(57)【要約】【課題】羽ばたき装置の推力を向上させる羽体を提供する。【解決手段】羽体４Ａは、枠体７０と、可撓性を有し、枠体７０に取り付けられ、羽面を形成するシート体８０とを備えている。シート体８０は、第１付け根部８１と、第２付け根部８２と、先端部８３と、第１縁部８４と、第２縁部８５とを含む。第２縁部８５は、第２付け根部８２から延び、第１縁部８４の延びる方向と直交する方向に延びる第１領域８５ａと、第１領域８５ａに接続される第２領域８５ｂと、第２領域８５ｂに接続され、先端部８３まで延びる第３領域８５ｃとを含む。第１付け根部８１と第２付け根部８２との間のシート体８０には、第２付け根部８２とスリット端部Ｐとの間に延びる第３縁部８６と、第３縁部８６に接続され、スリット端部Ｐと第１付け根部８１との間に延びる第４縁部８７とを含むスリットＳが設けられている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽ばたき装置に用いられ、枠体と、可撓性を有し、前記枠体に取り付けられ、羽面を形成するシート体とを備えた羽体であって、
前記枠体は、第１枠部と、前記第１枠部と共に枠形状をなす第２枠部と、前記第１枠部に接続されており、それぞれが前記第２枠部に向かって延びる複数の第１支脈部と、前記第２枠部に接続されており、それぞれが前記第１支脈部と交差するようにして延びる複数の第２支脈部とを含み、
前記シート体は、第１付け根部と、第２付け根部と、前記第１付け根部および前記第２付け根部から離れて位置する先端部と、前記第１付け根部と前記先端部との間で前記第１枠部に沿って延びる第１縁部と、前記先端部と前記第２付け根部との間で前記第２枠部に沿って延びる第２縁部とを含み、
前記第１付け根部と前記先端部との間の距離は、前記第２付け根部と前記先端部との間の距離よりも短く、
前記第２縁部は、前記第２付け根部から延び、前記第１縁部の延びる方向と直交する方向に延びる第１領域と、前記第１領域に接続される第２領域と、前記第２領域に接続され、かつ前記先端部まで延びる第３領域とを含み、
前記第１付け根部と前記第２付け根部との間の前記シート体には、スリットが設けられていることを特徴とする、羽体。
【請求項２】
前記スリットは、前記第２付け根部とスリット端部との間に延びる第３縁部と、前記第３縁部に接続され、前記スリット端部と前記第１付け根部との間に延びる第４縁部とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の羽体。
【請求項３】
躯体と、前記躯体に組付けられた動力源および動力伝達機構と、前記動力伝達機構を介して前記動力源にて発生した動力が伝達されることにより揺動運動する羽体とを備えた羽ばたき装置であって、
前記羽体は、請求項１または２に記載の羽体であり、前記動力源にて発生した動力が前記第１縁部に入力されることにより揺動運動することを特徴とする、羽ばたき装置。
【請求項４】
前記動力伝達機構は、前記躯体によって回転可能に支持され、前記動力源からの動力の伝達を受けて第１回転軸を回転中心として回転する回転伝達部材と、前記躯体によって移動可能に支持され、前記回転伝達部材からの動力の伝達を受けて第１方向に往復直線運動するスライダと、前記躯体によって回転可能に支持され、前記スライダからの動力の伝達を受けて前記第１方向と直交する第２方向に延在する第２回転軸を回転中心として回転方向に往復運動する回転体と、前記回転伝達部材と前記スライダとを接続する一対のクランクアームとを含み、
前記一対のクランクアームのそれぞれの一端は、前記第１回転軸の延在方向と平行な方向に延在する共通の回転軸を回転中心として、前記回転伝達部材の偏心位置に回転可能に接続され、
前記一対のクランクアームのそれぞれの他端が、前記第１回転軸の延在方向と平行な方向に延在しかつ前記第１方向において距離をもって位置する互いに異なる回転軸を回転中心として、前記スライダに対して回転可能に接続され、かつ前記第１回転軸の延在方向と直交する方向において、前記スライダに対してスライド移動可能に接続されており、
前記羽体は、前記第１縁部が前記回転体に固定されていることを特徴とする、請求項３に記載の羽ばたき装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この開示は、揺動運動することによって推力を発生させる羽体と、その羽体が用いられた羽ばたき装置とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の羽ばたき装置の一例として、特表２０１２−５２９３９８号公報（特許文献１）に記載された羽ばたき装置が挙げられる。この羽ばたき装置では、羽体が取り付けられたマストの基端に、ロッカーアームが組み付けられている。ロッカーアームは、周期的な押し引き運動が可能となるように、駆動源に取り付けられている。羽体は、ロッカーアームの押し引き運動により、前後方向に揺動する。羽ばたき装置は、この羽体の揺動運動により、推力を得ている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０１２−５２９３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、羽ばたき装置の推力のの向上には、羽体の構造が大きく影響する。
【０００５】
そこで、この開示の目的は、羽ばたき装置の推力を向上させる羽体およびそれを用いた羽ばたき装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この開示に従う羽体およびそれを用いた羽ばたき装置では、羽体の形状についての改良が図られる。
【０００７】
この開示は、まず羽体に向けられる。
【０００８】
この開示に従う羽体は、羽ばたき装置に用いられ、枠体と、可撓性を有し、枠体に取り付けられ、羽面を形成するシート体とを備えている。
【０００９】
枠体は、第１枠部と、第２枠部と、複数の第１支脈部と、複数の第２支脈部とを含む。第２枠部は、第１枠部と共に枠形状を成している。複数の第１支脈部は、第１枠部に接続されており、それぞれが第２枠部に向かって延びている。複数の第２支脈部は、第２枠部に接続されており、それぞれが第１支脈部と交差するようにして延びている。
【００１０】
シート体は、第１付け根部と、第２付け根部と、先端部と、第１縁部と、第２縁部とを含む。先端部は、第１付け根部および第２付け根部から離れて位置している。第１縁部は、第１付け根部と先端部との間で第１枠部に沿って延びている。第２縁部は、先端部と第２付け根部との間で第２枠部に沿って延びている。
【００１１】
第１付け根部と先端部との間の距離は、第２付け根部と先端部との間の距離よりも短い。
【００１２】
第２縁部は、第２付け根部から延びる第１領域と、第１領域に接続される第２領域と、第２領域に接続される第３領域とを含む。第１領域は、第１縁部の延びる方向と直交する方向に延びている。第３領域は、先端部まで延びている。
【００１３】
そして、第１付け根部と第２付け根部との間のシート体には、スリットが設けられている。
【００１４】
また、この開示は、羽ばたき装置にも向けられる。
【００１５】
この開示に従う羽ばたき装置は、躯体と、動力源および動力伝達機構と、羽体とを備えている。動力源および動力伝達機構は、躯体に組付けられている。羽体は、動力伝達機構を介して動力源にて発生した動力が伝達されることにより揺動運動する。
【００１６】
羽体は、この開示に従う羽体であり、動力源にて発生した動力が第１縁部に入力されることにより揺動運動する。
【発明の効果】
【００１７】
この開示に従う羽体は、羽ばたき装置の推力を向上させる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この開示に従う羽ばたき装置の実施形態である羽ばたき装置１の躯体１００の図示を省略した斜視図である。
