KR102021041B1 - 드론용 비행장애물 3d 감지장치 - Google Patents

드론용 비행장애물 3d 감지장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 특징에 따르면, 드론(10)에 장착되어 비행시 회피해야 하는 비행장애물(A)을 감지하는 드론용 비행장애물 3D 감지장치에 있어서, 상기 드론(10)에 고정장착되고 전방으로 개구된 감시공(111)이 마련된 함체부(110); 상기 함체부(110)의 내부에 복수 개가 일방향으로 연이어 배치되며 상기 감시공(111)을 통해 전방으로 레이저펄스를 발사하고 비행장애물(A)에 반사된 반사펄스를 수신하여 감지신호를 출력하는 라이더모듈(120); 및 각 라이더모듈(120)로부터 수신되는 감지신호를 취합하고 분석하여 주변의 비행장애물(A)의 위치를 판단하는 제어모듈(130);을 포함하는 드론용 비행장애물 3D 감지장치가 제공된다.

Description

드론용 비행장애물 3D 감지장치{FLIGHT OBSTACLE 3D SENSING APPARATUS FOR DRONE}
본 발명은 드론에 장착되어 비행시 회피해야 하는 조류나 공중구조물 등의 비행장애물을 감지하는 드론용 비행장애물 3D 감지장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3D 스캔범위를 대폭 확장하여 감지성능을 향상시킨 드론용 비행장애물 3D 감지장치에 관한 것이다.
일반적으로 고사양 드론에는 라이더(LiDAR, Light Detection And Ranging)가 장착되어 비행경로 상에 존재하는 조류나 공중구조물 등의 비행장애물을 미리 감지할 수 있으며 이에 따라 비행장애물과의 충돌없이 안전하게 비행할 수 있었다. 이러한 라이더를 이용하여 레이저를 발사하여 산란되거나 반사되는 레이저가 돌아오는 시간과 강도, 주파수의 변화, 편광 상태의 변화 등으로부터 측정 대상물(비행장애물)의 거리와 농도, 속도 및 형상 등 물리적 성질을 측정할 수 있다.
그러나 종래의 드론에는 단일의 라이더가 전방 비행방향을 지향하여 고정장착되기 때문에 전방에 위치한 비행장애물은 원거리에서도 감지가 가능하나 측방에 위치한 비행장애물에 대한 감지는 제한되어 급선회하는 경우 감지되지 않은 비행장애물과의 충돌로 드론이 파손되는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에는 레이저 발신부, 레이저 수신부 및 몸체를 회전할 수 있는 회전모터부 등으로 구성된 스캔형 라이다 구조가 개시된 바 있다. 그러나 이러한 종래 구조는 몸체를 회전시켜야 하는 구동모터를 포함한 구동메카니즘이 장착되기 때문에 구조가 복잡해지고 비용이 크게 상승하며 회전하면서 전체 감지범위에 대한 비행장애물을 감지하는 회전감지 방식으로 인해 전체적인 감지속도가 크게 저하되는 문제점이 있었다.
또한, 장착된 단일의 라이더가 통상 180도 이상의 수평감지영역을 커버해야 하기 때문에 구동모터가 고출력으로 고속 회전해야 하며 이로 인해 소비전력이 상승하며 구동모터의 전자기파 유출로 인해 RF 무선신호를 왜곡하거나 변형시켜 통신성능을 저하되는 문제점이 있었다.
