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책소개

특수목적형 드론을 픽스호크로 개발·활용하는데 필요한 모든 것!
아두파일럿의 오픈 소스 픽스호크 프로젝트에 대한 입체 분석!
개정증보판에서 최신 Pixhawk4 학습용 드론 조립가이드 대폭 추가!

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 드론의 정석』에서는 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.

목차

프롤로그
저자 소개

Part 1 픽스호크란 무엇인가?

Chapter 1 픽스호크란 무엇인가?

[1] 픽스호크로 무엇을 구현할 수 있을까?
1 근거리 FPV(First Person View)
2 다양한 형태의 비히클 제작
QR 01_VTOL
3 VTOL 비행체 제작 운용
QR 02_수직착륙기
4 LRS를 활용한 장거리 FPV
5 AAT(Automatic Antenna Tracker)의 구성 영상을 장거리로 전송
QR 03_픽스호크 AAT
6 마브링크를 통한 GCS 운용
7 컴패니언 컴퓨터(Companion Computer)를 통한 다양한 확장성

Chapter 2C픽스호크 드론을 만들기 위한 기본 상식

1 픽스호크는 직사광선을 피해 배치해야 한다
2 픽스호크의 Aux, Main 단자는 위쪽부터 ‘-’(GND), ‘+’(Vcc), ‘S’(Signal) 순으로 배열된다
3 픽스호크 RC에서는 수신기에 필요한 전력만을 공급한다
4 픽스호크 서보 레일에만 전원을 공급해 사용하는 방법은 매우 위험하며, 특히 디지털 서보(Digital Servo)와 함께 사용 시 더 위험하다
5 기체의 크기와 상관 없이 가능하다면 방진(진동 방지/흡수) 처리를 해준다
6 전자적 간섭이 발생할 수 있는 부품은 FC에서 최대한 멀리 배치하거나 차폐 처리를 해줘야 한다
7 기체의 무게중심을 정밀하게 설정하고 가능한 GPS와 FC는 CG점에 설치해야 한다
8 픽스호크의 버저는 반드시 5cm 이상 이격시켜 설치해야 한다
9 픽스호크 LED 지시기로 자신의 상태를 나타낸다
10 나사는 적당히 죄고 록타이트로 보강한다
11 펌웨어 업로드를 제외한 모든 설정 및 비행 시에는 텔레메트리 모듈을 연결하고 HUD 창의 경고 메시지를 항상 주목한다
12 픽스호크에 대한 정보가 필요할 때는 구글 검색이나 해외 포럼을 이용한다

Chapter 3C픽스호크 설정을 위한 프로그램 선택

1 데스크톱 컴퓨터 지원 프로그램
2 태블릿 및 스마트폰 지원 프로그램
3 픽스호크를 지원하는 대표적인 GCS 프로그램

Part 2 픽스호크 입문하기

Chapter 1C하드웨어 & 소프트웨어 준비

[1] 픽스호크 학습용 드론 조립 가이드
1 재료 구매
2 기체 선정
3 FC(픽스호크) 구매
QR 04_폭스테크 픽스호크 실습 키트
4 RC 송·수신기 선택
5 GCS용 컴퓨터
6 기체 조립
7 픽스호크 연결 상세도

[2] GCS 프로그램 설치
1 미션 플래너 설치
2 정상 설치 확인 및 설정

[3] 펌웨어 선택 및 업로드
1 미션 플래너를 통한 픽스호크 최신 펌웨어 업로드
2 픽스호크 펌웨어 정상 업로드 확인
QR 05_펌웨어 정상 업로드 확인 부팅음

