KR-20260060695-A - Portable drone station using magnetically coupled wireless charging cell

Abstract

본 발명은 휴대용 드론 충전 스테이션에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충전시설을 충전셀의 자성 결합으로 형성하여 설치하고 탄소 소재를 이용하여 내구성이 강화된 자성 결합식 무선 충전셀을 이용한 휴대용 드론 스테이션에 관한 것이다. 또한, 하단부의 힌지를 중심으로 펼쳐지는 프레임과 프레임의 내면에 배치되어 프레임이 개방되었을 때, 상부로 노출되는 가이드 프레임과 가이드 프레임 상에 자력에 의해 배치되는 복수 개의 무선 충전셀을 포함하는 것을 특징한다.

Inventors

• 최지훈

Assignees

• 최지훈

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241025

Claims (5)

1. 하단부의 힌지를 중심으로 펼쳐지는 프레임과; 상기 프레임의 내면에 배치되어 프레임이 개방되었을 때, 상부로 노출되는 가이드 프레임과; 상기 가이드 프레임 상에 자력에 의해 배치되는 복수 개의 무선 충전셀을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성 결합식 무선 충전셀을 이용한 휴대용 드론 스테이션.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가이드 프레임에는 일정 간격으로 전력 공급을 위한 단자가 배열되어 있으며, 상기 무선 충전셀은 하면에 상기 단자와 연결되어 전력을 공급받는 소켓이 형성되어 있고, 상기 단자와 소켓 중 적어도 어느 하나는 자석을 포함하여 자력을 통해 결합되도록 구성된 것을 특징으로 하는 자성 결합식 멀티 패널을 이용한 휴대용 드론 스테이션.
3. 제 1항에 있어서, 상기 무선 충전셀은 내부에 적어도 하나 이상의 충전 모듈이 배치된 것을 특징으로 하는 자성 결합식 멀티 패널을 이용한 휴대용 드론 스테이션.
4. 제 1항에 있어서, 상기 무선 충전셀은 상면과 하면의 컬러가 상이하며, 가이드 프레임 상에 뒤집어서 배치할 수도 있도록 구성되어, 상기 가이드 프레임 상에 배치된 무선 충전셀의 상면과 하면의 컬러 조합을 통해 드론이 인식할 수 있는 패턴을 부여할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 자성 결합식 멀티 패널을 이용한 휴대용 드론 스테이션.
5. 제 1항에 있어서, 상기 프레임은 탄소섬유 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 자성 결합식 멀티 패널을 이용한 휴대용 드론 스테이션.

