理系的な戯れ

理工学系とくにロボットやドローンに関する計算・プログラミング等の話題を扱って、そのようなことに興味がある人たちのお役に立てればと思っております。

フライトコントローラの設計と製作

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はじめに

昨今はドローンと呼ばれるマルチコプタを趣味でも仕事でも作っています。

フライトコントローラや4in1ESCボードは沢山ありますが、どれも流通期間が大変短く

ひどい場合は1年たつと同じものが手に入らない状況にあります。

新たに新しいボードを探す手間がかなり大変なのと

今や日本で作られたものがほとんどなく、

少しだけですが本当に届くだろうかと不安を抱えながら

注文をしたりしています。

実際、急ぎで注文したフライトコントローラが3ヶ月も届かないことがありました。

その辺りもあり、自分で作ることにしました。

制作における大雑把なマイルストーンは以下の通り

  1. オリジナルフライトコントローラの設計・製作
  2. オリジナルクアッドコプタにオリジナルフライトコントローラを搭載
  3. オリジナルS.BUSセレクタと組み合わせRaspberry PiやJetsonNanoを搭載しROSまたはROS2と連携した自律飛行ロボット化
  4. オリジナルESCの設計・製作

少し欲張りですが、少しづつでも前に進みたいと思います。

研究室で学生と作った飛行ロボコン用クアッドコプタ
研究室で学生と作った飛行ロボコン用クアッドコプタ

設計開発の参考

開発にあたりネットを下調べするとYouTubeで大変参考になりそうな動画を発見しました。

早速チャンネル登録しました。


How to Build Your Own Flight Controller // The Anatomy [Part 1]


How to Build Your Own Flight Controller // Basic PCB Design [Part 2]


How to Build Your Own Flight Controller // Basic PCB Design [Part 3]

昨今のフライトコントローラ(以下フラコン)は

ほぼSTM32Fシリーズで作られています。

マイクロマウス でも多くの方達が使用しているマイコンなので

情報も多いのが今後の開発にとって良いことです。

紹介したYouTubeの動画を参考にしてまずは真似ながら

一つフラコンを仕上げたいと思います。

ファームウエアの選択

ファームウエアとしてはオリジナルソフトと

BetaFlight又はCleanFlightが書き込める仕様にすることが目標です。

現時点では詳しいことはわかっていません。

それらのソフトが指定するマイコンのポートを使用してフラコンを設計すれば良いのか

ファームウエアをコンパイルする際に、設計したフラコンの仕様にあわせて

ソースを変更して指定すれば良いのか、調べていきたいと思います。

betaflight.com

cleanflight.com

基板CADと回路図作成

紹介した動画の回路は極めてシンプル。

参考にするフラコンの回路図
参考にするフラコンの回路図

電源周りの設計など素人では忘れそうなところも

最低限は抑えられてそうです。

まずはこのままでも良いと思うので

基板作成の訓練をする。

錆びてしまったスキルを思い出す。

マイクロマウス を作るのに使った基板CADは

一番最初はPCBE

その次はEagle

PCBEは今でも使えると思います。

Eagleは完全に忘れてしまった。

今はAutocad製品。

KiCADを使える様になろうと思い続けてもう4年ぐらい

今ならまだ選択肢もあるかもしれません。

EasyEDAとかどうなんだろうか?

使いやすいのはどれなのか

とりあえず、何か使って

Drone Meshに従って回路図を描いてみたいと思います。

www.picfun.com

www.autodesk.co.jp

kicad-pcb.org

easyeda.com

つづく&おわりに

大きく花火を打ち上げてみました。

ブログで宣言しておけば重い腰も持ち上がるかもしれません。

今はコロナ時代なので来年のことは読めませんが

来年以降の「マイクロマウス草の根大会」で

ローカル競技として「自律ドローン競技」の企画を温めているところです。

来年の7月ぐらいまでに飛んでいることを目指したいです。

では、引き続き進捗があれば更新します。