KR20180106603A - 짐벌장치 및 이를 포함하는 드론 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 짐벌장치에 관한 것이다. 일 측면에 따른 짐벌장치는, 비행체의 일측에 결합되어 촬영을 위한 카메라를 지지하는 짐벌장치에 있어서, 회전력을 제공하는 제 1 모터를 포함하여 상기 카메라를 제 1 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제 1 방향 제어부; 상기 제 1 방향 제어부의 구동력이 전달되도록 결합되며, 회전력을 제공하는 제 2 모터를 포함하여 상기 카메라를 제 2 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제 2 방향 제어부; 상기 제 2 방향 제어부의 구동력이 전달되도록 결합되며, 상기 카메라를 수용하는 제 3 방향 제어부; 및 상기 카메라의 하측에 결합되어 상기 카메라의 무게중심을 형성하며, 상기 카메라가 기 설정 각도를 유지하도록 상기 카메라를 제 3 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 무게중심 부재를 포함하고, 상기 제 1 방향, 상기 제 2 방향 및 상기 제 3 방향은 상호 직교한다.
Description
본 실시예는 짐벌장치 및 이를 포함하는 드론에 관한 것이다.
종래에는 무인항공기(또는 드론)가 군사용으로 개발되었으나, 운반과 보관의 편리성 및 조작의 용이함으로 인해 방송에서 촬영용으로 가장 많이 사용되고 있으며, 최근에는 재난 재해 모니터링, 물류 운반에서도 사용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다.
최근에는 다양한 무인항공기를 이용하여 국토개발 및 환경보호 심지어 부동산 개발을 위해, 무인항공기에 사진기나 카메라를 장착하여 다양한 스틸 사진이나 동영상자료를 활용하고 있다. 또한, 일반인들도 카메라가 장착된 무인항공기를 통해, 보다 높은 영역에서 촬영되어 넓은 시야각을 형성하는 촬영물을 획득하고 있다.
이에, 국내외적으로 다양한 무인항공기가 개발되어 다양한 형태의 사진기나 비디오카메라를 장착한 제품이 출시되고 있으며, 특히 DJI 등 다국적기업이 사진기가 구비된 드론을 개발하여 시중에 판매하고 있으며 상업적으로도 큰 성공을 거두고 있다.
이때, 무인항공기는 자체 진동이 심하기 때문에 높은 수준의 퀄리티를 요하는 영상을 촬영하기 위해서는 반드시 짐벌(Gimbal)이 필요한데, 이때 짐벌이라는 것은 구조물의 동요에 관계없이 기기나 장비가 수평 및 연직으로 놓일 수 있도록 전후 좌우 방향의 회전축에 대하여 회전을 허용하는 회전 허용 지지틀을 일컫는다.
종래 기술에 따른 짐벌 구조는, 상호 직교하는 3개의 축과, 상기 축에 구비되는 제어장치를 포함한다. 카메라의 진동은 3차원으로 발생되므로, X축, Y축, Z축으로 구분되는 각각의 축에 별도의 제어장치를 구비하여, 드론의 움직임에 따라 발생되는 카메라의 흔들림을 보정하고 있다. 상기 제어장치로는, 구동력을 제공하는 모터, 상기 모터의 동작을 감지하는 로터리 센서, 상기 모터 및 로터리 센서를 제어하는 제어부가 포함될 수 있다. 따라서, 특정 방향으로 카메라의 흔들림이 감지될 경우, 상기 특정 방향에 대응되는 축을 보정하기 위해 모터 및 로터리 센서가 작동하여 사용자가 원하는 각도의 촬영물이 획득될 수 있다.
그러나 상기한 종래기술에 따르면, 각각의 축마다 제어장치가 별도로 구비되므로 부품 수가 증가하고 제조 단가가 상승하는 문제점이 있다. 이에 따라, 드론은 일반인들에게 고가의 장비로 인식되어, 보급률이 증가하지 못하고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 제안된 것으로서, 부품 수 감소에 따라 제품의 소형화 및 제조 단가를 저렴하게 할 수 있는 짐벌장치 및 이를 포함하는 드론을 제공하는 것에 있다.
