ドローンとは何ですか?
ドローン定義
ドローンを構築する方法 ドローンは無人航空機または飛行ロボットであり、正式には無人航空機(UAV)として知られています。ドローンは、航空機を制御し、リモートで通信する地上ベースのコントローラを持っています。
最も簡単なオプションは、バインドnフライ(BNF)や飛行準備ができている(RTF)オプションなど、市販のドローンのいずれかを購入することですが、冒険的な技術に精通した人的なビューまたはFPVドローンをゼロから構築することを好みます。
ところで、ドローンを構築するためにエンジニアや工学部の学生である必要はありません(これは大きな利点ですが)。すべてのDIYドローンファンは、正しい指示に従うのに十分な忍耐強い限り、ドローンをつなぎ合わせるスリルを楽しむことができます。
このガイドのこの本質は、ドローンキットを手に入れ、組み立てた部品を一緒にはんだ付けする以上のものです。代わりに、ドローンを構築するための様々な部品、それらの部品の選択方法、そして実際に飛ぶことができる1つの機能的なドローンにすべての部品を組み込むための正確なステップを本当に学びたいエンジニア、デザイナー、DIYドローンファンのためのものです。
DIYドローンを構築する方法を学ぶことは、世界で最も簡単なことではないことを覚えておいてください。だから、どんなに簡単な指示が現れても、真実は深刻な作業を取るだろうということですが、最終的な満足は努力の価値があります。
それでは、さまざまな種類のドローンを簡単に見てみましょう。
ドローンの種類
一握りの分類(デザイン、目的、サイズなど)があるのと同様に、ドローンには複数のタイプがあることを知ることが重要です。しかし、民生用ドローンの設計に範囲を絞り込みましょう。これには、次のようなものがあります。
シングルローターヘリコプタードローン:
これらのタイプのドローンはヘリドローンとも呼ばれます。彼らは空中に残るために唯一のローターに依存しています(ヘック、それは名前の中にさえあります!
マルチロータードローン:
これらは、中央のボディとプロペラに電力を供給する複数のローターを備えたドローンです。ここでプロのヒントです:マルチロータードローンは、あなたが「空に目」を持ちたい場合は、あなたの最善の策です。彼らはあなたにフレーミングと位置を大きく制御するので、航空写真に関してはマルチロータードローンと議論することは困難です。マルチロータードローンの最も一般的なタイプは、4つのローター(クワッドコプター)を備えたものです。その他には、トリコプター(3つのローター)、ヘキサコプター(6ローター)、オクトコプター(8ローター)が含まれます。
自撮りドローン:
これらは本質的に、セルフをスナップするための顔認識を備えた良質のカメラを備えた小型ドローンです。自撮りドローンの操作は、通常、スマートフォンでダウンロードしたモバイルアプリから行われます。いくつかの例には、DJIスパーク、DJIマビックプロ、スカイドローン、JJRC H37エルフィードローンが含まれます。
レーシングドローン:
これらは、カーレースに似たレース競技で使用されるFPVドローンですが、もちろん、このレースは空中にあります。各参加者は、カメラ付きドローンを制御するライブフィードストリームを示すヘッドマウントディスプレイを着用しています。良質のレーシングドローンには、ウォーカF210 3D、EachineウィザードX220S、ホーリーストーンHS230、ARRIS Xスピード280 V2が含まれます。
ドローンの構築に必要な基本的なツール
すでに組み立てた部品をつなぎ合わせるだけなのか、ゼロから作っている場合でも、基本的なツールが必要です。また、これらのツールは、クラッシュ後にドローンを修復する必要がある場合に便利です。
ここでは、あなたのDIYドローンを構築(および修復)するために必要な重要なツールのいくつかを紹介します。
半田鏝：
2本のワイヤーを接続し、ドローン部品のビットとピースを組み立てるには、はんだ付けアイロンが必要です。
テープ：
これらは、回路の短絡やドローンのクラッシュを防ぐために、コネクタ間の非常に必要な絶縁体として機能します。オプションには、両面テープ、電気テープ、カプトンテープが含まれます。
ジップタイ:
ジップタイはシンプルですが、ドローンを正常に構築するために必要です。ESC などのハードウェアは、zip タイを使用してフレームに接続しやすくなります。
