KR102150159B1 - A wall-climbing drone unit for maintaining and managing of high-storied building and the control method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 보조 구동 모듈(Arm)을 이용하여 구조물의 벽면을 등반 및 청소하는 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛 및 제어방법에 관한 것으로, 벽면 이동, 벽면 청소, 충전 및 로봇 관제 스테이션 통신의 자동화 및 무인화를 제공할 수 있다. The present invention relates to a wall-moving drone unit and a control method for maintaining and managing a high-rise building that climbs and cleans the wall of a structure using an auxiliary drive module (Arm), and relates to a wall moving, wall cleaning, charging, and robot control station communication. It can provide automation and unattended.
Description
본 발명은 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛 및 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 보조 구동 모듈(Arm)을 이용하여 구조물의 벽면을 등반 및 청소하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a wall-moving drone unit and a control method for maintaining a high-rise building, and more particularly, to a technology for climbing and cleaning a wall surface of a structure using an auxiliary drive module (Arm).
최근 빌딩, 교량 등의 구조물들이 대형화 및 고도화되고, 기존 대형 구조물들의 노후화에 따라, 해당 구조물들에 대한 검사의 중요도가 높아지고 있다. 하지만, 기존의 검사들은 사람이 직접 검사지역까지 이동하고 위치하여 수행되므로, 인력에 대한 높은 의존도, 작업공간의 특수성에 따른 높은 위험성 및 검사비용, 전문 인력 수급 부족 등의 문제가 제기되고 있다. 이러한 문제들의 해결 방법 중 하나로 대형 구조물의 내/외벽을 이동 가능한 벽체 등반 로봇의 연구가 활발히 이루어지고 있다.In recent years, structures such as buildings and bridges have become larger and more advanced, and as existing large structures are aging, the importance of inspection for corresponding structures is increasing. However, since the existing inspections are performed by a person directly moving to the inspection area and being located, problems such as high dependence on manpower, high risk and inspection cost according to the specificity of the work space, and lack of supply and demand of specialized personnel have been raised. As one of the solutions to these problems, research on wall climbing robots capable of moving the inner/outer walls of large structures has been actively conducted.
벽면 등반 로봇(wall-climbing robot)은 접근이 용이하지 않은 고층 구조물 또는 대형 구조물의 유지관리, 외벽 청소, 구조물 건전도 진단 등에 활용할 수 있다. The wall-climbing robot can be used for maintenance of high-rise structures or large structures that are not easily accessible, cleaning exterior walls, and diagnosis of structure health.
벽면 등반 로봇에 대한 연구는 구조물 청소, 유지관리, 구조물 진단과 같은 현실적 필요성에 의해 오래 전부터 연구가 진행되어 왔다. 다만, 벽면 등반 비행 로봇의 특성상 추락의 위험이 항상 내제되어 있고 이를 극복할 정도의 기술 성숙도를 만족하지 못하여 상용화가 이루어지지 못하였다.Research on wall climbing robots has been conducted for a long time due to practical necessities such as structure cleaning, maintenance, and structure diagnosis. However, due to the nature of the wall-climbing flying robot, the risk of falling is always inherent, and commercialization has not been achieved because the technology maturity level to overcome this has not been satisfied.
현재까지는 이를 대체하기 위한 레일, 크레인/와이어와 같은 인프라 기반의 벽면 비행 로봇 시스템이 개발되어 운용되고 있으나 인프라 기반의 시스템 특성상 적용 가능한 구조물의 형상 제한이 있으며, 일정 규모 이상의 구조물이 아닐 경우 효용성이 떨어진다는 단점이 있다. Until now, infrastructure-based wall flying robot systems such as rails and cranes/wires have been developed and operated to replace them, but there are restrictions on the shape of structures that can be applied due to the characteristics of the infrastructure-based system. Has a drawback.
전술한 문제점을 해결하기 위해, 기존 기술은 구조물의 벽면에 부착 가능한 드론 유닛을 개발하였다. 다만, 기존의 드론 유닛 기술은 벽면에 수직한 방향으로 힘을 가하고 마찰력을 발생시켜 구조물의 벽면을 이동하는 것으로, 벽면의 상태 즉, 마찰계수에 따라 큰 추진력을 필요로 하며 에너지 효율이 낮다는 단점이 존재하였다. In order to solve the above-described problem, the existing technology has developed a drone unit that can be attached to the wall of a structure. However, the existing drone unit technology applies a force in a direction perpendicular to the wall and generates a frictional force to move the wall of the structure, and it requires a large propulsion force according to the state of the wall, that is, the friction coefficient, and has a disadvantage of low energy efficiency. Existed.
본 발명의 실시예들의 목적은 서브 휠 또는 원형 브러시를 포함하는 보조 구동 모듈을 포함함으로써, 구조물의 벽면을 등반하는 드론 유닛의 안정성을 향상시키고, 원형 브러시의 회전을 활용한 청소 메커니즘을 구현하여 구조물의 외벽 및 유리를 청소하는 드론 유닛을 제공하고자 한다. An object of the embodiments of the present invention is to improve the stability of a drone unit climbing a wall of a structure by including an auxiliary drive module including a sub wheel or a circular brush, and implement a cleaning mechanism using rotation of the circular brush to We want to provide a drone unit that cleans the exterior walls and glass of the building.
또한, 본 발명의 실시예들의 목적은 로봇 관제 스테이션과 통신하는 드론 유닛으로써, 드론 유닛의 충전 및 브러시 청소를 제공하고자 한다. In addition, an object of the embodiments of the present invention is to provide a drone unit that communicates with a robot control station to provide charging and brush cleaning of the drone unit.
본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛에 있어서, 본체, 상기 본체와 연결되어 비행을 위한 추력을 발생시키는 복수의 로터(rotor)들이 구비된 바디부, 상기 바디부의 적어도 일측에 형성된 메인 휠(wheel) 및 상기 본체와 연결되어 기울기 조절에 따라 회전하는 서브 휠(wheel)을 이용하여 상기 드론 유닛을 구조물의 벽면에 밀착시켜 이동하는 휠 구동부 및 상기 드론 유닛의 비행을 제어하며, 상기 구조물의 벽면에 따라 상기 서브 휠의 기울기를 조절하는 비행 컨트롤부를 포함한다.In the wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention, a body, a body portion provided with a plurality of rotors connected to the body to generate thrust for flight, and a main wheel formed on at least one side of the body portion ( wheel) and a wheel drive unit that moves the drone unit in close contact with the wall surface of the structure and controls the flight of the drone unit by using a sub-wheel connected to the body and rotating according to tilt adjustment, and controls the flight of the drone unit. It includes a flight control unit for adjusting the slope of the sub wheel according to.
