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ドローンの構成要素:ドローンの基礎知識(構造編)2

ドローンの基礎知識(構造編)

更新日:2021年3月19日(初回投稿)
著者:フリーエンジニア&ライター 高橋 隆雄

前回は、ドローンとヘリコプターの違いを紹介しました。今回は、ドローンの構成要素について解説します。前回、説明したように、ドローンの構造はヘリコプターに比べて、機械的には簡単なものになっています。その一方で、ドローンでは電子的な制御が多用されるために、電気や電子的な構造については複雑になっているともいえます。そこで、基本的な4枚ロータ式ドローン(クワッド・コプター)を例にとって、その構成要素を解説していきます。

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1.ドローンを構成するもの

ドローンにはいくつか形状があります。図1に4枚ロータの構成要素を示します。1つのロータ(回転翼)は1つのモータで駆動され、モータはESC(スピードコントローラ)で駆動されます。仮に、これが6枚ロータのもの(ヘキサ・コプター)になった場合には、ESC + モータ + ロータの組み合わせが6セット必要になります。

図1:ドローンの構成要素の概略

図1:ドローンの構成要素の概略

この図の中に書かれていない、重要な構成要素が一つあります。それは機体そのもので、ドローンでは、フレームと呼ばれることが多いものです。フレームは、図に示した構成要素を全て搭載し、ドローンの物理的な形を作るものです。フレームについては、次回、詳しく説明します。

ここでは理解しやすくするために、ドローンの構成要素を分解して描いています。個別に材料をそろえてドローンを作る場合には、個々の部品として購入できます。また、部品の種類によっては、FC(フライトコントローラ)とESCを一体化したものや、FC、ESC、受信機を一体化したものもあります。メーカー製のドローンでは、基板上に一体化して搭載しているものが多いです。

2. 各要素の概要

次にドローンの構成要素である、ロータ、モータ、ESC、各種センサ、FC、受信機の6つの概要について説明します。

・ロータ
ロータは、揚力と推進力を得るための羽です。多くの場合、モータに直結されます。機体によっては、ギアを介して接続されることもあります。ロータの大きさは、ドローンの重量と、要求される性能によって決定されます。以前は、ラジコン飛行機用のプロペラを流用することが多かったのですが、最近ではドローン専用のロータも増えてきています。

・モータ
モータは、ロータを回転させる部分で、いわばエンジンに当たります。トイラジコンなど小型のドローンでは、直流(ブラシ)モータが使用されることもある一方、中~大型のドローンではブラシレスモータと呼ばれるタイプのモータが使われます。これは、交流モータである三相電動機の一種で、制御された信号によって駆動されます。モータは、使用するロータに適応したものを選択する必要があります。

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