픽스호크 드론의 정석 (2 판)
Description
특수목적형 드론을 픽스호크로 개발?활용하는데 필요한 모든 것!
아두파일럿의 오픈 소스 픽스호크 프로젝트에 대한 입체 분석!
개정증보판에서 최신 펌웨어와 Pixhawk4 학습용 드론 조립가이드 대폭 추가!
픽스호크 드론의 정석(개정증보 2판 1쇄)
무인 항공기 드론에도 리눅스같은 오픈 소스 소프트웨어와 하드웨어가 있다. 바로 ‘픽스호크’다. 이번에 픽스호크 드론의 표준과 활용법을 소개한 책이 출간된지 2년여 만에 Pixhawk4 학습용 드론 조립 가이드를 약 112여 쪽 보강하여 개정 증보판으로 선보여 드론 교육과 개발, 활용 분야에 종사하는 드론 개발자와 매니아들에게 반가운 소식이 될 것으로 보인다.

‘픽스호크(Pixhawk)’는 교육, 취미와 개발 용도로 누구나 쉽게 저비용 고품질 자동 조종 장치 하드웨어 설계의 표준을 제공하고자 무인항공기(드론)을 위한 개발 결과를 오픈소스 플랫폼으로 공유하는 프로젝트 독립적인 공개 하드웨어 프로젝트의 이름이자 드론을 위한 오픈소스 자동 조종 장치(FC, Flight Controller)를 의미하기도 한다. 이 픽스호크는 취리히의 스위스 연방 공과대학의 박사후 연구원이었던 약관 32세의 로렌츠 마이어(Lorenz Meier)가 개발했으며 상표 등록도 마쳤다. 로렌츠 마이어는 픽스호크 프로젝트의 주요 멤버인 오픈소스 드론을 개발하는 소프트웨어 스타트업 오터리온(Auterion)의 공동 설립자이자 PX4의 설립자이기도 하다.

픽스호크는 리눅스 재단이 지난 2014년 10월 발표한 아두파일럿(http://ardupilot.org/)을 기반으로 한 드론코드 프로젝트(Dronecode Project)가 전신이 된 오픈 소스 프로젝트의 다른 이름이다. 이 프로젝트에는 3DR(3D로보틱스), 바이두(Baidu), 박스(Box), 드론디플로이, 인텔, j드론스(jDrones), 레이저 내비게이션, 퀄컴, 스카이워드(SkyWard), 스콰드론 시스템(Squadrone System), 월케라(Walkera), 유닉(Yuneec) 등이 창립멤버로 참여했으며, 드론 코드 개발에 나서고 있는 수많은 스타트업 하드웨어 기업들과 소프트웨어 기업들, 개발된 플랫폼을 채택하는 드론 생태계에서 픽스호크는 큰 비중을 차지하고 있다. 픽스호크(Pixhawk®)는?PX4® 및?아두파일럿(ArduPilot®)의 비행 스택을 지원하는데, PX4(https://px4.io/)는 드론·기타 무인 차량을 위한 오픈 소스 비행 제어 소프트웨어, 아두파일럿은 무인 차량·드론 등 소프트웨어적으로 조작 가능한 기기에 대한 원격 조정/자동화 오픈소스 소프트웨어이다.

이 책에서는 드론코드 프로젝트의 핵심인 아두파일럿(http://ardupilot.org/)의 내용을 철저히 분석하고 마브링크(MAVLink), 픽스호크(Pixhawk), PX4, 큐그라운드 컨트롤(QGround control)같은 무인항공기(드론) 표준 외에 미션 플래너 등도 다루고 기체 조립 방법과 튜닝, 각종 설정 방법도 다룬다. 또, 다양한 이해를 돕기 위한 동영상 시각 자료 QR코드와 픽스호크 연결도, 멀티콥터 관련 도해, 사진 등을 빠짐없이 수록했으며 책 말미에는 중국 CUAV 사의 픽스해크(pixhack) 연결도도 등장한다. 중요한 픽스호크 연결 다이어그램과 프레임 유형별 모터 방향은 한 장의 브로마이드로 별도 삽입되어 있다.
저자

공현철,한기남,김지연,서동훈

배재대학교드론로봇공학과교수

●주요경력
ㆍ1995년12월미TexasA&MUniversity항공우주공학과졸업(Ph.D.,공학박사)
ㆍ1996년3월~2018년2월한국항공우주연구원책임연구원
ㆍIT드론군집비행연구개발과제책임자
ㆍUTM(무인기교통관리시스템)실증을위한정밀항법시스템
ㆍ연구개발과제책임자외다수과제수행
ㆍ2017년12월드론조종자자격취득(한국교통안전공단)
ㆍ2018년8월지도조종자자격취득(한국교통안전공단)
ㆍ2018년3월~현재배재대학교드론로봇공학과교수
ㆍ전(前)목원대학교산업디자인학과강사

목차

프롤로그
저자소개

Part1픽스호크란무엇인가?

