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KR102690992B1 - 생체모방형 비행장치 - Google Patents

생체모방형 비행장치 Download PDF

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KR102690992B1
KR102690992B1 KR1020230093094A KR20230093094A KR102690992B1 KR 102690992 B1 KR102690992 B1 KR 102690992B1 KR 1020230093094 A KR1020230093094 A KR 1020230093094A KR 20230093094 A KR20230093094 A KR 20230093094A KR 102690992 B1 KR102690992 B1 KR 102690992B1
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KR
South Korea
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unit
thrust
wing
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biomimetic
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김석태
박준영
장영식
김태원
고병성
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한국전력공사
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Abstract

본 발명은 생체모방형 비행장치에 관한 것으로, 몸체부와, 몸체부에 회전 가능하도록 장착되고 복수개가 동축상에서 회전되어 추력을 발생시키는 추력발생부와, 몸체부에 연결되고 몸체부와 추력발생부에 전원을 제공하며 무게중심의 이동으로 추력 편향을 발생시켜 몸체부의 비행 방향을 변경하는 보조비행부를 포함하여, 프로펠러 가드를 사용하지 않고 충돌에 대응할 수 있으며, 장시간 탐사가 가능하다.

Description

생체모방형 비행장치{BIOMIMETIC TYPE FLIGHT DEVICE}
본 발명은 생체모방형 비행장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프로펠러 가드를 사용하지 않고 충돌에 대응할 수 있으며, 장시간 탐사가 가능한 생체모방형 비행장치에 관한 것이다.
일반적으로 드론은 조종사가 탑승하지 않고 무선전파 유도에 의해 비행과 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 무인기를 뜻한다. 초기 드론은 군사용으로 사용되었으며, 최근 드론은 고공영상 사진 촬영, 배달, 기상정보 수집, 농약 살포 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.
드론은 배터리가 내장된 몸체와, 몸체에서 방사상으로 연장되는 연장막대와, 연장막대의 단부에 형성되고 추력을 제공하는 프로펠러를 포함하며, 쿼드로터 드론은 4개의 프로펠러가 사용된다.
종래 사용되는 쿼드로터 드론은 4개의 프로펠러가 고속으로 회전하면 제자리에서 상승하고, 저속으로 회전하면 하강한다. 그리고, 진행하고자 하는 방향의 프로펠러의 회전속도를 줄이면 기체가 그 방향으로 기울어지면서 기울어진 방향으로 이동을 한다.
그러나, 종래의 쿼드로터 드론은 전체 드론 크기 대비 프로펠러가 작으므로, 무게 대비 추력 효율이 좋지 않다는 문제점이 있다. 그리고, 종래의 쿼드로터 드론은 충돌에 취약하여 프로펠러 가드가 필수적으로 사용되므로, 프로펠러 가드의 무게로 인해 비행시간이 줄어드는 문제점이 있다. 따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2021-0084200호(2021.07.07. 공개, 발명의 명칭 : 전개 가능한 드론보호 장치)에 게시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 프로펠러 가드를 사용하지 않고 충돌에 대응할 수 있으며, 장시간 탐사가 가능한 생체모방형 비행장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 생체모방형 비행장치는: 몸체부; 상기 몸체부에 회전 가능하도록 장착되고, 복수개가 동축상에서 회전되어 추력을 발생시키는 추력발생부; 및 상기 몸체부에 연결되고, 상기 몸체부와 상기 추력발생부에 전원을 제공하며, 무게중심의 이동으로 추력 편향을 발생시켜 상기 몸체부의 비행 방향을 변경하는 보조비행부;를 포함하고, 상기 추력발생부는 상기 몸체부에 장착되는 한 쌍의 추력모터부; 상기 추력모터부에 연결되어 동력을 전달하는 추력전달부; 및 상기 추력전달부에 의해 회전되고, 상기 몸체부의 상부와 하부에 각각 배치되며, 동축상에서 회전되어 추력을 발생하는 추력날개부;를 포함하며, 상기 추력날개부는 상기 추력전달부에 의해 회전되는 날개중심부; 상기 날개중심부의 둘레를 따라 장착되는 복수개의 날개본체부; 상기 날개본체부의 단부에 회전 가능하도록 결합되는 날개회전부; 상기 날개본체부와 상기 날개회전부 사이 공간을 연결하고, 외력에 의해 접히거나 펼쳐지는 날개폴더부; 및 상기 날개폴더부에 복원력을 제공하는 날개복원부;를 포함한다.
