JP5857658B2 - Flapping robot - Google Patents

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Description

本発明は羽ばたきロボットに係り、更に詳しくは、昆虫や鳥のような羽ばたき状態を得ることのできる羽ばたきロボットに関する。   The present invention relates to a flapping robot, and more particularly to a flapping robot that can obtain a flapping state such as an insect or a bird.

近年、災害現場の偵察等、陸上車両でアクセスできない環境の遠隔監視を目的とした小型の無人飛翔体の研究開発が盛んに行われている。この無人飛翔体としては、航空機のような固定翼型やヘリコプターのような回転翼型の他に、昆虫や鳥のような動作をする羽ばたき型のものがある。中でも、羽ばたき型のものは、静止飛行や急旋回等、高い機動能力を有する究極の無人飛翔体の姿として、実現に大きな期待が寄せられている。   In recent years, research and development of small unmanned flying vehicles have been actively conducted for the purpose of remote monitoring of environments that cannot be accessed by land vehicles, such as reconnaissance at disaster sites. As this unmanned flying object, there is a flapping type that operates like an insect or a bird, in addition to a fixed wing type such as an aircraft or a rotary wing type such as a helicopter. In particular, the flapping type is expected to be realized as an ultimate unmanned flying vehicle with high maneuverability such as stationary flight and sudden turn.

ところで、特許文献1には、翼を上下に動かすフラッピング運動と、翼を傾けるフェザリング運動とを可能にした羽ばたき飛行機が開示されている。この羽ばたき飛行機は、フラッピング振動とフェザリング振動の2自由度で連成共振振動する翼振動系からなる翼を有し、当該翼振動系は、加振手段と減衰手段を備え、当該減衰手段の減衰係数を調整することで、翼のフラッピング振動振幅及びフェザリング振動振幅を独立に変更可能となっている。   By the way, Patent Document 1 discloses a flapping airplane that enables a flapping motion that moves a wing up and down and a feathering motion that tilts the wing. This flapping airplane has a wing composed of a wing vibration system that performs coupled resonance vibration with two degrees of freedom of flapping vibration and feathering vibration, and the wing vibration system includes an excitation means and an attenuation means, and the attenuation means By adjusting the damping coefficient, the flapping vibration amplitude and the feathering vibration amplitude of the blade can be independently changed.

特許第3879771号公報Japanese Patent No. 3879771

しかしながら、前記特許文献1の羽ばたき飛行機にあっては、フラッピング振動とフェザリング振動が、共振モードの範囲内でしか実現できず、翼の動作が限定的になるという不都合がある。また、減衰係数と飛行効果との関係が不明であることから、所望の飛行を行うための減衰係数の調整が難しいという不都合もある。   However, in the flapping airplane of Patent Document 1, flapping vibration and feathering vibration can be realized only within the range of the resonance mode, and there is a disadvantage that the operation of the wing is limited. In addition, since the relationship between the attenuation coefficient and the flight effect is unknown, there is an inconvenience that it is difficult to adjust the attenuation coefficient for performing a desired flight.

本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、装置構成を小型軽量化しつつ、所望となる数多くの態様のフラッピング運動やフェザリング運動を簡単に行うことができる羽ばたきロボットを提供することにある。   The present invention has been devised by paying attention to such inconveniences, and its purpose is to easily perform a flapping motion and a feathering motion in many desired modes while reducing the size and weight of the device configuration. It is to provide a flapping robot that can do this.

前記目的を達成するため、本発明は、主として、片持ち支持されて所定の羽ばたき動作を行う翼部材と、当該翼部材を動作させる翼動作機構と、当該翼動作機構による前記翼部材の動作を制御する制御装置とを備えた羽ばたきロボットにおいて、
前記翼動作機構は、前記翼部材の基端側の前部に上下方向の動力を伝達する前方動力伝達手段と、前記翼部材の基端側の後部に上下方向の動力を伝達する後方動力伝達手段とを備え、
前記制御装置は、前記翼部材を上下に動かすフラッピング運動と前記翼部材を傾けるフェザリング運動を行えるように、前記前方動力伝達手段と前記後方動力伝達手段による動力の伝達をそれぞれ独立して制御可能に設けられる、という構成を採っている。
In order to achieve the above object, the present invention mainly provides a wing member that is cantilevered and performs a predetermined flapping operation, a wing operation mechanism that operates the wing member, and an operation of the wing member by the wing operation mechanism. In a flapping robot equipped with a control device to control,
The blade operating mechanism includes a front power transmission means for transmitting power in the vertical direction to a front portion on the base end side of the wing member, and a rear power transmission for transmitting power in the vertical direction to a rear portion on the base end side of the wing member. Means and
The control device independently controls power transmission by the front power transmission means and the rear power transmission means so that a flapping motion for moving the wing member up and down and a feathering motion for tilting the wing member can be performed. It is configured to be possible.

なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「前」、「後」は、特に明示しない限り、羽ばたきロボットの空中での進行方向における「前」、「後」を意味する。また、「左」、「右」は、特に明示しない限り、図1における「左」、「右」を意味する。更に、「上」、「下」は、羽ばたきロボットの上昇・下降方向における「上」、「下」、すなわち、図2における「上」、「下」を意味する。   In the present specification and claims, “front” and “rear” mean “front” and “rear” in the direction of movement of the flapping robot in the air unless otherwise specified. Further, “left” and “right” mean “left” and “right” in FIG. 1 unless otherwise specified. Furthermore, “up” and “down” mean “up” and “down” in the ascending / descending direction of the flapping robot, that is, “up” and “down” in FIG.

本発明によれば、翼部材の内部に当該翼部材を変位させるための機構を設ける必要がなく、また、一つの駆動手段を分配するためのクランク機構等の複雑な機構が不要になり、装置全体の小型化及び軽量化を実現することができる。しかも、前方動力伝達手段と後方動力伝達手段による動力の伝達をそれぞれ独立して制御することで、フラッピング運動とフェザリング運動とが行え、所望となる数多くの態様のフラッピング運動やフェザリング運動を簡単に行うことができる。   According to the present invention, there is no need to provide a mechanism for displacing the wing member inside the wing member, and a complicated mechanism such as a crank mechanism for distributing one driving means is not required. The overall size and weight can be reduced. Moreover, by independently controlling the transmission of power by the front power transmission means and the rear power transmission means, flapping motion and feathering motion can be performed, and many desired flapping motions and feathering motions can be performed. Can be done easily.

特に、翼部材の打ち下ろし時にフラッピング運動を行わせることで、翼部材の揚力をより大きくすることができ、翼部材の打ち上げ時にフェザリング運動を行わせることで、翼部材のダウンフォースをより小さくすることができる。   In particular, it is possible to increase the lift of the wing member by performing a flapping motion when the wing member is lowered, and to further reduce the downforce of the wing member by performing a feathering motion when the wing member is launched. Can be small.

本実施形態に係る羽ばたきロボットの概略平面図。1 is a schematic plan view of a flapping robot according to the present embodiment. 前記羽ばたきロボットを前方(図1中上方)から見た概略正面図。The schematic front view which looked at the said flapping robot from the front (upper direction in FIG. 1). 左サイド部を示す図1の要部拡大図。The principal part enlarged view of FIG. 1 which shows a left side part. 図3のA−A線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the AA line of FIG. 図3のB−B線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the BB line of FIG. 図3のC−C線に沿う断面図。Sectional drawing which follows the CC line | wire of FIG. (A)、(B)は、フェザリング運動時のアームの動作を説明するための図6と同様の断面図である。(A), (B) is sectional drawing similar to FIG. 6 for demonstrating operation | movement of the arm at the time of a feathering exercise | movement.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1には、本実施形態に係る羽ばたきロボットの概略平面図が示され、図2には、前記羽ばたきロボットを図1中上方となる前方から見た概略正面図が示されている。これらの図において、羽ばたきロボット10は、左右一対の翼部材11,11と、翼部材11を動作させる翼動作機構12と、翼動作機構12による翼部材11の動作を制御する制御装置14とを備えている。   FIG. 1 shows a schematic plan view of a flapping robot according to the present embodiment, and FIG. 2 shows a schematic front view of the flapping robot as viewed from the front in the upper part of FIG. In these drawings, the flapping robot 10 includes a pair of left and right wing members 11, 11, a wing operation mechanism 12 that operates the wing member 11, and a control device 14 that controls the operation of the wing member 11 by the wing operation mechanism 12. I have.