본 실시예에 따른 짐벌장치는, 비행체의 일측에 결합되어 촬영을 위한 카메라를 지지하는 짐벌장치에 있어서, 회전력을 제공하는 제 1 모터를 포함하여 상기 카메라를 제 1 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제 1 방향 제어부; 상기 제 1 방향 제어부의 구동력이 전달되도록 결합되며, 회전력을 제공하는 제 2 모터를 포함하여 상기 카메라를 제 2 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제 2 방향 제어부; 상기 제 2 방향 제어부의 구동력이 전달되도록 결합되며, 상기 카메라를 수용하는 제 3 방향 제어부; 및 상기 카메라의 하측에 결합되어 상기 카메라의 무게중심을 형성하며, 상기 카메라가 기 설정 각도를 유지하도록 상기 카메라를 제 3 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 무게중심 부재를 포함하고, 상기 제 1 방향, 상기 제 2 방향 및 상기 제 3 방향은 상호 직교한다.
일 실시 예에 따른 드론은, 비행체; 상기 비행체의 하측에 결합되며, 다수의 전자부품이 실장되는 기판부가 배치되는 베이스; 상기 베이스의 하측에 결합되고, 회전력을 제공하는 제 1 모터를 포함하여 상기 카메라를 제 1 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제 1 방향 제어부; 상기 제 1 방향 제어부의 구동력이 전달되도록 결합되며, 회전력을 제공하는 제 2 모터를 포함하여 상기 카메라를 제 2 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제 2 방향 제어부; 상기 제 2 방향 제어부의 구동력이 전달되도록 결합되며, 상기 카메라를 수용하는 제 3 방향 제어부; 및 상기 카메라의 하측에 결합되어 상기 카메라의 무게중심을 형성하며, 상기 카메라가 기 설정 각도를 유지하도록 상기 카메라를 제 3 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 무게중심 부재를 포함하고, 상기 제 1 방향, 상기 제 2 방향 및 상기 제 3 방향은 상호 직교한다.
본 실시예를 통해 촬영 각도가 시계 또는 반시계 방향으로 촬영 흔들리더라도, 무게중심 부재의 중력방향 움직임으로 인해 촬영 각도가 보정되므로 3축 제어를 위한 제어 부품을 감소할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라 제조 단가가 저렴해지고, 제품의 무게 및 부피가 감소될 수 있는 장점이 있다. 특히, 제품의 무게 감소와 함께, 드론의 비행 효율도 향상되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 드론의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 짐벌장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 짐벌장치의 분해 사시도.
도 4는 다른 각도에서 바라본 짐벌장치의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 방향 제어부의 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제 2 방향 제어부의 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제 3 방향 제어부의 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제 3 방향 제어부의 구성을 보인 단면도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 짐벌장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 짐벌장치의 분해 사시도.
도 4는 다른 각도에서 바라본 짐벌장치의 분해 사시도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 방향 제어부의 분해 사시도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제 2 방향 제어부의 분해 사시도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제 3 방향 제어부의 분해 사시도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제 3 방향 제어부의 구성을 보인 단면도.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 기재함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표시한다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, 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 연결, 결합 또는 접속될 수 있지만, 그 구성 요소와 그 다른 구성요소 사이에 또 다른 구성 요소가 '연결', '결합' 또는 '접속'될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 드론의 구성을 보인 단면도 이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 짐벌장치의 사시도 이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 드론(Drone)(10)은, 비행체(12)와, 상기 비행체(12)의 일측에 결합되어 촬영을 위한 카메라(190)를 지지하는 짐벌장치(100)를 포함한다.
