작품 내용요약

드론의 인지도 상승과 기술의 발전으로 드론의 활용도가 높아지고 있다. 드론을 어떤 용도로 이용할 수 있을지 고민하다가 이미지 트레이닝 VR드론을 고안하게 되었다. 이 드론의 목적은 혼자서도 춤이나 운동을 할 때 자신의 모습을 직접 보면서 실시간으로 자세를 교정할 수 있도록 하는 것이다.

먼저 하드웨어 제작에서 드론에 프로펠러를 돌려주는 모터와 그 속도를 제어해주는 변속기를 달고, 그 외에도 드론에 기능을 더해줄 블루투스 센서, 카메라 모듈, 기울기를 계산해 줄 자이로 센서 등을 납땜과 회로 구성을 통해 구성했다. 사람이 직접 조종할 수 있도록 하기 위해 조종기를 만들고 hc-06 블루투스 센서에 연결했다. 카메라를 드론 하단부에 부착하고 서보모터를 통해 상하좌우로 움직일 수 있도록 했다. 스마트폰과 카메라를 연결해 영상을 즉각적으로 볼 수 있도록 할 예정이다.

과제의 목적, 개발동기 및 필요성

드론이 대중들에게 널리 알려지고 누구나 쉽게 접할 수 있게 됨에 따라 이를 활용한 여러 활동이 나오고 있다. 코로나로 인해 사람 간의 접촉을 줄이면서 자연스럽게 혼자만의 시간이 늘었다. 따라서 사람들이 혼자서 할 수 있는 것들을 찾는 경향이 있다. 혼자 시간을 보낼 수 있는 방법이 무엇일지 고민하다가 떠오른 것이 이미지 트레이닝 VR드론이다.

현재 VR을 통한 드론 레이싱 기술이 개발되고, 드론으로 VR영상을 촬영하곤 한다. 위 두 가지와는 달리 훈련을 목적으로 하는 기술을 만들어보고자 하였다. 복싱, 태권도, 농구, 축구 등 운동에 있어서 훈련할 때 옆에서 누군가 도와주어야 한다. 그러나 모임을 자제해야 하는 현 시국에서는 도움을 받는 것에 어려움이 발생한다. 그리고 사람이 보는 것이기 때문에 시점이 옆 방향으로 고정되어 있다(위아래 x). 이 두가지 문제점을 해결해보고자 이미지 트레이닝 VR드론을 제작하기로 하였고, 자신이 움직이고 있는 모습을 실시간으로 시점을 여러 방향으로 돌아가며 보면서 자세를 교정할 수 있도록 하는 것이 목적이다.

과제의 해결방안 및 수행과정

이번 과제에서는 드론의 PID 제어와 함께 코딩이 가능한 드론을 만들어 드론이 사람을 인식하고 사람을 기준으로 지정한 위치에서 촬영이 가능하게 만들고자 했으나 능력의 한계와 코로나 19의 재확산으로 인해 모두 몇몇 과제를 수행하지 못하고 사람의 조작이 필요하도록 제작하였다.

판매하는 드론들은 코딩이 불가능해 직접 드론을 만들기로 결정했고 아두이노 기반으로 직접 코딩을 할 수 있는 드론 세트를 찾게 되었다. 드론이 공중에 뜨는 원리에는 양력, 반작용력이 있다. 양력은 볼록하게 생긴 날개에서 위아래의 공기의 압력의 불균형에 의해 생기는 힘이다. 반작용력은 프로펠러가 공기를 미는 힘의 반작용으로 공기가 프로펠러를 밀어 생기는 힘이다. 따라서 드론에 가장 중요한 부품은 프로펠러를 돌려주는 모터와 그 속도를 제어해주는 변속기이다. 그 외에도 드론에 기능을 더해줄 블루투스 센서, 카메라 모듈, 기울기를 계산해 줄 자이로센서등을 납땜과 회로 구성을 통해 구성했다.

과제의 내용

이미지 트레이닝 드론은 춤이나 운동 등을 하는 자신의 모습을 실시간으로 혼자서 보고 자세를 교정할 수 있도록 개발된 것이다. 카메라가 고정되어 있지 않고, 상하좌우로 움직일 수 있게 함으로써 동작을 1인칭 시점이 아닌 3인칭 시점으로 보여주어 놓칠 수 있는 후방 부분이나 옆 모습 등을 보여주도록 하고자 했다. 자이로 센서와 PID 제어를 통해 드론이 흔들려도 다시 수평을 맞추어 영상을 찍게 하여 사용자가 영상을 보는데에 발생하는 불편함을 줄이고자 하였다. 또한 카메라 상하조정이 편하게 하기 위해 핸드폰 앱과 드론 카메라를 연결하여 핸드폰을 기울이면 카메라가 움직이도록 하고자 했다.

기대효과 및 활용 방안

이 드론은 기존 고공 드론의 카메라 역할, 키넥트 센서의 역할, 가상 현실 VR 기기의 역할을 모두 수행함으로써 웨어러블 기기 시장에 혁신적인 변화를 가져올 것으로 예상된다. 기존 키넥트 장치가 날아다니면서 넓은 범위의 모션 인식이 가능하고, 자신의 자세를 보며 실시간으로 교정할 수 있게 한다. 이를 게임과 연계하여 키넥트 센서의 작동 범위보다 활동 범위가 넓은 농구, 배드민턴 등 활동적인 증강현실 게임을 제작할 수 있다.