드론

드론은 어떻게 움직일까?

이번에는 드론이 어떻게 작동하는지 알아보도록 하겠습니다. 우선 드론의 구성요소들을 살펴보겠습니다.

 

드론의 구성요소들

먼저 몸체가 있고 몸체를 움직여 주는 프로펠러가 있습니다. 아래의 프로펠러를 돌려주는 모터가 있고 모토에 공급되는 전류를 컨트롤해주는 esc라는 장비가 있습니다.

전기를 공급해주는 배터리가 있고 드론 내 두뇌 역할을 하는 잡은 컴퓨터가있습니다 프로펠러는 어떻게 드론을 날 수 있게 해 줄까요? 프로펠러의 단면을 살펴보면 휘어져 있습니다 공기 입자를 이렇게 공으로 생각해보면 프로펠러가 돌아가면서 공기와 부딪히게 되고 그럼 공기가 아래로 밀려서 내려갈 것입니다.

풍선에 입구에서 바람이 빠져 나가면 풍조는 반대로 나가는 것처럼 프로펠러 회전하면서 아래로 공기를 밀어 내면 위로 올라가려는 힘이 생깁니다. 회전을 빠르게 해주면 위로 올려 가려는 추력 또 커지게 됩니다. 추력이 중력보다 크면 위로 올라가게 되고 회전 이들 해주면 추력 또 작아져서 아래로 내려오게 됩니다. 출력과 중령이 같으면 공중에 멈춰 있게 되겠죠? 프로펠러 이 폭을 넓게 하면 접촉하는 공개 양도 많아져서 추력 또 커지게 됩니다.

그래서 프로펠라 내부는 통통한 편입니다. 프로펠러는 모터에서 돌아갑니다. 모터를 손으로 잡고 있으면 돌아갑니다. 위쪽을 잡게 되면 은 몸체가 돌아가게 될 것입니다. 아무것도 잡지 않게 되면 어떻게 될까요? 우선 모터가 회전하면서 프로펠러 가 돌아갈 것입니다. 하지만 이 회전력에 대한 반작용의 힘이 작용하면서 문제가 반대로 회전하게 됩니다. 헬리콥터의 프로펠러가 회전하면 반작용의 힘이 작용해서 헬기의 몸체는 반대로 회전합니다. 그래서 꼬리 날개를 만들어서 회전을 막아줍니다. 들어온 날개가 하나만 있다면 빙글빙글 돌게 되서 많이 어지럽게 되겠죠

 

4개의 프로필러의 역할

들어오는 회전을 막아주기 위해서 꼬리를 달아 주는 쇠는 안정적이게  해줍니다. 내게 프로펠러가 모든 같은 방향으로 돌아가면 반작용의 힘이 작용해서 드론이 반대로 회전하게 됩니다. 그래서 프로펠러 2개를 다른 방향으로 회전시킵니다. 이렇게 하면 양쪽 2개의 프로펠러가 서로 회전 하려는 힘을 상쇄시켜줍니다

 

그러니 회전을 막아주고 안정적인 비행을 위해서 프로펠러의 개수는 주로 짝수를 많이 사용하고 있습니다 드론을 앞으로 가게 하려면 뒤쪽 2개의 프로펠러를 더 빠르게 해 줍니다. 뒤쪽에 추력이 더 커지게 되면 들어오니 기울어지면서 앞으로 나가게 됩니다. 옆으로 가게 하려면 반대편에 있는 2개의 프로펠러가 회전을 빠르게 해주면 됩니다. 드론이 회전하게 하려면 어떻게 해야 될까요 ?프로펠러는 2개씩 회전 방향이 다릅니다. 이쪽 2개의 프로펠러가 회전을 멈춘다면 어떻게 될까요? 나머지 2개의 프로펠라 난 돌아가게 되고 반대방향으로 몸체가 돌아갈 것입니다. 그래서 드론을 회전 시켜 줄 때는 대개 프로펠라 중에 두 개의 프로펠라의 속도를 감소시켜 줍니다

 

그럼 힘의 균형이 깨지게 되고 들어오니 회전하게 됩니다. 프로펠라의 추력과 중력이 같다면 4개의 프로펠라 가 서로 같은 속도로 회전할 때 들어오는 정지해 있을 겁니다. 하지만 현실에서는 바람도 볼 수 있고 돈의 무게 중심도 다르기 때문에 프로펠러의 회전 수가 갖게 되면 들어오는 이리저리 움직이게 됩니다. 드론이 외부 자극에 의해서 기울어지면 다른 쪽의 출력을 증가시켜서 드론을 안정시켜 줍니다.

 

모터의 역할

이렇게 모터의 출력을 계속해서 작동을 해주게 되는데 이런 셰어는 아주 빠르고 지속적으로 이루어지고 있습니다. 요즘은 컴퓨터의 성능이 좋아져서 제어가 잘 이루어지고 있습니다 /프로펠러는 모터 힘으로 돌아가게 됩니다. 그러므로 bldc라는 모토를 사용합니다. 직류 전류를 사용하는 모터에는 브러시라는 장치가 있는데요. 브러시가 있는 직류 모터는 회전할 때 마찰이 생겨서 빠르게 회전할 때 제어가 잘 안된다는 단점이 있습니다.bldc 모터는 브러쉬리스 dc 모터 의 약자로 브러쉬가 없는 직류 모터라는 의미입니다. 코일은 가만히 고 자석이 움직인 형태이기 때문에 빠르게 회전하는데 유리합니다.

 

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