드론/쿼드콥터2017. 7. 9. 18:45

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모듈식 프로그래머블 드론 Airblock, 일본 소프트뱅크과 파트너십체결, 14일부터 공급시작.

Airblock

숫자로 보는 드론 : Source : Munich 재보험사 상용드론 보험제품 출시

2020년까지 270만대의 상업용 드론이 사용될 수 있음. (Source : FAA)
2015년-2025년까지 미국 경제에 820억 불 기여
2016년 전세계 상업용 드론 시장 성장률 86%
2025년까지 드론 시장에 의해 10만개의 새로운 일자리 창출
1270억불 상당의 사업/서비스 노동이 드론에 의해 대체될 것

드론 스타트업 엑싯(Exit) 추세

Drones Annual Global Exits 6-28-2017

실험용 날다람쥐 드론. - 호버링도 가능

드론 제작사들은 상업용 시장에서 성공가능성 제로 - 하드웨어 소프트웨어 별개가 아닌 새로운 비즈니스 모델임

MIT 의 장기체류 드론 제작에 관한 자세한 인터뷰

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구글과 경쟁중인 드론풍력발전 스타트업

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드론/쿼드콥터2017. 6. 30. 21:27

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드론/쿼드콥터2017. 6. 29. 22:20

귀환(RTL : Return To Launch) 모드는 콥터를 현재 위치로부터 이동시켜 Home 위치 위에 호버링하도록 하는 모드이다. RTL 모드의 행태는 여러가지 파라미터를 사용하여 제어할 수 있다. 이 페이지는 RTL 모드를 사용하는 방법 및 설정하는 방법을 설명한다.

개요

귀환(RTL) 모드가 선택되면 콥터는 Home 위치로 되돌아온다. 콥터는 먼저 RTL_ALT 로 지정한 높이만큼 상승한 후 Home으로 귀환한다. 현재의 높이가 RTL_ALT 보다 높다면 그 높이를 그대로 유지한 채 되돌아 온다. RTL_ALT의 기본값은 15m 이다.

RTL은 GPS에 의존하는 이동이므로, 이 모드를 사용하기 전에 반드시 GPS가 고정되어 있어야 한다. 시동을 걸기전, APM의 파란색 LED가 고정되어 있는지 확인하라. 전자나침반이 없는 GPS의 경우, GPS 가 고정되면 LED가 파란색으로 고정된다. GPS+전자나침반 모듈의 경우 GPS가 고정되면 LED가 파란색으로 점멸한다.

RTL 은 Home 위치, 즉 기체가 시동을 건 위치로 되돌아 오도록 명령한다. 즉, Home 위치는 콥터의 실제 이륙위치로 가정되며, 사람들이나 장애물로 방해받지 않아야 한다. 

경고 : RTL 모드에서 비행콘트롤러는 기압계를 사용하여 고도를 결정하므로, 비행중 기압이 변할 경우, 실제 고도가 아닌 기압 변화를 따라가게 된다. (6-7미터 이내이고 SONAR가 설치되었고 활성화되었을 경우, 이를 사용함)

옵션(사용자 조정 파라미터)

  • RTL_ALT: 귀환(RTL) 모드의 최소 고도
    • 0 : 현재의 고도를 유지
    • 1-8000 cm 사이로 설정가능
    • 기본값은 15미터(1500)
  • RTL_ALT_FINAL: RTL 마지막단계에서 콥터가 이동하는 높이. 또는 미션을 완료한 후의 높이
    • 0 : 자동 착륙
    • 최종 귀환고도는 0-1000 cm 내에서 조정가능
  • RTL_LOIT_TIME: 최종 하강전 "Home" 위치 위에서 호버링/대기 시간(milliseconds)
    • 0-60,000 사이에서 조정가능
  • WP_YAW_BEHAVIOR : 미션 및 RTL중 "Yaw" 를 제어하는 방법
    • 0 = Yaw 를 변경하지 않음
    • 1 = 다음 웨이포인트로 향함 RTL의 경우 Home을 향함
    • 2 = 다음 웨이포인트를 향하되, RTL 제외(RTL 들어가기 전 최종 기수방향을 유지)
  • LAND_SPEED: RLT 최종단계인 착륙 속도(cm/s)
    • 착륙속도는 20 - 200 cm/s 내에서 조정가능
  • RTL_CLIMB_MIN: RTL 첫단계의 기체 상승속도. 기본값은 0임. (콥터 3.3 이상)
  • RTL_SPEED: 기체가 Home으로 귀환할 때의 수평 속도 (cm/s) 기본값은 0으로서, WPNAV_SPEED를 그대로 사용함(Copter 3.4 이상)
  • RTL_CONE_SLOPE: Home에서 가까운 곳에서 RTL을 할 때, 기체가 상승하는 양을 제한하는데 사용되는, 역깔때기 의 기울기?? Defines the slope of an inverted cone above home which is used to limit the amount the vehicle climbs when RTL-ing from close to home.  작은 값을 두면 깔대기가 넓어져서 기체가 덜 상승하고, 큰 값을 주면 기체가 더 많이 상승한다. (Copter 3.4 이상)

참고 

  • 아래의 자동(AUTO) 모드 설정도 RTL 모드에 영향을 미친다
  • RTL을 사용하기 위해서는 시동.이륙전 GPS가 고정되어, Home 및 이륙위치가 결정되어 있어야 한다.(LED 상태 참조)
  • 착륙후 다시 시동을 걸면 Home을 재설정한다.
  • [RTL_ALT]를 0이 아닌 값으로 설정하면, 귀환하는 동안 해당 높이를 유지하면서 돌아온다.
  • RTL 시 수평속도는 WPNAV_SPEED를 사용한다.
  • 콥터가 Home 위ㅣ에 당도하면 [RTL_LOIT_TIME] (milliseconds)만큼 잠시 정지했다가 시간이 지나면(AUTO_LAND) 착륙한다.

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원문 : http://ardupilot.org/copter/docs/rtl-mode.html

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Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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드론/쿼드콥터2017. 6. 29. 22:20

자동(Auto) 모드에서는 콥터가 비행 콘트롤러에 저장되어 있는 미리 프로그램된 미션 스크립트를 따라 비행한다. 미션스크립트는 항법명령(즉, 웨이포인트(Waypoint))와 "실행(do)" 명령(카메라 셔터 터뜨리기 등 콥터의 위치와는 영향을 미치지 않는 명령)으로 구성된다. 이 페이지는 자동모드에 대한 개요이다.

미션 스크립트를 생성하는 데 필요한 정보는 미션 계획하기(Waypoints and Events) 를 팜고하라. 미션 스크립에서 지원되는 명령 전체는 콥터 미션 명령 목록(Mission Command List) 페이지를 참고하라.

개요

자동(Auto) 모드는 AltHold 모드에 있는 고도제어 기능과, 로이터(Loiter) 모드의 위치제어 기능을 모두 포함하고 있으므로, 이들 모드로 잘 날릴 수 있기 전에는 자동모드를 시도해서는 안된다. 진동수준 및 전자나침반 자기장 간섭이 허용 범위 이내이고, HDOP가 2.0 이하를 포함하여 GPS가 잘 동작하는 등의 요구사항도 동일하다.

제어

자동 모드는 비행모드 스위치에 비행모드 중 하나로 설정해두어야 한다.

콥터가 착륙해 있는 상태에서 미션을 시작하려면, 조종사는 쓰로틀이 완전히 아래에 있는지 확인한 후, 자동(Auto) 모드 스위치를 켠 후 쓰로틀을 올린다. 쓰로틀이 0 이상으로 올라가는 순간 콥터는 미션을 시작한다.

콥터가 비행하는 도중에 미션을 시작하면, 비행모드가 자동(Auto)로 움직인 순간의 최초의 명령부터 시작한다. 미션 스크립트에 있는 최초의 명령이 이륙(take-off)인데, 이미 이륙 명령에 포함된 고도보다 높이 있다면, 이륙 명령이 완료된 것으로 간주되어 다음 웨이포인트로 이동한다.

자동미션 수행중 언제든지 비행모드 스위치를 안정화(Stabilize) 혹은 로이터(Loiter) 등과 같이 다른 비행모드로 바꾸면, 조종사가 자동항법으로부터 제어권을 다시 가져올 수 있다. 조종사가 스위치를 다시 AUTO 로 바꾸면 미션은 초음 명령으로부터 다시 시작한다.

자동미션 수행중에는 조종사의 roll, pitch 및 쓰로틀 입력이 무시되지만, Yaw만은 Yaw 스틱으로 제어할 수 있다. 예를 들어 콥터가 미션을 수행중에도 콥터의 기수방향(카메라가 단단히 고정되어 있는 경우)을 빠꿀 수 있다. 기체가 다음 웨이포인트를 통과하면, 자동항법이 Yaw 제어를 다시 가져간다.

미션은 미션플래너의 비행계획(Flight Plan) 화면을 통해 입력하거나 수정할 수 있다. 미션에서 지원되는 명령 목록 및 이에 대한 간략한 설명은 콥터 미션 명령 목록(Copter Mission Command List) 페이지를 참고하라.

미션 종료(Ending Mission)

미션은 일반적으로 마지막 명령으로 RTL을 넣어, 미션을 완료한 후 원점으로 돌아올 수 있도록 한다. 다른 지점에서 착륙(LAND) 시킬 수도 있다. 맨 끝에 RTL이나 LAND 명령이 없으면 마지막 웨이포인트에 스냥 정지하므로, 조종사가 송신기로 제어를 가져와야만 한다.

RTL시 기억해야 할 것은, 콥터가 시동을 건 지점인 "Home" 위치로 돌아온다는 점이다.

콥터가 미션을 끝내고 착륙하면, 조종사는 쓰로틀을 맨 아래로 내려야 한다. 그후, 자동항법도 착륙했다고 판단한다면 모터를 시동 해제한다.

튜닝(Tuning)

자동(AUTO) 모드는 고도유지(AltHold) 모드의 고도제어 기능과 로이터(Loiter) 모드의 위치제어 기능을 포함하고 있다.

콥터의 최대 수평속도는 미션플래너의 Config/Tuning -> Copter Pids 화면에서 Speed(WPNAV_SPEED) 파라미터 (윗 그림에서 파란색)를 수정하면 조정할 수 있다. 기본값 500은 초속 5미터를 의미한다. 전형적인 콥터는 최대 10 m/s ~ 13 m/s (즉 1000 ~1300)까지 도달할 수 있다. 그보다 높으면 수직 속도 및 수평속도를 모두 유지하기 어렵게 된다.

수직 상승 및 하강속도도 이와 비슷하게 Speed Up (WPNAV_SPEED_UP) 및 Speed Dn (WPNAV_SPEED_DN) 파라미터로 조정할 수 있다.

Radius 파라미터는 콥터가 해당 웨이포인트 위치에 얼마나 접근을 해야 "완수(complete)"했다고 간주하고 다음 웨이포인트로 이동할 지를 제어하는 변수이다. 이는 웨이포인트 명령에 1초 이상의 지연(delay)가 포함되어 있을 때만 적용된다. 

지연이 없을 경우, 웨이포인트는 "fast waypoint"로 간주되어, 콥터가 추적하고 있는 중간 목표(intermediate target)이 웨이포인트에 도달하면 다음 웨이포인트로 이동하기 시작한다. 중간 목표는 콥터의 10미터 전방 혹은 그 이상일 수 있다. (그 거리는 Speed 파라미터가 크면 증가한다.) Without a delay the waypoint is considered a “fast waypoint” and the copter will begin towards the next waypoint once the intermediate target that it is chasing has reached the waypoint. This intermediate target can be 10m or more ahead of the copter (it’s distance ahead of the copter increases with the Speed parameter).

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원문 : http://ardupilot.org/copter/docs/auto-mode.html

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드론/쿼드콥터2017. 6. 29. 22:19

위치고정(PosHold) 비행모드(예전에는 "하이브리드(Hybrid)"라고 함)는 AC3.2 에서 새롭게 등장한 모드이다. 기체를 일정한 위치, 기수방향 및 고도를 유지하게 한다는 점에서는 로이터 모드와 비슷하지만, 조종사 스틱 입력이 직접 기체의 기술기각도를 제어하는 방식이기 때문에 좀더 "자연스러운" 느낌을 제공하여 인기가 있다.

개요

스위치를 켜면 위치고정(PosHold) 모드는 자동적으로 현재의 위치, 방향 및 고도를 유지하려고 시도한다. 로이터 성능이 좋으려면 GPS 위치가 좋고, 전자나침반 자기 간섭이 낮으며 진동이 낮아야 한다. 자기장 간섭 및 진동 측정에 관한 내용은 로그를 이용한 문제진단를 보라


제어

조종사는 제어스틱을 사용하여 콥터의 위치를 수평/수직으로 제어할 수 있다.

  • 수평위치는 Roll, Pitch 스틱으로 제어한다. 최대 기울기각도 기본값은 45도이다.(ANGLE_MAX 파라미터로 조정 가능) 조종사가 스틱을 놓으면 곱터가 수평으로 돌아와서 기체를 정지시킨다.
  • 고도는 고도유지(AltHold) 모드와 마찬가지 방법으로 쓰로틀 스틱으로 제어할 수 있다.
  • 기수방향은 Yaw 스틱으로 설정할 수 있다.
  • PosHold 모드 상태에서도 시동을 걸 수 있지만, GPX가 3D로 고정되고, HDOP가 2.0 이하이어야만 된다.

APM2 보드의 경우, 3D 로 고정되면 보드의 푸른 색 LED가 계속 불이 들어온다. 픽스호크의 경우 LED가 초록색이 된다. (자세한 LED 패턴은 여기를 보라)

HDOP 값을 확실하게 보려면, 미션플래너의 Quick 스크린을 더블클릭하고 나타나는 항목중에서 "gpshdop"를 선택하면 된다.

최대 브레이크각은 PHLD_BRAKE_ANGLE 파라미터에서 설정할 수 있다. (3000 은 정지시 역방향 기울기가 최대 30도를 의미한다.)

기체가 정지시 최대각으로 회전하는 속도는 PHLD_BRAKE_RATE 파라미터로 설정할 수 있다. (8은 초당 8도로 회전함을 의미한다.)

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원문 : http://ardupilot.org/copter/docs/poshold-mode.html

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드론/쿼드콥터2017. 6. 29. 22:19

로이터 모드에서는 자동적으로 현재의 위치, 기수 방향 및 고도를 유지하려고 시도한다. 로이터모드에서는 조종사가 콥터를 마치 수동 비행 모드인 것처럼 날릴 수 있지만, 스틱을 놓으면 천천히 정지하고 위치를 유지한다.

로이터 성능이 잘 발휘되려면 GPS가 잘 고정되고, 전자나침반 간섭이 낮고, 진동수준이 낮아야 하는 등이 모두 중요하다.


제어 (Controls)

조종사는 스틱을 사용하여 콥터의 위치를 제어할 수 있다.

  • 수평 위치는 Roll/Pitch 스틱으로 조종할 수 있다. 최대 수평 속도는 기본값이 5 m/sec이다. (이를 조정하려면 아래 Tuning 절을 보라) 조종사가 스틱을 놓으면 속도를 줄이고 정지한다.
  • 고도는 고도유지(AltHold) 모드와 마찬가지로 Throttle 제어 스틱으로 제어할 수 있다.
  • 기수 방향은 Yaw 스틱으로 설정할 수 있다.

로이터 모드에서도 기체를 시동을 걸 수 있지만, GPS가 3D로 고정되고, HDOP가 2.0 이하로 떨어질 때만 가능하다.  LED 패턴을 확인하라.

튜닝(Tuning)

로이터 모드는 고도유지(AltHold) 모드에 들어 있는 고도 제어기를 포함하고 있다. AltHold 모드 튜닝은 여기에 자세한 내용이 있다.


WPNAV_LOIT_SPEED : (위 그림에서 제일 오른쪽 아래 Loiter Speed 항목) 최대 수평속도(cm/s) 즉 500이면 5m/s. 기본값은 최대 가속도가 로이터 속도의 1/2이다. (즉 최대가속도 2.5m/s/s)

WPNAV_LOIT_MAXA : 최대 가속도(cm/s/s). 값을 크게하면 콥터가 좀더 빨리 가속하고 정지한다.

WPNAV_LOIT_MINA : 최소 가속도(cm/s/s). 값을 크게하면 스틱을 놓았을 때 콥터가 좀더 빨리 정지하지만, 콥터가 정지할 때 덜컹거림이 커진다.

WPNAV_LOIT_JERK: 최대 가속도 변화(cm/s/s/s). 높은 값을 주면 기체의 반응성이 높아지고, 낮은 값을 주면 비행이 부드러워진다.

POS_XY_P : (위의 그림에서 우 상단 Loiter PID P로 표시) 수평위치 오차(즉, 원하는 위치와 실제 위치와의 차이)를 목표 위치로 향하는 원하는 속도로 변환한다. 대부분 이를 수정할 필요는 없다.

VEL_XY_P : (위 그림에서 "Rate Loiter P, I and D") 목표로 향하는 원하는 속도를 원하는 가속도로 변환한다. 결과 원하는 가속도는 기체 기울기 각도가 되어, 안정화(Stabilize) 모드에서 사용되는 각도 제어기로 전달된다. 대부분 이를 수정할 필요는 없다.

일반적인 문제

  1. 조종사가 스틱을 놓은 후, 기체가 아주 천천히 정지함.('화물차 정지(freight train stop)'라고 함) 이는 WPNAV_LOIT_MAXA 값 (500 정도??) , WPNAV_LOIT_MINA 값 (100정도로), WPNAV_LOIT_JERK 값 (4000 정도로) 을 올리면 해결된다.
  2. 기체가 회전함("변기물빠짐(toiletbowls)" 라고 함) 일반적으로 전자나침판 문제로 인해 발생하며, 비행콘트롤러 밑에 전원 선으로부터 자기간섭 문제이다. Compassmot 를 수행하거나, GPS+전자나침반 모듈을 구입하면 이를 해결할 수 있다. 라이브 캘리브레이션중 전자나침반 오프셋이 잘못 설정되었거나, 전자나침반 방향을 잘못 설치했을 가능성도 있다.
  3. 로이터 모드로 들어가자마자 기체가 잘못된 방향으로 이륙한다. 전자나침반 오류가 90도 이상이라는 것 외에는 원인이 #2와 동일하다. #2와 동일한 방식으로 해결할 수 있다.
  4. 기체가 정상적으로 잘 로이터링하다가 갑자기 다른 방향으로 이륙한다. 이는 일반적으로 GPS Glitch(GPS가 갑자기 신호를 잃고 완전히 다른 방향으로 튀는 현상. 멀티패쓰로 발생할 수 있지만, 아주 가끔은 장애물이 전혀 없는 곳에서도 발생함)로 인해 발생한다. 이를 100% 신뢰성 있게 방지할 방법은 없다. 따라서 조종사는 수동 제어로 넘겨받을 수 있도록 항상 준비하고 있어야 한다. 이륙전 GPS HDOP를 잘 확보하는 것이 좋으며, GPSGLITCH_RADIUS 또는 GPSGLITCH_ACCEL 파라미터를 줄이면 도움이 될 수 있다. (자세한 내용은 GPS Glitch 페이지를 참고할 것)

미션플래너에서 HDOP 표시

미션플래너 Quick 스크린 화면을 더블클릭 한후, "gpshdop"를 선택하면 HDOP 값을 확실하게 찾아볼 수 있다.

dataflash 로그를 사용하여 로이터 모드 성능 확인하기

로이터 모드의 수평 위치 성능은, dataflash 로그를 다운로드 받은 후, 미션플래너에서 NTUN 메시지 중 DesVelX 와 VelX, DesVelY 와 VelY 를 그래프로 그려보면 쉽게 확인할 수 있다. 성능이 좋은 경우, 아래 그림과 같이 콥터의 실제 속도가 원하는 속도를 뒤쫒아 간다. X= 위도(+는 북쪽, -는 남쪽), Y= 경도(+는 동쪽, -는 서쪽)

고도 유지 성능 확인 방법은 AltHold 모드와 동일하다.

OF_LOITER 모드 (사용되지 않음)

OF_LOITER는 더이상 사용되지 않는다. Copter 예전버전(3.2.1 이전)에서 이 특별한 Loiter 모드는 Optical Flow 기기를 이용하여 위치를 유지하였다. 새로운 버전(3.3.3 이상)에서는 일반 Loiter 모드에서도 PX4Flow 센서를 사용한다.

====

원문 : http://ardupilot.org/copter/docs/loiter-mode.html

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드론/쿼드콥터2017. 6. 29. 22:19

고도유지 모드에서는 roll/pitch/yaw 입력은 평상시처럼 제어할 수 있되, 콥터가 고도를 일관성있게 유지한다.

개요

고도유지(AltHold) 모드가 선택되면, 현재의 높이를 유지하기 위해 쓰로틀이 자동 제어된다. Roll, Pitch, Yaw는 안정화(Stabilize)모드와 동일하게 작동된다. 즉, 조종사가 Roll/Pitch 방향의 기울기 각도 및 기수방향(heading)을 직접 제어한다.

자동 고도유지는 다른 많은 비행모드(로이터, 스포츠 등)의 기능이므로, 여기에 있는 정보는 이들 모드에도 동일하게 적용된다.

참고 : 비행콘트롤러는 고도를 결정하기 위한 수단으로 기압계를 사용한다. 따라서 극단적인 날씨 등으로 인해 비행지역에서 기압이 변하면, 콥터는 실제 고도가 아닌 기압 변화를 따라가게 된다. (예외로 지상에서 6-7미터 이내에 있고 SONAR를 탑재하고 활성화 시켰을 경우는 이를 사용한다.) 26피트 (8미터) 이하에서는 SONAR(활성화되어 있을 경우)가 자동적으로 훨씬 정확한 고도를 제공한다.

제어(Controls)

조종사는 쓰로틀 스틱을 사용하여 기체의 상승/하강 속도를 제어할 수 있다.

  • 쓰로틀 스틱이 중앙 부근(40% ~ 60%)에 있다면 기체는 현재의 고도를 유지한다.
  • 쓰로틀 중앙 불감대역(deadband)을 벗어나면(즉 40% 이하거나, 60% 이상일 때) 기체는 스틱이 얼마나 기울어졌는지에 따라 상승하거나 하강한다. 쓰로틀 스틱을 완전히 내리면 콥터는 2.5m/sec 속도로 하강하며, 스틱을 완전히 올리면 2.5m/sec 으로 상승한다. 이 속도는 PILOT_VELZ_MAX 파라미터로 조정할 수 있다.
  • 불감대역의 범위는 THR_DZ 파라미터(AC3.2 이상)를 사용하여 조정할 수 있다. 이 파라미터는 0과 400 사이여야 한다. 0은 불감대역이 없다는 뜻이며, 100은 쓰로틀 중앙점에서 10% 이상 및 이하 사이를 불감대역으로 만든다. (즉, 쓰로틀 스틱 40%-60% 범위가 불감대역이 된다.)

