KR102123653B1

KR102123653B1 - 청소에 사용될 수 있는 이동 장치 및 이동 장치 제어방법

Info

Publication number: KR102123653B1
Application number: KR1020180160304A
Authority: KR
Inventors: 배진식
Original assignee: 배진식
Priority date: 2018-12-12
Filing date: 2018-12-12
Publication date: 2020-06-18
Also published as: WO2020122636A1; JP2022513908A; JP7123518B2; US20220017220A1

Abstract

본 발명에 따른 이동 장치는, 양력이 발생하도록, 양측의 압력차를 발생시키는 양력생성부; 상기 양력생성부가 연결되어, 상기 양력생성부가 발생시킨 양력에 의해 이동할 수 있는 이동 장치 몸체; 및 상기 양력생성부의 개수에 대응되는 개수로 구성되고, 일단이 상기 양력생성부의 일측에 배치되고 상기 양력생성부가 작동할 때 타단으로부터 유체를 빨아들여 상기 양력생성부로 제공하는 공급덕트를 포함한다.

Description

청소에 사용될 수 있는 이동 장치 및 이동 장치 제어방법 {MOBILE VEHICLE AVAILABLE FOR CLEANING AND METHOD OF CONTROLLING THE SAME}

본 발명은 양력을 이용하는 이동 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

드론(Drone)은, 비행 및 조종 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 무인기(UAV : Unmanned Aerial Vehicle)의 총칭으로, 2010년대를 전후하여 군사적 용도 외 다양한 민간 분야에 활용되고 있다. 헬리콥터나 드론처럼 로터와 같은 회전익의 회전에 의해 양력을 발생시키는 비행 물체의 경우, 회전의 반작용에 의해 본체가 로터가 회전하는 반대 방향으로 회전하게 된다. 싱글로터 헬리콥터의 경우 이 문제를 해결하기 위해 테일 로터(tail rotor)가 필요하지만, 드론은 앞뒤 로터의 회전을 반대로 하여 로터 회전에 의해 발생하는 반작용을 상쇄시키는 원리를 기본으로 한다. 즉, 복수의 회전익을 사용하는 이동 장치는 각각의 로터 회전을 제어하여 양력을 얻음과 동시에 비행 방향이나 자세 제어를 한다.

이동 장치의 로터가 회전할 때에는 로터를 중심으로 상하측의 기압차가 발생하고, 이로부터 양력이 발생한다. 일반적인 이동 장치에서는 이러한 기압차에 의해 발생하는 공기의 흡입과 배출이 이동 장치의 비행에만 사용된다.

본 발명은 이와 같은 문제들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 양력을 이용한 이동 장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 이동 장치는, 양력을 발생시키는 양력생성부; 상기 양력생성부가 연결되어, 상기 양력생성부가 발생시킨 양력에 의해 이동할 수 있는 이동 장치 몸체; 및 상기 양력생성부의 개수에 대응되는 개수로 구성되고, 일단이 상기 양력생성부의 상측에 배치되고 상기 양력생성부가 작동할 때 타단으로부터 유체를 빨아들여 상기 일단을 통해 상기 양력생성부로 제공하는, 관체형으로 형성되는 공급덕트를 포함하고, 상기 양력생성부는, 상기 양력이 발생하도록, 상기 양력생성부의 상측과 하측의 압력차를 발생시키고, 상기 공급덕트는, 상기 공급덕트의 상측에서 하방으로 상기 공급덕트를 바라봤을 때 상기 양력생성부가 가리워지도록, 상기 양력생성부의 상부를 덮으며 배치되고, 상기 공급덕트의 일단에는 상기 양력생성부를 향해 개방된 개구가 형성되어, 상기 타단으로부터 빨아들인 유체를. 상기 양력생성부의 상측으로부터 하방으로 상기 양력생성부에 제공하고, 상기 양력생성부는, 회전함으로써 상측과 하측의 압력차를 발생시키는 로터이다.

본 발명의 실시예에 따른, 양력을 발생시키는 복수의 로터와, 빨아들인 유체를 상기 로터의 일측에 공급하되 상기 복수의 로터의 개수에 대응되는 개수의 공급덕트를 포함하는 이동 장치를 제어하는 방법은, 상기 로터가 회전하여 양력을 발생시켜 상기 이동 장치를 이동시키는 단계; 및 상기 복수의 공급덕트 중 적어도 하나의 공급덕트를 이동시켜 대응되는 상기 로터의 일측으로부터 이탈시킴으로써, 상기 로터에서 발생하는 양력의 크기를 증가시켜, 상기 로터에서 발생하는 양력과 다른 로터에서 발생하는 양력의 크기의 불균형을 이용해 상기 이동 장치의 자세를 제어하는 단계를 포함한다.

이에 따라, 양력을 만들 때 발생하는 흡입력을 활용하여 청소와 같은 작업을 수행할 수 있다.

로터의 회전 속도를 제어하지 않고도 이동 장치의 자세 제어가 가능하다.

로터 회전시 발생하는 소음의 저감이 가능하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 저면사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 일부분의 상세도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 장치에 청소기 모듈을 부착한 상황을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치가 일 방향으로 비행하는 상황을 도시한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치가 다른 일 방향으로 회전하는 상황을 도시한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예의 변형예에 따른 이동 장치의 상세도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)의 저면사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)의 정면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)의 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)의 개념도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)의 일부분의 상세도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)는, 이동 장치 몸체(10), 복수의 양력생성부로서의 로터(20) 및 공급덕트(30)를 포함하고, 흡입덕트(60), 회송덕트(40), 배출덕트(70), 제어부(80) 및 청소기 모듈(90)을 더 포함할 수 있다.

이동 장치 몸체(10)

이동 장치 몸체(10)는, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)의 구성요소들이 연결되거나 내장되는, 뼈대가 되는 구성요소이다. 이동 장치 몸체(10)는 본 명세서의 도면에서는 설명의 편의를 위하여 직육면체의 형상으로 도시하였으나, 그 형상이 이에 제한되지 않는다.

이동 장치 몸체(10)에는 로터(20)가 회전 가능하게 연결된다. 로터(20)는 회전하여 양력을 발생시키므로, 로터(20)에 의해 발생한 양력에 의해 이동 장치 몸체(10)가 비행할 수 있다. 다만 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)는 물 속에서 작동할 수도 있으므로, 비행이 아닌 물속에서의 유영에 로터(20)가 사용될 수도 있다. 비행이나 유영을 포함하여 이동이라 표현할 수 있으며, 본 발명의 명세서에서는 이동의 대표 예로 비행을 이용하여, 이동 장치(1)의 동작을 설명한다.

이동 장치 몸체(10)의 외측면에는 공급덕트(30)가 연결될 수 있고, 회송덕트(40)가 이동 장치 몸체(10)의 외측면에 더 연결될 수 있다. 구체적으로, 공급덕트(30)는 본체부의 상면(111)에 연결될 수 있고, 회송덕트(40)는 본체부의 하면(112)에 연결될 수 있다. 이동 장치 몸체(10)의 내부에는 제1 계류공간(51)과 제2 계류공간(52)이 각각 형성될 수 있고, 이동 장치(1)의 내부로부터 이동 장치 몸체(10)의 외측면까지 연장되는 흡입덕트(60)와 배출덕트(70)가 배치될 수 있다. 상술한 제1 계류공간(51) 및 제2 계류공간(52)은 본 발명의 일 실시예에서는 이동 장치 몸체(10)의 내부에 형성되는 것으로 설명하였으나, 외부에 별도의 계류공간이 형성될 수도 있다. 또한 계류공간이 별도로 형성되지 않고, 각 덕트의 일단과 타단이 외부를 향해 개방되어, 유체를 흡입 및 배출할 수도 있다. 본 발명의 명세서에서는 유체의 대표적인 예로 공기를 이용하여, 이동 장치(1)의 동작을 설명한다.

