KR102134474B1 - Insect-like tailless flying robot based on change of flapping-wing plane angle - Google Patents

Insect-like tailless flying robot based on change of flapping-wing plane angle Download PDF

Info

Publication number
KR102134474B1
KR102134474B1 KR1020190042705A KR20190042705A KR102134474B1 KR 102134474 B1 KR102134474 B1 KR 102134474B1 KR 1020190042705 A KR1020190042705 A KR 1020190042705A KR 20190042705 A KR20190042705 A KR 20190042705A KR 102134474 B1 KR102134474 B1 KR 102134474B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wing
hinge
plane angle
insect
center
Prior art date
Application number
KR1020190042705A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박훈철
판호앙부
Original Assignee
건국대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 건국대학교 산학협력단 filed Critical 건국대학교 산학협력단
Priority to KR1020190042705A priority Critical patent/KR102134474B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102134474B1 publication Critical patent/KR102134474B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C33/00Ornithopters
    • B64C33/02Wings; Actuating mechanisms therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/24Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

The present invention relates to an insect imitating flight robot based on a device for a wing flapping lane angle of a, which includes: a driving motor; a pair of wings; a wing flat driving body coupling the driving motor to the center, providing the pair of wings to be symmetrical to left and right sides, and transmitting a rotating motion of the driving motor to symmetrical wing flaps of the wings; and a wing flapping plane angle adjusting part installed in the center of weight of the wing flap driving body and adjusting the wing flapping plane angle of the wings through a wing flap control mechanism inducing rotation of the wing flap driving body. Accordingly, the insect imitating flight robot can generate force and control moments required in rapid maneuvers by using a method for rotating a main body (wing flap driving body) including the motor which is an actuator to change the wing flapping plane angle.

Description

날갯짓 평면각 변경 장치 기반의 곤충모방 비행로봇 {INSECT-LIKE TAILLESS FLYING ROBOT BASED ON CHANGE OF FLAPPING-WING PLANE ANGLE}Insect-Like TAILLESS FLYING ROBOT BASED ON CHANGE OF FLAPPING-WING PLANE ANGLE}

본 발명은 곤충모방 비행로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 구동기인 모터를 포함한 본체를 회전하여 날갯짓 평면각을 변경하는 방식을 사용하여 급기동에 필요한 힘과 제어모멘트를 발생시키는 날갯짓 평면각 변경 장치 기반의 곤충모방 비행로봇에 관한 것이다.The present invention relates to an insect-mimicking flight robot, and more specifically, using a method of changing a wing plane angle by rotating a body including a motor as a driver, based on a wing plane angle change device that generates a force and control moment required for rapid starting. It is about an insect-mimicking flying robot.

일반적으로 날갯짓 비행체(ORNITHOPTER)는 날개를 퍼덕거리면서 나는 비행체를 말하며, 이처럼 플래핑 운동(FLAPPING MOTION)을 하는 날갯짓 비행체에 관한 연구는 1490년 레오나르도 다빈치의 설계 이후 그 기술이 고도로 발달하여 현재는 다양한 종류의 비행체가 개발되고 있는데, 이는 간단한 완구용으로뿐만 아니라 각종 산업용 및 기타 군사용으로까지 응용범위가 방대하고, 또한, 그것을 이용함으로써 뛰어난 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 종래의 날갯짓 비행체는 엔진, 고무줄 또는 압축가스를 동력원으로 사용하고 있는데, 상기 엔진 동력 날갯짓 비행체는 출력이 큰 반면에 소음이 크고 초보자가 엔진과 연료를 취급하는 것이 어려운 문제가 있다. 또한, 고무동력 또는 압축가스 동력을 이용한 날갯짓 비행체는 다루기가 쉽지만 비행시간이 매우 짧고 사용자가 방향이나 고도 등을 마음대로 조종할 수 없는 문제점이 있었다. 한편, 곤충은 조류와는 달리 꼬리에서의 조종면(control surface)이 없으면서도 날개만을 이용하여 양력이나 추력(thrust) 발생 이외에도 양 날개만으로 자세 제어가 이루어지므로, 곤충 모방형 날갯짓 비행체를 구현하는 것은 매우 어렵다. In general, the flying wing aircraft (ORNITHOPTER) refers to the flying aircraft with flapping wings, and the research on the flying wing aircraft with FLAPPING MOTION has been highly developed since the design of Leonardo Da Vinci in 1490, Kinds of aircraft are being developed, because they have a wide range of applications not only for simple toys, but also for various industrial and other military uses, and also, by using them, excellent effects can be obtained. Conventional winged vehicles use engines, rubber bands, or compressed gas as a power source, while the engine-powered winged vehicles have a large output while having a high noise, making it difficult for beginners to handle engines and fuels. In addition, a winged vehicle using rubber power or compressed gas power is easy to handle, but has a problem in that the flight time is very short and the user cannot control the direction or altitude at will. On the other hand, unlike birds, insects do not have a control surface at the tail, but they use only wings to control posture with both wings in addition to generating lift or thrust. It is difficult.

본 발명자는 양 날개 만을 이용하여 비행이 이루어지는 곤충 모방형 날갯짓 비행체를 다년간 연구 개발하였으며, 예를 들어 등록특허 제10-1031869호(2011.04.21)에서 큰 날갯짓 각도를 발생하는 날갯짓 장치를 제안하였고, 등록특허 제10-1744721호(2017.06.01)에서 날개부가 가이드인 플래핑 슬롯 사이에 설치되어 가이드를 회전함으로써 날갯짓 평면 각도를 변경시키는 방식의 곤충 모방형 날갯짓 비행체를 제안하였다.The present inventor has researched and developed an insect-mimetic winged vehicle that has been flying using only two wings for many years, and for example, has proposed a flying device that generates a large flying angle in Patent No. 10-1031869 (2011.04.21), In Patent Registration No. 10-1744721 (2017.06.01), an insect-mimicking wing aircraft is proposed in which a wing portion is installed between a flapping slot as a guide to rotate the guide to change the wing plane angle.

한국등록특허 제10-1031869 (2011.04.21)호는 크기가 작은 초소형 비행체에 있어 비행체의 몸체 크기와 무게가 줄어들더라도 큰 각도로 날갯짓을 함으로 써 초소형 비행체의 비행이 가능하게 하는 충분한 양력을 얻을 수 있도록 하는 큰 날갯짓 각도를 발생하는 날갯짓 장치에 관한 것이다.Korean Registered Patent No. 10-1031869 (2011.04.21) provides sufficient lift to enable the flying of a very small aircraft by flying at a large angle even if the body size and weight of the aircraft are reduced. It relates to a flapping device that generates a large flapping angle.

한국등록특허 제10-1744721 (2017.06.01)호는 곤충 모방형 날갯짓 비행체에 관한 것으로, 동체의 좌우에 대칭되게 마련된 한 쌍의 날개(110)와 상기 동체에 설치되는 직류모터(120)와 상기 직류모터(120)의 일방향 회전 운동을 일정 회전각 범위 내에서의 정방향과 역방향의 왕복 회전 운동으로 변환하는 슬라이드-크랭크 메커니즘과, 상기 슬라이드-크랭크 메커니즘의 왕복 회전 운동을 상기 날개의 대칭적인 날갯짓으로 전달하게 되는 풀리-벨트 메커니즘을 갖는 구동력 변환모듈(130)을 포함하며, 바람직하게는, 상기 동체는 상기 날개의 스트로크 면각을 조정할 수 있는 SPC모듈(140)을 더 포함한다.Korean Registered Patent No. 10-1744721 (2017.06.01) relates to an insect-mimetic wing-wing vehicle, a pair of wings 110 symmetrically arranged on the left and right sides of the fuselage, and a DC motor 120 installed on the fuselage and the A slide-crank mechanism that converts a one-way rotation motion of the DC motor 120 into a forward and backward reciprocation motion within a predetermined rotation angle range, and a reciprocating rotation motion of the slide-crank mechanism to a symmetrical wing of the wing It includes a driving force conversion module 130 having a pulley-belt mechanism to be transmitted, and preferably, the fuselage further includes an SPC module 140 capable of adjusting the stroke surface angle of the blade.

그러나 실제로 상기 선행기술(한국등록특허 제10-1744721(2017.06.01)호)을 구동하기 위해서는 상당히 큰 토크를 발생하는 서보(servo)를 필요로 하여서, 전체 시스템의 무게를 크게 증가시키는 요인으로 작용한다. 따라서, 실제로는 이 장치를 적용하여 곤충 모방형 날갯짓 비행체를 초소형화 하기가 어려운 실정이다.However, in order to actually drive the prior art (Korean Registered Patent No. 10-1744721 (2017.06.01)), a servo generating a considerably large torque is required, which acts as a factor that greatly increases the weight of the entire system. do. Therefore, in reality, it is difficult to miniaturize an insect-mimetic winged vehicle by applying this device.

이에 본 발명자는 곤충 모방형 날갯짓 비행체를 더욱 개선하여 본 발명을 출원하는 것이다.Accordingly, the present inventor is to apply the present invention by further improving the insect-mimetic winged vehicle.

한국등록특허 제10-1031869 (2011.04.21)호Korean Registered Patent No. 10-1031869 (2011.04.21) 한국등록특허 제10-1744721 (2017.06.01)호Korean Registered Patent No. 10-1744721 (2017.06.01)

본 발명의 일 실시예는 구동 모터를 포함하는 날갯짓 구동체를 회전하여 날갯짓 평면각을 변경하는 방식을 사용하여 급기동에 필요한 힘과 제어모멘트를 발생시키는 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇을 제공하고자 한다.An embodiment of the present invention is to provide an insect-mimicking flying robot based on a flying-wing plane angle device that generates a force and a control moment required for rapid starting by using a method of changing the flying-wing plane angle by rotating a flying-wing drive body including a driving motor do.

