これまで、農業用ドローンを中心に様々な記事を公開して来ましたが、そもそもドローンとはどういうものなのでしょうか？
今回は、ドローンの簡単な歴史と、4枚羽で空を飛ぶドローンの構造について紹介します。
ドローンの語源と歴史
ドローンの語源
Droneの語源は、「オス蜂」です。
飛行時の羽の音と、蜂がブーンと飛ぶ音が似ていることから、ドローンと呼ばれるようになりました。
UAV（Unmanned Aerial Vehicle）やUAS（Unmanned Aircraft Systems）とも呼称され、日本語では無人飛行機と訳します。
ドローンの歴史
ドローンは、軍事利用を目的として開発されました。
第二次世界大戦時には、すでに生産されてはじめていました。
2006年に、民間に技術が伝わり始め、DJI社が設立されました。
2011年9月11日のアメリカ同時多発テロ以降、ドローンの研究開発が加速しました。
軍事では、偵察機または攻撃機として利用されることが多いです。
2015年には、DJI社製「Phantom 3」が発売され、日本ではドローン元年と呼ばれています。
ドローンのタイプ
・4枚羽、8枚羽などのマルチコプター
・固定翼、ハイブリッド型
・その他、水中等
馴染み深いのは一つ目のマルチコプタータイプだと思います。
マルチコプタータイプのドローンは、プロペラの回転によって飛行するため、回転数が非常に重要になります。
基本的に、GPSや超音波センサーなどで回転数を調整し、飛行します。
ラジコンも、無線電波を用いるので、ドローンの一つと言えます。
車タイプのドローンも、プロペラの代わりにタイヤを回転させると考えれば良いので、かなり近いでしょう。
ドローンの構造
Propeller
図には表示されていませんが、モーターの先にプロペラがあります。
プロペラは、CWとCCWとがあり、前者が時計回り、後者が反時計回りです。
また、「5030」や「9030」という表記もあり、それぞれ5inch 3ピッチ、9inch ３ピッチを示しています。
ピッチは、プロペラ１回転で進む距離のことです。
ドローンのプロペラは、プラスチック、カーボン、ABS樹脂などの素材でできていることが多いです。
ESC
Electronic Speed Controllerの略になります。
ラジコンをされている方は、アンプとも呼びます。
モーターの回転スピードを正しい電圧で調整します。
フライトコントローラーからの命令に従って、モーターを回転させます。
ESC内に、BEC（Battery Elimination Circuit）を内蔵していると、電圧を降圧し、受信機の電源として利用することができます。
UBEC
Universal Battery Elimination Circuitの略称です。
外付けのBECで、受信機の電源として利用します。
Motor
ドローンでは、ブラシレスモーターが一般的です。
モーターの単位に、KV値があります。
1Vで、１分間に回転する数を示しており、モーターを交換等する際はチェックが必要です。
Battery
現在のドローンに使われているバッテリーの多くは、リチウムポリマーバッテリーになります。
寒さに弱く、冬は電圧が低下しやすいので、注意が必要になります。
水素や無線給電などの技術改良も進んでいるようです。
以下の記事で、バッテリーの詳細について解説しています。
Flight Controller
フライトコントローラーは、ドローンの中核です。
PCで言う所の、OSに相当します。
コントローラーからの指示を受け、回転数を調整する命令をESCに出します。
また、GPSや超音波センサー、気圧感知機からの情報を得て、それに合わせた指示をESCに出します。
フェールセーフ機能（プロポとの接続が切れた場合、自動で帰還する機能）もここに入っています。
Dronecodeという、UAVのオープンソースプロジェクトによって、プログラミングができます。
送信機と受信機
コントローラーと本体に分かれています。
プロポ送信機がコントローラに該当し、フライトコントローラーに指示を出します。
現在のドローンの多くは、2.4GHz帯を使用していますが、専用帯設置の動きもあるそうです。
まとめ
今回は、ドローンの歴史、ドローン内部の構造について大まかに説明いたしました。
サイズに関係なく、ドローンの基本構造は変わりません。
内部を知っているのと、そうでないのとでは、見方や扱い方が変わります。
ドローンについて調べ始めるきっかけとなれれば嬉しいです。
