(57)【要約】      （修正有）【課題】能動的に制御できる領域が大きい羽ばたき動作を可能とする羽ばたき動作機構及びその使用方法並びに、それを用いた推進装置を提供する。【解決手段】差動歯車部と基部とを備え、差動歯車部は、内側／外側フレームと、３つの傘歯車部と２つのモータとを備え、３つの傘歯車は、内側フレームの内側に、回動可能に保持された、第１から第３の傘歯車であり、内側及び外側フレームとは回動可能に接続され、２つのモータは、外側フレームの外側に配置された第１と第２のモータであり、第１の傘歯車と第２の傘歯車とは、同軸上に、回動面が平行になるように、対向して配置され、第３の傘歯車は、第１の及び第２の傘歯車の回動面夫々とは垂直に、回動可能に設けられ、差動歯車部と基部とは、差動歯車部の外側フレームに、基部の第１の接続軸が、差動歯車部の、第１と第２の傘歯車の回動面の回動中心との中間点の方向に、差動歯車部を回動可能に接続される。【選択図】図１
2020050315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも差動歯車部と基台部とを備え、
前記差動歯車部は、フレームと、３つの傘歯車と２つのモータとを備え、
前記差動歯車部のフレームは、内側フレームと外側フレームとからなり、
前記３つの傘歯車は、前記内側フレームの内側に、回動可能に保持された、第１の傘歯車、第２の傘歯車、及び、第３の傘歯車であり、
前記内側フレームと前記外側フレームとは、前記第１の傘歯車の第１の歯車軸と、前記第２の傘歯車の第２の歯車軸とを介して回動可能に接続され、
前記２つのモータは、前記外側フレームの外側に配置された第１のモータと第２のモータであり、
前記第１の傘歯車と前記第２の傘歯車とは、同軸上に、回動面が平行になるように、相互に対向して配置され、
前記第１の歯車軸は、前記第１の傘歯車の回動中心に、前記第１の傘歯車の回動面に垂直に、前記第２の傘歯車側とは反対方向に設けられ、前記第１の歯車軸には、前記第１の歯車軸を回動可能に、前記第１のモータが接続され、
前記第２の歯車軸は、前記第２の傘歯車の回動中心に、前記第２の傘歯車の回動面に垂直に、前記第１の傘歯車側とは反対方向に設けられ、前記第２の歯車軸には、前記第２の歯車軸を回動可能に、前記第２のモータが接続され、
前記第３の傘歯車は、前記第１の傘歯車の回動面及び前記第２の傘歯車の回動面とは相互に垂直に、前記第１の傘歯車と前記第２の傘歯車との間に、前記第１の傘歯車及び前記第２の傘歯車と噛合することにより回動可能に設けられ、
前記第３の傘歯車の回動中心には、前記第３の傘歯車の回動面に垂直に、第３の歯車軸が、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とは垂直な方向に設けられ、
前記基台部は、第１の接続軸と第３のモータとを備え、
前記第１の接続軸は、前記基台部の筐体に、軸廻りに回動可能に設けられ、
前記第３のモータは、前記第１の接続軸に、前記第１の接続軸を回動可能に接続され、
前記差動歯車部と前記基台部とは、前記差動歯車部の前記外側フレームに、前記基台部の前記第１の接続軸が、前記差動歯車部の、前記第１の傘歯車の回動面の回動中心と前記第２の傘歯車の回動面の回動中心との中間点の方向に、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とが作る軸線に対して垂直な方向から、前記差動歯車部を回動可能に接続され、
前記差動歯車部と前記基台部との接続は、初期状態では、前記第１の接続軸の延長線と前記第３の歯車軸の延長線とが、同一軸線上にあるように形成されている、
ことを特徴とする羽ばたき動作機構。
【請求項２】
前記差動歯車部と前記基台部との接続は、初期状態では、前記第１の接続軸の延長線と前記第３の歯車軸延長線とが、相互に垂直になるように形成された、請求項１に記載の羽ばたき動作機構。
【請求項３】
請求項１に記載の羽ばたき動作機構の使用方法であって、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量で回動させることを通じて、前記第３の傘歯車と前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にフラッピング動作のみを生じさせ、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に異なる方向に同じ回動量で回動させることを通じて、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、
前記フラッピング動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、
前記第１の接続軸を、前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、フラッピング面ピッチング動作を生じさせることを特徴とする、羽ばたき動作機構の使用方法。
【請求項４】
請求項２に記載の羽ばたき動作機構の使用方法であって、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にリード・ラグ動作のみを生じさせ、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に異なる方向に同じ回動量だけ回動させることにより、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、
前記リード・ラグ動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、
前記第１の接続軸を前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、フラッピング動作を生じさせ、
前記、フラッピング動作と前記リード・ラグ動作とを同時に実行することにより、前記第３の歯車軸にフラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作を生じさせることを特徴とする、羽ばたき動作機構の使用方法。
【請求項５】
請求項２に記載の羽ばたき動作機構の使用方法であって、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にフラッピング動作のみを生じさせ、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とが、相互に異なる方向に同じ回動量だけ回動させることにより、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、
前記フラッピング動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、
前記第１の接続軸を前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、リード・ラグ動作を生じさせ、
前記フラッピング動作と前記リード・ラグ動作とを同時に実行することにより、前記第３の歯車軸にフラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作を生じさせることを特徴とする、羽ばたき動作機構の使用方法。
【請求項６】
請求項１に記載の羽ばたき動作機構を用いた推進装置であって、
前記推進装置は、少なくとも、推進装置本体と、２台の前記羽ばたき動作機構とを有し、
前記羽ばたき動作機構は、前記推進装置本体の前後方向に対する両側面に設けられると共に、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とが作る軸線が、前記推進装置本体の前後方向を結ぶ線に概ね平行になるように設けられ、
前記羽ばたき動作機構の前記第３の歯車軸には、翼面が前記第３の歯車軸と前記第１の歯車軸および前記第２の歯車軸がなす平面と概ね平行になるように、翼が接続され、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にフラッピング動作のみを生じさせ、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に異なる方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、
前記フラッピング動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、
前記第１の接続軸を、前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、フラッピング面ピッチング動作を生じさせ、
前記フラッピング動作、前記フェザリング動作、及び前記フラッピング面ピッチング動作の動作量と位相差とを制御することにより、水中や空中などの流体中での運動の制御を行うことを特徴とする、推進装置。
【請求項７】
請求項２に記載の羽ばたき動作機構を用いた推進装置であって、
前記推進装置は、少なくとも、推進装置本体と、２台の前記羽ばたき動作機構とを有し、
前記羽ばたき動作機構は、前記推進装置本体の前後方向に対する両側面に設けられると共に、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とが作る軸線が、前記推進装置本体の前後方向を結ぶ線に概ね垂直になるように設けられ、
前記羽ばたき動作機構の前記第３の歯車軸には、翼面の法線が前記第１の歯車軸および前記第２の歯車軸と概ね平行になるように、翼が接続され、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にリード・ラグ動作のみを生じさせ、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に異なる方向に同じ回動量だけ回動させることにより、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、
前記リード・ラグ動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、
前記第１の接続軸を前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、フラッピング動作を生じさせ、
前記、フラッピング動作と前記リード・ラグ動作とを同時に実行することにより、前記第３の歯車軸にフラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作を生じさせ、
