飛行体
【課題】スタビライザ等の姿勢安定化手段を設けることなく安定した飛行を行なうことができ、軽量化に有利であり、また、太陽電池と回路部との間における電圧降下や電力の損失を低減することができる飛行体を提供する。
【解決手段】本発明の飛行体は、回転可能に設けられ、複数の回転翼３４を有するロータ３と、電力により駆動し、前記ロータ３を回転させる駆動源とを備え、前記回転翼３４の回転により生じる推力により飛行する飛行体であって、前記回転翼３４の表面に、光を受光して光電変換し、電気を生成する太陽電池７１を設け、前記回転翼３４の内部に、前記太陽電池７１で生成された電気を充電する充電部を有する回路部７２を設けたことを特徴とする。
【解決手段】本発明の飛行体は、回転可能に設けられ、複数の回転翼３４を有するロータ３と、電力により駆動し、前記ロータ３を回転させる駆動源とを備え、前記回転翼３４の回転により生じる推力により飛行する飛行体であって、前記回転翼３４の表面に、光を受光して光電変換し、電気を生成する太陽電池７１を設け、前記回転翼３４の内部に、前記太陽電池７１で生成された電気を充電する充電部を有する回路部７２を設けたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の回転翼を有するロータを回転させて空中に浮揚（飛行）する飛行体として、ヘリコプタ等が知られており、例えば、小型の飛行体は、玩具（ヘリコプタの玩具）等として用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような飛行体には、飛行姿勢を安定化させるために、スタビライザ等の姿勢安定化手段が設けられている。
しかしながら、従来の飛行体では、スタビライザ等の姿勢安定化手段の分、重量が増加し、例えば、長時間の飛行や、遠方への飛行には不利である。
【０００３】
また、回転翼（プロペラ）の表面に、太陽電池（太陽電池パネル）を装着してなる飛行体が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような飛行体では、回転翼に太陽電池のみが設置され、太陽電池で生成された電気を充電する充電部を有する回路部（制御システム部）は、回転翼から離間した別の部位に設置されている。そして、太陽電池と回路部とは、ケーブル（導線）により、電気的に接続されている。
しかしながら、従来の飛行体では、回路部が回転翼から離間した別の部位に設置されているので、太陽電池で生成された電気は、比較的長いケーブルを介して、充電部に充電され、そのケーブルでの電圧降下や電力の損失が非常に大きいという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１８０６４号公報
【特許文献２】実開平６−３４１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、スタビライザ等の姿勢安定化手段を設けることなく安定した飛行を行なうことができ、軽量化に有利であり、また、太陽電池と回路部との間における電圧降下や電力の損失を低減することができる飛行体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の飛行体は、回転可能に設けられ、複数の回転翼を有するロータと、
電力により駆動し、前記ロータを回転させる駆動源とを備え、
前記回転翼の回転により生じる推力により飛行する飛行体であって、
前記回転翼の表面に、光を受光して光電変換し、電気を生成する太陽電池を設け、
前記回転翼の内部に、前記太陽電池で生成された電気を充電する充電部を有する回路部を設けたことを特徴とする。
【０００７】
これにより、太陽電池と回路部とを接近させることができ、太陽電池と回路部との間における電圧降下や電力の損失を低減することができる。
また、回転翼に太陽電池および回路部が設けられているので、飛行体全体の重量を変えずに、回転翼の重量を増大させることができる。これにより、飛行体全体の重量を変えることなく、回転翼の慣性モーメントを増大させることができ（ジャイロ効果が増大し）、これによって、スタビライザ等の姿勢安定化手段を設けることなく、飛行姿勢を安定させることができ、安定した飛行を行なうことができる。
【０００８】
また、姿勢安定化手段を設ける必要がないので、軽量化を図ることができる。
また、回路部が回転翼の内部に設けられているので、回路部が保護され、回路部に、例えば、異物が衝突したり、水等がかかったりして、回路部が故障（例えば、損傷、破損、断線、ショート等）してしまうのを防止することができる。
また、回路部が回転翼の内部に設けられているので、ロータが回転したときの気流（空気流）により、回転翼を介して回路部を冷却することができ、これによって、回路部の誤動作や故障を防止することができる。また、別途、冷却手段を設ける必要がないので、小型化・軽量化に有利である。
【０００９】
また、回路部が、回転翼の表面ではなく、回転翼の内部に設けられているので、太陽電池を設けることができる領域を広く確保することができ、これにより、発電量（発電能力）を大きくすることができる。
また、太陽電池を有しているので、長時間の飛行や、遠方への飛行を、容易に行なうことができる。
【００１０】
本発明の飛行体では、前記駆動源の駆動のために用いられる電力の少なくとも一部は、前記充電部から供給されるよう構成されていることが好ましい。
これにより、長時間の飛行や、遠方への飛行を、容易に行なうことができる。
本発明の飛行体では、前記回転翼をその厚さ方向から見たとき、前記回路部の略全体が前記太陽電池の一部と重なっていることが好ましい。
このような場合は、回転翼の表面の広範囲に太陽電池が設けられており、これにより、発電量を大きくすることができる。
【００１１】
本発明の飛行体では、前記回路部は、前記各回転翼の内部に分散された部分回路部で構成され、
前記各回転翼の部分回路部は、それぞれ、該回転翼の回転中心と該回転翼の端部との中点よりも端部側に、該部分回路部の重心が位置するように設けられていることが好ましい。
これにより、回転翼の慣性モーメントをより大きくすることができ（ジャイロ効果がより大きくなり）、これによって安定した飛行を行なうことができる。
【００１２】
本発明の飛行体では、前記回路部は、前記各回転翼の内部に分散された部分回路部で構成され、
前記各回転翼の部分回路部は、それぞれ、該回転翼の回転中心と該回転翼の部分回路部の重心との間の距離が、全て略等しくなるように設けられていることが好ましい。
これにより、ロータ全体のバランスが良くなり、ロータが安定的に回転することができ、安定した飛行を行なうことができる。
【００１３】
本発明の飛行体では、略同軸的に設けられ、互いに反対方向に回転する２つの前記ロータを有することが好ましい。
これにより、大型化・重量増加を招来することなく、容易かつ確実に、飛行体全体の回転を防止したり、向きを制御したりすることができる。
また、２つのロータの回転方向は、互いに反対方向なので、鉛直方向下方のロータの回転翼側の太陽電池が、上方のロータの回転翼によって遮光されるのは、一瞬であり、このため、十分に発電することができる。
【００１４】
本発明の飛行体では、重心を移動させることにより飛行姿勢を変更する姿勢変更手段を有することが好ましい。
これにより、飛行体の飛行姿勢を容易かつ確実に変更することができ、飛行体を容易かつ確実に任意の位置に飛行（移動）させることができる。
本発明の飛行体では、前記姿勢変更手段は、錘要素と、該錘要素を変位させる変位機構とを有することが好ましい。
これにより、簡易な構成で、飛行体の重心を容易かつ確実に移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の飛行体を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の飛行体の実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す飛行体における中心軸付近を拡大して示す断面側面図、図３は、図１に示す飛行体におけるロータを模式的に示す平面図、図４は、図１に示す飛行体における振動体の斜視図、図５は、図１に示す飛行体における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図、図６は、図１に示す飛行体における振動体の凸部が楕円運動する様子を示す平面図、図７は、図１に示す小型飛翔体における姿勢変更手段の斜視図、図８は、図１に示す小型飛翔体における姿勢変更手段の分解斜視図、図９は、図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの斜視図、図１０は、図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの平面図、図１１は、図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの側面図、図１２は、図１０中のＡ−Ａ線での断面図、図１３は、図１に示す飛行体における振動体の斜視図、図１４および図１５は、それぞれ、図１に示す飛行体における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図、図１６は、図１に示す飛行体の回路構成を示すブロック図である。
【００１６】
なお、以下の説明では、図１、図２、図７および図８中の上方（上側）を「上」、下方（下側）を「下」として説明する。
また、図１に示す飛行体の姿勢を「基本姿勢」とし、図１中、上下方向を「鉛直方向」、上方（上側）を「鉛直方向上方（鉛直方向上側）」、下方（下側）を「鉛直方向下方（鉛直方向下側）」とする。
また、図１、図７および図８において、図示のように、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸（ｘ−ｙ−ｚ座標）を想定する。この場合、ｚ軸は、ロータの回転中心線（回転中心軸）と一致または平行になるように想定される。
【００１７】
これらの図に示す飛行体１は、略円筒状の中心軸（軸）２２と、互いに対向するように中心軸２２に固定された２つの基部２と、中心軸２２（下側の基部２）に対し回転可能に設置され、２枚の回転翼（第１の回転翼）３４を備えたロータ（第１のロータ）３と、下側の基部２に設けられ、ロータ３を回転駆動する（回転させる）駆動源である振動体（第１の振動体）（第１の超音波モータ）４と、中心軸２２（上側の基部２）に対し回転可能に設置され、２枚の回転翼（第２の回転翼）５４を備えたロータ（第２のロータ）５と、上側の基部２に設けられ、ロータ５を回転駆動する（回転させる）駆動源である振動体（第２の振動体）（第２の超音波モータ）４と、重心の移動により飛行体１の飛行姿勢を変更する姿勢変更手段１６と、中心軸２２に固定され、飛行体１を支持する接地手段６とを有している。ロータ３と、ロータ５とは、互いに反対方向に回転し、かつ、同軸的に設けられている。すなわち、この飛行体１は、２重反転ロータを備えている。
【００１８】
前記ロータ３、５、ロータ３を回転駆動する振動体４およびロータ５を回転駆動する振動体４により、推力（揚力）を発生させる推力発生手段（揚力発生手段）の主要部が構成される。基本姿勢において、この推力発生手段は、鉛直方向上方に位置し、姿勢変更手段１６および接地手段６は、それぞれ、鉛直方向下方に位置している。
また、本実施形態では、前記ロータ３を回転駆動する振動体（第１の振動体）４により、超音波モータ（第１の超音波モータ）が構成されているが、本発明では、その超音波モータは、振動体４の他に、他の構成物を有していてもよい。
【００１９】
同様に、本実施形態では、前記ロータ５を回転駆動する振動体（第２の振動体）４により、超音波モータ（第２の超音波モータ）が構成されているが、本発明では、その超音波モータは、振動体４の他に、他の構成物を有していてもよい。
なお、姿勢変更手段１６の後述するリニアアクチュエータ１６ｘおよび１６ｙの振動体についても同様である。
【００２０】
以下、各部の構成について説明する。
図１および図２に示すように、２つの基部２は、それぞれ、略平板状をなす基板２１と、基板２１に設けられた振動体取付部２３とを有している。上側の基部２では、振動体取付部２３は、基板２１の上側に設けられ、下側の基部２では、振動体取付部２３は、基板２１の下側に設けられている。
【００２１】
中心軸２２の、下側の基部２の下方であって、その基部２の近傍には、ロータ３が回転可能に設置されている。このロータ３は、平面視で（図２中上側から見たとき）時計回りに回転する。
図２に示すように、ロータ３は、略円筒状をなす筒状部材３１と、筒状部材３１の外側（外周）にそれぞれ固着（固定）された回転翼固定部材３２および被駆動体（第１の被駆動体）３３と、回転翼固定部材３２にそれぞれ固着された２枚の回転翼３４とを有している。
【００２２】
このロータ３は、筒状部材３１の内腔、すなわち軸孔３５に中心軸２２が挿入した状態で設置されている。中心軸２２と、軸孔３５の内面との間には、２つの軸受け１１、１１がそれぞれ設けられており、これにより、ロータ３は、基部２に対し中心軸２２（回転中心線３６）を中心として滑らかに回転可能になっている。
軸受け１１は、滑り軸受けで構成されているが、転がり軸受け（ベアリング）であってもよい。
【００２３】
筒状部材３１の回転翼３４に対応する位置には、図２中左右方向に延在す２つの貫通孔３１１が形成されている。
回転翼固定部材３２は、略円筒状に形成された筒状部３２１と、筒状部３２１の下端部からロータ３の回転中心線３６と略垂直な方向に突出形成された固定部３２２とで構成されている。回転翼固定部材３２の回転翼３４に対応する位置には、図２中左右方向に延在し、前記対応する貫通孔３１１に連通する２つの貫通孔３２３が形成されている。この回転翼固定部材３２は、筒状部３２１の内側に筒状部材３１が挿入した状態で、例えば圧入により、筒状部材３１に固着されている。
【００２４】
固定部３２２には、２枚の回転翼３４の基端部（根元部）がそれぞれ固着されている。
２枚の回転翼３４は、回転中心線３６から互いに反対側に延びるように設けられている。すなわち、２枚の回転翼３４は、略１８０°間隔で設けられている。また、回転翼３４は、回転中心線３６に対し略垂直な姿勢で設置されている。
ロータ３が後述する振動体４の駆動により平面視で（図２中上側から見たとき）時計回りに回転すると、回転翼３４には、揚力（回転中心線３６に略平行で上向きの力）が作用する。
なお、ロータ３に設けられた回転翼３４の枚数は、２枚に限らず、３枚以上設けられていてもよい。
【００２５】
筒状部材３１の上端部外周には、被駆動体３３が設けられている。すなわち、被駆動体３３は、回転翼固定部材３２の上側に位置している。
被駆動体３３は、略リング状（円環状）をなしており、その内側に筒状部材３１の上端部が挿入した状態で、例えば圧入により、筒状部材３１に対し固着されている。
基部２の下側には、このようなロータ３を回転駆動する振動体４が、その後述する補強板４３の凸部（接触部）４６が被駆動体３３の外周面３３１に当接するようにして設置されている。この振動体４は、回転翼３４の近傍に位置している。
【００２６】
一方、中心軸２２の、上側の基部２の上方であって、その基部２の近傍には、ロータ５が回転可能に設置されている。このロータ５は、平面視で（図２中上側から見たとき）反時計回りに回転する。
ロータ５は、略円筒状をなす筒状部材５１と、筒状部材５１の外側（外周）にそれぞれ固着（固定）された回転翼固定部材５２および被駆動体（第２の被駆動体）５３と、回転翼固定部材５２にそれぞれ固着された２枚の回転翼５４と有しており、ロータ３と同軸的（同心的）に、ロータ３の上方に設置されている。
【００２７】
このロータ５は、筒状部材５１の内腔、すなわち軸孔５５に中心軸２２が挿入した状態で設置されている。中心軸２２と、軸孔５５の内面との間には、２つの軸受け１１、１１がそれぞれ設けられており、これにより、ロータ５は、基部２に対し中心軸２２（回転中心線３６）を中心として滑らかに回転可能になっている。
軸受け１１は、滑り軸受けで構成されているが、転がり軸受け（ベアリング）であってもよい。
【００２８】
回転翼固定部材５２は、上側が閉じ、略円筒状に形成された筒状部５２１と、筒状部５２１の上端部からロータ５の回転中心線３６と略垂直な方向に突出形成された固定部５２２とで構成されている。回転翼固定部材５２の回転翼５４に対応する位置には、図２中左右方向に延在する２つの貫通孔５２３が形成されている。この回転翼固定部材５２は、筒状部５２１の内側に筒状部材５１が挿入した状態で、例えば圧入により、筒状部材５１に固着されている。
【００２９】
固定部５２２には、２枚の回転翼５４の基端部（根元部）がそれぞれ固着されている。
２枚の回転翼５４は、回転中心線３６から互いに反対側に延びるように設けられている。すなわち、２枚の回転翼５４は、略１８０°間隔で設けられている。また、回転翼５４は、回転中心線３６に対し略垂直な姿勢で設置されている。
ロータ５が後述する振動体４の駆動により平面視で（図２中上側から見たとき）反時計回りに回転すると、回転翼５４には、揚力（回転中心線３６に略平行で上向きの力）が作用する。
なお、ロータ５に設けられた回転翼５４の枚数は、２枚に限らず、３枚以上設けられていてもよい。
【００３０】
筒状部材５１の下端部外周には、被駆動体５３が設けられている。すなわち、被駆動体５３は、回転翼固定部材５２の下側に位置している。
被駆動体５３は、略リング状（円環状）をなしており、その内側に筒状部材５１の下端部が挿入した状態で、例えば圧入により、筒状部材５１に対し固着されている。
基部２の上側には、このようなロータ５を回転駆動する振動体４が、その後述する補強板４３の凸部（接触部）４６が被駆動体５３の外周面５３１に当接するようにして設置されている。この振動体４は、回転翼５４の近傍に位置している。
【００３１】
このような構成により、回転翼５４は、回転翼３４より上側に位置している。また、回転翼５４は、上側の基部２の基板２１の上側に位置し、回転翼３４は、下側の基部２の基板２１の下側に位置している。
前記ロータ３が平面視で（図２中上側から見たとき）時計回りに回転すると、回転翼３４に揚力が作用し、また、ロータ５がロータ３と反対方向に回転すると、回転翼５４に揚力が作用し、これらの揚力により、飛行体１は、空中に浮揚（飛行）する。すなわち、飛行体１は、回転翼３４および３５の回転により生じる揚力（推力）により飛行する。
【００３２】
