KR102077470B1 - 하이브리드 드론 및 그의 제어방법 - Google Patents
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Abstract
드론의 특성상 배터리의 소모가 많아 오랜 시간 비행을 하는데 어려움이 있다. 또한 배터리를 사용하는 경우 배터리의 충전시간이 오래 걸리기 때문에 연속적인 비행을 위해서는 여분의 배터리를 교환하는 것이 필요한 실정이다. 본 발명에서는 상기와 같은 드론의 배터리 이용에 따른 비행시간의 한계를 극복하고자 하는 것이다.
이를 위한 본 발명에서는 기존의 비행을 위하여 부착되었던 배터리 용량의 1/20 정도의 배터리를 장착하고, 전기를 발생시키는 발전기와 발전기를 구동하는 내연기관 엔진을 구비하여 이러한 문제를 해결하고자 한다. 상기와 같은 구성에 의하여 상기 드론은 배터리를 구비하고도 장시간 비행할 수 있으며, 또한, 장시간 한 장소에서 일정구역을 감시하는 경우 드론의 일부를 지면에 착륙하여 사용함으로써 동일한 에너지로 더 오랜 비행시간을 유지할 수 있는 것이 본 발명의 특징이다.
이를 위한 본 발명에서는 기존의 비행을 위하여 부착되었던 배터리 용량의 1/20 정도의 배터리를 장착하고, 전기를 발생시키는 발전기와 발전기를 구동하는 내연기관 엔진을 구비하여 이러한 문제를 해결하고자 한다. 상기와 같은 구성에 의하여 상기 드론은 배터리를 구비하고도 장시간 비행할 수 있으며, 또한, 장시간 한 장소에서 일정구역을 감시하는 경우 드론의 일부를 지면에 착륙하여 사용함으로써 동일한 에너지로 더 오랜 비행시간을 유지할 수 있는 것이 본 발명의 특징이다.
Description
본 발명은 드론 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 특별히는 드론의 비행시간을 늘리기 위한 기술에 관한 것이다.
기존의 발명으로 드론은 본체부, 모터부, 발전부, 배터리부 및 제어부를 포함하고, 본체부는 복수의 프로펠러가 마련되고, 모터부는 전력을 제공받아 상기 프로펠러에 동력을 제공하며, 발전부는 상기 전력을 생성하고, 배터리부는 상기 발전부에 의해 상기 전력이 충전되고, 상기 모터부에 전력을 제공하는 복수의 배터리를 갖는 발명이 있다.
또 다른 선행기술로는 본체부, 모터부, 발전부, 배터리부 및 제어부를 포함한다. 본체부는 복수의 프로펠러가 마련되고, 모터부는 전력을 제공받아 상기 프로펠러에 동력을 제공한다. 발전부는 상기 전력을 생성하고, 배터리부는 상기 발전부에 의해 상기 전력이 충전되고, 상기 모터부에 전력을 제공하는 복수의 배터리를 갖는다. 제어부는 상기 복수의 배터리 중 어느 하나 이상은 상기 모터부에 전력을 제공하고, 나머지는 상기 발전부로부터 충전되도록 제어하며, 무인 항공기의 하면에 장착되어 연료가 가지는 에너지를 사용하여 기계적 에너지를 생산하는 엔진과, 상기 엔진이 생산한 기계적 에너지를 전기에너지로 변환하여 주 전원을 공급하는 발전기를 포함하고, 상기 엔진은 상기 무인 항공기에 상승 추진력을 제공 하는 하이브리드 무인 항공기 및 그 제어 방법을 제공에 관한 발명이 있다.
