KR102103416B1 - 드론용 무선충전 스테이션 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 내부 공간을 한정하는 바닥 및 측벽, 그리고 개구부를 갖으며 착륙한 드론을 지지하는 착륙 플레이트를 구비하는 하우징; 상기 착륙 플레이트에 설치되고, 상기 착륙 플레이트에 착륙한 드론을 정위치로 정렬시키는 정렬 모듈; 상기 개구부를 통해 드론의 무선전력수신패드에 대응하여 위치하는 무선전력전송패드를 구비하는 무선전력전송 모듈; 상기 내부 공간에서 상기 착륙 플레이트를 승강시키도록 상기 하우징에 설치되는 승강구동 모듈; 상기 측벽에 대해 이동 가능하게 결합되는 도어를 구비하여, 상기 도어의 이동에 따라 상기 착륙 플레이트를 폐쇄하거나 노출시키는 도어 모듈; 및 상기 정렬 모듈을 제어하여 드론을 정위치키시고, 상기 무선전력전송 모듈을 제어하여 상기 무선전력전송패드가 상기 개구부를 통해 상기 무선전력수신패드를 향해 상승시켜 상기 무선전력전송패드가 상기 무선전력수신패드에 대해 무선전력신호를 전송하게 하며, 상기 승강구동 모듈을 제어하여 드론을 지지하는 상기 착륙 플레이트를 상기 바닥을 향해 하강시키고, 상기 도어 모듈을 제어하여 상기 도어가 상기 착륙 플레이트를 폐쇄하게 하는 제어 모듈을 포함하는, 드론용 무선충전 스테이션을 제공한다.

Description

드론용 무선충전 스테이션{WIRELESS CHARGING STATION FOR DRONE}

본 발명은 드론을 무선충전하기 위한 충전 스테이션에 관한 것이다.

일반적으로, 드론은 무선전파를 이용한 조종 또는 자체 프로그램에 의해 운항하는 무인 항공기다. 드론에는 카메라, 센서, 통신시스템 등이 탑재돼 있다. 드론의 무게는 25g부터 1200kg까지에 이르고, 그 크기도 다양하다. 드론은 군사용도로 처음 생겨났지만 고공 촬영과 배달 등으로 확대 이용되고 있다. 이뿐 아니라, 드론은 시설물 모니터링, 경계지역 감시, 농약 살포, 공기질 측정 등 다방면에 활용되고 있다.

드론의 운항을 위한 동력은 주로 전기 배터리에서 발생된다. 따라서, 드론의 운항 가능 거리는 배터리의 용량에 직결된다. 예를 들어, 배터리의 용량에 따라 결정된 드론의 운항 가능 거리가 15km인 경우에, 드론의 실제 작업 거리는 7.5km에 그치고 만다. 드론이 배터리의 충전을 위해 복귀해야 하기 때문에, 실제 작업 거리의 최대치는 운항 가능 거리의 절반에 그치는 것다.

드론의 작업 거리를 운항 가능 거리 수준으로 높이기 위해서는, 드론을 충전할 수 있는 충전 스테이션이 일정 간격으로 설치될 필요가 있다. 앞서 예를 든 드론의 경우라면, 충전 스테이션은 15km 간격으로 설치되어, 운항 가능 거리만큼 운항한 드론을 충전할 수 있다.

본 발명의 일 목적은, 드론이 닫힌 공간에 위치한 상태에서 드론에 대한 무선충전 과정이 수행되는, 드론용 무선충전 스테이션을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 일 목적은, 드론이 정위치한 상태에서 드론에 대한 무선충전 과정이 수행되는, 드론용 무선충전 스테이션을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 일 목적은, 무선전력전송패드가 드론에 최대한 근접한 상태에서 무선충전 과정이 수행되는, 드론용 무선충전 스테이션을 제공하는 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 드론용 무선충전 스테이션은, 내부 공간을 한정하는 바닥 및 측벽, 그리고 개구부를 갖으며 착륙한 드론을 지지하는 착륙 플레이트를 구비하는 하우징; 상기 착륙 플레이트에 설치되고, 상기 착륙 플레이트에 착륙한 드론을 정위치로 정렬시키는 정렬 모듈; 상기 개구부를 통해 드론의 무선전력수신패드에 대응하여 위치하는 무선전력전송패드를 구비하는 무선전력전송 모듈; 상기 내부 공간에서 상기 착륙 플레이트를 승강시키도록 상기 하우징에 설치되는 승강구동 모듈; 상기 측벽에 대해 이동 가능하게 결합되는 도어를 구비하여, 상기 도어의 이동에 따라 상기 착륙 플레이트를 폐쇄하거나 노출시키는 도어 모듈; 및 상기 정렬 모듈을 제어하여 드론을 정위치키시고, 상기 무선전력전송 모듈을 제어하여 상기 무선전력전송패드가 상기 개구부를 통해 상기 무선전력수신패드를 향해 상승시켜 상기 무선전력전송패드가 상기 무선전력수신패드에 대해 무선전력신호를 전송하게 하며, 상기 승강구동 모듈을 제어하여 드론을 지지하는 상기 착륙 플레이트를 상기 바닥을 향해 하강시키고, 상기 도어 모듈을 제어하여 상기 도어가 상기 착륙 플레이트를 폐쇄하게 하는 제어 모듈을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 무선전력전송 모듈은, 상기 착륙 플레이트의 저면에 설치되는 베이스 프레임; 상기 베이스 프레임에 설치되는 무선전력구동력발생 유닛; 상기 무선전력구동력발생 유닛과 상기 무선전력전송패드를 연동시키는 연동 유닛을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 무선전력구동력발생 유닛은, 상기 제어 모듈의 제어 하에 작동하는 무선모터; 상기 무선모터의 작동에 연동되어 회전하는 무선스크류; 및 상기 무선스크류와 나사 결합되어, 상기 무선스크류의 회전에 따라 이동되는 무선너트를 포함하고, 상기 연동 유닛은, 상기 무선너트와 연결되고, 상기 무선전력전송패드를 지지하는 지지 브라켓을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제어 모듈은, 상기 도어구동력발생 유닛을 작동시켜 상기 도어가 닫히게 하고 나서, 상기 무선모터를 제어하여 상기 무선전력전송패드가 상승하게 할 수 있다.

