FPV入門


FPVの世界へようこそ。

FPVとはFirst Person Viewの略で日本語では「一人称視点」と訳されます。FPVドローンはマルチコプターなどのドローン(UAV:無人航空機)にとりつけた小型カメラからの映像を無線で伝送しこれをヘッドマウントディスプレイ(HMD)などで見ながら操縦するというものです。

この技術は以前より主に米国やフランスを中心とした海外でホビーとしてのラジコンの操縦や航空撮影等に使用されてきましたが、2014年にフランスの森の中で行われたFPVドローンレースの模様がYoutubeに投稿され大変話題となりました。また2014年から2015年にかけて世界各地でFPVによるドローンレースの大会が開催されています。

FPV Racing drone racing star wars style Pod racing are back!

Fast Fright Friday – FPV Racing

FPVドローンのパイロットは自分がドローンに乗ったかのような感覚でドローンを操縦(操作)します。

大空から地上を見下ろし、森の木々の間を駆け抜け、池や川を越え、地上の様々な障害物を乗り越えたり、人間が通ることのできない狭い場所でもくぐり抜けることができます。小型で運動性の高いドローンを使用することで、その感覚は飛行機の操縦や他のスカイスポーツとも異なり、まさに自由自在に空中を駆け回ることが可能です。

FPVドローンのメーカーが”Virtual Riality(仮想現実感)”ならぬ”Real Virtuality(現実仮想感)”という言葉をキャッチフレーズに使用していますが、まさにこれまで考えられなかった仮想のような飛行感覚が現実に起こっているものとして感じることができるのです。

海外のFPVドローンレースの様子が取り上げられるたび、遠い国の出来事で日本でFPVでドローンを飛ばすことはできないというような印象を持たれがちです。しかし日本でも徐々にFPVを使ったドローンの飛行が広まりつつあり、海外と同様にレースを開催する動きも出てきています。いくつかのハードルはありますが日本においてもFPVドローンを飛ばすことは不可能ではありません。

とはいえ、実際にFPVドローンをはじめようとしても、まだまだ情報が限られていて情報自体を見つけるのも大変という現実もあります。そこで、このサイトではFPVを使ったドローンの飛行に関する情報を整理・提供し、FPVでドローンを飛ばしてみたいと考えている方のお役に立てればと考えています。

FPVドローンの基礎知識

ドローンとは無人で飛行する航空機(UAV:Unmaned Air Vehicle)を意味し、飛行機のような翼を持つ固定翼タイプのものやヘリコプターなどの回転翼、複数の回転翼(マルチローター)を持つマルチコプターなど様々なタイプが存在します。

ここではドローンという用語はマルチコプター、主に4つのプロペラを使用するクアッドコプターを意味するものとして使用したいと思います。市販のドローン製品にはカメラを使って飛行中の機体からの映像を地上で見ることができるタイプの製品があるかと思います。機種によってはFPVでの飛行が可能と書かれていることもあります。こういった製品を購入すればすぐに画面を見ながらのFPV飛行が可能なようにも思われますが実際にはなかなか難しいものがあります。

こういった機種の多くは画面の表示にスマートフォンやタブレットPCを使用しておりカメラの映像をデジタル処理をして無線LANを通じて伝送します。これら無線LANを使用したドローンからの映像は目視でのドローン飛行(LOS:Line of Sight飛行と呼ばれます)の補助的手段として位置や向きを確認したり、空撮の画角を確認などの用途としては実用的に使うことができます。しかし、その映像情報だけを頼りにドローンを飛行させようとすると、ドローンの動作に対してデジタル処理の遅延によるタイムラグが大きく、広い場所でゆっくり飛行するような場合を除いては難しいと思われます。

これに対して上記の映像のような海外のドローンレースやダイナミックな空撮等で利用されるFPVは主に5.8Ghz帯の周波数を用いて200〜600mW程度の出力でアナログ信号を用いて映像を伝送する機器を使用します。アナログ信号を利用するため遅延がほぼゼロとなり、リアルタイムの映像を見ながらクイックな操作が可能となります。こういったFPV用の機器は比較的安価に簡単に入手することが可能ですが使用にあたっては日本をはじめ多くの国でアマチュア無線の資格が必要となります。ドローンを飛ばすためにアマチュア無線の免許を取得するのは面倒にも思われますが、少し準備をすれば小学生でも合格できる簡単なもので、試験内容もドローンの利用にも役立つ電波の基礎知識を問うものですので無駄にはならないでしょう。

では実際にこのような本格的なFPVドローンを入手して飛ばすにはどうすればよいでしょうか?FPVドローンとして使用する機体は単体で販売されているフレームなどに、モーターや制御用電子部品を自分で個々に購入する他、ARF(Almost Ready to Fly)と呼ばれ必要なモーターや制御用の電子部品等が全てがそろった組み立てキットの状態で販売されているもの、送受信機以外を除いた完成品でBNF(Bind-aNd-Fly)と呼ばれるもの、完成品と送信機がセットになっていてすぐに飛ばせる状態で販売されているRTF(Ready to Fly)などの販売形態があります。