前記リード・ラグ動作、前記フェザリング動作、前記フラッピング動作、前記フラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作の動作量と位相差とを制御することにより、水中や空中などの流体中での運動の制御を行うことを特徴とする、推進装置。
【請求項８】
請求項２に記載の羽ばたき動作機構を用いた推進装置であって、
前記推進装置は、少なくとも、推進装置本体と、２台の前記羽ばたき動作機構とを有し、
前記羽ばたき動作機構は、前記推進装置本体の前後方向に対する両側面に設けられると共に、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とが作る軸線が、前記推進装置本体の前後方向を結ぶ線に概ね平行になるように設けられ、
前記羽ばたき動作機構の前記第３の歯車軸には、翼面が前記第３の歯車軸と前記第１の歯車軸および前記第２の歯車軸がなす平面と概ね平行になるように、翼が接続され、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にフラッピング動作のみを生じさせ、
前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とが、相互に異なる方向に同じ回動量だけ回動させることにより、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、
前記フラッピング動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、
前記第１の接続軸を前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、リード・ラグ動作を生じさせ、
前記フラッピング動作と前記リード・ラグ動作とを同時に実行することにより、前記第３の歯車軸にフラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作を生じさせ、
前記フラッピング動作、前記フェザリング動作、前記リード・ラグ動作、フラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作の動作量と位相差とを制御することにより、水中や空中などの流体中での運動の制御を行うことを特徴とする、推進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、羽ばたき動作機構及び羽ばたき動作機構の使用方法、並びに、羽ばたき動作機構を用いた推進装置に関する。更に詳細には、少なくとも３自由度の回転運動を用いた、羽ばたき動作を可能とする羽ばたき動作機構とその使用方法、並びに、これを用いた空中や水中での推進装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空中を航行する航空機では、推力（推進力）を生じさせるために、プロペラなどの推進装置が用いられ、水上や水中を航行する船舶では、同様にスクリューなどの推進装置が用いられている。
【０００３】
これらのプロペラやスクリューなどの推進装置は、空中や水中での推進力を発生させるものではあるが、基本的には、固定翼飛行機や飛行船の場合には、空中で揚力を発生させるために、別途、翼が必要であり、推進力により前進しない限りは、揚力は発生せず、運動方向の制御用にも、舵を別途必要としている。また、水上を航行する船舶の場合には、船体の浮力の調整により、船体を水上に浮かせており、水中を航行する船舶の場合にも同様に船体の浮力の調整は可能であるが、運動方向の制御には、同様に、運動方向制御用の舵を別途必要とする、という課題があった。
【０００４】
一方、自然界においては、このような推進力と運動方向との双方を同時に制御するために、羽ばたき翼を用いる例が見られる。
【０００５】
例えば、空中では、一般的な鳥類は、羽ばたきによる推進力と運動方向との制御を行っており、水中では、ペンギンなどの潜水遊泳する鳥類、および海洋で生息するウミガメなどが、羽ばたきによる推進力と運動方向との制御を行っている。
【０００６】
そして、こうした生物の羽ばたき運動を参考とした、推進機構に用いる技術として、例えば、特開２００１−１９１９８５号公報（特許文献１）に記載されたような、「水中航走装置」や、特開２０１５−１７４５３８号公報（特許文献２）に記載されたような、「運動変換機構及びこれを用いた羽ばたき機構」などが開示されている。
【０００７】
そして、これらの特許文献に開示された技術では、羽ばたき運動に必要とされるフラッピング運動やフェザリング運動等を、特許文献１では、ジンバル機構を介して生じさせており、特許文献２では、揺動コマと回転コマとの組み合わせなどを介して生じさせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１９１９８５号公報
【特許文献２】特開２０１５−１７４５３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示された技術では、ジンバル機構を用いていることから、ジンバル機構自体が筐体内で専有する体積が大きくなるという弊害が有り、ジンバル機構の枠体や支持軸の方向等によって、動作の変更や運動方向の制御に制限を受けるという問題も有る。また、特許文献１に開示された技術では、胸鰭にサーボモータの駆動軸が直接取り付けられている。そのため、特許文献１のジンバル機構では、胸鰭を駆動させるためには、サーボモータを含めた部分についてジンバル内での移動を行う必要があるため、質量の増大に伴う負荷が大きくなり、応答も遅くなる、という課題があった。また、こうした構造に伴い、胸鰭の駆動に伴う流体からの抗力の増大に対応して、モータの出力を大きくしようとすると、さらに質量が増大して問題が大きくなる、という課題もあった。
【００１０】
また、特許文献２に開示された技術では、２つの回転コマの間の略楕円状の端面に挟持された空間の中に、翼が接続された揺動コマを挟み込んでいる。そして、その端面に沿った運動に伴って、揺動コマを動かし、揺動コマに接続された翼を運動させる機構になっている。そのため、特許文献２に開示された技術では、翼のフェザリング運動を揺動コマの運動中に任意の方向に制御できず、フラッピングの幅も、２つの回転コマに予め形成された形態に制限されることから、能動的な制御に限界があった。また、特許文献２では、元々、小型化・軽量化を発明の課題としているため、出力も限定される、という課題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、上記課題を解決することを目的とするものであり、能動的に制御できる領域が大きな、羽ばたき動作を可能とする羽ばたき動作機構及び羽ばたき動作機構の使用方法並びに、羽ばたき動作機構を用いた推進装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、少なくとも差動歯車部と基台部とを備え、前記差動歯車部は、フレームと、３つの傘歯車と２つのモータとを備え、前記差動歯車部のフレームは、内側フレームと外側フレームとからなり、前記３つの傘歯車は、前記内側フレームの内側に、回動可能に保持された、第１の傘歯車、第２の傘歯車、及び、第３の傘歯車であり、前記内側フレームと前記外側フレームとは、前記第１の傘歯車の第１の歯車軸と、前記第２の傘歯車の第２の歯車軸とを介して回動可能に接続され、前記２つのモータは、前記外側フレームの外側に配置された第１のモータと第２のモータであり、前記第１の傘歯車と前記第２の傘歯車とは、同軸上に、回動面が平行になるように、相互に対向して配置され、前記第１の歯車軸は、前記第１の傘歯車の回動中心に、前記第１の傘歯車の回動面に垂直に、前記第２の傘歯車側とは反対方向に設けられ、前記第１の歯車軸には、前記第１の歯車軸を回動可能に、前記第１のモータが接続され、前記第２の歯車軸は、前記第２の傘歯車の回動中心に、前記第２の傘歯車の回動面に垂直に、前記第１の傘歯車側とは反対方向に設けられ、前記第２の歯車軸には、前記第２の歯車軸を回動可能に、前記第２のモータが接続され、前記第３の傘歯車は、前記第１の傘歯車の回動面及び前記第２の傘歯車の回動面とは相互に垂直に、前記第１の傘歯車と前記第２の傘歯車との間に、前記第１の傘歯車及び前記第２の傘歯車と噛合することにより回動可能に設けられ、前記第３の傘歯車の回動中心には、前記第３の傘歯車の回動面に垂直に、第３の歯車軸が、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とは垂直な方向に設けられ、前記基台部は、第１の接続軸と第３のモータとを備え、前記第１の接続軸は、前記基台部の筐体に、軸廻りに回動可能に設けられ、前記第３のモータは、前記第１の接続軸に、前記第１の接続軸を回動可能に接続され、前記差動歯車部と前記基台部とは、前記差動歯車部の前記外側フレームに、前記基台部の前記第１の接続軸が、前記差動歯車部の、前記第１の傘歯車の回動面の回動中心と前記第２の傘歯車の回動面の回動中心との中間点の方向に、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とが作る軸線に対して垂直な方向から、前記差動歯車部を回動可能に接続され、前記差動歯車部と前記基台部との接続は、初期状態では、前記第１の接続軸の延長線と前記第３の歯車軸の延長線とが、同一軸線上にあるように形成されている、ことを特徴とする羽ばたき動作機構を提供する。
【００１３】
また上記課題の解決は、前記差動歯車部と前記基台部との接続は、初期状態では、前記第１の接続軸の延長線と前記第３の歯車軸延長線とが、相互に垂直になるように形成されることにより、更に効果的に達成される。
【００１４】
また、上記課題を解決するために本発明は、前記羽ばたき動作機構において、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量で回動させることを通じて、前記第３の傘歯車と前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にフラッピング動作のみを生じさせ、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に異なる方向に同じ回動量で回動させることを通じて、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、前記フラッピング動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、前記第１の接続軸を、前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、フラッピング面ピッチング動作を生じさせる、羽ばたき動作機構の使用方法を提供する。