여기서, 드론과 통신하도록 구성되는 통신 모듈을 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 통신 모듈을 통해 드론의 규격을 파악하고, 파악된 규격에 기초하여 상기 무선모터의 작동을 제어할 수 있다.

여기서, 상기 무선모터는, 상기 무선전력전송패드가 상기 무선전력수신패드에 접촉하면 작동을 정지하는 토크 모터를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 하우징의 외면에 설치되는 광 인디케이터를 더 포함하고, 상기 제어 모듈은, 상기 정렬 모듈, 상기 무선전력전송 모듈, 상기 승강구동 모듈, 및 상기 도어 모듈 중 적어도 두 개에 대해, 그들의 작동시에 각기 다른 색상의 광이 출력되게 상기 광 인디케이터를 제어할 수 있다.

여기서, 상기 도어는, 상기 측벽에 대해 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 한 쌍의 슬라이딩 도어를 포함하고, 상기 한 쌍의 슬라이딩 도어는, 상기 착륙 플레이트의 폐쇄를 위해 서로를 향해 근접하는 방향으로 슬라이드 이동하게 구성될 수 있다.

여기서, 상기 슬라이딩 도어는, 상기 측벽의 외측을 감싸는 커버체를 포함하고, 상기 측벽은, 상기 슬라이딩 도어의 이동 방향을 따라 개구된 연통홀을 포함하고, 상기 도어 모듈은, 상기 내부 공간에 설치되는 도어구동력발생 유닛; 및 상기 연통홀을 통해 상기 도어구동력발생 유닛과 상기 커버체를 연결하는 연결 유닛을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 정렬 모듈은, 드론의 다리와 접촉되는 가압 부재; 및 상기 가압 부재에 연결되고, 상기 가압 부재를 상기 정위치를 향한 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 정렬구동력발생 유닛을 포함할 수 있다.

여기서, 상기 가압 부재 중 드론의 다리를 마주하는 면은, 서로 간에 둔각을 형성하도록 연결된 한 쌍의 가압 영역을 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 드론용 무선충전 스테이션에 의하면, 드론이 착륙 플레이트에 착륙한 상태에서 제어 모듈의 제어 하에 정렬 모듈이 작용하여 드론이 정위치로 정렬된다. 드론은 이렇게 정위치한 상태에서 제어 모듈의 제어 하에 무선전력전송패드가 드론을 향해 상승되고 또한 승강 모듈이 작용하여 드론과 착륙 플레이트가 하우징의 수용 공간 내로 하강하게 된다. 제어 모듈은 도어 모듈을 제어하여 도어 모듈이 수용 공간을 폐쇄하게 된다. 그 결과, 하우징과 도어 모듈에 의해 형성된 닫힌 공간에 드론이 위치한 채로, 드론에 대한 무선충전이 수행될 수 있다. 또한, 드론에 대한 무선충전이 정위치에서 무선전력전송패드가 드론에 최대로 근접한 상태에서 이루어져서, 보다 높은 충전효율이 달성될 수 있다.

무선전력전송패드는 착륙 플레이트의 하측에서 착륙 플레이트의 개구부를 통해 착륙 플레이트의 상측으로 상승될 수 있다. 이러한 개구부에 의해 무선전전력구동력발생 유닛은 착륙 플레이트의 하측에 설치될 수 있어서, 드론이 착륙 플레이트에 착륙하는데 장애물로 작용하지 않게 된다.