空撮を目的とする場合はもともと持っている空撮用ドローンにFPVカメラと5.8Ghz帯の送信機を取り付けることも多いかと思いますが、5.8Ghzの映像伝送はアマチュア無線の枠組みを利用することになりますので、写真やビデオの空撮などを営利目的で行うような場合はこれらの機器を利用することができませんので注意が必要です。

FPVドローンをはじめるには

FPVドローンを飛ばすためにはいくらかの手間とお金そして時間と知恵が必要となります。経験や準備がない状態でFPVドローンを飛ばしたいと思い立ってから、ある程度自信を持って飛ばせるようになるまでに少なくとも2〜3ヶ月の期間と10〜15万円程度の費用がかかります。

FPVドローンを飛ばしたいと考える人が実際にドローンを飛ばせるようになるために必要な事項を整理すると以下のようになります。それぞれの項目は初めてから時間のかかるものがほとんどですので、順番に進めるというよりはそれぞれ並行して進める感じになるかと思います。

1 飛行練習場所の確認

2 アマチュア無線免許の取得

3 トイドローンやシミュレーションでのドローン操縦の練習

4 ドローンの選択・購入・組み立て

5 アマチュア無線の開局申請

6 国土交通省航空局に対する許可・承認申請

7 ラジコン保険(ドローン保険)の加入

8 初フライト

以下それぞれのステップについて詳しく説明します。

1. 飛行練習場所の確保

FPVドローンを始めるにあって、まず安全かつ合法的に、そしてなるべく人に迷惑をかけることなくドローンの飛行ができる場所があるかを確認しましょう。ドローンを手に入れても飛ばす場所がなければ宝の持ち腐れになってしまいますし、飛ばす場所を確認せずにドローンを手にいれてしまうと本来飛ばすべきではない場所で飛ばしてしまうことにもなりかねません。まずは安心して安全にドローンを飛ばせる場所がどこかを考えましょう。

ドローンの飛行に関するルールとしてはまず2015年12月10日から施行となった改正航空法を理解しておく必要があります。これはドローンの普及に伴い従来の航空法に対してドローン(200g以上の小型無人飛行機)の使用に関するルールを定めたものになります。(無人航空機(ドローン・ラジコン機等)の飛行ルール http://www.mlit.go.jp/koku/koku_tk10_000003.html

詳細は上記の国土交通省のサイトでご確認いただくとしてここではその概要のみ説明します。この法律では以下の場所で飛行する際には国土交通大臣の許可が必要となります。

  • 空港等の周辺の空域(空港から6km(大空港は24km)以内で定められた範囲の空域)
  • 地表又は水面から150m以上の高さの空域
  • 人口集中地区の上空

地理院地図:平成22年人口集中地区(DID)境界データhttp://maps.gsi.go.jp/?ll=35.603719,139.654083&z=9&base=std&ls=did2010&disp=1&cd=f3&vs=c1j0l0u0&d=l#9/35.603719/139.654083

また以下のような飛行を行う場合は国土交通省の承認を得る必要があります。

  • 夜間の飛行
  • 目視範囲外の飛行
  • 人または物件から30m以内の飛行(関係者及び関係者の物件は除く)
  • イベント上空での飛行
  • 危険物の輸送
  • 物件の投下

FPVは目視範囲外の飛行となりますのでFPVで200g以上のドローンを飛行させるには必ず申請が必要となりました。この航空法の改正によってドローンの飛行に関する制限は大変厳しいものとなりましたが、適切な安全管理のもと適切な手続きを踏めば許可・承認を得ることができるようです。ただし完全に第三者の立ち入りが制限できない場所を除いてはFPVを行う場合には操縦者に代わって周囲の安全状況などを確認するスポッターを配置することを求められますので一人での飛行や練習はできないと考えておいた方が良いでしょう。

また目視範囲外となるFPVでのドローンの飛行でもこう言った承認が不要となる条件としては対象となるドローンが200g未満の場合及び室内など全周が壁などで覆われている場所での飛行が挙げられます。こう言った制約を回避するため200g未満のドローンを利用するする人も増えています。

また政治的な重要施設周辺でのドローンの飛行を禁止定める「国会議事堂、内閣総理大臣官邸その他の国の重要な施設等及び外国公館等の周辺地域の上空における小型無人機の飛行の禁止に関する法律」が2016年5月23日より施行となりました。こう言った特殊な場所でドローンを飛ばそうと考える人は一般にはいないと思いますがこの法律の場合には200g未満の機体であっても飛行禁止の対象となっていますのでその点を注意する必要があります。

