 가이드할 수 있도록 전방이 상기 회전모터과 결합되고 후방부 양측으로 구동본체와 회전 가능하게 결합되는 작동홀이 형성되는 지지 몸체부와, 상기 지지 몸체부에 구성되며, 일정 각도 만큼만 회전 작동이 이루어지도록 제한하는 스토퍼와, 상기 지지 몸체부에 형성되며, 로드부재가 결합되어 상기 로드부재의 직진 운동을 회전 운동으로 변환하는 가동캠부로 구성되는 가동 하우징;
    전방측 선단부를 이루며, 상기 가동캠부와 회전 가능하게 결합되어 상기 지지 몸체부를 회전시키는 구동부와, 후방측 선단부를 이루는 지지부와, 상기 구동부와 지지부를 연결하는 로드 및 상기 지지부를 구동본체와 연결하는 작동판으로 구성되는 로드부재;
    상기 로드부재의 직진 이동을 위한 동력을 제공할 수 있도록 상기 작동홀과 회전 가능하게 결합되고 상기 로터 하우징의 회전 방향으로 슬라이딩 이동이 이루어지면서 상기 회전 작동을 지지하도록 구성되는 회전 안내수단과, 상기 작동판이 결합되며, 상기 작동판을 회전 작동시키는 서보모터로 구성되는 구동본체;
    상기 구동본체가 내장되고, 상기 로터 하우징의 상,하 방향의 회전 작동을 안내하며 상기 지지 몸체부가 최대 회전 각을 이룰 때 상기 스토퍼가 접촉되는 수용홈이 형성되며, 상기 구동본체가 내장되는 전방 로터커버와, 상기 전방 회전로터를 고정익에 고정시키는 후방 로터커버로 구성된 로터커버;
    상기 후방 로터커버에 내장되며, 드론의 요축 제어를 위해 상기 전방 로터커버와 연결 구성되는 요축 제어 구동장치을 더 포함하고,
    상기 회전 블레이드는 상기 전방 회전로터 및 후방 회전로터에 각각 구성되되, 정회전 및 역회전 방향으로 회전 작동이 이루어지면서 수직 이착륙 및 비행시 발생하는 반동토크를 감쇄하는 것을 특징으로 하는 수직 이착륙형 하이브리드 드론.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전방 회전로터는, 상기 로터 제어부의 제어에 따라 상기 드론의 고속 비행 및 순항 비행시에만 추진력을 제공하고,
    상기 후방 회전로터는, 상기 로터 제어부의 제어에 따라 상기 드론의 고속 비행 및 저속 비행시에만 추진력을 제공하며,
    상기 드론의 활공 비행시에는 상기 전방 및 후방 회전로터가 모두 미구동 상태로 제어되는 것을 특징으로 하는 수직 이착륙형 하이브리드 드론.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 후방 회전로터는,
    상기 드론의 비행이 이루어지도록 소정의 회전력을 제공하는 로터 하우징;
    상기 회전력에 의해 추진력을 발생시키며, 상기 로터 하우징에 접힘 작동이 이루어지도록 결합되는 회전 블레이드;
    상기 로터 하우징의 상,하 회전 작동을 가이드 하는 가동 하우징;
    상기 가동 하우징을 작동시키는 로드부재; 및
    상기 로드부재의 직진 이동을 위한 동력을 제공하는 구동본체;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 이착륙형 하이브리드 드론.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로터 제어부에는 드론의 위치 정보를 수집하는 GPS가 더 구성되고, 상기 GPS에서 수집한 좌표 정보를 바탕으로 상기 전방 회전로터의 요축을 제어하거나, 상기 드론의 비행을 제어하는 것을 특징으로 하는 수직 이착륙형 하이브리드 드론.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로터 제어부는, 드론의 비행 중 배터리의 잔량을 측정하거나, 풍향 및 풍속정보를 수집하고, 수집된 결과에 따라 상기 전방 및 후방 회전로터의 구동을 제어하는 것을 특징으로 하는 수직 이착륙형 하이브리드 드론.
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