픽스호크 드론의 정석(2판)

프롤로그
저자 소개

Part 1 픽스호크란 무엇인가?

Chapter 1 픽스호크란 무엇인가?
[1] 픽스호크로 무엇을 구현할 수 있을까?
1 근거리 FPV(First Person View)
2 다양한 형태의 비히클 제작
QR 01_VTOL
3 VTOL 비행체 제작 운용
QR 02_수직착륙기
4 LRS를 활용한 장거리 FPV
5 AAT(Automatic Antenna Tracker)의 구성 영상을 장거리로 전송
QR 03_픽스호크 AAT
6 마브링크를 통한 GCS 운용
7 컴패니언 컴퓨터(Companion Computer)를 통한 다양한 확장성

Chapter 2C픽스호크 드론을 만들기 위한 기본 상식
1 픽스호크는 직사광선을 피해 배치해야 한다
2 픽스호크의 Aux, Main 단자는 위쪽부터 '-'(GND), '+'(Vcc), 'S'(Signal) 순으로 배열된다
3 픽스호크 RC에서는 수신기에 필요한 전력만을 공급한다
4 픽스호크 서보 레일에만 전원을 공급해 사용하는 방법은 매우 위험하며, 특히 디지털 서보(Digital Servo)와 함께 사용 시 더 위험하다
5 기체의 크기와 상관 없이 가능하다면 방진(진동 방지/흡수) 처리를 해준다
6 전자적 간섭이 발생할 수 있는 부품은 FC에서 최대한 멀리 배치하거나 차폐 처리를 해줘야 한다
7 기체의 무게중심을 정밀하게 설정하고 가능한 GPS와 FC는 CG점에 설치해야 한다
8 픽스호크의 버저는 반드시 5cm 이상 이격시켜 설치해야 한다
9 픽스호크 LED 지시기로 자신의 상태를 나타낸다
10 나사는 적당히 죄고 록타이트로 보강한다
11 펌웨어 업로드를 제외한 모든 설정 및 비행 시에는 텔레메트리 모듈을 연결하고 HUD 창의 경고 메시지를 항상 주목한다
12 픽스호크에 대한 정보가 필요할 때는 구글 검색이나 해외 포럼을 이용한다

Chapter 3C픽스호크 설정을 위한 프로그램 선택
1 데스크톱 컴퓨터 지원 프로그램
2 태블릿 및 스마트폰 지원 프로그램
3 픽스호크를 지원하는 대표적인 GCS 프로그램

Part 2 픽스호크 입문하기

Chapter 1C하드웨어 & 소프트웨어 준비
[1] 픽스호크 학습용 드론 조립 가이드
1 재료 구매
2 기체 선정
3 FC(픽스호크) 구매
QR 04_폭스테크 픽스호크 실습 키트
4 RC 송·수신기 선택
5 GCS용 컴퓨터
6 기체 조립
QR 05_차폐 처리 픽스호크
7 픽스호크 연결 상세도

[2] GCS 프로그램 설치
QR 06_미션 플래너 설치 링크
1 미션 플래너 설치
2 정상 설치 확인 및 설정

[3] 펌웨어 선택 및 업로드
1 미션 플래너를 통한 픽스호크 최신 펌웨어 업로드
2 미션플래너를 통한 픽스호크 사용자 지정 펌웨어 업로드
3 픽스호크 펌웨어 정상 업로드 확인
QR 07_펌웨어 정상 업로드 확인 부팅음

[4] 텔레메트리 연결
1 픽스호크와 텔레메트리 모듈 연결 및 미션 플래너 접속

Chapter 2C기본 설정
[1] 프레임 클래스 및 유형 설정
1 DJI F450 설정
2 초기 파라미터 설정(Initial Paramater Setup)
[2] 가속도계 교정
1 가속도계 교정(Accelerometer Calibration) 방법
QR 08_가속도계 교정
[3] 컴퍼스 교정
1 컴퍼스 교정 방법
QR 09_지자계 교정
2 Large Vehicle MagCal 기능 사용법
[4] 라디오 교정
1 라디오 교정 방법
QR 10_라디오 교정
[5] 변속기 교정
1 변속기 교정 순서
[6] 모터 배열 및 회전 방향 확인
1 모터 배열 확인
QR 11_ESC 교정
2 모터 회전 방향 확인

Chapter 3C세부 설정C
[1] 파워 모듈 전압 보정
1 설정을 위한 재료 준비
2 전압의 보정
[2] 파워 모듈 전류 교정
1 전류 교정
[3] 비행 모드 설정
1 조종기의 비행 모드 설정
[4] 라디오 페일세이프 설정
1 라디오 페일세이프 설정 방식
[5] 배터리 페일세이프 설정
1 배터리 전압으로 페일세이프 설정하기
2 배터리 용량으로 페일세이프 설정하기
[6] GCS 페일세이프 설정
1 미션 플래너의 GCS 페일세이프 활성화
[7] 시험 비행
1 이륙 전 준비
2 시동/시동 정지
3 이륙
4 이륙 후 점검(Mode 1 기준)
5 시동 시 문제 해결