만일 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)가 물 속에서 사용되는 경우, 제1 계류공간(51)은 평형수(ballast)를 저장하는 밸러스트 탱크로서 사용되어, 이동 장치(1)의 잠수 또는 부유를 제어하는데 사용될 수 있다.

이동 장치 몸체(10)는 복수의 로터 연결부(12)를 포함할 수 있다. 복수의 로터 연결부(12)는, 이동 장치 몸체(10)의 본체부(11)에 연결된다. 로터 연결부(12)는 본체부(11)를 중심으로 외측으로 연장되어 형성되되, 등각을 가지고 서로 이격되어 배치될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 로터(20)가 4개인 쿼드콥터를 예시적으로 설명하므로, 4개의 로터 연결부(12)가 본체부(11)에 연결되되, 인접한 로터 연결부(12)와 각각 직각을 이루며 배치된 상태이다. 그러나 로터(20)의 개수는 이에 제한되지 않으므로, 로터 연결부(12)의 개수 역시 이에 제한되지 않고, 로터(20)의 개수에 대응되는 개수로 형성될 수 있다. 로터(20)는 로터 연결부(12)의 외측 말단에 회전 가능하게 결합될 수 있다.

로터 연결부(12)에는 회전력을 발생시키는 로터 구동부(미도시)가 더 배치되어, 로터(20)가 회전할 수 있도록 발생시킨 회전력을 전달할 수 있다. 로터 구동부는 후술할 제어부(80)와 전기적으로 연결되어, 전력과 제어 신호를 전달받을 수 있다. 따라서 제어부(80)의 제어에 의해, 로터 구동부가 제어되어 로터(20)의 회전이 제어될 수 있다. 그러나 본체부(11)에 로터 구동부가 배치되고, 로터 연결부(12)는 로터 구동부의 회전력을 로터(20)까지 전달하는 역할을 할 수도 있다. 이러한 경우, 서로 이격된 로터(20)와 로터 구동부를 벨트 등으로 연결할 수 있으나 그 방법은 이에 제한되지 않는다.

로터 구동부의 회전력은, 로터(20)의 회전 외에, 밧줄을 당기는 등의 회전력이 필요한 장소에 사용될 수도 있다. 따라서 일부 로터 구동부의 회전력만이 로터(20)로 전달되고, 나머지 일부 로터 구동부의 회전력은 상술한 용도로 사용될 수도 있다.

로터(20)

로터(20)는 회전하여 양력을 발생시키거나 유체를 밀어내는 회전익이다. 로터(20)는 압력차를 발생시켜 양력을 생성하는 양력생성부의 일종으로, 본 발명의 일 실시예에서는 양력생성부의 대표예인 로터(20)로 양력생성부를 설명하나, 본 발명의 변형예에 따르면, 노출된 회전익이 존재하지 않고 제트(jet)흐름을 이용한 코안다 효과(Coanda effect)를 이용해 양력을 생성하는 장치가 양력생성부로 사용될 수도 있다.

상방으로 향하는 양력이 발생하도록, 로터(20)는 회전함으로써 로터(20)의 양측 사이에 압력차를 발생시킨다. 이러한 로터(20)의 양측은 하측과 상측일 수 있다.

로터(20)는 회전축이 연결되는 중심부(211)로부터 경방향 외측을 향해 연장된 적어도 하나의 블레이드(blade, 212)로 형성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 4개의 블레이드(212)를 가지는 로터(20)를 예시로 설명하였으나, 하나의 로터(20)가 가지는 블레이드(212)의 개수는 이에 제한되지 않는다.

로터(20)는 수평 방향과 나란하지 않고, 자신의 회전방향을 기준으로 블레이드(212)의 더 앞서는 모서리인 리딩 에지(leading edge)가, 뒤따르는 모서리인 트레일링 에지(trailing edge)보다 상측에 위치하도록 형성되어 받음각(angle of attack)을 형성할 수 있다. 따라서 로터(20)가 중심부를 지나가는 회전축을 축방향으로 회전함에 따라, 양력이 발생한다.

로터(20)는 상술한 로터 연결부(12)의 외측 말단에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 그러나 로터(20)는 직접 본체부(11)에 회전 가능하게 결합될 수도 있다.

로터(20)는 복수개인데, 각각이 독립적으로 구동되어 회전할 수 있다. 따라서 각 로터(20)의 회전방향과 속도가 상이할 수 있으며, 이를 이용해 일반적으로 이동 장치(1)의 자세를 제어한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)에서, 이동 장치 몸체(10)를 중심으로 위에서 바라봤을 때 시계반대방향을 따라 순서대로 제1 로터(21), 제2 로터(22), 제3 로터(23) 및 제4 로터(24)가 배치된다. 따라서 제1 로터(21)는 제1 로터 연결부(121)에 의해 본체부(11)에 연결되고, 제2 로터(22), 제3 로터(23) 및 제4 로터(24)는 각각 제2 로터 연결부(122), 제3 로터 연결부(123) 및 제4 로터 연결부(124)에 의해 본체부(11)에 연결된다.

로터(20)가 회전하는 영역를 둘러싸는 로터 보호부(미도시)가 더 형성될 수 있다. 로터 보호부가 형성됨에 따라, 로터(20)의 회전에 의해 사용자가 부상을 입는 상황을 방지할 수 있으며, 로터(20)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 로터 보호부에 후술할 공급덕트(30) 또는 회송덕트(40)가 연결될 수 있다.

공급덕트(30)와 흡입덕트(60)

공급덕트(30)는 로터(20)에 공기를 제공함으로써 로터(20)가 흡입하는 공기의 힘을 이용하는 구성요소이다. 공급덕트(30)는 내부가 빈 관체로 형성되되, 그 일단이 로터(20)의 상측에 배치되고, 그 타단이 공기를 빨아들여 일단을 통해 배출함에 따라 로터(20)에 공기를 제공한다. 공급덕트(30)는, 공급덕트의 상측에서 하방으로 공급덕트(30)를 바라봤을 때, 양력생성부가 가리워지도록, 양력생성부의 상부를 덮으며 배치될 수 있다. 즉, 공급덕트(30)의 그림자를 하방으로 드리울 때, 그 그림자의 영역 안에 양력생성부가 포함될 수 있다. 여기서 양력생성부의 상부란, 양력생성부를 구성하는 물리적 구성의 일부분과, 양력생성부로부터 상측에 위치한 일부 공간을 포함하는 의미로 사용되었다. 이러한 공급덕트(30)의 구조와 배치를 통해, 양력생성부의 상부가 밀폐된 것과 유사한 상황에 놓여, 공급덕트(30)의 타단으로부터 흡입한 공기가 공급덕트(30)의 일단을 통해 로터(20)에 공기를 공급할 수 있다.

공급덕트(30)는 로터(20)의 개수에 대응되는 개수로 구성된다. 따라서 각 로터(20)에 하나씩의 공급덕트(30)가 대응될 수 있는데, 하나의 로터(20)에 2개의 공급덕트(30)가 대응되거나, 2개의 로터(20)에 하나의 공급덕트(30)가 대응될 수도 있다. 공급덕트(30)는 이동 장치 몸체(10)에 연결되어, 이동 장치 몸체(10)에 대한 상대적인 위치를 유지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 각각의 로터(20)에 공급덕트(30)가 하나씩 대응되어 배치된다. 따라서 제1 로터(21)에는 제1 공급덕트(31)가, 제2 로터(22)에는 제2 공급덕트(32)가, 제3 로터(23)에는 제3 공급덕트(33)가, 제4 로터(24)에는 제4 공급덕트(34)가 대응된다.

공급덕트(30)에는, 외부와 연결됨으로써 외부의 공기를 받아들여 상기 로터(20)의 상측으로 전달할 수 있는 보조개구(314)가 형성될 수 있다. 보조개구(314)는 공급덕트의 일단(311)과 인접한 공급덕트 몸체(313)가 관통되어 형성될 수 있고, 복수 개 형성될 수 있다. 도면에서는 제1 공급덕트(31)에만 보조개구(314)가 형성된 것으로 도시하였으나, 다른 공급덕트(32, 33, 34)들에도 보조개구가 형성될 수 있다. 또한 후술할 회송덕트(40)에도 보조개구가 형성될 수 있다.