【図２】羽ばたき装置１の要部の斜視図である。
【図３】羽ばたき装置１の躯体１００の図示を省略した要部の斜視図である。
【図４】羽ばたき装置１の運動変換部３Ｂの構成および動作を説明するための上面図である。
【図５】羽ばたき装置１が備える第１羽体４Ａおよびその変形例を示す平面図である。
【図６】第１羽体４Ａの構造を規定する諸数値を説明するための平面図および上面図である。
【図７】入力に対する羽ばたき装置１の推力および第１羽体４Ａの振動数の関係を示すグラフである。
【図８】スリットＳの長さ（（Ｌ２／Ｌ１）比）の変化による、入力に対する羽ばたき装置の推力の関係を示すグラフである。
【図９】スリットＳの位置（（Ｗ２／Ｗ１）比）の変化による、入力に対する羽ばたき装置の推力の関係を示すグラフである。
【図１０】たわみ量Ｄの変化による、入力に対する羽ばたき装置の推力の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
この開示の特徴とするところを、この開示の実施形態に基づき、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さないことがある。この開示が適用される羽ばたき装置としては、例えば玩具の飛行機および無人航空機などが挙げられるが、これに限られるものではない。
【００２０】
なお、以下に示す各図面は、模式図である。また、製造工程上で発生する各構成要素の形状のばらつきなどは、各図面に必ずしも反映されていない。すなわち、この明細書中で説明のために用いられる図面は、たとえ実際の製品と異なる部分があったとしても、本質的な面で実際の製品を表すものと言うことができる。
【００２１】
−羽ばたき装置の全体構成−
この開示に従う羽ばたき装置の実施形態である羽ばたき装置１について、図１ないし図４を用いて説明する。
【００２２】
図１は、羽ばたき装置１の斜視図である。なお、図１においては、後述する躯体１００の図示が省略されている。図２は、羽ばたき装置１の要部の斜視図である。図３は、羽ばたき装置１の躯体１００の図示を省略した要部の斜視図である。図４は、羽ばたき装置１の運動変換部３Ｂの構成および動作を説明するための上面図である。
【００２３】
図１ないし図４に示されるように、羽ばたき装置１は、躯体１００と、動力源としての回転電動機２と、動力伝達機構３と、一対の羽体４である第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂと、不図示のバッテリとを備えている。回転電動機２および動力伝達機構３は、躯体１００に組付けられている。動力伝達機構３は、回転電動機２にて発生した動力を羽体４に伝達する。羽体４は、動力伝達機構３を介して動力が伝達されることにより、揺動運動するように駆動される。バッテリは、回転電動機２に電力を供給する。
【００２４】
図１に示されるように、動力伝達機構３は、回転運動伝達部３Ａと運動変換部３Ｂとを含んでいる。回転電動機２および動力伝達機構３は、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂに対して揺動運動を入力するアクチュエータを構成している。
【００２５】
ここで、図１および図２に示されるように、羽ばたき装置１の図面上における前後、左右および上下にそれぞれＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸をとり、以下においては、これら軸および方向を用いて説明を行なう。すなわち、羽ばたき装置１の前方側および後方側に向けての方向をそれぞれＸ１方向およびＸ２方向（併せて第１方向）と定義する。羽ばたき装置１の右方側および左方側に向けての方向をそれぞれＹ１方向およびＹ２方向と定義する。そして、羽ばたき装置１の上方側および下方側に向けての方向をそれぞれＺ１方向およびＺ２方向（併せて第２方向）と定義する。
【００２６】
図１に示されるように、躯体１００は、羽ばたき装置１の本体部を構成する部材であり、上記の回転電動機２、動力伝達機構３およびバッテリが組付けられている。躯体１００は、例えばフレーム状の骨組みにて構成されており、これに加えてその骨組みを覆うカバーを備えていてもよい。
【００２７】
図１ないし図３に示されるように、回転電動機２は、羽ばたき装置１の下部に配置されており、躯体１００に組付けられている。回転電動機２は、回転運動を出力する出力シャフト２ａを含んでおり、出力シャフト２ａは、金属製のシャフトにて構成されている。出力シャフト２ａは、Ｚ軸方向に沿って延在して配置されており、その先端にギヤ２ｂが固定されている。ギヤ２ｂは、出力シャフト２ａの軸線周りの回転に伴って出力シャフト２ａと共に回転する。
【００２８】
通常、回転電動機２は、使用者もしくは自動化されたアルゴリズムにより制御指示が与えられる制御装置によって制御される。ただし、制御の詳細は、この開示の内容に直接関係しない。したがって、簡略化のために、制御の詳細の説明は省略される。すなわち、羽ばたき装置１においては、回転電動機２は、不図示のバッテリからの電力を受けて直接的に駆動されるものとする。また、上記の制御装置の有無や、制御装置を備える場合における具体的な制御方法は、この開示の内容を実際の羽ばたき装置に適用する際に、何ら影響を及ぼすものではない。
【００２９】
回転運動伝達部３Ａは、第１伝達部材３１と第２伝達部材３２とを含んでいる。第１伝達部材３１および第２伝達部材３２は、いずれも躯体１００によって回転可能に支持されている。
【００３０】
第１伝達部材３１は、Ｚ軸方向に沿って延在する第１接続ロッド３１ａと、第１接続ロッド３１ａの一端に固定されたギヤ３１ｂと、第１接続ロッド３１ａの他端に固定されたギヤ３１ｃとを有している。ギヤ３１ｂおよびギヤ３１ｃは、いずれも第１接続ロッド３１ａと共に第１接続ロッド３１ａの軸線周りに回転する。
【００３１】
第２伝達部材３２は、Ｚ軸方向に沿って延在する第２接続ロッド３２ａと、第２接続ロッド３２ａの一端に固定されたギヤ３２ｂと、第２接続ロッド３２ａの他端に固定された回転伝達部材としてのディスク３２ｃとを有している。ギヤ３２ｂおよびディスク３２ｃは、いずれも第２接続ロッド３２ａと共に第２接続ロッド３２ａの軸線周りに回転する。
【００３２】
第１接続ロッド３１ａの一端に固定されたギヤ３１ｂは、出力シャフト２ａの先端に固定されたギヤ２ｂと互いに噛み合っている。また、第２接続ロッド３２ａの一端に固定されたギヤ３２ｂは、第１接続ロッド３１ａの他端に固定されたギヤ３１ｃと互いに噛み合っている。
【００３３】
回転電動機２の出力シャフト２ａに生じた回転運動は、第１伝達部材３１および第２伝達部材３２へ回転運動のまま伝達される。その結果、回転運動伝達部３Ａの出力部としてのディスク３２ｃが第２接続ロッド３２ａの軸線周りに回転運動する。すなわち、回転伝達部材としてのディスク３２ｃは、第２接続ロッド３２ａの延在方向と平行な方向（Ｚ軸方向）に延在する第１回転軸２０１（図４参照）を回転中心として回転する。
【００３４】
なお、第１伝達部材３１および第２伝達部材３２は、ギヤ３１ｂ、３１ｃ、３２ｂの歯数が調節されることにより、減速機として機能する。
【００３５】
第１伝達部材３１の第１接続ロッド３１ａおよび第２伝達部材３２の第２接続ロッド３２ａは、いずれも炭素繊維製のロッドで構成されている。第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａのそれぞれによって、負荷変動抑制部Ａ１、Ａ２（図３参照）が構成される。その詳細については後述する。
【００３６】
また、回転電動機２のギヤ２ｂと第１伝達部材３１のギヤ３１ｂとの噛み合い部分および第１伝達部材３１のギヤ３１ｃと第２伝達部材３２のギヤ３２ｂとの噛み合い部分は、それぞれ所定の大きさのバックラッシュを有している。これらの噛み合い部分のそれぞれによって、負荷変動抑制部Ｂ１、Ｂ２（図３参照）が構成される。その詳細については後述する。