[4] 텔레메트리 연결
1 픽스호크와 텔레메트리 모듈 연결 및 미션 플래너 접속

Chapter 2C기본 설정

[1] 프레임 클래스 및 유형 설정
1 DJI F450 설정

[2] 가속도계 교정
1 가속도계 교정(Accelerometer Calibration) 방법
QR 06_가속도계 교정

[3] 컴퍼스 교정
1 컴퍼스 교정 방법
QR 07_지자계 교정

[4] 라디오 교정
1 라디오 교정 방법
QR 08_라디오 교정

[5] 변속기 교정
1 변속기 교정 순서

[6] 모터 배열 및 회전 방향 확인
1 모터 배열 확인
QR 09_ESC 교정
2 모터 회전 방향 확인

Chapter 3C세부 설정C

[1] 파워 모듈 전압 보정
1 설정을 위한 재료 준비
2 전압의 보정

[2] 파워 모듈 전류 교정
1 전류 교정

[3] 비행 모드 설정
1 조종기의 비행 모드 설정

[4] 라디오 페일세이프 설정
1 라디오 페일세이프 설정 방식

[5] 배터리 페일세이프 설정
1 배터리 전압으로 페일세이프 설정하기
2 배터리 용량으로 페일세이프 설정하기

[6] GCS 페일세이프 설정
1 미션 플래너의 GCS 페일세이프 활성화

[7] 시험 비행
1 이륙 전 준비
2 시동/시동 정지
3 이륙
4 이륙 후 점검(Mode 1 기준)
5 시동 시 문제 해결

Part 3 픽스호크 이해하기

Chapter 1C튜닝의 기능과 구성C

[1] 기본 튜닝(Basic Tuning)의 기능과 구성
1 TUNING(Basic, Extended) 탭의 의미와 기능 이해
QR 08_PID와 멀티콥터의 반응
2 확장 튜닝(Extended Tuning) 기능과 구성
3 ‘Rate Roll/Pitch kP’를 활용한 롤과 피치의 설정
4 오토튠을 활용한 요(Yaw)축의 설정

Chapter 2C어드밴스 튜닝(Advance Tuning)

[1] 로그다운 및 분석
1 로그다운
2 자동 분석
3 Create KML + gpx 160

[2] Save Trim, Auto Trim, Calibrate Level(편류 보정)
1 Save Trim
2 Auto Trim
3 Calibrate Level

[3] 기체 편향 보정(Compass Declination)

[4] 호버링 자동 학습
1 호버 스로틀(Hover Throttle) 구간 설정
2 호버 스로틀(Hover Throttle) 구간 확인

[5] 센서 오프셋 값 조정
1 오프셋 값 설정 방법

[6] 전류 제한 및 전압 스케일링
1 전류 제한
2 전압 제한

[7] 진동 측정
1 미션 플래너를 활용한 실시간 진동 확인
2 로그 분석을 통한 진동 확인 178

Chapter 3C항목별 중요성 및 세부 사항의 이해

[1] 텔레메트리(TM)
1 미션 플래너상의 텔레메트리 정보 확인
2 Sik Radio 각 항의 의미(원문 번역)

[2] 프레임유형
1 트라이콥터
2 Y6
3 쿼드콥터(Quadcopter: X, H, 유형)
4 헥사콥터
5 옥토콥터(Octocopter)
6 X8
7 프레임 유형별 모터 방향 및 프로펠러 설정
8 픽스호크와 ESC 신호선 연결
9 모터 회전 방향 및 배선 확인

[3] 컴퍼스 교정
1 Compass 탭의 이해
2 송신기를 이용한 컴퍼스 교정

[4] 라디오 교정(Radio Calibration)
1 PPM-Sum
2 S.Bus를 지원하는 수신기
3 Spectrum DSM, DSM2 및 DSM-X Satellite 수신기
4 MULTipLEX SRXL version 1 및 version 2 수신기
5 Radio Calibration
6 교정 후 점검(Mode 1 기준)

[5] 비행 모드(Flight Mode)
1 GPS 및 설정을 위한 비행 모드
2 초기 세팅을 위한 모드
QR 11_Heli 3D
3 Loiter Mode
4 RTL(Return-to-Launch)
5 최초 비행 시 픽스호크 비행 모드 설정(Futaba 14sg 기준)
6 설정 확인

[6] 페일세이프(Fail Safe)
1 라디오 페일세이프의 의미
2 라디오 페일세이프 방법
3 PWM 신호(Throttle)에 의한 Radio 페일세이프 설정(기본 설정)
4 수신기(Receiver)의 ‘페일세이프’ 기능 활성화
5 Battery 페일세이프의 의미
6 배터리 관리
7 배터리 관리를 위한 충전기
8 배터리 페일세이프의 동작
9 GCS 페일세이프 의미

[7] 파워 모듈(전압)
1 파워모듈의 기본 기능
2 파워 모듈 참고 및 점검 사항
3 파워 모듈 전압(Voltage) 설정
4 파워 모듈 전류(Amperes) 교정

Part 4 픽스호크 응용하기

Chapter 1A미션 플래닝

[1] 웨이포인트 및 이벤트로 미션 계획하기
1 Home(복귀 장소)
2 WP 지정
3 WP의 기본 고도 설정
4 지형 정보를 포함한 ‘WP’ 설정
5 ‘WP’ 임무 설정
6 자동 그리드 생성
7 미션 업로드 및 파일 저장
8 ‘Home’의 위치가 잘못 지정됐을 경우의 조치