공급덕트(30)에는 유량센서(미도시) 또는 압력센서(미도시)가 더 배치되어, 공급덕트(30)를 지나가는 공기의 유량 또는 압력을 획득할 수 있다. 유량센서 또는 압력센서는 획득한 유량 또는 압력을 제어부(80)로 전달해, 제어부(80)가 보조개구(314)의 개폐를 조절하도록 할 수 있으나, 제어부(80)를 거치지 않고 바로 획득된 값이 전기적 신호로 개폐 구동부(미도시)에 전달되어, 보조개구(314)의 개폐를 조절하도록 할 수 있다.

도 5를 참조하면, 공급덕트(30)는 이동 가능하게 이동 장치 몸체(10)에 연결될 수 있다. 도 5에서는 제1 공급덕트(31)와 제1 회송덕트(41)를 예시로 도시하였다. 본 발명의 일 실시예에서는 회전 가능하게 공급덕트의 타단(312)이 이동 장치 몸체(10)에 연결된 상황을 도시하였다. 따라서 공급덕트(30)가 회전하면, 공급덕트 몸체(313)가 공급덕트의 타단(312)을 중심으로 회전하여, 선택적으로 공급덕트의 일단(311)이 로터(20)의 상측으로부터 이탈하거나, 로터(20)의 상측에 위치할 수 있다. 로터(20)의 상측에 공급덕트의 일단(311)이 위치하기 위해, 공급덕트의 타단(312)은 본체부의 상면(111)에 연결될 수 있다.

공급덕트(30)는 공급덕트 구동부(미도시)에 의해서 이동할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 공급덕트 구동부가 이동 장치 몸체(10)에 배치되어, 공급덕트의 타단(312)과 연결됨으로써 공급덕트(30)를 회전시킬 수 있다. 공급덕트 구동부는 제어부(80)와 전기적으로 연결되어, 제어부(80)로부터 전력을 인가받고 제어 신호를 수신할 수 있다. 제어 신호에 따라 공급덕트 구동부가 작동하여, 공급덕트(30)가 로터(20)의 상측에 위치하거나 이로부터 이탈하도록 해서, 이동 장치(1)의 자세를 제어할 수 있다. 자세한 제어 방법에 대해서는 도 7 내지 도 9에 대한 설명에서 후술한다.

흡입덕트(60)는 외부로부터 공기를 받아들이는 구성요소로, 공급덕트(30)와 유사하게 내부가 빈 관 형태인 관체형으로 형성되되, 그 일단이 외부를 향해 개방되어 외부 공기를 흡입하고, 타단이 공급덕트(30)로 상기 외부 공기를 전달하는 역할을 한다. 흡입덕트(60) 역시 이동 장치 몸체(10)에 연결될 수 있다.

공급덕트의 타단(312)은, 흡입덕트(60)와 연결되어 흡입덕트(60)를 통해 외부의 공기를 흡입한다. 구체적으로, 공급덕트의 타단(312)은 이동 장치 몸체(10)를 관통하여 이동 장치 몸체(10)의 내부에서 흡입덕트(60)와 연결될 수 있다. 따라서 흡입덕트(60)가 흡입한 외부 공기가 공급덕트(30)로 제공되고, 공급덕트(30)는 제공된 공기를 다시 로터(20)에 제공할 수 있다. 흡입덕트(60)의 타단이 공급덕트의 타단(312)과 이동 장치 몸체(10)의 내부에서 만나되, 흡입덕트(60)의 일단은 외부 공기를 흡입할 수 있도록, 이동 장치 몸체(10)를 관통하여 외부를 향해 개방될 수 있다.

공급덕트(30)와 흡입덕트(60)는 제1 계류공간(51)에 의해 서로 연결될 수 있다. 다만 제1 계류공간(51)을 거치지 않고 직접 공급덕트(30)와 흡입덕트(60)가 연결될 수도 있다. 즉 공급덕트의 타단(312)이 이동 장치 몸체(10) 내부에 위치한 제1 계류공간(51)에 연통되고, 흡입덕트(60)의 타단 역시 제1 계류공간(51)에 연통되어, 공급덕트(30)와 흡입덕트(60)가 서로 간접적으로 연결될 수 있다. 흡입덕트(60)가 흡입한 외부 공기가 제1 계류공간(51)으로 전달되고, 제1 계류공간(51)에 전달된 공기가 공급덕트(30)에 의해 흡입되어 로터(20)의 상측에서 로터(20)를 향해 토출되는 방식으로 공기의 순환이 일어날 수 있다. 이러한 공기의 순환을 위해서 로터(20)가 회전하고, 로터(20)의 회전에 의해 로터(20)의 상측에 비교적 저기압이 형성되어 양력이 생성되고, 형성된 저기압에 의해 흡입덕트(60)의 일단으로부터 외부 공기가 흡입되어 공급덕트(30)의 상측까지 제공된다.

흡입덕트(60)는 복수로 구성될 수 있다. 복수의 흡입덕트(60)가, 이동 장치 몸체(10)가 포함하는 복수의 측면(113)에 배치될 수 있다. 복수의 측면(113)에 흡입덕트(60)가 균일하게, 서로 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다. 또한 본 발명의 일 실시예의 변형예에 따르면, 본체부의 상면(111) 또는 하면(112)에도 흡입덕트(60)가 배치되어, 이동 장치(1)의 승강에 영향을 미칠 수 있다. 이동 장치(1)가 떠오를 때, 상면(111)에 위치하는 흡입덕트가 공기를 빨아들이도록 해서 그 반작용력에 의해 이동 장치(1)의 상승에 도움을 주는 것이다.

본 발명의 일 실시예에서는 4개의 흡입덕트(60)가, 4개의 본체부(11)의 측면에 하나씩 배치되되 각 측면이 바라보는 방향으로 개방되어, 서로 인접한 흡입덕트(60)가 직각을 이루도록 도시하였으나, 그 개수 및 배치 방법은 이에 제한되지 않는다. 따라서 4개의 본체부(11)의 측면이 존재하는 상황에서, 16개의 흡입덕트(60)가 각 측면에 4개씩 배치될 수도 있다. 이동 장치 몸체(10)를 중심으로 위에서 바라봤을 때, 제1 로터(21)와 제2 로터(22) 사이의 개소로부터 시계반대방향을 따라 순서대로 제1 흡입덕트(61), 제2 흡입덕트(62), 제3 흡입덕트(63) 및 제4 흡입덕트(64)가 배치된다.

흡입덕트(60)를 이용해서, 이동 장치 몸체(10)의 자세를 제어할 수 있다. 흡입덕트(60)에는 각각 흡입덕트(60)를 통해 유동하는 공기의 흐름을 제어하는 흡입 밸브(미도시)가 배치될 수 있다. 복수의 흡입덕트(60) 중 이동하고자 하는 방향을 바라보는 본체부(11)의 측면에 배치되는 흡입덕트(60)를 통해서 외부의 공기를 흡입하고, 나머지 흡입덕트(60)를 통해서는 외부의 공기를 흡입하지 않도록 흡입 밸브가 잠겨, 이동하고자 하는 방향으로 이동 장치 몸체(10)가 개방된 흡입덕트(60)의 흡입력의 반작용력에 의해 이동할 수 있다. 가고자 하는 방향에서의 공기를 흡입덕트(60)가 흡입하므로, 공기저항의 감소 효과를 가질 수도 있다. 흡입 밸브는 제어부(80)와 전기적으로 연결되어, 제어부(80)에 의해 전력을 인가받고 제어 신호를 제어부(80)로부터 수신할 수 있다. 따라서 제어부(80)가 각 흡입 밸브의 개도를 제어할 수 있다. 자세한 제어 방법에 대해서는 도 7 내지 도 9에 대한 설명에서 후술한다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 이동 장치 몸체(10)에는 외부로 노출되거나 이동 장치 몸체(10)의 내부로 감춰질 수 있는 고정익(미도시)이 더 배치될 수 있다. 이러한 고정익이 펼쳐져서 외부로 노출될 때, 그 후단이 흡입덕트(60)와 인접하게 위치하도록 배치된다. 따라서 흡입덕트(60)를 통해 공기의 흐름이 고정익의 전단으로부터 후단으로 형성되므로, 고정익에서 양력이 발생할 수 있다.

