System Compleat.

'UAV'에 해당되는 글 4건

  1. Drones. (1)
  2. Modelling your own RC aircraft (2)
  3. Notes for FPV, and tracking systems for RC (7)
  4. Netduino, the great toy for .NET developers

Drones.

Hobbies


(younjin.jeong@gmail.com, 정윤진) 





Drone 이라 하면 요새 뉴스에서 하도 나와서 허접한 비행체라 생각하는 사람들이 많을 듯 하다. 어떤 군사적인 목적을 가지고 만들어진 무인 비행체, 즉 UAV (Unmanned Aerial Vehicle)의 개념으로서 나쁜 인식만이 점차 늘어가고 있는 것 같아 안타까운 마음도 조금 있다. 언제나 기술이란 양날의 검과 같아서 이로운 점과 해악이 되는 점이 공존하는 거니까. 생각해 보면 무선 기술 역시 이미 군사용과 민간용으로 널리 사용되고 있지만, 그 나쁜 사용의 예에 대해서는 모두가 인지하지는 못한다. 이를테면, 무선 카메라 영상 송출과 같은 소형 시스템들. 



http://en.wikipedia.org/wiki/General_Atomics_MQ-9_Reaper


(군사용으로 사용되는 MQ-9 Reaper 의 내부 모습. 제어를 위한 위성 통신을 위한 모듈과 비행 데이터 센서, 컴퓨터 등이 보인다.)



소형 비행체가 내는 소리가 벌이 날아다니는 소리와 비슷한 소리가 난다고 해서 붙여진 이름이 바로 드론, drone. 


최근 3년 전 즈음부터 무선 조종을 좋아했던 연유로 인해, 또 직업이 컴퓨팅이고 게다가 어린시절 좋아했던 비행기 조종이 겹치니 세상에 이렇게 삽질이 즐거운 기술 + 취미가 없었더랬다. 비글을 붙이고, 아두이노를 붙이고, 센서를 사다가 붙이고 하면서 실시간으로 데이터가 전송되고 눈에 고글쓰고 조종사의 기분을 느낀다는것은 참 새로운 경험이었더랬다. 



http://img375.imageshack.us/img375/8956/img0509b.jpg



하지만. 


모든 취미는 취미로 끝나면 안된다는 생각을 하고 있는 내가, 이걸 어떻게 하면 보다 더 이롭게 사용할 수 있을까 하는 생각을 했다. 모든 군사용 장비, 비행기를 제외하고라도 이러한 장비들은 고도의 장애 방지 시스템과 격오지에서도 활동 할 수 있는 것을 전제로 하기 때문에 매우 고가의 시스템들이 요구된다. 


따라서 민간용으로 이 사용을 기대해 본다면, 사실 indivisual 하게 연구 목적용과 같은 것 아니면 별 의미가 없는. 따라서 이를 현재의 항공 시스템처럼 체계화 하면 어떨까 하는 생각을 하게 되었는데, 그 중 하나가 바로 물류 시스템이다. 10-20Kg 내외의 물류를 산간 격오지 또는 재난이 발생한 지역등에 의료 물자 수송 또는 택배 시스템으로의 도입을 생각 해 볼 수 있다. 또는 도로 교통 정보의 수집, 열화상 카메라 장착을 통한 산악 지형에서의 조난자 수색, 무선 통신이 힘든 지형에서의 임시 중계기의 역할 등 다양한 임무의 수행이 가능해 진다. 



http://www.rtfdrones.co.uk/product/thermal-core-flir-tau-2-336-9hz/



일반적으로 배터리 및 기타 부대 장비를 장착하고 날개의 길이가 2m 정도 되는 2Kg 의 비행체는 1.5Kg 정도의 payload 를 견딜 수 있고, 여기에 최근 소형화된 컴퓨터와 각종 센서 및 프로그램 화 된 경로를 넣어준다. 여기까지는 일반 FPV/UAV의 컨셉과 동일하지만, 더 중요한건 지상 관제소. 현대의 공항 시스템과 같은 모델이 UAV 크기에 맞게 축소 된 형태로 지상의 곳곳에 위치하고, 현재 상공에 떠 있는 모든 드론들의 위치가 추적이 가능해야 한다. 현대의 민간 항공 시스템에 적용되는 규정에서 사람이 없고 비행물체가 저렴하다는 전제 하에 관련 법규의 마련도 필요 할 듯. 