기존의 드론은 배터리를 탑제하고, 비행하며 주변을 관측하고 데이터를 전송하는 용도로 사용되어 왔다. 그러나, 드론의 특성상 배터리의 소모가 많아 오랜 시간 비행을 하는데 어려움이 있어왔다. 또한 배터리를 사용하는 경우 배터리의 충전시간이 오래 걸리기 때문에 연속적인 비행을 위해서는 여분의 배터리를 준비해야한다. 본 발명에서는 상기와 같은 드론의 배터리 이용에 따른 비행시간의 한계를 극복하고자 하는 것이다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 본 발명에서는 하이브리드 드론을 제공하고자 한다. 기존의 비행을 위하여 부착되었던 배터리 용량의 1/2 내지 1/20 정도의 배터리를 하나 이상 장착하고, 전기를 발생시키는 발전기와 발전기를 구동하는 내연기관 엔진을 구비한다. 상기 배터리의 충전 제어와 상기 내연기관 엔진의 제어를 위하여 제어기를 더 구비하며,
상기 제어기는 상기 하나이상의 배터리의 충전량에 따라 상기 내연기관 엔진의 구동과 정지를 제어하여 상기 발전기의 발전량을 조절함으로써 상기 드론이 공중에 오래 비행할 수 있도록 제어한다. 또한, 상기 배터리를 2개 이상 사용하는 경우 배터리 수명과 드론에서 필요로 하는 전력의 양에 따라 2개 이상의 배터리를 순차적으로 또는 상기 제어기에 의하여 우선순위를 정하여 상기 드론에 전력을 공급한다. 하나의 배터리가 드론에 전력을 공급하면 다른 배터리는 상태에 따라 완충된 경우에는 상기 내연기관을 정지하고, 충전이 필요한 경우에는 상기 내연기관을 구동하여 상기 배터리를 충전한다. 충전 중에도 충전에 필요한 전력 이상의 전력이 상기 내연기관의 구동에 의하여 상기 발전기에서 생산되는 경우 상기 드론의 구동을 위하여 전력을 공급하는 배터리에서의 드론으로의 출력을 상기 발전기에서 생산되고 남는 전력만큼 감소시키고, 상기 발전에서 남는 전력을 배터리의 전력과 함께 드론에 공급할 수 있도록 제어한다.
또한, 상기 내연기관과 상기 발전기에서 생산하는 전력이 상기 드론을 단독으로 구동할 수 있는 경우 배터리는 사용되지 않고, 상기 발전기에서 생산되는 전력으로 드론을 단독으로 구동할 수 있다.
또한, 상기 발전기에서 생산되는 전력으로 드론을 단독으로 구동하고, 전력도 남는 경우 상기 충전이 필요한 배터리를 충전하는데 남는 전력이 사용될 수 있다.
또한, 상기 발전기에서 생산되는 전력으로 드론을 단독으로 구동하고, 전력도 남는 경우 상기 충전이 필요한 배터리를 충전하는데 남는 전력이 사용될 수 있고, 상기 배터리의 충전이 완료된 경우 에너지를 효율적으로 사용하기 위하여 상기 내연기관을 정지하고, 상기 충전된 배터리를 사용하여 상기 드론에 전력을 공급할 수 있다.
상기 내연기관과 발전기는 일체형으로 외부 프레임으로 구비되며 상기 제어기와 케이블로 연결되어 있고, 상기 케이블은 상기 외부 프레임에 케이블 롤러에 연결되어 케이블의 길이를 늘리는 경우 상기 일체형 외부 프레임이 상기 드론과 분리될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 내연기관과 발전기 및 케이블 롤러를 구비한 외부 프레임은 필요한 경우 지상에 위치하여 비행중인 상기 하이브리드 드론의 드론 비행부에 전력을 공급할 수 있다.
상기 외부 프레임은 자석으로 상기 드론 비행부에 결합되며 상기 드론 비행부에 구비되는 상기 외부 프레임 결합부위에는 전자석으로된 결합부 구비되어, 전력이 공급되면 자력에 의하여 서로 밀치는 힘으로 상기 드론 비행부와 상기 외부 프레임이 분리 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어기와 발전기가 연결되는 케이블은 상기 드론의 원거리 비행을 위하여 분리 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 제어기와 상기 케이블의 연결 역시 영구자석과 전자석으로 결합되며, 상기 제어기의 제어신호에 의하여 상기 전자석에 전력이 공급되면 상기 전자석과 영구자석이 서로 밀치는 힘이 작용하여 분리되며, 상기 드론 비행부와 상기 외부 프레임이 결합하면 자동으로 결합되는 것을 특징으로 한다.