상기 휠 구동부는 상기 바디부의 일측에 적어도 두 개로 형성되며, 상기 드론 유닛을 상기 구조물의 벽면에 밀착시켜 휠(wheel)의 회전으로 이동하는 메인 휠 구동모듈 및 상기 바디부에 연결되며, 상기 메인 휠 구동모듈을 서브하기 위해 기울기 조절에 따라 상기 드론 유닛을 상기 구조물의 벽면에 밀착시켜 휠(wheel)의 회전으로 이동하는 서브 휠 구동모듈을 포함할 수 있다.The wheel driving unit is formed of at least two on one side of the body unit, and is connected to the main wheel driving module and the body unit to move by rotation of the wheel by intimate contact with the wall surface of the structure, and the main wheel In order to serve the driving module, it may include a sub wheel driving module that moves the drone unit in close contact with the wall surface of the structure according to tilt adjustment and moves by rotation of a wheel.
상기 비행 컨트롤부는 벽면의 마찰계수에 기반하여, 마찰력을 발생시키는 상기 구조물의 벽면에 대한 수직 항력과 상기 드론 유닛의 상승하는 힘의 비율을 조절하기 위해 상기 서브 휠 구동모듈의 기울기를 조절할 수 있다.The flight control unit may adjust the inclination of the sub-wheel driving module to adjust a ratio of the vertical drag force on the wall surface of the structure that generates the friction force and the rising force of the drone unit based on the friction coefficient of the wall surface.
상기 비행 컨트롤부는 적어도 두 개의 상기 메인 휠과 기울기가 조절된 상기 서브 휠을 이용하여 상기 드론 유닛의 등반을 제어할 수 있다.The flight control unit may control climbing of the drone unit using at least two of the main wheels and the sub-wheel whose inclination is adjusted.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛은 상기 바디부와 연결되며, 상기 구조물의 벽면에 접촉되어 브러시를 롤링하는 브러시 회전부를 더 포함할 수 있다.In addition, the wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention may further include a brush rotating part connected to the body part and contacting a wall surface of the structure to roll a brush.
상기 브러시 회전부는 적어도 두 개의 상기 메인 휠과 상기 구조물의 벽면에 접촉되며, 상기 비행 컨트롤부는 상기 브러시 회전부의 브러시를 롤링하여 상기 구조물의 벽면을 청소할 수 있다.The brush rotation unit may contact at least two of the main wheels and a wall surface of the structure, and the flight control unit may clean the wall surface of the structure by rolling the brush of the brush rotation unit.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛은 상기 바디부의 적어도 타측에 형성되며, 지상의 충전 및 관제 스테이션과 도킹하여 상기 본체의 전력을 충전하는 충전 접촉부 및 상기 드론 유닛을 기준으로 기 설정된 반경에서의 주변 환경에 대한 환경 정보를 감지하고, 상기 드론 유닛의 위치 정보 및 자세 정보를 감지하는 감지부를 더 포함할 수 있다.In addition, the wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention is formed on at least the other side of the body part, and a charging contact part for charging the power of the body by docking with a charging and control station on the ground and a preset based on the drone unit It may further include a sensing unit that detects environmental information on the surrounding environment in a radius and detects location information and posture information of the drone unit.
상기 충전 접촉부는 상기 바디부의 타측에 적어도 두 개로 형성되며, 분리된 VCC 단자 및 GND 단자를 이용하여 상기 충전 및 관제 스테이션과 도킹할 수 있다.The charging contact part is formed in at least two on the other side of the body part, and may be docked with the charging and control station using the separated VCC terminal and GND terminal.
상기 감지부는 상기 드론 유닛에 형성된 거리 측정 센서로부터 센싱되는 데이터 값과 기 저장된 맵 정보 간의 MCL(Monte Carlo Localization)을 이용하여 상기 드론 유닛의 위치 정보를 감지하고, 상기 감지된 위치 정보에 기반하여 상기 구조물의 벽면과의 거리 정보를 감지하며, 상기 드론 유닛에 형성된 소나 센서로부터 센싱되는 기준 거리 측정 값과 RGB-D 센서의 깊이(Depth) 값을 상호 보완하여 상기 구조물의 벽면을 감지할 수 있다.The sensing unit detects the location information of the drone unit using MCL (Monte Carlo Localization) between a data value sensed from a distance measurement sensor formed in the drone unit and pre-stored map information, and based on the detected location information, the The distance information from the wall surface of the structure is sensed, and the reference distance measurement value sensed from the sonar sensor formed in the drone unit and the depth value of the RGB-D sensor are complemented to each other to detect the wall surface of the structure.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛은 상기 감지부에서 감지되는 상기 환경 정보 내 마커(marker)를 검출하여 상기 드론 유닛의 착지를 위한 궤적(trajectory)을 산출하는 메인 프로세서를 더 포함하고, 상기 메인 프로세서는 상기 검출된 마커를 인식하여 상기 드론 유닛의 역학(Dynamics)을 각가속도(angular acceleration), 각속도(angular velocity), 및 자세 변환(pose)에 대해 미분방정식으로 나타내고, 측정된 상기 벽면과의 거리와 상기 드론 유닛의 무게 및 관성 모멘트를 반영하여 로터의 추진력(thrust force)을 산출하여 상기 궤적을 획득할 수 있다.In addition, the wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention further includes a main processor for calculating a trajectory for landing of the drone unit by detecting a marker in the environmental information detected by the sensing unit. And, the main processor recognizes the detected marker and represents the dynamics of the drone unit as a differential equation for angular acceleration, angular velocity, and pose, and the measured The trajectory may be obtained by calculating a thrust force of the rotor by reflecting the distance to the wall, the weight and the moment of inertia of the drone unit.
본 발명의 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛의 제어방법은 드론 유닛이 구조물을 향해 비행하는 단계, 상기 구조물의 벽면 특성에 따라 상기 드론 유닛에 포함된 서브 휠(wheel)의 기울기를 조절하는 단계 및 상기 기울기 조절에 따라 회전하는 상기 서브 휠과 상기 드론 유닛의 바디부에 형성된 메인 휠을 이용하여 상기 드론 유닛을 상기 구조물의 벽면에 밀착시켜 이동하는 단계를 포함한다.The control method of the drone unit on the wall for high-rise building maintenance according to an embodiment of the present invention includes the steps of the drone unit flying toward the structure, the sub-wheel included in the drone unit according to the wall characteristics of the structure. And moving the drone unit in close contact with the wall surface of the structure using the sub-wheel rotating according to the tilt adjustment and the main wheel formed on the body of the drone unit.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛의 제어방법은 드론 유닛이 구조물을 향해 비행하는 단계, 상기 드론 유닛의 바디부와 연결되는 상기 구조물의 벽면을 청소하기 위한 브러시를 포함하는 브러시 회전부 및 메인 휠을 이용하여 상기 드론 유닛을 상기 구조물의 벽면에 밀착시켜 이동하는 단계 및 상기 브러시 회전부에 포함된 상기 브러시를 롤링하는 단계를 포함한다.In another embodiment of the present invention, a method of controlling a wall-mounted drone unit for maintaining a high-rise building includes the steps of a drone unit flying toward a structure, and a brush for cleaning a wall surface of the structure connected to the body of the drone unit. And moving the drone unit in close contact with the wall surface of the structure by using a brush rotation unit and a main wheel including a brush rotation unit and rolling the brush included in the brush rotation unit.