최근의 모든 기술은 서로 융합되고 있다. 항공 기술은 그 자체로 다양한 기술의 집합체이고, 뭔가 비행을 통해 이루려는 소기의 목적이 각종 데이터와 연관이 될 필요성이 있으며 이는 실시간에 가까운 제어, 사진 및 획득된 영상의 분석 그리고 비행 그 자체의 안전을 위한 기술이 서로 합체되어야 한다. 



http://www.ll.mit.edu/mission/aviation/faawxsystems/itws.html



뭔가 몸이 고장난 상태에서 정신없이 썼지만, 어쨌는 핵심은 

"다수의 드론을 효과적으로 특수 목적에 맞게 운용하려면 체계화된 시스템이 필요하다" 


실제 현실 세계에서 적용 되려면 참 먼 미래의 이야기겠지만, 일단 지상 관제 시스템의 제작에 재미를 붙여 볼 예정. 

생각만 해도 신이 난다. 

팀 짜보고 싶다. 


아래의 영상은 TED에서 발표된 드론의 이로운 활용. 










글은 나중에 일단 다시 손보는 걸로. ㅋ 


(younjin.jeong@gmail.com, 정윤진) 



Modelling your own RC aircraft

Hobbies

( younjin.jeong@gmail.com, 정윤진 ) 





시스템이란 참 얼마나 지루하면서 귀찮은 직업인지, 뭐 자동화 코드 하나 반영하고 결과를 보는데도 시간이 제법 오래 걸린다. 또한, 태생적으로 롤백 자체가 쉽지 않은 작업들이 많아서 잘못된 코드를 다시 테스트 하려면 시스템을 스냅샷을 통해 원복을 하거나, 새로 설치 해야 하는 경우가 많다. 그 새중간의 시간에, 몇가지 해피라이프를 위한 취미내용을 검색, 그 결과를 몇개 올려본다. 


아무리 RC 라고 할 지라도, 기본 비행기가 나는 원리라던가, 비행기의 중량 대비 필요한 추진력의 양과 날개의 면적, 그외에 무언가를 덧붙여야 하는 장치의 무게 등 무언가 공돌이스러운 계산이 필요 할 것 같은데, 관련 분야의 종사자가 아니면 그 내용을 찾는 것이 쉽지가 않다. 설사, 찾는다 하더라도 내용은 대부분 영어로 되어 있으며, 항공 관련 용어를 알기 전 까지는 또 다른 공부의 산이 기다리고 있을 뿐. 


아무튼 일단 무언가를 학습하기 전에 모아둔 자료 몇 벌을 공개한다. 



1. 비행기 디자인에 대한 입문서 정도. ( Model Aircraft Design ) 

http://www.concept2creation.com.au/xstd_files/Jon%20Dansie%20Model%20Aircraft%20Design.pdf



2. 날개 형상의 디자인 및 가상 윈드터널 시뮬레이션 프로그램, 맥용도 존재. ( xflr5, under GNU license ) 

http://www.xflr5.com/xflr5.htm


비행 안정성 분석에 대한 문서 

http://www.xflr5.com/docs/XFLR5_and_Stability_analysis.pdf


  ( 요트용 디자인 프로그램도 있음 )  


3. 날개 윈드터널 데이터 데이터베이스  ( by 일리노이 대학, GPL ) 

http://www.ae.illinois.edu/m-selig/pd.html

http://www.ae.illinois.edu/m-selig/uiuc_lsat/vol4/NREL-SR-500-34515.pdf



4. 장거리 조종을 위한 UHF - Radio Control

Dragonlink 

http://www.dragonlinkstore.com/v2/ 

SCHERRER UHF 

http://webx.dk/rc/uhf-link3/uhf-link3.htm



5. 비행 안정 장치 

http://www.foxtechfpv.com/aircraft-stabilizer-c-55.html

http://eagletreesystems.com/guardian/



6. Jet Turbine engines 

http://www.jetcatusa.com/

http://www.kingtechturbines.com/store/

http://www.wrenturbines.co.uk/


7. Pan/Tilt CAM for FPV

Fat Shark system

http://www.hobbyking.com/UNITEDHOBBIES/store/uh_viewItem.asp?idProduct=15129&aff=228650