【００３７】
図１に示されるように、運動変換部３Ｂは、回転電動機２および回転運動伝達部３Ａの上方に配置されている。運動変換部３Ｂは、クランクＣＲと、スライダ３５と、弾性ベルト３６と、第１回転体３７と、第２回転体３８とを備えている。クランクＣＲは、第１クランクアーム３３Ａと、第２クランクアーム３３Ｂと、クランクピン３４ａ、３４ｂ１、３４ｂ２とを備えている。
【００３８】
スライダ３５は、矩形枠状の部材にて構成されており、回転運動伝達部３Ａの第２伝達部材３２の上方に位置している。スライダ３５は、躯体１００に設けられた一対のスライドガイド５ａ、５ｂによって移動可能に支持されている。
【００３９】
一対のスライドガイド５ａ、５ｂは、Ｘ軸方向に沿って延在するようにＹ軸方向に並んで配設されている。スライダ３５の所定位置には、スライドガイド５ａ、５ｂが挿通される複数の貫通孔が設けられている。すなわち、スライダ３５は、複数の貫通孔にスライドガイド５ａ、５ｂが挿通されることにより、第１方向であるＸ軸方向に沿って移動可能に構成されている（図４参照）。
【００４０】
一対のクランクアームである第１クランクアーム３３Ａおよび第２クランクアーム３３Ｂは、スライダ３５の下方かつ第２伝達部材３２の上方に配置されている。第１クランクアーム３３Ａおよび第２クランクアーム３３Ｂは、いずれもその延在方向がＸＹ平面と平行となるように配置されている。
【００４１】
図４に示されるように、第１クランクアーム３３Ａの第１端は、第２伝達部材３２のディスク３２ｃの偏心位置に、クランクピン３４ａによって回転可能に組付けられている。また、第２端は、スライダ３５の前端位置に、クランクピン３４ｂ１によって回転可能に組付けられている。
【００４２】
第１クランクアーム３３Ａの第１端には、不図示の孔部が設けられている。クランクピン３４ａは、この孔部に挿通するようにディスク３２ｃに取付けられている。この孔部は、クランクピン３４ａの孔部を挿通する部分の外形よりも、摩擦を低減するための所定のクリアランス分だけ僅かに大きく形成されている。その結果、第１クランクアーム３３Ａの第１端は、ディスク３２ｃに対して回転可能に組付けられている。
【００４３】
一方、第１クランクアーム３３Ａの第２端にも、孔部３３ｂ１が設けられている。クランクピン３４ｂ１は、この孔部に挿通するようにスライダ３５の前端位置に取付けられている。この孔部は、少なくとも第１クランクアーム３３Ａが延びる方向に沿って、クランクピン３４ｂ１の孔部を挿通する部分の外形よりも十分に大きく（摩擦を低減するための所定のクリアランス分よりも十分に大きく）形成されている。
【００４４】
すなわち、孔部の断面は、Ｚ軸方向から見た場合、第１クランクアーム３３Ａが延びる方向に長軸を有し、角部が丸くされた矩形状となっている。したがって、クランクピン３４ｂ１は、この矩形状の孔部に大きな遊びのある状態で挿通されている。
【００４５】
そのため、第１クランクアーム３３Ａの第２端は、スライダ３５に回転可能に組付けられるばかりでなく、ＸＹ平面内方向において、スライダ３５に対してスライド移動可能に組付けられている。
【００４６】
同様に、第２クランクアーム３３Ｂの第１端は、第２伝達部材３２のディスク３２ｃの偏心位置に、クランクピン３４ａによって回転可能に組付けられている。また、第２端は、スライダ３５の後端位置に、クランクピン３４ｂ２によって回転可能に組付けられている。
【００４７】
第２クランクアーム３３Ｂの第１端には、不図示の孔部が設けられている。クランクピン３４ａは、この孔部に挿通するようにディスク３２ｃに取付けられている。この孔部は、クランクピン３４ａの孔部を挿通する部分の外形よりも、摩擦を低減するための所定のクリアランス分だけ僅かに大きく形成されている。その結果、第２クランクアーム３３Ｂの第１端は、ディスク３２ｃに対して回転可能に組付けられている。
【００４８】
一方、第２クランクアーム３３Ｂの第２端にも、不図示の孔部が設けられている。クランクピン３４ｂ２は、この孔部に挿通するようにスライダ３５の後端位置に取付けられている。この孔部は、少なくとも第２クランクアーム３３Ｂが延びる方向に沿って、クランクピン３４ｂ２の孔部を挿通する部分の外形よりも十分に大きく（摩擦を低減するための所定のクリアランス分よりも十分に大きく）形成されている。
【００４９】
すなわち、孔部の断面は、Ｚ軸方向から見た場合、第２クランクアーム３３Ｂが延びる方向に長軸を有し、角部が丸くされた矩形状となっている。したがって、クランクピン３４ｂ２は、この矩形状の孔部に大きな遊びのある状態で挿通されている。
【００５０】
そのため、第２クランクアーム３３Ｂの第２端は、スライダ３５に回転可能に組付けられるばかりでなく、ＸＹ平面内方向において、スライダ３５に対してスライド移動可能に組付けられている。
【００５１】
すなわち、第１クランクアーム３３Ａの第１端と第２クランクアーム３３Ｂの第１端とは、共通のクランクピン３４ａによってディスク３２ｃの偏心位置に回転可能に組付けられている。その共通の回転中心は、ディスク３２ｃの第１回転軸２０１の延在方向と平行な方向（Ｚ軸方向）に延在している。
【００５２】
一方、第１クランクアーム３３Ａの第２端と第２クランクアーム３３Ｂの第２他端とは、それぞれ互いに異なるクランクピン３４ｂ１、３４ｂ２によってスライダ３５に回転可能かつスライド移動可能に組付けられている。
【００５３】
そのため、第１クランクアーム３３Ａおよび第２クランクアーム３３Ｂのそれぞれの第２端は、互いに異なる回転軸を回転中心として、スライダ３５に対して回転可能に組み付けられている。さらに、第１クランクアーム３３Ａおよび第２クランクアーム３３Ｂのそれぞれの第２端は、ディスク３２ｃの第１回転軸２０１の延在方向と直交する方向において、スライダ３５に対してスライド移動可能に組み付けられている。
【００５４】
それぞれの回転中心は、ディスク３２ｃの第１回転軸２０１の延在方向と平行な方向（Ｚ軸方向）に延在し、かつスライダ３５の移動方向であるＸ軸方向において距離をもって位置している。
【００５５】
図４に示されるように、回転運動伝達部３Ａの出力部としてのディスク３２ｃは、第１回転軸２０１を回転中心として回転運動する。その結果、ディスク３２ｃに組付けられた第１クランクアーム３３Ａの第１端および第２クランクアーム３３Ｂの第１端（クランクピン３４ａが位置する側の端部）は、第１回転軸２０１の周りを周回運動する。
【００５６】
これに伴い、スライダ３５は、第１クランクアーム３３Ａおよび第２クランクアーム３３Ｂによって周期的に押し引きされる。その結果、スライドガイド５ａ、５ｂの延在方向であるＸ軸方向に沿って往復直線運動する。なお、図４においては、スライダ３５の往復直線運動の際のスライダ３５の重心位置の移動範囲が、矢印ＡＲ１にて表わされている。
【００５７】
図１および図４に示されるように、スライダ３５のＹ１方向側には、第１回転体３７が配置されている。また、Ｙ２方向側には、第２回転体３８が配置されている。より詳細には、第１回転体３７および第２回転体３８は、スライダ３５を挟むように、Ｙ軸方向において並んで配置されている。第１回転体３７および第２回転体３８は、それぞれ円柱状の部材にて構成されており、その周面がスライダ３５に対向するように配置されている。
【００５８】
より具体的には、第１回転体３７は、不図示の躯体１００（図２参照）に設けられたＺ軸方向に延在するガイドシャフト６ａに固定されている。ガイドシャフト６ａは、躯体１００によって回転可能に支持されている。すなわち、図４に示されるように、スライダ３５の第１側面３５ａ側において、第１回転体３７は、第１方向であるＸ軸方向に直交する第２方向であるＺ軸方向に延在する第２回転軸２０２を回転中心として、回転可能に位置している。そして、後述する第１羽体４Ａは、ガイドシャフト６ａに取り付けられている（詳細は後述）。