AC3.1 이후에서는 고도유지 모드에서도 시동/시동해제가 가능하다. 시동해제를 하면, 콥터를 착륙지점에서 몇 초정도 가만히 있도록 하여, "착륙 점검기(landing checker)"가 착륙했는지를 확인시켜야 한다. 이후에야 시동해제를 시킬 수 있다.

튜닝(Tuning)

AltHold P 는 높이오차(희망 높이와 실재 높이와의 차이)를 상승/하강 속도로 변환하는데 사용된다. 높은 값을 두면 좀더 공격적으로 고도를 유지하려고 시도하지만, 너무 높이면 쓰로틀 반응이 홱홱 날카로워진다.

Throttle Rate (대부분 튜닝이 필요없음) 희망 상승/하강 속도를 원하는 상하 가속도로 변환하는데 사용된다.

The Throttle Accel PID 이득값은 가속도 오차(즉 희망 가속도와 실재 가속도간의 차이)를 모터 출력으로 변환하는 데 사용된다. 이 파라미터를 수정할 경우, P:I 의 비율은 1:2로 유지해야 한다. (즉, I 값을 P 값의 두배로) 이 값은 절대 증가시켜서는 안되지만, 매우 강력한 콥터의 경우, P와 I를 50% (즉, P 는 0.5, I 는 1.0) 내리면 더 반응이 좋아질 수 있다.

dataflash log를 사용하여 AltHold 성능 검증하는 방법

고도유지 모드의 성능은 해당 비행의 데이터플래시 로그를 다운로드 받은 후, 미션플래너에서 기압계 고도, 희망 고도, 관성항법 기반의 고도 추정값을 그래프로 표시하면 쉽게 확인할 수 있다. 이 데이터는 버전과 보드의 종류에 따라 약간 다른 행에 나타난다.

APM AC3.1의 경우

CTUN의 BarAlt (기압계 고도), WPAlt (원하는 고도)와 GPS 메시지에 있는 RelAlt(관성항법 고도추정)

APM AC3.2 이상 또는 Pixhawk 

CTUN의 BarAlt(기압계 고도), DAlt(원하는 고도), Alt (관성항법 고도 추정)

이 세가지항목은 아래와 같이 서로 잘 추적해야 한다.

일반적인 문제점

  1. 진동이 심하면 고도유지모드로 들어가자 마자 콥터가 빠르게 상승할 수 있다. 진동을 측정하고 줄이는 방법을 참고하라.
  2. 콥터가 천천히 상승하거나 하강한다. 조종사가 안정화모드(Stabilize)에서 제어를 되찾아야 한다. 일반적으로 이러한 현상은 쓰로틀 스틱이 중앙 위치가 아니기 때문에 발생한다. 가장 흔한 경우는 쓰로틀 중앙에서 호버링하지 않는 콥터를 조종사가 수동비행모드(Stabilize 등)에서 AltHold 로 바꿀 때 발생한다. 쓰로틀 중앙 위치 설정 페이지를 참고하라.
  3. AltHod 모드로 전환한 직후 잠시동안 모터가 정지한듯 하다가 금방 회복된다. 이는 일반적으로 빠르게 상승하는 동안 AltHold 모드로 바꿨을 때 발생한다. 목표 고도는 조종사가 Alt Hold 모드로 들어갔을 때의 순간에 설정되지만, 기체가 빠르게 상승하고 있기 때문에 기체가 목표지점 위에서 날고 있는 상태가 된다. 공격적인 고도유지 제어기는 일단 잠시 모터 속도를 최저수준으로 줄인뒤 목표 고도로 되돌아가기 시작한다. 안정된 고도에서 비행하는 중 AltHold 모드로 들어가면 이러한 현상이 발생하지 않는다.
  4. 대기압 변화가 있으면 기체가 장시간에 걸쳐 몇 미터 정도 천천히 상승 또는 하강한다. 또는 지상국에 표시된 고도가 몇미터 정도 부정확할 때(경우에 따라서는 음수로 표시되기도 함)에도 이런 현상이 발생한다.
  5. 콥터가 고속으로 전진한 뒤 수평을 잡을 때 순간적으로 고도가 1m-2m 정도 떨어진다. 이는 공기역학적 효과 때문으로, 비행 콘트롤러가 설치된 콥터의 꼭대기에 순간적으로 저압 공기방울이 형성되고, 이로 인해 제어기는 기체가 상승하고 있다고 믿어 하강 반응을 하는 것이다. 현재로서는 이런 행태에 대해 교정할 방법이 없다. 단 [INAV_TC_Z] 파라미터를 7로 (기본값은 5) 올리면 이 효과를 줄일 수 있지만, #1에서 언급한 상황이 더 크게 나타나게 된다.
  6. 지상에 가깝거나 착륙중에 고도 유지가 잘 안된다. 이는 prop-wash로 인해 발생하는 기압 변화에 의해 기압계가 영향을 받기 때문에 발생한다. 해결책은 비행콘트롤러를 prop-wash가 없는 지역으로 이동시키거나, 적절하게 환기가 잘되는 울타리 안에 보호하는 것이다. ??  shield it within an appropriately ventilated enclosure.
  7. 기압계를 살짝 건드리면 고도가 갑자기 변한다. 2013년 중반 이후 판매된 APM2.x 는 케이스 내부에 검정 테이프로 처리하여 이를 방지하고 있다.

적절한 동력

기체에 충분한 동력이 있어야 하는 것은 매우 중요하다. 동력이 충분하지 못하면 AltHold 와 고도 제어기가 모터에서 사용가능한 것보다 더 많은 동력을 요구하는 상황이 발생할 수 있으며 이로 인해 일부 제어를 포기함으로써 고도나 자세를 잃어버리게 된다.

이상적으로 기체는 50% 쓰로틀 (스틱 중앙 위치)에서 호버링할 수 있어야 하며, 70% 이상이면 위험하다.

경고 : 송신기에 expo를 도입하면 Alt Hold 쓰로틀 불감대역의 크기가 커진다. ???? If you incorporate expo on your transmitter, that directly increases the size of the Alt Hold throttle dead band.

===

원문 : http://ardupilot.org/copter/docs/altholdmode.html

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드론/쿼드콥터2017. 6. 29. 22:19

Stabilize 모드는 기체를 수동으로 날릴 수 있지만, roll/pitch 축에 대한 수평은 유지된다.

참고 : 조종을 배우는 중이라면 AltHold 모드 혹은 Loiter 모드를 시도하라. 한번에 너무 많은 콘트롤할 필요가 없어서 충돌 위험이 낮아진다.

개요

  • 조종사의 roll/pitch 입력이 곱터의 기울기 각도를 제어한다. 조종사가 스틱을 놓으면 기체는 자동적으로 수평을 잡는다.
  • 기체가 한자리에 머물도록 하려면, 조종사는 자주 roll/pitch 명령을 입력해야 한다. 바람에 의해 밀리기 때문이다.
  • 조종사의 Yaw 입력은 기수방향의 변화율을 제어한다. 조종사가 yaw 스틱을 놓으면 기체는 현재의 기수방향을 유지한다.
  • 조종사의 Throttle 입력은 모터의 평균속도를 제어한다. 즉, 고도를 유지하려면 Throttle을 계속 조종해야 한다. 조종사가 Throttle을 완전히 아래로 내리면, 모터는 최저속도(MOT_SPIN_ARMED)로 내려오고, 이때 기체가 날고 있다면 고도제어를 잃고 추락하게 된다.
  • 모터에 보내진 Throttle은 기체의 기울어진(tilt) 각도에 따라 자동적으로 조정된다. (즉, 기체가 기울어져 있을 수록 증가된다.) 기체의 자세변화에 따라 조종사가 해야할 보정을 줄일 수 있도록 하기 위해서이다.
참고 : 조종사가 기체의 제어를 잃으면, Stabilize 모드와 같은 매뉴얼 모드로 전환하라. 콥터의 제어를 유지하는 것은 당신의 책임이 된다.

튜닝

AC3.1 이후 버전에는 최적의 Stabilize 와 Rate PID 값을 자동적으로 결정해 주는 AutoTune 기능이 포함되어 있다. 수동으로 PID 값을 조정하는 것보다, AutoTune을 수행할 것을 강력하게 추천한다.

  • ANGLE_MAX는 최대 기울기 각으로 기본값은 4500(즉 45도)이다.
  • ANGLE_RATE_MAX는 roll과 pitch 축에서 최대 요청 회전률을 제어하며, 기본값은 18000(180도/초)이다.
  • ACRO_YAW_P는 조종사의 yaw 입력에 근거해 콥터를 얼마나 빨리 회전시킬 것인가를 제어한다. 기본값인 4.5는 yaw 스틱을 좌측 또는 우측으로 완전히 밀었을 때 200도/초 로 회전하도록 한다. 높은 값을 줄 수록 빨리 회전한다.
  • Stabilize Roll/Pitch P 는 조종사의 입력에 대한 콥터의 roll/pitch의 반응성과, 원하는 roll/pitch 각과 실제 roll/pitch각의 오차를 제어한다. 기본값인 4.5는 각도에서 1도만큼 오차가 발생하면 4.5도/초 로 회전하라는 명령을 주게 된다. 높은 이득, 예를 들어 7 또는 8은 콥터의 반응성을 높이고, 돌풍에 더 빠르게 저항한다.
    • 낮은 statbilize P는 콥터를 매우 천천히 회전하게 하여, 콥터의 반응성을 떨어뜨리고, 바람이 교란할 경우 추락할 수 있다. 만약 부드럽게 비행하고 싶은 목적이라면, stabilize P 값 대신, RC_Feel 매개변수를 먼저 낮춰보라.
  • Rate Roll/Pitch P, I, D 항은 위에서 언급한 Stabilize(즉 각도 angluar) 제어기로부터 생성된 원하는 회전각에 근거하여, 모터의 출력을 제어하는 항이다. 이들항은 일반적으로 콥터의 출력:무게비와 관계있다. 즉, 출력이 큰 콥터는 rate PID 값을 적게 해야 한다. 예를 들어 추력이 큰 콥터는 Rate Roll/Pitch P 값이 0.08일 때, 추력이 작은 콥터는 0.18 또는 더 큰 값을 가지게 된다. 
    • Rate Roll/Pitch P 값은 콥터를 올바르게 튜닝할 때 가장 중요한 값이다.
    • P값이 높을수록 원하는 회전률을 획득하기 위한 모터의 반응이 빠르게 된다.
    • 표준적인 콥터의 P 기본값은 0.15 이다.
    • Rate Roll/Pitch I는 콥터를 오랜시간에 걸쳐 원하는 회전률을 유지하지 못하도록 만드는 외부 힘을 보상하는데 사용된다. 
    • I 항이 높으면, 원하는 속도를 유지하기 위해 빠르게 증가하며, overshoot를 방지할 수 있도록빠르게 감소한다.
    • Rate Roll/Pitch D 는 원하는 설정점을 향한 콥터의 가속도 반응성을 약화시키는 데 사용된다. 
    • D 값이 높으면 아주 이상한 진동과, "memory" 효과가 발생하여, 제어가 아주 늦거나 반응성이 떨어지는 느낌이 든다. 적절하게 설치된 제어기는 Rate D 값을 0.011을 허용해야 한다.???
    • 기체에 따라 다르지만, 최저 0.001에서 최고 0.02까지의 값이 사용된다. 

dataflash logs에서 성능 검증하는 방법

dataflash 로그를 다운로드 받아, 미션플래너에서 열고, ATT 메시지의 DesRoll (조종사가 원하는 roll 각도)와 Roll(실제 roll), 그리고 DesPitch(원하는 pitch 각도)와 Pitch(실제 pitch)를 그려보면 stabilize 모드 성능을 잘 살펴볼 수 있다. 이 두가지는 아래에서 보는 것처럼 잘 추적되어야 한다.

일반적인 문제

  • 새로운 콥터가 이륙하자마자 뒤집어진다. 이는 일반적으로 모터 순서가 올바르지 않거나, 잘못된 방향으로 회전하거나, 프로펠러를 잘못 끼웠을 때 발생한다. 
  • 콥터가 roll/pitch축으로 뒤뚱거리듯 흔들린다. 이는 대부분 Rate P 값이 잘못되었을 때이다. 이에 기술한 튜닝 부분을 읽어보라.
  • 빠르게 하강할 때 콥터가 뒤뚱거리듯 흔들린다. 이는 콥터가 자신의 prop wash 속으로 낙하하기 때문으로, Rate Roll/Pitch P 값을 올리면 도움이 되기는 하지만, 이를 제거하는 것은 거의 불가능하다.
  • 콥터가 이륙시 방향을 좌측 또는 우측으로 15도를 튼다. 일부 모터가 똑바르지 않거나, ESC가 교정이 안되어 있을 수 있다.
  • 콥터가 바람이 없는 환경에서도 한쪽 방향으로 가는 경향이 있다. SaveTrim 혹은 AutoTrim을 시행하라.
  • 콥터가 고도를 유지하지 않고, 공중에 완전히 조용하게 머무르지 않는다. 위에서 언급한 것처럼, Stabilize 모드는 수동 비행모드이기 때문에, 고도와 위치를 유지하려면 스틱을 계속 조정해야 한다.
  • 가끔씩 roll/pitch 방향으로 움찔거른다. 일반적으로 수신기에 무언가의 간섭으로 발생한다. (예를 들어 FPV 장비를 수신기에 너무 가깝게 설치하였을 때) 또는 ESC 문제일 수도 있는데, 이는 ESC 교정으로 해결될 수 있다.
  • 비행중 갑자기 뒤집힌다. 이는 거의 항상 모터 또는 ESC의 기계적인 고장으로 발생한다.

===

원문 : http://ardupilot.org/copter/docs/stabilize-mode.html

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드론/쿼드콥터2017. 6. 29. 22:18

비행모드(Flight Modes)

이 글은 Copter에서 사용가능한 비행모드에 대한 개요와, RC 송신기로 사용할 수 있는 모드를 설정하는 방법에 대한 글이다.

개요

Copter에는 14개의 내장 비행모드가 있으며, 그중 10개는 자주 사용된다. 여러가지 비행 안정화(flight stabilization) 수준/종류를 지원하는 모드, 복잡한 자동항법, 나를따르라(follow-me) 시스템 등이 있다. 
비행모드는 무선(송신기 스위치를 통해)이나 미션 명령을 통해 제어하거나, 지상국(GCS : Ground control System) 이나 보조 컴퓨터로부터의 명령에 의해 제어할 수 있다.

추천 비행모드

일반적으로 처음 콥터를 사용하기 시작할 때, 아래에 나열된 순서대로 비행모드를 진행시켜야 한다. 이때, 다음 모드로 진행하기 전에 이전 모드에서 편하게 사용할 수 있어야 한다. 

기타 비행모드는 다음과 같다.

  • Acro
  • AutoTune
  • Brake
  • Circle
  • Drift
  • Guided (and Guided_NoGPS)
  • Land
  • PosHold
  • Sport
  • Throw
  • Follow Me
  • Simple and Super Simple
  • Avoid_ADSB : ADS-B 기반 유인항공기 회피모드. 조종사가 선택할 수 있도록 해서는 안된다.

대부분의 송신기는 비행모드 스위치로 3-위치 스위치를 사용하지만, 6-위치 비행모드 스위치로 설정하는 방법도 있다.

GPS 의존성

GPS 위치 데이터를 사용하는 비행모드는 이륙전 GPS 가 고정되어야 한다. 사용하는 비행콘트롤러가 GPS 고정 했는지 알아보려면, 지상국과 연결하거나, 비행콘트롤러 하드웨어 개요에서 GPS가 고정되었을 때 LED 가 어떻게 표시되는지를 살펴보라. 아래는 콥터의 비행모드에 대한 GPS 의존 여부를 요약한 것이다.

이륙전 GPS 고정이 필요한 모드

GPS 고정이 필요하지 않은 모드

비행모드 전체 목록

===

원문 : http://ardupilot.org/copter/docs/flight-modes.html

다음글 : 안정화(Stabilize) 모드

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드론/쿼드콥터2017. 6. 26. 15:03

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Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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드론/쿼드콥터2017. 6. 3. 19:00

드론에 관한 정보를 정리하고 있습니다. 드론이 세상을 바꿀 것은 확실합니다. 드론의 활용처가 계속 넓어지고 있고, 글로벌 기업들의 참여가 많아지고 있으며, 새로운 기술들이 속속 등장하고 있습니다.

하지만 우리나라의 드론 산업은 일부 기업을 제외하면 중국에서 생산된 드론을 가져다가 조립하는 수준이 대부분입니다. 국산기술이라고 자랑하는 기업들중 대부분은 오픈소스 기술을 가져다가 껍데기만 갈아끼운 정도고요.

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Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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드론/쿼드콥터2017. 5. 26. 00:02

드론에 관한 정보를 정리하고 있습니다. 드론이 세상을 바꿀 것은 확실합니다. 드론의 활용처가 계속 넓어지고 있고, 글로벌 기업들의 참여가 많아지고 있으며, 새로운 기술들이 속속 등장하고 있습니다.

하지만 우리나라의 드론 산업은 일부 기업을 제외하면 중국에서 생산된 드론을 가져다가 조립하는 수준이 대부분입니다. 국산기술이라고 자랑하는 기업들중 대부분은 오픈소스 기술을 가져다가 껍데기만 갈아끼운 정도고요.

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Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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드론/쿼드콥터2017. 5. 24. 09:58

On-Screen Display(OSD) 보드는 비행콘트롤러에서 나오는 텔레메트리 데이터를 FPV(First Person View) 용 모니터에 중첩시키는 보드이다. 이 페이지에는 여러 벤더의 OSD를 모두 나열하는 곳이다.

  • Minim OSD

===

원문 : http://ardupilot.org/copter/docs/common-osd-boards-on-screen-display.html

이전글 : First Person View(FPV)

다음글 : Minim OSD 간단 설치 안내서

Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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드론/쿼드콥터2017. 5. 20. 23:19

드론에 관한 정보를 정리하고 있습니다. 드론이 세상을 바꿀 것은 확실합니다. 드론의 활용처가 계속 넓어지고 있고, 글로벌 기업들의 참여가 많아지고 있으며, 새로운 기술들이 속속 등장하고 있습니다.

하지만 우리나라의 드론 산업은 일부 기업을 제외하면 중국에서 생산된 드론을 가져다가 조립하는 수준이 대부분입니다. 국산기술이라고 자랑하는 기업들중 대부분은 오픈소스 기술을 가져다가 껍데기만 갈아끼운 정도고요.

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안티 드론 담장. 600미터 높이. 드론이 격추되지는 않음.

시애틀 Droneseed, 임업 방제용 군중드론 FAA로부터 승인 획득 precision forest

드론 Tether-kit. 무제한 비행가능 

DR1,  마이크로드론 레이싱

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지느러미로 헤엄치는 로봇 물고기, BIKI

미국 연방상고심에서, 취미용 드론을 등록해야 할 필요 없다고 판결

미군 특수부대 IS 격퇴위해 350대의 자살 드론 지급. 소형 미사일

MIT, 카메라 촬영조건만 입력하면 알아서 촬영해주는 드론 기술개발.

스위스 ETH Zurich, 공을 정확하게 받아내는 드론 - AI 기술로 학습. 외부카메라로 위치 측정

야간 바이크 촬영을 위한 800W LED 조명 드론

소형드론용 낙하산 80유로 KickStarter 10미터에서도 작동

미국 버지니아주 드론 개발 연구용 드론 전용 활주로 오픈

아마존 배송드론, 새떼들과의 전쟁중

Parrot, 건설/농업 관련 부서 신설


Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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드론/쿼드콥터2017. 5. 18. 15:05

한글 매뉴얼 : 14SG취급설명서_제이즈하비.pdf

영문 매뉴얼 : http://manuals.hobbico.com/fut/14sg-manual.pdf

바인딩(Binding)

  • 먼저 송신기와 수신기를 binding 해야함. Binding이란 송신기(조종기)와 수신기를 연결하는 것. 즉, 송신기에서 보내는 신호를 수신기가 받도록 인식하는 것
    • 구매를 했을 때에는 바인딩이 되어 있음. 새로운 Model을 생성시 새로 바인딩 필요
      • 수신기가 50cm 이내에 있는 상태에서 송신기 전원을 넣는다.
      • LNK를 두번 클릭하여 Linkage 메뉴로 들어감. System을 선택하고 RTN을 클릭함
      • LINK로 옮겨간후 RTN을 클릭함. LINK 모드로 들어가면서 삐리릭 소리가 들림.
      • 즉시 수신기의 전원을 넣음.
      • 잠시 기다리면 수신기 LED가 빨간색 깜빡임 상태에서 녹색으로 전환됨. 바인딩이 완료된 것임. 다시 System에 들어가보면 아래와 같이 id 가 표시됨.

  • CH Mode를 필요에 따라 지정. 나는 모드 B로 사용중. 
    • 한글 매뉴얼 27쪽 참조. 


채널 설정

  • Futaba 14 SG는 최대 14개의 채널이 할당 가능
    • 12개는 리니어, 2개(DG1/DG2)는 On/Off 스위치임. 
  • LNK -> FUNCTION 에서 설정
    • SE-SF-SA-SB-LD-RD-SC-SD-SG-SH  순으로 5-14번 채널 할당 (외우기 쉽도록) 
      • SE와 SF의 경우, 5번 채널이 비행모드가 되어야 해서 바꿈
    • 9-12 채널이 동시에 움직이는 것은 제목이 AUX1으로 동일하기 때문임. 이름 먼저 바꾸면 됨

비행모드 6개 설정

  • 6개 모드 사용시에는 PWM 값이 1165, 1295, 1425, 1555, 1685, 1815 가 나오도록 함
    • 2 position + 3 position 스위치 두개를 결합하여 설정해야 함. 
  • 6 모드 설정 방법 : (SE 스위치와 SF 스위치를 사용)
  • 메인채널의 PWM 출력 최대/최소값 조정 
      • LNK -> END POINT -> 채널 5 로 이동후 아래처럼 세팅
    • SF(5, MODE) 채널을 SE(6, TILT) 채널와 연동시켜야 함
      • MDL -> PROG. MIX -> 1로 들어감
      • x와 y 를 각각 +25로 올려줌
      • 다음 페이지에서 아래와 같이 설정
        • SF 는 직접나오지 않고 H/W 를 선택한 후 SF를 선택해야 함
        • ACT 옆의 ON-OFF를 바꾸려면 그 오른쪽 SF를 누르고, ON/OFF에서 선택
  • 각 모드별로 비행모드를 설정하는 것은 아래 그림에서 드롭다운으로 선택만 해주면 됨. 
    • 반드시 하나는 Stabilize로 설정할 것.
    • Simple Mode(Course Lock)와 Super Simple Mode(Home Lock)를 사용하면 조종하기 편함

        • 채널을 아래와 같이 설정
          • 1 : Stabilize, 2: Loiter(SIMPLE), 3: ALT_Hold, 4: AUTO, 5: PosHold, 6: RTL
          • 두 스위치를 모두 DN으로 두고 시작해야 함
            • DN일 경우 - Stabilize -> Alt Hold -> Pos Hold
            • UP일 경우 - Loiter(Simple) -> Auto -> RTL


    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    드론/쿼드콥터2017. 5. 13. 23:48

    드론에 관한 정보를 정리하고 있습니다. 드론이 세상을 바꿀 것은 확실합니다. 드론의 활용처가 계속 넗어지고 있고, 글로벌 기업들이 참여하고 있으며, 새로운 기술들이 속속 등장하고 있습니다.