マジックテープ：
バッテリーをフレームに取り付ける必要がある場合は、ベルクロのストリップが便利です。
マルチメータ：
このツールは、電気的な問題を診断し、異なる電気部品の電圧を検出するために必要になります。マルチメーターは、ドローンが正常に機能する必要がある場合に不可欠なツールです。
ハンドツール(16進数ドライバー、ナットドライバー/レンチ、プライヤー):
これらは、ドローンのさまざまなコンポーネントを保護、修正、分解するために必要なツールです。これらのツールなしでDIYドローンを構築しようとするのは時間の無駄です。
ライター/ヒートガン:
ヒートガンは良い選択肢ですが、電線の周りの熱収縮に熱を加える必要はあまりないかもしれません。シンプルなライターもうまく仕事をします。
煙ストッパー:
これらは、短絡の場合に発生する可能性のある損傷を防ぐために非常に有用です。過剰な電流がある場合、煙ストッパーの電球はドローンに損傷を与える代わりに燃え尽きるでしょう。
ピンセット：
小さなワイヤや小さな電気部品を動かすには、これらが必要です。ピンセットの長さが長いほど、ワイヤ、コンポーネント、およびボタンにアクセスしやすくなるほど、少し難しい場合があります。
基本的なドローンパーツ
必要なコンポーネントとアクセサリは、作成するドローンの種類と実行する機能によって異なります。しかし、ここでは、ドローンのほぼすべてのタイプを構築するための基本的な部分です。
1.フレーム:
あなたのドローンのすべてがフレームにかかっています。自分で構築するか、購入することができます。あなたの理想的なドローンサイズに合ったフレームを選択し、腕はあなたが使用したいモーターの数と一致する必要があることを覚えておいてください。たとえば、クワッドコプターを構築する場合は、4本の腕を持つフレームを購入します。
2.電池：
使用するバッテリの種類と容量を十分に考慮してください。リチウムポリマー電池(Li-Po)は、その高容量と出力のために好ましい選択肢です。
3.バッテリーモニター:
バッテリーモニターなしで飛行することができますが、モニターはバッテリーレベルについて早期に警告することができ、非常に便利です。あなたのドローンが池の上にジュースを使い果たしたくない!
4.FPVカメラ:
飛行中に録画をしたり、航空写真を撮ったりするには、カメラが必要です。最高のドローンカメラは4K品質タイプです。ドローンをカメラで使用している場合は、ジンバルも便利です。
5.コネクタ：
PDBを溶接するには4.5 mmコネクタ、ESCとモータ用の3.5mmコネクタが必要です。
6.コントローラ：
これはあなたのドローンの脳です。フライトコントローラは、すべてのドローンハードウェアのハブであり、すべてのコンポーネントに電力を分配し、モーターを同時に制御します。ジャイロスコープと加速度計を使用して選択してください。
7.電子速度制御(ESC):
使用する ESC の数は、ドローンの腕の数によって異なります。ブラシ付きモーターを使用している場合は、Esc キーは必要ありません。
8.モーター：
必要なモーターの数は、単一のロータードローンまたはマルチロータードローンのどちらが必要かによって異なります。しかし、モータに関する主な注意点はタイプです。2つの主要なタイプ、すなわち、ブラシをかけられたモーターおよびブラシレスモーターがある。ブラシレスモーターは、ドローンのバッテリーに簡単に使用でき、長持ちするため、DIYドローンの好ましい選択肢です。しかし、ブラシをかけられたモーターは安価で、すぐに使えるドローンに適しています。欠点は、彼らが摩耗し、ブラシレスオプションよりも速く分解することです。
9.取り付けパッド:
これは飛行中の振動を減らし、あなたのDIYドローンに写真やビデオを撮影したい場合に特に便利です。
10.配電掲示板(PDB):
これは、バッテリ コネクタや ESC などの主要な電気部品を接続するハードウェアです。
11.プロペラ：
ドローンのフレームに合うプロペラを選択します。木を使ってフレームを作ることができますが、木製のプロペラは見つかりません。しかし、あなたのドローンに適した高品質の材料を持つプロペラを選択することを確認してください。
12.送信機およびRC受信機:
送信機はパイロットとして保持するもので、RC受信機はパイロットからコマンドを受け取るためにドローンに残ります。デバイスがフライトコントローラに接続します。約5~6チャンネルのRCコントローラを選択します。スロットル、ピッチ、ロール、ヨーチャネルは自動的に4チャンネルを占有し、他のコントロールに使用できる2つの追加チャンネルを残します。
13.USB キー:
写真を撮ったりビデオを録画したりするドローンが必要な場合は、写真やビデオを保存するためのUSBキーが必要です。
また、あなたが達成したくなさ応じて、バッテリー充電器やその他のアクセサリーを含めることができます。
適切なパーツを選択する方法
あなたのドローンは、その個々の部分と同じくらい良いので、承認された店から信頼性の高い、高品質のものを取得することを確認してください。
しかし、誰もがジップタイやその他のツールと一緒にドローンの部品に参加することができます。問題は、ドローンが飛んで適切に機能するかということです。ドローンは、適切なパーツを選択する方法を知っている場合にのみ、意図したとおりに動作します。
品質と信頼性の高い部品を見つけることとは別に、あなたは重量比にドローンの推力を考慮する必要があります。ドローンの重量を持ち上げるのに十分な上向きの推力が必要です。ドローンの総重量は、ドローンの構築に入るすべてのコンポーネントの重量を加算することで決定できます。
この小型航空機が正常に飛行するには、適切なモーター、プロペラサイズ、そしてもちろん、ドローンに電力を供給するための正しいバッテリーを選択する必要があります。これは十分な推力を提供する簡単な方法であり、ドローンが飛ぶかどうかを決定する最も重要な要因の1つです。
すべての「退屈な」詳細を通してあなたをドラッグすることなく、常に推力テーブルに付属のモーターを選択してください。このデータは、ドローンを下にドラッグせずに選択するモーターやその他のコンポーネントを決定するのに役立ちます。
2:1の推力と重量比は、通常は穏やかな飛行に最適ですが、ドローンレースに参加したい場合は、より高い比率(例えば、5:1)を目指す必要があります。ただし、飛行時間が長いほど、より大きなバッテリー(重量に等しい)も意味します。
これで、すべてのパーツを集め、必要なツールを準備できたので、次の明白なステップは、部品の結合、はんだ付け、および結合を開始することです。
ドローンを構築する方法 – ドローンの作成方法
ドローンを構築するにはさまざまな方法があります。ステップとコンポーネントは、ドローンのどれだけが実際にDIYであるかによって異なる場合があります。しかし、最も重要なことは、あなたが構築したいFPVドローンの種類は、あなたがそれについて行く方法を決定します。
シンプルに保つには、このステップバイステップガイドでは、いくつかの理由からクワッドコプターまたは4ロータードローンタイプに焦点を当てます。
まず、最も人気のあるドローンタイプの1つであり、構築するのは非常に簡単です。また、すべてのドローンは基本的に同じ解剖学を持っていますので、このガイドを構築したいドローンの種類に適応させることができます。
DIYドローンを構築する方法は次のとおりです。
ステップ1: フレームの組み立て
ゼロから構築する場合、最初のタスクはフレームを構築するための材料を選択する必要があり、これはドローンをどの程度頑丈にするか頑丈に依存します。あなたのオプションは、木材、金属、およびプラスチックを含みます。金属を使用している場合でも、光の材料を選択することを忘れないでください。
選択したフレーム素材の長さ60cm、幅30mmの2つを切り取り、基本的なクワッドコプター構造である材料に応じて接着剤や釘を使用して「X」の形に接続します。
自分で構築するのではなく、ドローンのフレーム(より簡単なオプション)を購入することもできます。高品質のフレームを選択してください。
PDB は通常、フレームの上部または下に移動します。他のコンポーネントは、配電盤に接続されます。PDB をフレームにアタッチする前に、まず接続を行うことをお勧めします。
コネクタをESCやモーターにハンダーしてから、ESCとバッテリーのピン配列もはんだ付けする必要があり、その後は「ピン配置」と書かれていることが多く、電気コネクタの接点とその機能の間の相互参照となります。PDBへの男性コネクタとしてピンの似ています。すべてのコネクタを配置すると、ZIP タイを使用してフレームに PBD を固定できるようになりました。