상기 몸체부는 상기 추력발생부가 장착되는 몸체장착부; 및 상기 몸체장착부에 연결되고, 대상물을 탐지하는 몸체탐지부;를 포함할 수 있다.
상기 몸체장착부는 상기 추력발생부가 장착되는 장착축부; 및 상기 장착축부에 결합되는 장착케이스부;를 포함할 수 있다.
상기 몸체탐지부는 상기 몸체장착부와 연결되는 탐지헤드부; 및 상기 탐지헤드부에 장착되고, 주변을 촬영하는 탐지촬영부;를 포함할 수 있다.
상기 몸체탐지부는 상기 탐지촬영부를 탄성 지지하여 상기 탐지촬영부의 충격을 완화하는 탐지완충부;를 더 포함할 수 있다.
상기 몸체탐지부는 상기 탐지헤드부에 장착되고, 대상물을 커버하는 탐지덮개부; 및 상기 탐지덮개부의 내부에 유체를 분사하는 탐지분사부;를 더 포함할 수 있다.
상기 몸체부는 상기 몸체장착부에 연결되고, 주변정보를 감지하는 몸체감지부;를 더 포함할 수 있다.
상기 몸체감지부는 상기 몸체장착부에 연결되는 감지연결부; 상기 감지연결부에 회전 가능하도록 장착되는 감지회전부; 및 상기 감지회전부에 장착되고, 측방향 정보를 촬영하는 하나 이상의 감지촬영부;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 생체모방형 비행장치는 보조비행부가 무게중심을 이동시켜 줌에 따라 몸체부의 비행 방향을 변경하여 탐사용 드론으로 사용할 수 있고, 추력을 발생하는 추력발생부가 장애물과 충돌하더라도 낙하되지 않고 충격을 완화하면서 지속적인 비행이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체모방형 비행장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체장착부에 몸체탐지부가 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체탐지부를 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 추력발생부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 추력날개부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 추력날개부가 접힌 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조비행부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조구동부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조구동부의 작동을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조하중부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션부를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션부가 이동 가능한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체모방형 비행장치의 비행 방향 변경 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 생체모방형 비행장치의 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체모방형 비행장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체모방형 비행장치(1)는 몸체부(10)와, 추력발생부(20)와, 보조비행부(30)를 포함한다.
몸체부(10)는 생체모방형 비행장치(1)의 뼈대를 형성하고, 추력발생부(20)는 몸체부(10)에 회전 가능하도록 장착된다. 복수개의 추력발생부(20)는 동축상에서 회전되어 추력을 발생시킨다. 일예로, 몸체부(10)의 중심축이 추력발생부(20)의 회전축이 될 수 있으며, 한 쌍의 추력발생부(20)가 상하로 배치될 수 있다.
보조비행부(30)는 몸체부(10)에 연결되고, 몸체부(10)와 추력발생부(20)에 전원을 제공하며, 무게중심의 이동으로 추력 편향을 발생시켜 몸체부(10)의 비행 방향을 변경한다. 일예로, 보조비행부(30)는 충전 가능하며, 몸체부(10) 보다 큰 하중을 통해 몸체부(10)의 중심축에서 하향 경사지게 회전될 수 있다.
따라서, 보조비행부(30)가 좌측으로 이동되면, 무게중심이 좌측으로 이동된다. 그리고, 좌측으로 이동된 보조비행부(30)가 무게중심에 의해 원위치가 되면 몸체부(10)가 좌측을 향하므로 추력발생부(20)의 추력에 의해 좌측으로 비행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체장착부에 몸체탐지부가 장착된 상태를 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체탐지부를 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2와 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체부(10)는 몸체장착부(11)와 몸체탐지부(12)를 포함한다.
