IMU ( Inertia measurement unit)

  지난 글을 통해 우리는 드론의 헤드 FC란 무엇인지 알아봤고 두번째 포인트에서

 

'FC의 설정에 따라 기체가 안정적으로 비행 할 수 있고 반대로 조종 값에 민감하게 반응하기도 한다'고 하였는데

 

여기서 FC는 어떻게 안정적으로 비행을 할 수 있게 값을 계산하여 신호를 줄까?

 

오늘은 드론의 자세 값을 FC에 알려주는 IMU와 Compass에 대해 알아보려고 한다.

 

IMU ( Inertia measurement unit) 영문 이름 그대로 관성을 측정 해 주는 부품인데 관성이란 무엇이기에

 

비싼값을 주고 드론의 한 부분을 구성해야될까?

 

외부로부터 아무런 힘이 작용하지 않을 때 정지해 있는 물체는 정지 상태를 계속 유지하려고 하고, 운동하고 있는 물체는 등속 직선 운동을 계속하려는 성질이 있다. 이렇게 물체가 외부로부터 힘을 받지 않을 때 처음의 운동 상태를 계속 유지하려는 성질을 관성이라고 한다.

[네이버 지식백과] 관성 (비상학습백과 중학교 과학 ①, 비상교육)

쉽게 말해 버스가 멈추면 몸이 한 쪽으로 기울어지는 경험은 한 번쯤 다 경험 해 봤을텐데 이게 바로 우리가 일상에서 접근할 수 있는 관성력이다

 

  우리는 IMU를 통해 관성력을 측정할 수 있는데 얼만큼 기체가 기울어졌는지를 실시간으로 계산하여 FC에 전달하면서

 

기체가 호버링 상태를 유지할 수 있게 해주는 아주 중요한 부품인다

 

이 IMU 자체에서도 3가지의 센서가 각각의 역할을 수행하면서 서로의 정보를 주고 받는데 그 종류로는

 

* 중력 가속도 센서

    - 중력의 방향과 크기를 인지하는 센서

      지면에 대해 얼만큼 기울어져 있는지 알 수 있다 이를 통해 Pitch와 Roll 값은 알 수 있으나 각속도는 알 수 없다.

   - 각속도를 모를 경우

     각가속도를 알 수 없고 회전력(토크)를 알 수 없다

 

* 자이로 센서

   -  자이로스코프의 원리를 이용

(Q. 자이로스코프란? = 중앙의 회전체가 외부의 회전력을 받았을때 자동으로 회전 중심을 세우는 원리)

                                회전체의 복원력 = 외부에서 준 회전력 = 기울어짐 속도

   -3축 자이로를 통해 Roll, pitch, Yaw에 대한 회전 속도 파악 가능

 

 

 * 지자기 센서

    - 나침반의 원리 자석 근처에선 올바른 값이 나오지 못한다 (Yaw의 기울어짐 위치 파악)

 

 

이렇게 imu는 세 가지 센서를 통해 기체의 관성을 측정하고 중심을 잡아주는 역할을 하는데 각각의 센서들의 역할은 결국

 

Roll, Pitch, Yaw, 값을 도출해내는거라 생각할 수 있겠다

 

마지막으로 지자기 센서의 나침반의 원리 때문에 드론이 자기장에 약하다는것 또 한 알아갈 수 있겠다