Top 21 쿼드 콥터 제작 The 109 Latest Answer

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제작 450급 쿼드콥터영상
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[DIY드론] 드론제작 입문가이드1_쿼드콥터 구성요소 : 네이버 블로그

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드론 만들기 – 쿼드콥터(Quadcopter)의 비행원리

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드론 만들기 - 쿼드콥터(Quadcopter)의 비행원리
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Build My Own Quadcopter – 나의 쿼드콥터 제작기 | Dongho Kang

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Build My Own Quadcopter

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6 thoughts on “Build My Own Quadcopter – 나의 쿼드콥터 제작기”

Build My Own Quadcopter – 나의 쿼드콥터 제작기 | Dongho Kang
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쿼드콥터 드론제작 과정 | 거제대학교 HiVE 센터

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쿼드콥터 드론제작 과정

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	쿼드콥터 드론제작 과정 | 거제대학교 HiVE 센터
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간단한 드론(쿼드콥터) 만들기 쉽나요?

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서론

프레임

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구성요소

연결

카메라

DIY 드론 키트

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아무개가하는초짜블로그 :: [헥사콥터] F550 헥사콥터 제작 – 조립 (6)

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[헥사콥터] F550 헥사콥터 제작 – 조립 (6)

프레임 배터리 – (0)

회로 장착 – (1)

조립 – ESC 연결 (2)

조립 – 5V DC-DC 컨버터 (3)

조립 – MPU6050 (4)

조립 – (5)

아무개가하는초짜블로그 :: [헥사콥터] F550 헥사콥터 제작 - 조립 (6)
아무개가하는초짜블로그 :: [헥사콥터] F550 헥사콥터 제작 – 조립 (6)

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[논문]자가발전형 쿼드콥터 설계 및 제작

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자가발전형 쿼드콥터 설계 및 제작

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인용

Design and manufacture of a self-powered quadcopter

상세정보조회

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[논문]자가발전형 쿼드콥터 설계 및 제작
[논문]자가발전형 쿼드콥터 설계 및 제작

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[DIY드론] 드론제작 입문가이드1_쿼드콥터 구성요소

본 게시글은 저처럼 드론제작을 처음 시작하시는 분들을 위해 작성하였습니다. 드론을 직접 만들어보고 싶은데 어디서부터 시작해야할 지, 재료는 무얼 구입해야할 지, 어떻게 조립해야하는 지 등등… 입문자라면 누구나 겪을 어려움들을 제 나름대로 짤막하게나마 가이드로 정리해 봤습니다.

많은 분들께 도움이 되길 바라며, 같은 초보의 제작기라 오류가 많을 수 있다는 점 양해바랍니다.

1) 쿼드콥터 기본 구성요소

3개 이상의 로터로 구성되는 비행체를 멀티콥터라고 합니다. 보편적으로 부르는 드론은 이 멀티콥터를 칭하는 말입니다. 이 중에서도 4개의 로터를 갖는 멀티콥터를 쿼드콥터라 부릅니다.

쿼드콥터의 기본적인 구성요소는 크게 8가지 정도입니다.

(1) 프레임(Frame)

: 드론의 뼈대가 되어줄 프레임이 필요합니다. 당연히 가벼우면서 튼튼할 수록 좋습니다. 많은 DIY용 프레임들이 있으며, 위 이미지의 프레임은 dji naza f450입니다.

(2) 모터(BLDC Motor)

: 일반 DC모터와 다른 BLDC(Brushless DC)모터를 사용합니다. 내부마찰을 일으키는 brush가 없어 수명이 길고 소음이 적습니다.

(3) 프로펠러(Propeller)

: 모터의 추력에 따라 적합한 프로펠러를 정해야 합니다. 프로펠러는 길이와 면적에 따라 구분됩니다.

(4) 전자변속기(ESC:Electronic Speed Controller)

: 모터의 회전속력을 정밀하게 조절해줄 전자변속기가 필요합니다. 역시 모터의 종류에 따라 적합한 ESC를 정해야합니다. ESC에는 전압강하모듈 BEC가 내장되어 기체의 각 부분에 필요한 낮은 전압의 전력을 공급해줄 수 있습니다.

