ラジコン

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ラジオコントロールの送信機の一例。送信機のスタイルはいくつかに大別されるが、この写真は「スティック」タイプ。(基本を説明すると)操縦者がこの送信機を両手で持ち、左右の円形の中にあるスティックを、親指の腹などで操作する(傾ける)。操縦者がスティックを傾けると、その傾きの度合いに関する情報が信号として電波に乗り、それが受信機まで伝わる。
ラジオコントロールの受信機・バッテリー・サーボ。受信機(この写真では、下方、横長の黒箱)は、送信機から発信されている電波を受信し、その電波に乗っているスティックの傾きに関する情報を取り出し、ケーブルでつながった「サーボ」(この写真では、左上、十字型のものがついている装置)に伝える。サーボは、受信機から伝えられた情報に応じて回転部分(この写真では十字型の部分)の角度を変える。回転部分と、(模型自動車の場合)ステアリング機構(飛行機の場合)ラダー 等々を、針金状のもので連結しておくと、結果として、操縦者の指先の動きがそれらの箇所に伝わり、期待通りに遠隔操縦ができる、ということになる。

本記事ではラジオ コントロール(英: radio control)や無線操縦あるいはラジコンなどと呼ばれるものについて解説する。略称はRCもしくはR/C

概説[編集]

「radio control ラジオコントロール」や「無線操縦」というのは、無線により遠隔操作するシステムや、そのような遠隔方式のことである。模型自動車飛行機などの趣味用のラジコンのほか、工業軍事など様々な分野で活用されている。

一般名称と一部の商標
ラジオコントロール(無線操縦)の模型自動車の一例

英語のradio controlやその音写「ラジオ コントロール」や漢語に意訳した「無線操縦」という言葉は、一般名称(普通名詞)であり、誰が使ってもかまわない。

商標権が絡むので、タミヤはこれを「RCカー」と呼んでいる。

ただし「ラジコン」という名称は(実際上はおおむね商標の普通名称化が起きてはいるが)、今なお株式会社増田屋コーポレーション商標権を持っており、おもちゃその他の区分で商標登録もされている(日本:第482788号)。一般の愛好者の人々が日常的に言葉をどう使うかまでは実際上はなかなか規制できない(それによって、商標の普通名称化という現象が起きる)ものの、他のメーカーが商業的に使えるかという次元では、やはりきっちり法律を守らなければならず、結果として他メーカーはカタカナ4文字の「ラジコン」という言葉を自社製品に関して使用することはできないので、例えばタミヤは「RCモデル」、京商は「R/Cモデル」と表現している。なお、NHKは特定の民間企業の商品や商標の宣伝はしてはいけない、という内部規定を持っているので、商標である「ラジコン」という言葉は避け「無線操縦」「ラジオ コントロール」などと表現している。

遠隔操作の中での無線操縦の位置づけ

遠隔操作されるもの一般を、リモート・コントロール(リモコン)と呼ぶ。有線のケーブルを用いて伝達するものに対して、かつて無線で伝達する通信手段としては電波がほぼ唯一の手段だったため、無線操縦の玩具等は「ラジコン」という呼称が定着した。

のちに、赤外線レーザーなどのを使うもの、超音波などの音を使うものなど電波に依らない無線方式も出現している。見通し範囲内でないと命令信号を伝達出来ないことからごく近い距離に用いられる事が多く、遠隔操縦の方式としては、ラジオコントロールが主流である。

その他の遠隔操作方式として、かつては模型飛行機の操縦に2本のワイヤーを用いたUコン(Uコントロール)という方式があった。これは、2013年現在ほとんど見かけない。

無線操縦のグライダー
無線操縦のモーターボート
無線操縦のクワッドコプター
無線操縦の探査ロボット(NASAのもの。RockyIIIの試作品)

広義のラジオコントロールは

  1. ある操縦者(人)が、何らかの意図で、発信器に何らかの操作を行なうと
  2. 操縦者の行った操作に関する情報が電波に乗り
  3. 電波は、離れたところにある「モノ」に搭載されている受信機に受信され
  4. 受信機は電波に含まれる情報を、独特の電気信号にして操作機器に有線で伝え
  5. 操作機器は、「モノ」の特性に応じてさまざまな部分に物理的な動きを起こし
  6. それによって「モノ」全体が、操縦者の意図したような動きを行なう。

という一連の活動をまとめた概念で、さらにハード面とソフト面に分解される。

本項では、システムの核である、1 - 3(さらに4)を説明する。5・6のほうが外形(具体的な形)として判りやすく見ている人々の印象には強く残るが、無線操縦の核心部分はそちらではなく、むしろ1~4のほうである。