前記翼部材11,11は、左右共に同一の構成となっており、それら各一端側が翼動作機構12に片持ち支持され、翼動作機構12の作動によって、当該一端側を基端側とした羽ばたき運動を行うようになっている。具体的に、翼部材11,11は、羽ばたき運動として、翼部材11,11を上下に動かすフラッピング運動と、翼部材11,11を傾ける(捩る)フェザリング運動とを行えるようになっている。また、詳細な図示を省略しているが、本実施形態の翼部材11は、線材によって骨格部分が形成され、当該骨格部分にシート材を貼付けることで横長の面状に形成されている。なお、翼部材11は、その自由端側となる先端側から基端側に広がる面状部分を有する限りにおいて、種々の形状及び構成を採用することができる。   The wing members 11, 11 have the same configuration on both the left and right sides, and their one end sides are cantilevered by the wing operation mechanism 12, and flapping with the one end side as the base end side by the operation of the wing operation mechanism 12. Doing exercise. Specifically, the wing members 11 and 11 can perform a flapping motion that moves the wing members 11 and 11 up and down and a feathering motion that tilts (twists) the wing members 11 and 11 as a flapping motion. . Moreover, although detailed illustration is abbreviate | omitted, as for the wing | blade member 11 of this embodiment, the frame | skeleton part is formed with a wire, and the sheet | seat material is affixed on the said frame | skeleton part, and is formed in the horizontally long surface shape. In addition, as long as the wing | blade member 11 has a planar part which spreads from the front end side used as the free end side to the base end side, various shapes and structures can be employ | adopted.

前記翼動作機構12は、左側の翼部材11を動作させるための左サイド部16と、右側の翼部材11を動作させるための右サイド部17と、これら左右両サイド部16,17を支持する板状のベース18とからなる。左サイド部16と右サイド部17は、相互に同一の構成となっており、ベース18上に左右対称に配置されている。なお、以下においては、左サイド部16についてのみ構造の詳細な説明を行い、右サイド部17については、左サイド部16と同一若しくは同等の構成部分に同一符号を用いて説明を省略する。   The wing operating mechanism 12 supports a left side portion 16 for operating the left wing member 11, a right side portion 17 for operating the right wing member 11, and both the left and right side portions 16, 17. It consists of a plate-like base 18. The left side portion 16 and the right side portion 17 have the same configuration and are disposed on the base 18 in a bilaterally symmetrical manner. In the following description, only the left side portion 16 will be described in detail, and the right side portion 17 will not be described using the same reference numerals for the same or equivalent components as the left side portion 16.

前記左サイド部16は、図3及び図4に示されるように、翼部材11の基端側の前部11Aに上下方向の動力を伝達する前方動力伝達手段20と、翼部材11の基端側の後部11Bに上下方向の動力を伝達する後方動力伝達手段21とにより構成されている。   As shown in FIGS. 3 and 4, the left side portion 16 includes a front power transmission means 20 that transmits power in the vertical direction to the front portion 11 </ b> A on the base end side of the wing member 11, and a base end of the wing member 11. It is comprised by the rear power transmission means 21 which transmits the motive power of an up-down direction to the rear part 11B of the side.

前方動力伝達手段20は、図3、図4及び図5に示されるように、ベース18に固定された前側駆動装置としての前側モータ24と、前側モータ24の駆動によって上下方向に揺動可能に設けられた前側アーム25とを備えている。   As shown in FIGS. 3, 4, and 5, the front power transmission means 20 is swingable in the vertical direction by driving the front motor 24 as a front drive device fixed to the base 18 and the front motor 24. And a front arm 25 provided.

前側アーム25は、前側モータ24から翼部材11に向かって延びる形状となっており、前側モータ24に接続された第1の前側接続部材26と、第1の前側接続部材26と翼部材11との間を接続する第2の前側接続部材27とからなる。   The front arm 25 has a shape extending from the front motor 24 toward the blade member 11, and includes a first front connection member 26 connected to the front motor 24, a first front connection member 26, and the blade member 11. And a second front connection member 27 that connects the two.

