KR102095644B1 - 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론 - Google Patents

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KR102095644B1
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Abstract

본 발명은 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론에 관한 것으로서, 조종기(1a)에 의한 무선전파의 유도에 의해 조종이 이루어지는 무인비행체(1); 조종기(1a)에 의한 무선전파의 유도에 의해 조종이 이루어지는 무인비행체(1); 영구자석(212)의 자력 제어를 이용해 구조물에 탈부착되는 마그네틱베이스(21)와, 구조물의 구조안전진단을 위한 데이터를 측정하는 센서부(22)를 구비하여 상기 무인비행체(1)에 형성된 도킹홈(16)에 선택적으로 도킹 또는 언도킹되는 센서모듈(2); 상기 도킹홈(16)에 삽입되는 상기 센서모듈(2)의 도킹 또는 언도킹과, 상기 마그네틱베이스(21)의 작동을 제어하는 도킹부(3); 를 포함한다.
본 발명에 따르면, 구조물의 구조안전진단에 사용되는 센서모듈(2)을 무인비행체를 이용하여 신속하고, 간편하며, 견고하게 부착 및 수거할 수 있게 됨으로써, 구조물에 대한 구조안전진단의 신속성과 안전성 및 정확성을 향상되는 효과가 있다.

Description

구조안전진단용 센서모듈 설치 드론{Drones for installation of sensor modules for structural safety diagnosis}
본 발명은 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대형 구조물의 구조안전진단에 사용되는 센서모듈을 무인비행체를 이용해 구조물에 부착하거나, 구조물에 부착된 센서모듈을 수거할 수 있게 하여 구조물에 대한 구조안전진단의 신속성과 안전성 및 정확성과 편의성을 향상시킬 수 있게 함과 동시에, 간소화된 구조를 통해 무인비행체의 비행가능시간의 감소를 방지할 수 있게 한 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론에 관한 것이다.
기술이 진보함에 따라 건설산업에서의 설계, 시공, 준공, 유지, 해체에 이르기까지 전 과정을 통하여 발생하는 각종 안전사고의 형태는 더 복잡, 다양화되었으며, 이는 건설 구조물의 공사, 품질, 유지, 관리상의 커다란 장해 요소로 작용하고 있다.
특히, 산업사회로 발전하는 과정에서 건설된 대형 구조물과 시설물들은 설계 및 시공 과정에서의 결함 또는 설계 당시에 고려하지 못하였던 각종 요인으로 인하여 구조 손상이 발생되며, 이러한 구조물들의 사용 기간이 지남에 따라 점차 노후화됨으로써 그 안전성이 크게 위협을 받고 있다.
특히, 각종 운영 하중, 외부 물체에 의한 충격, 지진, 풍하중, 파랑 하중, 부식 등에 지속적으로 노출되는 교량, 댐, 발전소 등은 주요 사회기반시설물로서, 구조 손상에 의한 사고 발생 시, 막대한 경제적 피해뿐만 아니라, 심각한 인명 피해가 발생하기 때문에 사회기반시설물에 대한 구조안전진단은 구조물의 장기적인 안전성 및 작동성 확보를 위해 필수적이다.
이에 따라 주요 사회기반시설물인 교량, 댐, 발전소 등과 같은 대형 구조물에 대한 주기적인 구조안전진단이 이루어지고 있으나, 교량의 주탑이나 현수케이블 등과 같이 점검자의 접근이 어려운 구조물의 경우에는 구조안전진단 수행에 상당한 위험과 어려움이 따르는 단점이 있을 뿐만 아니라, 구조안전진단 과정에서 점검자가 추락하는 사고도 종종 발생하는 단점이 있다.
또한, 대형 구조물에 대한 정기적인 구조안전진단에 필요한 인력과 자원의 부족 및 접근이 불가능한 시설물에 대한 점검의 어려움 등으로 인하여 점검주기가 제한되는 것이 현실이다.
그리하여 대형 구조물의 경우에는 안전사고 방지를 위해 주로 점검자에 의해 접근 가능한 지점에 대해서만 육안검사를 수행하는 등 구조안전진단이 형식적으로 이루어짐으로써, 사회기반시설물인 교량, 댐, 발전소 등 대형 구조물에 대한 정기적인 안전성과 작동성을 보장하기 어려운 실정이다.
그리하여 근래에는 대형 구조물의 구조안전진단을 위하여 구조물의 주요 부위에 변위 및 진동을 측정하는 센서를 부착함으로서, 센서에서 센싱된 센싱값을 이용해 구조물 특성치를 추정함으로써, 구조물의 구조안전진단을 수행하는 구조식별기법(System Identification: SID)이 활용되고 이다.
