(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動媒体中を移動可能なモータ式装置であって、前記装置は、１つ以上の移動システム（１、１０１）を備え、前記移動システムの各々は、非可動部分と呼ばれる部分、および、前記非可動部分に関して少なくとも１つの往復運動を実行することができて、少なくとも１つの弾性手段（１１、１２、１１１、１１２）によって前記非可動部分に連結される、可動部分を備え、前記可動部分は、前記１つ以上の移動システムの少なくとも１つのモータ（４、１０４）に連結される少なくとも１つの駆動アセンブリ、および、少なくとも１つの移動部材（２、１０２）であって、前記駆動アセンブリの往復運動が前記移動部材の往復運動を駆動するように、少なくとも１つの駆動アセンブリに連結される、少なくとも１つの移動部材（２、１０２）を備え、前記装置は、
−前記少なくとも１つの弾性手段は、予め歪んでいて、予歪のレベルは、前記可動部分の前記往復運動の間、前記弾性手段上の歪みが徴候を変えないように充分であり、
−前記少なくとも１つのモータは、正弦波電圧によって制御され、前記正弦波電圧の周波数は、前記少なくとも１つの弾性手段（２、１０２）によって前記非可動部分に連結される前記可動部分の共振周波数に対応し、一方で、前記駆動アセンブリの前記往復運動の周波数が、前記少なくとも１つの弾性手段によって前記非可動部分に連結される前記可動部分の共振周波数に実質的に等しく、他方で、前記駆動アセンブリの前記往復運動の瞬間的な振幅が、前記少なくとも１つの移動部材の往復運動の平均的位置および最大振幅を制御するように調整され、
−前記駆動アセンブリは、前記少なくとも１つのモータの回転速度を減少させるための少なくとも１つの減速機（６および８、１０６および１０８）を備え、前記減速機は、前記モータがその最大機械的動力で作動するときに、前記少なくとも１つの移動部材の往復運動に前記共振周波数に対応する周波数を与える回転速度と一致するように、前記少なくとも１つの移動部材に伝達される回転速度が前記モータの回転速度に関して減少されるように設計される、
ことを特徴とする、装置。
【請求項２】
前記装置は２つの移動システム（１、１０１）を備え、前記モータ式装置は、前記移動システムの各々のために互いに独立して前記電圧を送って調整するための制御手段を備え、そのため、前記移動システムの他の少なくとも１つの移動部材（２、１０２）の往復運動の平均的位置および最大振幅と独立して、前記移動システムの１つの少なくとも１つの移動部材（２、１０２）の往復運動の平均的位置および最大振幅を制御するように、これらの電圧は、前記移動システムの１つの前記駆動アセンブリの前記往復運動の瞬間的な振幅が、前記移動システムの他のそれと独立して調整されてよいように、制御される、ことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各移動システム（１、１０１）は、２つの弾性手段（１１、１２、１１１、１１２）を備え、前記２つの弾性手段は、前記移動部材（２、１０２）がその往復運動中に一方向へ動くときに、１つの前記弾性手段上の歪みが増加して、他の前記弾性手段上の歪みが減少し、前記移動部材がその往復運動中に他方向へ動くときに、１つの前記弾性手段上の歪みが減少して、他の前記弾性手段上の歪みが増加する、ように配置される、ことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記１つ以上の弾性手段は、不連続ターンを有するばね（１１、１２、１１１、１１２）である、ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
前記１つ以上のモータ（４）は、コアレス電気モータである、ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記１つ以上のモータ（１０４）は、ブラシレス電気モータである、ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記減速機（６および８、１０６および１０８）は、一段式減速機である、ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】