상기 비행체(12)는 사용자가 유, 무선 통신으로 조종할 수 있는 무인 항공기로서, 사용자의 조작에 따라 공중을 비행할 수 있다. 그리고, 상기 카메라(190)는 상기 비행체(12)의 비행에 따라 비행되는 주변을 촬영할 수 있다. 즉, 상기 카메라(190)는 렌즈가 외부로 노출되어, 사용자는 상기 비행체(12)의 비행에 따라 설정되는 각도에서의 촬영물을 획득할 수 있다.
상기 짐벌장치(100)는 상기 비행체(12)의 외측에 결합된다. 일 예로, 상기 짐벌장치(100)는 상기 비행체(12)의 하면에 결합되어, 상기 비행체(12)의 비행에 따라 함께 비행할 수 있다. 상기 짐벌장치(100)는 상기 드론(10)의 비행에 따라 발생되는 상기 카메라(190)의 흔들림을 보정하기 위한 것으로, 3차원의 방향 제어부를 가진다. 도 2에 도시된 방향을 기준으로, 상기 방향 제어부는 각각 X축, Y축, Z축 방향에 대하여 회전함으로써, 상기 드론(10)의 비행 시 상기 카메라(190)의 렌즈는 항상 일정한 방향을 향할 수 있다. 다시 말하면, 상기 드론(10)의 비행에 따라 발생되는 상기 카메라(190)는 흔들림을 상기 방향 제어부가 원래의 위치로 보정해주는 것으로 이해될 수 있다.
상세히, 상기 짐벌장치(100)는, 상기 카메라(190)를 제 1 방향에 대해 회전시키는 제 1 방향 제어부(110)와, 상기 카메라(190)를 제 2 방향에 대해 회전 시키는 제 2 방향 제어부(130)와, 상기 카메라(190)를 연직 방향으로 고정시키는 제 3 방향 제어부(150)를 포함한다. 도 2의 짐벌장치(100)는 도 1의 짐벌장치(100)를 시계 방향으로 90도 회전시켜 도시한 것으로서, 상기 드론(10) 및 상기 카메라(190)의 연직 방향은 도 1의 하부측 방향을 의미힌다.
상기 제 1 방향 제어부(110)와, 상기 제 2 방향제어부(130) 및 상기 제 3 방향 제어부(150)의 회전 중심은 상호 직교할 수 있다. 도 2를 기준으로, 상기 제 1 방향 제어부(110)는 Z축을 중심으로 회전하고, 상기 제 2 방향 제어부(130)는 Y축을 중심으로 회전하며, 상기 제 3 방향 제어부(150)는 Z축을 중심으로 회전하는 구동력을 제공한다. 바꾸어 말하면, 상기 방향 제어부(110, 130, 150)들의 회전 구동력을 전달하는 회전축들은 상호 직교하는 것으로 이해될 수 있다.
상기 짐벌장치(100)는, 베이스(101)를 통해 상기 비행체(12)와 결합된다. 즉, 상기 비행체(12)의 하면에 상기 베이스(101)의 상면이 결합되고, 상기 베이스(101)의 하부에 상기 방향 제어부(110, 130, 150)들이 배치된다. 상기 비행체(12)와 상기 베이스(101)의 결합은, 상기 베이스(101)에 형성된 나사홀(102, 도 3참조)에 나사가 결합됨으로써 이루어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 짐벌장치의 분해 사시도 이고, 도 4는 다른 각도에서 바라본 짐벌장치의 분해 사시도 이다.
도 3 및 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 짐벌장치(100)는, 베이스(101)와, 상기 베이스(101)에 결합되는 기판모듈(103)과, 상기 기판모듈(103)의 일면 상에 결합되어 상기 카메라(190)의 위치를 보정하는 방향 제어부(109)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 상기 베이스(101)는 상기 비행체(12)의 하면에 결합되어 상기 짐벌장치(100)와 상기 비행체(12)를 상호 결합시킨다. 그리고, 상기 베이스(101)의 하면에는 상기 기판모듈(103)을 수용하는 수용홈(101a)이 형성되어, 상기 기판모듈(103)이 상기 수용홈(101a) 내에 안착된다.