図３には、飛行体１におけるロータ３が模式的に示されており、図３および図１６に示すように、この飛行体１では、ロータ３に、光を受光して光電変換し、電気を生成する太陽電池（太陽電池パネル）（光電変換素子）７１と、駆動制御手段９のうちの回路部７２とが設けられている。回路部７２は、太陽電池７１で生成された電気を充電する充電部（充電システム）７４と、ロータ３を回転駆動する振動体４を駆動する第１の駆動回路９３１とを有している。また、充電部７４は、電気が充電される２次電池と、この２次電池に太陽電池７１で生成された電気を充電するための回路とを有している。なお、図３では、太陽電池７１の部分を斜線で示す。
【００３３】
同様に、ロータ５に、光を受光して光電変換し、電気を生成する太陽電池（太陽電池パネル）（光電変換素子）７１と、駆動制御手段９のうちの回路部７２とが設けられている。回路部７２は、太陽電池７１で生成された電気を充電する充電部（充電システム）７４と、ロータ５を回転駆動する振動体４を駆動する第２の駆動回路９３２とを有している。また、充電部７４は、電気が充電される２次電池と、この２次電池に太陽電池７１で生成された電気を充電するための回路とを有している。
なお、前記ロータ３側の構成と前記ロータ５側の構成とは、同様であるので、以下、代表的に、ロータ３側について説明する。
【００３４】
太陽電池７１は、ロータ３の各回転翼３４の表面にそれぞれ設けられている。この場合、太陽電池７１は、各回転翼３４の上側の面に設置される。
一方、ロータ３の各回転翼３４は、それぞれ、中空部を有しており、回路部７２は、各中空部（各回転翼３４の内部）に設けられている。すなわち、回路部７２は、各回転翼３４の内部に分散された２つの部分回路部７３で構成されている。なお、回路部７２と、太陽電池７１とは、互いに電気的に接続されている。
【００３５】
ロータ３を回転駆動する振動体４の駆動のために用いられる電力（電圧）は、この回路部７２の充電部７４から供給される。
このような構成により、太陽電池７１と回路部７２（充電部７４）とを接近させることができ、太陽電池７１と回路部７２との間における電圧降下や電力の損失を低減することができる。
【００３６】
また、各回転翼３４に太陽電池７１および部分回路部７３が設けられているので、飛行体１全体の重量を変えずに、各回転翼３４（ロータ３）の重量を増大させることができる。これにより、飛行体１全体の重量を変えることなく、各回転翼３４（ロータ３）の慣性モーメントを増大させることができ（ジャイロ効果が増大し）、これによって、スタビライザ等の姿勢安定化手段を設けることなく、飛行姿勢を安定させることができ、安定した飛行を行なうことができる。
【００３７】
また、姿勢安定化手段を設ける必要がないので、軽量化を図ることができる。
また、回路部７２が回転翼３４の内部に設けられているので（各部分回路部７３が各回転翼３４の内部に設けられているので）、回路部７２が保護され、回路部７２に、例えば、異物が衝突したり、水等がかかったりして、回路部７２が故障（例えば、損傷、破損、断線、ショート等）してしまうのを防止することができる。
【００３８】
また、回路部７２が回転翼３４の内部に設けられているので、ロータ３が回転したときの気流（空気流）により、回転翼３４を介して回路部７２を冷却することができ、これによって、回路部７２の誤動作や故障を防止することができる。また、別途、冷却手段を設ける必要がないので、小型化・軽量化に有利である。
また、回路部７２が、回転翼３４の表面ではなく、回転翼３４の内部に設けられているので、太陽電池７１を設けることができる領域を広く確保することができ、これにより、発電量（発電能力）を大きくすることができる。
【００３９】
また、随時、太陽電池７１により発電し、充電部７４によりその電気を充電することができるので、長時間の飛行や、遠方への飛行を、容易に行なうことができる。
また、ロータ３とロータ５の回転方向は、互いに反対方向なので、下方のロータ３の回転翼３４側の太陽電池７１が、上方のロータ５の回転翼５４によって遮光されるのは、一瞬であり、このため、十分に発電することができる。
【００４０】
ここで、太陽電池７１は、回転翼３４をその厚さ方向から見たとき（平面視で）、回路部７２の略全体が太陽電池７１の一部と重なるように、すなわち、各部分回路部７３の略全体が、それぞれ、太陽電池７１の一部と重なるように設置されるのが好ましく、各回転翼３４の上側の面の略全面に設置されるのがより好ましい。これにより、発電量を大きくすることができる。
【００４１】
また、各回転翼３４の部分回路部７３は、それぞれ、回転翼３４（ロータ３）の回転中心Ｑと回転翼３４の端部との中点Ｃよりも端部側に、部分回路部７３の重心Ｇが位置するように設けられている。これにより、回転翼３４の慣性モーメントをより大きくすることができ（ジャイロ効果がより大きくなり）、これによって安定した飛行を行なうことができる。
【００４２】
また、各回転翼３４の部分回路部７３は、それぞれ、回転翼３４の回転中心Ｑと回転翼３４の部分回路部７３の重心Ｇとの間の距離が、全て略等しくなるように設けられている。これにより、ロータ３全体のバランスが良くなり、ロータ３が安定的に回転することができ、安定した飛行を行なうことができる。
なお、本実施形態では、充電部７４から供給される電力のみによって、振動体４が駆動されるように構成されているが、これに限らず、例えば、充電部７４から供給される電力が、振動体４の駆動のための補助電力として用いられるよう構成されていてもよい。すなわち、振動体４の駆動のために用いられる電力の一部が、充電部７４から供給されるようになっていてもよい。
【００４３】
また、この飛行体１では、軸２２は、上側の基部２より上側の部分と、下側の基部２より下側の部分とが、それぞれ、金属等の導電材料で構成されており、上側の基部２と下側の基部２との間の部分が、絶縁材料で構成されている。これにより、軸２２における上側の基部２より上側の部分と、下側の基部２より下側の部分とは、互いに絶縁されている。
また、筒状部材３１、５１、被駆動体３３および５３は、それぞれ、金属等の導電材料で構成されている。そして、筒状部材３１と被駆動体３３とは、互い導通し、筒状部材５１と被駆動体５３とは、互い導通している。
そして、軸２２の導電性を有している部分と、筒状部材３１および被駆動体３３と、筒状部材５１と被駆動体５３とは、互いに絶縁されている。
【００４４】
図２に示すように、第１の駆動回路９３１の交流電圧を出力する出力部の一方の端子は、導線（ケーブル）を介して、筒状部材３１に電気的に接続され、他方の端子は、導線を介して、ブラシ１９に電気的に接続されている。このブラシ１９は、軸２２における下側の基部２より下側の部分の外周面に接触（導通）している。
また、軸２２における下側の基部２より下側の部分の外周面と、ロータ３を回転駆動する振動体４の後述する圧電素子４４側の電極４５とは、導線を介して、電気的に接続されている。また、この振動体４の圧電素子４４側の電極４５と、圧電素子４２側の後述する電極４１とは、導線を介して、電気的に接続されている。
【００４５】
これにより、第１の駆動回路９３１の交流電圧を出力する出力部の一方の端子は、筒状部材３１、被駆動体３３および振動体４の後述する補強板４３の凸部（接触部）４６等を介して、その補強板４３に電気的に接続される。
一方、第１の駆動回路９３１の交流電圧を出力する出力部の他方の端子は、ブラシ１９および軸２２における下側の基部２より下側の部分等を介して、その振動体４の電極４１および４５に電気的に接続される。
【００４６】
同様に、第２の駆動回路９３２の交流電圧を出力する出力部の一方の端子は、導線（ケーブル）を介して、筒状部材５１に電気的に接続され、他方の端子は、導線を介して、ブラシ１９に電気的に接続されている。このブラシ１９は、軸２２における上側の基部２より上側の部分の外周面に接触（導通）している。
また、軸２２における上側の基部２より上側の部分の外周面と、ロータ５を回転駆動する振動体４の圧電素子４４側の電極４５とは、導線を介して、電気的に接続されている。また、この振動体４の圧電素子４４側の電極４５と、圧電素子４２側の電極４１とは、導線を介して、電気的に接続されている。
【００４７】
これにより、第２の駆動回路９３２の交流電圧を出力する出力部の一方の端子は、筒状部材５１、被駆動体５３および振動体４の補強板４３の凸部（接触部）４６等を介して、その補強板４３に電気的に接続される。
一方、第２の駆動回路９３２の交流電圧を出力する出力部の他方の端子は、ブラシ１９および軸２２における上側の基部２より上側の部分等を介して、その振動体４の電極４１および４５に電気的に接続される。
【００４８】
図１に示すように、接地手段６は、中心軸２２に固定された板状の固定部６０と、弾性（バネ性）を有し、棒状の４本の脚（接地脚）６１とを備えている。
各脚６１は、それぞれ、図１に示す基本姿勢において、固定部６０から垂直方向斜め下方に延出し、かつ、垂直方向下方に向かって拡開している。また、各脚６１は、固定部６０を中心にして等間隔（等角度間隔）で配置されている。また、各脚６１の先端部（下側の端部）６２は、それぞれ、下側が凸となるように、外側に向かって湾曲している。
【００４９】
固定部６０は、基本姿勢において重心（飛行体１の重心）よりも鉛直方向上方で、かつ、姿勢変更手段１６よりも鉛直方向上方の部位（中心軸２２）に固定されている。
この接地手段６により、地面（床面）に安定的に接地することができ、離着陸を容易かつ確実に行なうことができる。
特に、着地の際は、脚６１の弾性で、着地の衝撃を吸収することができ、また、飛行体１が傾いた状態で着地しても、最初に接地した脚６１のバネ力で、飛行体１の姿勢を直すので、横転を防止することができる。
【００５０】
次に、振動体４について、代表的に、ロータ３を回転駆動する振動体４を説明する。
図４に示すように、振動体４は、略長方形の板状をなしている。振動体４は、図４中の上側から板状の電極４１と、板状の圧電素子４２と、補強板（振動板）４３と、板状の圧電素子４４と、板状の電極４５とをこの順に積層して構成されている。なお、図４では、厚さ方向を誇張して示している。
【００５１】
圧電素子４２、４４は、それぞれ、長方形状をなし、電圧を印加することにより、その長手方向に伸長・収縮する。圧電素子４２、４４の構成材料としては、特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
【００５２】
これらの圧電素子４２、４４は、補強板４３の両面にそれぞれ固着されている。補強板４３は、振動体４全体を補強する機能を有しており、振動体４が過振幅、外力等によって損傷するのを防止する。補強板４３の構成材料としては、弾性材料（弾性変形し得るもの）であれば特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金等の各種金属材料であるのが好ましい。なお、本実施形態では、補強板４３の構成材料として、金属材料を用いる。
【００５３】
この補強板４３は、圧電素子４２、４４よりも厚さが薄い（小さい）ものであることが好ましい。これにより、振動体４を高い効率で振動させることができる。
補強板４３は、圧電素子４２、４４に対する共通の電極としての機能をも有している。すなわち、圧電素子４２には、電極４１と補強板４３とによって交流電圧が印加され、圧電素子４４には、電極４５と補強板４３とによって交流電圧が印加される。すなわち、前述したように（図１６に示すように）、振動体４は、回路部７２の第１の駆動回路９３１に接続されており、その第１の駆動回路９３１により交流電圧が印加されるようになっている。
【００５４】
圧電素子４２、４４は、交流電圧が印加されると長手方向に繰り返し伸縮し、これに伴なって、補強板４３も長手方向に繰り返し伸縮する。すなわち、圧電素子４２、４４に交流電圧を印加すると、振動体４は、図４中の矢印で示すように、長手方向に微小な振幅で振動（縦振動）し、凸部４６が縦振動（往復運動）する。
補強板４３の図４中の右端部には、凸部（接触部）４６が一体的に形成されている。この凸部４６は、補強板４３の幅方向中央（中心線４９）からずれた位置（図示の構成では角部）に設けられている。この凸部４６は、図示の構成では、略半円形状に突出するように形成されている。
【００５５】
また、補強板４３には、弾性（可撓性）を有する腕部４８が一体的に形成されている。腕部４８は、補強板４３の長手方向略中央から、長手方向と略垂直な方向に突出するように設けられている。この腕部４８には、ボルト１２が挿入する孔４８１が形成されている。
図２および図５に示すように、このような振動体４は、凸部４６にて被駆動体３３の外周面３３１に当接（接触）するように設置されている。すなわち、本実施形態では、振動体４は、被駆動体３３に対し被駆動体３３の半径方向外周側から当接して設置されている。
なお、図示の構成では、外周面３３１は、平滑になっているが、全周に渡り溝を形成し、この溝内に凸部４６が当接することとしてもよい。
【００５６】
図２および図５に示すように、下側の基部２の基板２１から下方に向かって突設された振動体取付部２３には、ネジ穴が形成されており、振動体４は、腕部４８の孔４８１に挿入されたボルト１２によって、この振動体取付部２３に固定されている。
このように、振動体４は、腕部４８によって支持されている。これにより、振動体４は自由に振動することができ、比較的大きい振幅で振動する。また、振動体４は、腕部４８の弾性によって、凸部４６が外周面３３１に圧接された状態で設置されている。
また、振動体４は、回転中心線３６に略垂直な姿勢（回転翼３４に略平行な姿勢）で設置されている。これにより、振動体４が占めるスペースが上下方向に小さくなる。
【００５７】
凸部４６が被駆動体３３の外周面３３１に当接した状態で、圧電素子４２、４４に交流電圧を印加して振動体４を振動させると、被駆動体３３は、振動体４が伸長するときに凸部４６から摩擦力（押圧力）を受ける。
すなわち、図５に示すように、凸部４６の振動変位Ｓの径方向成分Ｓ１（被駆動体３３の径方向の変位）によって、凸部４６と外周面３３１との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｓの周方向成分Ｓ２（被駆動体３３の円周方向の変位）によって、被駆動体３３に図５中の時計回りの回転力が与えられる。
【００５８】
振動体４が振動すると、このような力が被駆動体３３に繰り返し作用し、被駆動体３３は、図５中の時計回りに回転する。これにより、ロータ３は、図５中の（図２中下側から見たときの）時計回りに回転する。
なお、ロータ５を回転駆動する振動体４については、前記ロータ３を回転駆動する振動体４と同様であるので、説明を省略するが、振動体４も同様に、その凸部４６にて、被駆動体５３の外周面５３１に当接するように設けられている。
【００５９】
ロータ５は、振動体４の駆動により、ロータ３と反対方向、すなわち、図示しない平面視で（図２中下側から見たときの）反時計回りに回転する。
ロータ３が図５中の時計回りに回転すると、回転翼３４に揚力が作用し、また、ロータ５がロータ３と反対方向に回転すると、回転翼５４に揚力が作用し、これらの揚力により、飛行体１は、空中に浮揚（飛行）する。
【００６０】
なお、ロータ３側には、ロータ３の回転数（回転速度）を検出する回転数検出手段を設けるのが好ましく、ロータ５側には、ロータ５の回転数（回転速度）を検出する回転数検出手段を設けるのが好ましい。
このように、振動体４は、構造が簡単で、小型（特に薄型）・軽量である。また、通常の電磁モータのように磁力で駆動する場合と異なり、前記のような摩擦力（押圧力）によって被駆動体３３、５３を駆動することから、駆動力が大きい。
【００６１】
この飛行体１は、このような振動体４を用いてロータ３、５を回転駆動するようにしたことにより、小型化に極めて有利である。また、軽量化にも有利であり、飛行体１のペイロード（荷重）を大きくとることができる。また、製造コストの低減も図ることができる。
また、本実施形態では、前述したように、被駆動体３３が筒状部材３１に固着され、被駆動体３３は、ロータ３と一体になっている。すなわち、振動体４は、ロータ３を直接に回転駆動するようになっており、動力伝達機構や変速機構等が設けられていない（不要である）。ロータ５側も同様に、振動体４は、ロータ５を直接に回転駆動するようになっており、動力伝達機構や変速機構等が設けられていない（不要である）。これにより、飛行体１は、特に簡単な構造、かつ軽量になっており、小型化・軽量化（ペイロード確保）に特に有利になっている。
【００６２】
なお、前述したように、振動体４は、駆動力が大きいため、本実施形態のように、変速機構（減速機構）を介さなくてもロータ３、５を十分なトルクで回転することができる。
また、本実施形態では、振動体４の面内振動をロータ３、５の回転（面内回転）に直接変換するので、この変換に伴なうエネルギーロスが少なく、ロータ３、５を高い効率で回転駆動することができる。
また、本実施形態では、凸部４６が被駆動体３３に及ぼす摩擦力（押圧力）の方向は、回転中心線３６に対し略垂直な方向であるため、ロータ３を傾斜させるような力が作用することがなく、ロータ３がより円滑かつ確実に回転する。同様に、ロータ５もより円滑かつ確実に回転する。
【００６３】
なお、図示の構成と異なり、ロータ３を回転駆動する振動体４は、回転中心線３６に平行な方向から被駆動体３３の上面または下面に当接するように設置されていてもよく、また、ロータ５を回転駆動する振動体４は、ロータ５の回転中心線３６に平行な方向から被駆動体５３の上面または下面に当接するように設置されていてもよい。
また、ロータ３とロータ５との２つが揚力を発生するので、大きな揚力が得られる。
また、ロータ３とロータ５とが互いに反対方向に回転することにより、飛行体１（基部２）が受ける反力が相殺され、飛行体１が回転中心線３６の回りに回転するのを防止することができる。
【００６４】
特に、ロータ３に対する振動体４と、ロータ５に対する振動体４とを別個に設けたことから、ロータ３の回転数（回転速度）と、ロータ５の回転数(回転速度)とをそれぞれ別個に調整（調節）することができ、これにより、飛行体１（基部２）が回転中心線３６の回りに回転するのをより確実に防止したり、飛行体１の回転中心線３６の回りに回転（向き）を制御したりすることができる。
【００６５】
また、ロータ３とロータ５とが同軸的に設けられていることにより、ロータを２つ設けたことによる大型化・重量増加を招来することなく、上記効果を達成することができる。すなわち、小型化・軽量化に有利である。
なお、図示の構成では、ロータ３とロータ５とは、直径や、回転翼の枚数（２枚）、回転翼の形状等の条件が同じになっているが、直径、回転翼の枚数、回転翼の形状等の条件が互いに異なるものであってもよい。
