KR101983297B1

KR101983297B1 - 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치

Info

Publication number: KR101983297B1
Application number: KR1020170162035A
Authority: KR
Inventors: 이미경
Original assignee: 이미경
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2037-11-29

Abstract

본 발명은 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비행드론을 통해 수상을 따라 비행하다가 수중 촬영을 요하는 수상에 착륙하여서, 탑재된 수중 드론을 통해서 수중 영상을 촬영하여 전송하는 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치에 관한 것이다.

Description

수중 촬영 기능을 갖는 드론장치{Apparatus of drone having underwater shooting function}

주지하는 바와 같이 조종사를 탑승하지 않고 지정된 임무를 수행할 수 있도록 제작한 비행체를 일컬으며, 통상적으로 드론은 메인바디, 메인바디에 방사형으로 배치되는 암, 암의 단부에 마련되는 로터, 로터에 장착되는 회전날개를 기본적으로 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 드론은 수평 회전하는 여러 개의 회전날개(프로펠러)를 수평회전시켜 발생되는 양력으로 비행하는 RC 항공기로서 초기에는 군사용으로 개발되었으나, 최근에는 인명구조용이나, 구난용, 취미용, 촬영용 등 다양한 형태로 개발 및 보급되고 있다.

상기 드론은 무선 송수신기를 이용한 무선조정으로 운행할 수 있음은 물론 내장된 제어부를 이용하여 자동항법으로 운행이 가능하다는 점에서, 단순한 취미 생활의 범주를 벗어나 원격지에 상품을 배달하거나 또는 수상 환경에서 인명을 구조하기 위한 수단으로 활용되는 등 그 사용 범위가 점차 확대되고 있는 추세이다.

근자에는 드론을 이용한 촬영이 활발히 이루어지고 있으나, 드론은 그 특성상 공중을 비행하면서 영상을 촬영하도록 구성된 관계로 하천이나 바닷가에서 비행하는 중에 불시착하여 물에 빠지면 회수하는 것이 어렵고, 또 수중영상을 촬영하는 것이 어려워 수상과 수중의 영상을 촬영한 다양한 컨텐츠의 제작 및 제공이 어려운 한계성을 갖게 되었다.

KR 10-1559898 B1 KR 10-1373038 B1 KR 10-1535401 B1 KR 10-1775847 B1 KR 10-1587893 B1 KR 10-2017-0061941 A

상기한 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 비행드론을 통해 수상을 따라 비행하다가 수중 촬영을 요하는 수상 일지점에 착륙하여서, 탑재된 수중 드론을 통해서 수중 영상을 촬영하여 전송하는 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치를 제공함에 있다.

상기한 목적은, 본 발명에서 제공되는 하기 구성에 의해 달성된다.

본 발명에 따른 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치는,

비행선체에 비행 추력부와 무선 송수신 모듈 및 제어모듈이 탑재되어, 비행 추력부의 구동에 의해 비행하는 비행 드론과; 수중선체에 수중 카메라와 수중 추력부가 탑재되어, 수중 추력부의 수중에 입수하여 유영하면서 수중 카메라를 통해 수중을 촬영하는 수중드론; 및 전송 케이블을 통해 연결된 수중드론의 수중 선체부를 견인하여 바닥공간에 수납하거나, 권취된 케이블을 언와인딩시켜 수중에 입수시키는 전동 권취유닛을 수납하는 부력 선체부를 포함하여 구성되고,
상기 수중 추력부는 수중선체 내에 형성되어 측부에 흡입구가 형성되고 후방에 토출구가 형성된 수류 충진실과; 상기 수류 충진실 내에 진퇴구조로 배치되어, 진퇴작용을 통해 흡입구를 통해 수류 충진실 내로 물을 흡입하고, 흡입된 물을 토출구를 통해 토출하는 피스톤을 포함하여 구성되어, 피스톤의 진퇴작용에 의해 흡입구를 통해 물을 흡입한 다음, 흡입된 물을 토출구를 통해 후방으로 토출시켜서, 수중 추력을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 비행선체의 하부에는 체결관부가 형성되고, 상기 부력선체의 상부에 비행선체의 하부에 형성된 체결관부에 체결되는 수납관부가 형성되어,

상기 비행선체와 분리 구성된 부력선체는 수납관부를 통해 비행선체의 체결관부에 체결되어 비행선체의 저면에 수밀구조로 고정되도록 구성한다.

