WO2022045511A1 - 프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론 및 그 제어방법 - Google Patents

프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론 및 그 제어방법 Download PDF

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WO2022045511A1
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shaft
propeller
drone
disposed
drone body
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김인헌
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김인헌
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    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04—Helicopters
    • B64C27/08—Helicopters with two or more rotors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
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    • B64C27/52—Tilting of rotor bodily relative to fuselage
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U30/00—Means for producing lift; Empennages; Arrangements thereof
    • B64U30/20—Rotors; Rotor supports
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00—Propulsion; Power supply
    • B64U50/10—Propulsion
    • B64U50/13—Propulsion using external fans or propellers
    • B64U50/14—Propulsion using external fans or propellers ducted or shrouded

Definitions

  • the present invention relates to a drone capable of adjusting the position of a propeller shaft and a method for controlling the same, and more particularly, even if an abnormal or malfunction occurs in some of a plurality of propellers and a situation in which normal operation is impossible, the positions of other propellers are adjusted
  • a drone capable of adjusting the position of a propeller shaft that can maintain flight stability and flight continuity, and a method for controlling the same.
  • a multicopter is a flying vehicle that uses several rotor blades. Recently, it is generally used in a similar sense to a drone.
  • a drone is a generic term for an unmanned aerial vehicle without a human on board. Drones, largely controlled by radio waves, were initially used militarily to practice intercepting air planes, anti-aircraft artillery or missiles.
  • attack drones there is a form in which a plurality of propellers are arranged in a radial direction like a multicopter and maneuver in a free direction.
  • wing-type or multi-copter-type drones are being used for purposes such as reconnaissance or bomb dropping.
  • a commonly commercialized multicopter-type drone as a form of drone has a plurality of propellers arranged in the radial direction of the drone body based on the drone body. Drones equipped with 4, 6, or 8 propellers are popular.
  • a plurality of propellers generate lift to maintain the flight balance of the drone body and secure flight stability.
  • Drones that fall to the ground are impacted and many of them are damaged. In this case, expensive drones require a lot of repair costs, and if the damage is severe, the drone cannot be repaired, so the purchase cost is lost.
  • the present invention has been devised in order to solve the problems of the related art as described above, and an object of the present invention is to provide a position of other propellers even when an abnormality or failure occurs in some of a plurality of propellers and a situation in which normal operation is impossible occurs.
  • An object of the present invention is to provide a drone capable of adjusting the position of the propeller shaft, which can maintain flight stability and flight continuity by adjusting the , and a control method thereof.
  • the present invention for achieving the above objects relates to a drone capable of adjusting the position of a propeller shaft, the drone body having an opening; One side passes through the opening of the drone body and is disposed inside the drone body, the other side is equipped with a propeller, a propeller shaft that is arranged in plurality along the radial direction of the drone body; and an adjusting means disposed on the drone body and connected to the plurality of propeller shafts, respectively, for adjusting the position of the propeller shaft; including, wherein the adjusting means includes, a plurality of propellers of a plurality of propellers mounted on the plurality of propeller shafts In the event of an abnormality, the position of the propeller shafts on which the normally operating propellers are mounted can be adjusted.
  • the adjusting means includes: a shaft bracket disposed inside the drone body; a shaft shaft connected to the shaft bracket, a protruding spherical part is formed on the central side, a curvature is formed on the inner side of the spherical part, and an open shaft housing is formed on at least part of the surface; One end is connected to the shaft of the propeller, a spherical shaft end bearing disposed in the shaft housing; a cam motor disposed inside the drone body; a cam having a part connected to the cam motor and the gearbox, and a cam bearing housing having a curved cam bearing housing formed on an inner surface that is penetrated and opposed to the other part; and a circular ring-shaped inter-bearing disposed in the cam bearing housing and passing through the propeller shaft to the central side.
  • the adjusting means includes: a center motor disposed inside the drone body; a shaft bracket connected to the rotation shaft; a shaft shaft connected to the shaft bracket, a protruding spherical part is formed on the central side, a curvature is formed on the inner side of the spherical part, and an open shaft housing is formed on at least part of the surface; One end is connected to the shaft of the propeller, a spherical shaft end bearing disposed in the shaft housing; a guide block disposed in the opening and having a guide hole for guiding the movement in a curved direction of the propeller shaft; and a guide bearing disposed in a bearing groove formed in the propeller shaft and moving along the guide hole.
  • the adjusting means includes: a center motor disposed inside the drone body; a shaft bracket connected to the rotation shaft; a shaft shaft connected to the shaft bracket, a protruding spherical part is formed on the central side, a curvature is formed on the inner side of the spherical part, and an open shaft housing is formed on at least part of the surface; One end is connected to the shaft of the propeller, a spherical shaft end bearing disposed in the shaft housing; and a shaft support unit disposed in the opening and guiding the movement in a curved direction of the propeller shaft.
  • the shaft support unit is mounted on the opening, a curved first rail is disposed on the upper portion, and a curved second rail is disposed on the lower portion, and an arch-shaped frame hole is disposed in the center portion.
  • the rail frame is formed;
  • a first roller moving along the first rail is disposed in a portion corresponding to the first rail from the inside, a first block groove is formed in a portion corresponding to the propeller shaft from the inside, and the lower surface of the propeller shaft a first block in which a first shaft groove into which the upper part is inserted is formed;
  • a second roller moving along the second rail is mounted in a portion corresponding to the second rail from the inside, a second block groove is formed in a portion corresponding to the propeller shaft from the inside, and the upper surface of the propeller shaft a second block in which a second shaft groove into which the lower part is inserted is formed;
  • a link beam connecting the first and second blocks and adjusting the distance between the first and second blocks in a thread adjustment method;
  • a buffer pad made of an elastic material disposed at a position corresponding to the first and second block grooves on the propeller shaft; an elastic body disposed in the first and second block grooves, connected to the buffer pad, and absorbing vibrations of
  • a control unit for controlling the operation state of the propeller in association with the operation of the adjusting means; further comprising, wherein the control unit includes: a rotation speed measuring module for measuring the rotation speed of the propeller; a propeller diagnosis module for diagnosing the state of the propeller by analyzing the rotation speed information measured by the rotation speed measuring module; a communication module for transmitting propeller diagnosis information diagnosed by the propeller diagnosis module to an operator's terminal;
  • the propeller diagnosis module diagnoses the abnormality of a specific propeller, a calculation module for classifying a stopped state of a propeller or a reduced rotational performance of the propeller, and calculating a movement angle of the other propellers in response to each divided state; a motor control module for controlling the motor to adjust the positions of the other propellers according to the movement angle calculated by the calculation module; an output management module for calculating and applying converted power consumption values of other propellers for maintaining flight and payload values of the drone when the propeller diagnosis module diagnoses an abnormality of a
  • a drone control method comprises the steps of: measuring the rotational speed of each propeller; diagnosing the state of each propeller by analyzing the measured rotation speed information; communicating the diagnosed state information of each propeller to an operator's terminal in real time; determining whether all propellers are operating normally; selecting a propeller with abnormal operation or failure; Calculating the movement angles of the propellers operating normally according to the abnormal operating state or failure state; converting the propeller diagnosis information and the calculated movement angle information into data; adjusting the positions of the normally operating propellers; And calculating the power consumption conversion value according to the position adjustment of the normally operating propellers and reapplying the battery output; may be configured to include.
  • 1A is a view showing a state before the propeller shaft moves in a drone according to an embodiment of the present invention.
  • 1B is a view showing a state in which another propeller shaft is moved according to abnormal occurrence of some propellers in a drone according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2a is a view showing a first embodiment of the structure of the adjustment means in the drone of the present invention.
  • Figure 2b is a view showing a state of moving the propeller shaft through the adjustment means disclosed in Figure 2a.
  • Figure 3a is a view showing the rotational state of the cam for moving the propeller shaft in the adjustment means disclosed in Figure 2a.
  • Figure 3b is a view showing the arcuate movement of the propeller shaft according to the rotational state of the cam disclosed in Figure 3b.
  • Figure 4 is a view showing a second embodiment of the structure of the adjustment means in the drone of the present invention.
  • Figure 5a is a view showing one form of the guide block disclosed in Figure 4.
  • Figure 5b is a view showing another form of the guide block disclosed in Figure 4.
  • FIG. 6 is a view showing a third embodiment of the structure of the adjustment means in the drone of the present invention.
  • Fig. 7 is a cross-sectional view taken along section A-A shown in Fig. 6;
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a control unit in a drone according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing a control method for performing position adjustment of a propeller shaft in a drone according to an embodiment of the present invention.
  • a drone 100 may include a drone body 200 , a propeller shaft 300 and an adjustment means 500 .
  • a predetermined space may be formed inside the drone body 200 so that the adjusting means 500 can be disposed, and a plurality of openings 210 may be formed along the outer periphery.
  • the number of the openings 210 may correspond to the number of the propeller shafts 300 .
  • 1A and 1B disclose a cylindrical drone body 200 in order to easily explain the technical features of the present invention, but it is not necessarily limited thereto, and other forms to which the technical features of the present invention can be applied are possible .
  • a plurality of the propeller shaft 300 may be disposed at a predetermined interval along the radial direction of the drone body 200 .
  • One side of the propeller shaft 300 passes through the opening 210 of the drone body 200 and may be disposed inside the drone body 200 .
  • the propeller shaft 300 may be linked with the adjusting means 500 inside the drone body 200 .
  • the propeller 400 may be mounted on the other side of the propeller shaft 300 .
  • the adjusting means 500 may be disposed on the drone body 200 and may be respectively associated with the plurality of propeller shafts 300 .
