아두이노 드론 만들기 #6 - MDF 프레임의 마지막…


사실 이번 글은 또다른 실패담이라서 쓰지 않으려고 했는데 손이 심심해서 쓴다…-.-
더이상 MDF로는 시도를 하지 않을 생각이었는데 혹시나 하는 생각에 한 번 더 도전을 했다.


하지만 아무래도 MDF 프레임을 이용한 시도는 여기서 마쳐야 할 것 같다.
물론 프레임만의 문제는 아니다. 그러나 프레임 외의 문제들이 MDF로 해결 할 수 없는 문제라는 것이
MDF의 비극적인 운명이다…ㅠ.ㅠ


다운사이징


일단 지난 번 실패담에 대해 많은 분들이 의견을 주셨다. 그중 가장 신빙성 있고 개선하기 쉬운 내용은 바로 기체에
비해 프로펠러가 너무 작다는 것이었다. 사실 지난 번 잠깐이라도 뜬 기체는 10인치 프로펠러였는데 이번 테스트에
사용하고 있는 프로펠러는 5인치 사이즈이고 실제 직경은 5인치 보다 작다(5인치면 대략 12.7cm인데 실제로는 
대략 11cm정도이다).


결국 기체의 사이즈를 줄이기로 했다. 우선 기체의 폭을 줄이기로 하였고 폭이 줄어들면 소재가 동일하니 당연히 무게도
줄어들게 될 것이다. 다시 한번 모눈종이에 열심히 도안을 하고 MDF 레이저 커팅 주문을 했다.



그렇게 만들어진 기체는 아래 이미지와 같다. 이전 기체와의 비교를 위해 두 기체를 겹쳐놓고 사진을 찍었다.
우선 기체의 폭은 직경을 기준으로 약 10cm정도 줄어들었다.



1차 테스트 결과


변경된 기체는 사이즈가 줄어든 것과 각종 기판과 배터리가 외벽 안쪽에 있던 것이 부피가 줄면서 외벽 밖으로 배치
되었다는 점, 외벽간의 공간을 테이프로 틀어막았다는 점 등이 달라진 부분이다.


하지만…


여전히 반응이 없었다. 역토크(프로펠러의 반작용)를 상쇄하기 위한 방향타가 지나치게 공기의 흐름에 저항을 일으키는
것 같아서 방향타를 모두 제거하니 겨우 기체가 제자리에서 뒤집히는 정도의 반응을 보였다.


그냥 끝내기는 뭔가 아쉬워 한 번 더 다운사이징을 감행했다.


2차 다운사이징


8각형 구조로 8군데로 배치한 외벽 중 4개를 제거했다. 아무래도 몸통과 외벽을 연결하는 지지대쪽에서도 공기 흐름에
저항이 발생하는 것 같았다. 결국 뭔가 모양은 비맞은 생쥐 마냥 뭔가 빈티가 나보이긴 하지만 무게는 대폭 줄어서 최초의
기체에 비해 120g 정도가 줄어들었다. 그리고 외벽쪽에 배치했던 배터리는 모터 위쪽으로 올렸다.



2차 테스트 결과


일단 작은 프로펠러에 대해 방향타가 주는 영향이 너무 큰 덕에 일단 방향타는 미리 제거하고 테스트를 하기로 했다.
물론 이럴 경우 기체는 프로펠러 반대 방향으로 신나게 돌 것이다….-.- 그래도 일단 떠주기만 하면 좋으련만…


처음 시험 비행을 위해 나갔더니 어디선가 접촉이 불량했는지 모터가 돌아가지 않았다. 다시 들어와 점검후 나갔다.
아두이노와 점퍼선을 이용해 기판들을 연결하다보니 이런 문제도 종종 생긴다.


그리고 드디어 테스트…



발레 로봇을 만들어야 하나…예상대로 몸통이 신나게 돈다. 그리고 안타깝게도 뜨지는 않는다…ㅠ.ㅠ


정리


애초에 예견했던 결과이긴 하지만 아쉬움은 남는다.
일단 지난 번 실패에서부터 오늘의 실패까지에서 몇가지 개선해야 할 부분을 정리해보자면 다음과 같다.