공개특허공보 제10-2015-0116239호(2015.10.15), 라이다(LiDAR) 센서가 부착된 차량충돌회피용 스마트 블랙박스.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 복수의 라이더모듈을 일방향으로 연이어 배치하여 수평방향으로의 감지영역을 대폭 확장시키면서도 감지속도를 유지할 수 있으며 각 라이더모듈의 상하틸트각을 일정주기로 가변하여 수직방향으로의 감지영역을 대폭 확장할 수 있는 드론용 비행장애물 3D 감지장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 특징에 따르면, 드론(10)에 장착되어 비행시 회피해야 하는 비행장애물(A)을 감지하는 드론용 비행장애물 3D 감지장치에 있어서, 상기 드론(10)에 고정장착되고 전방으로 개구된 감시공(111)이 마련된 함체부(110); 상기 함체부(110)의 내부에 복수 개가 일방향으로 연이어 배치되며 상기 감시공(111)을 통해 전방으로 레이저펄스를 발사하고 비행장애물(A)에 반사된 반사펄스를 수신하여 감지신호를 출력하는 라이더모듈(120); 및 각 라이더모듈(120)로부터 수신되는 감지신호를 취합하고 분석하여 주변의 비행장애물(A)의 위치를 판단하는 제어모듈(130);을 포함하는 드론용 비행장애물 3D 감지장치가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 함체부(110) 내에서 각 라이더모듈(120)의 하부 위치에 배치되며, 상기 제어모듈(130)의 제어신호에 따라 각 라이더모듈(120)의 상하틸트각이 상승과 하강을 일정주기로 반복하면서 가변하도록 구동하는 틸트구동부(140);를 더 포함하며, 상기 틸트구동부(140)는, 상기 함체부(110) 내에 수평배치되며 상부에는 각 라이더모듈(120)이 안착되는 회동판(141)과, 상기 회동판(141)의 후방측에 힌지결합되어 회동판(141)의 전방측이 상하로 회동가능하게 지지하는 회동지지부(142)와, 상기 함체부(110)에 고정된 롤러브라켓(149)에 수평축 결합되며 둘레가 타원형상으로 이루어진 타원롤러(143) 및, 상기 제어모듈(130)의 제어신호에 따라 상기 타원롤러(143)가 회전하는데 필요한 구동력을 제공하는 초소형 구동모터(148)를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론용 비행장애물 3D 감지장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 회동지지부(142)는, 상기 함체부(110)에 고정되는 함체브라켓(144)과, 상기 회동판(141)의 후방측에 배치되는 판브라켓(145) 및, 상기 함체브라켓(144)과 판브라켓(145)에 수평축 결합되어 상기 판브라켓(145)이 함체브라켓(144)에 지지되어 회전하도록 하는 회동축(146)을 포함하며, 상기 틸트구동부(140)는, 일측은 상기 함체부(110) 또는 함체브라켓(144)에 지지되고 타측은 상기 회동판(141) 또는 판브라켓(145)에 지지되어 상기 회동판(141)의 전방측이 하향하도록 가압하는 탄성부재(147)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론용 비행장애물 3D 감지장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 함체부(110)의 일측면에서 상기 회동판(141)의 상하 회동경로 상에 복수 개가 이격배치되며 상기 제어모듈(130)의 제어신호에 따라 감지광을 측방으로 발산하는 발광부(151) 및, 상기 회동판(141)을 사이에 두고 상기 함체부(110)의 일측면과 대향하는 타측면에서 각 발광부(151)와 대응되는 위치에 복수 개가 이격배치되며, 상기 발광부(151)에서 발산한 감지광을 인식한 감지신호를 출력하는 수광부(152)를 포함하는 틸트감지부(150);를 더 포함하며, 상기 제어모듈(130)은 각 수광부(152)의 감지신호를 분석하여 라이더모듈(120)의 틸트각을 판단하는 것을 특징으로 하는 드론용 비행장애물 3D 감지장치가 제공된다.
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,
첫째, 드론(10)에 고정장착되는 함체부(110)에는 전방으로 개구된 감시공(111)이 마련되고, 상기 함체부(110)의 내부에 복수 개가 일방향으로 연이어 배치되는 라이더모듈(120)은 상기 감시공(111)을 통해 전방으로 레이저펄스를 발사하고 비행장애물(A)에 반사된 반사펄스를 수신하여 감지신호를 출력하며, 제어모듈(130)은 각 라이더모듈(120)로부터 수신되는 감지신호를 취합하고 분석하여 주변의 비행장애물(A)의 위치를 판단함으로써, 수평방향으로의 감지영역을 대폭 확장시킬 수 있으며 감지속도를 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
둘째, 상기 함체부(110) 내에서 각 라이더모듈(120)의 하부 위치에 배치되는 틸트구동부(140)는 상기 제어모듈(130)의 제어신호에 따라 각 라이더모듈(120)의 상하틸트각이 상승과 하강을 일정주기로 반복하며 가변하도록 구동시킴으로써 수직방향으로의 감지영역을 대폭 확장할 수 있다.