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그리고, 상기 수중선체의 진행방향을 전환하는 방향 전환부가 부가되고, 상기 방향 전환부는, 수중선체의 외벽에 힌지구조로 설치된 둘이상의 저항편과, 상기 각 저항편을 독립적으로 힌지 회전시켜 기립각을 전환하는 구동유닛을 포함하여 구성되어, 상기 각 저항편의 기립각의 전환에 의한 물과의 저항값에 따라 수중에서의 진행방향이 전환되도록 구성한다.

전술한 바와 같이 본 발명에서는, 수중을 운항하면서 수중 영상을 촬영하는 수중드론을 탑재시켜 비행 가능한 비행드론을 포함하는 촬영용 드론장치를 제안함으로써, 수중드론을 통해 촬영되는 수중영상을 비행드론에 탑재된 무선 송수신모듈을 통해 무선 송수신기에 실시간으로 원격으로 전송하는 것이 가능하다.

그리고, 수중선체에 마련된 수중 추력부는 피스톤의 진퇴에 의해 물을 흡입하여 후방으로 강제 토출하는 형태로 이루어져, 순간적으로 강한 수중 추력을 생성하고, 또 방향 전환부는 기립각을 독립적으로 조절하여 진행방향을 전환하도록 구성된다.

따라서, 이러한 수중 추력부와 방향 전환부를 구비한 수중드론은 조류가 심한 바다 등의 수중에서도 안정적인 유영이 가능하고, 결과적으로 수중 영상의 안정적인 촬영이 가능하다.

도 1은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치의 외형 구성을 보여주는 것이고,
도 2는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치를 통한 수중영상의 촬영상태를 보여주는 사용상태도이고,
도 3은 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치에 있어, 비행드론과 부력선체부의 세부 구성을 보여주는 것이며,
도 4는 상기 도 2에서 'A'부분의 작용 상태를 확대하여 보여주는 것이고,
도 5는 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치에 있어, 수중드론의 세부구성과, 수중드론에 탑재된 수중 추력부와 방향 전환부의 세부 구성 및 작용상태를 보여주는 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에서 바람직한 실시예로 제안하고 있는 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치(1)는, 도 1 내지 도 2에서 보는 바와 같이 비행드론(10)과; 수중에 입수하여 유영하면서 수중 카메라를 통해 수중을 촬영하는 수중드론(30); 및 비행드론(10)의 하부에 장착되어 부력을 제공하고, 수납공간이 형성된 부력 선체부(20)를 포함한다.

상기 비행드론(10)에는, 도 2와 도 3에서 보는 바와 같이 비행선체(10a) 내에 제어모듈(11), 및 무선 송수신 모듈(12)이 내장되고, 상기 무선 송수신 모듈(12)은 RF방식, 또는 LTE 방식을 통해서 통해 외부에 위치한 무선 송수신기(40)와 무선 통신하여 영상신호와 제어신호를 원격으로 송수신하게 된다.

따라서, 상기 무선 송수신기(40)는 스마트폰이나 타블렛 등의 디스플레이 장치를 연결시켜, 내장된 무선 통신모듈(12)을 통해 비행드론(10)에서 무선 전송되는 수상영상과 수중영상을 디스플레이 장치를 통해 실시간으로 열람하거나 저장한다.

그리고, 상기 비행드론(10)에는 회전날개(프로펠러, 13b)를 고속으로 회전시켜 양력을 생성하는 4개의 로터(13a)로 이루어진 비행 추력부(13)가 설치되고, 상기 비행드론(10)의 하부에는 부력 선체부(20)가 수밀구조로 조립된다.

본 실시예에 따른 부력 선체부(20)는, 비행드론(10)을 수면에 부양하기 위한 부력을 제공하는 기능과, 전동 권취유닛(23)과 배터리(27)를 수납하는 수납기능을 수행하는 상부가 개방된 중공의 부력선체(20a)로 이루어진다.

