드론 충전 플렛폼 시스템{Charging system for drone}

본 발명은 배터리의 전력을 이용하여 하늘을 비행하는 드론을 충전하기 위한 드론 충전 플렛폼 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 등록이 되어 있는 드론에 한하여 선택적으로 충전서비스를 제공할 수 있도록 구성되는 드론 충전 플렛폼 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 드론은 배터리의 전력을 이용하여 다수 개의 프로펠러를 회전시킴으로써 하늘을 비행하는 비행유닛의 일종으로서, 사용자의 리모콘 조작에 따라 다양한 패턴의 비행이 가능하도록 구성된다.

이때, 드론을 비행시키기 위해서는 상기 다수 개의 프로펠러가 매우 빠르게 회전되어야 하므로 배터리 소모량이 매우 많아지고, 이에 따라 배터리를 지속적으로 교체해 주어야 한다는 단점이 있다. 일반적으로 일회용 배터리를 드론에 장착시키는 경우, 약 10분 내외의 시간 동안 드론을 비행시킬 수 있으므로, 드론을 장시간 비행시키기 위해서는 일회용 배터리 사용량이 매우 많아져 많은 비용이 소모된다는 단점이 있다. 이와 같은 배터리 교체 비용문제를 해결하기 위하여 드론에 충전 배터리를 사용할 수 있는데, 충전 배터리를 사용할 때에는 주기적으로 배터리를 충전시켜야 한다는 번거로움이 있다.

한편, 현재까지 개발된 드론은 장시간 비행이 가능하기 위해서는, 사용자가 지속적으로 배터리를 교체하거나 충전해야 하는바, 사용자 주변에서만 드론 비행이 가능할 뿐 멀리까지 드론을 비행시킬 수 없다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 사용자가 직접 드론의 배터리에 충전기를 연결하지 아니하더라도 드론의 배터리를 충전시킬 수 있어 멀리까지 드론을 비행시킬 수 있고, 사전에 사용이 허락된 드론만이 드론 충전 플렛폼을 사용할 수 있어 상품화가 가능해지며, 보다 안정적으로 드론의 배터리를 충전시켜 거리에 관계없이 드론이 장거리도 이동이 가능하도록 드론 충전 플렛 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 드론 충전 플렛폼 시스템은 양력 및 비행력을 발생시키는 구동부와, 상기 구동부로 동력을 제공하는 충전 배터리와, 인공위성을 이용하여 위치를 파악하는 GPS와, 상기 충전 배터리의 충전량을 감지하는 충전량 감지부와, 상기 각 부의 동작을 제어하는 제어부를 구비하는 드론; 상기 드론이 안착 가능한 형상으로 형성되되 안착된 드론의 충전 배터리를 충전시킬 수 있는 충전패드를 구비하도록 구성되어, 이격되도록 설치되는 복수 개의 드론 충전 플렛폼; 상기 드론 충전 플렛폼의 동작을 제어하는 서버;를 포함하고, 상기 드론 충전 플렛폼은, 내부공간을 갖는 하우징과, 상기 하우징의 상면에 장착되어 끝단이 상측을 향하도록 회전되었을 때 상기 하우징의 내부공간을 개방시키는 둘 이상의 개폐도어와, 상기 하우징의 내부공간 중 상기 개폐도어의 하측에 위치되는 충전패드와, 상기 충전패드를 승강시키는 승강부를 구비하고, 상기 드론은, 상기 구동부가 구비되는 몸체와, 상기 몸체의 저면 가장자리로부터 하향으로 연장되는 셋 이상의 안착다리를 구비하며, 상기 충전 배터리는 상기 몸체의 저면 중 상기 안착다리 사이에 장착되고, 상기 둘 이상의 개폐도어는 상기 하우징의 내부공간을 개방시키도록 회전되었을 때 상단으로 갈수록 상호간의 거리가 가까워지도록 경사지게 배열되어, 상기 드론이 상기 하우징 상에 안착되었을 때 상기 셋 이상의 안착다리 사이에 위치된다.

