ドローンとは無人型飛行機のことであり、広い意味では航空機の一種です。
この航空機ですが日本では航空法により、人が乗って航空のために供することができる機器とされています。
今回はドローンの操縦にあたって必要な機体の点検方法について紹介します。
ドローンとは？
ドローンとは無人型飛行機のことであり、広い意味では航空機の一種です。
この航空機ですが日本では航空法により、人が乗って航空のために供することができる機器とされ、いわゆる無人機は航空機に含まれませんでした。
しかし2015年12月からの改正航空法の施行により、無人航空機は航空のために供することができる飛行機、回転翼航空機や滑空機、飛行船その他政令で定める機器であって構造上人が乗ることができないもののうち、遠隔操作または自動操縦により飛行させることができるものと新たに規定され、その飛行ルールも定められました。
改めてこの無人航空機について説明します。
無人航空機とは飛行機、回転翼航空機、滑空機、飛行船であって構造上人が乗ることができないもののうち、遠隔操作又は自動操縦により飛行させることができるもの（100g未満の重量（機体本体の重量とバッテリーの重量の合計）のものを除く）を指します。
これがドローンなどのマルチコプター、ラジコン、農薬散布ヘリコプターなどに当たります。
航空法施行規則によれば、重量が100g未満のものは無人航空機本体の対象からは除外されると規定されました。
ここでいう重量とは無人航空機本体の重量及びバッテリーの重量の合計を指しており、バッテリー以外の取り付け可能な付属品の重量は含みません。
航空機とは日本の法律では空気よりも軽い軽飛行機か、空気よりも重い重飛行機に分けられます。
さらに重飛行機は回転翼航空機（ヘリコプター）か固定翼航空機に分けられます。
そしてさらに固定翼航空機は飛行機か滑空機に分けられます。
現在普及している小型無人航空機は4つ以上のプロペラを利用したマルチコプターで、回転翼無人機に分けられます。
4枚プロペラのマルチコプターはクアッドコプターといい、機体構造によってX型とH型に分けられます。
またプロペラの枚数が増えるとプロペラが6枚の時はヘキサコプターといい、プロペラの枚数が8枚の時はオクトコプターといいます。
ヘリコプターに関して言うと、メインローターとテールローターを持つものはシングルローター式といい、2枚のローターを用いたタンデムローター式というのがあります。
このタンデムロータ―式も同軸反転式、タンデムローター式、交差双ローター式などがあります。
対して、無人のヘリコプターではシングルローター式と同軸反転式が普及しています。
ドローンを知る上で知っておくべきドローンの歴史
ここからはドローンの歴史についても触れていきます。
まず1930年代から無人航空機を遠隔操作するという試みがありました。
最初に実用化されたのは標的機です。
英国ではデハビランド・タイガー・モスを改造した無線操縦の無人機DH82B、Queen Beeという標的機が380機製造されました。
これは1935年から1947年まで行われました。
米海軍もカーチスN2C-2を無線操縦で飛行できるように改造し、1938年から標的機として使用していましたが、米国での本格的な利用は、ラジコン模型飛行機を改造した標的機がOQ-1として1940年代に正式に採用され、このときターゲット・ドローンと命名されました。
実はこのドローンはオス蜂という意味を指します。
そして上記で述べたQueen Beeは英国の女王蜂に敬意を表して命名されたと言われています。
無人機用の航法技術は、GPS（全地球測位システム）によって初めて実用化されました。
このGPSは複数の衛星からの電波を受信することで無人機の位置情報が得られるようになります。
そして2010年にフランスのパロット社からホビー用のマルチコプター、AR Droneが販売されたことで急速に市場に広がりました。
販売するときに使われたバッテリーは2000年代に携帯電話用バッテリーとして使用されていたリチウムポリマーバッテリーです。
このバッテリーは軽量なためマルチコプターにはこのバッテリーが使用されました。