【００１５】
また、上記課題の解決のために本発明は、羽ばたき動作機構において、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にリード・ラグ動作のみを生じさせ、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に異なる方向に同じ回動量だけ回動させることにより、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、前記リード・ラグ動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、前記第１の接続軸を前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、フラッピング動作を生じさせ、前記、フラッピング動作と前記リード・ラグ動作とを同時に実行することにより、前記第３の歯車軸にフラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作を生じさせる、羽ばたき動作機構の使用方法を提供する。
【００１６】
また、上記課題の解決のために本発明は、羽ばたき動作機構において、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にフラッピング動作のみを生じさせ、  前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とが、相互に異なる方向に同じ回動量だけ回動させることにより、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、前記フラッピング動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、前記第１の接続軸を前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、リード・ラグ動作を生じさせ、前記フラッピング動作と前記リード・ラグ動作とを同時に実行することにより、前記第３の歯車軸にフラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作を生じさせる、羽ばたき動作機構の使用方法を提供する。
【００１７】
また、上記課題の解決のために本発明は、羽ばたき動作機構を用いた推進装置であって、前記推進装置は、少なくとも、推進装置本体と、２台の前記羽ばたき動作機構とを有し、前記羽ばたき動作機構は、前記推進装置本体の前後方向に対する両側面に設けられると共に、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とが作る軸線が、前記推進装置本体の前後方向を結ぶ線に概ね平行になるように設けられ、前記羽ばたき動作機構の前記第３の歯車軸には、翼面が前記第３の歯車軸と前記第１の歯車軸および前記第２の歯車軸がなす平面と概ね平行になるように、翼が接続され、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にフラッピング動作のみを生じさせ、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に異なる方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、前記フラッピング動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、前記第１の接続軸を、前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、フラッピング面ピッチング動作を生じさせ、前記フラッピング動作、前記フェザリング動作、及び前記フラッピング面ピッチング動作の動作量と位相差とを制御することにより、水中や空中などの流体中での運動の制御を行うことを特徴とする推進装置を提供する。
【００１８】
また、上記課題の解決のために本発明は、前記羽ばたき動作機構を用いる推進装置であって、前記推進装置は、少なくとも、推進装置本体と、２台の前記羽ばたき動作機構とを有し、前記羽ばたき動作機構は、前記推進装置本体の前後方向に対する両側面に設けられると共に、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とが作る軸線が、前記推進装置本体の前後方向を結ぶ線に概ね垂直になるように設けられ、前記羽ばたき動作機構の前記第３の歯車軸には、翼面の法線が前記第１の歯車軸および前記第２の歯車軸と概ね平行になるように、翼が接続され、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にリード・ラグ動作のみを生じさせ、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に異なる方向に同じ回動量だけ回動させることにより、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、前記リード・ラグ動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、前記第１の接続軸を前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、フラッピング動作を生じさせ、前記、フラッピング動作と前記リード・ラグ動作とを同時に実行することにより、前記第３の歯車軸にフラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作を生じさせ、前記リード・ラグ動作、前記フェザリング動作、前記フラッピング動作、前記フラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作の動作量と位相差とを制御することにより、水中や空中などの流体中での運動の制御を行うことを特徴とする推進装置を提供する。
【００１９】
また、上記課題の解決のために本発明は、前記羽ばたき動作機構を用いた推進装置であって、前記推進装置は、少なくとも、推進装置本体と、２台の前記羽ばたき動作機構とを有し、前記羽ばたき動作機構は、前記推進装置本体の前後方向に対する両側面に設けられると共に、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とが作る軸線が、前記推進装置本体の前後方向を結ぶ線に概ね平行になるように設けられ、前記羽ばたき動作機構の前記第３の歯車軸には、翼面が前記第３の歯車軸と前記第１の歯車軸および前記第２の歯車軸がなす平面と概ね平行になるように、翼が接続され、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、前記内側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸にフラッピング動作のみを生じさせ、前記第１の歯車軸と前記第２の歯車軸とを、前記第１のモータと前記第２のモータにより、対向する前記第１の傘歯車の回動面と前記第２の傘歯車の回動面とが、相互に異なる方向に同じ回動量だけ回動させることにより、前記第３の歯車軸にフェザリング動作のみを生じさせ、前記フラッピング動作と前記フェザリング動作とを、前記方向と前記回動量とを調整することにより連動して生じさせ、前記第１の接続軸を前記第３のモータにより回動させることを通じて、前記外側フレームを回動させることにより、前記第３の歯車軸に、リード・ラグ動作を生じさせ、前記フラッピング動作と前記リード・ラグ動作とを同時に実行することにより、前記第３の歯車軸にフラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作を生じさせ、前記フラッピング動作、前記フェザリング動作、前記リード・ラグ動作、フラッピング面ピッチングを伴う前記フラッピング動作の動作量と位相差とを制御することにより、水中や空中などの流体中での運動の制御を行うことを特徴とする推進装置を提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、能動的に制御できる領域が大きな、羽ばたき動作を可能とする羽ばたき動作機構及び羽ばたき動作機構の使用方法並びに、羽ばたき動作機構を用いた推進装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による第１の実施形態の斜視図である。
【図２】本発明による第１の実施形態の三面図である。
【図３】フラッピング動作の例を示す斜視図である。
【図４】フラッピング動作の例を示す側面図である。
【図５】フェザリング動作の例を示す斜視図である。
【図６】フェザリング動作の例を示す側面図である。
【図７】フェザリング面ピッチング動作の例を示す斜視図である。
【図８】フェザリング面ピッチング動作の例を示す側面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態による推進装置の概略を図示した平面図である。
【図１０】羽ばたき動作機構の実験事例の、各測定項目を示した図である。
【図１１】フェザリング動作を行わない場合の実験事例における結果である。
【図１２】フェザリング動作を併用した時の実験事例における結果である。
【図１３】実験事例におけるフェザリング角と平均推力との関係を示す図である。
【図１４】打ち上げ時にピッチング角度が正の場合の、打ち上げ動作を行う場合の数値シミュレーションモデルの測定項目を示した図である。
【図１５】打ち上げ時にピッチング角度が負の場合の、打ち上げ動作を行う場合の数値シミュレーションモデルの測定項目を示した図である。
【図１６】打ち上げ動作を行う場合の数値シミュレーションモデルの測定結果を示した図である。
【図１７】打ち下ろし時にピッチング角度が正の場合の、打ち下ろし動作を行う場合の数値シミュレーションモデルの測定項目を示した図である。
【図１８】打ち下ろし時にピッチング角度が負の場合の、打ち下ろし動作を行う場合の数値シミュレーションモデルの測定項目を示した図である。
【図１９】打ち下ろし動作を行う場合の数値シミュレーションモデルの測定結果を示した図である。
【図２０】本発明による第１の実施形態の機構原理図である。
【図２１】本発明による第２の実施形態の機構原理図である。
【図２２】本発明による第２の実施形態の自由度を示す図である。
