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소프트웨어 엔지니어가 집에서 제작한 단일 모터 드론을 공유하며, 경첩식 프로펠러와 커스텀 펌웨어를 활용해 복잡한 비행 제어 문제를 해결했습니다. 이 디자인은 기존의 무거운 보조 메커니즘 없이도 속도 변화를 통해 토크 균형을 맞추고 방향 전환(롤, 피치, 요)을 구현하는 것이 핵심입니다.
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원문 바로가기드론과 3D 프린팅에 관심이 많은 소프트웨어 엔지니어가 자신의 집 안에서 직접 만든 단일 모터 드론을 공유하고 침대 위에서 테스트했습니다. Joshua Bird는 YouTube를 통해 이를 제작한 과정을 영상으로 공개하며, 제어 가능성과 안정성을 유지하기 위해 사용한 독특한 기술을 강조했습니다. 이 디자인은 경첩식 프로펠러(hinged propeller), 모터 회전 속도의 급격한 변화, 그리고 커스텀 플라이트 컨트롤러 및 모터 컨트롤러 펌웨어의 조합을 활용하여 모터가 0.2밀리초(ms) 미만으로 필요한 변화에 반응할 수 있도록 했습니다.
대부분의 회전 날개 항공기(rotary wing aircraft)는 모터나 엔진이 생성하는 토크를 상쇄하고 비행 방향을 변경하기 위한 메커니즘을 필요로 하며, 일반적으로 스와시 플레이트(swash plate)를 사용하여 로터 디스크 자세를 바꾸고 보조 프로펠러를 사용합니다. 이 방법은 수십 년 동안 효과적이었지만, 회전 날개 항공기를 더 무겁고 복잡하게 만들었습니다. 이 단일 모터 드론은 모터의 속도를 지속적으로 조정함으로써 보조 메커니즘의 필요성을 제거했습니다. 속도를 높이면 더 많은 반응 토크가 생성되고, 속도를 늦추면 반대 방향의 반응 토크가 작용합니다. 이는 본질적으로 두 힘 사이의 균형을 맞추어 드론 본체에 가해지는 토크를 관리 가능한 수준으로 줄이는 과정입니다.
경첩식 로터(hinged rotor) 역시 스와시 플레이트에 의존하기보다는 동일한 메커니즘을 방향 제어에 활용합니다. 각 로터 블레이드는 45도 경첩 위에 놓여 있어 모터가 가속할 때 회전하며 기울어집니다(pivot). 이렇게 되면 한 블레이드는 양력을 더 많이 생성하도록 피치업(pitches up)하고, 다른 블레이드는 양력을 줄이도록 피치다운(pitches down)합니다. Bird는 필요에 따라 모터를 가속 및 감속함으로써 드론의 롤(roll)과 피치(pitch) 움직임을 변경할 수 있습니다. 또한 이는 주 로터 토크, 모터 조정, 그리고 3D 프린팅된 안정화 핀을 결합하여 효과적인 요(yaw) 제어까지 구현합니다.
이 부분은 이론적인 내용이었는데, 빌드 영상의 대부분은 문제를 해결하는 데 초점을 맞추고 있었습니다. 여기에는 Bird가 Sony 카메라와 마이크로컨트롤러(microcontroller)를 이용해 제작한 플래시 장치를 사용하는 고속 카메라를 만드는 과정도 포함됩니다. 이 자작 고속 카메라는 드론 프로펠러가 너무 약하다는 것을 밝혀냈고, 더 튼튼한 필라멘트를 사용한 3D 프린팅 버전으로 교체해야 했습니다.
제작자는 침대에서 여러 번의 테스트 비행을 감행해야 했으며, 그중 상당수는 드론 추락과 벽 손상으로 이어졌습니다. 이는 드론 프로그래밍을 미세 조정하는 과정이었습니다. Bird는 결국 3D 프린팅된 드론을 날리는 데 성공했지만, 고정형 베이스 IR 비콘 내비게이션 방식 때문에 침실에 국한되었습니다. 그들은 나중에 빌드에 라인형 카메라(linear camera)를 추가하여 미래에는 다른 환경에서도 이륙할 수 있도록 하고 싶다고 말했습니다.
다른 연구원이나 엔지니어들이 더 작고 조용한 드론을 만들거나, 심지어 중국은 모기 크기의 장치를 공개했지만, Joshua Bird의 단일 모터 프로젝트는 여전히 드론에 대한 독특한 접근 방식입니다. 하지만 유튜브 영상이 훨씬 더 흥미로운 이유는 문제 해결 과정과 그 이후의 해결책들 때문입니다. 아래에서 전체 영상을 확인하고 Single Propeller Drone GitHub 저장소를 참고하여 자신만의 유사한 프로젝트를 시작해 볼 수도 있습니다.