아두이노 드론 만들고 직접 코딩하기

▣ 출판사서평

아두이노 드론 만들고 직접 코딩하기

책은 드론을 조종하는 것보다 소프트웨어 구성에 초점이 맞추어져 있습니다. 아두이노 기반의 스케치 프로그램을 직접 코딩하여 드론을 날려 보는 것이죠. 그렇지만 드론을 날리는 소프트웨어를 직접 작성한다는 게 쉽지만은 않습니다. 어렵게 느껴지는 부분은 크게 세 부분인데, 드론의 기울어진 정도를 알려주는 가속도 자이로 센서 해석 방법, 드론의 중심을 잡기 위한 출력 값을 계산해 내는 PID 제어 방법, PID 출력 값에 따른 4개 모터에 대한 속도의 분배 방법입니다.

책에서는 가속도 자이로 센서 해석 방법, PID 계산을 통해 출력을 얻는 방법, 모터에 대한 속도의 분배 방법을 자세히 다루고 있습니다. 특히 PID 제어의 경우 두 가지 방법을 소개합니다. classic PID 제어와 dual loop PID 제어 방법입니다. classic PID 제어의 경우 가속도 센서만을 이용한 정적인 해석 방법이고, dual loop PID 제어의 경우 자이로 센서까지 고려하는 동적인 해석 방법입니다. 실제로 드론을 띄우기 위해서는 dual loop PID 제어 방법의 이해가 반드시 필요합니다.

책에서는 필자가 직접 경험한 가속도 자이로 센서에 대한 해석 방법을 자세히 소개하고 있습니다. 책을 통해 가속도 자이로 센서에 대한 특징, 그것들을 해석하는 방법, 그리고 그것을 적용하여 yaw, pitch, roll을 구하는 방법을 자세히 살펴볼 수 있습니다. 모든 사항은 직접 코딩하고 소스를 이해하기 쉽게 설명하였습니다.

드론의 기울어진 정도에 따른 모터의 속도 분배도 아주 중요한 부분입니다. 모터의 속도 분배는 크게 4 가지 요소에 의해서 결정됩니다. 모터의 기준 속도인 throttle, 수평 회전 정도를 나타내는 yaw, 전후에 대한 기울어진 정도를 나타내는 pitch, 좌우에 대한 기울어진 정도를 나타내는 roll이 그것들입니다. 책에서 이 요소들의 현재 상태에 따라 모터에 속도를 분배하는 방법에 대해서도 자세히 살펴볼 수 있습니다.

책을 통해서 여러분이 직접 작성한 소프트웨어를 이용하여 드론이 뜨는 과정을 통해 드론의 소프트웨어적인 원리를 정확히 알게 되며, 그것은 여러분의 귀중한 자산이 될 것입니다. 책을 통해 얻은 소프트웨어적인 경험으로 여러분은 아두파일럿(ardupilot), 멀티위(multiwii)와 같은 공개 소스를 이해하며 사용하실 수 있게 됩니다.

※ 예제 소스파일은 4페이지를 참조합니다.
※ 이 책에서 사용하는 전체 부품은 5페이지를 참조하고, 드론 키트 부품 구성은 46~47페이지를 참조합니다. 앤써북 프리마켓을 이용하면 드론 부품을 저렴하게 구매하고 합리적으로 팔 수 있으며 4페이지를 참조합니다.
※ 아두이노 드론 5% 할인쿠폰이 포함되어 있습니다. 할인쿠폰은 326페이지를 참조합니다.

▣ 작가 소개

저자 : 서민우
전국 개발 현장과 강의장을 종횡 무진하는 국내 최고의 오픈소스 전문 강사이다.
연세대학교 정보산업공학 학사
MDS 아카데미 드론/리눅스커널포팅/드라이버 교육
LG 전자 신입사원 C/C++ 교육
SK 하이닉스 RTOS 교육
삼성전자 리눅스 드라이버/RTOS 교육
Xilinx FPGA/HDL 교육
ETRI verilogHDL 교육
숭실대 아두이노 IoT 교육
국민대 Cortex-M3 교육

[저서]
아두이노로 만드는 사물인터넷(2016. 02 앤써북)
아두이노와 안드로이드로 45개 프로젝트 만들기(2014. 9 앤써북)