무선전력전송패드를 상승시키는 무선모터는 드론의 규격에 따라 제어되거나 토크 모터로 구성되어, 무선전력전송패드가 드론에 최대한 근접한 상태에서 작동을 멈추게 된다. 그에 의해, 무선전력전송패드가 과도하게 상승되어 정위치에 정렬된 드론을 밀어내는 일이 없게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 무선충전 스테이션(100)에 드론(D)이 착륙한 상태를 보인 사시도이다.
도 2는 도 1의 드론용 무선충전 스테이션(100)에서 승강구동 모듈(130)의 작동을 보인 개념적 단면도이다.
도 3은 도 2의 승강구동 모듈(130), 정렬 모듈(170), 및 무선전력전송 모듈(190)을 보인 사시도이다.
도 4는 도 2의 착륙 플레이트(115)의 저면을 바라본 부분 사시도이다.
도 5는 도 4의 도어 모듈(150)의 요부를 보인 사시도이다.
도 6은 도 5의 도어 모듈(150)의 요부를 다른 방향에서 바라본 사시도이다.
도 7은 도 4의 무선전력전송 모듈(190)을 보인 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 무선충전 스테이션(100)의 제어 작동을 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론용 무선충전 스테이션(100)의 작동 순서를 보인 개념도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론용 무선충전 스테이션에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 드론용 무선충전 스테이션(100)은, 하우징(110), 승강구동 모듈(130), 도어 모듈(150), 정렬 모듈(170), 무선전력전송 모듈(190), 그리고 광 인디케이터(210)를 포함할 수 있다.

하우징(110)은 승강구동 모듈(130), 도어 모듈(150) 등이 설치되는 기본적인 뼈대를 이룬다. 하우징(110)은, 구체적으로 대략 직육면체 형상을 가질 수 있다. 이를 위해, 하우징(110)은, 바닥(111), 측벽(113), 그리고 착륙 플레이트(115)를 가질 수 있다. 측벽(113)은 바닥(111)에서 높이 방향으로 연장되고, 바닥(111)의 네 모서리에 대응하여 네 개의 측면을 형성할 수 있다. 그에 따라, 바닥(111)과 측벽(113)은 상부가 개방된 수용 공간(114)을 형성할 수 있다. 착륙 플레이트(115)는 바닥(111)에 대체로 평행하게 배치되고 측벽(113)의 상단과 비슷한 높이에 위치할 수 있다. 이러한 착륙 플레이트(115)에는 드론(D)이 착륙하게 된다.

승강구동 모듈(130)은 착륙 플레이트(115)를 수용 공간(114) 내에서 승강시키는 구성이다. 승강구동 모듈(130)에 의해 착륙 플레이트(115)는 수직 방향(V)으로 이동될 수 있다. 이를 위해, 승강구동 모듈(130)은 바닥(111)과 착륙 플레이트(115)를 연결하도록 설치될 수 있다.

도어 모듈(150)은 착륙 플레이트(115)를 폐쇄하거나 외부로 노출하는 구성이다. 이를 위해, 도어 모듈(150)은 측벽(113)에 이동 가능하게 결합되는 도어(151)를 포함할 수 있다. 도어(151)는, 구체적으로 측벽(113)에 슬라이딩 이동 가능하게 결합되는 한 쌍의 슬라이딩 도어를 포함할 수 있다. 상기 한 쌍의 슬라이딩 도어는 수평 방향(H) 또는 이동 방향을 따라 서로에게 근접하게 이동하여 착륙 플레이트(115)를 덮거나, 서로에게 멀어지게 이동하여 착륙 플레이트(115)를 외부로 노출한다. 이를 위해, 상기 슬라이딩 도어는 커버체(152)를 포함한다. 커버체(152)는 측벽(113)의 외측을 감싸도록 형성된다. 한 쌍의 슬라이딩 도어는 서로 접촉시에 전체적으로 돔(dome) 형상을 이루어서 착륙 플레이트(115)를 덮게 된다.

정렬 모듈(170)은 착륙 플레이트(115)에 착륙하는 드론(D)을 정위치에 정렬시키는 구성이다. 이를 위해, 정렬 모듈(170)은 착륙 플레이트(115)에 설치될 수 있다.

무선전력전송 모듈(190)은 드론(D)을 무선충전하는 구성이다. 이를 위해, 무선전력전송 모듈(190)은 착륙 플레이트(115)에 설치된다. 무선전력전송 모듈(190)은 드론(D)의 무선전력수신패드에 무선전력신호를 전송하게 구성된다.

광 인디케이터(210)는 승강구동 모듈(130), 도어 모듈(150), 무선전력전송 모듈(190) 등의 작동 상태를 외부로 알리는 구성이다. 이를 위해, 광 인디케이터(210)는 하우징(110), 구체적으로 측벽(113)에 높이 방향(V)을 따라 연장되는 광원 어셈블리일 수 있다. 광 인디케이터(210)는, 구체적으로 일렬로 배열된 엘이디 어셈블리를 포함할 수 있다. 광 인디케이터(210)는 승강구동 모듈(130) 등의 작동에 따라 해당 모듈에 특화된 고유의 색으로 발광될 수 있다.

이제, 도 3 및 도 4를 참조하여, 승강구동 모듈(130)에 대해 구체적으로 살펴본다.

승강구동 모듈(130)은, 제1 링크(131), 제2 링크(132), 및 승강구동력발생 유닛(135)을 포함할 수 있다.

제1 링크(131)는 바닥(111)과 착륙 플레이트(115)에 대해 경사 방향으로 배치된다. 그에 따라, 제1 링크(131)의 일 단(131a)은 바닥(111)에 대해 회전 가능하게 연결된다. 이에 반해, 제1 링크(131)의 타 단(131b)은 착륙 플레이트(115)에 회전 및 슬라이딩 가능하게 연결된다.