【図２３】本発明による第３の実施形態の機構原理図である。
【図２４】本発明による第３の実施形態の自由度を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明による羽ばたき動作機構について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明では、同一の構成要素については、他の形態を採り得るものについても同一の記号を用い、重複する構成やその説明については、一部省略する場合がある。また、本発明の理解を容易にするために、羽ばたき動作機構を構成する各構成要素の大きさ、並びに、これらを構成する要素の大きさの比率や図面の縮尺等は、実際のものとは適宜変更して表現する場合が有る。また、本願において、回動とは、回転軸上の遠方から見たときに、軸を中心にして時計回り（正方向）又は反時計回り（逆方向）に回転運動を行うことを意味するが、これを単に回転という場合も含む。また、図面では、第３の歯車軸１３３１に翼ＷＧを接続したものを示しているが、機構自体は必ずしも翼ＷＧを必須の構成要素とするものに限られない。
【００２３】
最初に、本発明における羽ばたき動作について、図１を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態１０００による羽ばたき動作機構の概略を示す斜視図である。
【００２５】
図１では、本発明の第１の実施形態１０００による羽ばたき動作機構に、後述する第３の歯車軸１３３１に翼ＷＧを接続した例を示している。そして、図１中のＸ、Ｙ、Ｚは上記斜視図の座標軸を示したものであり、翼ＷＧは、図中の座標軸上でいえば、基台部ＢＡから図中のＹ軸方向に延伸されており、翼ＷＧの前縁は+Ｘ軸方向を向いていて、その翼面は、初期状態では、ＸＹ平面と概ね平行になるように配置されている。なお、ここで、初期状態とは、本発明による羽ばたき動作機構が、駆動を開始する前又は駆動を終了した際に採っている状態として、予め設定した状態の事である。そのため、後述する第２の実施形態２０００に例示したように、異なる初期状態を採用した場合には、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の周りに沿って、異なる動作を採用することも可能である。
【００２６】
翼ＷＧの羽ばたき動作は、一般的には、フラッピング（主となる羽ばたきの回転）、フェザリング（翼ＷＧの長軸廻りの回転）、フラッピング面ピッチング（フラッピングの回転軸の機首上げ・機首下げ方向回転）に分解することができる。
【００２７】
このうち、フラッピング動作ＦＬは、更に具体的には、図１にＦＬで示した矢印のように、翼ＷＧの主面を、翼ＷＧの概ね付け根部分（差動歯車ＤＧとの接続部分）を中心にして、上下方向（±Ｚ軸方向）に振るために、Ｘ軸廻りに回動させることである。（但し、実際には、フラッピング動作ＦＬの回転軸は、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１との同軸上になる。）
また、フェザリング動作ＦＴは、図１にＦＴで示した矢印のように、翼ＷＧの主面を、翼ＷＧの付け根部分を中心にして、翼ＷＧの翼幅方向廻り（初期状態ではＹ軸廻り（より具体的には第３の歯車軸１３３１廻り））に、回動させることである。
【００２８】
また、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰは、図１にＦＬＰＰで示した矢印のように、翼ＷＧの主面を、翼ＷＧが接続されている差動歯車部ＤＧごと、基台部ＢＡに対して、Ｙ軸廻りに回動させることである。
【００２９】
本発明による上記第１の実施形態１０００において、フェザリング動作ＦＴは、フラッピング方向に対する翼ＷＧ面の向きを変えるものであり、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰは、フラッピング動作ＦＬの速度方向を変えるものである。そして、これにより、推進及び運動制御のための流体力を制御している。
【００３０】
また、本発明による第１の実施形態１０００では、上記３つの回動運動を３つのモータ（サーボモータ等）により能動的に制御する。すなわち、本発明の第１の実施形態１０００では、第１のモータＭ１と第２のモータＭ２とが差動歯車部ＤＧを介して、翼ＷＧのフラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴとを行う。また、第３のモータＭ３が、第１のモータＭ１と第２のモータＭ２及び、差動歯車部ＤＧ全体を駆動することで、翼ＷＧについてフラッピング面ピッチング動作を行わせる事が可能である。
【００３１】
なお、上記第１の実施形態１０００では採用していないが、後述する第２の実施形態２０００では、翼ＷＧのリード・ラグ動作ＬＬを用いることも可能である。そして、かかるリード・ラグ動作ＬＬを、上記の図１の翼ＷＧを用いて説明すると、リード・ラグ動作ＬＬは、図１にＬＬで示した矢印のように、翼ＷＧの主面を、翼ＷＧの概ね付け根部分を中心にして、Ｚ軸廻りに回動させて、翼ＷＧを前後（±Ｘ軸方向）方向に、振ることである。
【００３２】
次に、本発明による、第１の実施形態１０００の具体的構成について説明する。
【００３３】
本発明による第１の実施形態１０００は、上記のような、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴ、並びに、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせる機能と構成とを有している。そして、特にフラッピング動作ＦＬについては、後述するように、２つのモータを用いて行うことが可能な構成とすることで、フラッピング動作ＦＬにおける高出力化を図ることが可能である。
【００３４】
図２は、本発明による第１の実施形態１０００の３面図であり、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は正面図、図２（Ｃ）は右側面図を示している。
【００３５】
そして、本発明による第１の実施形態１０００では、差動歯車部ＤＧと基台部ＢＡとを主要な構成要素としている。
【００３６】
このうち、差動歯車部ＤＧは、フレームと、３つの傘歯車部と２つのモータとを備えており、差動歯車部ＤＧのフレームは、内側フレーム１３００と外側フレーム１５００とからなっている。
【００３７】
上記内側フレーム１３００と外側フレーム１５００とは、本実施形態では、外側フレーム１５００は、概ね「コの字状」、内側フレーム１３００は、概ね「円筒状」の枠体から形成されている。また、内側フレーム１３００の内側には、第１の傘歯車１３１０、第２の傘歯車１３２０及び第３の傘歯車１３３０が保持されており、内側フレーム１３００と外側フレーム１５００とは、第１の傘歯車１３１０の第１の歯車軸１３１１と、前記第２の傘歯車１３２０の第２の歯車軸１３２１とを介して回動可能に接続されている。なお、ここで、上記内側フレーム１３００と外側フレーム１５００の枠体の形態は、必要な機能を達成することが可能であれば良い為、特に限定を設けるものでは無い。
【００３８】
なお、本実施形態では、内側フレーム１３００と外側フレーム１５００との間に、フラッピング動作の角度を検出するために、補助歯車が設けられている。
【００３９】
そこで、こうした角度を検出するために、補助歯車は、本実施形態では、第１の補助歯車１４１０と第２の補助歯車１４２０とから形成されており、補助歯車１４２０の補助歯車軸１４２１の軸受部に回転センサ等の取り付けが可能となっており、フラッピング動作の回転量を検出してフィードバック制御に用いること等が可能になっている。
【００４０】
補助歯車のうち、第１の補助歯車１４１０は、内側フレーム１３００の一側面に固定されており、後述する第１の傘歯車１３１０若しくは第２の傘歯車１３２０の側の外側フレーム１５００との間の空間に、これらの歯車軸と同軸線上に回転軸が設けられ、第１の傘歯車１３１０若しくは第２の傘歯車１３２０の動きに連動して、内側フレーム１３００と共に回動するように構成されている。
【００４１】
また、第２の補助歯車１４２０は、上記第１の補助歯車１４１０と噛合されるように構成されており、外側フレーム１５００の内側であって、内側フレーム１３００の外側に、第１の傘歯車１３１０と第２の傘歯車１３２０の作る軸線と平行に形成された補助歯車軸１４２１上に、後述する第３の傘歯車１３３０とは反対側に設けられていて、第１の補助歯車１４１０の動きに連動して回動するように構成されている。
【００４２】
次に、差動歯車部ＤＧの３つの傘歯車は、上述した内側フレーム１３００の内側にそれぞれの歯車軸を回動可能に保持された、第１の傘歯車１３１０、第２の傘歯車１３２０、及び、第３の傘歯車１３３０であり、同じく、差動歯車部ＤＧの２つのモータは、外側フレーム１５００の外側に配置された第１のモータＭ１と第２のモータＭ２である。
【００４３】
そして、第１の傘歯車１３１０と第２の傘歯車１３２０とは、内側フレーム１３００の内側に、同軸上に、回動面１３１０Ｓと回動面１３２０Ｓとが平行になるように、相互に対向して配置されている。
【００４４】
また、第１の傘歯車１３１０の回動中心には、当該第１の傘歯車１３１０の回動面１３１０Ｓに垂直に、第１の歯車軸１３１１が第２の傘歯車１３２０側とは反対方向に設けられ、第１の歯車軸１３１１には、当該第１の歯車軸１３１１を回動可能に、第１のモータＭ１が接続されている。
【００４５】
また、同様に、第２の傘歯車１３２０の回動中心には、当該第２の傘歯車１３２０の回動面１３２０Ｓに垂直に、第２の歯車軸１３２１が第１の傘歯車１３１０とは反対方向に設けられ、第２の歯車軸１３２１には、当該第２の歯車軸１３２１を回動可能に、第２のモータＭ２が接続されている。
【００４６】
また、上記第１のモータＭ１乃至第２のモータＭ２と、第１の傘歯車１３１０の第１の歯車軸１３１１と第２の傘歯車１３２０の第２の歯車軸１３２１との接続は、本発明の上記第１の実施形態１０００では、それぞれの回動軸に取付けられたプーリ乃至歯車（Ｍ１Ｇ、１３１１Ｇ、等）に対して、ベルト乃至歯付ベルトＢＬを介して接続されている。
【００４７】
そのため、上記の構成を採用することにより、各モータの駆動により、第１の傘歯車１３１０と第２の傘歯車１３２０とを任意の方向に回動することが可能である。
【００４８】
なお、上記第１のモータＭ１乃至第２のモータＭ２と、第１の傘歯車１３１０乃至第２の傘歯車１３２０との接続手段については、特に限定を設けるものでは無い。そのため、それぞれのモータにより、第１の傘歯車１３１０と第２の傘歯車１３２０とが回動可能であれば、例えば、上述の例のように、ベルトとプーリを用いたり、或いは、リンク機構を用いたり、若しくは、別途、各種の歯車を組み合わせて用いたりすることが可能である。
