2019/01/13 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #1

2019/01/21 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #2

2019/03/03 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #3

2019/03/11 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #4

2019/03/31 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #5

2019/06/09 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #6

2019/07/20 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #7

 

한동안 드론 작업을 못했다.
늘 그렇듯 관심사가 사방팔방으로 뻗치는 나로서는 당연하다면 당연한 일…-.-


최근에는 다시 4족 보행 로봇을 준비하고 있어 여러가지 부품도 사모으고 머릿속에서는 어떤 식으로 설계를
할 것인지에 대한 생각이 떠나질 않는다. 게다가 OpenCV 공부도 시작하여 책볼 시간도 할애를 해야 하고
아직 시작은 못했지만 곧 실습도 해봐야 하고…자연스레 진척이 더딘 드론 만들기는 뒷전이 되어 가고 있었다.

 

그래도 끝은 봐야겠기에 지난 2주동안 프레임도 새로 만들고 로드킬 당한 동물같은 처참한 모양이나마
조립도 하여 테스트를 해보았으나…어마어마한 중량(배터리 포함 무려 170g…ㅠ.ㅠ)으로 실패하고 말았다.
오늘은 간단하게 실패 영상이나 하나 올리고 마치려고 한다…-.-

 

진행 경과

 

지난 포스팅에서 일단 헤더핀을 모두 부착하고 점퍼케이블로 연결하여 겨우 모터를 정상적으로 돌리는데 성공을
하였다. 그 후 최초로 만들었던 회로에서 테스트했을 때 잘 안되었는데 계속 만지작대다보니 어느 순간 모터가
돌기 시작했다. 그래서 일단은 최초로 만든 회로를 프레임에 장착하기로 했다.

 

최초 만들었던 회로

 

프레임은 프로펠러 가드를 포함한 모양으로 만들었는데 사실 이 부분 때문에 무게가 폭증하였다. 
프레임은 123D Design으로 모델링하고 3D 프린터로 출력을 하였는데…출력 소음이 아이들 공부하는데 방해
된다는 클레임이 들어와 울며 겨자먹기로 출력 대행업체에 의뢰를 할 수 밖에 없었다…이 무슨 자린고비 굴비같은
상황인지…ㅠ.ㅠ

 

123D Design으로 모델링한 프레임

 

이렇게 우여곡절 끝에 조립을 하였지만 서두에 언급한대로 무게가 무려 170g…보통 미니 드론들이 40~50g
정도인 것을 생각하면 애초에 이녀석이 날 수 있을 것이란 기대는 안드로메다로 날아간 것이다…-,.-

그래도 일단 만들어는 놓았으니 돌려는 봐야겠지 않은가….


하지만 역시나…

 

 

추후 계획

 

일단 현재로싸는 무게가 가장 문제이기에 체중 감량에 중점을 두어 개선을 해야할 것으로 판단된다.
무게의 가장 큰 부분을 차지하는 자작 프레임은 과감하게 쓰레기통으로…ㅠ.ㅠ

 

그리고 처음 구입했던 Q100 타입의 드론 프레임을 다시 사용해야겠다. 그러려면 회로도 다시 납땜을
해야 한다. 이번에는 조금 더 차분하게 납땜을 해봐야겠다.

 

차선책으로는 모터를 바꾸는 것도 생각하고 있다. 사실 모터를 바꾸는 쪽이 조금은 더 수월할 것 같다.
아무래도 8520 코어리스 모터보다는 1106나 1406 정도의 BLDC 모터쪽이 추력이 더 강할테니…


물론 그렇게 되면 배터리 셀 수도 늘어나야 해서 배터리 무게와 또 ESC를 사용해야 하니 그 무게도
더해져서 무게가 더 늘어나긴 하겠지만 그정도는 커버할 수 있지 않을까 하는 계산이다(신빙성은 없다…-,.-).

일단은 이 2가지 계획을 순서대로 차근차근 진행해보자~

 

정리

 

뭔가 하나에 집중하지 못하는 성인 ADHD 환자같은 성격탓에 이 조그만 드론 하나에 몇달을 보내고 있다…ㅠ.ㅠ
하지만 느려도 황소걸음이라고 문제를 찾고 그 문제를 해결해가는 과정은 착실하게 진행되고 있다는 점에서는
나름 성취감을 느끼고 있다.

 

아직 원격 조정을 위한 소프트웨어 개발 문제가 남아있지만 일단 뜨는 것이라도 보면 속이 좀 후련하겠다…^^;;;
얼른 요 드론 놀이는 마치고 본격적인 로봇 개발을 시작하고 싶다. 사실 이 로봇 개발도 흔히 사람들이 선택하는
방법이 아니다보니 성공할 수 있을지 많이 불안하다. 하지만 뜻이 있는 곳이 길이 있나니!

 

더운 여름~
집구석에서 에이컨 쐬면서 드론하고 로봇이나 만들자~

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이제 반백이 되었지만 아직도 꿈을 좇고 있습니다. 그래서 그 꿈에 다가가기 위한 단편들을 하나 둘 씩 모아가고 있지요. 이 곳에 그 단편들이 모일 겁니다...^^

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한동안 다른 짓거리를 하느라 드론은 손을 못대었다. 콩알만한 것이 금방 될 줄 알았는데 참 여러모로
속을 썪인다…ㅠ.ㅠ 게다가 남은 작업들이 계속 부품들을 교체해가면서 문제의 원인을 찾는 일이다 보니
한번 일을 하려면 맘먹고 시간을 내야하는데 아무래도 좀 더 쉽고 흥미로운 관심사에 우선순위를 뺐기기
일쑤다.

 

그래도 매주 주말이면 잠깐의 짬이라도 내서 조금씩 문제를 해결해 가고는 있지만 아직도 제대로 동작을
안하고 있다. 오늘은 오랫만에 그간의 진행 상황을 정리해보려고 한다.

