JP3920076B2 - Flapping flight equipment - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体中を羽ばたき運動により飛行する羽ばたき飛行装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、家庭内で使えるロボットとして、様々なものが開発されている。たとえば、ロボットの移動機構も、二足歩行（たとえば、特開平９−２７２０８３号公報）、多足歩行（たとえば、特開平６−９９３６９号公報）、キャタピラ（たとえば、特開平６−３０５４５５号公報）、または、車輪（たとえば、特開平５−２８２０４０号公報）などの色々なタイプのものがある。しかしながら、これらはいずれも、地面に移動機構の一部を接触させて、その体重を支えるものであった。また、移動機構のうち飛行するロボットとして、特開平５−１７８２９３号公報には、羽ばたき飛行によって移動するものが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来のロボットを使用する場合、整然と整理された工場やオフィスなどの環境であればほとんど問題はない。
【０００４】
しかしながら、家庭内のような雑然とした環境では、人、ペット、椅子、装飾品、おもちゃなど、その時々によって位置を変えるものが、床の上に置かれたり、移動したりし、また、狭い通路や階段、部屋と部屋との間の段差などの障害物が存在するため、これらの障害物を乗り越えて移動するロボットを製造する必要がある。これらの障害物を乗り越えて移動できるロボットを作るには、ある程度以上の大きさにしなければならず、また、機構が複雑となるため、コストが高くなるという問題がある。
【０００５】
たとえば、特開平９−２７２０８３号公報の二足歩行ロボットの場合、段差の高さがｈの階段を上るためには、脚の最大長がｈより長くなければならない。したがって、ロボットのサイズをｈより小さくすることができない。また、ロボットの脚を折り畳み式にしてロボットのサイズを小さくしようとすると、折り畳のための機構が複雑になってしまう。
【０００６】
また、屋外では、たとえば、災害地や一般のフィールドにおいては、整然とした室内環境とは全く異なる雑然とした環境がある。たとえば、舗装されていない道路や、荒地、草原、川、池、断崖、または、瓦礫の山の中を進んでいくことは、従来のロボットではほとんど不可能である。
【０００７】
さらに、空中を移動する移動機構では、揚力を主とした従来の飛行を行なうタイプのものは、たとえば、飛行機のように、一定の速度以上で推進しないと飛行することができない。そのため、速度ゼロの停空飛翔（ホバリング）を行なうためには、ヘリコプターのような回転翼を使う必要がある。しかしながら、ヘリコブターでは、回転翼に大きな回転トルクを必要とするなどの要因により、急旋回等の飛行態様を急激に変化させる動作を行なう（静止状態と通常の飛行への素早い移行）ことが困難である。
【０００８】
また、特開平５−１７８２９３号公報には、主に揚力を推力とした飛行をする飛行装置が開示されているが、その飛行装置では、速度ゼロの停空飛翔を行なうことはできないため、ロボットに応用して細かな作業を行うようにすることが困難である。
【０００９】
本発明は、上述のような従来の移動機構における問題を解決するためになされたものであり、その目的は、急激な変化を伴う飛行が可能であるとともに、停空飛行が可能な羽ばたき飛行装置を提供することである。
【００１２】
本発明の第一の局面の羽ばたき飛行装置は、羽ばたき飛行するための羽部と、羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、羽軸を駆動する駆動部と、駆動部を制御する制御部とを備えている。
本発明の第２の局面の羽ばたき飛行装置は、羽ばたき飛行するための羽部と、羽部に接続された羽軸と、羽軸に接続された弾性体と、弾性体を支持する支持構造体と、羽軸を駆動する駆動部と、駆動部を制御する制御部とを備えている。
本発明の第３の局面の羽ばたき飛行装置は、羽ばたき飛行するための羽部と、羽部に接続された複数の羽軸と、複数の羽軸のそれぞれに対して回転可能に連結された連結部材と、連結部材に接続された弾性体と、弾性体を支持する支持構造体と、複数の羽軸を駆動する複数の駆動部と、複数の駆動部を制御する制御部とを備えている。
【００１３】
上記のような本発明の第１〜第３の局面の羽ばたき飛行装置によれば、羽軸または弾性体の弾性変形により、羽軸および羽部の固有振動数と駆動部の振動数との関係を調整することができる。それにより、前述の調整を羽ばたき飛行に対して適宜選択して使用するようにすれば、駆動部の振動数と羽軸および羽部の固有振動数とを調整して、効率のよい駆動を行なうことが可能となる。その結果、羽ばたき飛行装置に、急激な変化を伴う飛行を行なわせ易くなるとともに、停空飛行もさせ易くなる。
また、第３の局面の羽ばたき飛行装置によれば、複数の羽軸を互いに独立して動作させながら、連結部材を介して複数の羽軸の振動を互いに伝達させることができるため、複数の羽軸の固有振動数を統一することができ、羽部および羽軸の制御の安定性および駆動の効率性を高めることができる。
【００１６】
前述の駆動部は、支持構造体に設けられ、羽軸に対して引力および斥力のうち少なくともいずれか一方を与える駆動力発生部を含んでいてもよい。このような構成によれば、簡単に往復運動を実現することができる。
本発明の第１〜第３の局面の羽ばたき飛行装置においては、駆動部が、支持構造体に設けられ、羽軸に対して引力または斥力を与える第１駆動力発生部と、支持構造体に設けられ、羽軸に対して引力または斥力を与える第２駆動力発生部とを含み、第１駆動力発生部と第２駆動力発生部とが、引力または斥力によって羽軸部が回転往復運動するような位置関係に配置されていてもよい。
本発明の第２の局面の羽ばたき飛行装置においては、駆動部が、支持構造体に設けられ、羽軸に対して引力または斥力を与える第１駆動力発生部と、支持構造体に設けられ、羽軸に対して引力または斥力を与える第２駆動力発生部とを含み、第１駆動力発生部と第２駆動力発生部とは、引力または斥力によって羽軸が回転往復運動するような位置関係に配置されており、弾性体が、回転往復運動の往路および復路の双方において弾性変形するように、羽軸と支持構造体との間に設けられていてもよい。
本発明の第３の局面の羽ばたき飛行装置においては、複数の駆動部のそれぞれが、支持構造体に設けられ、羽軸に対して引力または斥力を与える第１駆動力発生部と、支持構造体に設けられ、羽軸に対して引力または斥力を与える第２駆動力発生部とを含み、第１駆動力発生部と第２駆動力発生部とが、引力または斥力によって羽軸が回転往復運動するような位置関係に配置されており、弾性体が、回転往復運動の往路および復路の双方において弾性変形するように、連結部材と支持構造体との間に設けられていてもよい。
【００２１】
本発明の第１〜第３の局面の羽ばたき飛行装置は、駆動部が、羽軸の下側にのみ設けられ、引力のみにより往復運動を羽軸に実行させるか、または、羽軸の上側にのみ設けられ、斥力のみにより往復運動を羽軸に実行させてもよい。このような構成によれば、駆動部が羽軸に与える力を鉛直下向きの力と、羽ばたき飛行装置の本体に働く重力に起因して羽軸に自然に生じる鉛直上向きの力とにより、羽軸の往復運動を効率的に行なわせることができる。
【００２２】
本発明の第１〜３の局面の羽ばたき飛行装置は、好ましくは、駆動部が複数設けられている。このような構成にすることにより、羽軸に対してより木目細かな制御を行なうことが可能となる。
【００２３】
本発明の第１〜第３の局面の羽ばたき飛行装置は、好ましくは、弾性体が複数設けられている。このような構成にすることにより、被駆動部に対してより木目細かな制御を行なうことが可能となる。
【００２４】
本発明の羽ばたき飛行装置は、羽軸の運動状態を検出するセンサをさらに備え、制御部が、センサにより検出された運動状態に基づいて、駆動部を制御してもよい。この構成によれば、羽部および羽軸の羽ばたき運動と駆動部の駆動力の周波数や位相を調整する際に、羽軸の運動状態をモニタリングしながら、駆動部の駆動力を効率的に制御することが可能となる。
本発明の羽ばたき飛行装置においては、制御部が、センサにより検出された羽軸の運動状態に基づいて、駆動部の駆動力の周波数および位相を、羽軸および羽部の自由振動の周波数および位相と一致させる制御を実行してもよい。このように構成することにより、駆動部の駆動と羽軸の動作との共振を利用して被駆動部の動作を効率的に行なわせることが可能となる。
【００２５】
本発明の羽ばたき飛行装置においては、制御部が、センサにより検出された羽軸の運動状態に基づいて、羽部が羽ばたき運動を開始してから羽ばたき運動を一定の振幅で行なうまでの間、および、羽部の羽ばたき運動が一定の振幅で行なわれている間の少なくともいずれか一方において、駆動部の駆動力の周波数および位相を、羽軸および羽部の自由振動の周波数および位相と一致させる制御を実行してもよい。このように構成することにより、羽部が羽ばたき運動を開始してから一定の振幅で行なうまでの間、および、羽部の羽ばたき運動が一定の振幅で行なわれている間の少なくともいずれか一方において、駆動部の駆動と羽軸の動作との共振を利用して羽軸の動作を効率的に行なわせることが可能となる。
【００２６】
本発明の羽ばたき飛行装置においては、制御部が、センサにより検出された羽軸の運動状態に基づいて、駆動部の駆動力の振幅の増減を、羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように変化させる制御を実行してもよい。このように構成することにより、駆動部の駆動と羽軸の動作との共振を利用して羽軸の動作を効率的に行なわせることが可能となる。
【００２７】
本発明の羽ばたき飛行装置においては、制御部が、センサにより検出された羽軸の運動状態に基づいて、駆動部の駆動力の振幅を、羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応して増減させる制御を実行してもよい。このように構成することにより、駆動部の駆動と羽軸の動作との共振を利用して羽軸の動作を効率的に行なわせることが可能となる。
【００２８】
本発明の羽ばたき飛行装置においては、制御部が、センサにより検出された羽軸の運動状態に基づいて、駆動部の駆動力の振幅の増減が、被駆動部の実際の動作の振幅とは逆となるような制御を実行してもよい。このように構成することにより、慣性モーメントを利用して羽軸の動作を効率的に減衰させることが可能となる。
【００２９】
本発明の羽ばたき飛行装置においては、制御部が、センサにより検出された羽軸の運動状態に基づいて、駆動部の駆動力の周波数および位相のうち少なくともいずれか一方を、羽軸および羽部の自由振動の周波数および位相に対してずらす制御を実行してもよい。このような構成によれば、羽軸および羽部の羽ばたき動作を慣性モーメントを利用して意図的に減衰させることが可能になる。
【００３０】
本発明の羽ばたき飛行装置においては、制御部が、センサにより検出された羽軸の運動状態に基づいて、駆動部の駆動力の周波数を、羽軸および羽部の自由振動の周波数と一致させた上で、駆動部の駆動力の位相を、羽軸および羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相にする制御を実行する。このような構成によれば、羽軸および羽部の羽ばたき動作を、慣性モーメントを利用して、最も効率的に減衰させることができる。
【００３１】
本発明の羽ばたき飛行装置においては、制御部が、センサにより検出された羽軸の運動状態に基づいて、駆動部の駆動力の周波数を、羽軸および羽部の自由振動の周波数と一致させた上で、羽部の羽ばたき運動を停止する際に、駆動部の駆動力の位相を、羽軸および羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相にする制御を実行してもよい。このような構成によれば、羽ばたき動作を、慣性モーメントを利用して、効率的に停止することが可能となる。
【００３２】
本発明の羽ばたき飛行装置においては、制御部が、センサにより検出された羽軸の運動状態に基づいて、駆動部の停止時には、羽軸および羽部の強制振動の時定数の２〜３倍の時間をかけて、駆動部の振幅を減少させる制御を実行してもよい。このように構成することにより、羽軸の振幅をほぼ単調に減少させることができる。
本発明の羽ばたき飛行装置においては、駆動部の駆動力の周波数および位相が、羽軸および羽部の自由振動の周波数および位相と一致するように設定されていてもよい。
本発明の羽ばたき飛行装置においては、羽部が羽ばたき運動を開始してから羽ばたき運動を一定の振幅で行なうまでの間、および、羽部の羽ばたき運動が一定の振幅で行なわれている間の少なくともいずれか一方において、駆動部の駆動力の周波数および位相が、羽軸および羽部の自由振動の周波数および位相と一致するように設定されていてもよい。
本発明の羽ばたき飛行装置においては、駆動部の駆動力の振幅の増減が、羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応して変化するように設定されていてもよい。
本発明の羽ばたき飛行装置においては、駆動部の駆動力の振幅が、羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応して増減するように設定されていてもよい。
本発明の羽ばたき飛行装置においては、駆動部の駆動力の振幅が、羽軸の動作の振幅の増減とは逆に増減するように設定されていてもよい。
本発明の羽ばたき飛行装置においては、駆動部の駆動力の周波数および位相のうち少なくともいずれか一方が、羽軸および羽部の自由振動の周波数および位相に対してずれるように設定されていてもよい。
本発明の羽ばたき飛行装置においては、駆動部の駆動力の周波数が、羽軸および羽部の自由振動の周波数と一致し、羽軸の駆動力の位相が、羽軸および羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相になるように設定されていてもよい。
本発明の羽ばたき飛行装置においては、羽部の羽ばたき運動を停止する際に、駆動部の駆動力の位相が、羽軸および羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相になるように設定されていてもよい。
本発明の羽ばたき飛行装置においては、駆動部の停止時には、羽軸および羽部の強制振動の時定数の２〜３倍の時間をかけて、駆動部の振幅が減少するように設定されていてもよい。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態の羽ばたき飛行装置を、図に基づいて詳細に説明する。
【００３６】
（主たる構成）
図１は、本実施の形態の羽ばたき飛行装置の羽ばたき飛行のための駆動装置を説明するための図である。本実施の形態の羽ばたき飛行装置の駆動装置は次のような構成を備えている。
【００３７】
羽ばたき飛行装置の本体に設けられた支持構造体１００のヒンジ１０２部分に羽軸１０１の一端が回動可能に設けられており、羽軸１０１の他端には、羽１０３が設けられている（図１では、羽を正面から見ているため、厚み方向のみが示されている）。また、支持構造体１００には、制御信号１０９で制御される電磁石１０５が設けられており、その電磁石１０５によって、引力または斥力を受ける磁石１０４が、羽軸１０１に取付けられている。さらに、支持構造体１００と羽軸１０１とをつなぐ弾性体（一例としてのバネ）１０６が、支持構造体１００および羽軸１０１それぞれにヒンジ１０７，１０８で接合されている。
【００３８】
本実施の形態の駆動装置では、電磁石１０５および弾性体１０６を、１の支持構造体１００に対して各２個ずつ設けているが、少なくとも各々１個ずつあれば、本実施の形態の駆動装置で用いる原理を他の形態の駆動装置にも利用することができる。実際には、図１に示す上下に振動させる羽１０３に加えるべき力や、羽１０３にかかる外力の、上下方向の大小差を考慮して決めることになる。たとえば、本実施の形態のような羽ばたき飛行のための駆動装置においては、羽１０３を下向きに打ち下ろす力が重要であり、また、滑空状態でも、羽１０３に、下から上向きの力を空気から受けるので、電磁石１０５を支持構造体１００の上側または下側に少なくとも１個だけ設けるようにしてもよい。その理由は、次に示すようなものである。
【００３９】
駆動部が発生する力の変化量は、電圧に依存し、大きな変化量を得るためには、大きな電圧が必要となるため、消費電力も増大する。そこで、ある決まった小さな電圧（たとえば３Ｖ）で駆動することを考えると、得られる力の変化量δが一定量に決まるので、斥力と引力にδ／２ずつ割り振るより、たとえば、引力だけにして、その最大値をδにした方が、１方向ではあるが、大きな力が得られることになる。
【００４０】
重力の働く空気中の飛行を考えた場合、飛行装置には、下向きの重力が働くため、羽には常に上向きの力がかかる。したがって、羽根の下側に位置する支持構造体にだけ駆動部を設け、引力だけを働かせた方が（あるいは、逆に、羽の上側に位置する支持構造体にだけ駆動部を設け、斥力だけを働かせた方が）より少ないエネルギで飛行できる。羽の打ち上げ運動に、重力による、空気からの反作用を利用するのである。
【００４１】
さて、通常、電磁石１０５から、磁石１０４を介して、羽軸１０１に与える磁気的な引力または斥力は、ヒンジ１０２などで発生するわずかな摩擦力を除くと、実際の羽ばたき飛行に必要な空気力以外に、羽軸１０１および羽１０３の慣性モーメントによる慣性力にも使われる。しかし、この慣性力は、飛行そのものには使われないので、エネルギ効率の観点からは無駄である。そこで、この慣性力の影響を極力小さくするため、弾性体１０６を用いたのが、本実施の形態の羽ばたき飛行装置の特徴である。その理由を以下に説明する。
【００４２】
電磁石１０５から磁石１０４を介して、羽軸１０１に与える磁気的な引力または斥力（以下、「駆動力」とする。）を、角周波数ω（周波数ｆ＝ω／２π）の正弦波Ａ・ｓｉｎ（ωｔ）として与えるとすると、この羽ばたき運動に対して働く弾性体１０６の弾性力Ｆは、
Ｆ＝ｋ・Ａ・ｓｉｎ（ωｔ）
となる。ここでｋは、弾性体１０６の弾性定数、Ａは羽１０３の振幅、ｔは時間である。
【００４３】
また、羽軸１０１および羽１０３の慣性モーメントＩによる慣性力Ｑは、
Ｑ＝Ｉ・ｄ2（Ａ・ｓｉｎ（ωｔ））／ｄｔ2＝−Ｉ・ω2・Ａ・ｓｉｎ（ωｔ）
となる。したがって、Ｆ＝Ｑとなる角周波数ωｏ（周波数ｆ＝ωｏ／２π）は、
ωｏ＝（ｋ／Ｉ）1/2であるから、この弾性体１０６の固有振動に同調させた角周波数ωｏで羽ばたき運動を行なうことにより、羽軸１０１にかかる力を、羽ばたき飛行に必要な空気力のみに抑えることができ、効率的な羽ばたき運動が可能となる。
【００４４】
羽軸１０１が静止した状態から、羽ばたき運動を開始するときにも、弾性体１０６の固有振動に同調させた角周波数ωｏの駆動力を与えることで、共振現象を利用して、効率的に所定の羽ばたき角γまで、持っていくことができる（図２参照）。
【００４５】
ここでは、共振現象を利用しているので、駆動角周波数ωｏの近傍であれば、少々ずれていてもかまわない。また、最初から、同じ駆動力を与えるのではなく、共振によって増大される羽ばたき角に合せ、徐々に駆動力を増していけば、エネルギ的に、より効率的な制御が可能となる（図３参照）。
【００４６】
羽ばたき運動を停止するときは、弾性体１０６の固有振動に同調する角周波数ωｏではあるが、実際の羽ばたき運動と逆位相の駆動力を与えることで、単に駆動力を小さくしていく、あるいはゼロにする場合より、速やかに停止させられる（図４参照）。
【００４７】
また、いつまでも、同じ駆動力を与えるのではなく、羽ばたき角の減衰に合せて、徐々に駆動力を減少させていけば、エネルギ的に、より効率的な制御が可能となる（図５参照）。
【００４８】
また、羽ばたき運動を停止するときには、位相を完全な逆位相にしない、または、駆動角周波数をωｏからずらすことで、停止時間は少し延びるが、緩やかに羽ばたき運動を停止させ、着陸時の安定性を得ることも可能である。その理由は以下のようなものである。
【００４９】
固有振動（振幅Ａ、角周波数ω1、時定数τ1）と、
強制振動（振幅Ｂ、角周波数ω2、時定数τ2、位相α）との合成式が、
Ｆ（ｔ）＝Ａ・ｅ-t/τ1ｓｉｎ（ω1・ｔ）＋Ｂ・（１−ｅ-t/τ2）・Ｓｉｎ（ω2・ｔ＋α）
と表わされる。
【００５０】
ここで、角周波数を同じとすると（ω1＝ω2＝ω）、
Ｆ（ｔ）＝（ｅ-t/τ1＋Ｂ・（１−ｅ-t/τ2）・ｃｏｓα）・ｓｉｎ（ω・ｔ）＋Ｂ・１−ｅ-t/τ2）ｓｉｎα・ｃｏｓ（ω・ｔ）となる。