また、本発明では、ロータ３とロータ５とが同軸的に設けられていないもの（並設されたもの）であってもよい。
【００６６】
圧電素子４２、４４に印加する交流電圧の周波数は、特に限定されないが、振動体４の振動（例えば、縦振動）の共振周波数と略同程度であるのが好ましい。これにより、振動体４の振幅が大きくなり、高い効率でロータ３、５を回転駆動することができる。
前述したように、振動体４は、主に、その長手方向に縦振動するが、縦振動と屈曲振動とを同時に励振し、凸部４６を楕円運動（楕円振動）させることとするのがより好ましい。これにより、より高い効率でロータ３、５を回転駆動することができる。以下、この点について、代表的に、ロータ３を回転駆動する振動体４で説明する。
【００６７】
振動体４が被駆動体３３を回転駆動するとき、凸部４６は、被駆動体３３から反力を受ける。本実施形態では、凸部４６が振動体４の中心線４９からずれた位置に設けられていることから、振動体４は、この反力によって、図５中の一点鎖線で示すように面内方向に屈曲するように変形、振動（屈曲振動）する。なお、図５では、振動体４の変形を誇張して示している。
【００６８】
また、印加電圧の周波数、振動体４の形状・大きさ、凸部４６の位置などを適宜選択することにより、振動体４の縦振動と屈曲振動との複合振動を励振することができ、例えば、振幅が大きくなるとともに、凸部４６は、図６中の一点鎖線で示すように、略楕円に沿って変位（楕円振動）する。
これにより、振動体４の１回の振動において、凸部４６が被駆動体３３を回転方向に送るときには、凸部４６が被駆動体３３により強い力で圧接され、凸部４６が戻るときには、被駆動体３３との摩擦力を低減または消滅させることができるため、振動体４の振動をロータ３の回転により高い効率で変換することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、振動体４でロータ３を直接的に回転駆動するものとなっているが、本発明では、振動体４がロータ３を間接的に駆動するものであってもよい。すなわち、被駆動体３３をロータ３と別個に設け、被駆動体３３の回転力を回転力伝達機構によってロータ３に伝達するようなものであってもよい（ロータ３が被駆動体３３に連動して回転するようになっていればよい）。同様に、本実施形態では、振動体４でロータ５を直接的に回転駆動するものとなっているが、本発明では、振動体４がロータ５を間接的に駆動するものであってもよい。すなわち、被駆動体５３をロータ５と別個に設け、被駆動体５３の回転力を回転力伝達機構によってロータ５に伝達するようなものであってもよい（ロータ５が被駆動体５３に連動して回転するようになっていればよい）。これらの場合、回転力伝達機構としては、例えば、歯車列（歯車伝動機構）や、プーリー、ベルト、チェーン等を用いた巻き掛け伝動機構等、いかなる機構を用いるものでもよい。
【００７０】
また、本実施形態では、ロータ３（被駆動体３３）を回転駆動する振動体４は、１つ設置されているが、本発明では、その振動体４を複数設け、被駆動体３３を複数の振動体４で回転駆動してもよい。同様に、本実施形態では、ロータ５（被駆動体５３）を回転駆動する振動体４は、１つ設置されているが、本発明では、その振動体４を複数設け、被駆動体５３を複数の振動体４で回転駆動してもよい。
【００７１】
次に、姿勢変更手段１６について説明する。
図１、図７および図８に示す姿勢変更手段１６は、重心の移動により、飛行体１の姿勢を変更（調節）することで、ロータ３および５の回転中心線（回転中心軸）３６を鉛直線（鉛直方向：重力の方向）に対して所定方向に所定角度傾斜させるもの（傾きを調節するもの）である。
【００７２】
図１に示すように、姿勢変更手段１６は、回転翼３４の下方に位置している。すなわち、姿勢変更手段１６は、中心軸２２の下端に設置（固定）されている。
本実施形態における姿勢変更手段１６は、錘要素（錘）１４と、錘要素１４をｙ軸方向に移動（変位）させるｙ軸方向移動手段（ｙ軸方向変位手段）であるリニアアクチュエータ（第１のリニアアクチュエータ）１６ｙと、リニアアクチュエータ（ｙ軸方向移動手段）１６ｙおよび錘要素１４をｘ軸方向に移動（変位）させるｘ軸方向移動手段（ｘ軸方向変位手段）であるリニアアクチュエータ（第２のリニアアクチュエータ）１６ｘとを有している。
なお、前記リニアアクチュエータ１６ｘおよび１６ｙにより、飛行体１に対して錘要素１４を移動（変位）させる移動手段（変位手段（変位機構））が構成される。
【００７３】
図７および図８に示すように、リニアアクチュエータ１６ｘと、リニアアクチュエータ１６ｙとは、互いの後述するスライダ１８１が対向した状態で、４つのピン１８６を介して、互いに接合されている。この場合、各ピン１８６は、それぞれ、一端側がリニアアクチュエータ１６ｙのスライダ１８１の孔部１８５（図９および１０参照）に挿入され、他端側がリニアアクチュエータ１６ｘのスライダ１８１の孔部１８５（図９および１０参照）に挿入され、互いのスライダ１８１同士を連結している。
【００７４】
また、リニアアクチュエータ１６ｘと、リニアアクチュエータ１６ｙとは、互いのスライダ１８１の移動方向が直交、すなわち、リニアアクチュエータ１６ｘのスライダ１８１の移動方向がｘ軸方向、リニアアクチュエータ１６ｙのスライダ１８１の移動方向がｙ軸方向となるように接合されている。
また、この姿勢変更手段１６では、リニアアクチュエータ１６ｘが、上方に位置し、リニアアクチュエータ１６ｙが下方に位置し、図１に示すように、リニアアクチュエータ１６ｘの後述するベース１６１の中央部の上側が、中心軸２２の下端に接合されている。そして、リニアアクチュエータ１６ｙの後述するベース１６１の中央部の下側に、錘要素１４が接合されている。
【００７５】
次に、リニアアクチュエータ１６ｙと、リニアアクチュエータ１６ｘとについて、代表的に、リニアアクチュエータ１６ｙを説明する。
図９〜図１２に示すように、リニアアクチュエータ１６ｙは、板状のベース１６１と、板状の基台１７１と、板状のスライダ１８１と、振動体（駆動源）４とを有している。これらベース１６１、基台１７１、スライダ１８１および振動体は、それぞれ、互いに平行（一部が面方向に重なる場合も含む）になるように設置されている。
【００７６】
基台１７１は、ベース１６１の中央部に、そのベース１６１に対して図１０〜図１２中左右方向に移動可能に設置されている。この場合、ベース１６１の中央部には、１対のガイドピン１６２が図１０〜図１２中左右方向に沿って立設され、基台１７１には、図１０〜図１２中左右方向に長い１対の長穴１７２が図１０〜図１２中左右方向に沿って形成されている。各ガイドピン１６２は、それぞれ、対応する長穴１７２に挿入されている。これにより、基台１７１は、ガイドピン１６２に案内され、長穴１７２に沿って図１０〜図１２中左右方向に移動することができる。
【００７７】
この基台１７１には、後述するロータ１６４（被駆動体１６５）を回転駆動する振動体４が設置されている。振動体は、凸部（接触部）４６および１対の腕部４８を有し、その凸部４６が図１０〜図１２中右側を向くように、基台１７１に対し、各腕部４８に形成された孔４８１に挿入されたボルト１７５によって固定されている。これにより、振動体４は、振動し得るように、各腕部４８によって支持される。なお、振動体４については、後に詳述する。
【００７８】
また、ベース１６１の図１０〜図１２中右側の端部（角部）には、１対のバネ止めピン１６８が立設されている。一方、基台１７１には、１対のバネ掛け部１７３が形成されている。一方のバネ掛け部１７３は、基台１７１の図１０中上側に設けられ、他方のバネ掛け部１７３は、基台１７１の図１０中下に設けられている。
そして、これら対応するバネ止めピン１６８とバネ掛け部１７３には、それぞれ、コイルバネ１７４（付勢手段）が伸張した状態（伸張状態）で設置されている。すなわち、各コイルバネ１７４は、それぞれ、その一端側が、基台１７１のバネ掛け部１７３に掛けられ（固定され）、他端側が、ベース１６１のバネ止めピン１６８に取り付けられている（固定されている）。
【００７９】
各コイルバネ１７４の弾性力（復元力）により、ベース１６１は、図１０〜図１２中右側に向かって付勢され、振動体４の凸部４６は、後述する被駆動体１６５の外周面１６５１に当接するとともに押圧される。
また、ベース１６１の図１０〜図１２中右側の端部で、かつ、図１０中上下方向の中央部には、ロータ１６４が回転可能に設置されている。ロータ１６４は、略円筒状をなす筒状部１６６と、筒状部１６６の外側（外周）に固着（固定）された被駆動体１６５とを有している。被駆動体１６５は、略リング状（円環状）をなしており、振動体４に対応する位置（基端側）に位置している。
【００８０】
また、ロータ１６４（筒状部１６６）の先端側の外周面１６５１には、ピニオンギア１６７が形成されている。これにより、ロータ１６４が回転すると、被駆動体１６５とピニオンギア１６７とが一体的に回転する。
また、ロータ１６４のピニオンギア１６７が形成されている部位（回転体である歯車）の径（外径）は、被駆動体１６５の径（外径）より小さく設定されており、これにより、減速機構が構成される。
【００８１】
また、前記ロータ１６４のピニオンギア１６７が形成されている部位（回転体である歯車）の径と、被駆動体１６５の径との比率を調整（変更）することにより、スライダ１８１の移動速度を任意に調整（変更）することができる。
また、ベース１６１の図１０〜図１２中左側の端部（角部）には、溝１６３１を有する２つのローラ１６３が回転可能に設置されている。
【００８２】
スライダ１８１は、これらのローラ１６３の溝１６３１内に位置し、各ローラ１６３とロータ１６４とで挟み込まれ、ベース１６１に対して図１０中上下方向に移動可能に設置されている。すなわち、スライダ１８１は、各ローラ１６３およびロータ１６４により、その移動方向が図１０中上下方向になり、かつ、姿勢が一定に保持されるように規制される。
【００８３】
このスライダ１８１の形状は、略四角形の枠状をなしている。すなわち、スライダ１８１の中央部には、略四角形の開口１８２が設けられている。
これにより、軽量化を図ることができる。また、この開口１８２を利用して振動体の４の着脱を行なうことができ、メンテナンス性が向上する。
また、スライダ１８１の幅（図１０〜図１２中の左右方向の長さ）は、比較的長く設定されるのが好ましい。これにより、ベース１６１（ベース面）とスライダ１８１（スライダ面）とにおける、拗れを軽減することができる。
【００８４】
また、スライダ１８１の図１０〜図１２中右側の外側の端面には、スライダ１８１の移動方向に沿って、前記ロータ１６４に設けられているピニオンギア１６７と噛合するラックギア１８３が形成されている。このラックギア１８３とピニオンギア１６７とにより、ロータ１６４の回転運動がスライダ１８１の直線運動に変換される。従って、ラックギア１８３とピニオンギア１６７とで回転／移動変換機構が構成される。
【００８５】
また、スライダ１８１の図１０中右側の両角部には、それぞれ、突出部１８４（ストッパ）が形成されている。これらの突出部１８４により、スライダ１８１の移動範囲が制限され（所定位置を越える移動が阻止され）、スライダ１８１の離脱が阻止（防止）される。
また、スライダ１８１における、振動体４の近傍には、４つの孔部１８５が形成されている。
【００８６】
このリニアアクチュエータ１６ｙでは、振動体４が所定のパターンで振動すると、その振動により、凸部４６から（凸部４６を介して）被駆動体１６５に所定方向の回転力（駆動力）が繰り返し加えられ（与えられ）、ロータ１６４は、所定方向に回転する。そして、ロータ１６４に設けられているピニオンギア１６７と、スライダ１８１に設けられているラックギア１８３とにより、ロータ１６４の回転運動がスライダ１８１の直線運動に変換され、スライダ１８１は、各ローラ１６３に案内され、所定方向（例えば、ｙ軸方向の正方向）に移動する。すなわち、このスライダ１８１に対して、相対的に、ベース１６１と錘要素１４とが一体的に移動する。
【００８７】
一方、前記振動が逆になるように振動体４を励振すると、凸部４６から被駆動体１６５に前記と逆方向の回転力が繰り返し加えられ、ロータ１６４は、前記と逆方向に回転する。そして、ロータ１６４に設けられているピニオンギア１６７と、スライダ１８１に設けられているラックギア１８３とにより、ロータ１６４の回転運動がスライダ１８１の直線運動に変換され、スライダ１８１は、各ローラ１６３に案内され、前記と逆方向（例えば、ｙ軸方向の負方向）に移動する。すなわち、このスライダ１８１に対して、相対的に、ベース１６１と錘要素１４とが一体的に移動する。
【００８８】
このリニアアクチュエータ１６ｙによれば、構造が簡単で、小型化（特に、薄型化）・軽量化を図ることができ、また、低速で、かつ、高い駆動力が得られる。
これにより、錘要素１４、すなわち、重心を低速で、容易かつ確実に移動させることができ、これによって、飛行体１の姿勢を正確かつ確実に変更することができ、安定した飛行を行なうことができる。
また、スライダ１８１と振動体４とを重ねて配置することができるので、リニアアクチュエータ１６ｙの総面積を小さくすることができ、小型化に有利である。
【００８９】
また、例えば、振動体の接触部をスライダに当接して、直接、そのスライダを移動させる形態のリニアアクチュエータを用いる場合は、振動体をスライダに押し付ける力が、スライダの移動の際の抵抗になってしまうが、このリニアアクチュエータ１６ｙでは、振動体４からスライダ１８１へかかる負荷をなくすことができ、これにより、リニアアクチュエータ１６ｙの駆動が安定し、より安定した飛行を行なうことができる。
【００９０】
また、前記直接スライダを移動させる形態のリニアアクチュエータを用いる場合は、振動体の接触部によるスライダの摩耗を抑制するため、スライダを金属で構成するので、リニアアクチュエータの軽量化には不利であるが、このリニアアクチュエータ１６ｙでは、振動体４がスライダ１８１を直接駆動するわけではないので、スライダ１８１を、例えば、樹脂等の軽量な材料で構成することができ、これにより、リニアアクチュエータ１６ｙの軽量化、すなわち、飛行体１の軽量化を図ることができる。
【００９１】
リニアアクチュエータ１６ｘについては、前記リニアアクチュエータ１６ｙと同様であるので、説明を省略する。
なお、本発明では、リニアアクチュエータ１６ｙと、リニアアクチュエータ１６xとの一方を省略してもよい。
姿勢変更手段１６の振動体４では、電極を複数に分割し、それらに対して選択的に電圧を印加して、圧電素子を部分的に駆動することにより、面内の縦・屈曲の振動を任意に選択し得るようになっている。すなわち、振動体４への通電状態（振動体４の振動パターン）を変更することにより、振動体４の凸部４６の振動（振動変位）の方向を変え、これにより、被駆動体１６５を図１０中時計回りと反時計回り（正方向と逆方向）のいずれの方向にも回転させることができるように構成されている。以下、この振動体４について説明するが、前記ロータ３および５を回転駆動する振動体４との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００９２】
図１３に示すように、振動体４は、前記ロータ３および５を回転駆動する振動体４と同様に、補強板４３の図１３中上側に圧電素子４２、下側に圧電素子４４を積層した構造であるが、圧電素子４２の図１３中上側に、板状の４つの電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃおよび４１ｄが設置され、圧電素子４４の図１３中下側に、板状の４つの電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄ（電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄは、図示せず、各符号のみを括弧内に示す）が設置されている点で、前記ロータ３および５を回転駆動する振動体４と異なっている。すなわち、圧電素子４２を４つの長方形の領域に略等しく分割（区分）し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃおよび４１ｄが設置され、同様に、圧電素子４４を４つの領域に分割（区分）し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄが設置されている。なお、電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃおよび４１ｄの裏側に、それぞれ、電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄが配置されている。
【００９３】
一方の対角線上の電極４１ａおよび４１ｃと、これらの裏側に位置する電極４５ａおよび４５ｃとは、すべて電気的に接続され、同時に通電されるようになっており、同様に、他方の対角線上の電極４１ｂおよび４１ｄと、これらの裏側に位置する電極４５ｂおよび４５ｄとは、すべて電気的に接続（以下、単に「接続」と言う）され、同時に通電されるようになっている。
【００９４】
補強板４３は、アース（接地）されており、また、通電される電極４１ａ、４１ｃ、４５ａおよび４５ｃと、電極４１ｂ、４１ｄ、４５ｂおよび４５ｄとは、図示しないスイッチ（切替スイッチ）で切り替わり、そのいずれか一方に交流電圧が印加されるように構成されている。すなわち、図１６に示すように、振動体４は、駆動制御手段９のうちの、図示しない前記スイッチを有する後述する駆動制御回路９０に接続されており、その駆動制御回路９０により、通電される電極が選択され（切り替わり）、交流電圧が印加されるようになっている。
【００９５】
また、凸部４６は、図１３中の右端部（短辺側）であって、補強板４３の幅方向中央（短辺の中央）に設けられている。
また、補強板４３には、弾性（可撓性）を有する１対（２つ）の腕部４８が一体的に形成されている。１対の腕部４８は、補強板４３の長手方向（図１０中左右方向）略中央に、長手方向と略垂直な方向であって、かつ、補強板（振動体４）を介して互いに反対方向に突出するように（図１０中上下対称に）設けられている。
【００９６】
