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[드론 만들기] VMware Workstation Pro 설치하기
[드론 만들기] VMware Workstation Player에 Virtaul Machine 만들기
[드론 만들기] VMware Workstation Player에 Ubuntu 설치하기
완전 초짜의 드론 만들기 도전! 도전! 도전~!입니다.
맨땅에 헤딩~
인터넷 검색, 관련 사이트를 참고하여 Pixhawk 4를 이용한 중/소형 드론을 만들려고 하고 있습니다.
참고만 하세요~!
재작년에 호기심으로 작은 드론을 구입했는데
2 가지에 놀랐다.
하나는 프로펠러 돌아가는 소리가 생각보다 너무 시끄러웠다는 것이었고,
다른 하나는
"직접 만들었어?"
라는 동생의 반응이었다.
그러고 보니 왜 난 드론을 직접 만들어볼 생각을 하지 않았지...???
솔직히 너무 시끄러워서 관심도가 뚝~ 떨어졌지만,
동생말에 드론을 한번 만들어보기로 했다.
그런데 시작을 하려고 하니.... 완전 초보라 앞이 막막했다.
.....
나처럼 아무것도 모르는 백지상태에서 만들기를 시작하는 사람도 있을까 해서
아주 기초적인 내용을 정리해 봤다.
1. 드론을 어떻게 만들지???
날아다니는 드론을 보기만 했지 어떻게 동작하는지 한 번도 고민해본 적이 없던 터라...
어떻게 시작해야 할지 몰라... 일단 인터넷 검색을 하면서 기본 정보를 습득했다.
드론을 만드는 방법은 크게 2가지가 있는 듯 보였다.
- 드론 부품 세트를 구매해서 조립
- 원하는 사양에 맞게 개별 부품을 구매/3D 출력해서 조립
드론 부품 세트를 구매하는 것은 손쉬운 방법으로 특별한 어려움없이 비행에 성공할 수 있다.
원하는 사양에 맞게 개별 부품을 구매해야할 경우, 사실 부품을 구매하는 것부터 쉽지가 않다. 어떻게 드론 부품을 구입해서 조립을 했다고해도 비행에 성공하지 못할 수도 있다.
하지만 그런 위험에도 불구하고 만드는 기쁨을 느낄 수 있고, 문제를 해결해나가면서 경험으로만 익힐 수 있는 노하우도 쌓을 수 있다.
2. 그럼 뭐가 필요하나???
눈에 보이는 것은 프로펠러와 프레임 밖에 없는데 들어가는 부품이 생각보다 많았다.
생각보다 돈이 많이 들 것 같다....
2.1 Flight Controller(FC)
번역하면 비행 제어기, '비행 컨트롤러'라고도 많이 한다.
드론이 작동하는데 필요한, 만들어지는 전자신호를 모두 제어하는 역할을 하는 장치이다.
예를 들면 무선 통신, 모터 제어, 장착된 센서 정보처리 등등...
그냥 쉽게 드론의 두뇌로 생각하면 될 것 같다.
종류는 다양한데 이름만 대략 나열해보면,
- NAZA
- Sparky
- ARM 2.6 / ARM 2.8
- Pixhawk
- CC3D
- NAZA32
상세정보는 아래 참고
2.2 배터리
요즘 많은 무선 전자제품처럼 드론은 에너지원으로 배터리를 사용하는데, 종류도 성능도 다양하다. 이름만 대략 나열해보면,
- 니켈 카드뮴(NiCd) 배터리
- 니켈 수소 배터리(NiMH)
- 납축전지
- 리튬 폴리머
- 리튬 이온 배터리
- 리튬 인산철 (LiFePO4)
- 수소전지
- 태양열 전지
- 공기아연 전지
- 열전지......
상세정보는 아래 참고
2.3 모터
모터란 전력을 받아 회전력을 제공하는 전자부품인데, 공급되는 전력이 교류냐, 직류냐에 따라서 크게 교류 모터와 직류 모터로 나뉜다.
드론에서는 대부분 직류모터를 사용하는데, 비록 가격이 높고 내구성이 떨어지지만, 작은 크기에 비해서 큰 출력을 내고 속도조절이 쉽기 때문이다.
직류모터 중에서도 브러시리스 모터(brushless motor)를 사용하는데, 출력이 좋고 내구성이 다른 직류모터에 비해서 좋기(반영구적) 때문이다.
모터가 작동하면서 프로펠러를 회전시키고, 프로펠러에서 발생한 양력/추력으로 드론이 상승/이동한다.
상세정보는 아래 참고
2.3 ESC
ESC란 Electronic Speed Controls의 약자로 전자 변속기/변속기를 말한다.
직류모터는 가해주는 전압에 따라 모터의 회전수를 조절하는데, 필요에 따라 직류모터에 가해주는 전압의 크기를 다르게 만들어주는 역할을 한다.
즉 모터의 회전 속도를 조절하는 역할을 한다.
브러시리스 모터에는 반드시 ESC가 필요하다.
상세정보 아래 참고
2.4 프로펠러
프로펠러는 모터의 회전력을 추력/양력으로 바꾸는 장치이다.
드론의 프로펠러는 헬리콥터의 것과 거의 유사한 작용을 하는데, 회전하면서 양력을 발생시켜서 드론을 떠오르게 만든다.
