KR101772570B1

KR101772570B1 - 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템

Info

Publication number: KR101772570B1
Application number: KR1020170019470A
Authority: KR
Inventors: 이명근
Original assignee: 이명근
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2017-09-12

Abstract

본 발명은 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템에 관한 것으로, 6개의 로터가 적용되어 비행하는 헥사콥터 드론에서 모터의 이상상태 발생에 따른 임의의 프로펠러의 작동 불능 시 마주보는 위치의 프로펠러를 정지시킴과 동시에 나머지 4개의 프로펠러의 회전방향 및 피치를 선택적으로 가변시켜 드론의 추락을 방지할 수 있도록 한 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
이를 위해, 본 발명에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템은, 드론 몸체로부터 6개의 로터가 방사형태로 형성되어 구성된 헥사콥터 드론의 추락을 방지하기 위한 시스템에 있어서; 배터리를 매개로 드론의 동작을 위한 소정 전원을 공급하는 전원부와; 원격조정장치와 소정 주파수를 통해 드론의 운용을 위한 무선통신을 수행하는 통신부와; 상기 6개의 로터에 각각 구비된 프로펠러의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 구동모터와; 상기 6개의 로터에 각각 구비된 프로펠러의 피치 가변을 위한 동력을 제공하는 서보모터와; 상기 6개의 로터에 각각 구비된 구동모터의 이상발생 여부를 검출하는 센싱부와; 임의의 구동모터의 이상상황 발생 시, 해당 구동모터와 함께 정지가 필요한 구동모터를 선택함과 아울러, 그 이외의 구동모터들에 대한 회전방향 및 각 프로펠러의 피치 가변 여부를 산출하는 연산부 및; 상기 센싱부로부터 임의의 구동모터의 이상발생에 따른 검출신호가 입력되면, 상기 연산부로부터 산출된 데이터를 기초로 각각의 로터에 구비된 구동모터를 선택적으로 정지시키거나 정방향 또는 역방향으로 회전되도록 제어를 행함과 아울러, 피치 가변이 필요한 프로펠러의 동작을 위해 해당 서보모터가 동작되도록 제어를 행하는 제어부;를 포함하여 구성된다.

Description

가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템{FALLING PREVENTION SYSTEM FOR DRONE USING CONTROLLABLE PITCH PROPELLER}

본 발명은 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템에 관한 것으로, 6개의 로터가 적용된 헥사콥터 드론에서 임의의 프로펠러의 작동 불능 시 마주보는 위치의 프로펠러를 정지시킴과 동시에 나머지 4개의 프로펠러의 회전방향 및 피치를 선택적으로 가변시켜 드론의 추락을 방지할 수 있도록 한 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 드론(drone)은 무선전파의 유도에 의해서 비행하는 무인 비행체를 일컫는 것으로, 초기에는 표적드론(target drone), 정찰드론(reconnaissance drone, RQ) 또는 감시드론(surveillance drone), 다목적 드론(multi-roles drone, MQ) 등과 같이 군사적 목적으로 개발되어 해당 용도에 맞춰 운용되었으나, 최근에는 군사적 목적 이외에 원격탐지장치, 위성제어장치 등을 비롯하여 인터넷 쇼핑몰의 무인(無人) 택배 서비스 등으로 그 사용이 확대되고 있는 실정이다.

또, 상기 드론은 로터의 개수에 따라, 4개로 이루어진 쿼드콥터, 6개로 이루어진 헥사콥터, 8개로 이루어진 옥터콥터 등으로 구분된다.

한편, 상기 드론의 운용이 증대됨에 따라, 드론의 비행 중 사용자의 조정 미숙이나, 배터리의 방전, 부품의 고장 등과 같은 다양한 원인에 의해 드론의 추락 발생 가능성도 증대되게 되는데, 특히 다수 개의 프로펠러가 구비되는 드론의 특성에 따라, 각각의 프로펠러에 회전력을 인가하는 모터 중 어느 한 개의 모터가 고장나는 경우, 이는 해당 드론의 추락을 발생시키는 원인으로 작용하게 되며, 높은 위치에서 비행하는 드론의 특성상 드론의 추락 시에는 장치의 파손 뿐만 아니라, 인명 및 재산상에도 많은 피해를 끼칠 우려가 있게 된다.