Part 3 픽스호크 이해하기

Chapter 1C튜닝의 기능과 구성C
[1] 기본 튜닝(Basic Tuning)의 기능과 구성
1 TUNING(Basic, Extended) 탭의 의미와 기능 이해
QR 12_PID와 멀티콥터의 반응
2 확장 튜닝(Extended Tuning) 기능과 구성
3 'Rate Roll/Pitch kP'를 활용한 롤과 피치의 설정
4 오토튠을 활용한 요(Yaw)축의 설정

Chapter 2C어드밴스 튜닝(Advance Tuning)
[1] 로그다운 및 분석
1 로그다운
2 자동 분석
3 Create KML + gpx 160

[2] Save Trim, Auto Trim, Calibrate Level(편류 보정)
1 Save Trim
2 Auto Trim
3 Calibrate Level

[3] 기체 편향 보정(Compass Declination)

[4] 호버링 자동 학습
1 호버 스로틀(Hover Throttle) 구간 설정
2 호버 스로틀(Hover Throttle) 구간 확인

[5] 센서 오프셋 값 조정
1 오프셋 값 설정 방법

[6] 전류 제한 및 전압 스케일링
1 전류 제한
2 전압 제한

[7] 진동 측정
1 미션 플래너를 활용한 실시간 진동 확인
2 로그 분석을 통한 진동 확인 178

Chapter 3C항목별 중요성 및 세부 사항의 이해
[1] 텔레메트리(TM)
1 미션 플래너상의 텔레메트리 정보 확인
2 Sik Radio 각 항의 의미(원문 번역)

[2] 프레임유형
1 트라이콥터
2 Y6
3 쿼드콥터(Quadcopter: X, H, 유형)
4 헥사콥터
5 옥토콥터(Octocopter)
6 X8
7 프레임 유형별 모터 방향 및 프로펠러 설정
8 픽스호크와 ESC 신호선 연결
9 모터 회전 방향 및 배선 확인
[3] 컴퍼스 교정
1 Compass 탭의 이해
2 송신기를 이용한 컴퍼스 교정
[4] 라디오 교정(Radio Calibration)
1 PPM-Sum
2 S.Bus를 지원하는 수신기
3 Spectrum DSM, DSM2 및 DSM-X Satellite 수신기
4 MULTipLEX SRXL version 1 및 version 2 수신기
5 Radio Calibration
6 교정 후 점검(Mode 1 기준)
[5] 비행 모드(Flight Mode)
1 GPS 및 설정을 위한 비행 모드
2 초기 세팅을 위한 모드
QR 13_Heli 3D
3 Loiter Mode
4 RTL(Return-to-Launch)
5 최초 비행 시 픽스호크 비행 모드 설정(Futaba 14sg 기준)
6 설정 확인
[6] 페일세이프(Fail Safe)
1 라디오 페일세이프의 의미
2 라디오 페일세이프 방법
3 PWM 신호(Throttle)에 의한 Radio 페일세이프 설정(기본 설정)
4 수신기(Receiver)의 '페일세이프' 기능 활성화
5 배터리 페일세이프의 의미
6 배터리 관리
7 배터리 관리를 위한 충전기
8 배터리 페일세이프의 동작
9 GCS 페일세이프 의미
[7] 파워 모듈(전압)
1 파워모듈의 기본 기능
2 파워 모듈 참고 및 점검 사항
3 파워 모듈 전압(Voltage) 설정
4 파워 모듈 전류(Amperes) 교정

Part 4 픽스호크 응용하기

Chapter 1A미션 플래닝
[1] 웨이포인트 및 이벤트로 미션 계획하기
1 Home(복귀 장소)
2 WP 지정
3 WP의 기본 고도 설정
4 지형 정보를 포함한 'WP' 설정
5 'WP' 임무 설정
6 자동 그리드 생성
7 미션 업로드 및 파일 저장
8 'Home'의 위치가 잘못 지정됐을 경우의 조치

[2] 임무 수행 명령 목록
1 Takeoff
2 Waypoint
3 Spline Waypoint
4 Loiter_Time
5 Loiter_Turns
6 Return-To-Launch
7 Land
8 Delay
9 PayLoad Place
10 Do-Set-ROI
11 Condition-Delay
12 Condition-Distance
13 Condition-Yaw
14 Do-Jump
15 Do-Set-Cam-Trigg-Dist
16 Do-Set-Servo
17 Do-Repeat-Servo
18 Do-Digicam-Control
19 Do-Mount-Control
20 Do-Gripper

[3] 랠리 포인트
1 랠리포인트 설정
2 다중 랠리 포인트

Chapter 2A12kg 이상 대형 기체 조립
[1] 기체 선정(X4-10)
QR 14_포스웨이브 방제 기체
1 X4-10 모델
2 기체 구조에 의한 진동 감쇠
3 조립의 난이도
4 이동 및 보관의 공간 활용성

[2] 기체의 조립
1 대형 드론 조립 기본 수칙
2 부품 확인
3 ESC와 Lower Motor Mount의 조립
4 ESC 전원선 연장
5 메인 프레임 조립
6 하단 구조물 조립