그런데, 위와 같은 종래의 구조식별기법에 의한 구조물의 구조안전진단을 위해서는 구조물의 주요 부분에 다수의 센서를 설치해야 하는데, 크기가 큰 대형 구조물인 경우에 센서의 설치 수가 증가함에 따라 그에 따른 설치비 및 운용비가 증가하는 단점이 있다.
그리하여 근래에는 대형 구조물의 구조 안전에 중요한 다수의 지점 중 제1지점에 탈부착 가능한 센서모듈을 부착하여 구조안전진단을 위한 센싱을 수행한 후, 탈착하여 센서모듈을 제2지점에 이동한 후 다시 부착하여 센싱을 수행하고, 다시 다음 지점으로 이동하는 방식이 적용되고 있다.
그러나 종래에는 상기와 같은 센서모듈의 탈부착 과정을 작업자가 직접 이동하여 수행함으로써, 대형 구조물의 경우에 작업자가 직접 이동하면서 센서모듈을 탈부착하여 센싱값을 측정하는데 상당한 시간이 소요되는 단점이 있다.
또한, 교량의 주탑이나 현수케이블 등과 같이 점검자의 접근이 용이하지 않은 구조물 주요 부분의 경우에는 센서모듈을 부착하는 일 자체가 어려워 구조식별기법에 의한 구조물의 구조안전진단을 수행하기 곤란한 단점도 있다.
한편, 근래에는 드론과 같은 무인비행체가 다양한 산업분야에 널리 활용되고 있다.
따라서, 구조물의 구조안전진단을 위해 사용되는 센서모듈을 무인비행체를 이용해 구조물에 설치하고자 하는 노력이 시도된 바 있다.
그러나, 무인비행체를 이용해 센서모듈을 구조물에 설치하기 위해서는 센서모듈을 무인비행체나 구조물에 탈부착하기 위한 기구부가 필요할 뿐만 아니라 기구부의 동작을 위해서는 모터와 같은 전동장치가 구비되어야 한다.
그러나, 소용량 배터리를 이용해 단시간 비행이 가능한 통상의 무인비행체에전동장치를 구비한 기구부가 부가되는 경우에 무인비행체의 중량이 크게 증가할 뿐만 아니라, 배터리 소모량도 대폭 증가하여 무인비행체의 비행가능시간이 크게 단축됨으로써 실용화되기 곤란한 단점이 있었다.
등록특허공보 제10-0858562호
본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로서, 구조물의 구조안전진단에 사용되는 센서모듈을 무인비행체에 도킹 또는 언도킹 가능케 하여 무인비행체를 이용해 센서모듈을 구조물에 부착 및 수거 가능케 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 구조물의 구조안전진단에 사용되는 센서모듈을 마그네틱베이스를 이용해 구조물에 견고하게 부착되고, 간편하게 탈착되게 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 모터와 같은 전동장치 없이 무인비행체의 기체 움직임을 이용해 센서모듈의 도킹 및 언도킹과, 센서모듈을 구조물에 부착하거나, 구조물에 부착된 센서모듈을 수거할 수 있게 하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론은, 조종기(1a)에 의한 무선전파의 유도에 의해 조종이 이루어지는 무인비행체(1);
영구자석(212)의 자력 제어를 이용해 구조물에 탈부착되는 마그네틱베이스(21)와, 구조물의 구조안전진단을 위한 데이터를 측정하는 센서부(22)를 구비하여 상기 무인비행체(1)에 형성된 도킹홈(16)에 선택적으로 도킹 또는 언도킹되는 센서모듈(2);
상기 도킹홈(16)에 삽입되는 상기 센서모듈(2)의 도킹 또는 언도킹과, 상기 마그네틱베이스(21)의 작동을 제어하는 도킹부(3); 를 포함한다.