【００５１】
強制振動により時定数τ1より速やかに減衰させる場合、α＝１８０°にすると、第２項の符号がマイナスになって、最も早く減衰されるが、最終的には、振幅Ｂの強制振動に収束するため、一旦、振幅ゼロになった振動が、再び振幅Ｂまで増幅されてしまう。
【００５２】
しかし、制御上は、振幅がＢまで単調に減衰し、それを待って、徐々に、振幅Ｂを小さくするのが望ましい。
【００５３】
そこで、振幅をほぼ単調に減少させるためには、強制振動の時定数τ2の２〜３倍程度の時間をかけて、振幅をＢまで減衰させるのがよいので、τ2の３倍の時間をかけるとすると、上式より、
Ａ・ｅ-3τ2/τ1＋Ｂ・（１−ｅ-3τ2/τ2）／ｃｏｓα＋Ｂ・（１−ｅ-3τ2/τ2）・ｓｉｎα≒Ｂ
すなわち、
ｃｏｓα＋ｓｉｎα≒（１−（Ａ／Ｂ）・ｅ-3τ2/τ1）／（１−ｅ-3）
を満たすαの値より小さな位相を持たせるのがよい。
【００５４】
具体的な値としては、たとえば、τ1＝１０００ｍｓ、τ2＝１００ｍｓ、Ａ／Ｂ＝２ならば、α＜１５６°と、
τ1＝１００ｍｓ、τ2＝１００ｍｓ、Ａ／Ｂ＝２ならば、α＜１０３°となる。
【００５５】
以上、述べてきた制御においては、電磁石１０５からの一方的な駆動力であったが、羽軸１０１の羽ばたき角を検出して、それを駆動力にフィードバックすることで、より細かな制御が可能となる。たとえば、図３および図５のような制御では、羽ばたき角の増加や減少をモデリングしながら、駆動力を調整する方が、より効率的である。また、図４のような逆位相で制御したい場合も、羽ばたき角の位相を知ることが重要であろう。
【００５６】
そこで、図６に示すように、たとえば、角度センサ６１０によって検出された羽軸６０１の羽ばたき角を、制御部にフィードバックし、ここから羽ばたきの最大角や位相を算出して、駆動力を調整することが望ましい。
【００５７】
なお、本実施の形態においては弾性体として、図１には、バネの図を描いたが、可塑性のある弾性体であれば、その材質および構造は特に限定されるものではない。また、羽軸が適当な弾性力を有するものであれば、羽軸の弾性力を利用してもよい。さらに、羽軸の弾性力と弾性体の弾性力とを組み合わせてもよい。
【００５８】
（羽ばたき飛行装置の構成）
図７（ａ）および図７（ｂ）は、図１で述べた羽ばたき飛行装置を振動型アクチュエータとして用いて羽部として複数（一例として２本）の羽軸を有する羽ばたき飛行装置を示す図である。
【００５９】
図７（ａ）では、羽ばたき飛行装置の前方正面部分が示され、図７（ｂ）には、羽ばたき飛行装置の前方正面に向かって左側面部分が示されている。
【００６０】
なお、図７（ａ）および図７（ｂ）では、羽ばたき飛行装置の前方正面に向かって左羽しか示されていないが、実際には、胴体部７０５の中心軸７０９を挟んで左右対象に右羽も形成されている。また、説明を簡単にするため、胴体部７０５が延びる方向に沿った軸（胴体軸７０８）は、水平面内にあり、重心を通る中心軸７０９は、鉛直方向に保たれているものとする。
【００６１】
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、羽ばたき飛行装置の胴体部７０５には、前羽軸７０３および後羽軸７０４と、その前羽軸７０３と後羽軸７０４との間を渡すように設けられた羽の膜７０６とを有する羽（左羽）が形成されている。
【００６２】
また、胴体部７０５には、前羽軸７０３を駆動するための振動型アクチュエータ７０１と、後羽軸７０４を駆動するための振動型アクチュエータ７０２とが搭載されている。このようなアクチュエータ７０１、７０２の配置は、前羽軸７０３、後羽軸７０４および羽の膜７０６を含む羽の形状は、飛行の性能を損なわなければこれに限られるものではない。
【００６３】
さらに、この羽ばたき飛行装置の場合、羽の断面形状を鉛直上方に凸となるようにしておけば、水平方向への飛行に対して抗力だけでなく、揚力も発生し、より大きな浮上力が得られることになる。
【００６４】
また、ここでは、１枚の羽に対し、図１の振動型アクチュエータ２個を用いたため、バネ１０６は、前（後）羽軸７０３、７０４の各々に別個に接続されていたが、図１４を用いて示すように、前（後）羽軸１４０１，１４０１の間に自由度を持って接続される梁１４１０を形成し、支持構造体１４００と梁１４１０との間にバネ１４０６を接続する構成にしてもよい。前（後）羽軸１４０１，１４０１の固有振動数を統一し、制御の安定性と効率性を高めることができる。前（後）羽軸１４０１，１４０１の間で振動を伝達すること、および、羽軸１４０１，１４０１などの被駆動部の固有振動数の算出を簡略化できることを考慮すると、梁１４１０は剛体であることが望ましい。なお、羽軸１４０１，１４０１などの被駆動部の固有振動数の算出が複雑にならないのであれば、梁１４１０が弾性体であってもよい。
【００６５】
また、この羽ばたき飛行装置の重心の位置は、羽ばたき飛行装置の安定性を重視するために、羽が周囲の流体により受ける力のアクチュエータに対する作用点の位置よりも下方になるように設定されている。一方、羽ばたき飛行装置の姿勢を容易に変更する観点からは、重心とその作用点をほぼ一致させておくことが望ましく、この場合には、姿勢制御に必要な左右の羽が流体から受ける力の差が小さくなって、羽ばたき飛行装置の姿勢変更を容易に行なうことができる。
【００６６】
２つの振動型アクチュエータ７０１，７０２は、互いに振動軸７００（振動型アクチュエータの振動の固定点を通る軸）を共有している。この振動軸７００は、胴体軸７０８とは、所定の角度（９０°−θ）をなしている。前（後）羽軸７０３，７０４は、振動型アクチュエータ７０１，７０２を支点として振動軸７００と直交する平面内を往復運動する。この振動軸７００と直交する平面と胴体軸７０８とのなす角度が仰角θとなる。
【００６７】
胴体部７０５としては、機械的強度を確保するとともに、十分な軽量化を図るために、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを円筒状に形成したものが望ましいが、このような材料や形状は限定されるものではない。
【００６８】
さて、図７（ａ）および図７（ｂ）に示された羽ばたき飛行装置では、振動型アクチュエータ７０１，７０２には、前羽軸７０３と後羽軸７０４とがそれぞれ接続されている。前羽軸７０３と後羽軸７０４との間には、羽の膜７０６が張られている。羽の膜７０６は、その面内において収縮する方向に自発的な張力を有しており、羽全体の剛性を高める働きをしている。
【００６９】
軽量化のため、前羽軸７０３と後羽軸７０４は中空構造であり、それぞれカーボングラファイトから形成されている。このため、前羽軸７０４と後羽軸７０４には弾性力があり、前羽軸７０３と後羽軸７０４とは、羽の膜７０６の張力により変形可能である。
【００７０】
図１０は、本実施の形態の羽ばたき飛行装置の全体の構造を示す図である。なお、前方方向（紙面に向かって上）に向かって左側の羽は省略されている。
【００７１】
胴体部１０００には、超音波センサ１００１、赤外線センサ１００２、加速度センサ１００３および角加速度センサ１００４が配置されている。これらのセンサによる検出結果は、羽ばたき制御部１００５に送られる。羽ばたき制御部１００５では、超音波センサ１００１や赤外線センサ１００２によって検出された結果から、羽ばたき飛行装置と周囲の障害物や人間等の検出対象物との距離などの情報が処理される。また、加速度センサ１００３や角加速度センサ１００４等の羽ばたき飛行に関する物理量を検出するセンサによって検出された結果から、羽ばたき飛行装置の浮上状態、目的位置または姿勢などの情報が処理されて、左右のアクチュエータ１００６および重心制御部１００７の駆動制御が決定される。
【００７２】
なお、ここでは、本羽ばたき飛行装置の周囲に存在する障害物を検出する手段として、超音波センサ１００１および赤外線センサ１００２を用い、本羽ばたき飛行装置の位置および姿勢を検出する手段として、加速度センサ１００３および角加速度センサ１００４を用いたが、本羽ばたき飛行装置の周囲環境や位置と姿勢とが計測可能なセンサであれば上記センサには限られない。加速度測定可能な加速度センサ２つをそれぞれ胴体部１０００の異なる位置に配して得られる加速度情報からも、本実施の形態の羽ばたき飛行装置の姿勢を算出することは可能である。また、本実施の形態の羽ばたき飛行装置が移動する空間内に磁場分布を設けておき、磁気センサによって、この磁場分布を検知することで、本羽ばたき飛行装置の位置と姿勢を算出することも可能である。
【００７３】
また、図１０では、加速度センサ１００３および角加速度センサ１００４をはじめとするセンサ類は、羽ばたき制御部１００５とは別部品として示されているが、軽量化の観点からたとえば、マイクロマシニング技術により、羽ばたき制御部１００５と一体で同一基板上に形成してもよい。
【００７４】
また本羽ばたき飛行装置では、羽の駆動をオープンループ制御としているが、羽の付根に羽の角度センサを設け、この角度センサから得られる角度情報により、クローズドループ制御を行なうことも可能である。
【００７５】
なお、浮上する空間における流体の流れが既知であり、予め定められた羽ばたき方によって浮上することが可能ならば、ここに挙げたセンサ類は必須ではない。
【００７６】
羽ばたき制御部１００５は、メモリ部１００８と接続されており、羽ばたき制御に必要な既存のデータをメモリ部１００８から読出すことができる。また、各センサ１００１〜１００４によって得られた情報をメモリ部１００８に送り込み、必要に応じて、メモリ部１００８の情報を書換えることもでき、羽ばたき飛行装置として学習機能を持たせることができる。
【００７７】
なお、各センサ１００１〜１００４によって得られた情報をメモリ部１００８に蓄積するだけであれば、羽ばたき制御部１００５を介さずに、メモリ部１００８と各センサ１００１〜１００４とが直接接続されていてもよい。また、羽ばたき制御部１００５は、通信制御部１００９と接続されて、通信制御部１００９とデータの入出力を行なうことができる。通信制御部１００９は、アンテナ部１０１０を介して、外部の装置（他の羽ばたき飛行装置やベースステーションなど）とデータの送受信を行なう。
【００７８】
このような通信機能により、羽ばたき飛行装置が取得して、メモリ部１００８に蓄えられたデータを速やかに外部の装置に転送することができる。また、羽ばたき飛行装置では入手できない情報を外部の装置から受取り、そのような情報をメモリ部１００８に蓄積することで、羽ばたきの制御に利用することもできる。たとえば、大きなマップ情報をすべて羽ばたき飛行装置に記憶させなくても、随時、必要な範囲のマップ情報をベースステーションなどから入手することが可能となる。
【００７９】
なお、図１０では、アンテナ部１０１０は、胴体部１０００の端から突き出た棒状のものとして示されているが、アンテナの機能を有するものであれば、形状配置などこれらに限られるものではない。たとえば、前羽軸１０２や、後羽軸１０１３を利用して、羽の上にループ状のアンテナを形成してもよい。また胴体部１０００にアンテナを内蔵した形態でも、あるいは、アンテナと通信制御部１００９とを一体化させた形態でもよい。超音波センサ１００１、赤外線センサ１００２、加速度センサ１００３、角加速度センサ１００４、羽ばたき制御部１００５、左右のアクチュエータ１００６、重心制御部１００７、メモリ部１００８、通信制御部１００９およびアンテナ部１０１０などは、電源部１０１１により供給される電流によって駆動される。
【００８０】
ここでは、駆動エネルギとして電力を用いたが、内燃機関を用いることも可能である。また、昆虫の筋肉に見られるような、生理的酸化還元反応を用いたアクチュエータを用いることも可能である。あるいは、アクチュエータの駆動エネルギを外部から取得する方法も採用できる。たとえば、電力については、熱電素子、電磁波などが挙げられる。
【００８１】
（浮上方法）
説明の簡便のため、本実施の形態の羽ばたき飛行装置に作用する外力は羽が流体から受ける流体力と、羽ばたき飛行装置に作用する重力（羽ばたき飛行装置の質量と重力加速度の積）のみであるとする。本羽ばたき飛行装置が恒常的に浮上するためには、１回の羽ばたき動作の間の時間平均において、次の関係、
（羽に作用する鉛直上方向の流体力）＞（本羽ばたき飛行装置に作用する重量）
を満たすことが必要とされる。１回の羽ばたき動作としては、羽を打ち下ろし、次に羽を打ち上げる動作をいう。
【００８２】
さらに、鉛直上向きの流体力を卓越させて上昇させるためには、
（打ち下ろし動作において羽に作用する鉛直上向きの流体力）＞（打ち上げ動作において羽に作用する鉛直下向きの流体力）
となる必要がある。
【００８３】
ここでは、昆虫の羽ばたき方を単純化した羽ばたき方法により、打ち下ろし動作において羽に作用する鉛直上向きの流体力（以下、「打ち下ろし時の流体力」とする。）を、打ち上げ動作において羽に作用する鉛直下向きの流体力（以下、「打ち上げ時の流体力」とする。）より大きくする方法について説明する。
【００８４】
説明の簡便のため、流体の挙動もしくは流体が羽に及ぼす力については、その主用成分を挙げて説明する。また、この羽ばたき方法により得られた浮上力と、本羽ばたき飛行装置に作用する重量（以下、「重量」とする。）の大小については後述する。
【００８５】
打ち下ろし時の流体力を、打ち上げ時の流体力よりも大きくするためには、打ち下ろし時に羽の膜７０６が移動する空間の体積が最大になるように打ち下ろせばよい。そのためには、羽の膜７０６を水平面とほぼ平行に打ち下ろせばよく、この打ち下ろしにより、ほぼ最大の流体力を得ることができる。反対に、打ち上げ時には、羽の膜７０６が移動する空間の体積が最小になるように打ち上げればよい。そのためには、羽の膜７０６を水平面に対してほぼ直角に近い角度で打ち上げればよく、この打ち上げにより、羽に及ぼされる流体力がほぼ最小となる。そこで、振動型アクチュエータ７０１，７０２により、振動軸７００のまわりに両羽軸７０３，７０４を往復運動させる際に、各羽軸７０３，７０４が水平面とほぼ一致する位置を中心として上方と下方とにそれぞれ角度γだけ往復運動させるとする。さらに、図８に示すように、前羽軸７０３の往復運動に対して、後羽軸７０４の往復運動を適当な位相φだけ遅らせる。
【００８６】
これにより、図９（ここではφ＝２０°として描いた）に示す一連の羽の往復運動のうち、τ＝０°〜１８０°で打ち下ろされた打ち下ろし時においては、より高い位置にある振動型アクチュエータ９０１の前羽軸９０３が先に打ち下ろされるため、前羽軸９０３および後羽軸９０４の先端との羽の膜９０６とが水平に近づく。
【００８７】
一方、τ＝１０８°〜３１５°で示された打ち上げ時においては、両羽軸９０３，９０４の先端の高さの差が拡大されて、羽の膜９０６も垂直に近づく。この結果前羽軸９０３と後羽軸９０４に張られた羽の膜９０６が流体を押し下げ、あるいは、押し上げる量に差異が生じ、この羽ばたき飛行装置の場合には、打ち下ろし時の流体力の方が、打ち上げ時の流体力よりも大きくなって浮上力が得られることになる。
【００８８】
この浮上力とベクトルは、位相差φを変化させることにより、前方に傾く。前方に傾けば推進運動、後方に傾けば後退運動、真上に向けば、停空飛翔（ホバリング）状態となる。なお、実際の飛行では、位相差φ以外にも、羽ばたき周波数ｆや羽ばたき角γを制御することが可能である。また、この羽ばたき飛行装置では、はばたき仰角θを固定しているが、これを変化させる機構を追加して、自由度を増加させてもかまわない。
【００８９】
（羽ばたき制御）
実際の羽ばたき制御について、さらに詳細に説明する。上述した羽ばたき飛行装置では、打ち下ろし動作または打ち上げ動作の際に、羽の先端部がなすねじり角αは、羽の長さ（羽の膜の前羽軸に沿った長さ、後羽軸に沿った長さ）をｌ、羽の幅（前羽軸と後羽軸との間隔）をｗ、羽ばたき角をγ、羽ばたき運動の位相をτ（最も打ち上げた瞬間０°、最も打ち下ろした瞬間を１８０°とする）、前羽軸と後羽軸の位相差をφとすれば（図９を参照）、およそ以下の式で表わされる。
【００９０】
ｔａｎα＝（ｗ／Ｉ）・［ｓｉｎ｛γ・ｃｏｓτ｝−ｓｉｎ｛γ・ｃｏｓ（τ＋φ）｝］
実際には、前羽軸や後羽軸に弾性があり、変形可能であるので、このねじり角αは、多少違った値をとる。また、羽軸の根元ほど、この角度は小さい。しかし、以下の議論では簡便のため、上の式のαを用いて説明する。
【００９１】
ねじり角を変えない羽に作用する流体力の鉛直方向成分Ｆは、流体の密度ρ、羽ばたき角をγ、羽ばたき周波数をｆとして、おおよそ
Ｆ＝（４／３）・π2・ρ・ｗ・γ2・ｆ2・ｌ3・ｓｉｎ2τ・ｃｏｓ（γ・ｃｏｓτ）となる。
【００９２】
なお、羽に作用する流体力の水平方向成分は、左右の羽が同じ運動をすれば、互いに打ち消し合うことになる。
【００９３】
羽にねじり角αを持たせると、上記成分Ｆの羽ばたき運動平面に垂直な成分Ｌと、水平な成分Ｄとはそれぞれ次のようになる。
【００９４】
Ｌ＝Ｆ・ｃｏｓα・ｓｉｎα
Ｄ＝Ｆ・ｃｏｓ2α
これに、羽ばたき仰角θを考慮すると、重量と釣合うべき鉛直方向の成分Ａと、前後運動の推力となる平行方向成分Ｊは、打ち下ろし時では、
Ａ↓＝−Ｌ・ｃｏｓθ＋Ｄ・ｓｉｎθ
Ｊ↓＝−Ｌ・ｓｉｎθ−Ｄ・ｃｏｓθ
打ち上げ時では、
Ａ↑＝Ｌ・ｃｏｓθ−Ｄ・ｓｉｎθ
Ｊ↑＝Ｌ・ｓｉｎθ＋Ｄ・ｃｏｓθ
となる。実際の浮力や推進力は、羽ばたき運動の１周期分を積分したものとなる。
【００９５】
以上より、この飛行制御の一例として、羽ばたき飛行装置の羽の長さｌ＝４ｃｍ、羽の幅ｗ＝１ｃｍ、羽ばたき仰角θ＝３０°、羽ばたき角γ＝６０°、羽ばたき周波数ｆ＝５０Ｈｚ、打ち下ろし時の位相差φ↓＝４°、打ち上げ時の位相差φ↑＝１６°とした場合における鉛直方向成分Ａと水平方向成分Ｊの時間変化を各角度の時間変化とともに図１１に示す。
【００９６】
横軸が１周期の分の時間が位相τで表わされている。前半が打ち下ろし、後半が打ち上げを示している。各グラフの曲線は、前羽軸の羽ばたき角γｆ、後羽軸の羽ばたき角γｂ、水平面からの羽のねじり角（θ−α）、流体力の鉛直方向成分Ａ、水平方向成分Ｊの時間変化をそれぞれ示している。
【００９７】
この例では、単位時間当りの流体力の鉛直方向成分Ａにおいては、打ち下ろし時の方が、打ち上げ時より大きいため、１周期の平均で、約５００ｄｙｎの鉛直上向きの流体力が１枚の羽で得られる。したがって、２枚の羽では、羽ばたき飛行装置の重量が約１ｇ以下であれば、浮上することができることになる。また、単位時間当りの流体力の水平方向成分Ｊは、１周期の間にほぼ打ち消されるため、重量１ｇ程度の羽ばたき飛行装置であれば、ホバリング可能となる。
【００９８】
ここで、打ち下ろし時の位相差φ↓を大きく、もしくは、打ち上げ時の位相差φ↑を小さくすれば、前進することができる。このとき、水平に前進させるためには、周波数ｆを少し小さくすることが望ましい。逆に、打ち下ろし時の位相差φ↓を小さく、もしくは、打ち上げ時の位相差φ↑を大きくすれば、後退することができる。このとき、水平に後退させるには、周波数ｆを少し大きくすることが望ましい。
【００９９】
この羽ばたき飛行装置では、たとえば、打ち上げ時の位相差φ↑を１６°に保ったまま、打ち下ろし時の位相差φ↑を７°と大きくするか、打ち下ろし時の位相差φ↑を４°に保ったまま、打ち上げ時の位相差φ↑を１１°と小さくし、羽ばたき周波数ｆ＝４８Ｈｚに下げることで、最初の１秒間におよそ１ｍの速度で、水平に前進することができる。
【０１００】
また、たとえば、打ち上げ時の位相差φ↑を１６°に保ったまま、打ち下ろし時の位相差φ↓を１°小さくするか、打ち下ろし時の位相差φ↓を４°に保ったまま、打ち上げ時の位相差φ↑を２４°と大きくし、羽ばたき周波数ｆ＝５４Ｈｚに上げることで、最初の１秒間におよそ１ｍの速度で、水平に後退することができる。
【０１０１】
ホバリング状態のまま、羽ばたき飛行装置を上昇または下降させるためには、周波数ｆを上げるか、または、下げるかのいずれかにすればよい。水平飛行中でも、上昇と下降については、主に、周波数ｆによって制御可能である。周波数ｆを上げることで羽ばたき飛行装置は上昇し、周波数ｆを下げることで羽ばたき飛行装置を下降する。
【０１０２】
この例では、打ち上げ動作中、もしくは、打ち下ろし動作中にも、羽のねじれ角αをゆっくり変化させているが、これはアクチュエータへの負荷を減らすためである。浮力を得るための羽ばたき運動としては、打ち上げ動作中や打ち下ろし動作中は羽のねじり角αをいての値に設定して、打ち下ろし動作から打ち上げ動作もしくは打ち上げ動作から打ち下ろし動作への変化点において、ねじり角αを急激に変化させるようにしてもよい。
【０１０３】