본 발명의 다른 변형예에 따르면, 공급덕트는 화물이 안착되기에 적합하도록 형성될 수 있다. 따라서 공급덕트가 공기를 배출하는 일단으로부터 공기를 흡입하는 타단으로 갈수록, 상측과 이동 장치 몸체의 외측으로 연장되는 형태를 가질 수 있다. 따라서 화물이 공급덕트에 안착될 경우 공급덕트의 타단이 화물의 외측에서 화물에 접촉함에 따라 화물이 이탈하지 않을 수 있다. 또한 공급덕트의 중간 부분은 평평하게 형성되어, 화물이 잘 안착될 수 있다. 이러한 구조를 공급덕트가 가짐에 따라, 본 발명의 이동 장치를 이용해 화물의 운반이 가능하다.

회송덕트(40)와 배출덕트(70)

회송덕트(40)는 로터(20)로부터 배출되는 공기를 일 방향으로 안내함으로써 로터(20)로부터 배출되는 공기의 힘을 이용하는 구성요소이다. 회송덕트(40)는 내부가 빈 관 형태인 관체형으로 형성되되, 그 일단이 로터(20)의 하측에 배치되고, 그 타단이 로터(20)로부터 받아들인 공기를 일 방향으로 안내한다.

회송덕트(40)는 로터(20)의 개수에 대응되는 개수로 구성된다. 따라서 각 로터(20)에 하나씩의 회송덕트(40)가 대응될 수 있는데, 하나의 로터(20)에 2개의 회송덕트(40)가 대응되거나, 2개의 로터(20)에 하나의 회송덕트(40)가 대응될 수도 있다. 회송덕트(40)는 이동 장치 몸체(10)에 연결되어, 이동 장치 몸체(10)에 대한 상대적인 위치를 유지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 각각의 로터(20)에 회송덕트(40)가 하나씩 대응되어 배치된다. 따라서 제1 로터(21)에는 제1 회송덕트(41)가, 제2 로터(22)에는 제2 회송덕트(42)가, 제3 로터(23)에는 제3 회송덕트(43)가, 제4 로터(24)에는 제4 회송덕트(44)가 대응된다.

회송덕트(40)에도, 공급덕트(30)의 보조개구(314)와 유사하게, 외부와 연결됨으로써 외부로 공기를 배출할 수 있는 배출개구(미도시)가 형성될 수 있다.

도 5를 참조하면, 회송덕트(40)는 이동 가능하게 이동 장치 몸체(10)에 연결될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 회전 가능하게 회송덕트의 타단(412)이 이동 장치 몸체(10)에 연결된 상황을 도시하였다. 따라서 회송덕트(40)가 회전하면, 회송덕트 몸체(413)가 회송덕트의 타단(412)을 중심으로 회전하여, 선택적으로 회송덕트의 일단(411)이 로터(20)의 하측으로부터 이탈하거나, 로터(20)의 하측에 위치할 수 있다. 로터(20)의 하측에 회송덕트의 일단(411)이 위치하기 위해, 회송덕트의 타단(412)은 본체부의 하면(112)에 연결될 수 있다. 회전 이외에, 직선이동하는 방식으로도 회송덕트(40)가 이동 장치 몸체(10)에서 이동할 수 있다.

회송덕트(40)는 회송덕트 구동부(미도시)에 의해서 이동할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 회송덕트 구동부가 이동 장치 몸체(10)에 배치되어, 회송덕트의 타단(412)과 연결됨으로써 회송덕트(40)를 회전시킬 수 있다. 회송덕트 구동부는 제어부(80)와 전기적으로 연결되어, 제어부(80)로부터 전력을 인가받고 제어 신호를 수신할 수 있다. 제어 신호에 따라 회송덕트 구동부가 작동하여, 회송덕트(40)가 로터(20)의 하측에 위치하거나 이로부터 이탈하도록 해서, 이동 장치(1)의 자세를 제어할 수 있다. 자세한 제어 방법에 대해서는 도 7 내지 도 9에 대한 설명에서 후술한다.

상술한 내용과 같이, 회송덕트(40)는 공급덕트(30)의 형성과 유사하게 형성되되, 이동 장치 몸체(10)를 중심으로 대칭되게 배치되어, 공기를 이동 장치 몸체(10)의 외부로부터 내부로 유입시키는 구성요소일 수 있다.

배출덕트(70)는 외부로 공기를 배출하는 구성요소로, 회송덕트(40)와 유사하게 내부가 빈 관체로 형성되되, 그 일단이 외부를 향해 개방되고, 타단은 회송덕트(40)로부터 공기를 전달받는 역할을 한다. 배출덕트(70) 역시 이동 장치 몸체(10)에 연결된다.

회송덕트의 타단(412)은, 배출덕트(70)와 연결되어 배출덕트(70)를 통해 외부로 공기를 배출한다. 즉, 회송덕트(40)에 의해 안내되는 공기가 배출덕트(70)에 의해서 외부로 배출된다. 구체적으로, 회송덕트의 타단(412)은 이동 장치 몸체(10)를 관통하여 이동 장치 몸체(10)의 내부에서 배출덕트(70)와 연결될 수 있다. 따라서 회송덕트(40)가 흡입한 외부 공기가 배출덕트(70)로 제공되고, 배출덕트(70)는 제공된 공기를 다시 외부로 배출할 수 있다. 배출덕트(70)의 타단이 배출덕트(70)의 타단과 이동 장치 몸체(10)의 내부에서 만나되, 배출덕트(70)의 일단은 외부로 공기를 배출할 수 있도록, 이동 장치 몸체(10)를 관통하여 외부를 향해 개방될 수 있다.

회송덕트(40)와 배출덕트(70)는 제2 계류공간(52)에 의해 서로 연결될 수 있다. 다만 제2 계류공간(52)을 거치지 않고 직접 회송덕트(40)와 배출덕트(70)가 연결될 수도 있다. 즉 회송덕트의 타단(412)이 이동 장치 몸체(10) 내부에 위치한 제2 계류공간(52)에 연통되고, 배출덕트(70)의 타단 역시 제2 계류공간(52)에 연통되어, 회송덕트(40)와 배출덕트(70)가 서로 간접적으로 연결될 수 있다. 회송덕트(40)가 로터(20)로부터 전달받아 흡입한 공기가 제2 계류공간(52)으로 전달되고, 제2 계류공간(52)에 전달된 공기가 배출덕트(70)에 의해 흡입되어 외부로 토출되는 방식으로 공기의 순환이 일어날 수 있다. 이러한 공기의 순환을 위해서 로터(20)가 회전하고, 로터(20)의 회전에 의해 로터(20)의 하측에 비교적 고기압이 형성되고 공기가 하방으로 밀려나 양력이 생성되고, 밀려난 공기가 회송덕트의 일단(411)으로 유입되어 배출덕트(70)의 일단으로 배출된다.

제2 계류공간(52)은 제1 계류공간(51)과 유사하게 형성되되, 제1 계류공간(51)과는 서로 구분되어 이동 장치 몸체(10)의 내부에 형성될 수 있다. 그러나 제1 계류공간(51)과 제2 계류공간(52)이 서로 연결될 수도 있다.