상기 기판모듈(103)의 일면에는 다수의 전자부품이 실장되는 기판부(107)가 구비되고, 타면에는 상기 방향 제어부(109)가 결합되는 짐벌 결합부(105)가 구비된다.
상기 기판부(107)에는 상기 짐벌장치(100)의 동작을 위한 다수의 전자부품이 실장된다. 상기 다수의 전자부품은 상기 카메라(190) 또는 상기 방향 제어부(109)의 제어와 관련된 것으로, 상기 카메라(190) 또는 상기 방향 제어부(109)와 전기적으로 연결된다.
상기 짐벌 결합부(105)는 상기 기판모듈(103)의 타면 중 일부 영역이 함몰 형성되는 홈 형상일 수 있다. 따라서, 상기 제 1 방향 제어부(110)의 일부가 상기 짐벌 결합부(105)에 삽입되어 상기 기판부(107)와 타 구성들간에 전기적인 연결이 이루어질 수 있다. 이를 위해, 상기 짐벌 결합부(105)의 바닥면에는 상기 기판부(107)와 상기 방향 제어부(110)의 전기적 연결을 위한 연결홀(106)이 형성될 수 있다.
이하에서는, 상기 카메라(190)의 흔들림 및 위치 보정과 관련된 상기 방향 제어부(109)에 대해 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 방향 제어부의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제 2 방향 제어부의 분해 사시도 이다.
도 3 내지 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 방향 제어부(109)는, 상기 카메라(190)를 제 1 방향에 대해 회전시키는 제 1 방향 제어부(110)와, 상기 카메라(190)를 제 2 방향에 대해 회전 시키는 제 2 방향 제어부(130)와, 상기 카메라(190)를 연직 방향으로 고정시키는 제 3 방향 제어부(150)를 포함한다. 전술한 바와 같이 상기 제 1 방향, 상기 제 2 방향 및 상기 제 3 방향은 상호 수직하게 설정될 수 있다.
상세히, 상기 제 1 방향 제어부(110)는 상기 베이스(101)의 하면에 결합되된다. 상기 제 1 방향 제어부(110)는, 제 1 하우징(111)과, 상기 제 1 하우징(111)의 내부에 배치되어 회전 구동력을 제공하는 모터(미도시)를 포함한다. 상기 모터는 도 1을 기준으로 Z축을 회전 중심으로 회전되는 구동력을 제공한다. 그리고, 상기 모터로부터 발생되는 구동력은 상기 제 1 방향 제어부(110)와 상기 제 2 방향 제어부(130)를 연결하는 제 1 동력 전달부(129)를 통해 상기 카메라(190)에 전달된다.
상기 제 1 동력 전달부(129)는 양단이 각각 상기 제 1 방향 제어부(110)와 상기 제 2 방향 제어부(130)에 결합된다. 상세히, 상기 제 1 동력 전달부(129)의 일단(127)은 상기 제 1 방향 제어부(110)의 내부에 배치되는 모터의 회전축에 결합되어, 상기 모터의 동작에 따라 함께 회전된다. 그리고, 상기 제 1 동력 전달부(129)의 타단(128)은 상기 제 2 방향 제어부(130)에 결합되어, 상기 모터의 구동력을 상기 방향 제어부(109)의 타 구성에 전달한다. 이를 통해, 상기 카메라(190)는 도 1을 기준으로 Z값이 고정된 상태에서 시계 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 이는, 상기 드론(10)의 비행에 따라 상기 카메라(190)에 흔들림 발생 시, 상기 제 1 방향 제어부(110)는 Z축 값이 고정된 상태에서 상기 카메라(190)의 위치를 보정할 수 있음을 의미한다.
도 3 내지 6을 참조하면, 상기 제 2 방향 제어부(130)는 일면에 상기 제 1 동력 전달부(129)의 타단(128)이 결합되고, 타면에 제 2 동력 전달부(149)의 일단(147)이 결합된다. 상기 제 2 방향 제어부(130)는, 하우징(131)과, 상기 하우징(131)의 내부에 배치되어 회전 구동력을 제공하는 모터(140)를 포함한다.
