【ドローン事業部】FIXシリーズ～割と燃えます～

お疲れ様です。ドローン事業部ですウインク

 

今回はFIXシリーズと称して、ドローン開発中に壊れ、直したり交換の必要があったものたちを紹介していきます。

 

１．モジュールのコネクターピン

 

写真１．GPSコネクターピン

【原因】

コネクター挿入時に違和感があり、コネクターを摘出した際に断線しました。

 

【対応】

幸いにも、別のケーブルを移植して事なきを得ました。

 

２．GPSスタンド

 

 

【原因】

ボルト紛失（M3の2mmピッチほどの極小ボルト）

 

【対策】

本社近くにある（株）ナカノ金物　さんに駆け込み、ボルト購入。

 

特殊なネジなので店員さんに相談すると親切に探してくださいました。

 

ありがとうございました。

 

 

３．分電盤＋コネクター

 

写真２．焦げ付いた分電盤とコネクター

【原因推測】

分電盤とコネクターの間のはんだ付けがうまくできておらず、単位面積当たりの電圧負荷が高くなり焦げ付いた。

 

【対応】

はんだ付けの技量向上

 

写真３．コネクター内部はシンプルなはんだ付け

 

４．ESC

 

写真４．ESCからの発火

 

【原因推測】

高電圧に耐えられなかったのか？

他の部材では問題なく稼働していたこともあり原因調査中

 

【対応】

別のESCを使用する。

 

今日はここまでです。ではでは～パグ

 

 

【ドローン事業部】自社でドローン作れるのか⁉【part6】

お疲れ様です。ドローン事業部ですニコニコ

 

モーターテスト実施が完了したので、ついに飛行試験を実施しましたびっくりマーク

 

色んな失敗も余すところなく書いておきます。では、はじまりはじまり～

目次

 

飛行試験場所の手配と周辺環境調査

試験方法の選定

安全確保体制

飛行試験開始前準備

飛行試験開始

飛行への最初のステップ

新たなる課題

 

 

  飛行試験場所の手配と周辺環境調査

 

飛行場所の手配を社長にお願いしました。


すると、刈谷市の使用していない某工場をお借りできることになりましたチョキ

 

９月２０日に工場を訪問しました。

 

工場内には撤去されていない備品などがありましたが、飛行試験時に人払い可能な広さもあったため

 

飛行環境に問題がないことを確認しました。

 

 

  試験方法の選定

 

機体開発の場合、

 

安全な環境の中にドローンを入れて飛行させる方法と

 

十分に広くて安全な空間でロープを張り飛行させる方法

 

が主になります。

 

今回は工場を利用するため、ロープを使用する方法で実施していくことにしました。

 

後日、ホームセンターにて軽量かつ風の影響を受けても問題なさそうなロープを調達しました。

 

 

  安全確保体制

 

安全対策として、ヘルメットと安全ゴーグルを装着し肌の見えない格好で試験を実施しました。

 

記事を書いている頃は残暑が厳しいこともあり、電源のない工場では空調もありませんでした。

 

そのような環境で集中して試験機を飛行させることは操縦者の肉体的負担も大きいため

 

体調管理として、こまめな水分補給を実施しました。

 

これは試験場所だけの環境影響ではなく、夏場のドローン飛行では必須の体調管理です。

 

余談ですが、DID地区内での飛行などでドローンを飛ばす場合には第三者からの視線や注目が

 

精神的にキツイということを知っておく必要があります。

 

つまり、日ごろから見られて飛ばす練習も必要です。

 

 

  飛行試験開始前準備

 

試験機側のロープ取付位置は機体の中央フレームに、極力ロープの影響を受けないように取り付けました。

 

固定側のロープ取付は工場内に十分な重さのコンクリートブロックがあったのでそこに取り付けました。

 

ロープは試験機が高度２ｍ以上飛行できないようにしました。

 

コンクリートブロックを中心に試験機を持ちながらぐるっと回り、

 

どのように飛行してもたわんだロープがプロペラにかからないことを確認しました。

 

 

  飛行試験開始

 

まず、機体にプロペラとバッテリーを組み付け

 

Missionplannerで機体の調子を確認します。

 

カルマンフィルターやバッテリーのエラーが出ていないことなど

 

プレアーム可能であることを確認します。

 

試験を始めていきます。

 