배출덕트(70)는 복수로 구성될 수 있다. 복수의 배출덕트(70)가, 이동 장치 몸체(10)가 포함하는 복수의 측면(113)에 배치될 수 있다. 복수의 측면(113)에 흡입덕트(60)가 균일하게, 서로 소정의 간격을 두고 배치될 수 있다. 또한 본체부의 상면(111) 또는 하면(112)에도 배출덕트(70)가 배치되어, 이동 장치(1)의 승강에 영향을 미칠 수 있다. 이동 장치(1)가 떠오를 때, 하면(112)에 위치하는 배출덕트가 공기를 배출하도록 해서 그 반작용력에 의해 이동 장치(1)의 상승에 도움을 주는 것이다.

본 발명의 일 실시예에서는 4개의 배출덕트(70)가, 4개의 본체부(11)의 측면에 하나씩 배치되되 각 측면이 바라보는 방향으로 개방되어, 서로 인접한 배출덕트(70)가 직각을 이루도록 도시하였으나, 그 개수 및 배치 방법은 이에 제한되지 않는다. 이동 장치 몸체(10)를 중심으로 위에서 바라봤을 때, 제1 로터(21)와 제2 로터(22) 사이의 개소로부터 시계반대방향을 따라 순서대로 제1 배출덕트(71), 제2 배출덕트(72), 제3 배출덕트(73) 및 제4 배출덕트(74)가 배치된다.

배출덕트(70)를 이용해서, 이동 장치 몸체(10)의 자세를 제어할 수 있다. 배출덕트(70)에는 각각 배출덕트(70)를 통해 유동하는 공기의 흐름을 제어하는 배출 밸브(미도시)가 배치될 수 있다. 복수의 배출 밸브 중 이동하고자 하는 방향의 반대방향을 바라보는 본체부(11)의 측면에 배치되는 배출덕트(70)를 통해서 외부로 공기를 배출하고, 나머지 배출덕트(70)를 통해서는 외부로 공기를 배출하지 않도록 배출 밸브가 잠겨, 이동하고자 하는 방향으로 이동 장치 몸체(10)가 개방된 배출덕트(70)의 배출력의 반작용력에 의해 이동할 수 있다. 배출 밸브는 제어부(80)와 전기적으로 연결되어, 제어부(80)에 의해 전력을 인가받고 제어 신호를 제어부(80)로부터 수신할 수 있다. 따라서 제어부(80)가 각 배출 밸브의 개도를 제어할 수 있다. 자세한 제어 방법에 대해서는 도 7 내지 도 9에 대한 설명에서 후술한다.

공급덕트(30)와 회송덕트(40)가 로터(20)의 상하측에 각각 위치하되, 공급덕트(30)가 로터(20)의 측면을 덮을 수도 있고, 회송덕트(40)가 로터(20)의 측면을 덮어서, 로터(20)의 회전으로부터 사용자를 보호할 수도 있다. 또한 공급덕트(30)와 회송덕트(40)가 로터(20)의 상하측에 각각 위치함으로써, 로터(20)의 회전으로부터 발생하는 소음의 저감이 가능하다. 공급덕트(30)와 회송덕트(40)의 내부에 음파를 흡수하는 흡음부재, 열을 흡수하는 흡열부재, 전자기파를 차단하는 차폐부재 등이 더 배치될 수 있다.

흡입덕트(60)와 공급덕트(30)의 사이 또는 회송덕트(40)와 배출덕트(70) 사이에, 회전 가능한 프로펠러와 발전기 또는 엔코더(encoder)를 포함하는 회전감지부(미도시)가 더 배치될 수 있다. 회전감지부를 공기가 통과하면서 프로펠러를 회전시키고, 프로펠러의 회전으로부터 발전기가 전력을 생산할 수 있으며, 엔코더를 이용해 프로펠러의 회전 속도가 획득될 수 있다. 획득된 회전 속도로부터 유동하는 공기의 양 및 유속을 유추할 수 있으므로, 후술할 제어부(80)가 회전감지부와 전기적으로 연결되어 획득된 회전 속도를 전달받고, 생산된 전력을 전달받을 수 있다.

본 발명의 다른 변형예에 따르면, 회송덕트가 화물의 운반에 사용될 수 있다. 회송덕트의 일단으로부터 타단으로 갈수록 하측과 이동 장치 몸체의 외측으로 향하도록 회송덕트가 연장되어, 회송덕트들 사이에 형성된 공간에 화물이 위치하여 회송덕트에 의해 화물이 파지될 수 있다. 화물 운반을 보조하기 위해, 회송덕트나 이동 장치 몸체에 화물을 가압하여 파지하는 파지부가 더 배치될 수 있다.

제어부(80)

제어부(80)는 이동 장치(1) 본체의 자세를 제어하는 제어 신호를 생성하여 각각의 구성요소에 전달하는 역할을 한다. 제어부(80)는 따라서 제어 신호를 생성하고 전기적 신호를 받을 수 있는, 논리적 연산이 가능한 CPU(Central Processing Unit), FPGA(Field Programmable Gate Array), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등의 마이크로프로세서를 포함할 수 있다.

제어부(80)는 각각의 로터(20)에 대응되는 공급덕트(30)의 위치를 제어함에 따라 이동 장치(1) 본체의 자세를 제어한다. 또한 제어부(80)는 공급덕트(30)와 유사하게 각각의 회송덕트(40)의 위치를 제어함에 따라 이동 장치(1) 본체의 자세를 제어할 수 있고, 상술한 것과 같이 각각의 흡입덕트(60)와 배출덕트(70)의 개도를 조절하는 흡입 밸브 및 배출 밸브를 제어하여, 이동 장치(1) 본체의 자세 및 속도를 더 제어할 수 있다. 구체적인 제어 방법은 도 7 내지 도 9에 대한 설명에서 후술한다.

제어부(80)는 이동 장치(1) 본체의 내부에 위치할 수 있고, 공급덕트(30)를 이동시키는 공급덕트 구동부와 로터(20)를 구동시키는 로터 구동부에 전기적으로 연결될 수 있다. 마찬가지로, 제어부(80)는 회송덕트 구동부, 흡입 밸브 및 배출 밸브에 전기적으로 연결될 수 있다. 제어부(80)는 배터리와 같은 전력원을 더 포함하여, 생성한 제어 신호와 전력을 각각의 구성요소에 전달할 수 있다.

이 밖에 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)는, 카메라와 같이 외부의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐 장치, 물체를 감지하는 광학 센서, 주변의 기압을 측정하는 압력 센서, 주변의 온도를 측정하는 온도 센서 등을 포함할 수 있고, 각각이 제어부(80)와 전기적으로 연결되어 획득한 센싱 신호를 제어부(80)로 전달하거나, 제어부(80)로부터 제어 신호와 전력을 전달받을 수 있다. 그러나 이동 장치(1)가 포함할 수 있는 센서의 종류는 이에 제한되지 않는다.

제어부(80)는 사용자가 조작하는 조작 장치로부터, 이동 장치(1)를 제어하기 위한 지시 신호를 전달받을 수 있고, 조작 장치로 신호를 전달할 수도 있다. 따라서 제어부(80)는 조작 장치와 무선 통신이 가능하도록 무선 모뎀 등을 포함할 수 있다.

제어부(80)는 후술할 청소기 모듈(도 6의 90) 또는 다른 모듈들이 이동 장치(1)에 연결될 때, 각 모듈과 전기적으로 연결되어, 연결된 각 모듈에 제어 신호를 전송함으로써 각 모듈을 제어할 수 있다.

다른 실시예 - 청소기 모듈(90)

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 장치(2)에 청소기 모듈(90)을 부착한 상황을 도시한 사시도이다.

도 6에서는 설명의 편의를 위해 제2 계류공간 및 배출덕트를 도시하지 않고 설명한다. 그러나 도 6의 다른 실시예에서도 생략된 구성요소들이 존재할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 장치(2)는, 청소기 모듈(90)을 더 포함할 수 있다. 청소기 모듈(90)은 이동 장치(2)가 포함하는 흡입덕트(65)에 연결된다.

청소기 모듈(90)은 이동 장치(2)의 흡입력을 이용해 이물질(D)을 빨아들이는 장치로, 흡입부재(91), 필터부(93) 및 배출부(94)를 포함할 수 있고, 이물질수집부(92)를 더 포함할 수 있다.

