StampFly勉強会2026

StampFly 勉強会 2026 ドローン制御工学ハンズオン ワークショップ 伊藤 恒平 2026/3/2 – 3/6 伊藤 恒平 StampFly 勉強会 2026 1/1

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Lesson 0 環境セットアップ Environment Setup StampFly Workshop

ワークショップカリキュラム / Workshop Curriculum Day Day 1 Day 2 Day 3 Day 4 Day 5 AM Lesson 0–2 3–5 6–8 9 – 11 StampFly Workshop テーマ 環境セットアップ + モータ + コントローラ LED + IMU + 初フライト PID 制御 + テレメトリ + モデリング 姿勢推定 + Python SDK + 競技会準備 ホバリングタイム競技会 Lesson 0: 環境セットアップ 2 / 18

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StampFly ハードウェア / Hardware 項目 MCU IMU 気圧 ToF 質量 通信 バッテリ StampFly Workshop 仕様 ESP32-S3 (M5Stamp S3) BMI270 (6 軸 400 Hz) BMP280 VL53L3CX 37 g（バッテリ含む） ESP-NOW + WiFi LiPo 1S 3.7 V Lesson 0: 環境セットアップ 3 / 18

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エコシステム全体像 / Ecosystem Overview tools/ analysis/ 開発ツール データ解析 sf CLI Genesis 3D 物理 control/ 制御設計 PID, MPC, SIL protocol/ 通信仕様 StampFly Workshop control/ — 制御設計 Jupyter / Python simulator/ シミュレータ firmware/ 組込みコード firmware/ — 組込みコード simulator/ — 3D シミュレータ analysis/ — データ解析 tools/ — sf CLI ESP32-S3 / ESP-IDF / C++ protocol/ — 通信仕様 SSOT: YAML → コード自動生成 Lesson 0: 環境セットアップ 4 / 18

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開発ツール sf CLI / Development Tool カテゴリ ビルド 診断 ログ シミュレータ キャリブレーション コマンド例 sf build / sf flash sf doctor / sf monitor sf log wifi / sf log viz sf sim run sf cal gyro/accel/mag 説明 ファームウェア開発 デバッグ テレメトリ取得・可視化 仮想環境で練習 センサ校正 ワークフロー sf lesson switch N → sf lesson build → sf lesson flash StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 5 / 18

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Windows 環境構築 (1/2) / Windows Setup 確認コマンド (CMD) git --version python --version 期待される結果 git version 2.x Python 3.10 以上 なければ winget install Git.Git winget install Python.Python.3.12 インストール手順（CMD で実行） 1. リポジトリをクローン 2. install.bat を実行（ESP-IDF + sfcli 自動インストール） 3. setup_env.bat で開発環境をアクティベート git clone https :// github .com /.../ stampfly - ecosystem .git cd stampfly - ecosystem install .bat setup_env .bat StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 6 / 18

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Windows 環境構築 (2/2) / Driver & Verification USB シリアルドライバ CH9102F ドライバをインストール（M5Stack 製品用） https://docs.m5stack.com/en/download 動作確認 sf doctor で環境診断 — すべて OK になれば完了 macOS / Linux ユーザー install.sh + setup_env.sh を使用してください StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 7 / 18

• https://docs.m5stack.com/en/download
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今日のゴール / Today’s Goal 目標 ワークショップファームウェアをビルド・書き込み・動作確認する 1 sf lesson build でビルド 2 sf lesson flash で書き込み 3 シリアルモニタで "Hello StampFly!" を確認 StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 8 / 18

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開発フロー / Development Flow sf lesson switch N sf lesson build sf lesson flash Serial Monitor student.cpp → user_code.cpp ESP-IDF compile USB flash + monitor verify output modify code & rebuild StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 9 / 18

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sf CLI とは / What is sf CLI? StampFly 開発専用のコマンドラインツール ESP-IDF のコマンドをシンプルに実行できる コマンド sf doctor sf lesson build sf lesson flash sf lesson switch N sf monitor StampFly Workshop 説明 環境診断 ワークショップビルド 書き込み＋モニタ レッスン切り替え シリアルモニタ Lesson 0: 環境セットアップ 10 / 18

