CN107710315B - 致动设备 - Google Patents

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Abstract

一种致动设备包括被附接到载体(50)的至少一个电活性聚合物(EAP)层(52)和定义至少两种稳定状态的机械结构(56、58)。EAP层适于在被驱动时与机械结构相互作用以在至少两种稳定状态之间进行切换，其中，所述机械结构在非驱动状态下将所述电活性聚合物层保持在选定的稳定状态下。以这种方式，为设备定义了当EAP不再被驱动时能够被保持的两种或更多种稳定状态。

Description

致动设备
技术领域
本发明涉及使用活性材料的致动设备。其还涉及这样的设备的阵列和操作这样的设备和阵列的方法。
背景技术
电或光活性材料是当利用合适的控制信号电学地或光学地驱动时示出机械变形的材料。这些材料的某些种类也呈现相反效应，即它们当经受机械变形时能够提供电学或光学信号。以上效应发生的精确机制取决于选择的材料，并且在一些情况下也取决于将它们嵌入设备的方式。由于以上效应，这些材料的大多数常见应用是在致动器和/或传感器中。
电活性聚合物(EAP)和光活性聚合物(OAP)是新兴的材料种类。它们对将其有利的致动响应性质与多种有利的工程性质进行性组合，随之允许在新应用领域中使用。因此，例如相比于常见的其他机械致动器或基于无机EAM的致动器，EAP通常在小体积或薄形式因子中呈现相对大的变形和力。EAP还给出无噪声操作、准确的电学控制、快速的响应、和具有大范围的可能致动频率(诸如0–20kHz)的高分辨率和周期致动的可能性。OAP提供了其他优点。并且所有这些性质和优点伴随使用完善的方法轻松制造成各种形状，从而允许轻松地集成到各种系统中。
EAP和OAP能够特别有利地在部件或特征的少量移动被期望的任何应用中使用。类似地，该技术能够用于感测小移动。
作为EAP设备操作的范例，图1和2示出了用于基于EAP的设备的两种可能操作模式。该设备包括被夹在EAP层14的相对侧上的电极10、12之间的EAP层14。尽管在图1中EAP层可自由移动，但是在图2中整个EAP层和其电极利用一层侧被夹钳到支撑载体层16。被应用在电极10和12上面的电压差(驱动信号)用于在EAP层上面提供电场以引起EAP层在如图所示的所有方向上扩张。尽管在图1中由于层自由悬浮，这导致EAP层的变形，但是在图2中由于通过夹钳的受约束的运动自由，相同的致动导致设备的弯曲。使用设备工程设计，各种设备输出能够在EAP层的致动的情况下(即在设备的驱动的情况下)被调用。因此，为了获得如图所示的围绕轴的不对称弯曲，分子取向(膜伸展)例如可以被应用，从而迫使移动在一个方向上。在一个方向上的扩张可以由EAP层的不对称引起，或其可以由载体层的性质的不对称引起，或两者的组合。
基于EAP或OAP的设备(如图1和2的那些)通常是模拟设备，这意味着驱动对输出响应曲线是连续曲线。因此，除了零水平/强度信号外的任何信号都将会实现致动输出。然而，它们需要连续驱动以便维持其致动状态。在某些情况下，不期望向致动器递送连续的驱动信号。因此存在对于不需要驱动信号的连续应用以维持处于其致动状态下的设备的需要。
发明内容
本发明的目的是提供一种上文中描述的类型的不需要驱动信号的连续应用以便维持处于其致动状态的致动设备。
该目的至少部分地利用如由独立权利要求定义的设备来实现。从属权利要求提供了有利的实施例。
根据本发明，提供了一种设备，包括：
-致动结构(62)，其包括载体和被附接到所述载体的活性材料(20)，以用于响应于所述活性材料的驱动而引起至少所述载体的弯曲和/或弯曲的改变；
-机械结构(24)，其用于通过以下方式至少定义所述致动结构的第一稳定机械状态和与所述第一稳定机械状态不同的第二稳定机械状态：在第一和第二稳定机械状态中的至少一个下将所述致动结构机械地约束在弯曲配置下，并且
-在所述驱动之的情况下，所述致动结构能够从第一稳定机械状态切换到第二稳定机械状态。