振動体４の電極４１ａ、４１ｃ、４５ａおよび４５ｃに通電し、これらの電極４１ａ、４１ｃ、４５ａおよび４５ｃと、補強板４３との間に、交流電圧が印加されると、図１４に示すように、振動体４の電極４１ａ、４１ｃ、４５ａおよび４５ｃに対応する部分がそれぞれ矢印ａ方向に繰り返し伸縮し、これにより、振動体４の凸部４６は、矢印ｂで示す斜めの方向に振動（往復運動）、または、矢印ｃで示すように、楕円振動（楕円運動）する。被駆動体１６５は、振動体４の電極４１ａ、４１ｃ、４５ａおよび４５ｃに対応する部分が伸長するときに凸部４６から摩擦力（押圧力）を受ける。
すなわち、凸部４６の振動変位Ｓの径方向成分Ｓ１（被駆動体１６５の径方向の変位）によって、凸部４６と外周面１６５１との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｓの周方向成分Ｓ２（被駆動体１６５の円周方向の変位）によって、被駆動体１６５に図１４中の反時計回りの回転力が与えられる。
【００９７】
振動体４が振動すると、このような力が被駆動体１６５に繰り返し作用し、被駆動体１６５は、図１４中の反時計回りに回転する。これにより、ロータ１６４は、図１４中の反時計回りに回転する。
前記と逆に、振動体４の電極４１ｂ、４１ｄ、４５ｂおよび４５ｄに通電し、これらの電極４１ｂ、４１ｄ、４５ｂおよび４５ｄと、補強板４３との間に、交流電圧が印加されると、図１５に示すように、振動体４の電極４１ｂ、４１ｄ、４５ｂおよび４５ｄに対応する部分がそれぞれ矢印ａ方向に繰り返し伸縮し、これにより、振動体４の凸部４６は、矢印ｂで示す斜めの方向に振動（往復運動）、または、矢印ｃで示すように、楕円振動（楕円運動）する。被駆動体１６５は、振動体４の電極４１ｂ、４１ｄ、４５ｂおよび４５ｄに対応する部分が伸長するときに凸部４６から摩擦力（押圧力）を受ける。
すなわち、凸部４６の振動変位Ｓの径方向成分Ｓ１（被駆動体１６５の径方向の変位）によって、凸部４６と外周面１６５１との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｓの周方向成分Ｓ２（被駆動体１６５の円周方向の変位）によって、被駆動体１６５に図１５中の時計回りの回転力が与えられる。
【００９８】
振動体４が振動すると、このような力が被駆動体１６５に繰り返し作用し、被駆動体１６５は、図１５中の時計回りに回転する。これにより、ロータ１６４は、図１５中の時計回りに回転する。
なお、図１４および図１５では、それぞれ、振動体４の変形を誇張して示すとともに、腕部４８は図示されていない。
【００９９】
なお、本実施形態では、振動体４の電極を４分割して駆動する場合について説明したが、それは一例であり、本発明では、前述の振動体４の構造や駆動の方法に限定されるものではない。
また、各リニアアクチュエータ１６ｘおよび１６ｙは、それぞれ、スライダ１８１（錘要素１４）のｘ軸方向の位置（移動量）およびｙ軸方向の位置（移動量）を検出する図示しない位置検出手段（移動量検出手段）を有している。各位置検出手段は、それぞれ、所定の位置検出用スケールと、発光部および受光部を有するセンサとで構成されている。
【０１００】
リニアアクチュエータ１６ｘの振動体４が駆動し、スライダ１８１が移動すると、センサからの信号が後述する駆動制御回路９０のθｙ制御回路９２ｙに供給（入力）され、θｙ制御回路９２ｙは、その信号に基づいて、スライダ１８１（錘要素１４）のｘ軸方向の移動量や位置を求める。前記スライダ１８１（錘要素１４）の移動量や位置の情報は、スライダ１８１（錘要素１４）をｘ軸方向へ移動させる際の所定の制御や処理に利用される。
【０１０１】
同様に、リニアアクチュエータ１６ｙの振動体４が駆動し、スライダ１８１が移動すると、センサからの信号が、後述する駆動制御回路９０のθｘ制御回路９２ｘに供給（入力）され、θｘ制御回路９２ｘは、その信号に基づいて、スライダ１８１（錘要素１４）のｙ軸方向の移動量や位置を求める。前記スライダ１８１（錘要素１４）の移動量や位置の情報は、スライダ１８１（錘要素１４）をｙ軸方向へ移動させる際の所定の制御や処理に利用される。
なお、各位置検出手段は、それぞれ、光学的に検出するものに限らず、例えば、磁気的に検出するものであってもよい。
【０１０２】
次に、錘要素１４について説明する。
図１に示すように、錘要素１４は、箱状のケーシング１４１を有しており、このケーシング１４１の外側には、所定の駆動回路、例えば、図１６に示す駆動制御手段９のうちの駆動制御回路９０、姿勢制御センサ８等を有する回路基板（フレキシブル回路基板）１３が設置されている。
【０１０３】
これにより、ロータ３、５が回転したときの回転翼３４、５４からの気流（空気流）により、回路基板１３が冷却され、回路基板１３で発生する熱を容易かつ確実に放熱することができ、これによって、駆動制御回路９０、姿勢制御センサ８等の誤動作や故障を防止することができる。また、別途、冷却手段（放熱手段）を設ける必要がないので、小型化・軽量化に有利である。
【０１０４】
また、ケーシング１４１内には、例えば、無線通信用の図示しない送受信部と、前記駆動制御回路９０、姿勢制御センサ８および送受信部等の飛行体１の各部に電力を供給する図１６に示す電池（飛行体１を駆動するエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段）１５等が収納（内蔵）されている。
すなわち、本実施形態では、駆動制御回路９０、姿勢制御センサ８、送受信部および電池１５等が、姿勢変更手段１６の錘要素１４の一部を構成する。これにより、専用の錘の部分（錘としてのみ作用する部分）の重さを軽くすることができるので、飛行体１を軽量化することができ、飛行体１のペイロード（荷重）を大きくとることができる。
また、錘要素１４の質量は、飛行体１の質量の大部分を占めるので、この錘要素１４の移動により、重心の位置を容易に移動させることができる。
【０１０５】
図１６に示すように、姿勢制御センサ８は、Ｚ軸の回り（θｚ方向）の回転を検出するジャイロセンサ８１ｚと、Ｘ軸の回り（θｘ方向）の回転を検出するジャイロセンサ８１ｘと、Ｙ軸の回り（θｙ方向）の回転を検出するジャイロセンサ８１ｙとで構成されている。
また、駆動制御回路９０は、θｚ検出回路９１ｚと、θｘ検出回路９１ｘと、θｙ検出回路９１ｙと、θｚ制御回路９２ｚと、θｘ制御回路９２ｘと、θｙ制御回路９２ｙと、ｙ駆動回路９３ｙと、ｘ駆動回路９３ｘと、リニアアクチュエータ１６ｙの振動体４の通電される電極を切り替える図示しないスイッチ（切替スイッチ）と、リニアアクチュエータ１６ｘの振動体４の通電される電極を切り替える図示しないスイッチ（切替スイッチ）とで構成されている。
【０１０６】
ｙ駆動回路９３ｙは、前記電極を切り替えるスイッチを介してリニアアクチュエータ１６ｙの振動体４に接続され、ｘ駆動回路９３ｘは、前記電極を切り替えるスイッチを介してリニアアクチュエータ１６ｘの振動体４に接続されている。
また、θｚ制御回路９２ｚと、第１の駆動回路９３１およびの第２の駆動回路９３２とは、無線で信号の送信および受信（無線通信）を行うことができるようになっている。
また、電池１５としては、例えば、１次電池、２次電池（蓄電池）、燃料電池、太陽電池（光電変換素子）と充電部（例えば、２次電池）とを組み合わせたもの等が挙げられる。
【０１０７】
図１７および図１８は、それぞれ、図１に示す飛行体の作用等を説明するための模式図（側面図）である。
図１７に示すように、重心の位置が回転中心線３６（中心軸２２）の延長線上にある場合は、回転中心線３６の方向は、鉛直方向となる。このときの揚力は、鉛直成分（推力）のみである。
そして、図１８に示すように、錘要素１４の移動により、重心が移動すると、揚力が作用（発生）する支点Ｐと重心とを通る直線Ｌの方向が、鉛直方向となるように飛行体１（回転中心線３６）が傾く。これにより、揚力に水平成分（並進力）が発生し、飛行体１は、水平方向に移動する。
【０１０８】
このような飛行体１に対し、地上（床）には、図示しない操作部（コントローラ）が設けられており、この操作部と飛行体１とは、無線で通信することができ、前記操作部から飛行体１を無線で遠隔操作（ロータ３および５の回転数の調整、錘要素１４のｘ軸方向およびｙ軸方向の位置の調整等）することができるようになっている。
そして、この飛行体１では、ジャイロセンサ８１ｚによるθｚ方向の検出値と、Ｚ軸方向の指示値（高さ指示値）と、Ｚ軸の回りの指示値（θｚ方向の指示値）とに基づいて、ロータ３およびロータ５の回転数（回転速度）をそれぞれ制御する。
【０１０９】
すなわち、Ｚ軸方向の指示値がθｚ制御回路９２ｚへ入力されると、そのＺ軸方向の指示値（高さ）になるように、第１の駆動回路９３１および第２の駆動回路９３２を介して、ロータ３および５を回転駆動する各振動体４の駆動が制御される。これにより、飛行体１を上昇または下降させることができ、また、所定の高さに保持することができる。
また、θｚ方向の指示値がθｚ制御回路９２ｚへ入力されると、そのθｚ方向の指示値（向き）になるように、第１の駆動回路９３１および第２の駆動回路９３２を介して、ロータ３および５を回転駆動する各振動体４の駆動が制御される。これにより、飛行体１をθｚ方向に、正逆いずれの方向へも所定量（所定角度）回転させることができ、θｚ方向に、所定の角度（向き）に保持することができる。
【０１１０】
また、この飛行体１では、ジャイロセンサ８１ｘによるθｘ方向の検出値と、Ｙ軸方向の指示値とに基づいて、錘要素１４のＹ軸方向の位置を制御する。
すなわち、Ｙ軸方向の指示値がθｘ制御回路９２ｘへ入力されると、そのＹ軸方向の指示値になるように、ｙ駆動回路９３ｙを介して、リニアアクチュエータ１６ｙの振動体４の駆動が制御される。これにより、ベース１６１とともに錘要素１４がＹ軸方向へ移動し、飛行体１の重心がＹ軸方向へ移動して、飛行体１の各ロータ３および５の回転中心線３６が、ＹＺ平面内で所定角度回転し、鉛直線に対してｙ軸に向って所定角度傾斜する。
このようにして、飛行体１を前記回転中心線３６の傾斜方向に、例えば、水平移動（飛行）させることができる。
【０１１１】
また、この飛行体１では、ジャイロセンサ８１ｙによるθｙ方向の検出値と、Ｘ軸方向の指示値とに基づいて、錘要素１４のＸ軸方向の位置を制御する。
すなわち、Ｘ軸方向の指示値がθｙ制御回路９２ｙへ入力されると、そのＸ軸方向の指示値になるように、ｘ駆動回路９３ｘを介して、リニアアクチュエータ１６ｘの振動体４の駆動が制御される。これにより、錘要素１４およびリニアアクチュエータ１６ｙがＸ軸方向へ移動し、飛行体１の重心がＸ軸方向へ移動して、飛行体１の各ロータ３および５の回転中心線３６が、ＸＺ平面内で所定角度回転し、鉛直線に対してｘ軸に向って所定角度傾斜する。
【０１１２】
このようにして、飛行体１を前記回転中心線の傾斜方向に、例えば、水平移動（飛行）させることができる。
以上のように、姿勢変更手段１６により、飛行体１の飛行姿勢を容易かつ確実に変更することができ、飛行体１を容易かつ確実に任意の位置に飛行（移動）させることができる。
【０１１３】
以上、本発明の飛行体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明では、超音波モータの振動体の形状、構造は、図示の構成に限らず、被駆動体を回転駆動することができるものであればいかなるものでもよい。例えば、圧電素子が１枚のものや、補強板を有さないものや、被駆動体と当接する部分に向かって幅が漸減するような形状のもの等であってもよい。
【０１１４】
また、本発明では、ロータを回転させる駆動源は、電力により駆動するものであれば、超音波モータには限定されない。
また、本発明では、飛行体の遠隔操作の方法は、無線操縦に限らず、例えば、有線操縦によるものであってもよい。
また、本発明では、飛行体が自動飛行制御されるように構成されていてもよい。
【０１１５】
また、本発明の飛行体の大きさは、特に限定されないが、特に、複数の回転翼を備えたロータの直径が、例えば、５〜３００ｍｍ程度の比較的小さい飛行体（小型飛行体）に好適である。
また、本発明の飛行体は、無人用（無人の飛行体）と、有人用（有人の飛行体）とのいずれにも適用することができる。
【０１１６】
また、本発明の飛行体は、複数の回転翼を備えたロータが１つ設けられているようなものでもよく、また、３つ以上設けられているようなものでもよい。すなわち、本発明は、図示の構造の飛行体に限定されず、例えば、ヘリコプタ等、複数の回転翼を備えたロータを有する各種の飛行体に適用することができる。
また、本発明の飛行体の用途は、特に限定されず、例えば、飛行体に、各種センサ（センシング手段）等の作業手段を搭載し、目的の場所へ飛行（移動）させ、各種の環境で各種の情報の収集（センシング作業）等を行うことができる。
【０１１７】
また、他にも、例えば、人間の入れない有害環境（人体に対して有害な環境を有する場所）において、各種センサにより情報収集等を行なうことができる。
また、飛行体は、地球上はもちろんのこと、地球以外の場所、例えば、火星等の他の惑星においても用いることができる（惑星探査用の飛行体（フライングロボット）にも適用することができる）。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の飛行体の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す飛行体における中心軸付近を拡大して示す断面側面図である。
【図３】図１に示す飛行体におけるロータを模式的に示す平面図である。
【図４】図１に示す飛行体における振動体の斜視図である。
【図５】図１に示す飛行体における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図である。
【図６】図１に示す飛行体における振動体の凸部が楕円運動する様子を示す平面図である。
【図７】図１に示す飛行体における姿勢変更手段の斜視図である。
【図８】図１に示す飛行体における姿勢変更手段の分解斜視図である。
【図９】図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの斜視図である。
【図１０】図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの平面図である。
【図１１】図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの側面図である。
【図１２】図１０中のＡ−Ａ線での断面図である。
【図１３】図１に示す飛行体における振動体の斜視図である
【図１４】図１に示す飛行体における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図である。
【図１５】図１に示す飛行体における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図である。
【図１６】図１に示す飛行体の回路構成を示すブロック図である。
【図１７】図１に示す飛行体の作用等を説明するための模式図である。
【図１８】図１に示す飛行体の作用等を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１……飛行体 ２……基部 ２１……基板 ２２……中心軸 ２３……振動体取付部 ３……ロータ ３１……筒状部材 ３１１……貫通孔 ３２……回転翼固定部材 ３２１……筒状部 ３２２……固定部 ３２３……貫通孔 ３３……被駆動体 ３３１……外周面 ３４……回転翼 ３５……軸孔 ３６……回転中心線 ４……振動体 ４１、４５……電極 ４１ａ〜４１ｄ……電極 ４５ａ〜４５ｄ……電極 ４２、４４……圧電素子 ４３……補強板 ４６……凸部 ４８……腕部 ４８１……孔 ４９……中心線 ５……ロータ ５１……筒状部材 ５２……回転翼固定部材 ５２１……筒状部 ５２２……固定部 ５２３……貫通孔 ５３……被駆動体 ５３１……外周面 ５４……回転翼 ５４１……軸 ５５……軸孔 ６……接地手段 ６０……固定部 ６１……脚 ６２……先端部 ７１……太陽電池 ７２……回路部 ７３……部分回路部 ７４……充電部 ８……姿勢制御センサ ８１ｘ、８１ｙ、８１ｚ……ジャイロセンサ ９……駆動制御手段 ９０……駆動制御回路 ９１ｘ……θｘ検出回路 ９１ｙ……θｙ検出回路 ９１ｚ……θｚ検出回路 ９２ｘ……θｘ制御回路 ９２ｙ……θｙ制御回路 ９２ｚ……θｚ制御回路 ９３１……第１の駆動回路 ９３２……第２の駆動回路 ９３ｘ……ｘ駆動回路 ９３ｙ……ｙ駆動回路 １１……軸受け １２……ボルト １３……回路基板 １４……錘要素 １４１……ケーシング １５……電池 １６……姿勢変更手段 １６ｘ……リニアアクチュエータ １６ｙ……リニアアクチュエータ １６１……ベース １６２……ガイドピン １６３……ローラ １６３１……溝 １６４……ロータ １６５……被駆動体 １６５１……外周面 １６６……筒状部 １６７……ピニオンギア １６８……バネ止めピン １７１……基台 １７２……長穴 １７３……バネ掛け部 １７４……コイルバネ １７５……ボルト １８１……スライダ １８２……開口 １８３……ラックギア １８４……突出部 １８５……孔部 １８６……ピン １９……ブラシ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の回転翼を有するロータを回転させて空中に浮揚（飛行）する飛行体として、ヘリコプタ等が知られており、例えば、小型の飛行体は、玩具（ヘリコプタの玩具）等として用いられている（例えば、特許文献１参照）。このような飛行体には、飛行姿勢を安定化させるために、スタビライザ等の姿勢安定化手段が設けられている。
しかしながら、従来の飛行体では、スタビライザ等の姿勢安定化手段の分、重量が増加し、例えば、長時間の飛行や、遠方への飛行には不利である。
【０００３】
また、回転翼（プロペラ）の表面に、太陽電池（太陽電池パネル）を装着してなる飛行体が提案されている（例えば、特許文献２参照）。このような飛行体では、回転翼に太陽電池のみが設置され、太陽電池で生成された電気を充電する充電部を有する回路部（制御システム部）は、回転翼から離間した別の部位に設置されている。そして、太陽電池と回路部とは、ケーブル（導線）により、電気的に接続されている。
しかしながら、従来の飛行体では、回路部が回転翼から離間した別の部位に設置されているので、太陽電池で生成された電気は、比較的長いケーブルを介して、充電部に充電され、そのケーブルでの電圧降下や電力の損失が非常に大きいという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１８０６４号公報