【００５９】
同様に、第２回転体３８は、躯体１００に設けられたＺ軸方向に延在するガイドシャフト６ｂに固定されている。ガイドシャフト６ｂは、躯体１００によって回転可能に支持されている。すなわち、図４に示されるように、スライダ３５の第２側面３５ｂ側において、第２回転体３８は、Ｚ軸方向に延在する第３回転軸２０３を回転中心として回転可能に位置している。そして、後述する第２羽体４Ｂは、ガイドシャフト６ｂに取り付けられている。
【００６０】
第１回転体３７および第２回転体３８のスライダ３５と対面する部分の周面には、それぞれの周面上を周回するようにギヤ溝が設けられている。第１回転体３７のギヤ溝には、歯３７ａが設けられている。また、第２回転体３８のギヤ溝には、歯３８ａが設けられている。これにより、第１回転体３７および第２回転体３８は、ギヤとしても機能する。
【００６１】
スライダ３５の外周面と、第１回転体３７の周面および第２回転体３８の周面とには、弾性ベルト３６が巻回されている。弾性ベルト３６は、その一方の主面の所定位置に歯３６ａが設けられた歯付きベルトからなる。弾性ベルト３６は、弾性を呈する限りにおいてはどのような材質のものであっても構わないが、樹脂製またはゴム製であることが好ましい。なお、弾性ベルト３６は、後述する負荷の変動を抑制する観点に基づいてその設計が行なわれることが好ましい。
【００６２】
弾性ベルト３６のうち、スライダ３５の外周面に巻回された部分は、スライダ３５の外周面のうちの第１側面３５ａおよび第２側面３５ｂを除く部分においてスライダ３５に固定されている。また、弾性ベルト３６のうち、スライダ３５の外周面に巻回された部分においては、上記の歯３６ａがスライダ３５の外部側を向いている。
【００６３】
また、弾性ベルト３６のうち、スライダ３５の外周面に巻回された部分と第１回転体３７の周面に巻回された部分とは、８の字を描くようにスライダ３５および第１回転体３７に巻き付けられている。そして、弾性ベルト３６のうち、第１回転体３７の周面に巻回された部分においては、上記の歯３６ａが第２回転軸２０２側を向いており、第１回転体３７の周面に設けられたギヤ溝の歯３７ａと互いに噛み合っている。
【００６４】
同様に、弾性ベルト３６のうち、スライダ３５の外周面に巻回された部分と第２回転体３８の周面に巻回された部分とは、８の字を描くようにスライダ３５および第２回転体３８に巻き付けられている。そして、弾性ベルト３６のうち、第２回転体３８の周面に巻回された部分においては、上記の歯３６ａが第３回転軸２０３側を向いており、第２回転体３８の周面に設けられたギヤ溝の歯３８ａと互いに噛み合っている。
【００６５】
すなわち、スライダ３５の第１側面３５ａ側においては、弾性ベルト３６の非固定部分が第１回転体３７に巻回されている。一方、スライダ３５の第２側面３５ｂ側においては、弾性ベルト３６の非固定部分が第２回転体３８に巻回されている。
【００６６】
そのため、スライダ３５のＸ軸方向に沿った往復直線運動に伴い、第１回転体３７および第２回転体３８に巻回された部分の弾性ベルト３６は、それぞれ第１回転体３７および第２回転体３８の回転方向に沿って送られる。その結果、第１回転体３７は、第２回転軸２０２を回転中心として回転方向に往復運動する。また、第２回転体３８は、第３回転軸２０３を回転中心として回転方向に往復運動する。ここで、第１回転体３７の回転方向と第２回転体３８の回転方向とは、常時逆向きである。
【００６７】
以上で説明されたように、運動変換部３Ｂにおいては、回転運動伝達部３Ａを介して伝達された回転運動が往復運動に変換される。そして、運動変換部３Ｂの出力部としての第１回転体３７および第２回転体３８が、それぞれ回転方向に同期的に往復運動することになる。
【００６８】
上記のように、スライダ３５と第１回転体３７および第２回転体３８との間の運動伝達は、弾性ベルト３６によって実現されている。これにより、この弾性ベルト３６によって負荷変動抑制部Ｃ１，Ｃ２（図４参照）が構成される。その詳細については後述する。
【００６９】
図１に示されるように、第１羽体４Ａ（詳細は後述）は、第１回転体３７に組付けられている。より詳細には、第１回転体３７のスライダ３５が位置する側とは反対側の周面の所定位置には、第１マスト３９ａの第１端が固定されている。そして、第１羽体４Ａは、第１マスト３９ａに取り付けられている（詳細は後述）。
【００７０】
また、第２羽体４Ｂ（詳細は後述）は、第２回転体３８に組付けられている。
より詳細には、第２回転体３８のスライダ３５が位置する側とは反対側の周面の所定位置には、第２マスト３９ｂの第１端が固定されている。そして、第２羽体４Ｂは、第２マスト３９ｂに取り付けられている。
【００７１】
第１羽体４Ａは、第１マスト３９ａに取り付けられた状態において、その先端が第１回転体３７から見て第２回転体３８が位置する側とは反対側に位置するようにＹ１方向に向けて延びている。同様に、第２羽体４Ｂは、第２マスト３９ｂに取り付けられた状態において、その先端が第２回転体３８から見て第１回転体３７が位置する側とは反対側に位置するようにＹ２方向に向けて延びている。
【００７２】
すなわち、運動変換部３Ｂの出力部としての第１回転体３７は、第２回転軸２０２を回転中心として回転方向に往復運動する。そして、第１羽体４Ａは、第１回転体３７に駆動されて揺動する。また、第２回転体３８は、第３回転軸２０３を回転中心として回転方向に往復運動する。同様に、第２羽体４Ｂは、第２回転体３８に駆動されて揺動する。第１回転体３７および第２回転体３８のそれぞれの回転方向の往復運動は、同期的である。そのため、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂの揺動も、同期的となる。
【００７３】
第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂは、その先端がそれぞれ所定の長さの円弧に沿って移動するように同期的に揺動する。なお、図４においては、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂの揺動範囲を矢印ＡＲ２にて表わしている。
【００７４】
以上で説明されたように、羽ばたき装置１においては、駆動源としての回転電動機２にて発生した回転運動が、動力伝達機構３によって伝達される際に往復運動に変換される。そして、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂが上記の往復運動の伝達を受けて揺動するように構成されている。これにより、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂが同期的に揺動することで羽ばたき装置１が連続的に羽ばたくことになり、これに伴って浮上力が得られる。
【００７５】
羽ばたき装置１においては、第１回転体３７および第２回転体３８が回転方向に往復運動することで第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂが揺動するばかりでなく、スライダ３５も往復直線運動を行なう。その際、スライダ３５の往復直線運動と第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂの揺動とは、常時逆向きになる。
【００７６】
すなわち、スライダ３５がカウンターウェイトとして作用することにより、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂが揺動することによって生じる慣性力が常時打ち消される。そのため、躯体１００に周期的な振動が発生することが抑制され、羽ばたき装置１の姿勢が安定する。