【００４９】
また、内側フレーム１３００に配置される第３の傘歯車１３３０は、歯車軸１３３１が第１の傘歯車１３１０の回転軸１３１１ないし第２の傘歯車１３２０の回転軸１３２１に対して垂直になるように、第１の傘歯車１３１０と第２の傘歯車１３２０との間に、第１の傘歯車１３１０及び第２の傘歯車１３２０と噛合することにより回動可能に設けられている。
【００５０】
そして、第３の傘歯車１３３０の回動中心には、当該第３の傘歯車１３３０の回動面１３３０Ｓに垂直に、第３の歯車軸１３３１が、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とは垂直な方向に設けられており、当該第３の歯車軸１３３１には、必要に応じて翼ＷＧなどが接続される。
【００５１】
そのため、第３の傘歯車１３３０は、第１の傘歯車１３１０と第２の傘歯車１３２０の動作に応じて、回動が可能になっており、更に後述するように、第１の傘歯車１３１０と第２の傘歯車１３２０の動作の態様によっては、第３の傘歯車１３３０の第３の歯車軸１３３１自体が、内側フレーム１３００と一体となって動作するようにも構成されている。
【００５２】
また、本発明による上記第１の実施形態１０００を構成する、もう一つの主要な要素である基台部ＢＡは、例えば、円板状の形態を有していて、その円板形状の片側の端面側に、上記差動歯車部ＤＧを保持する固定台としての機能を有する部分である。そして、当該基台部ＢＡは、少なくとも第１の接続軸１６１１と第３のモータＭ３とを備えている。
【００５３】
このうち、第１の接続軸１６１１は、基台部ＢＡの筐体に、軸廻りに回動可能に設けられ、第３のモータＭ３は、第１の接続軸１６１１に、当該第１の接続軸１６１１を回動可能に接続されている。
【００５４】
なお、ここで、上記第３のモータＭ３と第１の接続軸１６１１との接続方法は特に限定を設けるものでは無いが、本実施形態では、第３のモータＭ３の駆動軸に接続された歯車Ｍ３Ｇと、第１の接続軸１６１１に接続された歯車１６１１Ｇとの噛合によって行われている。
【００５５】
そして、上記のように本発明の第１の実施形態１０００を構成する差動歯車部ＤＧと基台部ＢＡとの接続は、初期状態では、第１の接続軸１６１１の延長線と第３の歯車軸１３３１の延長線とが、同一軸線上にあるように形成されている。
【００５６】
そのため、本発明の第１の実施形態１０００を構成する差動歯車部ＤＧは、基台部ＢＡと接続されることに伴い、第１の接続軸１６１１を第３のモータＭ３により駆動することによって、当該差動歯車部ＤＧの第３の歯車軸１３３１の周りに、任意の方向に回動可能になっている。（なお、これは初期状態を採るときのみでありフラッピング動作をしたとき第１の接続軸１６１１と第３の歯車軸１３３１は同軸上にはない。）
以上のように、本発明による第１の実施形態１０００による羽ばたき動作機構によれば、上記第３の歯車軸１３３１に、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴ、並びにフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせることが可能である。
【００５７】
なお、上述の例において使用される第１から第３のモータＭ３の種類については特に限定を設けるものでは無いが、上記実施形態の例では、サーボモータを使用している。
【００５８】
また、上記各構成要素の材質についても、発明の目的に適合する強度や耐久性を有すれば、特に限定を設けるものでは無いが、なるべく軽量の材質を使用することが望ましく、特に水中における使用では、耐水性や防食性も考慮することが望ましい。
【００５９】
次に、本発明による、第１の実施形態１０００を用いた、羽ばたき動作機構の更に具体的な使用方法について説明する。
【００６０】
本発明による第１の実施形態１０００では、次のような具体的な使用方法により、本発明による羽ばたき動作機構に、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴ、並びにフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせることが可能である。
【００６１】
このうち、フラッピング動作ＦＬについては、具体的には、図３、図４、並びに、次に記載するように生じさせている。
【００６２】
ここで、図３は、本発明による第１の実施形態１０００においてフラッピング動作ＦＬを生じさせるための例を示す斜視図である。このうち図３（Ａ）は、機構部分の動作の概略を図示したものであり、図３（Ｂ）は、機構部分を更に拡大して示したものである。また、図４はフラッピング動作ＦＬの各段階の様子を示す正面図であり、（Ａ）は第３の歯車軸１３３１が上方（+Ｚ）方向にフラッピングした状態を示し、（Ｂ）は初期状態を示し、（Ｃ）は、第３の歯車軸１３３１が下方（−Ｚ）方向にフラッピングした状態を示している。
【００６３】
そして、本発明による、第１の実施形態１０００では、次のように、第３の歯車軸１３３１乃至それに接続された翼ＷＧにフラッピング動作ＦＬを生じさせている。
【００６４】
すなわち、更に具体的には、図３（Ａ）、（Ｂ）の矢印ＦＬ１とＦＬ２に示すように、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを、第１のモータＭ１と第２のモータＭ２により、対向する第１の傘歯車１３１０の回動面と第２の傘歯車１３２０の回動面とを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させる。
【００６５】
そうすると、例えば、図３（Ｂ）に示すように、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とが回動するが、これらは同じ方向に同じ回動量だけ回動するため、第３の歯車軸１３３１は自身の軸廻りには回動しないが、これにより、内側フレーム１３００が第１の補助歯車１４１０を介して外側フレーム１５００に対して回動することになる。
【００６６】
そのため、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、第３の歯車軸１３３１が駆動し、当該第３の歯車軸１３３１を保持する内側フレーム１３００が連動して回動し、この結果として、図４に各段階の様子を示したように、第３の歯車軸１３３１（及び内側フレーム１３００）に接続された翼ＷＧにフラッピング動作ＦＬのみを生じさせることが可能となっている。
【００６７】
なお、ここで、同じ回動量とは、回転角度の変位量が、比較対象間で同じことを意味しており、量という時は方向や正負を持たない大きさの趣旨である。
【００６８】
また、フェザリング動作ＦＴについては、図５、図６、並びに、次に示すように生じさせている。
【００６９】
ここで、図５は、本発明による第１の実施形態１０００においてフェザリング動作ＦＴのみを生じさせるための例を示す斜視図である。このうち図５（Ａ）は、機構部分の動作の概略を図示したものであり、図５（Ｂ）は、機構部分を更に拡大して示したものである。また、図６はフェザリング動作ＦＴの各段階の様子を示す正面図であり、（Ａ）は第３の歯車軸１３３１がＹ軸を中心とした時計回り方向にフェザリングした状態を示し、（Ｂ）は初期状態を示し、（Ｃ）は、第３の歯車軸１３３１がＹ軸を中心とした反時計回り方向にフェザリングした状態を示している。なお、図６中の鎖線は、理解の容易化のために翼ＷＧの翼面の基準面の断面線を仮想的に示したものである。
【００７０】
そして、本発明による、第１の実施形態１０００では、次のように、第３の歯車軸１３３１乃至それに接続された翼ＷＧにフェザリング動作ＦＴのみを生じさせている。
【００７１】
すなわち、更に具体的には、図５（Ａ）、（Ｂ）の矢印ＦＴ１とＦＴ２に示すように、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを、第１のモータＭ１と第２のモータＭ２により、対向する第１の傘歯車１３１０の回動面１３１０Ｓと第２の傘歯車１３２０の回動面１３２０Ｓとを、相互に異なる方向に同じ回動量で回動させる。
【００７２】
そうすると、例えば、図５（Ｂ）に示すように、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とが回動するが、これらは相互に異なる方向に同じ回動量で回動するため、第３の歯車軸１３３１は自身の軸廻りのＦＴ方向に回動することになる。
【００７３】
そのため、相互に異なる方向に同じ回動量で第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを回動させた場合には、図６に各段階の様子を示したように、第３の歯車軸１３３１にフェザリング動作ＦＴのみを生じさせることが可能となっている。
【００７４】
以上に示した例は、フラッピング動作ＦＬのみ、或いは、フェザリング動作ＦＴのみを生じさせる例を示したものであるが、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とのそれぞれに、フラッピング動作ＦＬ分の回動とフェザリング動作ＦＴ分の回動とを合わせた回動を生じさせれば、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴとを同時に生じさせることも可能である。
【００７５】
そのため、例えば、フラッピング動作ＦＬでは、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを相互に同一の方向に回動させた場合であっても、異なる回動量で回動させれば、フェザリング動作ＦＴを伴うものになる。また、フェザリング動作ＦＴでは、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを相互に異なる方向に回動させた場合であっても、異なる回動量で回動させれば、フラッピング動作を伴うものになる。
【００７６】
したがって、本発明では、第１の歯車軸１３１１の回動方向や、第２の歯車軸１３２１の回動方向と、これらの歯車軸の回動量とをそれぞれ調節することにより、フラッピング動作とフェザリング動作とを、連動して生じさせることが可能である。
【００７７】
また、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰについては、図７、図８、並びに、次に示すように生じさせている。