【特許文献２】実開平６−３４１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、スタビライザ等の姿勢安定化手段を設けることなく安定した飛行を行なうことができ、軽量化に有利であり、また、太陽電池と回路部との間における電圧降下や電力の損失を低減することができる飛行体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の飛行体は、回転可能に設けられ、複数の回転翼を有するロータと、
電力により駆動し、前記ロータを回転させる駆動源とを備え、
前記回転翼の回転により生じる推力により飛行する飛行体であって、
前記回転翼の表面に、光を受光して光電変換し、電気を生成する太陽電池を設け、
前記回転翼の内部に、前記太陽電池で生成された電気を充電する充電部を有する回路部を設けたことを特徴とする。
【０００７】
これにより、太陽電池と回路部とを接近させることができ、太陽電池と回路部との間における電圧降下や電力の損失を低減することができる。
また、回転翼に太陽電池および回路部が設けられているので、飛行体全体の重量を変えずに、回転翼の重量を増大させることができる。これにより、飛行体全体の重量を変えることなく、回転翼の慣性モーメントを増大させることができ（ジャイロ効果が増大し）、これによって、スタビライザ等の姿勢安定化手段を設けることなく、飛行姿勢を安定させることができ、安定した飛行を行なうことができる。
【０００８】
また、姿勢安定化手段を設ける必要がないので、軽量化を図ることができる。
また、回路部が回転翼の内部に設けられているので、回路部が保護され、回路部に、例えば、異物が衝突したり、水等がかかったりして、回路部が故障（例えば、損傷、破損、断線、ショート等）してしまうのを防止することができる。
また、回路部が回転翼の内部に設けられているので、ロータが回転したときの気流（空気流）により、回転翼を介して回路部を冷却することができ、これによって、回路部の誤動作や故障を防止することができる。また、別途、冷却手段を設ける必要がないので、小型化・軽量化に有利である。
【０００９】
また、回路部が、回転翼の表面ではなく、回転翼の内部に設けられているので、太陽電池を設けることができる領域を広く確保することができ、これにより、発電量（発電能力）を大きくすることができる。
また、太陽電池を有しているので、長時間の飛行や、遠方への飛行を、容易に行なうことができる。
【００１０】
本発明の飛行体では、前記駆動源の駆動のために用いられる電力の少なくとも一部は、前記充電部から供給されるよう構成されていることが好ましい。
これにより、長時間の飛行や、遠方への飛行を、容易に行なうことができる。
本発明の飛行体では、前記回転翼をその厚さ方向から見たとき、前記回路部の略全体が前記太陽電池の一部と重なっていることが好ましい。
このような場合は、回転翼の表面の広範囲に太陽電池が設けられており、これにより、発電量を大きくすることができる。
【００１１】
本発明の飛行体では、前記回路部は、前記各回転翼の内部に分散された部分回路部で構成され、
前記各回転翼の部分回路部は、それぞれ、該回転翼の回転中心と該回転翼の端部との中点よりも端部側に、該部分回路部の重心が位置するように設けられていることが好ましい。
これにより、回転翼の慣性モーメントをより大きくすることができ（ジャイロ効果がより大きくなり）、これによって安定した飛行を行なうことができる。
【００１２】
本発明の飛行体では、前記回路部は、前記各回転翼の内部に分散された部分回路部で構成され、
前記各回転翼の部分回路部は、それぞれ、該回転翼の回転中心と該回転翼の部分回路部の重心との間の距離が、全て略等しくなるように設けられていることが好ましい。
これにより、ロータ全体のバランスが良くなり、ロータが安定的に回転することができ、安定した飛行を行なうことができる。
【００１３】
本発明の飛行体では、略同軸的に設けられ、互いに反対方向に回転する２つの前記ロータを有することが好ましい。
これにより、大型化・重量増加を招来することなく、容易かつ確実に、飛行体全体の回転を防止したり、向きを制御したりすることができる。
また、２つのロータの回転方向は、互いに反対方向なので、鉛直方向下方のロータの回転翼側の太陽電池が、上方のロータの回転翼によって遮光されるのは、一瞬であり、このため、十分に発電することができる。
【００１４】
本発明の飛行体では、重心を移動させることにより飛行姿勢を変更する姿勢変更手段を有することが好ましい。
これにより、飛行体の飛行姿勢を容易かつ確実に変更することができ、飛行体を容易かつ確実に任意の位置に飛行（移動）させることができる。
本発明の飛行体では、前記姿勢変更手段は、錘要素と、該錘要素を変位させる変位機構とを有することが好ましい。
これにより、簡易な構成で、飛行体の重心を容易かつ確実に移動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の飛行体を添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の飛行体の実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す飛行体における中心軸付近を拡大して示す断面側面図、図３は、図１に示す飛行体におけるロータを模式的に示す平面図、図４は、図１に示す飛行体における振動体の斜視図、図５は、図１に示す飛行体における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図、図６は、図１に示す飛行体における振動体の凸部が楕円運動する様子を示す平面図、図７は、図１に示す小型飛翔体における姿勢変更手段の斜視図、図８は、図１に示す小型飛翔体における姿勢変更手段の分解斜視図、図９は、図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの斜視図、図１０は、図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの平面図、図１１は、図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの側面図、図１２は、図１０中のＡ−Ａ線での断面図、図１３は、図１に示す飛行体における振動体の斜視図、図１４および図１５は、それぞれ、図１に示す飛行体における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図、図１６は、図１に示す飛行体の回路構成を示すブロック図である。
【００１６】
なお、以下の説明では、図１、図２、図７および図８中の上方（上側）を「上」、下方（下側）を「下」として説明する。
また、図１に示す飛行体の姿勢を「基本姿勢」とし、図１中、上下方向を「鉛直方向」、上方（上側）を「鉛直方向上方（鉛直方向上側）」、下方（下側）を「鉛直方向下方（鉛直方向下側）」とする。
また、図１、図７および図８において、図示のように、互いに直交するｘ軸、ｙ軸およびｚ軸（ｘ−ｙ−ｚ座標）を想定する。この場合、ｚ軸は、ロータの回転中心線（回転中心軸）と一致または平行になるように想定される。
【００１７】
これらの図に示す飛行体１は、略円筒状の中心軸（軸）２２と、互いに対向するように中心軸２２に固定された２つの基部２と、中心軸２２（下側の基部２）に対し回転可能に設置され、２枚の回転翼（第１の回転翼）３４を備えたロータ（第１のロータ）３と、下側の基部２に設けられ、ロータ３を回転駆動する（回転させる）駆動源である振動体（第１の振動体）（第１の超音波モータ）４と、中心軸２２（上側の基部２）に対し回転可能に設置され、２枚の回転翼（第２の回転翼）５４を備えたロータ（第２のロータ）５と、上側の基部２に設けられ、ロータ５を回転駆動する（回転させる）駆動源である振動体（第２の振動体）（第２の超音波モータ）４と、重心の移動により飛行体１の飛行姿勢を変更する姿勢変更手段１６と、中心軸２２に固定され、飛行体１を支持する接地手段６とを有している。ロータ３と、ロータ５とは、互いに反対方向に回転し、かつ、同軸的に設けられている。すなわち、この飛行体１は、２重反転ロータを備えている。
【００１８】
前記ロータ３、５、ロータ３を回転駆動する振動体４およびロータ５を回転駆動する振動体４により、推力（揚力）を発生させる推力発生手段（揚力発生手段）の主要部が構成される。基本姿勢において、この推力発生手段は、鉛直方向上方に位置し、姿勢変更手段１６および接地手段６は、それぞれ、鉛直方向下方に位置している。
また、本実施形態では、前記ロータ３を回転駆動する振動体（第１の振動体）４により、超音波モータ（第１の超音波モータ）が構成されているが、本発明では、その超音波モータは、振動体４の他に、他の構成物を有していてもよい。
【００１９】
同様に、本実施形態では、前記ロータ５を回転駆動する振動体（第２の振動体）４により、超音波モータ（第２の超音波モータ）が構成されているが、本発明では、その超音波モータは、振動体４の他に、他の構成物を有していてもよい。
なお、姿勢変更手段１６の後述するリニアアクチュエータ１６ｘおよび１６ｙの振動体についても同様である。
【００２０】
以下、各部の構成について説明する。
図１および図２に示すように、２つの基部２は、それぞれ、略平板状をなす基板２１と、基板２１に設けられた振動体取付部２３とを有している。上側の基部２では、振動体取付部２３は、基板２１の上側に設けられ、下側の基部２では、振動体取付部２３は、基板２１の下側に設けられている。
【００２１】
中心軸２２の、下側の基部２の下方であって、その基部２の近傍には、ロータ３が回転可能に設置されている。このロータ３は、平面視で（図２中上側から見たとき）時計回りに回転する。
図２に示すように、ロータ３は、略円筒状をなす筒状部材３１と、筒状部材３１の外側（外周）にそれぞれ固着（固定）された回転翼固定部材３２および被駆動体（第１の被駆動体）３３と、回転翼固定部材３２にそれぞれ固着された２枚の回転翼３４とを有している。
【００２２】
このロータ３は、筒状部材３１の内腔、すなわち軸孔３５に中心軸２２が挿入した状態で設置されている。中心軸２２と、軸孔３５の内面との間には、２つの軸受け１１、１１がそれぞれ設けられており、これにより、ロータ３は、基部２に対し中心軸２２（回転中心線３６）を中心として滑らかに回転可能になっている。
軸受け１１は、滑り軸受けで構成されているが、転がり軸受け（ベアリング）であってもよい。
【００２３】
筒状部材３１の回転翼３４に対応する位置には、図２中左右方向に延在す２つの貫通孔３１１が形成されている。
回転翼固定部材３２は、略円筒状に形成された筒状部３２１と、筒状部３２１の下端部からロータ３の回転中心線３６と略垂直な方向に突出形成された固定部３２２とで構成されている。回転翼固定部材３２の回転翼３４に対応する位置には、図２中左右方向に延在し、前記対応する貫通孔３１１に連通する２つの貫通孔３２３が形成されている。この回転翼固定部材３２は、筒状部３２１の内側に筒状部材３１が挿入した状態で、例えば圧入により、筒状部材３１に固着されている。
【００２４】
固定部３２２には、２枚の回転翼３４の基端部（根元部）がそれぞれ固着されている。
２枚の回転翼３４は、回転中心線３６から互いに反対側に延びるように設けられている。すなわち、２枚の回転翼３４は、略１８０°間隔で設けられている。また、回転翼３４は、回転中心線３６に対し略垂直な姿勢で設置されている。
ロータ３が後述する振動体４の駆動により平面視で（図２中上側から見たとき）時計回りに回転すると、回転翼３４には、揚力（回転中心線３６に略平行で上向きの力）が作用する。
なお、ロータ３に設けられた回転翼３４の枚数は、２枚に限らず、３枚以上設けられていてもよい。
【００２５】
筒状部材３１の上端部外周には、被駆動体３３が設けられている。すなわち、被駆動体３３は、回転翼固定部材３２の上側に位置している。
被駆動体３３は、略リング状（円環状）をなしており、その内側に筒状部材３１の上端部が挿入した状態で、例えば圧入により、筒状部材３１に対し固着されている。
基部２の下側には、このようなロータ３を回転駆動する振動体４が、その後述する補強板４３の凸部（接触部）４６が被駆動体３３の外周面３３１に当接するようにして設置されている。この振動体４は、回転翼３４の近傍に位置している。
【００２６】
一方、中心軸２２の、上側の基部２の上方であって、その基部２の近傍には、ロータ５が回転可能に設置されている。このロータ５は、平面視で（図２中上側から見たとき）反時計回りに回転する。
ロータ５は、略円筒状をなす筒状部材５１と、筒状部材５１の外側（外周）にそれぞれ固着（固定）された回転翼固定部材５２および被駆動体（第２の被駆動体）５３と、回転翼固定部材５２にそれぞれ固着された２枚の回転翼５４と有しており、ロータ３と同軸的（同心的）に、ロータ３の上方に設置されている。
【００２７】
このロータ５は、筒状部材５１の内腔、すなわち軸孔５５に中心軸２２が挿入した状態で設置されている。中心軸２２と、軸孔５５の内面との間には、２つの軸受け１１、１１がそれぞれ設けられており、これにより、ロータ５は、基部２に対し中心軸２２（回転中心線３６）を中心として滑らかに回転可能になっている。
軸受け１１は、滑り軸受けで構成されているが、転がり軸受け（ベアリング）であってもよい。
【００２８】
回転翼固定部材５２は、上側が閉じ、略円筒状に形成された筒状部５２１と、筒状部５２１の上端部からロータ５の回転中心線３６と略垂直な方向に突出形成された固定部５２２とで構成されている。回転翼固定部材５２の回転翼５４に対応する位置には、図２中左右方向に延在する２つの貫通孔５２３が形成されている。この回転翼固定部材５２は、筒状部５２１の内側に筒状部材５１が挿入した状態で、例えば圧入により、筒状部材５１に固着されている。
【００２９】
固定部５２２には、２枚の回転翼５４の基端部（根元部）がそれぞれ固着されている。
２枚の回転翼５４は、回転中心線３６から互いに反対側に延びるように設けられている。すなわち、２枚の回転翼５４は、略１８０°間隔で設けられている。また、回転翼５４は、回転中心線３６に対し略垂直な姿勢で設置されている。
ロータ５が後述する振動体４の駆動により平面視で（図２中上側から見たとき）反時計回りに回転すると、回転翼５４には、揚力（回転中心線３６に略平行で上向きの力）が作用する。
なお、ロータ５に設けられた回転翼５４の枚数は、２枚に限らず、３枚以上設けられていてもよい。
【００３０】
筒状部材５１の下端部外周には、被駆動体５３が設けられている。すなわち、被駆動体５３は、回転翼固定部材５２の下側に位置している。
被駆動体５３は、略リング状（円環状）をなしており、その内側に筒状部材５１の下端部が挿入した状態で、例えば圧入により、筒状部材５１に対し固着されている。
基部２の上側には、このようなロータ５を回転駆動する振動体４が、その後述する補強板４３の凸部（接触部）４６が被駆動体５３の外周面５３１に当接するようにして設置されている。この振動体４は、回転翼５４の近傍に位置している。
【００３１】
このような構成により、回転翼５４は、回転翼３４より上側に位置している。また、回転翼５４は、上側の基部２の基板２１の上側に位置し、回転翼３４は、下側の基部２の基板２１の下側に位置している。
前記ロータ３が平面視で（図２中上側から見たとき）時計回りに回転すると、回転翼３４に揚力が作用し、また、ロータ５がロータ３と反対方向に回転すると、回転翼５４に揚力が作用し、これらの揚力により、飛行体１は、空中に浮揚（飛行）する。すなわち、飛行体１は、回転翼３４および３５の回転により生じる揚力（推力）により飛行する。
【００３２】
図３には、飛行体１におけるロータ３が模式的に示されており、図３および図１６に示すように、この飛行体１では、ロータ３に、光を受光して光電変換し、電気を生成する太陽電池（太陽電池パネル）（光電変換素子）７１と、駆動制御手段９のうちの回路部７２とが設けられている。回路部７２は、太陽電池７１で生成された電気を充電する充電部（充電システム）７４と、ロータ３を回転駆動する振動体４を駆動する第１の駆動回路９３１とを有している。また、充電部７４は、電気が充電される２次電池と、この２次電池に太陽電池７１で生成された電気を充電するための回路とを有している。なお、図３では、太陽電池７１の部分を斜線で示す。
【００３３】
同様に、ロータ５に、光を受光して光電変換し、電気を生成する太陽電池（太陽電池パネル）（光電変換素子）７１と、駆動制御手段９のうちの回路部７２とが設けられている。回路部７２は、太陽電池７１で生成された電気を充電する充電部（充電システム）７４と、ロータ５を回転駆動する振動体４を駆動する第２の駆動回路９３２とを有している。また、充電部７４は、電気が充電される２次電池と、この２次電池に太陽電池７１で生成された電気を充電するための回路とを有している。
なお、前記ロータ３側の構成と前記ロータ５側の構成とは、同様であるので、以下、代表的に、ロータ３側について説明する。
【００３４】
太陽電池７１は、ロータ３の各回転翼３４の表面にそれぞれ設けられている。この場合、太陽電池７１は、各回転翼３４の上側の面に設置される。
一方、ロータ３の各回転翼３４は、それぞれ、中空部を有しており、回路部７２は、各中空部（各回転翼３４の内部）に設けられている。すなわち、回路部７２は、各回転翼３４の内部に分散された２つの部分回路部７３で構成されている。なお、回路部７２と、太陽電池７１とは、互いに電気的に接続されている。
【００３５】
ロータ３を回転駆動する振動体４の駆動のために用いられる電力（電圧）は、この回路部７２の充電部７４から供給される。
このような構成により、太陽電池７１と回路部７２（充電部７４）とを接近させることができ、太陽電池７１と回路部７２との間における電圧降下や電力の損失を低減することができる。
【００３６】
また、各回転翼３４に太陽電池７１および部分回路部７３が設けられているので、飛行体１全体の重量を変えずに、各回転翼３４（ロータ３）の重量を増大させることができる。これにより、飛行体１全体の重量を変えることなく、各回転翼３４（ロータ３）の慣性モーメントを増大させることができ（ジャイロ効果が増大し）、これによって、スタビライザ等の姿勢安定化手段を設けることなく、飛行姿勢を安定させることができ、安定した飛行を行なうことができる。
【００３７】
また、姿勢安定化手段を設ける必要がないので、軽量化を図ることができる。
また、回路部７２が回転翼３４の内部に設けられているので（各部分回路部７３が各回転翼３４の内部に設けられているので）、回路部７２が保護され、回路部７２に、例えば、異物が衝突したり、水等がかかったりして、回路部７２が故障（例えば、損傷、破損、断線、ショート等）してしまうのを防止することができる。