상기 드론 비행부와 상기 외부프레임은 각각에 구비한 자이로센서로 서로의 위치를 확인하고 최종결합은 상기 외부 프레임과 상기 드론과의 자석결합으로 결합되며, 동시에 상기 케이블과 제어기와의 결합도 자석으로 이루어진다.
또한, 상기 외부 프레임이 지상에서 전력을 공급하는 경우 외부 전력을 상기 외부 프레임에 연결하여 상기 외부프레임의 엔진의 구동 없이 상기 드론에 전력을 공급할 수 있도록 한다.
또한, 상기 하이브르드 드론을 위한 전력 생산수단으로는 상기 발전기와 상기 내연기관 이외에, 수소연료에너지, 태양광 발전기 등과 같이 상기 외부프레임에 장착될 수 있는 것은 어떠한 형태의 전기 에너지 발생수단도 모두 사용될 수 있다.
상기와 같은 하이브리드 드론의 제어방법은 다음과 같다.
배터리를 적어도 2개 이상 구비한 하이브리드 드론 및 하이브리드 드론의 경로를 원격에서 제어하는 하이브리드 드론 제어기, 및 상기 하이브리드 드론에 구비되어 드론 비행부와 분리 및 결합이 가능한 외부 프레임, 상기 외부 프레임에는 상기 드론 비행부와 연결되는 케이블 및 상기 케이블의 길이를 조절할 수 있는 모터가 부착된 케이블 롤러 및 상기 케이블롤러 타단에 부착되어 전기를 발생하는 발전기 및 상기 발전기에 회전력을 발생시키는 내연기관 및,
상기 케이블의 연결과 내연기관의 구동 및 상기 발전기의 전력을 관리하는 전력제어기가 구비된 하이브리드 드론의 제어방법에 있어서,
상기 하이브리드 드론 또는 상기 하이브리드 드론제어기로부터 하이브리드 드론을 켜는 신호를 인가하는 단계(S1); 및 상기 하이브리드 드론에 내장된 배터리의 용량을 확인하는 단계(S2); 및
상기 하이브리드 드론에 내장된 배터리 중 적어도 하나 이상의 배터리가 상기 하이브리드 드론의 이륙에 필요한 전력을 가진 경우 상기 배터리를 상기 케이블의 발전기가 연결된 단부와 연결하는 전원배터리연결단계(S4); 및
상기 하이브리드 드론에 내장된 배터리 모두 하이브리드 드론의 이륙에 필요한 전력을 가지지 못한 경우 상기 내연기관을 구동하여 상기 발전기를 회전시켜 발전기로부터 전력을 생산하는 단계 및 상기 발전기의 전력을 상기 하이브리드 드론에 연결하여 하이브리드 드론에 발전기의 전력을 공급하는 발전기전력연결단계(S5); 및
상기 하이브리드 드론을 상기 하이브리드 드론 제어기로 제어하며 비행하는 단계 및 상기 전력제어기에서 전력이 상기 하이브리드 드론의 비행에 필요한 전력보다 많다고 판단되는 경우 전력의 일부를 상기 하이브리드 드론의 배터리 중 어느 하나에 연결하여 배터리를 충전하는 발전기전력비행단계(S6); 및
상기 배터리 중 어느 하나가 완충된 경우 모든 배터리가 완충될 때 까지 배터리를 바꾸어가며 발전기로 충전하며 비행하는 발전기전력비행단계(S6)을 유지하는 발전기전력비행유지단계(S7); 및
상기 배터리가 모두 충전된 경우 상기 내연기관을 정지하고, 상기 충전된 배터리로부터 전력을 공급받아 상기 드론을 비행하는 배터리비행유지단계(S8); 및
상기 하이브리드 드론이 정찰을 중지하고, 일정위치에서 감시를 해야하는 경우 상기 외부프레임에 구비된 케이블롤러에 감겨진 케이블을 풀고, 동시에 상기 외부 프레임과 드론 비행부의 결합을 전자석을 동작시켜 분리하는 외부프레임분리단계(S9); 및
상기 외부프레임이 지면에 위치할 때까지 케이블을 푸는 외부프레임착륙단계(S10); 및
상기 드론 비행부가 감시임무를 마치고, 정찰업무 또는 복귀를 해야하는 경우 상기 외부프레임의 케이블롤러를 구동하여 케이블을 감는 케이블 감기단계(S11); 및
상기 케이블 감기 단계(S11)에서 케이블과 함께 상기 드론 비행부를 끌어내려올 수 있도록 상기 드론 비행부의 상승력을 줄여 케이블과 함께 하강하는 드론 비행부 하강및외부프레임과결합단계(S12); 및
상기 드론 비행부 하강및외부프레임과결합단계(S12) 후 드론이 이륙하여 정찰업무 및 복귀 업무를 할 수 있도록 비행하는 전원배터리연결단계(S4) 또는 발전기전력연결단계(S5) 후 비행하는 단계를 수행하는 비행다계로 복귀하는 정상비행복귀단계(S13)을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론의 제어방법을 제공한다.
