| 2013-1 졸업작품 [우수상] 수상작 쿼드콥터 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 작성자 | 관** | 작성일 | 2014-03-26 | 조회수 | 3876 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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지능형 쿼드콥터 (Smart Quadcopter)
1. 작품명 : 지능형 쿼드콥터 (Smart Quadcopter)
2. 제작자 : 이 경민 (20072454), 홍 승훈 (20072505), 조 욱제 (20072484), 변 상민 (20082490) 2. ※ 지도교수 : 윤 석훈
3. 작품개요 모든 산업분야에서 자동화 및 무인화가 진행되고 있는 가운데 최근 수년간 항공우주분야에서도 무인항공기 시장이 급격한 성장이 이루어지고 있다 . 그 중 멀티로터 방식의 비행체는 대표적인 수직이착륙 항공기인 헬리콥터에 비해 구조가 단순하고 모터와 프로펠러를 덕트 등으로 보호할 수 있어서 안전하며 동역학 모델도 비교적 간단하여 제어 및 자동화가 용이하다는 장점을 가지고 있다 . 이를 통해 이번 졸업과제는 멀티로터의 한 종류인 쿼드콥터를 지능형으로 개발한다 . 자동 비행 알고리즘을 개발하여 안정적인 자율 비행 쿼드콥터를 구현하고 Android, iOS 모바일 컨트롤러를 개발하여 수동 조종시 용이하게 한다 .
4. 개발 배경 및 목적
4.1. 개발 배경
헬리콥터는 수직 이착륙이 용이하기 때문에 70% 로 산으로 이루어진 우리나라와 같은 지형에선 활용도가 굉장히 높은 항공기이다 . 하지만 숙련된 실력이 있어야 컨트롤 할 수 있는 단점이 있다 . 반면 쿼드콥터는 조종 방법이 쉽고 4 개의 로터 덕분에 안정성이 우수하다고 연구되어 지고 있다 . 또한 기존의 무인 항공기는 호버링 ( 제자리 비행 ) 이 어려워 활동반경이 매우 크다 . 따라서 군사적 목적으로 쓰일 땐 적에게 발각되기 쉽다 . 하지만 쿼드콥터는 활동반경이 거의 없어 어느 방면에서나 활용이 용이하다 .
4.1. 개발 목적
지능형 쿼드콥터는 여러 기술 융합을 통하여 안전성 및 편의성을 획기적으로 향상시킨 쿼드콥터라 정의할 수 있으며 주된 기술은 자율비행기술 , 정보화기술 , 충돌안전기술 , 사고회피기술 , 편의성향상기술 등의 이 있다 . 각 기술에 대해 지능형 쿼드콥터의 목적을 살펴 볼 수 있다 . 또한 IP 카메라를 장착하여 주변 정찰에 용이한 쿼드콥터가 될 수 있다 .
5. 졸업작품 내용
5.1. 시스템 구성
5.2. 기능 첫 번째 는 Application 을 이용하여 자동 이륙 signal 을 송신한다 . signal 을 받은 쿼드콥터는 Roll, Pitch 의 값을 기준으로 수평을 유지하며 , 서서히 이륙한다 . 이륙을 완료한 후 적외선 센서의 값을 이용하여 장애물과의 거리를 측정하고 , 측정된 값을 기반으로 중심에 위치하기 위한 중심유지 알고리즘을 적용시킨다 . 또한 Application 로부터 자동 착륙 signal 을 수신하면 초음파 센서를 이용하여 서서히 고도를 낮추며 , 지면에 안전하게 착륙을 하면 시동을 OFF 시킨다 . 두 번째 는 이륙 후에 적외선 센서를 이용하여 , 장애물을 판별하여 장애물이 없는 방향으로 전진하게 된다 . 장애물 인식을 이용한 제어를 수행하며 , 장애물이 없는 방향이 이미 방문했던 장소일 경우 목적지라고 판단하여 자동 착륙을 수행한다 .
7. 향후 계획과 기대효과
우리가 지향하는 목표 중 일차적인 목표는 기계로 인한 인명 손실 및 비용을 최소화 하는 것이다 . 즉 무인 자동화 기술로 어떤 작업 수행 중에 기계적 결함이 있어도 인명 손실은 최소화 하고 기계도 지능적으로 스스로를 보호하게끔 하여 추후 비용을 최소화 시키는 것이 목표이다 . 다시 말하자면 이 프로젝트는 인간친화적인 쿼드콥터를 연구하는 것이 목표이다 . 두 번째는 따로 RC 컨트롤러를 구입하지 않고 기존의 스마트폰으로 쿼드콥터를 조작 할 수 있어 비용적인 부담을 줄이는 것이다 . 2012 년 8 월 20 일 기준으로 우리나라 스마트폰 가입자수가 3000 만명이 넘어섰다고 한다 . 이는 RC 컨트롤러를 보유한 사람들 보다 훨씬 많은 숫자이다 . 따라서 우린 이에 맞춰 스마트폰 컨트롤러를 구현하여 비용적인 부담을 줄이는 것이 목표이다 . 마지막으로 RC 기계에 관심이 있는 사람들은 대부분 RC 컨트롤러의 조작법을 먼저 배운다 . 하지만 RC 컨트롤러는 단기간에 익힐 수 있는 것이 아니기 때문에 많은 연습이 필요하다 . 결국 시간적 여유가 있는 사람들에게 유리하다 . 그래서 우린 사용자에게 좀 더 친숙한 안드로이드 모듈로 컨트롤러를 만들어 단순 버튼 클릭만으로 원하는 행동이 구현 되게끔 하는 것이 목표이다 .
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- 첨부파일
- quad5.png
- 01_졸업작품요약서.hwp