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[드론 만들기] 쿼드콥터(Quadcopter) 비행 원리
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완전 초짜의 드론 만들기 도전! 도전! 도전~!입니다.
맨땅에 헤딩~
인터넷 검색, 관련 사이트를 참고하여 Pixhawk 4(PX4)를 이용한 중/소형 쿼드콥터 드론을 만들려고 하고 있습니다.
참고만 하세요~!
아래와 같이 모터와 변속기 연결을 용이하게 하기 위해서 각 전선에 바나나 커넥터를 달았다.
이제는 모터와 변속기만 연결하면 되는데 3개의 전선들을 어떻게 연결해야 할까?
방법은 의외로 간단했다.
그냥 3개의 전선을 연결하면 끝이다. 순서도 없고 특별한 원칙도 없다.
그런데 쿼드콥터의 비행원리( 쿼드콥터(Quadcopter) 비행 원리)에서 살펴본 것처럼 쿼드콥터의 모터는 인접하는 모터와는 반대방향으로 회전해야 하며 대각선으로 있는 모터와는 동일한 방향으로 회전해야 한다.
따라서 4개의 모터 중 두 개는 시계방향 2개는 반시계 방향으로 회전해야 쿼드콥터가 비행할 수 있다.
그렇다면 모터와 변속기 전선을 연결한 후 모터의 회전 방향이 원하는 방향과 다를 경우 어떻게 해야 할까?
물론 모터의 회전 방향을 바꿔주면 된다. 그런데 어떻게?
그 방법은 사용하는 변속기에 따라 다른데 여기서는 PWM 변속기(Standard PWM, Oneshot, Multishot 등)과 DShot 변속기의 경우에 대해서 알아본다.
1) PWM 변속기를 사용하는 경우
PWM 변속기의 경우 프로그래밍 기능이 있는가 없는가에 따라서도 모터 회전 방향 변경 방법이 다르다.
- 프로그래밍 기능이 없는 변속기
변속기에 프로그래밍 기능이 없다면 물리적으로 모터와 변속기 사이의 전선을 변경해주어야 한다.
만약 위와 같이 모터와 변속기 전선을 연결했다면 아래와 같이 3가닥의 전선 중 두 개의 가닥을 바꿔서 연결해주어야 한다.
그런데 3 개의 전선 중 어떤 전선을 선택해야 할까?
간단하게도 특별한 규칙은 없다. 임의로 2 개의 전선을 선택해서 위와 같이 연결해주면 된다.
만약 모터와 변속기 사이의 전선을 변경해서 연결한 후에도 모터의 회전 방향이 원하는 방향이 아닐 경우에는 다른 두 전선을 선택해서 연결을 변경해주면 된다. 그 후 대각선에 있는 모터와 변속기 역시도 동일하게 전선을 연결해주면 된다.
- 프로그래밍 기능이 있는 변속기
PWM 변속기 중 프로그래밍 기능이 있는 경우에도 모터와 변속기 사이의 전선을 위와 같이 직접 변경해도 되지만 프로그래밍으로 모터의 회전 방향을 변경할 수도 있다.
방법은 3 가지로 나눌 수 있다.
첫 번째는 변속기의 프로토콜이 BLHeli일 경우 BLHeliSuite 소프트웨어를 사용해서 모터의 회전 방향을 변경할 수 있다.
BLHeliSuite에 변속기가 연결된 FC(Flight Control)를 연결한 후 위에 네모가 그려진 항목을 변경해서 간단히 모터의 회전 방향을 변경할 수 있다.
문제는 인터넷에 올라와있는 글들을 보면 PX4는 FC pass through 지원이 되지 않는 것 같다. 여기서 pass through란 FC가 변속기와 BLHeliSuite 사이에서 BLHeliSuite 설정에 따라 변속기에 프로그래밍하는 것을 말한다.
따라서 이 방법을 사용하려면 Arduino programmer 같은 다른 장치가 필요한 문제가 있다.
두 번째는 조종기를 사용해서 모터의 회전 방향을 변경한다. 세부 설정 방법은 변속기마다 다르므로 변속기에 포함되어 있는 사용설명서를 참조하면 된다.
세 번째는 프로그램 카드(program card)를 사용한다.
이것 역시 따로 구매해야 하는데 변속기마다 프로그램 카드를 판매하고 있다. 모터 방향을 변경하는 세부 방법은 구매한 프로그램 카드에 동봉된 사용설명서를 참조한다.
* EMAX ESC의 program card는 더 이상 판매가 되고 있지 않는 듯 판매 사이트마다 sold out이다.
2) DShot 변속기를 사용하는 경우
DShot 변속기는 모터의 회전 방향을 변경하기 위해서 모터와 변속기 사이의 전선을 물리적으로 변경하는 것이 아니라 QGroundControl의 MAVLink Console에서 변속기 명령어를 변속기에 보내 모터의 회전 방향을 변경할 수 있다.
예를 들어 첫 번째 모터의 회전 방향을 기존의 방향과 반대로 변경하고 싶을 경우 명령어 입력창에 아래의 명령어를 입력한 후 엔터키를 누른다.
| dshot reverse -m 1 |
m은 모터를 의미하며 숫자 1은 모터 번호이다.
모터번호는 0부터 시직한다. 따라서 쿼드콥터의 경우 모터 번호는 0에서 3이다.
픽스호크 홈페이지의 airframe reference에 따르면 쿼드콥터 x의 모터 번호는 다음과 같다.
(모터 번호의 경우 MAVLink Console에서 확인할 수 있으며 상세한 방법은 [드론 만들기] 모터 설정하기을 참조)
위의 변경사항을 저장하려면 아래의 명령어를 입력창에 입력한 후 엔터키를 누르면 m 1의 회전 방향이 변경이 완료된다.
| dshot save -m 1 |
3) 결론
Pixhawk에 EMAX의 PWM 형식 변속기를 사용할 경우, 모터의 회전 방향을 변경할 수 있는 유일한 방법은 물리적으로 모터와 변속기 사이의 전선을 변경해주는 것이다.
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