背面可能マルチローターは自作できるか？

背面飛行が可能なマルチコプターの製品としてはＪＲのニンジャやstinglayそのバチ物のAssault Reaper 500など実際３Ｄ用のクアッドは存在しています。

その方式は２種類あって

１．可変ピッチ方式　（stinglayなど）

モーター一個でベルトやらトルクチューブで四つのローターと継ぎ駆動し、ヘリのテールユニットもどきのローターを四つつけた方式で、四つのローターの回転速度は皆同じで、それぞれのピッチをサーボでコントロールして操縦する。

利点は、ピッチ操作がヘリ並にできるので動きが軽快

欠点は、構造が複雑で調整が面倒、壊したら修理が大変

２．ローター反転方式　(JR）

従来のクアッドと構造は同じで、ローターが反転して背面飛行できる方式。

利点は、構造が簡単で修理が楽

欠点は、多分反応は可変ピッチに比べて鈍い？上下対称ローターが必要（ほとんどない）

と既製品を買うのであれば好みで好きな方を選べばいいのですが、自作するとなるといろいろ考える必要がありそうです。というか可変ピッチは自作は困難ですから、反転ローター方式に限られそうです。

しかし、いろいろ疑問がわいてきます。

まずローターが反転して背面状態の時にクアッドは自立安定する様にジャイロは働くか？です。

次にスティックを倒して背面状態に持っていく過程で、どこか途中でローターが反転するポイントがあるはずですが、反転したとたんにクアッドは今までの動きと反対に動き出さないか？

ということです。

まず自立安定の問題ですが、ヘリの場合はどうでしょう？

背面や正面で浮力を得るのはメインローターのピッチ角で正面ではプラス、背面ではマイナスにすることで機体を浮かすことができます。姿勢を制御するのはスワッシュの傾きで、コレクティブ・サイクリックそれぞれが受け持っている機能が違います。正面で自立安定するようにジャイロに制御されていたスワッシュは背面状態でも同じように安定方向に制御します。これはマイクロヘリを使って簡単に実験できます。モーター回さずにジャイロだけ働かせて手でゆっくりロールさせた時のスワッシュの動きでわかります。

しかし、この理屈で反転ロータークアッドを制御したらどうなるでしょうか？

まずローターが反転するしないは置いといて、クアッドの傾きとジャイロの制御の方向をヘリの場合になぞらえて書いてみるとこうなります。

赤の矢印方向に制御されて自立安定が保たれます。しかし、クアッドの場合は決定的に違うのが、ヘリの場合は浮かす仕組み（コレクティブ）と傾ける仕組み（サイクリック）が独立していますが、クアッドの場合は同じモーターを使うところです。

なので、正面の時の制御としては図の左のモーターのパワーを上げて姿勢を保とうとしていたものが、９０度を超えた時から制御の方向が逆になるので右側のモーターのパワーを上げる必要があります。ローターが反転することで自立安定性が保たれるということになります。

では、スティック入力がある場合はどうでしょう？

頭で考えると、たとえば右ロール方向に倒した場合は、水平からだんだん傾き始めますが、その時は左のモーターパワーが上がっているはずです。９０度を超えてスティックを倒し続けながらピッチを抜くとその時点でローターは反転しはじめますから、左のモーターパワーが強い状態でモーターが反転するのだから左ロールを始めるはずです。モーターが反転するたびにロール方向が変わり永久にその角度から抜け出せなくなるはずです。

結局、頭で考えていても良く解かりません。ネットで調べてみると、CC3Dのフォーラムでは背面はできない。APMも同じでした。しかし、NAZE（なぜ）には背面可能モードがあると書いてありました。

プログラムによって背面できたりできなかったりするみたいです。

NAZEを買ってみることにします。

devil450振動原因追及その2

どこが振動しているかを調べながら分解していくと、というか、分解前に手でローターを回してみるとテールシャフトが微妙に波打ちます。どうも原因はテール周りにありそうです。

都度手回しで確認しながらだんだん分解していって、テールユニットを外してみて回すとまだ波打ってます、テールパイプを外してみるとトルクチューブ（新品）がきれいに回りません。