  • the adjusting means 500 may be configured to adjust the position of the propeller shaft 300 .
  • the adjusting means 500 is the position of the propeller shafts 300 on which the normally operating propellers are mounted. may perform a function of maintaining flight stability and flight continuity of the drone 100 by moving it.
  • the shaft bracket 511, the shaft shaft 512, the shaft end bearing 515, the cam motor 521 may be configured to include a gearbox 522 , a cam 531 , and an inter-bearing 533 .
  • the shaft bracket 511 may be disposed inside the drone body 200 , and both sides may be bent upward in order to couple the shaft shaft 512 .
  • Both ends of the shaft shaft 512 may be rotatably connected to the shaft bracket 511 .
  • a protruding spherical portion 513 may be formed on the central side of the shaft shaft 512, and a curvature is formed on the inner side of the spherical portion 513 and at least a portion of the shaft housing 514 is open. can be formed.
  • the shaft end bearing 515 may be disposed on the shaft housing 514 , and one end of the shaft end bearing 515 may be connected to the propeller shaft 300 .
  • the remaining part except for one end of the shaft end bearing 515 has a spherical shape corresponding to the inner surface curvature of the shaft housing 514, so that various movements in the inside of the shaft housing 514 are possible.
  • the shaft end bearing 515 according to the embodiment of the present invention may be in the form of a spherical ball bearing, but is not necessarily limited thereto.
  • the shaft end bearing 515 is not separated from the inside of the shaft housing 514 and relatively free movement is possible. This can confirm that free movement of the propeller shaft 300 connected to the shaft end bearing 515 is possible.
  • the cam motor 521 may be disposed inside the drone body 200 .
  • the cam motor 521 may be a step motor capable of precise angle adjustment, but is not limited thereto.
  • the cam 531 may have an elliptical shape.
  • a part of the cam 531 may be connected to the cam motor 521 and the gearbox 522 , and the other part of the cam 531 is penetrated and the cam bearing housing 532 has a curvature formed on the opposite inner surface. ) can be formed.
  • the gearbox 522 includes a first gear 523 connected to the rotation shaft of the cam motor 521 , a first support bearing 525 supporting the first gear 523 , and a part of the cam 531 .
  • a second gear 524 connected to and a second support bearing 526 supporting the second gear 524 may be built-in.
  • the cam 531 may rotate according to the driving of the cam motor 521 while the first and second gears are engaged with each other and rotate.
  • the inter-bearing 533 may be disposed in the cam bearing housing 532 and may have a circular ring shape through which the propeller shaft 300 passes at the center side.
  • the outer circumferential surface of the inter-bearing 533 may have a curvature corresponding to the inner circumferential curvature of the cam bearing housing 532 .
  • the inter-bearing 533 can move relatively freely up, down, left, and right inside the cam bearing housing 532 .
  • the inter-bearing 533 according to the embodiment of the present invention may be a type of ball bearing, but is not necessarily limited thereto. This confirms that the propeller shaft 300 connected to the inter-bearing 533 can freely move in the cam 531 .
  • the first propeller shaft 300 when the drone is flying, the first propeller shaft 300 may be located on the rotational central axis P 0 .
  • An abnormality may occur in a specific propeller, and it may be necessary to move the propeller shaft 300 on which a normally operating propeller is mounted.
  • the first gear 523 is supported by the first support bearing 525 and rotates by a predetermined angle
  • the second gear 524 meshed with the first gear 523 is a second support bearing ( 526) and rotates.
  • the second gear 524 is connected to the cam 531 , so that the cam 531 rotates by the amount of rotation of the second gear 524 as shown in FIG. 3A .
  • the propeller shaft 300 Since the cam 531 and the propeller shaft 300 are connected by the inter-bearing 533, the propeller shaft 300 is rotated with respect to the central axis of rotation (P 0 ) in the direction of the P1 axis or the P2 axis. It draws an arc shape and moves while drawing a curve on the opening 210 .
  • the position of the propeller shaft 300 is moved to the position of FIG. 2A or the position of FIG. 2B as much as the calculated movement angle is adjusted.
  • the propeller shaft 300 when the propeller shaft 300 is positioned on the rotational central axis P 0 , the propeller shaft 300 is positioned horizontally with respect to the drone. Thereafter, when the propeller shaft 300 moves in an arcuate shape in the direction of the P1 axis or the P2 axis according to the operation of the cam 531 , the propeller shaft 300 faces downward. Accordingly, the direction of the air (C) injected from the propellers 400 mounted on the propeller shafts 300 is also changed.
  • C the air
  • the center motor 540 , the shaft bracket 511 , the shaft shaft 512 , the shaft end bearing 515 may be configured to include a guide block 552 and a guide bearing 551 .
  • the center motor 540 may be disposed inside the body of the drone 100 , and the rotation shaft may be disposed upward.
  • the center motor 540 may be a step motor, but is not limited thereto.
  • the shaft bracket 511 may be connected to the rotation shaft of the center motor 540 , and both sides may be bent upward in order to couple the shaft shaft 512 .
  • Both ends of the shaft shaft 512 may be rotatably connected to the shaft bracket 511 .
  • a protruding spherical portion 513 may be formed on the central side of the shaft shaft 512, and a curvature is formed on the inner side of the spherical portion 513 and at least a portion of the shaft housing 514 is open. can be formed.
  • the shaft end bearing 515 may be disposed on the shaft housing 514 , and one end of the shaft end bearing 515 may be connected to the propeller shaft 300 .
  • the remaining part except for one end of the shaft end bearing 515 has a spherical shape corresponding to the inner surface curvature of the shaft housing 514, so that various movements in the inside of the shaft housing 514 are possible.
  • the shaft end bearing 515 according to the embodiment of the present invention may be in the form of a spherical ball bearing, but is not necessarily limited thereto.
  • the guide block 552 may be disposed in the opening 210 formed on the outer periphery of the drone body 200, and a guide hole 553 for guiding the movement in the curved direction of the propeller shaft 300 may be formed. there is.
  • the guide hole 553 may be formed in an arc shape.
  • the guide hole 553 may form an arc shape in an upward direction as shown in FIG. 5A or an arc shape in a downward direction as shown in FIG. 5B .
  • the guide bearing 551 may be disposed in a bearing groove formed in the propeller shaft 300 .
  • the bearing groove may be machined along the circumference at a portion corresponding to the guide hole 553 , and the bearing groove is to prevent the guide bearing 551 from being separated.
  • the guide bearing 551 may be configured so that the propeller shaft 300 can smoothly move in a curved direction along the guide hole 553 having an arcuate shape.
  • the first propeller shaft 300 may be located on the rotation center axis P 0 .
  • An abnormality may occur in a specific propeller, and it may be necessary to move the propeller shaft 300 on which a normally operating propeller is mounted.
  • a shaft end bearing 515 is disposed on the shaft housing 514 formed on the spherical portion 513 of the shaft shaft 512, and the shaft end bearing 515 is connected to the propeller shaft 300, so ultimately the propeller The axis 300 moves the position.
  • a guide bearing 551 is disposed on the propeller shaft 300 , and the guide bearing 551 moves along the guide hole 553 .
  • the guide hole 553 is configured in an arcuate shape, so that the propeller shaft 300 forms a curve along the arcuate shape and moves by a predetermined calculated value to adjust the position.
  • the propeller shaft 300 draws an arcuate shape by an angle calculated in the direction of the P1 axis or P2 axis with respect to the rotation center axis P 0 as a reference, and moves while drawing a curve on the guide hole 553 .
  • the center motor 540 the shaft bracket 511 , the shaft shaft 512 , the shaft end bearing 515 and the shaft support unit 600 may be included.
  • the configuration of the center motor 540 , the shaft bracket 511 , the shaft shaft 512 and the shaft end bearing 515 is the same as that of the second embodiment of the adjusting means 500 , and thus FIGS. 4 and 5A and 5B . to understand the structure, and the following description will be omitted.
  • the shaft support unit 600 will be described.
  • the shaft support unit 600 is disposed in the opening 210 , and may perform a function of guiding the movement in a curved direction of the propeller shaft 300 .
  • the shaft support unit 600 includes a rail frame 610 , a first block 620 , a second block 630 , a link beam 640 , a buffer pad 651 , an elastic body 650 , and a brush 660 . And it may be configured to include a blind (670).
  • the rail frame 610 is mounted on the opening 210 of the drone body 200, a curved first rail 612 is disposed on the upper portion, and a curved second rail 613 is disposed on the lower portion.
  • an arch-shaped frame hole 611 may be formed in the central portion.
  • a first roller 622 moving along the first rail 612 may be disposed at a portion corresponding to the first rail 612 inside the first block 620 .
  • a second roller 632 moving along the second rail 613 may be disposed inside the second block 630 at a portion corresponding to the second rail 613 .
  • a plurality of the first and second rollers 622 and 632 may be disposed inside the first and second blocks 620 and 630 , and accordingly, the first and second blocks 620 and 630 may smoothly move the rail frame 610 . can make it happen
  • a first shaft groove 621 into which an upper portion of the propeller shaft 300 is inserted may be formed in a lower portion of the first block 620 .
  • a second shaft groove 631 into which a lower portion of the propeller shaft 300 is inserted may be formed in an upper portion of the second block 630 .
  • the inner surfaces of the first and second shaft grooves 621 and 631 may be implemented in a shape corresponding to the outer surface shape of the propeller shaft 300 .
  • the first and second shaft grooves 621 and 631 may each be implemented in a semicircular shape.
  • the link beam 640 may connect the first and second blocks 620 and 630 and adjust the spacing between the first and second blocks 620 and 630 in a screw thread adjustment method.
