Micon board

Halo Drone - ESP32 Flight Controller Project

ESP32ベースのクアッドコプター用フライトコントローラープロジェクト

プロジェクト構成

halo-data/
├── halo-flight-controller/    # メインのフライトコントローラー
├── archives/                   # 過去のバージョン・参考実装
├── test-tools/                 # ハードウェアテストツール
├── development/                # 開発環境・実験コード
└── docs/                       # ドキュメント・回路図

メインフライトコントローラー

halo-flight-controller/

現在の最新実装。以下の2つのバージョンがあります：

h.ino

• IMU: MPU6050（ライブラリ使用）
• 姿勢推定: Madgwickフィルター（6DOF）
• 受信機: PPM（6チャネル）
• モーターピン: 16, 17, 18, 19
• PWM方式: ledcAttach（ESP32 Arduino Core 3.x対応）
• PID制御: 角度モード（2段階PID）
  • Angle PID: Roll/Pitch (P=6.06, I=0, D=0.83)
  • Yaw: レートモード (P=0, I=0, D=0)
• 特徴: モーター個別オフセット、フレームレート計測

halo_contoroller_241201.ino

• ESCキャリブレーション機能付き
• その他の仕様は h.ino と同じ

主な機能

• MPU6050によるIMU読み取り
• Madgwickフィルタによる姿勢推定
• PPM受信機からの制御信号受信
• PID制御によるクアッドコプター安定化
• 4モーター独立制御

アーカイブ

archives/

ESP32-Flight-controller-main/

オリジナルの実装。Kalmanフィルター使用、8チャネルPPM対応。

主なファイル:

• Anglemode_flightcontroller_ver3/ - メインのフライトコントローラー
• motor_calibration_esp32/ - モーターキャリブレーション
• reciever_pwm_esp32/ - 受信機テスト
• measure_angles_from_mpu/ - IMU角度測定
• Voltage_measurement_esp32/ - バッテリー電圧測定
• anglemode_flightcontroller_ver3_PID_values_tuning_webserver/ - Webサーバー経由PIDチューニング

halo_contoroller/

旧バージョンの実装

esp-drone-master/

Espressif公式のドローン参考実装

テストツール

test-tools/

ハードウェアの動作確認用ツール:

• ESC_Checker/ - ESC（モータードライバー）チェック
• L293D_Checker/ - L293Dモータードライバーチェック
• MPU6050_Checker/ - MPU6050 IMUセンサーチェック
• PPM_Checker/ - PPM受信機チェック
• ppm_receiver/ - PPM受信機テスト

開発環境

development/

開発関連ファイル:

• PlatFormIO/ - PlatformIO プロジェクト
• ArduinoIDE/ - Arduino IDE プロジェクト
• Python/ - Pythonスクリプト
• MINI-python/ - 小規模Pythonツール
• filters/ - フィルター実験コード
• controller/ - コントローラー関連
• h/ - h.inoのオリジナルディレクトリ
• halo_contoroller_241201/ - 最新版のオリジナルディレクトリ

ドキュメント

docs/

• Circuit/ - 回路図・基板設計
  • micon_board/ - マイコンボード設計
• その他関連データ/ - その他のドキュメント

ハードウェア仕様

主要コンポーネント

• マイコン: ESP32
• IMU: MPU6050（加速度計 + ジャイロ）
• モーター: 4基（ブラシレスモーター）
• ESC: 各モーター用に1基ずつ
• 受信機: PPM方式（6チャネル）

ピン配置（halo-flight-controller）

• PPM入力: GPIO 4
• モーター1: GPIO 16 (Front Left)
• モーター2: GPIO 17 (Front Right)
• モーター3: GPIO 18 (Back Right)
• モーター4: GPIO 19 (Back Left)
• I2C (MPU6050): SDA/SCL（デフォルト）

モーター配置（X型クアッド）

    Front
  M1     M2
    \ X /
    / X \
  M4     M3
    Rear

セットアップ

必要なライブラリ

• Wire (標準)
• MadgwickAHRS
• MPU6050
• Arduino (ESP32 Core)

初回セットアップ

1. ESP32ボードを水平な場所に設置
2. コードをアップロード
3. キャリブレーション待機（約10秒）
4. LED点滅後、飛行準備完了

ESCキャリブレーション（必要に応じて）

halo_contoroller_241201.inoのcalibrateESCs()関数を有効化してアップロード

PIDチューニング

現在の設定値

• Angle PID (Roll/Pitch)
  • P: 6.06
  • I: 0.00
  • D: 0.83
• Angle Limits
  • Max Roll: 18度
  • Max Pitch: 18度
  • Max Yaw Rate: 10度/秒

チューニング方法

1. コード内のPIDパラメータを調整
2. 再アップロード
3. または、WebサーバーPIDチューニング版を使用（archives/ESP32-Flight-controller-main/参照）

安全上の注意

1. 初回テストは必ず屋外で実施
2. プロペラの回転方向を回路図通りに確認
3. モーター回転方向をメインコードアップロード前に確認
4. バッテリー電圧を定期的にチェック
5. テスト時はプロペラガードの使用を推奨

トラブルシューティング

MPU6050接続失敗

• I2C配線を確認
• MPU6050の電源供給を確認
• I2Cプルアップ抵抗（4.7kΩ）の確認

モーターが回転しない

• ESCキャリブレーションを実行
• モーターピン配線を確認
• スロットル最小値以上であることを確認

機体が不安定

• PIDパラメータを調整
• センサーキャリブレーションをやり直す
• モーターバランスを確認

ライセンス

各サブプロジェクトのライセンスに従います。

参考リンク

• ESP32 Flight Controller YouTube: https://youtu.be/BcPTe-hTJGc
• Tutorial Video: https://www.youtube.com/watch?v=TmAVuMhu9no