그러나, 종래에 드론의 추락을 방지하는 방법에 있어서는 대부분 추락 시 드론의 파손이 방지되도록 완충작용을 행하거나, 드론의 추락 시 해당 드론을 용이하게 회수할 수 있도록 하는데 초점이 맞춰져 있음에 따라, 드론에 구비된 다수 개의 프로펠러를 각각 구동시키는 임의의 모터 고장 시에도 비행상태를 유지하면서 해당 임무를 완수하거나 해당 목적지로의 이동이 완료될 수 있도록 하는 것이 불가능한 문제점이 발생하게 되었다.

국내 등록특허 제10-1496892호 국내 등록특허 제10-1630207호

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로, 그 목적은 6개의 로터가 적용되어 비행하는 헥사콥터 드론에서 모터의 이상상태 발생에 따른 임의의 프로펠러의 작동 불능 시 마주보는 위치의 프로펠러를 정지시킴과 동시에 나머지 4개의 프로펠러의 회전방향 및 피치를 선택적으로 가변시켜 드론의 추락을 방지할 수 있도록 한 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템을 제공하고자 하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템은, 드론 몸체로부터 6개의 로터가 방사형태로 형성되어 구성된 헥사콥터 드론의 추락을 방지하기 위한 시스템에 있어서; 배터리를 매개로 드론의 동작을 위한 소정 전원을 공급하는 전원부와; 원격조정장치와 소정 주파수를 통해 드론의 운용을 위한 무선통신을 수행하는 통신부와; 상기 6개의 로터에 각각 구비된 프로펠러의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 구동모터와; 상기 6개의 로터에 각각 구비된 프로펠러의 피치 가변을 위한 동력을 제공하는 서보모터와; 상기 6개의 로터에 각각 구비된 구동모터의 이상발생 여부를 검출하는 센싱부와; 임의의 구동모터의 이상상황 발생 시, 해당 구동모터와 함께 정지가 필요한 구동모터를 선택함과 아울러, 그 이외의 구동모터들에 대한 회전방향 및 각 프로펠러의 피치 가변 여부를 산출하는 연산부 및; 상기 센싱부로부터 임의의 구동모터의 이상발생에 따른 검출신호가 입력되면, 상기 연산부로부터 산출된 데이터를 기초로 각각의 로터에 구비된 구동모터를 선택적으로 정지시키거나 정방향 또는 역방향으로 회전되도록 제어를 행함과 아울러, 피치 가변이 필요한 프로펠러의 동작을 위해 해당 서보모터가 동작되도록 제어를 행하는 제어부를 포함하여 구성된 것;을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 센싱부는 각 구동모터의 회전수나 드론 몸체의 기울기를 측정하여 이상여부를 검출하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 연산부는 임의의 구동모터의 이상상태 발생 시, 해당 구동모터와 함께 마주보는 위치의 구동모터 회전이 정지되고, 그 이외의 구동모터들은 마주보는 위치의 구동모터 상호 간에 그 회전방향이 일치되도록 조정되며, 상기 구동모터의 회전방향이 변경되는 경우, 해당 구동모터와 연계된 프로펠러의 피치가 가변되도록 그 값이 산출되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 연산부는, 각각의 구동모터의 이상상태 발생에 따른 나머지 구동모터의 정지 또는 역방향/정방향 회전방향 및, 구동모터의 회전방향에 따른 프로펠러의 피치 가변여부에 대한 데이터가 저장되어 구성된 메모리부로 대체 가능하도록 이루어짐이 바람직하다.

바람직하게, 상기 각각의 로터는, 그 내부에 소정 공간부를 갖는 하우징의 하부에 상기 구동모터의 회전축이 장착되고, 상기 하우징 내부에는 서보모터와, 상기 서보모터의 회전축에 장착되는 구동기어와, 상기 구동기어의 양측에 베벨기어 형태로 맞물리는 한 쌍의 종동기어가 내장되며, 상기 한 쌍의 종동기어의 중앙에는 각 프로펠러 일단의 가변축이 상기 하우징을 관통하여 장착되어 구성된 것을 특징으로 한다.

더 바람직하게, 상기 하우징의 외면 양측에는 상기 프로펠러의 피치가 외력에 의해 회전범위를 벗어나는 것을 방지하기 위한 스톱퍼가 돌출 형성되어 구성된 것을 특징으로 한다.

상기에서 설명한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 헥사콥터 드론에서 임의의 구동모터 이상발생 시, 고장이 발생된 구동모터를 제외한 나머지 구동모터의 회전방향 및 프로펠러의 피치를 재조정 함에 따라, 드론의 비행과정에서 구동모터의 이상발생에 의한 추락을 방지할 수 있는 효과가 있게 된다.

