空力ドローンで長時間飛行
MDS-6pro / MDS-6
産業用・工業用・
業務用ドローン販売
空気の力を利用し飛行時間を延ばした
全く新しいコンセプトの業務ドローン
本ドローンは空気の力を利用して飛行時間を伸ばすという、全く新しいコンセプトの元に開発しました。
MDSー6proでの最大飛行時間は、2kg積載して75分、実労でも65分以上の飛行ができます。
標準の制御機器以外の機器の搭載も可能ですので、共同開発も相談ください。
MDS-6pro MDS-6製品紹介
本ドローンは空気の力を利用して飛行時間を延すという
全く新しいコンセプトの元に開発しました。
空力構造ですので、風は強い方が、ホバリングより運航した方が
飛行時間を伸ばすことができます。
空力構造の概念図
1.飛行時間は2.15kg積載して最大75分です。（プロ仕様）
必要な機能を充実させたにもかかわらず、飛行時間は2.15kgのレーザー計測機を
積載して2.0m/sで運行させた場合、最大75分と十分な時間を確保しました。
(海抜50ｍ、平均風速3m/s時、バッテリー残量8％で着陸)
価格を抑えたMDS-6仕様では同条件で64分となります。
｛注）海抜0ｍで無積載で、ホバリング時の値ではありません。｝
バッテリーの有効利用率は従来の70％から85％にアップさせることができますので、
実飛行時間の上乗せができます。
今までのドローン
残り30%で5分飛行
本ドローン
残り15%で5分飛行
さらに飛行時間の延長を可能とする補助翼を取付ける事ができます。
ドローン上部にはプロペラへの流入流がうずまいていますが、
その中心部には不干渉帯があると考えられ、
その限られたスペースに補助翼をオプションで追加できるようにしました。
翼はマグネシウム合金製で空力効率の高い、
高アスペクト比とし前後の2枚としています。
MDS-6プロ、MDS-6に取付ける事により
2〜10分程度飛行時間を伸ばすことができます。（相対値）
（ドローンのスピードと翼の角度により変化します）
（特許出願中）
MDS-6でのテスト例 積載荷重2.5kg、
ドローンスピード5m/sで最大飛行時間72分
2.フライトコントローラー及
GPSアンテナは3セットあり、
3重のバックアップ制御を行っています。
万一の故障によりコントロールを失うことはありません。
注）最新の使用するコントローラーの種類により変更になる可能性があります。
3.3系統(平列)のバッテリー構成を取っています。
バッテリーはドローンの中で、最も重要機器で、故障が発生すると即墜落してしまいます。
本機ではバッテリーは3個平列に接続しており、故障が発生しても、
すぐにモーターのパワーを失いません。
3系統のバッテリー構成
（3個並列）
1系統のバッテリー構成
故障で即墜落
故障が発生しても墜落しない
4.ドローンは6枚羽根を採用しています。
プロペラ、モーター、ESC(モーターコントローラー）は一系統として働いており
どれか一つ故障してもプロペラは止まってしまいます。1枚が故障しても帰還でき、
2枚故障しても、フライトコントローラーがドローンをスピンに入るよう制御して
不時着させることができますので墜落の危険が少なくなります。
（今後、最新のフライコントローラーの種類によっては異なる場合があります）
通常、飛行時間を伸ばす為、軽量化を進めやすい4枚羽根が採用されますが、プロペラ駆動系統が
1箇所故障すると即墜落してしまいますので、非常に危険です。
ましてや、高価なレーザー測量機を積載することはできません。
よって墜落の可能性の低い6枚羽根を採用しています。
プロペラ停止の原因
プロペラの損傷や取付部の損傷
モーターの故障
ESCの故障
パワーケーブルのハンダ不良や劣化
5.長時間飛行に伴うレーザー計測時のメリット
レーザー計測では植生下での地盤計測を求められる事が多く、
植生下で地盤にまで到達する点群は全点群の数％であり、
できるだけ多くの点群を取得する必要にせまられます。
ここで、低価格のレーザーと高価格のレーザーの違いは、
精度を同じとすると取得点数の違いにあります。
国交省が規定する、点群の精度を5㎝以下とするためには各メーカーによって異なりますが
計測角を60°以下と限定する必要があり、仮に60°として、
異なるメーカーの各機種での1日当りの取得点数は、下表の通リです。
（1日当りの持込みバッテリーセット数を現実的な3~4セットとしています）
当社のMDS-6プロにA社のレーザー測量機を搭載すると
１日当たりの取得点数は23400万点となり、R社の中位機種やE社の上位機より、
はるかに多く、R社の上位機種に匹敵する点群を取得できます。
高価なレーザーと低価格なレーザーの価格差が２倍以上である事を考えると
十分なメリットがあります。又、低価格のレーザーでは、動産保険料も半分程度に
押える事ができるため、大きくライニングコストを下げる事ができます。
6.機体は軽量で高剛性、高い耐久性があります。
