드론이 평형을 유지할수 있는건 무슨 기능에서 일까요?

Question

드론을 보다보면 보통 4개의 프로펠러가 돌면서 평형을 유지하며 하늘을 나는데요. 근데 평형을 유지하며 날기가 쉽지않을텐데 어떻게 가능한 것일까요?

Answer 1

안녕하세요. 김민규 과학전문가입니다.

질문하신대로 일반적인 드론에는 전후좌우 4개 방향에 프로펠러가 달려있습니다.

각 프로펠러의 속도와 방향을 조절하여 드론이 기울기를 제어하게 됩니다.

또한 프로펠러의 크기가 좀 더 크다면 밀어내는 공기의 양이 커지기 때문에 조금 더 쉽게 제어할 수 있는 용이한 부분이 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

드론이 평형을 유지하는 기능은 가속도계, 자이로스코프, 전압계, 마그네토미터 등의 센서와 PID 제어 알고리즘에 의해 구현됩니다.

먼저, 가속도계는 드론의 가속도를 측정하고, 자이로스코프는 드론의 각도 변화를 감지합니다. 이러한 센서들이 측정한 정보를 바탕으로, 드론의 현재 상태를 파악합니다.

그리고, 이러한 정보를 바탕으로 PID 제어 알고리즘을 실행하여 드론의 모터를 제어합니다. PID 제어 알고리즘은 드론의 현재 상태와 목표 상태의 차이를 계산하여, 모터의 속도를 제어하여 드론의 안정성을 유지시키는 역할을 합니다.

마지막으로, 전압계와 마그네토미터는 드론의 고도와 위치를 측정합니다. 이러한 정보를 바탕으로, 드론은 특정 위치에 머무른 상태를 유지하거나, 정해진 경로를 따라 이동할 수 있습니다.

이렇게 센서와 PID 제어 알고리즘을 이용하여 드론이 안정적으로 비행할 수 있도록 구현됩니다.

Answer 3

안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.

드론이 평형을 유지하며 날 수 있는 이유는 다음과 같습니다:

1. 다중 프로펠러 시스템: 대부분의 드론은 4개의 프로펠러를 가지고 있습니다. 이 프로펠러들은 서로 다른 속도로 회전하여 드론의 평형을 조절합니다. 드론의 중심에 위치한 가속도계와 자이로스코프 등의 센서는 드론의 기울기와 회전 속도를 감지하고, 이 정보를 이용하여 프로펠러의 속도를 조절하여 평형을 유지합니다.

2. 자이로스코프와 가속도계: 드론에는 자이로스코프와 가속도계와 같은 내장 센서가 탑재되어 있습니다. 자이로스코프는 드론의 회전 속도를 측정하고, 가속도계는 드론의 가속도와 기울기를 측정합니다. 이러한 센서들은 드론이 자체적으로 자세를 감지하고 조정하는 데 도움을 줍니다.

3. 플라이트 컨트롤 시스템: 드론에는 플라이트 컨트롤 시스템이 내장되어 있습니다. 이 시스템은 드론의 비행 동작을 제어하고 안정성을 유지합니다. 플라이트 컨트롤러는 센서로부터 받은 데이터를 기반으로 프로펠러의 속도와 방향을 조절하여 드론의 평형을 유지하고 원하는 비행 동작을 수행합니다.

4. 실시간 조정: 드론은 실시간으로 자세를 조정하고 평형을 유지하기 위해 알고리즘을 사용합니다. 센서 데이터와 비행 제어 시스템이 지속적으로 상호 작용하여 드론의 안정성을 유지합니다.

이러한 시스템과 기술의 조합으로 드론은 프로펠러의 회전 속도와 방향을 조절하여 평형을 유지하고, 사용자의 조작에 따라 원하는 방향으로 비행할 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 아하(Aha) 과학분야 답변자 배병제입니다.

프로펠러는 드론의 각 모서리에 위치하고 있으며, 프로펠러의 속도와 방향을 조절하여 드론의 기울기를 제어합니다.

드론의 균형을 유지하는 데 사용되는 프로펠러의 수는 드론의 유형에 따라 다릅니다. 가장 일반적인 드론은 쿼드콥터로, 4개의 프로펠러를 사용합니다. 헥사콥터는 6개의 프로펠러를 사용하고, 옥타콥터는 8개의 프로펠러를 사용합니다. 프로펠러의 수가 많을수록 드론의 균형을 유지하기가 더 쉽습니다.

드론의 균형을 유지하는 데 사용되는 프로펠러의 크기도 중요합니다. 프로펠러가 클수록 더 많은 양의 공기를 밀어낼 수 있으므로 드론을 더 쉽게 제어할 수 있습니다.

저의 답변이 도움이 되셨길 바랍니다.

Answer 5

안녕하세요. 박형진 과학전문가입니다.

드론의 수평 유지는 롤과 피치축의 제어는 위 방법처럼 IMU센서로부터 피드백을 받아 명령받은 자세를 유지하도록 하는 것입니다.

축의 제어는 프로펠러 회전으로 발생한 토크를 조절하여 유지합니다.

감사합니다.

Answer 6

안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.

프로펠러 네개의 스펙이 같고 같은 속도와 프로펠러 힘을 내게 되면 4개의 바퀴 자동차가 안정적이듯 공중에서 드론도 4개의 날개로 안정적으로 날 수 있습니다.

또한 몸체의 무게중심도 중앙에 정확이 위치하여야 평형을 유지하기 쉽습니다.

Answer 7

안녕하세요. 이만우 과학전문가입니다.

자이로스코프는 드론이 수평을 유지할 수 있도록 도와주는 가장 기본적인 센서로서,

세 축 방향의 각 가속도를 측정하여 드론의 기울기 정보를 제공해주는데요...

두 측정값을 종합·분석하여 비행 조정장치는 드론의 현재 자세(각)를 계산하고, 필요한 보정을 수행하게 한답니다.

도움 되셨기를...^^

Answer 8

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

드론의 경우도 마찬가지 입니다. 쿼드콥터 드론은 4개의 프롭를 사용하여 토크-반토크의 균형이 이루어집니다. 이 상태에서 프롭의 회전속도를 빠르게 증가시키면 양력이 발생하여 수직 상승이 이뤄지고 회전속도를 느리게 하면 양력과 중력이 균형을 이루는 호버링 상태를 만들 수 있습니다. 물론 회전속도를 보다 더 느리게 만들면 양력보다 중력이 커지게 되어 수직 하강하게 됩니다.

여기서 한가지 유의할 점은 프롭의 회전방향은 실제 모터의 SPEC에 표기된 회전방향과는 반대라는 것입니다. 즉, 위 그림에서 1,2번 프롭의 회전방향은 CCW이지만 실제로는 CW규격의 모터를 사용해야 합니다. 이것은 모터의 실제 회전방향과 모터에 끼워져있는 프롭의 회전방향을 외부에서 관측하는 방향이 서로 반대이기 때문입니다.