KR102436725B1 - Multicopter using tilt-type rotors for direction control - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방향 제어를 위한 틸트식 로터가 구비되는 멀티콥터에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 기체에 구비되는 틸트식 로터의 틸팅을 이용하여 비행중인 상태에서의 피치(pitch)축 방향으로의 회전과 요(yaw)축 방향으로의 회전이 안정적으로 수행될 수 있도록 하는 멀티콥터에 관한 것이다.The present invention relates to a multicopter provided with a tilt-type rotor for direction control, and more particularly, rotation in a pitch axis direction in a flying state using tilting of a tilt-type rotor provided on a body. And it relates to a multicopter that allows rotation in the yaw axis direction to be performed stably.
일반적으로 싱글 로터를 이용하여 비행하는 비행체를 헬리콥터라고 하고, 다수의 로터를 이용하여 비행하는 비행체를 멀티콥터라 한다.In general, a vehicle flying using a single rotor is called a helicopter, and a vehicle flying using a plurality of rotors is called a multicopter.
이러한 멀티콥터는 다수의 로터에 대한 회전속도의 제어를 통해 상승하거나 전진하거나 회전하는 등 다양한 형태로 비행할 수 있게 되며, 기체의 하부측에는 카메라와 센서 등의 임무장비가 장착됨으로써 촬영 등 다양한 목적의 임무를 수행할 수 있다.These multicopters can fly in various forms, such as ascending, advancing, or rotating by controlling the rotational speed of a number of rotors. can perform the task.
즉, 멀티콥터는 정지 비행을 포함하여 다양한 형태의 비행이 가능한 특징으로 인해 다양한 분야에서 다양한 용도로 이용되고 있으며, 최근에는 누구나 쉽게 구입하여 이용할 수 있을 정도로 대중화되고 있는 추세이다.That is, the multicopter is being used for various purposes in various fields due to the characteristics of being able to fly in various forms, including stationary flight, and has recently become popular enough that anyone can easily purchase it and use it.
다만, 종래의 멀티콥터는 로터를 회전시키는 각각의 모터의 회전 속도에 차이를 주어 기체가 여러 방향으로 회전하도록 하고 있는데, 이러한 방식은 기체의 요(yaw)축 회전시에 자세의 유지를 어렵게 하므로 비행의 안정성이 급격히 저하될 수 있는 문제를 가지고 있다.However, the conventional multicopter allows the aircraft to rotate in various directions by giving a difference in the rotational speed of each motor that rotates the rotor. There is a problem that the stability of flight can be rapidly deteriorated.
또한, 특정한 임무수행을 위한 목적으로 멀티콥터에 장착되는 카메라나 센서 등의 임무장비는 촬영 방향이나 센싱 각도를 하향으로 조정하기 위한 짐벌의 장착을 반드시 필요로 하고 있는데, 임무장비의 크기에 따라 달라지는 짐벌의 크기와 그에 따른 무게를 고려하여 임무장비의 선택에 제한이 발생할 수 밖에 없는 문제가 발생하고 있다.In addition, mission equipment such as cameras or sensors mounted on a multicopter for the purpose of performing a specific mission requires the installation of a gimbal to adjust the shooting direction or sensing angle downward. Considering the size of the gimbal and its weight, there is a problem that there is no choice but to limit the selection of mission equipment.
따라서 상기한 문제들에 대한 해결책으로 멀티콥터를 구성하는 다수의 로터의 전부 또는 일부를 틸팅시키는 방식이 제안되었으며, 이와 관련하여 대한민국 등록특허공보 제10-1554487호의 “멀티 로터 비행체”, 대한민국 등록특허공보 제10-1809039호의 “동시 틸팅방식의 레이싱드론” 및, 대한민국 등록특허공보 제10-1838796호의 “기울기 제어 날개를 가지는 비행체” 등의 발명들이 제안되어 공개된 바 있다.Therefore, as a solution to the above problems, a method of tilting all or part of a plurality of rotors constituting a multicopter has been proposed. Inventions such as “a simultaneous tilting racing drone” of Publication No. 10-1809039 and “a vehicle having tilt control wings” of Korean Patent No. 10-1838796 have been proposed and published.
