誰でも簡単?ドローンを自作するための基礎知識とは

ドローンといえば、メーカーが販売している機体を購入するだけだと考えていませんか。実は、ドローンはパーツを購入して組み立てることによって自作することができます。しかも、初心者でも最低限の知識で自作ドローンを作ることが可能です。今回は、自作ドローンを作るための基礎知識などをまとめていきます。

最低限知っておきたいドローンの飛行、方向転換の基本原理

まずは、ドローンの飛行や方向転換の基本原理をまとめていきます。これを知った上で組立てないと、ただ部品を組み合わせただけの機体になってしまうことがあります。

1.ドローンの飛行原理

ドローンが飛行する原理としては、飛行機と同じように「揚力」という力を使っています。「揚力」は上方向に作用する力です。翼の形状をしたものに空気が分断され、「速い風」と「遅い風」に分かれることによって、発生する圧力差によって生まれます。

ドローンでは、4つのプロペラを回転させることによって、プロペラの翼に揚力が発生することで飛行が可能です。また、4つのプロペラがすべて同じ方向に回転したいた場合、ドローン自体が回転してしまいます。これは「反トルク作用」という現象です。

この半トルク作用を抑えるために、隣同士のプロペラを逆向きに回転させるように配置すると、上向きの揚力だけを使うことができます。

2.ドローンの方向転換の原理

ドローンの方向転換は、プロペラによる揚力の調整によって行われます。それぞれのプロペラの回転数を調整することによって、各プロペラに発生する揚力をコントロールすることで、進行方向を変えることができます。

具体的には、前方のプロペラの回転数を落とし、後方を上げると、後方のプロペラの揚力が強まり、前傾姿勢になることで、ドローンは前方へ進みます。

このように、プロペラの回転数の調整による揚力のコントロールによって、機体を制御しています。

この2つが基本的なドローンの飛行原理となります。ドローンを自作するときには、このような物理や力学などの知識があったほうがいいでしょう。

 

ドローンの自作に必要なパーツをご紹介!

次に、ドローンを自作するために、必要なパーツを紹介します。必要なパーツは全部で10種類となります。

フレーム

ドローンの機体を構成する部分です。このフレームに、各パーツを固定していきます。頑丈かつ、墜落しても壊れないようなものがおすすめです。

モーター+プロペラ

ドローンを飛行させるためのプロペラと、それを回すためのモーターです。

ESC (エレクトロニック・スピード・コントローラー)

こちらは、モーターの回転スピードをコントロールするためのパーツです。

フライトコントローラー

各種センサー(加速度センサー、ジャイロセンサー、気圧センサーなど)から送られてくる情報をもとに、最適なモーターの回転速度を計算するパーツです。フライトコントローラーで計算した回転スピードに合わせて、ESCがモーターの回転を調整します。

プロポ送信機

ドローンを操縦するための電波を送る送信機です。コントローラーに搭載します。

アンテナ+プロポ受信機

送信機から送信された電波を受信します。受信機で検知された情報は、フライトコントローラーに伝送されます。

PDB(Power Distribution Board)

こちらは電源分配用の基盤で、ドローンのバッテリーの電気をESC、FCに給電するために分岐する役割を持っているパーツです。

BEC(Battery Eliminator Circuitry)電源

PDBに変圧機能が備わっていない場合に、BEC電源を中継させることで適正な電圧に変換することができます。

バッテリー接続端子

バッテリーとPDBを繋げる端子です。

バッテリー

ドローン全体を動かすためのエネルギー源です。これがないとドローンは動きません。

基本的なパーツはこのような構成になっています。最低限、どんなパーツなのかを頭に入れた状態で、組み立てを行うようにしてください。

 

自作ドローンのメリットを考える!

自作ドローンのメリットとしては、何より費用が安く済むという点が挙げられます。自作ドローンでは、9万円ほどの費用でドローンを手に入れることができるので、それなりの機能を持ったドローンよりも安いですね。

また、自分の好きなパーツでドローンを組み立てることができる点や、ドローンに求める性能に合わせてカスタマイズできる点など、自作をするメリットは盛りだくさんです。

子供と一緒に作れば、理科や工作、プログラミングなどの学習にもつながりますね。自作ドローンはメリットがたくさんありますので、非常におすすめです。

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