이를 통해, 드론의 추락에 따른 각종 사고 및 장치의 파손을 미연에 방지할 수 있는 효과가 있게 되며, 이를 바탕으로 물류, 통신망 구축, 응급환자 수송, 의약품 및 구호물품 전달, 기상관측, 멸종위기 동물의 보호 및 구호 등을 비롯하여 매우 다양한 분야에 드론을 매우 안전하게 적용시켜 그 활용범위를 확대시킬 수 있는 효과가 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 외관을 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템의 구성을 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템의 구성을 나타내는 블록도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 로터 구성을 개략적으로 나타내는 사시도,
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 로터 구성을 개략적으로 나타내는 평단면도 및 정단면도,
도 6a는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 정상비행 시 구동모터의 동작상태를 나타내는 도면,
도 6b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론의 임의의 구동모터 이상발생 시 구동모터의 동작상태를 나타내는 도면,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 헥사콥터 드론에서 구동모터의 정회전 또는 역회전에 따른 프로펠러의 형태를 나타내는 사시도이다.

이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템은, 헥사콥터 드론에서 임의의 구동모터 이상발생 시, 마주보는 위치의 구동모터의 동작을 정지시키고, 나머지 4개의 구동모터의 회전방향 및 프로펠러의 피치 가변을 통해 드론의 추락이 방지되도록 구현된다.

주지된 바와 같이, 헥사콥터 드론은 배터리 및 메인보드가 내장되는 중앙의 드론몸체(10)를 중심으로 연결부재(12)를 매개로 6개의 로터(20)가 방사형태를 이루도록 배열 형성되어 그 전체적인 평면의 형상이 대략 정육각형 형태를 이루도록 구성된다.

여기에서, 본 발명에서의 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템은, 전원부(42)와, 통신부(44)와, 각각 6개씩의 구동모터(22) 및 서버모터(24)와, 센싱부(46)와, 연산부(48) 및, 제어부(50) 등을 포함하여 구성된다.

상기 전원부(42)는 상기 드론몸체(10)에 내장되는 충전 배터리로서, 해당 드론의 동작을 위한 소정 전원을 장치의 각 부에 공급하도록 구성되며, 상기 통신부(44)는 원격지에 구비되는 무선조정장치(도시안됨)와 소정 주파수를 매개로 상호 간에 무선통신을 수행하면서 해당 드론의 비행을 위한 각종 데이터를 송.수신 하는 기능을 수행하도록 구성된다.

그리고, 상기 헥사콥터 드론에서 상기 드론몸체(10)로부터 방사형태로 연장되는 6개의 연결부재(12)의 단부에 각각 구비되는 로터(20)는 각 프로펠러(34)의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 구동모터(22)와, 각 프로펠러(34)의 피치 가변을 위한 동력을 제공하는 서보모터(24) 및, 각 프로펠러(34)의 피치 가변을 위해 상기 서보모터(24)와 각 프로펠러(34)를 연결시키는 기어부 등을 포함하여 구성된다.

즉, 도 4와 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 6개의 연결부재(12)의 단부에 각각 구비되는 구동모터(22)의 회전축(22a)에는 대략 원통형상으로 이루어져 그 내부에 소정 공간부를 갖는 하우징(30)의 하부가 장착되는 한편, 상기 하우징(30)의 내부에는 상기 프로펠러(34)의 가변을 위한 동력을 제공하는 서보모터(24)가 내장되고, 상기 하우징(30)의 천정과 인접한 지점에는 상기 서보모터(24)의 회전축(24a)에 장착된 상태로 구동기어(26)가 설치되며, 상기 구동기어(26)의 양측에는 베벨기어 형태로 한 쌍의 종동기어(28)가 각각 맞물려 구성된다.

상기 하우징(30)은 드론의 비행 시 공기저항이 최소화될 수 있도록 구성됨이 바람직한 것으로, 대략 직육면체 형상의 몸체 각 모서리 부분을 유선형태 형성하여 구성하거나, 또는 타원통 형상 등과 같이 다양한 형태로 변경하여 설계할 수 있다.

또, 상기 한 쌍의 종동기어(28)의 중앙에는 각각 한 쌍으로 제공되는 프로펠러(34) 일단의 가변축(44a)이 상기 하우징(30)의 측벽을 관통한 상태로 장착되어 구성되어, 상기 서보모터(24)의 구동에 따른 회전력이 상기 구동기어(26) 및 한 쌍의 종동기어(28)를 거쳐 상기 한 쌍의 프로펠러(34) 측으로 각각 전달되도록 구성된다.

