ドローン試作の作成：主要ステップと期待できること

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空を征服することは、古代から人類の最大の戦いの1つでした。祖先は空が危敵な敵になり得ると警告しました。イカロスの伝説を思い出しましょう。鳥のように飛びたいと強く願った少年で、父が鳥の羽と蝋で翼を作ってくれました。彼は高く高く飛びましたが、太陽が蝋を溶かし、彼は墜落死しました。この物語は2つの重要な教訓を与えます：

1. 飛行機の機械的または機能的試作を常に作り、入念にテストすること；
2. 中に乗らずにテストするか、少なくともパラシュートを用意すること。

幸い、現代の製造と航空工学は両方の機会を与えてくれます。航空機試作を遠隔操作でき、短時間で試作を作れます。

ドローンとは？

ドローンは究極のアマチュア飛行機となりました。軽量、小型、飛ばしやすく、実際に個人で製造できるため、メカニズムをいじるのが好きな多くの人々を惹きつけています。しかし、ドローンはずっと以前から存在していました。最初の言及は1920年代まで遡ります。

ドローンを作る最初の試みは成功しませんでした。4-6個のロータクラフトエンジンを持つヘリコプターの試作を作った個別の発明家がたくさんいました。これらの飛行機は不安定で、非同期で、パイロットに過度な負担をかけたため、開発は最近までほとんど放棄されていました。

航空工学とエレクトロニクスの現代的発展により、ドローン機能の以前の技術的困難はほぼ克服されました。パイロット問題が唯一残っていたため、ドローンは無人化しました。しかし、もはやパイロットの必要はありません。カメラを搭載し、リモコンを取得するだけです。現代エレクトロニクスによりこの車両の設計が本当にシンプルになったため、多くの人が趣味でドローンを作ったり、映像制作、芸術、配達、隣人へのスパイ活動（冗談です）のために購入したりしています。猫をクアッドコプターにして不滅にしようとした男性の話さえあります。

ドローンの構成要素

典型的なドローンには、その機能性を決定する以下の要素があります：

1. フレーム。 これは主要部分で最も重要です。すべての機能オブジェクトを保持し、構造の全体的な強度を決定し、装置の航空特性に影響します。実質的に自分で設計・製造するか、試作ショップ（エンジニアリングバックグラウンドがない場合は強く推奨、最終的には安価で速く、試作製造業者が高品質フレームを作り、材料をより良く選び、設計についてアドバイスしてくれるため）を利用する唯一の部分なので、この部分について主に話します。
2. モーター。 何個のロータクラフトを望むかにより4-8個のモーターが必要。モーターはドローンのプロペラがどれだけ速く回転するか、つまり動力容量を決定します。安価で信頼性の高いソリューションを提供するモーターメーカーがたくさんあります。
3. 電子速度制御装置（ESC）。 プロペラを同期させ、ドローンがおかしくならないようにする装置です。これらも非常に安価で入手しやすいです。
4. プロペラ。 これらはプロペラの主要可動部です。ブレードは複雑な幾何学を持ち、そのサイズと形状はフレームの重量とサイズに依存するため、おそらくフレームと一緒に注文することになります。
5. バッテリー、コネクタ、コントローラー。 二次操作に必要ないくつかの小さな電子部品。コネクタ、バッテリー、ドローンを飛ばすための受信機付きリモコン。カメラもおそらく必要でしょう。カメラなしでドローンを飛ばすのは片足で歩くようなものです。

ご覧の通り、現代産業はドローン製造に多くの既製ソリューションを提供しています。電子デバイスの製造はそれ自体が複雑で高価なプロジェクトなので、趣味であれ販売計画であれ、既存部品を購入することをお勧めします。販売が伸びたら、独自の回路設計を検討できます。これで、ドローンの性能に不可欠な2つの主要なカスタム製造部品が残ります。もちろん、追加のコネクタとバッテリー収納も作る必要があります。しかし、それらの設計は問題ではなく、指先一つで3Dプリントできます。

カスタムドローンフレームの作り方

フレームはドローンの安定性と全体構造にとって本当に重要です。飛行を学ぶ際、物に衝突してフレームを破損することは確実なので、交換や修理が容易であるべきです。

現在、プロペラの数によって多くのドローンフレーム設計が可能です。プロペラが多いほどドローンは安定しますが、重くなります。最も重要なパラメータは剛性と重量です。これが最も普及している材料が以下である理由です：

1. 木材。 最も安価で、最も加工しやすく、最もシンプルな工具でフレームに成形できます。このようなドローンの外観と信頼性は高くありません。交換は簡単ですが、わずかな衝撃で壊れることを期待してください。基本的に趣味向けの良い選択です。フレームは通常、木工旋盤やよりシンプルな器具で機械加工され、接着されます。

2. プラスチック。 最も明確な選択です。多くのポリマーは軽量で高い引張強度を持ち、何より現代技術で迅速に加工できます。例えば、プラスチックフレームは3Dプリントやウレタン鋳造試作技術で製造できます。これにより、商用ドローンモデル試作の作成に非常に良い選択になります。RP技術で少量バッチを簡単に作り、組み立て、テストできます。準備ができたら射出金型を注文できます。

3. アルミニウム。 多くのストレスに耐える最も耐久性があり頑丈なシステムを作るにはこの材料を選ぶべきです。また、材料の中で最も重いです。通常、このようなフレームはCNC加工されます。プロフェッショナルな産業用ドローンを作る場合のみアルミニウムフレームを使用すべきです。またはテストを実施し設計を承認済みで、ドローンを本当に良く、光沢のある見た目にしたい場合です。

プロペラを作ろう

プロペラはドローン設計で最も複雑な部品です。ドローンの重量に応じて幾何学を実際に計算し、必要な推力を達成する必要があります。幸い、これを助ける多くのサービスがあります。幾何学が複雑すぎると感じたら、常に試作ショップからブレードを注文できます。そこでは有能なエンジニアが完璧なプロペラを設計、計算、製造してくれます。

显然、直径は重要です。ブレードが大きいほどプロペラが送れる空気量が増えます。しかし、プロペラが互いに衝突しないよう同期させる必要があることに注意してください。そのため、大きなプロペラは操縦性が悪くなります。より大きなドローン積載量か、より良い操縦性か、あなたに最適なものを選ぶべきです。

アタックアングル（迎角）はブレードのもう一つの重要な特徴です。プロペラが空気をどの角度で打ち、偏向させるかです。大きいほどブレード効率は良くなりますが、風力が大きくなるためより大きなモーターが必要です。一定ピッチのプロペラでは中心に近づくほど迎角は小さくなります。しかし、可変迎角ではプロペラ幾何学が複雑になりすぎます。

プロペラブレードは、プラスチックフレームと同様に3Dプリントまたはシリコーン型鋳造で製造されることが多く、これらの方法が低コスト・短時間で複雑な幾何学を実現するのに最も効率的だからです。ブレードは後処理されます。良好な表面仕上げは飛行中のドローン振動を低減するからです。

プロペラのバランス調整も覚えておくべきです。簡単なプロセスです。鉛筆とナイフでできます。ブレードを水平にセットした鉛筆に取り付けます。プロペラはおそらく軸を中心に回転します。鉛筆の下部エリアに留まりがちなブレード根元を少し削ります。鉛筆に取り付けたときにブレードが回らなくなるまで繰り返します。