우선, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1554487호의 “멀티 로터 비행체”에는 다수의 로터 유닛을 동시에 동일한 각도로 기울어지게 하는 액츄에이터를 구비함으로써 비행하는 방향을 신속하게 변경할 수 있고, 방향을 변경할 때에도 몸체의 수평 유지가 가능하여 안정적인 물품의 수송이나 촬영이 실시될 수 있도록 하는 비행체에 관한 발명이 제안되었다.First, the "multi-rotor flying vehicle" of the Republic of Korea Patent Publication No. 10-1554487 has an actuator that inclines a plurality of rotor units at the same time at the same angle, so that the flying direction can be quickly changed, and even when the direction is changed, the body An invention related to an air vehicle that can be maintained horizontally so that stable transport or shooting of goods can be carried out has been proposed.
또한, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1809039호의 “동시 틸팅방식의 레이싱드론”에는 드론의 몸체는 수평을 유지한 상태로 프로펠러만 동시에 틸팅할 수 있는 구조로 구성되어, 회전시 공기저항이 최소화될 수 있도록 하는 드론에 관한 발명이 제안되었다.In addition, in the "Simultaneous tilting type racing drone" of the Republic of Korea Patent Publication No. 10-1809039, the body of the drone has a structure that can tilt only the propeller at the same time while maintaining the level, so that air resistance during rotation is minimized. An invention related to a drone that makes it possible has been proposed.
또한, 상기 대한민국 등록특허공보 제10-1838796호의 “기울기 제어 날개를 가지는 비행체”에는 날개가 몸체의 좌우 방향 축을 기준으로 하여 피칭 회전할 수 있도록 구성되고, 날개의 피칭 회전에 의해 추력부의 회전축과 날개 사이의 각도가 가변될 수 있도록 구성되어 방향 전환이 용이하고, 방향 전환할 때의 중심의 유지가 용이한 효과가 발생할 수 있도록 하는 비행체에 관한 발명이 제안되었다.In addition, in the "flying vehicle having tilt control wings" of the Republic of Korea Patent No. 10-1838796, the wings are configured to be able to pitch and rotate based on the left and right axes of the body, and the rotation axis of the thrust unit and the blades by the pitching rotation of the blades The invention related to the aircraft has been proposed so that the angle between them can be varied so that the direction change is easy, and the effect of maintaining the center of gravity when the direction is changed can occur.
그러나 상기와 같은 종래의 발명들은 기체의 안정적인 회전을 위한 목적으로 다수의 로터(프로펠러, 날개)가 동시에 동일한 방향으로 틸팅하도록 하는 구성만을 제안하고 있기 때문에, 기체의 회전이 피치(pitch)축 방향으로만 발생할 수 있게 되는 명확한 한계를 가지고 있다.However, since the conventional inventions as described above only propose a configuration in which a plurality of rotors (propellers, blades) are tilted in the same direction at the same time for the purpose of stable rotation of the gas, the rotation of the gas is in the direction of the pitch axis. There are clear limits that can only occur.
즉, 상기와 같은 종래의 발명들은 기체의 요(yaw)축 회전시에 비행의 안정성이 급격히 저하될 수 있는 문제를 여전히 해결하지 못하고 있기 때문에, 이 문제를 해결할 수 있는 해결책을 제시하는 발명이 요구되는 실정이다.That is, since the conventional inventions as described above still do not solve the problem that the stability of flight may be rapidly reduced during rotation of the yaw axis of the aircraft, there is a need for an invention that provides a solution to this problem it is becoming.
