드론 자율비행 제어 지원 플랫폼 픽스호크의 소개 및 사용 방법

BIM 칼럼니스트 강태욱의 이슈 & 토크

이번 호에서는 드론 자율비행 제어 시 자주 사용되는 오픈소스 플랫폼인 픽스호크(PX4)에 대한 소개, 개발 역사 및 사용 방법에 대해 소개한다.

■ 강태욱
건설환경 공학을 전공하였고 소프트웨어 공학을 융합하여 세상이 돌아가는 원리를 분석하거나 성찰하기를 좋아한다. 건설과 소프트웨어 공학의 조화로운 융합을 추구하고 있다. 팟캐스트 방송을 통해 이와 관련된 작은 메시지를 만들어 나가고 있다. 현재 한국건설기술연구원에서 BIM/GIS/FM/BEMS/역설계 등과 관련해 연구를 하고 있으며, 연구위원으로 근무하고 있다.
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픽스호크는 무선 통신 장치인 텔레메트리(telemetry)가 연결된 그라운드 스테이션(ground station, 보통 노트북)에 설치된 오픈소스인 미션플래너와 데이터 통신을 할 수 있다. 미션플래너 지도 상에 사용자가 입력한 경로(waypoint)를 무선으로 픽스호크에 전송하고, 픽스호크는 드론이 자율비행할 수 있도록 모터 등 액추에이터를 제어한다. 이때, 드론에 연결된 센서로부터 얻은 데이터는 미션플래너에서 모니터링할 수 있다. ROS(Robot Operating System)와 PX4-ROS 브리지(bridge)를 통해 통신할 수 있어, 상호 데이터를 교환하거나 ROS에서 처리된 정보를 비행에 활용할 수 있다.

그림 1. PX4 기반 자율비행 시스템 개발 사례(Autonomous flight mission in ROS using MavROS + PX4 + Gazebo)

Pixhawk PX4 소개

픽스호크는 로렌츠 마이어(Lorenz Meier)가 2008년 개발한 오픈소스 자율비행 지원 도구이다. ETH Zurich 석사 연구 프로젝트로 진행했으며, 주변 14명의 팀원을 모아 개발되었다. 이후 개발 역사는 다음과 같다.

2009년 : 9개월동안 개발. 실내 드론 비행 관련 유럽 초소형 항공기 대회 우승. 팀 이름이 픽스호크였음. 오픈소스로 릴리스함. 개발된 통신 프로토콜 MAVLink는 산업계 표준이 됨.
2011년 : 이전까지 개발된 소스코드 폐기 후 재개발. 이 결과로 PX4가 개발됨. 드론 제조업체인 3D 로보틱스(3D Robotics)와 협업해 하드웨어 구축 및 판매 시작. 아두파일럿(ArduPilot)과 협력해 호환성 추가. 하드웨어 설계 문서는 깃허브(github(에 공개함. QGroundControl 미션 플래너 개발.
기능 추가 후 전체 코드 자동 테스트 수행됨. 매월 평균 1000회 테스트 비행 거침.
2014년 : 드론코드(Dronecode) 설립. 개방형 기술 표준 추진. 오픈소스 커뮤니티로 9600 명 이상 사용자 및 600명 이상 기여 개발자로 성장.
2019년 : 개발 코드가 150만 줄로 성장.
2020년 : 스카이노드(Skynode)를 통해 LTE 클라우드 연결 지원. 무선 업데이트 지원.