機体

機体(Kmap55)

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先日、DJI社からモニタリング用Phantom4(P4 Multispectral)の発売ニュースが流れました。カタログスペックではなく、実際に触れていろいろと知りたいのですが、機体価格約85万円と容易に手が届きそうにもないので、当面のところ様子を見ることにします。

このニュースをきっかけに、当ブログで紹介している運用機体を確認してみたら、古い情報のままでした。今回は現在運用している機体について紹介します。

ドローン水稲モニタリングの初年度はZION EX700(2013年秋導入)を使用していました。この機体はペラ4枚のクワッドコプターです。機体の底部分にはプロポで調整できるジンバルが搭載されているので、モニタリング以外にも空撮とかにも使っていました。

2年目以降からは自作ドローンに乗り換えています。高価なドローンではなかなかモニタリングが普及しにくいと思い、より安価で空撮できる機体へと方向性を変えました。現在でもこの方向性は変わっていません。私が実践しているドローン水稲モニタリングの基本コンセプトは「安全運用」、「低コスト」、「精確な生育状況の把握」です。「低コスト」で導入するためには、高価なドローンのコストを抑えなければなりません。自作ドローンといっても0から作るのではなく、ドローンに必要な部品を購入して自分で組み立てていきます。このあたりは現代農業の連載(2018年4月号2018年5月号)で紹介しています。部品リストはこちら

現在使用しているドローンは6つのペラのヘキサコプターです。水稲モニタリングに必要なものだけに特化しているため、ジンバルなど余計な部品は取り外して軽量化を図っています。以前、クワッドとヘキサの違いによる空撮画像の精度について検討してみたところ、ヘキサの方がブレの少ない結果が出ました。画像の品質確認方法についてはこちら

さらに、先日コンパスだけが不調になって使用していなかったGNSS(位置計測機能は何ら問題なし)を棚から取り出して、自作ドローンに取り付けました。GNSS2台体制にして、フライトの位置精度を向上させて運用しています。

2015年から運用している自作ドローン

(効率的に運用できるように少しずつ改善中)

 

ペイロードは約500gですが、モニタリングに特化すれば自作ドローンでも全く問題ありません。

 

 


ピンポイント投下機

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農業分野でのドローンの利活用のひとつに農薬・肥料散布が挙げられます。しかし、農薬・肥料を散布できるような大型ドローンは安くても100万円以上はします。第2種兼業農家の私としてはそのような資金もないので大型ドローンによる散布ではなく、いつも使っているモニタリング用のドローンのカメラ搭載部分を取り外して、ピンポイントに投下できる装置を考えました(紹介するのが遅くなりましたが・・・)。

通常使用しているモニタリング用のドローンのペイロードは約500gなので、その制限内で開発しなければなりません。

材料は自宅にあったCD‐Rのケースと使用していないサーボがベースになります。ピンポイント散布を考えているのは、初期除草剤である「コメットジャンボ」です。コメットジャンボの効果は300g/10aとなっており、30gずつに水溶性の袋でまとめられています。軽量である袋をドローンで運搬し、ピンポイントで投下できるようにします。

ピンポイント投下装置

本当に簡単な改造ですが、CD‐Rのケースから袋が落下できるように少し大きめの穴を開けます。また、内部は1袋ずつ落下できるように仕切りを設けます。仕切りの中心部の軸を360度回転できるようにサーボと連動するように接着させます。

通常、サーボは一定範囲の角度内で動作します。つまり、一方向を無限に回転することはできないようになっています。そこで、サーボを分解して、ストッパの部品を取り除き、その部分を接着剤で固定させると、一方向に回転するようになります。そして、回転スピードの調整はプロポ側で行ないます。参考サイト

まだ問題点が多々ありすぎて、5月の本番で使えるかわかりませんが、少しずつ改善していきます。

ちなみに、国土交通省航空局にオンライン申請した結果、2営業日で連絡をいただきました。資料の追加などのやり取りも含めて実質7営業日で申請が完了しました。航空法が改正した当初は1ヶ月間程度の時間は必要だと聞いていましたが、現在は自作機であっても特に問題なく迅速なやり取りが可能となっています。

 


