フライトコントローラー

ドローン・マルチコプターやラジコン飛行機に限らず、航空機の自動操縦システム(オートパイロット)を実現する要となるのが「フライトコントローラー」です。フライトコントローラーは機体に搭載するコンピュータで、センサ信号やプロポからの操縦コマンドに基づいて機体を制御するためのコマンドを計算し、舵面やプロペラを動かすため指示を出すのが主な役割です。

フライトコントローラーを使うとできること

フライトコントローラーがなくても、飛行機を単純に飛ばすだけなら可能です。飛行機の操縦は、エルロン・エレベーター・ラダーの三舵とスロットルの操作によって可能になるため、ドローンのような無人機であればプロポのスティック操作によってすべて賄うことができます。

フライトコントローラーを使用する主な理由は、センサから取得する機体の状況に応じたフィードバック制御が可能となり安定性が増すこと、そしてオートパイロットによる自動操縦機能が使用できることです。自動操縦機能には、例えば以下のようなものがあります。

  • 姿勢保持機能 - 機体のピッチ・ロール・ヨーの姿勢を保持し安定した飛行状態を確立します。
  • 高度保持機能 - 機体の高度を自動的に保持します。
  • 位置保持機能 - GPS等で取得する機体の位置を保持し定点ホバリングを実現します。
  • ウェイポイント飛行機能 - 指定したポイントを順番に巡るように飛行します。
  • 自動帰還機能 - 飛び立ったポイントへ自動的に帰還します。

ドローン向け自動操縦システムのプラットフォーム

既製品として販売されているドローンにはあらかじめ自動操縦システムが搭載されていることがほとんどですが、自作機の場合は自動操縦システムを自分で構築する必要があります。ゼロから全てを作るのは非常に大変なため、趣味でも商業用途でも、無料で公開されているオープンソースのプラットフォームを利用することが多いです。自動操縦システムのプラットフォームとして代表的なものに「ArduPilot Mega」と「PX4」の2つがあります。

ArduPilot Mega

ArduPilot Mega(APM)は、Arduinoをベースのフライトコントローラと、そのフライトコントローラで動作する飛行制御プログラムを開発するために始まったプロジェクトです。世界的にユーザー数が多く、市販のドローンと遜色ない(あるいはそれ以上の)自動制御機能が無料で使用できます。

当サイトでは、APM関連の情報は以下のカテゴリにまとめています。

カテゴリーArduPilot Mega(APM)

PX4

PX4は、オープンソースのドローン開発向けプラットフォームて非常に規模の大きいDronecodeでも中心的役割を果たしている飛行制御関連のプロジェクトです。ハードウェアとしてのフライトコントローラー開発と、その上で動作するソフトウェア開発を行うプロジェクトです。前述のAPMも、ハードウェアはPX4で開発している「Pixhawk」などを使用するのが一般的です。

参考PX4のフライトコントローラー「Pixhawk」

PX4によるラジコン飛行機の自動操縦(2)飛行試験と開発の今後

PX4 Dronecode

PX4によるラジコン飛行機の自動操縦(2)飛行試験と開発の今後

2020/5/1  

Dronecodeの飛行制御開発プロジェクトであるPX4を使用し、ラジコン飛行機の自動操縦システム構築に挑戦されている河上 宣道さんに開発の模様を寄稿していただきます。後編の今回は飛行試験でPX4の飛行モードを検証した結果を紹介します。

PX4によるラジコン飛行機の自動操縦(1) 開発背景とシステム構成

PX4 Dronecode

PX4によるラジコン飛行機の自動操縦(1) 開発背景とシステム構成

2020/4/30  

DronecodeのフライトコードであるPX4を使用し、ラジコン飛行機の自動操縦システム構築に挑戦されている河上 宣道さんに開発の模様を寄稿していただきます。前編の今回は自動操縦システムの動向調査・システム構成の決定等を紹介します。

APM ArduPilot Megaのフライトモード

APM:ArduPilot Mega ドローン開発

【APM】ドローン・マルチコプター・RCプレーンのフライトモードの種類と効果

2016/9/11  

ドローン・マルチコプター・ラジコン飛行機向けのオートパイロットプラットフォームであるAPM(ArduPilot Mega)のフライトモード(飛行制御モード)を、制御方法と実現する機能に注目して解説します。また、空撮用ドローンとして有名なDJI Phantomとの比較も行います。

Mission Planner(ミッションプランナー)

APM:ArduPilot Mega ドローン開発

Mission Plannerの使い方・インストール・設定方法 【APM:ArduPilot Mega】

2016/9/3    

APM(ArduPilot Mega)代表的なグラウンドコントロールステーション(GCS)であるMission Planner(ミッションプランナー)を解説します。インストール方法や、フライトコントローラーへのファームウェアアップロード方法、ミッションフライトの設定方法が中心です。

ドローン空撮 APM:Copter AUTOモード ウェイポイント飛行

APM:ArduPilot Mega ドローン開発

【ドローン空撮】APM:CopterのAUTOモード・ウェイポイント飛行の設定・実施法

2016/8/30  

オープンソースのオートパイロットプラットフォーム「APM:ArduPilot Mega」を利用して、指定航路を飛行するウェイポイント飛行(ミッション飛行)を実施する方法を解説します。ファームウェアにAPM:Copter/ APM:Plane、フラコンにPixhawk等を使用します。

APM:ArduPilot Mega

APM:ArduPilot Mega ドローン開発

APM:ArduPilot Mega-ドローン・RC飛行機用オートパイロット [Drondecode]

2016/8/27    

高度なオートパイロット(自動操縦)システムを実現する、オープンソースのプラットフォーム「APM:ArduPilot Mega」を解説します。ドローンコードプロジェクトの一部でもあるAPMは、ドローン・マルチコプター等に搭載するファームウェア、GCSソフトウェア等から構成されます。

フライトコントローラー Dronecode

3DR Pixhawk-APM推奨の高性能ドローン用フライトコントローラー

2016/7/3  

APM(ArduPilot Mega)の推奨ドローン用フライトコントローラー「Pixhawk」を紹介します。日本ではユーザー・情報が少ないですが、上手く活用するためのスペックやコネクタなどのインターフェース仕様、必要な関連モジュール・周辺機器の情報などをまとめます。

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