まえがき

最近ドローンエンジニア会議なるものが開催され、X(旧Twitter)に会場の様子がポストされていました
それを見て率直に楽しそう！次またあれば参加したいなと思いました。

同じ方向性の会として、ドローンエンジニア養成塾も長く活動されています

どちらもドローンの自動操縦について勉強する会で、主にArdupilotを用いた機体を作成している模様です。
このArdupilot、最近各地で開催され話題のドローンショーの機体に採用されていたり
最近活用が進んでいるような空気を感じました

そんなこんなで、もし今後会議や養成塾に参加した時や、単純に面白い機体を作成したくなった時のために、
Ardupilotの機体を作れるようになっておこう！！と思い立ち、作成に取り組みました。本記事はその覚え書きです

筆者のスキル(=想定読者スキル)

いくつかのセンサーを伴ったBetaflightの自作機体を作成できる
Betaflightの設定が一通りできる。センサーの設定をやったことがある
ELRSレシーバーのファーム更新とバインドができる

一旦機体を作成する

適当に機体を作成します。Ardupilot対応FCを選んで使いましょう

今回はFlywoo GOKU GN 745 AIO with 40A ESCを使用
- ESCはBlHeri32
- BMP280気圧センサー内蔵
各種パーツ
- Foxeer M10Q 120 GPS 5883 Compass(GPSとコンパスの複合で現在最軽量パーツ？)
- BetaFPV ELRS lite Receiver(レシーバー)
- 適当なモーター・プロペラ・フレーム
- 適当なVTX・FPVカメラ。VTXの電源はコネクタにした(多分設定作業が長いのでVTXの電源を切りたい)

PC用設定ソフト

Mission Planner

ファーム書き込み

ファームウェアはここで配布されている。アップデート時は個別のFC向けのファームウェアファイルを毎度ダウンロードしてくる
Flywoo GOKU GN 745 AIOを使っているので、対象ファームはFlywooF745の名前の物を選んだ
初回は、with_bl.hexファイルをbetaflightなどのファームフラッシャーで書き込む
アップデートは.apjファイルをMission Plannerのファームウェアインストール Leg..のカスタムファームウェアの選択より選んで書き込む

機体初期設定

基本の流れは公式サイトマニュアル
ただ読んでてわかりづらいため、以降に自分が行った作業ステップを記述する

必須ハードウェア-フレームタイプ

Mission Plannerの上部メニュー初期設定をクリック
必須ハードウェアのメニューを選択
フレームタイプのメニューを選択
通常のドローンの構成では4ローターの図を選び、'X'のラジオボタンにチェックを行う

必須ハードウェア-Accel Calibration

Mission Plannerの上部メニュー初期設定をクリック
必須ハードウェアのメニューを選択
Calibrate Accelボタンを押す
ちょっと待つとボタンの下にメッセージが出てくる
メッセージに対応した姿勢にFCを傾け、Calibrate Accelボタンの位置のボタンを再度押す
次のメッセージが出てくるので、再度姿勢を変えてボタンを押す。最後まで繰り返す
キャリブレーションが完了する

姿勢の説明図はここを参照

必須ハードウェア-Initial Tune Parameter

※Accel Calibrationを先にやってから実施する

Mission Plannerの上部メニュー初期設定をクリック
必須ハードウェアのメニューを選択
Initial Tune Parameterのメニューを選択
作成した機体に合わせて数値を設定し、Calculate Initial Parametersボタンをクリック
計算された値が出てくるので、Write to FCボタンをクリック

オプションハードウェア-モーターテスト

Mission Plannerの上部メニュー初期設定をクリック
オプションハードウェアのメニューを選択
モーターテストのメニューを選択
モーターABCDのテストボタンを押し、モーターの位置と回転方向を整える

正解

モーター	位置	回転方向
A	右前	CCW
B	右後	CW
C	左後	CCW
D	左前	CW

位置が合わない場合

モーターのポートの割り当てを変更する(BetaFlightのリソースリマッピング相当)
必須ハードウェア-Servo Outputの1から4のFunction、Motor1～Motor4のタブを選んで変更できる

回転方向が合わない場合

ESCの設定ソフトで反転を行う。

まずESCのパススルーを有効にする

Mission Plannerの上部メニュー設定/調整をクリック
フルパラメータツリーよりSERVOの項目のツリーを開く
SERVO_BLH_AUTOの値を1にする

次にBLHeliSuite32と接続し、モーター回転方向を調整する。
ESCファームバージョンが合うように注意。

(参考)モーター位置合わせをフルパラメータツリーから行う方法

(※手順が面倒なのでこの方法でやらなくてよい)
必須ハードウェア-Servo Outputで調整する以外に、ポート番号を直接書き換える方法もある
情報ソース

ポート割り当て番号の正解

モーター位置	ポート番号
右前	33
右後	36
左後	34
左前	35

Mission Plannerの上部メニュー設定/調整をクリック
フルパラメータツリーより、SERVOn(nは数字)の項目のツリーを開き、SERVOn_FUNCTIONの項目の数値を調整する
モーター4つの割り当てはおそらくSERVO1,SERVO2,SERVO3,SERVO4にあるはず

