2008年3月から趣味で始めたラジコンヘリ＆飛行機の練習記録でしたが、
最近は視力が悪くなってあまり飛ばしていません（泣）
ドローン空撮や電動自転車でのサイクリングが多くなっています。
ご意見、ご感想をお待ちしてます♪
| 「磐田ラジコンクラブ」会員募集中です！ 一緒に楽しく遊びましょ♪ [飛行場の地図] |
|||
空に夢中（ラジコン、ドローン、電動自転車など）
|
12/11（月）にスカイウォークに行ったら、たまたま公演してました♪
公演時間は３０分くらいなので、ほとんどを早送りして７分に縮めましたｗ とても楽しい金太郎くんの芸でした！ ぜひ、どこかで本物を見て下さい！！ https://youtu.be/tvI7HwASOv4 |
|
12/11（月曜日）レイブプロジェクト主催の忘年会に参加しました。
合わせて、プロパイロット検定やDJIの体験会も開催される大イベントでした。 僕は、体育館でプロパイロット検定会を見学した後、多目的広場に移動して、体験会の前に１回だけ飛ばしました。 広場は樹木に囲われているので地上は穏やか（といっても４m/sくらい）なのですが、高度５mから上空は突風ありの強風でした！ それでも、綺麗な富士山を撮りたくて頑張ってトライしてみました。 が、ホテルのてっぺんを過ぎた途端に風速２３m/sの強風！！！ ＧＰＳホバリングでも流されそうになったので、ビビりながらすぐに下ろしましたｗｗ 結局、ホテルの全周を撮ることはできず、ドキドキしながらの１フライトでした。 着陸時に写っている人たちは、DJI-JAPANの皆さんです。 体験会ではお世話になりました♪ https://youtu.be/lDg5Duv9P64 |
 国交省より、来年分の許可承認を頂きました。全国、一年間の包括ですが、例によってイベントは個別申請となりました。 よそで事故が起きると、みんながとばっちりを受けます（＞＜） |
 （長文ですｗ テスト動画も見て下さい♪）どんなに優れたパイロットがいくら適正なメンテナンスをやっていたとしても、いつか必ず落ちるのが空モノラジコンです。 現在のドローンはラジコンと同類なので、同じくいつかは必ず落ちます。 では、落ちた時に事故とならない様にするにはどうすればいよいのか？ （ここでは単に墜落し自損しただけの場合は事故と呼ばず、第三者に対しての物損や人身障害を与えた場合にのみ事故と定義しています） 一般的に、まず考えられる物は「プロペラガード」です。 プロペラガードは、ドローンが空撮に利用され始めた当初から存在していましたが、その有効性について自分自身で検証した結果は「ノー」でした。 プロペラガードは低速移動中において、高速回転するプロペラの壁や人などへの直接接触を避ける目的としては問題ありません。 特に屋内飛行時のプロペラの保護や人の安全確保等、限定された飛行環境と飛ばし方に対してはかなり効果があります。 しかし、ある程度の速度が出ている時の衝突や墜落時には、プロペラガードそのものが破損してしまうためまったく役に立ちません。 しかもプロペラガードはプロペラ回転半径の外側に設ける必要があり、重量＆揚力バランスの問題からドローン自身の自律安定性や空力特性を損ないます。 当然、風等による外乱には弱くなり、高速移動時の挙動にも耐えることができません。 プロペラガードに対する考え方は人それぞれであり、それらの考え方を否定はしませんが、上述の通り、通常の屋外飛行において僕の答えは「ノー」です。 主な理由は、ドローンが墜落した際のほんのわずかな安全性向上よりも、墜落する原因となりうる飛行特性の悪化の方が怖いし、より重要視すべきだと思うからです。 次に、パラシュートについてですが、僕は初代Phantomで空撮を始めた頃からずっと興味がありました。 真っ先に思いついたのが、モデルロケット用のパラシュートです。 モデルロケットは、発射後に目標高度や位置を達成した後、自由落下させて回収します。 その際の安全確保策としてパラシュートは必須だったため、かなり昔から様々なタイプの物が存在していました。 僕はドローンを始めた当初、サーボを利用した開傘用のギミックを搭載して手動で操作することを考えていました。 