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第1回:最先端の技術である無人航空機ドローンを自作してみよう!ドローンのパーツ購入して作ってみる


最先端の技術である無人航空機ドローン。実は市販されているパーツを組み立てるだけで自作できます。フレーム、スピードコントローラー、モーター、プロペラ、バッテリー、フライトコントローラー、レシーバーがあればドローンは完成します。もちろん関連してプロポや充電器など周辺機器も必要になります。

ドローンレースが目的でなければ、ドローンを自作するメリットはほとんどありません。自分で機材を買い揃えるなら、DJIのPhantomなどを購入したほうが、安く高性能なドローンを入手できます。自作するメリットは、ドローンの仕組みと基礎を学べることです。

その知識が業務用のドローンで各種トラブルが発生したときや、専用のドローンを自作する場合に役立ちます。市販されているDJIのドローンを操縦するより、高い専門性を持ったドローン運用が可能です。

簡単な用語説明

初歩的な用語を説明します。ざっと読み飛ばしてください。

ピッチ(Pitch)
飛行機でいう昇降舵です。上下の方向です。

ヨー(Yaw): 
飛行機でいう方向舵です。左右の方向です。

ロール(Roll)
飛行機でいう機体の傾きです。回転です。

クワッドコプター :ハネが4枚のドローンです。 
ヘキサコプター :ハネが6枚のドローンです。
オクトコクプター :ハネが8枚のドローンです。

ローター
モーターのことです。テールローター等。

CW
時計回りのローターやハネに、時計回りである表記です。

CCW :
反時計回りのローターやハネに、反時計回りである表記です。

FPV
ドローンのカメラの映像を見ながら飛行する装置や関連の名称です。


フライトコントローラー(FCS)
姿勢制御する装置。ジャイロや加速度センサー、気圧や磁器センサー、高度やGPSセンサーなどを備えCPUを搭載しています。

スピードコントローラー(ESC)
FCSと中継してモーターの回転速度を制御する装置。電圧の調整も行います。

パワーディストリビュートボード(PDB)
複数のESCへ電源を分配して電圧を調整する装置。

超音波・オプティカルセンサー
ドローン機体の水平維持や高さ、障害物の検出等に使われます。

レシーバー
受信機。プロポ(ドローンを操作す装置)と通信する装置。

プロポ
送信機。技適マークが必須です。海外から輸入したドローンでもプロポが認定適合品であれば安心です。プロポとレシバーは、フタバなど日本製の製品を購入しましょう。

モード2
プロポの操縦モードです。国内のRCヘリコプターなどではモード1が主流です。ドローンの操縦はより簡単なモード2が主流です。モード2の環境が多いのでモード2を選びましょう。

リチウムポリマー充電池(LiPo)
ドローンに搭載する主なバッテリーです。蓄電性能が高い反面、扱いを間違うと発火して爆発炎上する危険な部品です。海外から輸入が難しいので、国内の業者を通して購入しましょう。

LiPo ×S(セル)
LiPoは容量によってセルの数が違います。セル数によって電圧や充電器の充電設定も変わります。何セルか確認が非常に重要です。

バッテリー充電器
様々な種類があり、様々な充電モードがあります。基本はLiPoでセル数を確認して、バランス充電します。電流・電圧など要注意です。

ノーコン
ドローン操縦中にコントロールを失うことです。再び通信が回復してコントロールが戻るまであきらめない精神力が必要です。

フェイルセーフ
通信が切れ、ノーコン中にどのような操作を自動的にドローンに行うか設定する仕組みです。機体側とプロポ側にも設定があります。

GPS
衛星通信により場所を特定してドローンの飛行に役立てます。GPSを使うことで安定した飛行が可能ですが、建物などあると簡単にGPSを見失います。

海外通販Banggoodで購入してみる

GearbestやBanggoodなどドローン部品の取り扱いが多い海外通販の利用します。大体どの海外サイトも同じです。基本的な項目を説明します。あとペイパルのアカウントは必須です。

ペイパルアカウントの作り方
https://www.paypal.com/jp/webapps/mpp/how-to-signup-personal

Banggood を例に説明します。アカウントを作ります。「Register」から登録します。


アカウントを作ります。ニックネームは適当にメールとパスワードを入れます。

「Address Book」から住所登録ができます。海外の住所登録は、日本語の住所登録とは異なり後ろから書きます。最初に番地を書きます。Addressは、番地+番地名、Address2は建物名、Cityは区市町村を書けばOKです。ローマ字で入力がお勧めです。漢字でも入力できますが、文字化けする可能性がありまうs。