With GoPro HD CAM. 

http://www.fpvpilot.com/Pages/FPVCameraMounts.aspx

 


8. UAV/FPV with Beagleboards 

http://beagleboard.org/project/BeagleUAV/

http://forum.osdev.org/viewtopic.php?f=11&t=21448&start=15



9. UAV/FPV Samples 


http://jarelaircraftdesign.com/products/uav-fpv-ap-aircraft

http://hangar18uav.com/uav.htm







Images from: http://www.wrenturbines.co.uk/?imgid=192&category=0&engine=0&order=datedesc&page=4



위의 사진들은 Wren 사의 터빈을 장착한 RC VC-10 이다. 여기에 장거리용 통신 시스템과 추가적인 모듈이 들어간다면, 아주 재미진 무엇이 나오지 않을까 생각한다. 


http://www.keith-howlette.co.uk/vc-10.html


RC 를 하다보면 항상 조정 가능 범위를 벗어나 문제가 되는 경우가 많다. 이럴떄 WiFi 를 사용하고, 지향성 안테나 시스템을 사용한다면 최장 8마일까지도 조종이 가능 할 것이다. 여기에 UHF 와 함께 선택적으로 사용이 가능하다면, 하나의 통신 채널에 문제가 발생 했을때 다른 통신으로 전환이 가능할 것이며, 만약 두개 모두 잃게 된다면 자동으로 지정한 Home 으로 회귀하는 오토파일럿을 탑재 한다면 적어도 잃어버릴 염려는 없을 것이다. 


시간이 좀 생기게 되면 Beaglebone 시스템을 메인으로 두고, 하위에 각각의 역할을 분담하는 아두이노를 몇개 달아서 비행 통제 시스템을 만들어 볼 생각이다. 당연히 나는 RC 조종기 보다는 HOTAS 스틱에 익숙하므로 조종 인터페이스에 변화를 조금 줄 생각. 


지금 당장은 시간이 없어서 조사만 하고 있지만, 시간을 두고 천천히 해 볼 생각. 

비행 제어 장치라던가, 임시로 설치하여 사용할 ILS 등을 제작 할 생각을 하면 벌써부터 신이 난다. 



Adding: 

UAV 디자인으로 매우 좋은 참고 사이트 

 http://www.barnardmicrosystems.com/home.htm



( younjin.jeong@gmail.com, 정윤진 ) 


Notes for FPV, and tracking systems for RC

Hobbies

( younjin.jeong@gmail.com, 정윤진 ) 


어릴때 부터 비행기에 관심이 참 많았는데 이제는 저렴한 가격에 위험하지도 않은 방법으로 비행을 즐길 수 있는 방법이 있어 소개 겸 정리용으로 포스팅 고고. 




이렇게 저렇게 회사 시스템 준비 하면서 짬나는 시간에 많이 알아 봤는데, 다음과 같은 것들이 필요 할 듯. 
일단 목적은, 

1. UAV ( Unmanned Aerial Vehicle ) Style, FPV ( First Person View ),  Predator 의 스케일 모델 정도로 생각. ( Wing span, 2~5m ) 
2. 조종 시스템은 기존의 RC 용 조종기가 아닌, PC 용 시뮬레이터를 사용하는 걸로. 
3. Arduino / ArduPilot 을 사용, 필요한 경우 보다 좋은 상용 시스템 ( ex. 비행 안정 장치 )을 추가 
4. 모터 베이스 
5. 오토 파일럿 가능 할 것 
6. OSD
7. 10Km 이상의 장거리 지원 
8. 통신 방법 다중화 ( Radio Control, WiFi, etc. ) 
9. Instrumental Landing System 구현 ( Ground 장치 / 비행 장치 ) 
10. 가능한 경우 Solar Panel 을 사용, 체공 시간 장기화 
11. 가능한 경우 하단에 카메라 시스템을 장착. HD급 CCTV 또는 Go-Pro 카메라  
12. Head Mount Vision 
13. 각종 데이터 수집 및 컨트롤을 위해 비글보드 / Raspberry PI 사용 가능성 있음 


