［VOD/KIT/data］
M5Stamp Flyキットで学ぶドローン制御プログラミング入門
ジャイロ・センサ活用からループ整形によるPID設計・チューニング，安定飛行まで
- 型名：z-drone-on1
- 仕様：実習キット，講義335分，解説300頁，実習用ソースコード
- 定価：47,300円（税込・送料無料）
- 著者・講師：伊藤 恒平
- 企画編集・主催： ZEPエンジニアリング株式会社
- 著作権に関する注意事項：1人1ライセンスです．本製品のすべての映像，画像，文書テキスト，ソースコードは著作権法によって厳格に守られています．無許可の転載，複製，転用は法律により罰せられます．
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【お知らせ】
M5Stamp Fly実習キットを準備可能な場合は，下記の製品がおすすめです
［VOD/data］M5Stamp Flyキットで学ぶドローン制御プログラミング入門（キット非付属版）：22,000円（税込）
※2025年8月30日・31日に開催した「ドローン・キット“M5Stamp Fly”で学ぶ マルチコプタ制御入門」を受講済みの方は，リピート学習割引をご利用いただけます．
同梱キットの詳細
- プログラム可能な小型ドローン“M5Stamp Fly”
- プログラム可能なデュアル・ジョイスティック・リモコン“M5Atom Joystick”
- BETAFPV バッテリ LAVA 1S 300mAh 75C Battery (5PCS)
- BETAFPV 6ポート1Sバッテリ充電器ボード
- USB Type-C to Type-Aケーブル
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| 写真1 手のひらサイズの小型ドローン“M5Stamp Fly”を動かしながら，ドローンのモデリングと高安定制御理論を学ぶ | 写真2 ジョイスティック・リモコン“M5Atom Joystick”を使用してドローンを操作しているところ |
概要
本製品では，小型ドローン“M5StampFly”および“M5Atom Joystick”を用いて，マルチコプタの姿勢制御を実機で学びます．ドローンの運動原理（ロール・ピッチ・ヨー）を理解したうえで，センサ（ジャイロ）から得られる角速度を用いたP・I・D制御の基礎と実装を行います．
制御工学の代表的な設計手法である「ループ整形」にも触れ，対象モデルを仮定した上で，ゲイン交差周波数と位相余裕を考慮したフィードバック設計の基礎を体験的に学習します．最終的には，受講者自身が設計したPID制御則を実装し，ドローンを実際に飛行させてチューニング結果を評価・共有するところまでを目指します．
制御工学の知識を「動くもの」で体感し，理解を深めたい方に最適な実習型セミナです．
キットに加え，5時間を超えるプロの技術者による丁寧な解説動画と，300頁の講義キスト，実習用ソースが同梱されています．
同梱の説明書(下記)には，講義動画やテキストの視聴を可能にするパスワードが記載されています．
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動画1 ドローン操縦体験のようす
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図1 Visual Studio Code上でドローンのフライト制御コードを開発しているところ
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演目
Part1 基礎編：制御の基本とセンサ・アクチュエータ体験
- 講師自己紹介とセミナ予定
- StampFlyの概要説明
- 安全な飛行試験に関する注意
- 飛行ロボットの制御ループ
- 開発環境のセットアップ（ビルド・書き込み／GitHub からの取得）
- 送信機の操作方法とブランチ切替
- Lesson1：モータを回す
- Lesson2：送信機入力の取得
- Lesson3：ロール回転（でんぐり返し）制御の体験
- Lesson4：LED出力制御
- Lesson5：角速度・加速度センサ値の取得
- Lesson6：角速度フィードバック制御
- 制御入力のモータ配分
- うまく飛ばすコツ
- Lessonまとめ・質疑応答
| 上下/ロール/ピッチ/ヨー//機体の運動を自在制御 | 機体を希望の姿勢にピタリ安定//フィードバック制御の導入 | 姿勢を定量化する2つの物理量//加速度と角速度 |
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Part2 応用編：ループ整形によるゲイン設計と評価
- 講師の活動紹介と本日の流れ
- Part1資料の訂正と補足説明