【００７８】
ここで、図７は、本発明による第１の実施形態１０００においてフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせるための例を示す斜視図である。また、図８はフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰの各段階の様子を示す側面図であり、（Ａ）は差動歯車部ＤＧがＹ軸を中心とした時計回り方向にフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰをした状態を示し、（Ｂ）は初期状態を示し、（Ｃ）は、差動歯車部ＤＧがＹ軸を中心とした反時計回り方向にフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰをした状態を示している。なお、図８中の鎖線は、理解の容易化のために翼ＷＧの翼面の基準面の断面線を仮想的に示したものであり、白抜きの矢印は、理解の容易化のために第３の歯車軸１３３１に接続された翼ＷＧがフラッピングする方向を仮想的に示したものである。
【００７９】
そして、本発明による、第１の実施形態１０００では、次のように、第３の歯車軸１３３１乃至それに接続された翼ＷＧにフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせている。
【００８０】
すなわち、更に具体的には、図７に表示した矢印ＦＬＰＰに示すように、基台ＢＡに設けられた第１の接続軸１６１１を、同じく基台に設けられた第３のモータＭ３により回動させる。
【００８１】
そうすると、第１の接続軸１６１１に接続された差動歯車部ＤＧの外側フレーム１５００が回動することになるが、当該外側フレーム１５００には内側フレーム１３００が接続されているため、結果として、図７に示すように、差動歯車部ＤＧ全体が、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じることになり、上記内側フレーム１３００に設けられた第３の歯車軸１３３１も、同様の動作をすることになる。
【００８２】
そのため、第１の接続軸１６１１を、第３のモータＭ３により回動させることを通じて、外側フレーム１５００を回動させることにより、図８に各段階の様子を示したように、第３の歯車軸１３３１に、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせることが可能となっている。
【００８３】
以上のような、本発明による第１の実施形態１０００による羽ばたき動作機構を用いた具体的な使用方法によれば、上述した第１から第３までの各モータを適宜作動させて、本発明による羽ばたき動作機構に、上述のような、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴ、並びにフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせることが可能である。
【００８４】
次に、本発明の第１の実施形態１０００による羽ばたき動作機構を用いた推進装置９０００について説明する。
【００８５】
図９は、本発明の第１の実施形態１０００による羽ばたき動作機構を用いた推進装置９０００の概略を図示した平面図である。そして、図中の鎖線は、推進装置本体ＴＨＶの重心Ｇを通る前後方向の線を示す仮想的な線であり、点線は、羽ばたき動作機構の第３の歯車軸１３３１の軸線を示す仮想的な線である。
【００８６】
本発明による推進装置９０００は、少なくとも、推進装置本体ＴＨＶと、２台の前記羽ばたき動作機構１０００とから構成されている。
【００８７】
そして、当該２つの羽ばたき動作機構１０００は、推進装置本体ＴＨＶの前後方向に対する両側面に設けられると共に、（図示しない）第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とが作る軸線が、推進装置本体ＴＨＶの前後方向を結ぶ線（図中の鎖線）に概ね平行になるように設けられている。なお、ここで、平行とは必ずしも厳密に平行であることを意味するものでは無く、使用される翼の形態などに応じて、推進装置本体ＴＨＶの機能を発揮させ得る程度に平行と認められる範囲を意味しており、「概ね」とは、これを強調する趣旨で表現したものである。
【００８８】
また、羽ばたき動作機構１０００の第３の歯車軸１３３１には、翼ＷＧの翼面が第３の歯車軸１３３１と第１の歯車軸１３１１ないし第２の歯車軸１３２１がなす平面が平行になるように、翼ＷＧが接続されている。
【００８９】
そして、上記第３の歯車軸１３３１乃至それに接続された翼ＷＧに対して、次のように、一方乃至双方の翼ＷＧを連動させ、或いは個別に、下記のように、フラッピング動作ＦＬ、フェザリング動作ＦＴ、又はフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせる。
【００９０】
すなわち、フラッピング動作ＦＬのみについては、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを、第１のモータＭ１と第２のモータＭ２により、対向する第１の傘歯車１３１０の回動面１３１０Ｓと第２の傘歯車１３２０の回動面１３２０Ｓとを、相互に同一の方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、第３の歯車軸１３３１を駆動し、これにより、当該第３の歯車軸１３３１を保持する内側フレーム１３００を回動させることにより、フラッピング動作ＦＬのみを生じさせる。
【００９１】
また、フェザリング動作ＦＴのみについては、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを、第１のモータＭ１と第２のモータＭ２により、対向する第１の傘歯車１３１０の回動面１３１０Ｓと第２の傘歯車１３２０の回動面１３２０Ｓとを、相互に異なる方向に同じ回動量で回動させることを通じて、第３の歯車軸１３３１にフェザリング動作ＦＴのみを生じさせる。
【００９２】
そして、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とのそれぞれに、フラッピング動作ＦＬ分の回動とフェザリング動作ＦＴ分の回動とを合わせた回動を生じさせれば、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴとを同時に生じさせることも可能である。
【００９３】
そのため、例えば、フラッピング動作ＦＬでは、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを相互に同一の方向に回動させた場合であっても、異なる回動量で回動させれば、フェザリング動作ＦＴを伴うものになる。また、フェザリング動作ＦＴでは、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを相互に異なる方向に回動させた場合であっても、異なる回動量で回動させれば、フラッピング動作を伴うものになる。
【００９４】
したがって、フラッピング動作とフェザリング動作とは、上述したように、第１の歯車軸１３１１の回動方向や、第２の歯車軸１３２１の回動方向と、これらの歯車軸の回動量とをそれぞれ調節することにより、連動して生じさせることが可能である。
【００９５】
また、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰについては、第１の接続軸１６１１を、第３のモータＭ３により回動させることを通じて、外側フレーム１５００を回動させることにより、第３の歯車軸１３３１に、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせる。
【００９６】
そして、上記推進装置９０００では、上記２つの羽ばたき動作機構１０００を、それぞれ同様に、或いは、別個に、フラッピング動作ＦＬ、フェザリング動作ＦＴ、及びフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせ、これらの動作量と位相差とを制御することにより、空気中や水中などの流体中での運動の制御を行うことが可能である。
【００９７】
ここで、位相差の制御とは、フラッピング動作ＦＬ、フェザリング動作ＦＴ、及びフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰの各動作の位相或いはタイミングを、それぞれ任意の違いを設けて行うように、制御することである。
【００９８】
すなわち、本発明では、例えば、フラッピング動作ＦＬは、図４（Ｂ）に記載したように、初期状態から、＋Ｚ方向から、−Ｚ方向へ、時間軸に沿って、正弦波状に動作させることが可能であり、これは他の動作についても同様である。
【００９９】
そこで、本発明では、これらの動作を各動作ごとに位相を制御することで、翼ＷＧが発生する流体力と慣性力とを制御して、推進装置の運動制御を行うことが可能である。
【０１００】
これを、例えば、翼ＷＧのフェザリング角を変化させながらフラッピング動作が可能な２自由度の羽ばたき動作機構の実験事例で示すと、次のような結果が得られている。
【０１０１】
本実験事例では、図１に記載したような本発明による第１の実施形態１０００のような羽ばたき動作機構を流水が流れる水路上に配置した。
【０１０２】
そして、基台部ＢＡと差動歯車部ＤＧとが水路上になり、翼ＷＧが水面下になるように、羽ばたき動作機構を配置した。すなわち、例えば、図１のＹ軸が水深方向となり、+Ｘ軸から−Ｘ軸の方向に水が流れるように配置して、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴとを行った。
【０１０３】
そして、その際の翼ＷＧ等に関する測定項目を、図１０に、上記実験事例による測定項目として示したように、水路の水流方向に対して逆方向に生じる力を正の推力とし、これに垂直な力を横力、これらの合力の方向を持つ力を流体力として、測定を行い、次の結果が得られた。
【０１０４】
図１１は、フェザリング動作ＦＴを行わない場合の上記実験事例における結果である。
【０１０５】
この場合、フェザリング角度（フェザリング角）を一定（０度）とし、フラッピング動作ＦＬの角度（フラッピング角）を正弦波状に変化させた時、横力は正弦波状に変動するが、推力（鎖線で表示した部分）はほとんど得られなかった。
【０１０６】
また、図１２は、フェザリング動作ＦＴを併用した時の上記実験事例における結果である。
【０１０７】