【００３８】
また、回路部７２が回転翼３４の内部に設けられているので、ロータ３が回転したときの気流（空気流）により、回転翼３４を介して回路部７２を冷却することができ、これによって、回路部７２の誤動作や故障を防止することができる。また、別途、冷却手段を設ける必要がないので、小型化・軽量化に有利である。
また、回路部７２が、回転翼３４の表面ではなく、回転翼３４の内部に設けられているので、太陽電池７１を設けることができる領域を広く確保することができ、これにより、発電量（発電能力）を大きくすることができる。
【００３９】
また、随時、太陽電池７１により発電し、充電部７４によりその電気を充電することができるので、長時間の飛行や、遠方への飛行を、容易に行なうことができる。
また、ロータ３とロータ５の回転方向は、互いに反対方向なので、下方のロータ３の回転翼３４側の太陽電池７１が、上方のロータ５の回転翼５４によって遮光されるのは、一瞬であり、このため、十分に発電することができる。
【００４０】
ここで、太陽電池７１は、回転翼３４をその厚さ方向から見たとき（平面視で）、回路部７２の略全体が太陽電池７１の一部と重なるように、すなわち、各部分回路部７３の略全体が、それぞれ、太陽電池７１の一部と重なるように設置されるのが好ましく、各回転翼３４の上側の面の略全面に設置されるのがより好ましい。これにより、発電量を大きくすることができる。
【００４１】
また、各回転翼３４の部分回路部７３は、それぞれ、回転翼３４（ロータ３）の回転中心Ｑと回転翼３４の端部との中点Ｃよりも端部側に、部分回路部７３の重心Ｇが位置するように設けられている。これにより、回転翼３４の慣性モーメントをより大きくすることができ（ジャイロ効果がより大きくなり）、これによって安定した飛行を行なうことができる。
【００４２】
また、各回転翼３４の部分回路部７３は、それぞれ、回転翼３４の回転中心Ｑと回転翼３４の部分回路部７３の重心Ｇとの間の距離が、全て略等しくなるように設けられている。これにより、ロータ３全体のバランスが良くなり、ロータ３が安定的に回転することができ、安定した飛行を行なうことができる。
なお、本実施形態では、充電部７４から供給される電力のみによって、振動体４が駆動されるように構成されているが、これに限らず、例えば、充電部７４から供給される電力が、振動体４の駆動のための補助電力として用いられるよう構成されていてもよい。すなわち、振動体４の駆動のために用いられる電力の一部が、充電部７４から供給されるようになっていてもよい。
【００４３】
また、この飛行体１では、軸２２は、上側の基部２より上側の部分と、下側の基部２より下側の部分とが、それぞれ、金属等の導電材料で構成されており、上側の基部２と下側の基部２との間の部分が、絶縁材料で構成されている。これにより、軸２２における上側の基部２より上側の部分と、下側の基部２より下側の部分とは、互いに絶縁されている。
また、筒状部材３１、５１、被駆動体３３および５３は、それぞれ、金属等の導電材料で構成されている。そして、筒状部材３１と被駆動体３３とは、互い導通し、筒状部材５１と被駆動体５３とは、互い導通している。
そして、軸２２の導電性を有している部分と、筒状部材３１および被駆動体３３と、筒状部材５１と被駆動体５３とは、互いに絶縁されている。
【００４４】
図２に示すように、第１の駆動回路９３１の交流電圧を出力する出力部の一方の端子は、導線（ケーブル）を介して、筒状部材３１に電気的に接続され、他方の端子は、導線を介して、ブラシ１９に電気的に接続されている。このブラシ１９は、軸２２における下側の基部２より下側の部分の外周面に接触（導通）している。
また、軸２２における下側の基部２より下側の部分の外周面と、ロータ３を回転駆動する振動体４の後述する圧電素子４４側の電極４５とは、導線を介して、電気的に接続されている。また、この振動体４の圧電素子４４側の電極４５と、圧電素子４２側の後述する電極４１とは、導線を介して、電気的に接続されている。
【００４５】
これにより、第１の駆動回路９３１の交流電圧を出力する出力部の一方の端子は、筒状部材３１、被駆動体３３および振動体４の後述する補強板４３の凸部（接触部）４６等を介して、その補強板４３に電気的に接続される。
一方、第１の駆動回路９３１の交流電圧を出力する出力部の他方の端子は、ブラシ１９および軸２２における下側の基部２より下側の部分等を介して、その振動体４の電極４１および４５に電気的に接続される。
【００４６】
同様に、第２の駆動回路９３２の交流電圧を出力する出力部の一方の端子は、導線（ケーブル）を介して、筒状部材５１に電気的に接続され、他方の端子は、導線を介して、ブラシ１９に電気的に接続されている。このブラシ１９は、軸２２における上側の基部２より上側の部分の外周面に接触（導通）している。
また、軸２２における上側の基部２より上側の部分の外周面と、ロータ５を回転駆動する振動体４の圧電素子４４側の電極４５とは、導線を介して、電気的に接続されている。また、この振動体４の圧電素子４４側の電極４５と、圧電素子４２側の電極４１とは、導線を介して、電気的に接続されている。
【００４７】
これにより、第２の駆動回路９３２の交流電圧を出力する出力部の一方の端子は、筒状部材５１、被駆動体５３および振動体４の補強板４３の凸部（接触部）４６等を介して、その補強板４３に電気的に接続される。
一方、第２の駆動回路９３２の交流電圧を出力する出力部の他方の端子は、ブラシ１９および軸２２における上側の基部２より上側の部分等を介して、その振動体４の電極４１および４５に電気的に接続される。
【００４８】
図１に示すように、接地手段６は、中心軸２２に固定された板状の固定部６０と、弾性（バネ性）を有し、棒状の４本の脚（接地脚）６１とを備えている。
各脚６１は、それぞれ、図１に示す基本姿勢において、固定部６０から垂直方向斜め下方に延出し、かつ、垂直方向下方に向かって拡開している。また、各脚６１は、固定部６０を中心にして等間隔（等角度間隔）で配置されている。また、各脚６１の先端部（下側の端部）６２は、それぞれ、下側が凸となるように、外側に向かって湾曲している。
【００４９】
固定部６０は、基本姿勢において重心（飛行体１の重心）よりも鉛直方向上方で、かつ、姿勢変更手段１６よりも鉛直方向上方の部位（中心軸２２）に固定されている。
この接地手段６により、地面（床面）に安定的に接地することができ、離着陸を容易かつ確実に行なうことができる。
特に、着地の際は、脚６１の弾性で、着地の衝撃を吸収することができ、また、飛行体１が傾いた状態で着地しても、最初に接地した脚６１のバネ力で、飛行体１の姿勢を直すので、横転を防止することができる。
【００５０】
次に、振動体４について、代表的に、ロータ３を回転駆動する振動体４を説明する。
図４に示すように、振動体４は、略長方形の板状をなしている。振動体４は、図４中の上側から板状の電極４１と、板状の圧電素子４２と、補強板（振動板）４３と、板状の圧電素子４４と、板状の電極４５とをこの順に積層して構成されている。なお、図４では、厚さ方向を誇張して示している。
【００５１】
圧電素子４２、４４は、それぞれ、長方形状をなし、電圧を印加することにより、その長手方向に伸長・収縮する。圧電素子４２、４４の構成材料としては、特に限定されず、例えば、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ）、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
【００５２】
これらの圧電素子４２、４４は、補強板４３の両面にそれぞれ固着されている。補強板４３は、振動体４全体を補強する機能を有しており、振動体４が過振幅、外力等によって損傷するのを防止する。補強板４３の構成材料としては、弾性材料（弾性変形し得るもの）であれば特に限定されないが、例えばステンレス鋼、アルミニウムまたはアルミニウム合金、チタンまたはチタン合金、銅または銅系合金等の各種金属材料であるのが好ましい。なお、本実施形態では、補強板４３の構成材料として、金属材料を用いる。
【００５３】
この補強板４３は、圧電素子４２、４４よりも厚さが薄い（小さい）ものであることが好ましい。これにより、振動体４を高い効率で振動させることができる。
補強板４３は、圧電素子４２、４４に対する共通の電極としての機能をも有している。すなわち、圧電素子４２には、電極４１と補強板４３とによって交流電圧が印加され、圧電素子４４には、電極４５と補強板４３とによって交流電圧が印加される。すなわち、前述したように（図１６に示すように）、振動体４は、回路部７２の第１の駆動回路９３１に接続されており、その第１の駆動回路９３１により交流電圧が印加されるようになっている。
【００５４】
圧電素子４２、４４は、交流電圧が印加されると長手方向に繰り返し伸縮し、これに伴なって、補強板４３も長手方向に繰り返し伸縮する。すなわち、圧電素子４２、４４に交流電圧を印加すると、振動体４は、図４中の矢印で示すように、長手方向に微小な振幅で振動（縦振動）し、凸部４６が縦振動（往復運動）する。
補強板４３の図４中の右端部には、凸部（接触部）４６が一体的に形成されている。この凸部４６は、補強板４３の幅方向中央（中心線４９）からずれた位置（図示の構成では角部）に設けられている。この凸部４６は、図示の構成では、略半円形状に突出するように形成されている。
【００５５】
また、補強板４３には、弾性（可撓性）を有する腕部４８が一体的に形成されている。腕部４８は、補強板４３の長手方向略中央から、長手方向と略垂直な方向に突出するように設けられている。この腕部４８には、ボルト１２が挿入する孔４８１が形成されている。
図２および図５に示すように、このような振動体４は、凸部４６にて被駆動体３３の外周面３３１に当接（接触）するように設置されている。すなわち、本実施形態では、振動体４は、被駆動体３３に対し被駆動体３３の半径方向外周側から当接して設置されている。
なお、図示の構成では、外周面３３１は、平滑になっているが、全周に渡り溝を形成し、この溝内に凸部４６が当接することとしてもよい。
【００５６】
図２および図５に示すように、下側の基部２の基板２１から下方に向かって突設された振動体取付部２３には、ネジ穴が形成されており、振動体４は、腕部４８の孔４８１に挿入されたボルト１２によって、この振動体取付部２３に固定されている。
このように、振動体４は、腕部４８によって支持されている。これにより、振動体４は自由に振動することができ、比較的大きい振幅で振動する。また、振動体４は、腕部４８の弾性によって、凸部４６が外周面３３１に圧接された状態で設置されている。
また、振動体４は、回転中心線３６に略垂直な姿勢（回転翼３４に略平行な姿勢）で設置されている。これにより、振動体４が占めるスペースが上下方向に小さくなる。
【００５７】
凸部４６が被駆動体３３の外周面３３１に当接した状態で、圧電素子４２、４４に交流電圧を印加して振動体４を振動させると、被駆動体３３は、振動体４が伸長するときに凸部４６から摩擦力（押圧力）を受ける。
すなわち、図５に示すように、凸部４６の振動変位Ｓの径方向成分Ｓ１（被駆動体３３の径方向の変位）によって、凸部４６と外周面３３１との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｓの周方向成分Ｓ２（被駆動体３３の円周方向の変位）によって、被駆動体３３に図５中の時計回りの回転力が与えられる。
【００５８】
振動体４が振動すると、このような力が被駆動体３３に繰り返し作用し、被駆動体３３は、図５中の時計回りに回転する。これにより、ロータ３は、図５中の（図２中下側から見たときの）時計回りに回転する。
なお、ロータ５を回転駆動する振動体４については、前記ロータ３を回転駆動する振動体４と同様であるので、説明を省略するが、振動体４も同様に、その凸部４６にて、被駆動体５３の外周面５３１に当接するように設けられている。
【００５９】
ロータ５は、振動体４の駆動により、ロータ３と反対方向、すなわち、図示しない平面視で（図２中下側から見たときの）反時計回りに回転する。
ロータ３が図５中の時計回りに回転すると、回転翼３４に揚力が作用し、また、ロータ５がロータ３と反対方向に回転すると、回転翼５４に揚力が作用し、これらの揚力により、飛行体１は、空中に浮揚（飛行）する。
【００６０】
なお、ロータ３側には、ロータ３の回転数（回転速度）を検出する回転数検出手段を設けるのが好ましく、ロータ５側には、ロータ５の回転数（回転速度）を検出する回転数検出手段を設けるのが好ましい。
このように、振動体４は、構造が簡単で、小型（特に薄型）・軽量である。また、通常の電磁モータのように磁力で駆動する場合と異なり、前記のような摩擦力（押圧力）によって被駆動体３３、５３を駆動することから、駆動力が大きい。
【００６１】
この飛行体１は、このような振動体４を用いてロータ３、５を回転駆動するようにしたことにより、小型化に極めて有利である。また、軽量化にも有利であり、飛行体１のペイロード（荷重）を大きくとることができる。また、製造コストの低減も図ることができる。
また、本実施形態では、前述したように、被駆動体３３が筒状部材３１に固着され、被駆動体３３は、ロータ３と一体になっている。すなわち、振動体４は、ロータ３を直接に回転駆動するようになっており、動力伝達機構や変速機構等が設けられていない（不要である）。ロータ５側も同様に、振動体４は、ロータ５を直接に回転駆動するようになっており、動力伝達機構や変速機構等が設けられていない（不要である）。これにより、飛行体１は、特に簡単な構造、かつ軽量になっており、小型化・軽量化（ペイロード確保）に特に有利になっている。
【００６２】
なお、前述したように、振動体４は、駆動力が大きいため、本実施形態のように、変速機構（減速機構）を介さなくてもロータ３、５を十分なトルクで回転することができる。
また、本実施形態では、振動体４の面内振動をロータ３、５の回転（面内回転）に直接変換するので、この変換に伴なうエネルギーロスが少なく、ロータ３、５を高い効率で回転駆動することができる。
また、本実施形態では、凸部４６が被駆動体３３に及ぼす摩擦力（押圧力）の方向は、回転中心線３６に対し略垂直な方向であるため、ロータ３を傾斜させるような力が作用することがなく、ロータ３がより円滑かつ確実に回転する。同様に、ロータ５もより円滑かつ確実に回転する。
【００６３】
なお、図示の構成と異なり、ロータ３を回転駆動する振動体４は、回転中心線３６に平行な方向から被駆動体３３の上面または下面に当接するように設置されていてもよく、また、ロータ５を回転駆動する振動体４は、ロータ５の回転中心線３６に平行な方向から被駆動体５３の上面または下面に当接するように設置されていてもよい。
また、ロータ３とロータ５との２つが揚力を発生するので、大きな揚力が得られる。
また、ロータ３とロータ５とが互いに反対方向に回転することにより、飛行体１（基部２）が受ける反力が相殺され、飛行体１が回転中心線３６の回りに回転するのを防止することができる。
【００６４】
特に、ロータ３に対する振動体４と、ロータ５に対する振動体４とを別個に設けたことから、ロータ３の回転数（回転速度）と、ロータ５の回転数(回転速度)とをそれぞれ別個に調整（調節）することができ、これにより、飛行体１（基部２）が回転中心線３６の回りに回転するのをより確実に防止したり、飛行体１の回転中心線３６の回りに回転（向き）を制御したりすることができる。
【００６５】
また、ロータ３とロータ５とが同軸的に設けられていることにより、ロータを２つ設けたことによる大型化・重量増加を招来することなく、上記効果を達成することができる。すなわち、小型化・軽量化に有利である。
なお、図示の構成では、ロータ３とロータ５とは、直径や、回転翼の枚数（２枚）、回転翼の形状等の条件が同じになっているが、直径、回転翼の枚数、回転翼の形状等の条件が互いに異なるものであってもよい。
また、本発明では、ロータ３とロータ５とが同軸的に設けられていないもの（並設されたもの）であってもよい。
【００６６】
圧電素子４２、４４に印加する交流電圧の周波数は、特に限定されないが、振動体４の振動（例えば、縦振動）の共振周波数と略同程度であるのが好ましい。これにより、振動体４の振幅が大きくなり、高い効率でロータ３、５を回転駆動することができる。
前述したように、振動体４は、主に、その長手方向に縦振動するが、縦振動と屈曲振動とを同時に励振し、凸部４６を楕円運動（楕円振動）させることとするのがより好ましい。これにより、より高い効率でロータ３、５を回転駆動することができる。以下、この点について、代表的に、ロータ３を回転駆動する振動体４で説明する。
【００６７】
振動体４が被駆動体３３を回転駆動するとき、凸部４６は、被駆動体３３から反力を受ける。本実施形態では、凸部４６が振動体４の中心線４９からずれた位置に設けられていることから、振動体４は、この反力によって、図５中の一点鎖線で示すように面内方向に屈曲するように変形、振動（屈曲振動）する。なお、図５では、振動体４の変形を誇張して示している。
【００６８】
また、印加電圧の周波数、振動体４の形状・大きさ、凸部４６の位置などを適宜選択することにより、振動体４の縦振動と屈曲振動との複合振動を励振することができ、例えば、振幅が大きくなるとともに、凸部４６は、図６中の一点鎖線で示すように、略楕円に沿って変位（楕円振動）する。
これにより、振動体４の１回の振動において、凸部４６が被駆動体３３を回転方向に送るときには、凸部４６が被駆動体３３により強い力で圧接され、凸部４６が戻るときには、被駆動体３３との摩擦力を低減または消滅させることができるため、振動体４の振動をロータ３の回転により高い効率で変換することができる。
【００６９】
なお、本実施形態では、振動体４でロータ３を直接的に回転駆動するものとなっているが、本発明では、振動体４がロータ３を間接的に駆動するものであってもよい。すなわち、被駆動体３３をロータ３と別個に設け、被駆動体３３の回転力を回転力伝達機構によってロータ３に伝達するようなものであってもよい（ロータ３が被駆動体３３に連動して回転するようになっていればよい）。同様に、本実施形態では、振動体４でロータ５を直接的に回転駆動するものとなっているが、本発明では、振動体４がロータ５を間接的に駆動するものであってもよい。すなわち、被駆動体５３をロータ５と別個に設け、被駆動体５３の回転力を回転力伝達機構によってロータ５に伝達するようなものであってもよい（ロータ５が被駆動体５３に連動して回転するようになっていればよい）。これらの場合、回転力伝達機構としては、例えば、歯車列（歯車伝動機構）や、プーリー、ベルト、チェーン等を用いた巻き掛け伝動機構等、いかなる機構を用いるものでもよい。