当初FPVの練習を始めるにあたっては200g未満の機体を使用するか上記の許可・承認手続きが必要となります。練習場所としては、見通しの良い場所、人があまり近づかない場所、適度に芝生や草が生えていて墜落しても機体へのダメージが小さい場所が良いでしょう。

2. アマチュア無線免許の取得

海外で主流となっている5.8Ghz帯のFPV機器を使用するにはアマチュア無線の枠組みを使用します。そのために必要な手続きとして、まず利用者本人に対する資格(無線従事者免許証)と使用する機器についての免許(無線局免許状)が必要となります。これら二つの免許取得の手続きには1〜2ヶ月程度の期間が必要となるでしょう。

まずは第4級アマチュア無線技士の免許が必要となりますので免許を持っていない人は取得します。アマチュア無線の免許を取得するには自分で勉強をして国家試験を受験する方法と2日間の養成課程講習会を受講し修了試験を受ける方法があります。国家試験の場合、免許発行までにかかる費用は7,300円程度、講習の場合は23,000円程度(18歳以下は支援制度があり8千円程度)になります。国家試験は過去問と同様の問題が出る傾向があるようで、多くの方が問題集だけを勉強(暗記)して合格しているようです。とりあえず試験問題集を買ってみて何度か自分で解いてみて大丈夫そうであれば国家試験を受験、自信がなければ講習を受講ということで良いのではないかと思います。(私は遠い昔、小学生の頃に免許を取得したので最近の試験事情についてはわかっていませんが昔とあまり変わっていないのではないかと思います。)

試験自体はそれほど難しいものではなく真面目に準備をすればほとんどの方が一発合格できるのではないかと思います。ただ試験が行われる場所と日時が限られていますので免許取得までにはやはり1ヶ月近くかかるでしょう。そのため他の準備と並行して進めるのが良いかと思います。アマチュア無線の免許取得や開局手続きと並行してドローン本体や必要な機器の入手や製作を始めると良いでしょう。特に自作する場合、ドローン関連の部品は多種多様で流通が安定しておらず品質にもばらつきがあるためドローンの製作や飛行に必要な部品や機器が揃えるにも1〜2ヶ月程度かかります。

3. トイドローンやシミュレーションでのドローン操縦の練習

一般に多くのFPV機の操作は通常のラジコン用の送信機(プロポ)を使用して行います。パイロットは二本のスティックを使ってドローンの機体を操作します。このための操作方法とドローンの飛行に必要な感覚は一度身につけてしまえば様々なドローンの機体に適用できます。高価で高性能な機体でフライトをする前に、トイ(おもちゃ)ドローンやパソコンのシミュレーションによって練習し操作方法をマスターすることをお勧めします。

スマートフォンを使って操縦するタイプのドローン製品がありますがこういった機種で飛行の練習をしてもその後より本格的なドローンに移行した際、その経験があまり役に立ちませんので、1台目のドローンとしてこういった機種を選択するのはお勧めしません。一般にスマートフォンでの操作は不安定になりがちでスティックで操作するものほど安定した飛行をするのは難しいでしょう。継続してより本格的なドローンにステップアップする可能性があるのであれば最初からスティック操作が可能な機種を購入した方が良いでしょう。

ドローンの操作方法にはそれぞれのスティックに対応する動作に応じてモード1とモード2という区分があります。まず自分はどちらのモードを使用したいかを決めてそのモードに対応した製品を購入する必要があります。モード1は左スティックでピッチ(前進後退)とヨー(左右回転)、右スティックでスロットル(上昇下降)とロール(左右傾き)、モード2では左スティックでスロットル(上昇下降)とヨー(左右回転)、右スティックでピッチ(前進後退)とロール(左右傾き)をコントロールします。

control-mode

モード1は従来のラジコンのヘリコプターの操作などで日本やヨーロッパで主流となっていたもので、米国ではモード2が多く使われてきたようです。ただこれからドローンを始めようという方については必ずしもそういった流れに縛られる必要はなく、自分がしっくりくる操作方法を選択するのが良いと思われます。私の場合は当初モード1で何度か試してみましたが自分の感覚には合わずモード2に変更して使用するようになりました。

練習用のトイドローンとしては7000円から1万円程度で販売されていて比較的安定した飛行が可能なものがありますのでそういったものを利用してモード1またはモード2による操縦の練習や、クアッドコプターの飛行特性などについて理解を進めます。このような入門機種としてはHubsan X4 HDなどが有名です。他にも外観の似た類似機で同等の性能のあるものが多く販売されています(Weekender by HITEC Q4i HD200等)。