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ワークショップの構造 / Workshop Structure 学生が実装する関数は 2 つだけ！ setup() — 起動時に 1 回呼ばれる loop_400Hz(dt) — 400Hz（2.5ms 毎）で呼ばれる ハードウェアの複雑さは ws:: 名前空間で隠蔽 FreeRTOS, SPI/I2C, センサーフュージョンを意識する必要なし StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 11 / 18

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ファームウェアの全体像 / Firmware Architecture student.cpp ← You are here! setup() / loop_400Hz() 皆さんのコードはここ！ student.cpp を編集するだけ sensor read, filter, motor ws::gyro_x() と書くだけで SPI 通信→フィルタ→バイアス補正を 全部やってくれる ws:: API gyro_x(), motor_set_duty() Vehicle Components IMU, baro, motor driver xTaskCreate, xQueueSend 下のレイヤーはワークショップ中 意識する必要なし ESP-IDF / FreeRTOS Tasks, timers, queues SPI, I2C, GPIO Hardware ESP32-S3, BMI270, BMP280 StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 12 / 18

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400Hz ループの裏側 / Behind the 400Hz Loop ESP Timer 2500 µs IMU Task Read BMI270 Go! loop_400Hz (Your Code) hardware timer interrupt SPI read + bias correction data ready student.cpp runs here repeats every 2.5 ms = 400 Hz ポイント loop_400Hz(dt) は常に IMU データ更新後に呼ばれる— 学生はタイ マー管理不要、ただ関数を書くだけ！ StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 13 / 18

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実習: Hello StampFly / Hands-on
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# include "workshop_api.hpp"

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void setup ()
{
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ws:: print("Hello StampFly!");
6 }
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void loop_400Hz(float dt)
{
10
// Nothing to do in Lesson 0
11 }
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student.cpp

手順
1. sf lesson switch 0
2. 上のコードを student.cpp に書く
3. sf lesson build && sf lesson flash
StampFly Workshop

Lesson 0: 環境セットアップ

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作業の進め方 / Workflow 1 ファイル構造 firmware/workshop/ ├── lessons/ │ ├── lesson_00/student.cpp │ ├── lesson_01/student.cpp │ └── ... └── main/ └── user_code.cpp ← 編集！ sf lesson switch N テンプレートを user_code.cpp にコ ピー 2 user_code.cpp を編集 3 sf lesson build 4 sf lesson flash 注意 student.cpp はテンプレートなので直接編集しない！ switch で何度でもリセットできる StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 15 / 18

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コントローラのセットアップ / Controller Setup コントローラのビルドと書き込み 1 コントローラを USB 接続 2 sf build controller 3 sf flash controller 確認 LCD に起動画面が表示されれば OK Lesson 2 でペアリングして使用する StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 16 / 18

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シミュレータで遊ぶ / Try the Simulator USB HID モードに切替 1 画面タッチでメニューを開く 2 Comm: を選択 3 USB HID に切替 → 自動再起動 操作 スロットル ロール / ピッチ ヨー 説明 上昇 傾き 回転 アクロモード（角速度制御）で飛行 コマンド sf sim run sf sim run -w ringworld 注意 終了後は Comm: を ESP-NOW に戻すこと（実機飛行用） StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 17 / 18

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チェックポイント / Checkpoint 確認事項  sf doctor がエラーなしで通る  ビルドが成功し "Hello StampFly!" が表示される  コントローラのビルド・書き込みが完了した  シミュレータが起動し操縦を試した 次のレッスン Lesson 1: モータ制御 — モータを回してプロペラの動きを確認 StampFly Workshop Lesson 0: 環境セットアップ 18 / 18

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Lesson 1 モータ制御 Motor Control StampFly Workshop

今日のゴール / Today’s Goal 目標 モータの番号と配置を理解し、PWM で個別制御する モータ番号 M1–M4 の位置を覚える ARM / DISARM の仕組みを理解する PWM デューティ比でモータ回転数を制御 StampFly Workshop Lesson 1: モータ制御 2/8