前記モータ式装置の寸法は１５〜２５ｃｍの間に含まれ、および／または、その重量は１５〜３０グラムの間に含まれる、ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】
流動媒体中を移動可能なモータ式装置を制御する方法であって、前記装置は、１つ以上の移動システム（１、１０１）を備え、前記移動システムの各々は、非可動部分と呼ばれる部分、および、前記非可動部分に関して少なくとも１つの往復運動を実行することができて、少なくとも１つの弾性手段（１１、１２、１１１、１１２）によって前記非可動部分に連結される、可動部分を備え、前記可動部分は、前記１つ以上の移動システムの少なくとも１つのモータ（４、１０４）に連結される少なくとも１つの駆動アセンブリ、および、少なくとも１つの移動部材（２、１０２）であって、前記駆動アセンブリの往復運動が前記移動部材の往復運動を駆動するように、少なくとも１つの駆動アセンブリに連結される、少なくとも１つの移動部材（２、１０２）を備え、前記方法は、
−それは、前記可動部分の前記往復運動の間、前記弾性手段上の歪みが徴候を変えない前記モータ（４、１０４）のコントロールを含み、
−前記少なくとも１つのモータのコントロールは、一方で、前記駆動アセンブリの前記往復運動の周波数が、前記少なくとも１つの弾性手段によって前記非可動部分に連結される前記可動部分の共振周波数に実質的に等しく、他方で、前記駆動アセンブリの前記往復運動の瞬間的な振幅が、前記少なくとも１つの移動部材の往復運動の平均的位置および最大振幅を制御するように調整されるように、正弦波電圧によって達成され、前記正弦波電圧の周波数は、前記少なくとも１つの弾性手段（２、１０２）によって前記非可動部分に連結される前記可動部分の共振周波数に対応し、
−前記少なくとも１つのモータの回転速度は、それがその最大機械的動力で作動するときに、後者の回転速度が前記少なくとも１つの移動部材の往復運動に前記共振周波数に対応する周波数を与える回転速度と一致するように、前記駆動アセンブリの範囲内に含まれる減速機（６および８、１０６および１０８）によって、前記少なくとも１つの移動部材に伝達される、
ことを特徴とする、方法。
【請求項１０】
前記方法は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の装置を制御する方法である、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドローンの技術分野、特に、静止飛行が可能であるビートする翼を有するマイクロ・ドローン、およびこれらの静止飛行を許容する作動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビートする翼を有する多くのマイクロ・ドローンは、従来技術で提案された。
【０００３】
多くのそれらのために、作動機構は、静止飛行を許容する目的で開発された。
【０００４】
特に、このマイクロ・ドローンの一対のビートする翼を作動する共振機構によって飛行するマイクロ・ドローンは、提案された。これらの機構は、翼の１つが直接取り付けられるロータ軸を各々有する２つのＤＣ電気モータを使用する。モータごとに、コイルばねは、一側が翼に対して、そして他側がモータのボディに対して連結される。このモータにより駆動される機械系（特にこのモータに連結される翼およびばね）の共振周波数で翼をビートするには、各モータは、パワー不足である。
【０００５】
この種の機構の利点は、ビートする運動の振幅を単に制御することによって、ピッチおよびロールが制御可能であるということである。したがって、これによって、ピッチおよびロールを制御するために翼の変形および特定の向きを使用するシステムと比較して、アクチュエータの数を減少させることができる。
【０００６】
加えて、システムの共振によって、この機構は、翼の角速度を逆転させるのに必要なエネルギー消費を回避することを可能にする。そしてその慣性は無視できない。モータによって送給される全ての動力は、このように、空気力に起因する運動の減衰を補償するために使用することができる。
【０００７】
しかしながら、これらの機構では、利用されるモータの最大出力のわずか１０％が使用されて良い。特に翼をビートするときに、運転中のこの点でモータの役立つ機械的動力は、それが設計された電力を供給されるときのこのモータの最大出力の約１０％に等しい。