본 발명의 일 실시예는 본체 전체를 회전하여 날갯짓 평면각을 변화시켜 제어모멘트가 발생하는 동시에 공기력의 방향도 함께 변경이 가능하고 날개에 비틀림 각도 분포도 변경되어 급기동에 필요한 공기력과 제어모멘트를 동시에 발생시키는 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇을 제공하고자 한다.In one embodiment of the present invention, by rotating the entire body to change the plane angle of the wings, the control moment is generated and the direction of the air force can be changed at the same time, and the twist angle distribution on the blade is also changed to simultaneously generate the air force and control moment required for quick start In order to provide an insect-mimicking flying robot based on each plane, it is said to be flying wings.

본 발명의 일 실시예는 초경량 서보 모터의 작은 토크로도 제어가 가능하여 비행체의 초소형화에 기여하는 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇을 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide an insect-mimicking flying robot based on a flying plane, which is capable of controlling even with a small torque of an ultra-light servo motor, thereby contributing to miniaturization of a flying vehicle.

실시예들 중에서, 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇은 구동 모터, 한 쌍의 날개, 상기 구동 모터를 중앙에 결합시키고 상기 한 쌍의 날개를 좌우에 대칭되게 마련하여 상기 구동 모터의 회전 운동을 상기 날개의 대칭적인 날갯짓으로 전달하는 날갯짓 구동을 수행하는 날갯짓 구동체 및 상기 날갯짓 구동체의 무게 중심에 설치되어 상기 날갯짓 구동체의 회전을 유도하는 날갯짓 제어 메커니즘을 통해 상기 날개의 날갯짓 평면각을 조정하는 날갯짓 평면각 조정부를 포함한다.Among the embodiments, the insect-mimicking flying robot based on the flapping plane angle device combines a driving motor, a pair of wings, and the driving motor in the center and symmetrically sets the pair of wings to the left and right to perform rotational movement of the driving motor. Adjusting the wing's wing plane angle through a wing control mechanism that is installed at the center of gravity of the wing drive and a wing control device that performs the fly drive to the symmetrical wing of the wing and induces rotation of the wing drive Includes a flapping plane angle adjustment.

상기 날갯짓 평면각 조정부는 상기 날갯짓 구동체의 무게 중심 하면에 설치된 힌지 프레임 및 상기 힌지 프레임의 둘레를 따라 배치되고 상기 날갯짓 구동체의 회전과 연관되어 상기 날개의 날갯짓 평면각을 조정하는 두 쌍의 힌지 모듈들을 포함할 수 있다.The wing plane angle adjustment unit includes two pairs of hinge modules that are disposed along the circumference of the hinge frame and the hinge frame installed on the lower center of gravity of the wing drive body and adjust the wing plane angle of the wing in association with the rotation of the wing drive body. It can contain.

상기 두 쌍의 힌지 모듈들은 상기 힌지 프레임의 양 측면에 상기 날개와 평행한 방향으로 서로 대칭되게 각각 배치되는 제1 및 제2 힌지 모듈들과 상기 힌지 프레임의 앞뒤면에 상기 날개와 수직한 방향으로 서로 대칭되게 각각 배치되는 제3 및 제4 힌지 모듈들로 구성될 수 있다.The two pairs of hinge modules are first and second hinge modules respectively disposed symmetrically to each other in a direction parallel to the wing on both sides of the hinge frame, and in a direction perpendicular to the wing on the front and rear surfaces of the hinge frame. It may be composed of third and fourth hinge modules respectively disposed symmetrically to each other.

상기 날갯짓 제어 메커니즘은 상기 두 쌍의 힌지 모듈들을 중심으로 상기 날갯짓 구동체를 회전시킬 수 있다.The wing control mechanism may rotate the wing-driving body around the two pairs of hinge modules.

상기 날갯짓 제어 메커니즘은 상기 제1 및 제2 힌지 모듈들을 중심으로 상기 날갯짓 구동체를 전방 또는 후방으로 기울임으로써 상기 날갯짓 평면각을 조정하여 피칭 모멘트를 발생시킬 수 있다.The wing control mechanism may generate a pitching moment by adjusting the wing plane angle by tilting the wing driver forward or rearward around the first and second hinge modules.

상기 날갯짓 제어 메커니즘은 상기 제3 및 제4 힌지 모듈들을 중심으로 상기 날갯짓 구동체를 양 측 방향으로 기울임으로써 상기 날갯짓 평면각을 조정하여 롤 모멘트를 발생시킬 수 있다.The wing control mechanism may generate a roll moment by adjusting the wing plane angle by tilting the wing driver in both directions with respect to the third and fourth hinge modules.

상기 제1 및 제2 힌지 모듈들은 상기 힌지 프레임의 양측면 중앙에 회전이 가능하도록 부착되고 상단은 상기 날갯짓 구동체를 결합시키는 제1 및 제2 힌지 부재들, 상기 제1 및 제2 힌지 부재들에 각각 회동 가능하게 결합하는 제1 및 제2 피봇 힌지들, 상기 제1 및 제2 피봇 힌지에 피봇 가능하게 각각 결합하는 제1 및 제2 힌지바들 및 상기 제1 및 제2 힌지바들의 말단부들을 서로 연결하는 고정판을 포함할 수 있다.The first and second hinge modules are attached to the center of both sides of the hinge frame so as to be rotatable, and the upper ends are provided to the first and second hinge members, and the first and second hinge members to engage the wing drive. First and second pivot hinges respectively pivotably coupled, first and second hinge bars respectively pivotably coupled to the first and second pivot hinges, and distal ends of the first and second hinge bars to each other It may include a fixing plate to connect.

상기 제3 및 제4 힌지 모듈들은 상기 힌지 프레임의 앞뒤면 중앙에 회전이 가능하도록 각각 부착되는 제3 및 제4 힌지 부재들, 상기 제3 및 제4 힌지 부재들의 하단에 각각 결합하는 제1 및 제2 연결판들 및 상기 제1 및 제2 연결판들과 각각 결합하여 하방으로 연장되는 제3 및 제4 힌지바들을 포함할 수 있다.The third and fourth hinge modules are attached to the center of the front and rear surfaces of the hinge frame so as to be rotatable, respectively, and the first and third hinge members coupled to the lower ends of the third and fourth hinge members, respectively. The second connecting plates and the first and second connecting plates may be coupled to each of the third and fourth hinge bars extending downward.

상기 날갯짓 평면각 조정부는 상기 제1 및 제2 힌지바들이 서로 반대방향으로 움직이도록 상기 고정판을 회전시킴으로써 요 모멘트를 발생시킬 수 있다.The wing plane angle adjustment unit may generate a yaw moment by rotating the fixing plate so that the first and second hinge bars move in opposite directions.

실시예들 중에서, 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇은 중앙에 구동 모터를 포함하고 좌우에 한 쌍의 날개를 대칭되게 마련하여 날갯짓의 구동을 수행하는 날갯짓 구동체, 상기 날갯짓 구동체의 하측면 무게 중심에 설치되는 힌지 프레임, 상기 힌지 프레임의 앞면 및 뒷면의 중앙에 각각 설치되는 제1 및 제2 힌지들과 상기 힌지 프레임의 좌측면 및 우측면의 중앙에 각각 설치되는 제3 및 제4 힌지들을 포함하고, 상기 제1 내지 제4 힌지들을 중심축으로 상기 날갯짓 구동체를 회전시킴으로써 상기 날개의 날갯짓 평면각을 조정할 수 있다.Among the embodiments, the insect-mimicking flying robot based on the wing-planar angle device includes a driving motor in the center and symmetrically provided with a pair of wings on the left and right sides to perform the driving of the wings, the lower surface of the wings-driving body The hinge frame installed at the center of gravity, the first and second hinges respectively installed at the center of the front and rear surfaces of the hinge frame, and the third and fourth hinges installed at the center of the left and right sides of the hinge frame, respectively Including, by rotating the wing-driving body about the first to fourth hinges as a central axis, it is possible to adjust the flapping plane angle of the wing.

개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology can have the following effects. However, since a specific embodiment does not mean that all of the following effects should be included or only the following effects are included, the scope of rights of the disclosed technology should not be understood as being limited thereby.

본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇은 구동 모터를 포함하는 날갯짓 구동체를 회전하여 날갯짓 평면각을 변경하는 방식을 사용하여 급기동에 필요한 힘과 제어모멘트를 발생시킬 수 있다.Insect imitation flight robot based on a wing plane device according to an embodiment of the present invention can generate a force and a control moment required for rapid starting by using a method of changing the wing plane angle by rotating the wing vehicle driving body including a driving motor. have.

본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇은 본체 전체를 회전하여 날갯짓 평면각을 변화시켜 제어모멘트가 발생하는 동시에 공기력의 방향도 함께 변경이 가능하고 날개에 비틀림 각도 분포도 변경되어 급기동에 필요한 공기력과 제어모멘트를 동시에 발생시킬 수 있다.Insect-mimicking flight robot based on the wing-planking plane angle device according to an embodiment of the present invention rotates the entire body to change the wing-planking plane angle to generate a control moment while simultaneously changing the direction of the air force and also changing the twist angle distribution on the wing. It is possible to simultaneously generate the air force and control moment required for quick start.