상기 마그네틱베이스(21)는,
저면에 자력부착부(211a)가 형성된 보디케이스(211);
상기 보디케이스(211)의 중심에서 회전 가능케 수평으로 설치되어 자극의 위치에 따라 자력부착부(211a)에 자력이 작용하게 하는 영구자석(212);
상기 보디케이스(211)의 전면으로 노출되도록 상기 영구자석(212)의 일단부에 결합되는 피니언(213); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 도킹부(3)는,
상기 도킹홈(16)에 삽입되는 센서모듈(2)의 도킹 또는 언도킹과, 마그네틱베이스(21)의 영구자석(212)의 자력을 제어하기 위하여 상기 기체(11)에서 횡방향으로 슬라이딩 가능케 설치되는 래크기어(31);
상기 래크기어(31)를 슬라이딩시키는 슬라이딩부(32);
상기 래크기어(31)의 위치를 고정하는 록킹부(33); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 래크기어(31)는,
양측면에 슬라이딩돌부(311)가 외측으로 돌출 형성되어, 상기 기체(11)에 형성된 슬라이딩홈(17)을 따라 슬라이딩 가능하도록 슬라이딩돌부(311)가 슬라이딩홈(17)에 삽입 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기 슬라이딩부(32)는,
상기 기체(11) 내부에 소정 간격으로 형성된 제1, 2설치홈(321, 322);
상기 제1, 2설치홈(321, 322)에 선택적으로 탈부착 가능케 삽입 설치되는 지지판(323);
상기 래크기어(31)와 지지판(323) 사이에 설치되어 상기 래크기어(31)가 슬라이딩되게 탄성력을 제공하는 제1탄성부재(324); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 록킹부(33)는,
상기 기체(11)에 형성된 안내홈(18)을 따라 상하로 승강 가능케 설치되고, 하부에는 상기 센서부(22) 상부에 접촉되는 가압부(331a)와, 상기 래크기어(31)를 고정하는 제1, 2걸림돌부(331b, 331c)가 형성된 록킹부재(331);
상기 안내홈(18)과 록킹부재(331) 간에 설치되어 록킹부재(331)를 하방으로 가압하는 제2탄성부재(332); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서부(22) 상부에는, 상기 도킹홈(16)에 삽입되는 센서모듈(2)의 충격을 완화하는 완충부재(23)가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론은 구조안전진단에 사용되는 센서모듈을 무인비행체에 탈부착 가능케 하여, 무인비행체를 이용해 센서모듈을 구조물의 원하는 위치상으로 운반하여 부착하거나, 부착된 센서모듈을 수거할 수 있게 됨으로써, 대형 구조물의 구조안전진단에 사용되는 센서모듈의 부착 및 수거가 신속하고, 안전하며, 간편하게 이루어지는 효과가 있다.
또한, 구조물의 구조안전진단에 사용되는 센서모듈이 마그네틱베이스에 의해 구조물에 견고하게 부착되고, 간편하게 탈착됨으로써, 센서모듈을 부착 또는 수거가 용이할 뿐만 아니라, 견고한 고정을 통해 구조물의 구조안전진단을 위한 측정값의 측정이 정확하게 이루어짐으로써, 센서모듈에 의해 측정된 측정값을 이용한 구조물의 구조안전진단의 정확성과 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.
또한, 모터와 같은 전동장치 없이 무인비행체의 기체 움직임을 이용해 센서모듈의 도킹 및 언도킹과 구조물에 부착 및 수거가 이루어짐으로써 기구부 구조가 간소화되어 무인비행체의 중량 증가를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 소진을 최소화하여 비행가능시간의 감소를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 적은 인력으로도 대형의 건축 구조물에 대한 신속하고 안전하며 정확한 구조안전진단이 가능케 되어 교량, 댐, 발전소 등의 각종 사회기반시설물뿐만 아니라, 건축, 기계, 항공, 조선, 건설 등 산업 전반에 걸친 구조안전진단에 활용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 실시 예에 따른 저면 사시도.
도 3은 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 실시 예에 따른 도킹부 구성을 나타낸 정면 단면도.
도 4a, 4b, 4c, 4d는 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 실시 예에 따른 센서모듈의 부착 과정을 순차적으로 나타낸 정면 단면도.
도 5a, 5b, 5c, 5d, 5e는 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 실시 예에 따라 설치된 센서모듈의 수거 과정을 순차적으로 나타낸 정면 단면도.
도 6은 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 또 다른 실시 예에 따른 완충부재를 나타낸 정면 단면도.
이하, 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론을 상세히 설명함에 있어서, 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 설명한 것으로서, 본 발명의 기술을 본 문서에 기재된 실시 예에 기재된 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
아울러, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
도 1은 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 실시 예에 따른 저면 사시도이며, 도 3은 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 실시 예에 따른 도킹부 구성을 나타낸 정면 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론은 무인비행체(1), 센서모듈(2), 도킹부(3)를 포함한다.
상기 무인비행체(1)는, 조종기(1a)에 의한 무선전파의 유도에 의해 조종이 이루어지도록 기체(11), 비행동력부(12), 카메라부(13), 제어부(14), 무선통신부(15)를 구비한다.
상기 기체(11)는 무인비행체(1)의 동체로서, 다양한 소재 또는 형태로 형성되며, 크기나 형태는 한정하지 않음을 미리 밝혀둔다.
또한, 안정적인 이착륙을 위하여 기체(11) 하부에는 스키드(111)가 형성된 랜딩기어(112)를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 비행동력부(12)는 모터에 의해 구동되는 로터(121)를 구비함으로써, 로터(121)의 회전에 의해 비행을 위한 양력과 추력이 발생한다.
비행동력부(12)는 상기 기체(11)에서 돌출 형성된 다수의 암 외측 단부에 각각 형성하되, 무인비행체(1)의 형상이나, 중량, 용도에 따라서 그 수를 가감할 수 있다.