몸체장착부(11)에는 추력발생부(20)가 장착되고, 몸체탐지부(12)는 대상물을 탐지한다. 일예로, 대상물은 건물의 천장이나 벽면에 장착되는 가스감지기 또는 화재감지기 등이 될 수 있다. 그 외, 대상물은 정상 작동 유무를 점검하기 위한 다양한 감지기가 될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몸체장착부(11)는 장착축부(111)와 장착케이스부(112)를 포함한다.
장착축부(111)에는 추력발생부(20)가 장착된다. 일예로, 장착축부(111)는 배선이 통과 가능하도록 파이프 형상을 하고, 비행시간을 늘리기 위해 경량소재로 제작될 수 있다.
장착케이스부(112)는 장착축부(111)에 결합된다. 일예로, 장착케이스부(112)는 내측면이 장착축부(111)에 고정되고, 외측면이 장착축부(111)를 감싸도록 형성될 수 있다. 장착케이스부(112)의 내측면과 외측면 사이에는 추력발생부(20)의 모터가 내장될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몸체탐지부(12)는 탐지헤드부(121)와, 탐지촬영부(122)를 포함한다.
탐지헤드부(121)는 몸체장착부(11)와 연결된다. 일예로, 탐지헤드부(121)는 장착축부(111)에 결합되고, 장착케이스부(112)의 상방에 배치될 수 있다.
탐지촬영부(122)는 탐지헤드부(121)에 장착되고, 주변을 촬영한다. 일예로, 탐지촬영부(122)는 탐지헤드부(121)의 상단부에 배치되고, 어안렌즈가 탑재되어 내부 정찰에 사용될 수 있다. 탐지촬영부(122)에는 상방으로 복수개의 돌기가 돌출되어 렌즈를 보호할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몸체탐지부(12)는 탐지완충부(123)를 더 포함할 수 있다. 탐지완충부(123)는 탐지촬영부(122)를 탄성 지지하여 탐지촬영부(122)의 충격을 완화한다. 일예로, 탐지촬영부(122)는 탐지헤드부(121)에 형성된 홈에 삽입되고 탐지완충부(123)에 탄성 지지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몸체탐지부(12)는 탐지덮개부(124)와 탐지분사부(125)를 더 포함할 수 있다.
탐지덮개부(124)는 탐지헤드부(121)에 장착되고, 대상물을 커버한다. 일예로, 탐지덮개부(124)는 상방으로 갈수록 직경이 커지는 콘 형상을 하고, 자체 가 탄성재질로 제작되거나, 벽면과 접촉되는 상단부에는 탄성재질의 링이 장착되어 충격을 흡수할 수 있다.
탐지분사부(125)는 탐지덮개부(124)에 커버된 대상물에 유체를 분사한다. 일예로, 대상물이 가스검사기인 경우, 탐지분사부(125)는 가스를 분사할 수 있다. 즉, 탐지분사부(125)는 탐지헤드부(121)에 탈부착되거나, 가스 주입이 가능한 제1분사부(1251)와, 탐지헤드부(121)에 형성되어 제1분사부(1251)와 연결되어 가스를 안내하는 제2분사부(1252)와, 탐지헤드부(121)의 상단부에 노출되어 가스를 분사하는 제3분사부(1253)를 포함할 수 있다. 탐지분사부(125)는 제어신호에 따라 설정된 가스량을 분사할 수 있다. 이때, 탐지덮개부(124)가 대상물을 커버하면서 벽면에 밀착된 상태가 되면, 탐지분사부(125)의 작동을 위한 제어신호가 전송될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체감지부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 몸체부(10)는 몸체감지부(13)를 더 포함할 수 있다. 몸체감지부(13)는 몸체장착부(11)에 연결되고, 주변정보를 감지한다. 일예로, 몸체감지부(13)는 장착축부(111)에 장착되고, 장착케이스부(112)의 하방에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 몸체감지부(13)는 감지연결부(15)와, 감지회전부(16)와, 감지촬영부(17)를 포함한다.