셋째, 상기 틸트구동부(140)는 함체부(110) 내에 수평배치되며 상부에는 각 라이더모듈(120)이 안착되는 회동판(141)과, 상기 회동판(141)의 후방측에 힌지결합되어 회동판(141)의 전방측이 상하로 회동가능하게 지지하는 회동지지부(142)와, 상기 함체부(110)에 고정된 롤러브라켓(149)에 수평축 결합되며 둘레가 타원형상으로 이루어진 타원롤러(143) 및, 상기 제어모듈(130)의 제어신호에 따라 상기 타원롤러(143)가 회전하는데 필요한 구동력을 제공하는 초소형 구동모터(148)를 포함하는 것과 같이, 각 라이더모듈(120)의 틸트각을 가변시키기 위한 구동력 제공구조가 간소하게 이루어질 수 있어 제조비용을 절감하고 틸트구동부(140)의 장착으로 인한 무게증가를 최소화할 수 있으며 고장 및 유지관리비용을 절감할 수 있다.
넷째, 상기 회동지지부(142)는 상기 함체부(110)에 고정되는 함체브라켓(144)과, 상기 회동판(141)의 후방측에 배치되는 판브라켓(145) 및, 상기 함체브라켓(144)과 판브라켓(145)에 수평축 결합되어 상기 판브라켓(145)이 함체브라켓(144)에 지지되어 회전하도록 하는 회동축(146)을 포함하며, 상기 틸트구동부(140)에는 일측이 상기 함체부(110) 또는 함체브라켓(144)에 지지되고 타측은 상기 회동판(141) 또는 판브라켓(145)에 지지되어 상기 회동판(141)의 전방측이 하향하도록 가압하는 탄성부재(147)가 구비되어, 상기 회동판(141)이 하강한 상태에서 드론(10)이 하강비행하거나 상하 진동이 가해지더라도 탄성부재(147)의 탄성가압력에 의해 회동판(141)이 견고하게 고정될 수 있다.
다섯째, 상기 함체부(110)의 일측면에서 상기 회동판(141)의 상하 회동경로 상에 복수 개가 이격배치되며 상기 제어모듈(130)의 제어신호에 따라 감지광을 측방으로 발산하는 발광부(151) 및, 상기 회동판(141)을 사이에 두고 상기 함체부(110)의 일측면과 대향하는 타측면에서 각 발광부(151)와 대응되는 위치에 복수 개가 이격배치되며, 상기 발광부(151)에서 발산한 감지광을 인식한 감지신호를 출력하는 수광부(152)를 포함하는 틸트감지부(150)가 구비되며, 상기 제어모듈(130)은 각 수광부(152)의 감지신호를 분석하여 라이더모듈(120)의 틸트각을 판단함으로써 보다 정확한 3D 스캔 정보를 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론용 비행장애물 3D 감지장치가 이동경로 상의 비행장애물을 감지하는 상태를 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론용 비행장애물 3D 감지장치의 구성을 나타낸 평단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론용 비행장애물 3D 감지장치의 구성을 나타낸 측단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론용 비행장애물 3D 감지장치의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 5 내지 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론용 비행장애물 3D 감지장치의 동작원리를 설명하기 위한 측단면도 및 평단면도,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 틸트감지부의 구성을 나타낸 정면도이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론용 비행장애물 3D 감지장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 드론(10)에 장착되어 비행시 회피해야 하는 조류나 공중구조물 등의 비행장애물(A)을 감지하되, 수평방향 감지영역 및 수직방향 감지영역의 확대로 3D 스캔범위를 대폭 확장하여 감지성능을 향상시킨 감지장치로서, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 함체부(110), 라이더모듈(120) 및 제어모듈(130)을 포함한다.
