본 논문에서는 곤충 모방 날갯짓 초소형 비행체에 적용될 끈을 이용한 날갯짓 구동 장치의 구동 원리와 그 최적화 과정이 소개된다. 이 날갯짓 구동 장치는 끈을 이용하여 구조의 경량화와 관성력 감소로 인한 에너지 효율 상승을 목적으로 설계되 었다. 먼저 장력만 전달할 수 있는 끈의 특성을 고려하여 운동학적인 수식이 정립되었으며, 이를 통해 구동 장치의 거동 특 성을 파악할 수 있었다. 이 수식들은 수정된 패턴 검색 최적화 과정에 포함되어 메커니즘의 운동학적 최적화를 가능하게 만 들었다. 최적화된 형상으로 제작된 시제품은 설계의 구동 원리에 맞게 운동하였으며, 그 날갯짓 폭은 목표한 날갯짓 폭을 만 족시켰다. 수치적 시뮬레이션과 실험 결과는 잘 일치하여 제시된 구동 장치가 실제로 활용될 수 있음을 보였다.

An insect-like flapping-wing flying-robot should be able to produce flight forces and control moments at the same time only by flapping wings, because there is no control surface at tail just like an insect. In this paper, design principles for the flapping mechanism and control moment generator are briefly explained, characteristics measured force and moment generations of the robot are presented, and finally controlled flight of the flying robot is demonstrated. The present insect-like robot comprises a lightweight flapping mechanism that can produce a flapping angle larger than 180° and a control moment generator that produces pitch, roll, and yaw moments by adjusting location of the trailing edges at the wing roots. The measured force and moment data show that the control input angles less than 9° would not significantly reduce the vertical force generation. It is also observed that the pitch, roll, and yaw control moments are produced only by the corresponding control input. The simple PID control theory is used for the controlled flight of the flying robot, controlling pitch, roll, and yaw motions. The flying robot successfully demonstrated controlled flight for about 40 seconds.