 

새로운 회로의 구성


지난번 포스팅에서 언급했던 새로 주문한 모터는 4월 23일경 도착했다. 주문한 날짜는? 2월 19일…-.-
무려 2달 하고도 4일이 더 걸린 것이다. 게다가 레이서스타 8520 모터의 경우 4개씩 2세트를 주문했는데
모터 한 개가 증발하여 총 7개밖에 안왔다…ㅠ.ㅠ

 

그래도 와준 것이 어딘가 싶어 주섬주섬 브레드보드를 이용하여 새롭게 회로를 구성하고 테스트를 시작
하였다. 가장 먼저 모터 드라이버의 문제가 아닌가 싶어 다른 모터 드라이버를 이용해보았다. 우선은
가지고 있는 모터 드라이버 중 가장 눞은 출력을 가진 L298N 드라이버를 이용하여 모터를 연결하고
테스트를 해보았다.

 

하지만 여전히 모터까지 전류가 흐르기는 하는 듯 모터에서 찌르르 하는 소리는 들리는데 정작 모터가 
돌지 않는다. 일단 모터 드라이버의 문제는 아닌 것 같다.

 

다시 원래 사용했던 HR8833 기반의 초소형 모터 드라이버로 교체를 하고 여러가지 테스트를 해보았다.
여기서 발견한 것은 일단 모터 드라이버에 모터를 한 개만 연결하면 모터가 잘 돌아갔다. 하지만 하나의
드라이버에 모터를 2개 연결하는 경우에는 모터가 돌지 않았다.

 

브레드 보드를 이용한 구성

 

코드의 변경

 

처음 사용했던 코드는 딜레이 없이 모터 4개를 돌리도록 되어있었다. 하지만 아무리 작은 모터라도 처음
구동시에는 스펙상의 가장 큰 전류가 흐르기 때문에 이 코드로는 무리가 있지 않을까 하는 생각이 들었다.
그래서 코드를 다음과 같이 수정하였다.

 

const int MS1=3;
const int MS2=5;
const int MS3=6;
const int MS4=9;
  
void setup() {
	 pinMode(MS1, OUTPUT);
	 pinMode(MS2, OUTPUT);
	 pinMode(MS3, OUTPUT);
	 pinMode(MS4, OUTPUT);
}
 
void loop() {
	 MA1_Forward(50);
	 delay(1000);

	 MB1_Forward(50);
	 delay(1000);

	 MA21_Forward(50);
	 delay(1000);

	 MB21_Forward(50);
	 delay(2000);
 
	 MA1_Forward(100);

	 MB1_Forward(100);

	 MA21_Forward(100);

	 MB21_Forward(100);
	 delay(2000);
}
 
void MA1_Forward(int Speed1)  
{
	 analogWrite(MS1,Speed1);
  }
   
void MB1_Forward(int Speed1)
{
	 analogWrite(MS2,Speed1);  
 }

void MA21_Forward(int Speed1) 
{
	 analogWrite(MS3,Speed1);
 }

 void MB21_Forward(int Speed1)
{
	 analogWrite(MS4,Speed1);
 }

 

처음 구동시 각 모터별로 1초 정도의 딜레이를 주고 순차적으로 돌리기 시작하였다. 반응이 없던 모터들이 제대로 돌기
시작한 것이다. 이로써 적어도 부품이나 회로의 구성 상에는 문제가 없다는 것을 확인할 수 있었다. 그렇다면 기존에
만들어놓은 회로에는 무슨 문제가 있는 것일까?

 

 

 

납땜의 문제

 

드디어 모터가 제대로 돌기 시작했다는 것은 분명 한발짝 앞으로 나아간 것이긴 하지만 기존에 만들어놓은 회로에서
제대로 동작하지 않는 것은 여전히 의문이었다. 구성 자체는 브레드보드를 이용한 회로와 동일하였으나 다른 점이
있다면 납땜을 하여 회로를 구성했다는 것이 차이라면 차이였다.

 

이전에 만들었던 회로에서는 전혀 동작을 하지 않는 것을 확인했고 또 이 회로는 너무 복잡하게 납땜을 해서 더이상
손볼 여지가 없었기 때문에 이 프로젝트 처음 시작할 때 만들었던 회로에 추가로 모터 드라이버를 위한 배선과 전원
배선을 납땜하여 테스트 해보기로 하였다.

 

드론 프레임을 구매해 구성한 회로

 

최초에 만들었던 회로에 배선을 추가한 구성

하지만 추가로 구성한 회로 역시 문제가 있었다. 프로펠러가 장착되지 않은 상태에서는 모터가 원활하게 구동이
되었으나 프로펠러를 달기만 하면 모터가 제대로 돌아가지 않았다. 단 하나의 프로펠러만 달아도 전체 모터가 
구동되지 않았다.

 

 

 

 

 

결국 의심할 수 있는 문제라고는 이 회로들을 만들 때 납땜을 잘못했다는 가정 뿐이었다. 아무래도 케이블이 적절한
위치에 붙지 않았거나 납땜한 부분들 중 쇼트가 나는 부분이 있거나 한 것으로 판단된다. 간혹 손으로 조금 건드려
주거나 눌러주면 모터가 정상적으로 돌아가는 경우도 있어 더 상황 판단을 어렵게 만들었다.

 

점퍼 케이블 버전으로 완성

 

2번의 시도 모두 납땜에서 문제가 생겼다는 결론을 내린 이상 더이상 나의 납땜 실력을 신뢰할 수 없는 상황이 되었다.
남은 방법은 브레드보드에 구성한 회로를 그대로 사용하는 것 뿐… 그렇다고 그 무거운 브레드보드를 그냥 사용할 수는
없고 1:N으로 연결되는 부분만 브레드보드를 사용하면 되므로 양쪽 전원부만 잘라서 사용하기로 하고 나머지 부품은
점퍼 케이블로 연결을 하였다. 결국 엄청 복잡한 형태가 만들어졌다…ㅠ.ㅠ

 

최종 구성 - 점퍼 케이블을 이용한 회로 구성

 

그리고 비록 험악한 몰골을 하고는 있지만 동작은 아주 만족스러웠다.