しかし実際に飛ばしている状況を考えると、緊急時にさらに別の操作をすることは難しく、また、ギミックそのものがデッドウェイトになってしまいます。 他にもなかなか良い案を見つけることができないままでいたところ、一昨年くらいに「North UAV」と言うメーカーからPhantom用の小型開傘システムが発売されました。 そのシステムが「Mayday Board」です。 「Mayday Board」は6軸のジャイロセンサーを搭載しており、機体の姿勢角度が設定域を超えしかも設定された加速度で落下を始めると開傘動作をする仕組になっています。 ドローンの自動開傘システムのセッティングにおいて、一番難しいのが通常飛行時に誤作動して開傘してしまわないことです。 「Mayday Board」には開傘用のサーボが作動してもパラシュートを射出しない様に、ロックピンが付属しています。 まず最初に、ロックピンを刺した状態で、普通よりも少し激しいパターンで飛行を行ない、開傘システムが誤作動しないかの確認をしました。 この時の動画がこれです。 1年半以上前の動画ですが、ぜひコメントも読んで下さい。 1stテスト https://youtu.be/D3mIYFwtpMw 2ndテスト https://youtu.be/cEQsuIxtrmI 2回のテスト結果から、ドローンの墜落時における落下速度をある程度緩和する目的は十分にクリアできることが分かりました。 特に、20ｍからの墜落で破損するPhantomが60ｍから落下しても全く無傷だったことを考えると、機体に搭載した高価なカメラ等を保護することも可能だと思います。 しかし、実際に開傘できる高度は最低でも50ｍくらいが必要です。 また、人への直撃でも怪我をさせないくらいの落下速度を想定すると、今回のテストに用いた物よりもさらに大きなパラシュートが必要になります。 パラシュートが大きくなれば、開傘までの必要高度はさらに高くなります。 そしてもうひとつ問題となるのは、開傘して落下中に風に流された場合に、パイロットが落ちる場所を制御できないことです。 機体にトラブルが発生した時に自損ではなく事故を防ぐためには、どこに落ちるか分からないパラシュートを使うよりも、即時にモーターを停止させて真下に落下させる方が安全な場合もあります。 もっともっと改良すれば有効だと思われるパラシュートですが、現状のシステムでは十分な安全対策とは言えません。 ある大学の講師であるＴ氏は「パラグライダー」タイプのパラシュートを開発しました。 僕は開発されたシステムの詳細を知りませんので、以下は一般論で書きます。 パラグライダータイプは通常のパラシュートと違い、サーボ等によって進行方向をコントロールすることが可能です。 さらに、地上付近まで到達した時にフレアを掛けて地面への衝突速度を抑えることも可能です。 ただし、これらのメリットはパイロットが落下する機体を目視できることが前提であり、従来のラジコン操縦にも長けていなければなりません。 専用のFPVカメラをセットするなどして、目視できない場所でもコントロールできる様に改良することもできますが、サーボを含めた搭載機器の重量が大きなデメリットとなります。 そして、開傘できる高度の制約は通常のパラシュートと変わらないため、それなりの大型機で飛行高度等の限定された飛行条件を想定した場合についてのみ搭載する方向で開発が進むかもしれません。 では、小型機や低空からの墜落にはどうすれば良いのか。 まだまだ、夢物語ですが・・・ 圧縮ヘリウムボンベを搭載したバルーン方式や、膨張ガスまたは落下時の風圧を利用して膨らませるエアバック方式が考えられます。 これらの夢については、当然ですが、ボンベ等の小型化、軽量化が達成されないと実現できませんし、空力等、搭載する方法にも工夫が必要です。 後付けではなく、機体設計時にオールインワン化して組み込むことがベストだと思います。 実機の飛行機やヘリにはパイロットや搭乗者だけを安全に着陸させるためのパラシュートは存在しますが、重量の問題から機体全体を支持する様なパラシュートは存在しません。 従って、絶対に墜落させないことを前提とした設計基準や整備基準によって運用されています。 ドローンの場合は実機ほどの設計及び整備基準はありませんので、システム上いつ落ちても仕方がないと言えます。 しかし、大型機と言っても実機に比べたらはるかに軽量なドローンには、何らかの落下速度緩和システムが搭載可能であることも事実です。 実際に飛行させているだけのユーザーにはできるレベルのことではないので、ぜひ、大学や大手企業による開発＆商品化を望みたいところです。 |