따라서 각 비행동력부(12)에 구비된 로터(121)의 회전 속도 제어를 통해 무인비행체(1)의 수직 이착륙, 정지 비행, 직선비행, 곡선비행 등 다양한 방식의 비행이 가능케 된다.
또한, 상기 무인비행체(1)의 비행을 위해서 비행 고도나, 비행 방향, 비행 속도 측정을 위한 가속도센서, 각속도센서 등을 구비함과 동시에, 무인비행체(1)의 위치 제어를 위한 GPS센서를 기체(11)에 구비하는 것이 바람직하다.
상기 비행동력부(12)를 이용한 무인비행체(1)의 비행 원리와, 무인비행체(1)의 비행을 위해 구비된 상기 각 센서의 작동 원리는 주지된 바, 그에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
상기 카메라부(13)는 무인비행체(1)를 제어하는 조종기(1a)의 명령에 의해 정지영상 또는 동영상을 촬영하여 영상 데이터를 생성하고, 저장한다.
따라서 카메라부(13)에는 영상 데이터의 생성 및 저장을 위한 영상 데이터 처리부와, 메모리부를 구비하는 것은 물론이며, 상기 메모리부는 장탈착이 가능케 하는 것이 바람직하다.
상기 카메라부(13)는 무인비행체(1)의 원활한 비행을 위한 보다 확대된 시야 확보를 위하여 적어도 하나 이상 설치할 수 있다.
상기 제어부(14)는, 무인비행체(1)를 제어하는 조종기(1a)의 조작에 따라 상기 비행동력부(12)와, 카메라부(13)의 작동 제어를 위한 제어신호를 출력한다.
이때, 제어신호의 출력은, 조종기(1a)의 조작에 의한 수동제어뿐만 아니라, 제어부(14) 내부에 사전 설치된 프로그램에 의해 일정한 조건을 만족할 때, 필요한 제어신호를 자동 출력하는 자동제어도 가능함은 물론이다.
상기 무선통신부(15)는, 무선 통신을 통해 상기 조종기(1a)와 데이터 교환을 수행한다.
즉, 무선통신부(15)는 상기 무인비행체(1)의 비행 및 자세 제어를 위해 비행동력부(12)의 작동 상태 및 무인비행체(1)에 설치된 각종 센서부(22)에서 센싱된 센싱값(가속도, 각속도, GPS) 및, 카메라부(13)에 의해 촬영된 영상 데이터 등을 조종기(1a)로 전송한다.
또한, 상기 조종기(1a)에서 전송되는 비행동력부(12), 카메라부(13)에 대한 조종값을 수신하여 상기 제어부(14)에 제공함으로써 무인비행체(1)의 비행 제어 및 카메라부(13)의 동작 제어가 이루어진다.
상기 무인비행체(1) 하부에는 센서모듈(2)이 도킹 또는 언도킹되는 도킹홈(16)이 형성된다.
상기 도킹홈(16)은 상기 센서모듈(2)의 견고하고 안정적인 도킹을 위해, 도킹홈(16)의 평면 형상을 상기 센서모듈(2)의 평면 형상에 대응하는 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 도킹홈(16) 내부에 센서모듈(2)이 투입되어 도킹이 이루어졌을 때, 도킹홈(16)의 내면과 센서모듈(2)의 외면 간 유격은 센서모듈(2)의 원활한 도킹 및 어도킹이 이루어지는 조건하에서 최소한의 유격을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.
상기 센서모듈(2)은, 철재 구조물(S)의 구조안전진단을 위한 데이터를 측정하기 위하여 마그네틱베이스(21), 센서부(22)를 포함한다.
상기 마그네틱베이스(21)는 보디케이스(211), 영구자석(212), 피니언(213)을 구비한다.
상기 보디케이스(211)는 상기 영구자석(212)의 자력을 이용해 철재 구조물 표면에 견고하게 부착할 수 있도록 저면에 자력부착부(211a)가 형성된다.
또한, 보디케이스(211)의 상부에는 암나사부가 형성되어, 상기 센서부(22)가 나사 결합된다.
상기 영구자석(212)은 실린더 형상으로 형성되어 상기 보디케이스(211)의 중심에서 회전 가능케 수평으로 설치됨으로써, 영구자석(212)의 회전에 의한 자극의 위치에 따라 자력부착부(211a)에 자력이 작용하여 보디케이스(211)가 철재 구조물(S) 표면에 자력으로 견고하게 부착된다.
상기 피니언(213)은 상기 보디케이스(211)의 전면으로 노출되도록 상기 영구자석(212)의 일단부에 결합된다.
