WO2024071521A1 - 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체 및 이를 포함하는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치 - Google Patents

드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체 및 이를 포함하는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치 Download PDF

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김의정
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux

Definitions

  • the present invention relates to a sensing structure for diagnosing a driving system of a drone and a block-type drone driving system diagnostic device including the same.
  • the present invention relates to a sensing structure for diagnosing a driving system of a drone that diagnoses abnormalities in the driving system of a large drone before flight, and a sensing structure including the same.
  • This invention relates to a diagnostic device for the drive system of a block-type drone.
  • the drone that lands on the drone take-off and landing pad periodically checks the drive system such as motors and blades, then takes off again and starts flying.
  • the drone's driving system is visually checked by workers for any abnormalities.
  • the status of the drone's motors and blades cannot be accurately determined through a simple visual inspection for any abnormalities in the drone's driving system.
  • Various serious accidents occur frequently due to failure of the drive system during flight.
  • Korean Patent No. 2261899 “Drone abnormality diagnosis device and method,” has disclosed a structure for diagnosing drone abnormalities by collecting raw vibration data generated when the drone is driven through the vibration sensor unit.
  • Korean Patent No. 2261899 “Drone abnormality diagnosis device and method,” had a problem in that it was difficult to accurately diagnose the overall driving system of the drone because it simply used a vibration sensor to determine whether there was an abnormality in the operation of the drone.
  • the purpose of the present invention is to provide a sensing structure for diagnosing a driving system of a drone that can accurately diagnose abnormalities in the driving system such as motors and blades before flight of the drone, and a block-type drone driving system diagnostic device including the same. there is.
  • Another object of the present invention is to manufacture a sensing structure for driving system diagnosis with a block-type sensor pad and construct a take-off and landing pad for drones with a general block-type dummy pad to reduce the cost of manufacturing a drone station and at the same time drive the drone.
  • the aim is to provide a sensing structure for diagnosing the driving system of a drone that can determine whether the system is operating abnormally during takeoff and landing, and a block-type driving system diagnostic device for the drone including the same.
  • an embodiment of the sensing structure for diagnosing the driving system of a drone is a sensing housing part, which is located within the sensing housing part and is capable of detecting the presence or absence of abnormal operation of the driving system of the drone. It includes a plurality of diagnostic sensor units and a control unit that transmits detection signals received from the plurality of diagnostic sensor units to an external drone control system.
  • the plurality of diagnostic sensor units include a magnetic field detection unit that detects changes in the magnetic field generated from the drive motor of the drive system, a frequency change detection unit that measures Doppler frequency changes generated by the blades of the drive system, and the drive system. It may include at least two of the wave detection units that measure sound waves generated from the blade.
  • the plurality of diagnostic sensor units include a magnetic field detection unit that detects changes in the magnetic field generated from the drive motor of the drive system, a frequency change detection unit that measures Doppler frequency changes generated by the blades of the drive system, and the drive system. It may include a wave detection unit that measures sound waves generated from the blade.
  • the frequency change detection unit and the wave detection unit may each be mounted to be exposed to the outside of the sensing housing unit.
  • An embodiment of the sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention may further include a thermal imaging camera unit located within the sensing housing unit and configured to capture a driving motor of the driving system and transmit the image to the control unit.
  • the thermal imaging camera unit measures the heat distribution of the drive motor and is connected to the control unit to check the relative position between the drive motor and the diagnostic sensor unit.
  • the sensing housing unit includes a control housing member in which the control unit and the thermal imaging camera unit are located, a sensor housing member rotatably connected to the control housing member and in which a plurality of the diagnostic sensor units are located, and the sensor housing member. It may include a housing rotating portion that can be rotated and erected.
  • the plurality of diagnostic sensor units include a magnetic field detection unit that detects a change in a magnetic field generated from a drive motor of the drive system and a frequency change detection unit that measures a Doppler frequency change generated in a blade of the drive system,
  • the frequency change detection unit and the wave detection unit are mounted to be exposed to the outside at an end of the sensor housing member, so that when the sensor housing member is erected, they can be positioned exposed toward the blade of the drive system.
  • One embodiment of the sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention includes a distance detection unit that measures the distance between the driving system and the sensor housing member in a state in which the sensor housing member is erected, and transmits the distance information to the control unit. More may be included.
  • the thermal imaging camera unit is connected to the control unit, an alignment area is displayed on the video screen of the thermal imaging camera unit, and the control unit detects alignment when it is confirmed that the driving motor of the driving system is located within the alignment area.
  • the temperature of the driving motor may be measured within the area, the sensor housing may be positioned upright by operating the housing rotation unit, and the plurality of diagnostic sensor units may be operated.
  • an embodiment of the block-type drone driving system diagnostic device includes a plurality of block-type sensor pad units and a block-type sensor pad that detects abnormal operation of the drone's driving system. It is characterized in that it constitutes a drone take-off and landing site where the drone can take off and land, including a plurality of block-type floor pad parts arranged in contact with the part.
  • the block-type sensor pad unit is characterized as an embodiment of a sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention.
  • the block-type sensor pad units are located in the same number as the plurality of drive systems at the locations where the drone takes off and lands, and the block-type floor pad units are located on the rest of the drone's take-off and landing area excluding the plurality of block-type sensor pad units. It can be located in a part.
  • the present invention includes a plurality of diagnostic sensor units that measure physical quantities generated in the driving system of the drone, so that abnormalities in the driving system such as motors and blades can be accurately diagnosed before the drone flies, so that the driving system can be accurately diagnosed during the actual flight of the drone. It has the effect of preventing accidents due to malfunction and greatly improving the flight stability of drones.
  • the present invention manufactures a sensing structure for driving system diagnosis with a block-type sensor pad, and constructs a landing pad for drones where drones take off and land together with a general block-type dummy pad, thereby reducing the cost of manufacturing a drone station and at the same time preventing abnormalities in the drone's driving system. Diagnosis of operation can be easily performed during takeoff and landing.
  • the present invention significantly reduces the cost of building a drone diagnostic system and greatly improves the diagnostic accuracy of the driving system by effectively arranging sensors in a block-type form to match the size of the drone and the relative position of the driving unit according to the drone size. It has an improving effect.
  • FIGS. 1 and 2 are schematic diagrams illustrating a sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention.
  • Figure 3 is a block diagram illustrating a sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing an embodiment of an image screen of a thermal imaging camera unit in a sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention.
  • Figure 5 is a perspective view illustrating a drive system diagnostic device for a block-type drone according to the present invention.
  • Figure 6 is a flowchart illustrating a method of operating the drive system diagnostic device for a block-type drone according to the present invention.
  • Drone body 2 Driving system
  • block-type sensor pad part 20 block-type floor pad part
  • housing part for sensing 110 control housing member
  • Diagnostic sensor unit 210 Magnetic field detection unit
  • Control unit 310 Control computer
  • FIG. 1 and 2 are schematic diagrams illustrating a sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an operation example of a sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention
  • FIG. This is a block diagram illustrating a sensing structure for diagnosing the driving system of a drone according to the invention.
  • FIGS. 1 to 3 an embodiment of a sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention will be described in detail below.
