カテゴリー「2)ヘリコプター」の記事

2007年11月16日 (金)

ヘリコプター ハニービー他(2)

人間が鳥をみて飛行機の翼を連想し、それが現代の翼を持つ飛行機の歴史の始まりとも言えるようです。
一方、ヘリコプターの原点は、2枚の羽でクルクル回りながら飛ぶ「かえでの種子」ではないかと言われています。

皆様ご存じのように、飛行機の中でも特にヘリコプターはメカニカルです。
中でも、外にむきだしの2つの回転翼、そしてその回転翼の揚力を変化させる機構など、ロボットのメカファンとしては、見ているだけで嬉しくなってしまいます。

■空飛ぶおもちゃ
マイクロヘリコプター「ハニービー」の購入に続き、入門用ヘリコプター「X.R.B(SR)エアーウルフ」を購入、そして「R/C空飛ぶドラえもん」もおまけに買ってしまいました。
どれも、室内向けに考案された、空飛ぶおもちゃ(模型?)です。

格好はともかく、それぞれコントロール方法がA・B・Cと幅があります。
「空飛ぶドラえもん」は上下運動だけのコントロール。
「ハニービー」は、上下運動に加え、機体の回転制御が行えます。
そして、「X.R.B Air Wolf」は、上下、回転、前後、左右の制御が行えます。舵が穏やかに利く以外は、基本的なラジコンヘリコプターのコントロールになります。

「空飛ぶドラえもん」と「ハニービー」はフワフワと浮遊感が楽しめますが、方向は好き勝手な方に行ってしまうのが難点です。
それでも、ハニービーは、機体の向きを変えることにより、進行方向を多少なりとも変化させることができます。
一方、制御数が増えるだけ難しくなりますが、「XRB(SR)AIR WOLF」は部屋の好きな場所(高度、前後左右)に移動できます。
それには、かなりの練習が不可欠です・・・
これをマスターすれば、本格的なラジコンヘリコプターの基本的な操作方法は、かなり学べた事になります。
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左から「XRB AirWolf」「空飛ぶドラえもん」「ハニービー」

■最初の練習は高度コントロール
ラジコンヘリコプターをマスターする上で、一番最初に行う練習が、高度(上下)コントロールです。

即ち、浮き上がって、空中で停止して、そっと下ろす。
この、そっと下ろすが非常に重要なのです。
これは、言い換えると「軟着陸」で、実機の軽飛行機でも着陸の時に、教官から口うるさく言われる非常に重要なポイントです。
何故かというと、「そっと」着地しないと、普通、「落ちた!」という言葉になり、重量のあるラジコンヘリコプターあるいは、実機などは、かなりダメージを受けてしまいます。
その点、ハニービーは頑丈に出来ていて、殆ど壊れません。大したものです。

この「そっと下ろす」を含めた高度処理の練習は、「空飛ぶドラえもん」でも「ハニービー」でも練習できます。と、いうよりは、上下運動しかできないこれらのマシンの方が、高度処理に集中出来て、この練習にはもってこいなのかもしれませんね。
おもちゃのヘリコプターと言わずに、目標を持ってトライすることは、達成した時の喜びもひとしおです。
単に飛ばすだけでなく、コントロールに注意を持って、目標に向けトライされてみては如何でしょうか?

◇離陸
重力にさからって、浮上する。
人間「空を飛びたい!」という欲求が何処かにあるようで、はじめて機体が浮いた時は、結構感動したものです。
離陸、ホバリング(空中停止)、軟着陸のうち、「ハニービー」クラスでは、離陸が一番楽です。
ただ、一気にフルスロットルで上昇すれば良いのですから・・・・
気をつけなければいけないことは、高度を、ひとおもいに1~1.5m位まで上昇させることです。
何故かというと、高度が低いと、自分の吹き降ろしの風が地面にあたりそれが跳ね返って、つむじ風のようになっていて、安定しないからです。

自信の無い方は、ご自分が直立した状態で機体を水平に持ち、ブレードの回転を上げていくと機体が持ち上がっていくのが感じられますので、そこで手をはなせば良いのです。
手の位置は、1~1.5m位なので丁度良い高さです。

◇空中停止(ホバリング)
離陸してから高度が1~1.5m位になったら、上下のコントロールを調整して空中にとどまります。これが、空中停止(ホバリング)です。
そのまま上昇してしまうと、天井や、蛍光灯(中にはシャンデリアの方も・・・)にぶつかってしまいますので、ご注意を・・・