この状態にして回してトルクチューブがぶれます。という事は原因は、

右上のコーンギアがきれいに納まってないもしくは製品不良ってことでしょうか？
さっそく別の予備に付け替えるときれいに回るようになりました。

その他の部品は、メインマストとオートロギアですが、ギアかけとマストは念の為交換しました。

ここで、部品箱をよく見るとこんなものが見つかりました。

昔買って使ってない、TAROTのアルミテールブームです。電解着色で銅色に着色されてます。

これなら、わざわざカバー付けなくてもキャノピーに合いそうです。

さて、これで振動が納まってくれるといいのですが。

devil450 振動原因追及

せっかく再生したdevil450ですが、テールが絶えず振動するのと、飛行音が酷いです。キャノピーのせいかと外してみてもあまり変化がありません。どこかがおかしいみたいです。
スピンドルの曲りをチェック・・・異常なし。
メインマストは目視ですが異常なし。
で、トルクチューブを新品に交換してみましたが変化なしです。

トルクチューブ自体が曲がってなくてもテールカバーのために変な力がかかって振動している可能性もあります。

こうなったら、徹底的に分解作戦です。

どうなるか？

背面可能マルチローターの製作・・・その一

やっと操作に慣れてきたマルチローターですが、今日大失敗をしてしまいました。
ACROモードでマニュアル操作で飛ばしていたのですが、急にノーコンに陥りました。
何か不具合があるとフェールセーフでRTLモードに入るはずですが、傾いたまま墜落でした。

回収してみたところ、CCW方向のローターを固定するナットがありません。空中で外れたみたいです。450クラスは逆ネジになっていて緩まないのですがこちらは正ネジのため緩んだみたいです。ネジロックの付け忘れでもあります。これではフェールセーフも効きませんね。

さておき、ESCのファームはBLHELI12に変更しているのですが、このファームにはPWM1500の上下でモーター回転の方向を反転させるモードがあります。昔ヘリのテールモーターに使ってみようと思ったのですが、ジャイロに追い付かず使ってません。低速域での脱調が原因です。しかし、マルチの場合は14pole　モーターを使っているのでこの辺の切り替えはスムーズにできそうです。

しかし、コントローラーをには反転した情報が行くわけではないので、背面状態での舵がどうなるか

たとえば、正面でエルロンを左に切ってロールをしようとして、スロットルスティックを下げてモーターを逆転させた場合に、今まで左エルロンがモーターが逆転したことで右ロールを始めるかどうか？

など頭の中で考えても良く解かりません。使うコントローラーにもよるのでしょうが、逆転し始めたら、ロール方向も逆になりそうな気がします。

考えてわからない時はやってみるのが早そうです。

しかし、背面状態にするなんて今のクアッドは正面でもどっち向いているかわかりずらいのでとても無理そうです。

で、とりあえず機体を調達することにしました。

選んだ機体は、トライコプターです。



これなら少なくとも機体の方向は解かると思います。

機体が到着するまでもう少し考えてみます。

続く！

アマチュア無線局のコールサイン

中学生の時からラジオ少年で時計やラジオを分解しては親に怒られてばかりでしたが、その時に取った資格に電話級アマチュア無線技士と電信級アマチュア無線技士の資格があります。
一応、国家資格で、生きてる限り更新の必要もなく40年以上たった今でも有効です。

しかし、現在は呼び方が変わってそれぞれ第4級、第3級ですが、取った当時は両方なければ電信と電話の両方の通信はできなかったのですが今は３級だけ持っていれば両方できるみたいです。しかも実技試験が無いので３級でも割と簡単に取れそうです。

FPVのための5.8Ghzトランシーバーを改造すればアマチュア無線局で運用できるのですが、その局のコールサインは出来れば昔のコールサインをそのまま使えないかと調べました。



昔のコールサインは,JA3○○○ですが、この中の3は近畿管轄です。しかし、3ではコールサインが不足しているため再割り当てされているみたいです。で、どの辺まで再使用されているかを確認すると、ここでできます。


H26年12月現在　ＪＰ３ＬＨＧ


あっちゃ！　完全に再割り当て済みたいです。残念。


しかし諦めきれずに、総務省の電波利用ホームページに無線局検索というのがあるのでやってみると


近畿のアマチュア無線局は５２９２６件あるものの昔の私のコールサインは該当なしです？？？


どうも再割り当てされたけどそれがすでに失効しているみたいです。


これはチャンスです。


では具体的にどうすればできるか、条件は


指定されていたコールサインが空いていれば、指定されていた本人に限り旧コールサインを復活することができます。
ん、嫌な予感。

そうです。本人確認が必要みたいです。

で、その書類とは

１．旧コールサインが記載された、無線局免許状のコピー
２．旧コールサインが記載された「無線局事項書及び工事設計書」の写しで、電気通信監理局（沖縄郵政管理事務所を含む）の証明印が押してある書類
３．旧コールサインが掲載された局名録のコピー