  • One embodiment of the sensing structure for diagnosing the driving system of a drone determines whether or not the driving motor (2a) and blade (2b), which are the driving system (2) of the drone, are operating abnormally, that is, the driving motor (which is the driving system (2)) 2a), it is to check whether the blade 2b, etc. is broken or whether there is an abnormal operation that could lead to a breakage.
  • An embodiment of the sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention includes a housing portion 100 for sensing in which a plurality of diagnostic sensor portions 200 are located.
  • the diagnostic sensor unit 200 located within the sensing housing unit 100 is a sensor that can detect the presence or absence of abnormal operation of the drone's driving system 2, and the inside of the sensing housing unit 100 contains different types of sensors. A plurality of diagnostic sensor units 200 that detect failure factors are located so that abnormal operation of the driving system 2 of the drone can be more accurately detected.
  • a control unit 300 is located that transmits the detection signals received from the plurality of diagnostic sensor units 200 to an external drone control system (not shown).
  • the plurality of diagnostic sensor units 200 include at least a magnetic field detection unit 210 that detects changes in the magnetic field, a frequency change detection unit 220 that measures Doppler frequency changes, and a wave detection unit 230 that measures sound waves. Detects abnormal operation of the drone's driving system (2), including two.
  • the plurality of diagnostic sensor units 200 include at least a magnetic field detection unit 210 that detects changes in the magnetic field, a frequency change detection unit 220 that measures Doppler frequency changes, and a wave detection unit 230 that measures sound waves. Detects abnormal operation of the drone's driving system (2), including two.
  • the plurality of diagnostic sensor units 200 include a magnetic field detection unit 210 that detects changes in the magnetic field, a frequency change detection unit 220 that measures Doppler frequency changes, and a wave detection unit 230 that measures sound waves. This detects whether there is any abnormal operation of the drone's driving system (2).
  • the magnetic field detection unit 210 is for detecting changes in the magnetic field generated from the driving motor 2a. It is located as close to the driving motor 2a as possible and detects changes in the magnetic field generated from the driving motor 2a, thereby detecting changes in the magnetic field generated from the driving motor 2a. 300).
  • the frequency change detection unit 220 and the wave detection unit 230 each measure the Doppler frequency change generated from the blade 2b, that is, the wing of the drone, and detect sound waves, thereby forming the sensing housing unit 100. ) is installed to be exposed to the outside.
  • the control unit 300 includes a wireless communication unit 320 and detects the magnetic field change of the driving motor 2a detected by the magnetic field detection unit 210, the Doppler frequency change of the blade 2b detected by the frequency change detection unit 220, and As an example, the sound wave of the blade 2b detected by the wave detection unit 230 is transmitted to the drone control system (not shown).
  • the wireless communication unit 320 uses known wireless communication means such as a mobile carrier's 4G E or 5G wireless communication network, Wi-Fi, and Bluetooth.
  • the control unit 300 includes a control computer 310, a wireless communication unit 320, and a data collection unit 330, and is connected to a drone control system (not shown) through wireless communication to send commands and data to the drone control system ( (not shown).
  • the drone control system (not shown) diagnoses the driving system 2 as normal operation when the physical quantity measured by the diagnostic sensor unit 200 is within the preset range, and the physical quantity measured by the diagnostic sensor unit 200 is If it deviates from the preset range, it is diagnosed as abnormal operation of the driving system (2).
  • the control computer 310 is connected to an external control PC of the drone control system (not shown) through the wireless communication unit 320 and exchanges commands and data.
  • the magnetic field detection unit 210, frequency change detection unit 220, and wave detection unit 230 are each connected to the data collection unit 330 and perform sampling of analog data by receiving commands from the control computer 310.
  • the sensing housing unit 100 has a pad shape with a thin thickness and is formed as a block type that is a rectangular parallelepiped.
  • it may be a block type pad shape having a regular hexagon or regular octagon shape in a plane, and can be formed in a flat shape by abutting it. It should be noted that it can be implemented in various modifications to the known block shape that can constitute the floor.
  • the sensing housing unit 100 has a block-type pad body, and has a block-type pad body, enabling takeoff and landing of the drone together with other general block-type support pad parts, and the drone's driving system (2 ) It is possible to simply configure a block-type drone driving system diagnostic device that can diagnose abnormal operation.
  • an embodiment of the sensing structure for diagnosing the driving system of a drone according to the present invention is located within the sensing housing part 100 and captures the driving motor 2a of the driving system 2 and transmits heat to the control unit 300. It further includes an image camera unit 400.
  • the thermal imaging camera unit 400 not only measures the heat distribution of the drive motor 2a to check whether the drive motor 2a is operating abnormally, but is also connected to the control unit 300, that is, the control computer 310, to control the drive motor (2a). 2a) and the sensor, that is, the relative position between the drive motor 2a and the diagnostic sensor unit 200 can be confirmed.
  • the sensing housing unit 100 is rotatably connected to the control housing member 110, where the control unit 300 and the thermal imaging camera unit 400 are located, and has a plurality of diagnostic sensors therein. It includes a sensor housing member 120 on which the unit 200 is located, and a housing rotation unit 130 that can rotate and erect the sensor housing member 120.
  • control housing member 110 and the sensor housing member 120 have a block-type pad body, and the width of the sensor housing member 120 is formed to be smaller than the width of the control housing member 110.
  • the sensor housing member 120 is rotatably connected to the control housing member 110 through a hinge axis, and the housing rotation unit 130 includes a housing rotation motor connected to the hinge axis to rotate the sensor housing member 120 in the vertical direction. It can be set up.
  • the frequency change detection unit 220 and the wave detection unit 230 are mounted to be exposed to the outside at the end of the sensor housing member 120 and are exposed toward the blade 2b of the drone when the sensor housing member 120 is erected. It is located in a state where it is.
  • the frequency change detection unit 220 and the wave detection unit 230 are positioned to be exposed toward the top, that is, toward the blade 2b of the drone that has taken off, thereby forming the blade 2b, i.e. It is possible to accurately measure Doppler frequency changes and sound waves generated from the drone's wing blades (2b).
  • the magnetic field detection unit 210 is located in the middle part of the sensor housing member 120, and is as close to the drive motor 2a as possible, that is, detects waves with the frequency change detection unit 220 at the upper side of the sensor housing member 120. It is installed close to the driving motor 2a of the drone within a range that does not interfere with the unit 230.
  • an embodiment of the sensing structure for diagnosing the driving system of a drone measures the distance between the drone and the sensor housing member 120 when the sensor housing member 120 is erected, and provides distance information to the control unit 300. It further includes a distance detection unit 500 that transmits.
  • the distance detection unit 500 is mounted to be exposed at the end of the sensor housing member 120 and is positioned to face the blade 2b for the drone's wings when the sensor housing member 120 is erected, so that the drone's driving system 2 ) That is, the distance between the blade 2b and the end of the sensor housing member 120 can be detected.
  • the distance detection unit 500 is located on the lower side of the drone's driving system 2, that is, on the lower side of the driving motor 2a, and measures the distance between the drone and the sensor housing member 120, and the control unit 300 It should be noted that distance information can also be transmitted.