(5) 비행제어유닛(Flight Control Unit)

: 비행체의 코어에 해당됩니다. 자이로, 지자계 등의 센서들을 탑재하여 기체가 수평비행할 수 있도록 해줍니다. 또한, 수신기로부터 전달받은 명령대로 움직일 수 있도록 각 모터의 회전속력을 계산하고, 고도유지, GPS HOLD, 곡예비행 등 많은 기능들을 수행할 수도 있습니다.

(6) 무선수신기(Receiver)

: 무선조종기가 송신한 무선신호를 받아 비행제어유닛에 전달해줄 수신기가 필요합니다. 무선조종기와 페어링이 되어있어야 하며, RF통신모듈이 주로 사용됩니다.

(7) 무선조종기(Controller)

: 두 개의 스틱과 여러 기능스위치들을 갖는 무선조종기를 사용해 드론을 원격조종합니다. 두 스틱은 throttle, roll, pitch, yaw의 네 가지 요소에 대응되어야 하며, 배치 방식에 따라 조종기의 type이 정해집니다.

(8) 배터리(Battery)

: 보편적으로 리튬 Li-po 배터리를 사용합니다. ESC와 모터, 비행제어유닛 등 배터리에 직접 연결될 수 있는 요소들에 따라 전압, 용량을 정해야 합니다. f450규격 등에서 보편적으로 많이 쓰이는 배터리는 11.1v 2200mah 3cell을 많이 사용하는 것 같습니다. 배터리와 연결되는 커넥터는 딘스형(아래 좌측)과 xt60형(아래 우측) 등이 있습니다. 커넥터는 사용자가 원하는 형태로 변경해 사용해도 무방합니다. 단, 암수가 맞도록 해야합니다.

2) 쿼드콥터 추가요소

위의 기본 구성요소는 최소사양에 해당되는 요소들입니다. 기본요소 외에도 여러 기능이나 편의를 위해 추가적으로 필요한 요소들로는 GPS모듈, Bluetooth모듈, 초음파 거리측정 센서 등이 있습니다.

GPS 모듈은 position hold, 위치 탐색 등에 쓰이며, Bluetooth 모듈은 비행제어유닛의 상태정보를 스마트폰으로 받아 pc연결 없이 상태 체크 및 부분적 원격제어를 하는 데 쓰입니다. 초음파 거리측정 센서는 지상과의 거리를 측정해 정밀한 고도를 측정하는 데 쓰입니다.

위의 추가요소들은 비행제어유닛을 어떤 것을 쓰느냐에 따라 사용할 수도, 없을 수도 있습니다. 사용하더라도 기체에 적합한 모델로, 필요한 추가 부품과 함께 사용해야하므로 기본 구성요소를 다 정한 후에 사용여부를 결정하는 것이 좋습니다.

다음 게시글에선 쇼핑몰에서 직접 부품들을 골라 주문해보도록 하겠습니다.

쿼드콥터(Quadcopter)의 비행원리

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[드론 만들기] 쿼드콥터(Quadcopter) 비행 원리

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[드론 만들기] 비행금지구역

[드론 만들기] 비행 시 주의 사항

[드론 만들기] 멀티콥터 종류

[드론 만들기] 커넥터(connector)

[드론 만들기] 용어

완전 초짜의 드론 만들기 도전! 도전! 도전~!입니다.

맨땅에 헤딩~

인터넷 검색, 관련 사이트를 참고하여 Pixhawk 4를 이용한 중/소형 드론을 만들려고 하고 있습니다.

참고만 하세요~!

커다란 소음을 만들어내며 하늘 위를 이리저리 왔다 갔다 하는 드론을 보면 신기하다.

4 개의 프로펠러가 장착되어있는 쿼드콥터(Quadcopter)는 어떻게 하늘을 나는 것일까?

1. 쿼드콥터는 어떻게 날아오르나?

쿼드콥터의 프로펠러가 양력을 만들어내는 원리는 헬리콥터의 것과 비슷하다.

(자세한 프로펠러의 원리는 여기 참조)

하지만 헬리콥터와 달리 4개의 프로펠러가 있는 쿼드콥터는 어떻게 양력을 조절해서 하늘 위로 떠오르는 걸까?