第1の前側接続部材26は、その一端側が前側モータ24の回転軸24Aに固定されており、前側モータ24の正逆回転により、他端側を自由端側とした上下動が可能となる。   One end side of the first front connection member 26 is fixed to the rotating shaft 24A of the front motor 24, and forward and reverse rotation of the front motor 24 enables vertical movement with the other end side as a free end side.

第2の前側接続部材27は、その一端側が第1の前側接続部材26の他端側にピン等の締結具Pにより回転可能に接続されるとともに、他端側が翼部材11の基端側の前部11Aに固定されている。具体的に、第2の前側接続部材27は、第1の前側接続部材26に対し締結具Pを中心として回転可能となるように接続されている。従って、前側アーム25は、第1及び第2の前側接続部材26,27の接続部分において捩り回転可能となっている。なお、特に限定されるものではないが、本実施形態の第2の前側接続部材27は、翼部材11に対して着脱自在になるように、ねじやリベット等の締結具Bによって取り付けられている。   The second front side connection member 27 has one end side rotatably connected to the other end side of the first front side connection member 26 by a fastener P such as a pin, and the other end side is a base end side of the wing member 11. It is fixed to the front part 11A. Specifically, the second front connection member 27 is connected to the first front connection member 26 so as to be rotatable about the fastener P. Therefore, the front arm 25 can be torsionally rotated at the connection portions of the first and second front connection members 26 and 27. Although not particularly limited, the second front connection member 27 of the present embodiment is attached by a fastener B such as a screw or a rivet so as to be detachable from the wing member 11. .

前記後方動力伝達手段21は、図3、図4及び図6に示されるように、翼部材11の基端側の後部11Bに連なって後方に延びる棒状の連設部材28と、ベース18に固定された後側駆動装置としての後側モータ29と、後側モータ29の駆動によって上下方向に揺動可能に設けられた後側アーム30とにより構成されている。   As shown in FIGS. 3, 4, and 6, the rear power transmission means 21 is fixed to the base 18 and a bar-like connecting member 28 that extends rearward from the rear portion 11 </ b> B of the wing member 11. The rear motor 29 serving as the rear drive device and the rear arm 30 provided so as to be swingable in the vertical direction by the driving of the rear motor 29.

後側アーム30は、後側モータ29から翼部材11に向かって延び、後側モータ29に接続された後側接続部材32と、後側接続部材32の他端側に固定された球面滑り軸受33とからなる。   The rear arm 30 extends from the rear motor 29 toward the blade member 11, and is connected to the rear motor 29, and a spherical plain bearing fixed to the other end of the rear connection member 32. 33.

後側接続部材32は、その一端側が後側モータ29の回転軸29Aに固定されており、後側モータ29の正逆回転により、他端側を自由端側とした上下動が可能となる。   One end of the rear connection member 32 is fixed to the rotating shaft 29 </ b> A of the rear motor 29, and forward / reverse rotation of the rear motor 29 enables vertical movement with the other end being the free end.

球面滑り軸受33は、後側接続部材32の他端側に固定されており、連設部材28の支持位置と支持姿勢を可変に連設部材28を支持するようになっている。すなわち、連接部材28は、球面滑り軸受33に挿通されており、球面滑り軸受33に対する連接部材28の延出方向の移動と、球面滑り軸受33における連設部材28の支点を中心とした旋回運動とが許容された状態で、球面滑り軸受33に支持されている。   The spherical plain bearing 33 is fixed to the other end side of the rear connection member 32, and supports the connecting member 28 by changing the support position and supporting posture of the connecting member 28. That is, the connecting member 28 is inserted into the spherical plain bearing 33, the movement of the connecting member 28 in the extending direction with respect to the spherical plain bearing 33, and the swiveling motion around the fulcrum of the connecting member 28 in the spherical plain bearing 33. Is supported by the spherical plain bearing 33.

なお、本実施形態では、前側モータ24及び後側モータ25として、ボイスコイルモータが用いられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、後述する作用を奏する限りにおいて、種々の駆動装置を用いることができる。   In the present embodiment, voice coil motors are used as the front motor 24 and the rear motor 25. However, the present invention is not limited to this, and various drives can be used as long as the operation described below is achieved. An apparatus can be used.