  • the distance detection unit 500 detects the distance between the end of the sensor housing member 120 and the drone, and transmits the detected distance information to the control unit 300.
  • the control unit 300 transmits the detected distance information detected by the distance detection unit 500 to a drone control system (not shown) that controls the operation of the drone to adjust the position of the drone, and controls the drone's driving system (2). It is possible to maintain an appropriate distance between the overfrequency change detection unit 220 and the wave detection unit 230 and prevent an accident in which the drone's driving system 2 collides with the end of the sensor housing member 120 on which it is erected.
  • FIG 4 is a schematic diagram showing an embodiment of the image screen of the thermal imaging camera unit 400 in the sensing structure for diagnosing the driving system of the drone according to the present invention.
  • the thermal imaging camera unit 400 is controlled. It is connected to the computer 310, and an alignment area 400a is displayed on the image screen of the thermal imaging camera unit 400.
  • the control computer 310 measures the temperature of the drive motor 2a within the alignment area 400a. Then, the sensor housing member 120 is erected by operating the housing rotation unit 130 to prepare for diagnosing abnormal operation of the driving system 2 of the drone.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a drive system diagnosis device for a block-type drone according to the present invention.
  • an embodiment of the drive system diagnosis device for a block-type drone according to the present invention is a drive system of a drone ( 2) A plurality of block-type sensor pad parts 10 that detect abnormal operation of the drone, and a plurality of block-type floor pad parts 20 arranged in contact with the block-type sensor pad parts 10 to enable the drone to take off and land. It is characterized by forming a takeoff and landing site for drones.
  • the plurality of block-type sensor pad units 10 include an embodiment of the sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention described above.
  • the plurality of block-type sensor pad units 10 are positioned to face the drone's driving system 2 at a position where the drone takes off and lands, and can detect whether the drone driving system 2 is operating abnormally.
  • the block-type floor pad portion 20 is a general block-type pad manufactured from a known flooring material that can form a floor, and is used as a flooring material that constitutes a takeoff and landing site for a drone without any other function. It can be modified in various ways as a flooring material.
  • block-type sensor pad part 10 and the block-type floor pad part 20 are manufactured in the same shape and have a block assembly structure in which they can be joined together to form a flat floor.
  • the block-type sensor pad part 10 and the block-type bottom pad part 20 are formed as a block type, which is a rectangular parallelepiped.
  • they may also be a block-type pad shape having a regular hexagon or regular octagon shape in a plane, and can be formed by attaching them to each other. It should be noted that it can be implemented in various modifications to known block shapes that can constitute a flat floor.
  • the drone is capable of vertical takeoff and landing, including a drone body (1) and a plurality of drive systems (2), and a plurality of block-type sensor pad parts (10) are located at the location where the drone takes off and lands among the floors that make up the drone's takeoff and landing field. It is located opposite the driving system (2), and the remaining portion of the floor constituting the drone's take-off and landing pad, excluding the plurality of block-type sensor pad parts (10), is composed of a block-type floor pad part (20).
  • the drive system 2 includes a blade 2b that rotates to generate lift that allows the drone body 1 to take off and land vertically, and a drive motor 2a that rotates the blade 2b, and has a known driving structure in drones. Since it can be implemented in various modifications using , a more detailed description will be omitted.
  • the block-type sensor pad unit 10 is located in the same number as the plurality of drive systems 2 at the position where the drone takes off and lands among the floors constituting the drone landing site, and the block-type floor pad unit 20 ) is located in the remaining portion of the drone's take-off and landing field excluding the plurality of block-type sensor pad portions 10, so that the drone's take-off and landing field can be formed as a plane with the plurality of block-type sensor pad portions 10.
  • Figure 6 is a flowchart illustrating the operation method of the drive system diagnosis device of a block-type drone according to the present invention, and referring to Figures 1 to 6, the operation method of the drive system diagnosis device of the block-type drone according to the present invention is shown. This is explained in detail below.
  • the drone's take-off and landing site includes a plurality of block-type sensor pads 10 located in correspondence with the drone's driving system 2 at the take-off and landing position of the drone, and a plurality of block-type floor pads located except for the plurality of block-type sense pads. Includes part (20).
  • the block-type sensor pad unit 10 includes an embodiment of a sensing structure for diagnosing a driving system of a drone according to the present invention.
  • the operating method of the block-type drone driving system diagnosis device is to diagnose whether the driving system 2 of the drone is operating abnormally through the operation of the sensing structure for diagnosing the driving system of the drone according to the present invention.
  • the diagnostic method for the drone's driving system (2) using the sensing structure for diagnosing the driving system of the drone according to the present invention prepares to receive external commands through the wireless communication unit (320) when power is applied to the control unit (300), In the diagnostic standby step (S100) of operating the thermal imaging camera unit 400, the alignment area ( When entering 400a), a diagnostic preparation step (S200) in which the sensor housing member 120 is rotated by the housing rotation unit 130 and erected vertically, the sensor housing member 120 is erected vertically and then transferred to a plurality of diagnostic sensor units 200.
  • Data transmission step which is transmitted through wireless communication to a control system (not shown).
  • the sensor housing member 120 is rotated in the opposite direction with the housing rotation unit 130 to return the sensor housing member 120 to its original position and move the sensor housing member 120 to its original position. It includes a sensor housing return step (S600) to form a floor.
  • the magnetic field of the drive motor (2a) in the drone's drive system (2) is detected by the magnetic field detection unit 210, and the frequency change detection unit 220 is used to detect the blade in the drone's drive system (2).
  • the Doppler frequency generated from the wing is measured, and the drone's driving system 2 measures the sound wave generated from the blade 2b, that is, the wing, through the wave detection unit 230.
  • the sensor housing member 120 is erected with the housing rotation part 130 when the drone lands or takes off and is positioned as close as possible to the driving system 2 of the operating drone, so that the physical quantity generated by the driving system 2, that is, the driving system 2 ) can accurately measure physical quantities that can diagnose abnormal operation.
  • the sensor housing member 120 is returned to its original position through the sensor housing return step (S600) after a plurality of sensor detection units measure a physical quantity that can diagnose whether the driving system 2 is operating abnormally, and the control housing member 110 ), together with this, forms a flat floor where the drone can take off and land.
  • the drone control system receives the physical quantities measured in the drone's drive system (2) received in the data transmission stage, that is, the magnetic field of the drive motor (2a), the Doppler frequency of the blade (2b), and the sound wave. Through this, it is possible to diagnose whether the drone's driving system (2) is operating abnormally.
  • the drone control system (not shown) operates the drive system (2) when the magnetic field of the drive motor (2a), the Doppler frequency of the blade (2b), and the sound wave measured by the diagnostic sensor unit (200) are within preset ranges. ) can be diagnosed as normal operation.
  • the drone control system (not shown) operates the drive system ( It can be diagnosed as abnormal operation in 2).
  • the drone control system communicates with the application for diagnosing the driving system of the drone 10 installed on the user's portable terminal through wireless communication to diagnose the driving system 2 of the drone 10 detected by the diagnostic sensor unit 200.
  • the results can be transmitted to a drive system diagnosis application.