羽ばたき仰角θ＝０°とした場合の鉛直方向成分Ａと水平方向成分Ｊの時間変化を各角度の時間変化とともに図１２に示す。この場合は、ハチドリのホバリングにヒントを得た羽ばたき運動である。なお、左右への舵取りは、左右の羽の羽ばたき運動を別々に制御できる場合ではそれぞの羽による推力に差を持たせればよい。たとえば、前方へ飛行中に、右方向へ旋回するには、右羽の羽ばたき角γを、左羽よりも小さくする、または、右羽の前羽軸と後羽軸との位相差を左羽よりも大きくする、あるいは、羽ばたき仰角θが制御できるような場合には、右羽のθを左羽よりも小さくするといった制御を行なう。これにより、右羽の推進力が左羽の推進力に比べて相対的に下がり、右に旋回することができる。羽ばたき飛行装置を左へ旋回させる場合には、その逆の制御を行なえばよい。
【０１０４】
あるいは、図１０に示された重心制御部１００７を用いて、羽ばたき飛行装置の重心を左右にずらすことで左右への旋回を行なってもよい。
【０１０５】
たとえば、重心を右にずらして、右羽を下方へ、左羽を上方へ傾けてそして、周波数ｆを大きくすることで、羽ばたき飛行装置を右へ旋回させることができる。重心を左へずらして、同様に、周波数ｆを大きくすることで、羽ばたき飛行装置を左に旋回させることができる。また、いずれの場合でも、姿勢の安定を保つために、左右それぞれの羽ばたき周波数ｆを同じ値に設定しておくことが望ましい。
【０１０６】
以上の説明では、前（後）羽軸７０３，７０４の往復運動する平面が、振動軸７００と直交する場合について述べてきた。したがって、この場合は、これら２つの平面が互いに平行な関係となる。しかしながら、図１０に示したように、前（後）羽軸１０１２、１０１３の往復運動する平面に角度を持たせるようにしてもよい。こうすることで、前（後）羽軸１０１２，１０１３の弾性力や羽の膜１０１４の張力により、打ち上げ運動から打ち下ろし運動、あるいは打ち下ろし運動から打ち上げ運動に移る際の、羽のねじり角αの正の値から負の値あるいは負の値から正の値への変化を高速化することができる。
【０１０７】
図１３に示すように、前（後）羽軸１３０１，１３０２の先端方向が、互いに平行な位置から角度εだけ外側を向いている場合、羽軸の付根１３０５の幅をｗ、羽軸の長さをｌとして、
ｓｉｎε＞｛（ｗ2＋８・ｌ2）1/2−ｗ｝／４・ｌ
を満たすεであれば、羽のねじり角α＝０°（γｆ＝γｂ）における羽軸先端１３０６間の距離Ｗｏが最大となるため、そのときの羽軸の弾性力や羽の膜の張力も最大となり、絶対値｜α｜＞０の状態の方が安定となるため、ねじり角αの変化を高速化することができる。
【０１０８】
なお、上式を満たすεは、羽のアスペクト比Ａｐ（ｌ／ｗ）＝１のとき、ε＞３０°、Ａｐ＝４のとき、ε＞１７．２°、Ａｐ＝１０のとき、ε＞１１．５°である。
【０１０９】
さらに、前（後）羽軸１０１２，１０１３が、その軸まわりに軸回転できる自由度を付加すれば、前（後）羽軸１０１２，１０１３同士の位置関係が変化しても、羽の膜１０１４が前（後）羽軸１０１２，１０１３に固定されている部分を互いにほぼ向き合せるように、回転することが可能となるため、アクチュエータ１００６にかかる負荷を軽減し、効率のよい制御が可能となる。
【０１１０】
以上のような本実施の形態の羽ばたき飛行装置の詳細な特徴をまとめると以下のようになる。
【０１１１】
なお、本発明の弾性力のある羽軸とは、駆動部の駆動周波数に近い固有周波数の曲げ剛性を有する羽軸を意味する。弾性力のある羽軸の材料には、軽量化も考慮して、アルミニウム、マグネシウム合金、樹脂類などの高分子材料を用いるのがよい。また、弾性定数ｋは、駆動角周波数をωｏ、羽軸と羽の慣性モーメントをＩとしたとき、およそｋ＝Ｉ・ωｏ2で決まる値に設定しておくのが好ましい。
【０１１２】
また、本発明の弾性体としては、炭素鋼、合金鋼、高合金、ニッケル合金などの金属バネ、気体、液体、合成樹脂、積層材などを用いた非金属バネ、あるいは可塑性のある弾性材として、高分子が架橋されたゴム類（無機材料や、ポリビニルアルコール系の有機材料、ハイブリット材料）、フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂などの樹脂類や、それらを用いたシリコン弾性体、ガラス繊維強化樹脂ＧＦＲＰ（Glass-Fiber Reinforced Polymer）や炭素繊維強化樹脂ＣＦＲＰ（Carbon-Fiber Reinforced Polymer）、圧電セラミックスを接着した金属弾性体などを用いることができる。
【０１１３】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１１４】
【発明の効果】
本発明の駆動装置によれば、被駆動部の弾性変形により、被駆動部および駆動対象物の固有振動数と駆動部の振動数との関係を調整することができる。その結果、たとえば、このような駆動装置を、羽ばたき飛行装置の駆動装置として用いて、被駆動部および駆動対象物の固有振動数と駆動部の振動数とを調整して、効率のよい駆動を行なうことが可能となる。その結果、前述の調整を羽ばたき飛行に対して適宜選択して使用すれば、羽ばたき飛行装置に、急激な変化を伴う飛行を行なわせ易くなるとともに、停空飛行もさせ易くなる。
【０１１５】
本発明の羽ばたき飛行装置によれば、被駆動部の弾性変形により、被駆動部および羽部の固有振動数と駆動部の振動数との関係を調整することができる。それにより、前述の調整を羽ばたき飛行に対して適宜選択して使用するようにすれば、被駆動部および羽部の固有振動数と駆動部の振動数とを調整して、効率のよい駆動を行なうことが可能となる。その結果、羽ばたき飛行装置に、急激な変化を伴う飛行を行なわせ易くなるとともに、停空飛行もさせ易くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置の駆動装置を説明する図である。
【図２】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置の駆動装置において、共振現象を利用した場合の、羽ばたき運動の角度の駆動力に対する変化を示す第１のグラフである。
【図３】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置の駆動装置において、共振現象を利用した場合の、羽ばたき運動の角度の駆動力に対する変化を示す第２のグラフである。
【図４】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置の駆動装置において、駆動力を羽ばたき運動とは逆の位相で与えた場合の、羽ばたき運動の角度の駆動力に対する変化を示す第１のグラフである。
【図５】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置の駆動装置において、駆動力を羽ばたき運動とは逆の位相で与えた場合の、羽ばたき運動の角度の駆動力に対する変化を示す第２のグラフである。
【図６】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置の駆動装置において、角度センサを設けた別の例を示す図である。
【図７】 図１に示す羽ばたき飛行装置の駆動装置において、振動型アクチュエータを用いた場合の、２軸羽ばたき飛行装置の例を示す図であり、（ａ）はその部分正面図であり、（ｂ）はその部分側面図である。
【図８】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置の駆動装置において、羽ばたき運動と羽ばたき運動の位相との関係を示すグラフである。
【図９】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置の駆動装置における羽ばたき運動の状態を示す図である。
【図１０】 図７に示す羽ばたき飛行装置の飛行態様の一例を示す図である。
【図１１】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置の、羽に作用する力および各角度のそれぞれの羽ばたき運動の位相に対する変化を示す第１のグラフである。
【図１２】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置の、羽に作用する力および各角度のそれぞれの羽ばたき運動の位相に対する変化を示す第２のグラフである。
【図１３】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置において、前羽軸と後羽軸の先端方向とが、互いに平行な位置から角度εだけ外側を向いている場合の、２本の羽軸の位置関係を示す図である。
【図１４】 本実施の形態の羽ばたき飛行装置において、前羽軸と後羽軸との間に梁を設けた場合の例を説明するための図である。
【符号の説明】
１００，６００ 支持構造体、１０１，６０１ 羽軸、１０２，１０７，１０８，６０２，６０７，６０８ ヒンジ、１０３，６０３ 羽、１０４，６０４ 磁石、１０５，６０５ 磁石、１０６，６０６ バネ、１０９，６０９ 制御信号、２０１，３０１，４０１，５０１ 駆動力、２０２，３０２，４０２，５０２ 羽ばたき運動の角度、６１０ 角度センサ、７００ 振動軸、７０１，７０２，９０１，９０２ 振動型アクチュエータ、７０３，９０３，１３０１ 前羽軸、７０４，９０４，１３０２ 後羽軸、７０５，９０５ 胴体部、７０６，９０６ 羽の膜、７０７，９０７ 羽の先端部、７０８ 胴体軸、７０９ 中心軸、８０１ 前羽軸の角度、８０２ 後羽軸の角度、１００１ 超音波センサ、１００２ 赤外線センサ、１００３ 加速度センサ、１００４ 角加速度センサ、１００５ 羽ばたき制御部、１００６ アクチュエータ、１００７ 重心制御部、１００８ メモリ部、１００９ 通信制御部、１０１０ アンテナ部、１０１１ 電源部、１３０３ 前羽軸の振動軸、１３０４ 後羽軸の振動軸、１３０５羽軸の付根、１３０６ 羽軸先端。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flapping flight apparatus that flies in a fluid by a flapping motion.
[0002]
[Prior art]
Recently, various robots that can be used at home have been developed. For example, the moving mechanism of the robot is also biped walking (for example, JP-A-9-272083), multi-legged walking (for example, JP-A-6-99369), and caterpillar (for example, JP-A-6-305455). Alternatively, there are various types such as wheels (for example, JP-A-5-282040). However, both of these support the body weight by bringing a part of the moving mechanism into contact with the ground. As a flying robot of the moving mechanism, Japanese Patent Laid-Open No. 5-178293 proposes a robot that moves by flapping flight.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When using the conventional robot as described above, there is almost no problem as long as the environment is a well-organized factory or office.
[0004]
However, in cluttered environments such as homes, people, pets, chairs, decorations, toys, etc. that change their position from time to time are placed on the floor, moved, and narrow. Since there are obstacles such as passages, stairs, and steps between rooms, it is necessary to manufacture a robot that moves over these obstacles. In order to make a robot that can move over these obstacles, the robot must be larger than a certain size, and the mechanism is complicated, resulting in high costs.
[0005]
For example, in the case of a biped robot disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-272083, the maximum leg length must be longer than h in order to climb a step with a step height of h. Therefore, the size of the robot cannot be made smaller than h. In addition, if the robot leg is foldable to reduce the size of the robot, the folding mechanism becomes complicated.
[0006]
In addition, outdoors, for example, in disaster areas and general fields, there is a cluttered environment that is completely different from the orderly indoor environment. For example, it is almost impossible for a conventional robot to travel on an unpaved road, a wasteland, a grassland, a river, a pond, a cliff, or a rubble mountain.
[0007]
Further, as a moving mechanism that moves in the air, a type that performs conventional flight mainly using lift cannot fly unless it is propelled at a certain speed or more, such as an airplane. Therefore, it is necessary to use a rotating wing such as a helicopter in order to perform hovering at zero speed. However, it is difficult for helicopters to perform operations that suddenly change the flight mode such as a sharp turn due to factors such as the need for large rotational torque on the rotor blades (quick transition to a stationary state and normal flight). is there.
[0008]
Japanese Laid-Open Patent Publication No. 5-178293 discloses a flying device that mainly uses a lift as a thrust. However, since the flying device cannot perform a stationary flight at zero speed, the robot It is difficult to apply it to work in detail.
[0009]
  The present invention has been made in order to solve the problems in the conventional moving mechanism as described above, and an object of the present invention is to provide a flapping flight apparatus capable of flying with rapid changes and capable of stationary flight.PlaceIs to provide.
[0012]
  A flapping flight device according to a first aspect of the present invention controls a wing portion for flapping flight, a wing shaft connected to the wing portion and having elasticity, a driving portion for driving the wing shaft, and the driving portion. And a control unit.
  A flapping flight apparatus according to a second aspect of the present invention includes a wing portion for flapping flight, a wing shaft connected to the wing portion, an elastic body connected to the wing shaft, and a support structure that supports the elastic body. And a drive unit that drives the wing shaft and a control unit that controls the drive unit.
  A flapping flight apparatus according to a third aspect of the present invention includes a wing portion for flapping flight, a plurality of wing shafts connected to the wing portion, and a connection rotatably connected to each of the plurality of wing shafts. A member, an elastic body connected to the coupling member, a support structure that supports the elastic body, a plurality of drive units that drive the plurality of blade shafts, and a control unit that controls the plurality of drive units. .
[0013]