【０００８】
この種の機構は、このように、高い振幅のビートのために不適切である。具体的には、それらの最大出力の１０％で運転するモータを使用するこのタイプの運動を得るために、大型のモータに頼ることが必要である。そしてそれは、このように、それらを含むドローンの操縦性能に高度に負の影響を及ぼすか、またはドローンのサイズに関して大き過ぎさえする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明が解決することを意図する技術的課題は、ビートする部材の往復運動によって流動媒体中を移動することができる装置を得ることである。そしてそれは、生産が容易で、そして非常に操作しやすい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このために、本発明の第１の主題は、流動媒体中を移動可能なモータ式装置であって、この装置は、１つ以上の移動システムを備え、移動システムの各々は、非可動部分と呼ばれる部分、および、非可動部分に関して少なくとも１つの往復運動を実行することができて、少なくとも１つの弾性手段によって非可動部分に連結される、可動部分を備え、可動部分は、１つ以上の移動システムの少なくとも１つのモータに連結される少なくとも１つの駆動アセンブリ、および、少なくとも１つの移動部材であって、駆動アセンブリの往復運動が移動部材の往復運動を駆動するように、少なくとも１つの駆動アセンブリに連結される、少なくとも１つの移動部材を備える。この装置において、
−少なくとも１つの弾性手段は、予め歪んでいて、予歪のレベルは、可動部分の往復運動の間、弾性手段上の歪みが徴候を変えないように充分である。
−少なくとも１つのモータは、電圧によって制御され、電圧は、一方で、駆動アセンブリの往復運動の周波数が、少なくとも１つの弾性手段によって非可動部分に連結される可動部分の共振周波数に実質的に等しく、他方で、駆動アセンブリの往復運動の瞬間的な振幅が、少なくとも１つの移動部材の往復運動の平均的位置および最大振幅を制御するように調整される。
−駆動アセンブリは、少なくとも１つのモータの回転速度を減少させるための少なくとも１つの減速機を備え、減速機は、モータがその最大機械的動力で作動するときに、少なくとも１つの移動部材の往復運動に共振周波数に対応する周波数を与える回転速度と一致するように、少なくとも１つの移動部材に伝達される回転速度がモータの回転速度に関して減少されるように設計される。
【００１１】
このように、この装置は共振するシステムであるので、それはその利点を保持する。すなわち、それは、流体の摩擦力に起因する運動の減衰を補償するためにモータによって供給される動力の全てを使用する。
【００１２】
加えて、それは、モータが供給可能な動力の使用を最適化することを可能にする。特に、減速機によって、減速機の回転速度は、モータの回転速度と比較して、そしてこの種の減速機として、減少する。そして、それ故、駆動アセンブリは、低い角速度を移動部材に伝達する。したがって、所与の振幅のために、駆動アセンブリによって移動部材に伝達される往復運動は、移動部材がモータによって直接動かされるよりも低い周波数である。このように、この減速機は、移動部材に伝達された駆動アセンブリの往復運動の周波数が、モータの出力で直接回転速度を減少させることなく可動部分の共振周波数と一致することを可能にする。このように、このモータをパワー不足にすることは、もはや必要でない。このように、減速機は、モータがその最大機械的動力で動くときに、駆動アセンブリの往復運動が可動部分の共振周波数に到達するように配置される。したがって、この装置は、強力でもある共振するシステムによって駆動される。
【００１３】
特に、小型のモータを使用することができる。それにもかかわらず、それは、大きさにおいて数十センチメートルの装置（特にドローン）の飛行を可能にするために必要なる動力を有する。これらの装置は、高い加速能力を有することができる。
【００１４】
加えて、移動部材の往復運動は、電圧を制御することによりセットされることが可能な最大振幅を有する。このようにして、装置のリフトを調整することができる。特に、システムの共振周波数にとどまる一方で、往復運動の最大振幅は、装置が流体中で持続されること（例えば空気中の静止飛行）ができるのに十分な値にセットされることができる。