본 발명에 의한 방향 제어에 틸트식 로터를 이용하는 멀티콥터는 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위한 목적으로 제안된 발명으로써,The multicopter using a tilt-type rotor for direction control according to the present invention is an invention proposed for the purpose of solving the above problems,
종래의 멀티콥터는 로터를 회전시키는 각각의 모터의 회전 속도에 차이를 주어 기체가 여러 방향으로 회전하도록 하고 있으나, 이러한 방식은 기체의 요(yaw)축 회전시에 자세의 유지를 어렵게 하여 비행의 안정성이 급격히 저하되는 문제가 있기 때문에, 이에 대한 해결책을 제시하는 것을 목적으로 한다.The conventional multicopter allows the aircraft to rotate in various directions by giving a difference in the rotational speed of each motor that rotates the rotor, but this method makes it difficult to maintain the posture when the yaw axis of the aircraft is rotated. Since there is a problem in which stability is rapidly deteriorated, an object of the present invention is to present a solution to this problem.
또한, 특정한 임무수행을 위한 목적으로 멀티콥터에 장착되는 카메라나 센서 등의 임무장비는 촬영이나 센싱 각도를 하향으로 조정하기 위한 짐벌의 장착을 반드시 필요로 하고 있으나, 임무장비의 크기에 따라 달라지는 짐벌의 크기와 그에 따른 무게를 고려하여 임무장비의 선택에 제한이 발생할 수 밖에 없는 문제가 있기 때문에, 이에 대한 해결책을 제시하는 것을 또 하나의 목적으로 한다.In addition, mission equipment such as cameras or sensors mounted on a multicopter for the purpose of performing a specific mission requires the installation of a gimbal to adjust the shooting or sensing angle downward, but the gimbal varies depending on the size of the mission equipment. Another purpose is to propose a solution to this problem because there is a problem inevitably limiting the selection of mission equipment in consideration of the size and weight of the device.
본 발명은 상기와 같은 목적을 실현하고자,The present invention is to realize the above object,
비행을 위한 각종 장치가 장착되는 본체부; 상기 본체부의 좌측과 우측에 전방과 후방으로 틸팅 가능한 형태로 설치되는 한 쌍의 전방 로터; 상기 한 쌍의 전방 로터 각각의 후방에 전방과 후방으로 틸팅 가능한 형태로 설치되는 한 쌍의 후방 로터; 및, 상기 전방 로터와 상기 후방 로터의 회전 속도와 틸팅 방향을 각각 제어하여 상기 멀티콥터의 비행을 제어하는 제어부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방향 제어에 틸트식 로터를 이용하는 멀티콥터를 제시한다.The main body part to which various devices for flight are mounted; a pair of front rotors installed on the left and right sides of the main body in a form that can be tilted forward and backward; a pair of rear rotors installed in a form capable of being tilted forward and rearward at the rear of each of the pair of front rotors; and a control unit controlling the flight of the multicopter by controlling the rotational speed and the tilting direction of the front rotor and the rear rotor, respectively. It presents a multicopter using a tilt-type rotor for direction control, characterized in that it comprises a.
이때, 상기 제어부는 상기 멀티콥터의 피치(pitch)축 회전을 제어함에 있어, 상기 한 쌍의 전방 로터와 상기 한 쌍의 후방 로터의 전부가 후방으로 틸팅되도록 제어하여 상기 멀티콥터가 전방으로 회전하도록 하고, 상기 한 쌍의 전방 로터와 상기 한 쌍의 후방 로터의 전부가 전방으로 틸팅되도록 제어하여 상기 멀티콥터가 후방으로 회전하도록 하는 것을 특징으로 한다.At this time, in controlling the rotation of the pitch axis of the multicopter, the control unit controls all of the pair of front rotors and the pair of rear rotors to tilt backward so that the multicopter rotates forward. and controlling all of the pair of front rotors and the pair of rear rotors to tilt forward so that the multicopter rotates backward.