본 발명의 실시예에 따르면, 서브 휠 또는 원형 브러시를 포함하는 보조 구동 모듈을 포함한 드론 유닛을 제공함으로써, 구조물의 벽면 등반 시 안정성을 향상시키고, 원형 브러시의 회전을 활용한 청소 메커니즘을 구현하여 구조물의 외벽 및 유리를 청소하는 비행 및 벽면 등반 복합 기능을 제공할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by providing a drone unit including an auxiliary drive module including a sub wheel or a circular brush, stability is improved when climbing the wall of the structure, and a cleaning mechanism using rotation of the circular brush is implemented to It can provide a combined flight and wall climbing function to clean the exterior walls and glass of the.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 벽면 이동, 벽면 청소, 충전 및 로봇 관제 스테이션의 통신을 모두 구현하는 드론 유닛의 자동화 및 무인화를 위한 시스템을 제공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a system for automation and unmanned operation of a drone unit that implements all of the wall movement, wall cleaning, charging, and communication of the robot control station.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드론 유닛의 자동화 및 무인화를 위한 시스템의 구성을 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛을 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 연직 상/하방 이동을 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛을 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 이미지를 도시한 것이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 드론 유닛을 충전 및 청소하는 예를 설명하기 위해 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 충전 및 관제 스테이션에 체결된 드론 유닛의 이미지를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛의 제어방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛의 제어방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.1 is a diagram illustrating a configuration of a system for automation and unmanned operation of a drone unit according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C are diagrams illustrating a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
3A to 3C are views for explaining vertical up/down movement of the wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a wall-moving drone unit according to another embodiment of the present invention.
5 and 6 illustrate images of a wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention.
7A and 7B are views for explaining an example of charging and cleaning a drone unit according to an embodiment of the present invention.
8 shows an image of a drone unit fastened to a charging and controlling station according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating an operation of a method for controlling a drone unit on a wall for maintaining a high-rise building according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating an operation of a method for controlling a drone unit on a wall for maintenance of a high-rise building according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. In addition, the same reference numerals shown in each drawing denote the same member.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 시청자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. In addition, terms used in the present specification are terms used to properly express preferred embodiments of the present invention, which may vary depending on the intention of viewers or operators, or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 드론 유닛의 자동화 및 무인화를 위한 시스템의 구성을 설명하기 위해 도시한 것이다. 1 is a diagram illustrating a configuration of a system for automation and unmanned operation of a drone unit according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 구조물(10)의 벽면에 부착된 마커(marker)를 통해 정확한 구역에 위치할 수 있으며, 구조물(10)의 벽면에 밀착하여 연직 상/하방으로 이동하고, 이동과 동시에 청소를 수행할 수 있다. 이 때, 드론 유닛(100)은 카메라 또는 센서를 이용하여 구조물(10)의 벽면에 부착된 마커를 감지하고, 감지된 마커의 영상 정보 및 드론 유닛(100)의 위치 정보를 충전 및 관제 스테이션(200) 또는 드론 유닛에 관련된 외부 서버(미도시)로 전송할 수 있다. Referring to FIG. 1, a wall-moving
이후, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 충전 및 관제 스테이션(200) 또는 외부 서버(미도시)로부터 마커의 분석 정보를 수신할 수 있으며, 수신된 분석 정보에 기반하여 구조물(10) 내에서 이동하거나, 구조물(10)의 청소를 수행할 수도 있다. Thereafter, the wall-mounted
실시예에 따라서, 마커는 구조물(10)에 관련된 정보를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 장대교량 주탑의 상당부, 고층 건물, 건축물, 건물 및 댐 중 적어도 어느 하나의 구조물(10)에 대한 종류, 건축 시기, 높이, 크기 및 청소 히스토리(history) 중 적어도 어느 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다. Depending on the embodiment, the marker may include information related to the
본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 구조물(10)의 벽면에 밀착되어 이동하거나, 벽면을 청소하는 도중에 배터리 부족 또는 브러시 오염 감지의 경우, GPS(Global Positioning System)을 이용하여 현재 위치와 충전 및 관제 스테이션(200)의 위치를 인식하여 충전 및 관제 스테이션(200)으로 이동할 수 있다. 이 때, 실시예에 따라서, 드론 유닛(100)은 충전 및 관제 스테이션(200)의 위치 정보에 기초하여 이동할 수 있으며, 충전 및 관제 스테이션(200)의 부근에 위치하는 복수의 마커를 인식하여 이동할 수도 있다. The wall-moving
이후, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 충전 및 관제 스테이션(200)에서 배터리를 충전하거나, 브러시 청소를 완료한 후, 중단되었던 구조물(10)의 작업 구역 근방으로 이동하여 청소를 마무리할 수 있다. Thereafter, the wall-moving
이하에서는 도 2 내지 도 10을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(100) 및 드론 유닛의 제어방법에 대해 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, a wall-
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛을 설명하기 위해 도시한 것이다. 2A to 2C are diagrams illustrating a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