제2 링크(132)는 바닥(111)과 착륙 플레이트(115)에 대해 경사 방향으로 배치되며, 제1 링크(131)에 대해 교차하도록 배치된다. 제2 링크(132)의 중앙부는 제1 링크(131)의 중앙부에 회전 가능하게 결합된다. 제2 링크(132)는 제1 링크(131)와 결합되어 하나의 링크 세트를 형성한다. 이러한 링크 세트는 착륙 플레이트(115)의 양 사이드에 하나씩 배치되어 전체적으로 두 세트로 배치될 수 있다. 제2 링크(132)의 일 단(132a)은 바닥(111)에 대해 회전 및 슬라이딩 가능하게 연결된다. 이에 반해, 제2 링크(132)의 타 단(132b)은 착륙 플레이트(115)에 회전 가능하게 연결된다.

승강구동력발생 유닛(135)은 제2 링크(132)의 일 단(132a)을 슬라이딩 구동하는 구성이다. 승강구동력발생 유닛(135)은 바닥(111)에 설치될 수 있다. 승강구동력발생 유닛(135)은, 승강모터(136), 승강볼스크류(137), 연결 브라켓(138), 그리고 가이드 부재(139)를 포함할 수 있다. 승강모터(136)는 회전력을 발생시키는 구성이다. 승강볼스크류(137)는 승강모터(136)의 회전력에 의해 작동하는 구성이다. 연결 브라켓(138)은 승강볼스크류(137) 중 너트에 결합된다. 이러한 연결 브라켓(138)에는 제2 링크(132)의 일 단부(132a)가 회전 가능하게 연결된다. 가이드 부재(139)는 수평 방향(H)을 따라 배치되어 연결 브라켓(138)이 수평 방향(H)으로 슬라이딩 이동하는 것을 안내한다. 가이드 부재(139)는 예를 들어, LM가이드를 포함할 수 있다.

승강모터(136)가 일 방향으로 회전함에 따라 승강볼스크류(137)가 작동하여, 승강볼스크류(137)의 너트가 수평방향(H)으로 이동하게 된다. 그에 의해, 상기 너트에 연결 브라켓(138)에 의해 연결된 제2 링크(132)의 일 단(132a)도 역시 수평 방향(H)으로 이동하게 된다. 이때, 제1 링크(131)의 타 단(131b)은 착륙 플레이트(115)의 저면에 설치된 가이드 부재(133)를 따라 역시 수평 방향(H)으로 이동하게 된다. 이 가이드 부재(133)도 LM가이드일 수 있다. 이러한 작동에 의해, 제1 링크(131)와 제2 링크(132)가 이루는 각도가 커지면서, 착륙 플레이트(115)는 수직 방향(V)으로 하강하게 된다. 승강모터(136)가 타 방향으로 회전하게 되면, 제1 링크(131)와 제2 링크(132)가 이루는 각도가 작아지면서, 착륙 플레이트(115)는 수직 방향(V)으로 상승하게 될 것이다.

이제, 도 4 내지 도 6을 참조하여, 도어 모듈(150)에 대하여 설명한다.

도어 모듈(150)은 앞서 설명한 도어(151)에 더하여, 도어구동력발생 유닛(155)과 연결 유닛(161)을 포함할 수 있다.

도어구동력발생 유닛(155)은 수용 공간(114) 내에서 측벽(113)에 설치될 수 있다. 도어구동력발생 유닛(155)은, 도어모터(156), 풀리(157), 및 벨트(158)를 포함할 수 있다. 도어모터(156)는 회전력을 발생시켜서 풀리(157)를 회전시킨다. 풀리(157)는 수평 방향(H)을 따라 배치되는 한 쌍으로 구비될 수 있다. 벨트(158)는 한 쌍의 풀리(157)를 감싸고, 풀리(157)의 회전에 의해 수평 방향(H)을 따르는 궤적으로 회전하게 된다.

연결 유닛(161)은 도어구동력발생 유닛(155)과 도어(151)를 연결하는 구성이다. 이를 위해, 연결 유닛(161)은, 연결 베이스(162), 연결 브라켓(163), 제1 연결요소(165), 및 제2 연결요소(167)를 포함할 수 있다. 연결 베이스(162)는 수평 방향(H)을 따라서 측벽(113)과 평행하게 배치될 수 있다. 연결 베이스(162)는 도어(151)의 내면에 결합될 수 있다. 연결 브라켓(163)은 벨트(158)와 연결 베이스(162)를 연결하는 구성이다. 이를 위해, 연결 브라켓(163)은 측벽(113)에 형성된 연통홀(114)을 관통하여, 수용 공간(114) 내에서 외부로 연장하게 된다. 제1 연결요소(165)는 슬라이더(166a)와 레일 블럭(166b)을 구비한다. 슬라이더(166a)는 연결 베이스(162)의 저면에 결합되며, 도어(151)의 이동 방향을 따라 배치된다. 레일 블럭(166b)은 슬라이더(166a)를 슬라이딩 이동 가능하게 수용하고 측벽(113)의 상면에 결합된다. 제2 연결요소(167)는 연결 베이스(162)의 측면과 측벽(113)의 측면을 슬라이드 이동 가능하게 연결하는 구성이다. 제2 연결요소(167)는, 제1 수용 브라켓(168a), 제2 수용 브라켓(168b), 및 매개 부재(168c)를 가질 수 있다. 제1 수용 브라켓(168a)은 연결 베이스(162)의 측면에 결합된다. 제2 수용 브라켓(168b)은 측벽(113)의 측면에 결합된다. 매개 부재(168c)는 제1 수용 브라켓(168a)에 고정되고 제2 수용 브라켓(168b)에 슬라이딩 이동 가능하게 수용된다.