상기 마그네틱베이스(21)는 간단한 구조로서 잔고장이 없고, 전원 공급이 불필요하며, 복잡한 설치 작업 없이도 영구자석(212)의 자력을 간편하게 제어하여 철재 구조물 표면에 신속하고 견고하게 탈부착할 수 있게 된다.
상기 센서부(22)는 상기 보디케이스(211)의 상부에 나사 결합된다.
상기 센서부(22)는 구조물의 변위, 속도, 가속도, 주파수응답, 고유진동수 등 구조물의 구조안전진단에 사용되는 각종 측정값의 측정을 위한 센서(221)를 구비한다.
또한, 상기 센서(221)에 의해 측정된 측정값을 무선으로 전송하는 무선통신수단(222)을 함께 구비하는 것이 바람직하다.
따라서 상기 보디케이스(211)가 철재 구조물 표면에 견고하게 부착된 상태에서, 상기 센서부(22)가 철재 구조물의 구조안전진단에 사용되는 각종 측정값을 측정한 후, 그 측정된 값을 무선통신수단(222)을 통해 구조안전진단시스템(도시하지 않음)으로 전송하면, 구조안전진단시스템은 해당 철재 구조물에 대하여 사전 저장된 기준값과, 센서부(22)에서 측정된 측정값을 비교 분석하여 해당 철재 구조물에 대한 구조안전진단 판정을 내리게 된다.
상기 도킹부(3)는 상기 도킹홈(16)에 삽입되는 상기 센서모듈(2)의 도킹 또는 언도킹과, 상기 마그네틱베이스(21)의 작동을 제어하기 위하여 래크기어(31), 슬라이딩부(32), 록킹부(33)를 포함한다.
상기 래크기어(31)는 상기 도킹홈(16)에 삽입되는 센서모듈(2)의 도킹 또는 언도킹과, 마그네틱베이스(21)의 영구자석(212)의 자력을 제어하기 위하여 기체(11)에서 횡방향으로 슬라이딩 가능케 설치된다.
즉, 래크기어(31) 양 측면에는 슬라이딩돌부(311)가 외측으로 돌출 형성되어, 상기 기체(11)에 횡방향으로 형성된 슬라이딩홈(17)에 삽입 설치됨으로써, 상기 슬라이딩홈(17)을 따라서 횡방향으로 슬라이딩된다.
슬라이딩 가능케 설치된 상기 래크기어(31)의 위치에 따라 상기 마그네틱베이스(21)의 피니언(213)과 선택적으로 치합된다.
상기 슬라이딩부(32)는 상기 래크기어(31)를 슬라이딩시키기 위하여 제1, 2설치홈(321, 322), 지지판(323), 제1탄성부재(324)를 포함한다.
상기 제1, 2설치홈(321, 322)은 상기 기체(11) 내부에 소정 간격으로 형성된다.
상기 지지판(323)은 상기 제1, 2설치홈(321, 322)에 선택적으로 탈부착 가능케 삽입 설치되되, 탈부착이 용이하도록 제1, 2설치홈(321, 322)과 지지판(323)에는 상호 대응하는 결합수단을 구비하는 것이 바람직하다.
일 예로서 제1, 2설치홈(321, 322) 내부에는 결합홈(321a, 322a)을 형성하고, 지지판(323)에는 결합돌부(323a)를 형성하여 지지판(323)을 억지끼움 방식으로 제1설치홈(321) 또는 제2설치홈(322)에 선택적으로 탈부착 가능케 설치할 수 있다.
상기 제1탄성부재(324)는 상기 래크기어(31)와 지지판(323) 사이에 설치되어 상기 래크기어(31)가 슬라이딩되게 탄성력을 제공한다.
이때, 래크기어(31)와 지지판(323) 사이에 설치되는 제1탄성부재(324)의 견고한 설치를 위하여 래크기어(31)와 지지판(323)의 상호 대응하는 면에는 제1탄성부재(324)의 양단부를 견고하게 고정하는 스프링고정부를 각각 형성하는 것이 바람직하다.
상기 록킹부(33)는 상기 래크기어(31)의 위치를 고정하기 위하여 록킹부재(331), 제2탄성부재(332)를 포함한다.
상기 록킹부재(331)는 상기 기체(11)에 형성된 안내홈(18)을 따라 상하로 승강 가능케 설치되고, 하부에는 상기 센서부(22) 상부에 접촉되는 가압부(331a)와, 상기 래크기어(31)를 고정하는 제1, 2걸림돌부(331b, 331c)가 형성된다.
상기 가압부(331a)는 록킹부재(331)의 저면에서 하방으로 돌출 형성되어 상기 도킹홈(16) 내측으로 돌출됨으로써, 도킹홈(16)에 삽입되는 센서모듈(2)의 센서부(22) 상부에 접촉된다.