(事前知識)フルパラメータで扱うSERIALの番号について

0:USB
1～:各UART

レシーバーの接続

予めBetaflightFCのパススルーなどでELRSを更新・プロポとレシーバーのバインドを済ませたレシーバーを使うと楽。

ELRSレシーバーをFCにつなげる
TX2/RX2にはんだ付けした場合、Mission Plannerでの設定手順は以下

Mission Plannerの上部メニュー設定/調整をクリック
フルパラメータツリーを開く
SERIAL2の項目のツリーを開き、SERIAL2_PROTOCOLの値を23にする(レシーバーを付けてFC・レシーバーの電源を入れた場合、自動で設定されているので確認のみで良い。違ったら23が設定されているポートは2などにし、レシーバーのシリアルポートに本値23を入れる)
SERIAL2の項目のツリー内、SERIAL2_BAUDの値を115にする
RCの項目のツリーを開き、RC_OPTIONSの値をクリック。ダイアログが立ち上がり、Use 420kbaud for ELRS protocolとSuppress CRSF mode/rate message for ELRS systemsを選択する(ほかのは選択を解除)
RSSIの項目のツリーを開き、RSSI_TYPEの値を3にする

(参考)

フライトモードの選択スイッチの設定

アングル・アクロ・自動航行などの選択スイッチの割り当てを行う
※レシーバーがバインドされ、Mission Planner上でプロポからの操作がFCで受け付けられていること

プロポの電源を入れ、レシーバーの電源をいれバインドされている状態にする
Mission Plannerの上部メニュー初期設定をクリック
必須ハードウェアのメニューを選択
ラジオキャリブレーションのメニューを選択
フライトモード選択スイッチに割り当てたいチャンネル番号を、プロポのボタンを操作して特定する
Mission Plannerの上部メニュー設定/調整をクリック
フルパラメータツリーを開く
FLTMODE_CHの値を割り当てたいチャンネル番号にする
Mission Plannerの上部メニュー初期設定をクリック
必須ハードウェアのメニューを選択
フライトモードのメニューを選択
フライトモード選択スイッチを操作し、操作に応じてプルダウンメニューのフォーカスが移ることを確認する
操作してフォーカスを移すことができるプルダウンより、割り当てたいフライトモードを選択する

バッテリーフェイルセーフ閾値

バッテリー電圧1次閾値を設定する
アーム許可閾値、2次閾値は解除する

Mission Plannerの上部メニュー初期設定をクリック
必須ハードウェアのメニューを選択
フェイルセーフのメニューを選択
電池セクションの値を使用するバッテリーの電圧・容量に応じて調整する。
Mission Plannerの上部メニュー設定/調整をクリック
フルパラメータリストを開く
BAT_ARM_VOLTの値を0にする
BAT_CAPACITYの値を使っているバッテリーの容量にする
BAT_CRT_VOLTの値を0にする

Armスイッチ設定

アーム/ディスアームはスロットル0+ヨー右5秒/ヨー左2秒でも行えるが、プロポのスイッチに割り当てることもできる

プロポの電源を入れ、レシーバーの電源をいれバインドされている状態にする
Mission Plannerの上部メニュー初期設定をクリック
必須ハードウェアのメニューを選択
ラジオキャリブレーションのメニューを選択
アームスイッチに割り当てたいチャンネル番号を、プロポのボタンを操作して特定する
Mission Plannerの上部メニュー設定/調整をクリック
フルパラメータツリーを開く
RCn(nはアームスイッチに割り当てたいチャンネル番号)のツリーを開き、RCn_OPTIONの値を153にする

RC_OPTION設定値の詳細

プロポからの信号調整

スティック操作と逆に機体が動く場合

Mission Plannerの上部メニュー設定/調整をクリック
フルパラメータツリーを開く
1．RCn(nはスティック操作のチャンネル)の項目のツリーを開き、RCn_REVERSEDの値を1にする

必須ハードウェア-コンパス

コンパスのキャリブレーションを行う
機体を手で持って回転させるため、ノートパソコンなどでやるとよい

Mission Plannerの上部メニュー初期設定をクリック
必須ハードウェアのメニューを選択
コンパスのメニューを選択
コンパスモジュールがリストに出現していることを確認
Onbord Mag Calibrationメニュー、FitnessをRelaxedに
Startボタンを押下、ダイアログを閉じ、Mag1のゲージを貯める
ゲージのため方はAccel Calibrationの6姿勢それぞれで機体を縦を軸に360度回転させる(DJI機のキャリブレーションをイメージする)

飛行！

機体にバッテリーをつなげ、地面に置く
フライトモードはStab
各種センサーの公正を待つ
準備ができたらアームスイッチを押す
アームスイッチを押した5秒後にモーターが回転する
テイクオフ！

以上、お疲れ様でした