Multiwii Airplane AutoPilot
MultiWii Airplane mode RTH(GPS HOME)

Multiwiiフライトコントローラーはマルチコプターでは広く使われていますがそのファームウェアの中のThe type of multicopterには AIRPLANEのモードがありこれを選択すると飛行機の操舵コントロールにジャイロセンサーを割り当てでき、FPV等テレメトリーでは 様々な情報をOSDを使い表示可能です。 MultiWii_2_3のファームウェアではGPS HOMEには対応していないので開発途上のFW_Nav_1140402のファームウェアを使って オートパイロットを機能させます。

Patrik Emilsson  Multiwii Airplane.htm MultiWiiのForumのAirplane mode RTH FW_Nav_1140402.zip Patrik Emilsson  Multiwii GPS Airplane.htm これらのリンク先でMultiwii Airplane AutoPilotの概要がわかるのでいろいろ調べてみると面白いと思います。

このファームウェアによる飛行機の制御にはマグセンサー、バロセンサー、は使用しないのでnanoWiiなどの 超小型コントローラーも使用可能です。 適切な設定と調整された機体に積まれたFW_Nav_1140402によるMultiwiiフライトコントローラーの出来る事。 通常のジャイロ（操舵以外の風などの影響の打ち消し） HORIZONジャイロ（機体の水平を常に保つ、操舵でロール、ループも可能） PASSTHRU（すべて機能オフしてコントローラーの影響をなくす。） GPS HOME（モーターをアームした場所に指定の高度（GPS高度表示）で自動帰還、上空で8の字旋回待機） GPS HOLD（指令した位置上空で8の字旋回待機） さらにFCをフェイルセーフに設定しておけばホームに自動帰還ごモーター停止、自動着陸までできるようです。 送信機側のフェイルセーフをGPS HOMEに設定しておくとリンク切れで機体がノーコンになった時も自動帰還モード になり機体の制御できる範囲にすぐに戻ってきます。 ただしこのファームウェアはオープンソースの開発途上のプログラムなのでMultiWiiに精通した人が適切な設定と調整された機体に 積んでと言う条件での話です。 マルチコプターのほうでは安定して使えるようになってきていますが飛行機のほうは機体の大きさ、重さ、パワーなど の様々なのでその機体専用の調整、設定は必要である程度の知識の上それぞれに調整していくしかありません。

実際に飛行している私の機体での例で説明したいと思います。 機体　オリジナルライトプレーン風飛行機　スパン約1000mm 全備重量500g MultiWii Standard Edition Flight Controller V2.0 Multiwii FC I2C-GPS NAV Module u-Blox CN-06 GPS Receiver MultiWii SE2.0にFTDIよりFW_Nav_1140402ファームウェアを書き込みます。 設定のポイント。 マルチコプター同様config.hの中の設定をします。 /**************************    The type of multicopter    ****************************/   #define AIRPLANE  /****************************    Motor minthrottle    *******************************/  #define MINTHROTTLE 1130 // (*) (**)  これはESCによりますがアームしたときプロペラが停止するような数値にします。 /***************************    Combined IMU Boards    ********************************/  #define CRIUS_SE_v2_0   // Crius MultiWii SE 2.0 with MPU6050, HMC5883 and BMP085 フライトコントローラーにより適切なタイプを選びます。  /********************************    ARM/DISARM    *********************************/  #define ALLOW_ARM_DISARM_VIA_TX_YAW  私はラダーでアームしていますがスイッチでアームする場合はオフにします。  /**************************************************************************************/   /***********************                  GPS                **************************/   /**************************************************************************************/  #define GPS_BAUD   115200  #define NMEA  #define I2C_GPS  #define GPS_LED_INDICATOR GPSが動くように設定します。 RTH（GPS HOME）の設定は　GPS.h　でおこないますが私のはほぼデフォルトです。

