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。

Form1でのFineTuning(X/Y Scale)方法

修理から返ってきたForm1での寸法精度を確認してTuningしてみました。しかし、スケール方向がわかりにくい…。

画面で奥行き方向がX軸で画面正面がY軸になります。下の画像を見てもらうとわかりやすいと思います。

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調整用に出力した物は20mm四方のテストキューブ。(仕様書

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Form 1が返ってきました

えーと、調子が悪くなり始めてFormlabsに連絡を始めたのが2014/04/21、機体の返送がDHLを使って2014/05/10に返送、Formlabsに2014/05/13に到着して…。交換機の発送が2014/06/02に発送、到着が2014/06/05となりました。だいたいおかしくなり始めたのは連絡の1週間前なので、7週間/1ヶ月強手元になかった計算ですね。

まあ、なんだかんだで時間がかかりますので壊れた際には覚悟が必要です。自分で直させて欲しい。Orz

ビルドプラットフォームとレジンタンクがおまけで新品が付いてきました。

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とりあえず、テストプリントしてみたいと思います。

Form 1の「Resin Tank」シリコン張り替え

レジンタンク底面のシリコンが悪くなってしまうと正常なプリントができなくなってしまうことは購入前からわかっていました。でも、まさかボトル1本(1L)でだめになるとは思っていなかったです…。購入&輸送費考えると自分で張り替えた方がどう考えても安くなるのでテストを兼ねて試してみることにしました。

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いろいろと掲示板なんかでも議論されているので既出なのですが使うシリコンは「Sylgard 184」を使うことになります。

いろいろとやり方があるのですが、最終的にはタンク底面と平行なシリコン層を均一な厚さで作ってあげることが目標です。

いろいろと知恵を巡らせまして以下の手順で実行しました。

1.底面シリコンの除去

シリコンの除去はカッター入れてはがす方法と熱湯かけて柔らかくして外す方法の2種類があるのですが…。それ以外の方法で今回はいきます。シリコンの端の方を指で中心に向かって引っ張る感じで押さえるというかするとピンセットでつまめるぐらいの隙間が出来るのでつまんではがします。ゴミも出ないし外した後の清掃も不要な感じです。

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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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Micro Quad Copter X-Typeのフライトモデルの制作(その28)

昨日までテストしていたのは重量が重い方(基板厚が厚い方)で落ちても壊れる可能性が低い方だったのですが、ある程度目処が立ってきましたので2機目の軽い方の機体(基板厚の薄い方)にも同じプログラムをインストールしました。
マウンタもちょっと変わっているのですが全備重量で36.3gとなります。RCY/1.6mm仕様は50%出力で浮かびませんがEH/1.2mm仕様は普通に飛んでしまいます。軽量化って重要なんですね。

写真の左側がRCY/1.6mm仕様、右側がEH/1.2mm仕様です。

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