ドローン空撮［技術解説］ － AR.Drone 【屋内ハル】の流用
1.0kgクラス屋内業務専用機のフレーム設計・製造が完了。
結局はいつも通りのフルスクラッチとなりました。
←実務投入1号・2号のフレームは完成しています。
試作1号(オリジナル)と試作2号(市販品ベース)は既に部品取りに降格(写真左側のフレーム)。
全速移動時のハル(接触防止カバー)の共振を根本から対策するためのフレームを再設計しています。
このページを書いている段階では、実務投入機のテスト飛行が完了しています。
安全性に関しては予定通りの性能が確認出来ました。
明日の朝を待ち、屋外でのテストに入ります。
安全性の高いAR.Droneハルの流用のポイントを、このページでは公開します。
ハルの固定方法
Oリングにて固定という定番の方法に落ち着きました。
ハルの加工はOリングをかけるカーボン棒の取り付け。
このカーボンは貫通3.5mm。
この位置なら、丁度内部の空洞部分に貫通されることから最も合理的な位置と思われます。
外皮が十分な強度があることから、特に補強も必要ありません。
この機体はバッテリー交換の際に頻繁にハルを外します。
繰り返しの取り外しでも十分な信頼性が与えられています。
ハルの改造はもう一点。
純正の磁石による止め部品は外しています。
キチンと計測はしていませんが3g程度は軽く出来ると思います。
また、外した後の空洞はそのままでも強度は出ています。
前方の取り付けは差し込み式
AR.Droneを実際に所有している方はイメージ出来るかと思います。
ハルの取り付けの前側はオリジナルと全く同じ方法を取りました。
ここは20mmのアルミ角棒などが丁度良いサイズです。
ハルを外して前方から撮影。
カーボンアングルがハルを面で支えています。
後方に取り付けられる二つのOリングはハルを固定しつつ後方に引っ張るようなイメージで取り付けられています。
この機体ではマグネシウム(M1)とカーボンアングル(0.6mm厚の特注)で軽量につくられていますがアルミとの差は同一形状で5g以下です。
つまり、現実的な選択肢はアルミです。
後方の取り付け部分
AR.Droneのオリジナルではこの部分にマグネットでハルと本体が固定されています。
それ故に、1.0kgクラスのパワーではハルが共振してしまいます。
ここはOリングで引っ張る事になるので強度は必要です。
なお、この下にバッテリーが搭載されます。
最初の実務投入段階では3S2200mAh(1本)から開始します。
リチウムポリマーバッテリーの短絡テストにて、弾ける事を阻害する搭載方法は危険である事が判明しています。
この機体は屋内業務専用機ですので、墜落時に煙を吐くことも避けたいところ。
搭載されるバッテリーは、「ヒューズ」が働くタイプになります。
念のために、弾ける事が出来るスペースも設計で確保しています。
フレーム断面
前方の取り付け部分(写真左側)はフレームの一番固い部分。後方の取り付けは直下にピラーを配して強度を確保しています。
ハルを流用するにはこの配置がもっとも合理的という結論に至りました。
なお、フレーム材は1mmカーボン。
普通の製作方法では剛性が出せません。
ラピド工房のパイプマウントを瞬間接着剤で固定して剛性を出しています。
接着剤を用いずに剛性を出すにはこのクラスでも1.5～2mmの厚さが必要です。
ハルとプロペラの隙間
プロペラ(モーター取り付け位置)は意識的に内側にオフセットさせています。ここはハルの取り付け部分(十分な強度)なので、壁などに接触した時にハルとプロペラは接触することがありません。
ハルの外側は発砲スチロールしか無いので、接触と同時にたわみます。
この、「たわみ」が発生したときに、外側のプロペラとハルを接触させない為のオフセットです。
このプロペラは8インチですが真ん中に取り付けてしまうと簡単な壁との接触でもハルとプロペラが接触してします。
結果として、その場で墜落という流れに陥ります。
軽度な接触でも、プロペラとハルを接触させて、減衰させるという方向もあるかと思いますがひとまずは、「落とさない方向」で機体は設計します。
まとめ
まだテストは不十分ですが1.0kgクラスでAr.Droneのハルは十分流用出来る事は判明しました。
3s2200mAh1本と、サイバーショットDSC-WX200を搭載して、1kgを僅かに割り込みます。
プロが用いる空撮機材てしては十分実用になると思われます。
3週間以上を費やして、3回の大きな試作を経て、ここに行き着きました。