前記制御装置14は、ソフトウェア及び/又はハードウェアによって構成され、プロセッサ等、複数のプログラムモジュール及び/又は処理回路より成り立っている。この制御装置14では、図示省略した入力手段による入力、及び/又は、予め記憶されたプログラムに基づいて、前側モータ24及び後側モータ29への各指令電圧が制御され、左右の翼部材11,11のフラッピング運動とフェザリング運動が選択的若しくは複合的に行われる。また、フラッピング運動時における翼部材11の上下動作量(振幅)やフェザリング運動時における翼部材11の傾き角度(仰角)の大きさについても、所望の大きさになるように制御可能になっている。   The control device 14 is configured by software and / or hardware, and includes a plurality of program modules and / or processing circuits such as a processor. In this control device 14, each command voltage to the front motor 24 and the rear motor 29 is controlled based on an input by an input means (not shown) and / or a program stored in advance, and the left and right blade members 11, Eleven flapping movements and feathering movements are performed selectively or in combination. In addition, the vertical movement amount (amplitude) of the wing member 11 during the flapping movement and the inclination angle (elevation angle) of the wing member 11 during the feathering movement can be controlled to be a desired size. ing.

次に、本実施形態における羽ばたきロボット10の動作について説明する。   Next, the operation of the flapping robot 10 in this embodiment will be described.

例えば、単純なフラッピング運動を行う場合には、制御装置14によって、前側モータ24及び後側モータ29への時間に対する指令電圧が、相互に同一位相で且つ同一振幅となる周期的な電圧波形の状態に制御され、前側モータ24及び後側モータ29は、同一の駆動状態、すなわち、駆動タイミング、駆動速度、駆動範囲がそれぞれ同一となるように、繰り返し正逆回転することになる。このとき、前側アーム25と後側アーム30の各先端側は、前側モータ24及び後側モータ29から同一の状態で動力が伝達され、相互に同一の高さ位置(上下位置)で上下に連動する。ここで、前側アーム25の先端側は、翼部材11の基端側の前部11Aに接続されているとともに、後側アーム30の先端側は、翼部材11の基端側の後部11Bに接続されている。このため、前側アーム25と後側アーム29が同一の動作をすることにより、翼部材11は、同じ姿勢を保ったまま上下に繰り返し動作することになる。なお、フラッピング運動の振幅、すなわち、翼部材11の上下動の範囲を変更する場合には、制御装置14で前側モータ24及び後側モータ29への指令電圧の振幅を変更し、前側アーム25及び後側アーム30の上下動の可動範囲を変えれば良い。   For example, when a simple flapping motion is performed, the control device 14 causes the command voltages for the time to the front motor 24 and the rear motor 29 to have a periodic voltage waveform having the same phase and the same amplitude. Therefore, the front motor 24 and the rear motor 29 are repeatedly rotated forward and backward so that the same driving state, that is, the driving timing, the driving speed, and the driving range are the same. At this time, power is transmitted from the front motor 24 and the rear motor 29 in the same state to the front ends of the front arm 25 and the rear arm 30, and interlocked vertically at the same height position (vertical position). To do. Here, the front end side of the front arm 25 is connected to the front portion 11A on the base end side of the wing member 11, and the front end side of the rear arm 30 is connected to the rear portion 11B on the base end side of the wing member 11. Has been. For this reason, when the front arm 25 and the rear arm 29 perform the same operation, the wing member 11 repeatedly moves up and down while maintaining the same posture. When changing the amplitude of the flapping motion, that is, the range of the vertical movement of the wing member 11, the control device 14 changes the amplitude of the command voltage to the front motor 24 and the rear motor 29 to change the front arm 25. The movable range of the vertical movement of the rear arm 30 may be changed.