活性材料是当被驱动时能够变性或改变的材料。驱动能够表示例如电学驱动(利用电压、场或电流)或光学驱动(利用一定频率、颜色和/或强度的光学信号)。
致动结构包括被附接到活性材料的载体，使得致动结构提供弯曲致动器。因此驱动使其弯曲或弯曲更少。
机械结构机械地约束致动器，使得致动器能够采取至少两种不同的稳定机械状态。
稳定机械状态表示在不应用外部刺激(诸如具体地到设备的驱动)的情况下能够被维持的机械状态。因此，机械结构用于在停止驱动的情况下维持至少一个稳定机械状态。致动结构与机械结构相互作用，以激活设备从一种状态切换到另一种状态。这意味着设备仅当被切换时需要驱动而当处于稳定状态时不需要驱动。
第一稳定机械状态能够是致动结构的非驱动平衡或静止状态。
该设备将致动结构与机械结构进行组合，使得设备能够被致动并且具有多个稳定状态。致动结构的载体部分是机械结构的一部分，使设备特别紧凑。该设计允许简单的平坦弯曲致动器(具有至少一个致动器材料层和至少一个载体层的多层)，所述弯曲致动器本身不提供双稳态行为，并且所述弯曲致动器通常在平坦状况下被产生，以被并入在具有双稳态致动行为的设备中。
设备因此能够用于给出数字输出(在阈值之下不存在效应，并且在阈值上存在恒定幅度的效应)或实际上多水平输出。因此，本质上模拟致动结构的致动被切换到数字输出。以此方式，模拟驱动信号被切换到数字致动输出，并且致动状态在移除应用的驱动信号之后保持。
设备优选是用于提供致动输出的致动设备，其中，致动输出至少基于第二稳定机械状态或至少由第二稳定机械状态定义。致动输出能够包括任何种类的机械输出，例如行程、力、应变、压力或位移，其中，位移能够在沿着一个或多个轴的一个或多个方向上、在一个或多个点处或围绕一个或多个轴的滑动、旋转、弯曲、扭曲或扩张、或上面提到的任何一种组合。这可以根据对于致动结构和/或机械结构的特定设计的需要来进行工程设计。
致动结构能够被布置用于提供致动输出。备选地或额外地，能够存在具有致动结构和/或机械结构的机械(接触或通过力操作)相互作用以便提供致动输出的致动输出构件(例如活塞或杆或其他构件)。
在一个范例中，设备通过外部地向设备应用机械力来重置。驱动然后仅在一个方向上在状态间切换，即从第一稳定状态切换到第二稳定状态。
本发明的设备还能够包括：
-所述载体具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，其中，所述活性材料被附接到所述第一侧；并且
-所述致动器结构包括被附接到所述第二侧的另外的活性材料，所述另外的活性材料用于响应于所述活性材料的另外的驱动而引起所述致动结构的弯曲和/或弯曲的改变，在所述另外的驱动的情况下，所述致动结构能够从所述第二稳定机械状态切换到所述第一稳定机械状态。
因此，在停止另外的驱动的情况下，机械结构能够维持第一稳定机械状态。该设备因此可在两种稳定状态之间驱动，同时设计紧凑性被维持。
活性材料和另外的活性材料能够相同或不同。两者能够是电活性材料或两者能够是光活性材料。备选地，一个能够是电活性的，并且另一个能够是光活性的。
衬底和任何活性材料优选被布置为堆叠层。机械结构的活性材料、另外的活性材料、载体部分、以及任选的其他部分能够以被堆叠在彼此的顶部上的层形式来制作。任选的部分能够是用于提供驱动的那些，诸如一个或多个电极(电活性材料)或一个或多个光学引导件/光导(光活性材料)。这是方便的设计。
在本发明中，在第一和第二机械状态两者下，所述致动器能够被机械地约束在弯曲配置下。由于约束，机械约束的致动器并且具体地载体然后能够是双稳态部分(行为，例如，弹簧)。该部分能够具有层的形状。该部分或层例如可以在切换期间卡在两种稳定状态之间。例如，其可以在凸形与凹形状态、或等价地向上突出与向下突出状态之间切换。因此，所述第一稳定机械状态的所述弯曲配置能够与所述第二稳定机械状态的所述弯曲配置相对。
备选地，当处于机械约束的第一或第二稳定机械状态时，所述致动结构能够在非驱动情况下是基本上平坦的，而其他状态仍然是弯曲配置。
