私が気になっているのはドローンのＦＰＶ操縦です。ドローンというのは本来はある程度の自立操縦ができる無人機の総称ですが、最近ではいわゆるマルチコプターの総称になっています。このドローンの中でも、ドローンに搭載したカメラの映像を見ながら操縦する方式をＦＰＶといいます。
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ドローンFPVシステムと私の出会い
もともと私はラジコンの飛行機やヘリコプターに興味を持っていました。ただしラジコンの飛行機やヘリコプターは大変高価な遊びで、なかなか手が出るものではありません。しかし、この数年、バッテリーやセンサー類の小型化低価格化が進んできたため、私にも手が届く価格帯で、小型のラジコンヘリコプターなどが販売されるようになり、私も一台手にすることができました。安価なもののため機能や性能は制限がありましたが、それでも十分満足のできるものでした。いずれさらに大型で高機能なものを手に入れたいと思って、新製品の情報に注意していたのですが、３年ほど前からクワッドコプターというジャンルのラジコンが登場し始めました。もともとはヘリコプターのローターを４枚に増やして安定感を上げ、初心者にも簡単に操縦できる様に改良した程度のものでしたが、見る見るうちに性能が上がり、高度なセンサーを搭載して性能があがりました。そのころには『ドローン』と呼ばれるようになり、高度な撮影機材を投入して美しい空撮映像がテレビなどでも頻繁に使われるようになっていました。
ドローンFPVシステムの魅力と面白さ！
今私が興味を持っているＦＰＶとはFirst Person View（一人称視点）の略語で、操縦者がドローンを外から眺める（３人称視点）ではなく、ドローンに搭載したカメラの映像を見て、あたかもドローンに乗っているかのような視点で操縦するシステムのことをさします。私などは、子供のころから飛行機を自分で操縦したいなぁという漠然とした夢を持っていましたが、パイロットになるなんて自分にはできないだろうと、無意識のうちにあきらめていました。映画やテレビゲームの飛行シーンや体験で感じた爽快感は、その夢の代償行為だったのかもしれません。ＦＰＶではパイロットになる夢に（これも『ごっこ』の域を出ないかもしれませんが）また一歩近づけてくれる様に感じます。
また、ＦＰＶに使用するドローンは、その小さな機体に高度な最新技術を多く詰め込んでいます。従来のラジコンの様に送信機からラジコンへ信号を一方通行で送るだけではなく、送信機からドローンへ操縦信号を送りながら、ドローンから画面に向けて映像信号を送り返さなくてはなりません。また、ドローンの飛行状態を操縦者に詳しく伝えるため、ドローンの高度や経緯情報、場合よっては各種センサー類の測定情報も信号として返送しています。これらの機能を達成するためには、以下の技術的課題をクリアする必要がありました。
①ドローンにカメラを搭載する。
近年ではますます進化しているデジカメのセンサーの進歩がここでも活躍しています。小型軽量でなおかつ高速なカメラが必要とされます。ドローンの速度は時速５０km以上にもなりますから、映像の遅滞があっては事故の元です。
②ドローンにジャイロ、加速度、気圧、超音波、ＧＰＳ等の各種センサーを搭載する。
ドローンの行動は操縦者が操縦していますが、安定して一方向に移動できたり、空中の一点で静止できるのは構成なセンサーなくしては実現できませんでした。現在のドローンの発展にもっとも貢献したのはこの技術かもしれません。ジャイロセンサーで機体の傾きを感知して、操縦者が気づく前に姿勢制御をします。加速センサーは機体の移動を感知し、風などで流されそうになると反対向きの移動を行って位置を修正します。気圧、超音波センサーは機体の高度を測り、これも機体の勝手な移動を防止します。ＧＰＳはドローンの位置を確認し、ボタンひとつで操縦者の元まで自動的に帰還することもできます。
③①、②の情報を信号化して操縦者側に送信する。
ラジコンでは受信機のみでよかった通信装置ですが、映像を返さなくてはならないＦＰＶは送信機も必要です。重量増は性能低下に直結しますので軽量でなければいけませんし、映像をリアルタイムで送るためには広帯域の送信機能が必要です。データ量の大きい映像信号を効率よく処理する能力も必要となります。
④これらの機能をみたす各種の装置を搭載し、重量が増した状態でも安定して（長時間）の飛行を達成する。
多くのドローンはバッテリーで駆動しますが、バッテリー容量の増加と軽量化も重要な課題でした。ドローンではスマートフォンなどで用いられるリチウムイオンバッテリーよりもさらに軽量で高性能なリチウムポリマーバッテリーが使われています。
⑤軽量高出力なモーターの開発
多くの機器を搭載し、機敏に動作するためにはモーターの開発も重要でした。現在では高性能なブラシレスＤＣモーターが使用されています。
以上の様な高い機能を小さな機体に詰め込んだドローンは、見ているだけでも非常に魅力的な機能美を備えています。さらに、自ら空を飛んでいる気分にさせるＦＰＶ方式の操縦はその魅力をさらに増しています。現在は前方の視界だけを確保したタイプのＦＰＶが主流ですが、今後は全天球カメラを搭載し、操縦者側もＶＲゴーグルを装着することで、ドローンのあらゆる方向を眺めながら飛行できるシステムが開発されるのではないかと想像しています。現在のさまざまな科学技術の進歩を間近に眺めているだけでもとてもわくわくするガジェットだと感じています。