보다 구체적으로, 도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 사시도를 도시한 것이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 측면도를 도시한 것이며, 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 세부 구성을 블록도로 도시한 것이다. More specifically, FIG. 2A is a perspective view of a wall-movable drone unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 2B is a side view of a wall-movable drone unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2C is the present invention. It is a block diagram showing a detailed configuration of a wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 본체(110), 바디부(120), 휠 구동부(140, 152) 및 비행 컨트롤부(101)를 포함한다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 충전 접촉부(170), 감지부(103) 및 메인 프로세서(102)를 더 포함할 수 있다. 2A to 2C, a wall-moving
바디부(120)에는 본체(110)와 연결되어 비행을 위한 추력을 발생시키는 복수의 로터(rotors, 130)들이 구비된다. 도 2a를 참조하면, 본체(110)를 중심으로 바디부(120)가 형성되며, 바디부(120) 각각에는 드론 유닛(100)의 상승 방향으로 추진력(thrust force)을 발생시키는 복수의 로터들(130)이 형성될 수 있다. The
휠 구동부(140, 150)는 바디부(120)의 적어도 일측에 형성된 메인 휠(141) 및 본체(110)와 연결되어 기울기 조절에 따라 회전하는 서브 휠(152)을 구동하며, 드론 유닛(100)을 구조물(10)의 벽면에 밀착시켜 이동시킨다. The
보다 상세하게, 휠 구동부(140, 150)는 바디부(120)의 일측에 적어도 두 개로 형성되는 메인 휠(141)을 이용하여 드론 유닛(100)을 구조물(10)의 벽면에 밀착시키고, 메인 휠(141)을 회전하여 드론 유닛(100)을 이동시키는 메인 휠 구동모듈(140), 및 바디부(120)에 연결된 단일 개의 서브 휠(152)을 포함하며, 기울기가 조절되는 서브 휠(152)을 이용하여 구조물(10)의 표면에 밀착된 메인 휠(141)을 서브하여 드론 유닛(100)을 이동시키는 서브 휠 구동모듈(150)을 포함할 수 있다. In more detail, the
도 2a를 참조하면, 바디부(120)의 일측에 두 개의 메인 휠(141)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 두 개의 메인 휠(141)은 드론 유닛(100)이 구조물(10)의 벽면에 근접하는 경우, 벽면에 우선으로 접촉하는 것이며, 드론 유닛(100)이 구조물(10)의 벽면을 연직 상/하방으로 이동하는 데 중요한 주축이 될 수 있다. Referring to FIG. 2A, two
도 2b를 참조하면, 서브 휠 구동모듈(150)은 연결 부재(151)를 포함하며, 연결 부재(151)를 통해 드론 유닛(100)의 바디부(120)와 서브 휠(152)을 연결할 수 있다. 실시예에 따라서, 서브 휠 구동모듈(150)은 드론 유닛(100)의 비행 컨트롤부(101)에 의해 기울기가 조절될 수 있으며, 구조물(10)의 벽면 기울기 또는 벽면 특성(또는 마찰계수)에 따라 서로 다른 각도로 형성될 수 있다. 예를 들면, 드론 유닛(100)이 구조물(10)의 벽면에 근접하는 경우, 두 개의 메인 휠(141)이 우선으로 벽면에 접촉하며, 기울기가 조절된 서브 휠(152)이 차선으로 벽면에 접촉함으로써, 드론 유닛(100)이 벽면을 연직 상/하방으로 이동하는 데 안정성을 향상시킨다. Referring to FIG. 2B, the sub
도 2c를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 비행 컨트롤부(101)를 포함할 수 있다. 이 때, 비행 컨트롤부(101)는 드론 유닛(100)의 비행을 제어하고, 구조물(10)의 벽면에 따라 서브 휠(152)의 기울기를 조절한다.Referring to FIG. 2C, a wall-
비행 컨트롤부(101)는 드론 유닛(100)의 비행을 제어하는 것으로, 드론 유닛(100)이 지상으로부터 비행하여 목표 대상인 구조물(10)에 접근하고, 임무 수행 후에는 구조물(10)의 벽면으로부터 분리되어 지상으로 착륙되도록 제어할 수 있다. The
보다 상세하게, 비행 컨트롤부(101)는 구조물(10)의 벽면 특성 즉, 마찰계수에 따라 서브 휠 구동모듈(150)의 기울기 각도를 조절함으로써, 마찰력을 발생시키는 구조물(10)의 벽면에 대한 수직 항력과 드론 유닛(100)의 상승하는 힘인 상승력의 비율을 조절할 수 있다. 예를 들어, 구조물(10) 벽면의 마찰계수가 높은 경우, 수직 항력이 상승력보다 크고, 마찰계수가 낮은 경우, 수직 항력이 상승력보다 작다. 이로 인해, 비행 컨트롤부(101)는 수직 항력 및 상승력에 따라 서브 휠 구동모듈(150)의 기울기 각도를 조절하여 드론 유닛(100)의 비행 안정성을 향상시킬 수 있다. In more detail, the
이후, 비행 컨트롤부(101)는 적어도 두 개의 메인 휠(141) 및 기울기가 조절된 서브 휠(152)과 로터(130)를 이용한 추진력(thrust force)을 이용하여 드론 유닛(100)의 이동을 제어할 수 있다. Thereafter, the
또한, 본 발명의 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 감지부(103) 및 메인 프로세서(102)를 더 포함할 수 있다.In addition, the wall-moving
감지부(103)는 드론 유닛(100)을 기준으로 기 설정된 반경에서의 주변 환경에 대한 환경 정보를 감지하고, 드론 유닛(100)의 위치 정보 및 자세 정보를 감지할 수 있다. 예를 들면, 감지부(103)는 드론 유닛(100)에 포함된 복수의 센서 또는 GPS로부터 수신되는 정보를 통해 환경 정보, 위치 정보 및 자세 정보를 감지할 수 있다. 여기서, 센서는 거리 측정 센서, 소나(sonar) 센서 또는 RGB-D 카메라 센서일 수 있다.The
일 예로, 감지부(103)는 드론 유닛(110)에 형성된 물리적 터치 센서를 이용하여 구조물(10)의 벽면을 접촉 인식할 수 있다. 다른 예로, 감지부(103)는 드론 유닛(100)의 거리 측정 센서의 실시간 데이터 값과 기 저장된 맵 정보간 MCL(Monte Carlo Localization)로 드론 유닛(100)의 위치 정보를 감지할 수 있고, GPS를 통해 드론 유닛(100)의 위치 정보를 감지할 수도 있다. 또한, 감지부(103)는 드론 유닛(100)의 위치 정보를 기준으로 구조물(10)의 벽면과의 거리를 산출함으로써, 구조물(10)의 벽면을 인식할 수 있다. 또 다른 예로, 감지부(103)는 드론 유닛(100)에 형성된 소나 센서로부터 센싱되는 기준 거리 측정 값과 RGB-D 센서의 깊이(Depth) 값을 상호 보완하여 구조물(10)의 벽면을 감지할 수 있다.For example, the
본 발명의 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛(100)의 메인 프로세서(102)는 감지부에서 감지되는 환경 정보 내 마커(marker)를 검출하여 드론 유닛(100)의 착지를 위한 궤적(trajectory)을 산출할 수 있다. 여기서, 상기 마커는 지상의 평면 또는 구조물(10)의 벽면에 위치한 것일 수 있으며, 복수 개로 형성될 수 있다.The
실시예에 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 마커 검출 시, 마커 기반 착륙 알고리즘을 수행하여 X-Y 평면 거리 보정 후, 비행 높이를 감소시킬 수 있다. 이 때, 드론 유닛(100)은 보다 정확한 착륙을 위해 두 개 이상의 마커로부터 획득되는 정보를 이용할 수 있다. Depending on the embodiment, the wall-moving
예를 들면, 메인 프로세서(102)는 검출된 마커를 인식하여 드론 유닛(100)의 역학(Dynamics)을 각가속도(angular acceleration), 각속도(angular velocity), 및 자세 변환(pose)에 대해 미분방정식으로 나타내고, 측정된 벽면과의 거리와 드론 유닛(100)의 무게 및 관성 모멘트를 반영하여 로터(130)의 추진력(thrust force)을 산출하여 궤적을 획득할 수 있다. For example, the
이에, 본 발명의 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛(100)의 비행 컨트롤부(101)는 산출된 궤적에 따라 드론 유닛(100)의 비행, 착지, 연직 상/하방 이동을 제어할 수 있다. Accordingly, the
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 연직 상/하방 이동을 설명하기 위해 도시한 것이다.3A to 3C are views for explaining vertical up/down movement of the wall-mounted drone unit according to an embodiment of the present invention.
보다 구체적으로, 도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 드론 유닛의 퍼칭 프로세스(perching process)의 예를 도시한 것이고, 도 3b는 벽면에서 다양한 포즈(pose)를 나타내는 드론 유닛의 예를 도시한 것이며, 도 3c는 반동 추진 엔진(thruster)의 방향에 따른 다이어그램을 도시한 것이다.More specifically, FIG. 3A shows an example of a perching process of a drone unit according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3B shows an example of a drone unit showing various poses on a wall. , Figure 3c shows a diagram according to the direction of the recoil propulsion engine (thruster).