機体への搭載 フライトコントローラーへの書き込みが終わったら機体に搭載してESC、サーボなどを接続します。 プロポの設定は舵角100%、AUXの割り当てなどをしてフェイルセーフはプロポ送信機OFFでGPS HOMEになるようにします。 エルロンが2サーボの機体はプロポ送信機側は1サーボ仕様にして接続、2サーボのミキシングはMultiwiiフライトコントローラー側で設定、 RXとFC、サーボなどを接続しますがバッテリーを接続するさいはFTDIの5Vのピン（パソコン側の電源）はずしておきます。 とりあえずスロットル、ハイ、ロー、プロポスティックと各舵との方向、AUXの割り当てスイッチなどの確認ができたら ジャイロの当て舵方向を機体を傾けて確認してみます。 GUIのROLL、PITCH、YAWのPを一時的に10ぐらいにすると判りやすいです。 ジャイロ当て舵が反対の場合GUIのSERVOの設定で反転できます。 GPS HOMEの高度の調整はこの項目のPosRのDで調整します。 単位がkmとの事なのでこの場合0.070と言うのは70mと言う事ですね。 GPS高度なのでFCのセンサー高度とは誤差があります。 私の機体のPID、AUXの設定は画像の通りですが機体の構成や好みでいろいろテストしてみてください。

フライト この設定でフライトをしてみます。 まずはAUXで設定してあるPASSTHRUをオンにしておくこと。。こうすればジャイロをはじめフライトコントローラーの機能がオフなので安心です。 舵角やEXP、トリムなどを合わせますがトリムは後でリンケージを使って数コマ以内でニュートラルに飛行できるようにします。 普通にフライトができるよになったらジャイロ、HORIZONジャイロなどをオンにしてみて少しでも動きがおかしいようならすぐにPASSTHRUを オンにしましょう。 サブトリムも含めてトリム量が多いとGPSが衛星を充分に捕捉していてもGPS HOLDに入らなかったり、ジャイロオン、オフ、PASSTHRUなどの 切り替え時に各舵のニュートラルが変化します。 ジャイロによる風などに対する当て舵や自動水平飛行は問題なく動作して快適に飛んでいるようならGPS HOMEに入れるとすぐに Uターンして戻ってくると思います。 私の機体の場合、HOME上空では8の字飛行で待機に入りますが200mぐらい先から手元までに帰ってくる間に50mぐらい高度が上がってしまい 待機しながら上昇していくのでまだ設定不足のようです。 私のMultiwiiフライトコントローラー搭載によるメリットでどうしても必要なものはジャイロ効果、リンク切れ（ノーコン）状態での自動復帰、 テレメトリーでの様々な情報表示 なので、ジャイロがよく効いていて強風でも安定しているしFPVモニターのOSD情報も豊富、スイッチONで自動帰還、 GPS HOLDに入れるとその場で8の字飛行をいつまでも続けています。　 送信機OFFにすればすぐに戻ってきたのでとりあえず目的は達成です。

その後の改良。 Multiwiiフライトコントローラーによるオートパイロットの良いところは自動帰還中(GPS HOME)でも操舵が可能で操縦できる事ですが GPS HOMEモード中はスロットルだけはほとんど操作できません、 指定高度で忠実に動作するよう設定できればよいですが私にはそこまで 出来なかったのでスロットルだけはマニュアル操作ができるように変更しました。 MultiwiiフライトコントローラーからのESC出力を止めてプロポの信号二股に分け、フライトコントローラーとESCに入れています。 そうすることでGPS HOME中も好みの高度調節ができて割り込み操縦も楽にできるようになります。 プロポのフェイルセーフはGPS HOMEに加えてスロットル70%程度にしてあるのでリンク切れノーコンの場合もスロットル70%でリンク内 戻ってきます。 何かのトラブルでRTHの指令が解除できなくなった時でもMultiwiiオートパイロットは操舵ができて安心ですがスロットルが操作できないのは困ります。 その点でもマニュアル操作はメリットがあると思っています。 注意点はプロポの電源を入れないで機体側のバッテリー繋ぐとフェイルセーフ状態になりモーターが回り出し危険！と言うことでしょうか。