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モータ配置 / Motor Layout FL FR M4 CCW Front M1 CW M2 CCW ESP32 M3 CW RL RR CW (clockwise) CCW (counter-clockwise) 対角のモータが同じ方向に回転（トルクバランス） M1(FR), M3(RL) = CW / M2(RR), M4(FL) = CCW StampFly Workshop Lesson 1: モータ制御 3/8

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PWM とは / What is PWM? PWM Duty Cycle 0% T Duty Cycle 25% 50% Pulse Width Modulation （パルス幅変調） Duty 0% = 停止 Duty 100% = 最大回転 API: motor_set_duty(id, duty) id=1–4, duty=0.0–1.0 100% StampFly Workshop Lesson 1: モータ制御 4/8

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ARM / DISARM とは / What is ARM? 安全スイッチ / Safety Switch ARM = モーター出力を有効化（回転可能になる） DISARM = モーター出力を無効化（強制停止） コードから arm() で ARM できる 重要 / Important arm() を呼ばないとモーターは回らない！ setup() 内で最初に呼ぶこと StampFly Workshop Lesson 1: モータ制御 5/8

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モータ制御 API 関数 arm() disarm() motor_set_duty(id, duty) motor_set_all(duty) motor_stop_all() 説明 モーター出力を有効化 モーター出力を無効化 個別モータ設定 全モータ一括 全モータ停止 引数 — — id=1–4, duty=0.0–1.0 duty=0.0–1.0 — 安全注意 / Safety duty は 0.15 以下で！ 機体を手で押さえてテスト！ StampFly Workshop Lesson 1: モータ制御 6/8

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実習: モータを順番に回す / Hands-on
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# include "workshop_api.hpp"
static uint32_t timer = 0;

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void setup () {
ws:: print("Lesson 1: Motor Control");
6
ws::arm (); // Enable motor output
7 }
8 void loop_400Hz(float dt) {
9
timer ++;
10
// 800 ticks = 2 seconds at 400 Hz
11
int motor_id = (timer / 800) % 4 + 1;
12
ws:: motor_stop_all ();
13
ws:: motor_set_duty(motor_id , 0.1f);
14 }
4
5

student.cpp
StampFly Workshop

Lesson 1: モータ制御

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チェックポイント / Checkpoint 確認事項  arm() なしではモータが回らないことを確認した  M1 が FR（右前）のプロペラを回す  M1→M2→M3→M4 の順に回転する 次のレッスン Lesson 2: コントローラ入力 — スティックでモータを操作 StampFly Workshop Lesson 1: モータ制御 8/8

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Lesson 2 コントローラ入力 Controller Input StampFly Workshop

今日のゴール / Today’s Goal 目標: スティック値を変数に読み取り、演算でモータを個 別制御する ESP-NOW 無線通信の仕組みを理解 チャンネル設定で他の受講生との混信を回避 変数と四則演算でスティック → モータ Duty を計算 オープンループ手動操縦の限界を体感 StampFly Workshop Lesson 2: コントローラ入力 2 / 12

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ESP-NOW 通信フロー / Communication Flow Controller → ESP-NOW → StampFly API Controller Throttle Yaw Left Stick StampFly Workshop Wireless Right Stick ESP-NOW 2.4 GHz Roll Pitch StampFly rc_throttle() rc_roll() rc_pitch() rc_yaw() 0.0 – 1.0 -1.0 – +1.0 -1.0 – +1.0 -1.0 – +1.0 Lesson 2: コントローラ入力 3 / 12

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コントローラ各部 / Controller Layout (MODE 3) Alt Hold / Manual (予定) Power SW Pitch l Roll ↔ STABILIZE / ACRO MODE 3 Throttle l Yaw ↔ Push: Flip Push: ARM (予定) M5 Button (LCD) タップでペアリング等 StampFly Workshop Lesson 2: コントローラ入力 4 / 12

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コントローラ API 関数 set_channel(ch) rc_throttle() rc_roll() rc_pitch() rc_yaw() is_armed() motor_set_duty(id, v) 説明 WiFi チャンネル設定 スロットル ロール ピッチ ヨー ARM 状態 モータ個別制御 StampFly Workshop Lesson 2: コントローラ入力 値域 1, 6, 11 0.0 – 1.0 -1.0 – +1.0 -1.0 – +1.0 -1.0 – +1.0 true / false id=1–4, v=0.0–1.0 5 / 12