    하지만 우리나라의 드론 산업은 일부 기업을 제외하면 중국에서 생산된 드론을 가져다가 조립하는 수준이 대부분입니다. 국산기술이라고 자랑하는 기업들중 대부분은 오픈소스 기술을 가져다가 껍데기만 갈아끼운 정도고요.

    제가 4차산업혁명이라는 워딩 자체는 싫어하지만, 이래가지고야 드론이 4차산업혁명의 주역이라고 할 수 있을까요? 

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    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    드론/쿼드콥터2017. 4. 11. 11:45

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    Hoverfly.png

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    kddi




    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    드론/쿼드콥터2017. 2. 19. 17:21

    수소연료전지를 채택한 드론이 나왔습니다. 중국 선전시에 있는 MMC가 개발한 HyDrone 1800 입니다. 체공시간이 4시간이나 된다고 하네요. 100km 까지 작전이 가능한 군용드론입니다.

    HyDrone 1800 사이트에는 아직 정확한 사용이 나와 있지 않은데, 이전 모델인 HyDrone 1550을 보면 지름이 1.5미터 정도에 29인치 프롭을 장착하고 있는 상당히 큰 드론입니다. 그런데 이 드론의 탑재무게가 1 kg이라고 되어 있는 것을 보니, 총중량은 어느정도인지 모르겠지만, 수소연료전지 자체가 아주 무거운 것 같습니다. 

    아래가 이전 모델인데, 상당히 큰 연료통이 올려져 있는 게 인상적(?)입니다.

    드론의 가장 심각한 약점은 배터리 문제입니다. 아무리 잘 설계된 드론도 회전익 드론이라면 1시간 이상 작동되는 것은 거의 불가능합니다. 게다가... LiPo 배터리를 여러번 충방전하게 되면 성능이 떨어져서 최대 300번 정도, 시간으로 환산하면 100시간 정도 사용하면 교체를 할 수 밖에 없는데, 수소전지의 경우 1000시간 이상 사용할 수 있다고 하니, 이것도 상당히 강점이 될 것 같습니다.

    하지만, 수소가 저장하기가 힘들고, 수소를 생산하는 기술도 만만치 않다는 단점도 있어, 수소연료전지가 대중화되고 있지 못한 만큼, 이 기술이 얼마나 발달할지가 이 드론의 미래를 좌우할 것 같습니다.

    아래가 신형 모델입니다. 이녀석은 탑재용량도 5kg으로 늘었고, 외관도 깔끔해졌네요.

    민, 푸른하늘

    ===

    아부다비 국가전시센터에서 오늘 국제 방위 전시 및 컨퍼런스(IDEX 2017)이 개최되었다. 전시회에서 산업용 군사용 드론의 세계적 선두주자이자, 최초로 수소전지 드론을 개발한 드론 제작사 MMC는 차세대 수소전지 기술인 군사용 드론 HyDrone 1800을 공개하였다. 이 뛰어난 제품은 즉각 성공을 거두어 수많은 방문자를 끌어모았다.

    탄소섬유기반의 HyDrone 1800은 거의 무적의 비행체이다. 가혹한 조건에서도 사용할 수 있도록 설계된 이 드론은 바람에 대한 저항, 강우에 대한 저항, 저온에 대한 저항성과 함께 매우 가벼운 것이 특징이다. 가장 중요한 것은 HyDrone 1800 수소 연료 전지 기술은 4시간의 체공능력을 제공하며, MMC의 유선 드론 그술과 결합할 경우 50시간 이상의 체공도 가능하다. 수소전지 드론의 체공능력은 드론의 응용범위를 극적으로 변경시키고 있다. 대부분의 군사용 또는 산업용 드론은 현재 체공시간이 1시간 이하이다. HyDrone 1800 은 4500 미터의 고도 한계 - 대부분의 비슷한 크기의 기체에 비해 경쟁력이 비슷 혹은 우수함 -를 유지하면서도 탑재중량은 5kg까지 가능하다.

    수소전지 기술은 드론의 새로운 돌파구이다. 이 기술은 드론산업에 병목현상을 초래하고 있는 체공시간에 새로운 친환경적 솔루션이다. 안전과 내구성을 위해, 보조 리튬배터리로 수소전지를 기동시키며, 드론의 백업용 전원으로도 제공된다. 수소전지는 뛰어난 체공능력뿐만 아니라, 운용가능 기온 범위까지 확장시킨다. 즉, 수소전지 드론은 -10도에서 40도까지 극단적인 온도에서도 비행가능하다.

    MMC의 설립자인 루 지휘는 "이 기술은 군용 드론을 위한 새로운 전진입니다. 안전하고 효과적이며, 검증된 기술이죠. 체공시간은 다른 어떤 전원과도 비교할 수 없습니다."라고 말한다.

    탑재물은 쉽고 빠르게 교체할 수 있다. 운영자는 열영상카메라, 저조도 카메라, 레이저 장비, 줌 카메라 등을 선택할 수 있어, 다양한 군사 응용에 이상적이다. HyDrone 1800은 정보수집, 국경 경비, 항공 화력 지원, 레이저 표적지시, 전장관리 서비스 등에서 사용될 수 있다. 또한 MMC는 목표획득 및 탐지기술 분야의 패키지 솔루션도 제공한다.

    MMC의 수소전지 드론에 대한 자세한 내용은 http://www.mmcuav.com/ 를 방문하라.

    ===

    원문 : http://www.military-technologies.net/2017/02/19/hydrogen-drone-now-in-its-second-generation-introducing-hydrone-1800/


    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    드론/쿼드콥터2017. 1. 19. 13:36
    이번 2017 CES에서도 수많은 드론들이 출품되었다고 합니다. 직접 보고오신 분들에 따르면 (언젠가 한번 직접 참석해서 보고 싶은데 말이죠.ㅠㅠ) 예상처럼 중국이 거의 점령을 하고 있다고 합니다. 

    아래는 IGN이라는 곳에서 유튜브로 공개한 멋진 드론 6선입니다. 이중 일부는 다른 매체를 통해 본 것도 있습니다만, 그래도 역시 대단하다 싶은 것들도 많네요.

    먼저 동영상입니다. 


    AirBlock

    첫번째는 AirBlock 입니다. 육각형처럼 생긴 프롭 모듈을 그냥 착착 갖다 대기만 하면 자석식으로 붙는, 정말 조립이 간편한 녀석입니다. Indiegogo 펀딩 사이트에 보시면 한대의 가격은 129 달러로, 현재까지 약 9억을 모금했다고 하네요. 


    아래는 홍보영상입니다. 그냥 조립이 쉬운 정도가 아니라, 프로그램 교육으로도 활용할 수 있고, 다른 형태(예를 들면 호버크래프트)로도 변형할 수 있다고 합니다. 진짜 하나 갖고 싶네요. ㅎ



    ERIDA

    다음은 샤오미에서 개발, 판매예정인 ERIDA 입니다. 접이식은 물론이고 탄소섬유로 만들어져 있어 아주 튼튼한데다 속도는 거의 100km 까지 나오는 모양입니다. 4K 영상(3840x2160) 을 촬영할 수 있는 것은 기본이고요. -15도에서 40도 까지도 안정정으로 날릴 수 있답니다. 



    사양만 보면 정말 대단하네요. 요즘엔 잘 적용하지 않는 Tricopter라는 게 흥미롭구요. 아래는 홍보영상입니다. 




    DOBBY

    해리포터에 나오는 집요정 도비가 드론으로 변신했나봅니다. ㅎㅎ 아주 깔끔하게 주머니속에 넣을 수 있는 드론입니다. DJI에서 나온 매빅도 홍보영상에서 주머니속에 넣는 걸 보여줬지만, 이 녀석은 훨씬 깜찍합니다. 무게가 199그램에 불과하다네요.



    아래는 홍보 영상입니다. 셀카용 드론이다보니 손바닥에서 그냥 던지면 띄울 수 있는 점을 많이 강조하고 있네요. 그런데 가격이 400달러 정도... 다른 제품에 비하면 너무 비싸지 않나 싶네요.



    PowerEgg

    제일 신기하게 생긴 드론입니다. 이름은 알이라지만, 크기도 모양도 럭비공처럼 생겼네요. 펼치면 오른쪽같은 모양입니다. 앞쪽에 리모콘 처럼 생긴 것이 조종기인 모양인데, 조종하기가 아주 쉽다는 걸 강조하네요.



    가격은 25만원 정도인 듯한데... 무엇보다 생김새에 비해 덩치가 너무 커서 휴대성이 떨어지지 않을까 싶은 기분입니다.




    Passport

    이 녀석도 몇번 봤던 드론입니다. Hover Camera에서 개발한 드론입니다. 정사각형으로 생겼고 그냥 반으로 접을 수 있는 형태의 셀카 드론입니다. 240그램정도로 무게도 가볍고 휴대성이 엄청 좋을 것 같습니다. 프롭이 완전히 안쪽에 들어 있어서 다칠 염려가 거의 없을 것 같다는 점도 장점입니다.



    그냥 날개를 펴기만 하면 자동으로 제자리에서 호버링되고 4K 카메라를 장착하고 있고, 얼굴을 추적하는 방식을 적용하여, 사진촬영이 아주 쉬울 것 같습니다. 다만 가격이 $600 이라니... ㅠㅠ




    Copter GUA

    마지막이네요. 이 드론은 전문가용입니다. X8 형태로 프롭이 8개이니 안정적일 것 같습니다. LTE 모듈을 장착하고 있어서 어디서든 조종이 가능하다는 점을 내세우고 있네요.



    사실 그다지 내세울 만 한 것 같지는 않은데... 아마도 미국에서 제작한 드론이다보니 소개한 게 아닐까... 싶네요. 다른 건 거의 중국 제품입니다. 미국에 본사가 있더라도 CEO는 중국인이고 중국에서 생산되는... 그런 제품들입니다. ㅎㅎㅎ ㅠㅠ


    ===

    이상입니다. 올해도 새롭고도 재미있는 제품들이 많이 보입니다. 드론은 앞으로도 계속 진화하겠죠. 하지만 역시 소비자용 제품은 거의 셀카용으로 나오고 있습니다. 사실 누구나 사용할 수 있는 용도라면 장난감용 아니면 셀카용 정도가 대부분일 수 밖에 없을 것 같습니다. 


    그런데, 이런 용도라면 10분-20분 정도되는 배터리 문제가 가장 걸림돌이 될 것 같습니다. 카메라든 휴대폰이던 대충 하루 정도는 운영할 수 있는 정도라고 생각하면... 역시 10분정도 사용할 수 있는 셀카는 사용성이... 


    이런 한계를 생각한다면 4K 영상정도 촬영가능하면서 휴대성이 좋은 셀카드론으로 적어도 10만원 대는 되어야하지 않을까 싶은데... 계속 지켜봐야 할 것 같습니다.


    민, 푸른하늘

    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    드론/쿼드콥터2016. 11. 7. 00:25

    오랫동안 기다리던 Pixhawk 2.1 이 11월 중 발매될 예정입니다. 당연히 3dr.com 에서 제작할 줄 알았는데, 이번에는 호주의 ProFiCNC 와 중국 Hex Technology 에서 제작중인 것 같습니다. (3dr.com 에서는 Pixhawk mini 라는 걸 판매중입니다.)

    Pixhawk 2.1은 Pixhawk 에 비해 여러가지 장점들이 많은 것 같습니다. 일단 간단히 정리해보려 합니다. 아래는 ProFiCNC 및 Hex Technology 사이트 첫 화면에 나오는 내용을 정리한 것입니다.

    Pixhawk2 는 최신 오플소스 AutoPilot 이다

    • 모듈식 설계, 접속보드(Carrier board)를 자유롭게 선택할 수 있음 - 위 그림에서 정사각형 모양의  Cube 쓰여져 있는 것이 IMU 등 여러가지 센서와 FC로 구성된 Pixhawk2 본체? 이고, 아래쪽에 여러가지 주변기기에 대한 인터페이스가 있는 것이 접속보드입니다.
    • 100% RTK GPS 사용가능. 다중 GPS가 표준 - GPS/Glonass/Galileo 등 여러가지 GNSS 신호를 사용하는 것은 물론, 10cm 이내까지 측정가능한 RTK GPS 까지 지원한다고 합니다.
    • 3중 중복 IMU 시스템 - 여러개의 센서를 중복으로 설치함으로써, 하나의 센서가 망가지더라도 안정적으로 운영이 가능하도록 했답니다.
    • 분리된, 진동방지, 온도조종식 IMU - IMU 가 분리되어 있고, 자체적인 진동방지체계가 갖춰져 있어서 방진장치가 필요없으며, 온도를 유지시켜 한겨울에도 사용가능하답니다.
    • 인텔에디슨(Intel Edison) 포트가 내장 -  인텔 에디슨은 "인텔에서 착용 컴퓨터와 사물 인터넷 장치의 개발 시스템으로 제공하는 초소형의 컴퓨터 온 모듈"(from 위키피디아)로서, 픽스호크2 와 에디슨을 연결해서 사용하면, 이미지 처리등의 고난이도 연산을 에디슨에서 수행하여 결과를 픽스호크2에 보내어 충돌 회피를 하는 등, 다양한 기능을 추가할 수 있을 것으로 생각됩니다.

    CUBE

    독립된 진동방지 IMU

    1. IMU와 FMU(Flight Management Unit)이 분리되어 있어 센서의 간섭을 효과적으로 감소시킴
    2. Foam(발포고무를 사용하여 고주파 진동필터링, IMU 측정시 잡음 감소

    온도 조절 IMU

    온도조절 IMU를 위해 발열저항 내장. 영하에서도 사용가능

    3중 중복 IMU

    3x 가속도계
    3x 자이로
    3x 전자나침반
    3x 기압계

    모듈식 비행콘트롤러

    간결성을 위한 모듈식 큐브 설계. 모든 입출력은 하나의 DF17 커넥터를 통해 이루어짐. 특정 어플용으로 별도의 접속보드(Carrier Board) 사용가능. 자체적인 접속보드의 설계 및 제작도 간단함

    접속 보드(Carrier Board)

    접속보드에는 인텔 에디슨(Intel Edison)용 포트가 내장되어 있어, 에디슨을 Pixhawk 2.1 보조 컴퓨터로 연결할 수 있음. 인텔 에디슨은 강력한 처리능력과 개발자 중심의 개발환경이 갖춰져 있어, Pixhawk 2.1에 다양한 기능을 추가할 수 있는 가능성을 부여함.

    표준 접속 보드

    다양한 입출력 포트 제공

    핵심 설계 포인트

    • IMU 가열 시스템을 내장하여, 극단적인 온도(영하)에서도 비행 가능
    • 튼튼한 DF17 인터페이스 커넥터를 채택하여, 추락/충돌시 저항성 향상
    • 수직이착륙기(VTOL), 고정익, 멀티콥터, 헬리콥터, 모형자동차, 보트, 잠수함, 일반 로봇 등 지원
    • 인텔 에디슨 포트를 내장하여, 끼우기만 하면 에디슨의 처리 능력과 연결 가능
    믿음직한 능력 정확안 위치 유연한 사용성

    성능

    오픈 자동 무인 기체를 위한 세계 최고의 고급 비행콘트롤러.

     

     픽스호크

    픽스호크2.1 

    고정익, 회전익, 수직이착륙 

    O

    개방형 개발환경

    O

    O

    모듈식 설계

    x

    O

    방진 IMU

    O

    3중 중복 IMU

    x

    O

    cm 수준의 GPS 

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    다중 GNSS

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    O

    극단적환경에서의 비행

    x

    O

    Pixhawk2.1은 이전 버전인 Pixhawk에 비해 모든 면에서 성능이 훨씬 향상됨



    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    드론/쿼드콥터2016. 10. 24. 18:00

    이제 프레임을 선택 또는 제작하였다면, 다음 단계는 적절한 추진 시스템을 선택하는 것이다. 완전한 추진계는 모터, 프롭, ESC와 배터리가 포함된다. 모든 소형 멀티로터 드론, UAV는 모두 전기식으로, 동력식은 전혀 없다. 따라서 브러시리스 DC 모터를 사용하는 전기식 추진계를 구현하는 방법에 초점을 맞춘다.

    1. 모터

    사용하는 모터는 적재(총 적재량) 및 비행시간에 커다란 영향을 미친다. 모든 곳에 동일한 모터를 사용하는 것이 좋다. 모터가 동일한 브랜드에 동일한 모델이고 동일한 생산라인에서 나왔더라도 속도는 약간씩 다르다. 이 차이는 비행 콘트롤러가 처리한다.

    브러쉬/브러쉬리스

    브러쉬 모터는 영구자석이 케이스에 고정되어 있고, 그 내부에 코일이 회전하는 형태이다. 브러시리스 모터는 반대로 코일이 안쪽 혹은 바깥쪽에 고정되어 있고 자석이 회전한다. 대부분의 경우, 브러쉬리스 DC 모터만 고려한다. 브러시리스 모터는 헬리콥터, 비행기로 부터 RC 카나 보트까지 다양한 취미용 RC 산업에서 널리 사용되고 있다. "팬케이크" 브러시리스 모터는 지름이 크고 기본적으로 납작한 형태로, KV 는 낮고 회전력(torque)이 강하다. 초소형 UAV(손바닥 크기)의 경우 작은 브러시 모터를 사용하는 경향이 많다. 가격이 저렴하고 선이 두개만 필요하기 때문이다. 브러시리스 모터가 크기와 사양이 매우 다양하지만, 작은 브러시리스 모터가 반드시 저렴한는 것은 아니다.

    내부회전식과 외부회전식

    브러시리스 DC 모터의 종류는 다음과 같다.

    • 내부회전식(Inrunner) - 코일이 바깥쪽 통에 고정되고, 영구자석이 내부 전기자 축에 설치되어, 축이 통 내부에서 회전하는 방식. (KV가 높아 RC 카에 많이 사용됨)
    • 외부회전식(Outrunner) – 자석이 외부 통에 고정되어 있으며, 모터 축 중심에 코일이 고정되어 있고 통이 회전하는 방식 (모터의 바닥은 고정됨)
    • 하이브리드 외부회전식(Hybrid Outrunner) - 기술적으로는 외부회전식이지만, 외부 통이 고정되어 있어, 내부회전식처럼 보이는 형태

    내부회전식 브러시리스 DC 모터는 RC 카, 항공기, 헬리콥터 등에 많이 사용된다. KV가 빠르기 때문이다. 기어를 사용해 회전력을 높이는 경우도 있다. 외부회전식이 회전력이 높은 경향이 있다.

    "KV"

    KV rating 혹은 KV 값은 주어진 전압에 대해 얼마나 빨리 회전하는가와 관계가 있다. 대부분의 멀티로터 기체는 KV가 낮은 것이 좋다. (예를 들어 500에서 1000 사이) 안정성이 좋기 때문이다. 하지만 아크로바틱 비행의 경우 KV가 1000에서 1500 사이에 있고 프롭 지름이 작은 것을 고려하는 게 좋다. KV 값이 650 rpm/V 라면, 11.1V 에서 모터는 11.1V x 650 = 7215rpm으로 회전한다. 낮은 속도에서 회전시키면 (예 7.4V) RPM은 7.4V x 650rpm/V = 4810rpm 가 된다. 참고로 낮은 전압에서  동일한 출력을 내려면 전류 유입량이 더 높아지게 된다. (power = current x voltage).

    추력(Thrust)

    일부 브러시리스 모터 제작사는 여러 프로펠러별 모터의 추력 정보를 제시한다. (대부분 테이블 형태로) 추력의 단위는 kg, lbs 또는 N 이다. 예를 들어 쿼드콥터를 조립중으로 11인치 프롭으로 0.5kg 추력을 제공하는 특정 모터를 찾았을 경우, 이 모터와 프롭 4쌍은 최대추력으로 0.5kg * 4 = 2kg 을 들어올릴 수 있다. 따라서 쿼드콥터의 무게가 2kg 보다 약간 작다면, 최대추력으로 이륙만 가능하다. 따라서 추력이 더 큰 모터+프롭 쌍을 선택하거나, 기체의 무게를 줄여야 한다. 

    추진력 시스템(모든 모터와 프롬)이 최대 2kg 추력을 제공한다면, 전체 콥터는 최대 이 무게의 절반(모터 등 모든 부품을 포함한 무게)인 1kg 이하여야 한다. 이러한 방식으로 어떠한 구성도 계산할 수 있다. 예를 들어 헥사콥터의 무게(프레임, 모터, 전자부품, 배터리, 액세서리 등)가 2.5kg이라고 하자. 각각의 모터는 따라서 2.5 kg / 6 / 2 = 0.83 (또는 그이상)의 추력을 제공할 수 있어야 한다. 이제 모터의 사양을 계산할 수 있게 되었지만, 결정을 내리기 전에 아래쪽 글을 모두 읽어보길 바란다.

    기타 고려사항

    • 커넥터 : 브러시 DC 모터는 두개의 커넥터가 있다. 하나는 양극 다른 하나는 음극. 선을 바꾸면 모터의 회전이 반대로 바뀐다.
    • 커넥터 : 브러시리스 DC 모터는 세개의 커넥터가 있다. 결선하는 방법이나 회전 방향을 바꾸는 방법은 아래 ESC 부분을 참고할 것 
    • 와인딩(Windings) : 와인딩은 모터의 KV에 영향을 미친다. KV는 낮추되 회전력을 유지하려면 대형 팬케이크 형 브러시리스 DC 모터를 고려할 수 있다.
    • 마운팅 : 대부분의 제조사들은 브러시리스 DC 모터를 위한 일반적인 마운팅 패턴이 있어, 프레임을 생산하는 업체들이 별도의 어댑터를 설계할 필요가 없다. 이 패턴은 일반적으로 미터법에 따라 두개의 구멍이 16mm 떨어진 두개의 구멍과 19mm 떨어진 또다른 두개의 구멍 (앞의 구멍과는 수직방향)으로 구성된다.
    • 나사 : 브러시리스 모터를 프레임에 결합하는데 사용되는 마운팅 나사는 여러가지가 있다. 일반적인 미터법 방식의 스크류는 M1, M2, M3 등이 사용되고, imperial 단위의 경우 2-56, 4-40 등이 사용된다.