본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇은 실시예는 초경량 서보 모터의 작은 토크로도 제어가 가능하므로 비행체의 초소형화에 기여할 수 있다.Insect-mimicking flight robot based on a flapping plane angle device according to an embodiment of the present invention can be controlled even with a small torque of an ultra-light servo motor, thus contributing to miniaturization of a flying vehicle.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 도 1에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 날갯짓 평면각 조정부를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 날갯짓 제어 메커니즘에 따른 작동예를 보여주는 도면이다.
도 4a 내지 도4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 피칭, 롤, 요 모멘트 발생에 따른 제어 과정을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 복수의 서보들에 따른 동작을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 힘과 모멘트 측정을 위하여 로드셀에 설치된 상태를 보여주는 사진이다.
도 7은 도 8의 로드 셀을 이용한 힘과 모멘트의 측정 결과를 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 실제 모습을 보여주는 사진이다.
1 is a perspective view showing the entire configuration of an insect-mimicking flying robot based on a flat-angle device of a wing according to an embodiment of the present invention.
2A, 2B, and 2C are diagrams illustrating the wing plane angle adjustment unit of the insect-mimicking flight robot based on the wing plane device according to FIG. 1.
FIG. 3 is a view showing an operation example according to a wing control mechanism of an insect-mimicking flight robot based on a wing plane plane angle device according to an embodiment of the present invention.
4A to 4C are diagrams illustrating a control process according to pitching, roll, and yaw moment generation of an insect-mimicking flying robot based on a flapping plane angle device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an operation according to a plurality of servos of an insect-mimicking flying robot based on a flying plane device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a photograph showing a state installed in a load cell for measuring the force and moment of an insect-mimicking flying robot based on a flapping plane angle device according to an embodiment of the present invention.
7 is a graph showing the results of measuring force and moment using the load cell of FIG. 8.
8 is a photograph showing an actual appearance of an insect-mimicking flying robot based on a flat-angle device of a wing according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the description of the present invention is merely an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be interpreted as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiments can be variously changed and have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing technical ideas. In addition, the purpose or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such an effect, and the scope of the present invention should not be understood as being limited thereby.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of terms described in the present application should be understood as follows.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as “first” and “second” are for distinguishing one component from other components, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Singular expressions are to be understood as including plural expressions unless the context clearly indicates otherwise, and terms such as “comprises” or “have” are used features, numbers, steps, actions, elements, parts or the like. It is to be understood that a combination is intended to indicate the existence, and does not preclude the existence or addition possibility of one or more other features or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as generally understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains, unless otherwise defined. The terms defined in the commonly used dictionary should be interpreted as being consistent with meanings in the context of the related art, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application.

본 발명은 꼬리 날개의 조종면이 없이 두 날개만을 이용하여 비행이 가능한 곤충 모방형 날갯짓 비행체를 개시한다. 예를 들어, 곤충과 같은 꼬리 날개가 없는 비행 로봇(비행체)의 경우, 비행체는 날개의 날갯짓만으로 비행체가 공중에 머물러 있도록 비행력뿐만 아니라 제어력을 생성할 수 있어야한다. 이러한 비행력 및 제어력을 동시에 생성하려면 비행체는 가벼운 마이크로 서보 액츄에이터와 통합되는 능동적인 제어 메커니즘이 필요하다. 이러한 제어 메커니즘(날갯짓 제어 메커니즘)은 내재된 불안정성을 가지는 비행체(로봇)의 안정화에 필요한 충분한 제어 토크를 생성할 수 있다. 본 발명은 날갯짓을 통해 비행하는 날갯짓 비행체의 본체(날갯짓 구동체)를 회전시켜 날갯짓 평명각과 날개의 비틀림을 동시에 변경할 수 있는, 정지 비행이(hovering) 가능한, 한 쌍의 날개가 달린 날갯짓 비행체의 통합된 날갯짓 제어 메커니즘을 제안한다. 날갯짓(stroke) 평면을 기울이면 평균 추력 및 날개 비틀림 분포의 방향이 변경되어 피치 및 롤에 대한 제어 토크가 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 요 제어 모멘트 제어의 경우는 날개의 뿌리 부분이 비대칭으로 조정되어 날갯짓 동작 중 날개 비틀림이 바뀌어 요 토크를 생성할 수 있다.The present invention discloses an insect-mimicking winged vehicle capable of flying using only two wings without a control surface of a tail wing. For example, in the case of a flying robot (aircraft) without tail wings, such as an insect, the flying object must be able to generate control power as well as flight power so that the air vehicle stays in the air with only the wings of the wing. In order to simultaneously generate this flight and control force, the vehicle needs an active control mechanism that integrates with a lightweight micro-servo actuator. Such a control mechanism (wing control mechanism) can generate sufficient control torque required for stabilization of a vehicle (robot) having inherent instability. The present invention incorporates a pair of winged winged vehicles capable of hovering, capable of simultaneously changing the wing's flat angle and twisting of the wings by rotating the body of the winged flying vehicle (winging drive) flying through the winging We propose an old wing control mechanism. Tilting the plane of the stroke changes the direction of the average thrust and wing torsion distribution, so that control torque for pitch and roll can be generated. In one embodiment, in the case of yaw control moment control, the root portion of the wing is adjusted asymmetrically, so that the torsion of the wing changes during the flapping motion to generate yaw torque.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇(이하, 비행체)의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing the overall configuration of an insect-mimicking flying robot (hereinafter referred to as a flying object) based on a flapping plane angle device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 비행체(1)는 구동 모터(10), 한 쌍의 날개(20), 날갯짓 구동체(30) 및 날갯짓 평면각 조정부(100)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the air vehicle 1 includes a driving motor 10, a pair of wings 20, a flying wing driving body 30, and a flying wing plane angle adjustment unit 100.

여기에서, 비행체(1)에 대해 양측에 해당하는 횡방향(좌우 방향)을 x축, x축과 직교하는 비행체(1)의 종방향을 z축, x-z평면과 직교하는 앞뒤면 방향을 y축으로 하며, x축에 대한 회전을 피칭(pitching), y축에 대한 회전을 롤링(rolling), z축에 대한 회전을 요잉(yawing)으로 한다.Here, the lateral direction (left and right directions) corresponding to both sides of the vehicle 1 is the x-axis, the longitudinal direction of the vehicle 1 orthogonal to the x-axis is z-axis, and the front-back direction is orthogonal to the xz plane y-axis The rotation about the x-axis is pitched, the rotation about the y-axis is rolled, and the rotation about the z-axis is yawing.

날갯짓 구동체(30)는 구동 모터(10)를 중앙에 결합하고, 한 쌍의 날개(20)를 좌우에 대칭되게 마련하여 구동 모터(10)의 회전 운동을 날개의 대칭적인 날갯짓으로 전달하는 날갯짓 구동을 수행할 수 있다. 즉, 날갯짓 구동체(30)는 하나의 구동 모터(10)에서 발생된 구동력만으로 한 쌍의 날개(20)의 대칭적인 날갯짓을 발생시킬 수 있다. 구체적인 구동 메커니즘은 본 발명에서 다루지 않고 한국등록특허 제10-1744721 (2017.06.01)호에 개시된 메커니즘을 참조한다.Wingswing body 30 is coupled to the drive motor 10 in the center, and a pair of wings (20) provided symmetrically to the left and right to transmit the rotational motion of the drive motor (10) to the wings of a symmetrical wing Drive can be performed. That is, the wing-driving body 30 can generate symmetrical wings of a pair of wings 20 only by the driving force generated by one driving motor 10. The specific driving mechanism is not covered by the present invention, but refers to the mechanism disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1744721 (2017.06.01).

날갯짓 평면각 조정부(100)는 날갯짓 구동체(30)의 무게 중심에 설치되어 날갯짓 구동체(30)의 회전을 유도하는 날갯짓 제어 메커니즘을 통해 날개의 날갯짓 평면각을 조정할 수 있다. The wingspan angle adjustment unit 100 is installed at the center of gravity of the wingspan driving body 30 to adjust the wingspan angle of the wings through a wingspan control mechanism that induces rotation of the wingspan driving body 30.

한국등록특허 제10-1744721 (2017.06.01)호에 개시된 발명의 경우, 좌우 날개 각각에 마련된 구동원에 의해 좌우 날개를 서로 독립적으로 제어하여 날갯짓 평면의 각도 조작을 함으로써 피칭 모멘트와 요잉 모멘트를 발생시키는대 반해, 본 발명에서는 날갯짓 구동체(30)의 무게중심에 설치된 날갯짓 제어 메커니즘을 통해 날갯짓 구동체(30) 자체를 회전시킴으로써 좌우에 배치된 한 쌍의 날개(20)의 날갯짓 평면각을 조정할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 비행체(1)는 날갯짓 구동체(30)의 무게중심에 두 쌍의 힌지들(각각 제1 및 제2 힌지모듈들과 제3 및 제4 힌지모듈들)을 설치하고 두 쌍의 힌지들을 중심으로 하여 날갯짓 구동체를 앞뒤 또는 좌우 방향으로 회전시켜서 날개의 날갯짓 평면의 각도를 조정할 수 있다. 이로 인해, 비행체(1)는 급기동에 필요한 힘과 제어모멘트를 발생시킬 수 있고, 초경량 서보(micro servo) 모터의 작은 토크로도 제어가 가능할 수 있다.In the case of the invention disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1744721 (2017.06.01), the left and right wings are independently controlled by a driving source provided in each of the left and right wings to control the angle of the wing plane to generate pitching and yawing moments. On the contrary, in the present invention, the wing plane angle of the pair of wings 20 disposed on the left and right can be adjusted by rotating the wing drive body 30 itself through the wing control mechanism installed at the center of gravity of the wing drive body 30. . More specifically, the air vehicle 1 of the present invention is provided with two pairs of hinges (first and second hinge modules and third and fourth hinge modules, respectively) at the center of gravity of the wing drive body 30, The angle of the flapping plane of the wing can be adjusted by rotating the wing-driving body in the front and rear or left and right directions around the two pairs of hinges. Due to this, the vehicle 1 can generate the force and control moment required for rapid starting, and can be controlled even with a small torque of an ultra-light servo motor.