これらの機種では一回の充電で飛行できる時間が6分程度であるのに対して充電が40分程度かかりますので必ず予備のバッテリーも合わせて購入した方が良いでしょう。バッテリーは最低でも4本、できれば6本、充電器も2つ以上あると効率よく練習ができるのではないかと思います。また破損に備え予備のプロペラも必要でしょう。購入の際には自分が希望するモードでの操作が可能であること、電波使用に関して日本で認められた技適(技術基準適合証明)マーク取得済みの製品であることを確認しましょう。こういった機種は室内でも飛ばすことができますのでその後本格的なFPV機を購入した後でも気分転換や、練習に使用するなど無駄な投資にはならないはずです。

トイドローンではFPVではなくLOSで飛行練習を行うことになります。操縦方法自体はFPVとLOSでは大きく異なる部分がありLOSの方が難しいのではないかと思います。LOSの場合、パイロットの視点と機体の進行方向が一致している状況では比較的簡単なのですが、機体が自分に向かってくるような向きになると左右の操作と機体の動きが真逆になり難しくなります。

例えばロール(傾き)のスティックを右に傾けると機体は左に傾き左方向に移動します。ヨー(左右回転)についても同様で左右の動作が逆になります。このようにLOSでの飛行中はパイロットは機体の向きを常に頭に入れながらスティックをどちらに倒せばどちらに進むかを頭で変換する必要があります。

これに対してFPVでは常に自分の視点が機体からの視点で前方を見ることができますので操作自体は通常の感覚と一致しますのでFPVの方が簡単になります。とはいえ今後FPVカメラ不調時や動作確認等のためにLOSでの飛行が必要な場面もありますのでLOSの練習をしておく必要があります。

またFPVを含むマルチコプターに関するフライトシミュレーターのソフトウェアがいくつか出ていますので、こういったソフトウェアを使って練習することも有効です。FPVのクアッドコプターを対象にしたフライトシミュレーターとしてはFPV Freerider というソフトウェアが良くできています。

無料で1コースの試用をすることができ4.99ドルの支払いで異なる状況の複数のコースを使用することができます。シミュレーターに使用するスティックの操作は実際の送信機、シミュレーター専用のコントローラー、市販ゲーム機のコントローラー等をパソコンのUSBスロットに接続して行います。実際の送信機を使う場合は送信機後ろのトレーナー用(練習用)出力をアダプタを使ってUSB接続します。アダプタやシミュレーター用コントローラーは通信販売で購入することができます。

FPV Freerider

http://fpv-freerider.itch.io/fpv-freerider

Screen Shot 2015-09-02 at 7.44.13 PM

マルチコプター(ドローン)は固定翼の飛行機の操縦感覚と異なる部分があります。固定翼では機首を下に下げれば機体は下前方に進みますがマルチコプターの場合は下を向いたまま同じ高度で飛行するすることとなり、高度を下げるにはスロットルを少し下げて調整をしなければなりません。モード1または2によるスティック操作の習熟とともにこういったマルチコプターの飛行特性についてもトイドローンやシミュレーターを用いて習得します。

4. ドローンの入手

いよいよドローンの飛行に必要な機器を手に入れます。まず最初に考えなければならないのは、今後ドローンを継続していく上でどういった用途を中心に楽しみたいかということです。冒頭でも述べましたがある程度ドローンが飛ばせるようになった次のステップとして考えられるのが空撮またはレーシングかと思われます。空撮に関してはすでに高機能な商用製品も市場に出てきており日本語の解説サイトも多数ありますので、ここではレーシングを想定したドローンを中心に書いていきたいと思います。

FPVによるレーシングドローンを飛行させるために最終的に準備しなければならないものを以下に示します。

(1)ドローン本体

(2)コントローラー(送信機:プロポ)・受信機

(3)FPV機材(カメラ、送信機、ゴーグル)

(4)バッテリー(本体、FPV機材)

(5)バッテリー充電器

(6)工具

(7)工作用資材

以下でそれぞれについて簡単に説明します。

(1)ドローン本体

一般的なドローン本体の入手方法としては以下の3つの方法があります。

a) 既製品を購入する。

b) ショップ等が提供しているキットを購入し製作する。

c) 自分で部品を選んで購入し製作する。

とにかく手っ取り早くレーシングドローンを飛ばしたい。工作が苦手という方は a) の既製品の購入が良いでしょう。なるべくお金をかけたくない、あるいは自分でドローンを製作したいが部品の調達に手間と時間をかけたくない、部品自体に特にこだわらないという方は b) のキットの購入が良いでしょう。同じ費用で最大限良いものを手に入れたい。自分好みの機体を手に入れたい。ドローンの仕組みついて良く理解したいという方は c) の自作がお勧めです。ちなみに既製品だからといって割高ということはなく同じ性能・品質のものを手に入れようとすると費用の面では既製品、キット、自作のいずれであっても大きな違いはないかと思います。