  As aboveFlapping flight apparatus according to first to third aspects of the present inventionAccording toWing shaft or elastic bodyDue to elastic deformation ofWing shaftIn addition, the relationship between the natural frequency of the wing and the frequency of the drive unit can be adjusted. Therefore, if the above adjustment is appropriately selected and used for flapping flight, the frequency of the drive unit andWing shaftFurther, efficient driving can be performed by adjusting the natural frequency of the wing part. As a result, it becomes easy for the flapping flight apparatus to perform a flight accompanied by a rapid change, and it is also easy to make a stationary flight.
  In addition, according to the flapping flight device of the third aspect, the vibrations of the plurality of wing shafts can be transmitted to each other through the connecting member while the plurality of wing shafts are operated independently from each other. The natural frequency of the shaft can be unified, and the stability of the wing and wing shaft control and the driving efficiency can be improved.
[0016]
  The drive unit described above may include a drive force generation unit that is provided on the support structure and applies at least one of attractive force and repulsive force to the wing shaft. According to such a configuration, the reciprocating motion can be easily realized.
  In the flapping flight apparatus of the first to third aspects of the present invention, the drive unit is provided in the support structure, and the first drive force generating unit that applies attraction or repulsion to the wing shaft, and the support structure And a second driving force generator that applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft, and the first driving force generator and the second driving force generator rotate and reciprocate the wing shaft portion by the attractive force or the repulsive force. It may be arranged in such a positional relationship.
  In the flapping flight apparatus of the second aspect of the present invention, the drive unit is provided in the support structure, and is provided in the support structure, a first drive force generation unit that applies attraction or repulsion to the wing shaft, A second driving force generator that applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft, and the first driving force generator and the second driving force generator are positioned such that the wing shaft rotates and reciprocates due to the attractive force or the repulsive force. The elastic body may be provided between the blade shaft and the support structure so as to be elastically deformed in both the forward path and the return path of the rotational reciprocating motion.
  In the flapping flight apparatus according to the third aspect of the present invention, each of the plurality of drive units is provided in the support structure, and a first drive force generation unit that applies attraction or repulsion to the wing shaft, and the support structure And a second driving force generator that applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft. The first driving force generator and the second driving force generator rotate the wing shaft in a reciprocating manner by the attractive force or the repulsive force. The elastic body may be provided between the connecting member and the support structure so as to be elastically deformed in both the forward path and the return path of the rotational reciprocating motion.
[0021]
  Of the present inventionOf the first to third aspectsIn the flapping flight device, the drive unit is provided only on the lower side of the wing shaft and reciprocates only by attractive force.Wing shaftOr reciprocating only by repulsive force.Wing shaftMay be executed. According to such a configuration,Drive partButWing shaftDue to the vertical downward force and the gravity acting on the flapping flightWing shaftDue to the naturally occurring vertical upward forceWing shaftThe reciprocating motion can be efficiently performed.
[0022]
  Of the present inventionOf the first to third aspectsThe flapping flight apparatus is preferably provided with a plurality of drive units. With this configuration,Wing shaftTherefore, finer control can be performed.
[0023]
  Of the present inventionOf the first to third aspectsThe flapping flight apparatus is preferably provided with a plurality of elastic bodies. With such a configuration, it is possible to perform finer control over the driven part.
[0024]
  The flapping flight apparatus of the present invention may further include a sensor that detects the motion state of the wing shaft, and the control unit may control the drive unit based on the motion state detected by the sensor. According to this configuration, when adjusting the flapping motion of the wing part and wing shaft and the frequency and phase of the driving force of the driving unit, the driving force of the driving unit is efficiently controlled while monitoring the movement state of the wing shaft. It becomes possible to do.
  Flapping flight device of the present inventionIn the control unit, based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor,The frequency and phase of the driving force of the drive unitWing shaftAnd the frequency and phase of the free vibration of the wingsControl may be performed. With this configuration, driving of the drive unit andWing shaftThe operation of the driven part can be efficiently performed using the resonance with the operation.
[0025]
  Flapping flight device of the present inventionIn the control unit, based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor,After the wing starts flapping motion, perform flapping motion with a certain amplitude.UAnd at least one of the flapping movements of the wing part at a constant amplitude, the frequency and phase of the driving force of the driving part areWing shaftAnd the frequency and phase of the free vibration of the wingsControl may be performed. By configuring in this way, the wing part starts to flapping, and then performs with a certain amplitude.UAnd at least one of the flapping motions of the wings at a constant amplitude,Wing shaftUsing resonance with the operation ofWing shaftIt is possible to efficiently perform the operation.
[0026]
  Flapping flight device of the present inventionIn the control unit, based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor,Increase / decrease in the amplitude of the driving force of the drive unitWing shaftChange to correspond to the increase or decrease of the actual motion amplitudeControl may be performed. With this configuration, driving of the drive unit andWing shaftUsing resonance with the operation ofWing shaftIt is possible to efficiently perform the operation.
[0027]
  Flapping flight device of the present inventionIn the control unit, based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor,Drive force amplitudeThe,Wing shaftIncrease or decrease corresponding to the increase or decrease of the actual motion amplitude ofControl may be executed. With this configuration, driving of the drive unit andWing shaftUsing resonance with the operation ofWing shaftIt is possible to efficiently perform the operation.
[0028]
  Flapping flight device of the present inventionIn the control unit, based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor,Drive force amplitudeIncrease or decreaseIs the amplitude of the actual operation of the driven partIs the oppositeBecomeSuch control may be executed.. By configuring in this way, using the moment of inertiaWing shaftIt is possible to efficiently attenuate the operation of.
[0029]
  Flapping flight device of the present inventionIn the control unit, based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor,At least one of the frequency and phase of the driving force of the driving unit,Wing shaftAnd with respect to the frequency and phase of the free vibration of the wingsControl may be performed. According to such a configuration,Wing shaftAnd flapping motion of the wings using the moment of inertiaIntentIt can be attenuated graphically.
[0030]
  Flapping flight device of the present inventionIn the control unit, based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor,The frequency of the driving force of the drive unitWing shaftAnd the phase of the driving force of the driving unit after matching with the frequency of the free vibration of the wing part,Wing shaftAnd 180 degrees out of phase with the free vibration phase of the wingsExecute control. According to such a configuration,Wing shaftAnd flapping motion of the wings,Using the moment of inertia,It can be attenuated most efficiently.
[0031]
  Flapping flight device of the present inventionIn the control unit, based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor,The frequency of the driving force of the drive unitWing shaftAnd the phase of the driving force of the drive unit when stopping the flapping motion of the wing unit after matching the frequency of the free vibration of the wing unit,Wing shaftAnd 180 degrees out of phase with the free vibration phase of the wingsControl may be performed. According to such a configuration, flapping action,Using the moment of inertia,It becomes possible to stop efficiently.