이때, 상기 하우징(30)의 외주면 양측의 일정 지점에는 각각 한 쌍씩의 스톱퍼(32)가 돌출 형성되어 구성되며, 이를 통해 상기 한 쌍의 프로펠러(34)의 피치 가변 시 외력에 의해 프로펠러의 회전범위가 한계 위치를 벗어나거나, 해당 드론의 비행 시 양력에 의해 발생되는 외력으로 인한 서보모터의 고장 및 피로도를 저감시킬 수가 있게 된다.

한편, 본 발명의 일실시예에서 상기 드론의 추락 방지를 위해 드론몸체(10)에 구비되는 메인보드에는 특정 기능을 수행하는 센싱부(46)가 연계됨과 아울러, 연산부(48) 및 제어부(50)가 포함되어 구성되는데, 이는 각각의 보드를 통해 분리 구성되거나 한 개의 메인보드에 통합 구성될 수도 있다.

상기 센싱부(46)는 상기 6개의 로터(20)에 각각 구비되는 구동모터(22)의 이상발생 여부를 검출하기 위한 것으로, 각 구동모터(20)의 회전수 검출을 위한 타코메터 센서나 장치의 기울기 값을 검출하는 자이로 센서 등이 적용될 수 있다.

상기 연산부(48)는 임의의 구동모터(22)의 이상상황 발생 시, 해당 구동모터와 함께 정지가 필요한 구동모터를 선택하여 그 정보를 상기 제어부(50) 측에 제공하게 되며, 또한 고장 및 정지가 이루어지는 구동모터(22)를 제외한 나머지 4개의 구동모터들에 대한 회전방향 및 각 프로펠러(34)의 피치 가변 여부를 산출하여 그 정보를 상기 제어부(50) 측으로 제공하도록 구성된다.

즉, 상기 연산부(48)는 상기 센싱부(46)를 통해 임의의 구동모터(22)에 대한 이상상태 발생이 감지되면, 이상상태가 발생된 구동모터와 함께 마주보는 위치의 구동모터 회전이 정지되도록 하고, 그 이외의 구동모터들은 상호 마주보는 위치의 구동모터 상호 간에 그 회전방향이 일치되도록 조정됨과 아울러, 상기 구동모터(22)의 회전방향이 변경되는 경우, 해당 구동모터(22)와 연계된 프로펠러(34)의 피치가 가변될 수 있도록 그 값을 산출하게 된다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연산부(48)는 추락방지를 위한 각종 제어 데이터가 기설정되어 저장된 메모리부(49)로 대체되어 구성될 수 있는데, 이에 상기 메모리부(49)에는 각 구동모터(22)의 이상상태 발생에 따른 나머지 5개 구동모터의 정지 또는 역방향/정방향 회전방향 및, 각 구동모터(22)의 회전방향 변경에 따른 프로펠러(34)의 피치 가변여부에 대한 데이터가 저장되어 구성되게 된다.

상기 제어부(50)는 해당 드론의 비행을 위한 일련의 제어를 행하는 메인 프로세서로서, 본 발명에서는 드론의 추락방지를 위해 상기 센싱부(46)의 검출값을 기초로 상기 구동모터(22) 및 서보모터(24)의 동작을 제어하는 기능을 수행하도록 구성된다.

즉, 상기 제어부(50)는 상기 센싱부(46)로부터 임의의 구동모터(22)의 이상발생에 따른 검출신호가 입력되면, 상기 연산부(48)에서 산출된 정보 또는 상기 메모리부(49)에 저장된 정보를 기초로 상기 6개의 로터(20)에 구비되는 각 구동모터(22)가 선택적으로 정지되거나 정방향 또는 역방향으로 회전되도록 제어를 행하는 한편, 상기 구동모터(22)의 회전방향 변경에 따라 피치 가변이 필요한 프로펠러(34)의 동작을 위해 해당 서보모터(24)가 동작되도록 소정 제어신호를 인가하도록 구성된다.

이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 작용에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템이 적용된 드론은 원격 무선조정장치(도시안됨)의 조작에 따른 제어부(50)의 제어에 의해 다수 개의 로터(20)에 구비된 각 구동모터(22)가 동작되면서 일정 높이로 상승하여 소정 목적지를 향해 비행이 이루어지게 된다.

