12/12/07 公開開始

クアッドコプター QC02

 自作クアッドコプタの2機目になります.1機目はHobbyKingの木製フレームを組んだり補強しただけのものでしたが, 今回はフレームから自作してみました.フライトコントローラにはHobbyKingのMultiWiiを使っています.

外観

表から.いわゆるX配置で,写真の左が前になります.前後を見分けるために,ペラの色を変えています. ペラは8045でRCtimerで買ったものになります.ここ,むっちゃくちゃやすいし,送料無料だしほんとにありがたい限りです.
フレーム素材はCFRPの10mm角パイプ,真ん中の部分はCD-Rです.CD-Rはポリカでそれなりに強度があるんですが, さすがに薄いために割れやすいです.他の素材で作り直したいところ.あと,CFRPの角パイプがかなりの粗悪品でいろいろ苦労しました… 詳しくはそれぞれのところで.
ペラの軸間は対角で400mmジャスト,重量はバッテリ抜きで406gです.
裏から.表と大して違いはないです.HobbyKingのLipoアラームがはっつけてあります.

モータ周り

モータ固定部分です.モータについてきたマウントは利用せず,モータのネジ穴2つを使い,フレームに直接固定しています. この方法だと,とても簡単に固定できるので便利です.この固定方法をしたいがために角パイプを選んだのですが, GoodluckBuyで買ったこの各パイプ,なんと一方向性のCFRPだけで積層されており,あっさり簡単に割れてしまいました. 素材はCFRPで軽く・強度は高いんですけど,一方向性素材だけなので,木目にそって割れる木材の如く簡単に割れてしまいます.
モータマウント部分にはネジ穴を開けないといけないので,GFRPの板を切ってエポキシで接着し,補強してあります. 最初はそれだけの補強で済ませていたんですが,ちょっと墜落した時にあっさりと割れてしまったので, 5cmくらいに切った割り箸を詰めてエポキシで固めてあります.これが随分と功を奏し,割れは起こらなくなりました.
モータ周りを裏から見たところ.当初の設計から変更するとネジの長さが足りなくなって色々面倒だったことと, すでにCFRPの裏側にはドライバを通すための大穴を開けてあったので,割り箸を通した後におなじ径でザグってます. エポキシで固めたと言っても,割り箸の外側だけなので,ザグった後に大量の瞬間接着剤を割り箸に染み込ませて硬化させてます.
ちなみにこのモータ,M2.5のネジがついてきたんですけど,ちょっと締めたらあっさり舐めてしまいまして. おかしいなぁと思ったら,M2.6がぴったりでした.なのでホムセンでM2.6のネジセットとスプリングワッシャ買ってきて固定してます.

本体部分

本体部分の裏側です.構造としては,2枚のCD-RでCFRPの角パイプを挟み込み,ネジを貫通させ,ナットで固定しているだけです. 角パイプのこっち側も,ちょっとネジを締め付けるだけで簡単に割れてしまったので割り箸を突っ込んで,エポキシ固めしてあります.
バッテリを固定するベルクロをどう取り付けるか悩んだんですが,CF-Rが思いの外割れやすく,また加工が面倒だったので, ダイソーで買ってきたPPシートをはさみで切って適当な形にし,ベルクロ受けにしてみました. PPシートは1mm厚あるので,バッテリ固定程度なら余裕すぎる強度があります.
右についてるHobbyKingのバッテリアラームは,えらい音量でなるので,養生テープをつけて音量下げてます. 住宅が近所にあるような公園で飛ばすならこれぐらいがいい感じです.
本体部分を真後ろから見たところ.サンドイッチ構造がよくわかるとおもいます. ネジで締め付けてるだけの構造で,CD-Rなんて軟いものを構造にしているので,簡単に反ってしまいますが, ちょっと飛行時のセンタリングが悪くなる程度で,大した問題にはならないです.
内側の固定ネジのナットは,基板ボックス取り付けを兼ねて,基板用のスタッドを使ってます. 反対側はPPシート挟んであるし,緩みが心配だったんですが,この程度のサイズのクアッドコプタなら全然問題ないようです. 設計時に気がつけばよかったんですが,MultiWii基板のネジ穴がすごく微妙に近い位置になってしまい,いろいろ苦労しました. ここを揃えてあれば,ものすごくスマートに固定できたんですが…

基板ボックスの中身.基板ボックス自体はダイソーの食品用コンテナです.ねじ込み式のコンテナで,そんなに重くなく(30g), 簡単に開閉できるので選んでみたいんですが,こいつ,素材でPPで接着剤が全く着かず… と,おもってたらホットボンドが とってもよくくっつきました.なので,基板側も基板用スタッドを立てて,固定しています. この固定方法は簡単な割に外れにくいし,お気に入りです.
受信機はMultiWii基板にスポンジを介して両面テープで止めてあります.コネクタに近づけすぎると振動でカツカツとぶつかってしまい, それがノイズとなって動作が不安定になるようなので,ある程度離してあります. アンテナは特に伸ばしてないですが,どうせ近距離でしか飛ばさないし,今のところ問題無いです.
MultiWiiの気圧センサありで利用しているので,ボックスの底部分は大きめの穴を開けて,ESCのケーブルを通してます. 風が直接気圧センサに当たると誤差になってしまうので,風から守らないといけないけど,空気を通さないと気圧が測れないって なかなかの無理ゲーだと思うんですが,皆さんどうしてるんでしょうね.

HobbyKingのMultiWiiについて

 なかなか躓いたのが,コントローラボードです.デフォルトでクアッドのXタイプのプログラムが入っているので, そのまま飛ばせる状態なんですが,この機体は質の悪いプロペラアダプタを使ってる関係で,振動が大きく, どうもそれが原因で加速度センサを有効にすると,誤動作してしまいました.誤動作すると,急に一瞬だけ傾くような動作をしました.
 そこで,加速度センサのLPFを有効にし,ジャイロのLPFを少し強めに設定したら誤動作がなくなりました. このへんの細かい話はそのうちソースと一緒にアップします.

動画

この動画を撮った時にフレームが裂けました.が,割り箸つっこんで修理したのは前述のとおり.
友達が宙返りしろってうるさいですが,この機体はまだ慣れてないのでやりませんでした.そのうち…ね.

部品表

部品 型番とか 値段
モータ C20 brushless Outrunner 1550kv 4 $8.64
プロペラ 8045サイズの正・逆ピッチセット
内径5mmでした.
各ピッチ2枚ずつ. $2.49/pair
プロペラアダプタ 3.0mm Brushless Motor Adapter 3.0-ZDT
質わるし.コレットの中心ズレまくり.どっか国産のまともなの買ったほうが良さげ.
4 $1.00
ESC TURNIGY Plush 12amp (2A BEC) BESC
ちょっとホクホクする.けど壊れるところまではいかない.
4 $9.47
コントローラ MultiWii 328P Flight Controller w/FTDI & DSM2 Port
HobbyKingではMultiWiiの基板がいくつかあるけど,これがコスパ最高.遊びに使うには十分な性能.
1 $26.08
受信機 4ch以上のを適当に 1
フレーム 10mm角のCFRPパイプ
ぶっちゃけ質のいい木材で十分.
220mm×4 やすかった
センタフレーム CD-R
もうちょっと厚みのある何かにしたい.
2 やすかった
20mm厚のスポンジゴム 100mm角 500円くらい
こまごま ネジとか両面テープとか電池バンドとかコネクタとかケーブルとか もさっと ちまちまと

その他

細かいことはブログのマルチコプタの項目で更新しています. 質問とかコメントがあったら,Twitterやブログで聞いていただけると嬉しいです.



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