ステップ2: モーターをマウントする
DIYドローンフレームにドリル穴を開け、各モーターを取り付けます。モーターに取り付けが付属していない場合、クリップとシャフトの自由な移動を可能にするために追加の穴を作ることは素晴らしいアイデアです。もちろん、マウントが整っている場合は、これをスキップしてください。
さて、それはモーターをマウントする時間ですが、それらを置き間違いしないように注意深く見守る必要があります。あなたのクワッドコプターは4つのモーターを持っています。2 つの CW (時計回り) と 2 つの CCW (反時計回り) モーター。正しくインストールしないと、満足のいく結果が得られるほどになれ。
各アームの端に正しいモーターを置き、ネジとドライバーを使用して固定します。それらがきつすぎないようにしてください。
ステップ3: ESCをマウントする
次に、電子速度コントローラを取り付ける必要があります。ESC を接続する良い場所は、フレームの下部にあります。そうすることで、ドローンの上側に他のコンポーネントのためのスペースが作られます。
ZIPタイを使用してESCをフレームに固定し、飛行中も所定の位置に留まっていることを確認します。ESCコネクタをモーターに接続することを忘れないでください。
今はCWとCCWモーターが正しく回転しているかどうかをテストする良い時期になります。正しい方向に回転していない場合は、接続を切り替えます。
ステップ 4: ランディングギアの取り付け
UAVは、降下時に地面と衝突するのではなく、1枚に着陸する必要があります。着陸装置は着陸時の衝撃を大幅に最小限に抑え、ドローンに衝撃を与える必要があります。
これについてはハードで速いルールはありません。創造性はここで必要とされるものです。目標は、あなたの小型無人機が着陸したときに全体的なショックを軽減することです。
しかし、インスピレーションが必要な場合は、良い着陸装置を作る方法のアイデアがあります。金属パイプを厚さ約2cmの4つのリングに切ります。フレームにリングを取り付けるには、ダクト テープを使用します。また、プラスチックや任意の強力だが柔軟な材料を使用して、着陸装置を作成することができます。
ステップ 5: フライト コントローラを接続する
ドローンの真ん中近くのフレームの上部にすぐに使用できるフライトコントローラを取り付けます。ドローンキットでフライトコントローラを手に入れたり、自分で作成することができます。しかし、手順は非常にトリッキーで挑戦的であるため、あなたがそれについて確信している場合にのみそうしてください。
フライトコントローラは安定性を可能にし、飛行中の方向の変化を処理します。両面付きの付箋テープ、ジップタイ、またはネジで固定してください。
モーターからの振動はフライトコントローラに影響を与える可能性があります。そのため、モーターから発生する振動を減らすために、それをマウントする際に、フライトコントローラの下にスポンジの小片を追加することを忘れないでください。そうすることで、飛行中のドローンの全体的な安定性が向上します。
今、フライトコントローラにすべてのワイヤやその他の電子機器を差し込み、ESCをキャリブレーションします。これはプロペラを取り付けるのにも良い時期です。CWとCCWを正しくインストールすると自動的に締め付けが行われるため、あまりしっかりとインストールしないでください。プロペラが回転するときに空気を下方に押し下ろしていることを確認してください。
ステップ 6: 適切なワイヤレスリモートコントロールシステムを選択する
UAV を制御するには、リモート制御システムが必要です。利用可能なかなりの数のオプションがあるので、あなたの研究を行い、Spektrum、双葉、FlySky、および多くのようなより信頼性の高いもののいずれかを選択します。
また、航空写真カメラを使用する場合は、スロットル、ロール、ピッチ、ヨーなどのチャンネルも必要です。カメラやその他の便利なアクセサリーを備えたドローンは、単なる飛行中の航空機よりも価値があります。しかし、あなたの最初のDIYドローンのために、それはあまりにも多くのギズモなしで簡単なドローンを構築しても大丈夫です。常に改善の余地があるので、あなたの最初のDIYドローンを過負荷にしないでください。