  • the drone control system receives the physical quantities of the driving system (2) of the drone (10) detected by the diagnostic sensor unit (200) and analyzes the data to determine whether the driving system (2) is operating abnormally. The diagnostic result is used to diagnose the driving system. Delivered to the application.
  • the user can easily check the diagnosis results of the driving system 2 of the drone 10 detected by the diagnostic sensor unit 200 by running an application for diagnosing the driving system of the drone 10 on a portable terminal.
  • An example of a portable terminal is a smart phone, and may also include known portable terminals such as a tablet PC.
  • the present invention can accurately diagnose abnormalities in the driving system (2), such as the driving motor (2a) and blades (2b), before flight of the drone, so that accidents caused by failure of the driving system (2) during actual flight of the drone can be prevented and the flight stability of the drone can be greatly improved.
  • the present invention manufactures a sensing structure for driving system diagnosis with a block-type sensor pad, and configures a landing pad for drones where drones take off and land with a general block-type dummy pad to reduce the cost of manufacturing a drone station and at the same time improve the drone's driving system (2) ) can be easily diagnosed for abnormal operation during takeoff and landing.
  • the present invention significantly reduces the cost of building a drone diagnostic system by effectively arranging sensors in a block type to match the size of the drone and the relative position of the driving unit according to the drone size, and diagnoses the driving system (2). Accuracy can be greatly improved.

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Abstract

본 발명은 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체 및 이를 포함하는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치에 관한 것으로 드론의 구동 시스템에서 발생되는 물리량을 측정하는 복수의 진단 센서부를 포함하여 드론의 비행 전에 모터, 블레이드 등의 구동 시스템에 대한 이상여부를 정확하게 진단할 수 있고, 구동 시스템의 이상 작동 유무를 감지하는 블록타입의 센서패드와 일반 블록타입 바닥 패드와 함께 드론이 이착륙하는 드론용 이착륙장을 구성하여 드론의 구동 시스템의 이상 작동 여부에 대한 진단을 이착륙 시 수행할 수 있고, 드론 스테이션 제작 비용 및 진단 시스템 구축에 대한 비용을 크게 절감할 수 있다.

Description

드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체 및 이를 포함하는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치
본 발명은 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체, 이를 포함하는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치에 관한 것으로 비행 전에 대형 드론의 구동 시스템의 이상 유무를 진단하는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체 및 이를 포함하는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치에 관한 발명이다.
일반적으로 대부분의 드론 서비스 사업자는 일반 바닥에 매트를 깔거나 이착륙장 표식이 있는 드론용 이착륙장에서 드론의 비행을 시작하여 이륙하고, 업무를 마치고 다시 복귀하여 착륙할 수 있다.
그리고, 드론용 이착륙장에 착륙된 드론은 주기적으로 모터, 블레이드 등의 구동 시스템을 점검하고, 다시 이륙하여 비행을 시작한다.
통상적으로 드론의 구동 시스템은 작업자가 육안으로 이상 상태를 확인하고 있으나, 드론의 구동 시스템의 이상유무에 대해 단순한 육안점검으로는 드론의 모터와 블레이드의 상태를 정확하게 알 수 없는 문제점이 있어 드론의 실제 비행시에 구동 시스템의 고장으로 인한 다양하고 심각한 사고가 빈번하게 발생하고 있는 상황이다.
이러한 문제점을 해소하기 위해 한국등록특허 제2261899호 "드론의 이상 진단장치 및 그 방법"에서 진동센서부를 통해 드론 구동시 발생하는 진동 원시 데이터를 수집하여 드론의 이상을 진단하는 구조가 개시된 바 있다.
그러나, 한국등록특허 제2261899호 "드론의 이상 진단장치 및 그 방법"은 단순히 진동센서만을 이용해 드론의 작동에 대한 이상여부를 판단하기 때문에 드론의 구동 시스템에 대한 전체적인 정확한 진단이 어려운 문제점이 있었다.
또한, 드론의 사이즈가 다양하기 때문에 특정한 크기의 케이스형(보관이 가능하며 개폐형 도어가 있는) 스테이션을 제작하는데 비용이 많이 발생하고, 드론 스테이션의 설치나 이동이 쉽지 않고 고장이 잦아 케이스형 스테이션 형태는 상용화 단계에서는 큰 효용성이 없다.
또한, 드론의 정밀유도 착륙 기술이 발달하지 않아, 케이스형 스테이션이 자동적으로 안착하지 못해 위험성의 제거를 해결하지 못했다.
본 발명의 목적은 드론의 비행 전에 모터, 블레이드 등의 구동 시스템에 대한 이상여부를 정확하게 진단할 수 있는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체 및 이를 포함하는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 구동 시스템 진단용 센싱 구조체를 블록타입의 센서패드로 제작하고, 일반 블록타입 더미패드와 함께 드론이 이착륙하는 드론용 이착륙장을 구성하여 드론 스테이션 제작 비용을 절감함과 동시에 드론의 구동 시스템에 대한 이상 작동 여부를 이착륙 시 수행할 수 있는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체, 이를 포함하는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 일 실시예는 센싱용 하우징부, 센싱용 하우징부 내에 위치되며 드론의 구동 시스템에 대한 이상 작동 유무를 감지할 수 있는 복수의 진단 센서부, 복수의 진단 센서부에서 전달받은 감지 신호를 외부의 드론 제어 관제 시스템으로 전달하는 제어부를 포함한다.
본 발명에서 복수의 상기 진단 센서부는 상기 구동 시스템의 구동모터에서 발생되는 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지부, 상기 구동 시스템의 블레이드에서 발생되는 도플러 주파수 변화를 측정하는 주파수 변화 감지부 및 상기 구동 시스템의 블레이드에서 발생되는 음향의 파동을 측정하는 파동 감지부 중 적어도 2개를 포함할 수 있다.
본 발명에서 복수의 상기 진단 센서부는 상기 구동 시스템의 구동모터에서 발생되는 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지부, 상기 구동 시스템의 블레이드에서 발생되는 도플러 주파수 변화를 측정하는 주파수 변화 감지부 및 상기 구동 시스템의 블레이드에서 발생되는 음향의 파동을 측정하는 파동 감지부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 주파수 변화 감지부와 상기 파동 감지부는 각각 상기 센싱용 하우징부의 외부로 노출되게 장착될 수 있다.
본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 일 실시예는 상기 센싱용 하우징부 내에 위치되며 상기 구동 시스템의 구동모터를 촬영하여 상기 제어부로 전달하는 열화상 카메라부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 열화상 카메라부는 구동모터의 열분포를 측정하고, 상기 제어부와 연결되어 상기 구동모터와 상기 진단 센서부 간의 상대적인 위치를 확인할 수 있다.
본 발명에서 상기 센싱용 하우징부는 상기 제어부와 상기 열화상 카메라부가 위치되는 제어 하우징부재, 상기 제어 하우징부재에 회전 가능하게 연결되며 내부에 복수의 상기 진단 센서부가 위치되는 센서 하우징부재 및 상기 센서 하우징부재를 회전시켜 세울 수 있는 하우징 회전부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 복수의 상기 진단 센서부는 상기 구동 시스템의 구동모터에서 발생되는 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지부 및 상기 구동 시스템의 블레이드에서 발생되는 도플러 주파수 변화를 측정하는 주파수 변화 감지부를 포함하며, 상기 주파수 변화 감지부와 상기 파동 감지부는 상기 센서 하우징부재의 단부 측에서 외부로 노출되게 장착되어 상기 센서 하우징부재가 세워지는 경우 상기 구동 시스템의 블레이드를 향해 노출된 상태로 위치될 수 있다.