【００１５】
加えて、電圧はまた、少なくとも１つの移動部材の往復運動の平均的位置を制御することを可能にする。その際、モータ式装置の前方に向くように、中央にあるように、または後方に向くように、移動部材の往復運動の平均的位置を制御することを可能にする。したがって、モータ式装置のピッチを制御することを可能にする。
【００１６】
単一のアクチュエータを用いて、したがって、モータ式装置のリフトおよびピッチを調整することができる。
【００１７】
瞬間的な振幅は、例えば移動部材の往復運動の間の平均的位置に関する時間内の所与の瞬間の位置として、または、時間内の所与の瞬間の電圧値として、定義される。最大振幅は、往復運動の平均的位置から最も離間している移動部材の位置の絶対値として、または、電圧の最大絶対値として、定義される。
【００１８】
本発明による装置は、以下の特徴の１つ以上を任意に有してよい。
−それは、２つの移動システムを備え、モータ式装置は、移動システムの各々のために互いに独立して電圧を送って調整するための制御手段を備え、そのため、移動システムの他の少なくとも１つの移動部材の往復運動の平均的位置および最大振幅と独立して、移動システムの１つの少なくとも１つの移動部材の往復運動の平均的位置および最大振幅を制御するように、これらの電圧は、移動システムの各々の駆動アセンブリの往復運動の瞬間的な振幅が、独立して調整されてよいように制御される。このようにして、モータ式装置は、そのロール軸に関して制御されることができる。
−電圧は、正弦波電圧であり、そしてその周波数は、少なくとも１つの弾性手段によって非可動部分に連結される可動部分の共振周波数に対応する。これによって、移動部材の往復運動は、効率的に生じて、その部材のパラメータ（特にその周波数、その最大振幅およびその平均振幅）は、この電圧のそれらを修正することによって容易に制御される。
−各移動システムは、２つの弾性手段を備え、２つの弾性手段は、移動部材がその往復運動中に一方向へ動くときに、１つの弾性手段上の歪みが増加して、他の弾性手段上の歪みが減少し、移動部材がその往復運動中に他方向へ動くときに、１つの弾性手段上の歪みが減少して、他の弾性手段上の歪みが増加するように配置される。これによって、往復運動の両方向において歪みが増加する弾性エレメントの位置エネルギーの増強を可能にする。
−以前の段落のオプションの場合、移動システムごとに、１つの弾性手段は減速機より上に配置され、他の弾性手段は減速機の下に配置される。そして、対応する移動システムのモータは、減速機より下に配置される。
−移動システムごとに、２つの弾性手段は減速機より上に配置され、対応する移動システムのモータは減速機より下に配置される。このように、減速機の一側上に弾性手段を有し、他側上にモータを有することによって、モータのための都合よくより多くのスペースがある。したがって、より大きなモータを有することを可能にする。
−１つ以上の弾性手段は、コイルばね（特に不連続コイルばね）である。コイルばねは、共振するシステムを生産するための単純かつ有効な手段である。加えて、コイルばねは、そのねじりが往復運動の方向にしたがって増減する、常にねじり歪みの下にあるように、可動部分と非可動部分との間に配置されてよい。コイルばねは、この場合本発明に特に適している。加えて、ターンが不連続であるときに、摩擦によるより少ない消散があり、そして、ばねのサービス寿命は増加する。
−１つ以上のモータは、コアレス電気モータである。それらは、非常に相当な加速能力および、金属コアの欠如および結果として生じる低インダクタンスに起因して、従来のＤＣ電気モータのそれに比べてより長いサービス寿命を提供する。加えて、これらのモータはコンパクトである。これらのモータは、上述したように、特に、弾性手段が減速機より上および下に配置される実施形態において使用されてよい。
−これらのコアレスモータの場合、電圧は、スイッチング式コントロールによって（特に各モータ用のＨ−ブリッジを用いて）制御されてよい。
−コアレスモータである代わりに、１つ以上のモータは、ブラシレス電気モータである。これらのモータは、低速度で高トルクを伝えることを可能にする複数対のポールを備える。加えて、これらのモータは、減少するサイズおよび機械的損失のために有利である低い比率の減速機を有するモータ式装置において用いてよい。これらのモータは、上述したように、特に、１つ以上の移動システムの弾性手段が対応する減速機より上に配置される実施形態において使用されてよい。