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ペアリング手順 / Pairing Step 操作 1 コントローラの M5 ボタンを押しながら電源 ON → LCD に “Pairing mode...” 表示 2 StampFly のボタンを 3 秒長押し → 青 LED 高速点滅 + ビープ音 3 ペアリング完了 → ビープ音が鳴り、次回から自動接続 注意 教室では一組ずつペアリングする（ブロードキャスト通信のた め近くの機体と干渉する可能性） うまくいかない場合: 両方を再起動して Step 1 からやり直す StampFly Workshop Lesson 2: コントローラ入力 6 / 12

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チャンネル設定 / Channel Setting 教室で複数の StampFly を同時に飛ばすと、同じチャンネル同士で混 信が起きる。チャンネルを分けて回避する。 Ch 1 6 11 割り当て例 グループ A（緑） グループ B（黄） グループ C（赤） StampFly Workshop 設定方法 set_channel(ch) を setup() 内で 呼ぶ 機体とコントローラで同じ番号にする こと！ Lesson 2: コントローラ入力 7 / 12

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モータ配置とミキシング / Motor Layout & Mixing FL FR M4 CCW Front M1 CW M2 CCW ESP32 M3 CW RL CW (clockwise) StampFly Workshop Motor M1 FR M2 RR M3 RL M4 FL T + + + + Roll − − + + Pitch + − − + Yaw + − + − 直感的に理解する RR Pitch+ → 前傾 → 前 (M1,M4) 強 + 後 (M2,M3) 弱 Roll+ → 右傾 → 右 (M1,M2) 弱 + 左 (M3,M4) 強 CCW (counter-clockwise) Lesson 2: コントローラ入力 8 / 12

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オープンループ制御 / Open-Loop Control Open-Loop Control Controller −1.0 ∼ +1.0 Stick Scaling × gain 0.0 ∼ 1.0 Motor PWM duty StampFly Drone No Feedback! 問題点 フィードバックがないため、外乱（風・重心ずれ）に対応できない！ → Lesson 5–6 で PID 制御を導入して解決 StampFly Workshop Lesson 2: コントローラ入力 9 / 12

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実習: 手動ミキシング (1/2) / Hands-on: Setup
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# include "workshop_api.hpp"
static uint32_t tick = 0;

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void setup () {
ws:: print("L2: Open -Loop Control");
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ws::arm ();
// Enable motor output
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ws:: set_channel (1);
// 1, 6, or 11
8 }
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student.cpp — setup

チャンネル番号
講師が指定した番号（1 / 6 / 11）に書き換えること！
コントローラも同じチャンネルに設定する
StampFly Workshop

Lesson 2: コントローラ入力

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実習: 手動ミキシング (2/2) / Hands-on: Loop
void loop_400Hz(float dt) {
tick ++;
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float t = ws:: rc_throttle ();
4
float r = ws:: rc_roll () * 0.3f;
5
float p = ws:: rc_pitch () * 0.3f;
6
float y = ws:: rc_yaw ()
* 0.3f;
7
ws:: motor_set_duty (1, t - r + p + y); // FR
8
ws:: motor_set_duty (2, t - r - p - y); // RR
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ws:: motor_set_duty (3, t + r - p + y); // RL
10
ws:: motor_set_duty (4, t + r + p - y); // FL
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if (tick % 80 == 0)
12
ws:: print("T=%.2f R=%.2f P=%.2f Y=%.2f",
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t, r, p, y);
14 }
1
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student.cpp — loop
StampFly Workshop

Lesson 2: コントローラ入力

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チェックポイント / Checkpoint 確認事項  指定チャンネルで混信なく通信できた  コントローラとペアリングできた  スロットルで全モータが均等に回る  ピッチスティックで前後モータの回転差が出る 次のレッスン Lesson 3: LED 制御 — システム状態を LED で可視化 StampFly Workshop Lesson 2: コントローラ入力 12 / 12

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