KR-20260061694-A - 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론

Abstract

검측, 탐사, 구조 등의 작업을 위하여서는 먼 거리를 단시간에 이동할 필요가 있으며, 임무지에 도착하면, 지상으로 이동하면서 천천히, 작업할 필요도 있고, 주변의 소리를 들어야 하는 경우도 있다. 그러나, 드론으로는 이러한 작업들이 어렵다. 본 출원 발명에서는 이러한 문제를 해결하고자 다음의 과제해결 수단을 제공한다. 드론몸체; 및 상기 드론 몸체에 구비되는 4개의 구동부; 및 상기 4개의 구동부를 독립하여 또는 연동하여 구동하는 구동제어부; 및 상기 구동제어부는 비행제어부와 지상이동제어부를 포함한 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론을 제공한다. 본 출원 발명의 상기와 같은 발명의 구성에 의하여 지상과 하늘을 달리고, 날아가는 기능을 동시에 구비하면서도 그 구조가 매우 간단한 드론을 제공하는 효과가 있는 기술이다.

Inventors

• 원구환
• 정기남
• 현지훈
• 이재황
• 최유정
• 방선호
• 정우법

Assignees

• 한남대학교 산학협력단

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241028

Claims (4)

1. 드론몸체; 및 상기 드론 몸체에 구비되는 4개의 구동부; 및 상기 4개의 구동부를 독립하여 또는 연동하여 구동하는 구동제어부; 및상기 구동제어부는 비행제어부와 지상이동제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론.
2. 제1항에 있어서, 상기 구동부는 안쪽 원주에 구동력을 전달받기위한 톱니가 구비된 원형의 바퀴; 및 상기 원형의 바퀴를 측면에서 지지하는 한 쌍의 원형바퀴 케이스; 및 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스를 일정 간격으로 유지하고, 상기 원형의 바퀴 안쪽에서 회전가능하게 지지하는 원통형 베어링; 및 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스에는 상기 원형의 바퀴 안쪽 원주에 구비된 톱니에 동력을 전달하기 위한 톱니를 구비한 구동모터가 구비되고, 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스의 일측을 상기 드론몸체에 고정하며, 상기 한 쌍의 바퀴 케이스 중앙에는 상기 드론몸통에 평행하게 드론 비행용 프로펠러와 비행용프로펠러 구동모터가 구비되어 지상이동과 비행이 가능한 것을 특징으로 하는 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론.
3. 제2항에 있어서, 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스의 일측을 상기 드론몸체에 고정할 때 지상에서 주행 중에는 상하로 움직일 수 있도록 자석을 사용하여 비행 중에는 상하움직임을 제한하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론.
4. 제3항에 있어서, 상기 비행용프로펠러구동 모터는 주행 중 장애물 회피를 위하여 순간적으로 상승 동작 가능하도록 지상구동제어부 동작 중에도 비행제어부가 켜있으며, 비행중에는 전력소모를 줄이기 위하여 지상구동제어부에는 전원 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론.