−１つ以上のブラシレスモータの場合、各モータ式システムは、対応するモータ式システムのモータのロータの位置を検出するための位置センサ、およびこの位置にしたがって前記電圧を調整するための制御モジュールを備える。
−減速機は一段式減速機である。これは、減少するサイズおよび機械的損失のために有利である設計を許容する。
−モータ式装置のサイズは１５〜２５ｃｍの間に含まれ、および／または、その重量は１５〜３０グラムの間に含まれる。これらのモータ式装置は、限られた環境における運動に特に適している。本発明によるモータ式装置は、この種のサイズおよび重量に特に適している。
−減速機は、前記共振周波数で、モータがその最大機械的動力で作動するときに、最大振幅は、移動部材の平均的位置に関して５０〜８０°の間に含まれるように配置される。この種の振幅は、静止飛行に特に適している。本発明によるモータ式装置は、この種の振幅に特に適している。
【００１９】
本発明の別の主題は、流動媒体中を移動可能なモータ式装置を制御する方法であって、装置は、１つ以上の移動システムを備え、移動システムの各々は、非可動部分と呼ばれる部分、および、非可動部分に関して少なくとも１つの往復運動を実行することができて、少なくとも１つの弾性手段によって非可動部分に連結される、可動部分を備え、可動部分は、１つ以上の移動システムの少なくとも１つのモータに連結される少なくとも１つの駆動アセンブリ、および、少なくとも１つの移動部材であって、アセンブリの往復運動が移動部材の往復運動を駆動するように、少なくとも１つの駆動アセンブリに連結される、少なくとも１つの移動部材を備える。この方法はまた、以下の特徴を有する。
−それは、可動部分の往復運動の間、弾性手段上の歪みが徴候を変えないモータのコントロールを含む。
−少なくとも１つのモータのコントロールは、一方で、駆動アセンブリの往復運動の周波数が、少なくとも１つの弾性手段によって非可動部分に連結される可動部分の共振周波数に実質的に等しく、他方で、駆動アセンブリの往復運動の瞬間的な振幅が、少なくとも１つの移動部材の往復運動の平均的位置および最大振幅を制御するように調整されるように、電圧によって達成される。
−少なくとも１つのモータの回転速度は、それがその最大機械的動力で作動するときに、後者の回転速度が少なくとも１つの移動部材の往復運動に共振周波数に対応する周波数を与える回転速度と一致するように、駆動アセンブリの範囲内に含まれる減速機によって、少なくとも１つの移動部材に伝達される。
【００２０】
方法は、本発明の第１の主題のために上述したようなモータ式装置に同じ利点を与える。
【００２１】
この方法は、特に、本発明によるモータ式装置を制御するための方法である。
【００２２】
本発明の制御方法は、以下の特徴の１つ以上を任意に有してよい。
−それは、次のステップの少なくとも１つを含む。
・それぞれ、モータ式装置のリフトが増減されるように、前記電圧の最大振幅を増減するステップ。
・モータ式装置が前方へ傾くように、または後方へ傾くように、さもなければ安定なままであるように、前記電圧の平均値を調整しするステップ。
−装置は、２つの移動システムを備え、各移動システムの少なくとも１つのモータを制御するための電気的コマンドは、移動システムの各々のために独立して生じる。その結果、移動システムの他の少なくとも１つの移動部材の往復運動の平均的位置および最大振幅と独立して、移動システムの１つの少なくとも１つの移動部材の往復運動の平均的位置および最大振幅を制御するように、これらの電圧は、モータ式システムの各々の駆動アセンブリの往復運動の瞬間的な振幅が独立して調整されるように、制御される。
−それは、モータ式装置が右にまたは左にロールする運動を呈するように、移動システムのモータの各々の最大振幅を独立して調整するステップを少なくとも有する。
【００２３】
モータ式装置において、そして本発明による方法において、移動部材は翼でもよく、そして流体は空気でもよい。この場合、モータ式装置は、飛行物体である。
【００２４】
しかしながら、本発明は、移動部材がフィンであり、流体が液体（例えば水）である、泳ぐモータ式装置に適用されてもよい。例えば、魚の尾ひれまたは海洋哺乳類のテールの運動を再生するドローンの場合、泳ぐモータ式装置は、移動システムを１つだけ備えてもよい。