이러한 구성에 의하면, 도어모터(156)가 일 방향으로 회전함에 따라, 벨트(158)가 이동하게 된다. 벨트(158)의 이동에 따라, 벨트(158)에 연결된 연결 브라켓(163)이 이동한다. 연결 브라켓(163)이 결합된 연결 베이스(162)는 도어(151)와 함께 이동하게 된다. 이러한 도어(151)의 이동 중에, 제1 연결요소(165)와 제2 연결요소(167)는 연결 베이스(162)의 이동을 안내하게 된다. 나아가, 제1 연결요소(165)와 제2 연결요소(167)는 연결 베이스(162)에 대해 서로 다른 방향에서 작용하기에, 도어(151)의 자중에 의한 처짐을 방지하기도 한다.

도어모터(156)가 타 방향으로 회전하면, 벨트(158) 및 연결 브라켓(163)의 이동 방향이 앞서와 반대가 된다. 그에 따라, 연결 브라켓(163)에 연결된 연결 베이스(162) 및 도어(151)도 앞서와 반대 방향으로 이동하게 된다.

다시 도 3 및 도 4를 참조하여, 정렬 모듈(170)에 대해 설명한다.

정렬 모듈(170)은 가압 부재(171)와, 정렬구동력발생 유닛(175)을 포함할 수 있다.

가압 부재(171)는 드론(D)의 다리(L, 이상 도 1 참조)와 접촉되는 구성이다. 가압 부재(171)는, 구체적으로, 드론(D)을 향해 접근하여 드론(D)의 다리(L)를 정위치로 이동시키는 한 쌍의 가압 플레이트로 구성될 수 있다. 상기 가압 플레이트 중 다리(L)를 마주하는 면은, 서로 간에 둔각을 이루는 한 쌍의 가압 영역(172a 및 172b)을 가질 수 있다. 한 쌍의 가압 영역(172a 및 172b)은 대략 135°의 각도를 이룰 수 있다. 한 쌍의 가압 플레이트는 서로의 한 쌍의 가압 영역(172a 및 172b)이 서로 마주보게 배치된다. 그 결과, 상기 한 쌍의 가압 플레이트가 수평 방향(H)으로 서로 근접함에 따라, 한 쌍의 가압 영역(172a 및 172b)은 착륙 플레이트(115)가 이루는 면에서 X축 및 Y축 방향을 따라 다리(L)를 정위치로 이동시키게 된다. 착륙 플레이트(115)에는 마찰저감 재료가 코팅된 코팅 영역(116)이 형성되는데, 이 코팅 영역(116) 상에서 드론(D)은 X축 및 Y축 방향으로 매끄럽게 이동될 수 있다. 상기 마찰저감 재료로는, 예를 들어 테프론이 사용될 수 있다.

정렬구동력발생 유닛(175)은 가압 부재(171)를 구동하는 구성이다. 정렬구동력발생 유닛(175)은, 정렬모터(176), 정렬볼스크류(177), 연결링크(178), 및 가이드부재(179)를 포함할 수 있다. 정렬모터(176)는 착륙 플레이트(115)의 저면에 설치될 수 있다. 정렬볼스크류(177)는 정렬모터(176)에서 발생된 회전력에 의해 작동하게 된다. 연결링크(178)는 정렬볼스크류(177) 중 이동하는 너트와 가압 부재(171)를 연결한다. 연결링크(178)는 연장홀(117)을 관통하여 가압 부재(171)에 연결된다. 여기서, 연장홀(117)은 가압 부재(171)의 이동 방향을 따라 착륙 플레이트(115)에 관통 개구된 홀이다. 가이드부재(179)는 착륙 플레이트(115)의 저면에 설치되고, 연결링크(178)를 슬라이딩 가능하게 지지한다. 가압 부재(171)는 LM가이드일 수 있으며, 가압 부재(171)의 이동 방향을 따르도록 배치된다.

정렬 모듈(170)은 드론(D)의 착륙 상태를 파악하기 위해 착륙감지 센서(181)와, 정위치감지 센서(183)를 포함할 수도 있다. 착륙감지 센서(181)는 착륙 플레이트(115)에 설치되어 드론(D)의 다리(L)가 착륙 플레이트(115)에 안착되었는지를 감지하는 구성이다. 착륙감지 센서(181)는 한 쌍으로 구비되고, 그들은 한 쌍의 가압 부재(171)의 외측에 각각 배치될 수 있다. 착륙감지 센서(181)는 광 센서로서, 가압 부재(171)의 하측 공간으로 드론(D)의 다리(L)를 향해 광을 조사하고 그 반사광으로부터 다리(L)가 착륙감지 센서(181)에 안착되었는지를 파악하게 된다. 정위치감지 센서(183)는 가압 부재(171)에 설치될 수 있다. 그에 의해, 정위치감지 센서(183)는 가압 부재(171)가 작동된 상태에서 드론(D)이 정위치했는지를 파악하게 된다. 이러한 정위치감지 센서(183)는, 예를 들어 갭 센서가 이용될 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 정렬 모듈(170)은 코팅 영역(116)에 착륙한 드론(D)을 가압 부재(171)로 밀어서 정위치로 이동시키게 된다. 이를 위해, 한 쌍의 가압 부재(171)는 정렬구동력발생 유닛(175)에 의해 코팅 영역(116)의 중앙부를 향해 이동된다.