 

 

 

하지만 이렇게 되면서 숙제가 하나 생겼다. 바로 프레임을 어떻게 할 것이냐는 것이다. 이 모양으로는 일반적인
형태의 드론 프레임은 도저히 사용할 수 없는 상태이다. 사실 회로의 구성 자체에는 문제가 없으니 구매한 프레임에
만든 형태로 다시 차근차근 납땜을 해도 좋겠지만…두 차례 실패를 거듭한 현 상황에서는 엄두가 나질 않는다…ㅠ.ㅠ

 

결국 3D 프린터의 힘을 빌릴 수밖에 없는 상황이 되었다. 하지만 다룰 줄 아는 모델링 프로그램이라고는 123D 
Design뿐인데다 그나마 익숙하지 않으니 어느 세월에 프레임을 만들까… 게다가 이렇게 복잡한 모양이 되어
버린 회로를 깔끔하게 담기 위해서는 얼마나 또 머리를 굴려야 할까…ㅠ.ㅠ

 

한동안 고생 꽤나 하게 생겼다.

 

정리

 

이번 작업으로 아주 중요한 교훈을 얻었다. 바로 납땜에 관련된 것…그 전까지는 아주 간단한 부분만 납땜을 해서
잘 몰랐는데, 그냥 땜납으로 붙어있다고 해서 납땜이 된 것이 아니라는 것을 알게 되었다. 앞으로도 다시 시도할
기회가 있겠지만 절대로 마구잡이로 할만한 작업은 아닌 것이다.

 

결국 차선책으로 아두이노용 점퍼 케이블을 이용하여 제대로 동작하는 버전을 만들기는 하였지만 역시나 흡족한
형태는 아니다. 다만 지금까지 너무 오랜 시간을 끌었기에 이 상태로 진행을 하고자 할 뿐…

 

당분간은 프레임 설계하고 출력 하느라 또 꽤 오랫동안 시간과 씨름을 해야 할 것 같다. 
언제가 될 지는 모르겠지만 드론이 뜨기 전까지는 이 프로젝트는 끝나지 않을 것이다.

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아두이노 미니 드론 만들기 #5

흘러간 시간에 비해 진척이 없는 것이 좀 안타까운 현실이다.
지난 포스팅까지 새로운 부품을 구해 나름 보기 좋게 드론 프레임에 장착을 하였다. 이제 번거로운 하드웨어 작업이
끝났으니 슬슬 소프트웨어 작업만 시작하면 되겠거니 생각을 했건만…

오늘은 그냥 가볍게 발생한 문제에 대한 의문만 남겨본다.

하드웨어 보완

지난 번 부품을 얼키설키 연결을 시켜놓고 모양 잘나왔다고(?) 자아도취에 빠져 이리 저리 둘러보던 중…
아뿔싸…스위치가 없었다…ㅠ.ㅠ

다행이 예전에 미리 잔뜩 사다놓은 푸시락 버튼이 있어 주섬주섬 찾아다가 드론 프레임의 앞자리, 카메라 장치하는
공간에 끼워봤더니 얼추 잘 어울린다 싶어 연결을 하였다. 이것으로써 정말 하드웨어 조립은 끝을 맺게 되었다.
다만 드론이 구동을 안할 시 그 원인이 하드웨어쪽에 있다면…망한거다…ㅠ.ㅠ

 

테스트

그리고 이제 스케치 코드를 작성하고 테스트를 해볼 시간이다.
코드는 매우 간단하게 일반적으로 DC모터 드라이버를 사용하는 예제를 가져왔다.
코드는 다음과 같다.

 

void setup() {
  // 모터를 출력모드로 설정
  pinMode(3, OUTPUT);              // 3번핀을 출력모드로 설정합니다.
  pinMode(5, OUTPUT);              // 5번핀을 출력모드로 설정합니다.
  pinMode(6, OUTPUT);              // 6번핀을 출력모드로 설정합니다.
  pinMode(9, OUTPUT);              // 9번핀을 출력모드로 설정합니다.
}

void loop() {
  // 모터 돌리기
  analogWrite(3, 150);                   
  analogWrite(5, 150);              
  analogWrite(6, 150);                  
  analogWrite(9, 150);          
  delay(3000);           
  // 모터 정지         
  analogWrite(3, 0);             
  analogWrite(5, 0);                 
  analogWrite(6, 0);            
  analogWrite(9, 0);              
  delay(3000);                         
}

 

간단하게 모터의 동작만 테스트하는 아주 간단한 코드이다. 원래 MPU9250과 nRF24L01 예제 코드에 추가하여 테스트
하려고 했는데 뭔가 잘 안되는 것 같아 모터만 따로 테스트해보기로 했다.

하지만…그래도 잘 안된다….ㅠ.ㅠ


일단 delay 시간에 맞춰서 모터 드라이버에 LED도 불이 들어오고 전류가 흐르는 소리가 찌르르 나긴 하는데 정작 모터가 
돌아가지 않는다. 모터 드라이버가 전류를 잘 공급해주지 못하는 것일까? 아는 것이 없으니 어디를 의심해봐야 할지도
모르겠다…ㅠ.ㅠ 일단 증상은 아래의 영상과 같다.

 

 

 

그리고 실제 부품들과는 다르지만 회로 구성도도 함께 올려본다. 이 회로도는 미니 드론 만들기 작업을 처음 포스팅
할 때 올렸던 그림이다.

 

정리

오늘은 모터 구동 테스트를 진행해보았다. 하지만 결과는 썩 좋지 않았다. 이제부터의 과제는 과연 무엇이 문제의
원인인지를 찾아내는 것이다. 때문에 다음 주 주말에는 현재 부품이 아닌 다른 부품 (아두이노 프로 미니와 다른
DC모터 드라이버, 그리고 다른 모터들)을 이용하여 회로를 구성하고 정상적으로 구동이 되는지 확인을 해봐야겠다.

