カテゴリー : Quadcopter

Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その36)

ようやく電圧が下がってしまう原因究明が出来ました。パターンとステンシルの複合問題だったみたいです。ピッチ詰めすぎたのも一つの原因でした。結局、全部リフローすることが難しくなってしまいましたが、それは許容範囲内と思うことにします。そして、一旦コアレスモーター版に関してはこれで完成とします。ブラシレスモーター版は継続で作る予定です。

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■機体サイズ

モータースパン = 85mm(左右)/120mm(対角)
最大幅 = 175mm(ローター回転径含む)
ローター直径 = 55mm
機体高 = 29.5mm(ローター含む)
機体全備重量 = 約36.8g(バッテリ含む)

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Micro Quad Copter X-Type(ブラシレスモーター版ーその1)

サボっていたわけではなくて、風邪ひいて寝込んでいただけです。先月半ばあたりで回すことだけは出来ていたんですが、やっと機体に載せてブラシレスモータ回すことができました。思っていた推力が出ていないのはまたもや電流が足りないからだと思われます。80g位出る予定だったんですが、70gで頭打ち。1基だと20g、2基で40g、3基で60g、4基で70g…。どこかで飽和していることがほぼほぼ確定なので、原因探します。

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その35)

更新がないのは意味が分からずトラブっているから…。そう、よく分からない状況ではまっています。配布用の機体に使う基板をようやく設計し終わって基板を作ってもらったのですが、リフローすると電圧が上がらなくなるという問題が出てまして意味不明。どこかでショートしてるんですけど調べた限りでは原因が分からず。手ハンダで1個1個付けていくと問題が起きなくなると言う不思議な状況。チップICのパッド設計に関しての問題なんでしょうが、何処が悪いのか?なので、怪しそうな部分のパッド設計を見直して設計やり直して再注文しました。うまく出来てくるといいのですが…。

■再設計した基板

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■手ハンダした基板はちゃんと飛ぶ

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その34)

最近足踏み状態なのですが、そろそろ何とかなってきていますので機体名称も変更したいと思います。「MQCX」⇒「Quropter」として開発を継続します。

何が起きているかといいますと、配布用基板のために電源系を一部修正してFCU側のUSBコネクタからのUSB-VCCを5V系に直接接続した基板を作ったのですが…。10回接続するとほぼ確実に昇圧用のDCコンバータが逆電流で破壊される状況になっていることがわかりました。せめて、ダイオードを面倒臭がらずに入れておくべきだったと激しく後悔しています。内層で接続しているのでパターンカットも出来ずにどうしようもありません。その辺りを修正して配布用基板は作り直しとなりまして昨日発注しました。おまたせしております皆様もう少しお待ちください。

■基板イメージ図
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※:これでコアレス版の機体は完成形としたいと思います。思っています…。

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その33)

先月の終わりぐらいからモーターマウンタを量産するにはどうすればよいかを検討していたのですが、色々なところに発注していたマウンタがまとめて届きましたので検討したいと思います。

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■某所に注文したABS
(FDM:素材:ABS)

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こんなものは求めていない。自分で出力したほうが程度が高い…。少し触ったら折れるとか、モーターマウンタで強度いるって言ってるのにどうなっているのかと小一時間ほど問い詰めたい。Orz

■Form1でプリントした物
(光造形:素材:アクリル)

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一番手早く作成できるのでテスト向けにはいいが衝撃にはあまり強くない。
壁に当てるぐらいならいいが1m位から落とすと折れる。

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その32)

外で飛ばしてみました。風があんまり無ければ普通に飛ばせます。でも、風に吹かれて安定は悪いですね…。向こう側の壁まで約5m程度の距離があります。

Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その31)

テスト用のマウンタを各所に発注したりとか、配布用の基板をいじったりしています。最終的に配布用の基板の色は青色で発注しました、そろそろ製造が終わりそうです。

■配布用の最終版基板イメージ

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そして、ちょっとした待ち時間に設計してみたら思いの外うまくいってしまったブラシレスモータドライバを載せた基板…。載っちゃったんですよ。全備重量で30g切る重量になりそうですね。サンプル用にドライバIC買ったのでうまく動けばテストするのです。

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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その30)

現在進行形でモータマウンタを複数形状&複数材質で試作中です。

モーターマウンタが受ける力は、モーターからの振動・トルク方向への捻り・墜落時の衝撃の3つが主になってきます。特に振動に関してはある程度強度を落として減衰してあげないとジャイロに変な信号が入ってしまってピッチングして飛行できなくなってしまいます。でも、モータトルクに対して弱いと姿勢制御に遅れが出てしまい思ったように飛びません。墜落時の衝撃吸収は基板が破損する前に壊れることで吸収します。3つのバランスが大事なのです。