[0032]
  Flapping flight device of the present inventionIn the control unit, based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor,When stopping the drive unit,Wing shaftAnd take 2 to 3 times the time constant of forced vibration of the wings to reduce the amplitude of the driveControl may be executed. By configuring in this way,Wing shaftCan be reduced almost monotonously.
  In the flapping flight apparatus of the present invention, the frequency and phase of the driving force of the driving unit may be set to match the frequency and phase of the free vibration of the wing shaft and the wing unit.
  In the flapping flight apparatus of the present invention, the period from when the wing starts flapping motion until the flapping motion is performed with a constant amplitude, and at least during the time when the wing flapping motion is performed with a constant amplitude. In either one, the frequency and phase of the driving force of the driving unit may be set to coincide with the frequency and phase of the free vibration of the wing shaft and the wing unit.
  In the flapping flight apparatus of the present invention, the increase / decrease in the amplitude of the driving force of the drive unit may be set so as to change in accordance with the increase / decrease in the actual motion of the wing shaft.
  In the flapping flight apparatus of the present invention, the amplitude of the driving force of the driving unit may be set so as to increase or decrease in accordance with the increase or decrease of the actual movement amplitude of the wing shaft.
  In the flapping flight apparatus of the present invention, the amplitude of the driving force of the driving unit may be set so as to increase or decrease contrary to the increase or decrease of the amplitude of the operation of the wing shaft.
  In the flapping flight device of the present invention, at least one of the frequency and phase of the driving force of the driving unit may be set so as to deviate from the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and wing unit. .
  In the flapping flight apparatus of the present invention, the frequency of the driving force of the driving unit matches the frequency of the free vibration of the wing shaft and the wing part, and the phase of the driving force of the wing shaft is the free vibration of the wing shaft and the wing part. The phase may be set to be 180 degrees opposite to the phase.
  In the flapping flight apparatus of the present invention, when stopping the flapping motion of the wing part, the phase of the driving force of the driving part is set to be 180 degrees opposite to the phase of the free vibration of the wing shaft and the wing part. It may be.
  In the flapping flight apparatus of the present invention, when the drive unit is stopped, it is set so that the amplitude of the drive unit decreases over a time two to three times the time constant of the forced vibration of the wing shaft and the wing unit. Also good.
[0035]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the flapping flight apparatus of the present embodiment will be described in detail based on the drawings.
[0036]
(Main configuration)
FIG. 1 is a diagram for explaining a driving device for flapping flight of the flapping flight device of the present embodiment. The drive device of the flapping flight apparatus of the present embodiment has the following configuration.
[0037]
One end of the wing shaft 101 is rotatably provided at the hinge 102 portion of the support structure 100 provided in the main body of the flapping flight apparatus, and the wing 103 is provided at the other end of the wing shaft 101 ( In FIG. 1, since the wing is viewed from the front, only the thickness direction is shown). In addition, the support structure 100 is provided with an electromagnet 105 controlled by a control signal 109, and a magnet 104 that receives attraction or repulsion by the electromagnet 105 is attached to the wing shaft 101. Further, an elastic body (an example spring) 106 that connects the support structure 100 and the wing shaft 101 is joined to the support structure 100 and the wing shaft 101 by hinges 107 and 108, respectively.
[0038]
In the drive device of the present embodiment, two electromagnets 105 and two elastic bodies 106 are provided for one support structure 100, but if there is at least one each, the drive device of the present embodiment. The principle used in the above can be applied to other types of driving devices. Actually, it is determined in consideration of the vertical difference in the force to be applied to the wing 103 that vibrates up and down shown in FIG. 1 and the external force applied to the wing 103. For example, in the driving device for flapping flight as in the present embodiment, the force for dropping the wing 103 downward is important, and in the gliding state, the force from the bottom upward is applied to the wing 103 from the air. Therefore, at least one electromagnet 105 may be provided on the upper side or the lower side of the support structure 100. The reason is as follows.
[0039]
The amount of change in force generated by the drive unit depends on the voltage, and in order to obtain a large amount of change, a large voltage is required, so that power consumption also increases. Therefore, considering driving with a certain small voltage (for example, 3V), since the amount of change δ of the force to be obtained is determined to be a constant amount, rather than assigning δ / 2 to repulsive force and attractive force, for example, only attractive force is used. When the maximum value is set to δ, a large force is obtained although it is in one direction.
[0040]
Considering flying in the air where gravity acts, downward force is applied to the flying device, so upward force is always applied to the wings. Therefore, it is better to provide the drive part only on the support structure located on the lower side of the wing and apply only the attractive force (or conversely, provide the drive part only on the support structure located on the upper side of the wing, Can fly with less energy). The reaction from the air due to gravity is used for the wing launch movement.
[0041]
Normally, the magnetic attractive force or repulsive force applied from the electromagnet 105 to the wing shaft 101 via the magnet 104 is the aerodynamic force required for actual flapping flight, excluding a slight frictional force generated at the hinge 102 or the like. Besides, it is also used for the inertial force due to the moment of inertia of the wing shaft 101 and the wing 103. However, since this inertial force is not used for the flight itself, it is useless from the viewpoint of energy efficiency. Therefore, in order to minimize the influence of the inertial force, the elastic body 106 is used as a feature of the flapping flight apparatus of the present embodiment. The reason will be described below.
[0042]
A magnetic attractive force or repulsive force (hereinafter referred to as “driving force”) applied to the wing shaft 101 from the electromagnet 105 through the magnet 104 is a sine wave A · sin having an angular frequency ω (frequency f = ω / 2π). When given as (ωt), the elastic force F of the elastic body 106 acting on the flapping motion is
F = k · A · sin (ωt)
It becomes. Here, k is an elastic constant of the elastic body 106, A is the amplitude of the wing 103, and t is time.
[0043]
Further, the inertia force Q due to the inertia moment I of the wing shaft 101 and the wing 103 is
Q = Id2(A · sin (ωt)) / dt2= -I · ω2・ A ・ sin (ωt)
It becomes. Therefore, the angular frequency ωo (frequency f = ωo / 2π) at which F = Q is
ωo = (k / I)1/2Therefore, by performing the flapping motion at the angular frequency ωo synchronized with the natural vibration of the elastic body 106, the force applied to the wing shaft 101 can be suppressed to only the aerodynamic force necessary for flapping flight. Flapping movement is possible.
[0044]
Even when the flapping motion is started from the state where the wing shaft 101 is stationary, the driving force having the angular frequency ωo tuned to the natural vibration of the elastic body 106 is applied, thereby efficiently using the resonance phenomenon. Can be taken up to the flapping angle γ (see FIG. 2).
[0045]
Here, since the resonance phenomenon is used, it may be slightly shifted as long as it is in the vicinity of the drive angular frequency ωo. In addition, from the beginning, if the driving force is gradually increased in accordance with the flapping angle increased by resonance instead of giving the same driving force, more efficient control in terms of energy becomes possible (FIG. 3). reference).
[0046]
When the flapping motion is stopped, the angular frequency ωo is synchronized with the natural vibration of the elastic body 106, but the driving force is simply reduced by applying a driving force in the opposite phase to the actual flapping motion, or zero. It is stopped more quickly than the case of (see FIG. 4).
[0047]
Further, if the driving force is gradually decreased in accordance with the attenuation of the flapping angle instead of giving the same driving force indefinitely, more efficient control in terms of energy becomes possible (see FIG. 5). .
[0048]
In addition, when stopping the flapping motion, the phase is not completely reversed, or the driving angular frequency is shifted from ωo, so the stop time will be slightly extended, but the flapping motion will be stopped gently and the stability at the time of landing It is also possible to obtain The reason is as follows.
[0049]
Natural vibration (amplitude A, angular frequency ω1, Time constant τ1)When,
Forced vibration (amplitude B, angular frequency ω2, Time constant τ2, Phase α)
F (t) = A · e-t /τ1sin (ω1* T) + B * (1-e-t /τ2) ・ Sin (ω2・ T + α)
It is expressed as
[0050]
Here, if the angular frequency is the same (ω1= Ω2= Ω),
F (t) = (e-t /τ1+ B · (1-e-t /τ2) · Cos α) · sin (ω · t) + B · 1−e-t /τ2) Sin α · cos (ω · t).
[0051]
Time constant τ due to forced vibration1When attenuating more quickly, if α = 180 °, the sign of the second term becomes minus and is attenuated the earliest, but eventually it converges to the forced vibration of amplitude B. The vibration that becomes zero is amplified again to the amplitude B.
[0052]
However, in terms of control, it is desirable that the amplitude is monotonously attenuated to B, and after that, the amplitude B is gradually decreased.
[0053]
Therefore, to reduce the amplitude almost monotonously, the time constant τ of forced vibration2Since it is better to attenuate the amplitude to B over a period of about 2 to 3 times τ,2If you spend three times as long as
A ・ e-3τ2 /τ1+ B · (1-e-3τ2 /τ2) / Cos α + B · (1-e-3τ2 /τ2) ・ Sinα ≒ B
That is,
cos α + sin α≈ (1− (A / B) · e-3τ2 /τ1) / (1-e-3)
It is preferable to have a phase smaller than the value of α that satisfies.
[0054]
As specific values, for example, τ1= 1000 ms, τ2= 100 ms, A / B = 2, α <156 °,
τ1= 100 ms, τ2If α = 100 ms and A / B = 2, then α <103 °.
[0055]
In the control described above, the driving force is one-sided from the electromagnet 105, but finer control is possible by detecting the flapping angle of the wing shaft 101 and feeding it back to the driving force. It becomes. For example, in the control as shown in FIGS. 3 and 5, it is more efficient to adjust the driving force while modeling the increase or decrease of the flapping angle. Also, when it is desired to control with the opposite phase as shown in FIG. 4, it is important to know the phase of the flapping angle.
[0056]
Therefore, as shown in FIG. 6, for example, the flapping angle of the wing shaft 601 detected by the angle sensor 610 is fed back to the control unit, and the maximum flapping angle and phase are calculated therefrom to adjust the driving force. It is desirable.
[0057]
In the present embodiment, a spring is illustrated in FIG. 1 as an elastic body, but the material and structure are not particularly limited as long as the elastic body is plastic. Further, if the wing shaft has an appropriate elastic force, the elastic force of the wing shaft may be used. Further, the elastic force of the wing shaft and the elastic force of the elastic body may be combined.
[0058]
(Configuration of flapping flight device)
7 (a) and 7 (b) are diagrams showing a flapping flight apparatus using the flapping flight apparatus described in FIG. 1 as a vibration actuator and having a plurality of wing shafts (two as an example) as wing parts. is there.
[0059]
FIG. 7A shows a front front portion of the flapping flight apparatus, and FIG. 7B shows a left side portion facing the front front of the flapping flight apparatus.
[0060]
7 (a) and 7 (b), only the left wing is shown in front of the flapping flight apparatus, but in actuality, the left and right objects are sandwiched with the central axis 709 of the body 705 interposed therebetween. A right wing is also formed. For the sake of simplicity, it is assumed that an axis (body axis 708) along the direction in which the body part 705 extends is in a horizontal plane, and a center axis 709 passing through the center of gravity is maintained in the vertical direction.
[0061]
As shown in FIGS. 7A and 7B, the body portion 705 of the flapping flight apparatus includes a front wing shaft 703 and a rear wing shaft 704, and a space between the front wing shaft 703 and the rear wing shaft 704. A wing (left wing) having a wing film 706 provided so as to pass the wing is formed.
[0062]
In addition, a vibration type actuator 701 for driving the front wing shaft 703 and a vibration type actuator 702 for driving the rear wing shaft 704 are mounted on the body portion 705. Such an arrangement of the actuators 701 and 702 is not limited to the shape of the wing including the front wing shaft 703, the rear wing shaft 704, and the wing film 706 unless the performance of the flight is impaired.
[0063]
Furthermore, in the case of this flapping flight device, if the cross-sectional shape of the wings is made to project vertically upward, not only the drag against the flight in the horizontal direction but also lift will be generated, and a greater levitation force will be obtained. Will be.
[0064]
Further, here, since the two vibration actuators of FIG. 1 are used for one wing, the spring 106 is separately connected to each of the front (rear) wing shafts 703 and 704, but FIG. , A beam 1410 connected with a degree of freedom is formed between the front (rear) wing shafts 1401 and 1401, and a spring 1406 is connected between the support structure 1400 and the beam 1410. It may be. It is possible to unify the natural frequencies of the front (rear) wing shafts 1401 and 1401 and improve the stability and efficiency of control. Considering that vibration can be transmitted between the front (rear) wing shafts 1401 and 1401 and calculation of the natural frequency of the driven part such as the wing shafts 1401 and 1401 can be simplified, the beam 1410 is a rigid body. It is desirable. Note that the beam 1410 may be an elastic body as long as the calculation of the natural frequencies of the driven parts such as the wing shafts 1401 and 1401 is not complicated.
[0065]
Further, the position of the center of gravity of the flapping flight apparatus is set to be lower than the position of the point of application of the force received by the surrounding fluid to the actuator in order to place importance on the stability of the flapping flight apparatus. . On the other hand, from the viewpoint of easily changing the posture of the flapping flight device, it is desirable to make the center of gravity and its action point substantially coincide with each other. The difference is reduced, and the posture of the flapping flight apparatus can be easily changed.
[0066]
The two vibration type actuators 701 and 702 share a vibration axis 700 (an axis passing through a vibration fixed point of the vibration type actuator). The vibration shaft 700 forms a predetermined angle (90 ° −θ) with the body shaft 708. The front (rear) wing shafts 703 and 704 reciprocate in a plane orthogonal to the vibration shaft 700 with the vibration type actuators 701 and 702 as fulcrums. An angle formed by a plane perpendicular to the vibration axis 700 and the body axis 708 is an elevation angle θ.
[0067]
The body portion 705 is preferably formed of a polyethylene terephthalate (PET) or the like in order to ensure mechanical strength and reduce the weight sufficiently, but such materials and shapes are limited. It is not a thing.
[0068]
Now, in the flapping flight apparatus shown in FIGS. 7A and 7B, the front wing shaft 703 and the rear wing shaft 704 are connected to the vibration type actuators 701 and 702, respectively. A wing film 706 is stretched between the front wing shaft 703 and the rear wing shaft 704. The wing film 706 has a spontaneous tension in the direction of contraction in the plane thereof, and functions to increase the rigidity of the entire wing.
[0069]
In order to reduce the weight, the front wing shaft 703 and the rear wing shaft 704 have a hollow structure and are each formed of carbon graphite. Therefore, the front wing shaft 704 and the rear wing shaft 704 have elasticity, and the front wing shaft 703 and the rear wing shaft 704 can be deformed by the tension of the wing film 706.
[0070]
FIG. 10 is a diagram showing the overall structure of the flapping flight apparatus of the present embodiment. Note that the left wing is omitted in the forward direction (upward in the drawing).
[0071]
An ultrasonic sensor 1001, an infrared sensor 1002, an acceleration sensor 1003, and an angular acceleration sensor 1004 are disposed on the body portion 1000. Detection results by these sensors are sent to the flapping control unit 1005. In the flapping control unit 1005, information such as the distance between the flapping flight apparatus and a surrounding obstacle or a detection target such as a human is processed from the result detected by the ultrasonic sensor 1001 or the infrared sensor 1002. Further, information such as the flying state, the target position or the posture of the flapping flight apparatus is processed from the results detected by the sensors that detect the flapping flight such as the acceleration sensor 1003 and the angular acceleration sensor 1004, and the left and right actuators 1006 are processed. Then, drive control of the center of gravity control unit 1007 is determined.