사실 현재 드론에 사용중인 Racerstar의 8520 코어리스 모터를 한 달 전에 banggood.com에서 추가로 주문을 
해놓았는데 무슨 일인지 배송이 안되다가 겨우 며칠 전에 선적되었다는 것을 확인할 수 있었다. 만일 새로 구성한 회로가 
잘 작동을 하고 새 모터가 무사히 도착을 한다면 기존 작업한 것을 버리고 새 회로와 모터 그리고 프레임도 새로 만들어
다시 시작을 해야겠다. (역시 정상 동작을 확인하고 납땜을 했어야 했는데…ㅠ.ㅠ)

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  • abraham.won@gmail.com 2019.04.22 00:11  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    모터 드라이버에도 전원(VCC,GND)을 연결해 주셔야 합니다.

    • 마즈다 2019.04.22 17:41 신고  댓글주소  수정/삭제

      댓글 감사합니다. 지금보니 회로도에 전원부가 누락되었네요...^^;;; 실제로는 모터 드라이버에도 전원이 연결되어있습니다.

  • yookj 2019.07.02 22:05  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    많은분들이 아두이노로 도전하다가 결국 자세제어에는 PID 연산이 많이들어가서 STM32로
    돌아서는것 같더군요. 회로만보면 모터드라이버가 9110S인것같은데
    저도 BLDC는 안써봤지만 어쨌든 드라이버 모듈군이 다른것같아요
    http://www.ti.com/ko-kr/motor-drivers/brushless-dc-bldc-drivers/products.html

    • 마즈다 2019.07.03 20:04 신고  댓글주소  수정/삭제

      조언 감사합니다. 한 번 하는데 까지 해봐야죠^^; 모터 드라이버는 http://vctec.co.kr/front/php/product.php?product_no=10336&NaPm=ct%3Djxn4v49m%7Cci%3Dcheckout%7Ctr%3Dppc%7Ctrx%3D%7Chk%3D1cfc6dde3b26d508d16cb5158c3f7caa40d1c52e
      요 제품입니다.


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아두이노 미니 드론 만들기 #2


지난 포스팅에서는 우선 부품 구매와 간단하게 가조립을 통해 부품들을 어떻게 배치하는 것이 좋을 것인지에 대해
정리를 해보았다. 무게가 좀 불만스럽기는 하지만 대체로 만들만 하겠다는 판단이 섰다. 그리고 이번 주부터는 본격적으로
부품을 조립하고 아두이노 스케치를 작성하는 작업에 들어가기로 했다.


두 번째 삽질…


지난 번 첫 포스팅을 페이스북에 공유했을 때 페이스북의 한국 아두이노 사용자모임에서 ‘현자’님이 DC 모터 드라이버
보다 모스펫을 이용하여 모터를 제어하는 것이 어떻겠냐는 댓글을 달아주셨다. 안그래도 DC 모터 드라이버가 덩치도
큰데다가 역방향 회전이라는 불필요한 기능도 포함되어있어 불만스러웠던 차에 모스펫 이야기를 듣고나니 한번 모터
드라이버를 자작해볼까 하는 생각이 들었다.


당장에는 못만들어도 언젠가 만들겠거니 하고 적절한 사양의 모스펫을 주문을 했는데…이게 SMD 타입으로 너무
작아서 만능기판에는 납땜하기도 힘들고 아무래도 제대로 회로 기판을 만들어 써야할 것 같았다…ㅠ.ㅠ



그래서 덩치가 큰 트랜지스터 형태의 모스펫을 주문을 했는데…아뿔싸…ㅠ.ㅠ 이게 모스펫이 아니라 트라이액이라는
소자네…ㅠ.ㅠ 그냥 모양은 똑같고 triac이라고 써있길래 모스펫 브랜드 이름인가보다 했는데(실제로 triac이 브랜드
이름이 맞긴 하다)…모스펫하고 아예 성격이 다른 놈이었다…ㅠ.ㅠ 


모스펫 모스펫 빌어먹을 트라이액...-.-



모스펫과 트라이액에 대한 설명은 링크로 대신한다.


모스펫 : https://ko.wikipedia.org/wiki/MOSFET

트라이액 : https://ko.wikipedia.org/wiki/사이리스터#쌍방향_사이리스터_(TRIAC)


결국 처음 예정대로 구입한 DC 모터 드라이버를 사용하고 드라이버 자작은 훗날로 미루기로 했다.


하드웨어 조립


뭐든 시작하기 전에는 설계를 하기 마련! 그래서 일단 Fritzing을 통해 도면을 좀 그려봤다. 사실 그리 많은 부품이
있는 것은 아니라서 복잡하지는 않지만 송수신 부분에 사용하기로 한 nRF24 모듈이 핀을 7개나 잡아먹다보니
은근히 거미줄같은 도면이 나왔다.



지난 포스팅에서 말한 바와 같이 메인 컨트롤러는 아두이노 프로 미니를 사용하고 DC 모터 드라이버 2개, 수신용
nRF24, 그리고 자세 제어를 위한 MPU-9250 9축 센서가 전부이다.


처음에는 가능한한 부피와 무게를 줄이기 위해 핀헤더를 붙이지 않고 AWG30짜리 래핑 와이어를 이용하여 바로
연결을 할 생각이었다. 그리고 번거로움을 피하기 위해 납땜도 하지 않고 그냥 와이어를 절연테이프로 고정시키려고
했는데…역시나 절연테이프로는 제대로 고정이 되지 않아 접촉 불량이 심했다. 결국 납땜은 피할 수 없는 선택이
되고 말았다.


게다가 래핑 와이어를 직접 납땜을 해보니 와이어가 너무 가늘어서 피복 부분까지 덮어씌우지 않으면 납땜한 위치에서
똑똑 부러지기가 일쑤였다. 아무래도 불안하여 처음 MPU-9250 센서만 래핑 와이어로 직결하고 나머지 부분은 
핀헤더를 붙이고 말았다.