본 실시예에서는 상기 부력선체(20a)의 상부에 비행선체(10a)의 하부에 형성된 체결관부(10a-a)에 체결되는 수납관부(20a-a)를 형성하여, 비행선체(10a)와 분리 구성된 부력선체(20a)는 수납관부(20a-a)를 통해 비행선체(10)의 체결관부(10a-a)에 체결시켜 비행선체(10a)의 저면에 수밀구조로 고정된다.

그리고, 상기 부력선체(20a)의 내에는 구획판(21)에 의해 구획되어 전동 권취유닛(23)과 배터리(27)를 분리하여 수납하는 둘이상의 구획 수납공간(22)이 형성되고, 상기 전동 권취유닛(22)의 전동모터와 배터리(27)는 전송 케이블(C)을 통해 비행선체(10a)의 제어모듈(11)과 연결된다.

따라서, 상기 비행드론(10)은 무선 송수신기(40)와 무선으로 통신하면서 수상에서 부상되어 비행하고, 또 상기 부력 선체부(20)를 통해 제공되는 부력에 의해 수상에 부상된 상태로 정박한다.

그리고, 사용자는 촬영을 마친 후 비행선체(10)에 조립된 부력선체(20)를 비행선체(10)에서 분리한 다음, 개방된 부력선체(20)의 수납관부(20a-a)를 통해 구획 수납공간(22) 내에 수납된 배터리(27)를 인출시켜 교체하거나, 전동 권취유닛(23)을 건조 및 세정하는 것이 가능하다.

또한, 상기 수면에 부상된 부력 선체부(20)의 하부에 배치된 수중드론(30)은 물고기 형상 등의 유선형 수밀선체(30a)로 이루어지고, 상기 비행드론(10)과 수중드론(20)은 전송 케이블(C)을 통해 구동전류의 공급과, 영상 및 제어신호의 전송이 이루어진다.

그리고, 상기 전송 케이블(C)은 보조 선체부(20) 내에 탑재된 전동 권취유닛(23)에 의해 와인딩, 또는 언와인딩된다.

상기 전동 권취유닛(23)은, 전동모터의 구동에 의해 권취드럼을 정역으로 회전시켜 전송 케이블(C)을 권취드럼에 와인딩, 또는 언와인딩시켜서, 수중드론(30)을 보조 선체부(20)의 저면에 견인하여 고정하거나, 보조 선체부(20)의 저면에 고정된 수중드론(30)을 수중에 입수시키게 된다.

본 실시예에서는 도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이 상기 보조 선체부(20)에 형성된 구획 수납공간(22) 내에 전동 권취유닛(23)을 배치함에 있어, 상기 보조 선체부(20) 내에 전동 권취유닛(23)이 설치된 높이 보다 높은 역류 방지관(24)을 직립되게 배치한다.

이때, 상기 전송 케이블(C)은 역류 방지관(24)의 측부에 형성된 진출공(24a)을 통해 역류 방지관(24)의 측방향으로 진출입하도록 구성된다.

따라서, 상기 전송 케이블(C)은 역류 방지관(24)을 통과하여 전동 권취유닛(23)의 권취드럼에 권취되도록 함으로써, 전송 케이블(C)의 표면에 묻은 물이 부력 선체부(20) 내에 형성된 구획 수납공간(22) 내로 유입되는 현상이 최소화되도록 한다.

특히, 본 실시예에서는 도 4와 같이 상기 역류 방지관(24) 내에는 하나 이상의 발열코일(25)을 배치하여, 전동 권취유닛(23)에 권취되는 전송 케이블(C)의 표면에 잔류된 물기가 발열된 발열코일(25)에 의해 증발하여 제거되어서, 비행드론(10) 내에 물기가 유입되는 현상이 최소화되도록 한다.

여기서, 상기 발열코일(25)은 제어모듈(11)의 제어에 의해 배터리(27)에 축전된 전류를 인가받아 저항 발열하여서, 전송 케이블(C)의 표면에 잔류된 물기를 증발시켜 제거한다.

그리고, 상기 제어모듈(11)은 역류 방지관(24) 내에 배치된 수분 감지센서(26)를 통해 역류 방지관(24) 내에 수분이 감지되면 발열코일(25)에 전류를 인가시킴으로써, 배터리(27)에 저장된 전류 소비량을 최소화한다.