資金的に余裕があり今後本格的にFPVドローンに取り組んで行こうという方は思い切って既製品モデルとキットまたはオリジナルの機体の2台を同時購入するのも良いかと思います。ドローンはクラッシュやマシントラブルがつきものなので練習時間を無駄にしないためにも、いずれは複数台の機体が欲しくなります。ドローンを自分で修理するために機体や部品に関する知識や修理に必要な工作のスキルがあった方が良いので、自作はオススメなのですが最初から自作の機体を購入した場合実際に飛ばすまでに組み立てや調整のための時間がかかり、仮に必要な工具がないとか部品が不良だったりした場合に工具や部品を入手するまでにしばらく待たなければならないということもあります。既製品を入手しておけば組み立て作業と飛行の練習を同時に進めることができ時間が無駄になりません。

また既製品の場合基本的な動作確認と調整が済んだ状態で入手できるので本来ドローンがどういった動作をするかとか、本来の性能がどういったものかなどが未経験の方でもわかります。自作の場合初飛行した際に、それが本来ドローンが持つ飛行特性であったり性能なのか、不具合があった時に、組み立てに問題があるのか、パラメーターがうまく調整できていないのかなどの問題の切り分けがしにくいといった可能性があります。

ですので周りに経験者がいなかったり、あまり自信がないような場合は迷わず既製品を一つは購入してみるのが良いかと思われます。その後続けられそうであればキットまたはオリジナル機体の部品を購入し自作を始めるというのでも良いかと思います。

既製品の場合は機体購入後自分が使用する受信機を取り付けその受信機とコントローラーに合わせた初期設定を自分で行う必要があります。いずれの形で入手したとしてもドローンの飛行には墜落や衝突はつきものですしその度に自分で修理をしていくことになります。またある程度飛行に慣れてくるといろんな部品をアップグレードしたり改造して自分の好みの機体にカスタマイズしていくことになるでしょう。そのため最終的には自分でドローンを組み立てられる程度の知識と技術を身につけることになります。既製品の場合はクラッシュ時に入手できる部品が限定されるようなこともありますのでスペアパーツが入手可能かどうか購入前に確認をしておくと良いでしょう。

レーシングドローンとしては4つのモーターを使用するクワッドコプターまたは6つのモーターを使用するヘキサコプターが一般的です。これらのマルチコプターは機体中心をはさんだ対角線 上のモーター間の距離(長さ)をもって大きさが表現されます。FPVレーシングに使用されるドローンはレーシングクワッドやミニクワッドと呼ばれこの対角線のモーター間の距離が250mm前後の250サイズが多く使用されています。

またドローンの基本的な仕様としてはフレームサイズの他プロペラのサイズとモーター及びバッテリー出力も大きな要素となります。

プロペラのサイズはその直径(インチ)とそのプロペラが1回転する間に進む距離の大きさ(ピッチ)で表現されます。ピッチはプロペラの羽のねじりの角度で決まります。レーシングドローンで初心者向けの基本的なプロペラとしては直径が5インチでピッチが3(インチ)のものが使用されます。これは5×3や5030などと表記されます。

モーターに関してはマルチコプターではブラシレスモーターが使用されるのが一般的です。通常のモーターがモーターの外側に磁石があり内側の軸とコイルの部分が回転するのに対して、ブラシレスモーターでは内側のコイル部分が固定されていて外側の磁石とケース部分が回転することによりプロペラを装着した軸を回転させます。この内側で固定されるコイルの部分(固定子)の直径と高さをmm(ミリ)で表記したものと電圧1V(ボルト)与えた場合の1分あたりの回転数によってモーターのサイズと性能を表現します。例えば2204-2300kvはコイル部分の直径が22mmで高さが4mm、1Vの電圧で2300rpmの回転が得られることがわかります。一般的なサイズとしては直径18-22mm程度2000-2400kv程度のものが使用されます。

バッテリーに関しては大きさや重さに対して電圧や容量の大きいリチウムポリマー(LiPo)電池が使われます。リチウムポリマーは高性能ですがショートをさせたり過充電をすると爆発や発火の可能性があるため取り扱いには注意が必要です。LiPo電池は一つあたり3.7vを一つの単位として組み合わせたものを使用します。ドローンには3S(セル)から4S(セル)のものが使用され初心者の場合は3Sからスタートします。バッテリーの性能はセル数による電圧のほか一度に放電することのできる放電レートとして45C、90CなどCの値として表現します。また電池の容量は1300mAhというように電流と時間をかけたものの形で表現します。プロペラ、モーター、バッテリー等の詳細については別途詳しく説明します。

これらをまとめると本格的なレーシングドローンとして最初に購入する基本的な仕様としてはフレームサイズが250前後で、5030プロペラ、3SのLiPoバッテリー、2000-2400kvのモーターを使用する機種ということとなります。このような機種を入手して飛行の経験を積み徐々にカスタマイズなりステップアップをしていくと良いでしょう。