모터 부분도 문제가 좀 있었는데 8520 모터에 달린 커넥터가 DC 모터 드라이버의 소켓보다 작은 사이즈라서 모터 
드라이버의 핀을 안쪽으로 약간 휜 후 억지로 욱여 넣었다…ㅠ.ㅠ 육안으로 식별이 안되어 제대로 들어간 것인지 
모르겠지만 일단 느낌상으로는 뭔가 들어간 것 같긴 하다…-.- 그리고 DC 모터 드라이버의 input쪽에는 연결을 
하나씩 빼주었다. 어차피 역방향 제어는 필요 없으니까…



다음으로 문제가 되는 부분은 전원 분배 문제였다. 만능기판을 이용하여 만들려다가 그냥 케이블만 연결을 시켰다.
게다가 사용할 배터리는 2핀짜리 molex 51005 커넥터였는데 현재 가지고 있지도 않고 파는 곳도 국내 검색으로는
잘 안나오고…일단 아두이노용 점퍼 케이블로 배터리와 아두이노 프로 미니를 연결하기로 하고 DC 모터 드라이버로
들어가는 부분은 8520 모터와 동일한 규격의 커넥터(1.25mm JST Plug)를 연결하여 꽂기로 했다. 



전체가 마무리 된 것은 아니지만 이렇게 해서 일단 1차 조립은 완료가 되었다.


아두이노 스케치 하기


아두이노 스케치는 시작 하기도 전에 문제가 있었다. 나는 매킨토시를 사용 중인데 많은 호환 칩들이 Mac에서 쉽게
작동하지 않는다. 게다가 드라이버 설치도 만만치 않고 심할 경우 Mac 자체가 맛이 가는 경우도 있어 드라이버
설치가 꺼려지는 것도 사실이다.


아두이노 프로 미니에 스케치를 업로드 하기 위해서는 USB to TTL 시리얼 컨버터를 사용해야 하는데 구입한 것이
FTDI 칩을 사용한 것이었고 역시나 이 칩 역시 Mac에 별도의 드라이버를 설치해야 했다. 집에 윈도우즈 노트북이
있어 거기서 하면 편하긴 하지만 주로 아이들 학습용으로 쓰이고 있고 100만년만에 윈도우 환경에서 작업을 하려니
집중이 잘 안된다…ㅠ.ㅠ


결국 구글링을 통해 무사히 드라이버를 설치한 후 정상적으로 아두이노 프로 미니가 연결이 되었다.


Mac에 FTDI 드라이버 설치하기 : https://youtu.be/Ir2PVz1870E

드라이버 다운로드 : https://www.ftdichip.com/Drivers/D2XX.htm


하지만 여기서 끝이 아니었다. 스케치를 업로드 하려는데 컴파일 단계에서 다음과 같은 오류가 발생하였다.


fork/exec /Users/mazdah/Library/Arduino15/packages/arduino/tools/avr-gcc/5.4.0-atmel3.6.1-arduino2/bin/avr-g++: no such file or directory


조금 당황스러웠으나 역시나 구글링을 통해 해답을 찾았다.


air-g++ 오류 관련 해결책 : https://forum.arduino.cc/index.php?topic=547545.0


이렇게 해서 겨우겨우 아두이노 프로 미니에 스케치를 업로드 할 수 있었다.


이렇게 준비를 마친 후 우선은 제일 먼저 연결을 한 것이 MPU-9250이기 때문에 이쪽 예제부터 찾아보았다.
에듀이노 오픈랩 사이트에 예제가 첨부되어있어 간단하게 다운로드 받아 실행을 해보았다. 실행은 잘 되는 것 
같은데 아직 값을 해석하는 방법을 몰라 공부를 좀 해야 할 것 같다.


MPU-9250(GY-9250) 예제 : https://blog.naver.com/eduino/220887867791


스케치를 업로드 한 후 모듈을 움직여보니 시리얼 모니터에 아래 동영상과 같이 값이 출력된다.



정리


삽질도 많았고 아직 모르는 내용도 많고 생각보다 만만치 않은 작업이었다. 그래도 납땜과 같은 번거로운 작업은
모두 마무리가 되었고 다음 주부터는 간단하게 점퍼 케이블 연결하고 아두이노 스케치에만 전념하면 된다(은근히 
판 벌리는 것을 싫어해서 납땜같은 작업은 정말 작심하고 해야한다…-.-).


사실 아직은 9축 자이로 센서가 드론에서 어떤 역할을 하는지도 잘 모른다…ㅠ.ㅠ 우선 다음 주에는 모터를 제어하는 부분부터 정리를 좀 하고 자이로 센서는 느긋하게 알아봐야겠다.

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  • BlackSquare 2019.01.22 14:35  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    안녕하세요 글을 읽고 아두이노와 gps 관련 공부중인데
    혹시 이것 관련해서 질문좀 드려도 될까요!?
    dongchi1@naver.com 연락 부탁드립니다!


2019/01/13 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #1 (이번 글)

2019/01/21 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #2

2019/03/03 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #3

2019/03/11 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #4

2019/03/31 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #5

2019/06/09 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #6

2019/07/20 - [Study/아두이노] - [아두이노] 미니 드론 만들기 #7




아두이노 미니 드론 만들기 #1


2017년 7월 경…아두이노를 이용하여 싱글콥터(프로펠러가 하나인 드론)을 만들겠다고 한참 삽질을 했었다.
물론 성공하지는 못했다. 다만 잠깐 띄우는 정도…(유튜브 영상 : https://youtu.be/sI5e4swuRTM)


다양한 시도를 하였지만 일부 구현되지 않은 기능(자이로 센서를 이용한 균형 잡기 등)과 적절하게 프레임을 구성하지
못하는 등의 한계로 보류를 해두었다.