    2. 프로펠러

    멀티콥터 프로펠러는 RC 비행기에서 사용되는 프로펠러를 사용하고 있다. 헬레콥터 프롭은 안되는가? 적용사례가 없는 건 아니지만, 헬리콥터 프롭을 사용하는 헥사콥터의 크기를 상상해 보라. 참고로 헬리콥터 형 시스템은 깃(blade)의 각도를 변경할 수 있어야 하는데, 이는 기계적으로 상당히 복잡하게 된다. turbojet, turbofan, prop-jet 등은 왜 사용하지 않느냐고 물을 수도 있다. 이들은 높은 추력을 제공하는데는 매우 좋지만, 높은 전원이 필요하다. 드론의 목표가 한정된 지역에 떠 있는게 아니라, 빠르게 이동하는 것이라면 이런 옵션을 사용할 수도 있을 것이다.

    깃과 지름

    대부분의 멀티콥터는 로터 깃이 2개 또는 3개로, 2개인 경우가 대부분이다. 깃의 갯수를 늘린다고 추력이 높아지는 것은 아니다. 각각의 깃은 앞선 깃의 wake(궤적?)를 통해 나가야 하는데, 깃이 많아질 수록 wake가 더 많아지게 된다. 직경이 작은 프롭은 관성이 적어, 속도를 쉽게 변화시킬 수 있고 따라서 아크로바틱 비행에 유리하다. 

    피치 / 받음각(Angle of Attack) / 효율성 / 추력(Thrust)

    프로펠러에 의해 생산되는 추력은 공기의 밀도, 프로펠러의 RPM 과 직경, 깃의 형태와 면적, 피치 등에 의해 영향을 받는다. 프롭의 효율성은 받음각(angle of attack : 깃의 피치에서 helix 각을 뺀 것(helix 각은 깃의 회전 방향과 상대속도를 고려한 각도))과 관련이 있다. 효율성 그자체는 입력과 출력의 비율이다. 대부분의 잘 설계된 프로펠러는 효율성이 80% 이상이 된다. 받음각은 상대속도에 영향을 받으므로, 프로펠러는 모터 속도에 따라 효율성이 달라진다. 


    또한 효율성은 프로펠러 깃의 leading edge에 의해서도 크게 영향을 받으므로, 가능한한 매끄럽게 처리해야 한다. 가변 피치 방식이 최선이기는 하지만 복잡성을 더하기 때문에, 단순성으로부터 출발한 멀티로터에서는 거의 사용되지 않는다. 깃의 설계와 추력에 관한 이론에 대해서는 MDP 프로젝트와 같은 온라인 사이트에서 찾을 수 있다. 아울러 프롭의 추력을 계산할 수 있는 온라인 도구도 여럿 있다. eCalc와 같은 사이트에서는 다양한 모터를 나열하여 추력을 계산할 수 있다.

    회전(Rotation)

    프로펠러는 시계방향(CW) 또는 반시계방향(CCW)으로 설계된다. 어떤 부분이 위로 향하게 해야하는지 아는 것이 중요하다. (둥근면이 위쪽으로 가야함) 멀티로터 설계시 일부 모터를 뒤집었을 경우(예 Vtail, Y6, Y8 등), 프로펠러의 방향을 뒤집어 추력이 아래쪽으로 내려가도록 해야 한다. 프로펠러 윗면이 항상 위를 향해야 한다. 비행콘트롤러 문서를 보면 일반적으로 각각의 프롭이 어떤 방향으로 회전하는지 알 수 있다.


    재료(Material)

    프로펠러 재료는 비행 특성에 중간정도의 영향을 미치지만, 특히 초보자의 경우엔 안전을 가장 우선순위에 두어야 한다.

    플라스틱

    사출 플라스틱(Injection-Molded Plastic. ABS / 나일론 등)은 멀티로터에서 가장 인기있는 재료이다. 가격이 저렴하고 비행 특성이 좋으며, 내구성이 뛰어나기 때문이다. 일반적으로 추락을 하면 적어도 하나의 프롭은 깨지는데, 드론을 교정중이거나 비행연습 중에는 많은 프롭이 망가질 수 있다. 탄소섬유로 강화한 플라스틱 프로펠러가 견고성과 저렴한 가격 등으로 인해 아마도 가장 최고의 선택이라고 할 수 있다.

    강화 섬유 폴리머(Fiber-Reinforced Polymer)

    강화섬유 폴리머 프로펠러 (탄소섬유, 나일론 강화 탄소 등)는 여러가지 면에서 최신 기술이다. 탄소섬유 부품은 여전히 생산이 쉽지 않아, 동일한 사양의 플라스틱 프로펠러에 비해 상당히 많은 비용을 지불해야 한다. 탄소섬유 프로펠러는 추락시 깨지기 힘들어 접촉하는 것에 많은 피해를 입힌다. 강화 섬유 폴리머는 일반적으로  잘 제작되었고 밸런싱이 거의 필요하지 않으며, 딱딱하며(유연함으로 인한 효율성 저하가 덜함) 무게도 가볍다. 다만, 자신있게 비행이 가능해진 연후에 이들 고성능 프로펠러를 고려하길 바란다.

    자연재료

    나무와 같은 자연재료는 멀티로터용 프롭으로는 잘 사용되지 않는다. 생산하는데 특별한 가공이 필요하여 플라스틱보다 가격이 높기 때문이다. 나무의 주요 장점으로는 상당히 튼튼하며 잘 휘지 않는다는 것이다. 나무 프로펠러는 RC 비행기에는 아직 사용되고 있다.


    접이식(Folding)

    접이식 프로펠러는 중심부에 두개의 깃을 연결하는 부품이 있다. 중심부(모터 출력축과 연결됨)가 회전하면 원심력이 깃에 작용하여 깃을 바깥쪽으로 밀어 프로펠러를 "딱딱하게" 하여 고정된 프로펠러와 동일한 효과를 갖게한다. 수요가 많지 않고 부품수가 많기 때문에 고정식 프롭에 비해 널리 사용되지는 않는다. 예상하겠지만, 접이식 프롭을 채택한 기체는 운송이 쉬워서, 접이식 프레임과 함께 사용할 경우 상당히 작은 크기로 만들 수 있다. 접이식 프롭은 아울러 추락이 발생했을 때 하나의 날만 교체하면 되는 장점도 있다.


    탑재(Mounting)

    항공기체는 크기가 매우 다양하므로, 프로펠러의 크기도 매우 다양하다. 따라서 산업에서 "표준"적으로 사용되는 모터 축 직경이 몇가지 있다. 프로펠러는 어댑터링(가운데 구멍의 직경이 여러가지인 와셔처럼 생긴)과 함께 공급된다. 어댑터링을 프로펠러 구멍에 눌러 끼우면 모터의 축에 중심을 맞출 수 있다. 프로펠러의 중심("bore")이 모터 축보다 너무 클 경우, 스페이서/어댑터 링이 필요하다. 프로펠러를 구매하면 어댑터가 꼭 있다고 가정하지 말고, bore와 모터 축 직경을 반드시 확인해야 한다.

    프롭을 모터에 설치하는 방법을 맞춤화한 제조사들도 있다. 모터 축을 D 형태로 가공하여 비행중 풀리지 않도록 한 것도 있다. "male/female" 모터로 프롭을 결합하도록 한 경우도 있다. ??? 최신 프로펠러중에는 구멍이 아닌 나사가 되어 있고, 회전과 반대방향으로 되어 있어, 프로펠러가 회전하면 자동으로 조여지도록 된 것도 있다.

    프롭보호기(Prop Saver)

    프롭보호기는 모터의 일반 어댑터를 대신해 작은 부품(예 : O 링)으로 프롭을 고정시킨 것이다. 추락하여 프롭이 물체에 닿아 회전을 멈추면, 모터는 계속 고속으로 회전중이므로 O 링이 떨어져나와 이상적으로는 모터와 프롭을 보호할 수 있다. 대신 다음과 같은 단점이 있다.

    • 프롭이 축상에 더 멀리 설치된다.
    • 프롭보호기 설계가 잘못되거나 중심을 맞추지 못하면 진동의 원인이 된다.
    • 오링이 딱딱해지거나 비행중 약해질 수 있으므로 주기적으로 오링을 점검해야 한다.

    프롭 가드(Prop Guard)

    프롭가드는 프레임에 부착하여 프로펠러 둘레에 링이나 쿠션형태로 설치한다. UAV가 물체에 접촉하면 이상적으로는 프롭가드가 먼저 물체에 닫아 충격을 견딤으로써, 프롭이 직접 접촉하지 않는다. 소형 토이급 멀티로터는 탈부착 가능한 플라스틱 프롭가드가 포함되어 있다. 프롭가드의 단점은 다음과 같다.

    • 주요 진동 원인이다.
    • 약한 충격에만 좋다.
    • 프로펠러 바로밑에 지지대가 너무 많으면 추력을 낮출 수 있다.


    밸런싱(Balancing)

    저렴한 프롭은 균형이 안맞는 경우가 많다. 중심에 연필을 꽂아 보면 쉽게 알 수 있다. (한쪽면이 다른쪽 보다 무거울 경우) 이와 같이 모터에 프롭을 고정하기 전에 프롭의 균형을 잡는 게 매우 좋다. 프롭이 밸런싱이 되지 않으면 진동이 발생하고, 이것이 비행콘트롤러에 전파되어 비행에 오류를 발생시킬 수 있으므로, 밸런싱은 매우 중요하다. 프롭 밸런싱은 여러가지 방법이 있지만, UAV를 직접 조립한다면 저렴한 프롭 밸런서(prop balancer)가 좋다. 프롭 밸런서는 프로펠러 어느 위치에서 무게가 맞지 않는지 보여주는 기기이다. 무게를 조정하려면 무거운 부분을 사포질로 밀어주거나(프롭의 중심 부분... 날이 시작되고 끝나는 모소리는 건드리면 안되며, 프롭의 일부를 잘라내면 안됨) 가벼운 쪽에 아주 얇은 투명 마스킹 테이프를 붙여준다.(균형이 맞을 때까지 고르게 붙임) 참고로 중심부에서 먼 부분을 조종할 수록 회전력의 원리에 따라 더 많은 효과를 일으킨다.


    전자변속기(ESC)

    전자변속기(ESC : Electronic Speed Controller)는 비행 콘트롤러가 모터의 속도와 방향을 제어하는데 사용된다. ESC는 모터가 소모하는 최대 전류까지 처리가능해야 하며, 적절한 전압으로 공급할 수 있어야 한다. 대부분의 취미용 ESC는 모터를 한쪽 방향으로만 회전시킬 수 있지만, 적절한 펌웨어가 있으면 양쪽 방향 모두 작동시킬 수 있다.


    커넥터(Connectors)

    ESC에는 양쪽으로 여러선이 나와 있어 처음에는 어리둥절할 수 있다.

    • 전력 입력선 : 두개의 두꺼운 선(일반적으로 검은색과 빨간색)은 전원배분판(power distribution board) 등의 장치로부터 전원을 받는다. 전원판은 주 배터리에 직접 결선된다.
    • 3개의 불릿 커넥터 : 이 핀들은 브러시리스 모터에 있는 3개의 핀에 연결한다. 이들은 표준적인 크기가 있지만, 두개가 맞지 않는다면 한쪽을 교체해야 한다.
    • 3핀 R/C 서보 커넥터 : RC 신호를 받아들이는 커넥터이지만, 빨간/검정 핀을 통해 5V를 공급받는 대신, 대부분의 경우 내부 BEC에서 5V를 제공한다.

    경우에 따라서는 제조사에서 어떤 커넥터를 사용할 지 가정하지 않고 그냥 모터 연결 및 전원 입력선을 그냥 놔둘 수도 있다. (블릿 커넥터를 따로 넣어줄 수도 있는데, 어쨌든 전원선에 납땜을 해야 한다.) 모터와 함께 받은 불릿 커넥터가 ESC와 맞지 않을 수 있는데, 그냥 서로 바꾸는 게 제일 좋다. 회전 방향을 바꾸려면 3개의 코낵터중 아무거나 두개를 바꾸면 된다.

    BEC(배터리 절감 회로)

    대부분의 ESC에는 배터리 절감회로 BEC(Battery Elimination Circuit)를 포함하고 있다. 이것은 역사적으로 RC 차량에는 단 하나의 브러시리스 모터가 필요한데, 배터리를 분산시키는 것보다, 전압조절기가 내정되어 있는 ESC에 연결하기만 하면 되었기 때문이다. 일반적으로 전류는 1A 이상이고, 전압은 5V 가 거의 대부분이나, ESC의 BEC가 제공하는 전류를 아는 것이 중요하다. 

    멀티로서에서는 모든 ESC를 비행콘트롤러에 연결하지만, BEC는 단 하나만 필요하고 여러군데에서 전원이 들어오면 문제가 발생할 수 있다. 일반적으로 ESC에 있는 BEC를 비활성화시킬 수 없으므로, 하나만 빼고 나머지 BEC 선의 빨간선을 제거하고 테이프로 감아두는 게 최선이다. 검정선(접지)는 "공통 접지"를 위해 그대로 두어야 한다.

    펌웨어(Firmware)

    ESC는 모두 멀티로터용으로 좋은 것은 아니다. 멀티콥터가 유행하기 전에 취미용 브러시리스 모터는 주로 RC 카, RC 비행기, 모형 헬기의 주 모터로 사용되었다는 것을 이해해야 한다. 대부분의 이러한 응용에서는 빠른 반응시간이나 빠른 갱신이 그다지 필요없다. SimonK 또는 Bheli 펌웨어를 탑재한 ESC는 입력의 변화에 빠르게 (훨씬 빠른 주파수로) 반응을 할 수 있어, ????

    전력배분(Power Distribution)

    각각의 ESC는 메인 배터리에서 전원을 공급받기 때문에 주 배터리에 달린 하나의 커넥터를 어떻게든 4개의 ESC로 분산시켜야 한다. 이를 위해 전원배분판(Power Distribution Board) 등의 장비가 필요하다. 이 보드(또는 케이블)은 주 배터리의 양극과 음극을 4개로 분리한다. 중요한 점은 배터리에 사용되는 커넥터와 ESC/전원배분판에 사용되는 커넥터가 동일하지 않기 때문에 가능하면 표준적인 커넥터(딘 커넥터 등)을 사용하는 것이 좋다. 저렴한 보드의 경우엔 납땜이 필요할 수 있다. 간단한 전원배분기로는 그냥 2개의 입력부에 양극 음극 각각 4개씩 한꺼번에 납땜하면 된다.

    배터리(Battery)

    화학

    UAV 에 사용되는 배터리는 극히 예외적으로 리튬망간 등 다른 리튬 계통 배터리도 일부 사용되지만, 이제 거의 리튬폴리머(LiPo, Lithium polymer)로 통일 되었다. Lead acid는 간단히 옵션 아니라, NiMh/NiCd 은 용량에 비해 무겁고, 방출비율(discharge rate)이 충분히 높지 않다. LiPo는 무게에 비해 용량이 크고, 방출률이 높다. 단점으로는 상대적으로 비싸고, 안전상의 문제가 있다는 것이다.


    전압

    현재 사용되는 대부분의 배터리는 리튬 기반으로 1S = 3.7V 로 3.7볼트 배수이다. 따라서 4S로 표시된 배터리는 4x3.7V 는 14.8V가 된다. 하지만 셀의 숫자를 알면 어떤 충전기를 사용해야 하는지 결정하는데 도움이 된다. 용량이 큰 1S 배터리와, 용량이 적은 다중 셀 배너리는 외관상으로는 비슷하다.

    용량

    배터리의 용량은 암페어-시간(Ah)로 측정된다. 작은 배터리는 0.1Ah(100mAh) 정도이며, 중간급 드론용 배터리는 2-3Ah(2000mAh - 3000 mAh) 정도이다. 용량이 클 수록 비행시간이 길어지지만 배터리 무게도 커진다. 일반적으로 UAV의 비행시간은 10-20분 정도로 예상할 수 있는데, 긴시간이 아닌 것 같지만, 멀티콥터는 비행기와 달리 항상 중력과 싸워야 하며, 상승을 도와주는 날개면이 없다는 것을 고려할 필요가 있다.

    방출률(Discharge Rate)

    리튬 배터리의 방출률은 C로 표시된다. 여기에서 1C는 배터리의 용량이다. (손바닥만한 드론이 아니라면 대부분 Ah 이다. 대부분의 LiPo 배터리의 방출률은 적어도 5C(용량의 5배) 이지만, 멀티콥터에 사용되는 대부분의 모터는 높은 전류를 소모하므로, 놀랄만큼 높은 전류를 방출할 수 있어야 하며, 30C 이상이 되기도 한다.

    안전(Safety)

    LiPo 배터리는 가압 수소 가스가 들어있고 뭔가 잘못되면 화재가 나거나 폭발하는 경향이 있어 완전히 안전한 것은 아니다. 따라서 가지고 있는 배터리가 뭔가 의심이 간다면 UAV나 충전기에 꽂지말고, 적절하게 처리후 버려야 한다. 뭔가 잘못됐다는 드러나는 표시로는 한군데가 들어갔다거나, 배터리가 처음 구입했을 때보다 커졌다던지 하는 경우이다. LiPo 배터리를 충전할 때는 안전백에 보관하는 것이 좋다. 배터리를 보관할 때도 LiPo 백에 넣어두는 게 좋다. 추락발생시 제일 먼저 해야 할 일은 배터리를 분리하고 배터리를 점검하는 것이다. 배터리를 완전히 둘러싸는 케이스에 넣으면 무게는 증가하지만, 충돌시 배터리를 안전하게 하는데는 도움이 된다. 일부 배터리 공급사는 하드케이스에 넣어서 배터리를 공급하기도 한다.

    충전

    대부분의 LiPo 배터리는 커넥터가 2개가 있다. 하나는 주 "방출" 선으로 높은 전류를 처리할 수 있으며, 다른쪽은 일반적으로 짧고 가는데 이것이 충전용 커넥터이다. 이 충전용 커넥터는 거의 대부분 하얀색 JST 커넥터를 사용하며, 한개의 선은 접지이고 나머지는 배터리의 셀의 수와 동일하다. 즉 배터리 셀의 수보다 하나가 더 많다. 이것을 LiPo 충전기에 연결해야 하며, 배터리는 각각의 셀을 충전과 함께 밸런싱을 하게 된다. 충전기는 완료되었을 때 표시가 있어야 하며, 충전이 완료되면 배터리와 충전기를 분리하는 게 최선이다.

    설치

    배터리는 UAV에서 가장 무거운 물건으로 모터에 동일한 하중을 줄 수 있도록 무게 중심에 설치해야 한다. 배터리에는 특별한 설치방법이 없으며 (특히 LiPo 배터리를 스크류로 구멍을 내면 화재가 발생함) 현재 널리 사용되는 설치 방법으로는 벨크로, 고무, 플라스틱 케이스 등이 사용된다. 배터리를 벨크로를 이용해 프레임 밑쪽에 매다는 방식이 접근성이 좋아 상당히 널리 사용된다.

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    원문 : http://www.robotshop.com/blog/en/make-uav-lesson-3-propulsion-14785

    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    드론/쿼드콥터2016. 10. 24. 10:29

    맞춤식 혹은 반맞춤식 멀티로터 UAV를 제작하기로 했다면, 먼저 해야할 일이 프레임을 선택하는 것이다. 직접 제작할 수도 있고, 기존 UAV 프레임키트를 기반으로 시작할 수도 있다. 멀티콥터 UAV를 제작하는데 사용되는 프레임과 구성은 아주 다양하다. 이 가이드는 일반적/기본적인 프레임 유형과, 프레임을 만드는데 사용되는 재료, 그리고 설계시 고려사항을 다룬다. 어떤 의견이라도 댓글로 남겨주시길 바란다.

    UAV 프레임 종류

    트라이콥터(Tricopter)

    • 설명 : 세개의 팔에 모터가 하나씩 붙어 있는 UAV. UAV의 전면은 두개의 팔 사이가 되는 경우가 많다. 팔과 팔 사이의 각도는 달라질 수 있지만, 120도가 일반적이다. 움직이려면 후방 모터가 (일반 RC 서보 모터를 사용하여) 회전할 수 있어야 한다. 로터의 숫자가 짝수가 아니기 때문에 발생하는 회전 효과를 상쇄하고, 요(yaw) 각을 변경시키기 위한 목적이다. Y4는 후방 팔에 두개의 모터를 다는 약간 다른 형태로, 회전효과를 처리해 줄 수 있어 서보가 필요하지 않다.
    • 장점 : UAV와 다른 모습. 전방으로 이동할 때 비행기처럼 비행한다. 모터와 ESC 숫자가 작기 때문에 여기에 설명한 모든 드론중 가격이 가장 저렴하다.
    • 단점 : 콥터가 비대칭적이어서, 일반 RC 서보를 사용하여 후방모터를 회전시키므로, 다른 멀티콥터에 비해 설계가 복잡하다. 후방팔은 더 복잡하다. 축에 서보를 설치해야 하기 때문이다. 대부분의 비행콘트롤러가 이 형태를 지원하지 않는다.

    쿼드콥터(Quadcopter)

    • 설명 : 4개의 팔에 모터가 하나씩 붙어 있다. UAV 전방은 두개의 팔 사이(X 형)이 많지만, 축을 향하는 경우(+ 형)도 있다.
    • 장점 : 가장 인기있는 형태로, 구성이 간단하고 아주 다양하다. 팔/모터가 두개의 축을 기준으로 모두 대칭적인 것이 표준적 구성이다. 모든 비행콘트롤러가 이 형태를 지원한다.
    • 단점 : 잉어성(redundancy)가 없어서 시스템내 어디라도(특히 모터나 프롭) 문제가 생기면 기체가 추락하게 된다.

    헥사콥터(Hexacopter)

    • 설명 : 팔이 여섯개 있고 각각 모터가 하나씩 부착된 형태. UAV의 전면은 두개의 팔의 사이가 일반적이지만 축을 향하는 경우도 있다. 
    • 장점 : 쿼드콥터 설계에 두개의 팔을 다는 것은 쉽다. 이렇게 하면 총 추력이 증가하여 더 많은 하중을 실을 수 있다. 또한 하나의 모터가 망가지더라도 추락하지 않을 수도 있다. 헥사콥터는 동일한 모터와 팔을 사용하여 시스템을 모듈화하는 경우가 많다. 대부분의 비행콘트롤러가 이 형태를 지원한다.
    • 단점 : 이 형태는 부품이 추가되므로, 최소한의 부품을 사용하는 쿼드콥터에 비해, 동일한 모터와 프롭을 사용하는 동급의 헥사콥터는 좀더 비싸고 크기도 커진다. 이들 추가 모터와 부품은 무제를 증가시켜 동일한 비행시간을 유지하려면 더 큰 배터리가 필요하다.