|
（秋の夜長なので、かなり長文ですｗｗ）
投稿内容は、最近の事故についての原因考察ではありません。 また、僕自身の経験だけに基づいて考察していますので、的外れかもしれません（＾＾； マルチが墜落した時、真っ先に出て来る言葉（言い訳）が「突然ノーコンになって落ちた」です。 ノーコンとは、送信機から機体に送っている電波（アップリンク）が何らかの原因によって遮断され、パイロットが機体を操縦することができなくなることを言います。 また、たとえ電波が届いていても機体側の受信機やＦＣ（フライトコントローラー）等の故障により、操縦ができなくなる場合もノーコンと言います。 現在のマルチは、ジャイロ等によって自律制御（水平維持）を行ない、ＧＰＳやコンパス、ビジョンポジショニング等によって高度や位置を維持します。 一般的に、ＧＰＳやコンパス、ビジョンポジショニングは外乱や気象条件をはじめとする環境の影響を受けやすく、突然エラー（故障ではありません）を起こすことがあります。 しかし、最近のマルチにおいて、自律制御をしているＦＣ本体やジャイロセンサー、気圧センサー、アンプ（ESC）、モーター等の基本部品は、余程のことがない限り故障はしません。 つまり、上記のＧＰＳやコンパスのエラーにより位置制御ができなくなった場合でも、突然墜落することは滅多にないということです。 従って、飛んでいたマルチが突然墜落した場合に、安易に「ノーコン」と言ってしまうのは、あまりにも無責任で無謀だと思う訳です。 位置制御ができなくなっても、風には流されますがすぐに墜落することはありませんし、コンパスエラーで機体自身が機首方向を見失っても同じで、即墜落はしません。 パイロットが冷静に対処すれば「墜落」ではなく「安全に不時着」させることが可能なのです。 ノーコンの主たる原因として上記のアップリンク不良や混信を上げる人もいますが、果たして正しい判断なのでしょうか。 大昔のラジコンの様にアナログ信号だった頃ならあり得ましたが、マルチを含めた現在のラジコンはホッピングを使ったデジタル信号です。 少なくとも僕は2.4GHzのホッピング方式になってから、電波の抑圧症状は経験したことがありますが、混信による誤作動（ノーコン）は経験したことがありません。 ラジコン飛行機やシングルヘリがノーコンで落ちる場合、そのほとんどは電波ロストや抑圧によるフェイルセーフ作動かまたはメカトラでした。 ラジコン飛行機やヘリにおけるフェイルセーフは「サーボロック」や「スロットルオフ」等の機能であり、「近くへ安全に落とす」ことを主目的としています。 なので、単純な電波抑圧でフェイルセーフが作動した場合でも墜落する確率が高いのです。 ラジコンでのメカトラについては、エンジン機での大きな振動が主原因であり、また、シングルヘリでは限界ギリギリまでパワーを引き出そうとしてエンジンやアンプ等が故障することがあります。 マルチの場合は余程の限界飛行重量で飛ばさない限り、通常の飛行ではアンプやモーターに故障原因となるほどの負担を掛けることはありません。 マルチで使われている周波数帯（2.4GHz）はWiFi等でも使われているため、イベント等の電波環境が悪い場合は頻繁に抑圧が発生します。 DJI製のマルチでは、機体に搭載されたカメラの映像を地上に送る電波（ダウンリンク）にも同じ周波数帯を使っています。 ダウンリンクはアップリンクよりも幅広い帯域を必要とするため、上記の抑圧を受けると映像が乱れたりフリーズしたりと、アップリンクよりも先に影響が出ます。 アップリンクについては、抑圧を受けるとコントロールできる限界距離が極端に短くなったり、目視できる距離でも突然コントロールできなくなったりします。 この場合でも、マルチにおいては単にアップリンクのロストであってノーコンとは言いません。 