現状で一番いい感じなのは、DMMでプリントしたナイロン製のマウンタ。でも、1個が1,620円と高くなってしまうことが難点です。程よく振動吸収してくれて天井にぶち当てて落ちてきてもばらばらになりません。逆にPCB側が曲がったりする場合が出てきました。超音波センサによるオートレベルがうまくいかなくて…。

■現時点での5-1号機はこんな感じになっています。(白いのがナイロン製のマウンタ)

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※:右側に移っているちょっと黒黄色な物がWifiカメラ、バッテリ込み22gなのですが重すぎて30秒ぐらいしか浮かばないのでバッテリを本体と共有しようとしています。その下に移っているのが超音波距離センサ、自動高度安定しようとしています。コントローラーがPS3/4に対応となりました。PS4の方が若干タイムラグが大きい感じがします。

 

マウンタ形状に関してもいろいろと試作中なのですが、なかなかこれといった物にならず悩み中です。
落とした時にすぐに破損しちゃ困りますが、PCB側が破損する前にはマウンタが破損してほしい感じの強度がほしい。カーボンロッドを使ってマウントする方法も考えたんですが、下面にバッテリ搭載スペースが無くなってしまう…。先端部分だけの部分利用がいいのかな、それだと強度あり過ぎで落とした時に基板が曲がりそうなんで怖いんですけど。基板からモーターまでの距離が長ければ曲がれるからいいのかな?

それだったら基板側を極限まで削ってモータまでの距離を稼ぐ方法もありだな。カーボンロッドの太さを落とせば振動吸収も出来そう。量産機では樹脂マウンタにすればいいのか?

とか考えたんですが、基板を眺めたらこれ以上削れないところまですでに詰めていましたので無理でしたと…。

ちょっと冒険的にエストラマー的な材質でも何とかならないかも検討中です。かなり柔らかめな材質で指でつぶれるぐらいの硬さの物が使えないかと思案中。(ゴム状の物になるのかな)

そして、モータマウンタの単体コストは500円ぐらいが理想なのですが、3Dプリントだと無理っぽいのでレジンの注型で何とかする方法も模索中。そうすると、今の型では難しいらしい。ということでいろいろと問い合わせたり試作してもらったりとしております。

一発抜きができない形状ということで分割してとか、でも分割すると2個分だから単価がとか…。

100機単位になってくればナイロン製にして作って金型起こしたほうがいいんでしょうけどね…。Orz

という訳で、来月中ぐらいまではマウンタ周りの話題が続きそうです。自分では設計だけで作っていないので時間が結構かかってしまいます。

今後予定としては、モーターマウンタの試行錯誤の後はブラシレスモーターを搭載予定です。専用基板&専用チップ使って更に軽量化と高出力化していきたいと思います。現状でお高い機体になってしまうということだけ…。

そういえば、勘違いした物が作って送られてきてその後メール返信が無いところとか…。こんな事してたら仕事無くなるよ~。

Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その29)

軽量化版のテスト風景を何とか動画におさめました。PS3のコントローラーでのスロットル調整が難しいです。微妙な調整がうまくいかなくて上下してしまっています。制御側を見直すかコントローラー側に手を入れるかを考えないといけません。

あと、MQCXでない名前を考えないといけないプレッシャーが…。

 

Micro Quad Copter X-Type構成(β以降配布予定)

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■機体写真(β版)

 

■特徴

  • ローター以外可動部の無い4枚ローターのクアッドコプター
  • 日本の家の中でも飛ばせるように機体サイズを極力小さく
  • 厄介な電波法をクリアするためにUSB-Bluetoothドングルを使った通信を採用
  • 飛行制御(FCU)と機体制御(MPU)を分離して制御の簡略化
  • Arduinoを基本システムとでのプログラミングによる発展性を考慮
  • 拡張性を考えての制御信号の入出力(Analogx2:Digitalx2:I2C)
  • 機体コントロールにはPS3コントローラを標準使用
  • 最終的には単体での自律制御が目標(Kinect使用も考慮)

■機体サイズ

  • PCBベース最大幅 = 47mm
  • PCBアーム幅 = 4.6mm
  • PCBアーム長 = 105mm
  • モータースパン = 85mm(左右)/120mm(対角)
  • 最大幅 = 175mm(ローター回転径含む)
  • ローター直径 = 55mm
  • 最大合計推力=74g
  • 機体重量 = 約36.2g-45.8g(バッテリ含む)
    ※機体重量は基板厚/コネクタタイプ/バッテリ容量で変動

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