ドローンはなぜ安定飛行ができるのか？

最近はラジコンでドローンを操作するのが流行っています。
その昔、子供のおもちゃの最高峰が「ラジコンカー」だったころは相当なお金持ちの裕福なお坊ちゃましかラジコンカーなどという代物は持っていませんでした。さらにはラジコン飛行機、ラジコンヘリなどというものは、完璧に「大人のホビー」であり、子供などが出を出せるものではなく、その大人でさえ、相当な操縦訓練を積まなければ、そう簡単には操作できませんでした。

しかし、今では子供のクリスマスプレゼントに気軽にドローンを買い与えられる時代になり、更には今までラジコンカーすらも操作した事のない子供が、初飛行でやすやすとドローンを操作できる状態です。

なぜドローンは操作が容易なのでしょうか？　通常のヘリ（シングルローター、タンデムローター）と比較して、4軸以上のローターを持っていると、何かの物理的理由で格段に安定性が増すのでしょうか？
それともドローンには、姿勢制御機能が付いていて、操作ニュートラルの状態に、必ず水平姿勢、一定高度を保つようなシステムが組み込まれているのでしょうか？
詳しいかた、お願いします。

No.3 ベストアンサー 回答者： e_clapton 回答日時： 2015/12/15 16:51

エレキの世界の人間です。

メカの方はメカの方でいろいろ意見があるでしょうが、エレキの見地から。

まず、ドローンが比較的容易に操縦できる一番の要因は、ご指摘の通り
自ら安定姿勢でホバリングできるというところです。
それを実現しているのは、

１．ご指摘の通り多軸のローターを備えているということ。
　動作の安定性という点において、多大な寄与が望めます。

２．センシング技術・信号処理技術
　センサー自体の精度、およびセンサーからの信号処理～フィードバックが
　以下URLのような入手が容易なデバイスで、かつ安価に実現できるように
　なった。
　http://n.mtng.org/ele/arduino/tutorial024.html

の2点が非常に大きいと思われます。

つまり、シングルローターである場合、自立飛行自体は可能だと思われますが、
非常にハイスペックなデバイスが必要になる、または風が多少あると制御
不能になる、などの可能性が考えられます。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

お礼日時：2015/12/16 07:36

No.4 回答者： moto_koukousei 回答日時： 2015/12/16 07:13

実際のことは知らないのですが、シングルローターのヘリコプターと、多軸電動のマルチローターとでは、飛行のための操縦というか力学的な機構が全く異なるのではないでしょうか。

ヘリコプターは、ローター回転翼の各種の角度を回転速度や気流状況にあわせて微妙に調整するようです。
https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%98%E3%83%AA …

多軸電動のマルチローターの場合は、そうした回転翼の調整はせずに、それぞれのローターの回転数の調整だけで済むようです。気体の状況を検知できれば、操縦は回転数制御のみすれば良いというのであれば、ある程度の自動制御機構も比較的簡単にでき、パイロットとしては前進後退回転、上昇下降という大きな方針を決めて操作すればいいというような状況があるのではないでしょうか。
http://wired.jp/2013/11/26/e-volo-vc200/

自動車では電気自動車が高速レースでも活躍出来る状態になっていますから、技術の進歩状態では、有人飛行のものもローター回転翼の微妙な制御をしない４，５個～２０個の電動モータで（飛行機のような感じの）小型のプロペラを駆動して飛ばすのが実用に出てくるのじゃないでしょうか。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

お礼日時：2015/12/16 07:37

No.2 回答者： fxq11011 回答日時： 2015/12/15 15:50

一つのローターだと、前進するだけで、右側と左側の回転翼の揚力が変わります。

それだけでバランスが崩れます、前進で向かい風になる側の揚力が大きくなります、逆に追い風になる側は揚力がその分減ります。
複数のローターがあると、個々のローター内だけで相殺されます。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

お礼日時：2015/12/16 07:36

No.1 回答者： manno1966 回答日時： 2015/12/14 20:17

> 物理的理由で格段に安定性が増すのでしょうか？

ヘリの様な一つのローターだと回転モーメントがかかる。
ローターが多いほど安定して細かい制御が可能なので、四つというのは確かに安定しやすいというのはいえます。

> 姿勢制御機能が付いていて
入っています。

> 必ず水平姿勢、一定高度を保つようなシステムが組み込まれているのでしょうか？
機種によって差は有りますが、基本的にそれらを自動制御するシステムが入っています。

この回答へのお礼

ご回答ありがとうございました。

お礼日時：2015/12/16 07:28