APMコプター: FC の振動減衰の重要性

以下は、"First Time Setup - Assembly Instructions - Vibration Damping and Isolation of the Flight Control Boards"の一部を翻訳したものです。

http://copter.ardupilot.com/wiki/vibration-damping/


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Vibration Damping and Isolation of the Flight Control Boards
(振動減衰とフライトコントローラボードの分離)



Why vibration damping is important
(なぜ振動減衰が重要か)


・ APM と PX4フライトコントローラボードには加速度センサーが組み込まれていますが、これは振動に対して敏感です。
・ APM:Copter(ファームウェア)は、コプターの推定位置を計算するために、気圧センサーとGPSからのデータと加速度センサーからのデータを組合せて使います。
・ AltHold、Loiter、RTL、Guided、Position、そしてAUTOの各フライトモードでは、この位置の推定値は非常に重要になります。
・ 振動が激しいと、推定位置の計算が狂って、これらのフライトモードの性能が大きく悪化します(すなわち、コプターが激しく揺れたり、フライアウェイしてしまいます)。



Measuring your vibration levels
(振動レベルを測定する)


・ 振動は、X軸とY軸で0.3G未満、かつZ軸で0.5G未満である必要があります。
・ あなたはすべての軸が、+1/10Gから-1/10Gの範囲に入るよう努力するべきです。ここでの情報に従えば、通常はそれを達成できます。
・ あなたのコプターの振動レベルが許容範囲内かどうかを測定する方法の詳細については、Measuring Vibration wiki pageを参照して下さい。




Check frame motors, props and prop adapters
(フレームモーター、プロペラ、プロペラアダプタをチェック)


コプターの振動は多くの場合、フレームフレックス(フレームの柔軟性、曲がり)とモーターとプロペラから来ています。そして、しばしば、その振動は大幅に減らすことができます。

・ フレームフレックス、特にアームフレックス(アームの柔軟性、曲がり)は非同期振動の大きな原因となります。フレームアームは可能な限り剛性が高くなければいけません。
・ 実際、DJI Flamewheel coptersは十分に剛性の高い射出成形アームを持ち、多くの無名のクローンはそうではありません。
・ 一般に、カーボンファイバー製のアームは十分なねじれ耐性と耐屈曲特性を持っています。
・ Arducopterのように重いアルミ製アームのコプターは曲がる心配は皆無ですが、安価な中国製コプターはそうでないことが多いです。
・ 市販のコプターが、Iris や Phantomのような射出成形された外骨格やアームを持つのは、十分な剛性を確保するためです。
・ 安くて軽いフレームは、高品質の強いフレームより曲がりやすく、そして、重い物をつり下げるほどコプターは曲がりやすくなります。
・ モーターとフレームアーム、フレームアームとセンターハブ・マウントはしっかりと曲がらないように接続する必要があります(時にはカーボンチューブが問題になります)。
・ モーターはスムーズに回転しなければなりません(使い古しのベアリングは金切り音の原因となります)。
・ プロペラをモーターに取り付けるプロペラアダプタは、同心円状になっていて、きわめてまっすぐである必要があります。
・ プロペラは、良いプロペラバランサーを使って、完全にバランスを取る必要があります。
・ モーターのバランスを取ると(または完全にバランスの取れたT-Motor等を使うと)、大きな効果が得られます。
・ フレームと重量にマッチしていないプロペラ、あるいは CCW と CWでフレックスが同一でないプロペラは、非常に問題です。
・ 良いプロペラを使って下さい。新しいAPCマルチローター・プロペラは、GemFanのカーボンプロペラと同様に良い選択です。
・ カーボンファイバープロペラがベストですが、主要企業であったGraupnerは廃業してしまいました。安いカーボンファイバープロペラには問題があります。
・ カーボンファイバープロペラは高価格で、剛性が高く、カミソリのように鋭いですから、安全上は大きな問題があります。
・ 大きくてゆっくり回るプロペラは、小さくて速いプロペラより明らかに振動が多くなりますが、大きくてゆっくり回るプロペラははるかに効率が良いです。
・ そして、大きくてゆっくり回るプロペラは、アンバランスな揚力でモーターユニットがプロペラ軸をねじるので、フレームフレックスをかなり悪化させます。
・ もしあなたが上記の特性をすべて最適化したなら、一滴のジェルかわずかのフォームだけで、あなたのフライトコントローラから振動が消えます。




Isolate the APM/PX4 from the frame
(APM/PX4をフレームから隔離せよ)


・ APM/PX4をフレームに取り付けるために、従来から両面フォームテープまたはベルクロが使われています。
・ フライトコントロールボードの質量があまりに小さいので、フォームテープやベルクロでは十分に振動から絶縁することができません。
・ 以下には、テストで良い結果が得られた4つの方法を記します。


Dubro Foam(デュブロフォーム)

・ 1/4″ dubro foamは、DuBroあるいはRCショップから直接購入することができます。
・ Krazy Glue(または同等品)を使ってフォームをフレームに接着して下さい。
・ 次にAPM/PX4の底をフォームに直接接着して下さい。
・ フォームに直接接着することによりフライトコントローラが外れにくくなります。
・ ケースだけを購入することができますから、フライトコントローラは複数の機体で共有することができます。
(以下省略)



【管理人注: 以下の翻訳は省略しますが、標題だけ挙げておきます。】

Gel pads(ゲルパッド)

O-ring Suspension Mount(O-リング・サスペンション・マウント)

Ear Plug Mount(耳栓マウント)



Bulb Damper + Ear Plug .05G Ultra Low Vibration Mount
(バルブダンパー+耳栓 0.05 G超低振動マウント)




An Excellent 3D Printed Anti-Vibration Platform
(優れた3Dプリント防振プラットフォーム)




Additional Vibration Reduction Considerations
(追加の振動低減に関する注意事項)




A Summary of the particular vibration characteristics we need to damp
(減衰させる必要がある特定の振動特性の概要)




Note on terminology(専門用語について)



Links to related discussions(関連する議論へのリンク)


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No title

tigerさんこんにちは。

わたしのQuadもLoiterモードでのドリフトに悩まされていて、振動を計測してみました(Stabilizeでもドリフトするのですが・・・)。
Banggoodで買った中国製セルフタイトニングプロペラとカメラジンバル、カメラを搭載した状態で、
X/Y軸が+-3程度振動していました。Zについても同様です。
+-1以下を目指せ、と書いてあるので、翻訳していただいたページ等参考にしながら1以下を目指します!プロペラやモーターのバランス調整も検討中なのですが、バランサー持ってないのでどうしたものか。。。

振動について調べ始めてから知ったのですが、DJIのNAZAは、あのフライトコントローラの筐体のなかに簡易ダンパーの仕組みが入っていて、センサーがきちんと振動対策されています。よく考えられていますね。
※"NAZA inside"などでgoogle画像検索するとみる事ができます。
やけに筐体がでかい、もっと高額なフライトコントローラは、さらにしっかりしたダンパーが入っているのかもしれません。

APMはそのような機構は無く、フレーム直づけなので確かにキチンと対策しないと、安定しなさそうですね。。。

Re: No title

tarkoさん、こんばんは。

カメラを搭載した際にNovaが不安定になるのは有名なお話のようで。苦労している人が多いようです。

>+-1以下を目指せ、と書いてあるので...
プラスマイナス十分の一Gだと思います。(^^ゞ

バランサーはDU-BROバランサーがお勧めです。高くないです。過去記事をご覧下さい。
ただし、セルフタイトニングプロペラは振動が多くなりますし、通常のバランサーではバランスが取れません。

お互い、頑張りましょう。(^_^)

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