먼저, 상기 함체부(110)는 라이더모듈(120)의 장착공간을 제공하는 케이스부재로서 상기 드론(10)에 고정장착되고 전방으로 개구된 감시공(111)이 마련된다. 이러한 함체부(110)는 충격이나 이물질에 취약한 라이더모듈(120)을 외부로부터 보호할 수 있다. 이러한 맥락에서 상기 함체부(110)는 드론(10)의 몸체 일부일 수 있다. 또한, 도면에는 드론(10)의 몸체 하부에 장착된 것을 예시하였으나 이에 한정되는 것은 아니며 몸체의 상부나 측면은 물론 드론(10)의 구조에 따라 다양한 부위에 장착될 수 있다.
상기 라이더모듈(120)은 이동경로 상에 배치된 비행장애물(A)을 감지하는데 필요한 기초데이터를 획득하는 감지수단으로서, 상기 함체부(110)의 내부에 복수 개가 일방향으로 연이어 배치되며 상기 감시공(111)을 통해 전방으로 레이저펄스를 발사하고 비행장애물(A)에 반사된 반사펄스를 수신하여 감지신호를 출력한다. 여기서, 도 2에 도시된 바와 같이 각 라이더모듈(120)은 일방향으로 연이어 배치되되 서로 다른 전방방향을 지향하도록 방사형으로 배치되어 거리가 멀수록 감지영역이 부채꼴 형태로 확장되도록 할 수 있다. 또한, 도면에는 각 라이더모듈(120)이 수평방향으로 연이어 배치된 상태를 예시하였으나 수직방향(Landscape 또는 Vertical)로 배치하여 수직방향으로의 감지영역을 확장시킬 수도 있다.
더불어, 각 라이더모듈(120)은 레이저펄스를 발사하는 레이저발신부(121) 및 반사펄스를 수신하는 레이저수신부(122)를 기본적으로 포함하며, 이 밖에 라이더모듈(120)을 함체부(110) 내에 장착하기 위한 모듈마운트(123) 및, 라이더모듈(120)의 상하 틸트각을 조절가능하도록 힌지결합되는 모듈브라켓(124)이 더 구비될 수 있다. 이러한 라이더모듈(120)의 지지구조로 라이더모듈(120)의 상하 지향방향(틸트각)을 용이하게 조절할 수 있으며, 도시되지 않았으나 상기 모듈브라켓(124)의 하부에는 회동판(141)에 수직축결합되어 라이더모듈(120)의 수평 지향방향을 용이하게 조절할 수도 있다.
도 6에는 각 라이더모듈(120)에 의한 감지영역이 확장된 상태를 설명하기 위한 개략도가 도시되어 있다. 여기서 도 6에 도시된 D는 각 라이더모듈(120)의 유효 최대 감지거리, 각 θ는 개별 라이더모듈(120) 간의 설치각도, d는 반사파가 감지된 거리(물체감지), w는 최대감지폭(Landscape)로서 " 2 × (D × sin(θ1 + θ2)"의 수학식으로 산출할 수 있다.
상기 제어모듈(130)은 각 라이더모듈(120)로부터 수신되는 감지신호를 취합하고 분석하여 주변의 비행장애물(A)의 위치를 판단한다. 여기서 상기 제어모듈(130)은 드론(10)에 기본적으로 장착되는 비행제어시스템의 제어모듈일 수 있으며, 비행제어시스템과 별도로 마련된 제어회로로 이루어져 비행제어시스템의 제어모듈과 신호를 교환하며 감지신호 및 제어신호를 주고받는 형태로 동일한 기능을 수행할 수 있다.
또한 도 2에 도시된 바와 같이 제어모듈(130)은 각 라이더모듈(120)과 전원라인(L1) 및 신호라인(L2)으로 각각 연결되어 라이더모듈(120)이 구동하는데 필요한 구동전원을 전원라인(L1)으로 공급할 수 있으며, 상기 신호라인(L2)을 통해 각 라이더모듈(120)에서 감지된 감지신호를 수신하고 각 라이더모듈(120)을 개별적으로 또는 통합적으로 구동제어하기 위한 제어신호를 출력할 수 있다.