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

[3] 랠리 포인트
1 랠리포인트 설정
2 다중 랠리 포인트

Chapter 2A 12kg 이상 대형 기체 조립

[1] 기체 선정(X4-10)
1 X4-10 모델
2 기체 구조에 의한 진동 감쇠
3 조립의 난이도
4 이동 및 보관의 공간 활용성

[2] 기체의 조립
1 대형 드론 조립 기본 수칙
2 부품 확인
3 ESC와 Lower Motor Mount의 조립
4 ESC 전원선 연장
5 메인 프레임 조립
6 하단 구조물 조립

[3] 전문가 및 산업용 픽스해크(Pixhack)
1 산업용 픽스해크의 장점
2 픽스해크 연결도
3 픽스해크 핀 맵
4 RTK(Real Time Kinematic) 안테나
5 OLED

Part 5 다른 버전의 플라이트 컨트롤러, Pixhawk4 응용하기

Chapter 1APixhawk4 학습용 드론 조립 가이드

[1] 재료 구입 전 고려 사항
1 처음 조립을 할 경우 조금 비싸더라도 국내 유통 제품을 구매한다
2 오프라인 동호회를 먼저 가입하여 제품에 대한 정보를 습득한다
3 정보를 얻을 수 있는 판매 업체에서 구매한다
4 FC의 경우 자체 테스트나 검증을 거친 국내제품을 구매한다
5 처음부터 복잡한 구조는 피하고 단계별 학습을 진행한다

[2] 재료 준비
1 필수 목록
QR 16_고급자용 장기체공용 드론 세트
2 기체
3 FC(Pixhawk4)
QR 17_Pixhawk4 구매 링크
4 RC 송수신기
5 GCS용 PC

[3] 송수신기 설정
1 오픈소스(Open Source) 기반 송수신기
QR 18_점퍼 t18 송신기 구매
2 송신기의 구성
3 송신기 메뉴 이동 방법
4 송수신기 바인딩 방법

[4] 기체 조립
1 사용 재료
2 사용 공구
3 사용 부재료

[5] 조립해보기
1 조립 전 알아두면 좋은 팁
2 물품 확인
3 전방 설정
4 모터 마운트 조립
5 메인프레임 조립
6 변속기, PM 장착
7 파워 모듈 케이블 연결
8 절연 처리
9 픽스호크 노이즈 보호
10 픽스호크 고정
11 픽스호크 연결하기
12 파워 모듈 연결
13 I/O-PWM, FMU-PWM 케이블 연결
14 텔레메트리 연결
15 GPS와 외부 컴퍼스 연결
16 수신기 연결(Jumper R8)
17 랜딩기어 서보 연결
18 조립 마무리 및 고정

[6] 픽스호크 연결 상세도
1 Telemetry(양방향 데이터 통신) 포트와 3DR radio 연결 상세도
2 GPS 모듈 연결 상세도
3 Power 모듈 연결 상세도
4 DSM/SBUS RC port 연결 상세도
5 FMU PWM OUT port 연결 상세도
6 픽스호크 핀 맵(Pin Map) 종합

[7] GCS 프로그램 설치
1 큐그라운드 컨트롤(QGround Control) 구글 검색으로 설치하기
2 QGC 설치 확인
3 QGC와 픽스호크 연결

[8] 펌웨어 선택 및 업로드
1 QGC를 통한 픽스호크 최신 펌웨어 업로드

[9] 텔레메트리(TM) 연결
1 픽스호크와 TM 모듈 연결 및 미션플래너 접속

Chapter 2A프레임 클래스와 유형 설정하기

[1] 프레임 타입 선택과 적용
1 QGC의 메뉴 선택과 픽스호크 재부팅

[2] 가속계 교정(Accel Calibration)
1 수평계 준비
2 가속도계 교정(Accelerometer Calibration)

[3] 지자계 교정(Compas Calibration)
1 지자계 교정 순서

[4] 라디오 교정(Radio Calibration)
1 라디오 교정 순서

[5] 변속기 교정(ESC Calibration)
1 변속기 교정 순서

[6] 모터 배열 및 회전 방향 확인
1 모터 배열 확인 순서
2 모터 회전 방향 확인

Chapter 3A파워 모듈 전압 보정

[1] 파워 모듈 전압(Voltage) 설정
1 준비하기
2 전압 보정

[2] 파워 모듈 전류(Amper) 교정

[3] 플라이트 모듈 설정
1 QGC로 비행 모드 세팅하기

[4] 라디오 페일세이프 설정
1 라디오 페일세이프 설정하기

[5] 배터리 페일세이프 설정

[6] GCS 페일세이프 설정

에필로그