상기 모터(140)는 상기 제 1 방향 제어부(110)의 내부에 구비되는 모터와 동일한 구성으로서, 상기 제 2 방향 제어부(130)의 내부에 배치되는 모터 및 기타 구성요소들은 상기 제 1 방향 제어부(110)에도 원용한다. 즉, 상기 제 1 방향 제어부(110)의 모터와 상기 제 2 방향 제어부(130)의 모터(140)는 기능 및 종류가 동일한 것으로서, 단지 회전되는 방향만이 서로 상이하다. 따라서, 상기 제 1 방향 제어부(110)에 구비되는 모터를 제 1 모터, 상기 제 2 방향 제어부(130)에 구비되는 모터를 제 2 모터(140)라 명명할 수 있다.
일 예로, 상기 제 1 방향 제어부(110)와 상기 제 2 방향 제어부(130)에 구비되는 모터는 BLDC(Brushless DC)모터일 수 있다. 상기 BLDC 모터란 직류 모터에서 브러쉬, 정류자 등의 기계적인 접촉부를 제외하고 전자적인 정류 기구를 설치한 직류모터를 의미한다.
상기 제 2 방향 제어부(130)의 모터(140)는 도 1을 기준으로 Y축을 회전 중심으로 회전되는 구동력을 제공한다. 그리고, 상기 모터(140)로부터 발생되는 구동력은 상기 제 2 방향 제어부(130)와 상기 제 3 방향 제어부(150)를 연결하는 제 2 동력 전달부(149)를 통해 상기 카메라(190)에 전달된다.
상기 모터(140)의 구동력이 상기 제 2 동력 전달부(149)를 통해 상기 카메라(190)에 전달되는 과정을 간략히 설명하면, 상기 모터(140)는 중심에 끼워지는 샤프트(142)는 일단이 제 2 동력 전달부(149)의 일단(147) 내면에 형성되는 상기 걸림홈(147a)에 삽입된다. 따라서, 상기 모터(140)의 회전에 따라 상기 샤프트(142)가 회전되고, 상기 샤프트(142)와 결합되는 상기 제 2 동력 전달부(149)의 일단(147)이 회전됨으로써 상기 상기 제 2 동력 전달부(149)의 타단(148)에 결합되는 상기 제 3 방향 제어부(150)가 회전될 수 있다.
상기와 같은 과정을 통해, 상기 카메라(190)는 도 1을 기준으로 Y값이 고정된 상태에서 시계 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있다. 이는 상기 드론(10)의 비행에 따라 상기 카메라(190)에 흔들림 발생 시, 상기 제 2 방향 제어부(130)는 Y축 값이 고정된 상태에서 상기 카메라(190)의 위치를 보정할 수 있음을 의미한다.
한편, 상기 제 1 방향 제어부(110)와 상기 제 2 방향 제어부(130)의 내부에는 상기 모터(140)외에도 추가 구성요소들이 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 방향 제어부(110)와 상기 제 2 방향 제어부(130)는, 상기 샤프트(142)의 일측에 결합되어 상기 샤프트(142)의 회전을 감지하는 로터리 센서(미도시)와, 상기 기판부(107)로부터 수신되는 정보에 기초하여 상기 모터(140)의 출력을 조절하는 MCU 통신 단자(미도시)와, 상기 모터(140)의 제어를 위한 출력 전압을 인가하는 PWM 단자(미도시)를 더 포함할 수 있다.
또한 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(142)의 일측에는 상기 샤프트(142)로부터 발생되는 자기장을 감지하여 상기 샤프트(142) 또는 로터(미도시)의 위치를 감지하기 위한 위치감지 센서(136)가 구비될 수 있다. 그리고, 상기 샤프트(142) 또는 상기 로터에는 자기장 발생을 위한 센서 마그넷(144)이 추가로 구비될 수 있다.