이와 같이, 드론(10)에 고정장착되는 함체부(110)에는 전방으로 개구된 감시공(111)이 마련되고, 상기 함체부(110)의 내부에 복수 개가 일방향으로 연이어 배치되는 라이더모듈(120)은 상기 감시공(111)을 통해 전방으로 레이저펄스를 발사하고 비행장애물(A)에 반사된 반사펄스를 수신하여 감지신호를 출력하며, 제어모듈(130)은 각 라이더모듈(120)로부터 수신되는 감지신호를 취합하고 분석하여 주변의 비행장애물(A)의 위치를 판단함으로써, 수평방향으로의 감지영역을 대폭 확장시킬 수 있으며 감지속도를 유지할 수 있는 효과를 제공한다.
한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 상기 함체부(110) 내에서 각 라이더모듈(120)의 하부 위치에 배치되는 틸트구동부(140)는 상기 제어모듈(130)의 제어신호에 따라 각 라이더모듈(120)의 상하틸트각이 상승과 하강을 일정주기로 반복하며 가변하도록 구동시킴으로써 수직방향으로의 감지영역을 대폭 확장할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 상기 틸트구동부(140)는 함체부(110) 내에 수평배치되며 상부에는 각 라이더모듈(120)이 안착되는 회동판(141)과, 상기 회동판(141)의 후방측에 힌지결합되어 회동판(141)의 전방측이 상하로 회동가능하게 지지하는 회동지지부(142)와, 상기 함체부(110)에 고정된 롤러브라켓(149)에 수평축 결합되며 둘레가 타원형상으로 이루어진 타원롤러(143) 및, 상기 제어모듈(130)의 제어신호에 따라 상기 타원롤러(143)가 회전하는데 필요한 구동력을 제공하는 초소형 구동모터(148)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 초소형 구동모터(148)가 구동하게 되면 타원롤러(143)가 회전하게 되고 도 5의 (a)와 같이 타원롤러(143)의 직경이 가장 큰 부분이 회동판(141)이 하부를 지지하는 순간에는 회동판(141)의 상향 틸트각이 가장 크게 되고, 도 5의 (b)와 같이 타원롤러(143)의 직경이 가장 작은 부분이 회동판(141)의 하부를 지지하는 순간에는 회동판(141)의 하향 틸트각이 가장 크게 된다.
이와 같이 라이더모듈(120)의 틸트각을 가변시키기 위한 구동력 제공구조가 간소하게 이루어질 수 있어 제조비용을 절감하고 틸트구동부(140)의 장착으로 인한 무게증가를 최소화할 수 있으며 고장 및 유지관리비용을 절감할 수 있다.
또한, 상기 라이더모듈(120)로는 수cm의 크기를 갖는 소형 라이더를 이용하고 각 라이더모듈(120)의 하중이 회동지지부(142)와 타원롤러(143)로 분산되기 때문에 틸트구동부(140)의 구동수단으로 초소형 구동모터를 이용할 수 있으며, 이로 인해 틸트구동부(140)를 통해 라이더모듈(120)의 상하 틸트각을 조절하는데 필요한 소비전력과 구동모터에서 발산되는 전자기파를 최소화할 수 있다. 더불어, 도시되지 않았으나 상기 초소형 구동모터(148)는 전자기파를 차단하는 차폐제로 커버하여 드론용 비행장애물 3D 감지장치(100) 또는 드론(10)에서 이용되는 RF 전파신호가 왜곡되거나 변형되지 않도록 할 수 있다.
그리고, 상기 회동지지부(142)는 상기 함체부(110)에 고정되는 함체브라켓(144)과, 상기 회동판(141)의 후방측에 배치되는 판브라켓(145) 및, 상기 함체브라켓(144)과 판브라켓(145)에 수평축 결합되어 상기 판브라켓(145)이 함체브라켓(144)에 지지되어 회전하도록 하는 회동축(146)을 포함하며, 상기 틸트구동부(140)에는 일측이 상기 함체부(110) 또는 함체브라켓(144)에 지지되고 타측은 상기 회동판(141) 또는 판브라켓(145)에 지지되어 상기 회동판(141)의 전방측이 하향하도록 가압하는 탄성부재(147)가 구비되어, 상기 회동판(141)이 하강한 상태에서 드론(10)이 하강비행하거나 상하 진동이 가해지더라도 탄성부재(147)의 탄성가압력에 의해 회동판(141)이 견고하게 고정될 수 있다.
