沢山の壁を乗り越え、新型開発

４ローター採用のメリット

 ２０１７年１月に６ローター１０Ｌ機ＤＥＣＡ１０を発売。

　６ローターのメリット

1、　１つプロペラが外れても、墜落せずゆっくり回転しながら着陸できる。

2、６個のモーターなので力が強い

3、安定性が高い

さて、このメリットが実は神話でしかなかったのです。

　神話メリット１：無負荷の状態でしたら、確かにプロペラが一つ、またはＤＪＩＮ３は２つ取れても墜落しませんでした。

　しかし２Ｌ入れた散布機をもって１つプロペラを外すと、取れたモーター側が下になり墜落。

 

神話メリット２：　ペイロードを上げるには、モーター数を増やすよりも、より大きなプロペラを付けるほうがはるかに有効

 

　写真は、２２インチ、２４インチ、３０インチプロペラ

 

　プロペラの役割は、空気を「つかんで」下方に飛ばすこと。写真を見て分かる通り、小さなプロペラは、空気を沢山つかめず、空中で空回りしている比率が大きい。

　ドローンに付けられるプロペラの大きさは、プロペラ同士がぶつからないサイズを使います。

６ローター、８ローターはモーター間が狭く成る為、小さなサイズを付けざるを得ません。

 

神話メリット３：６ローターを離陸させたことがある方はおわかりですが、離陸時は一気に上昇させないと横に倒れる動きになり、運が悪いと地面に叩き付けられます。

　離陸時はプロペラによる下方へ風が送られ、フライトコントローラーは空圧を見ているため、誤検知しやすい傾向が有ります。その際６ローターを上手に調整してバランスを取りながら離陸することは非常に難しいコントロールとなります。ＤＪＩ　Ａ３以降ようやく離陸安定性が保たれるようになりましたが、液体を積んだ散布ドローンではまだ無理なようです。

６ローター　１０Ｌ散布機　ＤＥＣＡ１０で何度も離陸試験を行いました。コントローラーはＤＪＩＡ３　　液体なしでも、機体が重たいため、ゆっくり離陸できませんでした。さらに５Ｌを超えますと、何度も左右にねじれながら離陸。すぐに安定しますが、怖いです。

 

４ローターは、フライトコントローラーにとって、正方形の４角にモーターがあるので、制御がしやすく、ゆっくり上昇させてもまっすぐ離陸できました。１０Ｌを積んで離陸しても同じ安定性だった時には、非常に驚きました。

 

その他のメリット　飛行時間が大幅にＵＰ．４ローターＤＥＣＡ１０は無負荷で、しかもバッテリーにとって過酷な低温下で２４分飛行しました。

 

　Ｐｈａｎｔｏｍ，Ｉｎｓｐｉｒ，　Ｍａｔｒｉｃｅ２００が４ローターなことは以上の理由によります。 

 

モーター

 

モーターの型式をみると３１１０、４００８，５００８、６３０１，８９１０など数字が書いてあります。

数字はモーターの大きさを表し、大きな数字ほど大きな外径のモーターです。

 

飛行重量の大きな散布ドローンには、大きな力が必要です、小さなモーターで頑張っても、過熱を起こし、熱により電気抵抗が変わり飛行が不安定になります。さらに過熱が進むとモーターコイル部分の燃焼が起こり墜落に至ります。

 

モーター後からはコイルの長さに比例

大きなモーターは、沢山のコイルが巻き付いており、大きなトルクを生み出します。

同じバッテリーでも大きなモーターほど力が大きくなります。

ヘリオス１０には８９００クラスの大型のモーター（写真左）、従来の弥七には５００８（写真右端）が装備されています。

 

大きなモーターのメリットは、さらに放熱性です。過熱による不具合が起こりにくいです。

大きなモーターを搭載するには、堅牢なフレームが必要で、コスト増につながりますが、安定して、総重量２０キロを超える機体を持ち上げるには不可欠となります。

散布ドローン用タンク（別名 ヘリオスタンク）開発？

 

飛行試験を繰り返していく中で、飛行中にＧＰＳエラー（赤　黄色の交互の点滅）、ホバリング中に回転運動が起こる現象の原因追究が急務となりました。

 

液体がない時でもエラーが起こるのは、フレームが柔らかい、ねじが緩んでいることが原因。フレームの剛性はフレームを変えることで決着しましたが、液体が入っていますと液が揺れます。揺れに伴い、機体が揺れ、ＧＰＳエラーとなります。