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 메인 휠(141)뿐 아니라, 벽면을 부드럽게 연결하고 분리할 수 있는 서브 휠(152)을 더 포함한다. 이에, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 메인 휠(141) 및 서브 휠(152)을 이용하여 구조물의 벽면에 대한 반동 추진 엔진(thruster)의 방향을 제어할 수 있다. 3A and 3B, the wall-moving
또한, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 서브 휠(152)을 이용하여 자세 변화 속도를 조절할 수 있다. 도 3b 및 도 3c를 참고하여 설명하면, 서브 휠(152)의 각도에 따라 드론 유닛(100)은 포즈(pose)와 방향을 반동 추진 엔진(thruster, ) 방향으로 변경할 수 있다. 도 3c에서, 추력 F는 드론 유닛의 질량, 중력, 접촉점에서의 마찰 계수인 m, g, 로 나누어진다. 예를 들면, 추력 F는 중력을 보상하는 힘 또는 마찰을 일으키는 힘으로 분리되므로, 마찰 계수의 변화에 의한 최소 추력 레벨의 변화가 감소하기 때문에 구조물(10)의 벽면에서 드론 유닛(100)이 보다 안정적일 수 있다. In addition, the wall-moving
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛을 설명하기 위해 도시한 것이다. 4 is a diagram illustrating a wall-moving drone unit according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 바디부(120)와 연결되며, 구조물(10)의 벽면에 접촉되어 브러시(brush, 161)를 롤링하는 브러시 회전부(160)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 4, a wall-moving
브러시 회전부(160)는 적어도 두 개의 메인 휠(141)과 구조물(10)의 벽면에 접촉되며, 비행 컨트롤부(101)는 브러시 회전부(160)의 브러시(161)를 롤링하여 구조물(10)의 벽면을 청소할 수 있다. The
실시예에 따라서, 브러시 회전부(160)는 비행 컨트롤부(101)에 의해 기울기가 조절될 수 있으며, 구조물(10)의 벽면 기울기 또는 벽면 특성(또는 마찰계수)에 따라 서로 다른 각도로 형성될 수 있다. 예를 들어, 드론 유닛(100)이 구조물(10)의 벽면에 근접하는 경우, 두 개의 메인 휠(141)이 우선으로 벽면에 접촉하며, 기울기가 조절된 브러시 회전부(160)가 차선으로 벽면에 접촉함으로써, 드론 유닛(100)이 벽면을 연직 상/하방으로 이동하는 데 안정성을 향상시킬 수 있다.Depending on the embodiment, the inclination of the
드론 유닛(100)의 두 개의 메인 휠(141)과 브러시 회전부(160)가 벽면에 접촉될 때, 비행 컨트롤부(101)에 의해 브러시(161)가 롤링(또는 회전)될 수 있다.When the two
즉, 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛(100)은 두 개의 메인 휠(141)과 브러시 회전부(160)를 이용하여 구조물(10)의 벽면을 연직 상/하방으로 이동할 수 있으며, 브러시(161)를 회전시켜 구조물(10)의 벽면을 청소할 수 있다. That is, the wall-moving
실시예에 따라서, 브러시(161)는 다양한 형태일 수 있다. 예를 들면, 브러시(161)는 코너나 모서리를 청소하기 위한 평면 형태, 유연한 재질로 되어 물기를 제거하는 스퀴드 형태, 소형의 브러시의 그룹들이 동심으로 배치된 브러시 형태, 다수의 브러시 솔이 모여 형성된 단일의 브러시 형태 및 면 재질의 밀대 형태 중 적어도 어느 하나 일 수 있다. Depending on the embodiment, the
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 벽면 이동형 드론 유닛의 이미지를 도시한 것이다.5 and 6 illustrate images of a wall-moving drone unit according to an embodiment of the present invention.
보다 구체적으로, 도 5는 메인 휠 및 서브 휠을 이용하여 벽면을 이동하는 드론 유닛의 이미지를 도시한 것이고, 도 6은 메인 휠 및 브러시를 이용하여 벽면을 청소하는 드론 유닛의 이미지를 도시한 것이다.More specifically, FIG. 5 shows an image of a drone unit moving a wall surface using a main wheel and a sub wheel, and FIG. 6 illustrates an image of a drone unit cleaning a wall surface using a main wheel and a brush. .
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론 유닛(100)은 두 개의 메인 휠(141)과 서브 휠(152)을 이용하여 구조물(10)의 벽면에 연직 상/하방으로 이동할 수 있으며, 벽면에 형성된 장애물을 넘어 이동할 수 있다. 5, the
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론 유닛(100)은 두 개의 메인 휠(141)과 브러시(161)를 이용하여 구조물(10)의 벽면에 연직 상/하방으로 이동할 수 있으며, 브러시(161)를 롤링(또는 회전)하여 벽면을 청소할 수 있다. 6, the
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 드론 유닛을 충전 및 청소하는 예를 설명하기 위해 도시한 것이다.7A and 7B are views for explaining an example of charging and cleaning a drone unit according to an embodiment of the present invention.
