취리히 스위스 연방 공과대학

1편에서 소개한 TED 동영상을 보면 반딧불과 같은 드론들이 떼로 비행하는 것을 볼 수 있습니다.
수십개의 드론이 각기 자기 위치를 알고, 서로 통신하며 따라가기 비행을 하는 기술은 놀라운 자율비행 기술입니다.
http://flyingmachinearena.org/videos/ 에서 좀 더 많은 연구과제를 비디오로 볼 수 있습니다.
이 연구는 취리히 스위스 연방 공과 대학에서 이루어지고 있습니다.

ETH Zurich : Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
Swiss Federal Institute of Technology in Zurich

제가 관심있게 보는 주제는 드론으로 다리 만들기인데, 그 이유는 드론간의 협업을 어떻게 할 수 있는가를 보여주기 때문입니다.

Building a rope bridge with flying machines

ETH 에서는 Pixhawk 라는 드론 FC(Flight Control : 비행제어) 시스템(하드웨어)를 설계하고 이를 위한 소프트웨어를 제공하고 있습니다. 드론계의 애플인 DJI를 제외하면 커스텀 제작 중소형 드론은 이 플랫폼을 사용하고 있습니다. (http://pixhawk.org/)

Linux Foundation 에서 이 PX4 플랫폼을 지원하고 있으며
드론 개발을 시작하거나, 커머셜 드론을 제작하는 경우에 최우선 고려되는 플랫폼입니다.

저도 이 플랫폼을 사용한 개발을 진행하고 있습니다.

펜실베니아 Vijay Kumar LAB http://www.kumarrobotics.org/

스위스가 센서기반의 연구를 주로 진행하고 있다고 한다면, 지금 소개하는 연구는 영상인식을 이용한 드론 자율 비행 제어입니다.

드론에는 GPS, 가속센서, 자이로센서, 고도센서, 근접 센서, 모터제어 센서 등등의 많은 센서들을 포함하고 있습니다. 이 센서들이 아까 이야기한 FC 내부에 들어있어서 FC 에 내장된 소프트웨어는 이 센서들의 변화에 따라서 모터를 제어하는 일을 합니다.
FC 는 그다지 좋은 컴퓨팅 파워를 가지고 있지 않습니다. 제어쪽 소프트웨어는 원래 필요한 기능만 수행하도록 설계 되므로, 복잡한 OS 나 커다란 메모리를 가질 필요가 없습니다.

하지만 카메라가 들어오면서 이야기가 달라졌지요.
작은 FC 에서 카메라 영상처리를 하는 것은 너무나 힘듧니다. 영상을 왜 처리해하냐고요?
아래 동영상을 한번 보시지요.

FHD 카메라 1개로 영상인식을 해서 방향을 어떻게 틀어야 할지 어떻게 윈도우를 통과해야할지 결정한 후 FC 로 제어명령을 보내는 것입니다. 매뉴얼 조종기로는 거의 불가능하지 않을까요?
이러한 영상처리 기술은 충돌 회피, 착륙 지점 결정 등의 알고리즘에 응용됩니다.

영상처리 기술이 포함되면서 FC 의 처리용량을 키울까요? 그렇지 않습니다.
컴퓨팅 보드(온보드)를 하나 더 달게 됩니다. 이 보드는 intel, Qualcomm, nVidia 등 다양합니다.

여러분들의 들고 있는 스마트폰도 비슷한 구조를 가지고 있습니다.
스마트폰이 나오기 이전에는 모뎀이 전부였습니다.
스마트폰이 출현한 후 Application processor 라는 컴퓨터가 들어왔으며, 모뎀은 WiFi, Ethernet 과 같은 통신 장치 중의 하나일 뿐입니다.
드론의 경우에도 FC 중심에서 온보드라고 하는 거대한 컴퓨팅 설계 위주로 변화하고 있습니다.

맺으면서

드론 연구에 대해서 이야기를 하다 보니, 시스템 구조까지 이야기를 하게 되었네요.
스마트폰, TV, 자동차 등도 비슷한 일을 겪고 있습니다.
영상처리와 같은 소프트웨어의 고도화에 따른 자연스러운 생태계의 변화라고 볼 수 있을 것입니다.

To be continue

드론 이야기 1 - 제품과 시장
드론 이야기 2 - 흥미로운 연구들 *
드론 이야기 3 - 드론 관련 소프트웨어
드론 이야기 4 - 드론 오픈소스 개발하기