    Y6

    • 설명 : 헥사콥터의 한 종류로 팔의 숫자가 6개가 아니라 3개로서, 팔마다 두개의 모터가 부착된 형태이다. 참고로 아래쪽에 부착된 프롭도 아랫쪽 방향으로 추력을 실어야 한다.
    • 장점 : 지지대가 줄어든다. 일반 헥사콥터에 비해 적은 부품으로 쿼드콥터보다 더 많은 하중을 실을 수 있다. Y6는 반대로 회전하는 프롭이 쌍으로 있어 Y3와 같은 회전효과가 없다. 아울러 모터가 망가지더라도 콥터를 착륙시킬 기회가 생길 수 있다.
    • 단점 :  이 형태는 부품이 추가되므로, 최소한의 부품을 사용하는 쿼드콥터에 비해, 동일한 모터와 프롭을 사용하는 동급의 Y6는 좀더 비싸진다. 또한 이들 추가 모터와 부품은 무제를 증가시켜 동일한 비행시간을 유지하려면 더 큰 배터리가 필요하다. Y6의 추력은 동일한 구성의 헥사콥터에 비해 약간 낮은데, 상부 프로펠러의 추력이 아랫쪽 프롭에 영향을 주기 때문이다. 모든 비행콘트롤러가 이 구성을 지원하지는 않는다.

    옥타콥터(Octacopter)

    • 설명 : 지지대 8개에 모터가 각각 하나씩 부착. UAV의 전면은 두개의 팔 사이인 경우가 많다.
    • 장점 : 모터가 많아 추력이 크고, 안정성이 높다.
    • 단점 : 모터가 많아 가격이 비싸고 대형 배터리가 필요하다. 이정도 수준이라면 DSLR 카메라와 무거운 짐벌과 같은 매우 무거운 하중을 실을 수 있다. 이러한 시스템의 가격을 고려할 때, 잉여성(redundandy)은 매우 중요하다.

    X8

    • 설명 : 옥타콥터의 일종이나 팔이 4개로 각각 2개의 모터가 부착된 형태이다.
    • 장점 : 모터가 많아 추력이 크고 안정성이 높다. 
    • 단점 : 모터가 많아 가격이 비싸고 대형 배터리가 필요하다. 이정도 수준이라면 DSLR 카메라와 무거운 짐벌과 같은 매우 무거운 하중을 실을 수 있다. 

    UAV의 크기

    UAV 크기는 매우 다양하다. 손바닥보다 작은 "나노"급으로 부터 트럭에 옮겨야 하는 "메가"급까지 있다. 아주 크거나 매우 작은 UAV도 관심을 끌기는 하지만, 대부분의 hobbyist 들에게는 별로 실용적이지 않다. 초보자들에게 종류나 가격이 다양한, 적당한 크기는 350mm 부터 700mm 수준이다. 이 값은 모든 모터 중심을 지나는 가장 큰 원의 지름으로 측정된다. 이 정도 급의 UAV에 필요한 부품은 가격도 매우 다양할 뿐 아니라, 현재까지 제품의 종류도 가장 많다.

    UAV 크기가 작다고 해서 중간급보다 반드시 저렴한 것은 아니다. 주된 이유는 소형 브러시리스 모터 혹은 소형 콘트롤러를 생산하는데 필요한 시간과 기술이, 대형 드론용 부품과 동일하기 때문이다. 비행콘트롤러, 송수신기 카메라 등의 추가 장비 가격도 변하지 않는 경향이 있다. 프레임은 일반적으로 UAV 에서 가장 저렴한 부품이므로, 소형 UAV의 프레임가격이 대형에 비해 반값이라고 해도, 전반적인 가격은 그다지 달라지지 않는다.

    UAV 재료

    아래는 멀티로터 드론에서 사용대는 일반적인 재료이다. 이 목록이 모든 가능한 재료를 다 담고 있는 것은 아니므로, 어떤 재료의 프레임을 사용할까 고민할 때 지침/의견 정도로 사용하기 바란다. 이상적인 프레임은 가능한한 견고하면서도 진동 전달이 최소화될 수록 좋다.

    목재

    가장 저렴한 프레임을 원한다면 목재가 훌륭한 대안으로, 제작시간과 추가 부품을 많이 줄일 수 있다. 목재는 상당히 견고하며, 오랜시간 검증되었다. 시각적으로는 좀 떨어지지만 추락했을 때 지지대 교환이 아주 쉽다. 팔에 색을 입히면 목재라는 걸 숨길 수 있다. 목재를 사용할 경우, 똑바른 것을 사용해야 한다.


    폼(Foam)

    폼 단독으로는 프레임에 사용되는 경우가 드물며, 내부 골격이나 강화구조로 사용되는 경향이 있다. 전략적으로 프롭 가드나 착륙장치 혹은 진동흠수재로 사용될 수도 있다. 폼은 매우 다양하여 강도가 모드 다르다. 따라서 실험이 필요하다.



    플라스틱

    대부분의 사용자는 플라스틱 시트만 접근가능하며 사용한다. (3D 플라스틱 형태나 물체는 제외) 플라스틱은 탄성이 있어 이상적인 재료는 아니다. 전략적으로 (커버나 착륙장치) 사용하면 훌륭한 대안이 될 수 있다. 3D 프린팅 프레임을 고려할 경우, (플라스틱 프레임 키트 구입비용 대비) 부품 인쇄에 들어가는 시간을 고려하고, 공중에서 부품이 얼마나 딱딱해야 하는지 고려하라. 3D 프린팅 부품(혹은 전체 부품)은 현재까지 소형 쿼드콥터에 성공적이었다. 플라스틱 사출 방식도 소형 혹은 중급 드론에 사용할 수 있는 옵션이다.

    알루미늄

    알루미늄은 크기와 형태가 다양하다. 알루미늄 시트를 몸체 판으로 사용하거나, 사출 알루미늄으로 지지대로 쓸 수 있다. 알루미늄은 탄소섬유나 G10보다 가볍지 않지만, 가격이나 내구성면에서 매력적이다. 금이 가지 않는 대신 휘어지는 특성이 있다. 알루미늄만으로 작업하려면 톱과 드릴만 필요하며, (가벼우면서도 튼튼한) 적절한 단면을 찾아내고, 불필요한 재료는 잘라내는데 공을 들여야 한다.


    G10

    G10(유리섬유의 일종)은 탄소섬유의 저렴한 대안으로 사용된다. 외양과 기본 특성은 거의 동일하다. G10은 시트 형태로 대부분 제공되며, 상판 및 하판에 널리 사용된다. 반면 탄소섬유를 튜브형태로 가공하는 것은 (G10에 비하여) 많이 비싼편이 아니어서 지지대에 잘 사용된다. G10은 탄소섬유와는 달리 RF 신호를 차단하지 못한다.


    PCB

    PCB(Printed Circuit Boards)는 기본적으로 유리섬유와 동일하지만, 유리섬유와는 달리 항상 평면이다. 600mm 보다 작은 프레임의 경우 상판 및 하판에 PCB 재료를 사용하기도 한다. PCB에 전기적 연결이 포함되어 있어 부품을 줄일 수 있기 때문이다. (예를 들어, 전력배분판(power distribution board)를 하판에 통합하는 경우) 소형 쿼드콥터 프레임은 하나의 PCB에 모든 전자부품을 통합할 수도 있다.


    탄소섬유(Carbon Fiber)

    탄소섬유는 가볍고 매우 튼튼하여 최고의 재료이다. 탄소섬유를 제작하는 공정은 여전히 수작업이 많아, 평면 시트나 튜브와 같은 간단한 형상만 대량 생산되고, 복잡한 3D 형태는 한개씩만 만든다. 탄소섬유는 RF신호를 차단하므로, 전자기기(특히 안테나)를 설치할 때 이를 고려해야 한다. 

    추가적으로 고려할 사항

    짐벌(Gimbal)

    짐벌은 카메라(FPV 또는 비디오)를 안정시키기 위해 사용한다. 카메라를 UAV 프레임에 직접 연결하면 프레임과 동일한 방향만 가르키기 때문에 최적의 비디오 경험을 생산할 수 없다. 대부분의 김벌은 프레임 아래에 장착하되, UAV의 무게중심에 나란히 설치한다. 짐벌은 UAV 아래에 직접 연결할 수도 있지만, 레일에 연결하기도 한다. 따라서 짐벌 시스템을 설치하면 착륙장치가 더 길어져야 한다. 짐벌이나 카메라를 UAV 앞쪽에 설치하는 것도 가능한데, 이 경우 배터리를 후방으로 설치하여 무게 균형을 맞춘다.


    적재(Payload)

    드론에 "운송" 적재를 싣는 것은 사치에 가깝다. 무게를 늘리면 비행시간이 줄어 필수적인 기능으로 추가하고 싶은 다른 기기를 줄여야 하기 때문이다. 정말로 뭔가를 실어야 한다면 설치기기를 가능한한 가볍게 하고, 비행중 이동하지 않도록 해야 한다.




    착륙장치(Landing Gear)

    착륙장치는 여러면에서 UAV에 도움이 되지만, 일부 드론은 하판으로 직접 착륙하기도 한다.(무게를 줄이기 위해) 착륙장치의 장점은 다음과 같다.

    • UAV 바닥면과 평탄하지 않은 표면(풀이나 자갈 등)사이에 공간을 제공
    • 배터리/짐벌 과 땅 사이의 공간을 제공
    • 강하게 착륙할때 착륙장치가 있으면 프레임대신 착륙장치가 부서짐
    • 적절한 착륙장치가 있으면 floatation도 제공??? (lightweight pool noodles 등??)


    탑재(Mounting)

    UAV는 일반 헬리콥터보다 설계/제작이 훨씬 쉽지만, 생각할 거리는 아직 많고 설계 과정 초기에 어떻게 탑재할 것인지를 고려해야 한다. 경험에 기초하여, 탑재에 관해서 고려할 일반적인 사항은 아래와 같다.

    • 맞춤형 프레임을 제작할 계획이라면, 탑재가 어려운 지역은 모터와 프레임 사이로서, 4개의 탑재용 구멍을 설치 혹은 정확하게 드릴로 뚫어야 한다. 대부분의 400-600 mm 프레임은 탑재구멍 형태가 동일하므로, 어떤 프레임을 사용하든 다른 회사의 모터를 사용하는 것이 가능하다.
    • 모든 추가 부품의 설치는 한 축에 대해 대칭적으로 설치하는 것이 이상적으로, 기체의 무게 중심을 변경하는데 편하다.
    • 비행콘트롤러는 모든 모터를 연결하는 원의 중심(따라서 무게 중심)에 설치하는 것이 이상적이다.
    • 비행 콘트롤러는 일반적으로 스페이서(standoff), 고무 진동흡수체(rubber dampener) 혹은 양면테이프를 사용하여 프레임에 고정한다. 대부분의 회사에서 비행콘트롤러 설치용 구멍의 위치를 동일하게 하고 있는 것으로 보이지만 (예를 들어 35mm 또는 45mm 간격) 표준은 없다.
    • 배터리는 상당히 무거우므로, 무게중심이 조금 어긋나면 배터리를 조금 이동시키면 바로 잡을 수 있다. 배터리가 약간 왔다갔다 할 수 있지만, 완전하게 고정할 수 있도록 탑재하도록 한다. 벨크로 띠를 사용하여 배터리를 고정하는 게 좋다. 배터리 바닥과 프레임에 별도의 벨크로를 부착하는 것도 좋다.

    가이드라인(Guidelines)

    1 단계 : 어떠한 재료나 가공기기를 사용가능한지 살펴본다.

    • 가공기기가 없거나 좀더 전문적인 프레임을 원한다면 프레임키트를 구매할 것
    • 기본적인 도구와 재료로 멋진 프레임을 만들 수는 있지만, 구조적으로 약하거나, 공명을 일으키거나 정렬이 되지 못하는 등, 예리한 눈과 경험이 필요한 곳이 반드시 존재한다.
    • 맞춤형 프레임을 제작할 계획이라면 모터, 전자부붐등 필요한 모든 탑재요소를 고려하여 설게해야 한다.

    2 단계 : 추가하고자 하는 모든 추가 부품을 나열한다.

    • 추가 장비로는 1축/2축/3축 짐벌, 낙하산, 온보드 미니컴퓨터, 탑재물, 장거리 전자기기, floatation 등이 있을 수 있다.
    • 이러한 추가/중요하지 않은 장비를 나열하면 드론의 크기와 총 무게 등에 대해 감을 잡을 수 있다. (추후 계산)

    3 단계 : 원하는 프레임 프기를 대략 잡는다.

    • 프레임이 크다고 능력이 많아지는 것은 아니며, 프레임이 작다고 저렴해지는 것은 아니다.
    • 400-600 정도가 초보자에게 적당하다.

    4 단계 : 프레임을 설계/제작/테스트 한다.

    • 프레임 키트를 구입하기로 했다면, 내구성/강도/조립 등에 대해 걱정할 것이 좀 덜하다.
    • 프레임을 직접 설계/조립하기로 했다면 내구성 테스트가 중요하다. 무게를 확인하고, 진동을 견지는지 확인한다.
    • CAD 소프트웨어(구글 스케치업등 무료도 많음)을 사용하여 프레임을 설계하고, 치수가 맞는지 확인한다.

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    원문 : http://www.robotshop.com/blog/en/make-uav-lesson-2-platform-14448

    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    1. 궁금

      안녕하세요 드론에 대한 질문이 있는데요 입문용 드론 SYMA 드론 X5HW 혹은 렉사 w101 드론 같은 4~5만원짜리 드론에 100그람 정도의 물체를 부착 할 수 있을까요?ㅠㅠ

      2016.11.01 22:02 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
      • 대충 말씀을 드리면 드론의 무게가 최대추력의 1/2 정도가 되도록 합니다. 그러니까 현재 SYMA 드론이 120그램 정도 될 건데, 거기다가 100그램짜리 물건을 단다면... 무게가 최대 추력과 거의 비슷해진다는 뜻이됩니다.

        그 결과 겨우 뜰 수 있는 정도나 되겠네요. 자유롭게 움직이는 건 힘들 겁니다.

        2016.11.01 22:39 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
    2. 궁금

      답변 감사합니다 !!

      2016.11.03 02:04 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]

    드론/쿼드콥터2015. 12. 11. 11:14

    며칠 전에 3DR Solo 기본 작동방법시험비행에 관한 글을 올렸습니다. 이것만 응용해도 드론을 활용한 사진/비디오 촬영은 왠만큼 전문가 수준으로 촬영할 수 있습니다.


    이번엔 안드로이드용 APM:Copter 지상국(Ground Control System)인 Tower를 이용하여 3DR Solo를 제어하는 방법을 정리해보겠습니다. 


    3DR 쏠로의 비행콘트롤러는 Pixhawk2 입니다. Pixhawk보다 여러가지 기능이 확장되었다는데, 아직 정확한 사양은 나와 있지 않습니다. pixhawk 와는 달리 오픈하드웨어도 아니고요. 그렇다고 하다라도 Pixhawk2는 Pixhawk와 유사하므로, Pixhawk용 지상국으로도 Tower를 제어할 수 있습니다.


    Tower를 이용하면 완전 자동 운항이 가능합니다. (원래 APM 계통에 포함된 모든 지상국 소프트웨어가 자동운항 기능이 있습니다.) 사실 Tower는 여러가지 지상국(GCS:Ground Control System)의 일종이기 때문에 시동걸기 이륙 포함 모든 걸 조종할 수 있습니다. Solo 앱이 없어도 조종가능합니다.


    Solo 앱에서 제공하는 셀카(Selfi)기능, 케이블캠(Cable Cam)기능, 회전(Orbit)기능 등도 자동운항이긴하지만, 극히 한정적인 기능만 제공합니다. 그에 비해 Tower는 자동이착륙, 이동지점(Waypoint) 지정, 카메라 촬영 등 거의 모든 부분을 제어할 수 있습니다. 원한다면 클릭 한번으로 자동으로 이륙하여 원하는 곳으로 이동하여 사진을 촬영한 뒤, 제자리로 돌아와 착륙하는 것까지 가능합니다.


    Tower를 이용한 자동운항은 대략 다음과 같은 과정을 통해 이루어집니다. 이글은 먼저 2/3/4에 대해서 설명을 하고, 1에 대해서는 뒷부분에 자세히 설명하겠습니다.

    1. Tower에서 비행계획을 세운다.
    2. Tower를 Solo에 연결한다.
    3. Tower에 비행계획(Mission)을 업로드한다.
    4. Tower에서 자동운항을 시행한다.

    경고 : Tower를 사용하여 3DR Solo를 제어할 때, 오류가 발생한다는 분들이 있습니다. 특히 솔로앱과 Tower 앱을 동시에 사용할 경우 그런 현상이 발생한다고 하니, (아무렇지도 않다는 분들도 있습니다만) 항상 조심하시기 바랍니다. 


    참고로 이 글은 이 비디오와 여러가지 글을 참고하여 작성했습니다.


    Tower를 3DR Solo 에 연결하기


    우선 Tower는 여기 들어가면 다운로드 받을 수 있습니다. 


    Tower를 사용하여 쏠로를 제어하려면 먼저 Tower를 Solo와 연결해야 합니다. Solo App을 연결하는 것과 마찬가지로요. 연결하는 방법은 간단합니다. 


    1. Solo 본체 및 콘트롤러를 켠 상태에서 스마트폰을 먼저 Solo의 WiFi, 즉, Sololink 에 연결시킵니다.
    2. Tower를 실행시킨 후, Setting에 들어가 Connection Type을 *UDP* 로 지정합니다.
    3. Tower 화면 오른쪽 위에서 Connect를 누릅니다.



    Tower에서 Solo로 비행계획(Waypoint Mission)을 올리기


    Flight Data 화면에서 맨 오른쪽에 있는 점3개를 누르고 MIssion Upload를 누르면 현재 화면에 있는 비행계획이 Solo로 업로드 됩니다. 이때 기존에 저장되어 있던 비행계획은 사라집니다. (Solo에는 단 하나의 Mission만 올릴 수 있습니다.)


    비행계획을 세울 때 Takeoff 및 RTL을 지정하지 않았을 경우에는 아래와 같이 이들을 추가할 지를 묻는 화면이 나옵니다. 자신의 판단하에 수락 여부를 결정하시면 됩니다.




    자동비행 시행하기


    Mission을 업로드 시켰다고 해서 바로 솔로가 자동으로 시작되지는 않습니다. Flight Data 화면에서 위쪽을 보면 Loiter(GPS를 이용하여 Hovering 하는 모드. Solo에서 Fly 모드와 동일) 라고 되어 있는 부분이 있는데, 이를 클릭하면 아래와 같은 화면이 나옵니다. 여기에서 Auto를 선택하면 그 즉시 첫번째 Waypoint를 향해 날라가게 됩니다. 만약 첫번째 명령이 Takeoff 였다면 모터에 시동이 걸리고 이륙을 하게 되겠고요.



    자동미션시 주의사항


    이륙을 포함해서 완전 자동비행을 시행할 때에는 정말 조심할 게 있습니다. 이륙 지점과 첫번째 Waypoint 사이에 아무런 장애물이 없어야 한다는 것입니다. 이륙하면서 바로 첫번째 Waypoint로 날라가게 되니까요. 만약 장애물이 있을 것 같으면, Takeoff 점의 높이를 조절해주면 됩니다.


    아울러, 미션을 업로드하면 이 미션은 계속 남아 있기 때문에 어떤 미션이 올려져 있는지 확실히 알고 있는 경우가 아니면 Auto를 누르지 않는 게 좋습니다. 아얘 아주 멀리있는 곳까지 날아가버리는 경우가 발생할 수도 있으니까요. 특히, 화면에서 비행계획을 세운뒤 바로 Auto를 누르게 되면 현재 화면에 있는 Mission 이 아닌 예전에 올려둔 미션이 시행될테니 반드시 체크 또 체크해야 합니다.


    콘트롤 가능 거리 너머서 혹은 건물과 같은 장애물 뒷편까지 자동미션을 수행해야 할 때가 있습니다. 만약 아무런 설정도 하지 않을 경우, 콘트롤이 끊기게 되면 FailSafe에 의해 자동으로 Return to Launch 가 실행되어 이륙지점으로 돌아오게 됩니다. 


    이때는 Flight Data 화면에서 Parameters로 들어간 후, 구름모양 아이콘을 눌러서 설정변수를 다운로드 한 후, FS_THR_ENABLE 파라미터를 2로 설정하고, 다시 구름모양 아이콘을 눌러 업로드 시키면 됩니다.<- 권하지 않습니다.



    ===================

    Tower에서 Waypoint 입력하기


    먼저 Tower의 메뉴(왼쪽위 줄3개)를 눌러, Editor 를 선택합니다. 



    왼쪽 위에서 두번째 아이콘(파란색)을 클릭하면 오른쪽이 "WAYPOINT"로 표시됩니다. 이 상태에서 화면을 클릭하면 순서대로 Waypoint가 추가됩니다. 


    참고로 세번째 아이콘을 누르고 손가락으로 화면을 따라 움직이면 움직인 궤적에 따라 Waypoint가 자동 생성됩니다.



    현재 1번부터 4번 지점까지 모두 높이가 20미터로 되어 있습니다. 이중 3번만 40미터로 바꾼다고 한다면, 아래쪽에서 3번점을 클릭한 후(파랗게 변합니다.), 오른쪽에서 휠을 돌려 40으로 맞춰주면 됩니다.



    속성을 모두 한꺼번에 변경시키려면 먼저 모두 선택해야 합니다. 4번째 아이콘을 선택하면 오른쪽이 "SELECT ALL"로 바뀌는데, 여길 클릭하면 모두가 한꺼번에 선택됩니다. (모두 녹색에서 파란색으로)



    그 다음 왼쪽 아래에 있는 동그란 아이콘을 누르면 속성창이 나타나고, 여기에서 높이를 바꿔주면 됩니다. 참고로 어떤 점의 높이를 설정하면 그 다음부터 입력되는 Waypoint는 모두 그 높이로 자동 설정됩니다. 따라서 맨 처음 점을 입력하면 바로 원하는 높이부터 설정해두는 게 좋겠죠.




    Tower에서 Waypoint 삭제하기


    WayPoint를 삭제하려면 왼쪽에서 5번째 아이콘(쓰레기통)을 먼저 눌러줍니다. 이 상태에서 아래에 있는 Waypoint 중 원하는 것을 클릭하면 삭제됩니다. 번호는 자동으로 변경됩니다. 아래는 위의 4개의 점 중에서 3번째 점을 지운 것입니다. 