흡입부재(91)는 외부의 공기 및 이물질(D)을 같이 빨아들이는 구성요소로, 청소기의 헤드에 해당하는 부분이다. 따라서 로터(20)가 회전함에 따라, 로터(20)로부터 발생한 흡입력을 전달받아 외부의 공기 및 이물질(D)을 같이 빨아들인다. 흡입부재(91)는 흡입력이 사라진 뒤 흡입부재(91)를 통해 이물질(D)이 다시 외부로 배출되는 것을 방지하기 위해, 외부로부터 이물질(D)이 흡입되는 방향 및 경방향 내측으로 내측면으로부터 연장되는 격막(미도시)을 더 포함할 수 있다.

흡입부재(91)를 통해 빨아들인 외부의 공기와 이물질(D)은 청소기 모듈(90)의 내부에 위치한 공간인 이물질수집부(92)에 도달한다. 이물질수집부(92)는 필터부(93)에 의해서 배출부(94)와 구분되는데, 필터부(93)는 이물질수집부(92)로부터 배출부(94)로 외부의 공기는 통과할 수 있으나 이물질(D)은 통과하지 못하도록 형성되는 구성요소이다. 따라서 필터부(93)는 기체는 통과하나 거시적인 이물질(D)이나 먼지 등은 통과할 수 없는 다공성의 필름 등으로 형성될 수 있다. 필터부(93)에 의해 걸러진 이물질(D)은, 이물질수집부(92)에 모인다.

필터부(93)를 공기가 통과하여 배출부(94)에 도달한다. 배출부(94)는 흡입덕트(60)와 연결되어, 상기 공기를 흡입덕트(65)로 전달해 제1 계류공간(51)과 공급덕트(30)를 거쳐 로터(20)의 상측으로 제공되도록 한다. 필터부(93)는 헤파(HEPA, High Efficiency Particulate Air) 필터 등으로 구성되어, 흡입한 공기에서 미세먼지를 제거해 배출하도록 해서, 공기청정 기능을 수행할 수 있다. 다만 제1 계류공간(51)이 형성되지 않는 변형예에서는, 흡입덕트(65)가 공급덕트(30)와 바로 연결되어 흡입한 공기를 로터(20)로 제공할 수 있다.

즉, 로터(20)의 회전에 의해서 공급덕트(30)에 위치한 공기가 로터(20)를 향해 이동하여 공급덕트의 일단(311)으로 배출되고, 이에 따라 제1 계류공간(51)과 흡입덕트(65)에 위치한 공기가 공급덕트(30)로 이동하는 공기의 흐름이 발생해, 흡입력이 발생한다. 흡입덕트(65)는 청소기 모듈(90)의 배출부(94) 및 이물질수집부(92)를 거쳐 흡입부재(91)를 통해 외부의 공기를 흡입한다. 이 과정에서 이물질(D)이 같이 흡입되어, 이물질수집부(92)에 모임으로써 청소 작업이 수행된다.

본 발명의 다른 실시예의 변형예에 따른 이동 장치에는 손잡이(미도시)가 형성되어, 일반적인 청소기와 같은 방식으로 이동 장치가 사용될 수 있다. 로터의 회전에 의해 양력이 발생하므로, 일반적인 청소기의 조작에 필요한 힘보다 더 적은 힘이 다른 실시예의 변형예에 따른 이동 장치를 조작하여 청소 작업을 수행하는데 요구될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 이동 장치(2)에 대한 내용 중에서, 설명된 내용 외의 다른 구성요소에 대한 내용은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)에 대한 내용과 동일하므로, 그 설명에 갈음한다.

본 발명의 다른 실시예에서는 이동 장치(2)가 청소기 모듈(90)을 포함하는 경우만을 설명하였으나, 로터의 회전에 의해 발생하는 흡입력을 이용할 수 있는 다양한 모듈이 이동 장치(2)에 포함될 수 있다. 또한 흡입력뿐 아니라 배출덕트(70)를 통해 토출되는 공기의 압력을 이용하여, 공과 같은 사물을 발사하기에 적합한 발사 모듈(미도시)이 이동 장치에 더 포함될 수도 있다.

상기 발사 모듈은, 배출덕트를 통해 토출되는 공기의 압력을 이용할 수도 있으나, 흡입덕트를 이용해 흡입한 공기를 특정 계류공간에 고압으로 보관한 뒤 계류공간의 개구를 밀폐하고, 공기의 분출이 필요할 때 밀폐된 개구를 개방하는 방식으로 공기의 분출을 수행할 수도 있다.

이동 장치(1)의 제어

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)의 평면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)는, 로터(20)를 회전시켜 양력을 발생시켜 비행할 수 있다. 로터(20)를 회전시키고, 그 회전하는 방향과 회전하는 속도를 제어하는 것은, 제어부(80)가 수행할 수 있다. 도 7과 같은 상황에서 인접한 로터(20)가 동일한 회전속도를 가지고 서로 반대방향으로 회전함에 따라, 이동 장치(1)는 공중에 떠서 상하 방향으로 이동하거나 호버링(hovering)할 수 있다. 도 7에서는 모든 공급덕트(30)가 전부 대응하는 로터(20)의 상측에 위치하는 상태이나, 이동 장치(1)가 공중에 떠서 상하 방향으로 이동하는 동작을 수행하기 위해서, 공급덕트(30)가 전부 대응되는 로터(20)의 상측으로부터 이탈한 상태일 수도 있다.

복수의 공급덕트(30) 중 적어도 하나의 공급덕트(30)를 회전시켜, 대응되는 로터(20)의 상측으로부터 이탈시킴으로써, 로터(20)가 회전하는 속도를 조절하지 않고도 이동 장치(1)의 자세를 제어할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)가 일 방향으로 비행하는 상황을 도시한 평면도이다.

도 8을 참조하면, 복수의 공급덕트(30) 중 서로 인접한 일부 공급덕트(30)들을 회전시켜, 상기 일부 공급덕트(30)들에 대응되는 로터(20)들의 상측으로부터 일부 공급덕트(30)들을 이탈시킬 수 있다. 일부 공급덕트(30)가 이탈함에 따라, 로터(20)의 회전 속도를 제어하지 않고도, 대응되는 로터(20)들로부터 형성되는 양력이 증가한다. 도 8에서는 제1 공급덕트(31)와, 이에 인접한 제4 공급덕트(34)가, 제1 로터(21)와 제4 로터(24)의 상측으로부터 이탈되도록 회전하고, 제2 로터(22)와 제3 로터(23)의 상측에는 각각 제2 공급덕트(32)와 제3 공급덕트(33)가 위치하고 있는 상태를 도시하였다. 따라서 제1 로터(21)와 제4 로터(24)에 의해서 발생하는 양력이 증가하여, 발생하는 양력이 그대로 유지되는 제2 로터(22)와 제3 로터(23)와의 관계에서 양력의 불균형이 발생한다. 따라서 이동 장치 몸체(10) 중 제1 로터(21)와 제4 로터(24)가 위치한 측이, 제2 로터(22)와 제3 로터(23)가 위치한 측보다 높게 들리게 되어, 이동 장치 몸체(10)가 기울어진다. 이동 장치 몸체(10)가 수평을 유지하지 않으므로, 각 로터(20)의 회전에 의해, 양력 외에도 수평 방향 성분의 추진력이 같이 발생하게 된다. 따라서 이동 장치 몸체(10)가 수평 방향과 나란할 때, 제1 로터(21)와 제4 로터(24)가 위치한 측으로부터 제2 로터(22)와 제3 로터(23)가 위치한 측을 바라보던 방향인, 도 8의 이동 장치 몸체(10)에 도시된 가상의 화살표 방향으로 이동 장치(1)가 이동한다. 제2 로터(22)와 제3 로터(23)가 같이 바라보고 있는 방향을 향해 이동하는 것으로, 로터(20)의 상측으로부터 이탈된 공급덕트(30)들이 결합된, 이동 장치 몸체(10)의 일측이 향하던 방향의 반대방향을 향해서 이동 장치(1)가 비행하는 것이다.