【００７７】
また、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂの揺動がスムーズに行われることになるため、動力源としての回転電動機２の出力シャフト２ａに加わる負荷の変動が大幅に抑制できることになる。
【００７８】
したがって、上記のようにスライダ３５がカウンターウェイトとして作用するように構成された場合、羽ばたき装置の運動効率が大幅に向上する。その結果、飛行能力に優れた羽ばたき装置が得られる。
【００７９】
羽ばたき装置１においては、回転伝達部材としてのディスク３２ｃとスライダ３５とを接続するクランク機構が、一対の第１クランクアーム３３Ａおよび第２クランクアーム３３Ｂにて構成されている。さらに、第１クランクアーム３３Ａおよび第２クランクアーム３３Ｂのそれぞれの第２端が、スライダに対して回転可能に接続されるばかりでなく、スライダ３５に対してスライド移動可能に接続されている。
【００８０】
ここで、回転伝達部材としてのディスクとスライダが、１本のクランクアームによって接続された場合を考える。ディスクとスライダとを接続する１本のクランクアームの第２端は、スライダの前端位置に接続されているとする。この場合、スライダが可動範囲内の最前方位置付近にある場合におけるスライダの移動速度の変化は、スライダの可動範囲内における最後方位置付近にある場合におけるスライダの移動速度の変化よりも、その変化の度合いが大きくなる。
【００８１】
すなわち、スライダが最後方位置付近に配置されることで羽体が切り返される動作は、羽体の速度変化が小さいことによって、慣性に従ってスムーズに行われる。この切り返し動作は、羽体の揺動範囲の前方側の位置において行なわれるため、「前方切り返し動作」と呼称される。
【００８２】
ところが、スライダが最前方位置付近に配置されることで羽体が切り返される動作は、羽体の速度変化が大きいことによって、スムーズに行われにくい状態となり、場合によっては、不完全になってしまう場合が生じる。この切り返し動作は、羽体の揺動範囲の後方側の位置において行なわれるため、「後方切り返し動作」と呼称される。
【００８３】
この後方切り返し動作が不完全となってしまった場合には、羽体の羽ばたき動作が意図したものとはならない。そのため、羽ばたき装置の姿勢が安定しなくなる。その結果、動力源としての回転電動機の出力シャフトに加わる負荷の変動が大きくなり、運動効率が低下する。
【００８４】
一方、羽ばたき装置１においては、スライダ３５の可動範囲内の最前方位置付近と最後方位置付近とで、スライダ３５の移動速度の変化は、いずれも同程度となる。
【００８５】
これは、第１クランクアーム３３Ａおよび第２クランクアーム３３Ｂのそれぞれの第２端が、スライダ３５に対して回転可能に接続されるばかりでなく、スライダ３５に対してスライド移動可能に接続されているためである。これにより、スライダ３５が最前方位置付近に位置するタイミングと、スライダ３５が最後方位置付近に位置するタイミングとにおいて、所定時間にわたってスライダ３５が空走する状態が形成される。
【００８６】
そのため、スライダ３５が第１クランクアーム３３Ａおよび第２クランクアーム３３Ｂによって駆動された状態から空走する状態に切り替わった直後において、スライダ３５に急激な減速が生じる。これに伴い、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂには、大きな慣性力が付与される。その結果、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂのそれぞれの前方切り返し動作および後方切り返し動作のいずれもが、スムーズにかつ安定して行なわれやすくなる。
【００８７】
このように、羽ばたき装置１においては、上記のように羽体の切り返し動作が不完全となってしまう状況の発生が抑制できる。したがって、羽ばたき装置の姿勢がより安定することになり、運動効率を大幅に向上させることができる。
【００８８】
また、羽ばたき装置１においては、動力伝達機構３に複数の負荷変動抑制部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２が設けられている。これらの負荷変動抑制部は、いずれも第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂが揺動時に空気抵抗を受けることによって発生し、かつ動力伝達機構３を介して回転電動機２の出力シャフト２ａに伝達される負荷の変動を抑制するものである。以下、これらの負荷変動抑制部について説明する。
【００８９】
図３に示すように、負荷変動抑制部Ａ１、Ａ２は、それぞれ第１伝達部材３１の第１接続ロッド３１ａおよび第２伝達部材３２の第２接続ロッド３２ａによって構成されている。ここで、前述したように、第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａは、いずれも炭素繊維製であり、回転電動機２の金属製の出力シャフト２ａよりもねじれやすい。
【００９０】
すなわち、第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａは、たわみに対しては適度な剛性を有すると共に、ねじれに対しては適度な弾性を有する部材となっている。そのため、第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａは、上記の負荷の伝達の際に捻じれることによって、この負荷の変動を吸収することができる。
【００９１】
ここで、第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａが炭素繊維製であるとは、各接続ロッドが例えばロッドの軸方向に炭素繊維が配向されている炭素繊維強化プラスチックにて構成されることが含まれる。
【００９２】
そのため、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂから動力伝達機構３を介して回転電動機２の出力シャフト２ａに伝達される負荷の変動は、負荷変動抑制部Ａ１、Ａ２によって吸収されることで平準化される。したがって、回転電動機２の出力シャフト２ａに加わる負荷の変動が大幅に抑制できる。
【００９３】
また、負荷変動抑制部Ｂ１、Ｂ２は、それぞれ回転電動機２のギヤ２ｂと第１伝達部材３１のギヤ３１ｂとの噛み合い部分および第１伝達部材３１のギヤ３１ｃと第２伝達部材３２のギヤ３２ｂとの噛み合い部分によって構成されている。ここで、前述したように、これらの噛み合い部分は、いずれも所定の大きさの隙間、いわゆるバックラッシュを有している。すなわち、これら噛み合い部分が十分なバックラッシュを有していることにより、上記の負荷の伝達の際に、このバックラッシュの存在によって負荷の変動が吸収できる。
【００９４】
そのため、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂから動力伝達機構３を介して回転電動機２の出力シャフト２ａに伝達される負荷の変動が、負荷変動抑制部Ｂ１、Ｂ２によって吸収されることでより平準化される。したがって、回転電動機２の出力シャフト２ａに加わる負荷の変動が大幅に抑制できる。なお、上記のバックラッシュの量は、ギヤ間の回転運動の伝達が妨げられない範囲で、可能な限り大きく設定されることが好ましい。
【００９５】
さらに、図４に示すように、負荷変動抑制部Ｃ１、Ｃ２は、それぞれ弾性ベルト３６によって構成されている。ここで、前述したように、弾性ベルト３６は、良好な弾性を呈するものである。そのため、第１回転体３７および第２回転体３８からスライダ３５に上記の負荷が伝達されるに際して、弾性ベルト３６が弾性変形することにより、この負荷の変動が吸収できる。
【００９６】