가압 부재(171)의 작동 전에, 착륙감지 센서(181)는 드론(D)이 착륙 플레이트(115), 구체적으로는 코팅 영역(116)에 제대로 안착했는지를 감지하게 된다. 가압 부재(171)가 작동한 후에는, 정위치감지 센서(183)는 드론(D)이 정위치했는지를 감지하게 된다. 이들의 감지 결과에 의해, 가압 부재(171)의 작동 여부, 또는 작동 시점이 결정될 수 있다.

도 3, 도 4, 및 도 7을 참조하면, 무선전력전송 모듈(190)은 무선전력전송패드(191)와, 베이스 프레임(193), 무선전력구동력발생 유닛(195), 및 연동 유닛(201)을 포함할 수 있다.

무선전력전송패드(191)는 무선전력신호를 발생시키는 구성이다. 상기 무선전력신호는 드론(D)에 설치된 무선전력수신패드로 전송된다. 무선전력전송패드(191)는 착륙 플레이트(115)의 개구부(119)를 통해 착륙 플레이트(115)의 하측에서 상측으로 상승하거나 그 반대로 하강하게 된다.

베이스 프레임(193)은 착륙 플레이트(115)의 저면에서 개구부(119)의 측방에 설치되며, 바닥(111)을 향해 연장하도록 배치된다. 베이스 프레임(193)은 무선전력전송패드(191)가 설치되는 대상체가 된다. 베이스 프레임(193)은 착륙 플레이트(115)에 대해 수직한 수직 방향(H)을 따라 배치될 수 있다.

무선전력구동력발생 유닛(195)은 무선전력전송패드(191)가 베이스 프레임(193)에 대해 승강 이동하도록 하는 구동력(승강 구동력)을 발생시키는 구성이다. 무선전력구동력발생 유닛(195)은 베이스 프레임(193)에 설치된다. 구체적으로, 무선전력구동력발생 유닛(195)은 무선모터(196), 무선스크류(197), 및 무선너트(198)를 포함할 수 있다. 무선모터(196)는 상기 승강 구동력의 원천이 되는 회전력을 발생시키는 구성이다. 무선스크류(197)는 무선모터(196)에 연동되어 회전하게 된다. 무선너트(198)는 무선스크류(197)에 나사 결합되어, 무선스크류(197)의 회전에 의해 수직 방향(H)으로 승강 이동하게 된다. 여기서, 무선전력전송패드(191)는 드론(D)의 무선전력수신패드에 접촉하면 상승을 멈추어야 한다. 이를 위해, 무선모터(196)로는 무선전력전송패드(191)가 상기 무선전력수신패드에 접촉됨에 따라 작동을 멈출 수 있는 토크 모터가 이용될 수 있다. 이와 달리, 착륙 플레이트(115)에 드론(D)과 통신하는 통신 모듈(220)이 구비된 경우에는, 제어 모듈(230, 도 7)이 통신 모듈(220)을 통해 드론(D)의 규격을 파악하고 파악된 규격에 기초하여 무선모터(196)의 작동량을 제어할 수 있다.

연동 유닛(201)은 무선전력구동력발생 유닛(195)과 무선전력전송패드(191)를 연동시키는 구성이다. 구체적으로, 연동 유닛(201)은 무선너트(198)에 연결되고 무선전력전송패드(191)를 지지하는 지지 브라켓을 포함할 수 있다.

이러한 구성에 의하면, 드론(D)이 착륙 플레이트(115)에 착륙하는 중에는 무선전력전송패드(191)는 착륙 플레이트(115)의 하측에 위치하게 된다. 그에 의해, 무선전력전송패드(191)는 드론(D)의 착륙 과정에 장애물이 되지 않는다. 드론(D)이 착륙 플레이트(115)에 착륙하여 정위치로 정렬된 후에, 무선전력전송패드(191)는 무선전력구동력발생 유닛(195)에 의해 상승하여 드론(D)의 상기 무선전력수신패드와 접촉 또는 근접한 위치로 상승하게 된다. 이후 무선전력전송패드(191)가 작동함에 의해, 드론(D)의 충전을 위한 무선전력신호가 상기 무선전력수신패드로 전송될 수 있다.

다음으로, 도 8 및 도 9(나아가, 도 1 내지 도 7)를 참조하여, 드론 무선충전 스테이션(100)의 작동 방식에 대해 설명한다.

드론 무선충전 스테이션(100)은 승강구동 모듈(130) 등을 제어하기 위한 제어 모듈(230)을 구비한다. 제어 모듈(230)은 컴퓨팅 디바이스로서, 하우징(110)의 수용 공간(114, 이상 도 2 참조)에 장착될 수 있다.