상기와 같은 구성에 의하여 상기 드론은 소형의 배터리를 구비하고도 장시간 비행할 수 있는 문제를 해결할 수 있으며, 또한, 장시간 한 장소에서 일정구역을 감시하는 경우 드론의 일부를 지면에 착륙하여 사용함으로써 동일한 에너지로 더 오랜 비행시간을 유지할 수 있다. 한편으로는 착륙지점에서 무선 또는 유선으로 전력을 공급받는 시스템을 더 구비한다면, 드론의 비행시간을 무한대로 늘릴 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 하이브리드 드론 시스템 사시도
도 2은 본 발명의 드론 비행부와 외부 프레임이 분리되여 운용되는 사시도
도 3은 본 발명의 외부 프레임의 설명사시도
도 2은 본 발명의 드론 비행부와 외부 프레임이 분리되여 운용되는 사시도
도 3은 본 발명의 외부 프레임의 설명사시도
본 발명은 드론의 비행시간을 혁신적으로 향상시키기 위하여, 기존 드론의 배터리 일부를 빼고 그 공간에 발전기 시스템을 도입함으로써 하이브리드 전기이용시스템을 개발하고자 하는 것이다.
내연기관을 이용하는 발전기 또는 연료전지 시스템은 배터리와 비교하여 무게당 에너지 생산량이 높다. 그러나, 드론과 같이 3개 이상의 회전력을 발생시키는 회전체의 제어는 전기적인 신호로 동작하는 모터를 이용하는 것이 제어력에서 매우 뛰어나다. 따라서, 본 발명에서는 기존의 모터를 사용하는 드론시스템에 전력을 생산하는 발전기 시스템을 적용하여 기존의 모터에 의한 제어 안정성을 그대로 유지하면서, 드론의 비행시간을 획기적으로 늘리고자 한다.
도 1은 본 발명의 하이브리드 드론이다. 기존의 드론 하부에 발전기와 내연기관 및 드론의 배터리와 연결되는 케이블 롤러 및 무선충전수신부 및 외부전원 입력부(비도시) 등이 구비되어있다.
도 2는 본 발명의 특징 중에 하나인 발전부를 지상에 분리하여 하이브리드 드론이 비행하는 사시도 이다. 드론을 사용하는 방법에는 여러 가지가 있어, 그중에 일정구역을 움직이지 않고 감시하는 경우 하이브리드 드론의 전기 발전부를 지상에 분리함으로써 가볍게 드론이 상공에서 감시활동을 할 수 있도록 하였다.
이를 위하여 본 발명에서는 상기 드론의 비행부와 상기 외부 프레임을 외부프레임의 상부 프레임에 구비된 강력한 자석으로 결합하고, 상기 드론의 비행부 하부에 상기 자석과 대응되는 부위에 전력을 가할 경우 자석과 반대의 극성을 갖도록 하는 전자석을 구비하여 전자석에 전력을 인가함으로써 영구자석과 전자석의 척력으로 상기 드론 비행부와 상기 외부프레임이 분리되도록 하였다. 결합은 상기 외부프레임의 강력한 자석에의하여 결합되도록 하였다. 또한, 상기 드론 비행부와 상기 외부프레임의 분리 결합시에 서로의 상대 위치를 확인할 수 있도록 상기 드론 비행부와 상기 외부프레임에 각각 지자기센서와 GPS를 각각 구비하여, 제어기에서 두 지점의 위치와 방향의 감지하여 결합할 수 있도록 제어한다.