「空飛ぶドラえもん」では、強弱のボタンを頻繁に切替えます。
「ハニービー」では、ボリューム式のスティックを高度がプラスマイナス0になる、中和点を見出し停止させます。
10秒以上一定高度を保つには、室内の風の影響や、モーターの回転むら、電圧などの影響で、微妙なコントロールが要求されます。
軟着陸に自信が無い時や、適当な着陸場所が無いときは、機体を手で回収する事も可能になります。
ただし、壁や、障害物のほうに流されていった場合は、一刻も早く、下ろすか、回収した方がダメージを受けずにすみます。

◇軟着陸(ソフトランディング)
一番難しい軟着陸です。むずかしいので、思わず難着陸と書きたくなってしまいます。
ただし、ハニービークラス以上の機種に転向をご希望でない方は、この項目は読み飛ばされても結構です。
何故かというと、ハニービーはかなり丈夫に出来ていますので、ストンと落としても、殆どダメージをうけませんので・・・

軟着陸させるためには、地上高(地面からの高さ)10~20cmくらいまでは、かなりの降下速度で降りてきてもかまいません。
でも、必ず地上高10~20cmの高さで、一度ホバリングさせてください。
実際には、落ちてきたものを急に止める事はできませんので、降下率(降りる速さ)を徐々におとしていって、10~20cmの高さでホバリングさせるようにします。
そして、地上高10~20cmから、そろりそろりと柔らかく接地させてください。
これが軟着陸です。

■充電端子のプチ改造
「ハニービー」を充電するには、いちいち、コントローラー下の蓋を開けて、充電ケーブルを引き出してからでないと充電できません。
そこで、充電ケーブルを、邪魔にならないところに常時出しておくけるように、プチ(小さな)改造を行いました。Id01_89_11
コントローラーの充電ケーブルの蓋を改造する

改造は簡単です。ふたのした部分を、ご覧のように、ほんのちょっとした、半円形の切れ込みを入れるだけです。Id01_89_10
  
邪魔にならないので、飛ばすときも出しっぱなしにしています。
ふたを下にずらし、下の隙間から中に収納する事も可能です。

■ハニービーの内部構造
白いボディに包まれている、ハニービーの中身はどうなっているのでしょうか?
調子の悪い機体を研究用にと・・・提供して頂きましたので、早速、分解してみる事にしました。SIK89さん有難うございました。

分解するには、機体下のランディング装置をかねる「ひれ型」の部分を外します。
次に、機体のボディ部分を、あわせ目に沿って、ゆっくりと、だましだまし剥がしていきます。ちょうど、魚の3枚おろしのような感じにです。
分解すると、このような型になります。Id01_88_16
分解された「ハニービー」(画面クリックで拡大します)
   
一番右、機種部分にあるのが、リチウムポリマーバッテリです。これが5分もの飛行を可能にしているパワーの元です。
その左側にあるのが赤外線コントロール及びパワーアンプです。
このパワーアンプから、となりのメインモーターと、機体後部についている尾部ローター用のモーターに、夫々コードで給電する仕掛けになっています。
機体の下がわに赤外線受光部、側面に見える白い部分が、電源スイッチと給電コネクターです。
そして、その左側にあるのがメインモーターです。ギヤダウンしてメインブレードを回すようになっています。
この状態で重量を測ると、1g軽くなっていました。

ハニービーの改造などをされている方は沢山いらっしゃるようで、A,B,Cのバンド切替がコントロール基盤で出来るような事をかいてあるのを見かけました。
かなり小さな基盤なので、かなり難しそうですが、そのうちトライしてみようかと思います。
X.R.Bは無線(SR)タイプ以外に、有線(V2)タイプもございます。

■X.R.B(SR)AIR WOLFの初飛行
先日、KENさんの「ロボットの集まり」が、集会場を借りて開催されました。
そこで、RCヘリ(ハニービー、XRB(SR)AirWolf)を持って参加させて頂きました。
初飛行だったにも関わらず、ホバリング飛行時の安定の良さには驚きました。
お蔭様で、室内で、前進・後進、旋回や、8の字旋回など、色々、練習させて頂けました。
又、ロボ君達の上空でホバリングさせて、記念撮影を撮りましたが、対面ホバリング(こちら向きでのホバリング)の良い練習になりました。Id01_89_08
KENさんの「ロボットの集まり」のシーン(画面クリックで拡大)
ロボ君達の上空でホバリング中です

