2020 동계 Drone Design-Coding <2021.01.04 활동>
2021.01.04.(월)에는 본격적으로 드론을 제작하기에 앞서,
드론에 대한 설명을 듣는 시간을 가졌다.
학습했던 내용들을 이 글에 정리해보도록 하겠다.
강사님이 오셔서 자료를 나눠주셨다. 드론 제작, 드론 비행, 코딩 드론 등의 내용이 담겨 있다.
드론의 종류에 대해서 설명해주셨다. 위 사진에 보이는 방제용 드론 외에도
군사용 드론, 촬영용 드론, 택배용 드론 등이 존재한다.
최초의 드론은 군사 목적으로 만들어졌다고 한다.
앞으로 자동차 산업만큼 시장이 커질 확률이 높은 분야가
드론 산업이기 때문에 배우는 것을 추천한다고 한다.
남성 같은 경우 군입대 시 드론병으로 들어가면 제대 후
드론 분야에서 유리하게 작용할 수 있다고 한다.
드론 이름 앞에 있는 숫자는 드론의 크기를 나타낸다.
450이면 45cm, 330이면 33cm 크기의 드론이라는 의미이다.
드론은 프로펠러 개수에 따라 분류할 수 있다.
트리콥터: 3개
쿼드콥터: 4개
헥사콥터: 6개
옥토콥터: 8개
등으로 분류한다.
프로펠러 개수가 많을수록 비행이 안정적이다.
프로펠러 개수가 많으면 하나의 프로펠러가 고장 나도 나머지 프로펠러들이
기체를 최대한 안정적이게 띄울 수 있기 때문이다.
드론 관련 법규와 안전관리제도에 대해 알아보는 시간을 가졌다.
조종사 준수사항은 드론의 크기, 무게와 상관없이 무조건 지켜야 하는 사항이다.
드론의 기본 구성 부품에 대해 알아보는 시간을 가졌다.
1) FC(Flight Controller board) 비행제어보드
① APM 2.8
- 너무나도 어렵지만, 잘하게 되면 이것의 가성비를
이길 FC는 없다고 한다.
2) 모터
- 회전수, 추력, Current(A) 이 세 가지가 중요하다.
- 1000kv * 11.1V = 11,100번 회전
- 중형급 이상 고성능 드론은 전부 브러시리스(모터가 통으로 회전)
모터를 쓴다고 보면 된다.
- 프로펠러 + 최대 허용 Current(A) + 최대 추력 = 약 1/2
* 브러시리스 모터 장점: 발열이 잘 일어나지 않는다.
3) 프로펠러
- 가장 많이 쓰는 소재는 카본, 플라스틱이다.
- 소형 드론은 플라스틱을, 대형 드론은 카본을 많이 쓴다.
| 장점 | 단점 | |
| 플라스틱 | 값이 저렴 | 내구성이 안 좋고, 고출력 모터에 사용시 휨 현상 발생 |
| 카본 | 내구성 아주 좋음 | 값이 비쌈 |
4) ESC (Electronic Speed Controller)
- 모터(브러시리스)의 속도를 제어한다.
- BEC, OPTO로 나눌 수 있다.
| 장점 | 단점 | |
| BEC | 내부에 5V를 출력할 수 있는 별도의 회로가 내장 되어있어 FC의 전원 공급 편리 | 배터리 전압을 떨어뜨리는 과정에서 잉여 에너지가 열로 바뀌면서 전원연결만 해도 열 발생 |
| OPTO | BEC 회로가 없기 때문에 열발생 적음 | FC 연결시 전원 공급을 위해서 UBEC을 설치 해야함 |
5) 프레임
- 내구성, 중량에 따라 용도가 다르다.
- 프레임 크기는 프레임 대각선 끝과 끝의 길이를 의미한다.
- 재질은 플라스틱, 글라스, 카본 등이 있다.
| 플라스틱 | 글라스 | 카본 | |
| 사용되는 드론 | 소형, 중형 | 소형, 중형 | 대형, 레이싱 |
| 내구성 | 매우 약함 | 좋음 | 매우 좋음 |
| 무게 | 무거움 | 약간 무거움 | 가벼움 |
| 기타 | 가격 저렴 | 가격 보통 | 값이 비쌈 추락시 단락 발생률 높음 |
6) 배터리(리튬 폴리머)
- 리튬 폴리머 배터리는 하나가 3.7V이다.