이를 위하여 상기 제어기는 상기 드론의 비행부 및 상기 외부프레임에 각각 구비할 수 있다.
도 3은 상기 외부프레임에 외부전원 입력부를 더 구비한 것을 도시하고 있다.
또한, 본 발명은 지상에 무선충전부 발신부와 무선충전 지역표시를 하는 구성을 더 구비하여 지상에 상기 외부프레임을 위치하는 경우 무선으로 전력이 상기 외부프레임을 통하여 케이블로 비행중인 드론 비행부에 전력이 도달할 수 있도록 하였다. 이러한 구성에 의하여 본 발명의 하이브리드 드론은 배터리를 구비한 드론의 장점과 유선 전력공급선을 가진 유선드론의 장점을 살린 드론을 제공하였다.
이하 앞서 기술한 드론의 구성과 제어방법을 좀더 자세히 설명한다.
기존의 비행을 위하여 부착되었던 배터리 용량의 1/2 내지 1/20 정도의 배터리를 1개 이상 장착하고, 전기를 발생시키는 발전기와 발전기를 구동하는 내연기관 엔진 또는 연료전지 또는 태양광 발전기를 구비한다. 상기 배터리의 충전 제어와 상기 내연기관 엔진의 제어를 위하여 전력제어기를 더 구비하며, 상기 전력제어기는 상기 1개 이상의 배터리의 충전량에 따라 상기 내연기관 엔진의 구동과 정지를 제어하여 상기 발전기의 발전량을 조절함으로써 상기 드론이 공중에 오래 비행할 수 있도록 제어한다.
또한, 상기 1개 이상의 배터리는 배터리 수명과 드론에서 비행에 필요로 하는 전력의 크기에 따라 순차적으로 또는 배터리 소모량에 따라, 상기 제어기에 의하여 우선순위를 정하여 상기 드론에 전력을 공급한다. 하나의 배터리가 드론에 전력을 공급하면, 발전기가 중지될 수 있고, 2 이상의 배터리를 사용하는 경우 하나의 배터리가 드론에 전력을 공급하면, 다른 배터리들은 상태에 따라 완충된 경우에는 상기 내연기관을 정지하고, 충전이 필요한 경우에는 상기 내연기관을 구동하여 상기 배터리를 충전한다. 충전 중에도 충전에 필요한 전력이상의 전력이 상기 내연기관의 구동에 의하여 상기 발전기에서 생산되는 경우, 상기 드론의 구동을 위하여 전력을 공급하는 배터리에서의 드론으로의 출력을 상기 발전기에서 생산되고 남는 전력만큼 감소시키고, 상기 발전에서 남는 전력을 배터리의 전력과 함께 드론에 공급할 수 있도록 제어한다.
또한, 상기 내연기관과 상기 발전기에서 생산하는 전력이 상기 드론을 단독으로 구동할 수 있는 경우 배터리는 사용되지 않고, 상기 발전기에서 생산되는 전력으로 드론을 단독으로 구동할 수 있다.
또한, 상기 발전기에서 생산되는 전력으로 드론을 단독으로 구동하고, 전력도 남는 경우 상기 충전이 필요한 배터리를 충전하는데 남는 전력이 사용될 수 있다.
또한, 상기 발전기에서 생산되는 전력으로 드론을 단독으로 구동하고, 전력도 남는 경우 상기 충전이 필요한 배터리를 충전하는데 남는 전력이 사용될 수 있고, 상기 배터리의 충전이 완료된 경우 에너지를 효율적으로 사용하기 위하여 상기 내연기관을 정지하고, 상기 출전된 배터리를 사용하여 상기 드론에 전력을 공급할 수 있다.