ドローンの機体、部品やその製作等については「ドローン製作」のページで詳しく書いていきたいと考えています。

(2)コントローラー(送信機:プロポ)・受信機

コントローラー(送信機)は日本ではプロポと呼ばれるのが一般的かと思います。プロポは一般に制御できるチャンネル数によってそのランクが決まりますがドローンの飛行には最低限、スロットル、ピッチ、ロール、ヨーの4チャンネルを使用します。その他モーターのON/OFF(アーミング)スイッチや飛行モードの変更にそれぞれ1チャンネルを使いますので最低限6チャンネルは必要でしょう。また将来的に空撮用のカメラのコントロールなどにも使用することを考えると8チャンネル以上の機種を選択しておくと安心かと思います。またある程度の上位機種になると飛行するドローンの側から受信電波強度やバッテリー電圧等の情報を送信機側に送り返すテレメトリーという機能を持ったものがありますので、こういった機能のある機種を選択しておくと良いでしょう。

コントローラーは製造するメーカー等によってそれぞれ対応する通信方式が異なります。またコントローラーからの信号を受けて受信機が他の機器をコントロールするための制御信号の方式も異なります。そのため受信機を選択する場合はまず利用するドローンのフライトコントローラー(FC:機体の状態を把握しモーター等制御による機体をコントロールするドローンの頭脳)が対応する制御信号を発することのできる受信機と対応するコントローラーを選択する必要があります。いずれにせよコントローラー、受信機を使用するドローンで使えるようにするには様々な設定が必要になりますので十分な情報のある実績の多い機種を選択することが無難でしょう。

日本以外の海外においてFPVレーシングドローン用としてはFrSky Taranis X9Dという機種が多く使用されており多くの情報が公開されています。FrSky Taranis X9Dはソフトウェアがオープンソースで公開されており様々な機能をカスタマイズして使用することができるため人気で設定情報などのノウハウも多く共有されています。しかしながら残念なことに、現状ではこの機種は日本では技適マークを取得しておらず販売されていないため合法的に使用することができません。

FrSky Taranis X9D

http://www.frsky-rc.com/product/pro.php?pro_id=113

そこで8ch以上の機種で技適取得等日本で安心して使用できるコントローラーを選択するとなるとその選択肢としてはフタバ(双葉電子工業株式会社)の10J(10ch:定価38,000円実売29,000円程度)やJR(日本遠隔制御株式会社)のXG8(8ch定価42,000円実売38,000円程度)以上の機種ということになります。この両者で言うと値段とch数のバランスからフタバ10Jが選択されることが多いように思います。

コントローラーに関する出費を安く抑えたいとなると上記二社の6ch機を選択することになるかと思います。フタバ6K(定価27,500円実売20,000円程度)かJR XG6(定価20,000円実売12,000円程度)あるいは海外製のプロポのうち技適を取得して輸入販売されているものの中から購入するということになるかと思います。これら機種では使用するドローンでの実績が少ないために設定方法等に関する情報が得られない可能性もありますので、事前にネット等で必要な情報が得られることを確認した上で購入を決定した方が良いでしょう。

(3)FPV機材(FPVカメラ、送信機、ゴーグル/LCD、受信機)

FPVによるドローンの飛行を実現する上で最も重要な要素がFPV機材となります。FPV機材はFPV用カメラ、映像信号の送信機、FPV用ゴーグルまたは受信機+LCDディスプレイなどです。FPV用ゴーグルを付けて操作をする姿は知らない人が見ると異様な光景に見えるかもしれません。一方ディスプレイの使用ではLOSとFPVの両方が可能で、操作中の姿を他の人が見たとしても異様ということはないかと思います。しかし屋外で行うFPVの飛行では画面に自然光等が反射して見にくいことが多く画面以外の情報も目に入ってくるため飛行の映像に集中しづらいという欠点もあるかと思います。専用のFPV用ゴーグルを使用した場合は、ゴールグ自体に受信機が含まれていて持ち運びや取り扱いが容易であり、外界からの情報を遮断するためFPVの映像に集中しやすいなどのメリットもあります。一方で第三者から見た場合に異様に見えてしまうことやメガネをしているとそのままでは使用できないことなどのデメリットもあります。全体としてはFPVの飛行にゴーグルを使用している人が多いのではないかと思います。