機材について。 MultiWii Standard Edition Flight Controller V2.0 Multiwii FC I2C-GPS NAV Module u-Blox CN-06 GPS Receiver この機材の組み合わせだとおおむね5000円以下で揃いますがさらにコンパクトなMultiWii NanoWiiと小型GPS などを選ぶと非常に軽量コンパクトなシステムになり全備重量300g台の小型飛行機を制御することも可能です。 Multiwii Airplane AutoPilot搭載の機体。

Original FPV Plane  Wing span 1000mm Length 900mm Flying Weight: 500g ライトプレーン風のオリジナル機です。 リブを2mmバルサで切り出し、フィルム貼り、胴体はスポーツカイトのカーボンを使用、尾翼はスチレンペーパー製でほとんど手持ちの 余っていた材料で製作しました。 シンプルで軽く、ゆっくり飛ぶのでいろいろなテストに使っています。

SAPAC TL 2000  Wing span 1150mm Length 800mm Flying Weight: 850g EPOのカッチリした剛性でかなりの運動性、ズングリした胴体は広々していてFPV搭載にはうってつけです。 以外と空気抵抗が少なく軽く厚翼なのでプロペラを止めてもけっこうグライドして失速もしにくくかなりゆっくり飛べます。 低翼で旋回性が良いのでGPS HOLDに入れると比較的小さな円で綺麗でサークルを描きます。 その状態でスロットルを最下位置にすると風にも流されず安定した姿勢でゆっくり下りてきて自動操縦は良い制御がされているようです。 そこからスロットルを少し上げると緩やかに上昇、こんな事を送信機を地面置いたままで出来てしまいます。 FPVカメラの良い取り付け場所が無いので小型カメラを主翼に埋め込んでいてここからの映像はプロペラなどの障害物が何も無くて快適です。

Skywalker X5 FPV  Twin Motor   Length: 550mm Wingspan:1180mm  Weight: 850g Skywalker X5はFPV用の機体なのでプロペラは後ろでカメラの視界重視の設計になっています。 そのためのマイナス面を個人的に改良したのがこの機体です。 双発にすることでプロペラ音が静か、動翼にプロペラ後流が直接当たるためでかなりの低速でも舵の反応が良く離陸は手投げでハーフスロットルでOK、 本来モーターが取り付けられている所には大型のラダーを増設したところ、この機体の弱点の直進安定性は飛躍的に向上しました。

あんきもさんの機体 Mini Skywalker 840mm Wingspan: 840mm Length: 590mm Flying Weight: 330g Multiwiiフライトコントローラーによるオートパイロットのおかげでたった330gの機体でもジャイロ搭載のFPV機が実現しました。 カメラからの映像となると小型機でも大型機でもおんなじですがこの機体はジャイロの設定が上手くFPVで飛ばしていると風の影響を受けにくくどっしりした 感じ、まるで2mクラスの機体を飛ばしているような感覚です。 オートパイロットの設定もバッチリで指定の高度より高いと高度下げ、低いをパワーを上げて上昇と、本来のプログラム通りの動作をします。 さらにトラッキングアンテナと機体のカメラが操縦者のゴーグルの向きに合わせて動くヘッドトラッカーまで装備していて最高の仕上がりです。 この機体の性能はホームから約1300m離れるとGPS HOMEになり帰還モードにはいります。

hiraさんの機体 Sky Easy Glider Wing span: 1050mm Length: 863mm この機体はHKのトレーナー機で機体だけなら36ドル程度とかなり安いですが効率の良いデザインで滞空性に関しては高性能です。 3セル850mAのバッテリーで15〜20分のフライトができ、大空をお散歩している感じですね、フンワリ、サーマルに乗っているとつい 2.4g送信機がリンク切れのノーコンになりがちですが送信機のフェイルセーフでのRTHで確実に戻ってくるので安全に飛行できています。 動画では20秒すぎあたりにホームのアイコンが出てGPS HOMEで帰還するシーンが撮影されています。 この機体は軽いので弱いサーマルでも滞空できますがそのときGPS HOLDを入れると風があってもその座標でいつまでも八の字旋回 の自動飛行をしてぐんぐん上昇、マニュアルで操縦するより効率がよい感じです。