【００７０】
また、本実施形態では、ロータ３（被駆動体３３）を回転駆動する振動体４は、１つ設置されているが、本発明では、その振動体４を複数設け、被駆動体３３を複数の振動体４で回転駆動してもよい。同様に、本実施形態では、ロータ５（被駆動体５３）を回転駆動する振動体４は、１つ設置されているが、本発明では、その振動体４を複数設け、被駆動体５３を複数の振動体４で回転駆動してもよい。
【００７１】
次に、姿勢変更手段１６について説明する。
図１、図７および図８に示す姿勢変更手段１６は、重心の移動により、飛行体１の姿勢を変更（調節）することで、ロータ３および５の回転中心線（回転中心軸）３６を鉛直線（鉛直方向：重力の方向）に対して所定方向に所定角度傾斜させるもの（傾きを調節するもの）である。
【００７２】
図１に示すように、姿勢変更手段１６は、回転翼３４の下方に位置している。すなわち、姿勢変更手段１６は、中心軸２２の下端に設置（固定）されている。
本実施形態における姿勢変更手段１６は、錘要素（錘）１４と、錘要素１４をｙ軸方向に移動（変位）させるｙ軸方向移動手段（ｙ軸方向変位手段）であるリニアアクチュエータ（第１のリニアアクチュエータ）１６ｙと、リニアアクチュエータ（ｙ軸方向移動手段）１６ｙおよび錘要素１４をｘ軸方向に移動（変位）させるｘ軸方向移動手段（ｘ軸方向変位手段）であるリニアアクチュエータ（第２のリニアアクチュエータ）１６ｘとを有している。
なお、前記リニアアクチュエータ１６ｘおよび１６ｙにより、飛行体１に対して錘要素１４を移動（変位）させる移動手段（変位手段（変位機構））が構成される。
【００７３】
図７および図８に示すように、リニアアクチュエータ１６ｘと、リニアアクチュエータ１６ｙとは、互いの後述するスライダ１８１が対向した状態で、４つのピン１８６を介して、互いに接合されている。この場合、各ピン１８６は、それぞれ、一端側がリニアアクチュエータ１６ｙのスライダ１８１の孔部１８５（図９および１０参照）に挿入され、他端側がリニアアクチュエータ１６ｘのスライダ１８１の孔部１８５（図９および１０参照）に挿入され、互いのスライダ１８１同士を連結している。
【００７４】
また、リニアアクチュエータ１６ｘと、リニアアクチュエータ１６ｙとは、互いのスライダ１８１の移動方向が直交、すなわち、リニアアクチュエータ１６ｘのスライダ１８１の移動方向がｘ軸方向、リニアアクチュエータ１６ｙのスライダ１８１の移動方向がｙ軸方向となるように接合されている。
また、この姿勢変更手段１６では、リニアアクチュエータ１６ｘが、上方に位置し、リニアアクチュエータ１６ｙが下方に位置し、図１に示すように、リニアアクチュエータ１６ｘの後述するベース１６１の中央部の上側が、中心軸２２の下端に接合されている。そして、リニアアクチュエータ１６ｙの後述するベース１６１の中央部の下側に、錘要素１４が接合されている。
【００７５】
次に、リニアアクチュエータ１６ｙと、リニアアクチュエータ１６ｘとについて、代表的に、リニアアクチュエータ１６ｙを説明する。
図９〜図１２に示すように、リニアアクチュエータ１６ｙは、板状のベース１６１と、板状の基台１７１と、板状のスライダ１８１と、振動体（駆動源）４とを有している。これらベース１６１、基台１７１、スライダ１８１および振動体は、それぞれ、互いに平行（一部が面方向に重なる場合も含む）になるように設置されている。
【００７６】
基台１７１は、ベース１６１の中央部に、そのベース１６１に対して図１０〜図１２中左右方向に移動可能に設置されている。この場合、ベース１６１の中央部には、１対のガイドピン１６２が図１０〜図１２中左右方向に沿って立設され、基台１７１には、図１０〜図１２中左右方向に長い１対の長穴１７２が図１０〜図１２中左右方向に沿って形成されている。各ガイドピン１６２は、それぞれ、対応する長穴１７２に挿入されている。これにより、基台１７１は、ガイドピン１６２に案内され、長穴１７２に沿って図１０〜図１２中左右方向に移動することができる。
【００７７】
この基台１７１には、後述するロータ１６４（被駆動体１６５）を回転駆動する振動体４が設置されている。振動体は、凸部（接触部）４６および１対の腕部４８を有し、その凸部４６が図１０〜図１２中右側を向くように、基台１７１に対し、各腕部４８に形成された孔４８１に挿入されたボルト１７５によって固定されている。これにより、振動体４は、振動し得るように、各腕部４８によって支持される。なお、振動体４については、後に詳述する。
【００７８】
また、ベース１６１の図１０〜図１２中右側の端部（角部）には、１対のバネ止めピン１６８が立設されている。一方、基台１７１には、１対のバネ掛け部１７３が形成されている。一方のバネ掛け部１７３は、基台１７１の図１０中上側に設けられ、他方のバネ掛け部１７３は、基台１７１の図１０中下に設けられている。
そして、これら対応するバネ止めピン１６８とバネ掛け部１７３には、それぞれ、コイルバネ１７４（付勢手段）が伸張した状態（伸張状態）で設置されている。すなわち、各コイルバネ１７４は、それぞれ、その一端側が、基台１７１のバネ掛け部１７３に掛けられ（固定され）、他端側が、ベース１６１のバネ止めピン１６８に取り付けられている（固定されている）。
【００７９】
各コイルバネ１７４の弾性力（復元力）により、ベース１６１は、図１０〜図１２中右側に向かって付勢され、振動体４の凸部４６は、後述する被駆動体１６５の外周面１６５１に当接するとともに押圧される。
また、ベース１６１の図１０〜図１２中右側の端部で、かつ、図１０中上下方向の中央部には、ロータ１６４が回転可能に設置されている。ロータ１６４は、略円筒状をなす筒状部１６６と、筒状部１６６の外側（外周）に固着（固定）された被駆動体１６５とを有している。被駆動体１６５は、略リング状（円環状）をなしており、振動体４に対応する位置（基端側）に位置している。
【００８０】
また、ロータ１６４（筒状部１６６）の先端側の外周面１６５１には、ピニオンギア１６７が形成されている。これにより、ロータ１６４が回転すると、被駆動体１６５とピニオンギア１６７とが一体的に回転する。
また、ロータ１６４のピニオンギア１６７が形成されている部位（回転体である歯車）の径（外径）は、被駆動体１６５の径（外径）より小さく設定されており、これにより、減速機構が構成される。
【００８１】
また、前記ロータ１６４のピニオンギア１６７が形成されている部位（回転体である歯車）の径と、被駆動体１６５の径との比率を調整（変更）することにより、スライダ１８１の移動速度を任意に調整（変更）することができる。
また、ベース１６１の図１０〜図１２中左側の端部（角部）には、溝１６３１を有する２つのローラ１６３が回転可能に設置されている。
【００８２】
スライダ１８１は、これらのローラ１６３の溝１６３１内に位置し、各ローラ１６３とロータ１６４とで挟み込まれ、ベース１６１に対して図１０中上下方向に移動可能に設置されている。すなわち、スライダ１８１は、各ローラ１６３およびロータ１６４により、その移動方向が図１０中上下方向になり、かつ、姿勢が一定に保持されるように規制される。
【００８３】
このスライダ１８１の形状は、略四角形の枠状をなしている。すなわち、スライダ１８１の中央部には、略四角形の開口１８２が設けられている。
これにより、軽量化を図ることができる。また、この開口１８２を利用して振動体の４の着脱を行なうことができ、メンテナンス性が向上する。
また、スライダ１８１の幅（図１０〜図１２中の左右方向の長さ）は、比較的長く設定されるのが好ましい。これにより、ベース１６１（ベース面）とスライダ１８１（スライダ面）とにおける、拗れを軽減することができる。
【００８４】
また、スライダ１８１の図１０〜図１２中右側の外側の端面には、スライダ１８１の移動方向に沿って、前記ロータ１６４に設けられているピニオンギア１６７と噛合するラックギア１８３が形成されている。このラックギア１８３とピニオンギア１６７とにより、ロータ１６４の回転運動がスライダ１８１の直線運動に変換される。従って、ラックギア１８３とピニオンギア１６７とで回転／移動変換機構が構成される。
【００８５】
また、スライダ１８１の図１０中右側の両角部には、それぞれ、突出部１８４（ストッパ）が形成されている。これらの突出部１８４により、スライダ１８１の移動範囲が制限され（所定位置を越える移動が阻止され）、スライダ１８１の離脱が阻止（防止）される。
また、スライダ１８１における、振動体４の近傍には、４つの孔部１８５が形成されている。
【００８６】
このリニアアクチュエータ１６ｙでは、振動体４が所定のパターンで振動すると、その振動により、凸部４６から（凸部４６を介して）被駆動体１６５に所定方向の回転力（駆動力）が繰り返し加えられ（与えられ）、ロータ１６４は、所定方向に回転する。そして、ロータ１６４に設けられているピニオンギア１６７と、スライダ１８１に設けられているラックギア１８３とにより、ロータ１６４の回転運動がスライダ１８１の直線運動に変換され、スライダ１８１は、各ローラ１６３に案内され、所定方向（例えば、ｙ軸方向の正方向）に移動する。すなわち、このスライダ１８１に対して、相対的に、ベース１６１と錘要素１４とが一体的に移動する。
【００８７】
一方、前記振動が逆になるように振動体４を励振すると、凸部４６から被駆動体１６５に前記と逆方向の回転力が繰り返し加えられ、ロータ１６４は、前記と逆方向に回転する。そして、ロータ１６４に設けられているピニオンギア１６７と、スライダ１８１に設けられているラックギア１８３とにより、ロータ１６４の回転運動がスライダ１８１の直線運動に変換され、スライダ１８１は、各ローラ１６３に案内され、前記と逆方向（例えば、ｙ軸方向の負方向）に移動する。すなわち、このスライダ１８１に対して、相対的に、ベース１６１と錘要素１４とが一体的に移動する。
【００８８】
このリニアアクチュエータ１６ｙによれば、構造が簡単で、小型化（特に、薄型化）・軽量化を図ることができ、また、低速で、かつ、高い駆動力が得られる。
これにより、錘要素１４、すなわち、重心を低速で、容易かつ確実に移動させることができ、これによって、飛行体１の姿勢を正確かつ確実に変更することができ、安定した飛行を行なうことができる。
また、スライダ１８１と振動体４とを重ねて配置することができるので、リニアアクチュエータ１６ｙの総面積を小さくすることができ、小型化に有利である。
【００８９】
また、例えば、振動体の接触部をスライダに当接して、直接、そのスライダを移動させる形態のリニアアクチュエータを用いる場合は、振動体をスライダに押し付ける力が、スライダの移動の際の抵抗になってしまうが、このリニアアクチュエータ１６ｙでは、振動体４からスライダ１８１へかかる負荷をなくすことができ、これにより、リニアアクチュエータ１６ｙの駆動が安定し、より安定した飛行を行なうことができる。
【００９０】
また、前記直接スライダを移動させる形態のリニアアクチュエータを用いる場合は、振動体の接触部によるスライダの摩耗を抑制するため、スライダを金属で構成するので、リニアアクチュエータの軽量化には不利であるが、このリニアアクチュエータ１６ｙでは、振動体４がスライダ１８１を直接駆動するわけではないので、スライダ１８１を、例えば、樹脂等の軽量な材料で構成することができ、これにより、リニアアクチュエータ１６ｙの軽量化、すなわち、飛行体１の軽量化を図ることができる。
【００９１】
リニアアクチュエータ１６ｘについては、前記リニアアクチュエータ１６ｙと同様であるので、説明を省略する。
なお、本発明では、リニアアクチュエータ１６ｙと、リニアアクチュエータ１６xとの一方を省略してもよい。
姿勢変更手段１６の振動体４では、電極を複数に分割し、それらに対して選択的に電圧を印加して、圧電素子を部分的に駆動することにより、面内の縦・屈曲の振動を任意に選択し得るようになっている。すなわち、振動体４への通電状態（振動体４の振動パターン）を変更することにより、振動体４の凸部４６の振動（振動変位）の方向を変え、これにより、被駆動体１６５を図１０中時計回りと反時計回り（正方向と逆方向）のいずれの方向にも回転させることができるように構成されている。以下、この振動体４について説明するが、前記ロータ３および５を回転駆動する振動体４との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
【００９２】
図１３に示すように、振動体４は、前記ロータ３および５を回転駆動する振動体４と同様に、補強板４３の図１３中上側に圧電素子４２、下側に圧電素子４４を積層した構造であるが、圧電素子４２の図１３中上側に、板状の４つの電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃおよび４１ｄが設置され、圧電素子４４の図１３中下側に、板状の４つの電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄ（電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄは、図示せず、各符号のみを括弧内に示す）が設置されている点で、前記ロータ３および５を回転駆動する振動体４と異なっている。すなわち、圧電素子４２を４つの長方形の領域に略等しく分割（区分）し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃおよび４１ｄが設置され、同様に、圧電素子４４を４つの領域に分割（区分）し、分割された各領域に、それぞれ、長方形状をなす電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄが設置されている。なお、電極４１ａ、４１ｂ、４１ｃおよび４１ｄの裏側に、それぞれ、電極４５ａ、４５ｂ、４５ｃおよび４５ｄが配置されている。
【００９３】
一方の対角線上の電極４１ａおよび４１ｃと、これらの裏側に位置する電極４５ａおよび４５ｃとは、すべて電気的に接続され、同時に通電されるようになっており、同様に、他方の対角線上の電極４１ｂおよび４１ｄと、これらの裏側に位置する電極４５ｂおよび４５ｄとは、すべて電気的に接続（以下、単に「接続」と言う）され、同時に通電されるようになっている。
【００９４】
補強板４３は、アース（接地）されており、また、通電される電極４１ａ、４１ｃ、４５ａおよび４５ｃと、電極４１ｂ、４１ｄ、４５ｂおよび４５ｄとは、図示しないスイッチ（切替スイッチ）で切り替わり、そのいずれか一方に交流電圧が印加されるように構成されている。すなわち、図１６に示すように、振動体４は、駆動制御手段９のうちの、図示しない前記スイッチを有する後述する駆動制御回路９０に接続されており、その駆動制御回路９０により、通電される電極が選択され（切り替わり）、交流電圧が印加されるようになっている。
【００９５】
また、凸部４６は、図１３中の右端部（短辺側）であって、補強板４３の幅方向中央（短辺の中央）に設けられている。
また、補強板４３には、弾性（可撓性）を有する１対（２つ）の腕部４８が一体的に形成されている。１対の腕部４８は、補強板４３の長手方向（図１０中左右方向）略中央に、長手方向と略垂直な方向であって、かつ、補強板（振動体４）を介して互いに反対方向に突出するように（図１０中上下対称に）設けられている。
【００９６】
振動体４の電極４１ａ、４１ｃ、４５ａおよび４５ｃに通電し、これらの電極４１ａ、４１ｃ、４５ａおよび４５ｃと、補強板４３との間に、交流電圧が印加されると、図１４に示すように、振動体４の電極４１ａ、４１ｃ、４５ａおよび４５ｃに対応する部分がそれぞれ矢印ａ方向に繰り返し伸縮し、これにより、振動体４の凸部４６は、矢印ｂで示す斜めの方向に振動（往復運動）、または、矢印ｃで示すように、楕円振動（楕円運動）する。被駆動体１６５は、振動体４の電極４１ａ、４１ｃ、４５ａおよび４５ｃに対応する部分が伸長するときに凸部４６から摩擦力（押圧力）を受ける。
すなわち、凸部４６の振動変位Ｓの径方向成分Ｓ１（被駆動体１６５の径方向の変位）によって、凸部４６と外周面１６５１との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｓの周方向成分Ｓ２（被駆動体１６５の円周方向の変位）によって、被駆動体１６５に図１４中の反時計回りの回転力が与えられる。
【００９７】
振動体４が振動すると、このような力が被駆動体１６５に繰り返し作用し、被駆動体１６５は、図１４中の反時計回りに回転する。これにより、ロータ１６４は、図１４中の反時計回りに回転する。
前記と逆に、振動体４の電極４１ｂ、４１ｄ、４５ｂおよび４５ｄに通電し、これらの電極４１ｂ、４１ｄ、４５ｂおよび４５ｄと、補強板４３との間に、交流電圧が印加されると、図１５に示すように、振動体４の電極４１ｂ、４１ｄ、４５ｂおよび４５ｄに対応する部分がそれぞれ矢印ａ方向に繰り返し伸縮し、これにより、振動体４の凸部４６は、矢印ｂで示す斜めの方向に振動（往復運動）、または、矢印ｃで示すように、楕円振動（楕円運動）する。被駆動体１６５は、振動体４の電極４１ｂ、４１ｄ、４５ｂおよび４５ｄに対応する部分が伸長するときに凸部４６から摩擦力（押圧力）を受ける。
すなわち、凸部４６の振動変位Ｓの径方向成分Ｓ１（被駆動体１６５の径方向の変位）によって、凸部４６と外周面１６５１との間に大きな摩擦力が与えられ、振動変位Ｓの周方向成分Ｓ２（被駆動体１６５の円周方向の変位）によって、被駆動体１６５に図１５中の時計回りの回転力が与えられる。
【００９８】
振動体４が振動すると、このような力が被駆動体１６５に繰り返し作用し、被駆動体１６５は、図１５中の時計回りに回転する。これにより、ロータ１６４は、図１５中の時計回りに回転する。
なお、図１４および図１５では、それぞれ、振動体４の変形を誇張して示すとともに、腕部４８は図示されていない。
【００９９】
なお、本実施形態では、振動体４の電極を４分割して駆動する場合について説明したが、それは一例であり、本発明では、前述の振動体４の構造や駆動の方法に限定されるものではない。
また、各リニアアクチュエータ１６ｘおよび１６ｙは、それぞれ、スライダ１８１（錘要素１４）のｘ軸方向の位置（移動量）およびｙ軸方向の位置（移動量）を検出する図示しない位置検出手段（移動量検出手段）を有している。各位置検出手段は、それぞれ、所定の位置検出用スケールと、発光部および受光部を有するセンサとで構成されている。
【０１００】
リニアアクチュエータ１６ｘの振動体４が駆動し、スライダ１８１が移動すると、センサからの信号が後述する駆動制御回路９０のθｙ制御回路９２ｙに供給（入力）され、θｙ制御回路９２ｙは、その信号に基づいて、スライダ１８１（錘要素１４）のｘ軸方向の移動量や位置を求める。前記スライダ１８１（錘要素１４）の移動量や位置の情報は、スライダ１８１（錘要素１４）をｘ軸方向へ移動させる際の所定の制御や処理に利用される。