드론 유닛(100)이 구조물(10)의 벽면을 이동하여 청소하는 도중에 배터리가 부족하거나, 브러시의 교체 또는 청소가 필요한 경우, 또는 임무를 완료한 경우에 충전 및 관제 스테이션(200)으로 이동할 수 있다.The
도 7a를 참조하면, 드론 유닛(100)은 충전 접촉부(160)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 충전 접촉부(170)는 드론 유닛(100)의 바디부(120)의 적어도 타측에 형성되며, 지상의 충전 및 관제 스테이션(200)과 도킹하여 본체(110)의 배터리(104)를 충전할 수 있다.Referring to FIG. 7A, the
충전 및 관제 스테이션(200)은 적외선 센서의 기체 감지부(210)를 이용하여 드론 유닛(100)의 접근 및 접촉을 감지할 수 있다. 또한, 충전 및 관제 스테이션(200)은 도킹 시, 드론 유닛(100)의 안정성을 위해 약 2,000mm의 확장된 길이로 형성될 수 있으며, 내부는 V-shape의 단면 형태일 수 있다.The charging and controlling
도 7b를 참조하면, 충전 및 관제 스테이션(200)은 기체 감지부(210)를 통해 드론 유닛(100)의 착륙을 감지할 수 있으며, 드론 유닛(100)의 착륙이 감지되면 약 2,000mm의 확장된 길이를 약 1,100mm로 축소한다. Referring to FIG. 7B, the charging and
충전 및 관제 스테이션(200)의 축소 메커니즘으로 인해 드론 유닛(100)의 충전 접촉부(170) 및 브러시 회전부(160)는 스테이션의 충전 모듈 및 청소 모듈과 체결될 수 있다. 이에 따라서, 드론 유닛(100)의 배터리(104)는 충전되며, 브러시(161)는 청소 또는 교체될 수 있다. Due to the reduction mechanism of the charging and controlling
실시예에 따라서, 충전 및 관제 스테이션(200)은 오디오 모듈, 스피커 모듈 또는 부저를 이용하거나, LED(Light Emitting Diode)를 이용하여 드론 유닛(100)을 감지하고, 배터리를 충전하며, 브러시를 교체 또는 청소하는 과정을 출력할 수 있다. Depending on the embodiment, the charging and controlling
예를 들면, 충전 및 관제 스테이션(200)은 드론 유닛(100)의 접근을 감지하는 감지 상태 또는 드론 유닛(100)의 접근을 대기하는 대기 상태에서 흰색 LED를 점등할 수 있으며, 드론 유닛(100)의 착륙을 감지하여 스테이션의 길이를 축소하는 스테이션 축소 상태, 드론 유닛(100)의 배터리를 충전하려는 충전 시작 상태 또는 브러시를 청소하려는 청소 시작 상태에서 녹색 LED를 점등할 수 있다. 또한, 충전 및 관제 스테이션(200)은 드론 유닛(100)의 배터리를 충전하는 충전 상태 또는 브러시를 청소하는 청소 상태에서 적색 LED를 점등할 수 있으며, 드론 유닛(100)의 배터리 충전이 완료된 충전 완료 상태, 브러시의 청소가 완료된 청소 완료 상태 또는 스테이션의 길이를 확장하는 스테이션 확장 상태에서 청색 LED를 점등할 수 있다. For example, the charging and
여기서, 상기 상태에 따른 LED의 색상은 이에 한정되지 않음은 당연하다.Here, it is natural that the color of the LED according to the state is not limited thereto.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 충전 및 관제 스테이션에 체결된 드론 유닛의 이미지를 도시한 것이다.8 shows an image of a drone unit fastened to a charging and controlling station according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 드론 유닛(100)은 지상의 충전 및 관제 스테이션(200)과 도킹하기 위한 충전 접촉부(170)를 포함하며, 충전 접촉부(170)는 드론 유닛(100)의 바디부(120)의 타측에 적어도 두 개(171, 172)로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 8, the
충전 접촉부(170)는 분리된 VCC 단자(171) 및 GND 단자(172)를 포함하며, VCC 단자(171) 및 GND 단자(172)는 공간적으로 분리되어 있으므로, 쇼트 및 합선의 위험성이 최소화될 수 있다. The charging
본 발명의 실시예에 따른 드론 유닛(100)이 충전 및 관제 스테이션(200)에 접근하는 경우, 충전 및 관제 스테이션(200)은 길이를 축소시켜 드론 유닛(100)과 결속된다. 이 때, 드론 유닛(100)은 분리된 VCC 단자(171) 및 GND 단자(172)를 이용하여 충전 및 관제 스테이션(200)과 도킹할 수 있으며, 충전 및 관제 스테이션(200)으로부터 공급되는 전력에 의해 배터리(104)를 충전시킬 수 있다. When the
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛의 제어방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다.9 is a flowchart illustrating an operation of a method for controlling a drone unit on a wall for maintenance of a high-rise building according to an embodiment of the present invention.
도 9를 참조하면, 단계 910에서, 드론 유닛이 구조물을 향해 비행한다.9, in
단계 910은 드론 유닛의 바디부에 형성된 복수의 로터들을 통해 드론 유닛의 상승 방향으로 추진력(thrust force)을 발생시켜 드론 유닛을 비행시키는 단계일 수 있다. Step 910 may be a step of flying the drone unit by generating a thrust force in the upward direction of the drone unit through a plurality of rotors formed in the body of the drone unit.
단계 920에서, 구조물의 벽면 특성에 따라 드론 유닛에 포함된 서브 휠(wheel)의 기울기를 조절한다.In
단계 920은 구조물의 벽면 특성 즉, 마찰계수에 따라 드론 유닛의 서브 휠 구동모듈의 기울기 각도를 조절함으로써, 마찰력을 발생시키는 구조물의 벽면에 대한 수직 항력과 드론 유닛의 상승하는 힘인 상승력의 비율을 조절하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 구조물 벽면의 마찰계수가 높은 경우, 수직 항력이 상승력보다 크고, 마찰계수가 낮은 경우, 수직 항력이 상승력보다 작다. 이로 인해, 단계 920은 수직 항력 및 상승력에 따라 서브 휠 구동모듈의 기울기 각도를 조절하여 드론 유닛의 비행 안정성을 향상시킬 수 있다.In
실시예에 따라서, 드론 유닛이 구조물의 벽면에 근접하는 경우, 두 개의 메인 휠이 우선으로 벽면에 접촉되고, 기울기가 조절된 서브 휠 구동모듈의 서브 휠이 차선으로 벽면에 접촉함으로써, 드론 유닛이 벽면을 연직 상/하방으로 이동하는 데 안정성을 향상시킬 수 있다. According to an embodiment, when the drone unit is close to the wall of the structure, the two main wheels first contact the wall, and the subwheel of the subwheel driving module whose inclination is adjusted contacts the wall in a lane, so that the drone unit is It can improve stability when moving the wall vertically up/down.
단계 930에서, 기울기 조절에 따라 회전하는 서브 휠과 드론 유닛의 바디부에 형성된 메인 휠을 이용하여 드론 유닛을 구조물의 벽면에 밀착시켜 이동한다. In
단계 930은 적어도 두 개의 메인 휠 및 기울기가 조절된 서브 휠과 로터를 이용한 추진력(thrust force)을 이용하여 드론 유닛을 상/하방으로 이동시키는 단계일 수 있다. 이 때, 드론 유닛은 적어도 두 개의 메인 휠 및 기울기가 조절된 서브 휠을 이용하여 구조물의 벽면에 형성된 장애물을 넘어 이동할 수도 있다. Step 930 may be a step of moving the drone unit up/down using a thrust force using at least two main wheels, a sub-wheel whose inclination is adjusted, and a rotor. In this case, the drone unit may move over an obstacle formed on the wall surface of the structure using at least two main wheels and a sub-wheel whose inclination is adjusted.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛의 제어방법에 대한 동작 흐름도를 도시한 것이다. 10 is a flowchart illustrating an operation of a method for controlling a drone unit on a wall for maintenance of a high-rise building according to another embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 단계 1010에서, 드론 유닛이 구조물을 향해 비행한다.Referring to FIG. 10, in
단계 1010은 드론 유닛의 바디부에 형성된 복수의 로터들을 통해 드론 유닛의 상승 방향으로 추진력(thrust force)을 발생시켜 드론 유닛을 비행시키는 단계일 수 있다.