▣ 주요 목차

Chapter 01 아두이노 드론 준비하기
1 아두이노 드론이란?
2 아두이도 드론, 어떤 것들이 있나요?
3 드론으로 무엇을 할 수 있나요?
4 어디서 날릴 수 있나요?
5 드론, 소프트웨어, 컨트롤러, 프레임 이해하기
5-1 대중적인 공개 드론 소프트웨어와 컨트롤러
5-2 기타 공개 드론 소프트웨어와 컨트롤러
5-3 DIY 드론 제작하기
- 완제품 DIY 드론만들기
- 반 완제품으로 만들기
- 시제품 드론으로 만들기
- 3D 프린트로 만들기

Chapter 02 아두이노 드론 개발환경 설치하기
1 아두이노 스케치 IED 설치하기
2 프로세싱 스케치 IED 설치하기

Chapter 03 아두이노 드론 시작하기
1 아두이노 드론 조립하기
1-1 AIR COPTER 아두이노 드론 부품 살펴보기
1-2 드론 날개와 모터 지지대 조립하기
1-3 드론 날개와 몸체 연결하기
1-4 베이스 보드와 핀 소켓 연결하기
1-5 GY-521 센서 고정용 지지대 조립하기
1-6 베이스 보드와 드론 몸체 결합하기
1-7 아두이노 프로 마이크로, GY-521, ESP-01 조립하기
1-8 드론 몸체와 베터리 연결하기
1-9 모터와 베이스 보드 연결하기

2 아두이노 드론 어플 사용하기
2-1 드론 어플 설치하기
2-2 드론 어플 사용법 익히기
2-3 드론 어플 설정하기
2-4 드론 배터리 충전하기

3 AIR Copter 소스 업로드하기
3-1 아두이노 프로 마이크로 USB 드라이버 설치하기
3-2 AIR Copter 소스 업로드하기

Chapter 04 아두이노 드론 살펴보기
1 ESP8266 WiFi 통신 모듈 살펴보기
1-1 ESP8266 WiFi 회로 연결 구성하기
1-2 ESP8266 펌웨어 변경하기
- ESP8266 보드 패키지 설치하기
- ESP8266 펌웨어 변경 회로 구성하기
- WiFiWebServer 스케치 올리기
- WiFiAccessPoint 스케치 올리기
- Transparent Bridge 펌웨어 올리기
1-3 Hello Drone~
1-4 사용자 입력 받기
2 아두이노 드론의 LED
2-1 LED 회로 구성하기
2-2 LED 켜보기
3 아두이노 드론의 millis 함수
3-1 millism 함수 사용하기
3-2 Timer1으로 millis 함수 구현하기
3-3 Timer1으로 PWM 주파수, 튜티비 제어하기
- DC 모터 속도 조절하기
- LED 밝기 조절하기
- 모터로 멜로디 만들기
- 서보 모터 각도 조절하기
4 드론용 모터 이해와 테스트
4-1 드론용 모터와 일반 모터 이해하기
4-2 드론용 모터 회로 이해하기
4-3 아두이노 스케치로 4개 모터 회전시키기
4-4 4개 모터 속도 테스트하기
- 아두이노 스케치 프로그램 작성하기
- 프로세싱 스케치 프로그램 작성하기
- 모터 속도 테스트하기
4-5 드론 수평 회전 테스트하기
5 MPU6050 가속도 자이로 센서
5-1 MPU6050 살펴보기
5-2 Roll, Pitch, Yaw
5-3 MPU6050 회로 이해하기
5-4 MPU-6050 가속도 자이로 값 읽어보기
5-5 MPU-6050 가속도 자이로 값 해석하기
- 가속도 센서 값 해석하기
- 자이로 센서 값 해석하기
5-6 Roll, Pitch, Yaw 각도 구하기
- Roll, Pitch, Yaw 테스트 동영상 시청하기
- RoRoll, Pitch, Yaw 테스트하기
- RoRoll, Pitch, Yaw 각도 구하기

Chapter 05 PID 제어로 아두이노 드론 띄우기
1 PID 제어 이해와 역사적 배경
1-1 PID의 역사적 배경
2 PID 원리 이해하기
2-1 비례 항 : P
2-2 적분 항 : I
2-3 미분 항 : D
2-4 PID 튜닝 방법
3 PID 제어기 구현하기
3-1 표준 PID 제어기 구현하기
- 표준 PID 제어기 알고리즘 구하기
- 표준 PID 제어기로 스케치 구현하기
3-2 이중 루프 PID 제어기 구현하기
- 이중 루프 PID 제어기 알고리즘 구하기
- 이중 루프 PID 제어기 스케치 구현하기
3-3 드론 원격 조종 스케치 구현하기
- 드론 원격 조종 아두이노 스케치 수정하기
- 드론 원격 조종 프로세싱 스케치하기