또한, 상기 제어부는 상기 멀티콥터의 요(yaw)축 회전을 제어함에 있어, 상기 한 쌍의 전방 로터와 상기 한 쌍의 후방 로터 각각의 우측의 로터가 전방으로 틸팅되도록 제어함과 동시에 그 각각의 좌측의 로터는 후방으로 틸팅되도록 제어하여 상기 멀티콥터가 시계 방향으로 회전하도록 하고, 상기 한 쌍의 전방 로터와 상기 한 쌍의 후방 로터 각각의 우측의 로터가 후방으로 틸팅되도록 제어함과 동시에 그 각각의 우측의 로터는 전방으로 틸팅되도록 제어하여 상기 멀티콥터가 반시계 방향으로 회전하도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, in controlling the yaw axis rotation of the multicopter, the control unit controls the right side of each of the pair of front rotors and the pair of rear rotors to be tilted forward and at the same time, each The left rotor is controlled to be tilted backward so that the multicopter rotates clockwise, and the right rotor of each of the pair of front rotors and the pair of rear rotors is controlled to tilt rearward, and each The rotor on the right side is controlled to tilt forward so that the multicopter rotates counterclockwise.
본 발명에 의한 방향 제어에 틸트식 로터를 이용하는 멀티콥터는,A multicopter using a tilt-type rotor for direction control according to the present invention,
틸트식 로터의 틸팅을 이용하여 로터를 회전시키는 각각의 모터의 회전 속도는 그대로 유지하는 상태로 기체가 요(yaw)축 회전할 수 있도록 함으로써 비행의 안정성을 유지할 수 있게 되는 효과가 발생하고,The effect of maintaining flight stability by allowing the aircraft to rotate on the yaw axis while maintaining the rotation speed of each motor that rotates the rotor by using the tilting of the tilt-type rotor occurs,
틸트식 로터의 다른 형태로의 틸팅을 이용하여 기체가 피치(pitch)축 회전하며 짐벌의 기능을 대신할 수 있도록 함으로써 임무장비의 선택을 다양화할 수 있게 되는 효과가 발생한다.The effect of being able to diversify the selection of mission equipment occurs by allowing the aircraft to rotate on the pitch axis and replace the function of the gimbal by using the other form of tilting of the tilt-type rotor.
도 1은 본 발명에 의한 방향 제어에 틸트식 로터를 이용하는 멀티콥터의 기본 형상을 나타낸 사시도.
도 2a 및 도 2b는 전방 로터와 후방 로터가 틸팅하여 멀티콥터가 피치(pitch)축 회전하는 모습을 나타낸 예시도.
도 3a 내지 도 3c는 한 쌍의 전방 로터가 서로 다른 방향으로 틸팅하고 한 쌍의 후방 로터도 서로 다른 방향을 틸팅하여 멀티콥터가 요(yaw)축 회전하는 모습을 나타낸 예시도.1 is a perspective view showing the basic shape of a multicopter using a tilt-type rotor for direction control according to the present invention.
2A and 2B are exemplary views showing a state in which the multicopter rotates on a pitch axis by tilting the front rotor and the rear rotor.
3A to 3C are exemplary views illustrating the multicopter yaw axis rotation by tilting a pair of front rotors in different directions and also tilting a pair of rear rotors in different directions.
본 발명은 방향 제어를 위한 틸트식 로터가 구비되는 멀티콥터에 관한 것으로써,The present invention relates to a multicopter equipped with a tilt-type rotor for direction control,
비행을 위한 각종 장치가 장착되는 본체부(100); 상기 본체부(100)의 좌측과 우측에 전방과 후방으로 틸팅 가능한 형태로 설치되는 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b); 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b) 각각의 후방에 전방과 후방으로 틸팅 가능한 형태로 설치되는 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b); 및, 상기 전방 로터(110a, 110b)와 상기 후방 로터의 회전 속도와 틸팅 방향을 각각 제어하여 상기 멀티콥터의 비행을 제어하는 제어부(130); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방향 제어에 틸트식 로터를 이용하는 멀티콥터에 관한 것이다.The
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 본체부(100)는 멀티콥터의 몸체를 구성하며, 구동 장치와 전원 공급 장치 등 비행에 필요한 각종 장치가 장착되고, 카메라나 센서 등 임무수행에 필요한 각종 장비가 장착될 수 있다.First, as shown in FIG. 1, the
