重い荷物を持ち上げたり、素晴らしい空撮映像を撮影したりできる高性能ドローンを構築したいと考えていますか?最高の結果を得るためには、適切なコンポーネントを選択することが重要です。このガイドでは、最高の効率を目指すカスタム ドローン構築用の部品を選択するために知っておくべきことをすべて説明します。
最終的にドローンをゼロから構築するか、既製のモデルを選択するかにかかわらず、モーター、バッテリー、フライトコントローラーなどのさまざまな要素がパフォーマンスにどのように影響するかを理解することは、賢明な購入決定に役立ちます。
この知識があれば、メーカーの主張をより適切に評価し、特定のニーズに合わせて選択肢を絞り込むことができます。 北西ブルードローン 5KG ペイロードを搭載したり、非常に滑らかな 4K ビデオをキャプチャしたりできます。
フレームと構造コンポーネント
フレームと構造コンポーネントは、ドローンを保持する物理的な基盤を構成します。これには、シャーシまたはベース プレート、アーム、着陸装置、その他の構造要素が含まれます。
材料
カーボンファイバーでフレームを構築することで、強度と軽量性の最適なバランスが実現します。カーボンファイバーの自然な剛性は、航空写真を混乱させる可能性のある振動に耐えます。プラスチック製のフレームは小型の機体には適していますが、大型のドローンには耐久性に欠けます。
最終的には、フレーム素材をビルドのサイズと使用目的に適合させることで、コスト、耐久性、効率を最適化することができます。
推進システム
推進システムは、ドローンを空中に維持する推力を供給します。この領域を微調整すると、飛行特性と揚力能力を最大限に制御できるようになります。そして、もし興味があれば、 ドローンレース, 推進力は明らかに重要です。
ブラシレスモータ
ブラシレスモーターは、ブラシ付きモーターと比較してパワー、寿命、効率が優れているため、ハイエンドドローン市場を支配しています。ブラシレス モーターを選択する際に理解すべき 2 つの重要な仕様は、KV 定格とサイズです。
KV 定格は、供給されるボルトあたりの RPM 数を示します。一般に、KV が低いほどトルクが大きくなり、KV が高いほど速度が高くなります。大型のドローンでは、より大きなプロペラを回転させるためにより多くのトルクを持つモーターが必要となるため、300 ～ 900 RPM/ボルト程度の低い KV を探してください。小型のビルドでは、1500 ～ 3000 RPM/ボルトの範囲の高 KV モーターが採用されています。
サイズはステーターの幅 x ローターの高さを mm で測定します。幅の広いモーターはより多くのトルクを生成し、背の高いモーターはより大きな支柱を可能にします。重い荷物を持ち上げるための主力製品を構築する場合は、幅 28 ～ 35 mm のトルクを優先してください。機敏なレーシングドローンの場合は、22 ～ 27 mm の小さなサイズで十分です。
希望する飛行特性とドローンのサイズを適切なブラシレスモーターと組み合わせることで、空中での機体の安全性が保たれます。
電子スピードコントローラー
電子スピード コントローラー (ESC) はバッテリーから各モーターに電力を送り、回転数を調整できます。選択した ESC が特定のモーターとバッテリー電圧の電流要求を処理できることを確認してください。一般に、高電圧システムはより多くの電力を供給しますが、適切な ESC が必要です。
プロペラ
プロペラは航空機を上昇させるための実際の推力を生成します。 2 つの数字は主要なプロパティを説明します。
最初の 2 桁はプロペラの直径をインチ単位で示します。数値が大きいほど、プロップも大きくなります。
次の 2 桁は、インチ単位で測定されたピッチを示します。ピッチは、プロペラが 1 回転で空中をどれだけ前進するかを示します。したがって、ピッチが高くなると、1 回転あたりにより多くの推力が得られます。
フライトコントローラーとセンサー
フライト コントローラー ボードは、ドローンの情報処理の頭脳として機能します。センサーを収容し、自律飛行機能を導くファームウェアを実行します。
フライトコントローラー