ステップ 7: オープンパイロットをドローンに接続する
次に、ESC とリモコンシステムにフライト コントローラを設定します。この手順には、組み立て、配線、およびプログラミングが多く含まれます。フライトコントローラの特定の選択のためにこれを行う方法についての具体的な手順については、ウェブ上で適切なチュートリアルビデオを見つける場合に役立ちます。
ステップ 8: ドローンをテストする
使用するドローンを置く前に、すべてが正常に動作することを確認するためにテストする必要があります。OpenPilot、MissionPlanner、またはその他の優れたGCSソフトウェアを使用して、センサーやその他のコンポーネントを含むすべての機能を確認できます。
テストの前に、プロペラを取り外すのが最善です。ここでは、裁判中に何も壊れることはありません。ここまで来た後、最初からやり直すのはイライラする可能性があります。したがって、小道具を取り除くことは、試験中にあなたのドローンを壊すリスクを減らします。
あなたの小型無人機をテストするのに適した場所を見つけます。制御された距離内でこれを行い、ドローンの動きをテストする際にケーブルとジップタイに注意を払います。テスト中に不安定または移動しているように見えるコンポーネントを保護します。すべてが計画通りに動作すると、あなたのドローンは離陸の準備ができています!
ステップ 9: ドローン – 離陸
最後のステップは、あなたのドローンを飛ばしています。これは、ゴムが道路を満たしている場所、またはデバイスが空気を満たしている場合です! 離陸前に、バッテリーが安全に配置されていることを確認してください(好ましくは、ベルクロのストリップを使用)。飛行中にバッテリーを動かしたくない。また、すべてのコンポーネントに正しく接続され、十分な電力が供給されていることを確認します。離陸前にバッテリーが半分空でないことを確認してください。あなたは間違いなく空中で電源を使い果たしたくありません。
初めてのテスト飛行では、DIYドローンをテストするためのオープンエリアを見つけてください。空き領域は、それがクラッシュした場合、あなたの小さな航空機への損傷を最小限に抑えます。また、何か問題が発生した場合、オープンエリアはドローンが引き起こす可能性のある損傷を制限します。フライトセッション中にドローンを見ることができる場所でテストしてください。
小さなドローンを地上に置き、コントロールのスイッチを入れ、初飛行を行います。ドローンをゆっくりと調整し、低高度に保ってスタートを切ることを忘れないでください。そうすることで、ドローンが制御不能になり、墜落した場合に備えて、深刻な損傷を防ぐことができます。
指示に従って、デューデリジェンスを行う(そして予期せぬ事件を防ぐ)ならば、UAVはスムーズに離陸するはずです。
初飛行おめでとうございます!
結論
この記事では、ドローンをゼロから構築する方法について説明します。考慮すべき要素は数多くありますが、まずはさまざまなコンポーネントと、適切な部品の選択方法を知ることから始めます。カメラなどの UAV にアクセサリを追加すると、ドローンの機能が大幅に向上します。栄光の凧を飛ばす代わりに、カメラを搭載したドローンは、複数の方法で役に立つ可能性があります。
ドローン設計の成功は、推力と重量の比率から始まります。常に最高のドローンは、空気中でバランスを保つために十分に重く飛ぶのに十分な軽さであり、であることを覚えておいてください。
ドローンを構築するための実際の手順は若干異なり、いくつかの小さいステップや中間ステップが含まれることに注意してください。これは、コンポーネント、アクセサリ、プログラム、ドローンの種類は人によって異なるためです。また、それらを構築し、一緒にパイピングする方法は、個々の人がドローンを作ることを意図するシンプルまたは複雑さに依存します。
FPVドローンキットの部品を組み合わせるのは、特に完全な初心者の場合は大丈夫です。そうすることで、さまざまなパーツや手順に慣れ、ゼロから構築することを決めた場合に何を期待するかを感じることができます。
あなたの最初のDIYドローンは完璧ではないかもしれませんが、練習は完璧になります。そして、それが地面から持ち上がるのを見るスリルは、将来的により良いバージョンを構築するのに十分以上のモチベーションです。