상기 내연기관과 발전기는 일체형으로 외부 프레임으로 구비되며 상기 제어기와 케이블로 연결되어 있고, 상기 케이블은 상기 외부 프레임에 케이블 롤러에 연결되어 케이블의 길이를 늘리는 경우 상기 일체형 외부 프레임이 상기 드론 비행부와 분리될 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 내연기관과 발전기 및 케이블롤러를 구비한 외부 프레임은 필요한 경우 지상에 위치하여 비행중인 상기 드론 비행부에 전력을 공급할 수 있다.
상기 외부 프레임에는 강력한 자석으로 상기 드론 비행부가 결합되며 상기 드론 비행부의 결합부위에는 전자석으로 된 결합부가 전력이 공급되면 자력에 의하여 상기 강력한 자석과 서로 밀치는 힘이 작용하도록 구성하여 상기 드론 비행부와 상기 외부프레임이 분리 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어기와 발전기가 연결되는 케이블은 상기 드론의 원거리 비행을 위하여 분리 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 제어기와 상기 케이블의 연결은 자석으로 결합되며 상기 제어기의 제어신호에 의하여 전자석으로 구성된 결합부에 자석이 밀치는 힘으로 분리 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 드론 비행부와 상기 외부프레임은 각각에 위치한 지자기센서로 서로의 위치한 방향을 확인하고 최종결합은 상기 외부 프레임과 상기 드론과의 자석결합으로 결합되며, 동시에 상기 케이블과 제어기와의 결합도 자석으로 이루어진다.
또한, 상기 외부 프레임이 지상에서 전력을 공급하는 경우 외부 전력을 상기 외부 프레임에 연결하여 상기 외부프레임의 엔진의 구동 없이 상기 드론 비행부에 전력을 공급할 수 있도록 한다.
또한, 상기 하이브리드 드론을 위한 전력 생산수단으로는 상기 발전기와 상기 의 내연기관 이외에, 수소연료에너지, 태양광 발전기 등과 같이 으로 상기 외부프레임에 장착될 수 있는 것은 어떠한 형태의 에너지 발생수단도 모두 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 구성으로는 상기 발전기와 상기 내연기관이 없는 기존드론 또는 배터리 용량을 1/2 내지 1/20로 줄인 저배터리드론을 공중 또는 지상에서 충전할 수 있는 상기 외부프레임을 제공하는 것이다. 상기 외부프레임의 하부에 무선충전 수신부 측면에 무선충전 송신부를 하다 더 구비하고, 상기 충전을 필요로 하는 기존드론 및 저배터리드론에 무선충전 수신부를 드론의 상측에 구비하여 상기 하이브리드드론의 상기 외부프레임 하측에 상기 기존드론 및 저배터리드론를 위치시킴으로써 상기 하이브리드드론의 전력의 상기 기존드론 및 저배터리드론에 공급할 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부프레임 상측에 무선충전 송신부를 더 구비하고 상기 기존드론 및 저배터리드론의 하측에 무선충전 수신부를 위치시킴으로써 상기 하이브리드드론의 상기 외부프레임이 지상에 분리된 경우 상기 기존드론 및 저배터리드론을 상기 외부프레임의 상부에 착륙함으로써 전력을 상기 기존드론 및 저배터리드론에 공급할 수 있는 것을 또 다른 특징으로 한다.
상기와 같은 하이브리드 드론의 제어방법은 다음과 같다.
