(57)【要約】      （修正有）【課題】はばたき翼の特性を十分に活かし従来の制御方法より極端に短い飛行距離で進行方向を反転させるなど高度な飛行能力を提供する。【解決手段】羽ばたき運動の駆動方法に弾性力のある環状の殻８０と電磁石を利用、さらに左右の羽をリンケージを介して関連させることで部品点数を極端に少なくすることができる。また左右対、前後に配置された合計４枚の羽のうち前翅後端と後翅前端をリンクさせまた前翅を駆動させ後翅を制動制御のみとすることで上昇、前進、後退、旋回の飛行運動を制御することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽ばたき翼をもった超小型飛行体を成立させるため部品点数を少なく出来るよう弾性のある胸殻（８０）を電磁コイル（６０）と鉄心（７０）からなる電磁石駆動体のような動力源をもって胸殻（８０）を一方向に縮めて変形させ正方向に羽ばたかせ、電磁石駆動体（５５）を作用させないときは、胸殻（８０）の弾性力によって変形を復元する力で逆方向に羽ばたく運動をさせる羽ばたき駆動機構。
【請求項２】
図３のように前翅にリンケージされた後翅の運動を制御することで、前翅の迎角や前翅の羽ばたき運動を操る羽ばたき機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、発明者が第５９回日本学生科学賞に投稿する研究テーマとしてセミが木の幹から離陸する様子をハイスピードカメラで撮影しその映像を詳細に分析しセミの飛行制御の仕組みを明らかにしたことから着想し羽ばたき型飛行体の飛行制御の方法を発明するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、飛行体の飛行制御は固定翼の場合、主翼や各尾翼に付属するより面積の小さな舵きり翼を操舵して飛行を制御していた。  またヘリコプターに代表される回転翼では、回転する翼の角度と回転軸の傾き、さらに後部に設けられたより小さな回転翼の迎角を調節して飛行を制御していた。  これらの方法では往復運動する羽ばたき翼の飛行制御をするのに適合しているとは言えなかった。【０００３】  従来、羽ばたき翼の飛行制御では羽ばたき翼の付け根の回転軸をリンケージで制御することで羽ばたき翼の迎角を変化させ飛行制御を行なっていた。  この方法では、片方の翼だけ羽ばたきを止め一定の角度で静止させるなどが出来ないため羽ばたき翼の特色を活かすことができていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】  特開２０１３−１０３７０２号公報
【特許文献２】  特開２０１２−１８００５０号公報
【特許文献３】  特開２０１２−１４００３８号公報
【特許文献４】  特開２００９−２９２３２９号公報
【特許文献５】  特開２００９−９０７７０号公報
【特許文献６】  特開２００９−６７０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、はばたき翼の特性を十分に活かし従来の制御方法より極端に短い飛行距離で進行方向を反転させるなど高度な飛行能力を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  セミの翼には大きな面積を持つ前翅とそれよりも小さな面積の後翅から構成されており前翅と後翅は接する一辺が互いにカギ状をしておりそのリンケージによって角度を可変できる状態で同時に羽ばたいている。
前翅は大きな動力によって駆動され揚力と推力を発生させている。また後翅は駆動力を持たず従動しながら抵抗力を発揮して前翅の角度をリンケージを通じて操作している。  この仕組みを飛行体にも応用することでより高度な羽ばたき制御を可能にするものである。
ここに記したセミの飛行制御方法のうち前翅と後翅の役割については、先行研究事例がなく発明者が第５９回日本学生科学賞に投稿するため研究したことで世界で初めて明らかにされたことである。
【発明の効果】
【０００７】  本発明によれば、駆動力を発生させる動力源と抵抗力を発生させる抵抗体の一対のみで飛行を制御することが可能である。  従来のように操舵するための動力源をいくつものギヤなどを介して制御することに比べれば格段に少ない部品点数と動力源で飛行を制御できる。  これは飛行体の重量を大幅に軽量化でき  また飛行に必要な駆動力を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】  本機構の斜視図
【図２】  胸殻と後胸殻を接続する様子
【図３】  前翅と後翅をつなぐリンケージ
【図４】  駆動コイルの電流がＯＦＦになり弾性環状体の弾性力で上向きに羽ばたいた様子
【図５】  駆動コイルが電流ＯＮになり弾性環状体が電磁石の力で下向きに羽ばたいた様子
【図６】  超小型位置決めリニアと後翅リンケージを示す図
【図７】  後翅が制動されると前翅が傾きをもつことを示す連続図
【図８】  後翅が制動されると前翅が傾きをもつ動作図