  • the link beam 640 includes a polygonal shape portion 640a and threaded portions 640b and 640c respectively connected to upper and lower portions of the polygonal shape portion 640a.
  • the manufacturer may adjust the degree of fastening of the screw thread portions 640 and b640c by rotating the polygonal shape portion 640a using a tool such as a wrench.
  • the threaded portions 640 and 640c may have threaded directions in opposite directions to each other.
  • a portion corresponding to the propeller shaft 300 inside the first block 620 may be formed in the first block groove 623 .
  • a second block groove 633 may be formed in a portion corresponding to the propeller shaft 300 inside the second block 630 .
  • the buffer pad 651 may be disposed at a position corresponding to the first and second block grooves 623 and 633 on the propeller shaft 300 .
  • the buffer pad 651 may have a form in which two semi-circular pads are combined.
  • the elastic body 650 is disposed in the first and second block grooves 623 and 633 and is connected to the buffer pad 651 , and may be configured to absorb vibrations of the propeller shaft 300 .
  • vibration is generated according to the rotation, and the elastic body 650 absorbs the vibration and prevents it from being transmitted to the center motor 540 .
  • the brush 660 may be disposed on a surface on which the first and second blocks 620 and 630 face each other in order to prevent foreign substances from being introduced into the gap between the first and second blocks 620 and 630 .
  • the blind 670 may be disposed to be connected between the frame hole 611 and both sides of the first and second blocks 620 and 630 in order to prevent foreign substances from being introduced into the frame hole 611 .
  • the blind 670 may have a bellows structure.
  • the first and second blocks 620 and 630 move on the frame hole 611 according to the movement of the propeller shaft 300 , and at this time, a blind 670 connected to one side of the first and second blocks 620 and 630 . is folded, and the blind 670 connected to the other side of the first and second blocks 620 and 630 is deformed while unfolding.
  • the blind 670 is connected to both sides of the first and second blocks 620 and 630 to surround the entire frame hole 611 , and is deformed in a bellows manner as described above, and thus the first and second blocks 620 and 630 . ), and at the same time, it is possible to prevent foreign substances from entering the interior of the drone body 200 .
  • control unit 700 may further include a control unit 700 for controlling the operation state of the propeller 400 in connection with the operation of the adjustment means 500 .
  • the control unit 700 includes a rotation speed measurement module 710 , a propeller diagnosis module 740 , a communication module 750 , an operation module 730 , a motor control module 720 , an output management module 760 , and data management. It may be configured to include a module 770 .
  • the rotation speed measurement module 710 may be a module for measuring the rotation speed of the propeller, and individually measures the rotation speed of each of the plurality of propellers.
  • the propeller diagnosis module 740 may be a module for diagnosing the state of the propeller by analyzing the rotation speed information measured by the rotation speed measuring module 710 .
  • the propeller diagnosis module diagnoses whether the rotational speed of a plurality of propellers is being generated normally, or whether the rotational speed of a specific propeller is remarkably reduced or stopped.
  • the communication module 750 may be a module that transmits propeller diagnosis information diagnosed by the propeller diagnosis module 740 to an operator's terminal.
  • the calculation module 730 classifies the propeller stop state or the propeller rotational performance degradation state, and corresponds to each divided state of the other propellers. It may be a module for calculating the movement angle.
  • the rotational speed of the specific propeller when the rotational speed of the specific propeller is lowered, the rotational speed of the normally operating propeller and the distance with the specific propeller are calculated to calculate the moving angle of the normally operating propeller. And when a specific propeller is stopped, it will be possible to calculate and calculate the movement angle of the other normally operating propellers to be larger.
  • the motor control module 720 may be a module for controlling a motor to adjust the positions of other propellers according to the movement angle calculated by the operation module 730 .
  • the motor control module 720 controls the rotation range of the cam motor 521 in the first embodiment of the adjusting means 500, and the center motor 540 in the second and third embodiments of the adjusting means 500. ) to control the rotation range.
  • the output management module 760 calculates the converted power consumption value of the other propellers for maintaining the flight of the drone 100 and maintaining the payload value when the propeller diagnosis module 740 diagnoses the abnormality of the specific propeller, and It may be a module to be applied.
  • the remaining normally operating propellers may additionally calculate the power consumption required to maintain the flight of the drone 100 and reapply the battery output. If the drone 100 is equipped with equipment such as a camera or transports cargo having a predetermined weight, additionally required power consumption to maintain the payload value may be calculated and the battery output may be recalculated.
  • the data management module 770 may be a module for storing propeller diagnosis information diagnosed by the propeller diagnosis module 740 and movement angle information calculated by the operation module 730 .
  • the data management module 770 may perform a function of providing information to calculate and apply the movement angle of the propeller more quickly when the same situation occurs in a subsequent flight by converting the stored information into statistical data.
  • the embodiment of the present invention may further include a drone 100 control method for controlling the operation state of the propeller 400 by linking the operation of the adjusting means 500 to the control method.
  • the drone 100 control method includes the rotation speed measurement module 710, the propeller diagnosis module 740, the communication module 750, the operation module 730, and the motor control module 720 constituting the control unit 700 described above. , may be implemented through the output management module 760 and the data management module 770 .
  • the rotation speed measuring module 710 individually measures the rotation speed of each of the plurality of propellers. This may be measured at a specific period or continuously in real time (S1).
  • the propeller diagnosis module 740 may diagnose the state of the propeller by analyzing the rotation speed information measured by the rotation speed measuring module 710 . At this time, the propeller diagnosis module diagnoses whether the rotational speed of a plurality of propellers is being generated normally, or whether the rotational speed of a specific propeller is remarkably reduced or is in a stopped state (S2).
  • the communication module 750 communicates the propeller diagnosis information diagnosed by the propeller diagnosis module 740 to the operator's terminal in real time.
  • the operator can check the current operating state of the propellers through the information transmitted to the terminal (S3).
  • the propeller diagnosis module 740 determines whether all propellers are operating normally (S4). At this time, if all the propellers are operating normally (YES), the step of measuring the rotational speed of the propellers in a specific period or in real time is repeatedly performed.
  • the propeller diagnosis module 740 selects a specific propeller that has stopped due to a remarkably reduced rotational speed or a malfunction (S5).
  • the operation module 730 diagnoses the abnormality of a specific propeller in the propeller diagnosis module 740, it classifies an abnormal state such as a stopped state of the propeller or a decrease in the rotational performance of the propeller, and corresponds to each divided state to calculate the movement angles of the other propellers (S6).
  • this information is transmitted to the data management module 770 .
  • the data management module 770 statistically converts the stored information into data to calculate and apply the movement angle of the propeller more quickly when the same situation occurs in the next flight (S7).
  • the motor control module 720 controls the motor to adjust the positions of the other propellers according to the movement angle calculated by the operation module 730 (S8). As described above, the motor control module 720 controls the rotation range of the cam motor 521 in the first embodiment of the adjusting means 500 , and the second and third embodiments of the adjusting means 500 . to control the rotation range of the center motor 540 .
  • the output management module 760 diagnoses the abnormality of a specific propeller in the propeller diagnosis module 740, calculate and apply the converted power consumption value of the other propellers for maintaining the flight of the drone and maintaining the payload value do (S9).
  • the remaining normally operating propellers calculate the power consumption additionally required to maintain the flight of the drone and reapply the battery output. If the drone is equipped with equipment such as a camera or transports cargo with a predetermined weight, additional power consumption is calculated to maintain the payload value and the battery output is recalculated.
  • the drone 100 control method adjusts the positions of the remaining propellers that are normally operating even when an abnormality occurs in a specific propeller, adjusts the battery output accordingly, and supplies power to the drone flight stability and flight continuity.
  • the rotational speed of a specific propeller A is significantly reduced or due to a failure If it does not work, in order to maintain flight stability and flight continuity of the drone 100, it is necessary to adjust the positions of the remaining propellers in normal operation.
  • the six propeller shafts 311,312,313,314,315,316 disclosed in FIGS. 1A and 1B are exemplified for convenience of description, and the number of propeller shafts actually disposed in the drone 100 may be changed.
  • the position of the remaining 5 propeller shafts (311,312,313,315,316) must be adjusted according to the occurrence of an abnormality of the specific propeller (A).
  • the first shaft 311 since the first shaft 311 is at a position opposite to the abnormal propeller A, it may be a reference propeller shaft without being adjusted.
  • the position of the first shaft 311 may also be adjusted in another adjustment method, and this may also be included in the operation method of the present invention. This may vary depending on the calculated movement angle for moving the propeller shaft.
  • the second shaft 312 may move from the initial position in the direction of the specific propeller A by G1 intervals.
  • the third shaft 313 may move from the initial position in the direction of the specific propeller A by G2 intervals.
  • the fifth axis 315 may move from the initial position in the direction of the specific propeller A by G3 intervals.
  • the sixth axis 316 may move from the initial position in the direction of the specific propeller A by G4 intervals.
  • the first axis 311 and the second axis 312 may form an M1 interval.
  • the second axis 312 and the third axis 313 may form an M2 gap.
  • the third axis 313 and the fifth axis 315 may form an M3 gap.
  • the fifth axis 315 and the sixth axis 316 may form an M4 gap.
  • the sixth axis 316 and the first axis 311 may form an M5 interval.
  • the size of the interval M1 to M5 may be different from each other according to the movement angle calculation value.
  • the M1 interval and the M5 interval may be the same, and the M2 interval and the M4 interval may be the same.
  • all of the M1 to M5 intervals are the same, so that the five propellers positioned can form an angle of 72 degrees.
