FPVマイクロドローンを作る上で必要なパーツやショップと選ぶ意図

FPVマイクロドローンや自作ドローンを扱う上で一番面倒なのが『パーツの調達』。
いざ、機体を作ろうとかメンテナンスしようと思っていても、使っていたパーツが在庫切れだったり、海外通販にしかおいてないこともあるので時間がかかる…。初心者のうちは特に、何を選べばいいのかそもそもわからことが多いので、安物買いの銭失いになるケースもしばしば。経験者であっても注文するのに何時間もかかったりします…。

今回は、ある程度小型軽量なGoProを搭載して撮影が可能なマイクロドローン系に特化して、どのようなパーツを選んでいくのかがいいか、なるべく国内ショップ多めで参考リンクを含めて解説していきます。

必要となるFPVドローンのギアやパーツ一覧
終わりに

必要となるFPVドローンのギアやパーツ一覧

FPVドローン：ギア系

Futaba 18SZとR2000SBM、DJI Goggle V1が基本セットアップ

まずは、一回買っておけば良いギア系と対応する受信機から。基本的にデジタルFPVを前提に記載していきます。プロポは安く汎用性の高いRadiomaster TX16S（AG01ジンバル搭載）が現状はおすすめです。

1	ゴーグル	DJI Goggle V1/V2	リンク
2	プロポ	Futaba 18SZ	リンク
3	受信機	Futaba R2000SBM	リンク
4	プロポ	RADIOMASTER TX16S Mark II AG01 Gimbal	リンク
5	TXモジュール	BETAFPV ELRS Nano TX RF Module 2.4GHz	リンク
6	受信機	BETAFPV ELRS Nano Receiver/2.4GHz	リンク
7	バッテリー（プロポ用）	Li-Feバッテリー	リンク

現在コントロールの送受信機としてメジャーなのが、ELRS関連商品です。国産プロポに比べて出力を大きくすることができるのが最大の魅力です。また、Radiomaster TX16Sなどを使用すればRefresh Rateも150hzから1000hzまで上げることができ、体感としてレスポンスを大きく上げることが可能です。

ただし、ELRSのファームウェアバージョンアップや送受信機のバインド作業には不具合やトラブルが多く、それに比べると国産のFutabaやTBSのCrossfireなどはとても簡単で製品の信頼性が高いというメリットがあります。また電波出力などグレーな部分が一切ない完全合法なセットアップといえば、やはりFutabaのプロポとR2000SBMの受信機の組み合わせがベストです。

FPVマイクロドローン機体：85サイズ

次に機体です。最初にBetafpv 85XやCineClover85を使用する場合です。85という数字がモーターの対角線の長さを表していて機体サイズと読み替えることができます。

1	FC/ESC	BETAFPV F411 4S 20A Toothpick Brushless Flight Controller V5 BLHeli_S (BMI270)	リンク
2	Motor	T-Motor 1204/5000kv	リンク
3	Motor	Axisflying Fpv C135 1303.5 5500kv	リンク
4	Frame	CineClover85 Cinematic Frame	リンク
5	Propeller	Gemfan D51 5-Blade Ducted Propeller	リンク
6	Propeller	Gemfan D51 Cinewhoop Propeller 4 BLADE	リンク
7	VTX/Cam	CADDXFPV Nebula Pro Nano Vista Kit	リンク
8	Battery	GNB 11.4V 850mah 60C/120C 3S HV	リンク
9	Battery	GNB 550mah 11.4V 3S 100C HV	リンク

85サイズは手のひらに収まるくらいのサイズなので、狭隘スペースや人物付近での撮影などにも向いています。機体が小さいということは、プロペラ間の幅が狭く効率がとても悪くなります。プロペラが小さく推力も相対的に小さいので、推力の高いプロペラを使ってガンガン回転数を稼いで飛行させる必要が出てきます。そのため、プロペラは4-5枚のタイプを選択しています。試しに3枚ペラなどで飛行してみればわかりますが、場合によっては飛ばなくなることがあります。通常プロペラの枚数を増やせば効率は下がりますが、推力は相対的に増えます。

上述のモーターでも4Sが推奨されることもありますが、電圧高い＝回転数が上がる、なのでコントロールの精度を高めるためにも私は3Sでの運用を基本としています。モーターは1106,1204,1305,1404などのサイズ規格があります。数字の意味は、前2つが経・後ろ2つが高さと読み替えられます。サイズアップすればするだけ重量も増えるため、85サイズの重量感であれば1204-1305サイズで十分です。1404を使うこともできますが、ややオーバースペックだなと感じています。