【図９】  左翼を固定している間も自由な右翼が羽ばたいている様子
【発明を実施するための形態】
【０００９】  以下、セミの飛行制御を応用した羽ばたき飛行体において前翅を胸殻に内蔵した電磁コイルによって駆動し羽ばたかせその前翅にリンケージされた後翅に接続した超小型位置決めリニア装置によって飛行を制御させる様子について、図１〜図９を参照して説明する。
【００１０】  図１には、カーボンファイバーなど十分な弾性を有する材料によって製造され毎秒数十回の変形にも追従しなおかつ所定のバネ定数を有する胸殻（８０）の内側に電磁コイル（６０）や鉄心（７０）を備え胸殻の外側には、球状のジョイント（２０）により接続された前翅（９０）がある。また後胸殻（１５０）の外側に設置された線状のジョイント（３０）により接続された後翅（１００）が組み合わされた様子を前方斜視図として示したものである。また後方斜視図には、後胸殻（１５０）の内側に内蔵された超小型位置決めリニア（１２０，１３０）がリンケージ（１１０，１１１）を介して後翅（１００，１０１）に接続されている様子を図示した。
【００１１】  図２には、胸殻（８０）の駆動による変形が後胸殻（１５０）に伝わらないよう橋梁状接続（１４０）を介して胸殻（８０）と後胸殻（１５０）を接続している状態を示す。
【００１２】  図３には、前翅（９０）が後翅（１００）と線状のジョイント（１０）を介して接続されて  なおかつ前翅（９０）の支点（２０）は球状であって後翅（１００）の支点（３０）は線上である様子を示した。
【００１３】  図４は、胸殻（８０）に内蔵された電磁石は電磁コイル（６０）と鉄心（７０）が電流が流れない状態で作用しておらず胸殻（８０）の弾性力によって縦方向に開いた状態であるから長さ不変のロッド（５０）にリンケージ（４０、４１）を介して接続されている前翅（９０、９１）は上向きに羽ばたいている状態を示した。
【００１４】  図５は、胸殻（８０）に内蔵された電磁石が電磁コイル（６０）と鉄心（７０）に電流が流れた状態で作用して胸殻（８０）の弾性力に逆らって胸殻が縦方向に押しつぶされた状態であるから右側前翅（９０）の球状支点（２０）と左側前翅（９１）の球状支点（２１）の距離は図４の状態よりも大きくなる。よって長さ不変のロッド（５０）にリンケージ（４０、４１）を介して接続されている前翅（９０、９１）は下向きに傾いている状態を示した。
【００１５】  図６には、後胸殻に内蔵された超小型位置決めリニア（１２０、１３０）がリンケージ（１１０、１１１）を介して後翅（１００、１０１）を制御する機構を図示した。
【００１６】  図７には、前翅（９０）が矢印（１８０）の方向に駆動される際に後翅（１００）の動きを矢印（１９０）のように小さく抑制することで前翅（９０）よりも後翅（１００）の動きが遅れて互いを接続する線上のジョイント（１０）を作用点として前翅（９０）の球状ジョイント（２０）を支点とする旋回が軸（１７０）を中心に矢印（１６０）の方向に発生する様子を図示した。
【００１７】  図８には、図７で解説した後翅（１００）の運動を抑制したため旋回（１６０）が発生する「Ａ」と後翅（１００）を抑制していないので前翅（９０）に旋回（１６０）が発生しない「Ｂ」の差異を図示した。
【００１８】  図９には、後胸殻（１５０）に内蔵された左側の後翅（１０１）に接続された超小型位置決めリニア（１３０）が摺動を固定したため左側前翅（９１）の運動も固定された様子を図示した。  この状態でも胸殻（８０）は電磁石駆動体（５５）によって駆動されているので前翅のリンケージ（４０）と左右の前翅をリンケージでつなぐロッド（５０）を介して右側の前翅（９０）と右側の後翅（１００）は羽ばたき運動を行なうことを図示した。
【符号の説明】１０…前翅と後翅の線状のジョイント
２０…右側の前翅と胸殻の球状のジョイント
２１…左側の前翅と胸殻の球状のジョイント
３０…後翅と胸殻の線状のジョイント
４０…右側前翅のリンケージ
４１…左側前翅のリンケージ
５０…左右の前翅をリンケージで繋ぐロッド
５５…電磁石駆動体  ６０と７０で構成される
６０…胸殻の底部に固定された電磁コイル
７０…胸殻の天井部に固定された鉄心
８０…弾性を持つ環状の胸殻
９０…右側の前翅
９１…左側の前翅
１００…右側の後翅
１０１…左側の後翅
１１０…右側の後翅のリンケージ
１１１…左側の後翅のリンケージ
１２０…超小型の位置決めリニア  右側の後翅に接続
１３０…超小型の位置決めリニア  左側の後翅に接続
１４０…胸殻の振動と変形を後胸殻に伝わらないよう延長する橋梁状接続
１５０…後胸殻
１６０…前翅が迎角をもつ回転方向
１７０…前翅が迎角をもつ中心軸
１８０…前翅が羽ばたく振り上げ方向の運動
１９０…後翅が羽ばたく振り上げ方向の運動
２００…右翼が羽ばたく動作
【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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