본 발명에 있어서, 상기 드론 충전 플렛폼은, 상기 드론이 사전에 설정된 거리 이내로 진입하였을 때 상기 드론의 비행이 충전위치에 착륙하도록 상기 드론을 자동 조종하는 자동조종장치를 구비할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 서버는, 상기 드론 충전 플렛폼 사용이 허가된 사용자 DB를 구비하고, 상기 드론 충전 플렛폼에 안착된 드론이 상기 DB에 저장된 사용자의 드론인 경우 상기 드론 충전 플렛폼으로 작동신호를 발신할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 드론에 장착되는 비용지불카드와, 상기 드론 충전 플렛폼 중 상기 드론이 착륙하는 지점에 설치되는 비용지불단말기를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 있어서, 상기 드론은, 상기 충전 배터리의 충전량이 기준치 미만이 되었을 때 충전신호를 상기 서버로 전송하고, 상기 서버는, 상기 충전신호가 수신되었을 때 상기 드론의 현재 위치와 가장 가깝게 위치하는 드론 충전 플렛폼 위치정보를 드론 조종용 컨트롤러로 전송할 수 있다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 드론 조종용 컨트롤러는 사용자가 입력한 드론의 비행경로를 상기 서버로 전송하고, 상기 드론은, 상기 충전 배터리의 충전량이 기준치 미만이 되었을 때 충전신호를 상기 서버로 전송하며, 상기 서버는, 상기 충전신호가 수신되었을 때 상기 드론의 비행경로에 위치하는 드론 충전 플렛폼 중 가장 가까운 드론 충전 플렛폼 위치정보를 상기 드론 조종용 컨트롤러로 전송하되, 상기 충전 배터리의 충전량이 비행경로 상에 위치하는 드론 충전 플렛폼 중 가장 가까운 드론 충전 플렛폼까지의 비행에 부족한 경우에는 상기 비행경로를 무시한 최인접 드론 충전 플렛폼 위치정보를 드론 조종용 컨트롤러로 전송할 수 있다.

본 발명에 의한 드론 충전 플렛폼 시스템을 이용하면, 사용자가 직접 드론의 배터리에 충전기를 연결하지 아니하더라도 드론의 배터리를 충전시킬 수 있어 멀리까지 드론을 비행시킬 수 있고, 사전에 사용이 허락된 사용자만이 충전 기능을 사용할 수 있어

상품화가 가능해지며, 보다 안정적으로 드론의 배터리를 충전시킬 수 있어 충전 신뢰성이 높아진다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 드론 충전 플렛폼 시스템의 개략도이다.
도 2는 비행경로 인접영역이 표시된 본 발명에 의한 드론 충전 플렛폼 시스템의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 포함되는 드론의 블록도이다.
도 4는 본 발명에 포함되는 드론의 측면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 포함되는 드론 충전 플렛폼의 작동상태를 순차적으로 도시하는 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 드론 플렛폼 시스템의 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 드론 충전 플렛폼 시스템의 개략도이고, 도 2는 비행경로 인접영역이 표시된 본 발명에 의한 드론 충전 플렛폼 시스템의 개략도이며, 도 3은 본 발명에 포함되는 드론의 블록도이다.

본 발명에 의한 드론(100) 충전 시스템은, 사용자가 드론(100)에 직접 충전장치를 연결하지 아니하더라도 드론(100)의 배터리를 충전시킬 수 있도록 하기 위한 것으로서, 드론(100)과, 복수 개의 드론 충전 플렛폼(200)과, 상기 드론 충전 플렛폼(200)의 동작을 제어하는 서버를 기본 구성요소로 구비한다.

상기 드론(100)은, 양력 및 비행력을 발생시키는 구동부(110)와, 상기 구동부(110)로 동력을 제공하는 충전 배터리(120)와, 인공위성을 이용하여 위치를 파악하는 GPS(140)와, 상기 충전 배터리(120)의 충전량을 감지하는 충전량 감지부(130)와, 상기 각 부의 동작을 제어하는 제어부(150)를 포함하도록 구성된다. 상기 구동부(110)는 드론(100)이 수직으로 뜰 수 있고 전후 및 좌우방향으로 이동할 수 있도록 하기 위한 장치로서, 통상적으로 복수 개의 프로펠러 및 이를 회전시키는 모터로 구성되는데, 이와 같은 구동부(110)는 종래의 드론(100)에도 동일하게 적용되고 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이때, 종래의 드론은 일반적으로 충전단자가 유선으로 연결되었을 때 내부의 배터리가 충전되는 구조로 구성되어 있는데 비해, 본 발명에 포함되는 드론(100)은 별도의 유선 구분없이 충전이 가능하도록 즉, 유, 무선충전 배터리(120)를 구비한다는 점에 첫 번째 특징이 있다. 또한 상기 드론 충전 플렛폼(200)은 상기 충전 배터리(120)를 유, 무선으로 충전시킬 수 있는 충전패드(230)를 구비하는바, 상기 드론(100)은 드론 충전 플렛폼(200)에 정확하게 착륙만 되면 별도의 전선 연결 없이도 충전이 가능해진다는 효과를 얻을 수 있다. 이때 상기 충전 배터리(120) 및 충전패드(230)는, 현재 스마트폰 충전방식 등에 상용화되어 있으므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

