AR.Drone用 何か

最近、『積みハード』という新ジャンルを開拓しつつあります。というのも、基板や実装はできても中身のファームウェアがすかすか、という状態で放置されることがままあります。そしてまた積みハードに新たな仲間が加わりそうな予感がしています。

表と裏。

AR.Droneをごにょごにょしよう、ということで作っているものです。元からついているスピードコントローラを解析した感触では、この基板でモータを制御できると考えています。

※関連して、AR.Droneをプロポで操縦する方法について調べてみました。

※※その後、この基板ではうまく動かないことがわかり、Rev.B基板を作りました。

Turnigy9x 国内でも使いたい

ラジコンを制御するために使うプロポというものがありますが、以前そのプロポについてTurnigy9xという激安製品について触れました。ところがこの製品は海外向けでして、そのままで国内で使った場合、電波法に抵触してしまうようです。法律によると、許可なくむやみに電波を出してはいけない、ということになっています。

しかしこのプロポは中身をいろいろと弄って遊ぶことができるので、なんとか国内でも合法的に使用できるようにしたい、と考えました。そこで、問題の電波に関係する部分(送信モジュール)を取り替えてしまえば合法化できる、というのが今回の肝です。

Turnigy9xの送信モジュールは裏面に着脱式であり、プロポのブランドであるJRと互換性があるようです。つまりJRの送信モジュールをつければいいということになりますが、JRのモジュールはTurnigy9xの値段から比べてしまうと高額な製品ですので、Turnigy9xの魅力が半減してしまいます。ところがJRと互換性のある送信モジュールで、国内でも認証を受けている比較的安価な製品を2つ見つけることができました(もし他にもご存知でしたら情報お待ちしています!)。

まず1つはFrSkyの送信モジュールです。たとえばBigNutsさんで購入することができます。値段もさることながら、機能的にも面白く、通常の地上から機体へという無線だけではなく、機体から地上へデータ転送を行うテレメトリの機能も有しています。その機能の1つとして、バッテリの電圧監視機能がありますが、これを使えばバッテリの電圧低下による墜落の可能性を下げられることになると思います。

もう1つはHitecの送信モジュールです。ラジコン夢空間さんなどで購入できます。FrSkyと同じくテレメトリ機能を持っていますが、それを使うためには専用のシステムを構築する必要があるようです。またFrSkyよりも高価なようです。

最後に、ここで紹介したモジュールですが、いずれも国内向け商品で、電波法に定める技術基準適合証明(通称、技適)を通ったものです。海外の同等製品を直接個人輸入することも可能ですが、それについては技適を通っていないという扱いですので、電波を出してしまうと電波法に抵触するようです。海外にいい製品があってもなかなか合法的に使うことができないのは残念ですが、仕方がありません…。

AR.Drone プロポで操縦したい

AR.Droneという空飛ぶおもちゃですが、iPhoneやiPadなどの高度な機器からの操縦を前提されているため、ラジコンに関わっていると少々物足りない気分になってきます。ラジコンといったら、iPhoneやiPadではなく、もちろんプロポですよね! というわけでAR.Droneをプロポで手動操縦する手段をここしばらくの間調べています。ある程度情報が集まったので、まとめておきたいと思います。

Yellow Jacketを使って手動コントロール

実は既にプロポによってAR.Droneを制御する方法が編み出されています。『RC Controlled AR.Drone』に書いてあることなのですが、追加搭載したYellow Jacketという無線LAN装備のArduino互換基板、およびラジコン受信機が、IPhoneのフリをすることで可能になります。この方法、AR.Droneの安定制御を生かしつつプロポによる手動制御を可能にしているので、確かによくできています。
しかしながら、無線リンクが冗長(プロポから受信機へのラジコンと、yellow jacketからAR.Drone基板への無線LANの2リンク)であり、またAR.Droneの制御を切って真の手動制御を行うことはできないので、僕は満足がいきません(笑)。Arduino互換機を使っている点もマイナスです(笑)。

モータを直たたきしたい

そういうわけで、AR.Droneの中央の基板を経由せずに、四隅にあるモータをコントロールしている基板(BrushLess Controller (BLC)と呼ばれたり、Electric speed controller (ESC)と呼ばれている)に直接プロポから指令を送れないか、検討しています。といってもラジコン受信機から出るPWM信号を、AR.DroneのBLCが解釈できるわけではないようです。
基板を観察してみた結果、AR.Droneの中央の基板と、四隅のBLCはTX/RX共通のシリアル通信、および汎用I/O接続されていることがわかりました。またオシロをあててみた結果、指令はシリアル通信に頼っているようで、これでモータの回転を制御したり、BLC基板上にあるLEDの光り方を調整しているようです。この通信規約(プロトコル)がわかれば、BLCを思いのまま制御できプロポを使った完全手動操縦への道も開けることになりますが、これは現在調査中です。なおシリアル通信の規格は115200bpsで、スタートビット/ストップビットは1bit、パリティなしです。
さらにですが、このシリアル通信は中央の基板においてはメインチップのARM9を組み込んだSoCのParrot6上のシリアルポートに接続されているようです。Parrot6ではLinuxが動いているのですが、『Let’s get serial!』によるとBLCと接続されているシリアルポートは/dev/ttyPA1に割り当てられているようです。オシロを当てずとも、このシリアルポートのデータの流れを見ていれば、先ほどのプロトコルは解析できそうですね。
おまけ情報ですが、AR.DroneはLinuxを搭載しているということもあり、ソフトウェアの一部がGPLというソースを公開しなければならないライセンスの元に開発されていることがわかりました。ソースを公開することに関して議論が行われた形跡を『Where are the LINUX gpl stuff for the arm9 board are avaiable?』に見ることができます。現在はGPL分をはじめとして一部はここやここでソースが公開されています。

※その後、AR.Drone上でソフトを動かす方法を調べてみました。

Fusion PCB slotで繋ないで拒否された

FusionPCBという激安の基板屋さんがあります。安いにも関わらず、最小パターン幅/間隔が6milであったり、となかなかの高繊細なデザインルールが使えるのが魅力なので、最近よく使うようになりました。

ところでこの基板製造サービス、最大サイズが50x50mm、または100x100mmと決まっており、かつ、『Single design, no panelizing (1つのデザインだけ、面付けはするな)』とありますので、ちょっともったいない使い方になってしまうことがあります。激安とはいえども、もったいないことは良くないと思います。

そこで面付けをせずとも、基板の外形上を細い部分で数珠繋ぎにしておけば、複数のデザインを1つのデザインだと言い張ることができるという盲点を突いてみました。実際『Minimum slot 1mm*1mm (最小のスロット(切れ込み)は1x1mm)』とあり、このスロットをうまく使えば、擬似面付けで基板の最大面積を最大限有効に使えそうです。

ということで作れるか試してみました。スロットは50mil=1.27mmで作りました。

できました!

何回かこの方法で製造できました。つながっている部分は1mmの基板厚の場合、少し力を加えるだけで細い部分で折れて簡単に分離できました。

ところが最近出図した基板で、このようなやり方では製造コストがかさむから勘弁してくれ、という拒否メールがきてしまいました。間隔を広くしてルータカットしやすいようにすれば問題ないんじゃないか、など色々提案してみましたが、それでも結果はダメでした。次回はまた別のやり方で再度擬似面付けができないか試してみようと思います。