도 2a 내지 도 2c는 도 1에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 날갯짓 평면각 조정부를 나타내는 도면이다. 도 2a는 날갯짓 평면각 조정부의 사시도이고, 도 2b는 날갯짓 평면각 조정부의 정면도, 도 2c는 날갯짓 평면각 조정부의 측면도이다.2A to 2C are diagrams illustrating a wing plane angle adjustment unit of the insect-mimicking flight robot based on the wing plane angle device according to FIG. 1. 2A is a perspective view of the wing plane angle adjustment unit, FIG. 2B is a front view of the wing plane angle adjustment unit, and FIG. 2C is a side view of the wing plane angle adjustment unit.

도 2를 참조하면, 날갯짓 평면각 조정부(100)는 힌지 프레임(110) 및 두 쌍의 힌지 모듈들을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2, the wing plane angle adjustment unit 100 may include a hinge frame 110 and two pairs of hinge modules.

힌지 프레임(110)은 날갯짓 구동체(30)의 무게 중심 하면에 설치될 수 있고, 날갯짓 구동체(30)의 회전 과정에서 무게중심을 유지하기 위한 것으로 도면에는 각진 형태를 띄지만 원형 등 다양한 형태로 설계될 수 있다. 두 쌍의 힌지 모듈들은 힌지 프레임(110)의 둘레를 따라 배치되고 날갯짓 구동체(30)의 회전과 연관되어 날개(20)의 날갯짓 평면각을 조정할 수 있다. 보다 구체적으로, 두 쌍의 힌지 모듈들은 힌지 프레임(110)의 양 측면에 날개(20)와 평행한 방향으로 서로 대칭되게 각각 배치되는 제1 및 제2 힌지 모듈들(120)과 날개(20)와 수직한 방향으로 힌지 프레임(110)의 앞뒤면에 서로 대칭되게 각각 배치되는 제3 및 제4 힌지 모듈들(130)로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 힌지 모듈들(120)과 제3 및 제4 힌지 모듈들(130)은 힌지 프레임(110)에서 서로 직교하도록 배치되어 날갯짓 구동체(30)의 무게 중심을 유지할 수 있다.The hinge frame 110 may be installed on the lower surface of the center of gravity of the winged driving body 30, and is intended to maintain the center of gravity during the rotation process of the winged driving body 30. Can be designed as The two pairs of hinge modules are disposed along the circumference of the hinge frame 110 and can be associated with the rotation of the wing drive body 30 to adjust the wing plane angle of the wing 20. More specifically, the two pairs of hinge modules are first and second hinge modules 120 and wings 20 respectively disposed symmetrically to each other in a direction parallel to the wings 20 on both sides of the hinge frame 110. And the third and fourth hinge modules 130 disposed symmetrically to each other on the front and rear surfaces of the hinge frame 110 in the vertical direction. More specifically, the first and second hinge modules 120 and the third and fourth hinge modules 130 are disposed to be orthogonal to each other in the hinge frame 110 to maintain the center of gravity of the wing drive body 30. Can.

일 실시예에서, 제1 및 제2 힌지 모듈들(120)은 제1 및 제2 힌지 부재들(122), 제1 및 제2 피봇 힌지들(124), 제1 및 제2 힌지바들(126)을 포함할 수 있다. In one embodiment, the first and second hinge modules 120 include first and second hinge members 122, first and second pivot hinges 124, first and second hinge bars 126 ).

보다 구체적으로, 제1 및 제2 힌지 부재들(122)은 힌지 프레임(110)의 양측면 중앙에 회전이 가능하도록 부착될 수 있다. 제1 및 제2 힌지 부재들(122)은 회전이 가능하도록 부착되어 비행체(1)의 동작 과정에서 제1 및 제2 힌지 모듈들(120)을 축(중심)으로 날갯짓 구동체(30)가 앞뒤로 회전 가능하게 할 수 있다(도 3 참조). 제1 및 제2 힌지 부재들(122)은 각각의 상단을 날갯짓 구동체(30)에 결합시킬 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 힌지 부재들(133)은 상단의 돌출부(돌기)를 날갯짓 구동체(30)의 하측 프레임(상측 프레임과 평행 대칭됨)의 결합 구멍에 삽입하는 방식으로 날갯짓 구동체(30)와 날갯짓 평면각 조정부(100)를 결합시킬 수 있다.More specifically, the first and second hinge members 122 may be attached to the center of both sides of the hinge frame 110 so as to be rotatable. The first and second hinge members 122 are attached so as to be rotatable so that the wing-driving body 30 of the first and second hinge modules 120 are axially (centered) during the operation of the vehicle 1. It can be rotated back and forth (see FIG. 3). The first and second hinge members 122 may couple each upper end to the wing-driving body 30. In one embodiment, the first and second hinge members 133 flap in such a way that the upper projection (projection) is inserted into the engaging hole of the lower frame (parallel symmetric with the upper frame) of the flap driving body 30 The driving body 30 and the flapping plane angle adjustment unit 100 may be combined.

제1 및 제2 피봇 힌지들(124)은 제1 및 제2 힌지 부재들(122)에 각각 회동 가능하게 결합할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 피봇 힌지들(124)은 제1 및 제2 힌지 부재들(122)을 사이에 두고 힌지 프레임(110)과 결합할 수 있고, 제1 및 제2 힌지 부재들(122)과 함께 비행체(1)의 동작과정에서 힌지 프레임(110)에 고정되어 자유롭게 회전이 가능하도록 결합봉에 의해서 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 피봇 힌지들(124)은 상기와 같이 제1 및 제2 힌지 부재들(122)에 회동 가능하게 결합되어 비행체(10)의 요 모멘트를 발생시키는 동작과정에서 날갯짓 구동체(30)를 z축을 중심으로 회전시킬 수 있다(도 3 참조).The first and second pivot hinges 124 may be rotatably coupled to the first and second hinge members 122, respectively. In one embodiment, the first and second pivot hinges 124 may engage the hinge frame 110 with the first and second hinge members 122 interposed therebetween, and the first and second hinge members It is fixed to the hinge frame 110 in the course of the operation of the air vehicle (1) together with the field (122) can be coupled by a coupling rod to freely rotate. More specifically, the first and second pivot hinges 124 are rotatably coupled to the first and second hinge members 122 as described above, so as to generate a yaw moment in the operation process of generating a yaw moment of the air vehicle 10 The driving body 30 may be rotated about the z-axis (see FIG. 3).

제1 및 제2 힌지바들(126)은 제1 및 제2 피봇 힌지들(124)에 피봇 가능하게 각각 결합할 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 및 제2 힌지바들(126)은 제1 및 제2 피봇 힌지들(124)에 피봇이 가능하도록 부착되어 롤 모멘트를 발생시키는 비행체(1)의 동작 과정에서 날갯짓 구동체(30)의 양측(좌우)방향 기울임(회전)을 가능하게 한다(도 3 참조).The first and second hinge bars 126 may be pivotably coupled to the first and second pivot hinges 124, respectively. More specifically, the first and second hinge bars 126 are attached to the first and second pivot hinges 124 so as to be pivotable to generate a roll moment during the operation of the flying body 1, which generates a roll moment ( It is possible to tilt (rotate) in both directions (left and right) of 30) (see Fig. 3).

일 실시예에서, 제3 및 제4 힌지 모듈들(130)은 제3 및 제4 힌지 부재들(132), 제1 및 제2 연결판들(134), 제3 및 제4 힌지바들(136)을 포함할 수 있다.In one embodiment, the third and fourth hinge modules 130 include third and fourth hinge members 132, first and second connecting plates 134, and third and fourth hinge bars 136 ).

보다 구체적으로, 제3 및 제4 힌지 부재들(132)은 힌지 프레임(110)의 앞뒤면의 중앙에 회전이 가능하도록 각각 부착될 수 있다. 일 실시예에서, 제3 및 제4 힌지 부재들(132)은 날갯짓 구동체(30)가 무게 중심을 유지하도록 힌지 프레임(110)의 앞뒤면에 제1 및 제2 힌지 부재들(122)과 서로 직교하도록 부착될 수 있다. 제 3 및 제4 힌지 부재들(132)은 회동 가능하도록 힌지 프레임(110)과 연결봉을 통해 결합될 수 있다. 따라서, 날갯짓 구동체(30)는 제3 및 제4 힌지 모듈들(130)을 중심으로 좌우로 회전할 수 있다. More specifically, the third and fourth hinge members 132 may be attached to the center of the front and rear surfaces of the hinge frame 110, respectively, to be rotatable. In one embodiment, the third and fourth hinge members 132 are provided with first and second hinge members 122 on the front and rear surfaces of the hinge frame 110 so that the wing drive body 30 maintains the center of gravity. It can be attached to be perpendicular to each other. The third and fourth hinge members 132 may be coupled through a hinge frame 110 and a connecting rod to be rotatable. Accordingly, the wing-driving body 30 may rotate left and right around the third and fourth hinge modules 130.