ノウハウと言えるところですが安全性が高い機体が普及することはプラスに働くと思い流用のポイントを公開させて頂きました。
もしも、流用を試すなら、この機体設計をベースとすれば時間が節約できます。
これが最終型とは考えていませんが基本的なところは大きく変わる事は無いでしょう。
なお、このクラスでもカーボンペラの採用は推奨しません。
壁などに激しく当たって墜落などというパターンではペラがハルを破損させて肝心なときに役目をしません。
何の為のAR.Droneハルの流用なのかを考えれば、カーボンペラの採用はあり得ません。
樹脂ペラでは稼働時間は短くなり、操作性も落ちます。
さらに、カメラに振動も入りやすくなる。
ですが・・・
安全性を重視してのプロ機材ですので、ここは技術で樹脂ペラを使いこなしてください。
明日から、防振部分の最終調整。
最短で、明後日のロケハン(屋内撮影)から機体を実務に投入します。
【加筆：プロペラに関して】
流用のポイントとなる重要な部分が漏れていたので加筆します。
最終的に採用になったのは樹脂8インチペラ。
モーターは0 [Zero]では定番のFC2830。
8インチペラでは回しきってしまうことから、急上昇の際に共振します。
ページ内では、「遅い」と表現している全速前進も、実務では十分な速度となっています。
また、AR.Droneハルの流用には通常のＸ型のフレームよりもラダー型の方が優れていると思われます。
エンルート Zion EX 450をベースとし、詰める方向での改造が近道でしょう。
ただし、Zion EX 450ベースの場合は0 [Zero]の機体よりも重くなります。
余剰浮力が少ない機体特性ですので、樹脂ペラでは厳しくなるかもしれません。
(最終的なテストはZion EX 450では実施していません)
加筆日：2013/04/05
最終更新日：2013/04/05
ドローン空撮［技術解説］ 関連リンク
142) 【特願D】宅配ドローンヘリポート
141) 宅配ドローン着陸姿勢と特願A
140) 宅配ドローン理想重心機と特願A
139) ドローンのデザインとは?
138) バッテリー初期不良の原因特定
137) DJI純正バッテリーの自己放電確認テスト
136) 5機目のDJI PHANTOM2
135) DJIは信用出来るのか?
134) 2016年のDJIクオリティの確認
133) 宅配ドローン実証機制作 その３ 特許と許可申請
132) 宅配ドローン実証機制作 その２
131) 宅配ドローン実証機制作 その1
130) 航空法改正
129) 【特願A】実フライトテストNo1
128) 「ドローンから落下させる」機構制作とテスト
127) ドローンの飛行時間について
126) ゲインとは?
125) 首相官邸屋上のドローン落下事故に関して
124) リポバッテリーの検査方法
123) GoProのNDフィルタに関して
122) ホワイトハウス無人機墜落に関する推測
121) 特許出願機の実体化
120) 墜落原因の報告義務について
119) 危険な業者の判断方法
118) 注文者責任のとらえ方の変化に関して
117) マルチコプターが旅客機を墜落させる
116) マルチコプター全面禁止というシナリオ
115) マルチコプター墜落原因の解析について
114) GPSハッキング
113) 管理責任者の表示
112) フライト総重量の明示
111) 湘南国際マラソン墜落事故を考える
110) 雨とリチウムポリマーバッテリー
109) DJI lightbridge テスト開始
108) DJI Phantomd純正プロペラの評価
107) T-MOTOR Antigravity MN2214の評価 その2
106) SUNNYSKY Xシリーズの評価 その2
105) 大型機とFPVの解禁
104) 「螺旋下ろし」で安全な機体回収
103) 固定ピッチのメリットとデメリット おすすめ
102) 3Dプリンタ打ち出し部品を信じるな！
101) 3Dプリンタとマルチコプター
100) 技術解説100ページの区切
99) マルチコプターとPL法
98) スチール撮影用マルチコプター入門
97) リポバッテリー内部検査の理由
96) T-MOTOR Antigravity MN2214の評価
95) SUNNYSKY Xシリーズの評価
94) フルスクラッチマルチコプターのススメ
93) SONY SEL1018は、マルチコプター空撮に使えるか？
92) Amazon Prime Air
91) α7とα7R