一般的には(数として多いのは)趣味の模型分野での利用で、航空機自動車戦車船舶などの模型を、操縦者が搭乗しているかのように、離れた位置からコントロールするために用いられている。また、趣味の模型操縦以外にも、農薬散布用ヘリコプターや、クレーンなどの産業用機械でもさかんに用いられており、他にも軍事的目的や地学調査などにも用いられている。

動かされる「モノ」のほうの動力は多種多様であるが、内燃機関ガソリンエンジングローエンジン 等)、電動モーターなどが主に使われている。[1]

歴史[編集]

Black-and-white picture of a cabin. In a corner, intricate apparatus is mounted on a wall above a desk
アメリカの戦艦アイオワに搭載された無線操縦装置 (1922年)

軍用の標的機、誘導弾として開発が進められてきた経緯がある。 基本的な送受信機はデイビッド・エドワード・ヒューズによって火花送信機が1878年に開発され、オリバー・ロッジによってコヒーラ検波器が1894年に開発された。

古くは1898年にマディソン・スクエア・ガーデンニコラ・テスラが小型の無線操縦の船を実演した記録がある。演出を多少とも心得ていたテスラは観客に、あたかも観客からの指示に従って航行するかのような演出をしたが、実際にはテスラによって船内に設置された受信機を介して制御されていた。[2]

無線操縦の父とされるJohn Hays Hammond Jrは12歳の時にトーマス・エジソンの見習いになった。Hammondはテスラの親友で彼らは共に彼の城の研究室で実験した。彼はテスラとの交流を通して多くの事を学んだ。テスラは1898年7月1日にこの発明の特許を取得した。[3] 1903年にスペインの技術者のレオナルド・トーレス・ケベードは"Telekino"をパリ科学アカデミーで実演してフランス、スペイン、イギリス、アメリカで特許を取得した。[4] 1904年にBatというWindermere英語版の蒸気船は実験的な無線操縦装置を備え発明家のJack Kitchenによって操縦された。

1909年にフランスの発明家のGabetは"Torpille Radio-Automatique"と称される無線操縦式魚雷を実演した。[5] 1917年にイギリス陸軍航空隊の実験部のアーチボルド・ロウは航空機の無線操縦飛行を成功させた最初の人物になった。

1920年代に多様な無線操縦船舶が海軍の標的実習に使用された。1922年にアメリカ海軍のアイオワ戦艦は無線操縦装置を備えた最初の標的艦になった。[6] 無線技術者のJohn Hays Hammond, Jr.英語版によって開発された無線操縦装置が設置され、1923年3月の射撃演習によって沈むまで使用された。

1930年代に冬戦争第二次世界大戦初期にソ連の赤軍は対フィンランド戦でテレタンクと呼ばれる無線制御の無人戦車を投入した。テレタンクは500–1,500mの距離から操縦でき2人のテレメカニカルグループによって操縦された。同様に遠隔操作式切断装置や実験的遠隔操作飛行機が赤軍に存在した。1930年代にイギリスは無線操縦式のタイガーモスであるQueen Bee艦隊の射撃訓練のために開発した。Queen Beeは後に高性能の標的機のために製造された類似の名称のQueen Waspに置き換わった。

ドイツ軍も大戦中に無線誘導弾フリッツXヘンシェル Hs 293フンクレンクパンツァー無線誘導戦車を実戦に投入し、フリッツXはイタリアの戦艦「ローマ」を撃沈するなどの戦果を上げた。

日本でも無線操縦式の魚雷「無敵魚雷」の実験から、1937年に無線操縦の標的艦に改造された「攝津[7]が実際に運用されたり、1930年には日比谷公園で無線操縦戦車の長山号の公開実験がおこなわれた記録[8][9]があり、1944年にはイ号一型乙無線誘導弾イ号一型甲無線誘導弾も開発された。

同時期、趣味の分野での無線操縦装置としては、1937年朝日屋から出版されていた科学雑誌、「科学と模型」誌に工作少年を対象に火花送信機コヒーラ検波器を使用した科学模型の製作記事が掲載されている。

戦後、それらの技術が波及し、現在に至る。ホビー用のラジコンとしては増田屋斎藤貿易(現在の増田屋コーポレーション)が1955年ラジコンバスを発売した。当時、高価だったトランジスタ真空管を使用せず、火花送信機コヒーラ検波器を使用していた。当時の所得水準から判断すると高価で主に輸出され、外貨獲得に貢献した。当時、日本国内での電波法の認可は順調に取れたが、米国では認可に時間がかかり、翌年の夏に発売された。ソニーの創業者達も分解してその構造に驚いたという。また、増田屋は他に、専用の笛から出る音で操縦するソニコンも製造した。ラジコン、ソニコンはそれぞれ当時、同社の主力製品だったブリキ製のバスや自動車、ロボット、戦車等に搭載された。

第二次世界大戦時の軍用[編集]