상기 제 1 방향 제어부(110), 상기 제 2 방향 제어부(130), 상기 제 3 방향 제어부(150)는 연성기판(230)을 통해 상호간에 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 연성기판(230)을 통해 각 방향 제어부는 전원을 제공받거나, 구동에 필요한 명령을 송, 수신할 수 있다. 상기 연성기판(230)은 각 방향 제어부(110, 130, 150)들 사이에 배치되는 별도의 브라켓(210, 220)을 통해 고정될 수 있다.
이하에서는, 상기 제 3 방향 제어부(150)에 대해 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제 3 방향 제어부의 분해 사시도 이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제 3 방향 제어부의 구성을 보인 단면도 이다.
도 3, 도 7 및 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제 3 방향 제어부(150)는, 하우징(151)과, 상기 하우징(151)의 전방에 구비되어 상기 카메라(190)가 전면에 배치되는 카메라 안착부(153)와, 상기 카메라(190)의 전방에 배치되어 상기 카메라 안착부(153)와 결합되는 커버(152)를 포함한다.
상기 하우징(151)에는 상기 제 2 동력 전달부(149)의 타단(148)이 결합된다. 따라서, 상기 제 2 방향 제어부(130)의 구동력이 상기 제 2 동력 전달부(149)를 통해 상기 하우징(151)에 전달되면 상기 카메라(190)는 상기 제 2 방향 제어부(130)의 회전력에 따라 이동할 수 있다.
상기 카메라(190)는 상기 카메라 안착부(153)의 전방에 배치된다. 상기 카메라 안착부(153)의 배면에는 상기 하우징(151)과의 결합을 위한 결합돌기(153a)가 돌출 형성되고, 상기 하우징(151)의 전면에는 상기 결합돌기(153a)가 삽입되는 결합홀(미도시)이 형성될 수 있다.
상기 카메라 안착부(153)의 전면에는 상기 카메라(190)가 안착되는 안착면(154)이 형성된다. 그리고 상기 안착면(154)의 둘레에는 상기 안착면(154)과 타 영역과의 경계를 형성하기 위한 격벽(155)이 돌출 형성될 수 있다. 따라서, 상기 카메라(190)는 상기 격벽(155)에 내측에 배치되어 회전될 수 있다. 상기 격벽(155)에 의해 형성되는 상기 안착면(154)의 직경은 상기 카메라(190) 단면적 중 최대 길이에 대응될 수 있다.
그리고, 상기 안착면(154)에는 상기 카메라(190)를 지지하는 지지축(198)이 끼워지기 위한 삽입홀(153b)이 형성될 수 있다. 상기 지지축(198)은 상기 카메라(190)의 배면에 일단이 결합되어, 상기 카메라 안착부(153)와 상기 커버(152) 사이에 형성되는 내부 공간에서 상기 카메라(190)의 일측을 지지한다. 한편, 상기 지지축(198)의 외경과 상기 삽입홀(153b)의 직경은 상호 대응되도록 형성되어, 상기 지지축(198)의 회전 시 상기 카메라(190)를 보다 견고하게 지지하도록 구성할 수 있다.
상기 카메라(190)에는 상기 카메라(190)의 흔들림을 감지하기 위한 위치센서가 구비될 수 있다. 상기 위치센서는 상기 드론(10)의 비행 시 흔들림으로 인해 발생되는 상기 카메라(190)의 위치 변화를 감지한다. 일 예로 상기 위치센서(190)는 자이로(gyro) 센서일 수 있다.
따라서, 상기 드론(10)의 비행에 따라 흔들림이 발생하여 상기 카메라(190)의 위치 변화 시 상기 위치센서가 이를 감지한다. 그리고, 제어부 즉, 상기 기판부(107)는 상기 위치센서에서 감지된 결과에 기초하여, 상기 카메라(190)의 흔들림을 보정한다. 상기 카메라(190)의 흔들림 보정은, 상기 제 1 방향 제어부(110)와 상기 제 2 방향 제어부(130)의 모터(140)를 동작시킴으로 인해 이루어진다. 즉, 상기 위치센서를 통해 상기 카메라(190)의 이동 방향과 변위가 감지되면, 제어부는 해당 방향의 축, 즉 상기 제 1 방향 제어부(110)와 상기 제 2 방향 제어부(130) 중 어느 하나 또는 모두를 동작시킴으로써, 상기 카메라(190)가 기 설정된 촬영 각도를 유지하도록 조절할 수 있다.