    먼저 선택을 한 상태에서 쓰레기통 아이콘을 누르면 선택된 것만 지울 수도 있습니다. 아래는 먼저 취소아이콘(6번째)를 눌러서 복구 시킨 후, 전체를 선택하고, 다시 2번을 클릭하여 1,2,4번을 선택한 상태로 만든 것입니다. 그 다음 휴지통 아이콘을 누르고 오른쪽에 "선택된 것 삭제(CLEAR SELECTED)"를 누르면 현재 선택된 3개의 Waypoint만 삭제할 수 있습니다. 그 오른쪽에 있는 CLEAR MISSION을 누르면 모든 웨이포인트가 사라집니다.




    이 착륙 지정


    현재 상태는 4개의 WayPoint 만 지정되어 있는 상태입니다. 이 상태대로 이 비행계획을 Solo에 업로드 시켰다면, 이륙과 착륙은 사용자가 직접 수행해야 합니다. (업로드 시킬 때 이착륙을 추가할 수도 있습니다)


    아래 그림에서 빨간 별표에서 Solo의 전원을 켰다고 가정하겠습니다.(이곳에서 전원을 넣었을 뿐 아니라, GPS가 고정되었다는 뜻입니다.) 


    자동 미션을 수행하려면 먼저 Solo 콘트롤러의 FLY 버튼을 이용하여 먼저 안전한 높이까지 이륙을 시켜야 합니다. 그 다음 Tower에서 자동 미션을 지시 하면 1번->2번->3번 을 지나서 4번까지 돌아와 현재 설정된 높이에서 그냥 기다리게 됩니다.


    그 다음에 Return Home을 누르든 다른 방법이든 착륙을 시키는 것은 사용자가 직접 조작해야 합니다.



    자동으로 이착륙 시킬 수도 있습니다. 그러려면 맨 첫점을 선택한 후, WayPoint를 클릭하여 Take off로 바꿔주면 됩니다.



    이렇게 시작점을 Takeoff(이륙)으로 바꾸면, 아래 그림과 같이 그 지점이 지도에서 사라집니다. 이륙지점은 Solo에 전원을 넣고 GPS를 고정한 지점입니다. 즉, 어디에서 전원을 넣던 그 지점에서 이륙하게 됩니다. 아래처럼, 이륙 지점에도 높이를 지정할 수 있습니다. 



    이번엔 마지막 지점(4번점)을 착륙지점으로 바꿔보겠습니다. 마찬가지로 4번점을 선택한 후, "LAND"로 바꾸면 됩니다. 이때는 아래 그림과 같이 4번지점이 사라지지 않고 삼각형 형태로 표시가 됩니다. 이는 Solo에 전원을 어디에서 넣었든 이 지점으로 착륙시킨다는 뜻입니다.



    원래 출발지점으로 돌아와서 착륙시킬 수도 있습니다. 이때는 WayPoint를 "Return to Launch"로 바꿔주면 됩니다. 이렇게 바꾸면 Takeoff 때와 마찬가지로 지도에서는 사라집니다. 당일 출발 지점이 착륙지점이 되는 것입니다.




    관심지점(Region of Interest)


    관심지점은 카메라가 향하는 방향을 말합니다. Solo가 어느쪽으로 움직이더라도 카메라는 이 지점을 향하게 됩니다.


    관심지점은 가능한 한 일찍 잡아주는 게 좋을 겁니다. 그래서 먼저 1번점으로 ROI를 지정합니다. 두번째 아이콘을 누르고, 오른쪽에서 Waypoint 대신 Region of Interest를 선택하고 원하는 곳을 클릭해주면 됩니다. 


    Region of Interest에 대해서도 높이를 지정할 수 있습니다. 카메라가 어느 높이를 목표로 촬영할까를 지정하는 것입니다. 예를 들어 100미터짜리 건물일때 50미터 정도로 지정하면 건물 중앙부가 항상 화면 중앙에 위치하게 될 겁니다.



    아래는 세번째 아이콘을 이용하여 그 주변을 한바퀴 돌도록 Waypoint를 지정했습니다. 중간에 Region of Intererst를 변경시키지 않으면, 이륙하여 2번지점에서 10번지점에 올때까지 카메라는 계속 ROI를 가르키게 됩니다.




    기타 여러가지 Waypoint


    회전(CIRCLE)은 지정한 점을 주위로 정해진 횟수만큼 회전하라는 명령입니다. 지정할 수 있는 속성은 높이와 회전반경 그리고 회전 횟수입니다.



    속도변경(CHANGE SPEED) 는 말그대로 속도를 변경시켜주는 명령입니다. 이 시점 이후부터는 지정한 속도로 이동하게 됩니다. 



    ====

    이상입니다. 정리하고 보니... 역시 일반적인 목적이라면 Solo 앱을 사용하는 게 나을 것 같고, 자동임무가 필요할 경우에만 Tower를 사용하는 게 좋을 것 같네요.

    민, 푸른하늘


    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    1. 스누피

      Tower 어플 사용중 solo어플을 사용하게 되면 GPS 수신이 오락가락하며 잘못된 좌표수신으로 아주 멀리멀리 도망가더군요... 문제는 컨트롤러와의 연결도 불안정하게 되어... 시동 OFF 및 긴급정지등 어떠한 제어도.. 할수 없게 되네요... 저는 저의 solo를 멀리멀리 보내야만 했습니다...

      2017.09.17 16:30 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    2. 조혁래

      컴터를 이용해서 조작이 가능한가여?
      컴터를 이용하면 솔로 수신거리가
      길어지나여?
      그러니까 컨넥터 를 tcp 로 연결해서
      솔로에 와이파이 에그 연결하면
      수신거리 높아질수잇나여?
      수신거리를 조금이라도 멀게 하고 싶습니다
      한마디로 요즘보면 iot 캠 방식으로
      앱에서 거리무제한으로 할수잇는지
      묻고싶습니다

      2018.03.05 08:50 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
      • 컴퓨터를 이용해 조작하는 건 가능합니다. 컴퓨터와 드론에 송수신기를 붙이고, 적절한 통신 프로그램만 사용한다면요.

        수신거리 문제라면, 통신망을 바꿔야죠. wifi면 도달거리 최대 500미터 보면 될테고... 더 멀리보내겠다면 3G나 LTE 통신을 사용해야 할겁니다.

        2018.03.06 15:44 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]

    드론/쿼드콥터2015. 11. 25. 17:43

    Copter Wiki 페이지에는 멀티콥터 제작 혹은 조립에 관한 유용한 정보들이 많습니다.


    그중에서 제가 제일 도움을 많이 받았던 문서는 멀티콥터 제작방법(Build your own Multicopter) 입니다. 멀티콥터를 어떻게 조립할 수 있는지에 대한 얼개를 알려준 글입니다.


    이번 글은 고급 멀티콥터 설계(Advanced Multicopter Design)입니다. 멀티콥터를 제작 혹은 조립하고자할 때 가장 중요한 프레임 선정, 동력계 선정 등을 다루는 글입니다. 글이 상당히 길어서 네 부분으로 나누어 번역합니다. 이 글은 그중 마지막 글입니다.


    고급 멀티콥터 설계(1) - 인기있는 멀티콥터 프레임 유형

    고급 멀티콥터 설계(2) - 모터, 프로펠러, ESC

    고급 멀티콥터 설계(3) - 멀티콥터 프레임

    고급 멀티콥터 설계(4) - 제작 사례 및 기법


    조립 사례 및 기법


    • 중대형 고효율, 고적재 쿼드콥터 조립을 위한 몇가지 설계상의 고려사항
      • 간단하고 튼튼하고 다재다능하며, 직경 18" 프롭까지 탑재할 수 있는 프레임을 가진 X 쿼드콥터에는 다음과 같은 것들이 포함된다.
      • EBay 혹은 중국으로 부터 고품질 20mm 탄소섬유 튜브 프레임 암과 SteadiDrone 모터 마운트 및 중심 프레임 튜브 클램프
      • 탄소섬유 혹은 유리섬유 바닥/상판 중심부 프레임 플레이트를 자르고 드릴 뚫고, 플레이트에 클램프와 스페이서 설치
      • 자작 혹은 상업용 랜딩기어 시스템
      • 최적의 프로급 설정에는 최고급 $120 짜리 KDE 4014XF-380KF 모터와 30A 3S-6S 4 in 1 ESC정도로 구성할 수도 있다.
      • 모터와 ESC는 약 $540 fhtj, 총 중량 10kg 이상까지 들어올릴 수 있는 콥터를 만들 수 있다.
      • 이 구성으로 사진 비디오 장비를 실은 채로 60분간의 비행시간을 달성할 수 있다.
      • 약간 보수적인 취미급 구성으로는 $40짜리 SunnySky X4108S 380KV 모터와 25A 4 in 1 ESC 정도로 구성할 수 있다.
      • 모터와 ESC는 약 $200 이며, 총 중량 5kg 까지 들어올릴 수 있는 콥터를 제작할 수 있다.
      • 이 정도 구성으로도 중소형 카메라를 탑재하고 30분의 비행시간을 달성할 수 있다.
    • 기타 추가로 고려해야 할 사항 :
      • 두개의 프레임 플레이트 밑에 프레임 플레이트를 추가하여 배터리/ESC/수신기 등을 넣을 수 있다.
      • 진공성형, 가공, 혹은 제작된 상하부 껍데기를 씌우면 방수방진에 강한 콥터를 만들 수 있고, 사고 위험을 줄일 수 있다.
      • 이 프레임은 끝에서 끝으로 27" 이하지만, 운송시 프롭을 제거할 수 있거나 암을 접는 것도 가능하다.
      • 이 프레임은 아주 가볍고 튼튼하며, 설정 방법의 자유도가 많고 쉽게 업그레이드 할 수 있다.
      • 저렴한 동력계통으로도 큰 프롭을 사용할 수 있어서, 평균 비행시간보다 더 낫게 된다.
      • 콥터의 성능은 선택된 동력계, 배터리 그리고 총 중량에 따라 결정된다.
      • 중심부 플레이트 하부에 카메라 짐벌을 달 수 있는데, 랜딩기어가 카메라 뷰를 방해하지 않도록 조심한다.
      • 랜딩기어는 프롭워시에 의한 간섭을 최소화 해햐 하며, 튼튼하고 탄력이 있으며 안정적이어야 한다.
      • 정말 직접 프레임을 만들겠다면, 바로 여기서 부터 출발하면 좋다.

    • 위에 있는 설계는 아주 기능이 좋은 프로급 쿼드콥터로, 성능과 비행시간 범위가 아주 넓다.

    고효율 리튬배터리에 최적화된 소형 쿼드콥터


    • 최신 초고효율 리튬 배터리는 일반적으로 사용하는 LiPo 배터리에 비해 무게당 에너지 밀도가 거의 2배에 달한다.
    • 3300 mAh 3.7volt Panasonic NCR18650B 배터리의 무게는 47 그램임에 비해, 동등한 일반 LiPo 의 무게는 100 그램에 달한다.
    • 다만 최대 방출비율(maximum discharge rater)가 2C 즉 6.6 A 뿐이 안된다는 단점이 있다.
    • 아울러 고효율 리튬배터리는 일반 LiPo에 비해 충방전 회수가 몇배 정도 길다.
    • 적절히만 사용한다면 이 배터리를 사용하는 콥터는 비행시간이 거의 2배정도 길어질 수 있다.
    • 이러한 배터리를 사용하는 콥터를 설계할 때 가장 중요한 점은 전류가 충분할 수 있도록 무게를 낮추는 일이다.
    • 이 쿼드콥터 설계에서는 가벼운 탄소섬유 프레임과 함께 잘 선택된 T-Motor MT2206 1200 KV 30 그램 모터와 10" 프롭을 사용한다.
    • 여기에 2S 2P 6600 mAh 리튬배터리와 비행콘트롤러, 리시버, FPV 카메라와 송신기가 포함되어 있다.
    • 무게는 500 그럼 정도. 배터리가 2개를 병렬로 하여 13.2 A를 제공한다 (최대 전류는 10A 이하)
    • Xcalc 사이트에 따르면 호버링 60분, 비행시간 30분 정도가 가능하다고 한다.

    이것은 기능이 뛰어나고 비행시간이 2배가 되는 실용적이고 튼튼한 설계이다.


    특정 멀티콥터 조립법에 대한 링크




    • 또 여기는 Luke Cook 씨가 제작한 아주 심각하고, 매우 잘 고려하였으며 꼼꼼하게 실행한 옥타콥터 제작법이다.


    • Stuart Dodin씨의 정말 멋진 X8 고하중 옥타콥터에 대한 링크(원본 글에도 링크는 없음)



    첨단 설계 개념을 채택한 상용 멀티콥터 


    여기는 훌륭한 쿼드콥터 설계의 예이다. : 고급 UAV 임무를 위한 Aeryon SkyRanger



    이 콥터는 많은 것이 잘 되어 있고, 설계 및 품질 등의 면에서 매우 강고하다.

    1. 카메라 짐벌을 완전히 감싸는 회전식 공 형태로 날씨 문제를 해결하고 좋은 성능을 발휘한다.
    2. 모터는 암 아래쪽에 달려 있다.
      1. 프롭워쉬 간섭이 없고, 흡입 간섭도 거의 없어 공기역학적으로 효율적이다.
      2. 비행시간이 확실히 증가하고, 적재하중이 커지며 소음도 준다.
    3. 회전력이 크그 KV 가 낮은 팬케이스 형 모터와 낮은 회전 속도, 크기가 크고 고효율의 프롭 사용
      1. 전통적인 설계의 작은 직경의 빠른 모터보다 훨씬 더 효율적이다.
      2. 이로 인해 비행시간과 적재하중을 증가시키고, 소음을 줄인다.
    4. 끝이 가늘어지는 형태의 탄소섬수 암은 공기역학적으로 효율이 높고 가벼우며 튼튼하다.
    5. 완전히 감싼 형태의 방수 프레임에 걸쇠방식으로 조작함으로써 콥터의 유지관리가 쉽다.
    6. 간단한 스프링 방식의 착륙장치를 사용하여 평평하지 않은 곳에도 쉽게 착륙하고, 프롭워시 간섭도 최소화된다.



    이 쿼드콥터는 몇가지 뛰어난 설계 개념을 갖고 있어, 예산 제한이 없다면 어디까지 가능한지를 보여준다.


    Skyranger 기능은 우리가 설계할 때도 사용할 수 있지만, 모든 설계는 서로 절충적이라는 것을 이해하라.


    3DRobotics Iris는 가장 잘 설계된 쿼드콥터중 하나로, 정말 저렴하게 구입할 수 있다.



    결론 및 추가 고려사항


    • 나는 3D 프린팅이나 CNC 는 언급하지 않았다.
      • 이 두가지 기술은 모두 프레임 전체 혹은 부품을 만드는데 아주 좋은 기술이다.
      • 하지만, 대부분의 사람들은 장비가 없어가 기술이 부족하여 여기에서 다루지 않았다.
      • 몇백히 이런 기술이 있다면 멀티콥터 프로젝트를 훨씬 더 성공적으로 이끌 수 있다.
    • 또한 레이드 유리섬유 혹은 탄소섬유 혹은 진공성형에 대해 많이 다루지 않았다.
      • 아주 튼튼한 프레임 또는 외형을 만들 수 있지만, 이또한 아주 심각한 기술이 필요하다(특히 탄소섬유)
    • 또한 멀티콥터의 공학적 기준에 대해서도 상세하게 다루지 않았다.
      1. 잘 모른다.
      2. 내 관점에서 볼 때 극히 일부 사람들만 가능하다.
      3. Paul Pounds 박사정도는 가능하며, 이 주제에 대한 논문을 참고하라 : Quadrotors
    • 간단한 설계를 원하고, 프레임암을 간단한 단일 튜브를 프롭 밑에 설치하는 거라면 잘 동작할 것이다.
      • 둥근 튜브는 동일한 크기의 사각 튜브에 비해 flat plate 면적(프롭워시 간섭)이 반이다.
      • 모터 프롭을 프레임 암 아래에 배치하면 효율성이 향상되나, 프레임 설계 및 clearance 문제가 발생한다.
    • 가능한 한 무게를 중심으로 모으도록 하고, 비행콘트롤러를 가능한한 무게 중심에 가깝게 배치하라.
      • 이렇게 하면 무게 중심 및 비행콘트롤러를 중심으로 콥터가 회전하게 된다.
      • 하지만, 사람들이 생각하는 것처럼 중요한 것은 아니다. stablizing throttle이 자동으로 보상해주기 때문이다.
    • 초보적인 힘의 이해만 있어도 많은 것이 해결된다. 좀더 많은 걸 원한다면 취미의 범주를 벗어난다.


    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    드론/쿼드콥터2015. 11. 17. 09:11

    Copter Wiki 페이지에는 멀티콥터 제작 혹은 조립에 관한 유용한 정보들이 많습니다.


    그중에서 제가 제일 도움을 많이 받았던 문서는 멀티콥터 제작방법(Build your own Multicopter) 입니다. 멀티콥터를 어떻게 조립할 수 있는지에 대한 얼개를 알려준 글입니다.


    이번 글은 고급 멀티콥터 설계(Advanced Multicopter Design)입니다. 멀티콥터를 제작 혹은 조립하고자할 때 가장 중요한 프레임 선정, 동력계 선정 등을 다루는 글입니다. 글이 상당히 길어서 네 부분으로 나누어 번역합니다. 이 글은 그중 두번째 글입니다.


    고급 멀티콥터 설계(1) - 인기있는 멀티콥터 프레임 유형

    고급 멀티콥터 설계(2) - 모터, 프로펠러, ESC

    고급 멀티콥터 설계(3) - 멀티콥터 프레임

    고급 멀티콥터 설계(4) - 제작 사례 및 기법



    모터, 프로펠러, ESC


    멀티콥터의 경우, 모터/프로펠러/ESC(전자변속기)는 매우 중요하며, 과거에는 오류가 가장 많이 발생한 부품이었다. 


    EClac 기반의 Xcopter: motor – propeller – battery – ESC 계산기를 사용하면, 원하는 콥터를 위한 최적의 조합을 맞출 때 도움이 된다.

    • 여기에서는 쿼드콥터 설계를 예로 든다. 가장 널리 사용되고 있고 가장 다양하기 때문이다.
      • 그러나, Hexa/Y6 나 Octo/X8 설계에도 적용할 수 있다. 
    • 브러시리스 외부회전(out-runner) 방식의 모터는 고속으로 회전하는 가운데 콥터 전체의 무게를 계속적으로 지지해야 한다.
      • 취미용 모터는 부적절한 콘라드(Conrad) 유형의 봉인되지 않은 베어링을 사용하는 경우가 종종 있지만, 축방향으로는 좋아도 추력에는 좋지 않다?
        • 아울러 이런 모터는 대부분 프레임이 개방되어 있어 냉각에는 뛰어나지만 보호에는 취약하다.
        • 이로 인해 불필요하게 오류가 많이 발생하였으며, 특히 습도가 높거나 먼지가 많은 환경에서는 살아남기 힘들다.
        • 저렴한 중국제 모터는 문자 그대로 공중에서 모터에 지지하는 데는 좋은 선택이 아니다.
      • 일부 최고의 모터는 2개 또는 3개의 쉽게 교체 가능한 ABEC-7급 베어링을 사용한다. 예로는 RCTiger-Motor Pro 시리즈와 KDE 가 있다.
        • 최고의 모터는 환기가 잘되고 고온에 견디는 부품을 사용하고 환경적 보호를 위해 코팅과 보호가 잘된 것이다.
        • TMoter와 KDE와 같은 최고의 모터는 성능비교표(performance comparison chart)가 있으므로, 콥터를 설계할 때 이를 검토해야 한다.
        • 최고의 모터-프롭-배터리 조합을 이루면, 50% 추력시 10% 이상의 G/W 효율성을 보이게 된다.??
        • 아울러 최적의 효율성과 비행시간을 얻으려면, 콥터 설계 하중을 약 50%의 추력에 호버링할 수 있도록 설계해야 한다.
        • 최고의 모터는 상당히 비싸지만, 신뢰성, 성능, 효율성을 고려할 때 장기적으로 훨씬 더 좋고 가치가 있다.
        • 낮은 전압에서 큰 프로펠러를 사용하는 KV가 낮은 모터가 가장 효율적이며, 비행 시간이 길다.
      • 최고의 모터/프로펠러/배터리 조합을 이루면 카메라를 포함해서 비행시간이 30분이 되는 콥터를 조립할 수 있다.
        • 8인치 짜리 330 콥터로부터, 18인치 700 콥터까지, 카메라/짐벌 무게에 따라 다르지만, 비행시간 30분은 가능하다.
        • 어떤 "유용한" 멀티콥터도 크기와는 관계없이 30분 이상의 유효 비행시간을 얻는 것은 아주 힘들다.
        • 취미급 부품이라면 최대 20분의 비행시간 정도가 가장 이상적인 목표이다.
    • ESC도 매우 중요하다.
      • 고품질 ESC는 저가의 ESC보다 신뢰성이 높다.
      • 필요 최대 전류를 보장하려면, ESC가 적절한 크기어야 한다.
        • 적절한 범위내에서 사용하는 것이 효율적이기 때문에, 일반적으로 크기를 초과하지 말고 적절한 것을 사용하라. (가볍고)
      • 충분한 냉각이 아주 중요하다. 특히 "대형(Heavy Lift)" 콥터의 경우. ESC는 공기 흐름이 있는 곳에 설치할 필요가 있다.
      • 소형에서 중간 크기의 쿼드콥터에는 20-30 암페어 급의 4 in 1 ESC가 있는데 여러가지 장점이 있다.
        • 배전판이 필요없고 전선처리가 간결하다.
        • 직류 전선이 상당히 줄어들기 때문에 전자나침반에 대한 직류 전자파 방사 간섭도 줄어든다.
        • 주로 콥터 프레임 중앙부에 깔끔하게 설치할 수 있다.
        • 20-25 암페어급 4 in 1 ESC는 3S - 4S LiPo 배터리와 사용가능하며, 30 암페어급은 3S - 6S 배터리와 사용가능하다.
        • ESC는 한쪽면에 알루미늄 방열판이 있다. (Finned 방열판을 사용하면 방열 효율을 높일 수 있다.)
        • Finned 방열판이 필요할 경우, Fujik 실리콘 열전도성 접착체를 얇게 바르면 된다.
        • 각각의 ESC보다 일반적으로 안정성이 높으며, 가격도 저렴하다.
    • 크고 속도가 느린 프로펠러가 일반적으로 작고 속도가 빠른 프로펠러보다 훨씬 더 효율성이 높다. 
      • 하지만, 한계와 단점이 있다. :
        • 용량보다 큰 프로펠러를 달면 과열이 발생할 수 있어, 모터에는 대부분 최대 프롭 크기가 정해져 있다.
        • 아울러 정말 크고 느린 프로펠러는 멀티콥터의 반응성이 떨어지고, 공중에서 진동이 발생할 수 있다.
        • 극단적이지만 않다면 이러한 어려움은 별로 심각하지 않으며, 여러가지 방식으로 보완할 수 있다.
        • 처리 특성이나 모터 스트레스가 생각과 다르다면 그냥 프로펠러의 크기를 조금 줄이면 해결할 수 있다.
      • 프로펠러 디자인은 매우 다양하며, 특히 저속의 대형 프로펠러는 설계가 매우 중요하다.
        • 중심부는 넓고 가장자리는 얇은, cupped blades형 탄소섬유 설계가 14인치 이상의 대형에서는 최고이다.
        • 14인치 이하의 프로펠러의 경우, 날이 넓고 플라스틱이나 탄소섬유로 만들어진 일반적인 설계도 무방하다.
        • 모터중에는 특정 프로펠러와 함께 표시되는데, 최적의 성능을 내기위한 가장 좋은 시작점이다.
        • TMotor 는 프리미엄 프로펠러로 인정받지만, RC-Timer와 Tarot의 대형... 날이 가늘어지는(tapered) 프로펠러를 사용해야 좋은 결과를 얻을 수 있다.
        • APC, DJI, GemFan, RC Drones , Graupner 등은 모두 14인치 이하급에서 좋은 프로펠러를 생산한다.