이때, 상기 센싱부(46)를 통해 6개의 구동모터(22) 중, 임의의 한 개의 구동모터에 이상상태 발생에 대한 검출신호가 제어부(50) 측으로 수신되면, 상기 제어부(50)는 상기 연산부(48)의 산출값 또는 상기 메모리부(49)의 저장 데이터를 기초로 상기 다수 개의 구동모터(22) 및 서보모터(24)를 선택적으로 동작시켜 해당 드론의 추락이 방지되도록 제어를 행하게 된다.

일실시예로, 도 6a 및 도 6b를 참조하여 설명하면, 추락방지 시스템이 적용된 상기 헥사콥터 드론의 제 1 내지 제 6구동모터(22)는 정상 비행상태에서 상기 제 1구동모터(22a)와 제3구동모터(22c) 및 제 5구동모터(22e)는 정방향으로 회전되고, 상기 제 2구동모터(22b)와 제 4구동모터(22d) 및 제 6구동모터(22f)는 역방향으로 회전되면서 비행을 위한 양력을 제공하게 된다.

이때, 상기 드론에 구비된 6개의 구동모터 중, 제 1구동모터(22a)에 이상상태가 발생되어 상기 센싱부(46)로부터의 검출신호가 상기 제어부(50) 측으로 입력되면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(50)는 상기 제 1구동모터(22a)와 마주보는 위치의 제 4구동모터(22d)의 구동이 정지되도록 제어를 행하게 된다.

또한, 이와 동시에 4개의 로터(20)만으로 비행조건이 성립하여 양력이 발생될 수 있도록 나머지 4개의 구동모터(22b,22c,22e,22f)의 회전방향 및 해당 프로펠러(34)의 피치가 재조정되도록 제어를 행하게 되는데, 즉 상기 제 2구동모터(22b)는 마주보는 제 5구동모터(22e)와 회전방향이 동일해지도록 정방향으로 회전방향이 변경되고, 상기 제 3구동모터(22c)는 마주보는 제 6구동모터(22f)와 회전방향이 동일해지도록 반시계방향으로 회전방향이 변경되도록 제어가 이루어지게 된다.

그리고, 그 회전방향이 변경된 상기 제 2구동모터(22b) 및 제 3구동모터(22c)가 설치된 로터(20)의 프로펠러(34)는 한 쌍으로 이루어진 각 프로펠러의 피치각도가 가변되어 상호 반대가 될 수 있도록 해당 서보모터(24)에 대한 제어가 이루어지게 된다.

예컨대, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 상기 구동모터(22)의 정방향 또는 역방향 회전 여부에 따라, 한 쌍으로 이루어진 프로펠러(34)에서 일측 프로펠러의 피치각이 수평면을 기준으로 30°이고, 타측 프로펠러의 피치각이 -30°인 경우, 상기 서보모터(24)의 동작에 따라 그 회전축(24a)에 장착된 상기 구동기어(26)가 일정 각도만큼 회전되면서 상기 구동기어(26)의 양측에 맞물린 한 쌍의 종동기어(28)를 각각 일방향 및 역방향으로 회전시키게 되며, 이에 상기 각각의 종동기어(28)와 연계된 각 프로펠러(34)의 가변축(34a)이 일정 각도만큼 연동하여 회전되면서, 일측 프로펠러의 피치각은 수평면을 기준으로 -30°로 가변되고, 타측 프로펠러의 피치각은 30°로 가변되게 된다.

이때, 상기 프로펠러(34)의 피치 각도는 적용되는 프로펠러의 크기 및 모터의 출력 등에 따라 다양하게 설계 변경되어 적용될 수가 있음은 물론이다.

이에 따라, 상기 헥사콥터 드론은 상기 4개의 로터(20)만으로 비행조건이 성립되면서, 임의적인 추락이 방지된 상태로 연속적인 비행이 이루어질 수 있게 되는 것이다.

한편, 본 발명에서 기재된 내용과 다른 변형된 실시예들이 돌출 된다고 하더라도 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명에 첨부된 청구범위 내에 속하게 됨은 물론이다.

예컨대, 본 발명의 실시예에서는 추락방지 시스템을 헥사콥터에 적용하여 한 개의 구동모터 이상발생 시에 한정하여 설명하였지만, 상술한 바와 같은 제어 시스템은 8개의 로터로 구성된 옥토콥터에서도 동일하게 적용할 수가 있음은 물론, 두 개 이상의 구동모터에 이상이 발생한 경우에도 적절하게 적용시킬 수가 있는 것이다.