DJI Phantom quadcopter (출처: www.wikipedia.org)

프로펠러는 회전을 하면서 양력을 만들어내지만, 동시에 반작용으로 쿼드콥터에 토크(torque)가 발생한다. 이 토크를 적절히 상쇄시키지 못하면 쿼드콥터는 회전하게 되고 심할 경우 비행도 불가능하다.

이 토크를 상쇄시키기 위해서 쿼드콥터는 4개의 프로펠러 중 두 개는 시계방향, 다른 두 개는 반시계 방향으로 회전하도록 한다. 물론 각 쌍의 모터는 동일한 회전축에서 동일한 방향으로 회전한다.

이때 서로 마주 보는 프로펠러는 동일한 방향으로, 인접한 프로펠러는 반대방향으로 회전하게 함으로써 프로펠러가 회전하면서 발생하는 토크를 서로 상쇄하게 만든다.

Quadcopter + (출처: www.wikipedia.org) Quadcopter x/H (출처: www.wikipedia.org)

위의 그림은 쿼드콥터 중 대중적으로 많이 사용하는 Quadcopter +, x, H의 프로펠러 회전 방향이다.

4개의 프로펠러가 동일한 회전 속도로 회전하면서 만들어내는 총 양력(thrust)의 크기가 쿼드콥터의 무게를 초과하게 되면 쿼드콥터가 하늘 위로 상승하게 된다.

만약 프로펠러의 회전 속도가 동일하지 않다면 토크가 상쇄되지 않아 쿼드콥터는 회전하게 되고 또 프로펠러가 만들어내는 추력이 동일하지 않기 때문에 안전하게 이륙할 수 없다.

쿼드콥터를 착륙/하강할 때는 4개 프로펠러의 회전 속도를 줄여 드론의 무게보다 추력을 떨어뜨리면 된다.

2. 드론은 어떻게 회전하나?

드론 비행 동영상을 보면 드론이 공중에서 빙글빙글 회전하는 것을 볼 수 있다.

이런 회전을 요(yaw) 축을 중심으로 회전한다고 하거나 또는 요잉(yawing)이라고 하는데 회전하는 원리를 알아보기 전에 우선 쿼드콥터의 방향과 좌표계 정의를 알아야 용어의 이해가 쉽다.

드론의 좌표축과 전면 정의 (원본출처: https://docs.px4.io)

드론이 회전하는 원리는 간단하다.

앞서 설명했듯이 회전하는 프로펠러로 인해서 드론에 토크가 발생하는데 드론의 회전은 이 토크을 이용한다.

쿼드콥터의 경우에는 4개 모터의 회전 속도를 다르게 설정해서 토크가 완전히 상쇄되지 못하도록 하고, 이 남은 토크로 쿼드콥터가 회전한다.

– 좌측 방향으로 회전

4 개의 모터 중 시계방향의 모터 회전 속도를 높이고 반시계 방향의 모터 회전 속도를 낮추면, 쿼드콥터는 제자리에서 반시계 방향, 즉 왼쪽 방향으로 회전하게 된다.

Quadcopter + (출처: www.wikipedia.org) Quadcopter x/H (출처: www.wikipedia.org)

위의 그림에서 회전 방향의 화살표가 굵을수록 회전 속도가 더 빠르다는 의미이다.

– 우측 방향으로 회전

4 개의 모터 중 반시계 방향의 모터 회전 속도를 높이고 시계방향의 모터 회전 속도를 낮추면, 쿼드콥터는 제자리에서 시계방향, 즉 왼쪽 방향으로 회전하게 된다.

Quadcopter + (출처: www.wikipedia.org) Quadcopter x/H (출처: www.wikipedia.org)

단순하게, 회전하고 싶은 방향의 반대방향으로 회전하는 모터의 회전 속도를 높이면 쿼드콥터는 원하는 방향으로 회전하게 된다.

3. 드론은 어떻게 전후/ 좌우 방향으로 비행하나?

드론이 전후/좌우 비행을 하려면 그 방향으로 추력이 가해져야 하는데 좌우/전후 대칭인 Quadcopter +, x, H 같은 쿼드콥터일 경우에 전후/좌우 비행 원리는 동일하다

– 전진 비행

Quadcopter x/H의 경우 앞으로 비행을 하기 위해서 뒤쪽에 있는 모터 쌍의 회전 속도를 앞쪽의 모터 쌍보다 더 빠르게 하고 Quadcopter +의 경우 뒤쪽의 모터 회전 속도를 높이고 앞쪽의 모터 회전 속도를 낮춘다.