그런데 겨울방학을 맞아 아이들이 다니는 태권도장에서 드론 만들기 수업을 한다고 하길래 아이가 하고 싶어하기도 하고
또 어떻게 진행되고 어떤 드론을 만들어 오는지도 궁금하여 시켜주려 하였는데 다른 곳에 돈을 쓰게 되어 결국은 시켜주지
못하게 되었다. 대신 아쉬워하는 둘째 아이를 위해 아빠가 직접 만들어주겠다고 호언장담을 해버렸다…ㅠ.ㅠ


그래서 한동안 묵혀두었던 부품들을 주섬주섬 꺼내고 또 일부 부품들은 새로 구입을 하여 드론 만들기에 돌입을 하였다.
물론 이번에는 싱글콥터가 아닌 쿼드콥터로…


구상


처음에는 시중에 판매하는 아두이노 드론 키트를 구매해볼까 하는 생각도 했다. 그런데 검색 사이트를 통해 아두이노 
드론 키트를 검색하게 되면 대부분 10만원이 넘는 금액의 키트들이 검색된다. 아무래도 비용이 애들 엄마의 허락 범위를
넘을 것 같기도 하고 또 뭔가 남이 상당부분 만들어놓은 것을 조립하는 것은 별로 재미도 없을 것 같아 밑바닥부터 직접 
만들어보기로 했다.


직접 만들기로 하면서 가장 문제가 되었던 것은 바로 프레임이었다. 이제는 3D 프린터가 있어 쉽게 만들 수 있을 것이라
생각했지만 내가 가진 3D 프린터의 출력 사이즈가 작다보니 한 번에 프레임을 찍어낼 수가 없는 상황이었다. 조금은
색다른 형태의 드론을 만들어보고 싶었지만 아무래도 다음 기회로 넘겨야겠다.


결국 프레임도 구매하기로 하고 나머지 부품들도 아두이노와 아두이노 관련 모듈들로 구매하여 조립을 해보기로 하였다.


부품의 준비


이렇게 결정한 후 구매한(혹은 이미 구매를 해놓은) 부품들을 하나씩 정리해보도록 하겠다.
일단 전체 부품들은 다음 사진과 같다.



각각의 부품들을 좀 더 상세하게 살펴보자.


드론 프레임 
- Q100 카피 제품으로 사진은 별도로 안찍었다. 위 사진의 프레임이다. 모터는 8520 모터를 사용
가능하고 프로펠러는 65mm까지 사용 가능하다. 가격은 4,260원


Flight Controller 
- 메인 컨트롤러는 아두이노 프로 미니 3.3v 8Mhz이다. 아두이노 프로 미니를 구매할 때 삽질을 조금
하였는데…아무 생각 없이 전에 하던대로 5V로 작동하는 제품을 선택한 것이다. 드론 자체는 3.7V로
작동을 해야 하는데 아두이노가 5V로 작동을 하게 되면 아두이노를 위해 별도의 배터리를 장착해야 하는
상황이 생긴다. 늦게서야 이 사실을 파악하고 부랴부랴 배송 전에 3.3V짜리로 교환 요청을 했다. 덕분에
배송은 좀 늦어졌지만…ㅠ.ㅠ 가격은 3,300원



자이로 센서 
- MPU-9250 9축 자이로 센서로 구입을 하였다. 원래 전에 구입해놓은 것이 있는데 찾지를 못해 새로
구입을 하였다…ㅠ.ㅠ 가격은 6,050원



DC 모터 드라이버 
- 현재 키트로 판매되고 있는 아두이노 드론들을 보면 베이스 보드라 하여 모터 드라이버 기능이 포함된 별도의
보드가 부품으로 포함되어있다. 내가 회로 설계를 할 줄 안다면 하나 만들어보겠으나 그런 재주는 없으니…-.-
이 부품으로 인해 무게에서 많은 손해를 보고 들어간다…ㅠ.ㅠ 일단 L9110 모터 드라이버 중 가장 작아보이는 
놈으로 골랐다. 보통 DC모터 드라이버가 드라이버 1개 당 DC모터 2개를 제어할 수 있으므로 2개를 구매했다. 
개당 가격은 3,740원



배터리 
- 배터리는 전에 구매해놓은 적이 있는 3.7V 500mah Li-Po 배터리를 사용하기로 했다. 
가격은 잘 기억이 안나지만 5,200원 선일 것이다.



8520 코어리스 모터 
- 모터 역시 예전에 구매해놓은 것인데 유튜브 영상에서 레이서스타 제품이 성능이 높게 나온 것을 보고 뱅굿에서
구매한 모터이다. 일단 RPM이 53500으로 보통 45000정도인 다른 제품보다 높다. 가격은 4개 한묶음으로
15,922원
유튜브 : https://youtu.be/AMWXXCHrHto



프로펠러
- 프로펠러 역시 모터와 함께 구매해 놓은 것으로 유튜브 동영상에서 가장 성능이 높게 나온 것으로 선택한 것이다.
킹콩 65mm 프로펠러이고 10쌍 가격은 5,679원 
유튜브 : https://youtu.be/VtKI4Pjx8Sk



수신기 
- DC 모터 드라이버와 마찬가지로 송수신기 역시 별도의 부품으로 만들어야 한다. 실내 공간이므로 블루투스로도
충분하지만 보다 저렴하기도 하고 예전에 싱글콥터 만들 때 이미 nRF24L01+ 모듈 기반으로 만들어 둔 송신기와 
코드를 재활용할 수도 있어 수신기 역시 nRF24L01+ 모듈을 선택했다. 가격은 1,100원



송신기
- 앞에서 말했듯이 2017년에 싱글콥터 만들 때 만들어놓은 송신기를 재활용 할 것이다. 송신기는 아두이노 나노와
듀얼 조이스틱 모듈 그리고 nRF24L01+ 모듈로 만들어져있다.


가조립과 무게


일단 모든 것을 직접 제작하기로 한 후 가장 걱정이 되는 것은 드론의 무게였다. 워낙에 무게가 적게 나가는 미니 드론이다
보니 1~2g도 영향을 크게 미친다고 하는데 많은 부품들이 기판에 소형화되어 올려진 전용 보드에 비해 개별로 부품을
사용하다보니 무게가 너무 많이 나가지 않을까 걱정이 되었던 것이다. 일단 부품들을 쌓아 올려 무게를 한 번 재보았다.
완성이 된다면 케이블 등으로 인해 무게가 조금 더 늘겠지만 일단 배터리를 포함한 부품만의 무게는약 60g이었고 여기서
배터리를 제외하면 약 42g으로 생각보다는 많이 나가지 않았다.