【００２５】
本発明の他の特徴および利点は、参照が添付図面になされる理解を助けるために、以下の非限定的な例の詳細な説明を読むと即座に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態によるモータ式装置の移動システムを示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第２実施形態によるモータ式装置を示す斜視図である。
【図３】図３は、移動部材の枢動軸を通過する垂直平面における図２の断面図である。
【図４】図４は、図３のＢＢに沿った断面図である。
【図５】図５は、本発明によるモータ式装置の第１または第２実施形態によるモータ式装置が制御されるときの、移動部材の位置を例示する。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
第１実施形態によれば、モータ式装置は、２つの移動部材を形成する２つの翼をビートすることによって空中を移動する、飛行マイクロ・ドローンである。図１には、１つの移動システム１だけが例示される。ドローンは、例示されるそれに対称形である第２のものを備える。
【００２８】
各移動システムは、マイクロ・ドローンのシャーシによって形成される移動不能な部分を備える。シャーシは、ライン５によって、ここに図式的に示される。シャーシ５は、この例では、図示されない移動システムと共有される。電気モータ４は、このシャーシに取り付けられるロータおよびステータ（両方とも図示しない）を備える。このモータのロータは、シャーシ５に関して可動である部分を形成するエレメントのアセンブリを間接的に回転させる。
【００２９】
この可動部分は、翼２および翼を保持するための部分１０を備える。移動システム１に対するコマンド（図示しない）は、モータ４のロータを往復運動にセットする。したがって、モータ４は、翼をビートする。
【００３０】
例えば、モータ４は、スモールモデルに関する応用に従来供されるモータでもよい。
【００３１】
本発明によれば、モータ４は、減速機を備える駆動アセンブリを介して、翼２を動かす。例えば、減速機は、ピニオン６および、ピニオン６の直径よりも大きい直径の歯車８によって形成される、一段式減速機である。ピニオン６は、ロータによって直接回転される。歯車８は、ピニオン６と噛合する。そしてそれらの回転軸は、平行である。
【００３２】
保持部品１０は、歯車８より上に配置される。そして、歯車８の回転軸は、この保持部品１０を通過する。保持部品１０は、歯車８に取り付けられて、したがって、歯車８の回転軸のまわりに回転する。
【００３３】
翼２は、軸、この例では翼の前縁を形成するリード３（特にカーボンリード３）を備える。翼２の膜は、このリード３の最も大きな部分に沿って延びる。このリード３は、歯車８の回転軸に対して横方向に（特に垂直に）、保持部品１０に取り付けられる。その結果、歯車８の回転軸は、翼２のそれでもある。したがって、後者は、この翼２がビートするのに対応する往復運動にセットされる。
【００３４】
弾性手段は、可動部分を、この例では保持部品１０に取り付けられる不連続ターンを有する第１のねじりばね１１を介してシャーシ５に連結する。図１に示すように、別の弾性手段（特に不連続ターンを有する第２のねじりばね１２）が追加されてもよい。
【００３５】
この例では、保持部品１０および第１の弾性手段１１は、減速機より上に、特に歯車８より上に位置する。第２のばね１２は、減速機より下に、特に歯車８より下にある。特に、第２のばね１２は、歯車に一側が、そしてシャーシ５に他側が固定される。
【００３６】
この圧力が徴候を決して変えないように、ばね１１、１２の各々は、圧力の下に取り付けられる。例えば、それらが１つのビートサイクルの全体にわたってターンの閉鎖の方向に負荷されるままであるように、ばねは、歯車８の回転軸上に整列されて、１／４ターン回転後のシャーシ５に取り付けられる。
【００３７】
歯車８が第１のばね１１上のねじりを増加させるときに、第２のばね１２が以前に蓄積したエネルギーを解放して、そのねじり歪みを減少させるように、それらは、減速機の両側に特に配置される。往復運動のこの位相の間、第２のばね１２上の歪みは、ゼロ値を交差しない。動きが方向を変えるときに、第２のばね１２上の歪みは増加して、モータによっておよび第１のばね１１により蓄積したエネルギーの解放によって押される。
