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ESP32 아두이노 드론 만들고, 직접 코딩하여 드론 날리고 PID 제어해보자!

이 책은 내 손으로 직접 조립하고, 코딩하고, 날리고 PID 제어하기 3단계 과정으로 진행된다!
- 1단계 : ESP32 아두이노 드론을 직접 조립한다.
- 2단계 : 200줄의 소스 코드를 단계별로 접근한다.
- 3단계 : ESP32 아두이노 드론을 날리고, PID를 제어해본다.

이 책의 주요 내용은 다음과 같다.

Chapter 01 ESP32 아두이노 드론 준비하기
아두이노 개발환경을 구성 후 ESP32 아두이노 드론을 조립해본다.

Chapter 02 ESP32 아두이노 드론 살펴보기
첫째, MPU6050 균형계를 살펴보고, Roll, Pitch, Yaw를 이해하고, MPU6050 레지스터를 살펴본다. 둘째, 가속도 자이로 센서값을 읽어보고, 가속도 자이로 센서 해석 방법을 소개하고, 센서의 특성과 상보필터의 구조를 살펴본다. 마지막으로, 센서 값을 보정하고, 주기 시간을 계산하고, 자이로 센서, 가속도 센서를 이용하여 각도를 구해본다.

Chapter 03 드론 Roll, Pitch, Yaw 각도 구하기
첫째, MPU6050 균형계를 살펴보고, Roll, Pitch, Yaw를 이해해보고, MPU6050 레지스터를 살펴본다. 둘째, 가속도 자이로 센서값을 읽어보고, 가속도 자이로 센서 해석 방법을 소개하고, 센서의 특성과 상보필터의 구조를 살펴본다. 마지막으로, 센서 값을 보정하고, 주기 시간을 계산하고, 자이로 센서, 가속도 센서를 이용하여 각도를 구해본다.

Chapter 04 PID 제어로 드론 띄우기
첫째, PID 이론, PID의 역사적 배경, PID 원리를 이해한다. 둘째, 표준 PID 제어 알고리즘을 구한 후, 비례항 P를 구현해본다. 셋째, 모터 속도 분배 알고리즘을 구한 후, 모터 속도 분배를 구현한다. 넷째, 사용자 입력을 받아 모터 속도를 조절해 봅니다. 마지막으로 미분항 D를 구현하여 드론을 날려본다.

Chapter 05 PID 제어로 드론 날리기
첫째, 드론 조종 기능을 추가하고, 적분항 I을 구현해본다. 둘째, 드론 조종앱을 사용하여 드론을 날려보고, 자율 비행을 구현한다. 마지막으로 이중 PID 제어기 알고리즘을 구한 후, 이중 PID 제어기를 구현한다.

[부록]
※ 이 책의 키트 소개는 29쪽, 부품은 30쪽, 조립 및 동작 영상은 32~45쪽을 참조한다.
※ 이 책의 소스 다운로드 방법은 4쪽을 참조한다.
※ 이 책을 보면서 궁금한 사항의 질의응답 방법은 5쪽을 참조한다.

Chapter 01 ESP32 아두이노 드론 준비하기
01 _ 드론이란?
02 _ 드론으로 무엇을 할 수 있나요?
조기 경보 시스템
비상 서비스
뉴스 보고
배달
산업활동 감시
농업과 목축
03 _ 어디서 날릴 수 있나요?
04 _ 아두이노 드론이란?
05 _ 아두이노 드론 어떤 것들이 있나요?
ardupilot
multiwii
06 _ DIY 드론 제작하기
완제품으로 시작하기
반제품으로 만들기
07 _ 아두이노 소프트웨어 설치하기
08 _ ESP32 아두이노 드론 키트 소개
ESP32 아두이노 드론 부품 살펴보기
09 _ ESP32 아두이노 드론 조립하기
드론 쉴드 고정판 조립하기
드론 쉴드 고정판과 드론 플라스틱 몸체 결합하기
드론 쉴드 장착하기
MPU6050 센서 장착하기
ESP32아두이노 장착하기
드론 날개와 몸체 연결하기
드론 몸체에 배터리 장착하기
드론 짐볼 연결보드 장착하기
드론 짐볼 부품 조립하기
드론 몸체에 드론 짐볼 장착하기