FPV用のゴーグルとしてはFatSharkの製品が有名で広く利用されていますが、他にSkyzone、Boscamなどといったメーカーの製品もあります。これらのゴーグルはFPV用の受信機が内蔵されており基本的にはそれらゴーグルさえあればFPVの映像を受信し表示することができます。FPVのゴーグルの選択は表示できる解像度と画面サイズの視野角、表示する映像の録画の可否等によって選択するとよいでしょう。FPVによるドローンの飛行を継続するとFPVで送られている映像を記録したくなります。また広い範囲で飛行させる場合などはFPVの映像を記録していくことでクラッシュした機体を探す時の手がかりとして使えるというメリットもあります。そういったことを考えると映像を録画できる機能を持った機種を使用するのがお勧めです。FatSharkの製品で言いますとDominator V3とDominator HD V2がゴーグルの本体内にMicroSDに映像を記録することのできるVCRの機能を持っています。視野角は飛行時の没入感を得る上で重要な要素でDomiator HDでは45度とFatsharkの機種では最大の視野角を持ちますが視野角が広すぎるため表示画面全体にピントが合うように視野を調整するのが難しいという点もあります。

(4)バッテリー(本体、FPV機材)

FPVの飛行において関連機器に電源を供給するバッテリーは非常に重要な要素の一つです。FPVドローンの飛行にはドローン本体で使用するバッテリーの他、FPVゴーグルやディスプレイに使用するバッテリー、送信機のバッテリーが必要となります。先にも紹介しましたが一般にFPVミニクワッドには3Sまたは4SのLiPoバッテリーを使用します。またFAT Sharkのゴーグルには2Sの専用のバッテリーを使用します。送信機は本体に付属するバッテリーまたは乾電池を使用します。

LiPoバッテリーは過充電、高温、ショートなどによって爆発・炎上することがありますので取り扱いには十分注意することが必要です。また保存用のバッグ等が販売されていますので持っておくと良いでしょう。

一般に3SのLiPoバッテリー1回の充電は1時間程度の充電で5〜8分程度の飛行ができます。ある程度続けて練習するつもりであれば4個程度以上のバッテリーを持ってた方が効率が良いかと思います。

(5)バッテリー充電器

トイドローンや空撮用ドローン製品等ではバッテリーの充電器が本体にセットされていることが多いですがFPVレーシング等で使用するミニクワッド等で使用するバッテリーと充電器はそれぞれ自分で入手する必要があります。ラジコン等で使用されるLiPoバッテリーをセルのバランスをとりながら充電することのできる機種がお勧めです。Turnigy Accell6という機種が比較的手軽で安心して使用できます。Turnigy Accell6はLiPoバッテリーのセルのバランスをとりながら充電、放電、残量チェック等の機能を持っていますが自身にコンセントから電源をとるためのアダプターが製品に付属していません。そのため別途電源アダプターも用意する必要があります。電圧電流が合えば手持ちのパソコンやディスプレイ用のアダプタを使用することもできます。Turnigy Accell6へ給電する電圧は11〜18Vで充電できる電力量が50Wですから5〜6A程度の電流を供給できるアダプターを使用すると無駄なく短い時間で充電を行うことができます。

3SのLiPoバッテリーを普通に充電すると1時間程度の時間がかかりますがLiPoバッテリーを並列に接続することでTurnigy Accell6だと3つのLiPoバッテリーを同じ時間で並列して充電することも可能です。並列充電用のアダプター等はネット等で購入することが可能です。ただし接続や充電の容量を間違えると重大な事故につながりますので充電池の特性や充電の仕組みを十分に理解した上で行うようにしましょう。

(6)工具

FPVドローンを飛ばすためにはいくからの工作作業が必要です。またドローンを自作するには半田付け作業は避けて通れません。最初から全ての工具を揃えるのも大変ですから、とりあえず100円ショップなどで安いものを入手してそれで物足りなければ良い工具に買い換えるという方法でも良いでしょう。ありあわせの工具でなんとかするのではなく安いものであってもそれぞれサイズのあった工具を揃えた方が良いと思います。

<必ず必要になる工具>

ドライバー(+, -):本体やプロポ等に使用

六角レンチ:ドローン本体のネジ等に使用(各機種のネジ等のサイズに合うもの)

スパナ:プロペラ固定用ロックナットに使用

<自作・修理に必要な工具>

ニッパー:各種配線のカット、ジップロックのカットに使用

ハンダごて:配線のハンダ付けに使用

<持っていると便利な工具>

ワイヤーストリッパー:ワイヤーの配線に使用

ヒートガン:ケーブルの接続箇所等に被せたシュリンクチューブを加熱して接続部を絶縁し保護します。

ハンダごて用スタンド:半田ごてを安全・快適に使用できます。

カッティングマット:安心してハンダ付けやカッティングに使用できる場所を確保すると作業が楽になります。

(7)工作用資材

ドローン本体の加工や受信機、FPV用機器の取り付けにいくらかの資材が必要となります。これらもとりあえず安くあげるため可能なものはまず100円ショップで購入しても良いでしょう。