제1 및 제2 연결판들(134)은 제3 및 제4 힌지 부재들의 하단에 결합할 수 있고, 제3 및 제4 힌지바들(136)은 제1 및 제2 연결판들(134)과 결합하여 하방으로 연장될 수 있다. 일 실시예에서, 제1 및 제2 연결판들(134)은 일측 단에 제3 및 제4 힌지 부재들(132)을 결합시키고 타측 단에 제3 및 제4 힌지바들(136)을 결합시킬 수 있다. 제1 및 제2 연결판들(134)은 힌지 프레임(110)과 결합된 제3 및 제4 힌지 부재들(132)과 제3 및 제4 힌지바들(136)을 연결하면서 날갯짓 구동체(30)의 무게 중심을 유지하기 위해 다양한 형태로 설계될 수 있고 도 2는 일 실시예에 따른 하나의 형태에 해당하며, 반드시 이에 한정되지 않는다.The first and second connecting plates 134 may be coupled to the lower ends of the third and fourth hinge members, and the third and fourth hinge bars 136 may be connected to the first and second connecting plates 134. Can be combined and extended downward. In one embodiment, the first and second connecting plates 134 couple the third and fourth hinge members 132 to one end and the third and fourth hinge bars 136 to the other end. Can. The first and second connecting plates 134 connect the third and fourth hinge members 132 and the third and fourth hinge bars 136 coupled with the hinge frame 110 while the wing driver 30 ) May be designed in various forms to maintain the center of gravity, and FIG. 2 corresponds to one form according to an embodiment, but is not limited thereto.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 날갯짓 제어 메커니즘에 따른 작동예를 보여주는 도면이다.FIG. 3 is a view showing an operation example according to a wing control mechanism of an insect-mimicking flying robot based on a wing plane plane angle device according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에서, 비행체(1)는 날갯짓 평면각 조정부(100)의 날갯짓 제어 메커니즘을 통해 날갯짓 구동체(30)를 회전시키고 이에 따라 날갯짓 평면을 회전하여 각도를 조정함으로써 발생하는 피칭, 롤 모멘트를 제어할 수 있다. 날갯짓 평면각 조정부(100)는 두 쌍의 힌지 모듈들을 중심으로 날갯짓 구동체(30)를 회전시키는 날갯짓 제어 메커니즘을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 날갯짓 평면각 조정부(100)는 날갯짓 제어 메커니즘을 통해 제1 및 제2 힌지 모듈들(120)을 중심으로 날갯짓 구동체(30)를 전방 또는 후방으로 회전시킴으로써 날갯짓 평면의 각도를 조정하고 피칭 모멘트를 발생시킬 수 있다. 날갯짓 제어 메커니즘은 제3 및 제4 힌지 모듈들을 중심으로 날갯짓 구동체(30)를 양 측(좌우)방향으로 회전시킴으로써 날갯짓 평면각을 조정하고 롤 모멘트를 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 날갯짓 제어 메커니즘은 피칭 모멘트를 발생시키는 제어를 위해 제1 및 제2 힌지 모듈들을 축으로(H1) 날갯짓 구동체(30)를 전방 또는 후방으로 기울일 수 있다. 또는, 날갯짓 제어 메커니즘은 롤 모멘트를 발생시키는 제어를 위해 제3 및 제4 힌지 모듈들을 축으로(H2) 날갯짓 구동체(30)를 왼쪽 또는 오른쪽으로 기울일 수 있다. 이에 따라서, 날갯짓 평면은 각각 전방 또는 후방(H1, 제1 및 제2 힌지모듈들 중심)과 왼쪽 또는 오른쪽(H2, 제3 및 제4 힌지모듈들 중심)으로 기울어질 수 있다. In one embodiment, the air vehicle 1 controls the pitching and roll moments generated by rotating the wing drive body 30 through the wing control mechanism of the wing plane angle adjustment unit 100 and adjusting the angle by rotating the wing plane accordingly can do. The flapping plane angle adjusting unit 100 may perform a flapping control mechanism that rotates the flapping driving body 30 around two pairs of hinge modules. In one embodiment, the flap plane angle adjustment unit 100 adjusts the angle of the flap plane by rotating the flap driving body 30 around the first and second hinge modules 120 through the flap control mechanism. And can generate a pitching moment. The wing control mechanism can adjust the plane angle of the wing and generate roll moment by rotating the wing drive 30 in both directions (left and right) around the third and fourth hinge modules. More specifically, the wing control mechanism may incline (H1) the first and second hinge modules axially (H1) or tilt the wing driver 30 forward or backward for control to generate a pitching moment. Alternatively, the wing control mechanism may tilt the third and fourth hinge modules axially (H2) to the left or right wing body 30 for control to generate a roll moment. Accordingly, the wing plane can be inclined to the front or rear (center of H1, first and second hinge modules) and left or right (center of H2, third and fourth hinge modules), respectively.

일 실시예에서, 날갯짓 평면각 조정부(100)는 제1 및 제2 힌지바들(126)의 말단부들을 서로 연결하는 고정판(140)을 포함하고, 제1 및 제2 힌지바들이 서로 반대방향으로 회전하도록 고정판(140)을 회전시킴으로써 요 모멘트를 발생시킬 수 있다. 보다 구체적으로, 날갯짓 평면각 조정부(100)는 서보 모터와 같은 액추에이터를 통해 고정판을 회전시킴으로써 제1 및 제2 힌지바들을 서로 반대방향으로 회전하도록 제어하고 그에 따라 날갯짓 구동체(30)를 z축을 중심으로 회전시켜 요 모멘트를 발생시키는 제어를 수행할 수 있다.In one embodiment, the flap plane angle adjustment unit 100 includes a fixing plate 140 connecting the distal ends of the first and second hinge bars 126 to each other, so that the first and second hinge bars rotate in opposite directions to each other The yaw moment may be generated by rotating the fixing plate 140. More specifically, the wing plane angle adjustment unit 100 controls the first and second hinge bars to rotate in opposite directions by rotating the fixing plate through an actuator such as a servo motor, and accordingly rotates the wing drive body 30 around the z axis Rotating can be performed to control the yaw moment.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 피칭 모멘트 발생에 따른 제어 과정을 설명하는 도면이다. 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 롤 모멘트 발생에 따른 제어 과정을 설명하는 도면이다. 도 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 요 모멘트 발생에 따른 제어 과정을 설명하는 도면이다.4A is a view for explaining a control process according to the occurrence of a pitching moment of an insect-mimicking flying robot based on a flapping plane angle device according to an embodiment of the present invention. 4B is a view for explaining a control process according to a roll moment generation of an insect-mimicking flying robot based on a flapping plane angle device according to an embodiment of the present invention. 4C is a view for explaining a control process according to a yaw moment generation of an insect-mimicking flying robot based on a flapping plane angle device according to an embodiment of the present invention.

도 4a에서, 날갯짓 평면(stroke plane)은 피칭 모멘트 발생을 위한 힘의 방향의 변화와 동일한 방향으로 기울어질 수 있다. 예를 들어, 비행체(1)는 날갯짓 평면각 조정부(100)를 통해 날갯짓 구동체(30)를 제1 및 제2 힌지 모듈들(120)을 중심으로 앞뒤로 회전시키고 그에 다라 한 쌍의 날개(20)의 날갯짓 평면은 날갯짓 구동체(30)의 회전 방향에 따라 기울어질 수 있다. 추가적으로, 날개(20)의 뿌리 부분(root spar)이 구속되어 있기 때문에, 날개(20)의 날갯짓 평면을 기울이면 날개의 비틀림(twist)이 변경되어 추가적인 피치 토크를 생성하는 힘의 크기가 변하게 될 수 있다. 도 4b에서, 좌우 날개의 날개 비틀림은 비대칭으로 조절되어 두 날개의 힘의 크기가 변경될 수 있다. 따라서, 롤 제어 모멘트는 피치 제어 모멘트와 마찬가지로 날갯짓 평면을 변경하고 동시에 날개 비틀림(twist)을 변경함으로써 생성될 수 있다. 도 4c에서, 요 모멘트의 제어는 좌우 날개의 뿌리 부분이 고정되는 힌지바(126)와 연결된 하부의 고정판(140)을 회전시킴으로써 가능하다. 회전은 비행체(10)의 날갯짓 동작 중 받음각(Angle of Attack)을 변경하고 좌우 한 쌍의 날개(20)에 비대칭 수평 힘이 생성되어 요 모멘트를 발생시킬 수 있다.In FIG. 4A, the stroke plane may be inclined in the same direction as the change in the direction of the force for generating the pitching moment. For example, the air vehicle 1 rotates the wing drive body 30 back and forth around the first and second hinge modules 120 through the wing plane angle adjustment unit 100, and accordingly, a pair of wings 20 The flapping plane of can be inclined according to the rotation direction of the flapping drive body 30. Additionally, since the root spar of the wing 20 is constrained, tilting the wing plane of the wing 20 will change the twist of the wing and the magnitude of the force generating additional pitch torque will change. Can. In Figure 4b, the wing twist of the left and right wings is adjusted asymmetrically so that the magnitude of the force of the two wings can be changed. Thus, the roll control moment can be generated by changing the wing plane and changing the wing twist at the same time as the pitch control moment. In Fig. 4c, control of the yaw moment is possible by rotating the lower fixing plate 140 connected to the hinge bar 126 to which the root portions of the left and right wings are fixed. The rotation may change the angle of attack during the flighting motion of the air vehicle 10 and generate an asymmetric horizontal force on the pair of left and right wings 20 to generate yaw moment.