그리고 부품들을 프레임에 배치를 해보았다. 두 번째 걱정은 작은 프레임 안에 덩치가 큰 부품들을 제대로 배치할 수
있을까 하는 문제였다. 특히나 DC모터 드라이버가 덩치가 커서 조금 걱정이 되었는데 드론 바닥쪽으로 붙여보니 나름
적절하게 배치가 되었다.




정리


일단 이번 주말은 여기까지 진행을 해보았다. 아마 다음주부터는 제대로 골머리좀 썪을 것 같다.
우선 아두이노 프로 미니가 USP 포트가 없는 관계로 USB to TTL모듈을 이용하여 프로그램을 업로드 해야 하기도 하고
각 부품의 배선을 어떻게 하느냐도 문제다. 당연히 프로그래밍도…ㅠ.ㅠ


특히 부품간의 배선은 무게를 최소화 하기 위해 핀헤더라든지 아두이노용 점퍼 케이블은 사용하지 않고 굵기가 가는
래핑와이어를 사용하려고 하는데 납땜을 하자니 조금 귀찮고 그렇다고 절연 테이프로 하자니 그건 또 그것 대로 귀찮고…


일주일간 방법을 잘 모색해보고 다음 주말부터 본격적으로 시작해보자.


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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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  • 지나가다.. 2017.11.10 01:33  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    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  댓글주소  수정/삭제

      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  댓글주소  수정/삭제

      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  댓글주소  수정/삭제

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

  • 나미쵸 2018.01.17 19:23 신고  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    #6 다음이 궁금해요^^. 아무래도 바람의 힘이 집중이 되어야 하는데, 기체가 돌면서 분산이 되어 동영상에 보이는 것처럼 살짝살짝 뜨면서 발레 로봇이 된듯 해요. 쿼드콥터의 경우 프로렐러 방향이 하나만 잘못 되어도 옆으로 기어 가더라구요. 절대 뜨지 않더라구요. '지나가다'님의 글처럼 자이로센서를 이용한 수평 관점에서도 고민을 해보셨으면 좋겠어요. http://storefarm.naver.com/kmscience/products/2020362385?NaPm=ct%3Djciwtazk%7Cci%3De0c8524b4e56e94051fccf00746c0b4104e0936d%7Ctr%3Dsls%7Csn%3D529505%7Chk%3Dc8d84d04c61786c7e752fb78d9180034e736cf82 링크의 사진처럼 가이드를 만들어 확인해 보시면 될거 같아요. 문제들 하나하나 해결되어 single motor drone 완성 되기를 바래요^^.

    P.S 첫부분에 자이로센서가 빠져 있었는데, 혹시 지금도 자이로센서 없이 하시는건가요??

    • 마즈다 2018.01.18 01:02 신고  댓글주소  수정/삭제

      관심 가져주셔서 감사합니다. 말씀하신 대로 아직 자이로 센서를 붙이지 않았습니다. 다음 진행에서 자이로 센서를 사용할 계획이었는데 요즘 본업과 관련된 공부를 좀 하느라 진행을 못하고 있네요. 다음 진행이 시작되면 꼭 공유하도록 하겠습니다.

      좋은 정보 감사합니다^^


아두이노 드론 만들기 #5 - 처절한 실패의 내멋대로 분석


연휴 10일…모든 연휴가 그렇듯 시작은 여유로웠으나 마지막에 남는 것은 연휴의 기분을 연장하기 위한 처절한 발악이다.
그래도 무리한 계획은 잡지 않았기에 - 오히려 너무 여유를 부렸다고 해야 할까 - 일단 목표한 바 까지는 진행을 했다.
2일에 한 번 꼴로 아이들과 함께 외출도 하고 작은아이 두발 자전거도 마스터해주고 그리고 나서도 드론을 조립하고
아두이노 스케치 코드도 수정하여 비행 테스트까지 진행을 하였다.


하지만 이 ‘비행’ 드론이 비행을 하지 않았다…-.-
또 한 번의 실패…
무식해서 용감한 것도 어느 정도지…점점 용기도 사그라드는 것 같다…ㅠ.ㅠ


오늘은 이 실패에 대한 간략한 자체분석이므로 특별한 내용은 없으니
남 뻘짓하는 것에 관심이 있지 않은 분들은 그냥 가던 길 가시는 것이 좋으리라…ㅠ.ㅠ


새로운 프레임으로 조립하기


일단 새로운 프레임의 컨셉은 이러했다.
드론 전용 Flight Controller(이하 FC)를 사용하지 않고 아두이노와 같은 범용 기판을 사용하는 경우의 핸디캡이라면 
일단 직접 프로그래밍을 해야 한다는 것 외에 FC의 역할을 하기 위해 별도의 기능들을 위한 추가 부품으로 인해 부피와
무게가 증가한다는 점이다. 더구나 프로펠러 하나짜리를 만들다보니 추가되는 부품들이 더 많아졌다.


하나 하나 따져보면, 메인 컨트롤러를 위한 아두이노 나노, 방향타를 컨트롤하기 위한 서보모터, 서보모터를 제어하기 
위한 서보모터 컨트롤러, 아두이노와 서보모터에 전원을 공급하기 위한 별도의 배터리 (ESC에 BEC 기능이 있더라도
서보모터 구동을 위해서는 별도의 배터리가 있어야 안정적일 것이다), 그리고 감압을 위한 별도의 기판까지…


이렇게 되면 사실 무게보다는 부피가 더 부담이 된다. 즉 이 부품들을 아무리 똘똘 뭉쳐 부피를 줄인다 해도 모터 밑으로
배치할 경우 프로펠러가 만들어내는 바람에 저항을 줄 수밖에 없다. 더군다나 이번에 새로 사용한 2205 2300kv급 
모터는 5인치 프로펠러를 사용하기 때문에 더더욱 부피에 민감할 수 밖에 없다.


새로운 프레임은 2205 2300kv급 모터를 염두에 두고 설계한 것이다보니 위와 같은 제약을 고려해서 각종 부품과 
배터리는 외부에 장착하는 형태가 되었다. 바로 아래 사진과 같이.