また、フェザリング運動を行う場合には、制御装置14によって、前側モータ24及び後側モータ29への時間に対する指令電圧が、相互に位相のずれている周期的な電圧波形の状態に制御され、前側モータ24及び後側モータ29は、それぞれ駆動のタイミングがずれた状態で繰り返し正逆回転することになる。このとき、前側アーム25と後側アーム30の各先端側は、前側モータ24及び後側モータ29から異なる状態で動力が伝達され、それぞれ独自のタイミングで上下動することになる。ここで、前側アーム25は、その途中で捩り回転が可能になっており、後側アーム30は、図7に示されるように、前球面滑り軸受33によって連設部材28の位置及び姿勢が可変になっているため、前側アーム25と後側アーム30の動作に応じて翼部材11に前後の傾きを生じさせることになる。なお、翼部材11の傾き角度の調整は、前側モータ24及び後側モータ29への指令電圧の位相のずれと振幅の調整によって行われる。   Further, when performing the feathering motion, the command voltage for the time to the front motor 24 and the rear motor 29 is controlled by the control device 14 to a state of a periodic voltage waveform whose phases are shifted from each other. The front side motor 24 and the rear side motor 29 repeatedly rotate forward and backward with their drive timings shifted. At this time, power is transmitted from the front motor 24 and the rear motor 29 in different states to the front ends of the front arm 25 and the rear arm 30 and move up and down at their own timing. Here, the front arm 25 is capable of torsional rotation in the middle, and the position and posture of the connecting member 28 are variable by the front spherical plain bearing 33 in the rear arm 30 as shown in FIG. Therefore, the wing member 11 is inclined forward and backward in accordance with the operations of the front arm 25 and the rear arm 30. The inclination angle of the blade member 11 is adjusted by adjusting the phase shift and amplitude of the command voltage to the front motor 24 and the rear motor 29.

ここで、本発明者らの実験研究の結果、翼部材11を打ち下ろす際に生じる揚力は、前側モータ24及び後側モータ29への指令電圧に位相差を設けない場合が最大となり、翼部材11を打ち上げる際に生じるダウンフォースは、前側モータ24及び後側モータ29への指令電圧の位相差が大きい程減少し、当該位相差が所定値(例えば、45deg)以上になると、ダウンフォースが揚力に比べほぼ無視できる程度になることを知見した。従って、羽ばたきロボット10の飛行時において、翼部材11を打ち下ろす際には、前側モータ24及び後側モータ29への指令電圧の位相差及び振幅を同一にしたフラッピング運動を行わせ、翼部材11を打ち上げる際には、前側モータ24及び後側モータ29への指令電圧の位相差をある程度以上にしたフェザリング運動を行わせるように、前側モータ24及び後側モータ29の駆動を制御することが好ましい。   Here, as a result of the experimental research by the present inventors, the lift generated when the blade member 11 is dropped is maximized when no phase difference is provided in the command voltages to the front motor 24 and the rear motor 29. 11 decreases as the phase difference between the command voltages to the front motor 24 and the rear motor 29 increases. When the phase difference exceeds a predetermined value (for example, 45 deg), the downforce is lifted. It was found that it is almost negligible compared to. Therefore, when the wing member 11 is lowered during the flight of the flapping robot 10, the wing member is caused to perform a flapping motion with the same phase difference and amplitude of the command voltage to the front motor 24 and the rear motor 29. 11, the driving of the front motor 24 and the rear motor 29 is controlled so that a feathering motion is performed in which the phase difference between the command voltages to the front motor 24 and the rear motor 29 is more than a certain level. Is preferred.