또한, 상기 본체부(100)에는 비행에 필수적인 다수의 로터가 장착되어야 하며, 장착되는 다수의 로터 중 본체부(100)의 좌측과 우측에 전방과 후방으로 틸팅 가능한 형태로 설치되는 한 쌍의 로터를 전방 로터(110a, 110b)로 지칭하기로 하고, 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b) 각각의 후방에 전방과 후방으로 틸팅 가능한 형태로 설치되는 한 쌍의 로터를 후방 로터(120a, 120b)로 지칭하기로 한다.In addition, a plurality of rotors essential for flight must be mounted on the
즉, 본 발명의 멀티콥터는 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b)를 포함하여 구성되는 쿼드 콥터의 형태를 기본 형태로 하되, 각각의 로터를 지지하는 다수의 축이 방사형 설치되는 대부분의 멀티콥터와는 다르게 한 쌍의 축이 서로 평행하게 설치되는 구조적인 특징을 가진다.That is, the multicopter of the present invention has a quadcopter shape including a pair of
이때, 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)는 동일한 축 프레임(110c)의 좌측 말단부와 우측 말단부에 하나씩 설치되어 상기 축 프레임(110c)과 함께 전방 또는 후방으로 틸팅할 수 있도록 구성되고, 이와 동시에 독립적으로도 틸팅 가능한 형태로 설치되어 서로 반대되는 방향으로 틸팅할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.At this time, the pair of
이와 같은 구성은 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b)에도 동일하게 적용되는 것이다.Such a configuration is equally applied to the pair of
따라서, 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b)는 동일한 축 프레임(120c)의 좌측 말단부와 우측 말단부에 하나씩 설치되어 상기 축 프레임(120c)과 함께 전방 또는 후방으로 틸팅할 수 있도록 구성되고, 이와 동시에 독립적으로도 틸팅 가능한 형태로 설치되어 서로 반대되는 방향으로 틸팅할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the pair of
이와 같은 구성을 위해, 상기 본체부(100)에는 축 프레임(110c, 120c) 각각에 하나 이상이 매칭되어 축 프레임(110c, 120c)을 축 회전시키는 용도로 사용되는 다수의 서보 모터와 기어 장치가 구비되어야 하며, 상기 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)과 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b) 각각에도 축 회전을 위한 서보 모터가 구비되어야 한다.For this configuration, the
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 본체부(100)에는 멀티콥터의 비행을 제어하는 제어부(130)가 구비되며, 상기 제어부(130)는 기입력된 설정에 따라 멀티콥터를 자동으로 제어하거나 외부의 컨트롤러로부터 전송되는 제어 신호에 따라 제어함으로써 비행의 목적이 달성될 수 있도록 한다.In addition, as shown in FIG. 1 , the
이때, 상기 제어부(130)가 멀티콥터의 회전을 제어하는 방식으로는 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b)의 틸팅 방향을 각각 제어하는 방식이 이용되는 것을 특징으로 한다.At this time, as a method for the
즉, 비행을 위한 다수의 로터를 구비하는 통상의 멀티콥터는 각각의 로터에 하나씩 매칭되는 모터의 회전 속도에 차이를 주어 기체가 원하는 방향으로 회전하도록 하고 있으나, 이와 같은 방식은 멀티콥터의 요(yaw)축 회전시에 자세의 유지를 어렵게 하므로 비행의 안정성이 급격히 저하되는 문제가 발생하게 된다.That is, a typical multicopter having a plurality of rotors for flight is configured to rotate the aircraft in a desired direction by giving a difference in the rotation speed of a motor matched to each rotor one by one. When the yaw) axis rotates, it is difficult to maintain the posture, so the stability of the flight is rapidly deteriorated.
따라서, 본 발명은 모터의 회전 속도는 동일한 상태를 유지하되, 각 로터를 틸팅시키는 방식으로 멀티콥터를 요(yaw)축 회전시킴으로써 비행의 안정성이 항상 유지될 수 있도록 하고 있으며, 더 나아가 다른 형태로 각 로터를 틸팅시키는 방식으로 멀티콥터를 피치(pitch)축 회전시킴으로써 임무장비의 하향 각도를 조정하는 짐벌의 역활을 대신하도록 하고 있다.Therefore, the present invention maintains the rotational speed of the motor in the same state, but by rotating the multicopter yaw axis in a manner that tilts each rotor, the stability of flight can be always maintained, and further By tilting each rotor, the multicopter rotates on the pitch axis to take over the role of a gimbal that adjusts the downward angle of mission equipment.