1S(셀) = 3.7V 완충 후에는 4.2V 유지
- 완충 후에는 밸런스 충전으로 지속적인 셀 관리가 필요하다.
- 용량, 방출량이 매우 높고 자연 방전이 거의 없다.
- 가격이 비싸다.
- 셀 당 2.8V 이하로 내려가면 재충전이 안된다.
- 장기간 보관 시 셀당 전압을 3.7V - 3.8V로 맞춰야 한다.
드론 제작의 기본 설계 순서는
1. 드론의 용도를 설정한다.
2. 모터를 선택한다.
3. 프로펠러를 선택한다.
4. ESC를 선택한다.
5. 프레임을 선택한다.
6. 배터리를 선택한다.
사실 모터를 선택한 순간부터 나머지는 간단하다고 보면 된다.
'NC450 DIY 드론'에 대한 간단한 정보도 설명해주셨다.
드론의 구성 요소 몇 가지에 대해 알아보았다.
1) 랜딩기어
- 이륙, 착륙 시 지면의 오염물질과 접촉 및 발생하는 충격들을 보호해 준다.
- 랜딩기어는 고정, 자동이 있다.
| 장점 | 단점 | |
| 고정 랜딩기어 | 가격이 저렴하며 설치가 간단 | 영상 촬영 시 앵글에 랜딩기어가 들어옴 |
| 자동 랜딩기어 | 자촬영각도가 넓음 (3축 짐벌 가능) |
가격이 비싸며 설치가 어려움 |
2) 조종기(RC)
- 송/수신기(Radio Transmitter and Radio Receiver)라고도 한다.
- 조종사로부터 받은 명령을 FC로 전해주는 장치이다.
- 단순 비행에는 기본 4CH이 필요하고, APM은 최대 8CH이 필요하다.
3) 영상 송/수신기
카메라 → 영상 송신기 → 영상 수신기 → 모니터/고글 (안테나 튜닝이 중요하다.)
4) 짐벌
- 2축, 3축 두 종류가 있다.
- 영상 촬영에는 필수 장비이다.
- 최근에는 드론의 활용범위가 넓어져 다양한 분야에서도 많이 사용된다.
- 짐벌은 독립적으로 각 축으로 움직임이 가능하다.
5) GPS(외장 설치형)
- 정밀한 비행을 위해선 추가적으로 GPS 설치가 필요하다.
- GPS 설치 시, 실내를 제외한 모든 곳에서 드론의 실질적인 위치(좌표) 확인이 가능하다.
- 디지털 지도만으로 해당 지점을 정확히 비행 가능하며, Waypoint 기능에서 필수적인 요소이다.
- 레이싱 드론과 완구 드론을 제외한 거의 모든 드론에 꼭 필요한 하드웨어이다.
- 외부적인 요인에 의해서 오작동이 일어날 수 있다.
* GPS 오작동으로 인한 사고가 정말 많이 발생한다.
6) 텔레메트리(Telemetry)
- 무선 주파수를 이용한다.
- 블루투스보다 수신 거리가 길고 연결 끊김이 적다.
- 휴대폰과 연동하여 휴대폰만으로 모든 조종과 모드를 실행할 수 있다.
(정밀 비행은 어렵다. 일반적으로 터치를 이용한 방법이기에 스틱보다 정밀도가 떨어진다.)
- Follow Me 모드가 가능하다. 드론이 강아지처럼 따라온다.
7) APM 바람 센서
비행 속도를 측정하는데 필요하다.
8) UBEC
- OPTO ESC에서 FC 전원 공급을 위해 쓰이는 장치이다.
- 5V를 출력한다.
9) 소나 센서
초음파로 거리를 측정한다.
10) 파워 필터
영상 장치에 노이즈를 제거한다.
이렇게 해서 드론에 대한 설명이 간단하게 끝났다.