プロ仕様では高剛性を保ちながら軽量化するため高級材料を惜しみなく使用しています。
70％をマグネシウム合金、20％をCFRP (カーボン) 主ボルトは高強度チタン製、
副ボルトは高強度樹脂製を採用しています。
一般仕様では価格を抑えるためアルミニウム合金を主に使い、
マグネシウム合金の比率を落したタイプです。
開発に当り、FEM (有限要素法)解析を使って、強度と軽さを追及しました。
図1 ホバリング状態の
変形前後図
図2 ホバリング状態の
変形前後図（一部拡大）
7.環状の翼を持っています。(特許取得済）
主には進行する事により浮力を得ますが、
360°あらゆる方向から吹く風の力をも浮力に変え飛行時間を伸ばします。
翼内には大容量バッテリーを収納し、動力源としています。
翼と大容量バッテリーの組合せにより、従来のドローンでは考えられなかったような
長時間飛行を可能としています。
一般的に長時間飛行させようとバッテリーを増やして行くと、
バッテリーを持ち上げるために電力を消費し、いくら増やしても飛行時間は延びなくなります。
この事から軽量化のためにバッテリーむき出しで搭載される場合がほとんどで、
スタイルが悪くても重量増となるバッテリーケースが 採用されることはほとんどありませんでした。
当社独自の環状翼はカーボンファイバー（CFRP）と同じ比重を持つマグネシウム合金を
使って作られており、さらに、薄板を採用することにより、
CFRPより軽く仕上げ、かつバッテリーケースも兼ねています。
8.空力構造でも高い安定性を持っています。
空力構造を採用すると飛行時間を伸ばすことができますが、
ドローンが風の影響を受けやすく不安定になります。大型のドローンでは慣性力が大きく、
フライトコントローラーのみの制御ではドローンを安定させる事が困難です。
このドローンの不安定さに対しては、当社独自の上反角構造により解決しています。
9.ドローン振動レベルの公開
ホバリング中と飛行中の振動レベルのデータを提供できますので、
事前にレーザーの防振ハンガーの設計に役立てることができます。
10.信頼性の高いバッテリー式です。
実績のあるバッテリー式で、システム構成に信頼性があります。
メンテナンスはバッテリーの容量管理が中心でメンテナンス間隔も長く取る事ができます。
飛行時間を伸ばすためエンジンを使う事が主流となっていますが、
エンジン式の気になるところは下記のようになります。
(1)バッテリーに比べエンジンには駆動部がありますので故障率が高くなります。
(2)プロペラ音、モーター音にエンジン音が加わり騒音が気になります。
(3)価格がエンジン分高くなりますし、定期的なメンテナンス費がかかります。
(4)エンジンの排気がかかりドローンやレーザー射出窓が汚くなります。
(5)カーボンニュートラルと言う時代の流れとは逆行する技術です。
11.ライトバンで運ぶことができます。
折り畳み後の最小寸法は1250×1250×600H又は1110×1500×600Hとなっており
ライトバンクラスの車で運ぶことができます。（紹介ビデオ参照）
折り畳みプロペラは、空力効率が悪く本ドローンでは採用していませんが、
オプションで取付ける事ができます。(飛行時間が短縮されます。)
折り畳み後の最小寸法は1110×1110×600となります。
12.固定の脚(ライディングスキッド)を採用しています。
高価なレーザー測量機を守るプロテクターを兼ねています。引上げ式の脚はカメラの撮影には
便利ですが、故障した時には着陸できず、レーザー測量機を守ることができません。
13.風に強くなっています。
ドローン重量とパワーのバランスがよく、平均風速8m/sの強風下でも飛行させることができます。
レーザー計測では3m/s前後までを推奨しています。
14.パワーケーブルの信頼性
ドローンの信頼性を左右する要因としてパワーケーブルのはんだ付けの信頼性が
重要である事は見落とされがちです。
パワーケーブルは高電流が流れるため汎用のハンダでは、銅との抵抗差から温度が上がりやすく、
劣化に注意する必要があります。当社では、信頼性の高い高温形の銀入ハンダ（鉛フリー）を使用して
温度管理をしながらはんだ付けしており、ケーブルの加熱に強くなっています。
15.オプションでカーゴセットを用意しています。
脚をカーゴセットに取替えることにより物流ドローンとして使用していただけます。
16.電子部品を振動から守り長時間・長期間の使用に耐えられます。
制御機器はキャノピー内の防振パット上にまとめて配位置しており、
ドローンの振動が直接伝わらないようにしています。電子部品を守り長時間、長期間の使用に耐えられます。
導入実績
MDS6測量編
MDS6pro飛行時間検証編
MDS6飛行時間検証編
MDS6pro＋ダブルウイング飛行編
新しい制御機器の搭載
長時間飛行はそのままに指定の制御機器や各メーカーの開発制御機器に入れ換えることができます。
（例） フライトコントローラー オープンソース PX4
（例） 送受信機 TKKワークス 長距離タイプ