즉, 도킹홈(16)에 센서모듈(2)이 투입되면, 센서모듈(2) 상부에 위치하는 센서부(22)의 상면과 상기 가압부(331a)의 저면이 접촉되면서, 도킹홈(16) 내부로 투입되는 센서모듈(2)의 투입 깊이에 따라 센서부(22)에 접촉되는 가압부(331a)가 상방으로 가압됨으로써, 센서모듈(2)의 투입 깊이에 대응하여 록킹부재(331)가 상기 안내홈(18)을 따라 상하로 승강하게 된다.
상기 제1, 2걸림돌부(331b, 331c)는 록킹부재(331)의 하부에서 소정 간격으로 이격되게 하방으로 돌출 형성되되, 제1, 2걸림돌부(331b, 331c)의 외측면에는 상호 대칭되는 위치에 각각 걸림면(331b1, 331c1)이 형성됨으로써, 각 걸림면(331b1, 331c1)에 래크기어(31)의 상단부가 선택적으로 걸리면서 래크기어(31)의 위치가 고정된다.
즉, 센서모듈(2)의 피니언(213)에 치합되게 래크기어(31)를 고정할 때에는 제1걸림돌부(331b)의 걸림면(331b1)에 래크기어(31)가 고정되고, 피니언(213)과 이격되게 래크기어(31)를 고정할 때에는 제2걸림돌부(331c)의 걸림면(331c1)에 래크기어(31)가 고정된다.
상기 제2탄성부재(332)는 상기 안내홈(18) 내면과 록킹부재(331) 상면 간에 설치되어 록킹부재(331)를 하방으로 가압한다.
따라서, 상기 센서부(22)에 접촉되는 가압부(331a)에 의해 록킹부재(331)가 상방으로 밀려 올라가면, 제2탄성부재(332)가 압축됨과 동시에 록킹부재(331)의 제1, 2걸림돌부(331b, 331c)와, 래크기어(31)의 상단부가 이격되면서, 래크기어(31)가 슬라이딩 가능케 된다.
반면, 상기 센서부(22)의 상면과 가압부(331a)가 이격되면, 압축되었던 제2탄성부재(332)의 탄성력에 의해 록킹부재(331)가 하방으로 이동함으로써, 록킹부재(331)의 제1, 2걸림돌부(331b, 331c)가 래크기어(31)의 상단부와 밀착되어 래크기어(31)가 고정된다.
도 4a, 4b, 4c, 4d는 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 실시 예에 따른 센서모듈의 부착 과정을 순차적으로 나타낸 정면 단면도이다.
도 4a 내지 도 4d를 참조하여 설명한다.
철재 구조물(S)에 대한 구조안전진단을 위하여 센서모듈(2)을 구조물에 부착하기 위해서는 먼저 첨부도면 도 4a와 같이 지지판(323)을 제1설치홈(321)에 설치하여 록킹부재(331)의 제1걸림돌부(331b)에 의해 고정된 래크기어(31)와 지지판(323) 사이에 설치되는 제1탄성부재(324)가 압축되게 하고, 도킹홈(16)에 도킹된 센서모듈(2) 전방의 피니언(213)에 래크기어(31)가 치합되게 고정된 상태에서 무인비행체(1)가 구조안전진단이 필요한 철재 구조물(S)까지 비행한다.
이때, 도킹홈(16)에 도킹된 센서모듈(2)의 상면은 도킹홈(16)의 상측 내면과 소정 간격으로 이격되게 도킹된다.
그리하여 철재 구조물(S)에 무인비행체(1)가 도착하여 첨부도면 도 4b와 같이 센서모듈(2) 하단의 자력부착부(211a)가 철재 구조물(S)에 밀착된 상태에서 무인비행체(1)가 계속 하강한다.
따라서, 도킹홈(16)의 상측 내면과 소정 간격으로 이격되게 도킹된 센서모듈(2)이 도킹홈(16) 내부로 더 투입됨과 동시에 센서모듈(2)의 피니언(213)과 치합된 래크기어(31)가 기체(11)와 함께 하강하면서 피니언(213)을 회전시킨다.
상기와 같이 피니언(213)이 회전하면, 피니언(213)과 일체로 된 영구자석(212)이 자력부착부(211a)에 자력이 전달되는 ON 위치로 회전함에 따라 자력부착부(211a)가 철재 구조물(S)에 자력으로 부착된다.
한편, 도 4c와 같이 기체(11)가 하강함에 따라, 록킹부재(331)의 하부에 형성된 가압부(331a)가 센서모듈(2)의 센서부(22) 상부에 밀착됨에 따라 록킹부재(331)가 안내홈(18)을 따라 상방으로 이동함으로써, 록킹부재(331)에 형성된 제1걸림돌부(331b)와 래크기어(31)의 상단부가 이격된다.
