RCバイオニックバタフライ — Arduinoとサーボで作る生体模倣蝶

出典: S-DiY (YouTube)

蝶がラジコンで飛ぶ日

蝶をラジコンで飛ばせると聞いたとき、正直「また煽りタイトルか」と思った。オーニソプター（羽ばたき飛行機）自体は昔からある。ゴム動力の模型から、モーター＋ギアボックスで羽ばたく鳥型まで、RCオーニソプターの歴史は長い。

しかし今回、S-DiYというベトナムのチャンネルが公開したプロジェクトは違う。

Arduino Pro Microとマイクロサーボ2基だけ。ギアボックスなし。尾翼なし。

総重量55〜61g。部品代は数千円。ソースコードはGitHubで無料公開。

これが、ちゃんと飛ぶ。

S-DiYプロジェクト概要

S-DiYはベトナム拠点の13.7万登録者チャンネル。ArduinoベースのDIYロボット製作をステップバイステップで解説する。「安価な部品で誰でも作れる」が信条だ。

今回のバイオニックバタフライ動画は30分57秒の完全チュートリアル。公開から約4ヶ月で14万再生。Circuit DigestとPCB HEROという電子工作メディアが記事化し、Facebookには872人の再現コミュニティ（CTorque Bionic Butterfly DIY Community）まで生まれている。

フォロワーによるフォローアップ動画も投稿されており、他人による再現・改良が進んでいる証拠だ。

メカニズム — サーボ2基で羽ばたく仕組み

このプロジェクトの核心は「サーボ式直接駆動」にある。

従来のRCオーニソプターの大半はモーター＋ギアボックス方式だ。ブラシモーターの回転をギアで減速し、クランクとコンロッドで往復運動に変換して羽ばたく。部品点数が多く、重量がかさみ、左右の羽ばたきは機械的に同期される。

S-DiYの方式は違う。

高トルクのマイクロサーボ（PTK 7465MG）を左右の翼に直結し、サーボの回転往復運動でそのまま羽ばたく。ギアボックスもリンク機構も不要。左右独立制御が可能で、尾翼なしでも姿勢制御できる。

これは蝶の飛行に最適な方式だ。

ギア式 vs サーボ式

| —— | ギア式（従来型） | サーボ式（本プロジェクト） | | —— | —— | —— | | 機構 | 複雑（ギア・リンク多数） | 極めてシンプル | | 重量 | 重い | 超軽量（55〜61g） | | 左右制御 | 機械的に同期 | 独立制御可能 | | 尾翼 | 必要 | 不要 | | 調整 | 機械的な加工が必要 | コード変更のみ | | コスト | 中〜高 | 低 |

パーツ選定の妙 — なぜこの部品なのか

このプロジェクトの各部品は、軽量化という一点で徹底的に選ばれている。

Arduino Pro Micro（約5g）

ATmega32U4搭載の超小型ボード。33×18×3mm、わずか5g。ネイティブUSB（シリアル変換IC不要）で部品点数を減らせる。PWM 5chでサーボ2基を制御して余裕あり。普通のArduino Uno（25g）では重すぎて論外だ。

PTK 7465MG マイクロサーボ（約13g）×2

最重要パーツにして最大の軽量課題。 サーボ2基で総重量の約半分（26g）を占める。

なぜSG90（1.5kg·cm、9g）じゃダメなのか。蝶の羽ばたきには毎秒5〜12回の反転衝撃がかかる。SG90のナイロンギアでは数分で摩耗する。PTK 7465MGは全金属ギア＋コアレスモーターで、5.5kg·cmのトルクを4.8〜8.4Vの広い電圧範囲で発揮する。応答速度0.075秒/60°で、蝶の羽ばたき周波数を余裕でカバーする。

FS-A8S 受信機（約1.2g）

Flysky FS-i6X用の超小型受信機。20×14×5.3mm、1.2g。PPM 1線出力でArduinoの限られたピンを節約。AFHDS 2Aプロトコルで混信に強く、空中1500m以上の通信距離を確保する。