Quadcopter + (출처: www.wikipedia.org) Quadcopter x/H (출처: www.wikipedia.org)

뒤쪽의 프로펠러가 더 빠른 속도로 회전하기 때문에 앞쪽의 프로펠러보다 더 큰 추력을 만들어내서 쿼드콥터는 약간 앞으로 기울게 된다.

전진방향 비행(원본출처: https://docs.px4.io)

위의 그림처럼 프로펠러가 비스듬해지면 발생하는 프로펠러에서 만들어지는 양력도 비스듬해지면서 전진 방향으로 추력이 발생하게 된다.

쿼드콥터를 전진하게 하는 추력은 프로펠러의 양력의 가로축 방향 크기이고, 쿼드콥터를 들어 올리는 양력의 힘은 프로펠러 양력의 세로축 방향의 크기이다.

따라서 프로펠러에서 발생하는 양력의 가로 방향의 힘이 항력보다 클 경우 쿼드콥터는 전진 방향으로 비행하게 된다.

이때 프로펠러 양력의 세로 방향 힘이 쿼드콥터의 무게보다 더 크다면 쿼드콥터는 상승하면서 전진 비행하고 더 작다면 쿼드콥터는 하강하면서 전진 비행하게 된다.

Quadcopter x/H의 경우 뒤쪽의 프로펠러 중 하나는 시계방향, 다른 하나는 반시계 방향으로 동일한 속도로 회전하기 때문에 드론에 발생하는 토크가 완전히 상쇄되지만 Quadcopter +의 경우 토크가 완전히 상쇄되지 못한다. 이 경우 쿼드콥터가 요 방향으로 회전하는 것을 막기 위해서 추가로 피치 방향 모터의 회전 속도를 조종해야 한다.

– 후진 비행

후진 비행은 전진 비행의 반대로 모터의 속도를 설정하면 된다.

Quadcopter + (출처: www.wikipedia.org) Quadcopter x/H (출처: www.wikipedia.org)

후진 비행도 마찬가지로 Quadcopter x/H의 경우 앞쪽의 프로펠러 중 하나는 시계방향, 다른 하나는 반시계 방 향으로 동일한 속도로 회전하기 때문에 드론에 발생하는 토크가 완전히 상쇄되지만 Quadcopter +의 경우 토크가 완전히 상쇄되지 못한다. 이 경우 쿼드콥터가 요 방향으로 회전하는 것을 막기 위해서 추가로 피치 방향 모터의 회전 속도를 조종해야 한다.

– 우측 비행

Quadcopter x/H의 경우 오른쪽으로 비행을 하기 위해서 왼쪽에 있는 모터 쌍의 회전 속도를 오른쪽의 모터 쌍보다 더 빠르게 하고 Quadcopter +의 경우 왼쪽의 모터 회전 속도를 높이고 오른쪽의 모터 회전속도를 낮춘다.

Quadcopter + (출처: www.wikipedia.org) Quadcopter x/H (출처: www.wikipedia.org)

왼쪽의 프로펠러가 오른쪽의 프로펠러보다 더 큰 추력을 만들어내서 쿼드콥터는 약간 오른쪽으로 기울게 된다.

오른쪽방향 비행(원본출처: https://docs.px4.io)

앞서 전진 비행에서 설명한 것과 동일한 원리로 쿼드콥터는 우측 비행을 하게 된다.

전진 비행과 마찬가지로 Quadcopter x/H의 경우 왼쪽의 프로펠러 중 하나는 시계방향, 다른 하나는 반시계 방향으로 동일한 속도로 회전하기 때문에 드론에 발생하는 토크가 완전히 상쇄되지만 Quadcopter +의 경우 토크가 완전히 상쇄되지 못한다. 이 경우 쿼드콥터가 요 방향으로 회전하는 것을 막기 위해서 추가로 롤 방향 모터의 회전 속도를 조종해야 한다.

– 좌측 비행

왼쪽 비행은 오른쪽 비행의 반대로 모터의 속도를 설정하면 된다.