본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 일 실시예는 상기 센서 하우징부재가 세워진 상태에서 상기 구동 시스템과 상기 센서 하우징부재 사이의 거리를 측정하고, 상기 제어부로 거리정보를 전달하는 거리 감지부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 열화상 카메라부는 상기 제어부와 연결되고, 상기 열화상 카메라부의 영상 화면에 얼라인 영역이 표시되며, 상기 제어부는 상기 얼라인 영역 내에 상기 구동 시스템의 구동모터가 위치되는 것이 확인되면 얼라인 영역 내에서 상기 구동모터의 온도를 측정하고, 상기 하우징 회전부를 작동시켜 상기 센서 하우징부를 세워 위치시키고, 복수의 상기 진단 센서부를 작동시킬 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치의 일 실시예는 드론의 구동 시스템에 대한 이상 작동 여부를 감지하는 복수의 블록형 센서 패드부, 블록형 센서 패드부와 맞붙어 배치되는 복수의 블록형 바닥 패드부를 포함하여 드론이 이착륙할 수 있는 드론의 이착륙장을 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 블록형 센서 패드부는 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 일 실시예인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 블록형 센서 패드부는 복수의 상기 구동 시스템과 동일한 개수로 상기 드론이 이착륙되는 위치에서 대응되게 위치되고, 상기 블록형 바닥 패드부는 복수의 상기 블록형 센서 패드부를 제외한 드론의 이착륙장의 나머지 부분에 위치될 수 있다.
본 발명은 드론의 구동 시스템에서 발생되는 물리량을 측정하는 복수의 진단 센서부를 포함하여 드론의 비행 전에 모터, 블레이드 등의 구동 시스템에 대한 이상여부를 정확하게 진단할 수 있어 드론의 실제 비행시에 구동 시스템의 고장으로 인한 사고를 방지하고, 드론의 비행 안정성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
본 발명은 구동 시스템 진단용 센싱 구조체를 블록타입의 센서패드로 제작하고, 일반 블록타입 더미패드와 함께 드론이 이착륙하는 드론용 이착륙장을 구성하여 드론 스테이션 제작 비용을 절감함과 동시에 드론의 구동 시스템의 이상 작동 여부에 대한 진단을 이착륙 시 간단하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 드론의 사이즈와 해당 드론 크기에 따른 상대적인 구동부 위치에 맞도록 블록타입 형태로 센서를 효과적으로 배치하여 드론의 진단 시스템을 구축하기 위한 비용을 크게 절감하고, 구동 시스템의 진단 정확도를 크게 향상시키는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체를 예시한 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체를 예시한 블럭도.
도 4는 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체에서 열화상 카메라부의 영상 화면에 대한 일 실시예를 도시한 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치를 예시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치의 작동 방법을 예시한 흐름도.
*도면 중 주요 부호에 대한 설명*
1 : 드론 몸체 2 : 구동 시스템
2a : 구동모터 2b : 블레이드
10 : 블록형 센서 패드부 20 : 블록형 바닥 패드부
100 : 센싱용 하우징부 110 : 제어 하우징부재
120 : 센서 하우징부재 130 : 하우징 회전부
200 : 진단 센서부 210 : 자기장 감지부
220 : 주파수 변화 감지부 230 : 파동 감지부
300 : 제어부 310 : 제어 컴퓨터
320 : 무선 통신부 330 : 데이터 수집부
400 : 열화상 카메라부 400a : 얼라인 영역
500 : 거리 감지부
S100 : 진단 대기단계 S200 : 진단 준비단계
S300 : 데이터 수집단계 S400 : 모터 영상 수집단계
S500 : 데이터 전달단계 S600 : 센서 하우징 복귀단계
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체를 예시한 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 작동예를 도시한 개략도이며, 도 3은 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체를 예시한 블럭도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하여 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 일 실시예를 하기에서 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 일 실시예는 드론의 구동 시스템(2)인 구동모터(2a)와 블레이드(2b) 등에 대한 이상 작동 유무 즉, 구동 시스템(2)인 구동모터(2a), 블레이드(2b) 등의 고장 여부 또는 고장이 발생되려고 하는 이상 작동 여부를 확인하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 일 실시예는 복수의 진단 센서부(200)가 내부에 위치되는 센싱용 하우징부(100)를 포함한다.
센싱용 하우징부(100) 내에 위치되는 진단 센서부(200)는 드론의 구동 시스템(2)에 대한 이상 작동 유무를 감지할 수 있는 센서이고, 센싱용 하우징부(100)의 내부에는 서로 다른 종류의 고장 인자를 감지하는 복수의 진단 센서부(200)가 위치되어 드론의 구동 시스템(2)에 대한 이상 작동 유무를 더 정확하게 감지할 수 있다.
센싱용 하우징부(100) 내에는 복수의 진단 센서부(200)에서 전달받은 감지 신호를 외부의 드론 제어 관제 시스템(미도시)으로 전달하는 제어부(300)가 위치된다.
복수의 진단 센서부(200)는 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지부(210), 도플러 주파수 변화를 측정하는 주파수 변화 감지부(220), 음향의 파동을 측정하는 파동 감지부(230) 중 적어도 2개를 포함하여 드론의 구동 시스템(2)에 대한 이상 작동 유무를 감지한다.
복수의 진단 센서부(200)는 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지부(210), 도플러 주파수 변화를 측정하는 주파수 변화 감지부(220), 음향의 파동을 측정하는 파동 감지부(230) 중 적어도 2개를 포함하여 드론의 구동 시스템(2)에 대한 이상 작동 유무를 감지한다.
복수의 진단 센서부(200)는 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지부(210), 도플러 주파수 변화를 측정하는 주파수 변화 감지부(220), 음향의 파동을 측정하는 파동 감지부(230)를 포함하여 드론의 구동 시스템(2)에 대한 이상 작동 유무를 감지한다.
자기장 감지부(210)는 구동모터(2a)에서 발생되는 자기장의 변화를 감지하기 위한 것으로 구동모터(2a)와 최대한 근접하게 위치되어 구동모터(2a)에서 발생되는 자기장의 변화를 감지하여 제어부(300)로 전달한다.
또한, 주파수 변화 감지부(220)와 파동 감지부(230)는 각각 블레이드(2b) 즉, 드론의 날개에서 발생되는 도플러 주파수 변화를 측정하고, 음향의 파동을 감지하는 것으로 센싱용 하우징부(100)의 외부로 노출되게 장착된다.
제어부(300)는 무선 통신부(320)를 포함하여 자기장 감지부(210)에서 감지된 구동모터(2a)의 자기장 변화, 주파수 변화 감지부(220)에서 감지되는 블레이드(2b)의 도플러 주파수 변화 및 파동 감지부(230)에서 감지되는 블레이드(2b)의 음향의 파동을 드론 제어 관제 시스템(미도시)으로 전달하는 것을 일 예로 한다.