[0072]
Here, the ultrasonic sensor 1001 and the infrared sensor 1002 are used as means for detecting obstacles around the flapping flight apparatus, and the acceleration sensor 1003 is used as means for detecting the position and posture of the flapping flight apparatus. Although the angular acceleration sensor 1004 is used, the sensor is not limited to the above sensor as long as the surrounding environment, position, and posture of the flapping flight apparatus can be measured. It is possible to calculate the attitude of the flapping flight apparatus of the present embodiment from acceleration information obtained by arranging two acceleration sensors capable of measuring acceleration at different positions on the body portion 1000, respectively. It is also possible to calculate the position and orientation of the flapping flight device by providing a magnetic field distribution in the space where the flapping flight device of this embodiment moves and detecting this magnetic field distribution with a magnetic sensor. It is.
[0073]
In FIG. 10, sensors such as the acceleration sensor 1003 and the angular acceleration sensor 1004 are shown as separate parts from the flapping control unit 1005. From the viewpoint of weight reduction, for example, flapping is performed by micromachining technology. It may be formed on the same substrate integrally with the control unit 1005.
[0074]
In this flapping flight apparatus, the wing is driven by open-loop control. However, it is also possible to provide a wing angle sensor at the base of the wing and perform closed-loop control based on angle information obtained from the angle sensor.
[0075]
Note that the sensors listed here are not essential if the flow of the fluid in the rising space is known and can be lifted by a predetermined way of flapping.
[0076]
Flapping control unit 1005 is connected to memory unit 1008, and can read existing data necessary for flapping control from memory unit 1008. In addition, information obtained by the sensors 1001 to 1004 can be sent to the memory unit 1008, and the information in the memory unit 1008 can be rewritten as necessary, so that a flapping flight device can have a learning function.
[0077]
Note that if only the information obtained by the sensors 1001 to 1004 is stored in the memory unit 1008, the memory unit 1008 and the sensors 1001 to 1004 may be directly connected without using the flapping control unit 1005. Good. Flapping control unit 1005 is connected to communication control unit 1009 and can input / output data to / from communication control unit 1009. The communication control unit 1009 transmits / receives data to / from an external device (such as another flapping flight device or a base station) via the antenna unit 1010.
[0078]
With such a communication function, the flapping flight device can acquire the data stored in the memory unit 1008 and quickly transfer it to an external device. In addition, information that cannot be obtained by the flapping flight apparatus is received from an external apparatus, and such information is stored in the memory unit 1008 so that it can be used for flapping control. For example, it is possible to obtain map information in a necessary range from a base station or the like at any time without storing all the large map information in the flapping flight device.
[0079]
In FIG. 10, the antenna portion 1010 is shown as a rod-like member protruding from the end of the body portion 1000, but the shape arrangement is not limited thereto as long as it has an antenna function. For example, a loop antenna may be formed on the wing using the front wing shaft 102 or the rear wing shaft 1013. Further, the body unit 1000 may have a built-in antenna, or the antenna and the communication control unit 1009 may be integrated. An ultrasonic sensor 1001, an infrared sensor 1002, an acceleration sensor 1003, an angular acceleration sensor 1004, a flapping control unit 1005, left and right actuators 1006, a center of gravity control unit 1007, a memory unit 1008, a communication control unit 1009, an antenna unit 1010, etc. Driven by the current supplied by 1011.
[0080]
Here, electric power is used as drive energy, but an internal combustion engine can also be used. It is also possible to use an actuator using a physiological redox reaction as seen in insect muscles. Alternatively, a method of acquiring the driving energy of the actuator from the outside can also be adopted. For example, regarding electric power, a thermoelectric element, electromagnetic waves, etc. are mentioned.
[0081]
(Floating method)
For simplicity of explanation, the external force acting on the flapping flight device of the present embodiment is only the fluid force that the wing receives from the fluid and the gravity acting on the flapping flight device (the product of the flapping flight device mass and gravitational acceleration). And In order for this flapping flight device to surface constantly, in the time average during one flapping motion,
(Vertical fluid force acting on the wing)> (Weight acting on the flapping flight device)
It is necessary to meet. One flapping operation refers to an operation of dropping a wing and then raising the wing.
[0082]
In addition, in order to raise the fluid force upward vertically,
(Vertical upward fluid force acting on the wing in the down motion)> (Vertical downward fluid force acting on the wing in the launch motion)
It is necessary to become.
[0083]
Here, the vertical upward fluid force (hereinafter referred to as “fluid force at the time of downstroke”) acting on the wing in the down-motion operation is applied to the wing in the up-motion motion by simplifying the method of flapping the insect. A description will be given of a method for increasing the applied vertical downward fluid force (hereinafter referred to as “fluid force at launch”).
[0084]
For ease of explanation, the behavior of the fluid or the force exerted by the fluid on the wing will be described with reference to its main components. The levitation force obtained by this flapping method and the magnitude of the weight (hereinafter referred to as “weight”) acting on the flapping flight apparatus will be described later.
[0085]
In order to make the fluid force at the time of downstroke greater than the fluid force at the time of launch, the fluid force may be lowered so that the volume of the space in which the wing film 706 moves during the downstroke is maximized. For this purpose, the wing film 706 may be downed substantially parallel to the horizontal plane, and the maximum fluid force can be obtained by this downing. On the other hand, at the time of launch, the launch may be performed so that the volume of the space in which the feather film 706 moves is minimized. For this purpose, the wing film 706 may be launched at an angle substantially perpendicular to the horizontal plane, and the fluid force exerted on the wing is substantially minimized by this launch. Therefore, when the two wing shafts 703 and 704 are reciprocated around the vibration shaft 700 by the vibration type actuators 701 and 702, the wing shafts 703 and 704 are moved upward and downward about the position where they substantially coincide with the horizontal plane. Suppose that each reciprocates by an angle γ. Further, as shown in FIG. 8, the reciprocating motion of the rear wing shaft 704 is delayed by an appropriate phase φ with respect to the reciprocating motion of the front wing shaft 703.
[0086]
Accordingly, among the series of reciprocating movements of the wing shown in FIG. 9 (illustrated as φ = 20 ° here), the wing is at a higher position when it is downed at τ = 0 ° to 180 °. Since the front wing shaft 903 of the vibration type actuator 901 is lowered first, the wing film 906 at the tip of the front wing shaft 903 and the rear wing shaft 904 approaches the horizontal.
[0087]
On the other hand, at the time of launching indicated by τ = 108 ° to 315 °, the difference in height between the tips of both wing shafts 903 and 904 is enlarged, and the wing film 906 also approaches the vertical. As a result, the wing film 906 stretched between the front wing shaft 903 and the rear wing shaft 904 pushes down the fluid, or a difference occurs in the amount pushed up. In the case of this flapping flight device, the fluid force at the time of the downstroke is reduced. However, it becomes larger than the fluid force at the time of launch, and a levitation force is obtained.
[0088]
The levitation force and the vector are tilted forward by changing the phase difference φ. If you tilt it forward, you will get a propulsion movement, if you tilt it backward, you will move backward, and if you point it straight above, you will be in a hovering state. In actual flight, it is possible to control the flapping frequency f and the flapping angle γ in addition to the phase difference φ. Further, in this flapping flight device, the flapping elevation angle θ is fixed, but a mechanism for changing this may be added to increase the degree of freedom.
[0089]
(Flapping control)
The actual flapping control will be described in more detail. In the above-described flapping flight device, the torsion angle α formed by the tip of the wing during the down or up operation is the length of the wing (the length along the front wing axis of the wing membrane, Along the length), l the wing width (the distance between the front and rear wing axes), w, the flapping angle γ, and the flapping movement phase τ (the maximum moment of launch at 0 °, the moment of downfall) If the phase difference between the front wing shaft and the rear wing shaft is φ (see FIG. 9), it is approximately expressed by the following equation.
[0090]
tan α = (w / I) · [sin {γ · cos τ} −sin {γ · cos (τ + φ)}]
Actually, since the front and rear wing shafts are elastic and can be deformed, the torsion angle α takes a slightly different value. Also, this angle is smaller at the base of the wing shaft. However, in the following discussion, for convenience, explanation will be made using α in the above formula.
[0091]
The vertical component F of the fluid force acting on the wing that does not change the torsional angle is approximately given by the fluid density ρ, the flapping angle γ, and the flapping frequency f.
F = (4/3) · π2・ Ρ ・ w ・ γ2・ F2・ LThree・ Sin2τ · cos (γ · cos τ).
[0092]
The horizontal component of the fluid force acting on the wings cancels each other if the left and right wings make the same movement.
[0093]
When the torsional angle α is given to the wing, the component L perpendicular to the flapping motion plane of the component F and the horizontal component D are as follows.
[0094]
L = F ・ cosα ・ sinα
D = F · cos2α
In consideration of the flapping elevation angle θ, the vertical component A to be balanced with the weight and the parallel component J that becomes the thrust of the longitudinal motion are as follows:
A ↓ = -L · cos θ + D · sin θ
J ↓ = -L · sinθ-D · cosθ
At launch,
A ↑ = L ・ cos θ−D ・ sin θ
J ↑ = L · sinθ + D · cosθ
It becomes. The actual buoyancy and propulsive force are obtained by integrating one cycle of flapping motion.
[0095]
From the above, as an example of this flight control, the wing length l = 4 cm, the wing width w = 1 cm, the flutter elevation angle θ = 30 °, the flapping angle γ = 60 °, the flapping frequency f = 50 Hz, FIG. 11 shows temporal changes of the vertical direction component A and the horizontal direction component J together with the temporal changes of the respective angles when the phase difference φ ↓ = 4 ° when lowered and the phase difference φ ↑ = 16 ° when launched.
[0096]
The horizontal axis represents the time corresponding to one cycle by the phase τ. The first half is down, and the second half is up. The curves in each graph are the time variation of the flapping angle γf of the front wing shaft, the flapping angle γb of the rear wing shaft, the torsion angle of the wing from the horizontal plane (θ-α), the vertical component A of the fluid force, and the horizontal component J. Respectively.
[0097]
In this example, in the vertical direction component A of the fluid force per unit time, the time of downstroke is larger than that at the time of launch, and therefore, a vertical upward fluid force of about 500 dyn is averaged over one cycle. It is obtained by. Therefore, with two wings, if the weight of the flapping flight device is about 1 g or less, it can rise. Further, since the horizontal component J of the fluid force per unit time is almost canceled during one cycle, a flapping flight apparatus having a weight of about 1 g can be hovered.
[0098]
Here, it is possible to move forward by increasing the phase difference φ ↓ at the time of downstroke or by reducing the phase difference φ ↑ at the time of launch. At this time, in order to move forward horizontally, it is desirable to slightly reduce the frequency f. Conversely, if the phase difference φ ↓ at the time of down-stroke is reduced or the phase difference φ ↑ at the time of launch is increased, the vehicle can move backward. At this time, in order to move backward horizontally, it is desirable to slightly increase the frequency f.
[0099]
In this flapping flight device, for example, while keeping the phase difference φ ↑ at the time of launch at 16 °, the phase difference φ ↑ at the time of launch is increased to 7 °, or the phase difference φ ↑ at the time of launch is 4 ° By keeping the launch phase difference φ ↑ as small as 11 ° and lowering the flapping frequency f = 48 Hz, it is possible to advance horizontally at a speed of approximately 1 m in the first second.
[0100]
Further, for example, while keeping the phase difference φ ↑ at the time of launch at 16 °, the phase difference φ ↓ at the time of launch is reduced by 1 °, or while the phase difference φ ↓ at the time of launch is kept at 4 °, By increasing the phase difference φ ↑ at the time of launch to 24 ° and raising the flapping frequency f to 54 Hz, it is possible to retreat horizontally at a speed of about 1 m in the first second.
[0101]
In order to raise or lower the flapping flight apparatus in the hovering state, the frequency f may be increased or decreased. Even during level flight, ascent and descent can be controlled mainly by the frequency f. Raising the frequency f raises the flapping flight apparatus, and lowering the frequency f lowers the flapping flight apparatus.
[0102]
In this example, the torsion angle α of the wing is slowly changed during the launching operation or the downing operation, in order to reduce the load on the actuator. For flapping motion to obtain buoyancy, set the twist angle α of the wing to the value during launching or downing, and change point from downing to launching or from launching to downing In this case, the torsion angle α may be rapidly changed.
[0103]
FIG. 12 shows temporal changes of the vertical direction component A and the horizontal direction component J together with the temporal change of each angle when the flapping elevation angle θ = 0 °. In this case, it is a flapping movement inspired by hummingbird hovering. In the case of steering to the left and right, if the flapping motion of the left and right wings can be controlled separately, the thrust by each wing needs to have a difference. For example, to make a right turn while flying forward, the flapping angle γ of the right wing is made smaller than that of the left wing, or the phase difference between the front and rear wing axes of the right wing is set to the left wing. When the flapping elevation angle θ can be controlled, control is performed such that the right wing θ is smaller than the left wing. Thereby, the propulsive force of the right wing is relatively lower than the propulsive force of the left wing, and the vehicle can turn right. In the case of turning the flapping flight device to the left, the opposite control may be performed.
[0104]
Alternatively, the center of gravity control unit 1007 shown in FIG. 10 may be used to turn left and right by shifting the center of gravity of the flapping flight apparatus from side to side.
[0105]
For example, the flapping flight apparatus can be turned to the right by shifting the center of gravity to the right, tilting the right wing downward, tilting the left wing upward, and increasing the frequency f. Similarly, by shifting the center of gravity to the left and increasing the frequency f, the flapping flight device can be turned to the left. In any case, in order to keep the posture stable, it is desirable to set the left and right flapping frequencies f to the same value.
[0106]
In the above description, the case where the plane in which the front (rear) wing shafts 703 and 704 reciprocate is orthogonal to the vibration axis 700 has been described. Therefore, in this case, these two planes are in parallel with each other. However, as shown in FIG. 10, an angle may be given to the plane in which the front (rear) wing shafts 1012, 1013 reciprocate. By doing so, the torsion angle α of the wing when the wing shaft 1012 and the elastic force of the wing shafts 1012 and 1013 and the tension of the wing film 1014 are moved from the down motion to the down motion or from the down motion to the up motion. The change from a positive value to a negative value or from a negative value to a positive value can be accelerated.
[0107]
As shown in FIG. 13, when the tip directions of the front (rear) wing shafts 1301 and 1302 are directed outward from the mutually parallel positions by an angle ε, the width of the wing shaft root 1305 is set to w and the length of the wing shaft. Let l be
sinε> {(w2+ 8 · l2)1/2−w} / 4 · l
If ε satisfies the above condition, the distance Wo between the wing shaft tips 1306 at the wing torsion angle α = 0 ° (γf = γb) is maximized. Therefore, the elastic force of the wing shaft and the tension of the wing film at that time are also obtained. Since the maximum value and the state of absolute value | α |> 0 are more stable, the change in torsion angle α can be accelerated.
[0108]
Note that ε satisfying the above equation is ε> 30 ° when wing aspect ratio Ap (l / w) = 1, ε> 17.2 ° when Ap = 4, and ε> 1 when Ap = 10. 11.5 °.
[0109]
Furthermore, if the degree of freedom that the front (rear) wing shafts 1012 and 1013 can rotate about their axes is added, even if the positional relationship between the front (rear) wing shafts 1012 and 1013 changes, the wing film 1014 Can be rotated so that the portions fixed to the front (rear) wing shafts 1012 and 1013 face each other, the load on the actuator 1006 is reduced, and efficient control is possible. .
