今やドローンといえば様々な事に活用されています。
趣味用ドローンであれば、DJI製品などの空撮用ドローン、時速150km/hを超えるレース用ドローン、TinywhoopやCinewhoop と呼ばれるマイクロドローン、そして産業用ドローンであれば農業、建設、インフラ点検、太陽光パネル点検など、最近は軍用ドローンまで話題に事足りません。
ドローンを少しやっている人だと高性能なDJI製品などのドローンを飛ばすことはできるけど、レース用のドローンをゴーグルを使ったFPVで飛ばす事は無理だー。
ましてやレース用ドローンを自作するなんて難しすぎると、感じられているかもしれません。
でも大丈夫です。
本投稿では、ドローン自作が初めての方でも迷わないように、ドローンを自作するためにはどんな事を知っておく必要があるか？
ドローン自作に必要なものすべて（部品、機器、工具、技術、資格、部品の購入方法など）を分かりやすく説明することに神経を使いました。
今回は3インチのFPVドローン(200g未満)を題材にしましたが、マイクロドローンの場合にも応用できると思っています。
是非、じっくりと読んで参考にして頂ければ幸いです。
どんなドローンを自作・設計する？
皆さんはどんなドローンを自作したいのでしょうか？
ドローンを自作するといっても、一般的に自作できるドローンは大きさ、重要、用途に合わせて違ってきます。
家の中などで小さなドローンを飛ばしたいというのであればマイクロドローンですし、ドローンレースに出たいというのならレース用ドローン、レースに出る気はないけれどレース用ドローンと同様のスピードで綺麗な動画を撮りたいというのならフリースタイル用ドローンです。
またレース用ドローンやフリースタイル用ドローンにはサイズも色々とあり、一般的には5インチ機が使われます。
その下のクラスになると3インチ機などでしょう。
日本ではドローンの重量が200gを超えるかどうかによって適用される法律も変わってきます。
5インチですとほぼ確実に200gを超え、3インチですと選択する部品によって200gより軽く作ることも可能です。
なので、皆さんが何をやりたいかによって自作するドローンの種類も変わってくるのです。
まずは、何をやりたいのかを決め、自作するドローンを決めましょう。
といっても初めての場合だとそこも決めるのが難しいということもあるかと思います。
そういった場合は、私は3インチ機で折角なら200gより軽いレース機もしくはフリースタイル機を作ることをおすすめします。
レース機とフリースタイル機の違い
簡単にレース機とフリースタイル機の違いに触れておきましょう。
あくまで私の理解なのでご指摘ありましたらコメントにてお願い致します。
バッテリー搭載位置の違い
まずレース機とフリースタイル機の大きな違いはバッテリー搭載位置です。
レース機だとフレームの下側に搭載します。
これにより機敏性が上がりスピードもでやすくなります。
これとは逆にフリースタイル機のバッテリー搭載位置は、フレームの上側です。
これにより飛行時の安定性が上がります。
またフレームの上側面積も広いためGoProなどの高性能カメラを搭載するスペースも十分にあるというわけです。
フレーム形状の違い
ドローンのフレームはX状に交差していますが、この交差している角度がレース機とフリースタイル機では一般的に違います。
レース機だと鋭角に交差していますし、フリースタイル機だとほぼ直角に交差しています。
違いのまとめ
まとめますと、レース機はレースコースによって機敏なターンが求められますし、タイムを競うだけにスピードも求められます。
逆にフリースタイル機は、レース機ほど機敏性やスピードは求めないけれどGoProなどの高性能カメラを積んでも安定して飛行でき、かつDJIなどのドローンでは撮れないようなスピード感あふれアクロバティックな映像を空撮したいという方向きの機体になります。
自作ドローンのおすすめは200g未満
前述したように初めてドローンを自作する方の場合、個人的におすすめするのは200g未満のレース機もしくはフリースタイル機を自作することです。
以下が今回自作した200g未満の3インチドローンです。
一般的に5インチの大きさが最前線で活躍するドローンレーサーが使用する大きさですが、3インチは、そこから一つ小さいサイズに位置します。
5インチ機は結構大きいので、レース用ドローンを始める人にとって、少し恐怖心を感じるかもしれません。
そこで個人的には自作するなら3インチから入るのが良いのではないかと思います。
私自身、最初のレース用ドローンが3インチでして、HGLRC XJB 145mmというほぼ完成品を購入し練習していきました。
ほぼというのは、受信機だけは別で購入し後付けしました。いわゆるPNP(Plug-N-Play)という、受信機だけが付いていない状態のほぼ完成機を購入したということになります。
前回は完成機を購入しましたが、今回は自分で一からレース用ドローンを組み立ててみたくなり、5インチにいっても良かったのですが、まだまだ3インチもまともにアクロモードで飛ばせないので、今回も3インチとしました。
部品については、周りのドローンのお仲間から色々とご意見を聞きながら部品選定をしました。
部品選定後は、様々なサイトを比較し自分の調べでは一番安いだろうと思われるサイトから購入しました。
今回の初めての自作レース用ドローンについても、せっかくなので一部始終を連載で残していくつもりですが、第一回目となる今回は購入部品と、購入サイトについてご紹介したいと思います。（ちなみに6/10現在、まだ全ての部品が揃っているわけではないので、部品が届き次第、それらも追加し、ブログ更新していきたいと思っております。）
ドローン自作に必要な部品
フレーム
フレームは「FlyFox No.5 135mm 3 Inch Carbon Fiber RC Drone FPV Racing Frame Kit」という重さ 22gという軽量フレームをドローンフリークお馴染みの中国サイトBanggoodで16.61ドルで購入。
若干、カメラの搭載が難しそうですが、軽量22gに惹かれて購入しました。
モーター
RCX H1304 4000KVをMYRCMARTというサイトで4つで35.96ドルで購入しました。
正直、今までモーターは1種類しか使ったことがなく、どれが良いのか分からなかったのですが、お知り合いの方に私の要望を伝えたうえで上記のフレーム機体に適したモーターを教えて頂きました。
モーターは、モーター自体の回転数や大きさ、フレームとの相性により、ベストマッチなモーターを探すのが大変です。
色々と購入して試したいのですがモーターも安くないので、先人たちの意見を聞くのが一番得策でしょう。
結果、今回のモータースペックはサイズが1304、モーター回転が4000KVとなりました。
少し困ったのがこの仕様のモーターがあまり売られておらず、数少ないサイトの中から安かったサイトがMYRCMARTでした。
このサイトはデザインが少しシンプルな印象ですが、他のサイトで売られていないものが安く購入できるので、今後活用頻度が上がりそうなサイトです。
購入したモーターも無事、自宅に届いたのでサイト的にも問題ないことが確認できました。
フライトコントローラー
ドローンの頭脳的役割のフライトコントローラーですが、具体的にはフライトコントローラーにはGPSやジャイロ、加速度、磁気などのセンサーが搭載されており、ドローンが安定して自律飛行してくれるために欠かせないパーツです。
フライトコントローラーには新しいものから古いものまで世代があり、現在の主流はF4もしくはF3でしょう。
私自身、F3かF4で迷いましたが、比較できるほどしっかりとした知識は持ち合わせておらず、現在、HGLRC XJB 145mmで使っていることからF4にしようかとも思ったのですが、ドローン仲間からOmnibus（オムニバス）のF4は不具合が多く、またF3とF4の違いが明確に感じ取れることはないとの情報を頂いたので、F3にすることにしました。
ただ、最近のドローン業界の進化は早く、今後どんどん新しい部品や改良が入ってくることから18年6月現在の情報であることを念押ししておきたいと思います。
オムニバスF3をBanggoodで17.99ドルで購入しました。
Electronic Speed Controlle（ESC）
次は、フライトコントローラーや受信機から受けた命令をもとに正しい電圧でモーターの回転スピードを調整しているESCというパーツです。
20x20mm BS-28A 4in1 2-4S BLHELI_S ESCをBanggoodで25.99ドルで購入。
VTX
ドローンからの映像をゴーグルで見ながら操作するというFPVをやる上で欠かせない部品がVTXです。
これはゴーグルでドローンに搭載したカメラからの映像を送信するためのドローン機体に取り付けるアンテナになります。
こちらはEWRF e7092TM 5.8G 48CH 25/100/200mW VTXというVTXをモーターを購入したサイトと同じMYRCCRAFTで購入。
値段は、11.99ドルでした。
受信機
続いてプロポ（コントローラー）からの操作をドローン側で受け取り、飛行させるためにはドローン側に受信機を受け取りつける必要があります。
これはプロポのメーカー毎に電波の送信方式があり、私はSpectrum社のDxeを持っているので、この電波送信方式であるDSMX用の受信機を買う必要があります。
そこで今回は、「Only 0.8g 2.4G Compatible DSM2 DSMX Pro FPV Receiver for JR SPECTRUM Transmitter RC Drone」という受信機をBanggoodで10.05ドルで購入しました。
前回の3インチドローンHGLRC XJB 145mmの時は、より受信感度が良いということで以下のダイバーシティ受信機を購入しました。
しかし、このダイバーシティ受信機は結構高く24.99ドルもしました。
今回もう少し安い受信機はないのかと思い、知人からのアドバイスも参考し、また私の場合、現時点ではレースに参戦する予定もなく、それほど遠くに飛ばしたりはしないので、必要な飛行距離をカバーできる受信機で十分ということで、上記の10.05ドルの受信機にしました。
まー、今回この受信機を試してみてもしダメならダイバーシティに変えるなど考えればいいかという感じでおります。
カメラ
カメラはCaddx Turbo Micro F1 1/3″ CMOS 2.1mm 1200TVLというものをBanggoodで19.99ドルで購入。
このカメラにはアスペクト比16:9と4:3の2種類があり、所有しているゴーグルのアスペクト比に合わせる必要があります。
私の場合、ゴーグルはFat shark Dominator V3を持っており、このゴーグルのアスペクト比が16:9のためカメラも16:9にしました。
ちなみにアスペクト比とは画像の縦横の比率のことを言います。
ちなみにカメラを拡大するとこんな感じです。
プロペラ
プロペラはKINGKONG 3 Inch 76.46mm 3-blade 3045をebayで20枚入りを6.71ドルで購入。
ねじ関係も付属しておりました。
ドローン自作の手順
ドローン自作に必要な部品がそろったところで実際に組んでいきましょう。
ただ本記事で自作の手順まで書き出すと膨大な量になるので、ドローンの組立てについては以下の記事を参考にしてみてください。
組立て後のテスト飛行動画もあります。
ドローン部品の購入金額まとめ
ざっと、3インチレース用ドローンを自作するために購入したパーツや、購入サイトをご紹介しました。
再度、まとめると以下のような感じです。
フレーム：16.61ドル（Banggood）
モーター：35.96ドル（MYRCMART）
FC：17.99ドル（Banggood）
ESC：25.99ドル（Banggood）
VTX：11.99ドル（MYRCMART）
受信機：10.05ドル（Banggood）
カメラ：19.99ドル（Banggood）
プロペラ：6.71ドル（ebay）
合計：145.29ドル
ドローン部品購入サイト
上記のような部品などをどこで買えば良いか？ですが以下の記事にドローンの部品や機器を買える国内や国外のサイト情報をまとめましたので参考にしてみてください。
タイトルはTiny Whoopの購入方法まとめ！おすすめのプロポやゴーグルは？となっておりますが普通にレース機、フリースタイル機にも応用できます。
また海外サイトを活用する際、できるだけ安くドローン関連のものを購入できるお得情報も載っております。
ドローン自作に必要な工具
ドローンを自作するためには工具が必要になってきます。
例えば以下のような物が必要です。
- はんだごて
- ドライバー類
- ピンセット
- クリップ付き部品固定座
- 工具箱
など挙げれば切りがないですし、最初から全てをそろえるのも大変です。
私もやりながら少しずつ工具を増やしていきました。
因みに今はアマゾンなどで、はんだセットが安く売られていて、はんだごてやピンセット、部品固定座など必要なものがセットになっていて非常に便利です。
最初はこのようなものを使うのもありだと思います。
私を使っていますがなに不自由ありません。
以下の記事にそのはんだセットの情報を載っております。
はんだ付けのやり方
自作ドローンに最初に最も苦戦するのが、はんだ付けかと思います。
学生時代に良くやった方もいらっしゃるかもしれませんが、社会人になると、はんだ付け機会はほぼ皆無ではないでしょうか？
私もそうでした。
このはんだ付けも最初は上手くいかなかったですが、色々と試行錯誤してようやく問題なくできるようになってきました。
この辺りの技術や便利用品などは追々更新していきたいと思っています。
3D CADや3Dプリンターを使ってドローンの部品を設計・自作する
究極の自作として、自分で必要な部品を3D CADを使って設計し、それらを3Dプリンターを使って印刷（造形）するというやり方もあります。
以下のFusion360という3D CADは無料で使え、機能も豊富などのおすすめです。
3Dプリンターにも様々なものがあります。
最近は、価格もかなり安くなってきているので個人での利用も加速しています。
3Dプリンターには造形方式がいくつかあるのですが、私がおすすめするのが個人でも使いやすい熱溶解積層方式（FDM)です。
以下に3つのおすすめ3Dプリンターを挙げておきました。
私は、安さに目がくらみ25000円でEnder3 V2という3Dプリンターを購入しました。
もし3Dプリンターがない人でも3DデータをThingiverseなどの無料サイトでダウンロードし、それをDMM 3Dプリントサービスを使って印刷してもらうこともできます。
以下にもDMM 3Dプリントサービスを使った感想を書きましたが、今の時代はすごいですよ。
価格、精度、納期ともに納得するものでした。
3D CAD、3Dプリンターを使いこなせれば、ドローンの部品やその他のDIYにも活用できるので非常におススメです。
FPV用資格アマチュア無線4級の取得方法
ドローンのレース機、フリースタイル機の１つの醍醐味にFirst Person View(FPV)というものがあります。
これはゴーグルを使ってドローンに搭載されているカメラの映像をリアルタイムに見れるというものです。
まるで鳥になった気分を味わうことができるのです。
ただ、このFPVを日本でやる場合はアマチュア無線4級という国家資格が必要になります。
FPVでは5.8Ghz帯の特殊な電波を扱うため資格が必要というわけです。
以下に実際に私がアマチュア無線4級を受けた際の受験体験記として、その勉強方法や出題傾向、試験の難易度などをまとめましたので参考にして頂ければ幸いです。
まとめ
今回は、まず自作するドローンのサイズ（今回の場合、3インチ）を決め、次に購入する各パーツを決めました。
そして最後にどこのサイトが一番安いかをネットを駆使して探すという感じでした。
おかけで今まで使ったことのないサイトで他サイトより安く部品を売っているサイト（今回はMYRCMART)を見つけることもできました。
これから実際にドローンを組み立てる中で追加のパーツが出てきた際は、本投稿を更新する予定でおります。
これから自作レース用ドローンにトライしようとしている方々の参考になれば幸いです。
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