フライトコントローラーには、オープンソースまたはクローズドソースのファームウェアをサポートする種類があります。 ArduPilot のようなオープンソース ファームウェアは、最大限の制御のための完全なカスタマイズと透明性を提供します。クローズド ソース オプションは独自のコードを備えており、ユーザーの適応性を犠牲にしてメーカーに緊密な統合を許可します。高度なカスタム ビルドに取り組む場合は、 オープンソースファームウェア 一般的には最もよく機能します。
センサー
正確かつタイムリーなセンサー データは、安定性とナビゲーションにとって依然として重要です。
M8N u-blox チップを搭載した GPS モジュールは、優れた信号ロック速度と位置精度を提供します。これは、ウェイポイントの追跡や自動帰還などの安全機能にとって不可欠であることがわかります。
加速度計とジャイロスコープは、3 つの軸すべての方向と動きを検出します。入力を入力してホバリングを自動的に安定させ、過剰補正を無効にするトリム調整を行います。
気圧測定値に基づく高度計は、加速度計データと組み合わせて使用すると、危険な高度の逸脱を防ぎます。
カメラとFPVシステム
没入型の一人称視点システムを介して写真撮影と操縦をサポートするドローンは、安定したカメラ プラットフォームと低遅延ビデオ送信の恩恵を受けます。
カメラ
RGB カメラは、民生用モデルの DSLR と同様に、可視色スペクトル全体で画像をキャプチャします。
マルチスペクトル カメラには、目に見えない赤外線と紫外線を検出する特殊なレンズが含まれています。これにより、従来のカメラでは不可能だった作物の健康状態に関するデータの収集が可能になります。
あなたがに入っているなら 写真ビジネスを立ち上げる また、プロの映画撮影や写真測量モデルの撮影を目的として、Sony Alpha ミラーレスのような大型センサー カメラが最大の解像度とダイナミック レンジを提供します。
ジンバル
ジンバルは 3 軸でカメラの照準をスムーズに調整し、ドローンの動きや振動に対抗します。ブラシレス ジンバル モーターは、方向を維持するためにエネルギーを消費するのではなく、外力に抵抗することで位置を維持します。このアプローチにより、消費電力を最小限に抑えながら、非常にスムーズなカメラワークが可能になります。
最適な安定化を実現するには、角度のついたモーターを備えた 3 軸ジンバルが驚異的に機能します。
FPVシステム
ドローンの視点をリアルタイムで確認するには、低遅延のビデオ送信が不可欠であることがわかります。最適化された FPV システムでは、遅延を最小限に抑え、通信範囲を最大化するために、効率的な H.5.8 または H.265 エンコーディングを使用した高速 264 GHz 伝送が必要です。
テレメトリーと送信機
テレメトリ ハードウェアと RC 送信機は、ドローンとパイロット間の通信を容易にします。
テレメトリー
遠隔測定モジュールは、バッテリー電圧や GPS 座標などのリアルタイムのパフォーマンス データを上空から地上局のパイロットに送信し、ドローンのステータスを監視します。これにより、問題が発生した場合でもビルドがより安全に保たれると同時に、自律的なリターン・トゥ・ホームなどの機能も有効になります。
トランスミッタ
リモコン送信機はドローンに搭載された受信機に無線で接続し、飛行中に速度や方向を調整するユーザーコマンドを中継します。
少なくとも 6 チャンネルを提供する送信機を探してください。これにより、重要なピッチ/ロール/ヨー制御だけでなく、自動着陸や飛行モードの切り替えなどの高度な機能を切り替えるための予備チャンネルも提供されます。
パワーシステム
電源システムは、飛行用バッテリーと配電盤を介してすべての電子コンポーネントに重要な電力を供給します。
バッテリー
リチウムポリマー (Li-po) バッテリーは、単位重量あたりの比類のないエネルギー密度のおかげで、小型および中型のドローンで主流を占めています。飛行用バッテリーの主な仕様は次のとおりです。
電圧 – 22.2V 付近の高電圧パックにより、より高速な速度が可能になります。低電圧 14.4V モデルは、より安全な動作を提供します。
容量（mAh） – 保持されている最大充電量。高いほど飛行時間が長くなります。
C-評価 – バッテリーから安全に取り出せる電流の大きさを示します。C 定格 x 容量を乗算して、サポートされる最大アンペアを決定します。
可能であれば、さまざまなアクティビティにわたる機体の電流消費量を見積もり、ミッション プロファイルに必要なオーバーヘッドを提供するバッテリーを選択してください。
配電盤