【００３８】
２つの予め歪んだばね１１、１２の使用は、翼２の平衡位置においてねじりの予負荷を行い、そしてその後、１つのビート期間の全体にわたって閉鎖の方向においてばねが負荷されるように保つことを可能にする。これは、ばねの機械的抵抗プロパティがより長い期間にわたって保持されることを可能にする。
【００３９】
ばね１１、１２および翼２のアセンブリは、それ自身の共振周波数を有する共振システムを形成する。本発明によれば、ピニオン６の往復運動の周波数がこの共振周波数と同一であるように、モータ４は制御される。
【００４０】
減速機６、８によって、モータ４はその最大出力にセットされることができる。そこでは、共振周波数に対応する周波数である翼２のビートを有する一方で、モータレジームは、最も効率的にかつ最も大きい電力によって、そしてそれ故、高い回転速度で作動する。この減速機６、８なしで、翼２のビートの周波数は、共振周波数を上回る。
【００４１】
使用する標準電気マイクロモータの名目回転速度は、翼のビート運動から生じる最大瞬間速度よりも常に非常に高くしばしば設計される。したがって、ビート運動から生じる回転速度の有効値で最大機械出力を有することが可能であるように、減速比は決定される。
【００４２】
コアレスモータの場合にこの往復運動を制御するために、モータの供給電圧は、それを正弦波電圧に調整するように制御される。このように、瞬間的な振幅は、翼２の往復運動の瞬間的な振幅に対応する。この電圧の最大振幅および平均値を制御することによって、マイクロ・ドローンは、後述するように制御されることができる。
【００４３】
この例では、モータ４は、コアレスモータである。そのロータは、鉄を含まず、２．６グラム（ｇ）の質量および７ミリメートル（ｍｍ）の直径を有する。その無負荷回転速度は、約４０，０００回転／分（ｒｐｍ）である。そしてそれは、可動部分の共振周波数に到達するのに必要であるより上でよい。モータ４は、３．７ＶのＤＣ供給電圧を供給される。例えば、その電圧は、モータ４の各々のためのＨ−ブリッジを含むスイッチング式電子制御装置によって発生する。
【００４４】
ピニオン６および歯車８によって形成される減速機の比率は、８／７０である。この高比率減速機は、モータ４のロータから翼２の軸をオフセットして、歯車８の寸法を考慮に入れることを可能にする。このように、減速機の上および下にばね１１および１２を配置することがより容易になる。
【００４５】
ばねは、４〜６ｍｍ（特に５ｍｍ）の外径を有してよい。この小さい直径は、可動エレメントの慣性の小さい増加に、そしてその結果、機械系の共振周波数の小さい減少に、貢献する。
【００４６】
翼２の長さは７５ｍｍであり、カーボンリードの直径は１ｍｍである。翼の膜は、６０μｍの厚みを有するポリエステルフィルムから切られる。
【００４７】
移動システム１のこの例によって、マイクロ・ドローンの翼のビートは、供給電圧３．７ボルト（Ｖ）を有し、＋／−７５°に達する最大振幅を有する２８ヘルツ（Ｈｚ）の周波数で持続されることができる。
【００４８】
その低質量にもかかわらず、コアレスモータ４は、重要な出力を供給する。その非常に相当な加速能力の他に、それは、金属コアの欠如および結果として生じる低インダクタンスに起因して、従来のＤＣ電気モータのそれに比べてより長いサービス寿命を提供する。
【００４９】
コアレスモータの内部ステータは、ちょうど１対のポールから成る。そしてそれは、高い回転速度に至る。したがって、これは、比較的高いビート周波数を必要とする（例示するような）小型のドローンの応用のためにそれらを有利にする。
【００５０】
第２実施形態は、図２〜図４に示される。これは、２つの翼１０２をビートすることによって空中を移動する飛行マイクロ・ドローン１００でもある。図２および図３では、両方の移動システム１０１を見ることができる。一方、図４は、１つだけを見ることができる。それは、前述の実施形態と以下の特徴において異なる。
【００５１】
本実施形態において、第１のばね１１１および第２のばね１１２は、減速機より上に配置される２つの対称形のねじりばねである。そして減速機は、歯車１０８およびピニオン１０６によって形成される。２つのばね１１１および１１２は、翼１０２を保持するための保持部品１１０の回転軸の両側に、対応する翼１０２を保持するための保持部品１１０より上に並んで配置される。減速機６、８の下に配置されるばねの欠如は、より低い減速比を必要とするモータを使用することを可能にする。