2S 180mAh LiPo（約13g）

2S（7.4V）の選択は、PTK 7465MGの最高性能を引き出すために必須。1S（3.7V）ではトルク不足で羽ばたきが成立しない。

180mAh（13g）は軽量と飛行時間の最適点。300mAh（20g）に増やすと重量が50%増え、翼負荷が上がってかえって飛ばなくなる。実用飛行時間は約10分。10〜15分の急速充電で連続運用できる。

カーボンファイバーロッド 1mm / 1.5mm

1mmを翅脈（ウィングベイン）に、1.5mmを胴体フレームに使う。カーボンは同じ強度でアルミの60%、スチールの20%の重量。剛性230GPaでトルク伝達ロスを最小化し、5〜15Hzの振動を内部摩擦で抑制する。何よりカッターで切断できて瞬間接着剤で組める——工作の敷居が極めて低い。

推定総重量

| パーツ | 重量 | | —— | —— | | サーボ×2 | 26g | | バッテリー | 13g | | フレーム（カーボン+翅） | 5〜8g | | Arduino Pro Micro | 5g | | 受信機 | 1.2g | | 配線他 | 5〜8g | | 合計 | 55〜61g |

オーニソプターの科学 — 蝶型の優位性

オーニソプター（羽ばたき飛行機）の歴史はレオナルド・ダ・ヴィンチまで遡る。しかし実用的なRCオーニソプターが成立したのは、軽量なサーボとLiPoバッテリーが登場した最近のことだ。

蝶 vs 鳥

蝶型オーニソプターは鳥型といくつかの本質的な違いを持つ。

| —— | 蝶型 | 鳥型 | | —— | —— | —— | | 翼形状 | 低アスペクト比（幅広） | 高アスペクト比（細長） | | 羽ばたき周波数 | 5〜12Hz | 5〜20Hz | | 左右制御 | 独立制御可能 | 通常同期 | | 尾翼 | 不要 | 必要 | | 飛行スタイル | ひらひら・機動性重視 | 直進巡航・滑空 | | 機構 | シンプル（サーボ式に最適） | 複雑（ギア式向け） |

蝶のゆっくりした羽ばたき（5〜12Hz）はマイクロサーボの性能範囲に収まる。これがサーボ式直接駆動を可能にする理由だ。

羽ばたき飛行の空気力学

ダウンストローク（打ち下ろし）で揚力と推力の両方を同時に発生し、アップストローク（打ち上げ）では翼を捻って抵抗を最小化する。この非対称性が持続飛行を可能にする。

蝶はさらに「クラップアンドフリング」と呼ばれる効果を利用する。打ち上げ頂点で左右の翼を合わせ、引き剥がすことで強い揚力を生む。この効果が大きな翼でゆっくり羽ばたく蝶の飛行を支えている。

オープンソースの価値

このプロジェクトのソースコードはGitHub（wonderworksr/butterfly）で公開されている。Arduinoのスケッチ、回路図、3Dプリント用STLファイルがセットで入手できる。

必要なのは以下の部品だけ：

• Arduino Pro Micro（約500円）
• マイクロサーボ PTK 7465MG ×2（約2000円）
• Flysky FS-i6X + FS-A8S（約6000円）
• 2S 180mAh LiPo（約1000円）
• カーボンファイバーロッド 1mm / 1.5mm（約500円）
• 翅材（100均の布やフィルムで代用可）

合計1万円前後。これで本物の羽ばたく蝶がラジコンで飛ぶ。

FestoのeMotionButterfly（2015年、50cm翼開長、32g、2個のサーボ、プロ仕様）は一般再現が困難だが、S-DiYのプロジェクトは誰の机の上でも再現できる。この差は大きい。

飛ぶことの意味

ラジコンはこれまで「プロペラで前に進む」か「ローターで浮く」かの2択だった。そこに「羽ばたく」という第三の選択肢が、数千円とArduinoの数行のコードで加わった。

技術の民主化とはこういうことだ。誰でも作れて、誰でも改良できて、誰でも空に放てる。

S-DiYのバイオニックバタフライは、その象徴だ。

（この記事はS-DiYのYouTube動画およびWeb調査に基づく。ソースコードは https://github.com/wonderworksr/butterfly で公開中）