  • the present invention adjusts the positions of the remaining propellers 311,312,313,315,316, which operate normally even when an abnormality occurs in a specific propeller (A), adjusts the battery output accordingly, and supplies power to the flight stability of the drone 100 and flight continuity.
  • the above is merely showing a specific embodiment of a drone capable of adjusting the position of the propeller shaft and a control method thereof.

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Abstract

본 발명은 프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론 및 그 제어방법를 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명은 개구부가 형성된 드론바디와, 일측부는 상기 드론바디의 개구부를 관통하며 상기 드론바디의 내부에 배치되고 타측부에는 프로펠러가 장착되며 상기 드론바디의 방사방향을 따라 복수개가 배치되는 프로펠러 축 및, 상기 드론바디에 배치되고 상기 복수개의 프로펠러 축에 각각 연계되며, 상기 프로펠러 축의 위치를 조정하는 조정수단을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따르면 복수개의 프로펠러축에 장착된 복수개의 프로펠러 중 일부에 이상이 발생한 경우에, 정상 작동하는 프로펠러들이 장착된 프로펠러 축들의 위치를 조정함으로써, 드론의 비행 안정성과 비행 지속성을 유지하는 효과가 있다.

Description

프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론 및 그 제어방법
본 발명은 프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수개의 프로펠러 중 일부에 이상이나 고장이 발생하여 정상 작동이 불가능한 상황이 발생하여도, 다른 프로펠러들의 위치를 조정하여 비행 안정성과 비행 지속성을 유지할 수 있는 프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론 및 그 제어방법에 관한 것이다.
멀티콥터(multicopter)란 여러 개의 회전 날개를 이용하여 하늘을 나는 비행체를 의미한다. 최근에는 대체로 드론(drone)과 유사한 의미로 사용되고 있다.
여기서 드론(drone)은 사람이 탑승하지 않은 무인항공기를 총칭하는 용어이다. 대체로 무선전파에 의해 조종되는 드론은 처음에는 공군기, 고사포 또는 미사일의 요격 연습용으로 군사적으로 사용되었다.
점차 무선기술이 발달함에 따라 단순히 요격 연습용뿐만 아니라 군용 정찰기, 각종 무기를 장착하여 표적시설 파괴용으로 사용되기에 이르렀다.
공격용 드론을 보면 대체로 전투기와 유사한 형상을 하고 있다. 프로펠러 대신에 일반 전투기와 같이 몸체의 중간부위에 양측방향으로 배치되는 한 쌍의 대형 양력 날개와 드론의 방향을 제어하는 한 쌍의 꼬리 날개가 배치되는 형태를 가진다.
물론 공격용 드론 중에서 멀티콥터와 같이 복수개의 프로펠러가 방사방향으로 배치되며 자유로운 방향으로 기동하는 형태도 있다.
이러한 날개 형태 또는 멀티콥터 형태의 드론은 정찰 또는 폭탄투하 등과 같은 목적으로 사용되고 있다.
최근에는 드론의 활용도가 보다 확대되고 있다. 소형 드론을 개발하여 레저용으로 사용하고 있고, 드론 조종 경진 대회가 열릴 정도로 드론의 대중화는 점차 확대되는 추세이다. 그리고 배송업계에서도 드론을 이용하여 주문받은 상품을 수송하는 배송메카니즘을 계획 및 실행하고 있다.
이러한 추세에 발맞춰 세계 각국의 주요 기업들은 드론 관련 산업을 유망 신사업으로 보고 투자활동 및 기술개발에 매진하고 있다.
드론의 일 형태로 일반적으로 상용화된 멀티콥터 형태의 드론은 드론바디를 기준으로 하여 복수개의 프로펠러가 드론바디의 방사방향으로 배치되어 있다. 통상 4개, 6개, 8개의 프로펠러가 장착된 드론이 대중화되어 있다.
이러한 프로펠러 구동 방식의 드론의 경우, 복수개의 프로펠러가 양력을 발생하여 드론바디의 비행 균형을 유지하고 비행 안정성을 확보하게 된다.
그런데, 만약 특정 프로펠러에 이상이 발생하여 회전속도가 정상이지 않거나 또는 고장으로 인해 작동하지 않는다면, 대부분의 경우 드론은 비행 안정성을 상실하고 추락하게 된다.
지면으로 추락한 드론은 충격을 받고 상당수는 파손이 발생하게 된다. 이때 고가의 드론은 많은 드론 수리비가 요구되며, 파손이 심한 경우에는 드론 수리가 불가하여 구매비용은 그대로 손실이 된다.
따라서, 프로펠러 구동 방식의 드론에서 복수개의 프로펠러 중 일부에 이상이나 고장이 발생하더라도, 추락을 방지하기 위해 드론의 비행 안정성을 유지할 수 있는 기술 방안이 당해 기술분야에서 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같이 관련 기술분야의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수개의 프로펠러 중 일부에 이상이나 고장이 발생하여 정상 작동이 불가능한 상황이 발생하여도, 다른 프로펠러들의 위치를 조정하여 비행 안정성과 비행 지속성을 유지할 수 있는 프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론 및 그 제어방법을 제공하는 데에 있다.
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론에 관한 것으로, 개구부가 형성된 드론바디; 일측부는 상기 드론바디의 개구부를 관통하며 상기 드론바디의 내부로 배치되고, 타측부에는 프로펠러가 장착되며, 상기 드론바디의 방사방향을 따라 복수개가 배치되는 프로펠러 축; 및 상기 드론바디에 배치되고 상기 복수개의 프로펠러 축에 각각 연계되며, 상기 프로펠러 축의 위치를 조정하는 조정수단;을 포함하되, 상기 조정수단은, 상기 복수개의 프로펠러축에 장착된 복수개의 프로펠러 중 일부 프로펠러에 이상이 발생한 경우에, 정상 작동하는 프로펠러들이 장착된 프로펠러 축들의 위치를 조정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 상기 조정수단은, 상기 드론바디의 내부에 배치되는 축브라켓; 상기 축브라켓에 연결되고, 중앙측에는 돌출된 구면부가 형성되며, 상기 구면부의 내측에는 곡률이 형성되고 적어도 일부면은 개방된 샤프트하우징이 형성되는 축샤프트; 일단부는 상기 프로펠러 축에 연결되고, 상기 샤프트하우징에 배치되는 구 형상의 축단베어링; 상기 드론바디의 내부에 배치되는 캠모터; 일부는 상기 캠모터와 기어박스로 연결되고, 다른 일부에는 관통되고 대향되는 내측면에는 곡률이 형성된 캠베어링하우징이 형성되는 캠; 및 상기 캠베어링하우징에 배치되고, 중앙측으로는 상기 프로펠러 축이 관통하는 원형 링 형상의 인터베어링;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 상기 조정수단은, 상기 드론바디의 내부에 배치되는 센터모터; 상기 회전축에 연결되는 축브라켓; 상기 축브라켓에 연결되고, 중앙측에는 돌출된 구면부가 형성되며, 상기 구면부의 내측에는 곡률이 형성되고 적어도 일부면은 개방된 샤프트하우징이 형성되는 축샤프트; 일단부는 상기 프로펠러 축에 연결되고, 상기 샤프트하우징에 배치되는 구 형상의 축단베어링; 상기 개구부에 배치되고, 상기 프로펠러 축의 곡선 방향 이동을 안내하는 가이드홀이 형성된 가이드블록; 및 상기 프로펠러 축에 형성된 베어링홈에 배치되고, 상기 가이드홀을 따라 이동하는 가이드베어링;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 상기 조정수단은, 상기 드론바디의 내부에 배치되는 센터모터; 상기 회전축에 연결되는 축브라켓; 상기 축브라켓에 연결되고, 중앙측에는 돌출된 구면부가 형성되며, 상기 구면부의 내측에는 곡률이 형성되고 적어도 일부면은 개방된 샤프트하우징이 형성되는 축샤프트; 일단부는 상기 프로펠러 축에 연결되고, 상기 샤프트하우징에 배치되는 구 형상의 축단베어링; 및 상기 개구부에 배치되고, 상기 프로펠러 축의 곡선 방향 이동을 안내하는 축 서포트유닛;을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 상기 축 서포트유닛은, 상기 개구부에 장착되고, 상부에는 곡선 형상의 제1 레일이 배치되고 하부에는 곡선 형상의 제2 레일이 배치되며, 중앙부에는 아치 형상의 프레임홀이 형성되는 레일프레임; 내측에서 상기 제1 레일에 대응되는 부위에는 상기 제1 레일을 따라 이동하는 제1 롤러가 배치되고, 내측에서 상기 프로펠러 축에 대응되는 부위에는 제1 블록홈이 형성되며, 하측면에는 상기 프로펠러 축의 상부가 삽입 배치되는 제1 축홈이 형성되는 제1 블록; 내측에서 상기 제2 레일에 대응되는 부위에는 상기 제2 레일을 따라 이동하는 제2 롤러가 장착되고, 내측에서 상기 프로펠러 축에 대응되는 부위에는 제2 블록홈이 형성되며, 상측면에는 상기 프로펠러 축의 하부가 삽입 배치되는 제2 축홈이 형성되는 제2 블록; 상기 제1,2 블록을 연결하고, 나사산 조절 방식으로 상기 제1,2 블록간의 간격을 조절하는 링크빔; 상기 프로펠러 축에서 상기 제1,2 블록홈에 대응되는 위치에 배치되는 탄성재질의 완충패드; 상기 제1,2 블록홈에 배치되고 상기 완충패드와 연결되며, 상기 프로펠러 축의 진동을 흡수하는 탄성체; 상기 제1,2 블록 사이의 간격으로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해, 상기 제1,2 블록이 서로 마주하는 면에 배치되는 브러쉬; 및 상기 프레임홀로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해, 상기 프레임홀과 상기 제1,2 블록의 양측부간에 연결되며 배치되고 자바라 구조의 블라인드;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 상기 프로펠러의 작동상태와 상기 조정수단의 작동을 연계하여 제어하는 제어부;를 더 포함하되, 상기 제어부는, 상기 프로펠러의 회전속도를 측정하는 회전속도 측정모듈; 상기 회전속도 측정모듈에서 측정한 회전속도 정보를 분석하여 프로펠러의 상태를 진단하는 프로펠러 진단모듈; 상기 프로펠러 진단모듈에서 진단한 프로펠러 진단정보를 운용자의 단말기로 송출하는 통신모듈; 상기 프로펠러 진단모듈에서 특정 프로펠러의 이상을 진단한 경우, 프로펠러의 정지상태 또는 프로펠러의 회전성능 저하상태를 구분하고, 각 구분된 상태에 대응하여 다른 나머지 프로펠러들의 이동 각도를 계산하는 연산모듈; 상기 연산모듈에서 연산한 이동 각도에 따라 다른 나머지 프로펠러들의 위치를 조정하기 위해 모터를 제어하는 모터 제어모듈; 상기 프로펠러 진단모듈에서 특정 프로펠러의 이상을 진단한 경우, 드론의 비행 유지 및 페이로드값 유지를 위한 다른 나머지 프로펠러들의 변환 소비전력값을 연산하고 적용하는 출력 관리모듈; 및 상기 프로펠러 진단모듈에서 진단한 프로펠러 진단정보 및 상기 연산모듈에서 연산한 이동 각도 정보를 저장하는 데이터 관리모듈;을 포함할 수 있다.