Quadcopter + (출처: www.wikipedia.org) Quadcopter x/H (출처: www.wikipedia.org)

우측 비행과 마찬가지로 Quadcopter x/H의 경우 오른쪽의 프로펠러 중 하나는 시계방향, 다른 하나는 반시계 방향으로 동일한 속도로 회전하기 때문에 드론에 발생하는 토크가 완전히 상쇄되지만 Quadcopter +의 경우 토크가 완전히 상쇄되지 못한다. 이 경우 쿼드콥터가 요 방향으로 회전하는 것을 막기 위해서 추가로 롤 방향 모터의 회전 속도를 조종해야 한다.

5. 기타

위의 언급한 비행 방법을 조합해서 루핑(looping), 플립(flip)을 할 수 있다.

루핑이란 아래 그림처럼 드론이 둥그런 원을 그리며 나는 것을 말한다.

쿼드콥터 루핑 (출처: https://www.hindawi.com/journals/jcse/2016/7324540/fig1/)

롤링(rolling)이란 롤 축을 중심으로 드론이 회전하는 것, 피칭(pitching)이란 피치 축을 중심으로 회전하는 것을 의미하는데 이런 회전을 플립(flip)이라고 하며 롤 축에서 플립을 하면 롤 플립, 피치 축에서 플립을 하면 피치 플립이라고도 한다.

멀티콥터(multicopter)에서 프로펠러의 회전 방향에 따라 다른 프로펠러 색깔의 프로펠러를 사용하면 프로펠러 회전 방향을 손쉽게 파악할 수 있기 때문에 프로펠러 구입 시 이런 점도 고려하면 좋다.

간단한 드론(쿼드콥터) 만들기 쉽나요?

서론

사실 제기된 질문에 대한 답은 좀 더 자세한 공개가 필요하므로 한 기사에 담을 수 없다. 처음부터 드론을 구축하는 방법에 대한 자습서를 따르는 것이 가장 좋습니다

프레임

사용자의 목표가 아무리 야심차더라도 드론을 만드는 과정은 프레임을 구축/선택하는 것부터 시작됩니다. 전문가는 모든 구조적 요소를 처음부터 만들고 초보자는 다양한 인터넷 시장에서 제공되는 기성품 프레임 키트 옵션으로 시작하는 것이 좋습니다.

구성요소

다음 단계는 쿼드콥터의 주요 구성요소를 선택하는 것으로, 자신의 선호도에 따라 결정해야 합니다.

프레임 외에 이 목록에는 다음이 포함되어야 합니다.

4개의 모터(브러시 또는 브러시)

전자 속도 컨트롤러

비행 컨트롤러

무선 및 제어 장비

배전반

LiPo 배터리(정보에 입각한 결정을 내려야 함)

프로펠러

FPV 카메라 FPV 고글 비디오 송신기(VTX) (1인칭에서 비행할 계획인 경우)

연속 비행을 위해서는 대용량 배터리가 필요하며, 이로 인해 설계자는 속도와 제어 가능성을 타협해야 합니다.

연결

전자 부품(비행 컨트롤러, 모터, ESC, 배전반 등)의 연결은 원칙적으로 납땜 공정과 관련이 있으며, 그 자체는 어렵지 않고 매번 개선될 품질만 초보자와 다릅니다.

카메라

종종 드론에는 두 가지 유형의 카메라가 장착되며 그 중 중 하나는 FPV 카메라

DIY 드론 키트

시작하기 전에 처음부터 첫 번째 드론 만들기드론 제작사 “DIY Drone Kit”. 이러한 키트는 비싸지 않으며 사용자 정의 드론을 만들 때 항상 발생하는 많은 후회 없이 실수로부터 배울 수 있습니다. 값싼 생성자에 대한 충분한 경험을 얻은 후에는 업그레이드 및 사용자 지정을 진행할 수 있으며 그 후에만 자신의 어셈블리를 만들 수 있습니다.

커뮤니티

UAV 제작에 관한 다양한 사용자 포럼을 지나치지 마십시오. 여기에서 얻은 경험을 공유하여 다음과 같은 많은 문제를 해결할 수 있습니다. 언뜻 보기에 초보자는 용해되지 않는 것처럼 보일 수 있습니다.

이상으로 위의 정보가 도움이 되었기를 바랍니다. 관심을 가져주셔서 감사합니다.

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