  • 試験機の電源ON
  • セーフティスイッチON
  • アーミング！

 

あれれ？モーターが勝手に最小回転を始めました！なぜ！？

 

とりあえず前回の設定のMOT＿SPIN＿ARMパラメータ０．６に直してみたけど、回転するので

 

こーゆー仕様ってことで納得して次に進むことにしました！（課題１）

 

（課題１について）どうやらMissionplannerでのモーター試験とプロペラを付けた試験では数字的に誤差が生まれると記載がありました。設定値はごく小さな変数なので影響はないですがアーム後にモーター回転する仕様を理解しておく必要があるため備忘録として残しておきます。

 

モーターの回転数を上げていきます。

 

すると・・・・・プロペラが外れました！なんて恐ろしいオエー

 

 

映像で確認すると、少しずつ上にずれてくるプロペラがしっかりとわかります。

 

 

 

全体の総点検を実施し再度ネジ締めを行います。

 

どうやらネジ締めの工法が間違っていたようです。今後の飛行前確認の要領に追加しておきます。

 

しっかり組み付いていることを確認後、改めて試験を実施します。

 

  • 電源ON
  • セーフティスイッチON
  • アーミング！モーター回転！

 

ここからさらに、モーターの回転数を上げていきます！

 

ついに待望の瞬間です！

 

 

 

試験機がふわふわと飛行を始めましたアップ

 

 

  飛行への最初のステップ

 

やりましたね！今回のゴール達成です。

 

スティックを操作し前後左右に移動してみます。

 

設定した方向に動いています。

 

アセンブリや配線に間違いはなかったようです。一安心しました。

 

 

  新たなる課題

 

うまくいったぞ！と思う時に問題はやってきます笑い泣き

 

インジケーターランプが青から黄色に変化しました・・・

 

試験機が上下に振動をはじめ、少しずつ高度が下がってきましたダウン

 

そして、着陸しモーターの回転が停止しました。

 

安定して飛行したかと思ったら試験機が振動を始め、着陸してしまったのです。

 

なぜ振動が起こったのか飛行ログや文献を調査する必要がありますね。

 

今回はここまでです。

 

ではでは～おばけ

 

【ドローン事業部】自社でドローン作れるのか⁉【part5】

お疲れ様です。ドローン事業部です。

 

さて、前回のブログにて

 

モーター試験を実施し、ドローンのモーターが回転することを確認できました。

 

しかし、なにやらモーターの挙動がおかしいこともわかりました。

 

今回はその事象について、対策をしていく内容となります。

 

はじまりはじまり～タコ

 

 

目次

 

前回までの振り返り

Moter TEST

ラジオキャリブレーション

ESCのキャリブレーション

Moter TEST vol2デッドゾーン測定

設定に反映・・・

おまけ　ESCキャリブレーション備忘録

 

 

 

 

  前回までの振り返り

 

事象の詳細について

 

・各モーターの回転量が異なる

 

・送信機のスティックを上げていくとモーターが回り始めるのに時間差がある

 

・送信機のスティックを下げていくと早々に停止するモーターがある

 

上記のことから設定についてMission plannerを使って調整していきます。

 

  Moter TEST

 

Mission planner Moter TESTを選択し、各モーター毎にスロット％の負荷を与え最小駆動を記録していきます。

 

図１．Mission planner Moter TEST

 

各モーターの最小駆動

モーターA：４５％

モーターB：２４％

モーターC：１８％

モーターD：２０％　の結果を得ることができました。

 

これが原因です。

 

つまり送信機のスティックを上げていくと

 

モーターC→D→B→Aの順番に回転を始めるということです。

 

AはB・C・Dと比較して大きな差があることがわかりますね。

 

 

 

  ラジオキャリブレーション

 

送信機のスティックの操作範囲がしっかり調整できているか確認していきます。

 

電源を入れた機体を用意して、Missionplanner接続状態にした後、

 

設定画面からラジオキャリブレーションを選択します。

 

図２．Missionplannerラジオキャリブレーション画面

 

 

送信機のラジオキャリブレーションボタンを押して、スティックを目一杯操作します。

 

 

写真１．操作イメージ

 

全てのスティックを操作し終えたら完了を押します。

赤い線が測定された可動範囲です。

 

図３．入力後の結果画面

 

 

ラジオキャリブレーション結果が表示されます。

 