상기 언급한 바와 같이 드론(100)이 충전이 가능하도록 구성되면, 사용자는 비행 중인 드론(100)이 방전되었을 때 비행 중이던 드론(100)과 가장 가까운 드론 충전 플렛폼(200)으로 드론(100)을 이동시켜 상기 드론(100)을 충전할 수 있으므로, 비행 중이던 드론(100)을 자신이 위치하는 지점으로 회송시키는 조작이 필요 없다는 장점 즉, 드론(100)을 사용자 주변에서만 비행시키는 것이 아니라, 배터리 용량에 따른 비행거리를 초과하는 먼 지점까지 비행이 가능해진다는 장점이 있다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 출발점(10)에서 도착점(20)까지 드론(100)을 비행하는 도중에 드론(100)의 방전 우려가 발생될 때 상기 드론(100)을 가장 가까운 드론 충전 플렛폼(200)(도 1에서는 제2 드론 충전 플렛폼(200b))에서 충전 배터리(120)를 충전시킨 후 비행을 재개할 수 있는바, 충전 배터리(120)의 용량이 크지 아니하더라도 드론(100)을 멀리까지 이동시킬 수 있다는 장점이 있다.

상기 복수 개의 드론 충전 플렛폼(200)은, 드론(100)이 어느 지점을 비행하던 중이라도 빠르게 도착할 수 있도록 고르게 분포됨이 바람직하다. 본 실시예에서는 출발점(10)과 도착점(20) 사이에 3개의 드론 충전 플렛폼(200) 즉, 제1 드론 충전 플렛폼(200a)과 제2 드론 충전 플렛폼(200b)과 제3 드론 충전 플렛폼(200c)이 설치된 경우만을 도시하고 있으나, 상기 드론 충전 플렛폼(200)의 개수 및 배열 패턴은 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 다수 개의 드론 충전 플렛폼(200)을 운영하기 위해서는 많은 비용이 소요되므로, 상기와 같은 충전 서비스를 유료화시킬 수 있도록 즉, 일정 비용을 지불한 사용자만이 드론 충전 플렛폼(200)을 사용할 수 있도록 구성될 수 있다.

예를 들어 상기 서버는, 상기 드론 충전 플렛폼(200) 사용이 허가된 사용자 DB를 구비하고, 상기 드론 충전 플렛폼(200)에 안착된 드론(100)이 상기 DB에 저장된 사용자의 드론(100)인 경우에만 상기 드론 충전 플렛폼(200)으로 작동신호를 발신하여 드론(100)을 충전시키도록 구성될 수 있다. 이와 같이 드론(100)이 사용자 DB에 저장된 사용자의 드론(100)인지를 판단하는 장치는, 무선통신분야에서 이미 널리 상용화되어 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

또한, 사용자가 미리 사용 허가를 받아 두지 아니하더라도 소정 비용을 지불하고 충전 서비스를 받을 수 있도록, 상기 드론(100)에는 버스카드 등과 같은 비용지불카드가 장착되고, 상기 드론 충전 플렛폼(200) 중 상기 드론(100)이 착륙하는 지점에는 상기 비용지불카드로부터 일정 금액을 차감하는 비용지불단말기가 구비될 수도 있다. 이와 같이 드론(100)과 드론 충전 플렛폼(200)에 각각 비용지불카드와 비용지불단말기가 구비되면, 사전에 미리 드론 충전 플렛폼(200) 사용을 신청하지 아니한 사용자도 긴급 상황에 드론 충전 플렛폼(200)을 사용할 수 있으므로, 드론(100) 분실 등과 같은 문제점을 해결할 수 있다는 장점이 있다.