관련해서 찾아 본 자료들은 

1. 비행체. 일단은 기성품을 사용해 보는 것으로, 향후 경험을 바탕으로 발사등으로 제작 

Image from: http://www.nitroplanes.com/projet-drone-2500mm-kit.html


2. ArduPlane Google project. 각종 기본 시스템 구성이 가능. 또한, 코드를 원하는 대로 수정이 가능하기 때문에 원하는 기능을 추가 하거나, 필요한 경우 Arduino 보드를 추가하여 원하는 목적 달성. FLIR 및 각종 데이터 수집 목적용으로 강한 프로세싱 파워와 보다 빠른 서보 동작이 필요한 경우 시스템 업그레이드 및 별도의 코드 추가. 


http://code.google.com/p/ardupilot-mega/wiki/Introduction



3. 조이스틱을 사용한 조종 시스템 


http://www.ianjohnston.com/content/index.php?option=com_content&view=article&id=32:project-rc-joystick-tx&catid=3:hobbies&Itemid=8


하지만 나는 Throttle / Stick 이 별도인 HOTAS 를 사용해서 만들어 보고 싶음. Thrustmaster 의 Cougar 가 좋을듯. 






4. 오토 파일럿 및 향상된 자세 안정 장치 


바람이나 디테일 하지 못한 출력 컨트롤로 인해 발생하는 진동 및 자세의 변화 폭을 줄이기 위해 자세 제어장치를 사용하는데, 이 동작이 충분히 빠르지 못한 경우 불안정한 비행을 하게 됨. 좀 찾아 보니 이런 기성품이 있는데, ArduPilot 으로 충분치 않은 경우 한번 사용해 보면 좋을 듯. 


http://www.eagletreesystems.com/Guardian/index.htm




연동해서 사용 할 수 있는지는 알아봐야 함. 



5. OSD / FPV. 비행중인 비행체에 인스톨된 카메라로 부터 받아온 영상 정보에 고도, 방위, 속도 및 FPM ( Flight Path Maker, 기체의 실제 진행 방향을 표시. 기체의 머리가 향하는 방향을 표시하게 되면 AOA 등의 정보를 알 수 있음 ) 등을 실시간으로 시현해 주는 장치. ArduPilot 프로젝트에 이미 구현 방법이 있음. 원하는 경우 별도의 칩을 사용하는 것도 가능 한 듯. 



image from: http://www.fpvflying.com/categories/FPV-OSD-for-rc-airplane/


http://code.google.com/p/ardupilot-mega/wiki/OSD



이건 좀 다른 이야기지만, 차량에 전방 카메라를 설치 하려는 경우에도 비슷한 시스템으로 구현이 가능 할 듯. 



6. 별도의 카메라 마운트 시스템. 군사 목적용이라면 줌도 되고 안정성도 높고 별도로 실시간으로 전송 되는 영상과 이미지도 처리가 가능해야 하지만, 그러면 어딘가에 잡혀 갈 수 있으므로 그냥 항공 사진 정도의 느낌으로만 찍을 수 있으면 좋을 듯. 근데 이것도 움직이는 물체에서 고정적이고도 안정된 앵글을 제공해야 하므로, 자이로 기반의 카메라 마운트가 필요하다. 쉽게 말하면 손떨림 기능 보정이 필요 하다 뭐 그런 말. 