무선 통신부(320)는 이동통신사의 4G E또는 5G의 무선 통신망, 와이파이(Wifi), 블루투스(Bluetooth) 등 공지의 무선 통신 수단을 이용하는 것을 일 예로 한다.
제어부(300)는 제어 컴퓨터(310), 무선 통신부(320), 데이터 수집부(330)를 포함하여 무선 통신을 통해 드론 제어 관제 시스템(미도시)과 연결되어 명령과 데이터를 드론 제어 관제 시스템(미도시)과 교환하게 된다.
드론 제어 관제 시스템(미도시)은 진단 센서부(200)에서 측정된 물리량이 기설정된 범위에서 포함되는 경우 구동 시스템(2)의 정상 작동으로 진단하고, 진단 센서부(200)에서 측정된 물리량이 기설정된 범위에서 벗어나는 경우 구동 시스템(2)의 이상 작동으로 진단한다.
제어 컴퓨터(310)는 드론 제어 관제 시스템(미도시)의 외부 제어 PC와 무선 통신부(320)를 통해 연결되어 있고, 명령과 데이터의 교환을 수행한다.
자기장 감지부(210), 주파수 변화 감지부(220)와 파동 감지부(230)는 각각 데이터 수집부(330)와 연결되어 제어 컴퓨터(310)의 명령을 받아 아날로그 데이터의 샘플링을 수행한다.
센싱용 하우징부(100)는 두께가 얇은 패드 형상을 가지며, 직육면체인 블록 타입으로 형성되는 것을 일 예로 하고, 이외에도 평면에서 정육각형 또는 정팔각형의 형상을 가지는 블록 타입 패드 형상일 수도 있고, 맞붙어 평면의 바닥을 구성할 수 있는 공지의 블록 형상으로 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
센싱용 하우징부(100)는 블록 타입의 패드 몸체를 가지는 것을 일 예로 하고, 블록타입의 패드 몸체를 가져 다른 일반 블록 타입의 받침패드부와 함께 드론의 이착륙이 가능하고, 드론의 구동 시스템(2)에 대한 이상 작동 여부를 진단할 수 있는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치를 간단하게 구성할 수 있다.
본 발명에 따른 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치의 실시예는 하기에서 상세하게 설명할 예정이다.
한편, 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 일 실시예는 센싱용 하우징부(100) 내에 위치되며 구동 시스템(2)의 구동모터(2a)를 촬영하여 제어부(300)로 전달하는 열화상 카메라부(400)를 더 포함한다.
열화상 카메라부(400)는 구동모터(2a)의 열분포를 측정하여 구동모터(2a)의 이상 작동 여부를 확인할 수 있을뿐 아니라 제어부(300) 즉, 제어 컴퓨터(310)와 연결되어 구동모터(2a)와 센서 즉, 구동모터(2a)와 진단 센서부(200) 간의 상대적인 위치를 확인할 수 있다
또한, 센싱용 하우징부(100)는 제어부(300)와 열화상 카메라부(400)가 위치되는 제어 하우징부재(110), 제어 하우징부재(110)에 회전 가능하게 연결되며 내부에 복수의 진단 센서부(200)가 위치되는 센서 하우징부재(120), 센서 하우징부재(120)를 회전시켜 세울 수 있는 하우징 회전부(130)를 포함한다.
제어 하우징부재(110)와 센서 하우징부재(120)는 블록 타입의 패드 몸체를 가지며 센서 하우징부재(120)의 폭이 제어 하우징부재(110)의 폭보다 작게 형성되는 것을 일 예로 한다.
센서 하우징부재(120)는 힌지축으로 제어 하우징부재(110)에 회전 가능하게 연결되고, 하우징 회전부(130)는 힌지축에 연결되는 하우징 회전모터를 포함하여 센서 하우징부재(120)를 수직 방향으로 세울 수 있다.
주파수 변화 감지부(220)와 파동 감지부(230)는 센서 하우징부재(120)의 단부 측에서 외부로 노출되게 장착되어 센서 하우징부재(120)가 세워지는 경우 드론의 블레이드(2b)를 향해 노출된 상태로 위치된다.
주파수 변화 감지부(220)와 파동 감지부(230)는 센서 하우징부재(120)가 세워지는 경우 상부를 향해 즉, 이륙한 드론의 블레이드(2b)를 향해 노출되게 위치되어 블레이드(2b) 즉, 드론의 날개용 블레이드(2b)에서 발생되는 도플러 주파수 변화 및 음향의 파동을 각각 정확하게 측정할 수 있다.
자기장 감지부(210)는 센서 하우징부재(120)의 중간 부분에 위치되고, 가급적 구동모터(2a)와 가깝게 즉, 센서 하우징부재(120)의 상부 측에서 주파수 변화 감지부(220)와 파동 감지부(230)에 간섭되지 않는 범위 내로 드론의 구동모터(2a)와 근접하게 설치된다.
또한, 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 일 실시예는 센서 하우징부재(120)가 세워진 상태에서 드론과 센서 하우징부재(120) 사이의 거리를 측정하고, 제어부(300)로 거리정보를 전달하는 거리 감지부(500)를 더 포함한다.
거리 감지부(500)는 센서 하우징부재(120)의 단부 측에서 노출되게 장착되어 센서 하우징부재(120)가 세워진 상태에서 드론의 날개용 블레이드(2b)를 향하도록 위치되어 드론의 구동 시스템(2) 즉, 블레이드(2b)와 센서 하우징부재(120)의 단부 사이의 거리를 감지할 수 있다.
거리 감지부(500)는 드론의 구동 시스템(2)의 하부 측에 즉, 구동모터(2a)의 하부 측에 위치되어 드론과 센서 하우징부재(120) 사이의 거리를 측정하고, 제어부(300)로 거리정보를 전달할 수도 있음을 밝혀둔다.
거리 감지부(500)는 센서 하우징부재(120)의 단부 측과 드론 간의 거리를 감지하고, 감지된 거리 정보를 제어부(300)로 전달한다.
제어부(300)는 거리 감지부(500)에서 감지된 감지된 거리 정보를 드론의 작동을 제어하는 드론 제어 관제 시스템(미도시)로 전달하여 드론의 위치를 조절하고, 드론의 구동 시스템(2)과 주파수 변화 감지부(220) 및 파동 감지부(230) 간의 적정 거리를 유지하고, 드론의 구동 시스템(2)이 세워진 센서 하우징부재(120)의 단부 측과 충돌하는 사고를 방지할수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체에서 열화상 카메라부(400)의 영상 화면에 대한 일 실시예를 도시한 개략도이고, 도 4를 참고하면 열화상 카메라부(400)는 제어 컴퓨터(310)와 연결되고, 열화상 카메라부(400)의 영상 화면에는 얼라인 영역(400a)이 표시된다.
제어 컴퓨터(310)는 열화상 카메라부(400)의 영상 화면에서 얼라인 영역(400a) 내에 드론의 모터가 위치되는 것이 확인되면 얼라인 영역(400a) 내에서 구동모터(2a)의 온도를 측정하고, 하우징 회전부(130)를 작동시켜 센서 하우징부재(120)를 세워 드론의 구동 시스템(2)에 대한 이상 작동 여부를 진단할 수 있게 준비된다.