보다 구체적으로, 상기 제어부(130)는 멀티콥터의 피치(pitch)축 회전을 제어함에 있어, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b)의 전부가 후방으로 틸팅되도록 제어하여 멀티콥터가 전방으로 회전하도록 하거나 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b)의 전부가 전방으로 틸팅되도록 제어하여 멀티콥터가 후방으로 회전하도록 하는 것을 특징으로 한다.More specifically, in controlling the rotation of the pitch axis of the multicopter, the
이때, 멀티콥터는 정지 비행하는 상태이며, 상기 제어부(130)는 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b)의 로터의 틸팅전의 상태를 기준으로 하는 기울기값인 θservocontroloffset과 멀티콥터의 기울기값인 θpitchoffset의 절대값이 서로 일치하도록 멀티콥터의 피치(pitch)축 회전을 제어함으로써 그 멀티콥터의 위치가 일정하게 유지될 수 있도록 한다.At this time, the multicopter is in a stationary flight state, and the
또한, 상기 제어부(130)는 멀티콥터의 요(yaw)축 회전을 제어함에 있어, 도 3a 도시된 바와 같은 상태에서 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b) 각각의 우측의 로터가 전방으로 틸팅되도록 제어함과 동시에 그 각각의 좌측의 로터는 후방으로 틸팅되도록 제어하여 멀티콥터가 반시계 방향으로 회전하도록 하는 것을 특징으로 한다.In addition, in controlling the rotation of the yaw axis of the multicopter, the
이때, 상기 제어부(130)는 
이때, 상기 Gain 값은 멀티콥터의 비행 안정성과 직결되는 것으로써 로터가 전방 또는 후방으로 틸팅될 때에 발생할 수 있는 회전각의 오차를 보정해주는 값이며, 멀티콥터의 기체의 특성을 고려하여 다르게 설정될 수 있다.At this time, the gain value is directly related to the flight stability of the multicopter, and is a value that corrects the error of the rotation angle that may occur when the rotor is tilted forward or backward. can
반대로, 상기 제어부(130)는 도 3a 도시된 바와 같은 상태에서 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b) 각각의 우측의 로터가 후방으로 틸팅되도록 제어함과 동시에 그 각각의 우측의 로터는 전방으로 틸팅되도록 제어하여 멀티콥터가 시계 방향으로 회전하도록 하는 것을 특징으로 한다.Conversely, the
이때, 상기 제어부(130)는 
따라서, 상기 제어부(130)는 멀티콥터의 비행 상태와 비행 속도를 고려하여 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b) 각각을 기설정된 값에 따라 축 회전 시킬 수 있다.Accordingly, the
한편, 멀티콥터가 피치(pitch)축 회전하기 위한 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b) 전부의 전방 또는 후방으로의 틸팅은 모든 축 프레임(110c, 120c)의 동시 회전에 의해 동일한 각도로 발생하는 것이 우선적이나 상황에 따라서는 모든 축 프레임(110c, 120c)이 고정된 상태에서 일부 로터의 단독의 틸팅이 발생할 수 있다.On the other hand, for the multicopter to rotate the pitch axis, all of the pair of
즉, 멀티콥터가 피치(pitch)축 회전하는 방식이 축 프레임(110c, 120c)의 회전 방식으로만 한정된 상태에서는 멀티콥터가 요(yaw)축 회전하는 상태에서 피치(pitch)축 회전으로 전환하기 위해 각 로터의 자세 복귀와 그에 따른 기체의 수평 유지가 선행되어야 하고, 이후 축 프레임(110c, 120c)의 회전에 의한 피치(pitch)축 회전이 발생하여야 한다.In other words, in a state in which the multicopter's pitch axis rotation method is limited only to the rotation method of the shaft frames 110c and 120c, the multicopter is converted from the yaw axis rotation to the pitch axis rotation. In order to do so, the return of the posture of each rotor and the horizontal maintenance of the aircraft must be preceded, and thereafter, the pitch axis rotation by the rotation of the shaft frames 110c and 120c must occur.