방송용의 퀄리티를 위해서는 5D Mark iI 정도는 달려 줘야 할 듯 하지만, 일단 그나마 저렴한 시스템 중에는 이런게 있다. 

http://www.dji-innovations.com/products/zenmuse-z15/overview/




카메라의 흔들림을 방지하는 자이로 기반 서보 시스템과, Panning / Rotate / Tilting 을 모두 지원한다. 만약 설정된 지점에 Lock 을 구현 할 수 있다면 더 좋을 듯. 하지만 그건 따로 만들어 줘야 하지 않나 싶음. 저렴하다고는 하지만 디게 저렴하지는 않음. 나름 프로 방송용 장비라는데. 




위의 영상은 이 장비를 사용한 영상과 어떻게 동작하는지 나타난 영상. 성현이가 필요한게 아닐까 싶다는. 

저 영상에 나오는 멀티콥터는 모터 하나가 손바닥 만한거에, 샤시와 날개가 카본으로 되어있는 제품으로 RC로 접근하면 아주 많이 비쌈. 하지만 방송장비 금액 기준으로 접근하면 매우 저렴하지 않나 싶은. 국내에 판매처가 있음. 


http://www.helsel.co.kr/front/php/product.php?product_no=21624&main_cate_no=1&display_group=2



7. 장거리 컨트롤. 


http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=799087


11Km 에서 심지어 180Km 까지 가능한 장치를 찾아 볼 수 있다. 시스템 구성에 대한 자세한 내용은 페이지를 참조. 




코딩까지 해서 아주 재미지게 즐길만한 퀄리티로 나오려면 몇년 걸리지 않겠나 싶다. 당장이라도 날리고 싶다면 준비된 기성 제품도 많고, 가격도 저렴하기 때문에 RC에 대한 지식이 있는 분이라면 쉽게 즐길 수 있지 않겠나. 


https://store.diydrones.com


이 사이트에서는 ArduPilot 관련된 제품을 많이 취급하고 있으므로 관심 있다면 시작해 보는 것도. 


AR. Drone 이 요새 한창 인기인데다가, 준호형 마저 하나를 질러 버렸는데 나는 웬지 멀티콥터는 좀 안땡김. ㅋ 배터리도 조루고. 



급한 일들 좀 정리되서 슬슬 구매 시작하면 또 포스팅 해 봐야 겠음. 




( younjin.jeong@gmail.com, 정윤진 ) 




 

 







Netduino, the great toy for .NET developers

Techs

( younjin.jeong@gmail.com, 정윤진 ) 


블로그에 Beagle Bone 을 소개하고 아는 사람은 다 아는 Arduino 를 포스팅 한 지도 벌써 몇 개월이 흘렀다. Beagle Bone 두세트와 7" LCD, 그리고 Beagle board C4 가 프로젝트에 밀려 사무실 구석에서 홀대를 받고 있다. 조만간 이뻐해 줘야 하는데... 


프로젝트와 관련하여 이것 저것 찾아보다가 문득 다음의 제품을 발견 했다. 

http://artrobot.co.kr/front/php/product.php?product_no=545&main_cate_no=4&display_group=1


오호라~ 하면서 조금 더 찾아 보니

http://netduino.com/


이를테면 닷넷 프로그래머가 아두이노를 쓸 수 있도록 만든 보드가 된다. 


아두이노를 아는 사람이라면 모두 알겠지만, 닷넷 키워드 검색을 통해 이 블로그가 얻어 걸린 분들에게는 다소 생소 할 수도 있는 이 장치의 사용에 대해 말해 보자면, 


1. 각종 이런 저런 일을 하는 무지하게 많은 종류의 센서 ( 입력 ) 

2. .NET Micro framework 를 사용하여 신나게 C# 으로 뭔가 로직 코딩 

3. 코딩의 결과를 다시 이런 저런 일을 하는 무지하게 많은 종류의 액츄에이터나 모터와 연결 ( 출력 )



간단한 장난감으로는 


1. 무인 RC 자동차, 헬리콥터, 비행기 

2. 마이크로 마우스 

3. 짝퉁 달 탐사 로봇 


을 만들 수 있다. 



