uav_autonomous glider(한글로)

소개글

1. 본문 번역

Design, Fabrication and Initial Results of a 2g Autonomous Glider

요약 - 최신의 로봇공학 구조의 핵심기술을 이용하여, 위험한 물체를 피하여 음원이 있는 목표점까지 비행하는 수동형 마이크로 비행체를 신속하게 설계하고, 시제기를 만드는 것.

에어포일과 조종면은 최소항력을 가지면서 동시에 최대 양력과 기동성을 갖도록 경험적인 수치를 따라 최적화 시켰다. Bimorph 압전 굽힘 캔틸레버로 조종면을 움직인다. 각 엑츄에이터가 고전압을 요구하므로, 적합한 고전압을 공급하는 효율적인 부스트 회로가 독립적으로 존재해야 한다. 음원이 있는 장소까지 비행하기 위해, 위상감지알고리즘을 사용하는 한 쌍의 청음 센서를 설계하고, 시제품을 제작했다. 그리고 장애물을 피하고 물체와의 거리와 속도 값을 제공하도록 광학 흐름 센서를 개발하였다. 각각의 서브시스템을 시연해 본 후, 최종적으로 완성된 글라이더는 완벽한 초기 오픈 루프 제어 성능을 보였다.

I. Introduction (서론)

본 비행체에는 다양한 크기의 초소형 비행체(MAV)의 대한 기존의 연구와 최신의 연구에 대한 전체적인 것들이 포함된다. MAV는 약15cm 크기까지 등급이 나뉘며, 일반적으로 100g이하의 무게를 가진다. MAV는 주 용도인 정찰이나, 유해환경 탐색, 수색-구조 등에 널리 활용할 수 있다. MAV의 등급은, 고정날개는 [9], [11], [13], [16] 급으로 나뉘고, flapping 날개는 [3], [4], [7], [14], [15], [20] 급으로 나뉜다. 회전 날개 등급도 있다. 각 등급이 연속적이지 않은 것은 그 사이에 수동형 MAV를 위한 여유분을 남겨두었기 때문이다. 이 논문은 손바닥 크기의 자율비행 글라이더의 설계와 제작, 그리고 그 결과에 대해 탐구한다. 그림. 1에서 가장 최신의 MicroGlider를 볼 수 있다.

여기서 만들 MAV의 설계에 있어서 우선적으로 고려되는 사항은 동력과 각 구성품에 할당할 중량의 배분이다. 표.1에서 초기 추정치와 각 하부시스템의 예상값을 볼 수 있다.

목차

1. 본문 번역

2. 논문 요약

3. 의견 제시

본문내용

A. Airfoil (에어포일)

에어포일은 성형된 복합재 표면으로 이루어진다. 에어포일의 최적의 기하학적 특성은 경험적인 양력과 항력 측정값을 기초로 결정하였다. 먼저 CFD 모델링을 근거로 에어포일 형상 변수를 선택하였다. 에어포일의 주요 변수로는 aspect ratio, 시위길이, 캠버크기, 최대 캠버의 위치 등이 포함된다. CFD 해석을 통해서, 이들 변수의 값을 선택하고, 복합재료 성형 공정을 통해서 적합한 에어포일을 만들었다.[17]

선택된 각각의 에어포일은 약 10μN 단위의 힘까지 까지 측정할 수 있는 수평, 수직방향의 2축 force 센서에 부착된다. 이 시스템을 별로도 회전이 가능한 풍동의 서보에 장착 한다. 풍동의 풍속과 서보의 각도는 xPC로 제어하였다. 풍력계로 일반적인 피드백 제어 시스템으로 정밀하게 조절되는 풍속의 속도 값을 측정한다. 그 다음에 양력과 항력 계수를 흐름 속도와 받음각의 함수로 측정하였다. 표본 결과를 그림 3에서 볼 수 있다.

D. Simulation (시뮬레이션)

설계와 시험의 보조 절차로, 비행 중에 있는 MicroGlider를 정확하게 시뮬레이션 할 수 있는 소프트웨어 도구가 개발 되었다. 이 시뮬레이터는 MicroGlider 동체 설계 변경 값을 즉각적으로 적용하여 가상 환경에서 어떻게 작용하는지 보여준다. 게다가 시뮬레이터는 다른 비행 조종 알고리즘의 사용했을 때의 성능을 시험하는데 사용된다.

시뮬레이터는 3축이고, 6도의 자유도를 갖으며 Matlap으로 실행된다. 시뮬레이터는 실제 비행 중에 시스템 상태를 계산한 경험적으로 측정된 MicroGlider의 변수를 적용한 전형적인 강체 동역학으로 구성된다. 모델 변수는 MicroGlider의 질량과 내부 배열, 다양한 글라이더 구성품의 크기가 위치, 나아가 주날개, 동체, elevon의 양력, 항력 계수까지 포함하여 시뮬레이터에 사용된다. 이 변수들의 영향을 분석한 후 비행성능을 최대화 하도록 수정한다.

시뮬레이터는 두 개의 주요한 모듈로 나누어진다. 첫 번째 모듈은 시스템의 현재 상태를 측정하며, 공기역학적 영향으로 인한 힘을 계산한다. 두 번째 모듈은 기하학적인 변수뿐만 아니라 위의 힘들을 사용하여 지속적으로 MicroGlider의 상태를 갱신한다.

참고 자료

없음