この場合、正弦波状のフラッピング角に対して、正弦波状のフェザリング動作ＦＴの角度（フェザリング角）を３０度進めたとき、鎖線で表示したような、正弦波状の正の推力が得られた。
【０１０８】
また、図１３は、フェザリング振幅と平均推力との関係を示す図であり、ここでは、フェザリング振幅を０度から５０度まで１０度ずつ変化させた時の、それぞれの１周期の平均推力を示している。そして、この場合、フェザリング角度が０の場合の平均推力が０．０７［Ｎ］であるのに対し、フェザリング動作ＦＴを併用した場合の平均推力は０．６４［Ｎ］となり、約９倍になっている（ただし、たとえば、フェザリング振幅が１０度のとき、最大フェザリング角は１０度であり、最小フェザリング角は−１０度である。）。
【０１０９】
また、次に、これを例えば、フラッピング軸のピッチング角度（フラッピング面ピッチングの角度：ピッチング角）の変動による流体力の向きの変化について、数値シミュレーションを行ったところ、次のような結果を得ている。
【０１１０】
ここで、フラッピング動作ＦＬの方向は、翼ＷＧの翼面が上向きの動き（打ち上げ）をする場合と下向きの動き（打ち下げ）をする場合との２つの動作の方向を採り得る。そして、それぞれの動作を行う際に、ピッチング角が正の場合と負の場合とが有るため、以下の説明では、これを分けて考える。
【０１１１】
図１４と図１５は、打ち上げ動作を行う場合の数値シミュレーションモデルの測定項目を示した図であり、図１４は、打ち上げ時にピッチング角度が正の場合、図１５は、打ち上げ時にピッチング角度が負の場合の例を示したものである。なおここで、図中の反時計回りを正回転としている。また、フラッピング、フェザリング、フラッピング面ピッチングの与え方については、上記実験事例と同様であり、フラッピング動作は上記実験事例と同様で、フラッピング動作は上記実験事例で最大の平均推力が得られたフェザリング振幅３０度の運動であり、ピッチング角は−１０度から１０度まで５度ずつ変化させた。また、流速と翼の大きさ，形状については上記実験事例と同様である．
図１４から、図１５の変化を見るとピッチング角が小さくなる（正から負になる）につれて、相対流速の向きは時計回りに回転し、流体力の向きも時計回りに回転する。すなわち、フラッピング軸のピッチング角度の変動に応じて、流体力の向きを変えることが可能である。なお、ここで相対流速とは、筐体（翼の付いた本体）が移動していると想定した時の移動速度と、その時の羽ばたき運動中の翼の筐体に対する運動速度とを合わせた速度である。
【０１１２】
そして、これについて、数値シミュレーションで計算した結果が図１６である。この結果から、ピッチング角が小さくなるにつれて、移動方向と流体力方向がなす角が小さくなる（近づく）ことが確認できる。
【０１１３】
また、図１７と図１８は、打ち下ろし動作を行う場合の数値シミュレーションモデルの測定項目を示した図であり、図１７は、打ち下ろし時にピッチング角度が正の場合、図１８は、打ち下ろし時にピッチング角度が負の場合の例を示したものである。
【０１１４】
上記図１７及び図１８から、ピッチング角が小さくなる（正から負になる）につれて、流体力の向きが時計回りに回転することが分かる。
【０１１５】
そして、これについて、数値シミュレーションで計算した結果が図１９である。この結果から、ピッチング角が小さくなるにつれて、移動方向と流体力方向がなす角が大きくなる（離れていく）ことが確認できる。
【０１１６】
以上の数値シミュレーションでは、フェザリング角の時間変化関数、移動速度、フラッピング角の時間関数は、全て同じで、フラッピング軸ピッチングのみを変えて比較している、フラッピング軸ピッチング角を変えることで流体力の向きを変更できるので、推進装置の制御が可能となっている。
【０１１７】
そのため、以上の結果から分かるように、本発明においては、各動作の動作量と位相差とを制御することにより、水中や空中などの流体中での運動の制御を行うことが可能である。
【０１１８】
以上のように、本願発明による羽ばたき動作機構では、上記本発明の第１の実施形態１０００に示したように、少なくとも３自由度の回転運動を用いることで、第３の歯車軸１３３１乃至それに接続される翼ＷＧに対して、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴ、並びにフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせることが可能である。
【０１１９】
そして、特に、翼ＷＧに対して抗力が大きくなるフラッピング動作ＦＬにおいては、２つのモータを用いることで、こうした大きくなる抗力に対して、出力を増大させて対応することが可能である。
【０１２０】
また、本発明による羽ばたき動作機構による使用方法によれば、上記羽ばたき動作機構を適切に使用することにより、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴ、並びにフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせることが可能である。
【０１２１】
さらに、本発明による羽ばたき動作機構を用いることにより、水中や空中などの流体中において、推進装置の運動を制御することが可能である。
【０１２２】
そのため、本発明によれば、能動的に制御できる領域が大きな、羽ばたき動作を可能とする羽ばたき動作機構及び羽ばたき動作機構の使用方法並びに、羽ばたき動作機構を用いた推進装置を提供することが可能である。
【０１２３】
なお、上記第１の実施形態１０００は、本発明の構成の一例を示したものであるため、本発明による趣旨の範囲で、更に異なる構成例を採用することが可能である。
【０１２４】
そのため、次のような、本発明の基本的な機構原理に基づいて、例えば、以下の構成例を採用することも可能である。
【０１２５】
図２０は、本発明による羽ばたき駆動動作機構の機構原理図を示したものである。
【０１２６】
本発明の主要な構成要素は、上述のように差動歯車部ＤＧと基台部ＢＡである。そして、本発明の第１の実施形態１０００では、差動歯車部ＤＧの第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１の作る軸線は、推進装置等に使用する際には、前進方向（即ち、図１における+Ｘ方向）に向けられており、翼ＷＧの翼面はＸＹ平面と（初期状態では）平行に設けられていた。
【０１２７】
そのため、図２０に示すように、対向する第１の傘歯車１３１０の回動面と第２の傘歯車１３２０の回動面とを、相互に、例えば、同一方向である図中の矢印に示すＦＬ１とＦＬ２方向に同じ回動量で回動させることを通じて、第３の歯車軸１３３１を回動させることにより、当該第３の歯車軸１３３１を保持する内側フレーム１３００を連動させてフラッピング動作ＦＬのみを、図２０における紙面の手前方向に生じさせていた。
【０１２８】
また、フェザリング動作ＦＴのみについては、同じく図２０に示すように、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを、対向する第１の傘歯車１３１０の回動面１３１０Ｓと第２の傘歯車１３２０の回動面１３２０Ｓとを、例えば、相互に異なる方向である図中の矢印に示すＦＴ１方向とＦＴ２方向とに同じ回動量で回動させることを通じて、生じさせている。
【０１２９】
そして、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とのそれぞれに、フラッピング動作ＦＬ分の回動とフェザリング動作ＦＴ分の回動とを合わせた回動を生じさせることにより、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴとを連動して生じさせている。
【０１３０】
また、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰについては、基台部ＢＡに設けられた第１の接続軸１６１１を、例えば、ＦＬＰＰ１方向に回動させることを通じて、外側フレーム１５００を回動させることにより、第３の歯車軸１３３１に、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰを生じさせている。
【０１３１】
一方、上記本発明の主要な構成要素である差動歯車部ＤＧと基台部ＢＡについては、初期状態において、例えば、第１の接続軸１６１１の延長線と第３の歯車軸１３３１延長線とが、相互に垂直になるように形成される第２の実施形態２０００を採用することも可能である。
【０１３２】
そして、そのように第２の実施形態２０００を採用した場合には、次のように、第２の実施形態２０００を用いた、２つの使用方法を採用することが可能である。
【０１３３】
図２１は、第２の実施形態２０００における２つの使用方法のうちの、一つの使用方法の例を示したものであり、図２２は、その自由度を説明する斜視図である。なお、図２１では、記号の一部を省略して示しているが、省略した部分の記号については従前に説明した図１から１０等に示したものの例により把握することが可能である。
【０１３４】
ここで、この使用方法を第２の使用方法とすると、第２の実施形態２０００における羽ばたき動作機構においては、上述した第１の実施形態１０００における、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴ、並びにフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰの他に、リード・ラグ動作ＬＬを生じさせることが可能である。
【０１３５】
すなわち、上記第２の実施形態２０００による羽ばたき動作機構を用いる場合に、差動歯車部ＤＧの第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１の作る軸線を、前進方向（即ち、図１における+Ｘ方向）に対して垂直方向（例えば、+Ｚ方向）に向け、第３の歯車軸１３３１に翼ＷＧを翼面がＸＹ平面と平行になるように配置する。そうすると、第１の接続軸１６１１の延長線が、第１の歯車軸１３１１及び第２の歯車軸１３２１と第３の歯車軸１３３１に垂直で、第１の歯車軸１３１１、第２の歯車軸１３２１及び第３の歯車軸１３３１の交点を通る構成となる。
【０１３６】
そしてその場合には、本第２の実施形態２０００においては、例えば、図２２に示したように、それぞれの自由度を有することになる。
【０１３７】
更に具体的には、図２２に示したように、基台部ＢＡに設けられた第１の接続軸１６１１については、フラッピング自由度を有し、差動歯車部ＤＧについては、第１から第３の傘歯車の組み合わせにより、リード・ラグ自由度とフェザリング自由度とを有することになる、そのため、上記第２の実施形態２０００による第２の使用方法によれば、それぞれ、次のように動作させることが可能である。