맨날 LED 사다가 깜빡이 만들어 보고 아 지겹다 해서 접지 말고, 재미를 붙였다면 


http://artrobot.co.kr/front/php/product.php?product_no=522&main_cate_no=4&display_group=1

이런 비슷한 프로젝트를 달려도 얻는게 많을 듯. 


아니면, 

http://artrobot.co.kr/front/php/product.php?product_no=41&main_cate_no=48&display_group=1

http://artrobot.co.kr/front/php/product.php?product_no=578&main_cate_no=48&display_group=1


Arduino + Android 조합도 꽤 많이 있으므로, Netduino 도로 충분히 가능 할 듯. 


나는 닷넷 개발자는 아니지만 C 가 아닌 다른 언어의 개발자가 이런 재미진 임베디드를 할 수 있다는 사실은 즐거운 일이지 않은가. 



어릴때 딱딱한 성적표 만들기 이런 거로 프로그래밍 하다가 질린적이 한두번이 아닌데, 이런 장난감이 그 시절 있었다면 지금쯤 난 아마도 우주선을 만들고 있지 않을까. 여러모로 좋은 시절인 것 같다. 







이건 FPV ( First Person View ) 영상.  영상을 보면 알겠지만, 기존의 RC 처럼 날리는 것이 아니라, 안경과 같은 고글에 나오는 실시간 비디오 이미지를 보고 ArduCopter 를 날리는 모습이다. 



이런 개인 시점화 된 FPV 를 날리는 것이 가능한 것은, 바로 이 장비로 가능한 것. 



Fat Shark RCV922 Aviator Edition Full FPV KIT- 2010


조종사의 느낌으로 비행이 가능 하도록 지원 해 주는 것. 당연히 FPV 에는 카메라 장치와, 이미지 전송을 위한 장치가 필요하다. 관심이 있다면 여기서 원큐에 구매하는 것도 가능. 구글링 해 보면 판매 하는 사이트가 더 많은 것 같기도. 


http://fpvsystems.com/index.php?main_page=product_info&cPath=5&products_id=5



최근 여러가지 방송에서는 RC 에 카메라를 붙여서 영상 이미지를 얻는데 사용하는 경우가 많아지고 있다. 하지만 이렇게 얻어진 영상의 경우 대체적으로 RC 가 만들어 내는 미세한 진동 때문에 보기 불편한 경우가 있는데, 이럴때는 자이로를 이용한 Stabilizer 를 사용한 마운트로 카메라를 고정 시키는 방법도 있다. 아무튼, 여기에 5D Mark II 를 붙이면 어떻게 될까 






여기서 이제 카메라를 조금 더 오버 스펙으로 가 보자면, 

http://www.alibaba.com/product-gs/524756128/UAV_electro_optics_search_system.html


이런걸 붙이게 된다는.... 


하지만 저만한 하중을 견디려면 더 큰 사이즈의 비행체가 필요하게 된다. 이제 단순 방송 장비의 규모를 벗어나게 되면, 


1. 조종 시스템과 관찰 시스템의 분리 

2. 킬로미터 단위의 low latency radio control 

3. 킬로미터 단위로 비행 해야 할 만큼의 Long range flight 


뭐 대충 이런 요구 조건을 충족하다 보면 군사용 UAV 가 된다. 이를 테면, 

http://www.fas.org/spp/military/docops/defense/actd_mp/MAE.htm



image from: http://www.dfrc.nasa.gov/Gallery/Photo/Altair_PredatorB/HTML/ED06-0208-1.html 



해성이가 발사나무로 RC 비행기 잘 만드는데, 재미로라도 UAV 만들어 보고 싶다. 뭐 언제나 그렇지만 돈이 문제지 +ㅁ+ 

netduino 설명인데 덧이 너무 많이 붙어 버렸네. 


뭔가 날라다니는건 언제나 추락 할 위험이 있다. 그런게 싫다면, 이런거도 좋지 않을까. 



image from: http://en.wikipedia.org/wiki/File:NASA_Mars_Rover.jpg


뻘글이 넘 길어졌다. 암튼 일단 질러야 할듯. 


( younjin.jeong@gmail.com, 정윤진 )