Description

임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론{.} 본 출원 발명은 드론과 로버가 결함된 형태의 검측 드론 기수에 관한 것이다. 더욱 자세하게는 무인비행 기능을 구비한 드론과 로버가 결합된 기술에 관한 것이다. 본 발명의 출원 이전의 선행기술로 작은 드론과 agbot 기반의 분산 시스템에 관한 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는 원격 중앙 웹 서버에 무선으로 연결되는 신발 박스 미니 AGBOT의 자동화된 미니 로봇 크기인 다수의 저비용 미니 DRONE을 구비하고, 중앙 웹 서버 시스템과 연결하여 농작물을 관리하는 기술이 개시되어 있다. 또 다른 선행기술로 유틸리티 시스템 요소의 원격 자율적인 검사를 위한 드론과 로버에 관한 기술이 개시되어 있다. 이 기술에서는 무인 항공기, 드론, 로버 등의 무인 감시 장치는 발전, 송전, 배전 요소를 포함하는 배전 시스템과 같은 관심 지역을 조사하여 감시하고자 기술구성이 개시되어 있다. 도 1은 기존의 지상과 공중에서 임무를 수행하는 드론을 도시하고 있다. 도 2는 본 발명의 지상과 공중을 하나의 장치로 검측할 수 있는 드론의 사시도를 도시하고 있다. 도 3은 본 발명의 지상과 공중을 하나의 장치로 검측할 수 있는 드론의 실제 제작도면이다. 도 4는 본 발명의 구동부에 메카넘휠을 결합한 구성을 도시하고 있다. 도 5는 본 발명의 드론의 구동부에 메카넘 휠을 구비한 경우의 이동제어를 그림으로 설명하는 설명도이다. 본 출원 발명의 작용효과를 도면을 활용하여 설명하면 다음과 같다. 본 출원 발명은 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)와 UGV(Unmanned Ground Vehicle) 전환 기능을 구비한 다목적 검측 드론에 관한 것이다. 도 1은 기존의 지상과 공중에서 임무를 수행하는 드론을 도시하고 있다. 도 1에 도시된 기술은 기차 레일의 상태를 검측하는 검측부를 드론의 하부에 결합한 장치이다. 그러나, 기차 레일 위에서 움직이는 구동부를 구비하고 있어 다른 목적이다. 지상에서의 검측 작업이 불가능한 구조로 되어 있다. 지진 및 해일과 같은 재난 상황, 화재 상황, 실종자 수색 상황 등에는 UGV가 매우 효과적이다. 그러나, 상황이 발생된 지점까지 이동하는 이동 수단으로는 UGV가 효과적이지는 않다. 속도면에서나, 장애물 회피면에서 UAV가 뛰어난 성능을 보인다. 따라서, UAV와 UGV를 결합하는 기술이 필요하다는 판단으로 본 출원 발명을 개발하게 되었다. 도 2는 본 발명의 지상과 공중을 하나의 장치로 검측할 수 있는 드론의 사시도를 도시하고 있다. 드론몸체에 지상에서의 이동과 하늘에서의 이동이 가능한 4개의 구동부를 구비한다. 본 출원 발명은 지상에서 이동하는 대표적인 방법인 바퀴 구동방식에서 바퀴의 구조를 변형하여 바퀴에 비행을 위한 프로펠러를 일체형으로 구비한 점에 특징이 있다. 또한, 지상 이동 및 공중비행을 위한 구동제어부를 더 구비한다. 상기 구동제어부는 비행제어부와 지상이동제어부를 포함한다. 상기 4개의 구동부는 각각 또는 일체로 제어가 가능하며, 일체형 이기는 하 상기 4개의 구동부를 상세히 살펴보면, 안쪽 원주에 구동력을 전달받기위한 톱니가 구비된 원형의 바퀴가 구비된다, 일반적인 바퀴는 바퀴 구동축이 중심에 있소 바퀴의 원주 상기 중심이 연결되어 있다. 그러나 본 출원 발명에서는 상기 원형의 바퀴는 상기 원형의 바퀴 측면에 상기 원형의 바퀴를 지지할 수 있는 한 쌍의 원형바퀴 케이스를 구비하고, 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스를 상기 원형의 바퀴의 원주 안쪽에서 지지하는 원통형 베어링이 구비된다. 이렇게 구성함으로써 상기 원형의 바퀴 안쪽에 공간부가 형성되고 이 공간부에 공중을 비행할 수 있는 프로펠러를 구비한 구동모터를 설치할 수 있다. 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스에는 상기 원형의 바퀴 안쪽 원주에 구비된 톱니에 동력을 전달하기 위한 톱니를 구비한 구동모터가 구비되고, 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스의 일측을 상기 드론몸체에 고정하며, 상기 한 쌍의 바퀴 케이스 중앙에는 상기 드론몸통에 평행하게 드론 비행용 프로펠러와 비행용프로펠러 구동모터가 구비되어 지상이동과 비행이 가능한 드론이 완성된다. 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스의 일측을 상기 드론몸체에 고정할 때 지상에서 주행 중에는 상하로 움직일 수 있도록 자석을 사용하여 비행 중에는 상하움직임을 제한하도록 구성하고, 상기 비행용프로펠러구동 모터는 주행 중 장애물 회피를 위하여 순간적으로 상승 동작 가능하도록 지상구동제어부 동작 중에도 비행제어부가 켜있으며, 비행 중에는 전력소모를 줄이기 위하여 지상구동제어부에는 전원 공급을 차단된다. 