드론 조종 모드의 종류.

 

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드론 조종 모드의 종류

MR. DUDE 2016.01.23 23:51 (인터넷상 자료)

드론 조종 모드에는 크게 두가지가 있다. 자동자세제어 모드와 수동조작 모드가 그것. 이 두가지가 어떻게 다른지 제어의 관점에서 살펴보겠다.

우선 대부분의 멀콥인들이 잘못 알고 있는 것 한가지만 짚고 넘어가겠다. 보통 메뉴얼 모드, 혹은 아크로 모드에서는 자동 자세제어를 하지 않고 수동조작으로 자세를 잡는 것으로 알고 있는 것 같은데, 이는 사실이 아니다.. 드론은 항상 자세 제어를 하고 있다. 다만 그 자세가 수평이냐, 수평이 아니냐의 차이가 있을 뿐이다. 무슨 소리냐면, 드론에게 수평이란 사람이 느끼는 그런 수평이 아니다. 정확하게는 수평이란게 없다. 그냥 사용자가 조종기를 통해 요구한 자세를 최대한 오차없이 유지하기 위해 노력할 뿐이다. 한곳에 최대한 머무르는게 목적이 아니라 요구된 자세를 최대한 정확하게 유지하는게 드론 자세 제어라는 의미. 그리고 그 결과물로 한곳에서 호버링을 하거나 아크로바틱한 움직임을 보이거나 하게 된다.

드론의 자세를 제어하는 방식에는 크게 두가지가 있다. 각도를 이용한 자세 제어와 각속도를 이용한 자세 제어가 그것이다. 각도를 이용한 자세 제어 방식은, 사용자가 조종기의 스틱을 기울인 양에 비례해서 드론을 기울인다. 예를 들어서 사용자가 롤 스틱을 좌측으로 30도 기울이면 드론 또한 좌측으로 30도에 비례하는 양만큼 기울어진다는 의미이다. 그리고 사용자가 스틱의 각도를 유지하는 한 드론 또한 그 자세를 꾸준히 유지한다. 각속도를 이용한 자세 제어 방식은, 사용자가 스틱을 기울인 양에 비례해서 드론의 자세를 변화시키는 속도가 유지된다. 말이 좀 어려운데, 다시 설명하자면, 위와 같이 사용자가 롤 스틱을 좌측으로 30도 기울일 경우, 드론은 좌측으로 초당 30도에 비례하는 속도로 회전을 시작한다. 즉, 드론의 각속도를 변화시킨다. 조금 더 단순하게 설명하자면,

각도를 이용한 조종에서는 사용자가 조종 스틱을 움직이지 않는 한, 드론 또한 자세를 바꾸지 않는다. (센서 오차나 기류 등에 의해 움직이는건 빼고) 각속도를 이용한 조종에서는 사용자가 조종 스틱을 중립에 놓지 않는 한 항상 드론은 자세를 바꾼다. 롤 스틱을 우측으로 기울이고 있으면 그 기울인 양에 비례한 속도로 드론은 우측으로 돌기 시작한다. 즉, 플립을 하게 된다. 각도를 이용한 방식에서는 기대할 수 없는 효과이다. 각도를 이용한 조종에서는 스틱을 중립에 놓으면 드론이 수평을 유지하면서 안정적인 상태가 되지만, 각속도를 이용한 조종에서는 스틱을 중립에 놓으면 움직임을 멈추고 현재의 자세를 유지한다.

보통 처음 드론을 구하게 되면, 제일 처음 드론의 수평 캘리브레이션을 하게 된다. 즉, 드론의 자세에 대한 영점조정을 하는 셈이다. 그래서 각도 조종시에 스틱을 중립에 놓으면 드론이 수평상태를 유지하면서 쉽게 호버링이 된다. 각속도 조종시에는 이 수평 캘리브레이션이 별 의미가 없다. 수평에 관심이 없으니까. 그래서 각도를 이용한 조종방식은 angle 모드 또는 stabilization 모드라고 부른다. 그리고 각속도를 이용한 조종방식은 acro 모드 혹은 manual 모드라고 부른다. 그리고 이 둘을 적절히 합쳐서, 스틱의 기울임이 일정 수준 이하일 경우에는 각도를 이용한 조종, 일정 수준 이상일 경우에는 각속도를 이용한 조종으로 변화시키는 방식도 있는데 이를 horizon 모드 또는 rate 모드라고 부르는 것 같은데, 정확하진 않다.

어떤 조종 모드이든지 간에 드론의 자세를 유지하거나 변화시키는 제어를 한다. 즉, 앞선 포스트에서 언급했던 accelerometer와 gyroscope를 이용한 자세제어를 한다는 의미이다. angle 모드라고 해서 자세제어를 하고 acro 모드라고 해서 자세 제어를 안하는게 아니란 얘기. 드론 제어 소프트웨어를 보면 드론 자세 변화량에 제한을 두고 일정 범위 안에서 움직이도록 하고 있다. 즉, 초당 800도까지만 움직일 수 있도록 한다든가 하는 것. 그렇게 설정을 해 놓으면 아무리 조종 스틱을 끝까지 밀어도 최대 초당 두바퀴정도 까지만 드론이 플립할 수 있게 된다. 이렇게 한다는 것도 결국 가속도계와 각속도계로 드론의 움직임을 계속 제어하고 있기에 가능한 이야기이다.

보통 레이싱이나 프리스타일용 드론에 많이 사용하는 cleanflight 펌웨어를 보면 CLI를 통해 accelerometer를 비활성화하고 gyroscope만 이용해서 자세 제어를 하는 경우도 있다. 이렇게 하면 각도를 이용한 조종방식은 선택할 수가 없다. 중력가속도를 측정할 수가 없으니 현재 드론의 상태를 알 수가 없으니까. 그리고 각속도만을 이용해서 자세의 변화량만 측정이 가능하기 때문에 조종기 스틱을 중립에 놓았을 때 드론이 현재 자신의 자세를 유지할 수도 없게 된다. 이렇게 되면, 드론 각 모터와 프롭에서 오는 오차, 무게중심 오차, 기류변화 등에 의해서 시시각각 변하는 드론의 자세를 일일히 사용자가 조종을 통해서 제어를 해 줘야 한다. mr steele의 블로그에서 보니까, 이렇게 사용하고 있더라. 개인적인 생각으론, 구지 저렇게까지 할 필요가 있을까 싶기도 하고, 그리고 F.C. 성능이 받쳐준다면 구지 이렇게까지 할 필요는 없어보인다.