レース用ドローンの振動の原因と対策

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ドローンをいろんな人と飛ばしたり、横田塾(ドローンレースのスキルアップ養成塾)で他のパイロットの映像を見たりすると、5人に1人はFPV映像上で大小振動が出ています。これがなかったらもっと飛ばしやすいのに…。FPVレースは”視る”ことがとても重要な競技です。個人的には初級をクリアできる一つのポイントとしては、”飛行するコースラインが正しく視えていること”だと思っているくらいです。まぁここらへんのフライトスキルについてはおいおい書きます。

レース用ドローンがが振動するパターン

まず、どのような場合に振動しているのか、パターンを洗ってみます。何かトラブルや課題が起きたときに重要なのは問題の切り分けです。闇雲にPIDが良くないとか、フレームが悪いとかモーターが…とかやっても時間とお金がもったいないだけです!

A. FPVカメラから振動を起こし映像が揺れる
B. FCのが異常な指示を出し機体が揺れる
C. その他パーツが原因で機体の振動を起こす

Cはざっくりその他にしましたが、大きくこのパタンに分かれるはずです。
レンズがゆるんで振動が見えるのがA、クラッシュしてプロペラが曲がり機体の振動を起こすのも、PIDが高すぎてブルつくので調整して治るのも、結局はモーター回転の結果振動しているのでBのことですね。Cはその他の些末なことで、例えばフレームのビスやプレートが割れてて振動を起こしているとか?

それぞれの振動の原因と対策

パターンごとに詳細な原因と対策を見てみます。

A. FPVカメラから振動を起こし映像が揺れる

dav
ほとんどの場合はこれです。原因としては、

  • カメラのレンズがゆるんでいる:→ちゃんと締める
  • カメラを止めているマウントがゆるんでいる:→ちゃんと締める
  • カメラの中のセンサーと裏蓋の間に隙間ができている:→詰め物をして隙間を埋める

この3つが多いと思います。それレンズやマウントの異常はすぐに治せるので映像に振動がでているなと思ったら見てみてください。緩みがないけど(ないように感じるけど)変わらない場合はレンズを変えてみるいいかもです。

HS1177
裏蓋とセンサーの隙間ですが、ある程度使っていると、裏蓋にっくついているスポンジが圧迫されて隙間を生むことがあります。飛行していると細かな振動により隙間ができた空間をセンサーが微妙に動いてしまい、振動がでてしまうことがあるのです。新品ではほぼないですが、何回かクラッシュしているとよくありますね。そうなった場合は、裏蓋をとって、両面テープやスポンジを適当にちぎって突っ込んで上げればOKです。

B. FCのが異常な指示を出し機体が揺れる

ptr

まずは、ハード的な問題なのか、ソフト的な問題かにわけましょう。そして殆どの場合はハードが問題となることが多いです。
チェックするハードは、

  • プロペラが曲がっていないか:ゆっくり回して全部のペラが同じ高さ形になっているかチェック

プロペラ

  • モーターに異常はないか:周りが極端に悪い、磁石が取れかかっている、缶が曲がっている

motor中身

  • フレームに歪みはないか:ビスが取れている、緩んでいる

がほとんどですかね。
プロペラやモーターはわかりやすいですが、それがゆえにあまりチェックせずに飛ばしている人多いのでクラッシュしたら毎回チェックしましょう。プロペラはきれいなのに取り替えるのも一つですが、手で正しい形に戻してあげるだけで全然違います。モーターもごみが詰まっていたり磁石がとれかかっていたり(押し込む!)することがあるので注意です。

フレームについてはX型のほとんどが真ん中付近に衝撃がいきますので、中央に位置するビスがゆるみやすいです。FCのマウント部分もつられて緩むことがあるので注意です。FCのマウント緩むとジャイロが暴走しかねないのでとても注意です。FCはPID制御というフィードバック制御でループ処理していますので、

FCが固定されていない→振動する→修正しようとするけど固定されていないのでさらに変な振動を生む→振動しまくる→これを繰り返す

ESCの配線ミスやFCの向きが異なるときに暴走しまくるのも、ループ処理で常に正しい回転に調整しようとするからこそ起きるというか悪いスパイラルに入ると止まりません。注意しましょう!

で、ここまでPIDの話は出てきません!

p-pid
ほとんどの方は振動がでると、すぐに「Pを下げよう!」として対処することが多いですが、見直すべきはハードです。PIDというかFCの設定でものすごい振動が出る場合はフィルターの影響の方が大きいと思います。まずは、Betaflightなどのデフォルト設定にした上で確認してみましょう。いつのまにか変なところいじっていることもありますからね。

その上でPIDで振動対策をするときの事象と対処の一例を出しておきます。

  • ターン時や下降時の振動が大きい:P下げる、D上げる、AntiGravity入れる
  • フルスロットル時に機体が振動する:P下げる、TPAを入れる・上げる(0.1→0.3、1650とか)
  • 通常飛行時にぷるつく:filterを強くする

PIDはどちらかというと飛行時の癖や気持ちよさ(主観による)を調整するのに使うほうが良いともいます。
RATEは今回のテーマとなんの関係もないですが、操作感の設定です。機体の直接的な性能や振動は関係ないです。
Filterについては、記事書いたので見てみて下さい。

[BD]Betaflightのソフトウェアフィルターについて | BE INTO DRONE [ドローンメディア]

ちなみに、GoProを載せたときの振動対策もまずは機体のセットアップや調整が先だと思います!
ここらへんは、ぜひフリースタイラーの人にいろいろノウハウ書いてもらいたいですね~
僕はレース機撮影では固いマウントを使うことが多いですが、フリースタイル機は柔らか3Dプリンタのマウントを用いますね。

そんじゃーよ!

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