「海外の住所登録」と検索すれば、より詳しく分かります。


商品ページの説明です。「10-15 business days」は出荷までの日数です。在庫がある場合は「In stock, usually dispatched in 1 business day」と表記されすぐに発送されます。

「Ship From」が出荷倉庫です。CNなので中国から出荷されます。Shippingが送料無料の出荷タイプです。注文画面で、トラッキング付きで1週間ぐらいで届く便に変更できます。 

クーポンが表示される場合は使ってみましょう。結構お得になります。

注文画面で割引コードを入力すると支払いが20%ぐらい安くなりました。大きな割引を得られることがありますので、クーポンが利用できる場合はもれなく使いましょう。

注文画面の簡単な説明です。「Ship my order」を日本にします。

発送便の選択ですが、送料無料の標準タイプ(Standard Shipping)では追跡番号(Tracking number)がつきません。

「EMS」や「Japan Direct」など有料発送を選択すれば、追跡番号が付くため安心して注文できます。商品の到着も早めです。商品によって選択できる発送タイプがいろいろ種類がありますので、実際の画面で確認ください。


支払いは「Paypal」を選べば安心です。クレジットカード情報など、通販会社に渡さずに「Paypal」で処理できます。商品が届かない等のトラブルがあれば、「Paypal」が返金の調整に入ってくれます。

Banggoodは、追跡番号が不要なら1000円以下でも送料無料です。心配な人は、まず数百円のパーツを買ってみましょう。海外通販を利用できれば、安く、いろいろな商品が手に入ります。練習に試してください。


購入したドローンパーツがこちら

今回はrealaccのドローンパーツを中心に組み立てます。バッテリーとプロポ(レシーバセット)は国内で購入しました。以下参考に購入したドローンパーツです。ドローンの組み立てキットはセットで購入するとお得です。

フレーム、スピードコントローラー、モーター、プロペラ、バッテリー、フライトコントローラー、レシーバー、プロポ、充電器、ハンダを購入しました。

USBファンが付いたハンダ付けステーション 約4000円
6本のアームの先端にクリップがあり、細かいハンダの作業をアシストしてくれるステーションです。特に必要ありませんが、見た目から購入しました。
Aluminum alloy base: Φ133mm x H14mm
Universal joint pipe length: 295mm (Alligator clip included)
Aluminum alloy base color: Blue, purple, black (choice)
Product weight: 568g
Packing weight: 695g
Product size: W133xH309mm
Packing size: L190xW135xH85mm
1 X Aluminum alloy base
6 X Universal joint pipe

2200mAhの3セルLIPOバッテリー 約2500円
ちょっとバッテリーサイズが大きかったかもしれません。2セルで1000mAhぐらいで十分でした。とりあえず2200mAhでも使えるはず。。
容量:2200mAh
電圧:3S1P/3セル/11.1V
放電:20C コンスタント/30Cバースト
バランスプラグ:JST-XH
放電プラグ:XT60 放電ケーブル線径:12AWG

ドローン一式(セットで購入するとお得です)のフレーム 13500円
Realacc X210 4mmフレームは、ホイールベースは214mm、重さは88gです。FPVおよびHDカメラマウントも付属しています。下記必要なドローン一式がセットになっています。13500円(価格は変動します)とお得な一式です。以下で個別にも紹介します。
1 x Realacc X210 carbon fiber frame kit
1 x Matek PDB-XT60 5V & 12V
1 x F3 Flight Control
2 x 8p Wire Rod
2 x 4p Extension Path
5 x Pins set
2 x BR2205 2600KV Brushless Motor CW
2 x BR2205 2600KV Brushless Motor CCW
4 x Racerstar RS30A V2 30A ESC
7 x 5040 CW Propellers
7 x 5040 CCW Propellers

ドローン一式(セットで購入するとお得です)のスピードコントローラ×4
Racerstar RS30A V2 30Aのスピードコントローラです。安くて性能がよいと人気です。
Item Name:New Beheli_S 30A ESC
Model: RS30A V2
Input Voltage: 2-4S
Con.Current:30A
Peak Current(10s):35A
BEC:NO
Programming :YES
Net Weight: 6.26g
Size:28*13mm

ドローン一式(セットで購入するとお得です)のフライトコントローラ
F3 Flight Control Acro 6DOFのフライトコントローラです。
35x35mm board, 30mm mounting holes.
STM32F3 CPU.
High-capacity Flash
MPU6050 Accelerometers and Gyroscopes
MicroUSB socket.
4 x 4 pin JST-SH Socket (I2C, SWD, 2xuart)
 2 x 8 pin JST-SH Socket (PPM, PWM, SERIAL RX, GPIO, ADC, 3V, 5V, GND)
8 x 3 pin though-holes for pin headers for ESC / Servo connections.
2 x 4 pin though-holes for the 2x serial ports .
2 x 2 pin though-holes for battery voltage and buzzer.