Chapter 02 ESP32 아두이노 드론살펴보기
01 _ ESP32 FC 보드 살펴보기
ESP-WROOM-32 모듈 살펴보기
02 _ ESP32 아두이노 드론 개발 환경 구성하기
ESP32 아두이노 보드에 컴퓨터 연결하기
ESP32 아두이노 보드 패키지 설치하기
스케치 작성해 보기
아두이노 오류 발생 시 대처방법
03 _ 아두이노 스케치 구조 이해하기
04 _ 아두이노의 입 : Serial.println
여러 형식의 자료 내보내기
여러 형식의 숫자 내보내기
05 _ 아두이노의 윙크 : digitalWrite
아두이노 눈뜨기 : LED 켜기
아두이노 눈감기 : LED 끄기
아두이노 눈뜨고 감기 : LED 켜고 끄기 반복하기
천천히 눈뜨고 감기 : LED 켜고 끄기 확인하기
빨리 눈뜨고 감기 : LED 켜고 끄기 간격 줄여보기
눈을 떳을까 감았을까? : LED 켜고 끄기를 밝기로 느껴보기
LED 어둡게 하기
LED 밝게 하기
LED 밝기 조절해 보기
digitalWrite 함수로 모터 회전 정지 반복해 보기
06 _ 모터 속도 조절 : ledcWrite
ledcWrite 함수로 모터 속도 조절해 보기
ledcWrite 함수로 모터 회전 정지 반복해 보기
모터 멜로디 조절해 보기
07 _ 드론 모터의 이해와 테스트
드론 모터의 구조 이해
드론 모터 회로 살펴보기
드론 제어 프로그램 작성하기
08 _ 아두이노의 귀 : Serial.read
사용자 입력 받기
모터 속도 조절해 보기
09 _ BluetoothSerial 라이브러리 살펴보기
블루투스 테스트하기
시리얼 터미널 설정하기
모터 속도 테스트하기

Chapter 03 드론 Roll, Pitch, Yaw 각도 구하기
01 _ MPU6050 균형계 살펴보기
02 _ Roll, Pitch, Yaw 이해하기
가속도 센서 축의 이해
자이로 센서 축의 이해
가속도 센서 축과 자이로 센서 축의 관계
ESP32 아두이노 드론과 가속도 자이로 센서
03 _ MPU6050 레지스터 살펴보기
04 _ 가속도 자이로 센서 값 읽어보기
05 _ 가속도 자이로 센서 값 해석하기
가속도 센서 값 해석하기
자이로 센서 값 해석하기
06 _ 가속도 자이로 센서 특성 이해하기
07 _ 센서 특성과 상보 필터의 구조
08 _ 센서 값 보정하기
09 _ 주기 시간 계산하기
10 _ 자이로 센서로 각도 구하기
11 _ 가속도 센서로 각도 구하기
12 _ 상보 필터로 각도 구하기
Special Page _ 가속도 센서 각도 공식 이해하기

Chapter 04 PID 제어로 드론띄우기
01 _ Roll, Pitch, Yaw와 PID 이론
02 _ PID의 역사적 배경
배 운전과 PID
자동차 운전과 PID
03 _ PID 원리 이해하기
비례 항 : P
적분 항 : I
미분 항 : D
PID 튜닝 방법
04 _ 표준 PID 제어기 알고리즘 구하기
05 _ 비례항 P 구현하기
06 _ 모터 속도 분배 알고리즘 살펴보기
Roll의 균형 값과 모터 속도
Pitch의 균형 값과 모터 속도
Yaw의 균형 값과 모터 속도
Roll, Pitch, Yaw의 균형 값과 모터 속도
07 _ 모터 속도 분배 구현하기
08 _ 사용자 입력 받기 : 시리얼
09 _ 모터 속도 적용하기
10 _ 드론 균형 잡기 테스트
11 _ 미분항 D 구현하기

Chapter 05 PID 제어로드론 날리기
01 _ 드론 조종 기능 추가하기
02 _ 적분항 I 구현하기
03 _ 드론 조종 앱 사용하기
등록된 디바이스 해제
드론 조종 앱 설치하기
드론 조종 앱 실행하기
드론 프로그램 작성하기
04 _ 자율 비행 구현하기
ESP32 SOC 살펴보기
아두이노 스케치 수행 CPU 코어 확인하기
CPU 코어 0에서 동작하는 태스크 생성하기
BOOT 핀 읽어보기
자율 비행 구현하기
05 _ 이중 PID 제어기 알고리즘 구하기
06 _ 이중 PID 제어기 구현하기