이와 같이 구성된 드론장치(1)는, 비행드론(10)을 통해 수상을 따라 비행하다가 수중 촬영을 요하는 수상 일지점에 착륙한 다음, 탑재된 수중드론(30)을 통해서 수중 영상을 촬영하여 무선 송수신기(40)에 전송한다.

한편, 상기 수중을 유영하면서 수중 영상을 촬영하는 수중드론(30)은, 도 2와 도 5에서 보는 바와 같이 수중선체(31)의 전방에 수중의 영상을 촬영하는 수중 카메라(33)가 탑재되어, 수중을 유영하면서 수중 카메라(33)를 통해 촬영되는 수중영상을 비행드론(10)에 탑재된 제어모듈(11)에 전송하도록 구성된다.

본 실시예에 따르면, 상기 수중 카메라(33)는 수중드론(30)의 기울임을 감지하는 자이로 센서(33a)와; 상기 자이로 센서(33a)에 의해 감지된 감지된 수중드론(30)의 기울임 각도에 따라 카메라 유닛(33)의 촬영각을 보정하는 짐벌유닛(33b)을 포함하여 구성되어, 유영과정에 수중선체(30a)가 흔들리더라도 수중영상의 흔들림없이 안정적인 수중영상의 촬영이 가능하도록 구성된다.

그리고, 본 실시예에서는 상기 수중선체(30a)에 독특한 구조의 수중 추력부(31)와 방향 전환부(32)를 배치하여, 조류가 심한 바다 등의 수중에서도 안정적인 유영이 가능하도록 구성함으로써, 수중 영상의 안정적인 촬영이 가능하도록 한다.

본 실시예에 따른 수중 추력부(31)는, 도 5와 같이 수중선체(30a) 내에 형성되어 측부에 흡입구(31a-a)가 형성되고 후방에 토출구(31a-b)가 형성된 수류 충진실(31)과; 상기 흡입구(31a-a)와 토출구(31a-b)에 각각 배치되는 체크밸브(31a-aa, 31a-ba); 및 상기 수류 충진실(31) 내에 진퇴구조로 배치되어, 진퇴작용을 통해 흡입구(31a-a)를 통해 수류 충진실(31a) 내로 물을 흡입하고, 흡입된 물을 토출구(31a-b)를 통해 토출하는 피스톤(31b)을 포함한다.

본 실시예에서는 상기 수중 추력부(31)의 피스톤(31b)을 수중선체(30a) 내에 탑재된 정역모터(31c)와 랙과 피니언 기어로 치합시켜, 정역모터(31c)의 정역 회전에 의해 수류 충진실(31a)을 따라 진퇴하도록 구성한다.

그리고, 상기 수류 충진실(31a)에 형성된 흡입구(31a-a)와 토출구(31a-b)에는 역류 방지밸브((31a-aa, 31a-ba)가 형성되어, 피스톤(31b)이 후퇴하여 흡입구(31a-a)를 통해 수류 충진실(31a) 내로 물을 유입하는 과정에서는 토출구(31a-b)는 차폐되고, 또 피스톤(31b)이 전진하여 수류 충진실(31a) 내로 유입된 물을 토출구(31a-b)를 통해 토출하는 과정에서는 흡입구(31a-a)는 차폐되어서, 흡입구(31a-a)를 통해 물이 토출되는 현상이 방지되도록 한다.

따라서, 도 5와 같이 상기 정역모터(31c)의 정역 구동에 의한 피스톤((31b)의 진퇴작용에 의해 흡입구(31a-a)를 통해 수류 충진실(31a) 내로 물이 흡입되고, 흡입된 물은 토출구(31a-b)를 통해 후방으로 고압 토출되어서, 잠수선체(30a)의 유영에 따른 수중 추력을 안정되게 생성한다.

이와 같이 구성된 수중 추력부(31)는 피스톤(31b)의 반복적인 진퇴작용에 의해 토출구(31a-b)를 통해 흡입된 물을 토출하도록 구성된 관계로, 수중에서 고장 발생의 소지가 적고, 또 순간적으로 강한 수중 추력을 제공하므로 잠수선체(30a)의 안정적인 유영이 가능한 특징을 갖는다.

또한, 본 실시예에서는 상기 수중선체(30a)의 진행방향을 전환하는 방향 전환부(32)가 형성되고, 상기 방향 전환부(32)는 수중선체(30a)의 외벽에 힌지구조로 설치된 둘이상의 저항편(32a)과; 상기 각 저항편(32a)의 기립각을 전환하는 구동유닛(32b)을 포함한다.