도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 복수의 서보들에 따른 동작을 나타내는 도면이다.5 is a view showing an operation according to a plurality of servos of an insect-mimicking flying robot based on a flapping plane angle device according to an embodiment of the present invention.

예를 들어, 도 5에서 비행체(1)는 0.8 mm 두께의 탄소/에폭시 패널을 사용하여 제어 메커니즘용 부품을 제작할 수 있다. 또한 예를 들어, 비행체(1)는 2 개의 서브 마이크로 서보(0.5 g, microflierradio.com)(pitch servo, roll servo)를 통해 피치 및 롤 제어를 독립적으로 수행할 수 있다. 비행체(1)는 날갯짓 평면각 조정부(100)의 날갯짓 제어 메커니즘을 통해 서브 마이크로 서보를 사용하여 자세 제어와 날갯짓 동작 동안 안정적으로 날갯짓 평면을 기울이기에 충분한 토크를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 날갯짓 평면각 조정부(100)는 요 제어를 위해서 무게가 1.5g 인 기존의 고 토크 디지털 서보(HK-5320, hobbyking.com)(yaw servo)를 사용할 수 있다.For example, in FIG. 5, the vehicle 1 can be manufactured using a 0.8 mm thick carbon/epoxy panel for control mechanism parts. In addition, for example, the vehicle 1 may independently perform pitch and roll control through two sub-micro servos (0.5 g, microflierradio.com) (pitch servo, roll servo). The air vehicle 1 may generate sufficient torque to tilt the wing plane stably during posture control and wing movement using a sub-micro servo through the wing control mechanism of the wing plane angle adjustment unit 100. In one embodiment, the flapping plane angle adjustment unit 100 may use a conventional high torque digital servo (HK-5320, hobbyking.com) (yaw servo) having a weight of 1.5 g for yaw control.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇의 힘과 모멘트 측정을 위하여 로드셀(load cell)에 설치된 상태를 보여주는 사진이다.Figure 6 is a photograph showing a state installed in a load cell (load cell) for measuring the force and moment of the insect-mimicking flying robot based on a flapping plane angle device according to an embodiment of the present invention.

예를 들어, 도 6에서 비행체(1)의 날갯짓 제어 메커니즘을 통한 제어 토크 생성 능력을 조사하기 위해, 로드셀은 6 축 로드셀 (Nano 17, ATI Industrial Automation, 미국, 힘 분해능 0.003N 또는 0.3 gf, 토크 분해능 0.0156 N.mm)을 사용할 수 있다. 일 실시예에서, 로드 셀은 비행체(1)의 무게 중심(CG)의 위치에 가깝게 배치될 수 있다. 따라서, 로드셀에서 얻은 토크는 무게 중심에 대한 토크에 해당하고, 23 Hz의 날갯짓 주파수에서 외부 전원 공급 장치 (E36103A, Keysight, Korea)를 사용하여 날갯짓 시스템을 구동할 수 있다.For example, to investigate the control torque generation capability of the wing 1 through the wing control mechanism in FIG. 6, the load cell is a six-axis load cell (Nano 17, ATI Industrial Automation, USA, force resolution 0.003 N or 0.3 gf, torque Resolution 0.0156 N.mm) can be used. In one embodiment, the load cell may be disposed close to the location of the center of gravity (CG) of the vehicle 1. Therefore, the torque obtained from the load cell corresponds to the torque relative to the center of gravity, and the winging system can be driven using an external power supply (E36103A, Keysight, Korea) at a flying frequency of 23 Hz.

도 7은 도 6의 로드 셀을 이용한 힘과 모멘트의 측정 결과를 보여주는 그래프이다.7 is a graph showing the results of measuring force and moment using the load cell of FIG. 6.

비행체(1)는 날갯짓 평면각 조정부(100)의 날갯짓 제어 메커니즘을 통해 피치, 롤, 요 운동이 발생하도록 제어 명령을 인가할 수 있다. 도 7에서, 이 경우 추력(Fz)은 거의 일정하게 발생하고, 좌우방향의 힘(Fy)는 거의 0에 가까우며, 전후방향의 힘(Fx)도 크게 발생하지 않아서 비행체(1)는 거의 정지비행을 할 수 있음을 알 수 있다. 일 실시예에서, 도 7에서 피치 명령을 인가하는 경우에 피치 모멘트(My)만 발생하고, 롤 명령을 주는 경우에는 롤 모멘트(Mx)만 발생하며, 요 명령을 주는 경우에는 요 모멘트(Mz)가 주로 발생하는 것을 알 수 있다. 또한, 각각의 경우, 양의 제어명령 각도에 대해서 양의 모멘트가 발생하고, 음의 제어명령 각도에 대해서 음의 모멘트가 발생할 수 있다. 일 실시예에서, 요 모멘트는 상대적으로 피치나 롤 모멘트에 비해서 작지만, 요 축에 대한 질량 관성 모멘트가 다른 두 축에 대한 질량 관성 모멘트에 비하여 작아서, 요 운동을 충분히 발생시킬 수 있다.The air vehicle 1 may apply a control command to generate pitch, roll, and yaw motions through the wing control mechanism of the wing plane angle adjustment unit 100. In FIG. 7, in this case, the thrust Fz is almost constant, the force Fy in the left-right direction is almost zero, and the force Fx in the front-rear direction is also not large, so that the vehicle 1 is almost stationary flight. You can see that you can In one embodiment, only the pitch moment (My) occurs when the pitch command is applied in FIG. 7, only the roll moment (Mx) occurs when the roll command is given, and the yaw moment (Mz) when the yaw command is given It can be seen that occurs mainly. In addition, in each case, a positive moment may be generated with respect to a positive control command angle, and a negative moment may be generated with respect to a negative control command angle. In one embodiment, the yaw moment is relatively small compared to the pitch or roll moment, but the mass moment of inertia about the yaw axis is small compared to the mass moment of inertia about the other two axes, which can sufficiently generate yaw motion.

보다 구체적으로, 도 7은 서로 다른 피치, 롤 및 요 입력에 대해 세 축에서 생성된 힘과 토크를 보여준다. 도 7에서, 비행체(1)는 23 Hz에서 약 18.5 gf의 평균 수직력 (Fz)을 생성할 수 있고, 피치에 대한 제어 입력 (βp)을 변경하면 수평 힘 (Fx) 및 피치 토크 (My)를 선형으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 7로부터, -15 ° (피치 다운)에서 15 ° (피치 업)까지의 제어 입력 범위 (βp)에서 측정된 수평 힘(Fx)은 -4.0 gf에서 3.1 gf까지 다양하고 피치 토크 (My)는 -4.2 N.mm에서 2.7 N.mm까지 다양한 것을 알 수 있다. 또한, 비행체(1)는 정지 비행 상태 (βp = 0 °)에 대한 제어 입력이 없으면 약 -0.5 Nmm의 피치 토크를 생성할 수 있다. 이것은 평균 공기 역학적 힘 중심과 로드 셀 사이의 약간의 수직 정렬 불균형 때문이다. 피치 제어 입력이 다른 힘 (Fy 및 Fz) 및 토크 (Mx 및 Mz)에 미치는 영향은 미미하다. 롤 제어의 경우 제어 입력 (βr)을 -15 ° (롤 우측)에서 15 ° (롤 왼쪽)로 변경하면 횡 방향 힘 (Fy)이 2.4 gf에서 -2.6 gf로, 롤 토크 -2.8 N.mm에서 2.6 N.mm의 롤 모멘트가 생성될 수 있다. 일 실시예에서, 비행체(1)는 더 높은 제어 입력각에 대해서 수직력(Fz)을 약간 감소시킬 수 있다. 일 실시예에서, 요 토크 (Mz)는 피치 및 롤 명령에 비해 덜 민감하여, 요 서보의 암이 -20 °에서 20 °까지 기울어 짐에 따라 요 입력의 범위에 대해 요 토크는 0.5 N.mm에서 -0.3 N.mm (정지 비행 조건에서 0.06 N.mm의 기준)에 해당할 수 있다. 결론적으로, 날갯짓 평면각 조정부(100)의 날갯짓 제어 메커니즘은 비행체(1)에서 구현될 수 있는 합리적인 제어 토크를 생성할 수 있다.More specifically, FIG. 7 shows the forces and torques generated in three axes for different pitch, roll and yaw inputs. In FIG. 7, the vehicle 1 can generate an average vertical force (Fz) of about 18.5 gf at 23 Hz, and changing the control input (βp) for the pitch produces the horizontal force (Fx) and the pitch torque (My). Can be changed linearly. For example, from FIG. 7, the horizontal force (Fx) measured in the control input range (βp) from -15° (pitch down) to 15° (pitch up) varies from -4.0 gf to 3.1 gf and pitch torque (My) can be seen to vary from -4.2 N.mm to 2.7 N.mm. In addition, the vehicle 1 can generate a pitch torque of about -0.5 Nmm without a control input for a stationary flight state (βp = 0 °). This is due to some vertical alignment imbalance between the average aerodynamic force center and the load cell. The effect of the pitch control input on different forces (Fy and Fz) and torque (Mx and Mz) is negligible. For roll control, changing the control input (βr) from -15 ° (right of roll) to 15 ° (left of roll) results in a lateral force (Fy) from 2.4 gf to -2.6 gf, roll torque from -2.8 N.mm A roll moment of 2.6 N.mm can be created. In one embodiment, the vehicle 1 can slightly reduce the vertical force Fz for a higher control input angle. In one embodiment, the yaw torque (Mz) is less sensitive than the pitch and roll command, so the yaw torque is 0.5 N.mm for the range of yaw input as the yaw servo's arm tilts from -20 ° to 20 ° In -0.3 N.mm (standard of 0.06 N.mm in stationary flight conditions). In conclusion, the wing control mechanism of the wing plane angle adjustment unit 100 can generate a reasonable control torque that can be implemented in the vehicle (1).