- 制御工学の基礎：応答観察と周波数特性
- Lesson7：PID制御
- Lesson8：Telemetry
- Lesson9：StampFlyの伝達関数・制御入力
- 設計ツール「Python Control」
- Lessonまとめ・質疑応答
- セミナ参加者による飛行デモ
- 総まとめ
| 制御プログラムの良否判定//時間応答と周波数応答 | 目標姿勢からのズレを//3種の制御量"PID"で自動補正 | 姿勢制御プログラム実装の準備//PIDの制御量を式で表す |
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受講対象
- ドローンを用いた実践的な制御設計に興味がある方
- PID制御やループ整形を体験的に学びたい方
- センサ・モータ制御に取り組んでみたい教育関係者・研究者
- 制御工学を「動かしながら」理解したい学生やエンジニア
講演の目標
- PID制御の各要素が制御応答に与える影響を体感的に理解する
- モデルに基づいたゲイン設計の初歩を体験する
- センサ・モータを活用したリアルタイム制御の全体像を把握する
- 実機を動かすことで制御工学の理解を深める
あると望ましい予備知識
- 微分方程式やフィードバック制御の基本的な理解がある
- C言語またはArduinoライクな組込みコードに触れた経験がある
受講者が事前に準備するもの
- ノートPC（Wi-Fi対応・USBポートあり）
- OS：Windows / macOS / Ubuntu（いずれも可）
- 必須ソフトウェア：
- VSCode + PlatformIO
- Gitクライアント（コマンドラインまたはGUI）
- 事前準備手順（ブログ記事）：
https://rikei-tawamure.com/entry/2023/11/19/101426
※Arduino IDE は使用しません
本製品を購入された方へ
講義ビデオと講義テキストの視聴方法は，下記リンク先(青字)をクリックし，本製品同梱の説明書に書かれたパスワードを入力してください．
385分の講義ビデオ(著作権保護のためパスワードがかけられています)
M5Stamp Flyキットで学ぶドローン制御プログラミング入門【基礎編】』講義動画.mp4
- 00:00:10 講師自己紹介
- 00:08:05 目次・スケジュール
- 00:10:46 StampFlyについて
- 00:14:58 安全な飛行試験のために
- 00:24:18 飛行ロボットの制御ループ
- 00:45:37 StampFilの制御プログラムのビルドと書き込み
- 00:46:24 サンプルのコードはGitHubにある
- 00:49:08 プログラムの取得ビルドと書き込み
- 01:00:43 Q＆A
- 01:06:57 送信機の操作の方法
- 01:16:39 ブランチの変更
- 01:19:33 Lesson1 モータを回す
- 01:39:39 Lesson2 送信機からの操作指令の受信
- 01:48:29 Lesson3 ロール回転（でんぐり返し）制御の体験
- 01:58:28 Lesson4 LED表示
- 01:59:51 Lesson5 角速度・加速度の取得
- 02:13:38 Lesson6 角速度フィードバック
- 02:18:21 Q＆A
- 02:24:17 制御入力の各モータへの配分ミキシング
- 02:36:09 うまく飛ばすコツ
- 02:42:54 Lessonまとめ
- 02:43:51 Q＆A
M5Stamp Flyキットで学ぶドローン制御プログラミング入門【応用編】』講義動画.mp4
- 00:00:10 講師の活動紹介
- 00:02:47 目次・スケジュール
- 00:04:34 1日目の資料の訂正
- 00:07:05 制御工学における応答の観察
- 00:32:30 Lesson7 PID制御
- 00:57:34 Lesson8 Telemetry
- 01:06:29 Lesson9 StampFlyの伝達関数と制御入力
- 01:50:39 設計ツールPython Control
- 02:08:10 Q＆A
- 02:08:47 Lessonまとめ
- 02:11:32 Q＆A
- 02:23:48 セミナ参加者のドローン飛行のようす
- 02:42:09 まとめ
講義テキスト(著作権保護のためパスワードがかけられています)
講師紹介
略歴
- ドローンやロボットの自作を通じて制御工学や関連技術の生涯勉強情報を提供
- 工学博士
- 防衛大学大学校 航空宇宙工学教室 → 筑波大博士
- 陸自入隊 → 対戦車誘導弾などの装備品開発 → 国際高専教員 → 金沢工業大学教員
- ロボットランサー優勝 → マイクロマウスニューテクノロジー賞受賞
- 指導者としてつくばチャレンジバンナム賞 → 飛行ロボコンマルチコプタ部門1位など
- 北海道函館出身