배터리를 적어도 2개 이상 구비한 하이브리드 드론 및 하이브리드 드론의 경로를 원격에서 제어하는 하이브리드 드론제어기, 및 상기 하이브리드 드론에 분리 및 결합이 가능한 외부 프레임, 상기 외부 프레임에는 상기 하이브리드 드론과 연결되는 케이블 및 상기 케이블의 길이를 조절할 수 있는 모터가 부착된 케이블 롤러 및 상기 케이블롤러 타단에 부착되어 전기를 발생하는 발전기 및 상기 발전기에 회전력을 발생시키는 내연기관 및,
상기 케이블의 연결과 내연기관의 구동 및 상기 발전기의 전력을 관리하는 전력제어기가 구비된 하이브리드 드론의 제어방법에 있어서,
상기 하이브리드 드론 또는 상기 하이브리드 드론제어기로부터 하이브리드 드론을 켜는 신호를 인가하는 단계(S1); 및 상기 드론에 내장된 배터리의 용량을 확인하는 단계(S2); 및
상기 하이브리드 드론에 내장된 배터리 중 적어도 하나 이상의 배터리가 상기 하이브리드 드론의 이륙에 필요한 전력을 가진 경우 상기 배터리를 상기 케이블의 발전기가 연결된 단부와 연결하는 전원배터리연결단계(S4); 및
상기 하이브리드 드론에 내장된 배터리 모두 하이브리드 드론의 이륙에 필요한 전력을 가지지 못한 경우 상기 내연기관을 구동하여 상기 발전기를 회전시켜 발전기로부터 전력을 생산하는 단계 및 상기 발전기의 전력을 상기 하이브리드 드론에 연결하여 하이브리드 드론에 발전기의 전력을 공급하는 발전기전력연결단계(S5); 및
상기 하이브리드 드론을 상기 하이브리드 드론제어기로 제어하며 비행하는 단계 및 상기 전력제어기에서 전력이 상기 하이브리드 드론의 비행에 필요한 전력보다 많다고 판단되는 경우 전력의 일부를 상기 드론의 배터리 중 어느 하나에 연결하여 배터리를 충전하는 발전기전력비행단계(S6); 및
상기 배터리 중 어느 하나가 완충된 경우 모든 배터리가 완충될 때 까지 배터리를 바꾸어가며 발전기로 충전하며 비행하는 발전기전력비행단계(S6)을 유지하는 발전기전력비행유지단계(S7); 및
상기 배터리가 모두 충전된 경우 상기 내연기관을 정지하고, 상기 충전된 배터리로부터 전력을 공급받아 상기 하이브리드 드론을 비행하는 배터리비행유지단계(S8); 및
상기 하이브리드 드론이 정찰을 중지하고, 일정위치에서 감시를 해야하는 경우 상기 외부프레임에 구비된 케이블롤러에 감겨진 케이블을 풀고, 동시에 상기 외부 프레임과 드론 비행부의 결합을 전자석을 동작시켜 분리하는 외부프레임분리단계(S9); 및
상기 외부프레임이 지면에 위치할 때까지 케이블을 푸는 외부프레임착륙단계(S10); 및
상기 드론 비행부가 감시임무를 마치고, 정찰업무 또는 복귀를 해야하는 경우 상기 외부프레임의 케이블롤러를 구동하여 케이블을 감는 케이블 감기단계(S11); 및
상기 케이블 감기 단계(S11)에서 케이블과 함께 상기 드론 비행부가 끌어내려올 수 있도록 상기 드론 비행부의 상승력을 줄여 케이블과 함께 하강하는 드론 비행부 하강및외부프레임과결합단계(S12); 및
상기 드론 비행부 하강및외부프레임과결합단계(S12) 후 하이브리드 드론이 이륙하여 정찰업무 및 복귀 업무를 할 수 있도록 비행하는 전원배터리연결단계(S4) 또는 발전기전력연결단계(S5) 후 비행하는 단계를 수행하는 비행단계로 복귀하는 정상비행복귀단계(S13)을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론의 제어방법을 제공한다. 본 발명에서 드론은 하이브리드 드론과 같은 의미이며, 특별히 드론 비행부로 기재하는 경우 상기 하이브리드 드론의 드론 비행부만을 의미한다.