한편, 사용자에게는 드론 충전 플렛폼(200) 중 드론(100)이 안착되어야 하는 지점이 육안으로 확인되지 못하므로, 드론(100) 조작에 능숙한 사용자라고 하더라도 상기 드론(100)을 충전위치에 정확하게 착륙시키기 어렵다는 문제점이 있다. 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 드론(100)이 드론 충전 플렛폼(200) 주변(더 명확하게는 드론 충전 플렛폼(200)으로부터 사전에 설정된 거리 이내)에 진입하였을 때 상기 드론(100)을 자동으로 조종하여 충전위치에 정확하게 착륙시키는 자동조종장치가 추가로 구비될 수 있다.

이와 같이 드론 충전 플렛폼(200)에 자동조종장치가 구비되면, 사용자의 드론(100) 조종실력에 상관 없이 상기 드론(100)이 드론 충전 플렛폼(200)의 충전위치에 정확하게 착률될 수 있고, 이에 따라 안정적으로 드론(100) 충전이 가능해진다는 장점이 있다.

이와 같이 비행물체를 일정 지점으로 자동 조종하는 자동조종장치는, 항공산업 등에 상용화되어 있으므로, 상기 자동조종장치의 내부 구성 및 작동 원리에 대한 상세한 설명은 생략한다.

일반적으로 드론(100)에 구비된 배터리 충전량은 드론(100) 조종용 컨트롤러에 표시되지 아니하고 드론(100)에 표시되는바, 드론(100)을 조종하던 사용자는 드론(100)의 방전을 인지하지 못한 상태에서 상기 드론(100)을 멀리까지 이동시키는 경우 상기 드론(100)이 드론 충전 플렛폼(200)까지 이르지 못하고 그대로 추락하여 분실되는 현상이 발생될 수 있다.

본 발명에 의한 드론(100) 충전 시스템은 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 상기 충전 배터리(120)의 충전량이 기준치 미만이 되었을 때 상기 드론(100)이 충전신호를 서버로 전송하고, 상기 서버는 드론(100)으로부터 충전신호가 수신되었을 때 상기 드론(100)의 현재 위치와 가장 가깝게 위치하는 드론 충전 플렛폼(200) 위치정보를 드론 조종용 컨트롤러로 전송하도록 구성될 수 있다. 따라서 사용자는 컨트롤러에 표시되는 드론 충전 플렛폼(200) 측으로 드론(100)을 이동시킴으로써, 드론(100) 방전에 의한 분실 및 파손의 우려를 방지할 수 있다는 장점이 있다.

이때, 드론(100)이 비행경로(30)에서 멀리 떨어진 지점의 드론 충전 플렛폼(200)에서 충전을 하면, 충전 후 다시 비행경로(30)에 진입할 때까지 많은 전력이 소요된다는 문제점이 있다. 따라서 본 발명에 의한 드론(100) 충전 시스템은 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록, 사용자가 입력한 드론(100)의 비행경로(30)를 드론 조종용 컨트롤러가 서버로 전송하고, 상기 서버는 충전신호가 수신되었을 때 상기 드론(100)의 비행경로(30)에 위치하는 드론 충전 플렛폼(200) 중 가장 가까운 드론 충전 플렛폼(200) 위치정보를 상기 드론 조종용 컨트롤러로 전송하도록 구성될 수 있다.

예를 들어 비행경로(30)를 따라 비행하던 드론(100)의 배터리 충전량이 기준치 미만으로 떨어졌을 때, 비행경로(30) 주변의 영역 즉, 도 2에 도시된 비행경로 인접영역(40)에 위치하는 제3 드론 충전 플렛폼(200c)의 위치정보가 드론 조종용 컨트롤러로 전송되도록 구성될 수 있다.

이때, 충전 배터리(120)의 충전량이 비행경로(30) 상에 위치하는 드론 충전 플렛폼(200) 중 가장 가까운 드론 충전 플렛폼(200) 까지의 비행에 필요한 충전량이 부족한 경우((본 실시예에서는 제3 드론 충전 플렛폼(200c))까지의 비행에 부족한 경우, 상기 서버는 비행경로(30)를 무시한 최인접 드론 충전 플렛폼(200)(본 실시예에서는 제2 드론 충전 플렛폼(200b)) 위치정보를 상기 컨트롤러로 전송하도록 구성되어야 할 것이다.