상기 커버(152)는 상기 카메라 안착부(153)의 전방에 결합되어, 상기 카메라 안착부(153)와의 사이에 상기 카메라(190)가 배치되는 내부 공간이 형성된다. 그리고, 상기 커버(152)에는 상기 카메라(190)의 렌즈를 외부로 노출시키기 위한 홀(152a)이 형성된다. 상기 커버(152)와 상기 카메라 안착부(153)는 가장자리에 각각 리브와 홈을 각각 형성하여, 상기 리브 및 홈의 삽입구조를 통해 결합될 수 있다.
도 7 및 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 짐벌장치(100)는, 상기 카메라(190)의 위치를 제어하기 위한 무게중심 부재(196)를 포함한다. 상기 무게중심 부재(196)는 상기 카메라(190)의 중앙 영역 중 하측 또는 하측에 인접하게 배치되어 상기 카메라(190)의 위치를 정렬시킨다. 일 예로, 상기 무게중심 부재(196)는 무게추 일 수 있다.
상기 무게중심 부재(196)가 상기 카메라(190)의 위치를 제어하는 과정을 설명하면, 상기 드론(10)의 비행에 따라 상기 카메라(190)는 시계 또는 반시계 방향으로 회전되는 흔들림이 발생될 수 있다. 이는 도 1에서 X축을 기준으로 상기 카메라(190)가 시계 또는 반시계 방향으로 회전될 수 있음을 의미한다. 바꾸어 말하면, 상기 카메라(190)는 상기 지지축(198)과 함께 시계 또는 반시계 방향으로 회전되어, 상기 카메라(190)의 촬영 각도가 지면에 대해 수직하지 않을 수 있다.
따라서, 상기 카메라(190)의 하측 중앙부에 상기 무게중심 부재(196)가 배치되어 상기 카메라(190)의 무게중심을 형성하므로, 상기 드론(10)의 비행에 따라 상기 카메라(190)가 흔들리더라도 상기 카메라(190)는 하면이 지면에 대해 수직이 되도록 위치가 보정될 수 있다. 즉, 상기 카메라(190)의 흔들림으로 인해 상기 카메라(190)의 회전 시 상기 무게중심 부재(196)도 함께 회전된다. 이 때, 중력에 의해 상기 무게중심 부재(196)는 하방을 향해 이동되게 되고, 상기 무게중심 부재(196)가 결합된 상기 카메라(190)도 함께 회전되어 상기 카메라(190)의 렌즈부가 항상 지면에 대해 수직한 상태를 유지할 수 있다.
종래에는 상기 카메라(190)의 위치 보정을 위해, X축, Y축, Z축 에 해당하는 방향에 각각 모터 및 방향 제어를 부품들이 구비되어, 부품수가 증가하고 제조단가가 상승하는 문제점이 있었다.
그러나 본 실시 예에 따르면, 촬영 각도가 시계 또는 반시계 방향으로 촬영 흔들리더라도, 상기 무게중심 부재(196)의 중력방향 움직임으로 인해 촬영 각도가 보정되므로 3축 제어를 위한 제어 부품을 2/3로 감소할 수 있는 장점이 있다. 이에 따라 제조 단가가 저렴해지고, 제품의 무게 및 부피가 감소될 수 있는 장점이 있다. 특히, 제품의 무게 감소와 함께, 상기 드론(10) 비행 효율도 향상되는 이점이 있다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시 예에 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 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.