Description

자성 결합식 무선 충전셀을 이용한 휴대용 드론 스테이션{Portable drone station using magnetically coupled wireless charging cell} 본 발명은 휴대용 드론 충전 스테이션에 관한 것으로, 보다 상세하게는 충전시설을 충전셀의 자성 결합으로 형성하여 설치하고 탄소 소재를 이용하여 내구성이 강화된 자성 결합식 무선 충전셀을 이용한 휴대용 드론 스테이션에 관한 것이다. 일반적으로 충전용 드론의 경우 방전으로 인한 충전을 위해서 충전시설이 갖추어진 곳으로 이동함으로써 많은 시간을 낭비하게 되어 농약살포나 물건배달 등의 드론수행업무를 지연시키는 문제가 있었다. 또한, 등록특허공보 등록번호 제10-1564254호(2015.10.30. 공고)의 드론 무선충전 시스템은 충전이 필요한 드론이 무선충전을 하기 위해서는 드론이 무선충전소까지 이동해야 하며, 이는 이동에 따른 시간낭비 및 드론수행업무 지연 등의 문제를 초래하게 된다. 또한, 휴대용 드론 충전시스템은 별도의 충전시설 설치 작업이 필요하므로 설치 과정이 복잡한 경우, 충전시설 설치에 대한 시간이 길어져 드론수행업무를 지연시키는 문제점이 있었다. 또한, 드론 충전시스템은 드론이 가압하는 방식으로 충전시설에 착륙하기 때문에 충전시설의 착륙지점이 부서지거나 금이가는 문제점이 있었다. 도 1은 본 발명의 좌우측프레임이 결합된 상태를 도시한 사시도. 도 2는 본 발명의 좌우측프레임이 개방된 상태를 도시한 사시도. 도 3은 충전셀이 가이드 프레임에 결합되는 형태를 도시한 사시도. 도 4는 좌우측프레임이 개방된 상태를 도시한 다른 사시도. 도 5는 충전셀의 상면과 하면의 상태를 도시한 사시도. 도 6은 충전셀 상면 및 하면의 컬러로 식별패턴을 형성하는 예시도. 본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다. 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 좌우측프레임이 결합된 상태를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 좌우측프레임이 개방된 상태를 도시한 사시도이며, 도 3은 충전셀이 가이드 프레임에 결합되는 형태를 도시한 사시도이고, 도 4는 좌우측프레임이 개방된 상태를 도시한 다른 사시도이며, 도 5는 충전셀의 상면과 하면의 상태를 도시한 사시도이고, 도 6은 충전셀 상면 및 하면의 컬러로 식별패턴을 형성하는 예시도이다. 도 1 내지 도 5를 참고하여 자성 결합식 멀티 패널을 이용한 휴대용 드론 스테이션의 구성 및 작용관계를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 도 1은 자성 결합식 멀티 패널을 이용한 휴대용 드론 스테이션의 사시도로서, 하측에 힌지부(30)가 형성되고, 힌지부(30)를 중심으로 좌우측에 좌측프레임(11) 및 우측프레임(12)이 회동되어 결합되도록 형성되며, 좌측프레임(11)과 우측프레임(12)의 상측에는 적어도 하나 이상의 손잡이(73, 73')와 체결부(74, 74')가 각각 형성되어 있다. 도 2는 본 발명의 좌측프레임(11) 및 우측프레임(12)이 개방되어 수평으로 된 상태에서 가이드 프레임(40)이 프레임(10)에 안착되는 과정과 무선 충전셀(50)이 가이드 프레임(40) 상에 결합되는 과정을 나타내는 사시도로서, 좌측프레임(11)에 좌측가이드 프레임(41)이 올려지며, 우측프레임(12)에 우측가이드 프레임(42)이 올려지고, 프레임(10)에 올려진 가이드 프레임(40) 위에 무선 충전셀(50)이 자성결합으로 가이드 프레임(40)과 결합된다. 여기서, 좌측프레임(11) 및 우측프레임(12)과 가이드 프레임(40)이 결합되는 방식은 억지끼움 혹은 자성결합 외에도 다양한 결합방법으로 가이드 프레임(40)이 프레임(10)의 상부에 고정될 수 있다. 이 때 도 3을 참조하면, 가이드 프레임(40)의 상면에는 일정 간격으로 전력 공급을 위한 단자(43)가 노출되도록 배열되어 있으며, 각 단자(43)는 배터리(300)로부터 전력을 공급받도록 구성된다. 무선 충전셀(50)의 하면에는 소켓(51)이 배치되어 각 단자(43)와의 접촉에 의해 전기적으로 연결되어 전력을 공급받아, 내부의 TX 충전모듈(52a)로 전력을 공급하게 된다. 도 3에 도시된 가이드 프레임(40)의 단자(43)와 무선 충전셀(50)의 소켓(51)은 모두 자석으로 구성되어 서로 접촉하여 자력에 의해 결합될 수 있다. 