10: 드론몸체, 12: 연결부재,
20: 로터, 22: 구동모터,
24: 서보모터, 26: 구동기어,
28: 종동기어, 30: 하우징,
32: 스톱퍼, 34: 프로펠러,
42: 전원부, 44: 통신부,
46: 센싱부, 48: 연산부,
49: 메모리부, 50: 제어부.

Claims

배터리 및 메인보드가 내장되는 중앙의 드론몸체를 중심으로 연결부재를 매개로 6개의 로터가 방사형태를 이루도록 배열 형성되어 그 전체적인 평면의 형상이 정육각형 형태를 이루도록 구성된 헥사콥터 드론의 추락을 방지하기 위한 시스템에 있어서;
배터리를 매개로 드론의 동작을 위한 소정 전원을 공급하는 전원부와;
원격조정장치와 소정 주파수를 통해 드론의 운용을 위한 무선통신을 수행하는 통신부와;
상기 6개의 로터에 각각 구비된 프로펠러의 회전을 위한 구동력을 발생시키는 구동모터와;
상기 6개의 로터에 각각 구비된 프로펠러의 피치 가변을 위한 동력을 제공하는 서보모터와;
상기 6개의 로터에 각각 구비된 구동모터의 이상발생 여부를 검출하는 센싱부와;
임의의 구동모터의 이상상황 발생 시, 해당 구동모터와 함께 정지가 필요한 구동모터를 선택함과 아울러, 그 이외의 구동모터들에 대한 회전방향 및 각 프로펠러의 피치 가변 여부를 산출하는 연산부 및;
상기 센싱부로부터 임의의 구동모터의 이상발생에 따른 검출신호가 입력되면, 상기 연산부로부터 산출된 데이터를 기초로 각각의 로터에 구비된 구동모터를 선택적으로 정지시키거나 정방향 또는 역방향으로 회전되도록 제어를 행함과 아울러, 피치 가변이 필요한 프로펠러의 동작을 위해 해당 서보모터가 동작되도록 제어를 행하는 제어부를 포함하여 구성되되;
상기 센싱부는 상기 6개의 로터에 각각 구비되는 구동모터의 회전수나 드론 몸체의 기울기를 측정하여 이상여부를 검출하도록 타코메터 센서 또는 자이로 센서로 이루어지며;
상기 연산부는 6개의 구동모터 중 임의의 구동모터의 이상상태 발생 시, 해당 구동모터와 함께 마주보는 위치의 구동모터 회전이 정지되어 2개의 구동모터가 정지됨과 아울러, 그 이외의 4개의 구동모터는 마주보는 위치의 구동모터 상호 간에 그 회전방향이 일치되도록 조정되되, 특정 구동모터의 회전방향이 변경되는 경우, 해당 구동모터와 연계된 프로펠러의 피치가 가변되게 그 값이 산출되도록 이루어지고;
상기 각각의 로터는, 그 내부에 소정 공간부를 갖는 원통형상으로 이루어진 하우징의 하부에 상기 구동모터의 회전축이 장착되며, 상기 하우징 내부에는 상기 프로펠러의 가변을 위한 동력을 제공하는 서보모터와, 상기 하우징의 천정과 인접한 지점에 위치된 상태로 상기 서보모터의 회전축에 장착되는 구동기어와, 상기 구동기어의 양측에 베벨기어 형태로 맞물리는 한 쌍의 종동기어가 내장되고, 상기 한 쌍의 종동기어의 중앙에는 각 프로펠러 일단의 가변축이 상기 하우징의 측벽을 관통하여 장착되어, 상기 서보모터의 구동에 따른 회전력이 상기 구동기어 및 한 쌍의 종동기어를 거쳐 상기 한 쌍의 프로펠러 측으로 각각 전달되도록 구성되며;
상기 하우징의 외면 양측에는 상기 한 쌍의 프로펠러의 피치 가변 시 외력에 의해 프로펠러의 회전범위가 한계 위치를 벗어나거나, 해당 드론의 비행 시 양력에 의해 발생되는 외력에 의한 서보모터의 고장 및 피로도를 저감시키기 위한 스톱퍼가 한 쌍씩 돌출 형성되어 구성된 것;을 특징으로 하는 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템.
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제 1항에 있어서,
상기 연산부는,
각각의 구동모터의 이상상태 발생에 따른 나머지 구동모터의 정지 또는 역방향/정방향 회전방향 및, 구동모터의 회전방향에 따른 프로펠러의 피치 가변여부에 대한 데이터가 저장되어 구성된 메모리부로 대체 가능하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 가변피치 프로펠러를 이용한 드론의 추락방지 시스템.
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