본 발명인 드론 제어방법은, 각 프로펠러들의 회전속도를 측정하는 단계; 측정된 회전속도 정보를 분석하여 각 프로펠러들의 상태를 진단하는 단계; 진단된 각 프로펠러들의 상태 정보를 운용자의 단말기로 실시간으로 통신하는 단계; 모든 프로펠러들이 정상 작동되는지 여부를 판단하는 단계; 비정상 작동 또는 고장이 발생한 프로펠러를 선별하는 단계; 비정상 작동상태 또는 고장상태에 따라 정상 작동하는 프로펠러들의 이동 각도를 연산하는 단계; 프로펠러 진단정보 및 연산된 이동 각도 정보를 데이터화하는 단계; 정상 작동하는 프로펠러들의 위치를 조정하는 단계; 및 정상 작동하는 프로펠러들의 위치 조정에 따라 소비전력 변환값을 연산하고 배터리 출력을 재적용하는 단계;를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수개의 프로펠러 중 일부에 이상이나 고장이 발생하여 정상 작동이 불가능한 상황이 발생하더라도, 다른 프로펠러들의 위치를 조정하여 드론의 비행 안정성과 비행 지속성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
이는 드론의 추락 및 조정불능 상태를 방지할 수 있어, 드론의 파손을 예방할 수 있으며, 그에 따라 발생될 수 있는 드론의 수리/유지비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 드론에서 프로펠러 축 이동 전 상태를 나타낸 도면.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 드론에서 일부 프로펠러의 이상 발생에 따라 다른 프로펠러 축을 이동하는 상태를 나타낸 도면.
도 2a는 본 발명인 드론에서 조정수단 구조에 대한 제1 실시예를 나타낸 도면.
도 2b는 도 2a에 개시된 조정수단을 통해 프로펠러 축을 이동시키는 상태를나타낸 도면.
도 3a은 도 2a에 개시된 조정수단에서 프로펠러 축을 이동시키기 위한 캠의 회전상태를 나타낸 도면.
도 3b는 도 3b에 개시된 캠의 회전상태에 따른 프로펠러 축의 아치 방향 이동을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명인 드론에서 조정수단 구조에 대한 제2 실시예를 나타낸 도면.
도 5a는 도 4에 개시된 가이드블록의 일 형태를 나타낸 도면.
도 5b는 도 4에 개시된 가이드블록의 다른 형태를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명인 드론에서 조정수단 구조에 대한 제3 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 도 6에 개시된 A-A 부분에 대한 단면도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 드론에서 제어부의 구성을 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 드론에서 프로펠러 축의 위치 조정을 수행하는 제어방법을 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론 및 그 제어방법의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하도록 한다.
이하 설명되는 각각의 실시예들 및 각각의 구조들은 개별적으로 설명되더라도, 서로 상충되지 않는 범위내에서 하나의 실시예로 통합되어 적용되고 설계될 수 있다.
도 1a 내지 도 3b를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론(100)은 드론바디(200), 프로펠러 축(300) 및 조정수단(500)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 드론바디(200)의 내부는 상기 조정수단(500)이 배치될 수 있도록 일정 공간이 형성될 수 있고, 외측 둘레를 따라 복수개의 개구부(210)가 형성될 수 있다. 상기 개구부(210)의 개수는 상기 프로펠러 축(300)의 개수에 대응될 수 있다.
도 1a 및 도 1b에는 본 발명의 기술적 특징을 용이하게 설명하기 위해 원통 형상의 드론바디(200)를 개시하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술적 특징이 적용될 수 있는 다른 형태도 가능하다.
상기 프로펠러 축(300)은 상기 드론바디(200)의 방사방향을 따라 복수개가 소정 간격을 두고 배치될 수 있다.
상기 프로펠러 축(300)의 일측부는 상기 드론바디(200)의 개구부(210)를 관통하며 상기 드론바디(200)의 내부로 배치될 수 있다. 이때 상기 프로펠러 축(300)은 상기 드론바디(200)의 내부에서는 상기 조정수단(500)과 연계될 수 있다. 그리고 상기 프로펠러 축(300)의 타측부에는 프로펠러(400)가 장착될 수 있다.
상기 조정수단(500)은 상기 드론바디(200)에 배치되고 상기 복수개의 프로펠러 축(300)과 각각 연계될 수 있다. 상기 조정수단(500)은 상기 프로펠러 축(300)의 위치를 조정하도록 구성될 수 있다.
기능적으로 상기 조정수단(500)은 상기 복수개의 프로펠러 축(300)에 장착된 복수개의 프로펠러(400) 중 일부 프로펠러에 이상이 발생한 경우에, 정상 작동하는 프로펠러들이 장착된 프로펠러 축(300)들의 위치를 이동시켜 드론(100)의 비행 안정성과 비행 지속성을 유지하는 기능을 수행할 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참고하면, 이러한 기능 수행을 위한 상기 조정수단(500)의 제1 실시예에서는 축브라켓(511), 축샤프트(512), 축단베어링(515), 캠모터(521), 기어박스(522), 캠(531) 및 인터베어링(533)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 축브라켓(511)은 상기 드론바디(200)의 내부에 배치될 수 있으며, 상기 축샤프트(512)를 결합하기 위해 양측부가 상방향으로 절곡된 형태일 수 있다.
상기 축샤프트(512)는 양단부가 상기 축브라켓(511)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 그리고 상기 축샤프트(512)의 중앙측에는 돌출된 형태의 구면부(513)가 형성될 수 있으며, 상기 구면부(513)의 내측에는 곡률이 형성되고 적어도 일부면은 개방된 샤프트하우징(514)이 형성될 수 있다.
상기 축단베어링(515)은 상기 샤프트하우징(514)에 배치되고, 상기 축단베어링(515)의 일단부는 상기 프로펠러 축(300)에 연결될 수 있다. 상기 축단베어링(515)의 일단부를 제외한 나머지 부분은 상기 샤프트하우징(514)의 내면 곡률에 대응되는 구 형상으로 이뤄져 있어, 상기 샤프트하우징(514)의 내부에서 상하좌우로 다양한 움직임이 가능할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 상기 축단베어링(515)은 구 형상의 볼베어링 형태일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 2a 및 도 2b를 참고하면, 상기 축단베어링(515)이 상기 샤프트하우징(514)의 내부에서 이탈되지 않으며, 비교적 자유로운 움직임이 가능함을 확인할 수 있다. 이는 상기 축단베어링(515)과 연결된 상기 프로펠러 축(300)의 자유로운 움직임이 가능함을 확인해 줄 수 있다.
상기 캠모터(521)는 상기 드론바디(200)의 내부에 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 캠모터(521)는 정밀한 각도 조정이 가능한 스텝모터일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3a를 참고하면, 상기 캠(531)은 타원 형상일 수 있다. 그리고 상기 캠(531)의 일부는 상기 캠모터(521)와 기어박스(522)로 연결될 수 있으며, 상기 캠(531)의 다른 일부는 관통되고 대향되는 내측면에는 곡률이 형성된 캠베어링하우징(532)이 형성될 수 있다.
상기 기어박스(522)는 상기 캠모터(521)의 회전축에 연결되는 제1 기어(523), 상기 제1 기어(523)를 지지하는 제1 서포트베어링(525), 상기 캠(531)의 일부에 연결되는 제2 기어(524) 및, 상기 제2 기어(524)를 지지하는 제2 서포트베어링(526)이 내장될 수 있다.
상기 제1,2 기어가 서로 맞물려 회전하면서 상기 캠모터(521)의 구동에 따라 상기 캠(531)이 회전할 수 있다.
상기 인터베어링(533)은 상기 캠베어링하우징(532)에 배치되고, 중앙측에는 상기 프로펠러 축(300)이 관통하는 원형 링 형상일 수 있다. 상기 인터베어링(533)의 외주면은 상기 캠베어링하우징(532)의 내주면 곡률에 대응되는 곡률로 형성될 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참고하면, 상기 인터베어링(533)은 상기 캠베어링하우징(532)의 내부에서 상하좌우로 비교적 자유로운 움직임이 가능함을 확인할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 상기 인터베어링(533)은 볼베어링의 일종 형태일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이는 상기 인터베어링(533)과 연결된 상기 프로펠러 축(300)이 상기 캠(531)에서 자유로운 움직임이 가능함을 확인할 수 있다.