감지연결부(15)는 몸체장착부(11)에 연결된다. 일예로, 감지연결부(15)는 장착케이스부(112)의 하방에 배치되고, 장착축부(111)를 감싸도록 형성될 수 있다. 감지연결부(15)는 장착축부(111)와 결합된 상태를 유지할 수 있다.
감지회전부(16)는 감지연결부(15)에 회전 가능하도록 장착된다. 일예로, 감지회전부(16)는 감지연결부(15)에 장착되어 회전력을 제공하는 회전발생부(161)와, 회전발생부(161)와 기어 맞물림에 의해 장착축부(111)의 축상에서 회전되는 회전바디부(162)를 포함할 수 있다. 회전발생부(161)는 모터의 동력이 베벨기어에 의해 동력전달방향이 변경될 수 있다.
하나 이상의 감지촬영부(17)는 감지회전부(16)에 장착되고, 측방향 정보를 촬영한다. 일예로, 감지촬영부(17)는 스테레오 카메라를 통해 알지비 영상을 촬영할 수 있고, 열화상 카메라를 통해 화재 여부를 점검할 수 있다. 스테레오 카메라와 열화상 카메라는 감지회전부(16)의 외측면에 노출되고, 감지회전부(16)가 360도 회전되면 주변 정보를 신속하게 획득할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 추력발생부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 추력날개부를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 추력날개부가 접힌 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 추력발생부(20)는 추력모터부(21)와, 추력전달부(22)와, 추력날개부(23)를 포함한다. 이러한 추력발생부(20)는 동축반전 짝수의 프로펠러를 포함할 수 있다.
한 쌍의 추력모터부(21)는 몸체부(10)에 장착된다. 일예로, 추력모터부(21)는 장착케이스부(112)에 내장되고, 서로 마주보며 대칭되도록 배치될 수 있다.
추력전달부(22)는 추력모터부(21)에 연결되어 동력을 전달한다. 일예로, 추력전달부(22)는 추력모터부(21)의 모터축에 장착되는 기어가 될 수 있다. 추력전달부(22) 중 어느 하나는 장착케이스부(112)의 상부에 배치되고, 다른 하나는 장착케이스부(112)의 하부에 배치될 수 있다.
추력날개부(23)는 추력전달부(22)에 의해 회전되고, 몸체부(10)의 상부와 하부에 각각 배치되며, 동축상에서 회전되어 추력을 발생한다. 일예로, 어느 하나의 추력날개부(23)는 장착케이스부(112)와 탐지헤드부(121) 사이에 배치되고, 다른 하나의 추력날개부(23)는 장착케이스부(112)와 감지연결부(15) 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 추력날개부(23)는 날개중심부(24)와, 날개본체부(25)와, 날개회전부(26)와, 날개폴더부(27)를 포함한다.
날개중심부(24)는 추력전달부(22)에 의해 회전된다. 일예로, 날개중심부(24)는 장착축부(111)를 감싸고 장착축부(111)에 회전 가능하도록 장착되는 중심관부(241)와, 중심관부(241)에서 연장되고, 추력전달부(22)와 맞물리는 중심기어부(242)와, 중심관부(241)의 외주면으로 연장되는 복수개의 중심연장부(243)와, 중심연장부(243)에 지지되는 중심링부(244)를 포함할 수 있다. 중심링부(244)의 외경은 장착케이스부(112)의 외경과 동일하거나 작게 설정될 수 있다.
복수개의 날개본체부(25)는 날개중심부(24)의 둘레를 따라 장착된다. 일예로, 날개본체부(25)는 중심링부(244)에 장착될 수 있다.
날개회전부(26)는 날개본체부(25)의 단부에 회전 가능하도록 결합된다. 일예로, 날개회전부(26)와 날개본체부(25)의 전익 단부가 힌지 결합될 수 있다. 이때, 날개본체부(25)와 날개회전부(26)의 전익은 일직선을 형성하고, 날개본체부(25)와 날개회전부(26)의 후익은 날개폴더부(27)가 배치되기 위한 공간을 형성할 수 있다.