また通信技術の発達、最近のドローンはWiFiの技術を用いて遠隔操作が行われます。
そして、AR Droneはスマートフォンやタブレットで容易に操作が可能になりました。
中国のDJI社がホビー用のドローン、ファントムという高性能な空撮用マルチコプターを大量に市場に出したこともあり普及しています。
ドローンの飛行方法
ドローンの飛行方法には次の6点が規定されています。
- 日中の飛行
- 目視の範囲内での飛行
- 地上または水上の人や物件との間に一定の距離を確保する
- 人口密度が高くなるような場所の上空での飛行禁止
- 危険物の輸送禁止
- 物件投下の禁止
以上の6点です。
ドローンの点検方法
ドローンの点検整備には飛行が終わった時に行う飛行点検と、飛行をしないときのパーツの交換を伴う日常点検があります。
飛行が終わった時にまず動力バッテリーを外します。
次に送信機やカメラ映像伝送など周辺装置のすべての電源を切ります。
ネジの緩みやごみの付着汚れなどもこの時に確認します。
プロペラに亀裂や欠けているなどの損傷がないか、すべてのネジに緩みがないかをチェックします。
また、モーターやアンプバッテリー、バッテリーの導線やコネクタなどに異常な発熱の有無をチェックする良いタイミングでもあります。
部品の耐久性にも影響があるばかりか、最悪の場合、飛行中にモーター停止や電源コネクタが溶けて電源消失などの可能性もあります。
このまま飛行を続けると大変危険です。
時間をあけて様子を見るか、飛行を中止し、ドローンの購入店やメーカー等に状況を伝えて必要に応じて修理に出しましょう。
バッテリーは専用充電器を使ってリストア、つまり放電します。
これは完全に放電するのではなく保管に適した60%程度の充電状態にするための作業です。
バッテリーの保管は専用のケースに入れて安全に保管してください。
一方、日常点検は飛行をしない日に家でじっくり行う点検のことです。
ドローンのパーツにはバッテリー、モーター、プロペラ等たくさんの消耗品があります。
これらの状態を確認し異常のあるものや、既定の連続使用時間を超えたものは交換しましょう。
バッテリーの電圧もチェックするようにします。
ドローンの点検項目
ここからはドローンを点検する際にチェックするポイントを紹介していきます。
取付部品の確認
・どの部品でも取付部品のガタツキがないか破損していないかを確認し、ネジの緩みが感じられれば増し締めします。そして機体バランスを計測します。
モーターの動作確認
・モーターは水平かなど外観を目視で確認し異常な音が聞こえたりしないか動作確認をして確かめます。回転の状態も目視で確認し使用限界時間を確認しモーターを交換するかを判断します。
アンプの確認
・アンプは発熱していないかを計測します。そしてモーターと同様に使用限界時間を確認しアンプを交換するかを判断します。
プロペラの確認
・プロペラやスキッドは外観から損傷がないか形が崩れていないかを目視で確認します。
ジンバル（回転台）の確認
ジンバルが固定されているか、振動吸収ダンパー及びゴムリングの状態に問題はないかジンバルが他の機体と干渉していないかを確認します。
フレームの確認
・フレームやアームは外観から損傷がないかを目視で確認し、正しく開くか固定されているかもしっかりと触って確認します。
ケーブルの目視確認
・電気系統はコネクタの状態やケーブルの状態を目視で確認します。
バッテリーの目視確認
・バッテリーは外観から損傷がないかふくらみに異常が見られないかを確かめます。そして使用限界回数に到達していた場合、そのバッテリーは廃棄し交換します。またストアモードで充放電します。
アップデートの確認
・フォームウエア等はアップデートが完了しているかの確認をします。
受信機の確認
・受信機は正常に動作するかの動作確認をします。
ジャイロの確認
・ジャイロは正常に動作するかの動作確認と感度も問題ないか動作確認をします。
送信機の目視確認
・送信機は外観から目視で確認します。スティックの状態と送信機自体の動作確認をします。そしてファームウエアのアップデートをします。