他社など、一般に広く使われている長方形タンクで必ず起こります。

 

内部に敷居を入れる　　

昨年の紅葉も見ごろを終えようという時期。東京ドローンプラスさん、近所のホームセンターに駆け込み買ってきたのが、塩ビの白い敷居板。さっそく効果を試します。

・・・ダメでした。敷居が動き、長方形のタンク内の水は前後左右に揺れ、機体もホバリング中に円運動を始めます。しばらくすると、液体の揺れと機体の揺れがハーモニーを奏でます。

魔のハーモニーで、最後は、空中でひっくり返り墜落（現在のＤＪＩ　Ａ３のファームウエアーでは墜落は、しなくなりました）、魔のハーモニーを奏でなくはなりましたが）。木枯らしが身に染みて痛かった。

 

「タンクが長方形だから仕方がないですね」　とお答えしていたＳＫＹＲＯＡＤですが、

「誰が飛ばしても安心して散布できるドローン」を目標にしている東京ドローンプラス　Ｓ氏のあきらめない顔をみて、ギョッとしておりました。

 

解決するには、円錐形のタンクの開発が必要と判断。タンク屋さんにお願いしてタンクを作ってもらおうと考えました。金型の製作に１億円かかります。そんなお金はない！やっぱりあきらめましょう

２０１６年も終わろうとしていた時、某メーカーを探しやっと手に入れたのが現在のタンクです。

このタンクを装着してから、ＧＰＳエラーが起こらなくなりました。

フライトコントローラー（ＦＣ）

 

ドローンの制御装置。弥七には２年前からＴａｒｏｔ ＺＹＸを使用しておりました。当時どのメーカーのものも大差はなく、ＤＪＩのＦＣはＡ２でさえも問題を抱えておりました。２０１６年９月よりＤＪＩ　Ａ３，その後性能が同じＮ３に代わっております。ＤＪＩＡ３，Ｎ３だけが高さ維持、まっすぐ進むという正確さを持っております。

 

高さ維持：　ホバリングでは問題にならない高さ維持ですが、移動中機体は傾きます。傾くと風力は斜めになる為、瞬時にモーター出力を調整しませんと下がります。瞬時の制御ができるには、高速演算のＣＰＵが必要です。高速演算には、複数のＣＰＵ並列で演算することで初めて実現します。ＤＪＩ　Ｐｈａｎｔｏｍ４は２０ものＣＰＵがあるとされています。同じＦＣのＮ３の実力は、ＣＰＵの数によるものです。

 

直進性　：　ドローンは、空からの１０以上のＧＰＳ電波を処理して飛行します。移動中、瞬時に位置、方向を計算し、モーターを制御することで直進性が保たれます。多数のＣＰＵによる並列高速演算が必要です。高度維持同様、多数のＣＰＵを搭載したＦＣだけの技術となります。

 

写真　右から　

　　Ｔａｒｏｔ，ＡＰＭ，Ｐｉｘｈａｗｋ, Ｔｏｐｘｇｕｎ, Ｎ3

 

Ｎ３：

発売当初から素晴らしい安定性と低価格を実現。Ａ３と比較してデメリットなし。Ａ３は昨年１０月末のファームウエア更新以前は、墜落の連続でしたが、更新後は非常に安定。価格１０万なので、１０台購入するとこんにゃく１枚でしたので大変でした。

 

ＡＰＭ, Ｐｉｘｈａｗｋ：

ＦＣ単体の価格が８０００円。メリットは、１万円台のセットで自動飛行が可能にできる。しかし、当然ＣＰＵはわずかしか使用されておりません.。２Ｌ散布でも使えませんでした。このＦＣを搭載して２００万円以上の価格で販売している会社もあるのですが、理由がわかりません。

 

Ｔｏｐｘｇｕｎ　Ｔ１Ａ：

散布ドローン専用として昨年発売。ＤＪＩのＡｇｒａｓと同じ半自動飛行のＡＢポイントモードがあり、長い間テスト、墜落を繰り返し、採用を見送りました。このＦＣに期待をしておりましたが、８０万円ほどの開発費（内訳は墜落による損害が殆ど）をかけた結果見送りに。　高度は上下に下がり、まっすぐ飛ばず、移動中機体の向きが変わってしまいます。