例えば、翼部材11が最上点にあるときには、図4に示されるように、前側アーム25の先端側と後側アーム30の先端側を同じ高さ位置(上下位置)にして、翼部材11を水平状態にする。そして、前側モータ24と後側モータ29が同一速度で回転駆動することにより、前側アーム25と後側アーム30の各先端側が同一速度で下降し、翼部材11は、水平状態を保ったまま最上点から最下点まで移動する。その後、当該最下点から翼部材11を上昇させる際には、先ず、後側モータ29を停止させた状態で、前側モータ24のみが前述と逆方向に駆動し、前側アーム25の先端側が上昇し(図7(A)参照)、翼部材11の前側が上向きに傾くように動作する。そして、前側アーム25の先端側が最上点に移動すると、前側モータ24の駆動を停止させ、後側モータ29が翼部材11の下降時と逆方向の駆動を開始する。これにより、後側アーム30の先端側が上昇し(図7(B)参照)、翼部材11の後側が上方に持ち上げられ、翼部材11の傾き角度が次第に減少する。そして、後側アーム30の先端側が、前側アーム25の先端側と同じ高さ位置の最上点に移動し、翼部材11が水平状態になると、前述した翼部材11の下降動作が行われる。以上で説明した動作が繰り返し行われることで、翼部材11が継続的な羽ばたき動作をすることになる。   For example, when the wing member 11 is at the uppermost point, as shown in FIG. 4, the front end side of the front arm 25 and the front end side of the rear arm 30 are set to the same height position (vertical position), and the wing member 11 is moved. Keep it horizontal. Then, when the front motor 24 and the rear motor 29 are rotationally driven at the same speed, the front ends of the front arm 25 and the rear arm 30 are lowered at the same speed, and the wing member 11 is kept in the uppermost position while maintaining the horizontal state. Move from point to bottom. Thereafter, when raising the wing member 11 from the lowest point, first, with the rear motor 29 stopped, only the front motor 24 is driven in the opposite direction to the above, and the front end side of the front arm 25 is raised. However, it operates so that the front side of the wing member 11 is inclined upward (see FIG. 7A). When the front end side of the front arm 25 moves to the uppermost point, the driving of the front motor 24 is stopped, and the rear motor 29 starts driving in the direction opposite to that when the blade member 11 is lowered. Thereby, the front end side of the rear arm 30 rises (see FIG. 7B), the rear side of the wing member 11 is lifted upward, and the inclination angle of the wing member 11 gradually decreases. When the distal end side of the rear arm 30 moves to the uppermost point at the same height as the distal end side of the front arm 25 and the wing member 11 becomes horizontal, the above-described lowering operation of the wing member 11 is performed. By repeating the operation described above, the wing member 11 performs a continuous flapping operation.

なお、前側モータ24及び後側モータ29への指令電圧の制御は、前述の例示に限定されるものでなく、制御装置14による指令を任意に設定することによって、種々の態様を採用することができる。   The control of the command voltage to the front motor 24 and the rear motor 29 is not limited to the above example, and various modes can be adopted by arbitrarily setting the command by the control device 14. it can.

また、左サイド部16と右サイド部17とにおいて、各モータ24,29の制御を同一にし、左右の翼部材11,11の羽ばたき動作を合わせる他、各モータ24,29の制御を左右で変えることで、左右の翼部材11,11の羽ばたき動作を相違させることもできる。   In addition, in the left side portion 16 and the right side portion 17, the control of the motors 24 and 29 is made the same, the flapping operations of the left and right wing members 11 and 11 are matched, and the control of the motors 24 and 29 is changed left and right. Thus, the flapping operations of the left and right wing members 11, 11 can be made different.

その他、本発明における装置各部の構成は図示構成例に限定されるものではなく、実質的に同様の作用を奏する限りにおいて、種々の変更が可能である。   In addition, the configuration of each part of the apparatus in the present invention is not limited to the illustrated configuration example, and various modifications are possible as long as substantially the same operation is achieved.

10 羽ばたきロボット
11 翼部材
11A 前部
11B 後部
12 翼動作機構
14 制御装置
20 前方動力伝達手段
21 後方動力伝達手段
24 前側モータ(前側駆動装置)
25 前側アーム
28 連設部材
29 後側モータ(後側駆動装置)
30 後側アーム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Flapping robot 11 Wing member 11A Front part 11B Rear part 12 Wing | wing operation mechanism 14 Control apparatus 20 Front power transmission means 21 Back power transmission means 24 Front motor (front drive device)
25 Front arm 28 Connecting member 29 Rear motor (rear drive unit)
30 Rear arm

Claims (5)