단계 1020에서, 드론 유닛의 바디부와 연결되는 구조물의 벽면을 청소하기 위한 브러시를 포함하는 브러시 회전부 및 메인 휠을 이용하여 드론 유닛을 구조물의 벽면에 밀착시켜 이동한다.In
단계 1020은 적어도 두 개의 메인 휠 및 기울기가 조절된 브러시 회전부와 로터를 이용한 추진력(thrust force)을 이용하여 드론 유닛을 상/하방으로 이동시키는 단계일 수 있다. 이 때, 단계 1020은 브러시 회전부의 기울기를 조절할 수 있으며, 구조물의 벽면 기울기 또는 벽면 특성(또는 마찰계수)에 따라 서로 다른 각도로 형성할 수 있다.
실시예에 따라서, 드론 유닛이 구조물의 벽면에 근접하는 경우, 두 개의 메인 휠이 우선으로 벽면에 접촉하며, 기울기가 조절된 브러시 회전부가 차선으로 벽면에 접촉함으로써, 드론 유닛이 벽면을 연직 상/하방으로 이동하는 데 안정성을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment, when the drone unit approaches the wall surface of the structure, the two main wheels first contact the wall surface, and the brush rotating part whose inclination is adjusted makes contact with the wall surface in a lane, so that the drone unit vertically moves the wall surface / It can improve stability in moving downwards.
단계 1030에서, 브러시 회전부에 포함된 브러시를 롤링한다. In
단계 1030은 브러시를 롤링(또는 회전)하여 구조물의 벽면을 청소하는 단계일 수 있다.
실시예에 따라서, 상기 브러시는 다양한 형태일 수 있다. 예를 들면, 브러시는 코너나 모서리를 청소하기 위한 평면 형태, 유연한 재질로 되어 물기를 제거하는 스퀴드 형태, 소형의 브러시의 그룹들이 동심으로 배치된 브러시 형태, 다수의 브러시 솔이 모여 형성된 단일의 브러시 형태 및 면 재질의 밀대 형태 중 적어도 어느 하나 일 수 있다. Depending on the embodiment, the brush may have various shapes. For example, a brush is a flat shape for cleaning corners or corners, a squid shape made of a flexible material to remove moisture, a brush shape in which groups of small brushes are concentrically arranged, a single brush shape formed by a group of multiple brush brushes. And it may be at least one of the form of a pusher made of cotton.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and/or a combination of a hardware component and a software component. For example, the devices and components described in the embodiments include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It can be implemented using one or more general purpose computers or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications executed on the operating system. In addition, the processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For the convenience of understanding, although it is sometimes described that one processing device is used, one of ordinary skill in the art, the processing device is a plurality of processing elements and/or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. In addition, other processing configurations are possible, such as a parallel processor.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of these, configuring the processing unit to behave as desired or processed independently or collectively. You can command the device. Software and/or data may be interpreted by a processing device or to provide instructions or data to a processing device, of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device. , Or may be permanently or temporarily embodyed in a transmitted signal wave. The software may be distributed over networked computer systems and stored or executed in a distributed manner. Software and data may be stored on one or more computer-readable recording media.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to the embodiment may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiment, or may be known and usable to those skilled in computer software. Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks. -A hardware device specially configured to store and execute program instructions such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include not only machine language codes such as those produced by a compiler but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operation of the embodiment, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by the limited embodiments and drawings, various modifications and variations are possible from the above description by those of ordinary skill in the art. For example, the described techniques are performed in a different order from the described method, and/or components such as a system, structure, device, circuit, etc. described are combined or combined in a form different from the described method, or other components Alternatively, even if substituted or substituted by an equivalent, an appropriate result can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and claims and equivalents fall within the scope of the claims to be described later.
10: 구조물
100: 드론 유닛
110: 본체
120: 바디부
130: 로터
140: 메인 휠 구동모듈
141: 메인 휠
150: 서브 휠 구동모듈
151: 연결 부재
152: 서브 휠
160: 브러시 회전부
161: 브러시
170: 충전 접촉부
171: VCC 단자
172: GND 단자
200: 충전 및 관제 스테이션
210: 기체 감지부10: structure
100: drone unit
110: main body
120: body part
130: rotor
140: main wheel drive module
141: main wheel
150: sub wheel drive module
151: connection member
152: sub wheel
160: brush rotation part
161: brush
170: charging contact
171: VCC terminal
172: GND terminal
200: charging and control station
210: gas detection unit
Claims (12)
본체;
상기 본체와 연결되어 비행을 위한 추력을 발생시키는 복수의 로터(rotor)들이 구비된 바디부;
상기 바디부의 적어도 일측에 형성된 메인 휠(wheel) 및 상기 본체와 연결되어 기울기 조절에 따라 회전하는 서브 휠(wheel)을 이용하여 상기 드론 유닛을 구조물의 벽면에 밀착시켜 이동하는 휠 구동부; 및
상기 드론 유닛의 비행을 제어하며, 상기 구조물의 벽면에 따라 상기 서브 휠의 기울기를 조절하는 비행 컨트롤부를 포함하되,
상기 휠 구동부는
상기 바디부의 일측에 적어도 두 개로 형성되며, 상기 드론 유닛을 상기 구조물의 벽면에 밀착시켜 휠(wheel)의 회전으로 이동하는 메인 휠 구동모듈; 및
상기 바디부에 연결되며, 상기 메인 휠 구동모듈을 서브하기 위해 기울기 조절에 따라 상기 드론 유닛을 상기 구조물의 벽면에 밀착시켜 휠(wheel)의 회전으로 이동하는 서브 휠 구동모듈을 포함하며,
상기 비행 컨트롤부는
벽면의 마찰계수에 기반하여, 마찰력을 발생시키는 상기 구조물의 벽면에 대한 수직 항력과 상기 드론 유닛의 상승하는 힘의 비율을 조절하기 위해 상기 서브 휠 구동모듈의 기울기를 조절하는, 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛.In the wall-moving drone unit,
main body;
A body portion provided with a plurality of rotors connected to the main body to generate thrust for flight;
A wheel driving unit for moving the drone unit in close contact with a wall surface of a structure using a main wheel formed on at least one side of the body and a sub wheel connected to the main body and rotating according to a tilt adjustment; And
Controlling the flight of the drone unit, including a flight control unit for adjusting the slope of the sub wheel according to the wall surface of the structure,
The wheel driving part
A main wheel driving module formed in at least two on one side of the body part, and moving the drone unit in close contact with a wall surface of the structure to move by rotation of a wheel; And
It is connected to the body and includes a sub-wheel driving module that moves by rotation of a wheel by intimately contacting the drone unit to a wall surface of the structure according to tilt adjustment to serve the main wheel driving module,
The flight control unit
Based on the friction coefficient of the wall, high-rise building maintenance is performed by adjusting the inclination of the sub-wheel drive module in order to adjust the ratio of the rising force of the drone unit and the vertical drag force on the wall of the structure that generates friction. Wall mobile drone unit for.
상기 비행 컨트롤부는
적어도 두 개의 상기 메인 휠과 기울기가 조절된 상기 서브 휠을 이용하여 상기 드론 유닛의 등반을 제어하는 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛.The method of claim 1,
The flight control unit
A wall-moving drone unit for maintaining a high-rise building that controls climbing of the drone unit using at least two of the main wheels and the sub-wheel whose inclination is adjusted.
