3.4: 자이로스코프

레슨을 시작하기 전 드론이 블록클리에 페어링 되었는지 확인하세요! 만약 페어링 방법을 잘 모를경우 블록클리에서 페어링하기 레슨으로 돌아가서 복습해주세요.

목표:

이 수업을 마치면 다음을 수행할 수 있습니다.

1. 자이로스코프의 작동 원리를 설명합니다.
2. 자이로스코프가 움직임을 보고하는 방법을 설명합니다.
3. 변위와 각도 회전의 차이점을 설명합니다.
4. 비행 움직임의 정확도를 향상시키기 위해 자이로스코프 값을 사용하는 방법을 설명합니다.
5. 자이로스코프 값을 사용하여 비행 움직임을 제어하는 프로그램을 만듭니다.

성공을 위한 단계:

1. 자이로스코프란?
2. 자이로스코프는 무엇을 측정할까요?
3. 자이로스코프 각도 얻기
4. 반복문에 넣기!
5. 자이로와 LED 함께 사용
6. 챌린지 1 : 더 완벽한 다각형
7. 챌린지 2 : 플린코

자이로스코프를 생각할 때 자이로스코프를 돌리거나 뒤집든, 방향에 관계없이 동일한 방향으로 균형을 유지하는 회전 바퀴를 생각할 수 있습니다. 어떻게? 이것은 운동량 보존으로 설명할 수 있습니다. 그동안 이 용어에 대해 들어본 적이 없을 수도 있지만 경험한 적이 있을 것입니다. 예를 들어, 바퀴가 달린 의자에서 회전한 적이 있다면 팔과 다리를 안으로 가져올 때 회전 속도가 더 빨라지는 것을 눈치 챘을 것입니다. 운동량은 보존되어야 하므로 질량(팔과 다리)을 더 가까이 가져갈 때 속도가 증가합니다.

전자 제품에서 자이로스코프는 이렇게 보이지 않습니다. 이것은  방향의 변화를 감지하기 위해 모션감지도 사용하는 작은 칩입니다. 칩 위에 있는 판을 진동시켜 코리올리 효과라고 불리는 개념을 사용합니다. 휴대전화 또는 장치가 움직이면 진동하는 디스크가 미끄러집니다. 이 움직임은 센서로 전달되는 전류를 디지털 값으로 변환합니다. 믿기 어렵겠지만 코드론 EDU 에서 볼 수 있는 작은 마이크로칩에는 움직임의 영향을 받는 움직이는 부품이 있습니다!

디지털 자이로스코프의 작동 방식에 대해 자세히 알아보려면 여기에서 비디오를 확인하세요.

많은 요인으로 인해 드론이 코스에서 이탈할 수 있으므로 비행 중 드론을 안정화하려면 자이로스코프가 필요합니다. 자이로스코프는 드론이 기울이거나 회전하는 거리와 방향을 측정할 수 있습니다. 일부 수학과 알고리즘을 사용하여 드론은 안정적으로 자세를 유지하기 위해 원치 않는 변위를 수정하려고 시도할 수 있습니다. 변위는 한 위치에서 다른 위치로 이동하는 것을 뜻합니다.

안정성을 위해 드론을 비행할 때 고려하는 방향은 롤, 피치 및 요 세 가지가 있습니다.  코드론의 자이로 센서는 드론이 각 축에서 회전하는 각도에 해당하는 0에서 180도(양수 또는 음수) 값을 반환합니다. 어떤 방향이 양수이고 어떤 방향이 음수인지 기억하는 데 문제가 있는 경우 비행 동작을 생각해 보십시오!

드론을 켜고 탁자 위에 평평하게 놓습니다. 그런 다음 센서 메뉴에서 각도 가져오기() 블럭을 사용하여 결과를 출력합니다.

각도가 어떻게 변하는지 볼 수 없기 때문에 각도 데이터의 사진을 찍는 것은 도움이 되지 않습니다. 드론의 각도를 500번 읽는 for 반복문을 설정합니다. 500번은 많은 숫자 같지만, 이것은 드론을 모든 방향으로 회전시켜 각도 판독값을 잡을 수 있는 충분한 시간을 제공합니다.

프로그램은 다음과 같아야 합니다.

코드를 실행하면 드론이 날지 않으니 드론을 들고 다른 방향으로 천천히 움직여서 숫자가 변하는지 확인하세요. 숫자가 양수일 때도 있고 음수일 때도 있음을 알 수 있습니다. 왼쪽 롤, 뒤로 피치 또는 왼쪽 요는 음의 각도를 나타낸다는 것을 기억하세요. 180도 이상으로 회전하면 값이 -180으로 전환됩니다.

이 부분의 챌린지 : 드론이 회전할 때 코드론 EDU의 색상을 변경하는 프로그램을 작성하세요! 원하는 색상을 선택할 수 있지만 다음을 사용했습니다.

• 0 ~ 90도 : 빨간색
• 90 ~ 180도 : 노란색
• -180 ~ -90 : 녹색
• -90 ~ 0 : 파란색

먼저 드론을 페어링합니다. 다음으로, 1초 동안 대기 명령을 추가하고 드론의 센서를 재설정합니다.

100번 반복하는 for 반복문을 추가하고 드론의 요(yaw)를 얻습니다. 각도 가져오기 get_angle() 블럭을 호출한 다음  angle 변수에 저장합니다.

다음으로 각도가 0보다 크고 90보다 작으면 코드론 EDU의 LED를 빨간색으로 바꾸는 만약(if) 문을 작성하세요. 이 부분을 조심하세요! 이 프로그램에서는 음수가 사용되고 있으므로 이 조건문에는 0보다 큰 숫자를 포함해야 합니다.

다른 세 가지 각도 설정에 대해서도 동일한 작업을 수행하되 대신 다른 경우(else if) 문을 사용합니다. 마지막으로 드론의 LED를 흰색으로 바꾸는 아니라면(else) 문을 포함합니다.

0.05초 동안 기다리는 명령을 포함하고 “완료!”로 표시되는 출력 명령을 작성합니다.

참고: 이 프로그램에는 이륙, 착륙 또는 비행 명령이 포함되어 있지 않습니다! 여러분의 프로그램 안에 추가할 수 있도록 도전해 보세요!

자이로와 반복문을 이용해 드론을 원하는 모양으로 날리십시오!

• 삼각형
• 정사각형
• 오각형
• 육각형
• 팔각형

플린코 보드를 본 적이 있을 것입니다. 그렇지 않다면 위의 이미지 예가 있습니다. 퍽이 떨어지면서 아래쪽을 향해 지그재그하며 앞뒤로 튕겨집니다. 이 챌린지를 해결하기 위해 자이로스코프를 사용하여 플린코 보드의 아래쪽 지그재그 동작을 재현합니다.

이 프로그램은 다음을 수행해야 합니다.

• 특정 높이에서 시작합니다.
• 지그재그 방식으로 떨어뜨리세요.
• 반복문을 사용합니다.
• 자이로스코프 사용합니다.

모든 동작은 같아야 합니다. (힌트: 자이로스코프를 사용할 경우 발생합니다)

코드론 EDU의 자이로스코프 센서로 드론의 방향 변화를 감지할 수 있습니다. 이 정보를 사용하여 정확한 이동을 수행하거나 코드론 EDU가 올바른 방향을 향하고 있는지 확인할 수 있습니다.