Chapter1픽스호크란무엇인가?
[1]픽스호크로무엇을구현할수있을까?
1근거리FPV(FirstPersonView)
2다양한형태의비히클제작
QR01_VTOL
3VTOL비행체제작운용
QR02_수직착륙기
4LRS를활용한장거리FPV
5AAT(AutomaticAntennaTracker)의구성영상을장거리로전송
QR03_픽스호크AAT
6마브링크를통한GCS운용
7컴패니언컴퓨터(CompanionComputer)를통한다양한확장성

Chapter2C픽스호크드론을만들기위한기본상식
1픽스호크는직사광선을피해배치해야한다
2픽스호크의Aux,Main단자는위쪽부터‘-’(GND),‘+’(Vcc),‘S’(Signal)순으로배열된다
3픽스호크RC에서는수신기에필요한전력만을공급한다
4픽스호크서보레일에만전원을공급해사용하는방법은매우위험하며,특히디지털서보(DigitalServo)와함께사용시더위험하다
5기체의크기와상관없이가능하다면방진(진동방지/흡수)처리를해준다
6전자적간섭이발생할수있는부품은FC에서최대한멀리배치하거나차폐처리를해줘야한다
7기체의무게중심을정밀하게설정하고가능한GPS와FC는CG점에설치해야한다
8픽스호크의버저는반드시5cm이상이격시켜설치해야한다
9픽스호크LED지시기로자신의상태를나타낸다
10나사는적당히죄고록타이트로보강한다
11펌웨어업로드를제외한모든설정및비행시에는텔레메트리모듈을연결하고HUD창의경고메시지를항상주목한다
12픽스호크에대한정보가필요할때는구글검색이나해외포럼을이용한다

Chapter3C픽스호크설정을위한프로그램선택
1데스크톱컴퓨터지원프로그램
2태블릿및스마트폰지원프로그램
3픽스호크를지원하는대표적인GCS프로그램

Part2픽스호크입문하기

Chapter1C하드웨어&소프트웨어준비
[1]픽스호크학습용드론조립가이드
1재료구매
2기체선정
3FC(픽스호크)구매
QR04_폭스테크픽스호크실습키트
4RC송·수신기선택
5GCS용컴퓨터
6기체조립
QR05_차폐처리픽스호크
7픽스호크연결상세도

[2]GCS프로그램설치
QR06_미션플래너설치링크
1미션플래너설치
2정상설치확인및설정

[3]펌웨어선택및업로드
1미션플래너를통한픽스호크최신펌웨어업로드
2미션플래너를통한픽스호크사용자지정펌웨어업로드
3픽스호크펌웨어정상업로드확인
QR07_펌웨어정상업로드확인부팅음

[4]텔레메트리연결
1픽스호크와텔레메트리모듈연결및미션플래너접속

Chapter2C기본설정
[1]프레임클래스및유형설정
1DJIF450설정
2초기파라미터설정(InitialParamaterSetup)
[2]가속도계교정
1가속도계교정(AccelerometerCalibration)방법
QR08_가속도계교정
[3]컴퍼스교정
1컴퍼스교정방법
QR09_지자계교정
2LargeVehicleMagCal기능사용법
[4]라디오교정
1라디오교정방법
QR10_라디오교정
[5]변속기교정
1변속기교정순서
[6]모터배열및회전방향확인
1모터배열확인
QR11_ESC교정
2모터회전방향확인

Chapter3C세부설정C
[1]파워모듈전압보정
1설정을위한재료준비
2전압의보정
[2]파워모듈전류교정
1전류교정
[3]비행모드설정
1조종기의비행모드설정
[4]라디오페일세이프설정
1라디오페일세이프설정방식
[5]배터리페일세이프설정
1배터리전압으로페일세이프설정하기
2배터리용량으로페일세이프설정하기
[6]GCS페일세이프설정
1미션플래너의GCS페일세이프활성화
[7]시험비행
1이륙전준비
2시동/시동정지
3이륙
4이륙후점검(Mode1기준)
5시동시문제해결

Part3픽스호크이해하기

Chapter1C튜닝의기능과구성C
[1]기본튜닝(BasicTuning)의기능과구성
1TUNING(Basic,Extended)탭의의미와기능이해
QR12_PID와멀티콥터의반응
2확장튜닝(ExtendedTuning)기능과구성
3‘RateRoll/PitchkP’를활용한롤과피치의설정
4오토튠을활용한요(Yaw)축의설정