FPVマイクロドローン機体：95-100サイズ

次に、4SでBetafpv 95XやCineclover100を使用する場合を想定します。

1	FC/ESC	BETAFPV F411 4S 20A Toothpick Brushless Flight Controller V5 BLHeli_S (BMI270)	リンク
2	Motor	T-Motor 1404 3800kv	リンク
3	Motor	Axisflying Fpv C145 1404.5 4500kv	リンク
4	Frame	CineClover100	リンク
5	Propeller	GEMFAN D63 Ducted 63mm 2.5inch 5-Blade	リンク
6	Propeller	GEMFAN D63 DUCTED 63MM 3 BLADE	リンク
7	VTX/Cam	Caddx DJI Digital HD FPV Air Unit Kit	リンク
8	Battery	GNB 4S 15.2V 660mAh 90C	リンク

FC/ESCは85サイズと同じものを使用しています。85は軽量であれば15Aなどのより小さなESCを使ってもよいのですが、良いFC/ESCがないので20Aのものを使用しています。35Aや45AのAIO（All-in-oneの略でFCとESCがセットになったもの）もありますが、100サイズにはオーバースペックで高く（少しは重たく）なるので20AのFC/ESCをチョイスするのが妥当だと思います。

モーターは1404ですが、4Sバッテリーを使用するために85サイズに比べてKV値を下げています。4500kvだとちょっと高いなと感じますが、KVの高いモーターはBETAFLIGHTのMotor Limitなどの設定を低くすることで回転数を落とす対応をすることも可能です。個人的にはNaked GoProを乗せる程度のペイロードであれば1106モーターでも十分だと思いますが、同サイズのモーターで良いものがないため、最近は1404モーターをチョイスしています。

ここでモーター選びにとても重要となる重量について各メーカーごとの値を見てみます。

マイクロドローンのモーターごとの重量

-BETAFPV 1106 3800kv 6.6g
-T-Motor 1204 5000kv 6.1g
-XNOVA T1204 5000kv 6.1g
-AXIS 1303.5 5500kv 6.1g
-AXIS 1404.5 4500kv 8.7g
-T-Motor 1404 3800kv 9.34g
-BETAFPV 1404 3800kv 9.66g

このように径と高さが増えるごとに重量は上がり、また同サイズでも重量の増減があります。100g-250g程度のマイクロドローンにおいて、1gの差はとてもとても重要です。モーターチョイスをミスって3g x 4モーターで12g増えると飛行はとても重たくなってしまいます。軽いチタンネジに変えたり、ケーブルを短く調整するなども重要ですが、そもそものモーター選びで飛行安定性が大きく変わる事実があることを理解しておきましょう。

100サイズになると、プロペラの長さが大きくなり推力が大きく増えます（重量も当然増えます）。85サイズと同じモーターであってもしっかり推力を作ることができるので3枚プロペラでも安定して飛行させることができます。プロペラの枚数は増えれば増えるほど、効率が悪くなり回転数は相対的に早くなり、ノイズも増えます。わかりやすい例だと、回転数が高い（例えば3S→4Sにバッテリーを変えると）プロペラから発する音もうるさく聞こえます。1.5kgあるDJI Mavic3などは2枚ペラで低く一定な音に対して、マイクロドローンが甲高くうるさく聞こえるのも回転数が高すぎることに起因しています。

例えば、イベントやセミナー、研修などを行っている空間を飛行し撮影する際にも、こういった判断材料があれば「機体は100サイズで回転数を落としたモーター（もしくは設定で変更）とブレードの少ないプロペラで、3Sで飛行しよう」といった調整もできるのです。

ここでは4Sをチョイスしていますが、私は85サイズでも使用した3S 850mahでも十分だと思っています。高速に飛んだり、無駄に重いパーツを使っている場合はより回転数を稼ぐために4Sを使うといったことはあるけど、しっかりとトレードオフがあるということを理解しておきましょう。

FPVマイクロドローン機体：3〜3.5インチ

次に3〜3.5インチ。ワンサイズ大きくしてGoPro（150g）をそのまま搭載できるくらいのスペックで検討したものです。6S機が多いのですが、良いモーターがあまりないので4Sを想定したチョイスをしています。

1	FC/ESC	FOXEER REAPER AIO V3 F745 45A Bluejay/BLS 2-6S	リンク
2	FC/ESC	Toothpick F4 2-6S AIO Brushless Flight Controller 35A(BLHeli_32)	リンク
3	Motor	GEPRC 2004-2550KV motor	リンク
4	Motor	Xnova LIGHTNING 2203.5 V2 2800KV	リンク
5	Frame	Lumenier QAV-PRO Mini Whoop 3.5" Frame Kit	リンク
6	Propeller	Gemfan D90-3 (3.5”)	リンク
7	Battery	Gens Tattu R-LINE 4s 1300mah	リンク