날개폴더부(27)는 날개본체부(25)와 날개회전부(26)에 연결되고, 날개본체부(25)와 날개회전부(26) 사이 공간에 배치된다. 날개폴더부(27)는 외력에 의해 접히거나 펼쳐진다. 일예로, 날개폴더부(27)는 날개본체부(25) 및 날개회전부(26)와 힌지 결합될 수 있고, 분리된 한 쌍이 힌지 결합되어 접히거나 펼쳐질 수 있다. 날개폴더부(27)는 날개본체부(25)의 회전방향으로 돌출되도록 접힐 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 추력날개부(20)는 날개스토퍼부(28)를 더 포함할 수 있다. 날개스토퍼부(28)는 날개본체부(25)에 형성되고, 날개회전부(26)의 회전을 제한한다. 일예로, 날개스토퍼부(28)는 날개본체부(25)의 단부에서 돌출되고, 외력에 의해 회전되는 날개회전부(26)를 지지할 수 있다. 그 외, 날개스토퍼부(28)는 날개본체부(25)와 날개회전부(26)의 회전축상에 배치되어 날개회전부(26)의 과도한 회전을 제한할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 추력날개부(20)는 날개복원부(29)를 더 포함할 수 있다. 날개복원부(29)는 날개폴더부(28)에 복원력을 제공한다. 일예로, 날개복원부(29)는 힌지축에 구비되는 리턴스프링이 될 수 있다. 그 외, 날개복원부(29)는 날개본체부(25)와 날개폴더부(28)를 연결하고, 날개폴더부(28)와 날개회전부(26)를 연결하며, 분리된 날개폴더부(28)를 연결할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조비행부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조비행부(30)는 보조연결부(31)와 보조구동부(32)와, 보조하중부(33)를 포함한다.
보조연결부(31)는 몸체부(10)에 연결된다. 일예로, 보조연결부(31)는 장착축부(111)에 결합되고, 몸체감지부(13)의 하방에 배치될 수 있다.
보조구동부(32)는 보조연결부(31)에 장착되고, 다축 회전을 유도한다. 일예로, 보조구동부(32)는 2개의 회전축이 직교하도록 배치되고, 모터의 구동력에 의해 다방향으로 회전될 수 있다.
보조하중부(33)는 보조구동부(32)에 연결되고, 보조구동부(32)에 의해 회전되면서 무게중심을 이동시킨다. 일예로, 보조하중부(33)는 보조구동부(32)의 하단부에 연결되고, 말벌의 배 형상을 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보조비행부(30)는 보조착륙부(34)를 더 포함할 수 있다. 보조착륙부(34)는 보조연결부(31)에 형성되고, 착륙 정보를 감지한다. 일예로, 보조착륙부(34)는 보조연결부(31)에서 하방으로 경사지게 연장되는 착륙연장부(341)와, 착륙연장부(341)의 단부에 형성되고 착륙지점을 감지하는 착륙감지부(342)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 보조비행부(30)는 보조측정부(35)를 더 포함할 수 있다. 보조측정부(35)는 보조연결부(31)에 형성되고, 몸체부(10)의 높이를 측정한다. 일예로, 보조측정부(35)는 무게중심을 맞추기 위해 보조착륙부(34)와 대칭되는 형상을 하며, 비행 상태에서의 높이를 측정하여 안정적인 이착륙 및 비행을 위한 정보를 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 보조구동부를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조구동부의 작동을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 9와 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조구동부(32)는 구동내부회전부(321)와, 구동회부회전부(322)와, 구동조절부(323)를 포함한다.
구동내부회전부(321)는 몸체부(10)에 회전 가능하도록 장착된다. 일예로, 구동내부회전부(321)는 장착축부(111)가 관통하는 링 형상을 하고, 회전축이 장착축부(111)에 회전 가능하도록 장착되어 회전될 수 있다.