본체;
상기 본체와 연결되어 비행을 위한 추력을 발생시키는 복수의 로터(rotor)들이 구비된 바디부;
상기 바디부의 적어도 일측에 형성된 메인 휠(wheel) 및 상기 본체와 연결되어 기울기 조절에 따라 회전하는 서브 휠(wheel)을 이용하여 상기 드론 유닛을 구조물의 벽면에 밀착시켜 이동하는 휠 구동부;
상기 드론 유닛의 비행을 제어하며, 상기 구조물의 벽면에 따라 상기 서브 휠의 기울기를 조절하는 비행 컨트롤부;
상기 바디부의 적어도 타측에 형성되며, 지상의 충전 및 관제 스테이션과 도킹하여 상기 본체의 전력을 충전하는 충전 접촉부; 및
상기 드론 유닛을 기준으로 기 설정된 반경에서의 주변 환경에 대한 환경 정보를 감지하고, 상기 드론 유닛의 위치 정보 및 자세 정보를 감지하는 감지부를 포함하되,
상기 감지부는
상기 드론 유닛에 형성된 거리 측정 센서로부터 센싱되는 데이터 값과 기 저장된 맵 정보 간의 MCL(Monte Carlo Localization)을 이용하여 상기 드론 유닛의 위치 정보를 감지하고, 상기 감지된 위치 정보에 기반하여 상기 구조물의 벽면과의 거리 정보를 감지하며, 상기 드론 유닛에 형성된 소나 센서로부터 센싱되는 기준 거리 측정 값과 RGB-D 센서의 깊이(Depth) 값을 상호 보완하여 상기 구조물의 벽면을 감지하는, 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛.In the wall-moving drone unit,
main body;
A body portion provided with a plurality of rotors connected to the main body to generate thrust for flight;
A wheel driving unit for moving the drone unit in close contact with a wall surface of a structure using a main wheel formed on at least one side of the body and a sub wheel connected to the main body and rotating according to a tilt adjustment;
A flight control unit that controls the flight of the drone unit and adjusts the slope of the sub wheel according to the wall surface of the structure;
A charging contact part formed on at least the other side of the body part and docking with a charging and control station on the ground to charge power of the body; And
A sensing unit for detecting environmental information about the surrounding environment in a preset radius based on the drone unit, and detecting location information and posture information of the drone unit,
The sensing unit
By using MCL (Monte Carlo Localization) between a data value sensed from a distance measurement sensor formed in the drone unit and pre-stored map information, the location information of the drone unit is sensed, and the wall surface of the structure based on the detected location information It detects distance information from the drone unit, and complements the reference distance measurement value sensed from the sonar sensor formed in the drone unit and the depth value of the RGB-D sensor to detect the wall surface of the structure. Wall mobile drone unit for.
상기 충전 접촉부는
상기 바디부의 타측에 적어도 두 개로 형성되며, 분리된 VCC 단자 및 GND 단자를 이용하여 상기 충전 및 관제 스테이션과 도킹하는 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛.The method of claim 7,
The charging contact part
A wall-mounted drone unit for maintenance of a high-rise building that is formed in at least two on the other side of the body and docks with the charging and control station using separate VCC terminals and GND terminals.
상기 감지부에서 감지되는 상기 환경 정보 내 마커(marker)를 검출하여 상기 드론 유닛의 착지를 위한 궤적(trajectory)을 산출하는 메인 프로세서
를 더 포함하고,
상기 메인 프로세서는
상기 검출된 마커를 인식하여 상기 드론 유닛의 역학(Dynamics)을 각가속도(angular acceleration), 각속도(angular velocity), 및 자세 변환(pose)에 대해 미분방정식으로 나타내고, 측정된 상기 벽면과의 거리와 상기 드론 유닛의 무게 및 관성 모멘트를 반영하여 로터의 추진력(thrust force)을 산출하여 상기 궤적을 획득하는 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛.The method of claim 7,
Main processor for calculating a trajectory for landing of the drone unit by detecting a marker in the environmental information detected by the sensing unit
Including more,
The main processor is
By recognizing the detected marker, the dynamics of the drone unit are expressed as differential equations for angular acceleration, angular velocity, and pose, and the measured distance to the wall surface and the A wall-moving drone unit for maintaining a high-rise building to obtain the trajectory by calculating the thrust force of the rotor by reflecting the weight and the moment of inertia of the drone unit.
상기 구조물의 벽면 특성에 따라 상기 드론 유닛에 포함된 서브 휠(wheel)의 기울기를 조절하는 단계; 및
상기 기울기 조절에 따라 회전하는 상기 서브 휠과 상기 드론 유닛의 바디부에 형성된 메인 휠을 이용하여 상기 드론 유닛을 상기 구조물의 벽면에 밀착시켜 이동하는 단계를 포함하되,
상기 드론 유닛은
본체;
상기 본체와 연결되어 비행을 위한 추력을 발생시키는 복수의 로터(rotor)들이 구비된 바디부;
상기 바디부의 적어도 일측에 형성된 상기 메인 휠(wheel) 및 상기 본체와 연결되어 기울기 조절에 따라 회전하는 상기 서브 휠(wheel)을 이용하여 상기 드론 유닛을 구조물의 벽면에 밀착시켜 이동하는 휠 구동부; 및
상기 드론 유닛의 비행을 제어하며, 상기 구조물의 벽면에 따라 상기 서브 휠의 기울기를 조절하는 비행 컨트롤부를 포함하며,
상기 휠 구동부는 메인 휠 구동모듈 및 서브 휠 구동모듈을 포함하고,
상기 비행 컨트롤부는
벽면의 마찰계수에 기반하여, 마찰력을 발생시키는 상기 구조물의 벽면에 대한 수직 항력과 상기 드론 유닛의 상승하는 힘의 비율을 조절하기 위해 상기 서브 휠 구동모듈의 기울기를 조절하는, 고층건물 유지 관리를 위한 벽면 이동형 드론 유닛의 제어방법.The drone unit flying toward the structure;
Adjusting a slope of a sub wheel included in the drone unit according to a wall surface characteristic of the structure; And
Including the step of moving the drone unit in close contact with the wall surface of the structure using the sub-wheel rotating according to the tilt adjustment and the main wheel formed in the body portion of the drone unit,
The drone unit
main body;
A body portion provided with a plurality of rotors connected to the main body to generate thrust for flight;
A wheel driving unit for moving the drone unit in close contact with a wall surface of a structure using the main wheel formed on at least one side of the body and the sub-wheel connected to the main body and rotating according to a tilt adjustment; And
Controlling the flight of the drone unit, and including a flight control unit for adjusting the slope of the sub-wheel according to the wall surface of the structure,
The wheel driving unit includes a main wheel driving module and a sub wheel driving module,
The flight control unit
Based on the coefficient of friction of the wall, maintenance of a high-rise building is performed by adjusting the inclination of the sub-wheel drive module to adjust the ratio of the rising force of the drone unit and the vertical drag force on the wall of the structure that generates friction. How to control the drone unit on the wall
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