その理由は、最近のマルチではアップリンクが途切れ（ロスト）た場合にはRTH（ReturnToHome）機能が作動する様になっているからです。 RTH機能とは、アップリンク不良やバッテリー電圧の低下等、パイロットが操縦を続けることができなくなった場合に発動される「フェイルセーフ」機能の一種です。 マルチのフェイルセーフ機能はラジコン飛行機やヘリにおける「安全に落とす」フェイルセーフ機能とは大きく違い、できるだけ「安全に帰還させる」ことまでを目的としています。 機体に搭載されたＦＣを含むデジタル機器が誤動作を起こす様な「強力な電波や磁気（電磁波、磁場）」を浴びせられたのならまだしも、イベントを含む一般的な電波環境下において搭載メカが暴走する様な外乱があるでしょうか。 普通に考えれば、いくら電波環境が悪くても（混雑していても）アップリンクやダウンリンクの抑圧程度と考えるのが妥当ではないでしょうか。 では、ノーコンになる他の原因はいったい何があるでしょう。 自作した機体では、構成部品の選択ミスや部品自体の不良も考えられますが、ここでの考察としては論外なので除外します。 DJI製のマルチでは、Phantom3以降において部品不良は格段に少なくなりました。 「ゼロ％」とは言えないものの、少なくとも墜落原因の筆頭に上げる様な不良率ではありません。 僕の経験上、一番疑わしくて怖いのはバッテリーです。 Phantom3以降Phantom4等にも使われているインテリジェントバッテリーの放電能力は、常温環境下で5C程度です。 一般的に、ラジコン飛行機では30C以上をシングルヘリでは40C以上のバッテリーを使用していますので、いかに放電能力が劣っているかが分かりますね。 バッテリー容量が6000mAhの場合、5Cの放電率だと連続して30A（6Ah×5C）までの電流を供給することができます。 一方、Phantom4Proのスポーツモードで過激な操縦を行なった場合でも、満充電に近い状態では消費電流値が25Aを超えることは稀なので、放電能力が5C程度であっても通常は問題ないのです。 メーカーにとっては、バッテリーの軽量化や満充電時の容量、コスト等々を優先したギリギリの選択ではないかと思います。 ただし、放電率が5Cなのは常温環境下（約20℃〜40℃）での性能であり、外気温が低い場合には極端に低下してしまいます。 また、バッテリー残量が少なくなった場合にも飛ぶために必要な電力は変わらないため、結果として電圧が下がった分だけ電流値が上昇します。 つまり、外気温が低い場合やバッテリー残量が少なくなった時には、操縦の仕方によってはバッテリーの放電能力を超えてしまうことが考えられるということです。 従来のラジコン飛行機やシングルヘリは自律制御機能を備えていなかったため、パイロットはスティック操作と機体側の反応の違和感によって電圧低下を体感することができました。 マルチの場合は自律制御機能により、電圧が下がってもＦＣがスロットル信号を上げて高度を一定に維持していまうため、パイロットがバッテリーの電圧低下を体感することはきわめて難しいです。 現Phantomでは、バッテリーが必要な電力を供給できなくなった場合、ＦＣが自動的に出力を下げる機能を備えています。 この機能のアルゴリズムは公開されていないため詳細は分かりませんが、少なくとも急激な電圧低下（ドロップ）には対応できていない様です。 あまりにも敏感な設定にすると、逆に操縦時に違和感や不具合を生じるからだと思います。 バッテリー電圧が急激にドロップした場合に、単にモーターへの電力供給が低下するだけなら、上昇力や移動速度が鈍るだけなので大きな問題ではありません。 問題なのは受信機やＦＣへの電力供給不足です。 特にＦＣが動作に必要な電力を得られないと、センサー等に異常がなくても自律制御が維持できなくなり、あっという間に墜落します。 従って、現在のマルチにおいて一番怖い「ノーコン」は、電圧ドロップだと思っています。 飛行前にバッテリーを暖めておいたり、飛行の後半では急激な操縦を控えたり、十分な残量がある内に早めに着陸させる等々、当然、冬場の飛行では夏場よりもより一層のバッテリーマネージメントが必要になります。 