제어 모듈(230)은 착륙감지 센서(181), 정위치감지 센서(183), 및 통신 모듈(220)로부터 관련 정보를 입력받는다. 제어 모듈(230)은 상기 정보에 기초하여, 승강구동 모듈(130), 도어 모듈(150), 정렬 모듈(170), 무선전력전송 모듈(190), 및 광 인디케이터(210)의 작동을 제어한다.

구체적으로, 드론(D)이 드론 무선충전 스테이션(100)에 접근하기 전의 대기 상태에서, 도어 모듈(150)은 착륙 플레이트(115)를 폐쇄하는 닫힌 상태에 있다{도 9(a)}.

드론(D)이 드론 무선충전 스테이션(100)에 접근함에 따라 제어 모듈(230)은 도어 모듈(150)의 도어(151)가 수평 방향(H)으로 이동하여 착륙 플레이트(115)를 노출하게 한다{도 9(b)}.

드론(D)이 착륙 플레이트(115)에 착륙하게 되면, 착륙감지 센서(181)가 드론(D)의 다리(L)를 감지한다. 그 감지 결과에 기초하여, 제어 모듈(230)은 드론(D)이 착륙 플레이트(115)에 안착했는지 여부를 파악하게 된다. 다리(L)가 제대로 감지되지 않은 경우에, 제어 모듈(230)은 드론(D)이 착륙 플레이트(115)에 안착되지 않은 것으로 판단한다. 착륙감지 센서(181)이 다리(L)를 감지한 경우에, 제어 모듈(230)은 정렬 모듈(170)을 작동시킨다. 이후 정위치감지 센서(183)가 드론(D)이 정위치했는지를 감지하고, 정위치하지 못한 경우에 제어 모듈(230)은 정렬 모듈(170)을 재 동작하게 할 수 있다{도 9(c)}.

드론(D)이 정위치한 것으로 판단한 경우에 제어 모듈(230)은 무선전력전송 모듈(190)을 작동시킨다. 무선전력전송 모듈(190) 중 무선전력전송패드(191)는 드론(D)에 근접 또는 접촉하도록 상승하여, 드론(D)의 무선전력수신패드에 무선전력신호를 전송하게 된다. 나아가, 무선전력전송패드(191)는 드론(D)의 두 다리(L) 사이에 위치하여, 드론(D)이 바람에 의해 한 쪽으로 밀리는 것을 방지하기도 한다{도 9(d)}.

제어 모듈(230)은 승강구동 모듈(130)을 제어하여 드론(D)을 지지하는 착륙 플레이트(115)를 바닥(111)을 향해 하강시키게 된다. 그에 의해, 드론(D)은 수용 공간(114) 내에 위치하게 된다{도 9(e)}.

드론(D)이 하강한 상태에서, 제어 모듈(230)은 도어 모듈(150)을 제어하여 도어(151)이 착륙 플레이트(115)를 폐쇄하게 한다. 그에 의해, 드론(D)이 하우징(110) 및 도어 모듈(150)에 의해 닫힌 공간 내에 위치한 상태에서, 무선전력전송 모듈(190)이 드론(D)을 무선충전할 수 있다. 이를 보다 확실히 하기 위해서, 제어 모듈(230)은 착륙 플레이트(115)를 먼저 하강시키고 도어(151)가 닫히게 한 상태에서, 무선전력전송 모듈(190)이 작동하게 할 수도 있다.

이러한 일련의 작동 과정에서, 제어 모듈(230)은 광 인디케이터(210)를 제어하여, 특정 과정에 특정 색상이 광이 출력되게 할 수 있다. 구체적으로, 승강구동 모듈(130), 도어 모듈(150), 정렬 모듈(170), 및 무선전력전송 모듈(190) 중 적어도 두 개의 작동에 대해, 서로 다른 광이 출력되게 하는 것이다. 그에 의해, 관리자는 드론 무선충전 스테이션(100)의 외부에서 그의 작동 상태를 파악할 수 있게 된다.

상기와 같은 드론용 무선충전 스테이션은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100: 드론 무선충전 스테이션 110: 하우징
111: 바닥 113: 측벽
115: 착륙 플레이트 117: 연장홀
130: 승강구동 모듈 131: 제1 링크
132: 제2 링크 135: 승강구동력발생 유닛
150: 도어 모듈 151: 도어
155: 도어구동력발생 유닛 161: 연결 유닛
170: 정렬 모듈 171: 가압 부재
175: 정렬구동력발생 유닛 190: 무선전력전송 모듈
191: 무선전력전송패드 193: 베이스 프레임
195: 무선전력구동력발생 유닛 201: 연동 유닛
210: 광 인디케이터 220: 통신 모듈
230: 제어 모듈

Claims (11)