    대형 쿼드콥터용 전문가급 동력계통(28인치 이상)


    • Tigermotor U8 Pro 시리즈는 현재 상업적으로 판매되는 (대형) 콥터 모터 중 최고이다.
      • 환경으로부터 보호되고, 폐쇄형 구조, 쉽게 교체 가능한 베어링

      • 아울러 two piece 27/28/29 인치 탄소섬유 프로펠러도 판매함

      • 이에 맞는 최고급 70 암페어 ESC 도 있음

      • U8 Pro T-Motor는 $300.00, 28″ 탄소섬유 프롭은 한쌍에 $370, 70 A 프로 ESC $110.00. 4개 한세트를 구성하려면 총 $2380
      • 이들은 위에 있는 대형 Steadidrone Quadcopter에 사용되며, 명백히 최고 품질의 전문가용 고가의 제품이다. 
      • 이는 매우 무거운 짐까지 들수 있고, 오래 날수 있는 콥터로 대부분의 사용에서는 극히 과도하고 위험하다.
      • 이 조합은 총중량 12 kg 까지 가능하며 총 40분의 비행시간이 가능하다.
      • 이는 무거운 적재와 오랜 체공시간이 필요한 매우 심각한 사용분야를 위한 콥터로 아마추어용이 아니다.
      • 재난 구조, 검색, 화재 감시, 정찰, 생태/지리적 측량, 지도제작 등에 적합하다.


    중형 쿼드콥터(16인치 프로펠러)를 위한 전문가급 동력계통


    • 명백히, 좀더 적당한 크기의 콥터에 비슷한 정도의 품질을 적용하는 것이 훨씬 더 실용적이다.
      • 380KV T-Motor 4008 - $85.00, 16×5" 탄소섬유 프롭 한쌍에 $90, 30 A 프로 ESC $50 - 4개 한세트를 갖추는데 $720.
      • 이 부품은 5kg 내외의 콥터까지 잘 작동하며, 뛰어난 내구성, 효율성, 체공능력을 제공한다.
      • 이는 DSLR급 카메라와 브러시리스 짐벌을 장착한 전문가용 사진/비디오 쿼드콥터를 위한 매우 실용적인 설정이다.
      • 4S 14.8V, 5S 18.8V, 6S 22.2V 배터리까지 선택 가능하며 총 중량에 따라 14″ ~ 17″ 프롭을 장착할 수 있다.
      • 적절하게 설정하면 장비를 완전하게 갖춘 상태로 30분의 비행시간을 확보할 수 있다. 

    • 아래는 매우 뛰어난 ($120.00) KDE 4014XF-380KV 모터로서 3개의 대형 교체가능 ABEC 베어링이 있다. 200시간 가능?
      • 이 모터는 13"에서 18" 프로펠러를 사용할 수 있으며, 3S - 6S 의 다양한 배터리를 사용하여 매우 효율적으로 운영된다.
      • 이 KDE 모터는 작동범위가 매우 놀랄만하여, 3kg 에서 10kg까지의 쿼드콥터에 사용할 수 있다.
      • 모든 부품과 제조 기법은 어떤 타협도 없이 가장 최고의 모터를 생산하는데 최적화되어 있다.
      • 이 모터에는 빗모양의 열방출 케이스와, 고온 캡슐화 부품과 자가 환기형 설계가 있다.
      • 사실 이 제품은 필요하다면 다른 모터들은 즉각 파괴될 수 있는 온도에서도 계속 사용할 수 있다.
      • 다양한 구성으로 카메라까지 포함하여 1시간 정도 이상 날릴 수 있다면 꽤 괜찮은 편이다.
      • 약간의 비용으로 15000 불 짜리 Steadidrone의 성능에 접근하는 쿼드콥터를 생산하는데 알맞다.
      • 18인치 프롭 정도를 장착하면 비슷한 정도의 적재 능력과 거의 40분에 달하는 비행시간을 구현할 수 있다.
      • 아울러 극한적인 설계 및 모터의 튼튼함을 볼때, 비슷한 정도의 신뢰성과 수명도 기대할 수 있다.
      • 나는 다음번 쿼드콥터에 이 모터를 사용할 예정으로, 18인치 프롭까지 설치해볼 것이다.


    장시간 체공을 위한 고효율 중소형 전문가급 동력계통



    • $70.00 짜리 T-Motor MN3508 380KV Navigator 시리즈 모터는 장시간 체공형 응용에 이상적이다.
    • 이 크기급중 50 % 쓰로틀에서 G/W 효율이 17 이상이 나오는 유일한 모터이다.
    • 최고의 체공시간이 나오는 2-4kg 급 콥터를 원한다면, 이 모터와 4S Lipo 배터리를 사용하면 된다.
    • 호버링 범위가 극히 고효율이기 때문에, 고효율 리튬배터리의 후보이다.
    • 파나소닉 또는 LG의 고전력 리튬배터리는 우리가 일반적으로 사용하년 LiPo 배터리보다 약 두배의 에너지 밀도를 갖고 있다.
    • 하지만, 최대 출력이 2C 에 불과하므로, "low current draw " 가 필요하다. 이들 모터는 효율성이 높기 때문에 그것이 가능하다.
    • 14″ to 16″ 탄소섬유 프로펠러가 필요하다.


    소형 쿼드콥터(10" - 14" 프롭)용 전문가급 동력계통


    • 현재 쿼드콥터에서 가장 큰 시장을 형성하고 있는 것은 10" 에서 14" 프롭의 1.5-3.5kg 급 이다.
      • $65 짜리 650 KV T-Motor MT3506 는 고품질, 소형이나 강력한 팬케이크 모터로, 11" 에서 14" 프롭까지 돌릴 수 있다.
      • 3S LiPo 배터리와 $73짜리 T-Motor 14" 프롭을 함께 사용하면, 3.5kg 까지 들어올릴 수 있고, 체공시간도 상당히 확보할 수 있다.
      • $27.00 짜리 T-Motor 18 Amp ESC 까지 함께 해서 총 4개 = $514.00 이면 최고급 모터/프롭/ESC를 확보할 수 있다.
      • 이 작은 팬케이크 모터는 3S 혹은 4S LiPo 배터리 및 적절한 프롭을 사용할 때 효율성이 높다.
      • 프레임은 14" 프롭까지 수용할 수 있어야 하며, 여러가지 배터리 구성을 받아들일 수 있어야 한다.
      • GoPro 크기의 카메라 와 브러시리스 짐벌, FPV, 텔레메트리 를 탑재하고 20분 이상 비행할 수 있도록 구성될 수 있어야 한다.
      • 이는 매우 성능좋고 튼튼하며, 전문가급 결과와 신뢰성을 거들 수 있는 쿼드콥터가 될 수 있을 것이다.

    • 위의 모터/프롭/ESC 구성은 모두 현재 만날 수 있는 것들 중 전문가급 품질에 근접한다.

    중형 쿼드콥터(15"-16")를 위한 소비자급 동력계통


    • 조금 저럼한 부품을 이용하여도 상당히 신뢰성있고 효과적인 쿼드콥터를 구성할 수 있다.
      • $45 짜리 SunnySky 390KV X4112S 모터 또는 진짜 저렴한 $18.00짜리 RCTimer 5010-14 360KV 모터
      • 이러한 모터는 설치하기 쉽고 EMF가 낮은 $40 짜리 Hobbywing 4 in 1 ESC와도 잘 작동한다.

    • 또한 이들 모두 RCTimer 15x5.5" (4개에 $28.00) 또는 16 x 5.5" (4개에 35.00) 탄소섬유 프로펠러와 잘 동작한다.

    • Sunnysky 모터와 프롭을 모두 사용하면 약 $260 으로서, 5kg 까지의 콥터에 매우 효율적이다.
    • RCTimer 모터와 프롭을 모두 사용하면 약 $150 으로서, 약 3kg 까지의 콥터에 대해 상당한 비행시간을 확보할 수 있다.
    • 이들 모터는 모두 실제로는 17" 프롭과, 3S 에서 5S LiPo 배터리를 지원한다.
    • 필요하다면 GoPro와 짐벌을 달고 약 30분간의 비행이 가능한 콥터를 설계할 수 있다.
    • 이들 모터용 프레임은 적어도 16" 인치 프롭을 지원해야 한다. 17"면 더 좋다.
    • 이들은 앞서 언급한 T-Mortor 보다는 내구성과 신뢰성이 떨어지지만, 다양한 용도에 적용가능하다.

    소형 쿼드콥터(8″ – 12″ 프롭)용 소비자급 동력계통


    • 여기는 소형의 취미용, 혹은 준 프로급 2.5kg 정도의 쿼드퀍터를 위한 튼튼한 저가의 시스템이다.
      • Flamewheel ARF 쿼드콥터에 포함된 DJI 2212모터는 아주 튼튼하고 하나에 $24 이다.
      • 아울러 DJI의 10인치 플라스틱 프롭 (한쌍에 $8.00)은 균형이 잘 맞고 효율적이며, 튼튼하다.

    • 그리고 사용하기 쉬운 $40짜리 4 in 1 ESC를 사용하면 전력배분 보드가 필요없고 전자파를 줄이고 신뢰성이 높다.

      • $150 이면 소형 2.5kg 급 쿼드콥터용으로 유용하고 튼튼한 동력계를 구성할 수 있다.
    • $40.00짜리 SunnySky X4108S 팬케이크 모터도 5kg 까지의 쿼드콥터를 구성할 수 있다.
      • 평판이 좋고 효율적이며 튼튼하다. 14" 또는 15인치 프롭과 4S 에서 6S LiPo 배터리와 사용하는데 적합하다.

    • 물론 이 이외에도 대안들은 많다.
      • 지속적이고 전문적으로 사용할 콥터가 필요하다면, 처음 3가지 구성 정도가 좋다.
      • 가끔씩 사용하는 취미용 혹은 중요하지 않은 용도이거나, FPV,  개인용 비디오 혹은 사진용이라면 다른 것들도 무방하다.
      • KDE 및 프로 T-Motor 베어링은 다른 값이 싼 것들보다 내구성이 좋고 외부환경에도 잘 견딘다. 
      • 비싼 탄소섬유 프롭이 다른 저가형 프롭보다 훨씬 효율적이고 균형도 좋고, 내구성도 좋다.
      • 그러나 적절한 콥터에 적절하게 설치한다면 저가형 제품도 오랫동안 안정적인 비행이 가능하다.
      • 나는 저속의 팬케이크 모터를 좋아한다. 대형 프로펠러를 사용함으로써 효율성과 비행시간을 높일 수 있기 때문이다.
    • 이상은 그냥 당신의 프로젝트를 위한 적절한 동력계를 찾아내는 가능성을 예시한 것에 불과하다.


    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    1. JEONG PRO

      너무 좋은 글을 보고갑니다 :)

      2016.04.12 00:15 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    2. 여치

      30kg 정도의 헥사 콥터에 사용하기 적당한 모터/프로펠라/배터리는 어떤게 좋을지 추천 부탁 드립니다.
      비행시간은 20분 이내 정도..

      2016.04.29 13:55 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]

    드론/쿼드콥터2015. 11. 16. 00:18

    Copter Wiki 페이지에는 멀티콥터 제작 혹은 조립에 관한 유용한 정보들이 많습니다.


    그중에서 제가 제일 도움을 많이 받았던 문서는 멀티콥터 제작방법(Build your own Multicopter) 입니다. 멀티콥터를 어떻게 조립할 수 있는지에 대한 얼개를 알려준 글입니다.


    이번 글은 고급 멀티콥터 설계(Advanced Multicopter Design) 입니다. 멀티콥터를 제작 혹은 조립하고자할 때 가장 중요한 프레임 선정, 동력계 선정 등을 다루는 글입니다. 글이 상당히 길어서 네 부분으로 나누어 번역합니다. 이 글은 그중 첫번째 글입니다.


    고급 멀티콥터 설계(1) - 인기있는 멀티콥터 프레임 유형

    고급 멀티콥터 설계(2) - 모터, 프로펠러, ESC

    고급 멀티콥터 설계(3) - 멀티콥터 프레임

    고급 멀티콥터 설계(4) - 제작 사례 및 기법



    인기있는 멀티콥터 프레임 레이아웃


    • 트라이콥터(Tricopter)는 3개의 모터/프로펠러 추진체를 사용하며, 서보(servo)를 사용하여 회전을 상쇄시킨다.
      • 트라이콥터는 브러시리스 모터 및 프로펠러의 등장 초기, 그다지 흔하지 않았던 시기에 많이 사용되었다.
      • 하지만, 성능은 그다지 뛰어나지 않으며, 큰 크기로 확장하기 힘들다.
      • 하지만, 현재에도 소형 취미용에는 많이 사용되고 있다.
      • 기본적으로 구식이므로, 이 글에서는 자세하게 다루지 않는다.


    • 4개의 모터/프로펠러를 장착한 쿼드콥터가 가장 대중적이며, 크기도 다양하다.
      • 쿼드콥터는 설계가 아주 간단하며, 재론이 필요없이 여러가지 면에서 가장 널리 사용되는 형태이다.
      • 쿼드콥터는 대칭이며, 가장 간단한 방법으로 3차원 이동 및 회전을 제어할 수 있다.
      • 간단히 모터의 속도만 바꾸면 3차원 이동 및 회전, 정지 기능을 구현할 수 있다.
      • 상대적으로 비용이 적게 들고, 대량 생산공정 기술과도 잘 맞는다.
      • 여러가지 크기와 형태가 있어, 단순한 비행 뿐만 아니라 유용한 임무도 수행할 수 있다.
      • 중요한 단점으로는 모터가 하나만 고장이 나도 기체가 추락한다는 것이다.
      • 아주 다양한 재료과 기법을 이용하여 유용한 쿼드콥터를 생산할 수 있다.
      • 대중적인 쿼드콥터 형태는 다음과 같다.
        • X 형 : 앞뒤로 2개씩의 프로펠러가 있고, 그 가운데 X 형태의 프레임이 있는 형태
        • + 형 : 위의 X형과 동일하지만, 전후방 및 좌우에 프로펠러가 배치되어 있는 형태
        • "Dead Cat" 형 : X 형의 변형으로서, 앞-앞 및 뒤-뒤의 프레임 간격이 옆쪽 앞뒤의 프레임 간격보다 넓은 형태
          • "Dead Cat"이란 이름은 자신의 죽은 고양이를 쿼드콥터에 장착한, 네덜란드 예술가 Bart Jansen으로부터 유래되었다. 
        • H 형 : 좌측 및 우측의 모터를 각각 사이드암으로 연결하고, 이를 중심부를 지나는 프레임 암으로 연결하는 형태
        • 사각 형 : 모터와 모터 사이를 프레임으로 연결하는 형태(대부분 중간프레임 암이 중심프레임을 고정)
        • 원(바퀴) 위에 모터를 배열하는 변형된 형태도 있음.
        • 대부분 X 형과 비슷한 방식으로 작동됨. X 형은 카메라 배치가 쉬운 장점이 있음
        • X 형을 추천함. 튼튼하고 간단하고, 대칭이라서 추진력의 균형을 잘 맞출 수 있음
      • 아래는 벌새 크기의 Estes Proto X 임.

      • 잘 만들어졌으며 실용적이며 다재다능한 3DR Iris 쿼드콥터는 GoPro 카메라를 사용하여 사진/비디오 촬영 가능
        • 설계가 뛰어나며, 고강도 Zytel 프레임 암 및 충격 흡수 덮개 등의 고품질 부품을 사용하여 장기간 사용을 보장

      • 1500불 수준의 SteadyDrone Q4D-X는 28인치 프로펠러를 장착하여, 적재하중 8kg, 및 60분 비행이 가능하다고 한다.

    • 전문가용으로는 6개 및 8개의 모터/프로펠러 추진체를 장착한 헥사콥터와 옥토콥터가 널리 사용됨
      • 헥사, 옥토, Y6 및 X8은 무거운 중량도 안정적으로 들어올릴 수 있어 사진촬영 및 기타 여러가지 용도에 적합하다. 
      • 헥사와 옥토콥터는 하나의 모터가 고장나더라도 계속 날릴 수 있는 장점이 있다.
      • 하지만 쿼드콥터에 비해 복잡성이 증가하여 오류 가능성이 더 높다.
      • 프롭의 크기를 줄이고 속도가 빠른 프롭을 사용할 경우, 동등한 성능의 크기가 큰 프롭을 사용하는 쿼드로터에 비해 부드러운 비행이 가능하다.
      • 하지만, 다른 모든 요소가 같다는 가정하에, 어느 정도 비행 효율과 지구력이 떨어진다.


    • 헥사 Y6와 옥토 X8는 하나의 암에 모터/프로펠러가 아래위로 달려있는 형태로, 점점 더 널리 사용되고 있다.
      • 하나의 축에 push/pull 모터/프롭이 있어, 작은 면적에서 가장 높은 추력을 만들어 낼 수 있지만, 효율성은 희생된다.


      • 이들 Y6와 X8 설계는 간단하고 크기에 비해 탑재 용량이 크고 모터 하나가 고장 나도 견뎌낼 수 있다.

    • 싱글콥터(Singlecopter)와 동축콥터(Coax copter)는 아주 새로운 형태로, 특별한 응용에 잇점이 있다.
      • 하나 또는 두 개의 모터/프로펠러를 원통 형태의 몸체에 넣는 형태라서, 실내에서도 보호되는 경향이 있다.
      • 원통형 구조의 특성상 바람에 취약하여, 보상하는데 더 많은 노력이 필요하다.
      • 일반적으로 호버링과 위치조정 능력은 좋지만, 속도와 성능 면에서는 다른 멀티콥터에 비해 제한된다.
      • 싱글콥터는 특히 체공시간을 늘리기 위하여 가솔린 엔진용으로 개조하기에 좋다.
      • 대형 프로펠러 하나로 운영할 수 있어, 전자식에서도 높은 효율성을 실현할 수 있다.
      • 싱글콥터는 하나의 모터/프로펠러와 함께, 서보를 사용하여 날개를 조절함으로써, 회전을 통제한다.


    • 동축콥터(oaxcopter)는 두 개의 모터/프로펠러를 사용하여 추력과 Yaw 회전을 통제하고, 두개의 날개(서보를 이용)를 사용하여 roll 과 pitch를 조절한다.



    • 또한 엄청난 곡예 성능을 내는 가변형 피치 멀티콥터도 있다.
      • 가변형 피치 멀티콥터는 아래에 있는 Curtis Youngblood Stingray 500과 같이 재미있는 잠재적 가능성이 있다.
      • 프롭을 서버로 제어하여 3축방향 회전을 만들 수 있어, 하나의 모터만으로 구동축/벨트로 모터를 제어하는 방식이 많이 사용된다.
      • 하나의 모터를 사용할 경우, 가솔린 엔진도 적용할 수 있어서, 상당한 지구력과 장거리 사용성도 만족시킬 수 있다.
      • 이 방식은 성능이 매우 좋고 거꾸로도 날 수 있으며, 기계적으로는 좀더 복잡하지만 견고하게 제작할 수 있다.


    • 8개 이상의 모터/프로펠러를 탑재한 콥터는 특별하고 극단적인(정신나간) 응용에 사용될 수 있다.



    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    드론/쿼드콥터2015. 11. 8. 00:35

    쿼드콥터에는 대부분 Brushless 모터가 사용됩니다. Brushless 모터는 반드시 전자변속기(ESC : Electronic Speed Controller)가 필요합니다.


    ESC에는 두가지 종류가 있습니다. OPTO Type와 BEC Type 입니다. 솔직히 제가 전공한 분야가 아니라서 잘 모르다보니, 배터리 - 모터/ESC - Flight Controller 를 연결하는 게 이해가 힘들었습니다. 특히 ESC의 종류에 따라 연결방법이 달라진다고 하니 더 그랬죠. 


    제가 조립했던 DJI F450에는 OPTO 형 ESC가 달려 있었습니다. 얼마전 조립한 3DR 의 DIY Quad Kit은 BEC 형 ESC가 달려있었구요. 이번에 새로 조립할 때는 이 두가지를 조합해서 조립할 예정으로 있습니다. 제가 왜 어려워하는지 이해하시겠죠. :)


    그래서... 구글링을 해서 자료를 찾아 정리해봤습니다. 이글은 Black Tie Aerial의 글을 필요에 따라 정리한 것입니다.


    • ESC : Electronic Speed Controller. 전자변속기. 그냥 변속기라고도 합니다.
    • Opto : Optoisolator 의 약어. Aotpisolator라는 전자 신호를 전기로 연결하지 않고 전달할 수 있는 전자 회로 이다. (아주 간략하게 말해서) Optoisolator 안에는 약간의 간격이 있고, 한쪽엔 LED, 다른쪽엔 광검출기(photodetector)가 달려있다. 입력 전자신호(예를 들어 비행콘트롤로에서 들어오는 신호)는 일련의 빛(flash)으로 변환된다. 이 빛을 반대편에 있는 광검출기가 감지를 한다. 마치 어떤 사람이 후레시를 켰다 껏다하면서 모르스 부호를 통신하는 것이라고 생각할 수 있다. 따라서 신호가 전기가 아닌 빛으로 전송된다.
    • BEC/UBEC : 배터리 제거회로(Battery Eliminator Circuit/Universal Battery Eliminator Circuit) BEC와 UBEC는 기본적으로 동일한 회로로서, 몸집이 큰 전압조정기(voltage regulator)라고 생각하면된다. 목적은 멀티로터 배터리(일반적으로 11.1V)의 고전압전기를 저전압(일반적으로 5V)로 변환하는 것으로서, 비행콘트롤러나 서보와 같는 저전압 장치를 구동시키는 데 사용된다. 만약 비행콘트롤러를 배터리와 직접 연결하면 비행콘트롤러가 타버리게 된다. 따라서 배터리와 비행콘트롤러 사이에 BEC/UBEC를 두어 적절한 수준으로 전압을 떨어뜨려야 한다.