또한 도 8 상에서 이동 장치 몸체(10)에 가상의 화살표로 표시된 방향으로 이동하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)는, 이동하고자 하는 방향을 바라보는 이동 장치 몸체(10)의 측면에 배치되는 흡입덕트(60)만을 이용해 외부 공기를 흡입하고, 이동하고자 하는 방향의 반대방향을 바라보는 이동 장치 몸체(10)의 측면에 배치되는 배출덕트(70)만을 이용해 외부로 공기를 배출하도록 할 수 있다. 도 8에서는 이러한 흡입덕트와 배출덕트가 각각 제2 흡입덕트(62) 및 제4 배출덕트(74)이다. 이러한 제어를 위해, 제어부(80)가 흡입 밸브와 배출 밸브를 제어해 흡입덕트(60)와 배출덕트(70)의 개도를 제어할 수 있다. 흡입덕트(60)가 공기를 흡입하고, 배출덕트(70)가 공기를 배출하면서 발생하는 반작용력이, 이동 장치 몸체(10)가 이동하고자 하는 방향으로 이동 장치 몸체(10)에 더 작용하는 외력이 된다. 따라서 이동하고자 하는 방향으로 더 용이하게 이동 장치 몸체(10)가 이동한다.

도 8을 기준으로, 제2 흡입덕트(62)와 제4 배출덕트(74)만을 개방하고 나머지 흡입덕트와 배출덕트는 차단하여, 외부의 공기가 제2 흡입덕트(62)만을 통해 흡입되고, 내부의 공기가 제4 배출덕트(74)만을 통해서 배출될 수 있다. 제2 흡입덕트(62)가 바라보는 방향은, 이동 장치(1)가 이동하고자 하는 방향이고, 제4 배출덕트(74)가 바라보는 방향은, 이동 장치(1)가 이동하고자 하는 방향의 반대방향이므로, 각각 흡입되는 공기와 배출되는 공기에 이동 장치(1)에 의해 가해지는 힘의 반작용력이 이동 장치 몸체(10)에 가해져 이동 장치가 이동하고자 하는 방향으로 더 용이하게 이동한다.

또한 제1 로터(21)와 제4 로터(24)에서 발생하는 양력을 증가시키기 위해, 제1 공급덕트(31)와 제4 공급덕트(34)에 형성되는 보조개구가 개방되는 방식이 사용될 수도 있다.

도 8에서는 도 7과 같이 각 공급덕트(30)들이 대응되는 로터(20)의 상측에 위치하는 상태에서, 일부 공급덕트(30)를 이동시켜 대응되는 로터(20)에서 양력의 증가가 발생하는 상황을 설명하였다. 그러나 반대로 각 공급덕트(30)들이 로터(20)의 상측으로부터 이탈한 상태에서, 상기 일부 공급덕트(30)가 아닌 반대편에 위치한 일부 공급덕트(30)를 이동시켜 대응되는 로터(20)의 상측에 위치시킴에 따라 해당 로터(20)들의 양력이 감소하는 경우에도, 마찬가지의 효과를 확인할 수 있다. 이러한 제어를 구현하기 위해, 모든 보조개구가 개방된 상태에서, 제2 로터(22)와 제3 로터(23)에 대응되는 제2 공급덕트(32) 및 제3 공급덕트(33)의 보조개구만이 폐쇄되는 제어가 이루어질 수도 있고, 모든 회송덕트(40)가 로터(20)로부터 이격되어 있는 상태에서, 제2 로터(22)와 제3 로터(23)에 대응되는 제2 회송덕트(42) 및 제3 회송덕트(43)만이 각 대응되는 로터와 인접하게 배치되는 제어가 수행될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)가 다른 일 방향으로 회전하는 상황을 도시한 평면도이다.

도 9에서는 도 7과 같이 각 공급덕트(30)들이 대응되는 로터(20)의 상측에 위치하는 상태에서, 일부 공급덕트(30)를 이동시켜 대응되는 로터(20)에서 양력의 증가가 발생하는 상황을 설명하였다. 그러나 반대로 각 공급덕트(30)들이 로터(20)의 상측으로부터 이탈한 상태에서, 상기 일부 공급덕트(30)가 아닌 반대편에 위치한 일부 공급덕트(30)를 이동시켜 대응되는 로터(20)의 상측에 위치시킴에 따라 해당 로터(20)들의 양력이 감소하는 경우에도, 마찬가지의 효과를 확인할 수 있다.

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도 8과 도 9에서 공급덕트(30)를 이동시키는 것과 동일하게, 회송덕트(40)를 대응되는 로터(20)의 하측으로부터 이탈시키거나, 대응되는 로터(20)의 하측에 배치시키는 동작을 수행하여, 동일한 양력 증가 또는 감소 효과를 가질 수 있다. 또한 도 9와 같이 양력을 조절할 때에도, 도 8에 대한 설명에서 사용된 방법들을 적용 대상이 되는 공급덕트(30), 회송덕트(40) 또는 보조개구의 위치만을 달리하여 동일하게 적용할 수 있다.

또 다른 실시예

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 장치(3)의 상세도이다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 회송덕트(451)는 회전 가능하게 상기 이동 장치 몸체(10)에 연결될 수 있다. 이 때, 회송덕트(451)는 이동 장치 몸체(10)가 포함하는 회송 연결부(131)를 통해 간접적으로 본체부(11)와 연결될 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 장치(3)에는 따라서 제2 계류공간과 배출덕트가 존재하지 않을 수도 있다. 만일 제2 계류공간이 존재하는 경우, 별도의 연결부재(미도시)를 이용해 회송덕트의 타단(4512)이 제2 계류공간과 연결되어, 로터로부터 밀려난 공기를 제2 계류공간으로 전달한다.

본 발명의 또 다른 실시예에서, 회송덕트(451)는 회송 연결부(131)에 회전 가능하게 결합된다. 따라서 이동하고자 하는 방향의 반대방향을 향해서 회송덕트(451)가 공기를 안내하도록, 회송덕트(451)의 자세를, 회송덕트(451)를 회전시켜 제어할 수 있다. 이동하고자 하는 방향의 반대방향을 회송덕트의 타단(4512)이 바라보도록 회송덕트(451)를 회전시킨 뒤, 로터로부터 밀려난 공기를 회송덕트의 일단(4511)이 받아들인다. 회송덕트의 일단(4511)이, 이동 장치(3)가 이동하고자 하는 반대방향을 향해 공기를 배출함으로써, 그 반작용력에 의해 이동 장치(3)가 밀려나, 이동하고자 하는 방향으로 용이하게 이동한다. 이러한 회송덕트(451)의 자세 변경이 가능하도록, 회송덕트 구동부가 회송 연결부(131)에 배치될 수 있다.