그러나 본 발명과 같이 멀티콥터의 피치(pitch)축 회전이 일부 로터의 단독의 틸팅으로 발생할 수 있도록 구성된 상태에서는 멀티콥터가 요(yaw)축 회전하는 상태에서 피치(pitch)축 회전으로의 전환이 일부 로터의 단독의 틸팅으로만 신속하게 발생할 수 있다.However, as in the present invention, in a state in which the multicopter's pitch axis rotation can occur by tilting some rotors alone, the transition from the yaw axis rotation to the pitch axis rotation is not possible. It can happen quickly only with the tilting of some rotors alone.
이와 같이, 상기 제어부(130)는 멀티콥터의 자세에 따라 로터를 틸팅시키는 방식을 다르게 구성할 수 있으며, 이러한 구성에 의해 본 발명은 멀티콥터의 보다 효과적인 피치(pitch)축 회전이 발생할 수 있도록 하는 효과가 발생하게 된다.In this way, the
다만, 멀티콥터가 피치(pitch)축 회전할 때와는 다르게 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b) 각각의 서로 반대 방향으로의 틸팅은 축 프레임(110c, 120c)의 회전으로는 실시될 수 없기 때문에, 멀티콥터가 요(yaw)축 회전할 때에는 각 로터에 대한 단독의 틸팅만이 발생하도록 구성된다.However, unlike when the multicopter rotates the pitch axis, the pair of
위에서 소개된 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해, 예로써 제공되는 것이며, 본 발명은 위에서 설명된 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화 될 수도 있다.The embodiments introduced above are provided as examples so that the technical idea of the present invention can be sufficiently conveyed to those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, and the present invention is based on the embodiments described above. It is not limited and may be embodied in other forms.
본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장 또는 축소되어 표현될 수 있다. In order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted from the drawings, and in the drawings, the width, length, thickness, etc. of components may be exaggerated or reduced for convenience.
또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조 번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Also, like reference numbers refer to like elements throughout.
100 : 본체부
110a, 110b : 전방 로터
120a, 120b : 후방 로터
110c, 120c : 축 프레임
130 : 제어부100: body part
110a, 110b: front rotor
120a, 120b: rear rotor
110c, 120c: axial frame
130: control unit
Claims (4)
비행을 위한 각종 장치가 장착되는 본체부(100);
상기 본체부의 좌측과 우측에 전방과 후방으로 틸팅 가능한 형태로 설치되는 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b);
상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b) 각각의 후방에 전방과 후방으로 틸팅 가능한 형태로 설치되는 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b); 및,
상기 전방 로터(110a, 110b)와 상기 후방 로터(120a, 120b)의 회전 속도와 틸팅 방향을 각각 제어하여 상기 멀티콥터의 비행을 제어하는 제어부(130); 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하되,
상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)는 동일한 축 프레임(110c)의 좌측과 우측 말단부에 하나씩 독립적으로 틸팅 가능한 형태로 설치되어 그 축 프레임(110c)과 함께 전방 또는 후방으로 틸팅하거나 서로 반대되는 방향으로 독립적으로 틸팅하도록 구성되고, 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b)도 동일한 축 프레임(120c)의 좌측과 우측 말단부에 하나씩 독립적으로 틸팅 가능한 형태로 설치되어 그 축 프레임(120c)과 함께 전방 또는 후방으로 틸팅하거나 서로 반대되는 방향으로 독립적으로 틸팅하도록 구성되며,
상기 제어부(130)는 멀티콥터의 피치(pitch)축 회전을 제어함에 있어, 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b)의 전부가 후방으로 틸팅되도록 제어하여 상기 멀티콥터가 전방으로 회전하도록 하고, 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b)의 전부가 전방으로 틸팅되도록 제어하여 상기 멀티콥터가 후방으로 회전하도록 하며,
멀티콥터의 요(yaw)축 회전을 제어함에 있어서는, 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b) 각각의 우측의 로터가 전방으로 틸팅되도록 제어함과 동시에 그 각각의 좌측의 로터는 후방으로 틸팅되도록 제어하여 멀티콥터가 시계 방향으로 회전하도록 하고, 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b) 각각의 우측의 로터가 후방으로 틸팅되도록 제어함과 동시에 그 각각의 우측의 로터는 전방으로 틸팅되도록 제어하여 멀티콥터가 반시계 방향으로 회전하고,
상기 제어부(130)는 멀티콥터가 피치(pitch)축 회전하기 위한 상기 한 쌍의 전방 로터(110a, 110b)와 상기 한 쌍의 후방 로터(120a, 120b) 전부의 전방 또는 후방으로의 틸팅은 모든 축 프레임(110c, 120c)의 동시 회전에 의해 동일한 각도로 발생하는 것을 우선적으로 하되, 상황에 따라서는 모든 축 프레임(110c, 120c)이 고정된 상태에서 일부 로터의 단독의 틸팅이 발생할 수 있도록 하여, 멀티콥터가 요(yaw)축 회전하는 상태에서 피치(pitch)축 회전으로의 전환이 일부 로터의 단독의 틸팅으로만 발생할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 방향 제어에 틸트식 로터를 이용하는 멀티콥터.