図４．キャリブレーション結果測定値

 

 

結果から操作舵は1105～1925が最小最大値（CH3を除く）であることがわかりました。これらを制御系の設定に反映させていきます。

 

 

  ESCのキャリブレーション（調整）

 

モーターの回転数を制御するESC（Electric Speed control)をキャリブレーションしていきます。

 

今回のアセンブリではESCを一括校正できることから、それを実施していきます。以下手順です。

  1. 送信機の電源を入れ、スロットルスティックを最大。
  2. リポバッテリーを接続。
  3. 送信機のスロットル スティックを上げたまま、バッテリーを取り外して再接続。
  4. 安全スイッチ付きのオートパイロットの場合は、LED が赤色に点灯するまで押す。
  5. オートパイロットは ESC 校正モードになる。
  6. 送信機のスロットルスティックを最小位置まで下げる。
  7. キャリブレーションが完了したことを示す長い音が鳴る。
  8. スロットルを少し上げモーターが回転することを確認。
  9. スティックを最小に下げ、バッテリーを外しESC 校正モードを終了。

これで校正完了です。

 

モーターの回転を見ていると均一になった感じがしますびっくりマーク

 

 

  Moter TEST vol2デッドゾーン測定

 

ESCのキャリブレーションが完了したので、改めてMoter TESTを実施しました。

 

すると、各モーターのずれが１％になりましたチョキ

 

さらに最小駆動のデッドゾーン測定を行った結果、以下の通りでした。

 

表１．デッドゾーン測定

 

大体３％から駆動をはじめ、４％では完全にモーターが駆動を始めましたグラサン

 

これらのデータから本体の設定を変更していきます。

 

 

  設定に反映・・・

 

デッドゾーン測定により判明したパラメータから推奨設定より

 

MOT＿SPIN＿ARMパラメータ（全体が回転する実測値＋２％）→ ４％＋２％ / 100 = 0.06

 

MOT_SPIN_MINをMOT_SPIN_ARMより少なくとも0.03高くする。→ 0.09

 

これらの値を設定に反映させます。

 

すると、

モーター回転テストを実施しようとした際にSafety Switchを押すと勝手に全てのモーターが回転するようになりました。

 

 

あれれ、なぜそうなるのかはてなマーク

 

パラメータ変更していきます。

 

 

図５．Mission planner　ESC　キャリブレーション

 

 

MOT＿SPIN＿ARMパラメータを0.06から0.01ずつ下げていき、

 

Moter TESTで分かった最小駆動3%をMOT＿SPIN＿ARMパラメータに変更したら直りました笑い

 

推奨と異なりますが、推奨が全てのESCに当てはまるわけではないのでこれで一旦ヨシ！とします

 

 

 

  おまけ　ESCキャリブレーション備忘録

 

ESCのキャリブレーションがうまくできない理由が判明したため記録。

 

 

間違えていたこと 

以下の情報はArduPilot公式サイトからの翻訳引用です。

 

ESCとモーターを接続する

各 ESC の電源 (+)、アース (-)、および信号 (複数の) ワイヤを、モーター番号ごとにオートパイロットのメイン出力ピンに接続します。以下でフレーム タイプを見つけて、モーターの割り当て順序を決定します。

 

図６．Pixhawkコネクター

 

Pixhawk 出力ピン (番号付き)。最初の 4 つのピンはクアッドフレームの接続用に色分けされています。

 

以下の図は、フレーム タイプごとのモーターの順序を示しています。数字は、オートパイロットからのどの出力ピンを各モーター/プロペラに接続する必要があるかを示します。プロペラの方向は緑色 (時計回り、CW) または青色 (反時計回り、CCW) で表示されます。

 

図７．クアッドコプター式モーター配置

正しくはこうだった

 

IOMCU (Pixhawk、CubeOrange など) でオートパイロットを使用する場合、ESC はデフォルトの MAIN 出力ではなく AUX 出力に接続する必要があります。

 

図８．Pixhawkコネクター位置変更

 

 

これは、オートパイロットがどの出力が ESC/モーターに接続されているかを認識できるように、対応するSERVOx_FUNCTIONパラメーターを更新する必要があることを意味します。

 

 

図９．Missionplanner SERVO Output

 

 

まとめ、コネクターの差し込む場所が違う。以上。

 

 

ではでは～ハリネズミ