そのため、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂから動力伝達機構３を介して回転電動機２の出力シャフト２ａに伝達される負荷の変動が、負荷変動抑制部Ｃ１、Ｃ２によって吸収されることでさらに平準化される。したがって、回転電動機２の出力シャフト２ａに加わる負荷の変動が大幅に抑制できる。したがって、羽ばたき装置の運動効率が大幅に向上する。その結果、飛行能力に優れた羽ばたき装置が得られる。
【００９７】
羽ばたき装置１においては、負荷変動抑制部Ａ１、Ａ２として、回転電動機２の金属製の出力シャフト２ａよりもねじれやすい部材からなる第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａが用いられた場合を例示して説明を行なった。一方、負荷変動抑制部Ａ１、Ａ２として、回転電動機２の金属製の出力シャフト２ａよりもたわみやすい部材からなる第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａが用いられるようにしてもよい。
【００９８】
例えば、第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａとして、表面に切れ目をいれるなどの形状加工が施され、たわみ変形しやすくした金属製のロッドが用いられてもよい。すなわち、第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａは、ねじれに対しては適度な剛性を有すると共に、たわみに対しては適度な弾性を有する部材となっている。そのため、第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａは、上記の負荷の伝達の際にこれらがたわむことによって、この負荷の変動を吸収することができる。
【００９９】
そのため、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂから動力伝達機構３を介して回転電動機２の出力シャフト２ａに伝達される負荷の変動が、当該負荷変動抑制部Ａ１、Ａ２によって吸収されることで平準化される。したがって、回転電動機２の出力シャフト２ａに加わる負荷の変動が大幅に抑制できる。
【０１００】
また、第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａを回転電動機２の金属製の出力シャフト２ａよりもねじれやすくかつたわみやすい部材にて構成するようにしてもよい。例えば、第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａとして、樹脂製のものやゴム製のもの、変形しやすい金属製のもの、あるいは変形しにくい金属製の部材の表面に形状加工が施されたものなどが用いられてもよい。これらの場合においても、回転電動機２の出力シャフト２ａに加わる負荷の変動が大幅に抑制できる。
【０１０１】
なお、羽ばたき装置１においては、複数の負荷変動抑制部Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２が設けられていたが、このうちの少なくとも１つが動力伝達機構３に設けられていれば、運動効率の向上が図られることになる。例えば、第１接続ロッド３１ａおよび第２接続ロッド３２ａのいずれか一方のみが、炭素繊維強化プラスチックにより構成されていてもよい。
【０１０２】
−羽体の構造の説明−
この開示に従う羽ばたき装置１が備えている羽体について、図１および図５を用いて説明する。
【０１０３】
図５（Ａ）は、羽ばたき装置１が備える羽体４を示す平面図である。なお、図５（Ａ）には、図１における第１羽体４Ａが示されているが、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂは、同様の構造を有しており、特に区別されない。そのため、以後の説明は、図１の第１羽体４Ａについて行なわれる。第１マスト３９ａおよび第２マスト３９ｂも、同様の構造を有しており、特に区別されない。そのため、以後の説明では、第１マスト３９ａについて行なわれる。
【０１０４】
第１羽体４Ａは、枠体７０とシート体８０とを備えている。枠体７０は、第１枠部７１と、第２枠部７２と、複数の第１支脈部７３（７３Ａないし７３Ｄ）と、複数の第２支脈部７４（７４Ａないし７４Ｃ）とを含む。
【０１０５】
第１枠部７１は、それぞれ帯状の第１部分７１ａと第２部分７１ｂと第３部分７１ｃとを含んでいる。第１部分７１ａは、第１羽体４Ａが羽ばたき装置１に取り付けられた際に、躯体１００に第１枠部７１の中で最も近い位置となるように配置されている。すなわち、第１部分７１ａの第１端は、後述するシート体８０の第１付け根部８１の近傍に位置している。
【０１０６】
また、第１部分７１ａには、前述の第１マスト３９ａが挿通されるリング９１Ａ、９２Ａが取り付けられている。なお、第１マスト３９ａが挿通されるリングの数は、２つに限られない。また、第１部分７１ａと第１マスト３９ａとの接続は、これ以外の構成によって行なわれてもよい。
【０１０７】
第２部分７１ｂの第一端は、第１部分７１ａの第２端に接続されている。第３部分７１ｃの第１端は、第２部分７１ｂの第２端に接続されている。第３部分７１ｃの第２端は、後述するシート体８０の先端部８３の近傍に位置している。
【０１０８】
第２部分７１ｂの幅は、第３部分７１ｃの幅より広くなっている。また、第１部分７１ａの幅は、第２部分７１ｂの幅より広くなっている。すなわち、第１枠部７１は、先端部８３に近づくにつれて、次第に幅が狭くなっている。第１部分７１ａと第２部分７１ｂと第３部分７１ｃとは、それぞれ直線状に延びている。そして、各部分は、第１枠部７１が直線を成すように接続されている。
【０１０９】
第２枠部７２は、第１枠部７１と共に枠形状を成している。第２枠部７２は、それぞれ帯状の第１部分７２ａと第２部分７２ｂと第３部分７２ｃとを含んでいる。第１部分７２ａは、第１羽体４Ａが羽ばたき装置１に取り付けられた際に、躯体１００に第２枠部７２の中で最も近い位置となるように配置されている。すなわち、第１部分７２ａの第１端は、後述するシート体８０の第２付け根部８２の近傍に位置している。
【０１１０】
また、第１部分７２ａには、前述のガイドシャフト６ａが挿通されるリング９３Ａが取り付けられている。なお、ガイドシャフト６ａが挿通されるリングの数は、１つに限られない。また、第１部分７２ａとガイドシャフト６ａとの接続は、これ以外の構成によって行なわれてもよい。
【０１１１】
第２部分７２ｂの第一端は、第１部分７２ａの第２端に接続されている。第３部分７２ｃの第１端は、第２部分７２ｂの第２端に接続されている。第３部分７２ｃの第２端は、シート体８０の先端部８３の近傍に位置している。
【０１１２】
第２部分７２ｂの幅は、第３部分７２ｃの幅より広くなっている。また、第１部分７２ａの幅は、第２部分７２ｂの幅より広くなっている。すなわち、第２枠部７２も、先端部８３に近づくにつれて、次第に幅が狭くなっている。前述の第１枠部７１と共に、先端部８３に近づくにつれて各構成部分の幅が狭くなっていくことにより、第１羽体４Ａの先端領域の重量が軽くなり、羽ばたきのエネルギー効率が高くなる。
【０１１３】
第１部分７２ａは、第１枠部７１の第１部分７１ａと直交するように直線状に延びている。ここで、第１部分７２ａが第１枠部７１の第１部分７１ａと直交するとは、第１部分７２ａの延びる方向が、第１枠部７１の第１部分７１ａの延びる方向と７０°から１１０°までの範囲の角度で交差していることを指している。
【０１１４】
第２部分７２ｂは、第１枠部の第２部分７１ｂと平行となるように直線状に延びている。また、第３部分７２ｃは、第１枠部７１と第２枠部７２とがそれぞれの第３部分の第２端で接続されるように曲線状に延びている。すなわち、各部分は、第２枠部７２がＪ字状となるように接続されている。