【００５２】
ばね１１１および１１２は、この保持部品１１０およびシャーシ１０５に対して一側が予め歪んでいる下で取り付けられる。その結果、翼の平衡位置において、これらの２つのばねは、２つの反対方向において（特に１／４ターンによって）、予め負荷される。
【００５３】
移動システム１０１の各々は、この例では１０ｍｍの直径を有する外部ロータを有するブラシレスモータ１０４を備える。
【００５４】
ブラシレス・マイクロモータは、複数対のポールを備える。そしてそれは、それらが低速度で高トルクを伝えることを可能にする。したがって、これらのモータは、低い比率の減速機を有する提案された機構において用いてよい。そしてそれは、減少するサイズおよび機械的損失のために有利である。
【００５５】
この例では、減速機１０６、１０８は、１２／４８の（すなわち第１実施形態のそれよりも低い）減速比を有する。
【００５６】
ブラシレスモータ１０４は、同期永久磁石三相モータでもよい。移動システム１０１は、回転方向の周期的な変化を許容するように設計された電子制御装置を備える。電子制御装置は、時間内の所与の瞬間でロータの位置を決定することを可能にするセンサを特に含んでよい。
【００５７】
磁石を支える外部ロータの慣性および減速機の使用は、無視できない慣性を有する可動エレメントに結果としてなる。そしてそれは、この種のモータ１０４を、第１実施形態に比べてより低いビート周波数を必要とするより大きいサイズのマイクロ・ドローン１００のためにより有利にする。
【００５８】
第１および第２実施形態のマイクロ・ドローンは、正弦波電圧のコントロールを用いた方法によって制御される。この方法の使用から生じる基本的な運動は、図５に例示される。
【００５９】
モータ４または１０４の往復運動のコントロールは、正弦波電圧の形で電力を供給することによって達成される。この電圧の周波数は、その値が機械系の共振周波数に接近するように、したがって、強制レジームの共振系を制御するように調整される。
【００６０】
ロッド−クランク・システムの場合とは異なり、モータ４または１０４に適用される正弦波電圧の瞬間的な振幅を調整することは、ビート周波数を修正することなしに、対応する移動システム１または１０１の翼をビートすることの瞬間的な振幅を制御することを可能にする。図５の左において、電圧の最大振幅は、上の図と下の図との間に増加した。そしてそれは、運動の平均的位置のまわりに翼をビートすることの最大振幅の増加に結果としてなった。マイクロ・ドローンのリフトは、したがって増加する。
【００６１】
２つの移動システム１または１０１のモータ４または１０４に送られる電圧は、同調していて、最大振幅および平均値に関して等しい。したがって、各翼２または１０２は、同じ最大振幅によって、そして同じ平均的位置によってビートする。したがって、マイクロ・ドローンは、ピッチ角またはロール角を呈しない。
【００６２】
前方または後方にマイクロ・ドローンをピッチするために、制御方法は、この正弦波電圧の平均値をシフトするＤＣコンポーネントを導入することを可能にする。そして、それがビートする一方で、翼２または１０２の平均的位置が前方または後方に移動することを可能にする。これは図５の右の場合である。ここでは上の図において、ポジティブな構成要素の導入は、翼２、１０２の平均的位置を前方へシフトさせ、それ故、ドローンを後方へ傾かせる。一方、下の図において、ネガティブな構成要素の導入は、ドローンを前方へ傾かせる。
【００６３】
図５の中間の図で示すように、同じ平均値を有して、しかし異なる最大振幅を有する、同一周波数で同期する電圧を移動システムのモータに供給することによって、ロール運動は得られる。このように、最大ビート振幅は、もはや対称形でなくて、それ故ロールトルクを発生する。したがって、マイクロ・ドローンに左方への運動（中間の上の図）または右方への運動（中間の下の図）を与えることができる。
【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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