도 5는 본 발명에 따른 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치를 예시한 사시도이고, 도 5를 참고하면 본 발명에 따른 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치의 일 실시예는 드론의 구동 시스템(2)에 대한 이상 작동 여부를 감지하는 복수의 블록형 센서 패드부(10), 블록형 센서 패드부(10)와 맞붙어 배치되는 복수의 블록형 바닥 패드부(20)를 포함하여 드론이 이착륙할 수 있는 드론의 이착륙장을 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 복수의 블록형 센서 패드부(10)는 상기한 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 실시예를 포함하는 것을 일 예로 한다.
그리고, 복수의 블록형 센서 패드부(10)는 드론이 이착륙되는 위치에서 드론의 구동 시스템(2)과 마주하게 위치되어 드론 구동 시스템(2)에 대한 이상 작동 여부를 감지할 수 있다.
블록형 바닥 패드부(20)는 바닥을 형성할 수 있는 공지의 바닥재로 제조되는 일반 블록형 패드로써 다른 기능없이 드론의 이착륙장을 구성하는 바닥재로 사용되는 것이며, 드론의 이착륙장을 구성할 수 있는 공지의 바닥재로 다양하게 변형 실시될 수 있다.
또한, 블록형 센서 패드부(10)와 블록형 바닥 패드부(20)는 동일한 형상으로 제조되어 서로 맞붙어 평면의 바닥을 구성할 수 있는 블록 조립 구조를 가진다.
블록형 센서 패드부(10)와 블록형 바닥 패드부(20)는 직육면체인 블록 타입으로 형성되는 것을 일 예로 하고, 이외에도 평면에서 정육각형 또는 정팔각형의 형상을 가지는 블록 타입 패드 형상일 수도 있고, 맞붙어 평면의 바닥을 구성할 수 있는 공지의 블록 형상으로 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
드론은 드론 몸체(1)와 복수의 구동 시스템(2)을 포함하여 수직 이착륙이 가능한 것으로 복수의 블록형 센서 패드부(10)는 드론의 이착륙장을 구성하는 바닥 중 드론이 이착륙되는 위치에서 복수의 구동 시스템(2)과 마주하게 위치되고, 드론의 이착륙장을 구성하는 바닥에서 복수의 블록형 센서 패드부(10)룰 제외한 나머지 부분은 블록형 바닥 패드부(20)로 구성된다.
구동 시스템(2)은 회전하여 드론 몸체(1)가 수직 이착륙할 수 있는 양력을 발생시키는 블레이드(2b), 블레이드(2b)를 회전시키는 구동모터(2a)를 포함하고, 드론에서 공지된 구동 구조를 이용하여 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
블록형 센서 패드부(10)는 상기한 바와 같이 복수의 구동 시스템(2)과 동일한 개수로 드론의 이착륙장을 구성하는 바닥 중 드론이 이착륙되는 위치에서 대응되게 위치되고, 블록형 바닥 패드부(20)는 복수의 블록형 센서 패드부(10)를 제외한 드론의 이착륙장의 나머지 부분에 위치되어 드론의 이착륙장을 복수의 블록형 센서 패드부(10)와 함께 평면으로 형성할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치의 작동 방법을 예시한 흐름도이고, 도 1 내지 도 6을 참고하면 본 발명에 따른 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치의 작동 방법을 하기에서 상세하게 설명한다.
드론의 이착륙장은 드론의 이착륙 위치에서 드론의 구동 시스템(2)과 대응되게 위치되는 복수의 블록형 센서 패드부(10), 복수의 블록형 센스 패드부를 제외한 부분에 위치되는 복수의 블록형 바닥 패드부(20)를 포함한다.
그리고, 블록형 센서 패드부(10)는 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 실시예를 포함한다.
본 발명에 따른 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치의 작동 방법은 본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체의 작동을 통해 드론의 구동 시스템(2)에 대한 이상 작동 여부를 진단하는 것이다.
본 발명에 따른 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체를 이용한 드론의 구동 시스템(2)에 대한 진단 방법은 제어부(300)에 전원이 인가되면 무선 통신부(320)를 통해 외부 명령을 수신할 준비를 하고, 열화상 카메라부(400)를 작동시키는 진단 대기단계(S100), 착륙하려는 드론의 구동 시스템(2)에서 구동모터(2a)가 열화상 카메라부(400)로 촬영되는 영상 화면에서 얼라인 영역(400a)에 들어오는 경우 하우징 회전부(130)로 센서 하우징부재(120)를 회전시켜 수직으로 세우는 진단 준비단계(S200), 센서 하우징부재(120)가 수직으로 세워진 후 복수의 진단 센서부(200)로 구동 시스템(2)의 물리량을 측정하고, 측정된 물리량을 제어부(300)의 데이터 수집부(330)로 전달하는 데이터 수집단계(S300), 데이터 수집단계(S300)와 함께 열화상 카메라부(400)로 구동모터(2a)의 열분포를 촬영하여 데이터 수집부(330)로 전달하는 모터 영상 수집단계(S400), 데이터 수집단계(S300)와 모터 영상 수집단계(S400) 후 수집된 데이터를 드론 제어 관제 시스템(미도시)으로 무선통신을 통해 전달하는 데이터 전달단계, 데이터 전달단계 후 하우징 회전부(130)로 센서 하우징부재(120)를 반대로 회전시켜 센서 하우징부재(120)를 원위치로 복귀시켜 평면의 바닥을 형성하게 하는 센서 하우징 복귀단계(S600)를 포함한다.
데이터 수집단계(S300)는 자기장 감지부(210)로 드론의 구동 시스템(2)에서 구동모터(2a)의 자기장을 감지하고, 주파수 변화 감지부(220)로 드론의 구동 시스템(2)에서 블레이드(2b) 즉, 날개에서 발생되는 도플러 주파수를 측정하고, 파동 감지부(230)를 통해 드론의 구동 시스템(2)에서 블레이드(2b) 즉, 날개에서 발생되는 음향의 파동을 측정한다.
센서 하우징부재(120)는 드론이 착륙하거나 이륙할 때 하우징 회전부(130)로 세워져 작동 중인 드론의 구동 시스템(2)과 최대한 가깝게 위치되어 구동 시스템(2)에서 발생되는 물리량 즉, 구동 시스템(2)의 이상 작동 여부를 진단할 수 있는 물리량을 정확하게 측정할 수 있다.
센서 하우징부재(120)는 구동 시스템(2)의 이상 작동 여부를 진단할 수 있는 물리량을 복수의 센서 감지부가 측정한 후 센서 하우징 복귀단계(S600)를 통해 다시 원위치로 복귀되어 제어 하우징부재(110)와 함께 드론의 이착륙이 가능한 평면의 바닥을 형성하게 된다.
그리고, 드론 제어 관제 시스템(미도시)은 데이터 전달단계로 전달받은 드론의 구동 시스템(2)에서 측정된 물리량 즉, 구동모터(2a)의 자기장, 블레이드(2b)의 도플러 주파수 및 음향의 파동을 통해 드론의 구동 시스템(2)에 대한 이상 작동 여부를 진단할 수 있다.
