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ドローン購入の流れ

ドローンの脳はフライトコントローラー 構成パーツを知ろう

2017年10月13日 基礎知識

K-45

最近よく聞く「ドローン」ですが、どんな構成パーツから成り立っているのか知っていますか。もちろんメーカーや機種によってもその内容は異なりますが、基本的なタイプのドローンに搭載されているそれぞれの機能をフライトコントローラーを中心にご紹介していきます。

ドローンの構成パーツとは

ドローン構成パーツの全容

ドローンの基本的な構成パーツとしては、「プロペラ、モーター、ESC、フライトコントローラー、センサー、バッテリー、送信機・受信機、記録媒体」となります。

その中でも特にドローンにとって重要なのがフライトコントローラーであり、これはドローンにとっては「脳」に該当する機能となります。

各パーツと全体の流れ

ドローンの各パーツと全体の流れを見ていきます。まず「プロポ」と呼ばれるコントローラーから具体的な操縦の指示が出ます。その指示を受けるのが機体の「脳」に該当するフライトコントローラーであり、センサーからの様々な情報を演算処理をして、モーターに対して具体的にどのような回転をするのかを伝達します。その際に正しい電圧でモーターの回転スピードを調整しているのがESCです。

さらにそれぞれの具体的な役割を見ていきましょう。

構成パーツの紹介

プロペラ

ドローンで使われているプロペラは、機体に浮力を生み出す役割を担っています。このプロペラの回転数によって、前方向へ進行したり、後方向へ後退したりできます。合わせて機体を傾けることによって、旋回も可能となります。

ドローンでよく使用されるプロペラの材質は、「プラスチック」、「カーボン」、「ABS樹脂」などあります。業務用途や利用頻度などにより材質も異なり、ホビードローンやレース用ドローンで使われているのは、「プラスチック」や「ABS樹脂」のプロペラです。

モーター

diy-motorドローンに利用されるのは「ブラシレスモーター」というモーターが一般的です。飛行時の重量や電圧、そしてプロペラによって推奨されるモーターは変わります。 モーターには、KV値という値があります。KV値とは電圧1Vで1分間に回転する数を表します。この回転数によって、上述のプロペラピッチを調整したりする必要が出てくるのです。

ESC(Electronic Speed Controller)

ESCとは、Electronic Speed Controlleの略で、一般的には「アンプ」と呼称する人もいます。ESCはフライトコントローラーや受信機から受けた命令をもとに、正しい電圧でモーターの回転スピードを調整します。

ESCにはBEC(Battery Elimination Circuit)機能がついているものと、ついていないものがあります。BECとは必要に応じて電圧を降圧する役割があり、BECを内臓している場合は、降圧した電力をフライトコントローラーや受信機の電源として利用することが可能です。

フライトコントローラー

フライトコントローラーとは、ドローンにおける中核部分であり、人間の身体でいうと「脳」に該当します。各種情報をもとに演算処理を行い、機体の飛行方法を指示したり様々な情報を送受信することができます。

フライトコントローラーは飛行中の機体の傾きや角度など様々な情報を検知し演算することで、常にモーターへと回転数の命令をしています。

フライトコントローラーは種類が豊富であり、業務やレースなど用途に応じて使われており、最新機器の場合はフライトコントローラーが2基搭載しているケースもあります。「プロポ」(送信機)との接続が切れた場合には自動帰還するフェイルセーフ機能がフライトコントローラーに組み込まれている場合もあります。

センサー

フライトコントローラーが機体の制御をするために必要な多種多様な情報は、このセンサーを用いて収集しています。 例えば、GPS(全地球方位システム)や気圧、加速度や角速度、超音波などの様々なセンサーが活用されています。

バッテリー

ドローンに利用される電力は「リチウムポリマーバッテリー」が主流となっています。現在のバッテリー効率では、5分〜20分ほどの飛行しか行えないのが現状となっています。また寒さに弱いため、雨が多い梅雨時や雪が降る冬の時期は電圧の低下が著しく、寒さ対策に注意が必要となります。

バッテリーの容量や重量に対して飛行可能な時間が限られてしまうため、代替電池の開発や給電方法の技術革新により今後改良することが可能な領域です。

送信機・受信機

「プロポ」とは、ドローンを手動で操作する際に用いる送信機のことです。基本的に送信機は受信機と対になっているおり、受信機能がドローン本体に装着しています。

スマホにアプリをダウンロードすることで「プロポ」の役割を果たすことができるため、ドローンをスマホで操縦することも可能です。

記録媒体

ドローンで撮影したカメラの映像を無線電波にて送受信を行うことができます。カメラの映像をビデオ送信機に伝送し、それを無線電波を通して受信機にて受信するケースがあります。

まとめ

ドローンの各パーツがどのように機能するかにより、全体としてドローンの正確な運転が可能になることを見てきました。

どのパーツが欠けてもドローンを飛ばすことは難しいですが、その中でもフライトコントローラーの役割の重要性がお分かりいただけたかと思います。ドローンを選ぶ際にもこうした各パーツの機能と性能を理解することにより、目的に応じたドローンの選定が可能となります。

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