또한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 장치(3)를 회전시키는 제어를 수행하기 위해서, 각 회송덕트의 타단이 회전하고자 하는 방향의 반대 방향을 향하도록 하되, 인접한 회송덕트들이 배치된 방향이 서로 수직하도록 배치될 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이동 장치(3)에 대한 내용 중에서, 설명된 내용 외의 다른 구성요소에 대한 내용은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 장치(1)에 대한 내용과 동일하므로, 그 설명에 갈음한다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1, 2, 3 : 이동 장치
10 : 이동 장치 몸체
11 : 본체부
12 : 로터 연결부
20 : 로터
30 : 공급덕트
40, 451 : 회송덕트
51 : 제1 계류공간
52 : 제2 계류공간
60, 65 : 흡입덕트
70 : 배출덕트
80 : 제어부
90 : 청소기 모듈
91 : 흡입부재
92 : 이물질수집부
93 : 필터부
94 : 배출부
131 : 회송 연결부
314 : 보조개구
D : 이물질

Claims

양력을 발생시키는 양력생성부;
상기 양력생성부가 연결되어, 상기 양력생성부가 발생시킨 양력에 의해 이동할 수 있는 이동 장치 몸체; 및
상기 양력생성부의 개수에 대응되는 개수로 구성되고, 일단이 상기 양력생성부의 상측에 배치되고 상기 양력생성부가 작동할 때 타단으로부터 유체를 빨아들여 상기 일단을 통해 상기 양력생성부로 제공하는, 관체형으로 형성되는 공급덕트를 포함하고,
상기 양력생성부는, 상기 양력이 발생하도록, 상기 양력생성부의 상측과 하측의 압력차를 발생시키고,
상기 공급덕트는, 상기 공급덕트의 상측에서 하방으로 상기 공급덕트를 바라봤을 때 상기 양력생성부가 가리워지도록, 상기 양력생성부의 상부를 덮으며 배치되고,
상기 공급덕트의 일단에는 상기 양력생성부를 향해 개방된 개구가 형성되어, 상기 타단으로부터 빨아들인 유체를. 상기 양력생성부의 상측으로부터 하방으로 상기 양력생성부에 제공하고,
상기 양력생성부는, 회전함으로써 상측과 하측의 압력차를 발생시키는 로터인, 이동 장치.
제1항에 있어서,
상기 로터는, 상기 이동 장치 몸체에 회전 가능하게 연결되는, 이동 장치.
제2항에 있어서,
관체형의 흡입덕트를 더 포함하고,
상기 공급덕트의 타단은, 상기 흡입덕트와 연결되어 상기 흡입덕트를 통해 외부의 유체를 흡입하는, 이동 장치.
제3항에 있어서,
상기 로터가 회전함에 따라, 외부의 유체 및 이물질을 같이 빨아들이는 흡입부재;
상기 흡입부재를 통해 빨아들인 외부의 유체가 통과하나, 상기 이물질은 통과하지 못하는 필터부; 및
상기 흡입덕트와 연결되어, 상기 필터부를 통과한 외부의 유체를 상기 흡입덕트로 전달하는 배출부를 포함하는 청소기 모듈을 더 포함하는, 이동 장치.
제2항에 있어서,
상기 로터의 타측에 배치되어, 상기 로터로부터 배출되는 유체를 일 방향으로 안내하는 회송덕트를 더 포함하는, 이동 장치.
제5항에 있어서,
상기 회송덕트와 연결되어, 상기 회송덕트에 의해 안내되는 유체를 외부로 배출하는 배출덕트를 더 포함하는, 이동 장치.
제2항에 있어서,
상기 공급덕트는, 이동 가능하게 상기 이동 장치 몸체에 연결되어, 선택적으로 상기 로터의 일측으로부터 이탈되거나 상기 로터의 일측에 위치하는, 이동 장치.
제5항에 있어서,
상기 회송덕트는, 이동 가능하게 상기 이동 장치 몸체에 연결되어, 선택적으로 상기 로터의 타측으로부터 이탈되거나 상기 로터의 타측에 위치하는, 이동 장치.
제7항에 있어서,
각각의 상기 로터에 대응되는 상기 공급덕트의 위치를 제어함에 따라 상기 이동 장치 몸체의 자세를 제어하는, 제어부를 더 포함하는, 이동 장치.
제6항에 있어서,
상기 이동 장치 몸체에 연결되고, 외부를 향해 개방된 복수의 흡입덕트를 더 포함하고,
상기 공급덕트의 타단은, 상기 흡입덕트와 연결되어 상기 흡입덕트를 통해 외부의 유체를 흡입하고,
상기 배출덕트는 복수로 구성되고,
상기 복수의 흡입덕트와 상기 복수의 배출덕트는, 상기 이동 장치 몸체가 포함하는 외측면에 배치되고,
상기 복수의 흡입덕트 중 이동하고자 하는 방향을 바라보는 상기 이동 장치 몸체의 외측면에 배치되는 흡입덕트를 통해서 외부의 유체를 흡입하고, 상기 복수의 배출덕트 중 이동하고자 하는 방향의 반대방향을 바라보는 상기 이동 장치 몸체의 외측면에 배치되는 배출덕트를 통해서 유체를 외부로 배출하도록, 상기 복수의 흡입덕트와 상기 복수의 배출덕트의 개도를 제어하는 제어부를 더 포함하는, 이동 장치.
제10항에 있어서,
상기 공급덕트는 상기 이동 장치 몸체를 관통하여, 상기 이동 장치 몸체의 내부에서 상기 흡입덕트와 연결되고,
상기 회송덕트는 상기 이동 장치 몸체를 관통하여, 상기 이동 장치 몸체의 내부에서 상기 배출덕트와 연결되는, 이동 장치.
제2항에 있어서,
상기 공급덕트는, 외부와 연결됨으로써 외부의 유체를 받아들여 상기 로터의 일측으로 전달할 수 있는 보조개구를 더 구비하는, 이동 장치.
제5항에 있어서,
상기 회송덕트는 회전 가능하게 상기 이동 장치 몸체에 연결되고,
이동하고자 하는 방향의 반대방향을 향해서 상기 회송덕트가 상기 유체를 안내하도록, 상기 회송덕트의 자세를 제어하는 제어부를 더 포함하는, 이동 장치.
제3항에 있어서,
상기 흡입덕트에 후단이 인접하게 배치되는 고정익을 더 포함하는, 이동 장치.
제3항에 있어서,
상기 흡입덕트와 상기 공급덕트 사이에, 회전 가능하게 배치되는 프로펠러;
상기 프로펠러의 회전축에 연결되어, 상기 프로펠러의 회전으로부터 전력을 생산하는 발전기; 및
상기 프로펠러의 회전축에 연결되어, 상기 프로펠러의 회전속도를 획득하는 회전감지부를 더 포함하는, 이동 장치.
제2항에 있어서,
상기 공급덕트에 화물이 안착될 수 있도록, 상기 공급덕트는, 일단으로부터 타단으로 갈수록 상방과 상기 이동 장치 몸체의 외측 방향으로 연장되는, 이동 장치.
제2항에 있어서,
상기 공급덕트는, 상기 로터의 측면을 덮는 부분을 더 포함하는, 이동 장치.
제6항에 있어서,
상기 배출덕트에 연결되고, 상기 배출덕트를 통해 토출되는 유체의 압력을 이용하여 사물을 발사하는 발사 모듈을 더 포함하는, 이동 장치.
양력을 발생시키는 복수의 로터와, 빨아들인 유체를 상기 로터의 일측에 공급하되 상기 복수의 로터의 개수에 대응되는 개수의 공급덕트를 포함하는 이동 장치를 제어하는 방법에 있어서,
상기 로터가 회전하여 양력을 발생시켜 상기 이동 장치를 이동시키는 단계; 및
상기 복수의 공급덕트 중 적어도 하나의 공급덕트를 이동시켜 대응되는 상기 로터의 일측으로부터 이탈시킴으로써, 상기 로터에서 발생하는 양력의 크기를 증가시켜, 상기 로터에서 발생하는 양력과 다른 로터에서 발생하는 양력의 크기의 불균형을 이용해 상기 이동 장치의 자세를 제어하는 단계를 포함하는, 이동 장치 제어방법.
제19항에 있어서,
상기 이동 장치의 자세를 제어하는 단계는,
상기 복수의 공급덕트 중 서로 인접한 공급덕트들을 이동시켜, 상기 인접한 공급덕트들에 대응되는 로터들에서 발생하는 양력을 증가시킴으로써, 상기 이동 장치가 기울어지도록 하는 단계를 포함하고,
상기 이동 장치가 기울어지도록 하는 단계 후, 상기 이동 장치가 수평방향과 나란하게 배치되었을 때 상기 서로 인접한 공급덕트들이 결합된 상기 이동 장치의 이동 장치 몸체의 일측이 향하던 방향의 반대방향을 향해서, 상기 복수의 로터에서 발생하는 수평 방향의 추진력으로 인해, 상기 이동 장치가 이동하도록 하는 단계를 더 포함하는, 이동 장치 제어방법.
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