    전자변속기를 무엇인가?


    Brush 모터와 Brushless 모터의 근본적인 차이로, Brushless 모터는 반드시 제어 회로가 필요하다. ESC가 바로 Brushless 모터의 제어기이다. ESC는 모터속에 있는 전자기 코일에 들어가는 전기 흐름을 제어하여 모터를 돌아가도록 한다. ESC는 Brushless 모터의 회전 속도를 제어하는데 사용된다.

    ESC에는 두가지 종류가 있다. opto ESC와 BEC ESC이다. 멀티로터를 조립할 때 어떤 ESC를 사용하느냐하는 것은 매우 중요하다. 종류에 따라 전원체계가 완전히 다르기 때문이다. 불행히도 이 두가지 ESC는 라벨만 다를 뿐 형태는 거의 비슷하다.


    BEC형 ESC는?


    BEC 혹은 UBEC 형 ESC 에는 기본적으로 두개의 전자회로가 한꺼번에 들어있다. 첫번째는 ESC 회로로서, 비행콘트롤러로부터 신호를 받아서 그 강도에 따라 연결된 모터의 속도를 제어한다. 두번째 회로는 BEC 회로로서, 배터리로부터 고전압을 받아, 비행콘트롤러에 필요한 수준으로 전압을 떨어뜨린다.


    ESC와 BEC를 결합하면 편리하다. ESC를 비행콘트롤러에 꽂아주기만 하면 되기 때문이다. 한편으로는 모터의 속도를 제어하면서 비행콘트롤러에 전원을 넣어줄 수 이싿. 따라서 BEC ESC를 사용하면 전원부 설정이 간단해진다. 배터리 - ESC - 비행콘트롤러 순으로 연결만 하면 된다.


    BEC ESC의 단점은 배터리 전압을 떨어뜨리는 과정에서 잉여 에너지를 열로 바꾼다는 점이다. 이때문에 BEC ESC를 탑재한 멀티로터를 조금 날리다보면 뜨거워지는 것을 느낄 수 있다. 열이 너무 많이나면 ESC를 망가뜨리게 되고 멀티로터를 추락시킬 수 있다.


    Opto형 ESC는?


    Opto ESC에는 배터리제거회로가 없다. 따라서 Opto ESC는 비행콘트롤러로부터 신호를 받아 모터의 속도를 제어하지만, 비행콘트롤러에 전원을 공급하는 기능은 없다. 이 사실을 모르고 Opto ESC를 주문했다가는 별도의 BEC 회로가 필요하게 된다. BEC/UBEC는 배터리와 비행콘트롤러 사이에 연결하여 비행콘트롤러에 적절한 전압을 공급한다.



    Opto ESC는 별도로 UBEC를 구입해야 한다는 단점이 있다 아울러 전원설정이 약간 더 복잡해지고, 선도 더 많아진다.


    하지만 Opto ESC는 BEC 회로가 없기 때문에 BEC ESC에 비해 약 20% 정도 저렴하다. 따라서 UBEC를 별도로 구입하더라도 비용을 절약할 수 있다. 


    또한 BEC ESC를 사용하여 멀티로터를 만들경우, ESC가 잘못되면 (예를 들어 과열로 인해) 비행콘트롤러로 가는 전원까지 망가짐으로써 멀티콥터가 추락하게 된다. Opto ESC를 사용하면 ESC가 잘못되더라도 비행콘트롤러는 영향을 받지 않아, 나머지 모터들을 사용하여 안전하게 착륙시킬 기회가 생길 수 있다.


    Opto ESC와 UBEC을 사용하여 결선하는 방법



    • Opto ESC를 모터에 연결
    • Opto ESC를 비행콘트롤러에 연결
    • Opto ESC와 배터리를 연결
    • 외부 UBEC를 배터리에 연결
    • UBEC를 비행콘트롤러에 연결.
    ===

    이상입니다~


    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    1. 비밀댓글입니다

      2016.11.19 17:17 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
      • 레이싱 드론이라면 달아야 하는 부품이 한정적이고... 대부분 PMU에서 전원을 공급받을 수 있어서 별도의 BEC는 필요하지 않을 것 같습니다. 물론 구성에 따라 다를 수는 있습니다.

        2016.11.22 10:27 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
    2. esc 사용관련

      Esc고장으로 30암페어짜리를 다시주문했는데 사양이 달라도 같이사용가능한가여 ??

      2018.05.11 16:11 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    3. esc 사용관련

      Esc 고상으로 30암페어짜리 를 다시주문했는데 사양이다르면 어떻하조 ? 지금쓰는것도 3ㅔ암페어긴한데 같이사용해도 상관없나요??

      2018.05.11 16:12 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
      • 흠... 자세히 모르지만, ESC에 여러가지 모드가 있는 걸로 압니다. 좀 유명한 제품들은 여러가지 모드를 지원하고 설정할 수 있을 겁니다. 저라면 그냥 같은 걸 주문 할 것 같습니다.

        2018.05.15 19:11 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]

    드론/쿼드콥터2015. 9. 25. 14:03

    DJI Flamewheel 450 조립에 이어, 3DR Quad Kit 을 조립하고 있습니다. 제가 조립한 쿼드콥터를 보신 지도교수님이 학생들에게 강의를 해주면 좋겠다고 하여 조립을 시작했습니다. 


    한번 조립해본 F450을 다시 조립하면 쉽겠지만, 저로서는 새로운 도전이 되면서, 예전부터 관심이 많았던 Pixhawk 를 만져보기 위해 이 제품을 선택했습니다.


    3DR DIY Quad Kit멀티곱터 제작방법의 분류에 따르면 완전조립키트(All Inclusive Kit)입니다. 원칙적으로는 그냥 조립 설명서에 따라 조립하기만 하면 되는 겁니다. 그러나, 제가 조립해보니, Almost Ready to Fly(반 완제품)이라고 되어 있는 Flamewheel 450 보다 조립이 훨씬 까다로웠습니다. 부품도 많고, 나사를 조이는 것도 이렇게 저렇게 생각할 게 많았습니다.


    그리고 무엇보다... 조립한 세트가 크기도 크고 무게도 많이 나가는데다 (멀티콥터는 무게가 곧 돈입니다.) 모양도 (제 기준입니다만) F450쪽이 이쁜 것 같았습니다. 공부하는 게 목적이라, 3DR Kit 를 선택한게 나쁘지는 않지만, 사용성을 봤을 때는 별로 추천하고 싶지 않네요.


    아무튼... 예전에 써둔 글을 업데이트 하면서 제가 경험했던 사항을 정리하겠습니다. 참고로 아래에 있는 내용은 Build manual pdf 를 주로 참고하였습니다. 원 페이지에 있는 내용과 거의 동일한데 약간의 차이가 있습니다만, 그다지 작업에 지장을 줄 정도는 아닙니다.


    모터 조립


    - 모터를 암에 결합

    • mortor plate를 암 끝에 올림. 좁은쪽이 바깥쪽. 그 위에 모터. 
    • 모터에 있는 구멍 2개를 정렬한 후, 5mm 나사를 아래쪽 큰 구멍 속으로 넣어 조임
    • threadlocker는 한방울 이하로 사용. 끝부분 나사 4-5개 정도만 발라줌.



    - 모터 cable을 암 내부로 끼움


    - 밑바닥에 motor plate 결합

    • 윗쪽 motor plate와 동일한 방향으로
    • 19mm spacer 를 가운데 두고  25mm 볼트/너트 3개로 결합. 


    모터 조립은 그다지 까다로운 게 없었습니다. 아래는 이렇게 해서 결합한 결과입니다. 이중 파란색 암 두개가 앞쪽이고 검은색 암이 뒷쪽입니다만, 모터에는 아무런 구분이 없습니다. 



    전력 계통 결합


    - Deans connector 를 ESC에 납땜

    +는 빨간색선, -는 까만선에. 미리 열수축튜브 끼워둘것.

    - ESC에 1-4번까지 번호를 써둘 것. 

    - ESC를 PDB(전력배분판)에 결합

    • PDB에 보면 M1 ~ M4 까지 있음. 이에 맞춰줘야 함. Deans connector 와 3선 케이블을 PDB에 연결
    • 3선 케이블 연결시, 하얀색은 M1-4 위치에, 빨간색은 +, 까만색은 - 에 맞춰줌



    - PDB에 전력 모듈을 연결
    XT60 커넥터를 끼워줌



    여기까지도 그다지 까다롭지는 않았습니다. 그런데 맨처음 ESC에 Deans Connector를 납땜해야 한다고 되어 있는데 이미 납땜이 되어 있더군요. 그리고 PDB에 그 Deans Connector를 끼워서 결합하는 게 너무 안들어가는 바람에 땀을 삐질삐질 흘렸다는 정도가 기억에 남습니다. 


    아래가 연결한 결과입니다. PDB(Power Distribution Board)가 DJI의 PMU(Power Management Unit)에 비해 너무 지저분하네요.



    본체 플레이트 결합


    - base plate에 벨크로를 감는다

    • 맨질맨질한 면이 아래쪽으로 가야함
    • 배터리 고정용 벨크로 strap(3개)을 아래쪽 긴 구멍을 통해 끼워줌.
    • 긴 벨크로 테이프를 보슬보슬한 쪽을 base plate 아래에 붙여주고, 꺼칠꺼질한 쪽을 배터리에 붙여줌
    • *** 이 작업은 base plate 아래쪽임. 즉 배터리가 바닥 밑에 매달리는 형태
    - 암을 base plate에 결합
    • 암 제일 안쪽에 있는 구멍. 30mm 나사를 끼움. 임시로 너트로 고정해둠
    • 검은색 암은 길쭉한 쪽으로 (이쪽이 후면임). 청색 암은 조금 넓은 쪽으로 연결할 것.



    - 모터에 번호를 매겨둘 것. 전방후측이 1번. 반대쪽이 2번. 1/2는 시계반대방향으로 회전



    - ESC와 모터 케이블을 연결함
    • 번호에 맞춰 모터의 3선과 ESC의 3선을 연결. 회전방향에 따라 색을 유의하여 꽂아줄 것.


    - 전원부/모터/ESC 등을 모두 base plate 에 결합

    • ESC를 base plate 끝부분에 cable tie 로 고정 (ESC 라벨을 아랫쪽 구멍속으로)
    • 전원용 XT60 커넥터가 콥터 뒤쪽으로 빠져나오게 할 것


    뭐... 여기까지도 그다지 까다롭지는 않았습니다. 모터와 ESC 를 연결하는 선이 좀 길다보니 선을 처리하는게 약간 지저분했을 뿐입니다. 그리고 공간이 여유가 많지 않아서(PDB 아래로 배터리를 묶는 벨크로도 있습니다) 약간 누르면서 윗판을 닫아야 해서 그게 좀 불안했죠.




    - Top plate 결합

    • 암을 base plate에 임시고정한 볼트를 풀고 암 위에 Top plate를 올림. 
    • 1번은 25mm 볼트에 금속너트+나일론 너트를 올려서 두개로 고정 
    • 2번(검은색 암) 30mm 볼트+ thumb nuts. 파란색 암은 25mm 볼트  
    • 3번은 윗판과 아래판사이에 19mm spacer를 끼우고 25mm 볼트와 너트



    - cable을 top plate 구멍위로 뽑아냄.
    PDB의 2선, PDB 4선, 파워모듈 6선 등. 이 선들은 Pixhawk에 연결해야 함.

    아래는 조립하는 모습입니다. 나사를 결합해야 하는 곳도 많고... threadlocker를 바르고 다시 조여주고... 


    아래는 여기까지 결합한 모습입니다. 그런데 결합하고 보니 PDB에 Pixhawk용 전원선을 연결하지 않았다는 걸 깨닫고 분해했다가 다시 조립해야 했습니다. 분해하기가 마땅치 않더군요. 분해/조립에 거의 4-50분 정도 걸린 것 같았습니다. ㅠㅠ




    Pixhawk 플레이트 결합


    -  Pixhawk 설치

    Pixhawk 키트의 foam... 4개를 구석에 붙임. 화살표가 앞쪽(넓은 부분쪽)을 향하도록 설치함.



    - 버저와 스위치 설치

    • 스위치를 Accessory plate에 끼워넣음. 스위치를 분리. 전선을 구멍에 윗쪽에서 아래쪽으로 끼워넣음. 
    • 스위치 케이블을 Pixhawk 에 있는 SWITCH 포트에 결합. 
    • 양면테이프를 사용하여 버저를 Accessory plate 아래쪽에 부착
    • 스위치는 위쪽, 버저는 아래쪽에 위치함. 아래 그림은 바닥쪽에서 찍은 것. 버저는 GPS 마스트 밑에 부착


    -  GPS 설치

    • 기둥을 Accessory place 앞쪽에 설치. 단 이때, GPS 마스트 위쪽에서 낮은 부분이 왼쪽으로 가도록 할것
    • 마스트에서 비닐 벗겨내고, GPS 안테나 설치. 이때도 방향유의. 화살표가 앞쪽으로.
    • 선을 케이블 타이로 정리



    - Pixhwark 선 연결
      


    - ESC 선 연결

    - RC Receiver 연결. 

       *** 단 Futaba 일경우에도 SBUS(두번째)에 연결하면 안됨




    - 플레이트 결합
    • Pixhawk plate위에 30mm 스페이서를 두고 그 위에 Accessory plate


    • 위쪽에서 나일론 bolt로 조이고, 아래쪽은 금속 너트
    • 결합된 Pixhawk plate를 Top plate위에 올려두고, 너트만으로 결합

    - 기타 부품들 결합
    • I2C splitter, telemetry radio, RC 리시버 등 위치 선정. 양면테이프로 고정
    • 각 부품들을 Pixhwak 와 확실하게 결합
    ==== 
    현재 여기까지 정리된 상태입니다. 아직까지 부품의 자리를 잡지도 못했고 선도 정리되지 않았습니다. 다음 시간에 정리를 하기로 했습니다.



    ====

    아직까지 정리가 안된 게 있습니다.  Power Distribution Board 에서 2선짜리 선과 4선짜리 선을 올렸고, Power Module 에서 6선짜리 선을 끄집어 올렸는데, 4선짜리(ESC 선)과 6선짜리 선(Pixhawk Power) 는 처리를 했는데, 2선짜리 선을 어디에 꽂아야 하는지 전혀 정보가 없었다는 것입니다. 잘 찾아보니... 별도의 BEC로 보조 전원을 쓰는 데 사용할 수 있을 것 같기도 하고... APM 쪽에 꽂는 것 같기는 한데, 아무튼 Pixhawk에는 사용되지 않는 것 같습니다. 


    다음에 좀 더 정리하면 보충하도록 하겠습니다.


    민, 푸른하늘


    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

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    드론/쿼드콥터2015. 9. 3. 10:07

    이 글은 3DR에서 판매하고 있는 픽스호크(Pixhawk) 퀵가이드를 번역하고, 기타 정보를 취합한 것입니다.


    픽스호크 비행콘트롤러는 쿼드콥터와 같은 멀티콥터 외에도 고정익, 모형헬기, 심지어는 모형배나 자동차까지도 조종이 가능한 자동운항 가능 콘트롤러입니다. 


    픽스호크는 기본적으로 하드웨어만 있습니다. 여기에 여러가지 종류의 Firmware를 올릴 수 있는데, 어떤 것을 올리느냐에 관계없이 거의 비슷하다고 합니다. (조금 더 알아봐야 합니다.)


    픽스호크의 구성품


    • Pixhawk 콘트롤로
    • GPS with compass
    • Telemetry radio
    • 별도로 RC transmitter/reciever 가 필요함. 
    • ArduPilot 펌웨어는 Mission Planner 또는 APM Planner를 통해 업로드 해야 합


    픽스호크 설치 방법


    진동 완충용 Foam 을 사용하여 고정. 이때 가능한 한 무게 중심에 설치. 화살표가 전방을 향하도록 설치.
    화살표가 전방을 향할 수 없을 경우에는 여기에 다른 방향으로 설치하는 방법이 있음.


    픽스호크 선연결

    • 버저와 안전스위치는 반드시 연결해야 함.
    • 텔레메트리 연결... 3DR Radio kit, 6선으로 연결. 비행상태 전송. 비행중에도 오토파일럿 경로 수정 가능.
    • GPS+전자나침반... 반드시 연결. 3DR GPS kit. 6선으로 GPS 포트에 연결. MAG 는 4선으로 I2C에 연결. 
    • 전력선... 3DR Power module 에서 나오는 6선으로 연결. 
    • I2C Splitter ... 주변장치를 추가하여 연결할 때. 별도의 compass/외부 LED/속도 센서 등.
    • micro SD 카드를 삽입... 여기에는 비행기록이 담김



    • 라디오 수신기 연결
      • PPM PC 수신기 혹은 Futaba의 S.Bus 수신기의 경우.  (SB는 사용하지 않음)
      • SPECTRUM SATELLITE 리시버는 별도의 단자가 있음 (좌측 위)
      • 일반 PWM 수신기의 경우
        • PPM Encoder를 별도로 구매하여 연결해야 함.
    • Pixhawk 와 ESC 연결
      • Quad의 경우 1-4까지만 연결하면 됨. 모터 번호와 일치해야 함


    Firmware 올리기

    • Mission Planner 또는 APM Planner 를 설치하고 이를 통해 올릴 수 있음
    • 모두 설치가 끝나면 어플을 실행하고, Pixhawk 를 mico-USD로 연결.
    • 연결하면 자동으로 드라이버를 설치함. 이때는 "Connect"를 클릭하지 말 것.
    • Initial Setup, Install Firmware를 선택하고 기체의 종류를 선택


    • 상태줄에 다운로드가 완료되었다고 뜨면, USB를 끊었다가 다시 연결. 
    • 이때 음악소리가 들리면 완료. 삑삑 소리가 들리면 USB를 끊고선 안전버튼을 누른 상태에서 USB를 연결. 이때 삑소리가 여러번 들리고 마지막으로 삑삑 하면 정상적으로 설치된 것임.

    캘리브레이션


    이 부분은 http://copter.ardupilot.com/wiki/configuring-hardware/ 참조

    • Pixhawk를 PC에 연결. communication option에서 PX4 FMU, 115200 으로 설정. 
    • Connect 를 누름. -> Initial Setup 과 Mandatory Hardware를 선택
    • Frame Type 선택
    • Compass 캘리브레이션
      • compass 를 Enable. Allow Dec Calculation 두개모두 On으로 설정
      • Pixhawk를 선택
      • 그 다음 Live Calibration 을 선택하면 Wizard가 뜸. 
    • 가속도계 캘리브레이션
      • Accel Calibarion 선택. AC 3.0+를 선택후 Calibrate를 누름. 
      • 기체 위치를 바꿀 경우에는 몇초쯤 대기후 실행할 것
    • RC 캘리브레이션
      • Radio Calibration 선택. 
      • 송신시 전원. Calibrate Radio 누름. 모든 스틱과 스위치를 끝까지 보냄. 
      • 모든 채널에 대해, 빨강 막대가 설정되면... Click when Done을 누를 것


    • Flight Mode 선택
      • 송신기 스위치를 조작하여 (비어있는 위치로) 옮김. 녹색이 현재 설정된 위치임. 
      • 각각의 위치에 대해 모드를 설정함. 
      • 다 끝나면 Save Modes를 누름.
      • 자세한 내용은 Copter wiki  확인
    • ESC 캘리브레이션
      • 아마도 필요하지 않을 것 같지만, 모터가 잘 안돌아간다면 여기에 있는 비디오를 참고로하여 실시
    • Pre-armSafety check
      • 캘리브레이션 잘못, 센서데이터 오류 등이 발생을 하면 비행이 불가능하도록 막음.
      • 이 경우 미션 플래너에 연결하여 오류를 체크하고 필요하다면 수정. 
      • 자세한 내용은 http://copter.ardupilot.com/wiki/prearm_safety_check/ 참조

    기타 정보


    • LED의 의미


    • Safety Switch의 의미



    • Port




    Posted by 푸른하늘 푸른하늘이

    댓글을 달아 주세요

    1. 이주영

      픽스호크 세팅관련 정말 좋은 정보입니다. 감사합니다

      2017.08.01 08:49 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
    2. 김근영

      한가지 여쭈어 보고 싶은게 있는데요
      GPS 기능 제거하고 Lidar 센서 2개를 가지고 고도 제어 및 위치 제어를 하고 싶은데 어찌 해야 할까요?

      2017.12.25 23:48 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
      • Lidar는 정확히 한 방향만 데이터를 수집합니다. 대부분은 수직방향으로 놓아서 지면까지의 높이를 측정하죠. Lidar만 두개 아니 몇개를 추가해도 절대적 좌표를 알 수 있는 방법은 없다고 봐야 합니다. 적어도 이걸 물어보시는 분이라면요.

        2017.12.29 17:00 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
    3. 박종운

      안녕하세요 문의드릴게 있는데, 헥사타입인데 모터번호순서를 몰라서 조립을 못하는데,혹시 도움주시면 감사하겠습니다.

      2018.08.26 08:52 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
      • 김동우

        firmware가 px4이시면 https://docs.px4.io/v1.9.0/en/airframes/airframe_reference.html
        아두콥터를 사용하시면 http://ardupilot.org/copter/docs/connect-escs-and-motors.html#connect-escs-and-motors
        를 참고하세요

        2019.08.28 11:12 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
      • 감사합니다. 김동우님~~

        2019.09.10 11:21 신고 [ ADDR : EDIT/ DEL ]
    4. 이진희

      안녕하세요
      윗분과 같은 질문인데요...
      GPS 빼고 here Flow sensor 써서 Loiter 모드로 띄워서 호버링을 잡아볼려고 합니다
      헌데 지금 호버링이 되지않고 계속 흐르는데 조취를 취할수 있을가요???
      전에 GPS 달고 here flow sensor 달고 Loiter 모드에서 호버링이 잘 됬었습니다.

      2020.12.09 14:16 [ ADDR : EDIT/ DEL : REPLY ]
      • 제가 손을 안댄지가 한참 지나서 답을 드릴 수 없네요. 죄송합니다~

        2020.12.20 00:44 [ ADDR : EDIT/ DEL ]