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 곤충 모방형 날갯짓 비행체의 실제 모습을 보여주는 사진이다.8 is a photograph showing an actual shape of an insect-mimicking winged vehicle according to an embodiment of the present invention.

예를 들어, 도 8에서 비행체(1)는 16.4 g의 곤충과 같은 꼬리 날개가 없고, 2개의 날개를 가지며, 정지 비행이 가능한 비행체에 해당할 수 있다. 일 실시예에서, 비행체(1)는 피치 및 롤 제어를 위해 날갯짓 평면의 각도와 날개 비틀림(twist)을 동시에 변경하고 요 제어를 위해 비대칭으로 날개 루트의 위치를 변경할 수 있다. 비행체(1)는 다양한 서보 등의 액추에이터로부터 구동 토크가 덜 필요하기 때문에 제작하기 쉽고 간단하며 무게를 줄이기위한 소형 액추에이터를 사용할 수 있다. 비행체(1)는 구동 과정에서 날갯짓 제어 메커니즘의 자세 제어를 위해 합리적인 양의 힘과 토크를 효과적으로 생성할 수 있다.For example, in FIG. 8, the air vehicle 1 has no tail wings, such as an insect of 16.4 g, has two wings, and may correspond to a vehicle capable of stationary flight. In one embodiment, the air vehicle 1 may simultaneously change the angle of the wing plane and the wing twist for pitch and roll control and asymmetrically change the position of the wing root for yaw control. Since the vehicle 1 requires less driving torque from actuators such as various servos, it is easy to manufacture and simple, and a small actuator for reducing weight can be used. The vehicle 1 can effectively generate a reasonable amount of force and torque for posture control of the wing control mechanism in the driving process.

상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present application, those skilled in the art variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. And can be changed.

1: 날갯짓 평면각 장치 기반의 곤충모방 비행로봇(비행체)
10: 구동 모터 20: 한 쌍의 날개
30: 날갯짓 구동체
100: 날갯짓 평면각 조정부
110: 힌지 프레임 120: 제1 및 제2 힌지 모듈
122: 제1 및 제2 힌지 부재 124: 제1 및 제2 피봇 힌지
126: 제1 및 제2 힌지바
130: 제3 및 제4 힌지 모듈 132: 제3 및 제4 힌지 부재
134: 제1 및 제2 연결판 136: 제3 및 제4 힌지바
140: 고정판
1: Insect-mimicking flying robot based on a flat-angle device with wings (aircraft)
10: drive motor 20: a pair of wings
30: Wing drive
100: wing angle flat angle adjustment
110: hinge frame 120: first and second hinge modules
122: first and second hinge members 124: first and second pivot hinges
126: first and second hinge bars
130: third and fourth hinge modules 132: third and fourth hinge members
134: first and second connecting plates 136: third and fourth hinge bars
140: fixed plate

Claims (10)

구동 모터;
한 쌍의 날개;
상기 구동 모터를 중앙에 결합시키고 상기 한 쌍의 날개를 좌우에 대칭되게 마련하여 상기 구동 모터의 회전 운동을 상기 날개의 대칭적인 날갯짓으로 전달하는 날갯짓 구동을 수행하는 날갯짓 구동체; 및
상기 날갯짓 구동체의 무게 중심에 설치되어 상기 날갯짓 구동체의 회전을 유도하는 날갯짓 제어 메커니즘을 통해 상기 날개의 날갯짓 평면각을 조정하는 날갯짓 평면각 조정부를 포함하고,
상기 날갯짓 평면각 조정부는
상기 날갯짓 구동체의 무게 중심 하면에 설치된 힌지 프레임; 및
상기 힌지 프레임의 둘레를 따라 배치되고 상기 날갯짓 구동체의 회전과 연관되어 상기 날개의 날갯짓 평면각을 조정하는 두 쌍의 힌지 모듈들을 포함하고,
상기 두 쌍의 힌지 모듈들은
상기 힌지 프레임의 양 측면에 상기 날개와 평행한 방향으로 서로 대칭되게 각각 배치되는 제1 및 제2 힌지 모듈들과 상기 힌지 프레임의 앞뒤면에 상기 날개와 수직한 방향으로 서로 대칭되게 각각 배치되는 제3 및 제4 힌지 모듈들로 구성되고,
상기 제1 및 제2 힌지 모듈들은
상기 힌지 프레임의 양측면 중앙에 회전이 가능하도록 부착되고 상단은 상기 날갯짓 구동체를 결합시키는 제1 및 제2 힌지 부재들;
상기 제1 및 제2 힌지 부재들에 각각 회동 가능하게 결합하는 제1 및 제2 피봇 힌지들;
상기 제1 및 제2 피봇 힌지들에 피봇 가능하게 각각 결합하는 제1 및 제2 힌지바들을 포함하는 것을 특징으로 하는 날갯짓 평면각 변경 장치 기반의 곤충모방 비행로봇.
Drive motor;
A pair of wings;
A wing drive body that couples the drive motor to the center and provides the pair of wings symmetrically to the left and right to perform a fly drive that transmits rotational motion of the drive motor to a symmetric wing of the wing; And
It is installed at the center of gravity of the wing drive body includes a wing plane angle adjustment unit for adjusting the wing plane angle through the wing control mechanism to induce the rotation of the wing drive,
The wing plane angle adjustment unit
A hinge frame installed on a lower surface of the center of gravity of the winged driving body; And
And two pairs of hinge modules arranged along the periphery of the hinge frame and adjusting the wing flap plane angle in association with the rotation of the wing drive.
The two pairs of hinge modules
First and second hinge modules disposed on both sides of the hinge frame symmetrically with each other in a direction parallel to the wing, and first and second hinge modules disposed on the front and rear surfaces of the hinge frame symmetrically with each other in the direction perpendicular to the wing. It consists of third and fourth hinge modules,
The first and second hinge modules
First and second hinge members attached to the center of both sides of the hinge frame to be rotatable and coupling the wing-driving body;
First and second pivot hinges respectively rotatably coupled to the first and second hinge members;
And first and second hinge bars respectively pivotably coupled to the first and second pivot hinges.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 제3 및 제4 힌지 모듈들은
상기 힌지 프레임의 앞뒤면 중앙에 회전이 가능하도록 각각 부착되는 제3 및 제4 힌지 부재들;
상기 제3 및 제4 힌지 부재들의 하단에 각각 결합하는 제1 및 제2 연결판들; 및
상기 제1 및 제2 연결판들과 각각 결합하여 하방으로 연장되는 제3 및 제4 힌지바들을 포함하는 것을 특징으로 하는 날갯짓 평면각 변경 장치 기반의 곤충모방 비행로봇.
The method of claim 1, wherein the third and fourth hinge modules
Third and fourth hinge members attached to the center of the front and rear surfaces of the hinge frame so as to be rotatable, respectively;
First and second connecting plates coupled to lower ends of the third and fourth hinge members, respectively; And
Insect imitation flight robot based on the wing plane angle change device, characterized in that it comprises a third and fourth hinge bars extending downwardly in combination with the first and second connecting plates, respectively.
제1항에 있어서, 상기 날갯짓 제어 메커니즘은
상기 두 쌍의 힌지 모듈들을 중심으로 상기 날갯짓 구동체를 회전시키는 것을 특징으로 하는 날갯짓 평면각 변경 장치 기반의 곤충모방 비행로봇.
The method of claim 1, wherein the wing control mechanism
Insect-mimicking flight robot based on the wing plane angle change device, characterized in that for rotating the wing drive body around the two pairs of hinge modules.
제6항에 있어서, 상기 날갯짓 제어 메커니즘은
상기 제1 및 제2 힌지 모듈들을 중심으로 상기 날갯짓 구동체를 전방 또는 후방으로 회전시킴으로써 상기 날갯짓 평면각을 조정하여 피칭 모멘트를 발생시키는 것을 특징으로 하는 날갯짓 평면각 변경 장치 기반의 곤충모방 비행로봇.
The method of claim 6, wherein the wing control mechanism
Insect imitation flight robot based on the wing plane angle change device, characterized in that by generating the pitching moment by adjusting the wing plane angle by rotating the wing drive body forward or rearward around the first and second hinge modules.
제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 날갯짓 제어 메커니즘은
상기 제3 및 제4 힌지 모듈들을 중심으로 상기 날갯짓 구동체를 양 측면 방향으로 회전시킴으로써 상기 날갯짓 평면각을 조정하여 롤 모멘트를 발생시키는 것을 특징으로 하는 날갯짓 평면각 변경 장치 기반의 곤충모방 비행로봇.
The method of claim 1 or 7, wherein the wing control mechanism is
Insect-mimicking flight robot based on the wing plane angle change device, characterized in that by generating the roll moment by adjusting the wing plane angle by rotating the wing drive body around the third and fourth hinge modules in both lateral directions.
제1항에 있어서, 상기 날갯짓 평면각 조정부는
상기 제1 및 제2 힌지바들의 말단부들을 서로 연결하는 고정판을 포함하고,
상기 제1 및 제2 힌지바들이 서로 반대방향으로 움직이도록 상기 고정판을 회전시킴으로써 요 모멘트를 발생시키는 것을 특징으로 하는 날갯짓 평면각 변경 장치 기반의 곤충모방 비행로봇.
The method of claim 1, wherein the wing plane angle adjustment unit
And a fixing plate connecting the distal ends of the first and second hinge bars to each other,
The first and second hinge bars to rotate in the opposite direction to each other by rotating the fixing plate to generate a yaw moment, insect flight mimic flight robot based on the wing plane angle change device.
중앙에 구동 모터를 포함하고 좌우에 한 쌍의 날개를 대칭되게 마련하여 날갯짓의 구동을 수행하는 날갯짓 구동체;
상기 날갯짓 구동체의 하측면 무게 중심에 설치되는 힌지 프레임;
상기 힌지 프레임의 앞면 및 뒷면의 중앙에 각각 설치되는 제1 및 제2 힌지 모듈들과 상기 힌지 프레임의 좌측면 및 우측면의 중앙에 각각 설치되는 제3 및 제4 힌지 모듈들을 포함하고,
상기 제1 및 제2 힌지 모듈들은
상기 힌지 프레임의 양측면 중앙에 회전이 가능하도록 부착되고 상단은 상기 날갯짓 구동체를 결합시키는 제1 및 제2 힌지 부재들;
상기 제1 및 제2 힌지 부재들에 각각 회동 가능하게 결합하는 제1 및 제2 피봇 힌지들;
상기 제1 및 제2 피봇 힌지들에 피봇 가능하게 각각 결합하는 제1 및 제2 힌지바들을 포함하고,
상기 제1 내지 제4 힌지 모듈들을 중심축으로 상기 날갯짓 구동체를 회전시킴으로써 상기 날개의 날갯짓 평면각을 조정하는 것을 특징으로 하는 날갯짓 평면각 변경 장치 기반의 곤충모방 비행로봇.