상기 조정수단(500)의 제1 실시예에 따른 작동방식을 살펴보도록 한다.
우선 도 3a를 참고하면, 드론의 비행시 최초 프로펠러 축(300)은 회전 중심축선(P0)에 위치할 수 있다. 특정 프로펠러에 이상이 발생하고, 정상 작동하는 프로펠러가 장착된 프로펠러 축(300)을 이동할 필요가 발생할 수 있다.
정상 작동하는 프로펠러가 장착된 프로펠러 축(300)을 회전시키기 위해, 운용자의 컨트롤러 조작 또는 자동제어가 수행되고, 그에 따라 연산된 이동 각도에 따라 상기 캠모터(521)가 회전하게 된다.
이에 따라 상기 제1 기어(523)가 제1 서포트베어링(525)에 의해 지지되며 정해진 각도만큼 회전하고, 상기 제1 기어(523)와 맞물려 있는 상기 제2 기어(524)가 제2 서포트베어링(526)에 의해 지지되며 회전하게 된다.
상기 제2 기어(524)는 상기 캠(531)과 연결되어 있어, 상기 제2 기어(524)의 회전량만큼 상기 캠(531)은 도 3a에서와 같이 회전하게 된다.
상기 캠(531)과 상기 프로펠러 축(300)은 상기 인터베어링(533)에 의해 연결되어 있으므로, 상기 프로펠러 축(300)은 회전 중심축선(P0)을 기준으로 하여 P1 축선 또는 P2 축선 방향으로 아치 형상을 그리며 상기 개구부(210)상에서 곡선을 그리며 이동하게 된다.
결과적으로는 연산된 이동 각도만큼 도 2a의 위치 또는 도 2b의 위치로 프로펠러 축(300)의 위치가 이동되며 조정을 하게 된다.
도 3b를 참고하면, 프로펠러 축(300)이 회전 중심축선(P0)에 위치하는 경우 프로펠러 축(300)은 드론에 대해 수평하게 위치한다. 이후에 캠(531)의 동작에 따라 프로펠러 축(300)이 P1 축선 또는 P2 축선 방향으로 아치 형상을 그리며 이동하면 프로펠러 축(300)은 하방향을 바라보게 된다. 이에 따라 프로펠러 축(300)들에 장착된 프로펠러(400)들에서 분사되는 공기(C)의 방향도 변경되게 된다.
한편, 도 4 및 도 5a, 도 5b을 참고하면, 상기 조정수단(500)의 제2 실시예에서는 센터모터(540), 축브라켓(511), 축샤프트(512), 축단베어링(515), 가이드블록(552) 및 가이드베어링(551)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 센터모터(540)는 드론(100) 바디의 내부에 배치될 수 있으며, 회전축은 상방향을 향해 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 센터모터(540)는 스텝모터일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 축브라켓(511)은 상기 센터모터(540)의 회전축에 연결될 수 있으며, 상기 축샤프트(512)를 결합하기 위해 양측부가 상방향으로 절곡된 형태일 수 있다.
상기 축샤프트(512)는 양단부가 상기 축브라켓(511)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 그리고 상기 축샤프트(512)의 중앙측에는 돌출된 형태의 구면부(513)가 형성될 수 있으며, 상기 구면부(513)의 내측에는 곡률이 형성되고 적어도 일부면은 개방된 샤프트하우징(514)이 형성될 수 있다.
상기 축단베어링(515)은 상기 샤프트하우징(514)에 배치되고, 상기 축단베어링(515)의 일단부는 상기 프로펠러 축(300)에 연결될 수 있다. 상기 축단베어링(515)의 일단부를 제외한 나머지 부분은 상기 샤프트하우징(514)의 내면 곡률에 대응되는 구 형상으로 이뤄져 있어, 상기 샤프트하우징(514)의 내부에서 상하좌우로 다양한 움직임이 가능할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 상기 축단베어링(515)은 구 형상의 볼베어링 형태일 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가이드블록(552)은 상기 드론바디(200)의 외측 둘레에 형성된 개구부(210)에 배치될 수 있으며, 상기 프로펠러 축(300)의 곡선 방향 이동을 안내하는 가이드홀(553)이 형성될 수 있다.
도 5a 및 도 5b을 참고하면, 상기 가이드홀(553)은 아치 형상으로 형성될 수 있다. 상기 가이드홀(553)은 도 5a에서와 같이 상방향으로 아치 형상을 형성하거나 또는 도 5b에서와 같이 하방향으로 아치 형상을 형성할 수 있다.
도 4을 참고하면, 상기 가이드베어링(551)은 상기 프로펠러 축(300)에 형성된 베어링홈에 배치될 수 있다. 상기 프로펠러 축(300)에서 상기 가이드홀(553)에 대응되는 부위에는 둘레를 따라 상기 베어링홈이 가공될 수 있으며, 상기 베어링홈은 상기 가이드베어링(551)이 이탈되지 않도록 하기 위함이다. 상기 가이드베어링(551)은 상기 프로펠러 축(300)이 아치 형상의 상기 가이드홀(553)을 따라 부드럽게 곡선 방향 이동을 할 수 있도록 구성될 수 있다.
상기 조정수단(500)의 제2 실시예에 따른 작동방식을 살펴보도록 한다.
우선 도 5a 및 도 5b을 참고하면, 드론의 비행시 최초 프로펠러 축(300)은 회전 중심축선(P0)에 위치할 수 있다. 특정 프로펠러에 이상이 발생하고, 정상 작동하는 프로펠러가 장착된 프로펠러 축(300)을 이동할 필요가 발생할 수 있다.
정상 작동하는 프로펠러가 장착된 프로펠러 축(300)을 회전시키기 위해, 운용자의 컨트롤러 조작 또는 자동제어가 수행되고, 그에 따라 연산된 이동 각도에 따라 상기 센터모터(540)가 회전하게 된다.
이에 따라 상기 센터모터(540)의 회전축에 연결된 상기 축브라켓(511) 및 상기 축샤프트(512)가 회전하게 된다. 상기 축샤프트(512)의 구면부(513)에 형성된 샤프트하우징(514)에는 축단베어링(515)이 배치되어 있고, 축단베어링(515)은 프로펠러 축(300)과 연결되어 있으므로, 궁극적으로는 프로펠러 축(300)이 위치를 이동하게 된다.
상기 프로펠러 축(300)에는 가이드베어링(551)이 배치되어 있고, 가이드베어링(551)은 가이드홀(553)을 따라 이동한다. 도 5a 및 도 5b에서와 같이, 상기 가이드홀(553)은 아치 형상으로 구성되어 있어, 상기 프로펠러 축(300)은 아치 형상을 따라 곡선을 이루며 정해진 연산값만큼 이동하며 위치가 조정되게 된다.
즉, 상기 프로펠러 축(300)은 회전 중심축선(P0)을 기준으로 하여 P1 축선 또는 P2 축선 방향으로 연산된 각도만큼 아치 형상을 그리며 상기 가이드홀(553)상에서 곡선을 그리며 이동하게 된다.
한편, 도 6 및 도 7을 참고하면, 상기 조정수단(500)의 제3 실시예에서는 센터모터(540), 축브라켓(511), 축샤프트(512), 축단베어링(515) 및 축 서포트유닛(600)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 센터모터(540), 축브라켓(511), 축샤프트(512) 및 축단베어링(515)의 구성은 상기 조정수단(500)의 제2 실시예와 동일하므로, 도 4 및 도 5a, 도 5b을 통해 구조를 파악하고, 이하 설명은 생략하도록 한다. 이하에서는 상기 축 서포트유닛(600)에 대해 설명하도록 한다.
상기 축 서포트유닛(600)은 상기 개구부(210)에 배치되고, 상기 프로펠러 축(300)의 곡선 방향 이동을 안내하는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 상기 축 서포트유닛(600)은 레일프레임(610), 제1 블록(620), 제2 블록(630), 링크빔(640), 완충패드(651), 탄성체(650), 브러쉬(660) 및 블라인드(670)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 레일프레임(610)은 상기 드론바디(200)의 개구부(210)에 장착되고, 상부에는 곡선 형상의 제1 레일(612)이 배치되고, 하부에는 곡선 형상의 제2 레일(613)이 배치될 수 있다. 그리고 중앙부에는 아치 형상의 프레임홀(611)이 형성될 수 있다.
상기 제1 블록(620)의 내측에서 상기 제1 레일(612)에 대응되는 부위에는 상기 제1 레일(612)을 따라 이동하는 제1 롤러(622)가 배치될 수 있다. 그리고 상기 제2 블록(630)의 내측에서 상기 제2 레일(613)에 대응되는 부위에는 상기 제2 레일(613)을 따라 이동하는 제2 롤러(632)가 배치될 수 있다.
상기 제1,2 롤러(622,632)는 상기 제1,2 블록(620,630)의 내측에 복수개가 배치될 수 있으며, 이에 따라 상기 제1,2 블록(620,630)이 상기 레일프레임(610)을 부드럽게 이동할 수 있도록 할 수 있다.
또한, 상기 제1 블록(620)의 하측부에는 상기 프로펠러 축(300)의 상부가 삽입 배치되는 제1 축홈(621)이 형성될 수 있다. 그리고 상기 제2 블록(630)의 상측부에는 상기 프로펠러 축(300)의 하부가 삽입 배치되는 제2 축홈(631)이 형성될 수 있다.