[0110]
The detailed features of the flapping flight apparatus of the present embodiment as described above are summarized as follows.
[0111]
The elastic wing shaft of the present invention means a wing shaft having a bending rigidity with a natural frequency close to the driving frequency of the driving unit. As the material of the wing shaft having elasticity, it is preferable to use a polymer material such as aluminum, a magnesium alloy, and resins in consideration of weight reduction. The elastic constant k is approximately k = I · ωo, where ωo is the driving angular frequency and I is the moment of inertia of the wing shaft and wing.2It is preferable to set the value determined by.
[0112]
In addition, as an elastic body of the present invention, a metal spring such as carbon steel, alloy steel, high alloy, nickel alloy, etc., a non-metallic spring using gas, liquid, synthetic resin, laminated material, or a plastic elastic material is used. , Rubbers with cross-linked polymers (inorganic materials, polyvinyl alcohol-based organic materials, hybrid materials), resins such as phenol resins, dicyclopentadiene resins, silicon elastic bodies using them, and glass fiber reinforced resins GFRP (Glass-Fiber Reinforced Polymer), carbon fiber reinforced resin CFRP (Carbon-Fiber Reinforced Polymer), a metal elastic body bonded with piezoelectric ceramics, or the like can be used.
[0113]
The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
[0114]
【The invention's effect】
According to the driving device of the present invention, the relationship between the natural frequency of the driven part and the driven object and the frequency of the driving part can be adjusted by elastic deformation of the driven part. As a result, for example, using such a drive device as a drive device of a flapping flight device, the natural frequency of the driven part and the driven object and the vibration frequency of the drive part are adjusted to achieve efficient driving. Can be performed. As a result, if the above-described adjustment is appropriately selected and used for the flapping flight, the flapping flight device can easily perform a flight accompanied by a rapid change and can also perform a stationary flight.
[0115]
According to the flapping flight apparatus of the present invention, the relationship between the natural frequency of the driven part and the wing part and the frequency of the driving part can be adjusted by elastic deformation of the driven part. As a result, if the adjustment described above is appropriately selected and used for flapping flight, the natural frequency of the driven part and the wing part and the frequency of the driving part are adjusted to achieve efficient driving. Can be performed. As a result, it becomes easy for the flapping flight apparatus to perform a flight accompanied by a rapid change, and it is also easy to make a stationary flight.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining a drive device of a flapping flight apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a first graph showing a change in a flapping motion angle with respect to a driving force when a resonance phenomenon is used in the driving apparatus of the flapping flight apparatus of the present embodiment.
FIG. 3 is a second graph showing a change in the angle of the flapping motion with respect to the driving force when the resonance phenomenon is used in the driving device of the flapping flight device of the present embodiment.
FIG. 4 is a first graph showing a change in the angle of the flapping motion with respect to the driving force when the driving force is applied in a phase opposite to the flapping motion in the driving device of the flapping flight device of the present embodiment. .
FIG. 5 is a second graph showing a change in the angle of the flapping motion with respect to the driving force when the driving force is given in a phase opposite to the flapping motion in the driving apparatus of the flapping flight device of the present embodiment. .
FIG. 6 is a diagram showing another example in which an angle sensor is provided in the drive device of the flapping flight apparatus of the present embodiment.
7 is a diagram showing an example of a two-axis flapping flight device when a vibration type actuator is used in the flapping flight device driving device shown in FIG. 1, (a) is a partial front view thereof; b) is a partial side view thereof.
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the flapping motion and the phase of the flapping motion in the driving device of the flapping flight device of the present embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a state of flapping motion in the drive device of the flapping flight device of the present embodiment.
10 is a diagram showing an example of a flight mode of the flapping flight apparatus shown in FIG.
FIG. 11 is a first graph showing the force acting on the wing and the change of each angle with respect to the phase of the flapping motion of the flapping flight device of the present embodiment.
FIG. 12 is a second graph showing the force acting on the wing and the change of each angle with respect to the phase of the flapping motion of the flapping flight apparatus of the present embodiment.
FIG. 13 shows the positions of the two wing shafts when the front wing shaft and the tip direction of the rear wing shaft are directed outward from each other by an angle ε in the flapping flight device of the present embodiment. It is a figure which shows a relationship.
FIG. 14 is a diagram for explaining an example in which a beam is provided between a front wing shaft and a rear wing shaft in the flapping flight apparatus of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
100,600 support structure, 101,601 wing shaft, 102,107,108,602,607,608 hinge, 103,603 wing, 104,604 magnet, 105,605 magnet, 106,606 spring, 109,609 control Signal, 201, 301, 401, 501 Driving force, 202, 302, 402, 502 Flapping motion angle, 610 Angle sensor, 700 Vibration axis, 701, 702, 901, 902 Vibration type actuator, 703, 903, 1301 Shaft, 704, 904, 1302 rear wing shaft, 705, 905 trunk, 706,906 wing film, 707,907 wing tip, 708 trunk shaft, 709 central axis, 801 angle of front wing shaft, 802 rear wing Axis angle, 1001 Ultrasonic sensor, 1002 Infrared sensor, 1003 Acceleration Sensor, 1004 Angular acceleration sensor, 1005 Flapping control unit, 1006 Actuator, 1007 Center of gravity control unit, 1008 Memory unit, 1009 Communication control unit, 1010 Antenna unit, 1011 Power supply unit, 1303 Front wing shaft vibration axis, 1304 Rear wing shaft Vibration axis, root of 1305 wing shaft, 1306 wing shaft tip.

Claims (64)

羽ばたき飛行するための羽部と、
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、
前記羽軸を駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部とを備え、
前記駆動部は、前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力および斥力のうち少なくともいずれか一方を与える駆動力発生部を含む、羽ばたき飛行装置。 Wings for flapping flight,
An elastic wing shaft connected to the wing portion;
A drive unit for driving the wing shaft;
A control unit for controlling the drive unit ,
The flapping flight device includes a driving force generating unit that is provided in the support structure and applies at least one of attractive force and repulsive force to the wing shaft. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部は、The drive unit is
前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力または斥力を与える第１駆動力発生部と、A first driving force generator provided in the support structure, which applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft;
前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力または斥力を与える第２駆動力発生部とを含み、A second driving force generator that is provided on the support structure and applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft;
前記第１駆動力発生部と第２駆動力発生部とは、前記引力または斥力によって前記羽軸が回転往復運動するような位置関係に配置されている、羽ばたき飛行装置。The flapping flight device in which the first driving force generator and the second driving force generator are arranged in a positional relationship such that the wing shaft rotates and reciprocates by the attractive force or the repulsive force. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の周波数および位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。The control unit matches the frequency and phase of the driving force of the driving unit with the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing part based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor. Flapping flight device that performs control. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記羽部が羽ばたき運動を開始してから羽ばたき運動を一定の振幅で行なうまでの間、および、前記羽部の羽ばたき運動が一定の振幅で行なわれている間の少なくともいずれか一方において、前記駆動部の駆動力の周波数および位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。Based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor, the control unit starts the flapping motion after the wing portion starts flapping motion, and performs the flapping motion with a constant amplitude. Control is performed so that the frequency and phase of the driving force of the driving unit coincide with the frequency and phase of the free vibration of the wing shaft and the wing part at least in any one of the periods when the flapping motion is performed with a constant amplitude. A flapping flying device that performs. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の振幅の増減を、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように変化させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。The control unit changes the increase / decrease in the amplitude of the driving force of the drive unit so as to correspond to the increase / decrease in the amplitude of the actual operation of the wing shaft based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor. Flapping flight device that executes control. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動The control unit is configured to drive the drive based on a movement state of the wing shaft detected by the sensor. 部の駆動力の振幅を、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように増減させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。A flapping flight apparatus that executes control to increase or decrease the amplitude of the driving force of the unit so as to correspond to the increase or decrease of the amplitude of the actual movement of the wing shaft. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の振幅を、前記羽軸の動作の振幅の増減とは逆となるように増減させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。The control unit controls to increase or decrease the amplitude of the driving force of the driving unit based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor so as to be opposite to the increase or decrease of the amplitude of the operation of the wing shaft. Perform a flapping flight device. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の周波数および位相のうち少なくともいずれか一方を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相に対してずらす制御を実行する、羽ばたき飛行装置。The control unit determines at least one of the frequency and phase of the driving force of the driving unit based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor, and determines the free vibration of the wing shaft and the wing unit. Flapping flight device that performs control that shifts with respect to frequency and phase. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の周波数を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数と一致させた上で、前記羽軸の駆動力の位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相にする制御を実行する、羽ばたき飛行装置。Based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor, the control unit matches the frequency of the driving force of the driving unit with the frequency of free vibration of the wing shaft and the wing portion, A flapping flight apparatus that executes control so that the phase of the driving force of the wing shaft is 180 degrees opposite to the phase of free vibration of the wing shaft and the wing portion. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記羽部の羽ばたき運動を停止する際に、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相にする制御を実行する、羽ばたき飛行装置。When the control unit stops the flapping motion of the wing part, based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor, the control unit determines the phase of the driving force of the driving unit as the wing shaft and the wing unit. Flapping flight device that executes control to make the phase 180 degrees opposite to the phase of the free vibration. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記駆動部の停止時には、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記羽軸および前記羽部の強制振動の時定数の２〜３倍の時間をかけて、前記駆動部の振幅を減少させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。The control unit spends 2 to 3 times the time constant of the forced vibration of the wing shaft and the wing part based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor when the driving unit is stopped. A flapping flight apparatus that executes control to reduce the amplitude of the drive unit. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の周波数および位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致するように設定されている、羽ばたき飛行装置。The flapping flight apparatus in which the frequency and phase of the driving force of the driving unit are set to coincide with the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing unit. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記羽部が羽ばたき運動を開始してから羽ばたき運動を一定の振幅で行なうまでの間、および、前記羽部の羽ばたき運動が一定の振幅で行なわれている間のいずれか一方において、前記駆動部の駆動力の周波数および位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致するように設定されている、羽ばたき飛行装置。The drive unit in any one of the period from the start of the flapping motion of the wing portion until the flapping motion is performed with a constant amplitude and the time when the flapping motion of the wing portion is performed with a constant amplitude. The flapping flight apparatus is set such that the frequency and phase of the driving force of the wing shaft coincide with the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing portion. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の振幅の増減が、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように設定されている、羽ばたき飛行装置。The flapping flight apparatus in which an increase / decrease in the amplitude of the driving force of the drive unit is set to correspond to an increase / decrease in the amplitude of the actual movement of the wing shaft. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の振幅が、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように設定されている、羽ばたき飛行装置。The flapping flight apparatus in which the amplitude of the driving force of the driving unit is set so as to correspond to an increase or decrease in the amplitude of the actual movement of the wing shaft. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の振幅が、前記羽軸の動作の振幅の増減とは逆対応するように設定されている、羽ばたき飛行装置。A flapping flight apparatus in which the amplitude of the driving force of the driving unit is set to be opposite to the increase / decrease in the amplitude of the operation of the wing shaft. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の周波数および位相のうち少なくともいずれか一方が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相に対してずれるように設定されている、羽ばたき飛行装置。A flapping flight apparatus in which at least one of the frequency and phase of the driving force of the driving unit is set to deviate from the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing unit. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の周波数が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数と一致し、前記羽軸の駆動力の位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相になるように設定されている、羽ばたき飛行装置。The frequency of the driving force of the driving unit matches the frequency of the free vibration of the wing shaft and the wing portion, and the phase of the driving force of the wing shaft and the phase of the free vibration of the wing shaft and 180 A flapping flying device set to be out of phase. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記羽部の羽ばたき運動を停止する際に、前記駆動部の駆動力の位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相になるように設定されている、羽ばたき飛行装置。Flapping flight in which the phase of the driving force of the driving unit is set to be 180 degrees opposite to the phase of the free vibration of the wing shaft and the wing unit when stopping the flapping motion of the wing unit apparatus. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続され、弾性力のある羽軸と、An elastic wing shaft connected to the wing portion;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の停止時には、前記羽軸および前記羽部の強制振動の時定数の２〜３倍の時間をかけて、前記駆動部の振幅が減少するように設定されている、羽ばたき飛行装置。A flapping flight apparatus that is set so that the amplitude of the driving unit decreases when the driving unit is stopped over a time two to three times the time constant of the forced vibration of the wing shaft and the wing unit. 羽ばたき飛行するための羽部と、
該羽部に接続された羽軸と、
前記羽軸に接続された弾性体と、
前記弾性体を支持する支持構造体と、
前記羽軸を駆動する駆動部と、
前記駆動部を制御する制御部とを備え、
前記駆動部は、前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力および斥力のうち少なくともいずれか一方を与える駆動力発生部を含む、羽ばたき飛行装置。Wings for flapping flight,
A wing shaft connected to the wing,
An elastic body connected to the wing shaft;
A support structure for supporting the elastic body;
A drive unit for driving the wing shaft;
A control unit for controlling the drive unit ,
The flapping flight device includes a driving force generating unit that is provided in the support structure and applies at least one of attractive force and repulsive force to the wing shaft . 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部は、The drive unit is
前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力または斥力を与える第１駆動力発生部と、A first driving force generator provided in the support structure, which applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft;
前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力または斥力を与える第２駆動力発生部とを含み、A second driving force generator that is provided on the support structure and applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft;
前記第１駆動力発生部と第２駆動力発生部とは、前記引力または斥力によって前記羽軸が回転往復運動するような位置関係に配置されている、羽ばたき飛行装置。The flapping flight device in which the first driving force generator and the second driving force generator are arranged in a positional relationship such that the wing shaft rotates and reciprocates by the attractive force or the repulsive force. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部は、The drive unit is
前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力または斥力を与える第１駆動力発生部と、A first driving force generator provided in the support structure, which applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft;
前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力または斥力を与える第２駆動力発生部とを含み、A second driving force generator that is provided on the support structure and applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft;
前記第１駆動力発生部と第２駆動力発生部とは、前記引力または斥力によって前記羽軸が回転往復運動するような位置関係に配置されており、The first driving force generator and the second driving force generator are arranged in a positional relationship such that the wing shaft rotates and reciprocates by the attractive force or the repulsive force.