구동외부회전부(322)는 구동내부회전부(321)를 감싸도록 형성되고, 구동내부회전부(321)에 회전 가능하도록 장착된다. 구동외부회전부(322)에는 보조하중부(33)가 연결된다. 일예로, 구동외부회전부(322)는 구동내부회전부(321)를 감싸는 상링부(326)와, 상링부(326)의 하방에 배치되는 하링부(327)와, 상링부(326)와 하링부(327)를 연결하는 링연결부(328)를 포함할 수 있다. 상링부(326)는 링회전부(329)에 의해 구동내부회전부(321)와 연결되어 회전될 수 있다.
구동조절부(323)는 보조연결부(31)에 장착되고, 구동외부회전부(322)와 연결되며, 구동외부회전부(322)의 회전을 유도한다. 보다 구체적으로 구동조절부(323)는 조절가변부(324)와 조절연결부(325)를 포함한다.
조절가변부(324)는 보조연결부(31)와 구동외부회전부(322)를 연결하고 길이나 높이가 가변된다. 일예로, 한 쌍의 조절가변부(324)는 모터에 의해 회전되는 캠이 링크에 의해 상링부(326)와 연결되고, 캠의 회전 방향에 따라 상링부(32)를 승하강 시킬 수 있다. 그 외, 조절가변부(324)는 모터가 구동됨에 따라 링크의 길이가 조절되어 상링부(32)를 승하강 시킬 수 있다.
조절연결부(325)는 보조연결부(31)와 구동외부회전부(322)를 연결한다. 일예로, 조절연결부(325)는 보조연결부(31)와 상링부(326)에 링크 결합되어 상링부(326)의 회전을 유도할 수 있다. 조절가변부(324)와 조절연결부(325)는 등간격을 갖도록 이격되어 배치될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 보조하중부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 보조하중부(33)는 하중케이스부(331)와, 하중배터리부(332)와, 하중충전부(333)를 포함한다.
하중케이스부(331)는 보조구동부(32)에 연결된다. 일예로, 하중케이스부(331)는 말벌의 배 형상을 하고, 상단부는 하링부(327)를 감싸도록 형성되며, 하링부(327)와 조립될 수 있다. 한편, 장착축부(111)는 하중케이스부(331)의 내부로 삽입되어 전원 공급 및 제어용 케이블을 안내할 수 있다. 그 외, 하중케이스부(331)에는 제어를 위한 기판이 구비될 수 있다.
하중배터리부(332)는 하중케이스부(331)에 내장되고 전원을 제공한다. 이때, 하중배터리부(332)에 대한 충전 제어를 위해 밸런싱 케이블과 접속가능한 복수개의 단자가 하중케이스부(331)의 외측으로 노출될 수 있다.
하중충전부(333)는 하중케이스부(331)에 형성되고, 충전기와 접속되어 하중배터리부(332)를 충전시킨다. 일예로, 하중충전부(333)는 하중케이스부(331)의 하단부에 형성되는 (-)단자와, 하중케이스부(331)의 하부측면에 형성되는 (+)단자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하중충전부(333)는 충전단자부(335)와 충전탄성부(336)를 포함할 수 있다. 충전단자부(335)는 하중케이스부(331)의 단부에 형성된다. 그리고, 충전탄성부(336)는 충전단자부(335)를 탄성 지지한다. 일예로, 충전단자부(335)는 (-)단자가 될 수 있으며, 하중케이스부(331)의 하단부에서 상하 이동 가능하도록 장착될 수 있다. 그리고, 착륙 과정에서 충전단자부(335)가 탄성 지지되어 충전단자부(335)의 손상을 방지할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션부를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 생체모방형 비행장치(1)는 스테이션부(40)를 더 포함할 수 있다. 스테이션부(40)는 보조비행부(30)가 착륙되기 위한 공간을 제공한다. 보다 구체적으로, 스테이션부(40)는 도킹하우징부(41)와 도킹충전부(42)를 포함한다.
도킹하우징부(41)는 보조비행부(30)가 삽입되기 위한 도킹홈부(411)가 형성된다. 일예로, 도킹홈부(411)는 도킹하우징부(41)의 상부면에 형성되고, 하중케이스부(331)와 대응되는 형상을 할 수 있다.