상기 제1,2 축홈(621,631)의 내측면은 상기 프로펠러 축(300)의 외측면 형상에 대응되는 형상으로 구현될 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 상기 프로펠러 축(300)은 원형 단면으로 구성됨에 따라 상기 제1,2 축홈(621,631)은 각각 반원 형상으로 구현될 수 있다.
상기 링크빔(640)은 상기 제1,2 블록(620,630)을 연결하고, 나사산 조절 방식으로 상기 제1,2 블록(620,630)간의 간격을 조절할 수 있다. 도 7을 참고하면, 상기 링크빔(640)은 다각 형상부(640a) 및 다각 형상부(640a)의 상부와 하부에 각각 연결된 나사산부(640b,640c)를 포함함을 알 수 있다. 제작자는 렌치와 같은 도구를 이용하여 상기 다각 형상부(640a)를 회전시켜 나사산부(640,b640c)의 체결 정도를 조절할 수 있다. 이때 상기 나사산부(640,640c)는 서로 반대방향으로 나사산 방향이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 블록(620)의 내측에서 상기 프로펠러 축(300)에 대응되는 부위에는 제1 블록홈(623)에 형성될 수 있다. 그리고 상기 제2 블록(630)의 내측에서 상기 프로펠러 축(300)에 대응되는 부위에는 제2 블록홈(633)에 형성될 수 있다.
상기 완충패드(651)는 상기 프로펠러 축(300)에서 상기 제1,2 블록홈(623,633)에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 상기 완충패드(651)는 2개의 반원 형상의 패드가 결합된 형태일 수 있다.
그리고 상기 탄성체(650)는 상기 제1,2 블록홈(623,633)에 배치되고 상기 완충패드(651)와 연결되며, 상기 프로펠러 축(300)의 진동을 흡수하도록 구성될 수 있다. 프로펠러(400)가 구동되면 회전에 따라 진동이 발생하는데, 이러한 진동을 상기 탄성체(650)가 흡수하여 센터모터(540)까지 전달되는 것을 방지한다.
상기 브러쉬(660)는 상기 제1,2 블록(620,630) 사이의 간격으로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해, 상기 제1,2 블록(620,630)이 서로 마주하는 면에 배치될 수 있다.
상기 블라인드(670)는 상기 프레임홀(611)로 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위해, 상기 프레임홀(611)과 상기 제1,2 블록(620,630)의 양측부간에 연결되며 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예에서 상기 블라인드(670)는 자바라 구조일 수 있다.
상기 제1,2 블록(620,630)은 상기 프로펠러 축(300)의 이동에 따라 상기 프레임홀(611)상에서 이동하게 되는데, 이때 상기 제1,2 블록(620,630)의 일측부에 연결된 블라인드(670)는 접히고, 상기 제1,2 블록(620,630)의 타측부에 연결된 블라인드(670)는 펴지면서 변형을 하게 된다.
상기 블라인드(670)는 상기 제1,2 블록(620,630)의 양측부에 연결되어 상기 프레임홀(611) 전체를 감싸고 있고, 상술한 바와 같이 자바라 방식으로 변형되므로, 상기 제1,2 블록(620,630)을 간섭하지 않음과 동시에, 외부 이물질이 상기 드론바디(200)의 내부로 유입을 방지할 수 있다.
한편, 도 8을 참고하면, 본 발명의 실시예에서는 상기 프로펠러(400)의 작동상태와 상기 조정수단(500)의 작동을 연계하여 제어하는 제어부(700)를 더 포함할 수 있다.
이러한 상기 제어부(700)는 회전속도 측정모듈(710), 프로펠러 진단모듈(740), 통신모듈(750), 연산모듈(730), 모터 제어모듈(720), 출력 관리모듈(760) 및 데이터 관리모듈(770)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 회전속도 측정모듈(710)은 상기 프로펠러의 회전속도를 측정하는 모듈일 수 있으며, 복수개의 프로펠러 각각의 회전속도를 개별적으로 측정하게 된다.
상기 프로펠러 진단모듈(740)은 상기 회전속도 측정모듈(710)에서 측정한 회전속도 정보를 분석하여 프로펠러의 상태를 진단하는 모듈일 수 있다. 상기 프로펠럴 진단모듈은 복수개의 프로펠러들이 회전속도가 정상으로 발생되고 있는지 아니면 특정 프로펠러의 회전속도가 현저하게 감소하거나 또는 정지된 상태인지 여부를 진단하게 된다.
상기 통신모듈(750)은 상기 프로펠러 진단모듈(740)에서 진단한 프로펠러 진단정보를 운용자의 단말기로 송출하는 모듈일 수 있다.
상기 연산모듈(730)은 상기 프로펠러 진단모듈(740)에서 특정 프로펠러의 이상을 진단한 경우, 프로펠러의 정지상태 또는 프로펠러의 회전성능 저하상태를 구분하고, 각 구분된 상태에 대응하여 다른 나머지 프로펠러들의 이동 각도를 계산하는 모듈일 수 있다.
예컨대, 특정 프로펠러의 회전속도가 저하된 경우에는, 정상 작동하는 프로펠러의 회전속도 및 특정 프로펠러와의 간격을 연산하여 정상 작동하는 프로펠러의 이동 각도를 연산한다. 그리고 특정 프로펠러가 정지된 경우에는 나머지 정상작동하는 프로펠러의 이동 각도를 보다 더 크게 연산하여 산정할 수 있을 것이다.
상기 모터 제어모듈(720)은 상기 연산모듈(730)에서 연산한 이동 각도에 따라 다른 나머지 프로펠러들의 위치를 조정하기 위해 모터를 제어하는 모듈일 수 있다. 상기 모터 제어모듈(720)은 상기 조정수단(500)의 제1 실시예에서는 캠모터(521)의 회전범위를 제어하고, 상기 조정수단(500)의 제2,3 실시예에서는 센터모터(540)의 회전범위를 제어한다.
상기 출력 관리모듈(760)은 상기 프로펠러 진단모듈(740)에서 특정 프로펠러의 이상을 진단한 경우, 드론(100)의 비행 유지 및 페이로드값 유지를 위한 다른 나머지 프로펠러들의 변환 소비전력값을 연산하고 적용하는 모듈일 수 있다.
즉, 특정 프로펠러의 이상 발생에 따라 나머지 정상작동하는 프로펠러들이 드론(100)의 비행 유지를 추가로 필요한 소비전력을 계산하고 배터리 출력을 재적용할 수 있다. 만약 드론(100)이 카메라와 같은 장비를 장착하거나 또는 소정 무게를 지닌 화물을 운송하는 경우에는 페이로드값 유지를 위해 추가로 필요한 소비전력을 계산하고 배터리 출력을 재산출할 수 있다.
상기 데이터 관리모듈(770)은 상기 프로펠러 진단모듈(740)에서 진단한 프로펠러 진단정보 및 상기 연산모듈(730)에서 연산한 이동 각도 정보를 저장하는 모듈일 수 있다. 상기 데이터 관리모듈(770)은 저장된 정보를 통계적으로 데이터화하여 차후 비행에서 동일한 상황이 발생하였을 때, 보다 신속하게 프로펠러의 이동 각도를 연산하고 적용할 수 있도록 정보를 제공하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 도 9를 참고하면, 본 발명의 실시예에서는 상기 프로펠러(400)의 작동상태와 상기 조정수단(500)의 작동을 연계하여 제어하는 드론(100) 제어방법을 더 포함할 수 있다.
이러한 드론(100) 제어방법은 상술한 제어부(700)를 구성하는 회전속도 측정모듈(710), 프로펠러 진단모듈(740), 통신모듈(750), 연산모듈(730), 모터 제어모듈(720), 출력 관리모듈(760) 및 데이터 관리모듈(770)을 통해 구현될 수 있다.
도 9을 참고하여, 드론(100) 제어방법의 알고리즘을 살펴보면, 우선 상기 회전속도 측정모듈(710)에서 복수개의 프로펠러 각각의 회전속도를 개별적으로 측정한다. 이는 특정 주기로 측정하거나 또는 실시간으로 지속적으로 측정할 수 있다(S1).
다음, 상기 프로펠러 진단모듈(740)이 상기 회전속도 측정모듈(710)에서 측정한 회전속도 정보를 분석하여 프로펠러의 상태를 진단할 수 있다. 이때 상기 프로펠럴 진단모듈은 복수개의 프로펠러들이 회전속도가 정상으로 발생되고 있는지 아니면 특정 프로펠러의 회전속도가 현저하게 감소하거나 또는 정지된 상태인지 여부를 진단한다(S2).
다음, 상기 통신모듈(750)이 상기 프로펠러 진단모듈(740)에서 진단한 프로펠러 진단정보를 실시간으로 운용자의 단말기로 통신한다. 운용자는 단말기로 송신된 정보를 통해 현재 프로펠러들의 작동상태를 확인할 수 있다(S3).
다음, 상기 프로펠러 진단모듈(740)이 모든 프로펠러들이 정상작동하고 있는지 여부를 판단한다(S4). 이때 모든 프로펠러들이 정상 작동하고 있는 경우에는(YES), 특정 주기별로 또는 실시간으로 프로펠러의 회전속도를 측정하는 단계를 반복적으로 수행한다.
반대로 특정 프로펠러에 이상이 발생한 경우에는(NO), 상기 프로펠러 진단모듈(740)이 회전 속도가 현저히 감소하거나 또는 고장이 발생하여 정지한 특정 프로펠러를 선별한다(S5).