도 3은 본 발명의 지상과 공중을 하나의 장치로 검측할 수 있는 드론의 실제 제작도면이다. 구동부에 프로펠러가 더 구비된 것을 확인할 수 있다. 이렇게 구성된 드론은 지상에서는 4륜구동 차량 또는 탱크와 같은 이동성능을 나타내고, 공중에서는 드론과 같이 전방향으로 이동할 수 있다. 그래서 지상부 이동과 공중이동방법에 차이가 있다. 도 4는 본 발명의 구동부에 메카넘휠을 결합한 구성을 도시하고 있다. 이는 지상에서 전방향으로 움직일 수 있는 드론의 지상이동부를 구성하는 것으로, 지상과 공중에서 동일한 이동 제어가 가능한 효과가 있는 기술을 제공한다. 도 5는 본 발명의 드론의 구동부에 메카넘 휠을 구비한 경우의 이동제어를 그림으로 설명하는 설명도이다. 동일한 메카넘휠을 왼쪽과 오른쪽에 기울어진 바퀴의 방향이 반대가 되도록 상기 메카넘휠을 설치한다. 상기와 같이 구성한 후 4개의 바퀴를 모두 전진방향으로 움직이면, (A)와 같이 전진한다. 대각선 방향으로 2개의 바퀴를 한 쌍으로 회전방향을 반대로 하면 (B)좌우로 움직인다. 대각선 방향의 2개의 바퀴만 동일한 방향으로 움직이면(C) 대각선 방향으로 이동한다. 한쪽의 전후 바퀴만 움직이면 움직이지 않는 바퀴를 축으로 회전(D)한다. 왼쪽 전후 바퀴와 오른쪽 전후 바퀴의 회전방향이 반대가 되면 몸체를 축으로 회전(E)한다. 전방 또는 후방의 바퀴를 반대로 회전하면 회전바퀴의 반대똑 몸체 중앙을 기준으로 회전(F)한다. 이러한 제어는 드론이 공중에서 비행하는 경우 전방향으로 회전하고, 정지하고 전후 또는 좌우 방향으로 이동하는 것과 동일한 움직임이므로, 사용자는 지상주행과 비행에서 동일한 컨트롤러를 이용하여 동일한 주행이 가능하다. 또한, 비행 중에 고도을 조절하는 조정장치를 이용하여 지상 주행 중에 장해물의 점프와 같은 주행을 할 수 있다. 본 출원 발명의 상기와 같은 작용효과를 나타내기 위한 발명의 구성은 다음과 같다. 드론몸체; 및 상기 드론 몸체에 구비되는 4개의 구동부; 및 상기 4개의 구동부를 독립하여 또는 연동하여 구동하는 구동제어부; 및 상기 구동제어부는 비행제어부와 지상이동제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론을 제공한다. 또한, 상기 구동부는 안쪽 원주에 구동력을 전달받기위한 톱니가 구비된 원형의 바퀴; 및 상기 원형의 바퀴를 측면에서 지지하는 한 쌍의 원형바퀴 케이스; 및 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스를 일정 간격으로 유지하고, 상기 원형의 바퀴 안쪽에서 회전가능하게 지지하는 원통형 베어링; 및 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스에는 상기 원형의 바퀴 안쪽 원주에 구비된 톱니에 동력을 전달하기 위한 톱니를 구비한 구동모터가 구비되고, 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스의 일측을 상기 드론몸체에 고정하며, 상기 한 쌍의 바퀴 케이스 중앙에는 상기 드론몸통에 평행하게 드론 비행용 프로펠러와 비행용프로펠러 구동모터가 구비되어 지상이동과 비행이 가능한 것을 특징으로 하는 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론을 제공한다. 또한, 상기 한 쌍의 원형바퀴 케이스의 일측을 상기 드론몸체에 고정할 때 지상에서 주행 중에는 상하로 움직일 수 있도록 자석을 사용하여 비행 중에는 상하움직임을 제한하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론을 제공한다. 또한, 상기 비행용프로펠러구동 모터는 주행 중 장애물 회피를 위하여 순간적으로 상승 동작 가능하도록 지상구동제어부 동작 중에도 비행제어부가 켜있으며, 비행중에는 전력소모를 줄이기 위하여 지상구동제어부에는 전원 공급을 차단하는 것을 특징으로 하는 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론을 제공한다. 또한, 상기 원형의 구동부는 전방향 이동이 가능하도록 옴니휠이 더 구비될 수 있는 것을 특징으로 하는 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론을 제공한다. 또한, 상기 드론몸통에는 상기 구동제어부에 전원을 공급하는 배터리, 상기 배터리를 충전하는 배터리충전제어부, 위치를 확인하기 위한 GPS 수신부, 원격통신부 및 상기 원격통신부로 현위치의 상황을 전송하기 위한 카메라를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론을 제공한다. 또한, 상기 드론몸통 하부에는 소형가스통 및 초소형고무튜브가 구비되어 수상에서 이착륙이 가능한 것을 특징으로 하는 임무장비를 탑재하고 목표 지역을 비행하는 전천후 다목적 검측 드론을 제공한다.