[3] 전문가 및 산업용 픽스해크(Pixhack)
1 산업용 픽스해크의 장점
QR 15_픽스해크 구매
2 픽스해크 연결도
3 픽스해크 핀 맵
4 RTK(Real Time Kinematic) 안테나
5 OLED

Part 5 다른 버전의 플라이트 컨트롤러, Pixhawk4 응용하기

Chapter 1APixhawk4 학습용 드론 조립 가이드
[1] 재료 구입 전 고려 사항
1 처음 조립을 할 경우 조금 비싸더라도 국내 유통 제품을 구매한다
2 오프라인 동호회를 먼저 가입하여 제품에 대한 정보를 습득한다
3 정보를 얻을 수 있는 판매 업체에서 구매한다
4 FC의 경우 자체 테스트나 검증을 거친 국내제품을 구매한다
5 처음부터 복잡한 구조는 피하고 단계별 학습을 진행한다

[2] 재료 준비
1 필수 목록
QR 16_고급자용 장기체공용 드론 세트
2 기체
3 FC(Pixhawk4)
QR 17_Pixhawk4 구매 링크
4 RC 송수신기
5 GCS용 PC

[3] 송수신기 설정
1 오픈소스(Open Source) 기반 송수신기
QR 18_점퍼 T18 송신기 구매
2 송신기의 구성
3 송신기 메뉴 이동 방법
4 송수신기 바인딩 방법

[4] 기체 조립
1 사용 재료
2 사용 공구
3 사용 부재료

[5] 조립해보기
1 조립 전 알아두면 좋은 팁
2 물품 확인
3 전방 설정
4 모터 마운트 조립
5 메인프레임 조립
6 변속기, PM 장착
7 파워 모듈 케이블 연결
8 절연 처리
9 픽스호크 노이즈 보호
10 픽스호크 고정
11 픽스호크 연결하기
12 파워 모듈 연결
13 I/O-PWM, FMU-PWM 케이블 연결
14 텔레메트리 연결
15 GPS와 외부 컴퍼스 연결
16 수신기 연결(Jumper R8)
17 랜딩기어 서보 연결
18 조립 마무리 및 고정

[6] 픽스호크 연결 상세도
1 Telemetry(양방향 데이터 통신) 포트와 3DR radio 연결 상세도
2 GPS 모듈 연결 상세도
3 Power 모듈 연결 상세도
4 DSM/SBUS RC port 연결 상세도
5 FMU PWM OUT port 연결 상세도
6 픽스호크 핀 맵(Pin Map) 종합

[7] GCS 프로그램 설치
1 큐그라운드 컨트롤(QGround Control) 구글 검색으로 설치하기
2 QGC 설치 확인
3 QGC와 픽스호크 연결

[8] 펌웨어 선택 및 업로드
1 QGC를 통한 픽스호크 최신 펌웨어 업로드

[9] 텔레메트리(TM) 연결
1 픽스호크와 TM 모듈 연결 및 미션플래너 접속

Chapter 2A프레임 클래스와 유형 설정하기
[1] 프레임 타입 선택과 적용
1 QGC의 메뉴 선택과 픽스호크 재부팅

[2] 가속계 교정(Accel Calibration)
1 수평계 준비
2 가속도계 교정(Accelerometer Calibration)

[3] 지자계 교정(Compas Calibration)
1 지자계 교정 순서

[4] 라디오 교정(Radio Calibration)
1 라디오 교정 순서

[5] 변속기 교정(ESC Calibration)
1 변속기 교정 순서

[6] 모터 배열 및 회전 방향 확인
1 모터 배열 확인 순서
2 모터 회전 방향 확인

Chapter 3A파워 모듈 전압 보정
[1] 파워 모듈 전압(Voltage) 설정
1 준비하기
2 전압 보정

[2] 파워 모듈 전류(Amper) 교정

[3] 플라이트 모듈 설정
1 QGC로 비행 모드 세팅하기

[4] 라디오 페일세이프 설정
1 라디오 페일세이프 설정하기

[5] 배터리 페일세이프 설정

[6] GCS 페일세이프 설정
에필로그

공현철 배재대학교 드론로봇공학과 교수

● 주요 경력
ㆍ 1995년 12월 미 Texas A&M University 항공우주공학과 졸업(Ph.D., 공학박사)
ㆍ 1996년 3월~2018년 2월 한국항공우주연구원 책임연구원
ㆍ IT 드론군집비행 연구개발 과제 책임자
ㆍ UTM(무인기교통관리시스템) 실증을 위한 정밀 항법시스템
ㆍ 연구개발 과제 책임자 외 다수 과제 수행
ㆍ 2017년 12월 드론 조종자 자격 취득(한국교통안전공단)
ㆍ 2018년 8월 지도조종자 자격 취득(한국교통안전공단)
ㆍ 2018년 3월~현재 배재대학교 드론로봇공학과 교수
ㆍ 전(前) 목원대학교 산업디자인학과 강사