本投稿の結論ですが、 単にマルチを操縦することだけではなく、マルチの基本的な構造や機能の理解からバッテリーの管理までを含めたすべてを「パイロットの操縦スキル」だと定義するなら、あちこちで起こっている「ドローン事故」のほとんどがスキル不足の「ヒューマンエラー」です。 「電波障害によるノーコン」と聞くと、言い逃れ的な原因考察にしか思えません。 現時点においての話ですが、本来、マルチに対するスキルとは上記の様な総合的なものであり、100年の歴史で進化した自動車における「移動」をコントロールするだけの技術ではないと考えます。 マルチを含むラジコン全般において「スキル」とは、ある意味「経験値」でもあります。 機体を移動させるだけの操縦技術なら、マルチほど簡単に習得できるラジコンはありません。 いつまでもうまく操縦できないのは単に練習量が足りないからですが、経験値については実際に使わないと増えることはありません。 ネットで情報を仕入れることも必要ですが、それと同時にとにかく数多く飛ばすことが必要です。 安全な場所を見付けて、思い付く限り色々なことを試して、ヒヤッとすることも経験して、少しずつ自分の総合スキルを向上させましょう。 特に初心者においては、本当に信頼できる「師匠」的な指導者を見付けることも重要だと思います。
先の投稿に対して質問があったので、僕なりの考え方になってしまいますが回答します。
ラジコンにおいて電力を必要とするメカは、受信機やサーボ、アンプ（ESC）の制御系と駆動用モーターの動力系に分けることができます。 すべてのメカに１つの動力用バッテリーから電力を供給する場合、制御系に対してはBEC等（DC-DCコンバーターの一種）により制御系で必要な電圧（通常は5V-7V）に落として供給します。 動力系に対しては搭載されたバッテリー電圧をダイレクトに供給します。 一方、制御系と動力系に別々のバッテリーから供給する場合は、それぞれにダイレクトな電圧を供給できる様にバッテリーを選択します。 通常は制御系専用のバッテリーを「受信機用バッテリー」と呼び、5V-7VのLiFeやLiPo、LiIoを使います。 制御系では大きな電力を必要としないため、LiPoの様に放電能力が高いバッテリーでなくても使用可能です。 また、カメラや照明用LED、リリース用フック、パラシュート等のギミックを使う場合にも、動力系とは別のバッテリーを搭載することがあります。 安定した「電力の供給」という目的からすれば、それぞれに別々のバッテリーを搭載することが一番良いことは明白です。 動力系やギミックにおいて何らかの原因でオーバーロードが発生した場合でも、制御系が影響を受けることはないからです。 しかし、ドローンを含めた空モノラジコンにとって最重要な課題は「軽量化」です。 それぞれに別々のバッテリーを搭載すれば、当然、１つのバッテリーの時に比べて重量が大きくなります。 従来のラジコン飛行機やシングルヘリそしてドローンでも、自作する場合には誰もが設計思想として悩むポイントでもあります。 重量増だけでなく、別電源化した場合のデメリットは他にもあります。 通常、動力用バッテリーはフライト毎に交換しますが、制御系用のバッテリーは動力用ほど消費しないため毎回交換することはしません。 何フライトで交換するのかは、計測や経験によってパイロット自身がその都度判断しています。 最悪、交換を忘れると、電圧低下による制御不能となります。 上記の様に、バッテリーをどういう形で搭載するのかは、それぞれのメリットとデメリットを理解した上で、使う人が適宜選択しているのが現状です。 従来のラジコン飛行機やシングルヘリでは、小型機ではバッテリーは１つ、大型機では別電源として受信機用バッテリーを搭載することが多いと思います。 昔の話ですが、受信機用の電源としてMiCdが一般的だった頃、3D用シングルヘリでの急激なピッチアップやアクロ機での大舵角を打った際の受信機への電力低下（一時的な電圧ドロップ）を防ぐために、キャパシタと呼ばれるコンデンサーを付けていました。 蓄電されたキャパシタは受信機やサーボに対して１秒間くらいの電力供給が可能なため、一時的な電圧ドロップが発生しても安全に操縦することができました。 