프로펠러의 모양이나 길이에 따라 특성이 다른데 모터와의 균형이 중요하다.
보통 모터 사양에 있는 추천하는 프로펠러 종류를 참조해서 적당한 프로펠러를 선택하면 된다.
상세정보는 아래 참고
2.5 GPS
GPS는 우리 실생활에도 많이 접하는 단어인데
Global Positioning System의 약자이다.
GPS 센서는 지구 밖에 있는 GPS 위성의 신호를 받아 현재 위치를 알려준다.
다양한 곳에서 사용되는데, 우리가 실생활에서 가장 많이 접하는 곳은 핸드폰이나 자동차 내비게이션이다.
아무 생각 없이 일상생활에서 GPS 센서를 사용하다가 이번에 드론을 만들면서 GPS가 가리키는 내 위치점을 보고 사실 너무 정확해서 좀 무섭다는 생각이 들었다....
GPS 모듈 중에는 펌웨어 업데이트가 가능한 것도 있고 추가적으로 자체 지자계 센서가 장착된 것도 있다.
GPS 모듈은 자체 배터리를 가지고 있다.
설치방향에 따라 수신율이 달라질 수 있으므로 설치 시 유의해야 한다.
2.6 무선 제어기(RC, Radio Control)
무선으로 드론을 조정할 수 있는 방법 중 하나로 무선 제어 시스템은 조종기(송신기)와 수신기로 이루어져 있다.
사람이 조정기의 스틱을 조절을 하면 Flight Controller(FC)에 연결되어 있는 수신기가 받은 정보를 FC에 전달하고, 전달받은 정보를 FC에서 처리해서 드론을 움직인다.
주파수 채널의 개수는 조정기에 따라서 다른데 채널이란 쉽게 조정기와 수진기 사이의 (무선) 통로라고 생각할 수 있다.
채널 한 개당 한 개의 작업 명령이 가능하며 채널의 개수가 올라갈수록 조정기가 처리할 수 있는 작업이 많아질 수 있다는 것이다.
예로 4 채널 조정기일 경우에는 상승, 하강, 전우 좌우, 이동이 가능하다.
따라서 필요한 채널 수에 맞게 조정기를 선택하면 된다.
조종기 관련 상세정보는 아래 참고
2.7 텔레메트리 라디오(Telemetry Radio)
무선으로 드론을 조정할 수 있는 장치 중 하나로 송신기와 수신기로 이루어져 있다.
송신기는 컴퓨터나 태블릿에 연결하고, 수신기는 Flight Controller에 연결한다.
텔레메트리 라디오는 조정기처럼 직접적인 조정은 불가능하고, 송신기가 장착된 컴퓨터/태블릿에서 명령을 내려 조정한다.
명령은 컴퓨터/태블릿에 설치된 펌웨어(Qgroundcontrol, Mission Planer)를 통해서, 또는 직접 프로그램을 짜서 조정할 수 있는데 특정한 작업을 수행할 때 사용하기 좋다.
또 조정기가 텔레메트리 기능을 포함하고 있을 경우, 장착된 LCD 화면을 통해서 드론의 배터리 잔량, 고도, 속도 등을 쉽게 확인할 수 있다.
텔레메트리 관련한 추가정보는 아래 참고
[드론 만들기] Pixhawk의 텔레메트리(Telemetry)
2.8 프레임
프레임(Frame)이란 드론의 기본 골격을 말하는데, 프레임에 위에 언급한 부품들을 장착한다.
보통 드론을 말할 때 250급, 450급 800급, 1000급 등으로 말하는데 이 기준이 프레임의 길이다. 즉, 프레임의 양 끝단의 대각선 길이 중 가장 긴 길이가 여기서 말하는 '급'을 말할 때 사용된다.
250급이라면 프로펠러가 달려있는 프레임 끝단의 대각선 길이가 25cm라는 의미이다.
안전한 비행을 위해 드론의 무게중심은 드론 중심에 위치하는 게 좋다. 그러한 이유 때문에 프레임은 거의 대부분이 좌우 대칭 또는 좌우&상하 대칭이다.
프레임의 형태는 드론의 목적에 따라서 다양하게 달라질 수 있다.
재질 또한 다양한데. 예로 플라스틱, 카본, 유리 섬유 강화 플라스틱, 나무 등등 원하는 재질로 만들 수 있다.
하지만 무게와 내구성을 고려하여 카본이나 유리 섬유 강화 플라스틱을 많이 사용한다.
자신만의 독특한 프레임을 원할 경우 3D 프린터로 직접 출력해서 만들 수도 있다.
2.7 기타
필요시 다른 부품들도 장착할 수 있다.
가장 흔히 장착하는 것은 카메라 장착을 위한 짐벌이다.
Flight Controller는 제품에 따라 다르지만, 거의 대부분 기본적으로 지자계 센서, 가속도 센서 등이 장착되어 있다.
하지만 그 외로 추가적인 센서를 장착하고 싶을 경우 장착할 수 있다.
예로 더 정학한 거리 측정을 위한 거리측정 센서,더 정확한 GPS 측정을 위한 RTK GPS 등이다.
그 외에도 사용하고자 하는 용도에 따라 다양한 부품을 추가할 수 있는데, 항상 무게를 고려해야 한다는 것은 잊지 말아야 한다.
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