드론 제어 관제 시스템(미도시)은 진단 센서부(200)에서 측정된 구동모터(2a)의 자기장, 블레이드(2b)의 도플러 주파수 및 음향의 파동이 각각 기설정된 범위에 포함되는 경우 구동 시스템(2)의 정상 작동으로 진단할 수 있다.
또한, 드론 제어 관제 시스템(미도시)은 진단 센서부(200)에서 측정된 구동모터(2a)의 자기장, 블레이드(2b)의 도플러 주파수 및 음향의 파동이 각각 기설정된 범위에서 벗어나는 경우 구동 시스템(2)의 이상 작동으로 진단할 수 있다.
또한, 드론 제어 관제 시스템은 무선 통신을 통해 사용자의 휴대용 단말기에 설치된 드론(10)의 구동시스템 진단용 어플리케이션과 통신하여 진단 센서부(200)에서 감지된 드론(10)의 구동 시스템(2)의 진단 결과를 구동시스템 진단용 어플리케이션으로 전달할 수 있다.
드론 제어 관제 시스템은 진단 센서부(200)에서 감지된 드론(10)의 구동 시스템(2)의 물리량을 전달받아 데이터 분석을 통해 구동 시스템(2)의 이상 작동 여부를 확인한 진단 결과를 구동시스템 진단용 어플리케이션로 전달한다.
사용자는 휴대용 단말기에서 드론(10)의 구동시스템 진단용 어플리케이션을 실행하여 진단 센서부(200)에서 감지된 드론(10)의 구동 시스템(2)의 진단 결과를 용이하게 확인할 수 있다.
휴대용 단말기는 스마트 폰인 것을 일 예로 하고, 이외에도 테블릿 PC 등 공지의 휴대용 단말기를 포함할 수 있다.
본 발명은 드론의 비행 전에 구동모터(2a), 블레이드(2b) 등의 구동 시스템(2)에 대한 이상여부를 정확하게 진단할 수 있어 드론의 실제 비행시에 구동 시스템(2)의 고장으로 인한 사고를 방지하고, 드론의 비행 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 구동 시스템 진단용 센싱 구조체를 블록타입의 센서패드로 제작하고, 일반 블록타입 더미패드와 함께 드론이 이착륙하는 드론용 이착륙장을 구성하여 드론 스테이션 제작 비용을 절감함과 동시에 드론의 구동 시스템(2)의 이상 작동 여부에 대한 진단을 이착륙 시 간단하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명은 드론의 사이즈와 해당 드론 크기에 따른 상대적인 구동부 위치에 맞도록 블록타입 형태로 센서를 효과적으로 배치하여 드론의 진단 시스템을 구축하기 위한 비용을 크게 절감하고, 구동 시스템(2)의 진단 정확도를 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

Claims (13)

  1. 센싱용 하우징부;
    상기 센싱용 하우징부 내에 위치되며 드론의 구동 시스템에 대한 이상 작동 유무를 감지할 수 있는 복수의 진단 센서부; 및
    복수의 상기 진단 센서부에서 전달받은 감지 신호를 외부의 드론 제어 관제 시스템으로 전달하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    복수의 상기 진단 센서부는,
    상기 구동 시스템의 구동모터에서 발생되는 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지부;
    상기 구동 시스템의 블레이드에서 발생되는 도플러 주파수 변화를 측정하는 주파수 변화 감지부; 및
    상기 구동 시스템의 블레이드에서 발생되는 음향의 파동을 측정하는 파동 감지부 중 적어도 2개를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    복수의 진단 센서부는,
    상기 구동 시스템의 구동모터에서 발생되는 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지부;
    상기 구동 시스템의 블레이드에서 발생되는 도플러 주파수 변화를 측정하는 주파수 변화 감지부; 및
    상기 구동 시스템의 블레이드에서 발생되는 음향의 파동을 측정하는 파동 감지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 주파수 변화 감지부와 상기 파동 감지부는 각각 상기 센싱용 하우징부의 외부로 노출되게 장착되는 것을 특징으로 하는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 센싱용 하우징부 내에 위치되며 상기 구동 시스템의 구동모터를 촬영하여 상기 제어부로 전달하는 열화상 카메라부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 열화상 카메라부는 구동모터의 열분포를 측정하고,
    상기 제어부와 연결되어 상기 구동모터와 상기 진단 센서부 간의 상대적인 위치를 확인하는 것을 특징으로 하는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 센싱용 하우징부는,
    상기 제어부와 상기 열화상 카메라부가 위치되는 제어 하우징부재;
    상기 제어 하우징부재에 회전 가능하게 연결되며 내부에 복수의 상기 진단 센서부가 위치되는 센서 하우징부재; 및
    상기 센서 하우징부재를 회전시켜 세울 수 있는 하우징 회전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    복수의 상기 진단 센서부는,
    상기 구동 시스템의 구동모터에서 발생되는 자기장의 변화를 감지하는 자기장 감지부; 및
    상기 구동 시스템의 블레이드에서 발생되는 도플러 주파수 변화를 측정하는 주파수 변화 감지부를 포함하며,
    상기 주파수 변화 감지부와 상기 파동 감지부는 상기 센서 하우징부재의 단부 측에서 외부로 노출되게 장착되어 상기 센서 하우징부재가 세워지는 경우 상기 블레이드를 향해 노출된 상태로 위치되는 것을 특징으로 하는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 센서 하우징부재가 세워진 상태에서 상기 구동 시스템과 상기 센서 하우징부재 사이의 거리를 측정하고, 상기 제어부로 거리정보를 전달하는 거리 감지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 열화상 카메라부는 상기 제어부와 연결되고, 상기 열화상 카메라부의 영상 화면에 얼라인 영역이 표시되며,
    상기 제어부는 상기 얼라인 영역 내에 상기 구동 시스템의 구동모터가 위치되는 것이 확인되면 얼라인 영역 내에서 상기 구동모터의 온도를 측정하고, 상기 하우징 회전부를 작동시켜 상기 센서 하우징부를 세워 위치시키고, 복수의 상기 진단 센서부를 작동시키는 것을 특징으로 하는 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체.
  11. 드론의 구동 시스템에 대한 이상 작동 여부를 감지하는 블록형 센서 패드부; 및
    상기 블록형 센서 패드부와 맞붙어 배치되는 복수의 블록형 바닥 패드부를 포함하여 드론이 이착륙할 수 있는 드론의 이착륙장을 구성하는 것을 특징으로 하는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 블록형 센서 패드부는,
    청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항의 드론의 구동 시스템 진단용 센싱 구조체인 것을 특징으로 하는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 블록형 센서 패드부는,
    복수의 상기 구동 시스템과 동일한 개수로 상기 드론이 이착륙되는 위치에서 대응되게 위치되고,
    상기 블록형 바닥 패드부는 복수의 상기 블록형 센서 패드부를 제외한 드론의 이착륙장의 나머지 부분에 위치되는 것을 특징으로 하는 블록 타입의 드론의 구동 시스템 진단장치.
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