もしドローンにも制御系のバックアップが必要と考えるのなら、別電源よりもキャパシタの様な一時的なバックアップシステムを搭載した方が良いと考えます。 ドローンを業務で使用することも考えた上で最も重要視すべきことは、その都度パイロットの判断に頼らないで機能するバックアップシステムでなければなりません。 電源を二重化するなどしても、交換のタイミングや管理等をパイロットに頼る様であれば必ずミスが起きます。 その点ではDJIが採用しているGPSやコンパスの冗長化は、パイロットに頼らないで機能するすばらしい技術であると思います。 以前にも話題となったことがありますが、同等のペイロードが必要な場合にクワッド（４枚ローター）とヘキサ（６枚ローター）のどっちが有利で安全なのか？ 一般的に小型機（250クラス以下）では飛行重量の関係でクワッドしか選択肢がありませんし、大型機（700クラス以上）ではペイロードの関係でヘキサまたはオクト以上の機体が採用されます。 中型機（300-650クラス）においては、クワッドとヘキサの両方が混在しています。 クワッド機では１つのモーターが停止した場合、余程の操縦技術がない限り安全に着陸させることはできません。 （水平を維持できないFCを搭載した機体の場合は、いくら操縦技術が優れていても即墜落となります） 一方、通常のヘキサ機は１つのモーターが停止してもピルエットしながら水平を維持できるため、そこそこの操縦技術でも何とか安全に着陸させることができます。 電力効率（同じ容量のバッテリーでの飛行時間）からすると、クワッドでもヘキサでも大きな差はありませんので、安全を重視した考え方なら、すべての中型機はヘキサを採用することが妥当でしょう。 しかし、DJIの中型機（Inspa、Phantom）を含めて多くのメーカーはクワッドを採用しています。 メーカー既製品の場合はコストが大きく絡むためクワッドを採用しているところもありますが、僕の考え方ではコスト度外視で自作するとしても迷わずにクワッドを採用します。 それぞれのアンプやモーターを比較的余裕を持って部品選択が可能なドローンでは、その動力系の１つが故障する確率が低いと考えるからです。 各動力系が同じ様な確率で故障するのなら、ヘキサはクワッドに対して1.5倍の故障率となります。 当然、メンテ等で注意を払う必要項目も1.5倍の負担となります。 僕は、空撮業務でドローンを飛ばす場合、離陸までのプロセスはできるだけシンプルでスマートにする方が良いと考えています。 一般的な撮影環境では、クライアントや監督を含めて飛行に直接関係のない外野が多いです。 また、気象条件等により時間的な制約がある場合もあります。 その様な「ガヤガヤ、バタバタとした」飛行環境の中では、離陸前に必要な事前確認において必ずミスが出ます。 確認漏れやミスをなくすためには、プロペラ、カメラの取付けをはじめとする飛行準備を簡素化し、事前確認はできるだけ機械的に進めることが得策です。 僕は主にPhantom4Proを使っているのですが、上記の理由で収納時もプロペラは外しません。 しかも、点検時以外は外すことがないので、P4のクイックリリース式ではなくP3のねじ込み式に改造してあります。 また、事前確認する項目はすべてチェックリスト化し、助手（妻）に読み上げてもらいながら機械的に作業を進めます。 バッテリーを含めたドローン本体のシステム冗長化や安全対策も重要ですが、事前確認や操縦まで、最終的に飛ばすのは人間です。 現状のドローン事故において、多くの場合、トラブルは人間によって引き起こされるヒューマンエラーだと思っています。 いつかは、本当の意味で誰でもが簡単に飛ばせる「安全なドローン」が登場するでしょう。 しかし、100年の歴史を持つ自動車ですら未だに事故をなくすことはできていません。 多くの自動車事故は、メカ自体の故障ではなく、メンテ不足やハンドル操作ミスに起因していることも事実です。 3次元の空を飛ぶドローンの場合、FCやバッテリー、センサー等が高度化しても、誰が操縦しても安全に飛ばせる機体なんてそう簡単に作れる物ではありません。 まだまだ、操縦するパイロットの総合的なスキルが必要なのです。 |
- Joyful Note -
- Antispam Version -