따라서, 래크기어(31)와 지지판(323) 사이에서 압축되었던 제1탄성부재(324)의 탄성력에 의해 래크기어(31)가 슬라이딩홈(17)을 따라 슬라이딩되면서 피니언(213)과 이격된다.
그리하여 래크기어(31)와 피니언(213)이 이격되면, 도 4d와 같이 무인비행체가 철재 구조물(S)에서 이탈되게 비행함으로써 센서모듈(2)의 부착이 완료되고, 센서모듈(2)이 철재 구조물(S)의 구조안전진단을 위한 각종 측정값을 측정하고, 그 측정값을 구조안전진단시스템으로 무선 전송하게 된다.
따라서, 모터와 같은 전동장치 없이 무인비행체(1)의 기체(11)가 착륙하는 힘을 이용해 마그네틱베이스(21)을 작동시켜 센서모듈(2)을 철재 구조물(S)에 부착함과 동시에, 센서모듈(2)을 기체(11)에서 언도킹시킴으로써, 센서모듈(2)의 설치가 완료된다.
도 5a, 5b, 5c, 5d, 5e는 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 실시 예에 따른 설치된 센서모듈의 수거 과정을 순차적으로 나타낸 정면 단면도이다.
도 5a 내지 도 5e를 참조하여 설명한다.
구조안전진단을 위하여 철재 구조물(S)에 부착된 센서모듈(2)을 수거하기 위해서는 먼저, 첨부도면 도 5a와 같이 지지판(323)을 제2설치홈(322)에 설치하여 록킹부재(331)의 제2걸림돌부(331c)에 의해 고정된 래크기어(31)와 지지판(323) 사이에 설치되는 제1탄성부재(324)가 인장되게 한 상태에서 무인비행체(1)가 철재 구조물(S)에 부착된 센서모듈(2)에 접근한다.
그리하여 첨부도면 도 5b와 같이 무인비행체(1)가 센서모듈(2)에 접근하여 수직 하강하면, 기체(11)의 도킹홈(16) 내부로 센서모듈(2)의 상부가 투입된다.
상기와 같이 센서모듈(2)이 기체(11)의 도킹홈(16)에 삽입된 상태에서 도 5c와 같이 기체(11)가 계속 하강하면, 록킹부재(331)의 하부에 형성된 가압부(331a)가 센서모듈(2)의 센서부(22) 상부에 밀착됨에 따라 록킹부재(331)가 안내홈(18)을 따라 상방으로 밀려 올라가면서 록킹부재(331)에 형성된 제2걸림돌부(331c)와 래크기어(31)의 상단부가 이격된다.
따라서, 래크기어(31)와 지지판(323) 사이에서 인장되었던 제1탄성부재(324)의 탄성력에 의해 래크기어(31)가 슬라이딩홈(17)을 따라 슬라이딩되면서 피니언(213)과 치합된다.
상기와 같이 래크기어(31)와 피니언(213)이 치합된 상태에서 도 5d와 같이 기체(11)가 비행하면서 상승하면, 구조물에 자력으로 부착된 센서모듈(2)의 피니언(213)과 치합된 래크기어(31)가 기체(11)와 함께 상승하면서, 피니언(213)을 회전시킴에 따라, 피니언(213)과 일체로 된 영구자석(212)이 OFF 위치로 회전하면서 철재 구조물(S)에 가해지는 자력이 차폐된다.
상기와 같이 센서모듈(2)의 자력이 차폐된 상태에서 도 5e와 같이 기체(11)가 상승하면, 기체(11)의 도킹홈(16)에 삽입된 센서모듈(2)이 래크기어(31)와 피니언(213)의 치합력에 의해 고정된 상태에서 기체(11)와 함께 철재 구조물(S)에서 이탈함으로써, 철재 구조물(S)에 부착되었던 센서모듈(2)이 수거된다.
따라서, 모터와 같은 전동장치 없이 무인비행체(1)의 기체(11)가 이륙하는 힘을 이용해 센서모듈(2)을 기체(11)에서 도킹시킴과 동시에 마그네틱베이스(21)을 작동시켜 센서모듈(2)을 철재 구조물(S)에서 분리시킴으로써, 센서모듈(2)의 수거가 완료된다.
이상과 같이 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론은, 모터와 같은 전동장치 없이도, 센서모듈(2)을 무인비행체(1)의 기체에 도킹 및 언도킹시키거나, 철재 구조물(S)에 부착 및 철재 구조물(S)에서 분리시키는 것이 가능케 됨으로써, 기구부 구조가 크게 간소화되어 무인비행체의 중량 증가를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 배터리 소진을 최소화하여 비행가능시간의 감소를 최소화할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론의 또 다른 실시 예에 따른 완충부재를 나타낸 정면 단면도이다.
도 6을 참조하여 설명한다.