그리고 완전체의 무게는 다행히도 예상했던 것보다 많이 나가지는 않았다. 내가 사용한 SunnySky 2205 2300kv 
모터의 경우 데이터 시트 상 14.8V (4셀) 배터리 사용 시 최대 추력이 1kg에 달하는데 조립된 드론의 무게는 대략 
560g 정도였다. 무게 측면에서는 일단 안정권이라 볼 수 있었다.



무게의 균형을 위해서 배터리로 4셀 배터리 1개를 사용하지 않고 동일한 모델의 2셀 배터리 2개를 직렬로 연결해서
사용을 했다.


왜 날지를 못하니…ㅠ.ㅠ


사실 실패를 목격하기 전에는 기대 만빵이었다. 특별히 날지 못할 조건이 없었기에 지난 번 테스트 때처럼 삐딱하게라도
날아 오를 것으로 기대했었다.


그러나…


이틀간의 실험에서 이 무늬뿐인 드론은 단 1mm도 뜨지 않았고 2일째에는 최대 출력에서의 진동 때문인지 드디어 모터
지지대가 자리를 이탈하면서 프로펠러가 프레임 일부를 잘라먹고 3엽 프로펠러 날개도 한짝이 부러져버렸다. 
아래 이미지는 그 처참한 결과물이다.



여전히 무작정 내 멋대로 만들기나 할 뿐이지 지식적인 진전은 없다보니 도무지 이 드론이 왜 뜨질 않는지 납득이 가질 
않는다. 납득이…


다만 예전에 로봇을 만들 때 경험했던 torque의 개념을 응용해보자면 같은 무게의 물체를 들어올릴 경우 모터의 중심
축으로부터 들어올릴 물체의 거리가 멀어질수록 모터의 힘이 더 세야 한다는 논리, 역으로 말하자면 모터의 힘이 동일
하다면 들어올릴 물체가 모터의 중심 축에 가까울 수록 더 무거운 물체를 들어올릴 수 있다는 논리에 의해 대부분의
무게를 차지하는 배터리와 기판들을 드론의 바깥쪽에 배치한 것이 치명적인 실수가 아니었을까 추측을 해본다.


하지만 앞서 언급했듯이 5인치 프로펠러를 사용하는데 모터 밑으로 각종 부품들을 배치하다보면 그 부피가 커져 분명
바람의 저항이 커질 것이고 역시나 날지 못하는 슬픈 드론이 되고 말 딜레마에 빠져있는 것이다. 게다가 내가 프로펠러
하나짜리 드론을 만들고자 했던 이유 중 하나가 비교적 소형화된 기체를 만들고자 함이었는데 위와 같은 문제를 해결
하고자 프로펠러 사이즈를 키운다는 것(물론 모터도 그에 맞게 바꾸어야 할 것이고) 또한 또다른 딜레마가 되고 만다.


이래저래 새로운 방법을 찾아야 할 처지가 된 것이다.


니들이 Coanda 효과를 알아!


아…제목은 그저 ‘니들이 게 맛을 알어!’에 대한 아재스런 패러디일 뿐이다…-.-
유튜브를 검색해보면 이미 10년전에 이 coanda 효과를 이용한 드론을 날린 사람들이 수두룩하다.
그러니 지금 내가 이 이론을 거들먹 거리면서 말할 게제는 아니어도 한참 아니다.
바로 그 10년전 영상을 먼저 감상좀 해보자.

https://youtu.be/sdGVI7kJld0


Coanda 효과라는 것은 이런 것이다.

http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=703245&cid=50320&categoryId=50320


분류가 건축용어사전이네…-.-
더 자세한 내용을 알고 싶으면 영어의 장벽을 넘으시라…ㅠ.ㅠ

https://en.wikipedia.org/wiki/Coandă_effect


동영상을 보면 coanda 효과를 이용한 드론은 프로펠러 하단에 마치 치마와 같은 곡면의 구조물을 갖추고 있다.
이는 프로펠러의 바람에 저항을 일으키는 것이 아니라 바람이 그 곡면을 따라 흐르면서 아래쪽으로 ‘다운워시’라고
하는 공기의 흐름을 만들어내고 이 힘으로 뜨게 되는 것이다. 이 치마 형태의 구조물에 부품을 넣게 되면 부피의 부담
없이 드론을 만들 수 있게 되는 것이다.


다만 프로펠러 사이즈와 치마 형태의 구조물이 어느정도의 크기 비율을 가져야 하는지, 즉 치마 형태의 구조물을 얼마나
작게 만들 수 있는지가 관건인데 이런 자료는 아무리 찾아봐도 보이지가 않는다…ㅠ.ㅠ 역시나 뻘짓과 삽질의 전도가
매우 양양하다…


정리


사실 내가 이번 실패의 원인을 제대로 분석하고 있는지도 잘 모르겠다. 적절한 프로펠러를 쓴 것인지, 배터리는 적절한
용량을 사용한 것인지, 프레임 설계상의 다른 문제는 없었는지…


어쨌든 큰돈 들여 설계하고 제작한 이 MDF 프레임은 띄우기가 쉽지 않아보인다…ㅠ.ㅠ


위에서는 Coanda 효과를 언급했지만 사실 Coanda 효과를 이용한 드론도 프레임 형태를 만들기가 쉽지 않은 터라
아마도 그에 앞서 지난 포스팅에 만들었던 형태의 드론을 먼저 만들게 될 것 같다. 물론 사이즈는 더 커질 것이고…
올해 안에 띄우는 게 목표인데 벌써 10월 중순에 접어들고 있으니 이거 계획대로 띄울 수 있을지 모르겠다…


암튼 도전은 계속 될 것이고 언젠가는 띄우고 말 것이다!
이상 눈물 없인 볼 수 없는 애련의 실패기를 마친다…ㅠ.ㅠ







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마즈다

이제 반백이 되었지만 아직도 꿈을 좇고 있습니다. 그래서 그 꿈에 다가가기 위한 단편들을 하나 둘 씩 모아가고 있지요. 이 곳에 그 단편들이 모일 겁니다...^^

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