Claims (10)
- 비행체의 일측에 결합되어 촬영을 위한 카메라를 지지하는 짐벌장치에 있어서,
회전력을 제공하는 제 1 모터를 포함하여 상기 카메라를 제 1 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제 1 방향 제어부;
상기 제 1 방향 제어부의 구동력이 전달되도록 결합되며, 회전력을 제공하는 제 2 모터를 포함하여 상기 카메라를 제 2 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제 2 방향 제어부;
상기 제 2 방향 제어부의 구동력이 전달되도록 결합되며, 상기 카메라를 수용하는 제 3 방향 제어부; 및
상기 카메라의 하측에 결합되어 상기 카메라의 무게중심을 형성하며, 상기 카메라가 기 설정 각도를 유지하도록 상기 카메라를 제 3 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 무게중심 부재를 포함하고,
상기 제 1 방향, 상기 제 2 방향 및 상기 제 3 방향은 상호 직교하는 짐벌장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 무게중심 부재는 무게추인 짐벌장치.
- 제 1 항에 있어서,
일단이 상기 제 1 방향 제어부에 결합되어 상기 제 1 모터와 연결되고, 타단이 상기 제 2 방향 제어부에 결합되어 상기 제 1 모터의 구동력을 전달하는 제 1 동력 전달부; 및
일단이 상기 제 2 방향 제어부에 결합되어 상기 제 2 모터와 연결되고, 타단이 상기 제 3 방향 제어부에 결합되어 상기 제 2 모터의 구동력을 전달하는 제 2 동력 전달부를 포함하는 짐벌장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제 3 방향 제어부는,
상기 제 2 동력 전달부의 타단과 결합되는 하우징;
상기 하우징의 전방에 구비되어 상기 카메라가 전면에 배치되는 카메라 안착부; 및
상기 카메라 안착부와의 결합에 의해 상기 카메라가 수용되는 내부 공간을 형성하는 커버를 포함하는 짐벌장치.
- 제 4 항에 있어서,
상기 카메라 안착부의 전면에는, 전면으로부터 돌출되어 내측에 상기 카메라가 안착되는 안착면을 형성하는 격벽을 더 포함하는 짐벌장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 무게중심 부재는 상기 카메라의 하면이 지면에 대해 수직하도록 연직 방향으로 무게 중심을 형성하는 짐벌장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 비행체의 하면에 결합되며, 다수의 전자부품이 실장되는 기판부가 배치되는 베이스를 더 포함하고,
상기 베이스의 하면에는 상기 제 1 방향 제어부가 결합되는 짐벌장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 모터와 상기 제 2 모터는 BLDC(Brushless DC)모터인 짐벌장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 카메라의 흔들림을 감지하는 위치센서를 더 포함하고,
제어부는 상기 위치센서로부터 감지되는 상기 카메라의 이동 방향 및 변위를 감지하여 상기 제 1 모터와 상기 제 2 모터를 동작시키는 짐벌장치.
- 비행체;
상기 비행체의 하측에 결합되며, 다수의 전자부품이 실장되는 기판부가 배치되는 베이스;
상기 베이스의 하측에 결합되고, 회전력을 제공하는 제 1 모터를 포함하여 상기 카메라를 제 1 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제 1 방향 제어부;
상기 제 1 방향 제어부의 구동력이 전달되도록 결합되며, 회전력을 제공하는 제 2 모터를 포함하여 상기 카메라를 제 2 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 제 2 방향 제어부;
상기 제 2 방향 제어부의 구동력이 전달되도록 결합되며, 상기 카메라를 수용하는 제 3 방향 제어부; 및
상기 카메라의 하측에 결합되어 상기 카메라의 무게중심을 형성하며, 상기 카메라가 기 설정 각도를 유지하도록 상기 카메라를 제 3 방향에 대해 시계 또는 반시계 방향으로 회전시키는 무게중심 부재를 포함하고,
상기 제 1 방향, 상기 제 2 방향 및 상기 제 3 방향은 상호 직교하는 드론.
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| KR1020170035188A KR102335235B1 (ko) | 2017-03-21 | 2017-03-21 | 짐벌장치 및 이를 포함하는 드론 |
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