또는, 가이드 프레임(40)의 단자(43)와 무선 충전셀(50)의 소켓(51)은 둘 중 하나는 자성체로 다른 하나는 별도의 자석으로 구성되어 서로 접촉하여 자력에 의해 결합할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 무선 충전셀(50)은 적어도 하나 이상의 TX 충전모듈(52a)을 포함하여 구성된다. TX 충전모듈(52a)은 RX 충전모듈과 대응하여 발생하는 유도 자속을 이용하여 전력을 송전하는 방식으로, 전자 유도 방식을 사용하여 드론을 충전시킬 수 있다. 여기서, TX 충전모듈(52a)은 무선 충전셀(50)의 내부에 구비되어 있고 RX 충전모듈은 충전하고자 하는 드론의 내부에 구비되어 있어, 드론이 드론 스테이션(100)에 안착할 시, 전자 유도 방식으로 TX 충전모듈(52a)에서 RX 충전모듈로 전력을 송전할 수 있다. 전자 유도 방식은 회로 구성이 간단하여 소형 및 저비용으로 실현할 수 있고 고효율이라는 장점이 있다. 또한, 드론 충전 방식으로 전자 유도 방식 외에 전계 결합 방식으로도 TX 충전모듈(52a)과 RX 충전모듈을 활용하여 드론을 충전시킬 수 있다. 전계 결합 방식은 TX 충전모듈(52a)과 RX 충전모듈의 각 전극을 서로 마주보게 배치하여, 캐패시터를 형성하고 높은 주파수로 전기를 입력하면 맞은 편 전극에도 전기가 흐르는 현상을 통해 전력을 전송하는 방식이다. 전자 유도 방식과 비슷하게 짧은 전송 거리를 가지지만, 비교적으로 충전모듈(52)이 형성되는 위치의 영향을 받지 않고 충전부의 발열이 적은 점에서 장점이 있다. 무선 충전셀(50)은 상면의 컬러와 하면의 컬러가 서로 상이하게 구성되어 있는데, 이를 이용하여 다수의 무선 충전셀(50)은 가이드 프레임(40) 위에 결합되어 드론 스테이션(100)을 형성할 시, 다양한 식별패턴을 구현하여 드론에 다양한 정보를 제공할 수 있다. 하나의 예시로, 드론이 드론 스테이션(100)에 착륙할 때, 식별패턴을 이용하여 착륙지점의 좌표계 추정 오류를 최소화할 수 있다. 착륙할 때 방해되는 외부적 환경으로 인한 오차를 식별패턴을 활용하여 드론의 착륙 신뢰성을 높일 수 있다. 이 때 도 6a을 참조하면, 'X' 형태로 식별패턴을 형성하여 드론이 착륙할 지점을 좀 더 중앙으로 인식하도록 할 수 있다. 또는 도 6b에 도시된 바와 같이, 좌측프레임(11)의 충전셀(50b)에 문제가 생겨 충전이 제대로 되지 않을 경우, 좌측프레임(11)의 충전셀(50b)을 우측프레임(12)의 충전셀(50a)과 상이한 컬러로 뒤집어 놓고 드론이 이를 식별하여 우측프레임(12)으로 착륙할 수 있도록 유도한다. 또한, 좌측프레임(11)의 충전셀(50b)을 우측프레임(12)의 충전셀(50a)과 상이한 컬러로 뒤집어 놓고 메인보드를 통해 좌측프레임(11)의 충전셀(50b)과 우측프레임(12)의 충전셀(50a)이 정상적이라고 신호를 보낸다면, 이를 2기의 드론이 인식하여 좌측프레임(11)과 우측프레임(12)에 각각 드론이 1기씩 착륙할 수 있도록 유도한다. 또한, 도 3에 도시된 메인보드(200)에 포함되는 LTE 모듈을 통해서 드론 스테이션(100)과 드론 간에 정보를 실시간으로 송수신할 수 있으며, 무선 충전셀(50)의 조합으로 형성된 식별패턴을 인식하여 좌표를 추정하는 과정과 그 결과를 휴대용 단말기와 연동하여 확인할 수 있으며, 그 외에도 메인보드(200)의 LTE 모듈을 이용하여 드론의 영상촬영기능을 활성화시킬 수 있고 촬영된 영상을 수신하여 휴대용 단말기 혹은 다양한 컴퓨팅 기기로 전송이 가능하다. 드론 스테이션(100)을 통해 드론이 충전될 때, 드론은 다수의 무선 충전셀(50), 가이드 프레임(40) 및 프레임(10)을 가압하는 방식으로 착륙하여 충전되기 때문에 내구성이 좋은 재질의 소재로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 무선 충전셀(50)의 TX 충전모듈(52a)을 통해 전력을 송신하는 경우, 송전 과정 중 발생하는 열로 인해서 프레임(10), 가이드 프레임(40) 및 무선 충전셀(50)의 프레임이 열적으로 변형될 수 있기에 해당 구성에는 열에 강한 소재를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 열전도도가 뛰어나서 송전 과정 중 발생하는 열에 의해 쉽게 변형되지 않으며, 내구성이 강하여 드론이 착륙하면서 발생하는 외부의 압력에도 파손이 되지 않는 탄소 소재를 활용하는 것이 바람직하다. 물론, 탄소 소재 외에도 열전도도가 뛰어나면서 내구성이 강한 소재가 있다면 해당 소재를 프레임(10), 가이드 프레임(40) 및 무선 충전셀(50)의 프레임 소재로 활용할 수 있다. 이상과 같이 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양한 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.