とありますが、そんなものとっくに処分したか存在しません。が、もう少し読み進むと

「復活」の手続きをしたいが、前記（1.～ 3.）の書類を用意できないという方は、ＪＡＲＬ（社団法人 日本アマチュア無線連盟)へ「旧コールサイン確認書」の発行を依頼してください。

とあります。しかもその住所が豊島区南大塚です。

で、行ってきました。某ビルの５階でした。

ここでもらってきたのが

しかも手数料は不要でした。ラッキー！代わりに開局後はJARLへの入会を勧められましたが。

ここの注意事項にもありますが、再割り当てが行われているとしたらこのコールサインを使う権利のある人は私だけではありません。もう一人いらっしゃるはずです。しかも早いもの勝ちです。

こうなったら一刻を争うという気持ちになってきます。４０年以上もほっておいて良く言うですけどね。

という事で、電子申請を使って開局申請急いでやりました。

あ、電子申請は急いでいるためというより手数料が２９００円と安いためですけど。

ブラシレスジンバル 大失敗の巻

GOPROのまがい物を450　quadにくくりつけて空撮実験をやった時に、なかなかきれいに映ってたが、やはり振動を拾ったり機体の傾きによって画面も傾いたりしているので、常時水平を保つような装置が欲しいなと思ってしまいました。それに、機体の重心を下げて安定させる効果もあるのかなとか勝手に思ったりしています。

しかし、3軸ジンバルは２～３万円ほどするので、カメラより高価になってしまいます。何とか安いものはないかと探したところ、ありました、これです。$39.99



2軸ですが、この値段でブラシレスモーター付です。2軸と3軸の違いはPANがあるかどうかですが、機体を回せばいいので安い2軸にしました。

しかし、ここからが無知が招いた大失敗です。

HKより商品が届いたので、一生懸命組み立てました。今回は不具合はあまりなくサクサク進みましたが、最後にカメラを取り付けようと思ったらマウントにはまりません。どうも純正GOPROとまがい物で厚みが違うみたいです。まあ、これは不具合というよりはまがい物を使ってる方が悪いので何とか工夫して、カメラ付属のアダプターを使う事で解決しました。

何とか取付重心も釣り合った状態で組み上げることができました。

しかし、次の問題。

ブラシレスモーターを駆動させるのだから当然ESCは必要だろうという事で、スムーズに回すためにはファームも書き換えてとか思いながら、

書換え用の端子をHK6Aに半田付けの作業途中です。

休憩中にコントロールは確かmissionplannerにあったなとか思いながら画面を開いてみると、

シャッターまで入れると４ｃｈ使いますが、今回は2軸のジンバルなので２ｃｈで行けます（PANは使いません）

で、pixhawkのジンバルコントロールチャンネルのオシロ出力を調べるとPWM信号が出力されています。

ん～？この出力をESC経由でブラシレスモーターにつないだら、クルクル回るだけで水平を保つなんてできないじゃありませんか？

確かに機体の傾きに合わせてPWMの値は変化するのでジャイロが効いていることは間違いありません。

そうです、このpixhawkのジンバルコントロールは、サーボをコントロールする時に使うらしいのです。所謂サーボジンバルで今回のブラシレスジンバルには使えないのです。
これを使うためにはジンバル専用のセンサーが内蔵されているコントローラーが必要でした。

やっちまった！

さっそくebayで安いのを手配しましたが、おりしも正月とぶつかりあとひと月くらいかかるとのアナウンスがありました。その間お預けです。

しかも、このジンバルの重量を計ると

カメラ込みで264gもあります。今の450で浮くでしょうか？

お預けの間に機体にくくりつけて飛行テストでもやってみることにします。

ダメなら、モーターのアップグレードを考える必要がありそうです。

新年あけましておめでとうございます。・・・そうとう遅いけど

かなりの日数記事のアップをさぼってましたが、今年最初の書き込みです。

といって何か内容があるかというとそうでもありません。

ただ、年末の記事に対してK野様からコメントいただいてちょっときになって調べたところ、コメントはgoogle+メンバー限定になってました。今年からは匿名コメント可能に設定変更しましたので、記事に対するご意見ご感想などあればお願いします。

本年もよろしくお願いします。