片持ち支持されて所定の羽ばたき動作を行う翼部材と、当該翼部材を動作させる翼動作機構と、当該翼動作機構による前記翼部材の動作を制御する制御装置とを備えた羽ばたきロボットにおいて、
前記翼動作機構は、前記翼部材の基端側の前部に上下方向の動力を伝達する前方動力伝達手段と、前記翼部材の基端側の後部に上下方向の動力を伝達する後方動力伝達手段とを備え、
前記前方動力伝達手段は、前記翼部材の基端側の前部に取り付けられて捩り回転可能な前側アームと、前記制御装置によって駆動制御され、前記前側アームを上下方向に揺動させる前側駆動装置とを備え、
前記後方動力伝達手段は、前記翼部材の基端側の後部に連なって設けられた連設部材と、この連設部材の支持位置と支持姿勢を可変に当該連設部材を支持する後側アームと、前記制御装置によって駆動制御され、前記後側アームを上下方向に揺動させる後側駆動装置とを備え
前記制御装置は、前記翼部材を上下に動かすフラッピング運動と前記翼部材を傾けるフェザリング運動を行えるように、前記前方動力伝達手段と前記後方動力伝達手段による動力の伝達をそれぞれ独立して制御可能に設けられることを特徴とする羽ばたきロボット。
In a flapping robot comprising a wing member that is cantilevered and performs a predetermined flapping operation, a wing motion mechanism that operates the wing member, and a control device that controls the operation of the wing member by the wing motion mechanism,
The blade operating mechanism includes a front power transmission means for transmitting power in the vertical direction to a front portion on the base end side of the wing member, and a rear power transmission for transmitting power in the vertical direction to a rear portion on the base end side of the wing member. Means and
The front power transmission means is attached to a front portion of the base end side of the wing member and is capable of torsional rotation, and a front drive device that is driven and controlled by the control device and swings the front arm in the vertical direction. And
The rear power transmission means includes a connecting member provided continuously to a rear portion of the base end side of the wing member, and a rear arm that supports the connecting member by changing a support position and a support posture of the connecting member. And a rear drive device that is driven and controlled by the control device and swings the rear arm in the vertical direction. The control device includes a flapping motion that moves the wing member up and down and a feather that tilts the wing member. A flapping robot characterized in that the power transmission by the front power transmission means and the rear power transmission means can be independently controlled so that ring motion can be performed.
前記制御装置は、前記フラッピング運動を行う際に、前記前方動力伝達手段と前記後方動力伝達手段による動力の伝達が同一の状態で行われるように前記翼動作機構を制御する一方、前記フェザリング運動を行う際に、前記前方動力伝達手段と前記後方動力伝達手段による動力の伝達が異なる状態で行われるように前記翼動作機構を制御することを特徴とする請求項1記載の羽ばたきロボット。   The control device controls the blade operating mechanism so that power transmission by the front power transmission unit and the rear power transmission unit is performed in the same state when performing the flapping motion, 2. The flapping robot according to claim 1, wherein the wing motion mechanism is controlled so that power is transmitted by the front power transmission means and the rear power transmission means in different states when performing the motion. 前記制御装置は、前記翼部材の打ち下ろし時に前記フラッピング運動を行わせ、且つ、前記翼部材の打ち上げ時に前記フェザリング運動を行わせるように前記翼動作機構を制御することを特徴とする請求項1又は2記載の羽ばたきロボット。   The control device controls the wing operation mechanism so that the flapping motion is performed when the wing member is lowered and the feathering motion is performed when the wing member is launched. Item 3. A flapping robot according to item 1 or 2. 前記制御装置では、前記前側アーム及び前記後側アームの上下動の可動範囲を変えるように、前記前側駆動装置及び前記後側駆動装置を制御することで、前記フラッピング運動時の前記翼部材の振幅を調整可能に設けられていることを特徴とする請求項1、2又は3記載の羽ばたきロボット。 In the control device, the front drive device and the rear drive device are controlled so as to change the movable range of the vertical movement of the front arm and the rear arm, whereby the blade member during the flapping motion is controlled. 4. The flapping robot according to claim 1, wherein the flapping robot is provided so that the amplitude can be adjusted. 前記制御装置では、前記前側アーム及び前記後側アームの上下動の可動状態の差を変えるように、前記前側駆動装置及び前記後側駆動装置を制御することで、前記フェザリング運動時の前記翼部材の傾き角度を調整可能に設けられていることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の羽ばたきロボット。
In the control device, the blades during the feathering motion are controlled by controlling the front drive device and the rear drive device so as to change the difference in the movable state of the vertical movement of the front arm and the rear arm. The flapping robot according to claim 1, wherein the tilt angle of the member is adjustable.
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