プロペラが3〜3.5インチまで大きくなったのでかなり余裕のあるフライトができるようになります。3.5インチだとサイズ感も大きくなりますし、パワフルな動きができるので、屋外でのスピード感のある撮影もある程度いけると思います。

一方、プロペラが長くなりモーターへの負荷や使用する電流量も増えますので、20AのESCでは不安です。35Aもしくは45Aのものを選んでおくのが安心です。
ここでこれまでのFC/ESCについても重量を見てみましょう。

マイクロドローンのFC/ESCごとの重量

-BETAFPV F4 12A AIO FC 6.2g
-BETAFPV F4 20A AIO FC 6.63g
-BETAFPV F4 35A AIO FC 7g
-FOXEER F745 45A AIO FC 8.9g

FC/ESCはパーツひとつなので、４つもあるモーターほどの大きな重量変化はないです。許容電流値が異なるので基本的には使用する機体セットアップの電流量を大まかに計算して選択します。加えて、私がFCやESCをチョイスする際に必ずみるのが、以下２つです。

・どのIMU（６軸センサー）を使っているか（理想はMPU6000）
・ESCのファームが入っているか（理想はBLHeli32, 次点としてBluejay）

例えば、最近低価格で販売されているF722系のFCではIMUにBMI270やICM42688が搭載されています。F411やF722、H743などの意味はプロセッサの名称です。数字が高くなるほど高スペックになり、外部機器の接続数が増えたりCPUに余裕が出たりするのでモーター命令に至る計算処理などを高速化することができます。85, 100サイズのF411系FCでもBMI270が使用されたFCをチョイスしています（悪くない）が、F722とICM42688の相性は非常に良くないなとこれまでの経験で忌避しています。MPU6000は最近価格が高騰していますが、すでに５年以上ずっと安定しているドローンとの相性がとても良いIMUだなと思います。各プロセッサとの相性も良いです。（MPU6050やMPU6500は名称は似ていますが苦手です）

※参考に、私が5インチに使用しているFCはFettec F7はプロセッサがSTM32F7RET6でIMUがMPU6000、Kiss Ultra FCFCはそれぞれSTM32H743/IIM-42652、BETAFLIGHTだとFoxeer Reaper H743はSTM32H743/MPU6000を使用しています。

また、BLHeli32とはファームウェアのことですが、PWM FrequencyやMotor Timingなどの設定が細かくできるのも魅力です。BETAFLIGHTのRPM Filterというフィルター処理を使用するためには、BlHeli32もしくはBluejayファームウェアを利用する必要があるためそれらを選択しています。

ここでは、モーターについてはやや小さめのものをチョイスしています。リストに記載のLumenierの同フレームキットの公式ページによると推奨モーターが2305モーターなので、より大きくても問題はありません。ただし、GoProを乗せる程度であれば2004や2203でも十分だと思います。同フレームキットは前と後ろにGoProマウントを設置することもできるので、追加ペイロードが300gほどになるならば、もう少し径と高さのある2204, 2305モーターでも良いと思います。

バッテリーについては4Sよりも6Sを使うほうが電流量は下げられるので6Sを使いたいところですが、相性のいいモーターが少ないため4Sにしています。Cinelog35 V2などの機体は2550kvで6Sモーターが推奨と記載がありますが、ちょっと回転数が高すぎるなと思います。かなりパワフルでピーキーな飛びになるので自分であればBETAFLIGHT等での設定で多少Motor Limitなどをかけると思います。

終わりに

SONY a1を搭載したFPV Cinelifter drone、アフリカで撮影に使用

全体的にかなりマニアックになりましたが、単にRTFの機体を買ったり、適当にパーツチョイスをしていると、機体本来の良さを引き出せないことがあるのが自作ドローンです。用途や目的に応じて使い分けることが良いところでもあると同時に難しいところなので、ぜひ自作する際は、メーカーが出しているスペックについて気にしてみたり、ファームウェアの意味や、プロセッサの種類なども調べてみましょう。

また、ほとんどの製品が在庫切れになったりすることが多々なので、リンクはあくまで参考として見てください。どこのショップでどの名前で検索すればいいのかは、上述のリストでおわかりになると思います。

※リンクに入れたFPVドローン関連パーツ販売の国内ショップリスト

だいたい、この中で探せばお求めのものは見つかります。
・Goldstone
・EP Models
・ヘリモンスター
・Cinewhoop Tokyo
・Kigaru Drone
・KDA（Kyoto Drone Assosiation）

いつもいつもありがとうございます！！！！