A wing-driving body including a drive motor in the center and symmetrically arranging a pair of wings on the left and right to perform driving of the wings;
A hinge frame installed at a center of gravity of the lower side of the wing-driving body;
The first and second hinge modules respectively installed at the center of the front and rear surfaces of the hinge frame and the third and fourth hinge modules respectively installed at the center of the left and right sides of the hinge frame,
The first and second hinge modules
First and second hinge members attached to the center of both sides of the hinge frame to be rotatable and coupling the wing-driving body;
First and second pivot hinges rotatably coupled to the first and second hinge members, respectively;
And first and second hinge bars respectively pivotably coupled to the first and second pivot hinges,
Insect imitation flight robot based on the wing plane angle change device, characterized in that by adjusting the first to fourth hinge modules by rotating the wing drive body about the central axis.


KR1020190042705A 2019-04-11 2019-04-11 Insect-like tailless flying robot based on change of flapping-wing plane angle KR102134474B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190042705A KR102134474B1 (en) 2019-04-11 2019-04-11 Insect-like tailless flying robot based on change of flapping-wing plane angle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190042705A KR102134474B1 (en) 2019-04-11 2019-04-11 Insect-like tailless flying robot based on change of flapping-wing plane angle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102134474B1 true KR102134474B1 (en) 2020-07-14

Family

ID=71526578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190042705A KR102134474B1 (en) 2019-04-11 2019-04-11 Insect-like tailless flying robot based on change of flapping-wing plane angle

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102134474B1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112829934A (en) * 2021-03-09 2021-05-25 吉林农业大学 Z-shaped folding wing imitating spreading mechanism of long-foot large bamboo elephant wing
CN113386958A (en) * 2021-06-15 2021-09-14 东北大学 Phase-variable double-flapping-wing mechanism and micro aircraft
CN113619781A (en) * 2021-08-26 2021-11-09 北京理工大学 Transmission mechanism for realizing flapping and twisting motion of bionic micro flapping rotor wing aircraft
CN113998104A (en) * 2021-12-02 2022-02-01 西北工业大学深圳研究院 Flapping wing aircraft wing capable of hovering and having bionic wing rib form and shape
CN114148518A (en) * 2021-12-10 2022-03-08 东南大学 Rigid-flexible coupling active and passive deformation flapping wing mechanism and attack angle adjusting method
CN116853547A (en) * 2023-07-21 2023-10-10 北京科技大学 Miniature ornithopter based on double rudder turns to
CN117622486A (en) * 2024-01-24 2024-03-01 中国科学院合肥物质科学研究院 Flapping wing aircraft capable of hovering and flying and control method thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101031869B1 (en) 2009-06-08 2011-05-02 건국대학교 산학협력단 Flapping system for a large flapping angle generation
DE102015107596B3 (en) * 2015-05-13 2016-10-20 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Helicopter with facilities for avoiding the mast bumping
KR101744721B1 (en) 2015-10-02 2017-06-09 건국대학교 산학협력단 Insect-like tailless flapping-wing micro air vehicle
US20190055014A1 (en) * 2011-02-16 2019-02-21 Aerovironment, Inc. Air Vehicle Flight Mechanism and Control Method for Non-Sinusoidal Wing Flapping

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101031869B1 (en) 2009-06-08 2011-05-02 건국대학교 산학협력단 Flapping system for a large flapping angle generation
US20190055014A1 (en) * 2011-02-16 2019-02-21 Aerovironment, Inc. Air Vehicle Flight Mechanism and Control Method for Non-Sinusoidal Wing Flapping
DE102015107596B3 (en) * 2015-05-13 2016-10-20 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Helicopter with facilities for avoiding the mast bumping
KR101744721B1 (en) 2015-10-02 2017-06-09 건국대학교 산학협력단 Insect-like tailless flapping-wing micro air vehicle

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112829934A (en) * 2021-03-09 2021-05-25 吉林农业大学 Z-shaped folding wing imitating spreading mechanism of long-foot large bamboo elephant wing
CN113386958A (en) * 2021-06-15 2021-09-14 东北大学 Phase-variable double-flapping-wing mechanism and micro aircraft
CN113386958B (en) * 2021-06-15 2024-01-09 东北大学 Phase-changing double-flapping-wing mechanism and micro air vehicle
CN113619781A (en) * 2021-08-26 2021-11-09 北京理工大学 Transmission mechanism for realizing flapping and twisting motion of bionic micro flapping rotor wing aircraft
CN113619781B (en) * 2021-08-26 2023-11-07 北京理工大学 Transmission mechanism for realizing flapping and torsion motions of bionic miniature flapping rotor aircraft
CN113998104A (en) * 2021-12-02 2022-02-01 西北工业大学深圳研究院 Flapping wing aircraft wing capable of hovering and having bionic wing rib form and shape
CN114148518A (en) * 2021-12-10 2022-03-08 东南大学 Rigid-flexible coupling active and passive deformation flapping wing mechanism and attack angle adjusting method
CN114148518B (en) * 2021-12-10 2023-02-28 东南大学 Rigid-flexible coupling active and passive deformation flapping wing mechanism and attack angle adjusting method
CN116853547A (en) * 2023-07-21 2023-10-10 北京科技大学 Miniature ornithopter based on double rudder turns to
CN116853547B (en) * 2023-07-21 2024-04-05 北京科技大学 Miniature ornithopter based on double rudder turns to
CN117622486A (en) * 2024-01-24 2024-03-01 中国科学院合肥物质科学研究院 Flapping wing aircraft capable of hovering and flying and control method thereof
CN117622486B (en) * 2024-01-24 2024-03-29 中国科学院合肥物质科学研究院 Flapping wing aircraft capable of hovering and flying and control method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102134474B1 (en) Insect-like tailless flying robot based on change of flapping-wing plane angle
Zufferey et al. Design of the high-payload flapping wing robot e-flap
JP2023082107A (en) Vertical takeoff and landing (vtol) air vehicle
Gerdes et al. Robo Raven: a flapping-wing air vehicle with highly compliant and independently controlled wings
Teoh et al. A hovering flapping-wing microrobot with altitude control and passive upright stability
US6565039B2 (en) Wing-drive mechanism and vehicle employing same
US6783097B1 (en) Wing-drive mechanism and vehicle employing same
CN112009682B (en) Bionic flapping wing micro aircraft for realizing high control torque generation based on double-wing differential motion and steering engine gravity center change
US10351234B1 (en) Vertical takeoff and landing vehicle
Mueller et al. Incorporation of passive wing folding in flapping wing miniature air vehicles
CN110844066B (en) Flapping wing aircraft with tandem double-pair-wing structure and control method thereof
CN112298552B (en) Miniature double-flapping-wing aircraft capable of being controlled by autonomous stability augmentation and control moment generation method thereof
JP2017518217A (en) Fixed rotor thrust vectoring
CN212401546U (en) Bionic aircraft
CN112141331A (en) Miniature flapping wing capable of realizing large deformation and high control moment generation
CN110435888B (en) Flapping wing aircraft
Long et al. Omnicopter: A novel overactuated micro aerial vehicle
Phan et al. Attitude control mechanism in an insect-like tailless two-winged flying robot by simultaneous modulation of stroke plane and wing twist
CN112009681B (en) Bionic flapping wing micro aircraft with adjustable flapping angle average position and flight control method thereof
KR101477687B1 (en) Flapping-wing system having a pitching moment generator for longitudinal attitude control
WO2021047988A1 (en) Attitude control mechanism for a flapping wing aerial vehicle
CN110254703A (en) One kind DCB Specimen that verts hovers T-type UAV system automatically
CN113844652A (en) Bionic miniature flapping wing aircraft using empennage for auxiliary control
Yang et al. Sniae-sse deformation mechanism enabled scalable multicopter: Design, modeling and flight performance validation
CN108427432B (en) Non-planar three-rotor aircraft and control method

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant