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初心者のためのマイクロドローン入門 : FPVドローン / Tiny Whoop / Cine Whoop / レーシングドローンの飛ばし方

BETAFPV Beta75XHD CineWhoop replaced onto 85mm frame, Jumper T12 Pro OpenTX radio, BETAFPV VR01 FPV Goggle
マイクロドローン、あるいは FPVドローン / Tiny Whoop(タイニーフープ) / Cine Whoop(シネフープ) / Micro Whoop(マイクロフープ) / レーシングドローン などと呼ばれるカテゴリーのドローンがあります。 ドローンに搭載したカメラの映像(FPV映像)をゴーグルに投影して操縦します。 アクションカメラを搭載して空撮したり、ドローンレースに使用されます。 ここではこのマイクロドローン / FPVドローンの世界に、最初の一歩を踏み出すための基本情報をまとめてみました。
なお、このほかのホビードローンについては ドローン入門 のページをご覧ください。
FPVとは
First Person View = 一人称視点。 ドローンにおいては、地上の操縦者から見た視点ではなく、ドローンに搭載されたカメラの映像だけを頼りに操縦すること。

マイクロドローン/FPVドローン/Tiny Whoop/Cine Whoopとは

BetaFPV Meteor75 Lite Tiny Whoop in FPV Whoop Racing Advanced Kit 2
軽量なボディに強力なモーターを搭載し、高速飛行や急旋回・宙返り飛行といったアクロバット飛行をしたり、ドローンレースを行ったりできます。 アクションカメラを搭載して、スピード感あふれるムービーを撮影することができます。 また、小型モデルは手のひらサイズで、狭い家の中でも飛行を楽しむことができます。 ステイホーム時代の趣味にも最適です。
しかし重量に比較して高出力なモーターを搭載するゆえに、その操縦は非常にシビア、操縦フィーリングは、DJIやParrotなどの空撮用Self-leveling(自己安定)ドローンとは全く異なります。 買ってすぐに自由に飛行、とはいきません。 思い通りに飛行させるには、相当な練習を繰り返す必要があります。

呼称について


このカテゴリーのドローンの呼称は、人や地域、シチュエーションによってさまざまなバリエーションがあります。 全般的に、FPVゴーグルを使って操縦するドローンを「FPVドローン」(日本では「マイクロドローン」とも)と呼び、この中でスピードに特化したモデルを「レーシングドローン」とも呼びます。 また、丸いプロペラガードが付いた小型モデルを「Tiny Whoop」「Micro Whoop」と呼んだり、この中でビデオ録画機能を持つものを「Cine Whoop」と呼ぶことがあります。

マイクロドローン/FPVドローンで撮影されたビデオ

まずはマイクロドローン/FPVドローンで撮影された、驚異的な空撮ビデオのいくつかをご紹介します。
これはFPVドローンパイロット Jay Christensen氏による撮影で、アメリカ、ミネソタ州のボーリング場を舞台にしたビデオです。
Right Up Our Alley

YouTubeで見る
そしてこれは同じく Jay Christensen氏による撮影で、ミネソタ州ブルーミントンの屋内遊園地を備えた巨大なショッピングモール:Mall of Americaを舞台にしたビデオです。
The Quack Attack is Back

YouTubeで見る
下記のページでも驚異的な空撮ビデオをいくつか紹介しています。

マイクロドローン/FPVドローンを楽しむのに必要なもの

マイクロドローン/FPVドローンを楽しむのには、下記のようなものが必要です。
プロポ/送信機
マイクロドローンのコントロールには、ラジコン用プロポ/送信機を使用します。 コントロールにはいくつかのプロトコル(通信方式)があります。 飛行させたいドローンが搭載しているプロトコルをサポートする送信機を入手する必要があります。
ドローン
価格は1万円程度から、高性能・大型機になると3~4万円もしくはそれ以上します。 重量も数十グラムからモデルによっては数百グラムと、幅があります。 完成品を買うだけでなく、自分でパーツを買い集めて組み立てることもできます。 最初はクラッシュしまくるので、安くて修理用交換パーツもそろっている、小型の機体で練習することをお勧めします。
FPVゴーグル
頭にかぶり、ドローンに搭載されたカメラの映像を受信して、操縦に使用します。 マイクロドローンは小さく、しかも高速に飛行するので、空撮用ドローンのように地上視点でコントロールするのはまず不可能。 FPVゴーグルは必須の装備です。
無線従事者免許および無線局免許
マイクロドローンに搭載されるビデオ送信機(VTX)は、5.8GHz帯のアマチュア無線電波を使用するため、国内で使用するには免許が必要です。 操縦士に対しては無線従事者免許(略称「従免」)と、ビデオ送信機(VTX)に対しては無線局免許(略称「局免」)の、2つの免許取得が必要です。
工作のスキル
クラッシュで破損したり、配線が断線したときに修理できる工作のスキルがあると、よりベターです。 特に基本的な電子工作の知識と、ハンダ付けのスキルはぜひとも身に着けてください。 マイクロドローンは、購入後に調整、修理が必要なものも少なくありません。 逆に言えば、調整、修理もマイクロドローンの楽しみの一つです。
下記の各ページで、これらそれぞれについて詳しく説明しています。

カメラの搭載 / Cine Whoop

Happymodel Mobula7 HD
録画用のカメラを搭載して、特に空撮を目的としたマイクロドローンは Cine Whoop(シネフープ)と呼ばれることがあります。
もともとマイクロドローンに搭載されているFPVカメラは画質も低めで、またFPVゴーグルの録画機能(DVR)で録画すると、電波を経由するのでノイズが入ります。 クリアで高画質な空撮ビデオを撮るには、別途ドローンに録画用カメラを搭載する必要があります。
BetaFPV Beta85X HD

録画機能を備えたモデル


2018年ごろから、 Eachine社のCinecam、 Happymodel社のMobula 7 HDやMobula6 HD、 iFlight社のCinebee、 BetaFPV社のBeta85X HDやBeta75X HD, Meteo65 HD など、 マイクロドローン本体に録画機能を備えたモデルがいくつか登場しています。 パワーよりも安定性を重視するため、出力がやや低めの2S~3Sバッテリーを搭載し、プロペラは4枚羽根を採用したモデルが多いようです。 中には4K録画機能を持ったものもあり、これらのモデルを使えば手軽に空撮が楽しめます。

アクションカメラの搭載


より高画質な録画を求める場合は、マイクロドローンにアクションカメラを搭載する必要があります。 GoProやInsta360 ONE Rなどのアクションカメラをそのまま搭載できるFPVドローンもありますが、本体サイズも大きく、重量も200gを超え、航空法上 単独飛行ができない (監視オブザーバーが必要) ため、初心者向けの範疇からは、ややはみ出したものとなります。
BetaFPV Beta85X V2 and Naked Camera

Naked Cameraの搭載


GoProなどのアクションカメラを解体して小型軽量化し、マイクロドローンに搭載して空撮ビデオを撮影することが行われています。 カメラを解体して裸(?)にするので Naked Camera (ネイキッドカメラ) とも呼ばれており、これを話題にしたフォーラムなどが存在したりします。 BetaFPV社では、Naked Camera 化した GoPro HERO6/7/8 をドローンに取り付けるための ボード ケース を販売しています。 もちろん Naked Camera 化したアクションカメラはメーカー保証を受けられなくなり、また故障してもだれも補償してくれません。 すべて自己責任で行う必要があります。

小型カメラの搭載


insta360 GO
最近になってようやく、 insta360 GO 2 (insta360.com) のような、マイクロドローンにそのまま搭載できる、小型のカメラが発売されるようになってきました。 また、2020年12月19日には、insta360とBetaFPVのコラボで、重量30グラムの4K 60FPSアクションカメラ
SMO 4K Camera
SMO 4K Camera が発売されました。バッテリーは内蔵しておらず、ドローンのバッテリーから給電します。
  • AKASO Keychain Body Action Camera 4K30FPS 20MP with EIS 2.0 and 60min Video Recording

    AKASO USD99.99

    Hands-free Mini Vlogging Camera: Vlogging was never meant only for professionals, it was meant for everywhere. Go and capture the moments you don’t want to miss and post them directly to your social media with the AKASO mini vlog cam.

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国家試験:無線従事者免許の取得

無線従事者免許 電話級アマチュア無線技士
アマチュア無線帯の電波を送信する機器を扱うには、各無線送信機(TX)に対して、上で示した「無線局の免許(局免)」を取得するだけではなく、その操作者に「無線従事者免許(従免)」の取得が必要です。 「第四級アマチュア無線技士(四アマ/旧電話級)(趣味の場合)」、「第三級陸上特殊無線技士(三陸特)(業務あるいは賞金の出るドローンレースなど金銭の授受がある場合)」あるいはこれらの上位となる無線従事者の免許が必要です。 従免は操縦者個人に付く免許で、一度合格すれば一生有効です。
無線従事者免許 第三級陸上特殊無線技士
なお、順序としては先に従免を取得し、その後使用する送信機ごとに局免を取得します。 試験自体は四択問題ばかりで出題範囲も狭く ドローン検定 より簡単ですが、従免の試験実施日は限られており、また合格後、免許が発行されるまで最大約1か月、局免の取得にさらに1か月ほどかかります。 マイクロドローン/FPVドローンを始めると決めたら、すぐに受験の準備を始めましょう。 受験の申し込みは 公益財団法人 日本無線協会のWebサイト から行います。
なお米国においても、25mWを超える出力のVTXを使う場合、および5.8GHz帯のなかの特定のバンド、チャンネルを使用する場合には、アマチュア無線の免許(HAM license)が必要となります。
  • 第3級/第4級ハム解説つき問題集 統合版 (アマチュア無線技士問題集)

    CQ出版 2640円

    3アマ, 4アマの国家試験問題をそれぞれのクラスごとに収録して統合した初めての解説つき問題集です. 4アマは国家試験問題シートそのままの形式で収録しています. これ1冊で2クラスの国家試験対応は万全です.

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ドローンの飛行ルールの確認:FPVゴーグルの違法性

マイクロドローンの多くは重量が200g未満であるため、ドローンの飛行ルールは大幅に緩和されますが、どこでも自由に飛行させてよいわけではありません。 法律違反を犯さないよう、事前に ドローンの飛行ルール をしっかり確認しておきましょう。 なお、FPVゴーグルを使用した操縦は「目視」による飛行とは認められません。 200gを超える機体のFPVドローンの単独飛行(監視オブザーバーなし)は、航空法(目視範囲内で常時監視)に抵触する可能性があるのでご注意ください。

最低どのくらいの練習が必要か

私の経験では、約10回(バッテリー10本分)程度の飛行時間で、ようやく Angleモード で部屋の中を一周フライトしたのちにクラッシュする程度までに。 また、約20回程度の飛行時間で、部屋の中を何周か旋回したのちにクラッシュする程度までには「操縦(?)」できるようになりました。 しかしそのころにはドローンのフレームにはひびが入ってボロボロに。 家の中を Acroモード で自由に飛行できるようになるまでには4か月ほどかかりました。その間にカメラの断線を1回、バッテリーコネクタの断線を2回修理し、4つのプロペラはそれぞれ1~2回交換し、フレームは3回交換しました。 アクションゲームの得意な方なら、もっと早く上達するのではないでしょうか。
コントロールを失っても破損や紛失の可能性が少ないので、屋内で練習を始めることをお勧めします。 また1回の飛行時間が3~5分程度と短いので、バッテリーを多めに準備するのも良いでしょう。 しかし最初のうちは操縦の難しさのため、バッテリー2本分も飛ばすと疲れて休憩したくなります。 最初は少しずつフライトして、徐々に練習時間を増やしていくのが良いと思います。 また、ドローンの破損を防ぐために、パソコンの ドローンシミュレーター も活用しましょう。 下にセルビアのFPVドローンパイロット、Vladimir Muncan氏の超絶技巧フライトビデオを載せておきます。 ( 関連記事(dronedj))
フライト上達の秘訣は、 マイクロドローン/FPVドローンで撮影された驚異の空撮ビデオ のページで紹介している、スウェーデンのマイクロドローンパイロット、 Matin Hamarahem氏へのインタビュー記事 にもあるように、ただひたすら "Practice, practice and practice" です。
LATENCY | abandoned nitrogen plant #FPV​ Freestyle

YouTubeで見る

ドローンを修理する

何度もクラッシュすると、フレームやプロペラが破損したり、配線が断線したりします。 ドローンメーカーのオフィシャルサイトなどで、これらのスペアパーツをそろえておきましょう。 また、精密ドライバーやハンダごて、拡大鏡など、修理のための工具も準備しておきましょう。 ドライバーは、とりあえずプラスの#0が1本あれば事足ります。 ハンダごては、15~20W程度の、低温の電子回路用を使用します。

バッテリーのコネクタの補修


BetaFPV Amass XT30 plug connector
飛行のたびにバッテリーを取り付け・取り外しするので、バッテリーのコネクタは最も劣化が激しいパーツの一つです。 特にマイクロドローンのコネクタは電子パーツがむき出しで使われており、あまり強度が考慮されていないので、注意して取り扱いましょう。 バッテリーやコネクタに触れるたびにドローンが再起動したり、飛行中に突然電源が切れて墜落するようになったら、バッテリー/コネクタ周りの配線が断線しかかっています。
通販サイトでもスペアのコネクタを取り扱っています。 ドローンにバッテリーを接続した状態でコネクタケーブルをあちこち触って断線箇所を特定し、ハンダごてを使って交換しましょう。 ボード上の付け根から交換するのではなく、ケーブルを途中で切断して、つぎ足すようにハンダ付けするのが手軽です。

カメラの配線の補修


BetaFPV Nano HD Camera
もしFPVゴーグルにカメラの映像が映らなくなったときは、カメラとVTXボード、VTXボードとFC (Flight Controller)ボード間の配線の断線を疑ってください。 カメラやVTXボードを指で押さえると映像が映るときは、接触不良が発生して、断線しかかっています。 もともと製品のハンダ付けが結構手抜きのため、衝撃を受けると容易に断線してしまいます。 ハンダで補修したら、端子周りを グルーガン (Amazon.co.jp) で固めてしまうと衝撃に強くなります。
あるいは時間とともに画面にノイズが入る場合は、オーバーヒートの可能性を疑ってください。VTXボードは比較的短時間で高温になり、動作不良を起こすことがあります。 こんな時はドローンからバッテリーを取り外して、しばらく冷やしてみてください。 カメラに向かって息をフーフー吹きかけると、ユニットが冷えて、映像が戻ってきたりします。
カメラ・VTXのよくある故障
現象 原因 対策
ドローンに衝撃や強い力を加えた直後にビデオ画面が映らなくなった、もしくはノイズが乗るようになった カメラとVTXボード、VTXボードとFCボード間の配線の断線または接触不良 断線箇所を探し、ハンダで補修
ある日ドローンを起動したらビデオ画面が映らなくなっていた、もしくは電波到達距離が減少した、ノイズが乗るようになった 何らかの理由でVTXの送信バンド、チャンネルが変わってしまった
(FPVゴーグルのバッテリ切れ、アンテナやゴーグルの故障の可能性も...)
FPVゴーグルでスキャンを実行、もしくはドローンのファームウェア設定(送信バンド・チャンネル)を確認・変更
ドローンを起動した後、しばらくそのままにしたらビデオ画面が映らなくなった VTXのオーバーヒート ドローンからバッテリーを取り外して、しばらく冷やす
モーターの回転に比例するように、FPVゴーグルの画面に縞模様が入る VTXアンテナの接触不良など FCボードとVTXアンテナの接続部を確認・再接続する

フレームの補修


Frame guard for Tiny Whoop using sponge tape
一旦クラッシュでフレームにひびが入ると、そこから破損が広がり、フレームがちぎれて落ちていきます。 すると今度は、クラッシュ時にプロペラが破損して、飛行できなくなります。 フレームにひびを見つけたら、テープやボンドを使ってすぐに補修しましょう。
事前に、100円ショップで買える「コーナーガードテープ」(スポンジに両面テープが貼られたもの)をフレーム外周にぐるりと貼り付けておくと、比較的クラッシュに強くなります。 65mmモデルでは、"おでこ"にもこれを貼っておくと、フローリングのようなつるつるの床でも、 タートルモード で起き上がりやすくなります。
ともかくフレームは消耗品です。多めにスペアを準備しておきましょう。

プロポのスティックのキャリブレーション/チューニング


Jumper T12 Pro with replaced gimbal stick
通常プロポのスティックは、中央にしたときにパルス長は約±0.5μsec程度の範囲に収まっています。 しかし、どれかの軸が、ある日突然約±1.0μsec以上の値にずれることがあります。 こうなると、急にドローンが思い通りに飛行しなくなったり、操縦が下手になったように感じます。 プロポの電源を入れるたびに、スティック中央の値をチェックして、センターがずれていたときは キャリブレーション を実施しましょう。
また、 Amazon.co.jp などでは、写真のような交換用のスティックを販売しています。 Acroモードでのフライトに慣れたら、いろいなスティックを試してみるのもよいと思います。 写真のスティックは、使い始めはルーズな感じに戸惑いますが、1時間も飛行すると慣れて、普通のスティックと同じように操縦できるようになります。 親指でスティックの先端を押さえつけながら操縦する人は、これを使うとスティックが指先に食い込まなくなります。
  • エスコ 11本組ドライバーセット(精密用) EA552GC

    エスコ 1267円

    <セット内容>:11本組(+)ドライバー:#0000・#000・#00・#0・#1(‐)ドライバー:1.0・1.2・1.4・1.8・2.4・3.0mm全長:70/120mm重量:160g

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  • めがねルーペ アップグレード版USB充電式

    Bijia 1680円

    【5種類レンズ付き】軽量のアクリル製レンズを採用し、作業用途に応じて倍率の変更が可能。拡大倍率は1.0倍1.5倍2.0倍2.5倍3.5倍5種類が使用可能、精密機器の組み立て、手芸などにもご使用頂けます。【角度を調節】レンズとフレーム部分は、内外ギア式埋込結合を採用しています。眼鏡フレームはヘッドマウントタイプに交換可能です。長時間のご使用も可能です。

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  • goot(グット) 精密プリント基板用はんだこて CS-21 日本製

    太洋電機産業(goot) 1718円

    精密作業に最適な高性能タイプです。●【用途】●精密プリント基板用はんだこて15W。●【機能・特徴】●高性能セラミックヒーター搭載のはんだこてです。●極細タイプの鉛フリー対応こて先を採用しています。●こて先とグリップの距離が短く作業性が抜群です。●RoHS対応品です。

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    商品バラエティ

    15W/380℃
    15W/380℃
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    20W/420℃
    20W/420℃
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  • Sanwa(三和電気計器) デジタルマルチメーター PM-3

    三和電気計器 3264円

    厚さ8.5mmの薄型手帳タイプのデジタルテスタ。 容量・周波数・デューティー比測定可能多機能タイプ。 オートパワーオフ・データホールド・リラティブ機能搭載 。

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マイクロドローン/FPVドローンの用語・略語の知識

ここでは、主にマイクロドローン/FPVドローンの製品仕様を読み解くのに必要となる、用語・略語を解説します。 多くはラジコン用語が語源になっています。 ただし明確な定義がない用語も多く、異なる意味で使用されることもあります。
用語・略語の知識
用語・略語 語源 意味
AIO All-In-One ESCやVTXなど、ドローンの飛行に必要な回路を1枚に集約したFCボード。受信機も搭載したものもあります。 何が搭載されていればAIOと呼べるか、といった定義はありません。
BEC Battery Eliminator Circuitry モーター駆動用のバッテリーと制御回路用のバッテリーを共用する(搭載するバッテリーの数を削減:Eliminateする)ための回路。 転じてバッテリーからの電力を各パーツに供給する回路や、そこへ接続するバッテリーのコネクタを指したりする。
BNF Bind-N-Fly / Bind and Fly 「(あなたの持っているプロポと)バインドすればすぐ飛ばせる」の意味。 プロポの含まれていない、完成品セット商品。 もとはHorizon Hobbyの商標。
RTF Ready-To-Fly プロポを含む、必要なものがすべて同梱された完成品セット商品。 FPVゴーグルやバッテリー、充電器は、製品によって含まれていたり、含まれていなかったりします。
PNP Plug N' Play / Plug and Play 「プラグを差し込めばすぐ使える」の意味。 ラジコン用語としては、簡単に組み立てられる半完成キット商品を指す。 通常、受信機、バッテリー、充電器、プロポは別売となっている。 RxR ( Receiver-Ready : 受信機別売 ) と呼ばれることもあります。
SPI Serial Peripheral Interface マイクロコントローラ(CPU)と周辺デバイスを接続する、シリアルバスの一種。仕様の名称。 他には SBUS, IBUS, XBUS, CRSF (Crossfire) など、多くのインターフェースがある。 これらのシリアルバスは、CPUのUARTピンに接続される。 FCに接続する周辺デバイス(受信機など)の購入時には、FCとインターフェースが一致することを確認する必要があります。
F1, F3, F4, F7, H7 - FCのCPUとして使用されている、 STMicroelectronics社 製の「STM32」プロセッサのシリーズ名。 ドローンにおいては、現在は F4シリーズ が主流。高性能モデルではF7, H7シリーズが使用される場合もある。
FC Flight Controller ドローンの飛行を制御する制御回路。CPU (MCU)、ジャイロセンサー、加速度センサーなどから成る。
ESC Electric Speed Controller FCからの指示を受けて、モーターに適切な電力を供給する回路。各モーターに1つのESCが必要。
Tx Transmitter 送信機。プロポを指すこともあります。
Rx Receiver 受信機。ドローンに搭載する、プロポからのコマンドを受信する回路を指すこともあります。
VTX Video Transmitter ビデオ送信機。ドローンにおいては、FPVゴーグルで受信するための、FPVカメラの画像を送信する装置。 一方、FPVゴーグルに搭載されるビデオ受信機は VRX とも呼ばれる。
Quad Quadcopter プロペラ/モーターを4基搭載したドローンのこと。
Whoop - フープ : 輪っかのこと。ドローンにおいては、丸いプロペラガードが付いた小型のモデルを指す。 対してプロペラガードの無い、長いプロペラアームだけが突き出しているモデルを Toothpick : つまようじ と呼ぶ。
下記の各サイトでは、ここで紹介した以外にも、多くの用語・略語に関する説明が読めます。

関連リンク集

HowTo記事


用語・略語の解説


プロポ/送信機 メーカーオフィシャルサイト


FPVドローン メーカーオフィシャルサイト


FPVゴーグル メーカーオフィシャルサイト


FPVドローンパーツ メーカーオフィシャルサイト


FPVドローン ファームウェアオフィシャルサイト


プロポ ファームウェアオフィシャルサイト


OpenTX情報サイト


アマチュア無線従事者免許関連


アマチュア無線局免許関連


FPVドローン・シミュレーター


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