♂いぬ♂さんの機体 BABY COUPE PD180  Wing span: 720mm Length: 525mm Multiwiiフライトコントローラーによるオートパイロットならこのサイズの機体にも搭載できます。 もともと高高度や遠くを飛ばす機体ではありませんがFPVなら目視では難しい距離を気持ちよくフライトできます。 そうとうにゆっくり飛べるこの機体でFPVをやると近所の広い空き地を実機の小型プレーンに乗っている気分になれそうですね。

ワンポイントアドバイス FW_Nav_1140402ファームウェア自体が完成されたものではないので思ったように設定できない事があります。 必ずしも正規の対処法ではないかもしれませんが私が遭遇したトラブルへの対策です。 アームができない。 アームができない原因のひとつにシグナルの幅の問題があり、プロポのラダー動作範囲（ATV）を増やしたり スロットルのトリムを下げることで解決することがあります。 GUIのSERVO（ジャイロの動作方向）変更保持ができない。 操作としてはGO LIVEをLIVEにして設定変更後SAVEのはずですがそれで変更保持しない場合その状態で GIMBALまたはTRIGGERのページにしてSAVEしてみましょう。 またジャイロの動作方向をリバースするとサーボ自体動作方向もフライトコントローラー側で リバースがかかるので飛行する前にプロポでのサーボ動作確認は必ず行います。 GPS HOLDがはいらない。 GPSの衛星捕捉数が充分かを確認します。 その状態でGPS HOLDががONにならない時はサブトリムも含めたすべてのトリムをゼロにしてみます。 エルロン、ピッチ、ラダーのトリムが3コマ以上入っているとGPS HOLDに入らないことがあります。 またプログラムミキシングがエルロン、ピッチ、ラダーにかかっているとセンターのズレにつながるのでこれもOFFにします。 ここで言うトリムゼロは正確にはGUIの信号1500のことですがFUTABAの場合プロポのニュートラルが1520なのでサブトリムで GUIの信号値が1500になるようにします。 ACCで水平飛行しない。 飛行機は飛行するときの必ず仰角が必要なのでフライトコントローラーのACCキャリブレーションにより適度な角度（PITCH） を設定しておきます。 機体によって違いますが2〜4度度程度でしょうか、あまり角度を付けると自動飛行フルパワーの時急上昇してしまいます。 ファームをいれたデフォルトのGUI数値だとラダーが勝手切れていく変な動きをすることがあります。 Patrik Emilsson  Multiwii GPS Airplane.htmによると Odd behavior on Rudder Rudder have a tendency to try to hold the heading during Aileron/Elevator turns. It can make the plane fly Sideways and other strange phenomena. The cure is to Set YAW_I = Zero. と書いてあるのでラダーのPIDのIをゼロにすると良いようですが私は個人的好みで エルロン、ピッチ、ラダのPIDのIとDを全部ゼロにしています。 ジャイロONでラダーの舵角が少ないとタキシングなどで不便があります。 そんな時はYAWのRATEを0.2〜0.3程度入れると舵角が大きくなります。 ジャイロを入れると操舵が緩慢になりますがそれを改善するためにトラベルアジャストを多く入れるすぎると 問題がおきる場合があります。 私の場合エレベーターをフルアップで暫く時間がたつとニュートラルに戻ってしまい一度スティックを戻さないと 操舵が復活しませんでした。 この現象はMultiwii側の1000-2000までのサーボ動作範囲が守られていない場合におきるので飛行機の場合適正舵角の設定 のさいこの範囲の事を忘れずに1000-2000に入らない時はリンケージの見直しも必要です。 Multiwiiオートパイロットが正常に機能しているとFPVなどの長距離フライトでは絶大な安心感があります。 むやみにリンク切れのノーコン状態にするものではありませんが受信信号が切れた時、見えない壁にはじかれたように旋回をはじめ 受信エリアに入ってきます。 例えば1km程度の送受信が可能なプロポでもエリアによっては500ｍも行かずにGPS HOMEに入ることがあり、Multiwiiオートパイロット を積んでいなければノーコン、墜落でしょう。 そんなエリアはけっこうあるものでMultiwiiオートパイロット搭載機でフライトエリアの危険地域？を調査しておくのも良いと思います。

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