前記弾性体は、前記回転往復運動の往路および復路の双方において弾性変形するように、前記羽軸と前記支持構造体との間に設けられている、羽ばたき飛行装置。The flapping flight apparatus provided between the wing shaft and the support structure so that the elastic body is elastically deformed in both the forward path and the return path of the rotational reciprocation. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の周波数および位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。The control unit matches the frequency and phase of the driving force of the driving unit with the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing part based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor. Flapping flight device that performs control. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記羽部が羽ばたき運動を開始してから羽ばたき運動を一定の振幅で行なうまでの間、および、前記羽部の羽ばたき運動が一定の振幅で行なわれている間の少なくともいずれか一方において、前記駆動部の駆動力の周波数および位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。Based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor, the control unit starts the flapping motion after the wing portion starts flapping motion, and performs the flapping motion with a constant amplitude. Control is performed so that the frequency and phase of the driving force of the driving unit coincide with the frequency and phase of the free vibration of the wing shaft and the wing part at least in any one of the periods when the flapping motion is performed with a constant amplitude. A flapping flying device that performs. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の振幅の増減を、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように変化させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。The control unit changes the increase / decrease in the amplitude of the driving force of the drive unit so as to correspond to the increase / decrease in the amplitude of the actual operation of the wing shaft based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor. Flapping flight device that executes control. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の振幅を、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように増減させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。The control unit is configured to increase or decrease the amplitude of the driving force of the driving unit based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor so as to correspond to the increase or decrease of the amplitude of the actual operation of the wing shaft. Perform a flapping flight device. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の振幅を、前記羽軸の動作の振幅の増減とは逆となるように増減させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。The control unit controls to increase or decrease the amplitude of the driving force of the driving unit based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor so as to be opposite to the increase or decrease of the amplitude of the operation of the wing shaft. Perform a flapping flight device. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の周波数および位相のうち少なくともいずれか一方を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相に対してずらす制御を実行する、羽ばたき飛行装置。The control unit determines at least one of the frequency and phase of the driving force of the driving unit based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor, and determines the free vibration of the wing shaft and the wing unit. Flapping flight device that performs control that shifts with respect to frequency and phase. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の周波数を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数と一致させた上で、前記羽軸の駆動力の位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相にする制御を実行する、羽ばたき飛行装置。Based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor, the control unit matches the frequency of the driving force of the driving unit with the frequency of free vibration of the wing shaft and the wing portion, A flapping flight apparatus that executes control so that the phase of the driving force of the wing shaft is 180 degrees opposite to the phase of free vibration of the wing shaft and the wing portion. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記羽部の羽ばたき運動を停止する際に、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相にする制御を実行する、羽ばたき飛行装置。When the control unit stops the flapping motion of the wing part, based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor, the control unit determines the phase of the driving force of the driving unit as the wing shaft and the wing unit. Flapping flight device that executes control to make the phase 180 degrees opposite to the phase of the free vibration. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部と、A control unit for controlling the driving unit;
前記羽軸の運動状態を検出するセンサとを備え、A sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
前記制御部は、前記駆動部の停止時には、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記羽軸および前記羽部の強制振動の時定数の２〜３倍の時間をかけて、前記駆動部の振幅を減少させる制御を実行する、羽ばたき飛行装置。The control unit spends 2 to 3 times the time constant of the forced vibration of the wing shaft and the wing part based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor when the driving unit is stopped. A flapping flight apparatus that executes control to reduce the amplitude of the drive unit. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の周波数および位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致するように設定されている、羽ばたき飛行装置。The flapping flight apparatus in which the frequency and phase of the driving force of the driving unit are set to coincide with the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing unit. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記羽部が羽ばたき運動を開始してから羽ばたき運動を一定の振幅で行なうまでの間、および、前記羽部の羽ばたき運動が一定の振幅で行なわれている間のいずれか一方において、前記駆動部の駆動力の周波数および位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致するように設定されている、羽ばたき飛行装置。The drive unit in any one of the period from the start of the flapping motion of the wing portion until the flapping motion is performed with a constant amplitude and the time when the flapping motion of the wing portion is performed with a constant amplitude. The flapping flight apparatus is set such that the frequency and phase of the driving force of the wing shaft coincide with the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing portion. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の振幅の増減が、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように設定されている、羽ばたき飛行装置。The flapping flight apparatus in which an increase / decrease in the amplitude of the driving force of the drive unit is set to correspond to an increase / decrease in the amplitude of the actual movement of the wing shaft. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の振幅が、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように設定されている、羽ばたき飛行装置。The flapping flight apparatus in which the amplitude of the driving force of the driving unit is set so as to correspond to an increase or decrease in the amplitude of the actual movement of the wing shaft. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の振幅が、前記羽軸の動作の振幅の増減とは逆対応するように設定されている、羽ばたき飛行装置。A flapping flight apparatus in which the amplitude of the driving force of the driving unit is set to be opposite to the increase / decrease in the amplitude of the operation of the wing shaft. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の周波数および位相のうち少なくともいずれか一方が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相に対してずれるように設定されている、羽ばたき飛行装置。A flapping flight apparatus in which at least one of the frequency and phase of the driving force of the driving unit is set to deviate from the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing unit. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の駆動力の周波数が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数と一致し、前記羽軸の駆動力の位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相になるように設定されている、羽ばたき飛行装置。The frequency of the driving force of the driving unit matches the frequency of the free vibration of the wing shaft and the wing portion, and the phase of the driving force of the wing shaft and the phase of the free vibration of the wing shaft and 180 A flapping flying device set to be out of phase. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記羽部の羽ばたき運動を停止する際に、前記駆動部の駆動力の位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相になるように設定されている、羽ばたき飛行装置。Flapping flight in which the phase of the driving force of the driving unit is set to be 180 degrees opposite to the phase of the free vibration of the wing shaft and the wing unit when stopping the flapping motion of the wing unit apparatus. 羽ばたき飛行するための羽部と、Wings for flapping flight,
該羽部に接続された羽軸と、A wing shaft connected to the wing,
前記羽軸に接続された弾性体と、An elastic body connected to the wing shaft;
前記弾性体を支持する支持構造体と、A support structure for supporting the elastic body;
前記羽軸を駆動する駆動部と、A drive unit for driving the wing shaft;
前記駆動部を制御する制御部とを備え、A control unit for controlling the drive unit,
前記駆動部の停止時には、前記羽軸および前記羽部の強制振動の時定数の２〜３倍の時間をかけて、前記駆動部の振幅が減少するように設定されている、羽ばたき飛行装置。A flapping flight apparatus that is set so that the amplitude of the driving unit decreases when the driving unit is stopped over a time two to three times the time constant of the forced vibration of the wing shaft and the wing unit. 羽ばたき飛行するための羽部と、
該羽部に接続された複数の羽軸と、
前記複数の羽軸のそれぞれに対して回転可能に連結された連結部材と、
該連結部材に接続された弾性体と、
前記弾性体を支持する支持構造体と、
前記複数の羽軸を駆動する複数の駆動部と、
前記複数の駆動部を制御する制御部とを備えた、羽ばたき飛行装置。Wings for flapping flight,
A plurality of wing shafts connected to the wing portion;
A connecting member rotatably connected to each of the plurality of wing shafts;
An elastic body connected to the connecting member;
A support structure for supporting the elastic body;
A plurality of drive units for driving the plurality of wing shafts;
A flapping flight apparatus comprising: a control unit that controls the plurality of driving units. 前記駆動部は、
前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力および斥力のうち少なくともいずれか一方を与える駆動力発生部を含む、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。The drive unit is
43. The flapping flight apparatus according to claim 42 , further comprising a driving force generation unit that is provided on the support structure and applies at least one of attractive force and repulsive force to the wing shaft. 前記駆動部は、
前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力または斥力を与える第１駆動力発生部と、
前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力または斥力を与える第２駆動力発生部とを含み、
前記第１駆動力発生部と第２駆動力発生部とは、前記引力または斥力によって前記羽軸が回転往復運動するような位置関係に配置されている、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。The drive unit is
A first driving force generator provided in the support structure, which applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft;
A second driving force generator that is provided on the support structure and applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft;
43. The flapping flight apparatus according to claim 42 , wherein the first driving force generator and the second driving force generator are arranged in a positional relationship such that the wing shaft rotates and reciprocates due to the attractive force or repulsive force. 前記複数の駆動部のそれぞれは、
前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力または斥力を与える第１駆動力発生部と、
前記支持構造体に設けられ、前記羽軸に対して引力または斥力を与える第２駆動力発生部とを含み、
前記第１駆動力発生部と第２駆動力発生部とは、前記引力または斥力によって前記羽軸部が回転往復運動するような位置関係に配置されており、
前記弾性体は、前記回転往復運動の往路および復路の双方において弾性変形するように、前記連結部材と前記支持構造体との間に設けられている、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。Each of the plurality of driving units is
A first driving force generator provided in the support structure, which applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft;
A second driving force generator that is provided on the support structure and applies an attractive force or a repulsive force to the wing shaft;
The first driving force generation part and the second driving force generation part are arranged in a positional relationship such that the wing shaft part rotates and reciprocates by the attractive force or the repulsive force,
43. The flapping flight apparatus according to claim 42 , wherein the elastic body is provided between the connecting member and the support structure so as to be elastically deformed in both an outward path and a return path of the rotational reciprocation. 前記羽軸の運動状態を検出するセンサをさらに備え、
前記制御部は、前記センサにより検出された運動状態に基づいて、前記駆動部を制御する、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。It further comprises a sensor for detecting the movement state of the wing shaft,
43. The flapping flight apparatus according to claim 42 , wherein the control unit controls the drive unit based on a motion state detected by the sensor. 前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の周波数および位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致させる制御を実行する、請求項４６に記載の羽ばたき飛行装置。The control unit matches the frequency and phase of the driving force of the driving unit with the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing part based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor. 47. The flapping flight apparatus of claim 46 that performs control. 前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記羽部が羽ばたき運動を開始してから羽ばたき運動を一定の振幅で行なうまでの間、および、前記羽部の羽ばたき運動が一定の振幅で行なわれている間の少なくともいずれか一方において、前記駆動部の駆動力の周波数および位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致させる制御を実行する、請求項４６に記載の羽ばたき飛行装置。Based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor, the control unit starts the flapping motion after the wing portion starts flapping motion, and performs the flapping motion with a constant amplitude. Control is performed so that the frequency and phase of the driving force of the driving unit coincide with the frequency and phase of the free vibration of the wing shaft and the wing part at least in any one of the periods when the flapping motion is performed with a constant amplitude. The flapping flight apparatus of claim 46 , wherein the flapping flight apparatus is implemented. 前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の振幅の増減を、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように変化させる制御を実行する、請求項４６に記載の羽ばたき飛行装置。The control unit changes the increase / decrease in the amplitude of the driving force of the drive unit so as to correspond to the increase / decrease in the amplitude of the actual operation of the wing shaft based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor. The flapping flight apparatus according to claim 46 , wherein control for causing the flapping flight is executed. 前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の振幅を、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように増減させる制御を実行する、請求項４６に記載の羽ばたき飛行装置。The control unit is configured to increase or decrease the amplitude of the driving force of the driving unit based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor so as to correspond to the increase or decrease of the amplitude of the actual operation of the wing shaft. The flapping flight apparatus according to claim 46 , wherein: 前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の振幅を、前記羽軸の動作の振幅の増減とは逆となるように増減させる制御を実行する、請求項４６に記載の羽ばたき飛行装置。The control unit controls to increase or decrease the amplitude of the driving force of the driving unit based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor so as to be opposite to the increase or decrease of the amplitude of the operation of the wing shaft. The flapping flight apparatus according to claim 46 , wherein: 前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の周波数および位相のうち少なくともいずれか一方を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相に対してずらす制御を実行する、請求項４６に記載の羽ばたき飛行装置。The control unit determines at least one of the frequency and the phase of the driving force of the driving unit based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor, and the free vibration of the wing shaft and the wing unit. The flapping flight apparatus according to claim 46 , wherein control for shifting with respect to frequency and phase is executed. 前記制御部は、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の周波数を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数と一致させた上で、前記羽軸の駆動力の位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相にする制御を実行する、請求項４６に記載の羽ばたき飛行装置。Based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor, the control unit matches the frequency of the driving force of the driving unit with the frequency of free vibration of the wing shaft and the wing portion, 47. The flapping flight apparatus according to claim 46 , wherein control is performed so that the phase of the driving force of the wing shaft is 180 degrees opposite to the phase of free vibration of the wing shaft and the wing portion. 前記制御部は、前記羽部の羽ばたき運動を停止する際に、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記駆動部の駆動力の位相を、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相にする制御を実行する、請求項４６に記載の羽ばたき飛行装置。When the control unit stops the flapping motion of the wing part, based on the motion state of the wing shaft detected by the sensor, the control unit determines the phase of the driving force of the driving unit as the wing shaft and the wing unit. The flapping flight apparatus according to claim 46 , wherein control is performed so that the phase of the free vibration is 180 degrees opposite to the phase of the free vibration. 前記制御部は、前記駆動部の停止時には、前記センサにより検出された前記羽軸の運動状態に基づいて、前記羽軸および前記羽部の強制振動の時定数の２〜３倍の時間をかけて、前記駆動部の振幅を減少させる制御を実行する、請求項４６に記載の羽ばたき飛行装置。The control unit spends 2 to 3 times the time constant of the forced vibration of the wing shaft and the wing part based on the movement state of the wing shaft detected by the sensor when the driving unit is stopped. The flapping flight apparatus according to claim 46 , wherein control for reducing the amplitude of the drive unit is executed. 前記駆動部の駆動力の周波数および位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致するように設定されている、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。43. The flapping flight apparatus according to claim 42 , wherein the frequency and phase of the driving force of the driving unit are set to coincide with the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing unit. 前記羽部が羽ばたき運動を開始してから羽ばたき運動を一定の振幅で行なうまでの間、および、前記羽部の羽ばたき運動が一定の振幅で行なわれている間のいずれか一方において、前記駆動部の駆動力の周波数および位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相と一致するように設定されている、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。Between the flapping motion from the start of the movement the wing portion flapping up performed at a constant amplitude, and, in one or between noise deviation flapping motion of the wing portion is performed at a constant amplitude, the drive 43. The flapping flight apparatus according to claim 42 , wherein the frequency and phase of the driving force of the section are set so as to coincide with the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing section. 前記駆動部の駆動力の振幅の増減が、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように設定されている、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。The increase or decrease in the amplitude of the driving force of the driving unit is set to the actual corresponds to so that the amplitude of the increase and decrease of the operation of the wing shaft, flapping flight device of claim 42. 前記駆動部の駆動力の振幅が、前記羽軸の実際の動作の振幅の増減に対応するように設定されている、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。The amplitude of the driving force of the driving unit is set to the actual corresponds to so that the amplitude of the increase and decrease of the operation of the wing shaft, flapping flight device of claim 42. 前記駆動部の駆動力の振幅が、前記羽軸の動作の振幅の増減とは逆対応するように設定されている、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。43. The flapping flight apparatus according to claim 42 , wherein an amplitude of the driving force of the driving unit is set so as to correspond to an increase / decrease in an amplitude of an operation of the wing shaft. 前記駆動部の駆動力の周波数および位相のうち少なくともいずれか一方が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数および位相に対してずれるように設定されている、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。43. Flapping according to claim 42 , wherein at least one of the frequency and phase of the driving force of the driving unit is set to be shifted with respect to the frequency and phase of free vibration of the wing shaft and the wing unit. Flying equipment. 前記駆動部の駆動力の周波数が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の周波数と一致し、前記羽軸の駆動力の位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相になるように設定されている、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。The frequency of the driving force of the driving unit matches the frequency of the free vibration of the wing shaft and the wing portion, and the phase of the driving force of the wing shaft and the phase of the free vibration of the wing shaft and 180 43. The flapping flight apparatus according to claim 42 , wherein the flapping flight apparatus is set to have an opposite phase. 前記羽部の羽ばたき運動を停止する際に、前記駆動部の駆動力の位相が、前記羽軸および前記羽部の自由振動の位相と１８０度逆位相になるように設定されている、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。The phase of the driving force of the driving unit is set to be 180 degrees opposite to the phase of free vibration of the wing shaft and the wing unit when stopping the flapping motion of the wing unit. 43. The flapping flight apparatus according to 42 . 前記駆動部の停止時には、前記羽軸および前記羽部の強制振動の時定数の２〜３倍の時間をかけて、前記駆動部の振幅が減少するように設定されている、請求項４２に記載の羽ばたき飛行装置。Wherein when stopping of the driving unit, over a 2 to 3 times the time constant of the forced vibration of the wing shaft and the wing portion, the amplitude of the driving unit is configured to reduce, in claim 42 The flapping flight device described.
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