無線操縦は第二次世界大戦中にさらに開発が進み、ドイツでは複数のミサイル計画で使用された。彼らの主な努力は攻撃の困難で危険な対象への無線操縦式のミサイルと対艦滑空爆弾だった。しかしながら戦争の終結によりルフトヴァッフェは類似の問題を持つ連合国側の爆撃機への攻撃に複数の指令誘導式対航空機ミサイルは実用されなかった。

効果の乏しかったルフトヴァッフェのシステムはテレフンケン製のFunk-Gerät (またはFuG) 203 Kehl 2軸式1本のジョイスティックを備えた送信機を航空機に搭載してテレフンケンのFuG 230 Straßburg 受信機を誘導中に制御するために使用して無動力の武装対艦爆弾であるフリッツXや動力式のHs 293誘導爆弾はアメリカの支援を受けたイギリスによる無線信号妨害努力で大幅に減らされた。初期の成功後、イギリスは複数のコマンド部隊にミサイルの無線機を集めさせた。妨害装置はイギリスの艦艇に備えられ、兵器は基本的に"作動を停止"した。ドイツの開発チームは有線誘導に戻ったがこれらの開発は戦争がフランスへ移るまでに準備できなかった。

ドイツ海軍は1944年から敵艦を攻撃する為に爆薬を満載した無線操縦のモーターボートであるFL-Boote (ferngelenkte Sprengboote)を運用した。

イギリスとアメリカ両国も同様に類似の用途にドイツの攻撃対象周辺に配備された大規模な滞空陣地を避ける目的で無線操縦装置を開発した。しかしながら、これらのシステムはどれも実用的ではなく、アフロディーテ作戦では攻撃対象に利用者をより多くの危険にさらす始末だった。アメリカ製のAZON 滑空自由落下爆弾は第二次世界大戦中の第二次世界大戦における欧州戦線英語版中国ビルマインド戦線英語版の両方において幾分使いやすかった。

この時代の無線操縦装置は全体的に電気機械的な構成でそれぞれ周波数の一部を受信時に複数の異なる継電器を作動するために小型の金属製の"指"または異なる共振周波数特性の"リード"を備えた。継電器はミサイルの制御舵面を多様なアクチュエータを作動した。制御装置の無線送信機は制御スティックの動きに応じて異なる周波数を送信した。;これらは一般的にはON/OFF信号だった。無線機はアメリカ製のAzon誘導弾の舵面の機能の制御に使用されたが完全に比例制御でロール軸の状態を維持するために搭載されたジャイロスコープで制御された。

これらのシステムは1960年代まで幅広く用いられ、半導体の採用によって改良され大幅に無線制御が簡略化された。リード式継電器を使用した電気機械式システムは類似の電子回路に置き換えられ、同じ大きさにより多くの制御信号を扱えるように小型化が継続した。初期の制御装置では振幅変調を使用した2または3チャンネルが制御出来たかもしれないが周波数変調の利用により20あるいはそれ以上のチャンネルを使用できる。

種類[編集]

制御方式による分類[編集]

シングル式
ON-OFFの信号でモータ、エスケープメントを作動させる
マルチ式
リードセレクタでトーン信号を分離することにより複数のチャンネルを作動することができる。リードセレクタを使用せずにダイオードマトリックス論理回路でマルチチャンネルを実現した形式もある。
ギャロッピングゴースト(パルス・プロポーショナル)
マグネット・アクチュエータを用い、左右に均等に舵を当てるが、曲がる時はどちらかに偏る事によって、比例制御に近づけた方式。今でもマイクロRCプレーンで使われる。アクチュエータをパルス変調で制御し、完全な比例制御を行うシステムもある。
アナログプロポーショナル式
低周波信号を搬送波に載せて比例制御を実現した。停止位置付近のトルクが弱く、チャンネル間干渉調整が難しく普及しなかった。
デジタルプロポーショナル式
通常プロポと呼ばれる方式で現在主流。スティックの角度に応じてサーボを比例制御することが出来るため、他の方式に比べ優れている。各チャンネル毎に送信機のスティックに連動したポテンショメーターによってパルス発信回路の時定数が変化する事で舵角に応じた幅の矩形波が創出され、マルチプレクサで各チャンネルの信号が時系列的に一定間隔で送出される、調歩式同期により一定時間信号の無い時間が存在する。その時に受信側で一定時間信号が無い場合はリセットされまた1チャンネルから信号を割り当てる。受信機では時系列的に入ってきた信号をチャンネル毎に振り分けサーボに送る。矩形波の幅とサーボ内のサーボの舵角に応じた矩形波の幅を比較して矩形派の幅が等しくなるようにサーボを動かすアナログ方式から、マイコンによるポテンショ電圧とサーボ制御入力信号間の位置サーボ制御ソフトにより、サーボ制御精度がさらに上がり、動作レスポンスも速くなっている。
PPM 
パルス幅の長短により角度情報を送る方式。20mS程度の周期内にチャンネル数分のパルスを送り、各パルスの幅によって各チャンネルの位置情報を伝達する。
PCM 
パルスの長短でサーボの角度情報を送る従来のプロポーショナル式とは異なり、スティックの角度情報を一度アナログ/デジタル変換器で数値に変換してから送信し、受信機でまたパルスに復号する方式、近年はサーボもデジタル化され、動作精度が高いものが多くなりつつある。現在は通信データ圧縮技術の進歩でレスポンスもPPM方式より上がっている。