또한, 상기 틸트구동부(140)에 의한 상하 틸트각은 회동판(141)이 수평배치된 상태에서 상향 10도 내지 45도, 하향 10도 내지 45도 범위를 갖도록 하는 것이 바람직하다. 여기서 10도 이하로 설정된 경우 상하 감지영역이 지나치게 감소되고 30도를 초과하는 경우 라이더모듈(120)에 의한 감지속도의 저하로 감지성능이 저하될 수 있으며 함체부(110)의 부피가 지나치게 과도해지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 함체부(110)의 일측면에서 상기 회동판(141)의 상하 회동경로 상에 복수 개가 이격배치되며 상기 제어모듈(130)의 제어신호에 따라 감지광을 측방으로 발산하는 발광부(151) 및, 상기 회동판(141)을 사이에 두고 상기 함체부(110)의 일측면과 대향하는 타측면에서 각 발광부(151)와 대응되는 위치에 복수 개가 이격배치되며, 상기 발광부(151)에서 발산한 감지광을 인식한 감지신호를 출력하는 수광부(152)를 포함하는 틸트감지부(150)가 구비되며, 상기 제어모듈(130)은 각 수광부(152)의 감지신호를 분석하여 라이더모듈(120)의 틸트각을 판단함으로써 보다 정확한 3D 스캔 정보를 산출할 수 있다.
도 8에는 틸트구동부(140)에 의한 수직방향 감지영역이 확장된 상태를 설명하기 위한 개략도가 도시되어 있다. 도 8에서 D는 각 라이더모듈(120)의 유효 최대감지거리, 각 θ는 개별 라이더모듈(120)간의 설치각도, d는 반사파가 감지된 거리(물체 감지), w는 최대감지폭으로서 " D × sin(θ1 + θ2)"의 수학식으로 산출할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론용 비행장애물 3D 감지장치(100)의 동작원리를 설명한다. 먼저, 상기 제어모듈(130)에서 라이더모듈(120)로 동작 제어신호를 전송하면 각 라이더모듈(120)은 각각이 지향하는 서로 다른 전방방향으로 레이저펄스를 발산하고 레이저수신부(122)로 수신되는 반사파의 감지신호를 측정한다.
각 라이더모듈(120)에서 획득된 감지신호는 신호라인(L2)을 통해 제어모듈(130)로 전송되고 제어모듈(130)은 각 라이더모듈(120)의 감지신호를 취합하고 미리 프로그래밍된 사항에 따라 수평방향으로의 비행장애물(A)의 위치를 판단한다. 여기서, 레이저펄스의 발사시간과 반사펄스의 수신시간을 비교하여 비행장애물(A)과의 이격거리와 비행장애물(A)의 수평상의 위치를 판단할 수 있다.
또한 상기 제어모듈(130)에서 틸트구동부(140)로 동작 제어신호를 전송하면 초소형 구동모터(148)가 구동하면서 타원롤러(143)을 저속으로 회전시키고 이에 따라 회동판(141)은 후방측의 회동지지부(142)를 중심으로 전방측이 상하로 회동동작하게 된다. 이때, 틸트감지부(150)에 포함된 각 수광부(150)에 감지된 감지신호는 제어모듈(130)로 전송되고 제어모듈(130)은 각 수광부(152)의 감지신호로 회동판(141)의 상하 회동상태 즉, 라이더모듈(120)의 틸트각을 산출할 수 있다.
