헬리콥터에는 여러가지 형태가 있는데 그 중에서 산업용으로 잘 사용되지 않는 용도의 쿼트롭터 (혹은 쿼드로콥터 Quadrocopter) 가 있습니다. 쿼트로터는 조작이 간편하고 안정적이며 다양한 동작을 할 수 있다는 이유 때문에 장난감 용도로 많이 사용되지만 로터의 수가 많다보니 다수의 엔진이 필요하고 가격이 상승하는 문제점이 있습니다. 하지만 최근에는 작은 무인 항공기 (UAV) 들이 크게 각광을 받으면서 쿼드롭터가 여러 연구 기관에서 다시 주목을 받고 있습니다.
쿼트롭터는 작은 크기에도 네개의 로터를 사용해 매우 안정적으로 작동이 가능하며 다양한 동작을 취하는데 유리합니다. 또 상대작으로 작은 로터들로 인해 휴대 보관이 간단한 장점이 있어 향후 군용 목적 UAV 는 물론 인명 구조와 수색, 가벼운 물자 수송, 기타 여러가지 임무에 사용될 가능성이 있습니다.
ETH 취리히 (Zurich) 의 Institute for Dynamic Systems and Control 의 학생인 Dario Brescianini 는 다른 동료 및 지도 교수들의 도움을 받아 놀라운 묘기를 하는 두개의 쿼트롭터를 선보였습니다. 이는 이전에 공개된 펜실베니아 대학 팀의 UAV 보다 더 놀라운 아크로바틱 묘기입니다. ( 이전 포스트를 보려면 http://blog.naver.com/jjy0501/100150521136참조)
다리오와 그의 동료들은 일단 막대를 서로 주고 받는 묘기를 쿼트롭터에서 구현했는데 이를 위해서 쿼트롭터에 작은 동그란 판을 붙이고 그 위에 긴 막대기를 넘어지지 않게 지지하는 묘기를 구현해야 했습니다. 긴 막대기는 불안정하게 한쪽으로 넘어지려 하므로 계속해서 넘어지지 않게 자세를 잡아야 쓰러지는 것을 방지할 수 있습니다. 공중에 뜬 쿼트롭터가 이런 묘기를 하는 것도 놀랍지만 서로 주고 받기를 하는 것은 더 놀라운 일입니다.
(묘기 중인 쿼드롭터 Credits: Carolina Flores, ETH Zurich 2012 )
(쿼드롭터의 생김새 Credits: Carolina Flores, ETH Zurich 2012 )
(동영상 )
동영상에서도 설명이 나오지만 이 묘기를 위해서는 세가지 단계가 필요합니다. 첫번째로 막대가 쓰러지지 않게 균형을 잡는 것인데 이를 위해 막대의 움직임을 판단해서 즉각적으로 반영할 수 있는 state estimator 가 필요합니다. 두번째로 날아오는 막대를 잡기 위해 빠르게 해당 위치로 이동하는 fast trajectory generator 가 필요합니다. 마지막으로 실수를 통해 좀 더 완벽한 동작을 배울 수 있는 learning algorithm 이 필요하다고 연구팀은 이야기 하고 있습니다.
이와 같은 동작을 구현할 만큼 하드웨어는 물론이고 소프트웨어를 구축한 점은 상당히 재미있는 일이라고 생각됩니다. 최근 UAV 에 대한 관심이 높아지면서 차세대 UAV 로 쿼드롭터가 새롭게 주목을 받고 있는데 미래에는 쿼드롭터들이 실제 실용적인 목적으로 쓰이는 날이 오지 않을까 생각되기도 합니다. 물론 미래는 알 수 없는 것이지만 말이죠.
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