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ドローン・キット“M5Stamp Fly”で学ぶ マルチコプタ制御入門

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



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内容 キット 技術サポート
スタッフ対応
受講形式 講義資料 録画視聴 参加費 申し込み
コースA:[Onsite/KIT/data]
ドローン・キット付き【先着30名】
現地参加 35,000円
コースB:[Onsite/data]
キットなし【先着30名】
× 現地参加 12,000円
コースC:[Webinar/data]
キットなし
× × オンライン 3,000円

各コースのご案内

  • コースA:[Onsite/KIT/data]ドローン・キット付き・現地参加
    • ドローン・キット(M5Stamp FlyやM5Atom Joystick)を持っていない方
    • 講師や技術サポート・スタッフと直接やりとりしながら,手を動かして飛行実習を体験し理解を深めたい方
  • コースB:[Seminar/data]キットなし・現地参加
    • M5Stamp Flyなどをすでにお持ち,またはご自身で準備できる方
    • 講師や技術サポート・スタッフとやりとりしながら,操作スキルや姿勢制御の知識を深めたい方
  • コースC:[Webinar/data]キットなし・オンライン参加
    • M5Stamp Flyなどをすでにお持ち,またはご自身で準備できる方
    • 時間や場所に縛られずに,自分のペースでドローン操作や制御技術を学びたい方

■お申込み前にご確認いただきたいこと

  • 本セミナは,現地参加(コースA:[Onsite/KIT/data],コースB:[Seminar/data])
    または Zoomによるオンライン参加(コースC:[Webinar/data])からお選びいただけます.
    ※コースA・Bの合計で,現地参加は先着30名様限定です.
  • 現地会場では,講師および技術サポート・スタッフ2名の計3名で,実習時のサポートを行います.会場への入場方法につきましては,8月23日頃にメールにてご案内予定です.
  • 現地での実習は10名程度のグループ単位で実施し,ドローンの飛行操作は人数を絞って順番に体験していただきます.
  • セミナは 2日間コースです.参加費(諸経費)は以下の通りです:
    • 現地参加:6,000円(税込)/日
    • オンライン受講:1,500円(税込)/日
  • 各コースの支払い方法は,お申し込み後にZoomから自動送信されるメール内に記載されています.必ずご確認の上,手続きをお願いいたします.
  • 実習キットは開催1か月前を目安に宅配便でお届けし,講義資料(テキスト類)は開催1週間前を目安にメールにて送付いたします.
  • 見逃し録画は,全受講者様が視聴できます.
  • “LIVEセミナ”は,生出演する講師との質疑応答が可能な1回開催の貴重な機会です. なお,録画を再編集した“視聴無制限VOD”の制作には最長1年要します.またVOD製品化できないセミナもあります.あらかじめご了承ください.
  • ご不明な点がございましたら,info@zep.co.jp までお問い合わせください.

本セミナで配布するドローン・キット

  1. プログラム可能な小型ドローン“M5Stamp Fly
  2. 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
  3. BETAFPV バッテリ LAVA 1S 300mAh 75C Battery (5PCS)
  4. BETAFPV 6ポート1Sバッテリ充電器ボード
  5. USB Type-C to Type-Aケーブル

※コースAにお申込みの方は,すべての部材が一式揃っているため,すぐに実習に参加いただけます.
 コースBおよびコースCを選択されたお客様で,バッテリや充電器の購入先が不明な場合は,info@zep.co.jpまでお問い合わせください.

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

学ぶこと

本セミナでは,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.

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

タイム・スケジュール

1日目 基礎編:制御の基本とセンサ・アクチュエータ体験

  • 10:00-10:30 オープニング・機材確認・安全説明
  • 10:30-11:15 講義①:クアッドコプタの運動原理(ロール・ピッチ・ヨー)
  • 11:15-12:00 実習①:スティック入力によるモータ制御(PWM動作確認)
  • 13:00-13:45 実習②:角速度センサの値を取得・表示する
  • 13:45-14:30 実習③:スティック入力→角速度目標→制御出力の流れを構成
  • 14:30-15:15 講義②:角速度制御とP制御の設計原理(簡易ループ設計)
  • 15:15-17:00 実習④:3軸(ピッチ・ロール・ヨー)のP制御実装と動作確認

2日目 応用編:ループ整形によるゲイン設計と評価

  • 10:00-11:00 講義③:ループ整形による制御設計(P/I/Dを統一的に解説)
  • 11:00-12:00 実習⑤:周波数応答に基づくPゲインの設計と実装
  • 13:00-14:30 実習⑥:設計ゲインでの制御性能評価(ログ取得・挙動比較)
  • 14:30-15:30 実習⑦:I項・D項の導入によるPID制御の比較評価
  • 15:30-16:30 実習⑧:飛行デモと経験共有(短時間飛行+苦労話のシェア)
  • 16:30-17:00 クロージング(全体まとめ,Q&Aほか)

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)
    ※現地参加の方は,ご自身のノートPCをご持参ください(貸出機材はございません)

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

参考資料

  1. つぶやき制御工学(YouTube) 
  2. 理系的な戯れ(ブログ)
  3. X(技術情報等をポスト)