これらが一連の点検になり、これを整備記録として点検日や点検結果、そして交換した部品等の記録をしていきます。
ドローンの正しい使い方
ドローンを飛ばす前にしっかりと機体の状態を点検します。
そして安全を確認したうえでドローンを起動しますが、起動をするにも正しい手順があります。
まずは機体をよく観察して異常がないか点検する必要があります。
点検するポイントはフレームが曲がっていないか、傷がないか、折り畳み式プロペラの場合はアームが正しく開かれているか、受信機のアンテナの向きは正しいかなどが重要です。
また、触って確認するポイントとしては、すべてのネジの緩みはないか、パーツはしっかりと取り付けられているか、ガタついている箇所はないかなどです。
バッテリーの確認も行ってください。
バッテリーチェッカーでバッテリーの残量を確認します。
また膨らんでいるバッテリーは、何らかの異常が発生している可能性があるので使用できません。
バッテリーがしっかり取り付けられているかも確認してください。
ドローンにカメラが付いている場合、ジンバルがしっかり取り付けられているか、カメラのバッテリー、映像伝送用のバッテリーの残量の確認も必要です。
以上の点検を済ませたら、ドローンを起動します。
大事な点は、送信機の電源を先に入れ、機体の電源をその後に入れるという点です。
機体の電源を入れたらコンパスキャリブレーションを行います。
このキャリブレーションとは一般的に校正や調整などの意味を表す言葉です。
ドローン機体のGPSに正しい方角を取得し安全に飛行するために行う作業です。
ドローンの周辺に時期を乱すものがある場合、建設現場や鉄鋼建築物など磁気干渉を受ける可能性がある場所は避けて行うものです。
ドローン飛行前によくドローン操縦者がドローンを持ってグルグル回っていることがあります。
これがコンパスキャリブレーションです。
水平面と垂直面一で回転させて磁力の強弱を図ることによってオフセットが分かり方角が分かるようになります。
そしてこのコンパスのおかげでGPSだけでは分からないドローンの機体の向きが分かるようになります。
GPSではドローンの位置は分かっても機体がどの方向を向いているかはホバリング状態では分かりません。
カメラ、映像伝送などは送信機より先に電源を入れておきます。
コンパスキャリブレーションののち、ホームポイントを記憶し、GPS衛星を4～6個以上検知できていれば飛行することが可能です。
ドローンの点検による発展
高所や危険な場所の、人が直接点検するのが難しい設備や建物にはドローンが活躍し始めています。
例として、トンネルの天井や側壁の劣化、破損などの点検にカメラやハンマーなどの点検道具を搭載し、人の目と手の延長道具として機能することなどが挙げられます。
同様な考えで、橋や送電線、煙突、石油タンクやガスタンクなどの点検に使われるものが開発されています。
高圧送電線点検専用ドローンには送電線上に止まり詳細に調べるなど特別な性能を持つものも開発されています。
日本ではソーラー発電所のソーラーパネル点検用としてドローンが活躍を始めました。
鉄道の点検も海外では実用化されコスト削減に貢献しているそうです。
警備用ドローンも警備コストの削減などの効果があり多用されるようになりました。
ソチオリンピックでは選手村の空からの警備などに活躍しました。
日本でもマラソン大会などの広域警備に活用が始まりました。
ターゲットとする車両などを追跡監視するドローンもあります。
攻撃してくるドローンに対処するドローンの開発はどの世界でも気になる大きな関心事であります。
侵入するドローンを検知するシステムは、ドローン特有の音の検知やレーダーでの検知システムがすでに実用化されていますが、攻撃ドローンは鉄砲などで破壊するのはむしろ危機なため、捕獲して地上に下ろす方法が各種提案されています。
例えば網や投網をドローンに持たせて接近し捕獲する方法、鷹を訓練して捕獲する方法などが実験されています。
攻撃ドローンに高速で接近し、プロペラを絡めるなどして地上に下ろすシステムの実用化が期待されます。
まとめ
ドローンの飛行には日頃から入念な点検が必要です。
ドローンを操縦する際にはルールを守って正しく利用しましょう。