도킹충전부(42)는 도킹하우징부(41)에 장착되고, 보조비행부(30)가 접촉되면 충전을 실시한다. 일예로, 도킹충전부(42)는 도킹홈부(411)에 노출되어 하중충전부(333)와 접촉될 수 있고, 밸런싱 케이블과 연결될 수 있다.
그 외, 도킹하우징부(41)의 상부면에는 보조착륙부(34)가 인식 가능한 착륙인식부(44)가 형성되고, 도킹충전부(42)는 별도의 전원공급수단과 연결되어 하중배터리부(332)의 충전을 실시하거나, 도킹하우징부(41)에 내장된 배터리를 이용하여 하중배터리부(332)의 충전을 실시할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션부가 이동 가능한 상태를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스테이션부(40)는 이동 가능하다. 보다 구체적으로, 이동 가능한 스테이션부(40)는 도킹하우징부(41)에 바퀴 또는 로봇다리와 같은 도킹이동부(45)가 장착되고, 원격제어에 의한 모터의 구동으로 도킹이동부(45)가 도킹하우징부(41)를 목적지로 이동시킬 수 있다. 이동되는 도킹하우징부(41)는 별도의 전원공급수단과 연결되기 어려우므로, 도킹하우징부(41)의 내부에는 도킹이동부(45)를 구동시키고 하중배터리부(332)를 충전시키기 위한 대용량 도킹배터리부(46)가 내장될 수 있다.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체모방형 비행장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생체모방형 비행장치(1)는 스테이션부(40)에 보조비행부(30)가 삽입된 상태에서 충전이 이루어지고, 이륙을 위해 한 쌍의 추력발생부(20)가 회전된다.
추력발생부(20)에 의해 몸체부(10)가 이륙하면, 탐지촬영부(122)에 의해 넓은 화각에 대한 정찰이 가능하고, 감지회전부(16)에 의해 회전되는 감지촬영부(17)에 의해 측방향 영상정보를 수집할 수 있다. 탐지촬영부(122)와 감지촬영부(17)에 대한 영상정보를 통해 생체모방형 비행장치(1)가 자체 알고리즘을 따라 목표지점에 대한 탐사 및 정찰이 가능하다. 그 외, 영상정보를 이용하여 사용자는 원격으로 생체모방형 비행장치(1)의 비행을 제어할 수 있다.
탐사를 마친 생체모방형 비행장치(1)는 자동으로 스테이션부(40)로 되돌아오는데, 보조착륙부(34)가 착륙인식부(44)의 위치를 인식하고, 보조측정부(35)가 기기의 높이를 측정하여 보조하중부(33)가 스테이션부(40)에 형성된 도킹홈부(411)에 안정적으로 삽입된 후 충전이 실시된다.
한편, 생체모방형 비행장치(1)가 가스검사기의 정상 작동 유무를 위해 사용되는 경우, 탐지덮개부(124)가 가스검사기를 커버한 다음, 탐지분사부(125)가 탐지덮개부(124) 내부로 가스를 분출하여 가스검사기가 정상 작동되는지 여부를 감지할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 생체모방형 비행장치의 비행 방향 변경 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 14를 참조하면, 보조하중부(33)와 보조연결부(31)에 일직선상에 배치된 상태에서 추력발생부(20)가 회전되어 생체모방형 비행장치(1)가 상하로 비행한다. 그리고, 비행 방향 변경을 위해 보조구동부(32)가 구동되어 보조하중부(33)가 시계반대방향으로 회전되는 경우, 보조하중부(33)의 무게중심이 이동되므로, 궁극적으로 몸체부(10)가 시계방향으로 기울어져 우측 방향으로의 비행이 이루어질 수 있다.
