ドローンのつくり方・飛ばし方 —構造、原理から製作・カスタマイズまで—

詳細目次

1章　はじめに　～まずはドローンの全体像を知ろう～
　1.1　機体システム
　1.2　推進システム
　1.3　計測制御システム
　1.4　通信システム
　1.5　地上局システム

2章　機体システム　～強度・構造・機器の干渉に配慮しよう～
　2.1　ドローンのロータ発数の検討
　　2.1.1　トライロータ型
　　2.1.2　クワッドロータ型
　　2.1.3　ヘキサロータ型
　　2.1.4　オクトロータ型以上
　2.2　ドローンのロータ配置の検討
　　2.2.1　円周上ロータ配置
　　2.2.2　最密ロータ配置
　　2.2.3　矩形型ロータ配置
　　2.2.4　V字型ロータ配置
　　2.2.5　非平面ロータ配置
　　2.2.6　同軸2重反転ロータ配置
　　2.2.7　同軸2重同転ロータ配置
　　2.2.8　シュラウド・ダクトファン構造
　2.3　ドローンの構造部材の選定
　　2.3.1　木製部材
　　2.3.2　アルミ部材
　　2.3.3　樹脂（プラスチック）
　　2.3.4　繊維強化プラスチック
　　2.3.5　難燃性マグネシウム合金
　　2.3.6　可食性素材
　2.4　機器の設置と防振について

3章　推進システム　～電動化の先端を行くエコドローン，推進系の最適化をしよう～
　3.1　推進方法の考え方と選定の留意点
　　3.1.1　総重量概算
　　3.1.2　推進システムの選定
　3.2　モータおよびプロペラ選定の考え方
　　3.2.1　モータ
　　3.2.2　ESC
　　3.2.3　プロペラ
　3.3　バッテリー選定の考え方
　3.4　試作の事例
　　3.4.1　小型空撮ドローン
　　3.4.2　電力設備点検ドローン
　　3.4.3　農薬散布ドローン

4章　設計手順とオープンソース，および姿勢推定アルゴリズムとPID制御　～Pixhawk 4 Miniの概要，使用されている姿勢推定とPID制御の概念を学ぶ～
　4.1　マルチコプタの一般的な設計手順
　4.2　ドローンに関するオープンソースの現状
　　4.2.1　フライトコントローラ用オープンソースハードウェア
　　4.2.2　オープンソースソフトウェアプラットフォーム
　4.3　本書で使用するオープンソースハードウェアとオープンソースソフトウェア
　4.4　PixhawkとArduPilotで用いられている姿勢推定アルゴリズムと拡張カルマンフィルタ
　　4.4.1　姿勢センサの構成要素
　　4.4.2　拡張カルマンフィルタを用いた姿勢推定アルゴリズム
　4.5 PixhawkとArduPilotで用いられているFCのPID制御

5章　開発環境構築とファームウェアの書込み　～ドローンの頭脳部をつくる準備～
　5.1　VMware Workstation Playerの準備
　5.2　仮想マシーンへのLinux（Ubuntu）のインストール
　5.3　UbuntuへのVisual Studio Codeのインストール
　5.4　ArduPilot開発環境の構築
　5.5　ファームウェアのビルドと書込み
　5.6　ソースコードのカスタマイズ

6章　無線通信システム　～ドローンの命綱としての通信，ドローンを暴走させるな～
　6.1　電波法と無線通信機器
　6.2　RC送信機と受信機選定の考え方と購入方法
　6.3　テレメトリ通信システム選定の考え方と留意点
　　6.3.1　Digi XBee
　　6.3.2　P2400
　6.4　画像伝送システム選定の考え方と留意点
　　6.3.1　免許が不要な画像伝送システム
　　6.3.2　免許が必要な画像伝送システム
　6.5　携帯電話回線を利用した方法

7章　地上局システム　～Mission Plannerやデータの可視化としてのGCS～
　7.1　地上局システムの概要
　　7.1.1　地上局システムのハードウェア構成要素
　　7.1.2　地上局システムが備えるべきソフトウェア機能
　7.2　MAVLinkからみる地上局システムが扱う，データ，コマンドの詳細
　　7.2.1　SCALED_IMUメッセージ
　　7.2.2　SCALED_PRESSUREメッセージ
　　7.2.3　ATTITUDEメッセージ
　　7.2.4　GLOBAL_POSITION_INTメッセージ
　　7.2.5　RC_CHANNELS_SCALEDメッセージ
　　7.2.6　ACTUATOR_OUTPUT_STATUSメッセージ
　　7.2.7　MAV_CMD_NAV_WAYPOINTコマンド
　　7.2.8　MAV_CMD_NAV_LANDコマンド
　　7.2.9　MAV_CMD_NAV_TAKEOFFコマンド
　　7.2.10　MAV_CMD_DO_FOLLOWコマンド
　7.3　オープンソース地上局ソフトウェアの種類と特徴
　　7.3.1　Mission Planner
　　7.3.2　QGround Control
　　7.3.3　UgCS

8章　ドローンの飛ばし方　～ドローンを飛ばそう，ドローンの醍醐味を味わおう～
　8.1　送信機の設定
　8.2　Mission Plannerでの設定作業準備
　8.3　Mission Plannerでの飛行前設定
　　8.3.1　フレームタイプ設定
　　8.3.2　Initial Parameter Setupによる初期パラメータ設定
　　8.3.3　加速度センサの較正
　　8.3.4　コンパスの較正
　　8.3.5　ラジオキャリブレーション
　　8.3.6　フライトモード設定
　　8.3.7　フェイルセーフの設定
　　8.3.8　モータ動作の確認
　8.4　マニュアル操縦での飛行調整
　　8.4.1　飛行しながらの調整
　　8.4.2　Stabilizeモードでのホバリングによる振動計測
　　8.4.3　Stabilizeモードでのホバリングによるトリム調整
　　8.4.4　Alt_Holdモードによる高度制御の調整
　　8.4.5　姿勢制御のパラメータ調整
　　8.4.6　Loiterモードによる位置制御の調整
　8.5　自律飛行

製作したドローンの登録義務化について
索　引