【０１０１】
同様に、リニアアクチュエータ１６ｙの振動体４が駆動し、スライダ１８１が移動すると、センサからの信号が、後述する駆動制御回路９０のθｘ制御回路９２ｘに供給（入力）され、θｘ制御回路９２ｘは、その信号に基づいて、スライダ１８１（錘要素１４）のｙ軸方向の移動量や位置を求める。前記スライダ１８１（錘要素１４）の移動量や位置の情報は、スライダ１８１（錘要素１４）をｙ軸方向へ移動させる際の所定の制御や処理に利用される。
なお、各位置検出手段は、それぞれ、光学的に検出するものに限らず、例えば、磁気的に検出するものであってもよい。
【０１０２】
次に、錘要素１４について説明する。
図１に示すように、錘要素１４は、箱状のケーシング１４１を有しており、このケーシング１４１の外側には、所定の駆動回路、例えば、図１６に示す駆動制御手段９のうちの駆動制御回路９０、姿勢制御センサ８等を有する回路基板（フレキシブル回路基板）１３が設置されている。
【０１０３】
これにより、ロータ３、５が回転したときの回転翼３４、５４からの気流（空気流）により、回路基板１３が冷却され、回路基板１３で発生する熱を容易かつ確実に放熱することができ、これによって、駆動制御回路９０、姿勢制御センサ８等の誤動作や故障を防止することができる。また、別途、冷却手段（放熱手段）を設ける必要がないので、小型化・軽量化に有利である。
【０１０４】
また、ケーシング１４１内には、例えば、無線通信用の図示しない送受信部と、前記駆動制御回路９０、姿勢制御センサ８および送受信部等の飛行体１の各部に電力を供給する図１６に示す電池（飛行体１を駆動するエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積手段）１５等が収納（内蔵）されている。
すなわち、本実施形態では、駆動制御回路９０、姿勢制御センサ８、送受信部および電池１５等が、姿勢変更手段１６の錘要素１４の一部を構成する。これにより、専用の錘の部分（錘としてのみ作用する部分）の重さを軽くすることができるので、飛行体１を軽量化することができ、飛行体１のペイロード（荷重）を大きくとることができる。
また、錘要素１４の質量は、飛行体１の質量の大部分を占めるので、この錘要素１４の移動により、重心の位置を容易に移動させることができる。
【０１０５】
図１６に示すように、姿勢制御センサ８は、Ｚ軸の回り（θｚ方向）の回転を検出するジャイロセンサ８１ｚと、Ｘ軸の回り（θｘ方向）の回転を検出するジャイロセンサ８１ｘと、Ｙ軸の回り（θｙ方向）の回転を検出するジャイロセンサ８１ｙとで構成されている。
また、駆動制御回路９０は、θｚ検出回路９１ｚと、θｘ検出回路９１ｘと、θｙ検出回路９１ｙと、θｚ制御回路９２ｚと、θｘ制御回路９２ｘと、θｙ制御回路９２ｙと、ｙ駆動回路９３ｙと、ｘ駆動回路９３ｘと、リニアアクチュエータ１６ｙの振動体４の通電される電極を切り替える図示しないスイッチ（切替スイッチ）と、リニアアクチュエータ１６ｘの振動体４の通電される電極を切り替える図示しないスイッチ（切替スイッチ）とで構成されている。
【０１０６】
ｙ駆動回路９３ｙは、前記電極を切り替えるスイッチを介してリニアアクチュエータ１６ｙの振動体４に接続され、ｘ駆動回路９３ｘは、前記電極を切り替えるスイッチを介してリニアアクチュエータ１６ｘの振動体４に接続されている。
また、θｚ制御回路９２ｚと、第１の駆動回路９３１およびの第２の駆動回路９３２とは、無線で信号の送信および受信（無線通信）を行うことができるようになっている。
また、電池１５としては、例えば、１次電池、２次電池（蓄電池）、燃料電池、太陽電池（光電変換素子）と充電部（例えば、２次電池）とを組み合わせたもの等が挙げられる。
【０１０７】
図１７および図１８は、それぞれ、図１に示す飛行体の作用等を説明するための模式図（側面図）である。
図１７に示すように、重心の位置が回転中心線３６（中心軸２２）の延長線上にある場合は、回転中心線３６の方向は、鉛直方向となる。このときの揚力は、鉛直成分（推力）のみである。
そして、図１８に示すように、錘要素１４の移動により、重心が移動すると、揚力が作用（発生）する支点Ｐと重心とを通る直線Ｌの方向が、鉛直方向となるように飛行体１（回転中心線３６）が傾く。これにより、揚力に水平成分（並進力）が発生し、飛行体１は、水平方向に移動する。
【０１０８】
このような飛行体１に対し、地上（床）には、図示しない操作部（コントローラ）が設けられており、この操作部と飛行体１とは、無線で通信することができ、前記操作部から飛行体１を無線で遠隔操作（ロータ３および５の回転数の調整、錘要素１４のｘ軸方向およびｙ軸方向の位置の調整等）することができるようになっている。
そして、この飛行体１では、ジャイロセンサ８１ｚによるθｚ方向の検出値と、Ｚ軸方向の指示値（高さ指示値）と、Ｚ軸の回りの指示値（θｚ方向の指示値）とに基づいて、ロータ３およびロータ５の回転数（回転速度）をそれぞれ制御する。
【０１０９】
すなわち、Ｚ軸方向の指示値がθｚ制御回路９２ｚへ入力されると、そのＺ軸方向の指示値（高さ）になるように、第１の駆動回路９３１および第２の駆動回路９３２を介して、ロータ３および５を回転駆動する各振動体４の駆動が制御される。これにより、飛行体１を上昇または下降させることができ、また、所定の高さに保持することができる。
また、θｚ方向の指示値がθｚ制御回路９２ｚへ入力されると、そのθｚ方向の指示値（向き）になるように、第１の駆動回路９３１および第２の駆動回路９３２を介して、ロータ３および５を回転駆動する各振動体４の駆動が制御される。これにより、飛行体１をθｚ方向に、正逆いずれの方向へも所定量（所定角度）回転させることができ、θｚ方向に、所定の角度（向き）に保持することができる。
【０１１０】
また、この飛行体１では、ジャイロセンサ８１ｘによるθｘ方向の検出値と、Ｙ軸方向の指示値とに基づいて、錘要素１４のＹ軸方向の位置を制御する。
すなわち、Ｙ軸方向の指示値がθｘ制御回路９２ｘへ入力されると、そのＹ軸方向の指示値になるように、ｙ駆動回路９３ｙを介して、リニアアクチュエータ１６ｙの振動体４の駆動が制御される。これにより、ベース１６１とともに錘要素１４がＹ軸方向へ移動し、飛行体１の重心がＹ軸方向へ移動して、飛行体１の各ロータ３および５の回転中心線３６が、ＹＺ平面内で所定角度回転し、鉛直線に対してｙ軸に向って所定角度傾斜する。
このようにして、飛行体１を前記回転中心線３６の傾斜方向に、例えば、水平移動（飛行）させることができる。
【０１１１】
また、この飛行体１では、ジャイロセンサ８１ｙによるθｙ方向の検出値と、Ｘ軸方向の指示値とに基づいて、錘要素１４のＸ軸方向の位置を制御する。
すなわち、Ｘ軸方向の指示値がθｙ制御回路９２ｙへ入力されると、そのＸ軸方向の指示値になるように、ｘ駆動回路９３ｘを介して、リニアアクチュエータ１６ｘの振動体４の駆動が制御される。これにより、錘要素１４およびリニアアクチュエータ１６ｙがＸ軸方向へ移動し、飛行体１の重心がＸ軸方向へ移動して、飛行体１の各ロータ３および５の回転中心線３６が、ＸＺ平面内で所定角度回転し、鉛直線に対してｘ軸に向って所定角度傾斜する。
【０１１２】
このようにして、飛行体１を前記回転中心線の傾斜方向に、例えば、水平移動（飛行）させることができる。
以上のように、姿勢変更手段１６により、飛行体１の飛行姿勢を容易かつ確実に変更することができ、飛行体１を容易かつ確実に任意の位置に飛行（移動）させることができる。
【０１１３】
以上、本発明の飛行体を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。
また、本発明では、超音波モータの振動体の形状、構造は、図示の構成に限らず、被駆動体を回転駆動することができるものであればいかなるものでもよい。例えば、圧電素子が１枚のものや、補強板を有さないものや、被駆動体と当接する部分に向かって幅が漸減するような形状のもの等であってもよい。
【０１１４】
また、本発明では、ロータを回転させる駆動源は、電力により駆動するものであれば、超音波モータには限定されない。
また、本発明では、飛行体の遠隔操作の方法は、無線操縦に限らず、例えば、有線操縦によるものであってもよい。
また、本発明では、飛行体が自動飛行制御されるように構成されていてもよい。
【０１１５】
また、本発明の飛行体の大きさは、特に限定されないが、特に、複数の回転翼を備えたロータの直径が、例えば、５〜３００ｍｍ程度の比較的小さい飛行体（小型飛行体）に好適である。
また、本発明の飛行体は、無人用（無人の飛行体）と、有人用（有人の飛行体）とのいずれにも適用することができる。
【０１１６】
また、本発明の飛行体は、複数の回転翼を備えたロータが１つ設けられているようなものでもよく、また、３つ以上設けられているようなものでもよい。すなわち、本発明は、図示の構造の飛行体に限定されず、例えば、ヘリコプタ等、複数の回転翼を備えたロータを有する各種の飛行体に適用することができる。
また、本発明の飛行体の用途は、特に限定されず、例えば、飛行体に、各種センサ（センシング手段）等の作業手段を搭載し、目的の場所へ飛行（移動）させ、各種の環境で各種の情報の収集（センシング作業）等を行うことができる。
【０１１７】
また、他にも、例えば、人間の入れない有害環境（人体に対して有害な環境を有する場所）において、各種センサにより情報収集等を行なうことができる。
また、飛行体は、地球上はもちろんのこと、地球以外の場所、例えば、火星等の他の惑星においても用いることができる（惑星探査用の飛行体（フライングロボット）にも適用することができる）。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明の飛行体の実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す飛行体における中心軸付近を拡大して示す断面側面図である。
【図３】図１に示す飛行体におけるロータを模式的に示す平面図である。
【図４】図１に示す飛行体における振動体の斜視図である。
【図５】図１に示す飛行体における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図である。
【図６】図１に示す飛行体における振動体の凸部が楕円運動する様子を示す平面図である。
【図７】図１に示す飛行体における姿勢変更手段の斜視図である。
【図８】図１に示す飛行体における姿勢変更手段の分解斜視図である。
【図９】図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの斜視図である。
【図１０】図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの平面図である。
【図１１】図１に示す飛行体における姿勢変更手段のリニアアクチュエータの側面図である。
【図１２】図１０中のＡ−Ａ線での断面図である。
【図１３】図１に示す飛行体における振動体の斜視図である
【図１４】図１に示す飛行体における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図である。
【図１５】図１に示す飛行体における振動体が被駆動体を駆動する様子を示す平面図である。
【図１６】図１に示す飛行体の回路構成を示すブロック図である。
【図１７】図１に示す飛行体の作用等を説明するための模式図である。
【図１８】図１に示す飛行体の作用等を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１……飛行体 ２……基部 ２１……基板 ２２……中心軸 ２３……振動体取付部 ３……ロータ ３１……筒状部材 ３１１……貫通孔 ３２……回転翼固定部材 ３２１……筒状部 ３２２……固定部 ３２３……貫通孔 ３３……被駆動体 ３３１……外周面 ３４……回転翼 ３５……軸孔 ３６……回転中心線 ４……振動体 ４１、４５……電極 ４１ａ〜４１ｄ……電極 ４５ａ〜４５ｄ……電極 ４２、４４……圧電素子 ４３……補強板 ４６……凸部 ４８……腕部 ４８１……孔 ４９……中心線 ５……ロータ ５１……筒状部材 ５２……回転翼固定部材 ５２１……筒状部 ５２２……固定部 ５２３……貫通孔 ５３……被駆動体 ５３１……外周面 ５４……回転翼 ５４１……軸 ５５……軸孔 ６……接地手段 ６０……固定部 ６１……脚 ６２……先端部 ７１……太陽電池 ７２……回路部 ７３……部分回路部 ７４……充電部 ８……姿勢制御センサ ８１ｘ、８１ｙ、８１ｚ……ジャイロセンサ ９……駆動制御手段 ９０……駆動制御回路 ９１ｘ……θｘ検出回路 ９１ｙ……θｙ検出回路 ９１ｚ……θｚ検出回路 ９２ｘ……θｘ制御回路 ９２ｙ……θｙ制御回路 ９２ｚ……θｚ制御回路 ９３１……第１の駆動回路 ９３２……第２の駆動回路 ９３ｘ……ｘ駆動回路 ９３ｙ……ｙ駆動回路 １１……軸受け １２……ボルト １３……回路基板 １４……錘要素 １４１……ケーシング １５……電池 １６……姿勢変更手段 １６ｘ……リニアアクチュエータ １６ｙ……リニアアクチュエータ １６１……ベース １６２……ガイドピン １６３……ローラ １６３１……溝 １６４……ロータ １６５……被駆動体 １６５１……外周面 １６６……筒状部 １６７……ピニオンギア １６８……バネ止めピン １７１……基台 １７２……長穴 １７３……バネ掛け部 １７４……コイルバネ １７５……ボルト １８１……スライダ １８２……開口 １８３……ラックギア １８４……突出部 １８５……孔部 １８６……ピン １９……ブラシ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けられ、複数の回転翼を有するロータと、
電力により駆動し、前記ロータを回転させる駆動源とを備え、
前記回転翼の回転により生じる推力により飛行する飛行体であって、
前記回転翼の表面に、光を受光して光電変換し、電気を生成する太陽電池を設け、
前記回転翼の内部に、前記太陽電池で生成された電気を充電する充電部を有する回路部を設けたことを特徴とする飛行体。
【請求項２】
前記駆動源の駆動のために用いられる電力の少なくとも一部は、前記充電部から供給されるよう構成されている請求項１に記載の飛行体。
【請求項３】
前記回転翼をその厚さ方向から見たとき、前記回路部の略全体が前記太陽電池の一部と重なっている請求項１または２に記載の飛行体。
【請求項４】
前記回路部は、前記各回転翼の内部に分散された部分回路部で構成され、
前記各回転翼の部分回路部は、それぞれ、該回転翼の回転中心と該回転翼の端部との中点よりも端部側に、該部分回路部の重心が位置するように設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の飛行体。
【請求項５】
前記回路部は、前記各回転翼の内部に分散された部分回路部で構成され、
前記各回転翼の部分回路部は、それぞれ、該回転翼の回転中心と該回転翼の部分回路部の重心との間の距離が、全て略等しくなるように設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の飛行体。
【請求項６】
略同軸的に設けられ、互いに反対方向に回転する２つの前記ロータを有する請求項１ないし５のいずれかに記載の飛行体。
【請求項７】
重心を移動させることにより飛行姿勢を変更する姿勢変更手段を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の飛行体。
【請求項８】
前記姿勢変更手段は、錘要素と、該錘要素を変位させる変位機構とを有する請求項７に記載の飛行体。
【請求項１】
回転可能に設けられ、複数の回転翼を有するロータと、
電力により駆動し、前記ロータを回転させる駆動源とを備え、
前記回転翼の回転により生じる推力により飛行する飛行体であって、
前記回転翼の表面に、光を受光して光電変換し、電気を生成する太陽電池を設け、
前記回転翼の内部に、前記太陽電池で生成された電気を充電する充電部を有する回路部を設けたことを特徴とする飛行体。
【請求項２】
前記駆動源の駆動のために用いられる電力の少なくとも一部は、前記充電部から供給されるよう構成されている請求項１に記載の飛行体。
【請求項３】
前記回転翼をその厚さ方向から見たとき、前記回路部の略全体が前記太陽電池の一部と重なっている請求項１または２に記載の飛行体。
【請求項４】
前記回路部は、前記各回転翼の内部に分散された部分回路部で構成され、
前記各回転翼の部分回路部は、それぞれ、該回転翼の回転中心と該回転翼の端部との中点よりも端部側に、該部分回路部の重心が位置するように設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の飛行体。
【請求項５】
前記回路部は、前記各回転翼の内部に分散された部分回路部で構成され、
前記各回転翼の部分回路部は、それぞれ、該回転翼の回転中心と該回転翼の部分回路部の重心との間の距離が、全て略等しくなるように設けられている請求項１ないし４のいずれかに記載の飛行体。
【請求項６】
略同軸的に設けられ、互いに反対方向に回転する２つの前記ロータを有する請求項１ないし５のいずれかに記載の飛行体。
【請求項７】
重心を移動させることにより飛行姿勢を変更する姿勢変更手段を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の飛行体。
【請求項８】
前記姿勢変更手段は、錘要素と、該錘要素を変位させる変位機構とを有する請求項７に記載の飛行体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００６−１３０９９３（Ｐ２００６−１３０９９３Ａ）
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１９８３３（Ｐ２００４−３１９８３３）
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月２５日（２００６．５．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月２日（２００４．１１．２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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