【０１１５】
この第３部分７２ｃの曲率は、羽ばたき時、第１羽体４Ａが反った状態で、第１羽体４Ａの空気抵抗が最も小さくなるよう、羽ばたきの横方向（Ｙ方向）から見た第１羽体４Ａの形状が三角形となるように設定されている。曲率がこのように設定されることで、第１羽体４Ａの空気抵抗が小さくなる。その結果、羽ばたきに要するエネルギーを小さくできる。
【０１１６】
第１支脈部７３は、第１羽体４Ａの仰角と、たわみを制御するためのものである。第１羽体４Ａには、羽ばたき時に風圧がかかり、先端方向に行くほどその風圧が強くかかる。この第１支脈部７３を備えることにより、第１羽体４Ａが風圧に負けて過度にたわむことが抑えられ、大きな推力を得ることができる。
【０１１７】
第１支脈部７３Ａないし７３Ｄは、第１枠部７１に接続されており、それぞれが第２枠部７２に向かって直線状に延びている。より詳細には、第１支脈部７３Ａは、第１端が第１枠部７１の第１部分７１ａと第２部分７１ｂとの境界に接続され、第２端が第２枠部７２の第２部分７２ｂに接続されている。ただし、第１支脈部７３Ａは、一部が後述するスリットＳにより寸断されている。
【０１１８】
第１支脈部７３Ｂは、第１端が第１枠部７１の第２部分７１ｂに接続され、第２端が第２枠部７２の第２部分７２ｂに接続されている。ただし、第１支脈部７３Ｂも、途中が後述するスリットＳにより寸断されている。第１支脈部７３Ｃは、第１端が第１枠部７１の第２部分７１ｂと第３部分７１ｃとの境界に接続され、第２端が第２枠部７２の第２部分７２ｂと第３部分７２ｃとの境界に接続されている。第１支脈部７３Ｄは、第１端が第１枠部７１の第３部分７１ｃに接続され、第２端が第２枠部７２の第３部分７２ｃに接続されている。
【０１１９】
複数の第２支脈部７４Ａないし７４Ｃは、第２枠部７２に接続されており、それぞれが第１支脈部７３Ａないし７３Ｄと交差するように曲線状に延びている。より詳細には、第２支脈部７４Ａないし７４Ｃは、それぞれ第１端が第２枠部７２の第３部分７２ｃに接続され、それぞれが第１支脈部７３Ａないし７３Ｄと交差するように延びている。
【０１２０】
第２支脈部７４は、第１羽体４Ａの仰角を制御するためのものである。この第２支脈部７４を備えることにより、第１羽体４Ａが風圧に負けて過度に反ることが抑えられ、大きな推力を得ることができる。
【０１２１】
枠体７０の各部分は、高強度で、たわみやすく、繰り返し変形に強い材料、例えば炭素繊維強化プラスチックやＡＢＳ樹脂から形成されている。
【０１２２】
シート体８０は、枠体７０に取り付けられ、第１羽体４Ａの羽面を形成する。シート体８０は、第１付け根部８１と、第２付け根部８２と、先端部８３と、第１縁部８４と、第２縁部８５とを含む。先端部８３は、第１付け根部８１および第２付け根部８２から離れて位置している。第１縁部８４は、第１付け根部８１と先端部８３との間で第１枠部７１に沿って延びている。第２縁部８５は、先端部８３と第２付け根部８２との間で第２枠部７２に沿って延びている。
【０１２３】
第１付け根部８１と先端部８３との間の距離は、第２付け根部８２と先端部８３との間の距離よりも短い。すなわち、第２付け根部８２は、第１羽体４Ａが羽ばたき装置１に取り付けられた際に、第１付け根部８１よりも、躯体１００に近い位置に配置される。
【０１２４】
第１縁部８４は、第１枠部７１と第２枠部７２とにより形成される枠形状に対して、第１枠部７１より外部にはみ出した位置にある。このシート体８０における第１枠部７１からはみ出した領域２１１が、第１マスト３９ａに取り付けられる。その際、前述したように、第１マスト３９ａは、第１枠部７１の第１部分７１ａに取り付けられているリング９１Ａ、９２Ａに挿通される。また、ガイドシャフト６ａが。第２枠部７２の第１部分７２ａに取り付けられているリング９３Ａに挿通される（図１参照）。
【０１２５】
第２縁部８５は、第２付け根部８２から延びる第１領域８５ａと、第１領域８５ａに接続される第２領域８５ｂと、第２領域８５ｂに接続され、先端部８３まで延びる第３領域８５ｃとを含む。第１領域８５ａは、第１縁部８４の延びる方向と直交する方向に延びている。ここで、第１領域８５ａが第１縁部８４の延びる方向と直交する方向に延びているとは、第１領域８５ａの延びる方向が、第１縁部８４の延びる方向と７０°から１１０°までの範囲の角度で交差していることを指している。
【０１２６】
第２縁部８５は、第１枠部７１と第２枠部７２とにより形成される枠形状の外部に対して、第２枠部７２より外部にはみ出ていてもよいが、第２枠部７２の形状と同一であることが好ましい。
【０１２７】
そして、第１付け根部８１と第２付け根部８２との間のシート体８０には、スリットＳが設けられている。このスリットＳにより、第１羽体４Ａに大きな変形が与えられ、延いては羽ばたき装置に大きな推力が与えられる。また、第１羽体４Ａは、羽ばたき時に緩やかなカーブを描いてたわむ。そのため、第１羽体４Ａの羽ばたき時における空気抵抗が小さくなり、第１羽体４Ａの耐久性が向上する。
【０１２８】
また、スリットＳにより第１羽体４Ａは、部分的に分割されている。その結果、第１羽体４Ａは、擬似的に２枚の羽体と近いものになっている。このことは、後述するヨー回転制御に関係していると推察される。
【０１２９】
スリットＳは、第２付け根部８２とスリット端部Ｐとの間に延びる第３縁部８６と、第３縁部８６に接続され、スリット端部Ｐと第１付け根部８１との間に延びる第４縁部８７とを含む。なお、第１羽体４ＡのスリットＳにおいては、第４縁部８７は、スリット端部Ｐから屈曲点Ｃまで延びる第１領域８７ａと、第１領域８７ａに接続され、屈曲点Ｃから第１付け根部８１まで延びる第２領域８７ｂとを含む。
【０１３０】
スリットＳの周囲は、帯状の第３枠部７５と第４枠部７６とにより取り囲まれている。第４枠部７６は、第１端がスリット端部Ｐ近傍に位置し、第２端が屈曲点Ｃ近傍に位置する第１部分７６ａと、第１端が第１部分７６ａの第２端に接続され、第２端が第１枠部７１の第１部分７１ａに接続された第２部分７６ｂとを含む。スリットＳの第３縁部８６は、第３枠部７５に沿って延びている。また、第４縁部８７の第１領域８７ａは、第４枠部７６の第１部分７６ａに沿って延びており、第４縁部８７の第２領域８７ｂは、第４枠部７６の第２部分７６ｂに沿って延びている。
【０１３１】
ここで、枠体７０は、前述の第１枠部７１、第２枠部７２、第１支脈部７３および第２支脈部７４と、上記の第３枠部７５と第４枠部７６との中から選ばれる幾つかの枠部により形成された小枠体の集合体と見なされる。第１羽体４Ａは、この小枠体の集合体に、シート体８０が取り付けられた構造体ということができる。
【０１３２】
すなわち、シート体８０は、小枠体のそれぞれに枠張りされた小領域２１２ないし２２９の集合体と見なされる。例えば、第２枠部７２の第１部分７２ａおよび第２部分７２ｂと、第３枠部７５と、第１支脈部７３Ａ（図５における下側）とにより形成された小枠体には、シート体８０の小領域２２９が枠張りされている。以下、同様にして、小領域２１２ないし２２８が各小枠体に枠張りされている。
【０１３３】
シート体８０は、可撓性を有する。シート体８０は、不織布または布から形成されている。不織布または布には、天然素材が用いられてもよいし、ポリエステル等の合成繊維が用いられてもよい。
【０１３４】
前述したように、第２枠部７２の第１部分７２ａは、第１枠部７１の第１部分７１ａと直交するように直線状に延びている。それに伴い、第２縁部８５の第１領域８５ａは、第１縁部８４の延びる方向と直交する方向に延びている。ここで言う直交とは、前述したように、第１領域８５ａの延びる方向が、第１縁部８４の延びる方向と７０°から１１０°までの範囲の角度で交差していることを指している。そのため、上記のシート体８０の小領域２２９は、第２縁部８５の第１領域８５ａが躯体１００に近接した台形状となっている。この小領域２２９の位置は、躯体１００に近いほど好ましい。