도 4는 본 발명에 포함되는 드론(100)의 측면도이고, 도 5 내지 도 7은 본 발명에 포함되는 드론 충전 플렛폼(200)의 작동상태를 순차적으로 도시하는 단면도이다.

본 발명에 포함되는 드론(100)은 도 4에 도시된 바와 같이, 구동부(110)가 구비되는 몸체(102)와, 상기 몸체(102)의 저면 가장자리로부터 하향으로 연장되는 셋 이상의 안착다리(104)를 구비하며, 충전 배터리(120)는 몸체(102)의 저면 중 상기 안착다리(104) 사이에 장착된다.

또한 상기 드론 충전 플렛폼(200)에는 상기 드론(100)의 충전 배터리(120)로 충전전류를 공급하기 위한 충전패드(230)가 구비되는데, 상기 충전패드(230)가 외부로 노출되어 있으면 쉽게 파손되거나 손상될 수 있으므로, 상기 충전패드(230)는 드론(100)이 안착되었을 때에만 외부로 인출되도록 구성됨이 바람직하다.

즉, 상기 드론 충전 플렛폼(200)은 도 5에 도시된 바와 같이, 내부공간을 갖는 하우징(210)과, 상기 하우징(210)의 상면에 장착되어 끝단이 상측을 향하도록 회전되었을 때 상기 하우징(210)의 내부공간을 개방시키는 둘 이상의 개폐도어(220)와, 상기 하우징(210)의 내부공간 중 상기 개폐도어(220)의 하측에 위치되는 충전패드(230)와, 상기 충전패드(230)를 승강시키는 승강부(240)를 구비한다. 따라서 충전 작업이 이루어져야 하는 경우, 도 6에 도시된 바와 같이 개폐도어(220)는 하우징(210) 내부공간이 개방되도록 회전되고, 개폐도어(220) 하측에 위치하고 있던 충전패드(230)는 승강부(240)에 의해 상승하여 하우징(210) 외부로 인출되어 드론(100)의 충전 배터리(120)로 충전전류를 공급하게 된다.

한편, 충전 배터리(120)가 충전패드(230) 상에 정확하게 적층되지 못하고 어느 일측만이 충전패드(230)에 걸쳐지면, 정상적인 충전이 이루어지지 못하는 문제가 발생된다.

본 발명에 의한 드론(100) 충전 시스템은 이와 같은 문제점을 해결할 수 있도록 즉, 드론(100)의 착륙위치와 개패도어 위치가 약간 어긋나더라도 상기 드론(100)이 정위치에 착륙할 수 있도록, 상기 둘 이상의 개폐도어(220)는 하우징(210)의 내부공간을 개방시키도록 회전되었을 때 도 6에 도시된 바와 같이 상단으로 갈수록 상호간의 거리가 가까워지도록 경사지게 배열되고, 드론(100)이 하우징(210) 상에 안착되었을 때 상기 개폐도어(220)들은 도 7에 도시된 바와 같이 셋 이상의 안착다리(104) 사이에 위치되도록 설정된다.

이와 같이 개폐도어(220)가 수직으로 세워지지 아니하고 비스듬히 경사지게 세워지면, 드론(100)이 개폐도어(220) 상에 정확하게 착륙하지 못하고 어느 일측으로 약간 벗어난 지점에 착륙하는 경우, 드론(100)의 안착다리(104)가 개폐도어(220)의 경사진 외측면을 타고 하강하게 되는바, 상기 드론(100)은 항상 도 7에 도시된 바와 같이 정확한 지점에 착륙을 하게 되고, 이에 따라 충전 배터리(120)가 충전패드(230) 상에 정확하게 적층될 수 있다는 효과를 기대할 수 있다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

10 : 출발점 20 : 도착점
30 : 비행경로 40 : 비행경로 인접영역
100 : 드론 102 : 몸체
104 : 안착다리 110 : 구동부
120 : 충전 배터리 130 : 충전량 감지부
140 : GPS 150 : 제어부
200 : 드론 충전 플렛폼 210 : 하우징
220 : 개폐도어 230 : 충전패드
240 : 승강부