手のひらGR

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長年、手軽に持ち運べるドローンを作ろうと仲間うちで計画していたドローンがようやく完成しました。コードネームは「手のひらGR」です。

手のひらGR

 

開発当初からの計画は、モニタリングや地図作成で使う自律飛行機能を有して、Richo GR(約250g)を搭載できることが条件でした。

手のひらGR は、調査用のメイン機ではなく、何かしらのトラブルでメイン機が動かなくなった時に使用する予備機の位置付けになります。特に海外などの遠方でメイン機による撮影ができなくなった時には重宝するはずです。そのため、予備機が大きな荷物になってはいけません。

手のひらGRは、折り畳み式クワッドコプターになります。大きさは縦横19cm(対角で26cm)ですが、折り畳むと百均で購入したCDケースに収まります。

CDケースに格納した手のひらGR

 

手のひらGRは、モータとESCが一体となったものを使うことによって軽量化しています。また、ケーブルも少なくなるので本体がすっきりします。バッテリー込みで約500gとなり、Ricoh GRを搭載しなければ、10分程度は飛行できます。搭載した場合は5分ぐらいになります。

200g未満機であれば、申請なしでDID地区でも飛行できるのですが、さすがにこの条件をクリアするのはできませんでした。しかし、申請なしでDID地区も飛行できる新型KT 200(超軽量カメラで撮影)も先日完成しました。これについては、別の機会に紹介します。

手のひらGRは単純にフライトするのも楽しい機体です。機敏な動きができるので、中型や大型ドローンにはない魅力があります。ドローンレースの人気があるのも納得です。

下の動画は上空10mのWaypointを数点設定して、自律飛行をテストしたときの様子です。

手のひらGRの自律飛行

 

 


KT200 1号機

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先日、テストを行った「KT200」 0号機から、さらに部品の見直しや軽量化などを行った1号機を作成しました。主にフレームを大幅に見直しした結果、さらに重量を落とすことができました。

落とした分は、飛行時間に直結するバッテリーの容量アップに使います(2セル1300mAh)。

 

KT200_1号機

超軽量ドローン「KT200 1号機」

空撮に使用するカメラは、重量が軽いカメラに限られ、さらにインターバル機能を有していることが必要です。こういった条件からカメラを探していくとアクションカメラにたどり着きます。

今回使用したカメラは「GIT2」ですが、なんといっても価格が安く($160)、軽量(64g)です。それに加え、イメージセンサがSONY製の16MPといった高スペックです。ただ、超広角レンズなのが気になるところです。低空撮画像から3Dモデルを作成する際に、カメラおよびレンズの精度が成果を左右します。

今回はレンズも交換しました。カメラを分解して、交換するまでに1時間程度の作業量です。

 

カメラ改造

GIT2レンズの交換

いろいろとテストを行っているKT200ですが、日経新聞で紹介されました。

20160607_200gドローン日経記事


KT200

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昨年の航空法改正によって、空港周辺やDID地区(人口集中地区)および対地高度150m以上でのドローン飛行は原則禁止となりました。*国土交通大臣の許可または承認を受ければ、法規制の対象から外れます.

ただし、上記の法律では「200g未満の機体(バッテリーなど飛行に必要な部品を含む)」は規制の対象とはなりません。

そこで、1月から写真測量やモニタリングなどに用いるカメラを搭載できる200g未満機の製作を行ってきました。200g未満の機体はいろんなメーカから市販されていますが、基本は玩具扱いになっています。写真測量やモニタリングなどでは、あらかじめ設定した飛行ルートを自律飛行できる機能は重要です。いろいろと探してみたのですが、欲しい機体が見当たらなかったので、200g未満で自律飛行が可能な空撮用の機体を試作しました。

製作した200g未満の機体は「軽やかに飛ぶ」を捩って、KT200と呼ぶことにします。

下の写真は、KT200の飛行道具一式になります。機体のケースは100均で購入したタッパーです。通勤用のカバンにも収まるぐらいの大きさなので、持ち運びにはすごく便利です。

 

Kt200一式

 

この日は、KT200のハンドキャッチの練習をしました。機体の底には、GoPro3を取り付けて空撮のテストを行っています。

 

KT200ハンドキャッチ