다음, 상기 연산모듈(730)이 상기 프로펠러 진단모듈(740)에서 특정 프로펠러의 이상을 진단한 경우, 프로펠러의 정지상태 또는 프로펠러의 회전성능 저하와 같은 비정상상태를 구분하고, 각 구분된 상태에 대응하여 다른 나머지 프로펠러들의 이동 각도를 계산한다(S6).
즉, 상술한 바와 같이, 특정 프로펠러의 회전속도가 저하되는 비정상 상태인 경우에는, 정상 작동하는 프로펠러의 회전속도 및 특정 프로펠러와의 간격을 연산하여 정상 작동하는 프로펠러의 이동 각도를 연산한다. 그리고 특정 프로펠러가 정지된 경우에는 나머지 정상작동하는 프로펠러의 이동 각도를 보다 더 크게 연산하여 산정할 수 있을 것이다.
그리고, 이러한 정보를 상기 데이터 관리모듈(770)로 송출한다. 상술한 바와 같이, 상기 데이터 관리모듈(770)은 저장된 정보를 통계적으로 데이터화하여 차후 비행에서 동일한 상황이 발생하였을 때, 보다 신속하게 프로펠러의 이동 각도를 연산하고 적용한다(S7).
다음, 상기 모터 제어모듈(720)이 상기 연산모듈(730)에서 연산한 이동 각도에 따라 다른 나머지 프로펠러들의 위치를 조정하기 위해 모터를 제어한다(S8). 상술한 바와 같이, 상기 모터 제어모듈(720)은 상기 조정수단(500)의 제1 실시예에서는 캠모터(521)의 회전범위를 제어하고, 상기 조정수단(500)의 제2,3 실시예에서는 센터모터(540)의 회전범위를 제어하게 된다.
다음, 상기 출력 관리모듈(760)이 상기 프로펠러 진단모듈(740)에서 특정 프로펠러의 이상을 진단한 경우, 드론의 비행 유지 및 페이로드값 유지를 위한 다른 나머지 프로펠러들의 변환 소비전력값을 연산하고 적용한다(S9).
상술한 바와 같이, 특정 프로펠러의 이상 발생에 따라 나머지 정상작동하는 프로펠러들이 드론의 비행 유지를 추가로 필요한 소비전력을 계산하고 배터리 출력을 재적용한다. 만약 드론이 카메라와 같은 장비를 장착하거나 또는 소정 무게를 지닌 화물을 운송하는 경우에는 페이로드값 유지를 위해 추가로 필요한 소비전력을 계산하고 배터리 출력을 재산출한다.
상기와 같은 단계를 통해 본 발명의 실시예에 따른 드론(100) 제어방법은 특정 프로펠러에 이상이 발생한 경우에도 정상작동하는 나머지 프로펠러들의 위치를 조정하고 그에 따른 배터리 출력을 조정하고 전력을 공급하여 드론의 비행 안정성 및 비행 지속성을 유지하게 된다.
상술한 구조 및 제어방법을 통하여 본 발명의 실시예에 따른 드론(100)의 전반적인 작동방식을 살펴보면, 우선 도 1a에 표기된 것과 같이, 특정 프로펠러(A)의 회전속도가 현저히 감소하거나 또는 고장으로 인해 작동이 되지 않는 경우, 드론(100)의 비행 안정성 및 비행 지속성을 유지하기 위해 나머지 정상작동하는 프로펠러들의 위치 조정이 필요하게 된다.
도 1a 및 도 1b에 개시된 6개의 프로펠러 축들(311,312,313,314,315,316)은 설명의 편의를 위해 예시된 것이고, 실제 드론(100)에 배치되는 프로펠러 축들의 개수는 변경될 수 있다.
도 1a를 참고하여, 최초 복수개의 프로펠러 축들(311,312,313,314,315,316)간의 간격을 간격(K1)으로 지정한다면, 특정 프로펠러(A)의 이상 발생에 따라 나머지 5개의 프로펠러 축들(311,312,313,315,316)의 위치를 조정해야 한다.
도 1b를 참고하면, 특정 프로펠러(A)의 이상 작동에 따라 나머지 정상작동 프로펠러가 장착된 프로펠러 축들(311,312,313,315,316)의 위치를 조정한 상태가 개시되어 있다.
예컨대, 제1 축(311)은 비정상 프로펠러(A)에 대향되는 위치에 있으므로, 위치 조정되지 않고 기준 프로펠러 축이 될 수 있다. 물론 이는 일 예이므로, 다른 조정방식에서는 상기 제1 축(311)도 위치 조정될 수 있음은 물론이며, 이 또한 본 발명의 작동방식에 포함될 수 있다. 이는 프로펠러 축을 이동시키는 이동 각도 연산값에 따라 달라질 수 있다.
연산된 이동값에 따라 제2 축(312)은 최초 위치에서 특정 프로펠러(A) 방향으로 G1 간격만큼 이동할 수 있다. 연산된 이동값에 따라 제3 축(313)은 최초 위치에서 특정 프로펠러(A) 방향으로 G2 간격만큼 이동할 수 있다. 연산된 이동값에 따라 제5 축(315)은 최초 위치에서 특정 프로펠러(A) 방향으로 G3 간격만큼 이동할 수 있다. 연산된 이동값에 따라 제6 축(316)은 최초 위치에서 특정 프로펠러(A) 방향으로 G4 간격만큼 이동할 수 있다.
이에 따라 제1 축(311)과 제2 축(312)은 M1 간격을 형성할 수 있다. 제2 축(312)과 제3 축(313)은 M2 간격을 형성할 수 있다. 제3 축(313)과 제5 축(315)은 M3 간격을 형성할 수 있다. 제5 축(315)과 제6 축(316)은 M4 간격을 형성할 수 있다. 제6 축(316)과 제1 축(311)은 M5 간격을 형성할 수 있다.
M1 내지 M5 간격의 크기는 이동 각도 연산값에 따라 서로 다를 수 있다. 다른 조건에서는 M1 간격과 M5 간격이 동일하고, M2 간격과 M4 간격이 동일할 수 있다. 또 다른 조건에서는 M1 내지 M5 간격이 모두 동일하여 위치 조정된 5개의 프로펠러들이 72도의 각도를 형성할 수 있다.
이는 모두 상술한 연산모듈(730)의 이동 각도 연산값 및 출력 관리모듈(760)의 배터리 출력 변환값에 의해 결정되고 달라질 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 특정 프로펠러(A)에 이상이 발생한 경우에도 정상작동하는 나머지 프로펠러들(311,312,313,315,316)의 위치를 조정하고 그에 따른 배터리 출력을 조정하고 전력을 공급하여 드론(100)의 비행 안정성 및 비행 지속성을 유지하게 된다.
이에 따라 드론(100)의 추락 또는 조정불능 상태를 방지함으로써, 드론(100)이 파괴되는 상황 및 그에 따른 수리/유지비가 과도하게 발생하는 상황을 예방할 수 있다.
이상의 사항은 프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론 및 그 제어방법의 특정한 실시예를 나타낸 것에 불과하다.
따라서 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 한도내에서 본 발명이 다양한 형태로 치환, 변형될 수 있음을 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 파악할 수 있다는 점을 밝혀 두고자 한다.

Claims (3)

  1. 개구부가 형성된 드론바디;
    일측부는 상기 드론바디의 개구부를 관통하며 상기 드론바디의 내부로 배치되고, 타측부에는 프로펠러가 장착되며, 상기 드론바디의 방사방향을 따라 복수개가 배치되는 프로펠러 축; 및
    상기 드론바디에 배치되고 상기 복수개의 프로펠러 축에 각각 연계되며, 상기 프로펠러 축의 위치를 조정하는 조정수단;을 포함하되,
    상기 조정수단은, 상기 복수개의 프로펠러축에 장착된 복수개의 프로펠러 중 일부 프로펠러에 이상이 발생한 경우에, 정상 작동하는 프로펠러들이 장착된 프로펠러 축들의 위치를 조정하는 것을 특징으로 하는 프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조정수단은,
    상기 드론바디의 내부에 배치되는 축브라켓;
    상기 축브라켓에 연결되고, 중앙측에는 돌출된 구면부가 형성되며, 상기 구면부의 내측에는 곡률이 형성되고 적어도 일부면은 개방된 샤프트하우징이 형성되는 축샤프트;
    일단부는 상기 프로펠러 축에 연결되고, 상기 샤프트하우징에 배치되는 구 형상의 축단베어링;
    상기 드론바디의 내부에 배치되는 캠모터;
    일부는 상기 캠모터와 기어박스로 연결되고, 다른 일부에는 관통되고 대향되는 내측면에는 곡률이 형성된 캠베어링하우징이 형성되는 캠; 및
    상기 캠베어링하우징에 배치되고, 중앙측으로는 상기 프로펠러 축이 관통하는 원형 링 형상의 인터베어링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조정수단은,
    상기 드론바디의 내부에 배치되는 센터모터;
    상기 센터모터의 회전축에 연결되는 축브라켓;
    상기 축브라켓에 연결되고, 중앙측에는 돌출된 구면부가 형성되며, 상기 구면부의 내측에는 곡률이 형성되고 적어도 일부면은 개방된 샤프트하우징이 형성되는 축샤프트;
    일단부는 상기 프로펠러 축에 연결되고, 상기 샤프트하우징에 배치되는 구 형상의 축단베어링;
    상기 개구부에 배치되고, 상기 프로펠러 축의 곡선 방향 이동을 안내하는 가이드홀이 형성된 가이드블록; 및
    상기 프로펠러 축에 형성된 베어링홈에 배치되고, 상기 가이드홀을 따라 이동하는 가이드베어링;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로펠러 축의 위치 조정이 가능한 드론.
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