100 : 외부프레임을 포함하는 하이브리드 드론
200 : 하이브리드 드론 비행부
300 : 외부프레임
310 : 케이블 롤러
320 : 발전기 및 내연기관 또는 연료전지시스템
400 : 무선충전부 발신부 및 무선충전 지역표시
410 : 무선충전 수신부
420 : 외부충전용 소켓
200 : 하이브리드 드론 비행부
300 : 외부프레임
310 : 케이블 롤러
320 : 발전기 및 내연기관 또는 연료전지시스템
400 : 무선충전부 발신부 및 무선충전 지역표시
410 : 무선충전 수신부
420 : 외부충전용 소켓
Claims (1)
- 하이브리드 드론의 제어방법에 있어서,
기존의 비행을 위하여 부착되었던 배터리 용량의 1/20 용량의 배터리를 하나 이상 장착한 하이브리드 드론 및 하이브리드 드론의 경로를 원격에서 제어하는 하이브리드 드론제어기, 및 상기 하이브리드 드론과 분리 및 결합이 가능한 외부 프레임, 상기 외부 프레임에는 상기 하이브리드 드론과 연결되는 케이블 및 상기 케이블의 길이를 조절할 수 있는 모터가 부착된 케이블 롤러 및 상기 케이블롤러 타단에 부착되어 전기를 발생하는 발전기 및 상기 발전기에 회전력을 발생시키는 내연기관 및,
상기 케이블의 연결과 내연기관의 구동 및 상기 발전기의 전력을 관리하는 전력제어기가 구비된 하이브리드 드론의 제어방법에 있어서,
상기 하이브리드 드론 또는 상기 하이브리드 드론제어기로부터 하이브리드 드론을 켜는 신호를 인가하는 단계(S1); 및 상기 하이브리드 드론에 내장된 배터리의 용량을 확인하는 단계(S2); 및
상기 하이브리드 드론에 내장된 배터리 중 적어도 하나 이상의 배터리가 상기 하이브리드 드론의 이륙에 필요한 전력을 가진 경우 상기 배터리를 상기 케이블의 발전기가 연결된 단부와 연결하는 전원배터리연결단계(S4); 및
상기 하이브리드 드론에 내장된 배터리 모두 하이브리드 드론의 이륙에 필요한 전력을 가지지 못한 경우 상기 내연기관을 구동하여 상기 발전기를 회전시켜 발전기로부터 전력을 생산하는 단계 및 상기 발전기의 전력을 상기 하이브리드 드론에 연결하여 하이브리드 드론에 발전기의 전력을 공급하는 발전기전력연결단계(S5); 및
상기 하이브리드 드론을 상기 하이브리드 드론제어기로 제어하며 비행하는 단계 및 상기 전력제어기에서 전력이 상기 하이브리드 드론의 비행에 필요한 전력보다 많다고 판단되는 경우 전력의 일부를 상기 하이브리드 드론의 배터리 중 어느 하나에 연결하여 배터리를 충전하는 발전기전력비행단계(S6); 및
상기 배터리가 모두 충전된 경우 상기 내연기관을 정지하고, 상기 충전된 배터리로부터 전력을 공급받아 상기 하이브리드 드론을 비행하는 배터리비행유지단계(S8); 및
상기 하이브리드 드론이 정찰을 중지하고, 일정위치에서 감시를 해야하는 경우 상기 외부프레임에 구비된 케이블롤러에 감겨진 케이블을 풀고, 동시에 상기 외부 프레임과 드론 비행부의 결합을 전자석을 동작시켜 분리하는 외부프레임분리단계(S9); 및
상기 외부프레임이 지면에 위치할 때까지 케이블을 푸는 외부프레임착륙단계(S10); 및
상기 드론 비행부가 감시임무를 마치고, 정찰업무 또는 복귀를 해야하는 경우 상기 외부프레임의 케이블롤러를 구동하여 케이블을 감는 케이블 감기단계(S11); 및
상기 케이블 감기 단계(S11)에서 케이블과 함께 상기 드론 비행부가 끌어내려올 수 있도록 상기 드론 비행부의 상승력을 줄여 케이블과 함께 하강하는 드론 비행부하강및외부프레임과결합단계(S12); 및
상기 드론 비행부하강및외부프레임과결합단계(S12) 후 상기 하이브리드 드론이 이륙하여 정찰업무 및 복귀 업무를 할 수 있도록 비행하는 전원배터리연결단계(S4) 또는 발전기전력연결단계(S5) 후 비행하는 단계를 수행하는 비행단계로 복귀하는 정상비행복귀단계(S13)을 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 드론의 제어방법.
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