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2024.4.26

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ドローン開発プロジェクト – 番外編① ホバリングとは？ –

昨年からスタートしました、東英グループのドローン開発プロジェクト。
2月の第1回ブログ公開後には大きな反響をいただきました。

現在、6月の展示会でのお披露目に向け、社員一丸となって開発・実験に勤しんでおります。
開発進捗の公開につきましては今しばらくお待ちください。

そこで今回は、ドローンを操縦する上でもっとも大切と言っても過言ではない「ホバリング」について、しくみからコツまでをご紹介いたします。

ドローンのホバリングとは

ドローンが飛行中に、空中のある一定高度で同じ位置にとどまることを『ホバリング』と呼びます。

ドローンやヘリコプターの機体が空中で高度を保ったまま停滞する動作に見覚えがある方も多いでしょう。
また、ハチドリなどの鳥が蜜を吸うために高速で羽ばたいている写真を見たことがある人もいるかもしれません。

①ホバリングのしくみ

空中を飛ぶドローンがピタッとその場に動かずホバリングできるのには、どんな機能が必要だと思いますか？

ドローンのホバリングは、複数の要素が密接に組み合わさって実現できます。
機体がホバリングの状態をキープするためにまず重要になるのが、「姿勢制御」と「位置制御」という2つの機能です。

姿勢制御機能は、加速度センサーやジャイロセンサーなどのセンサーが飛行中のドローンの姿勢を検知して、その情報をもとに機体の飛行制御を行い、ドローンの姿勢を保つ機能のことです。
位置制御機能は、いまや私たちにとっても身近なスマートフォンのナビやカーナビなどでよく知られているGPS、あるいはビジョンセンサーなどを活用して、より正確に飛行中の機体の位置を把握することでドローンの飛行位置を保つ機能を指します。

これらの機能に加えて、プロペラやモータの回転速度の微調整や操縦者の技術などのさまざまな要因が組み合わさって、空中の機体のバランスを保ちつつ安定した浮遊位置の維持が可能になっています。

②ホバリングのコツ

ドローンでホバリングを行うには、機体が空中で一定位置をキープするように操縦する技術が必要になります。

まずは、目視で機体を確認しつつ室内などのあまり高くない位置を飛行させながら、一定のポイントがキープできるように操作の練習を進めて機体コントロールの技術を学んでいきます。
目視によるホバリング操作が安定するようになってきたら、FPV機能（First Person View･･･ドローンに搭載されたカメラからの一人称視点の視界のこと。ファースト・パーソン・ビュー。）を使って、コントローラの画面に映っている映像を見ながら機体を一定位置にキープさせる練習が必要です。

実際にドローンを本格的に操縦していくなかでは、目視のみで機体のコントロールを行うのが困難な状況もあるでしょう。そういった際に、FPV機能を使いながらドローンの動きを制御する技術を身に着けていることで、より精度の高い操縦が可能になります。

また、ドローン操縦の大前提として、機体の離着陸がスムーズに行えるということも非常に重要となってきます。ホバリングの練習とともに、離陸・着陸といった基本的な動作も確実にマスターしておきましょう。

③なぜホバリングが不安定に？

通常ドローンのホバリングは、GPS機能を用いて地球上での機体の位置を認識して行うことが一般的ですが、飛行状況によってはGPSの受信が不安定になることもあります。そういった不安定なGPS受信状態では、正確な位置を把握することができず、ドローンの安定飛行が困難になります。

こういった事態に備えるためにも、自動操縦によるホバリングに頼りきらずに、手動操縦によるホバリングの技術を身につけてドローンの安定性を確保することも重要となってきます。

また、ドローンにあらかじめ組み込まれている姿勢制御機能は、繰り返し飛行を行っていくうちに徐々にずれが生じます。定期的に確認して、ずれが大きくならないうちにキャリブレーション（調整）を行うことがドローンの安定飛行のためには不可欠となります。