이러한 틸트각을 이용하여 비행장애물(A)의 수직상의 위치를 판단할 수 있으며, 상기 비행장애물(A)의 수평상의 위치와 수직상의 위치를 통해 3D 스캔 그리드를 생성할 수 있고 이를 통해 공간상에서의 드론(10)과 비행장애물(A) 간의 위치를 비교하여 드론(10)이 비행장애물(A)과 근접하기 이전에 방향조절을 통해 안전한 위치로 회피비행이 가능할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
10...드론 100...드론용 비행장애물 3D 감지장치
110...함체부 120...라이더모듈
130...제어모듈 140...틸트구동부
150...틸트감지부

Claims (3)

  1. 드론(10)에 장착되어 비행시 회피해야 하는 비행장애물(A)을 감지하는 드론용 비행장애물 3D 감지장치에 있어서, 상기 드론(10)에 고정장착되고 전방으로 개구된 감시공(111)이 마련된 함체부(110); 상기 함체부(110)의 내부에 복수 개가 측방으로 연이어 배치되며 상기 감시공(111)을 통해 레이저펄스를 발사하고 비행장애물(A)에 반사된 반사펄스를 수신하여 감지신호를 출력하는 라이더모듈(120); 각 라이더모듈(120)로부터 수신되는 감지신호를 취합하고 분석하여 주변의 비행장애물(A)의 위치를 판단하는 제어모듈(130); 및 상기 함체부(110) 내에서 각 라이더모듈(120)의 하부 위치에 배치되며 각 라이더모듈(120)의 상하틸트각이 상승과 하강을 일정주기로 반복하면서 가변하도록 구동하는 틸트구동부(140);를 포함하고,
    상기 틸트구동부(140)는, 상기 함체부(110) 내에 수평배치되며 상부에는 각 라이더모듈(120)이 안착되는 회동판(141)과, 상기 회동판(141)의 후방측에 힌지결합되어 회동판(141)의 전방측이 상하로 회동가능하게 지지하는 회동지지부(142)와,
    상기 회동판(141)의 하부 위치에 배치되어 회동판(141)의 저면을 지지하고 상기 함체부(110)에 고정된 롤러브라켓(149)에 수평축 결합되며 둘레가 타원형상으로 이루어진 타원롤러(143) 및, 상기 제어모듈(130)의 제어신호에 따라 상기 타원롤러(143)가 회전하는데 필요한 구동력을 제공하는 초소형 구동모터(148)를 포함하며,
    상기 회동지지부(142)는, 상기 함체부(110)에 고정되는 함체브라켓(144)과, 상기 회동판(141)의 후방측에 배치되는 판브라켓(145) 및, 상기 함체브라켓(144)과 판브라켓(145)에 수평축 결합되어 상기 판브라켓(145)이 함체브라켓(144)에 지지되어 회전하도록 하는 회동축(146)을 포함하며,
    상기 틸트구동부(140)는, 일측은 상기 함체부(110) 또는 함체브라켓(144)에 지지되고 타측은 상기 회동판(141) 또는 판브라켓(145)에 지지되어 상기 회동판(141)의 전방측이 하향하도록 탄성가압하는 탄성부재(147)를 더 포함하며,
    상기 초소형 구동모터(148)는 전자기파를 차단하는 차폐제로 커버되고,
    상기 틸트구동부(140)에 의한 상하 틸트각은 회동판(141)이 수평배치된 상태에서 상향 10도 내지 45도, 하향 10도 내지 45도 범위를 가지며,
    상기 함체부(110)의 일측면에서 상기 회동판(141)의 상하 회동경로 상에 복수 개가 이격배치되며 감지광을 측방으로 발산하는 발광부(151) 및, 상기 회동판(141)을 사이에 두고 상기 함체부(110)의 일측면과 대향하는 타측면에서 각 발광부(151)와 대응되는 위치에 복수 개가 이격배치되며 상기 발광부(151)에서 발산한 감지광을 인식한 감지신호를 출력하는 수광부(152)를 포함하는 틸트감지부(150);를 더 포함하며,
    상기 제어모듈(130)은 각 수광부(152)의 감지신호를 분석하여 라이더모듈(120)의 틸트각을 판단하는 것을 특징으로 하는 드론용 비행장애물 3D 감지장치.
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