상기한 상태에서 추력날개부(23)의 날개회전부(26)가 장애물과 충돌하면, 날개폴더부(27)가 접히면서 날개회전부(26)가 회전되어 충격을 흡수한다. 그리고, 보조하중부(33)가 우측에 배치되는 장애물과 충돌하여 시계방향으로 회전되면, 무게중심이 이동되어 몸체부(10)가 시계반대방향으로 기울어져 좌측방향으로의 비행을 유도하므로, 생체모방형 비행장치(1)가 장애물에서 신속하게 벗어날 수 있다. 이때, 날개폴더부(27)는 공압 및 날개복원부(29)에 의해 원상태로 복원될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 생체모방형 비행장치(1)는 보조비행부(30)가 무게중심을 이동시켜 줌에 따라 몸체부(10)의 비행 방향을 변경하여 탐사용 드론으로 사용할 수 있고, 추력을 발생하는 추력발생부(20)가 장애물과 충돌하더라도 낙하되지 않고 충격을 완화하면서 지속적인 비행이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10 : 몸체부 11 : 몸체장착부
12 : 몸체탐지부 13 : 몸체감지부
15 : 감지연결부 16 : 감지회전부
17 : 감지촬영부 20 : 추력발생부
21 : 추력모터부 22 : 추력전달부
23 : 추력날개부 24 : 날개중심부
25 : 날개본체부 26 : 날개회전부
27 : 날개폴더부 29 : 날개스토퍼부
29 : 날개복원부 30 : 보조비행부
31 : 보조연결부 32 : 보조구동부
33 : 보조하중부 34 : 보조착륙부
35 : 보조측정부 40 : 스테이션부
41 : 도킹하우징부 42 : 도킹충전부
44 : 착륙인식부 45 : 도킹이동부

Claims (8)

  1. 몸체부;
    상기 몸체부에 회전 가능하도록 장착되고, 복수개가 동축상에서 회전되어 추력을 발생시키는 추력발생부; 및
    상기 몸체부에 연결되고, 상기 몸체부와 상기 추력발생부에 전원을 제공하며, 무게중심의 이동으로 추력 편향을 발생시켜 상기 몸체부의 비행 방향을 변경하는 보조비행부;를 포함하고,
    상기 추력발생부는
    상기 몸체부에 장착되는 한 쌍의 추력모터부;
    상기 추력모터부에 연결되어 동력을 전달하는 추력전달부; 및
    상기 추력전달부에 의해 회전되고, 상기 몸체부의 상부와 하부에 각각 배치되며, 동축상에서 회전되어 추력을 발생하는 추력날개부;를 포함하며,
    상기 추력날개부는
    상기 추력전달부에 의해 회전되는 날개중심부;
    상기 날개중심부의 둘레를 따라 장착되는 복수개의 날개본체부;
    상기 날개본체부의 단부에 회전 가능하도록 결합되는 날개회전부;
    상기 날개본체부와 상기 날개회전부 사이 공간을 연결하고, 외력에 의해 접히거나 펼쳐지는 날개폴더부; 및
    상기 날개폴더부에 복원력을 제공하는 날개복원부;를 포함하고,
    상기 몸체부는
    상기 추력발생부가 장착되는 몸체장착부; 및
    상기 몸체장착부에 연결되고, 대상물을 탐지하는 몸체탐지부;를 포함하며,
    상기 몸체탐지부는
    상기 몸체장착부와 연결되는 탐지헤드부;
    상기 탐지헤드부에 장착되고, 주변을 촬영하는 탐지촬영부;
    상기 탐지헤드부에 장착되고, 대상물을 커버하는 탐지덮개부; 및
    상기 탐지덮개부의 내부에 유체를 분사하는 탐지분사부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체모방형 비행장치.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 몸체장착부는
    상기 추력발생부가 장착되는 장착축부; 및
    상기 장착축부에 결합되는 장착케이스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체모방형 비행장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 몸체탐지부는
    상기 탐지촬영부를 탄성 지지하여 상기 탐지촬영부의 충격을 완화하는 탐지완충부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체모방형 비행장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서, 상기 몸체부는
    상기 몸체장착부에 연결되고, 주변정보를 감지하는 몸체감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 생체모방형 비행장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 몸체감지부는
    상기 몸체장착부에 연결되는 감지연결부;
    상기 감지연결부에 회전 가능하도록 장착되는 감지회전부; 및
    상기 감지회전부에 장착되고, 측방향 정보를 촬영하는 하나 이상의 감지촬영부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체모방형 비행장치.
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