90) 動画撮影前提のマルチコプターフライトテクニック
89) 航空法第二条
88) リポバッテリー充電ステーション設計中
87) マルチコプタージャマーについて
86) 空撮屋必修の書籍 ：「一般気象学」 おすすめ
85) 電波障害の再検証
84) 空撮会社のノートパソコン
83) マルチコプター空撮機材車
82) 選別落ちリチウムポリマーバッテリーの例
81) プロペラバランスを極める
80) 機材車増車
79) 受注制限に関して
78) ブラシレスジンバル【1.0kgクラス】 業務投入開始
77) ブラシレスジンバル・最初の2週間
76) 1.0kgクラスのジンバル交換
75) 「GoPro HERO3 + ブラシレスジンバル」初フライト
74) ブラシレスジンバル組み付け中
73) パソコンの高性能化により、機体を軽量化？
72) モーターを使い切るノウハウの公開 おすすめ
71) 黎明期から成長期に入ったマルチコプター空撮
70) 夏場の駐車車内の温度上昇対策
69) 「社員パイロット」の責任範囲
68) 「幽かな彼女」ワーク解説
67) マンション眺望撮影専用機体の開発開始
66) コンパクトデジカメの可能性
65) 「フライト重量」は重要な技術スペック
64) 1.0kgクラス・最初の1ヶ月
63) AR.Drone 【屋内ハル】の流用
62) 1.0kgクラス4モーター フレーム再設計
61) 1.0kgクラス4モーター開発経過
60) 屋内限定業務用クアッドコプター開発開始
59) ハンディーカムCX430V導入
58) DJI Wookong-MのGPSアンテナ
57) DJIの品質は大丈夫なのか？
56) フタバ14SGは空撮送信機の定番と成り得るか？
55) サイバーショットDSC-WX200発表
54) リチウムポリマーバッテリーの短絡テスト おすすめ
53) 「科捜研の女」2時間スペシャル撮影例
52) 軽量マルチコプターにベストなカメラは？
51) GTOスペシャルのワーク解説
50) リチウムポリマーバッテリー考察
49) 変電所付近での電波障害
48) ノーファインダー撮影が基本
47) DJI Wookong-Mの暴走原因の特定完了
46) 墜落テスト［2.0kgクラス 6モーター 2012年12月編］
45) DJI Wookong-Mの最新ファームに関して
44) AR.Drone 2.0はブロの撮影に使えるか？
43) プロペラ接触危険率 おすすめ
42) 2.0kgクラス高機動タイプ [Ver2] 開発中
41) 2012年夏のマルチコプター墜落の解説 【このページにて原因の特定説明】
40) 「受注見合わせ」と、「フライト制限」に関して
39) 重量級テスト機体の処分
38) マルチコプターに関する特許出願の内容
37) オクトコプター初フライト
36) 「人物接写空撮」とは？
35) 「2.0kgクラス 6モーター」第一期大規模改修完了
34) 「引きのカット」のカメラ角度について
33) 軽量マルチコプターだから出来ること
32) 0 [Zero]の機体が軽く精度が高い理由
31) マグネシウム合金が理想的なマルチコプターフレーム材
30) 6モーターは危険？安全？
29) 8モーターが安全な理由
28) 4モーターが危険な理由
27) DSLR搭載機開発の一時凍結
26) 初のマルチコプター空撮業務の解説
25) マルチコプターの事故と注文者責任 おすすめ
24) 降雪時のマルチコプター空撮サンプルとは？
23) エクストリーム空撮
22) プロペラバランス
21) リチウムポリマーバッテリー
20) マルチコプターの防振対策
19) JR XG8 本採用
18) モーターテスト用ベンチ制作
17) GoPro HE HERO2 専用ジンバルの試作例
16) 機体設計の方向性
15) ラピド工房
14) DJI Wookong-Mは最新ファームによりトラブル解決
13) αゲルとジンバル
12) 空撮ムービー撮影にフルサイズ一眼は必要なのか？
11) バルーン空撮屋の都合
10) DJI WooKong MとJR・DMSS2.4GHzとの相性？
9) DJI WooKong Mの初期不良確定
8) 犯人はコントローラー？受信機？
7) DJI WooKong Mのトリムズレ
6) 上空フライトテスト
5) 離陸から撮影までの所要時間
4) 実務を想定した弱風条件の動画撮影
3) 1号機にカメラ搭載
2) 最初の一週間
1) マルチコプターの導入