Chapter2C어드밴스튜닝(AdvanceTuning)
[1]로그다운및분석
1로그다운
2자동분석
3CreateKML+gpx160

[2]SaveTrim,AutoTrim,CalibrateLevel(편류보정)
1SaveTrim
2AutoTrim
3CalibrateLevel

[3]기체편향보정(CompassDeclination)

[4]호버링자동학습
1호버스로틀(HoverThrottle)구간설정
2호버스로틀(HoverThrottle)구간확인

[5]센서오프셋값조정
1오프셋값설정방법

[6]전류제한및전압스케일링
1전류제한
2전압제한

[7]진동측정
1미션플래너를활용한실시간진동확인
2로그분석을통한진동확인178

Chapter3C항목별중요성및세부사항의이해
[1]텔레메트리(TM)
1미션플래너상의텔레메트리정보확인
2SikRadio각항의의미(원문번역)

[2]프레임유형
1트라이콥터
2Y6
3쿼드콥터(Quadcopter:X,H,유형)
4헥사콥터
5옥토콥터(Octocopter)
6X8
7프레임유형별모터방향및프로펠러설정
8픽스호크와ESC신호선연결
9모터회전방향및배선확인
[3]컴퍼스교정
1Compass탭의이해
2송신기를이용한컴퍼스교정
[4]라디오교정(RadioCalibration)
1PPM-Sum
2S.Bus를지원하는수신기
3SpectrumDSM,DSM2및DSM-XSatellite수신기
4MULTipLEXSRXLversion1및version2수신기
5RadioCalibration
6교정후점검(Mode1기준)
[5]비행모드(FlightMode)
1GPS및설정을위한비행모드
2초기세팅을위한모드
QR13_Heli3D
3LoiterMode
4RTL(Return-to-Launch)
5최초비행시픽스호크비행모드설정(Futaba14sg기준)
6설정확인
[6]페일세이프(FailSafe)
1라디오페일세이프의의미
2라디오페일세이프방법
3PWM신호(Throttle)에의한Radio페일세이프설정(기본설정)
4수신기(Receiver)의‘페일세이프’기능활성화
5배터리페일세이프의의미
6배터리관리
7배터리관리를위한충전기
8배터리페일세이프의동작
9GCS페일세이프의미
[7]파워모듈(전압)
1파워모듈의기본기능
2파워모듈참고및점검사항
3파워모듈전압(Voltage)설정
4파워모듈전류(Amperes)교정

Part4픽스호크응용하기

Chapter1A미션플래닝
[1]웨이포인트및이벤트로미션계획하기
1Home(복귀장소)
2WP지정
3WP의기본고도설정
4지형정보를포함한‘WP’설정
5‘WP’임무설정
6자동그리드생성
7미션업로드및파일저장
8‘Home’의위치가잘못지정됐을경우의조치

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

[3]랠리포인트
1랠리포인트설정
2다중랠리포인트

Chapter2A12kg이상대형기체조립
[1]기체선정(X4-10)
QR14_포스웨이브방제기체
1X4-10모델
2기체구조에의한진동감쇠
3조립의난이도
4이동및보관의공간활용성

[2]기체의조립
1대형드론조립기본수칙
2부품확인
3ESC와LowerMotorMount의조립
4ESC전원선연장
5메인프레임조립
6하단구조물조립

[3]전문가및산업용픽스해크(Pixhack)
1산업용픽스해크의장점
QR15_픽스해크구매
2픽스해크연결도
3픽스해크핀맵
4RTK(RealTimeKinematic)안테나
5OLED

Part5다른버전의플라이트컨트롤러,Pixhawk4응용하기

Chapter1APixhawk4학습용드론조립가이드
[1]재료구입전고려사항
1처음조립을할경우조금비싸더라도국내유통제품을구매한다
2오프라인동호회를먼저가입하여제품에대한정보를습득한다
3정보를얻을수있는판매업체에서구매한다
4FC의경우자체테스트나검증을거친국내제품을구매한다
5처음부터복잡한구조는피하고단계별학습을진행한다

[2]재료준비
1필수목록
QR16_고급자용장기체공용드론세트
2기체
3FC(Pixhawk4)
QR17_Pixhawk4구매링크
4RC송수신기
5GCS용PC

[3]송수신기설정
1오픈소스(OpenSource)기반송수신기
QR18_점퍼T18송신기구매
2송신기의구성
3송신기메뉴이동방법
4송수신기바인딩방법

[4]기체조립
1사용재료
2사용공구
3사용부