<必ず必要な資材>

両面テープ:部品の機体への固定等に使用

ナイロン結束バンド:配線や部品を固定するのに使用

ロックナット:モーターをプロペラに固定するのに使用。モーターに付属するナットは緩んでしまうのでロックナットに交換します。

<自作・修理に必要な資材>

ハンダ:配線のハンダ付けに使用

フラックス:ハンダが接合面になじむようにします。

絶縁テープ:応急修理等に使用

プラスチックナット・スペーサー:フライトコントローラーの本体への取り付けに使用

<持っていると便利な資材>

シュリンクチューブ:ケーブル接続部の絶縁や仕上げに使用

5. 開局申請

使用するFPV機器の内容についてアマチュア無線局の開局手続きを行います。

機器の登録実績や具体的な手続きについては下記のサイトが参考になります。

アマチュア無線でRC FPVを楽しむ(JI1BZNさん)

http://sky.geocities.jp/oumeastro/amaradio.html

6. 国土交通省航空局に対する許可・承認申請

 

7. ラジコン保険(ドローン保険)に加入

日本ラジコン電波安全協会の「ラジコン操縦士登録」に登録することによりラジコン保険に加入することが可能です。業務使用は対象となりませんので業務使用の場合は別途保険会社にお問い合わせください。

日本ラジコン電波安全協会 ラジコン操縦士登録

http://www.rck.or.jp/contents/rc_sojyu/rc_sojyu09.html

7. 初フライト

FPVドローンの初フライトからいきなりFPVでフライトをするという人は少ないかと思います。まずはFPVなしのLOSでドローンが問題なく飛行が可能かどうか、操縦特性等を把握します。

FPVレーシングドローンは空撮用やトイドローンよりも運動性能が高く操作に対する感度も高いので、未経験者が操縦するとスティックを大きく動かしすぎる傾向があります。そのため操縦に慣れるまでは送信機のスティック操作に対する出力信号の値が最大で50〜70%となるように設定すると良いでしょう。(トイドローンでいうビギナーモードの設定)この場合もスロットルについては最低値は変わらないようにする必要がありますのでスロットルの範囲は変更しないようにするか、最大値が60〜70%になるようにカーブを調整します。

初フライトは十分に広い場所でLOSで行い徐々にスロットルを上げていきます。FPVレーシングドローンではその運動性能の性質上ホバリングはあまり得意ではありませんのでホバリングにあまりこだわる必要はないかと思います。ある程度LOSで安定して飛ばせることが確認できればFPVに挑戦します。先にも書きましたがLOSでの飛行とFPVの飛行では感覚が異なりますしある程度FPVで飛ばすことに慣れればLOSで飛ばすことはあまりしなくなるのでLOS飛行の練習はほどほどで良いかと思います。

FPVでの初飛行に先立ちまずはゴーグルをつけた状態でドローンを手に持って動かして見たりして機体の状態とFPVでの見え方、視界等を確認します。ある程度ゴーグルの見え方に慣れたらいよいよFPVの初フライトです。ある程度長さのある芝生や草原など着地の際の衝撃が少ない場所が望ましいでしょう。またFPVで飛ばしていると現在位置がわからなくなることがありますのでFPVで確認できる周囲の目印等と自分の位置を確認し頭に入れておきましょう。体のバランスをとる三半規管との関係があるのか、立って操縦するも座って操縦する方が難易度が低いようです。

FPVの初飛行はかなり緊張すると思いますが少し慣れるとLOSより簡単で意外とスムーズに飛行ができるかと思います。最初はまっすぐに飛ばすことすら難しいかもしれませんが、自転車などの乗り物と同じで飛行時間に応じて操作の感覚が身についていくかと思います。ひたすら練習あるのみです。

(この記事は現在製作中です。逐次更新予定です。 最終更新日 2015/11/13)


2 thoughts on “FPV入門

  1. フランスのニースに住んでいる山本と申します。FPV のドローンについてですが、日本ではゴーグルを使用して、ドローンを遠隔操縦することは、可能でしょうか。FPVといっても、ゴーグルの場合は、特別扱いされてしまうのかと思って、質問です。フランスでは、レースの際など、ドローンを目視する人が、別に必要になっているようなので。ゴーグルをかけている人には、自分のドローンの姿を見ることができないからと聞いています。ご教示くださいますでしょうか。
    よろしくお願いいたします。

  2. 山本さま
    ニースいいですね。
    日本でもゴーグルを使用して、ドローンを遠隔操縦することは可能です。すでに多くの方がドローンのFPV操縦を楽しんでいてレースの大会なども開催されています。

    ご指摘の通り基本的にはFPVの際には目視で周囲や期待を確認することができるスポッターがいることが前提となります。これは米国をはじめ世界のどの国でも原則として必要とされているかと思います。

    ただ日本の場合は法律の対象外ということで200g以下の機体であればスポッターなしでも飛行が可能です。また200g以上でも私有地での飛行など適切な安全管理が行うことが保証され申請が認められればスポッターなしでの飛行も不可能ではありません。承認を受けて実際に一人でFPVを行っている人もそこそこいるようです。

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