【０１３５】
この台形状の小領域２２９およびそれに隣接する小領域２２６は、第１羽体４Ａの羽ばたき時に変形することにより、ヨー回転（Ｚ軸を回転軸としたＸＹ平面内での回転）方向のベクトルを発生させる。そのため、この台形状の小領域２２９および小領域２２６は、動翼部（ラダー部）Ｒとして、羽ばたき装置１のヨー回転を抑制している。このヨー回転方向のベクトルの大きさは、リング９３Ａの第２枠部７２の第１部分７２ａへの取り付け位置により調節される。
【０１３６】
なお、この台形状の小領域２２９および小領域２２６の動翼部Ｒとしての効果は、羽ばたき装置１の躯体１００がカバーで覆われ、風の流れの乱れが抑えられた状態である場合により顕著に得られる。
【０１３７】
なお、図５（Ａ）では、第４縁部８７が第１領域８７ａおよび第２領域８７ｂを含み、屈曲した形状であるスリットＳについて示されていたが、図５（Ｂ）の変形例に示されるように、第４縁部８７が直線形状であってもよい。また、図５（Ｃ）の変形例に示されるように、第４縁部８７の第２領域８７ｂが第２縁部８５の第１領域８５ａと平行に延びるように、第４縁部８７が屈曲した形状であってもよい。
【０１３８】
−実験例−
この開示に従う羽ばたき装置１が備えている羽体と、羽ばたき装置１の特性との関係を明らかにするために行なわれた実験例について、図６ないし図１０を用いて説明する。この実験例は、羽体の構造を規定する諸数値の好ましい範囲を示すものである。前述したように、第１羽体４Ａおよび第２羽体４Ｂは、同様の構造を有しており、特に区別されない。そのため、以後の諸数値の説明は、図１の第１羽体４Ａについて行なわれる。
【０１３９】
なお、羽ばたき装置１の重量は、６．８ｇである。第１マスト３９ａの重量は、６０ｍｇである。第１羽体４Ａの面積は、１２ｃｍ2（長さが７ｃｍ、最大幅が２ｃｍ）である。第１羽体４Ａの重量は、５８ｍｇ（枠体７０が４８ｍｇ、シート体８０が１０ｍｇ）である。
【０１４０】
図６（Ａ）は、第１羽体４Ａの構造を規定する諸数値を説明するための平面図である。距離Ｌ１は、Ｙ軸上における第２付け根部８２の位置と先端部８３の位置との間の距離を表す。距離Ｌ２は、Ｙ軸上における第２付け根部８２の位置とスリット端部Ｐの位置との間の距離を表す。距離Ｗ１は、Ｚ軸上における第１縁部８４と第２縁部８５の第２領域８５ｂとの間の距離を表す。距離Ｗ２は、Ｚ軸上における第１縁部８４と第３縁部８６との間の距離を表す。
【０１４１】
図６（Ｂ）は、第１羽体４Ａの構造を規定する諸数値を説明するための上面図である。たわみ量Ｄは、Ｘ軸上における第１羽体４Ａの非羽ばたき時の先端部８３と羽ばたき時の先端部８３との間の距離を表す。仰角Ｅは、第１羽体４Ａの羽ばたき時の羽面における先端部８３での接線と、非羽ばたき時の第１羽体４Ａとの成す角度を表す。
【０１４２】
図７は、入力に対する羽ばたき装置１の推力および第１羽体４Ａの振動数の関係を示すグラフである。なお、入力電圧は、３．６Ｖに固定されている。推力の測定は、以下の手順によって行なわれた。まず、羽ばたき装置１は、２０ｇのおもりを付けた状態で電子天秤に吊り下げられ、重量の初期値が測定された。次に、その状態で羽ばたき装置１が駆動された。そして、羽ばたき時の重量が電子天秤により測定され、初期値からの重量減少が推力とされた。
【０１４３】
入力電流は、羽ばたき時のモーターに流れている電流とされた。モーターに流れている電流および電圧の変動は、オシロスコープにより読み取られた。電圧の変動から、振動数が算出された。また、振動数は、高速度カメラで羽ばたき装置１の羽ばたきを実際に撮影することによって確認された。
【０１４４】
図７に示されているように、この開示に従う羽ばたき装置１では、入力電流１．５Ａ（入力電力５．４Ｗ）で、２２ｇの推力と第１羽体４Ａの振動数３８Ｈｚが得られている。すなわち、低い入力電流であっても、高速揺動可能で、大きな推力を有する羽ばたき装置１が得られている。
【０１４５】
図８は、スリットＳの長さの変化による、入力に対する羽ばたき装置の推力の関係を示すグラフである。ここで、スリットＳの長さは、前述の距離Ｌ１に対する距離Ｌ２の比（（Ｌ２／Ｌ１）比）として規定されている。
【０１４６】
図８に示されているように、スリットＳの長さが羽体の全長の３０％から７０％までの範囲内にあるとき、入力に対する羽ばたき装置の推力の関係は大きく変化せず、安定している。すなわち、スリットＳの長さがこの範囲にある場合、羽体に安定して大きな変形が与えられる。その結果、羽ばたき装置に大きな推力が与えられる。また、羽体の変形に対して高い強度が維持される。
【０１４７】
図９は、スリットＳの位置の変化による、入力に対する羽ばたき装置の推力の関係を示すグラフである。ここで、スリットＳの位置は、前述の距離Ｗ１に対する距離Ｗ２の比（（Ｗ２／Ｗ１）比）として規定されている。
【０１４８】
図９に示されているように、スリットＳの位置が羽体の幅の３０％から８０％までの範囲内にあるとき、入力に対する羽ばたき装置の推力の関係は大きく変化せず、安定している。すなわち、スリットＳの位置がこの範囲にある場合、安定して羽体の後方切り返し動作（羽体の揺動範囲の後方側の位置において行なわれる切り返し動作）の速度が大きくなる。その結果、羽ばたき装置に大きな推力が与えられる。
【０１４９】
図１０は、たわみ量Ｄの変化による、入力に対する羽ばたき装置の推力の関係を示すグラフである。
【０１５０】
図１０に示されているように、たわみ量Ｄが１ｍｍから５ｍｍまでの範囲内にあるとき、入力に対する羽ばたき装置の推力の関係は大きく変化せず、安定している。すなわち、たわみ量Ｄがこの範囲にある場合、羽体が安定して大きく変形している。なお、たわみ量Ｄが１ｍｍであるときの仰角Ｅは４０°であり、たわみ量Ｄが５ｍｍであるときの仰角Ｅは１５°である。その結果、羽ばたき装置が大きな推力を得ている。
【０１５１】
たわみ量Ｄが１ｍｍから３ｍｍまでの範囲内にあるとき、羽ばたき装置は、特に大きな推力を得ている。例えば、入力電流１．５Ａ（入力電力５．４Ｗ）で２２ｇの推力が得られる第１羽体４Ａでは、たわみ量Ｄが２ｍｍとなっている。
【０１５２】
このたわみ量Ｄの大きさは、リング９３Ａの第２枠部７２の第１部分７２ａへの取り付け位置により調節される。
【０１５３】
この明細書に記載の実施形態は、例示的なものであって、この発明は上記の実施形態および変形例に限定されるものではない。すなわち、この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、この発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることができる。
【符号の説明】
【０１５４】
１    羽ばたき装置
２    回転電動機（動力源）
３    動力伝達機構
４    羽体
４Ａ    第１羽体
４Ｂ    第２羽体
７０    枠体
７１    第１枠部
７２    第２枠部
７３    第１支脈部
７４    第２支脈部
８０    シート体
８１    第１付け根部
８２    第２付け根部
８３    先端部
８４    第１縁部
８５    第２縁部
８５ａ    第１領域
８５ｂ    第２領域
８５ｃ    第３領域
８６    第３縁部
８７    第４縁部
１００  躯体
Ｐ    スリット端部
Ｓ    スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【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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