配電盤 (PDB) は、メイン バッテリーから ESC、フライト コントローラー、および電力を必要とするその他のコンポーネントに電力を供給します。利用可能な出力チャネルが対象のアクセサリをすべてサポートしていること、および PDB 電圧がバッテリ電圧と一致していることを確認してください。
DIY ドローンと既製ドローンのどちらを選択するか
これらすべての要素が連動しているため、独自のドローンを構築するのが最善でしょうか、それとも既製のモデルを購入するのが最善でしょうか?最終的にはあなたのスキルと優先順位によって決まります。
自分自身で構築することで、すべてのコンポーネントが手作業で選択され、深くカスタマイズされた結果が得られます。これにより、比類のないパフォーマンスの可能性が得られますが、技術的な知識と十分な研究時間が必要になります。
逆に、既製のドローンは、構成がメーカーによって処理されるため、セットアップが簡素化されています。ただし、DIY モデルのようなカスタマイズされた適応性はありません。一般に、構築済みは、建設ではなく純粋に飛行に焦点を当てたパイロットに適しています。
カスタム設計の NW Blue Drone を持ち上げるのが楽しいと思うなら、早速組み立ててみましょう。それ以外の場合は、単純な古いパイロットの方がニーズを満たす可能性があります。
ドローン技術の応用
ドローンは、その多用途性、カスタマイズ性、手の届きにくい場所に簡単にアクセスできる機能により、レクリエーション、商業、産業のあらゆる場面で幅広く応用されています。
ビジネスにおけるドローンの一般的な用途は次のとおりです。
インフラ検査 – 赤外線カメラを搭載したドローンは、携帯電話の塔、送電線、パイプラインを人間の検査員よりも迅速かつ安全に調査できると同時に、遠隔地にも到達できます。これにより、早期の欠陥検出により、コストのかかる停止が防止されます。
農業 – NDVI カメラとイメージング ソフトウェアを使用することで、ドローンは作物の問題を植物レベルまで正確に特定し、対象を絞った効率的な農薬散布と散水が可能になり、収量が向上します。一部の亜種は、畑や森林に空中播種することもできます。
セキュリティ/監視 – 300フィートからナンバープレートを読み取ったり、完全な暗闇の中で人間の微小な熱痕跡を検出したりするのに十分強力な光学ズームレンズなどの特殊なカメラを装備したドローンは、財産と国境の安全を守る貴重な情報を提供します。
発送先 – 新しいドローン配送モデルが提供 eコマース向けの先駆的な近隣配送サービス、処方箋および小売品。これは、重要な積載物を迅速に輸送することにより、災害救援活動にも役立ちます。
娯楽として、消費者向けドローンは文化的創造性と技術学習を促進します。驚くような風景のビジュアルを撮影するアマチュアの映画製作者から、エレクトロニクスの専門知識を収集する DIY 愛好家まで、ドローンは次のような方法で生活を豊かにします。
ビデオ撮影 – 非常に滑らかな 4K 空撮映像により、自家製のスキー モンタージュ、家族旅行の概要、不動産リストなどに、静止したショットよりも体験性が高まります。 NW Blue Drone のようなコンパクトなドローンを使用すると、このような撮影を広く利用できるようになります。
ドローンレース – 一人称視点 (FPV) ドローン レースでは、参加者はオンボード カメラの視点からミニチュア ドローンを操縦して複雑なコースを駆け回り、純粋なスピードに浸ることができます。コミュニティは技術への関心を高め、次世代のエンジニアの教育に役立ちます。
そのため、タワーの点検、緊急の医療品の配達、農業データの収集、エクストリーム スポーツの撮影、あるいは単に友達のレースなど、ドローンは人間が空から簡単に見たり実行したりできることを大幅に拡大します。
締めくくりに
一流の揚力、速度、または撮影機能を備えたエリートドローンを構築するには、目的に合わせて最適化されたハイエンドコンポーネントを選択する必要があります。
しかし、モーターの KV 定格、ESC の電流許容値、バッテリーの放電容量などの重要な仕様を理解していれば、航空機の最高のパフォーマンスを引き出す上で部品の選択に関する洞察が非常に貴重であることがわかります。
したがって、ゼロから構築する場合でも、既製のモデルをアップグレードする場合でも、この知識を適用してドローンへの願望を新たな高みに引き上げてください。