ドローン一式(セットで購入するとお得です)のパワーディストリビュートボード
スピードコントローラー(ESC)に電源を分岐するボードです。
Input voltage range (3S-4S LiPo operation): 9 - 18V DC
Regulated 5V and 12V outputs
LED power indicators ( 5V & 12V outputs )
6 ESC outputs & 1 pair VCC/GND pads

ドローン一式(セットで購入するとお得です)のモーター×4
Racerstar Racing Edition BR2205 2600KV 2-4S Brushless Motorのモータです。
RPM/V: 2600KV
Height: 31.5mm
Width: 27.9mm
Shaft diameter: M5
Motor mount hole size: M3
Weight: 28 grams
Voltage: 2-4S
Battery: 2-4S lipo battery
Internal resistance: Ω
Usage: for 250 260 280 Multirotor Frame Kit

ドローン一式(セットで購入するとお得です)のブレードたくさん
カラフルなCWとCCW用のハネセットです。
Color: Red, Orange, YelloW, Green, Pink, Purple and Black
Quantity: 7 Pairs  (One Pair Each Color)
Mounting Hole: 5mm
Weight: 119g
Size: 140*140*65 mm

バッテリー充電器 3500円
Skyrc imax B6 リポバッテリーバランスチャージャーです。
Item Name: iMax B6 Charger
Operating voltage range: DC 11-18 Volts
Circuit power: Max. charge power 50W
Max. discharge power 5W
Charge current range: 0.1-5.0A
Discharge current range: 0.1-1.0A
Current drain for balancing Li-po: 300mA/cell
NiCd/NiMH battery cell count: 1-15cells
Li-ion/Fe/Polymer cell count: 1-6cells
Pb battery voltage: 2-20V
Net weight: 277g
Dimension: 133x87x33mm

ハンダセット 3500円
温度調整ができるハンダごてを購入しました。
【設計】人間工学に基づいてアイアンメッキ先端がステンレス鋼で、長時間の作業も疲れにくく快適です。
【取り付け簡単】はんだごて専用の温度調節器などの補助機器が不要なので、狭いスペースでもスムーズに作業ができます。日常のDIY位ならば十分な機能です。
【使用範囲が広い】趣味に必要なツールの一つでございます。現代のおもちゃとか、音が奏でるボックス等は配線が脱落したりすると、廃棄処分するのが当たり前と思ってるが、自分で修理するに必要な電子工作用はんだごては究極の再生ツールです。
【設定温度】200~450℃まで
【動作電圧】110V  【パワー】60W

プロポとレシーバセット 28500円

フタバのT10Jです。ドローン対応送信機T10JMとR3008SB受信機及び日本語ユーザーマニュアルの3点セットです。ずっと使えるプロポなので、予算があれば業務用で活躍する14SGが欲しかったのですが、50000円近いので10Jにしました(涙)。
■T10J共通機能・仕様 ●2.4GHzテレメトリーシステム(T-FHSS AIR方式10ch)●T-FHSS、S-FHSS切替機能●128×64ドットLEDバックライト付液晶パネル●LED付設定用十字キー●表示言語(日本語カタカナ/英語/他5ケ国語、一部対応)●モデルメモリー(30モデル分)●モデルネーム(最大10文字)●ユーザーネーム(最大10文字)●サブトリム●サーボリバース●F/S ●B・F/S●トリムメモリー●EPA(ATV)●タイマー(2系統)+モデルタイマー●タイプ選択機能(飛行機・ヘリ・グライダー・マルチコプター)●アラーム/バイプ(バッテリー、MIX、テレメトリー)●アラーム(タイマー)●EPA(ATV)●D/R(エルロン・エレベーター・ラダー)●EXP(エルロン・エレベーター・ラダー)●サブトリム(1~10ch)●スロットルATL●チャンネルセレクトトレーナーシステム●S.BUSサーボプログラミング●イヤフォンジャック●スロットルポジションアラーム■マルチコプター機能●ジャイロセンス●D/R(エルロン・エレベーター・ラダー)●EXP(エルロン・エレベーター・スロットル・ラダー)●スロットセンターアラーム

以上一式をそろえて55000円です。プロポの価格がほとんどですね。次回は組み立てに続きます。


最先端の技術である無人航空機ドローン。実は市販されているパーツを組み立てるだけで自作できます。フレーム、スピードコントローラー、モーター、プロペラ、バッテリー、フライトコントローラー、レシーバーがあればドローンは完成します。もちろん関連してプロポや充電器など周辺機器も必要になります。

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