電波の変調形式による分類[編集]

動力源による分類[編集]

  • EP (Electric Powered) - 電動
  • GP (Gas Powered) - エンジン

使用目的による分類[編集]

娯楽用[編集]

航空機、自動車、船舶などから、近年はロボットなど乗り物以外のものも登場し、形態は多岐にわたる。価格や構造により、主に以下の2種に分けられる。

トイ用
比較的安価で玩具店で購入でき、分解整備や消耗品交換の必要のない(もしくは不可な)もの。対象は基本的に子供である。
ホビー用
組立、分解整備や破損・損耗部品の交換などを購入者自身が行えるもの。基本的に大人の趣味を目的としたものであり、かなりの高価となるものが多い。競技会やクラブがあり、世界選手権があるものもある。

娯楽用途以外[編集]

産業用ラジコン
農薬散布、航空写真撮影、架線設置、災害地調査、沈没船調査などの業務に使用するもの。
宇宙開発、宇宙利用
人工衛星宇宙探査機宇宙望遠鏡などを地球上から遠隔操作するために利用される。
軍事用
無人航空機。情報収集やピンポイント攻撃の任務に使用する。

なお、軍事用はもちろんであるが、産業用ラジコンは兵器への転用が可能であるため、購入・廃棄・転売・輸出入が厳しく規制されている。

構成[編集]

  • 送信機 - ホビー用の送信機は通常プロポーショナル方式を使用しているため日本国内では「プロポ」という略称が定着している。
  • 受信機
  • サーボ

日本国内で使用可能な電波周波数[編集]

用いられる電波の周波数をバンドといい、電波法によりラジコンに割り当てられたバンドは、27MHz・40MHz・72MHz・73MHz・2.4GHzである。制御可能な可動部所の数を「チャンネル」というので、区別のために単一周波数でも「バンド」と称していると推測される。キャリアと呼ぶのが正しい。

異なるバンドを用いることで、多人数で同時に操縦することを可能にしている。「バンド」は日本ラジコン電波安全協会にて定められている。

27MHz帯
12バンド(地上・水上用)
40MHz帯
8バンド(地上・水上用)、5バンド(空中用)
72MHz帯
10バンド(空中用)
73MHz帯
産業用: 3バンド(地上・水上用)、7バンド(空中用)
2.4GHzISM帯
70バンド以上(地上・水上用・空中用)

主要供給メーカー[編集]

日本[編集]

日本のプロポ(送・受信機)メーカー[編集]

※ 世界各国の愛好家によって、日本のプロポが最も用いられている。

無線操縦用模型あるいは送・受信機と模型のセットなどのメーカー[編集]

日本のエンジンメーカー[編集]

日本のモーターメーカー[編集]

過去にラジコン関連製品を販売していた日本のメーカー[編集]

中国[編集]

イギリス[編集]

アメリカ合衆国[編集]

ドイツ[編集]

イタリア[編集]

オランダ[編集]

オーストリア[編集]

スロバキア[編集]

  • XRAY…エックスレイ

関連項目[編集]

脚注[編集]

  1. ^ なお、マイナーな事例ではあるが、欧米の公園の池などでしばしば遊ばれている無線操縦の模型ヨットは動力は風力である。
  2. ^ Tapan K. Sarkar, History of wireless, John Wiley and Sons, 2006 ISBN 0-471-71814-9 pages 276-278
  3. ^ [1]
  4. ^ Sarkar 2006, page 97
  5. ^ Gabet and his Torpille
  6. ^ Coast Battleship No. 4 (ex-USS Iowa, Battleship # 4) -- As a Target Ship, 1921–1923”. Online Library of Selected Images:U.S. NAVY SHIPS. Naval History and Heritage Command (2003年4月13日). 2012年5月21日閲覧。
  7. ^ 軍艦メカ開発物語―海軍技術かく戦えり ISBN 476980394X
  8. ^ 日本ロボット戦争記1939 - 1945(164-166ページ)/井上晴樹NTT出版:2007年8月)
  9. ^ 月刊グランドパワー 2011年11月号

外部リンク[編集]