In the multicopter,
The body unit 100 to which various devices for flight are mounted;
A pair of front rotors (110a, 110b) that are installed in a form that can be tilted forward and rearward on the left and right sides of the main body portion (110a, 110b);
a pair of rear rotors (120a, 120b) installed in a form capable of being tilted forward and backward in the rear of each of the pair of front rotors (110a, 110b); and,
a control unit 130 for controlling the flight of the multicopter by controlling the rotational speed and the tilting direction of the front rotors 110a and 110b and the rear rotors 120a and 120b, respectively; It is characterized in that it comprises a
The pair of front rotors 110a and 110b are installed in a form that can be tilted independently one by one at the left and right end portions of the same shaft frame 110c, and tilt forward or backward together with the shaft frame 110c, or opposite to each other. is configured to tilt independently in the direction configured to tilt forward or backward or independently tilt in opposite directions,
The control unit 130 controls the pitch axis rotation of the multicopter so that all of the pair of front rotors 110a and 110b and the pair of rear rotors 120a and 120b are tilted backwards. control so that the multicopter rotates forward, and controls all of the pair of front rotors 110a and 110b and the pair of rear rotors 120a and 120b to tilt forward so that the multicopter moves backward to rotate,
In controlling the yaw axis rotation of the multicopter, the pair of front rotors (110a, 110b) and the pair of rear rotors (120a, 120b) are controlled so that the right side of each of the rotors are tilted forward; At the same time, each of the left rotors is controlled to tilt backward so that the multicopter rotates clockwise, and the pair of front rotors 110a and 110b and the pair of rear rotors 120a and 120b are each on the right side. The multicopter rotates counterclockwise by controlling the rotor to tilt backward and at the same time controlling the rotor to tilt forward
The control unit 130 includes all of the front or rear tilting of all of the pair of front rotors 110a and 110b and the pair of rear rotors 120a and 120b for the multicopter to rotate on a pitch axis. It is preferentially generated at the same angle by the simultaneous rotation of the shaft frames 110c and 120c, but depending on the situation, in a state in which all the shaft frames 110c and 120c are fixed, tilting of some rotors can occur. , A multicopter using a tilt-type rotor for direction control, characterized in that the multicopter is configured so that the transition from the yaw-axis rotation to the pitch-axis rotation can occur only by tilting some rotors alone. .
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210142328A KR102436725B1 (en) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | Multicopter using tilt-type rotors for direction control |
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| KR1020210142328A KR102436725B1 (en) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | Multicopter using tilt-type rotors for direction control |
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| KR1020210142328A KR102436725B1 (en) | 2021-10-25 | 2021-10-25 | Multicopter using tilt-type rotors for direction control |
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2021
- 2021-10-25 KR KR1020210142328A patent/KR102436725B1/en active IP Right Grant
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