상기 센서부(22)의 상부에는, 상기 도킹홈(16)에 삽입되는 센서모듈(2)의 도킹 시 충격을 완화하는 완충부재(23)를 더 구비할 수 있다.
즉, 상기 센서모듈(2)의 보디케이스(211) 상부가 상기 도킹부(3)의 도킹홈(16) 내부에 삽입되면서 도킹이 이루어질 때, 상기 완충부재(23)의 상단부가 도킹홈(16) 내면과 접촉하면서 압축됨에 따라 보디케이스(211) 상부와 도킹홈(16) 내면에 직접 접촉하면서 충격이 발생하는 것이 방지된다.
이상은 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 설명한 것으로서, 본 발명은 위에서 설명한 실시 예에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하며, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
S: 철재 구조물 1: 무인비행체
11: 기체 12: 비행동력부
13: 카메라부 14: 제어부
15: 무선통신부 16: 도킹홈
17: 슬라이딩홈 18: 안내홈
2: 센서모듈 21: 마그네틱베이스
211: 보디케이스 211a: 자력부착부
212: 영구자석 213: 피니언
22: 센서부 221: 센서
222: 무선통신수단 23: 완충부재
3: 도킹부 31: 래크기어
311: 슬라이딩돌부 312: 스프링설치홈
32: 슬라이딩부 321: 제1설치홈
322: 제2설치홈 323: 지지판
324: 제1탄성부재 33: 록킹부
331: 록킹부재 331a: 가압부
331b: 제1걸림돌부 331c: 제2걸림돌부
332: 제2탄성부재

Claims (7)

  1. 조종기(1a)에 의한 무선전파의 유도에 의해 조종이 이루어지는 무인비행체(1);
    영구자석(212)의 자력 제어를 이용해 구조물에 탈부착되는 마그네틱베이스(21)와, 구조물의 구조안전진단을 위한 데이터를 측정하는 센서부(22)를 구비하여 상기 무인비행체(1)에 형성된 도킹홈(16)에 선택적으로 도킹 또는 언도킹되는 센서모듈(2);
    상기 도킹홈(16)에 삽입되는 상기 센서모듈(2)의 도킹 또는 언도킹과, 상기 마그네틱베이스(21)의 작동을 제어하는 도킹부(3); 를 포함하며,
    상기 마그네틱베이스(21)는,
    저면에 자력부착부(211a)가 형성된 보디케이스(211);
    상기 보디케이스(211)의 중심에서 회전 가능케 수평으로 설치되어 자극의 위치에 따라 자력부착부(211a)에 자력이 작용하게 하는 영구자석(212);
    상기 보디케이스(211)의 전면으로 노출되도록 상기 영구자석(212)의 일단부에 결합되는 피니언(213); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도킹부(3)는,
    상기 도킹홈(16)에 삽입되는 센서모듈(2)의 도킹 또는 언도킹과, 마그네틱베이스(21)의 영구자석(212)의 자력을 제어하기 위하여 상기 무인비행체(1)의 기체(11)에서 횡방향으로 슬라이딩 가능케 설치되는 래크기어(31);
    상기 래크기어(31)를 슬라이딩시키는 슬라이딩부(32);
    상기 래크기어(31)의 위치를 고정하는 록킹부(33); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론
  4. 제3항에 있어서,
    상기 래크기어(31)는,
    양측면에 슬라이딩돌부(311)가 외측으로 돌출 형성되어, 상기 기체(11)에 형성된 슬라이딩홈(17)을 따라 슬라이딩 가능하도록 슬라이딩돌부(311)가 슬라이딩홈(17)에 삽입 설치되는 것을 특징으로 하는 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 슬라이딩부(32)는,
    상기 기체(11) 내부에 소정 간격으로 형성된 제1, 2설치홈(321, 322);
    상기 제1, 2설치홈(321, 322)에 선택적으로 탈부착 가능케 삽입 설치되는 지지판(323);
    상기 래크기어(31)와 지지판(323) 사이에 설치되어 상기 래크기어(31)가 슬라이딩되게 탄성력을 제공하는 제1탄성부재(324); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 록킹부(33)는,
    상기 기체(11)에 형성된 안내홈(18)을 따라 상하로 승강 가능케 설치되고, 하부에는 상기 센서부(22) 상부에 접촉되는 가압부(331a)와, 상기 래크기어(31)를 고정하는 제1, 2걸림돌부(331b, 331c)가 형성된 록킹부재(331);
    상기 안내홈(18)과 록킹부재(331) 간에 설치되어 록킹부재(331)를 하방으로 가압하는 제2탄성부재(332); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서부(22) 상부에는, 상기 도킹홈(16)에 삽입되는 센서모듈(2)의 충격을 완화하는 완충부재(23)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 구조안전진단용 센서모듈 설치 드론.
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