본 실시예에서는 상기 수중선체(30a)의 전방 외측에 4개의 저항편(32a)들을 힌지구조로 배치하고 있으며, 상기 각 저항편(32a)들의 기립각을 독립적으로 변경하는 구동유닛(32b)을 전송 케이블(C)을 통해 제공되는 전류에 의해 신축되는 전동 실린더(32b)로 구성하여서, 전동 실린더(32b)의 신축에 의해 각 저항편(32a)들의 기립각이 전환되도록 한다.

따라서, 상기 수중선체(30a)는 도 5와 같이 수중 추력부(31)를 통해 제공되는 수중추력에 의해 전방향으로 진행하면서 각 저항편(32a)들의 기립각을 전환시켜서, 각 저항편(32a)과 물과의 저항값을 달리하여서, 수중에서 진행방향을 전환하게 된다.

그리하여, 상기 수중드론(30a)은 수중에 입수된 상태에서 전송 케이블(C)을 통해 제공되는 제어신호와 전류를 인가받아 수중 추력부(31)와 방향 전환부(32)를 통해 요하는 방향으로 수중에서 유영하면서, 수중 카메라(33)를 통해 수중영상을 촬영하여 비행드론(10)의 제어모듈(11)을 통해 외부에 위치한 사용자에게 수중영상을 실시간으로 전송하여 제공한다.

1. 촬영용 드론
10. 비행드론 10a. 비행선체
10a-a. 체결관부
11. 제어모듈 12. 무선 송수신 모듈
13a. 로터 13b. 회전날개(프로펠러)
20. 부력 선체부 20a. 부력선체
20a-a. 수납관부
21. 구획판 22. 구획 수납공간
23. 전동 권취유닛
24. 역류 방지관 24a. 진출공
25. 발열코일 26. 수분 감지센서
27. 배터리
30. 잠수드론 30a. 수밀선체
31. 수중 추력부 31a. 수류 충진실
31a-a. 흡입구 31a-aa. 체크밸브
31a-b. 토출구 31a-ba. 체크밸브
31b. 피스톤 31c. 정역모터
32. 방향 전환부
32a. 저항편 32b. 구동유닛
33. 수중 카메라 33a. 자이로 센서
33b. 짐벌유닛
40. 무선 송수신기 C. 전송 케이블

Claims

비행선체에 비행 추력부와 무선 송수신 모듈 및 제어모듈이 탑재되어, 비행 추력부의 구동에 의해 비행하는 비행 드론과;
수중선체에 수중 카메라와 수중 추력부가 탑재되어, 수중 추력부의 수중에 입수하여 유영하면서 수중 카메라를 통해 수중을 촬영하는 수중드론; 및
전송 케이블을 통해 연결된 수중드론의 수중 선체부를 견인하여 바닥공간에 수납하거나, 권취된 케이블을 언와인딩시켜 수중에 입수시키는 전동 권취유닛을 수납하는 부력 선체부를 포함하여 구성되고,
상기 수중 추력부는 수중선체 내에 형성되어 측부에 흡입구가 형성되고 후방에 토출구가 형성된 수류 충진실과;
상기 수류 충진실 내에 진퇴구조로 배치되어, 진퇴작용을 통해 흡입구를 통해 수류 충진실 내로 물을 흡입하고, 흡입된 물을 토출구를 통해 토출하는 피스톤을 포함하여 구성되어,
상기 피스톤의 진퇴작용에 의해 흡입구를 통해 물을 흡입한 다음, 흡입된 물을 토출구를 통해 후방으로 토출시켜서, 수중 추력을 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치.
제 1항에 있어서, 상기 비행선체의 하부에는 체결관부가 형성되고, 상기 부력선체의 상부에 비행선체의 하부에 형성된 체결관부에 체결되는 수납관부가 형성되어,
상기 비행선체와 분리 구성된 부력선체는 수납관부를 통해 비행선체의 체결관부에 체결되어 비행선체의 저면에 수밀구조로 고정되도록 구성된 것을 특징으로 하는 수중 촬영 기능을 갖는 드론장치.
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