1. 내부 공간을 한정하는 바닥 및 측벽, 그리고 개구부를 갖으며 착륙한 드론을 지지하는 착륙 플레이트를 구비하는 하우징;
   상기 착륙 플레이트에 설치되고, 상기 착륙 플레이트에 착륙한 드론을 정위치로 정렬시키는 정렬 모듈;
   상기 개구부를 통해 드론의 무선전력수신패드에 대응하여 위치하는 무선전력전송패드를 구비하는 무선전력전송 모듈;
   상기 내부 공간에서 상기 착륙 플레이트를 승강시키도록 상기 하우징에 설치되는 승강구동 모듈;
   상기 측벽에 대해 이동 가능하게 결합되는 도어를 구비하여, 상기 도어의 이동에 따라 상기 착륙 플레이트를 폐쇄하거나 노출시키는 도어 모듈; 및
   상기 정렬 모듈을 제어하여 드론을 정위치키시고, 상기 무선전력전송 모듈을 제어하여 상기 무선전력전송패드가 상기 개구부를 통해 상기 무선전력수신패드를 향해 상승시켜 상기 무선전력전송패드가 상기 무선전력수신패드에 대해 무선전력신호를 전송하게 하며, 상기 승강구동 모듈을 제어하여 드론을 지지하는 상기 착륙 플레이트를 상기 바닥을 향해 하강시키고, 상기 도어 모듈을 제어하여 상기 도어가 상기 착륙 플레이트를 폐쇄하게 하는 제어 모듈을 포함하고,
   상기 무선전력전송 모듈은,
   상기 착륙 플레이트의 저면에서 상기 개구부의 측방에 설치되고, 상기 승강구동 모듈 사아의 공간에서 상기 바닥을 향해 연장하도록 배치되는 베이스 프레임;
   상기 베이스 프레임에 설치되어, 승강 구동력을 발생시키는 무선전력구동력발생 유닛; 및
   상기 무선전력구동력발생 유닛과 상기 무선전력전송패드를 연동시켜서, 상기 무선전력구동력발생 유닛에서 발생된 상기 승강 구동력에 의해 상기 무선전력전송패드가 상기 정렬 모듈에 의해 정위치된 상기 드론의 상기 무선전력수신패드를 향해 상기 개구부를 관통하여 상승되게 하는 연동 유닛을 더 포함하며,
   상기 무선전력구동력발생 유닛은,
   상기 제어 모듈의 제어 하에 작동하여, 상기 승강 구동력의 원천이 되는 회전력을 발생시키는 무선모터;
   상기 무선모터의 작동에 연동되어 회전하는 무선스크류; 및
   상기 무선스크류와 나사 결합되어, 상기 무선스크류의 회전에 따라 이동되는 무선너트를 포함하고,
   상기 무선모터는,
   상기 무선전력전송패드가 상기 무선전력수신패드에 접촉함에 따라 작동이 정지되는 토크 모터를 포함하고,
   상기 연동 유닛은,
   상기 무선너트와 연결되고, 상기 무선전력전송패드를 지지하는 지지 브라켓을 포함하는, 드론용 무선충전 스테이션.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어 모듈은,
   상기 도어 모듈을 작동시켜 상기 도어가 닫히게 하고 나서, 상기 무선모터를 제어하여 상기 무선전력전송패드가 상승하게 하는, 드론용 무선충전 스테이션.
   
5. 제1항에 있어서,
   드론과 통신하도록 구성되는 통신 모듈을 더 포함하고,
   상기 제어 모듈은,
   상기 통신 모듈을 통해 드론의 규격을 파악하고, 파악된 규격에 기초하여 상기 무선모터의 작동을 제어하는, 드론용 무선충전 스테이션.
   
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 외면에 설치되는 광 인디케이터를 더 포함하고,
   상기 제어 모듈은,
   상기 정렬 모듈, 상기 무선전력전송 모듈, 상기 승강구동 모듈, 및 상기 도어 모듈 중 적어도 두 개에 대해, 그들의 작동시에 각기 다른 색상의 광이 출력되게 상기 광 인디케이터를 제어하는, 드론용 무선충전 스테이션.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 도어는,
   상기 측벽에 대해 슬라이드 이동 가능하게 결합되는 한 쌍의 슬라이딩 도어를 포함하고,
   상기 한 쌍의 슬라이딩 도어는,
   상기 착륙 플레이트의 폐쇄를 위해 서로를 향해 근접하는 방향으로 슬라이드 이동하게 구성되는, 드론용 무선충전 스테이션.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 슬라이딩 도어는,
   상기 측벽의 외측을 감싸는 커버체를 포함하고,
   상기 측벽은,
   상기 슬라이딩 도어의 이동 방향을 따라 개구된 연통홀을 포함하고,
   상기 도어 모듈은,
   상기 내부 공간에 설치되는 도어구동력발생 유닛; 및
   상기 연통홀을 통해 상기 도어구동력발생 유닛과 상기 커버체를 연결하는 연결 유닛을 포함하는, 드론용 무선충전 스테이션.
   
10. 제1항에 있어서,
    상기 정렬 모듈은,
    드론의 다리와 접촉되는 가압 부재; 및
    상기 가압 부재에 연결되고, 상기 가압 부재를 상기 정위치를 향한 방향으로 이동시키기 위한 구동력을 발생시키는 정렬구동력발생 유닛을 포함하는, 드론용 무선충전 스테이션.
    
11. 제10항에 있어서,
    상기 가압 부재 중 드론의 다리를 마주하는 면은,
    서로 간에 둔각을 형성하도록 연결된 한 쌍의 가압 영역을 포함하는, 드론용 무선충전 스테이션.

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