【０１３８】
すなわち、リード・ラグ動作ＬＬのみについては、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを、（図示しない）第１のモータＭ１と第２のモータＭ２により、対向する第１の傘歯車１３１０の回動面と第２の傘歯車１３２０の回動面とを、図２１のＬＬ１とＬＬ２に示す矢印のように、相互に同一方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、第３の歯車軸１３３１を回動させることにより、第３の歯車軸１３３１を保持する内側フレーム１３００を連動させてリード・ラグ動作ＬＬのみを生じさせることが可能である。
【０１３９】
また、フェザリング動作ＦＴのみについては、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを、（図示しない）第１のモータＭ１と第２のモータＭ２により、対向する第１の傘歯車１３１０の回動面と第２の傘歯車１３２０の回動面とを、図２１のＦＴ１とＦＴ２に示す矢印のように、相互に異なる方向に同じ回動量で回動させることにより、第３の歯車軸１３３１にフェザリング動作ＦＴのみを生じさせることが可能である。
【０１４０】
そして、例えば、相互に異なる方向に同じ回動量で第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを回動させた場合には、上記のように、フェザリング動作ＦＴのみを生じさせることが可能であるが、これらの歯車軸を相互に同じ方向又は異なる方向に回動させた場合であっても、回動量が異なれば、リード・ラグ動作ＬＬを伴う、フェザリング動作ＦＴを生じさせることが可能である。
【０１４１】
したがって、リード・ラグ動作ＬＬとフェザリング動作ＦＴとは、上述したように、第１の歯車軸１３１１の回動方向や、第２の歯車軸１３２１の回動方向と、これらの歯車軸の回動量とをそれぞれ調節することにより、連動して生じさせることが可能である。
【０１４２】
また、フラッピング動作ＦＬについては、（図示しない）第１の接続軸１６１１を（図示しない）第３のモータＭ３により回動させることを通じて、例えば、図２１の矢印に示すＦＬ方向に外側フレーム１５００を回動させることにより、第３の歯車軸１３３１に、フラッピング動作ＦＬを生じさせることが可能である。
【０１４３】
また、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰについては、フラッピング動作ＦＬとリード・ラグ動作ＬＬとを同時に実行することにより、第３の歯車軸１３３１にフラッピング面ピッチングを伴うフラッピング動作ＦＬを生じさせることが可能である。
【０１４４】
そのため、上記第２の実施形態２０００による第２の使用方法を採用した場合には、例えば、これを推進装置９０００に使用することにより、リード・ラグ動作ＬＬ、フェザリング動作ＦＴ、フラッピング動作ＦＬの動作量と位相差とを制御することで、水中や空中などの流体中での運動の制御を行うことが可能である。
【０１４５】
また、図２３は、第２の実施形態２０００における２つの使用方法のうちの、他の一つの使用方法の例を示したものであり、図２４は、その自由度を説明する斜視図である。
【０１４６】
ここで、この使用方法を第３の使用方法とすると、当該第３の使用方法においても第２の使用方法と同様に、第２の実施形態２０００による羽ばたき動作機構を用いて、上述した第１の実施形態１０００における、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴ、並びにフラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰの他に、リード・ラグ動作ＬＬを生じさせることが可能である。
【０１４７】
すなわち、上記第２の実施形態２０００による羽ばたき動作機構を用いる場合に、差動歯車部ＤＧの第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１の作る軸線を、前進方向（即ち、図１における+Ｘ方向）に対して平行な方向に向け、第３の歯車軸１３３１に翼ＷＧの翼面がＸＹ平面になるように配置する。更に具体的には、第１の接続軸１６１１の延長線が、第１の歯車軸１３１１及び第２の歯車軸１３２１と第３の歯車軸１３３１に垂直で、第１の歯車軸１３１１、第２の歯車軸１３２１及び第３の歯車軸１３３１の交点を通るように配置する。そしてその場合には、本第２の実施形態２０００においては、例えば、図２４に示したように、それぞれの自由度を有することになる。
【０１４８】
更に具体的には、図２４に示したように、基台部ＢＡに設けられた第１の接続軸１６１１については、リード・ラグ自由度を有し、差動歯車部ＤＧについては、第１から第３の傘歯車の組み合わせにより、フラッピング自由度とフェザリング自由度とを有することになる、そのため、上記第２の実施形態２０００による第３の使用方法によれば、それぞれ、次のように動作させることが可能である。
【０１４９】
すなわち、フラッピング動作ＦＬのみについては、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを、（図示しない）第１のモータＭ１と第２のモータＭ２により、対向する第１の傘歯車１３１０の回動面と第２の傘歯車１３２０の回動面とを、図２３のＦＬ１とＦＬ２とで示す矢印のように、相互に同一方向に同じ回動量だけ回動させることを通じて、第３の歯車軸１３３１を回動させることにより、第３の歯車軸１３３１を保持する内側フレーム１３００を連動させて、フラッピング動作ＦＬのみを生じさせることが可能である。
【０１５０】
また、フェザリング動作ＦＴのみについては、第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを、（図示しない）第１のモータＭ１と第２のモータＭ２により、対向する第１の傘歯車１３１０の回動面と第２の傘歯車１３２０の回動面とが、図２３のＦＴ１とＦＴ２とで示す矢印のように、相互に異なる方向に同じ回動量で回動させることにより、第３の歯車軸１３３１にフェザリング動作ＦＴのみを生じさせることが可能である。
【０１５１】
そして、例えば、相互に異なる方向に同じ回動量で第１の歯車軸１３１１と第２の歯車軸１３２１とを回動させた場合には、上記のように、フェザリング動作ＦＴのみを生じさせることが可能であるが、これらの歯車軸を相互に同じ方向又は異なる方向に回動させた場合であっても、回動量が異なれば、フラッピング動作ＦＬを伴う、フェザリング動作ＦＴを生じさせることが可能である。
【０１５２】
したがって、フラッピング動作ＦＬとフェザリング動作ＦＴとは、上述したように、第１の歯車軸１３１１の回動方向や、第２の歯車軸１３２１の回動方向と、これらの歯車軸の回動量とをそれぞれ調節することにより、連動して生じさせることが可能である。
【０１５３】
また、リード・ラグ動作ＬＬについては、（図示しない）第１の接続軸１６１１を（図示しない）第３のモータＭ３により回動させることを通じて、例えば、図２３におけるＬＬ方向を示す矢印のように、外側フレーム１５００を回動させることにより、第３の歯車軸１３３１に、リード・ラグ動作ＬＬを生じさせることが可能である。
【０１５４】
また、フラッピング面ピッチング動作ＦＬＰＰについては、フラッピング動作ＦＬとリード・ラグ動作ＬＬとを同時に実行することにより、第３の歯車軸１３３１にフラッピング面ピッチングを伴うフラッピング動作ＦＬを生じさせることが可能である。
【０１５５】
そのため、上記第２の実施形態２０００による第３の使用方法を採用した場合には、例えば、これを推進装置９０００に使用することにより、フラッピング動作ＦＬ、フェザリング動作ＦＴ、リード・ラグ動作ＬＬ、フラッピング面ピッチングを伴うフラッピング動作ＦＬの位相差を制御することで、水中又は空中などの流体中での動作の制御を行うことが可能である。
【０１５６】
なお、上記第２の実施形態２０００の例では、本発明の主要な構成要素である差動歯車部ＤＧと基台部ＢＡについては、初期状態において、例えば、第１の接続軸１６１１の延長線と第３の歯車軸１３３１延長線とが、相互に垂直になるように形成される例を示したが、上記は本発明の羽ばたき動作機構における構成例の一例を示したものである。そのため、差動歯車部ＤＧと基台部ＢＡとが初期状態においてなす角度は、任意に設定することも可能であり、使用目的や推進装置の筐体の構造などに応じて、可変とすることも可能である。
【符号の説明】
【０１５７】
ＷＧ        翼
ＦＬ        フラッピング
ＦＬＰ      フラッピング面
ＦＴ        フェザリング
ＦＬＰＰ    フラッピング面ピッチング
ＬＬ        リード・ラグ
Ｍ１        第１のモータ
Ｍ１Ｇ      第１モータのプーリ（又は歯車）
Ｍ２        第２のモータ
Ｍ２Ｇ      第２モータのプーリ（又は歯車）
Ｍ３        第３のモータ
Ｍ３Ｇ      第３のモータに接続された歯車
ＢＬ        ベルト乃至歯付ベルト
ＴＨＶ      推進装置本体
ＤＧ        差動歯車部
ＢＡ        基台部
１０００    第１の実施形態
１３００    内側フレーム
１３１０    第１の傘歯車
１３１０Ｓ  第１の傘歯車の回動面
１３１１    第１の歯車軸
１３１１Ｇ  第１の歯車軸に接続されたプーリ（又は歯車）
１３２０    第２の傘歯車
１３２０Ｓ  第２の傘歯車の回動面
１３２１    第２の歯車軸
１３２１Ｇ  第２の歯車軸に接続されたプーリ（又は歯車）
１３３０    第３の傘歯車
１３３０Ｓ  第３の傘歯車の回動面
１３３１    第３の歯車軸
１４１０    第１の補助歯車
１４２０    第２の補助歯車
１４２１    補助歯車軸
１５００    外側フレーム
１６１１    第１の接続軸
１６１１Ｇ  第１の接続軸に接続された歯車
２０００    第２の実施形態
９０００    推進装置
【図１】
2020050315.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020050315.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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