Id01_89_09 AIR WOLFが飛び回っている様子をGIFアニメに加工しました
(KENさんの手持ちデジカメ撮影画像より)

   
”X.R.B(SR)AIR WOLF”の飛行音が、実機のタービンエンジンの音に似ているとの声も上がり、なるほど・・・と納得した次第です。
スケールモデルを、こんなに簡単に飛ばせるなんて・・・うそみたいです。 

ロボ君の修理をされている方の上空を飛びまわったり、頭の上をかすめたりと、大変失礼いたしました。
皆様の暖かいご協力に、感謝ならびにお詫び申しあげます。

■あとがき
お蔭様で、室内用ヘリコプターにも、ある程度慣れてきました。
次回は、ハニービー、ドラえもん、Air Wolfに共通した、自安定調整(スタビラーザー)機能と、「X.R.B(SR)Air Wolf」のスタビレスコントロールと、操舵レスポンスをクイックにする方法などを、ご紹介してみようかと思います。

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2007年10月14日 (日)

ヘリコプター ハニービー(1)

■更新情報 ハニービーの方向を安定させる 2007/10/16

ついにハニービーを買ってしまいました。
2日前にamazonWEBサイトに発注したら、今日の夕方、ペリカン便で配達されてきました。
調べてみると、このマイクロヘリは、なかなか興味を引かれる部分が多く、思わず記事にしてしまいました。

◇カテゴリー欄
余計なヘリの記事などは読みたくない・・・とお考えの方は、ブログ左上にある「カテゴリー欄」の中の「1)週刊マイロボット」をクリックして頂きますと、週刊マイロボットだけの記事をご覧になる事が可能になります。しかも、最新号~開始当時(2006年2月)まで一覧で遡ってご覧になれます。
但し、並べ替えにはかなり時間がかかり、閲覧出来るようになるのは2~3分後からになりますのでご注意ください。Id01_84_06_2
    
■マイクロヘリコプター ハニービー
ハニービーは、全長17cmの、室内用向け超小型ヘリコプターです。
携帯電話の超小型振動モーターを2つ搭載、上昇下降、左右回転の制御が行えます。

ラジコンヘリと、ハニービーの相違点は、前者が、エンジン(又はモーター)の出力と、プロペラのピッチを可変して、揚力(推力)の変化させるのに対し、ハニービーはメイン、テールそれぞれのモーター出力(回転)の変化だけで揚力(推力)を変化させています。
そのため、構造が非常にシンプルになり、軽量化、耐久性が可能になりました。

ハニービーの機体側面と、メインローターの長さを比較すると、機体の長さが17cmなのに対し、なんとメインローターが13.5cmしか無く、機首部分より前に飛び出していません。このようなところに安全設計がされているのですね。Id01_84_14
      
ハニービーはレッド、イエロー、シルバーの3色があり、それぞれのカラーによって赤外線のチャンネルが異なっています。
コントローラーの電源スイッチの下にあるチャンエルセレクターで、機種カラーにあったチャンネル(A、B、C)を選びます。Honeybee01_2
左から、レッド(Aチャンネル)、イエロー(Bチャンネル)、シルバー(Cチャンネル)です

◇ハニービーのコントロール

ハニービーのコントロールは非常にシンプルです。
基本的なコントロールは、左右2本あるジョイスティック(①と②)で行います。Id01_84_07_2
ハニービーの赤外線コントローラー(画像クリックで拡大)
          
左側スティック①を上下することにより、メインローターの回転が変化し、ヘリは上昇~ホバリング~下降をコントロールする事が出来ます。

右側スティック②を左右に傾ける事により、ヘリコプター後部のテールロータの回転数が変化し、方向転換を行う事が出来ます。

この辺りは、空とぶドラエモンや、超小型ヘリなどに多いメインローターが2段重ねになっている二重反転式ヘリとは構造が異なり、実機ヘリや、ラジコンヘリと同様の構造といえるでしょう。
   