  1. 아두이노과 관련 기판의 부피를 최소화 할 것. 이를 위해 간단한 회로 설계와 많은 납땜 작업이 필요할 듯싶다.
  2. 유션형의 기체 설계. 프로펠러가 작은 경우 바람의 저항을 받는 요소에 매우 민감하다. 따라서 공기가 흐르는 곳은 최대한 유선형으로 설계가 되어야 한다.

*** 추가로 좀 어처구니 없는 착각을 한 것이 배터리 무게를 줄이고자 적은용량의 배터리 2개를 직렬로 연결해서 사용하였다.
그래서 배터리 무게에서는 약 10g 정도 이득을 봤는데...오늘 확인해보니 직렬 연결을 위해 만든 커넥터 무게가 무려 20g이었다...
뭐하자고 이 짓을 한 것인지...ㅠ.ㅠ




결국 이러한 문제 해결을 위해서는 3D 모델링도 익혀야 하고 간단하게나마 회로 설계도 공부를 좀 해야 할 것 같다.
우선 다음 포스팅은 3D 모델링을 통해 새로운 기체를 설계하는 내용이 될 것이다. 과연 쓸만한 기체가 만들어질지…






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  1. 지나가다.. 2017.11.10 01:33 신고

    오직 싱글 프로펠러 만으로는 드론을 띄울수 없습니다.
    물리학적으로 불가능합니다.
    혹시 '싱글 모터' 드론을 보고 '싱글 프로펠러'로 착각 하신거 아닌가 싶습니다.

    싱글 모터 드론은 모터 하나로 상단 하단 두개의 프로펠러를 역방향으로 돌리고
    두 프로펠러의 비틀림은 반대이며 이로 인해 역회전 프로 펠러이지만 바람은 둘다 아래쪽으로 나와서 부력을 얻을수 있고
    두 프로펠러의 역방향 회전 덕분에 몸통의 회전을 막아주는 겁니다.

    문제는 이렇게 싱글모터 듀얼 프로펠러 드론으로 기체를 띄우더라도 방향조정 , 수평유지등등 컨트롤이 만만치 않을 겁니다
    싱글콥터는 쿼드콥터 보다 훨씬 고난이도 기술입니다.

    유튜브등 에서 'single motor drone'으로 검색하셔서 동영상을 자세히 살펴보세요

    • 마즈다 2017.11.10 12:32 신고

      조언 감사합니다.
      하지만 유튜브에 singlecopter로 검색을 해보시면 프로펠러 하나짜리 드론도 많이 검색이 됩니다. VTOL이라든가 스피어드론이라든가...특이하게는 EDF Unit이라는 제트엔진 비슷한 팬으로 만든 드론도 있습니다.
      이런 드론은 모두 방향타 역할을 하는 vane으로 역토크를 상쇄시키는 것 같더라구요. 아래 링크들 보시면 아실겁니다.

      https://youtu.be/FWDg0BGnb5A
      https://youtu.be/6sY3L-dow8c
      https://youtu.be/Sfr1FtvtpSk

    • 지나가다 2017.11.11 20:24 신고

      그 방향타라 생각하시는 부분의 하단을 자세히 보시면 각각 서보로 제어하고 있고 프로펠러에서 나오는 하강기류를 역으로 보내면서 몸체의 회전을 반감시키고 있습니다.
      이 서보의 각도를 자이로 센서등과 연계해서 실시간 작동 시키는 것이 수평유지의 핵심입니다. 수평이 잡힌상태에서 서보를 조절하면 방향 전환이 가능한것 이구요
      모바일로 작성하려니 중구난방 두서 없는 글이 되었네요.
      아두이노를 다루실줄 아는것 같으니 기존의 드론 컨트롤에 쓰이는 쉴드를 구해서 적용하시면 성공하실겁니다.

    • 마즈다 2017.11.11 20:28 신고

      네 감사합니다.
      아직 완벽한 수준은 아니지만 서보모터를
      통해 방향타 제어를 하고는 있습니다만
      말씀하신대로 쉬운 일은 아니네요^^
      더 연구를 해봐야 할 것 같습니다.

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