◇初飛行

とりあえず、この小さなヘリコプターがどんなものか、飛ばして見ることにしましょう。
充電は、専用コントローラーの下から充電コードを出し、ハニービーの充電端子に繋ぎます。
ヘリに内蔵されたポリマー充電池に30分充電して、5分間飛行が可能と書いてありましたが、実際には25分位で充電が完了してしまいました。Id01_84_15
   
早速、機体の電源を入れてみると、パッ、パッと青いLEDが航空衝突防止灯のように点滅します。Id01_84_10
メインブレードの根元にあるギアの前あたりで光る青いLED

◇飛行前の2つの注意
ハニービーは、安定してホバリングするように設計されています。
機体を真っ直ぐ上昇させて、空中で停止(ホバリング)、そしてゆっくり着陸。
この練習には、最初は左側スティックだけで、高度処理のコントロールを練習する事をお勧めします。
ただし、次の注意を守らないと、必ずといって良いほどうまくいきませんのでご注意を!

●飛ばすときの注意はたった2つ
1)平らな机の上に、機体を完全に水平に置く
2)クーラー、扇風機、窓からのそよ風など、強風~微風まで、全てをカットする

特に注意1)の「機体を完全に水平に置く」をしないと、機体が傾いた方向に飛んでいってしまいます

◇ビビらず上げよう
機体を机の上に水平においたら、ビビらずに一気に左側スティックを上げ(2/3位)、50cm~1m位まで高度を上げ、そこで空中で停止(ホバリング)するようにスロットルを調整します。
ヘリコプターは、メインローターでおこした風を下に吹き出して飛び上がりますので、机付近の気流はかなり乱れます。

気流の乱れたところでは、機体の安定はものすごく悪くなります。そこで一気に最低でも50cmくらいは高度を稼ぐ必要があります。
恐る恐るゆっくり上げてみるのは、「機体を壊したくない」という気持ちなのは良く分かります。でも、床面付近でフラフラして、物にぶつかったりする方が、何の進展も得られず、機体は壊れるばかりなり・・・です。

ハニービーは見た目は華奢そうでも、結構頑丈に出来ています。ビビらず50cmの高度まで一気に上げてしまいましょう。

尚、「こわくて一気に上げられない」という方には、良い方法があります。
自分は、直立した状態で右手にヘリを(機体がなるべく水平になるように)持ち、左手でコントローラーを持ち左側スティックを上げていき、ヘリが浮き上がりそうになったら右手を軽く離す・・・という方法があります。
これにより、床付近の気流の乱れから逃れ、安定した飛行に移る事が出来ます。

最初のうちは、スルットルの調整だけに神経を集中し50cm~100cm位の高さに上げてて、ホバリングさせてみます。
空中に上がったから降ろすのではなく、「あくまでも空中で止める」という事に集中してください。

◇機体の回転を制御
同じ高度で停止させられるようになったら、いよいよ、機体の回転を制御しましょう。
高度を安定させて浮いていても、グルグル右か左に回転を続けるようでしたら、、ホバリングさせながら③のトリム調整ボタンで左か右のボタンを押し続け、機体の回転を調整します。Id01_84_13
もし、どちらかに押してみて回転が速くなるようでしたら、反対側のボタンを押し続けてみてください。
だんだんと、回転が遅くなり、止まったところで、ボタンから手を離します。
上昇、下降以外のホバリング中は、これで安定して浮遊しています。
余裕が出来たら、右側のステックを左右に倒して、方向制御を試みてください。
このコントロールに慣れて、思った方向に機首が向くように練習してみましょう。
あとの方で、機首に1円玉を貼り付け、前進させながら「8の字飛行」の解説なども、してみようかと思っています。

◇スロットルレバーの改造
実際にラジコンヘリを経験された方は、お気づきになったと思いますが、レバーの位置が左右逆なのです。
日本では、モード2という、右側スティック(スロットル、左右傾き)、左側スティック(前後の傾き、左右方向転換)の方式が取られていますので、出来れば日頃慣れ親しんだこの方式に合わせたいところです。
もう一点気になるのが、スロットル側にもスプリング(結構強め)が入っている事です。
手を離せばローターー停止状態にはなりますが、空中でのホバリングポイントを維持したい時など、このスプリングが邪魔になります。

さっそく、送信機後面ネジ4つをはずし、裏蓋をはずして中を覗いてみました。Id01_84_08_2
基板が一枚と、2つのスティック。すごくシンプルな構造ですね。

左右のスティックの入れ替えは、送信機カバーの穴あけ加工など、結構大変そうです。
そこで、簡単作業で出来てしまう、「左側スティックのスプリング外し」を行う事にしました。

◇左側スティックのスプリングを外す
まず、左側のジョイスティックを外しますが、プラスネジ2本を外すと簡単に外す事が出来ました。
同様に回転軸を止めているプラスネジをはずすと、画像のように、制御円盤のあるスティック部と、ホルダー部に分解ができます。Id01_84_12
2つに分かれた左側ジョイスティック(クリックで画像拡大)
    
この辺りは、myRbotを作製されている方にとっては、たやすい作業でしょう。
ここまで分解すると、スプリングは簡単に取り外せますので、取り外したら、元のように組み立てしなおします。
ものの10分くらいで出来てしまいます。
尚、送信機の分解、スプリングの取り外しは、改造になりますので、あくまでも自己責任でお願いします。

改造後の送信機は、ご覧のようにスロットル位置は自由なところで止める事が出来るようになります。
これで、ホバリングポイントで手を離す・・・などという技も磨けますね!Id01_84_09
     
WEBサイトを見ていると、ハニービーはまだまだ、改造の余地は沢山あるようですが、なにぶん、購入してから一日しかたっていませんので、今回はこの辺で、お開きにしたいと思います。

■ハニービーの方向を安定させる 
左側の改造を終え、高さの調整にも少し慣れてくると、機体の方向を安定させる、つまり、右手のコントロールもなんとかしたい・・という欲が出てきます。

これから述べる事は、あくまでも上空でホバリングしている時は、前項でご説明したトリムスイッチで、左右に振られないよう調整された機体である・・・という前提条件が付きます。
まだ調整されて無い方は、「機体の回転を制御」の項をご覧になり、調整をされてください。

◆上昇するとき右回転、下降するとき左回転
ハニービーのメインローターの回転は(上から見て)右回転です。
したがって、上昇しようと左側スティックを上げようとすると、右回転トルクの反作用で、機体は左に回転してしいます。
反対に、上空から降ろそうと左側スティックを下げていくと、こんどはクルクルと左回転してしまいます。
従って機体の回転を止めようとしたい場合は、機体が回転してしまう、反対方向に右側スティックを倒せば良いという事になります。

◆トルクの反作用とは?
トルクの反作用って何でしょうか?
仮にプールの真中に「いかだ」が浮いていたとします。
この上に長い棒を持って立ち上がり、右回転に棒を振り回すとします。
すると、いかだは、徐々に左側に回転しようとします。
これが反作用です。
ヘリコプターは実機を含め、上昇、あるいは下降する時、反作用のコントロールが必要になってくるのです。

◆右側スティックの操作
何度か飛行させて、スティックの位置が大体把握できました。

①上昇させようとするとき
 右側スティックを半分右に傾ける
②空中でホバリング中
 右左側スティックを中立に(指をはなす)
③下降させようとするとき

 右側スディックを一杯に左側に傾ける

◆実際の左右スティック操作
実際には左右のスティック操作は同時に操作しなければなりません。
①上昇の手順
「右側スティックを右に半分傾けて」から、「左側スティックを上げる」

②ホバリングに移る
「右側スティックを中立に」しながら、同時に「左側スティックで高さを調整する」

③下降させる
「右側スティックを左一杯に倒し」ながら、同時に「左側スティックを徐々に下げていく」


当然実際の飛行操作は、①~②~③だけで終わりではなく、③~②~①~②~③などと、操作は連続して行われます。
右側のスティック量は半分とか、一杯とか書いてしまいましたが、うまく機体の回転が止まるようにスティックの傾きは微調整してください。
どうです、ハニービーの方向は(ある程度)安定しましたか?

これらの操作が出来るようになると、一円玉を取り付けて前進させ、部屋の周回飛行や、8の字旋回などが出来る可能性が開けます。
宜しかったら頑張ってみては如何でしょうか。
(20007/10/16)

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■あとがき
ハニービーと同時に、QSKYというミニプレーンも購入してしまいました。
車輪による、離発着が出来るようです。Id01_84_11
QSKYはヘリと違い、多少広めの部屋で練習させないと、思うように飛ばない事が分かりました。
ID-01の改造もしないで、空飛ぶおもちゃに呆けています。困ったものですね。

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