设备可以包括壳体，其中，机械结构形成到壳体的盖并且致动结构在壳体内。这提供了闭合的自包含设计，其中，顶盖提供了设备的机械致动输出。
这种设计紧凑设计对于具有另外的致动结构的设备是有利的，因为即使在多结构(其可以为层的形式)的情况下，紧凑设备也能够被提供有双向切换能力和稳定性。
所述活性材料和/或所述另外的活性材料可以仅在区的一部分(例如边缘部分)上延伸。材料仅需要足以引起致动结构在其状态之间切换。
所述机械结构可以包括保持设备，所述保持设备具有多个保持位置，所述致动结构能够在所述多个保持位置处被保持在稳定机械状态下，每个保持位置对应于在第一和第二稳定机械状态中的至少一个下将所述致动结构机械地约束在弯曲配置中的保持位置中的至少一个处的不同致动器位置。
通过在其已经被驱动之后保持致动结构，其形状在驱动结束之后被至少部分地保持。保持设备例如可以用于将所述致动结构的可移动边缘保持在相距所述致动结构的固定边缘的不同距离处，并且包括多个保持凹口。
使用电活性聚合物作为电活性材料的设备能够被细分成场驱动和离子驱动材料。场驱动EAP由通过直接机电耦合的电场来致动。它们通常需要高场(伏每米)但是低电流。聚合物层通常薄以保持驱动电压尽可能低。离子EAP通过电诱发的离子和/或溶剂的迁移来激活。它们通常需要低电压但是高电流。它们需要液体/凝胶电解质介质(但是一些材料系统也能够使用固体电解质来操作)。两类EAP具有多个家族成员，每个具有它们自己的优点和缺点。
场驱动EAP的范例包括压电聚合物、电致伸缩聚合物(诸如基于PVDF的弛豫聚合物或聚亚安酯)和介电弹性体。其他范例包括电致伸缩接枝聚合物、电致伸缩纸。电介体、电粘性弹性体和液晶弹性体。
离子驱动EAP的范例是共轭/导电聚合物、离子聚合物金属复合材料(IPMC)和碳纳米管(CNT)。其他范例包括离子聚合物凝胶。
光活性材料能够包括具有能够在辐照的情况下经历顺反异构化的一个或多个双键的聚合物。这些键能够是C＝C、N＝C或N＝N键。这些材料能够包括例如均二苯代乙烯。
在某些应用中，致动器的阵列能够例如在定位系统和受控的拓扑表面中是有用的。然而，当致动器的驱动电压相当高(在50V之上)时，利用它自己的驱动器集成电路来个体地驱动每个致动器很快变得昂贵。
被动矩阵阵列是仅使用行(n行)和列(m列)连接的阵列驱动系统的简单实施方式，并且具有比主动矩阵变体更低的成本和复杂性。因为仅需要(n+m)驱动器来对(nxm)致动器进行编址，这是更成本有效的方法，并且还节省了额外接线的成本和空间。
理想地，在被动矩阵设备中，每个个体致动器应当被致动直到其最大电压而不影响相邻致动器。然而，在常规的EAP设备(不具有任何电压阈值)中，将会存在对相邻致动器的一些串扰。当电压被应用以致动一个致动器时，在它周围的致动器也经历电压并且将会部分地致动，这对于许多应用来说是不想要的效应。
在US8552846中描述了这种情况，其考虑了不具有任何阈值电压或双稳态性的EAP设备的被动矩阵驱动。其公开了用于双水平驱动方案的被动矩阵方法。其提供了最佳的致动电压对比率3：1(即“未致动的”致动器示出了最大致动电压的33％)，因此不会实现真实的双稳态行为。注意，3：1致动对比率等价于9：1压力水平比(因为水平与电压平方成比例)。然而该系统仅针对双水平驱动工作。第三驱动水平将会引起未致动的EAP设备的致动水平的变化。
因此具体地在EAP设备和一般编址阵列(具体地被动矩阵阵列)中的致动设备的使用中存在限制。
根据本发明的方面的范例，提供了一种包括如通过本发明定义的多个设备的系统。多个设备优选以阵列的列和行进行布置。该系统或设备的阵列使用多稳定设备。以此方式，记忆功能被实现，使得任何期望的矩阵编址模式能够被写入并且被存储在多个设备或设备的阵列上。
多个设备中的每一个能够被连接到至少一个信号线，以便为设备提供驱动信号。对于光学致动或驱动的设备，这些信号线能够是光导。对于电学驱动的设备，这些信号线能够是电极。优选地，每个设备被连接到第一和第二信号线，其中，一个用于提供驱动信号并且另一个用于提供选择信号。这对于矩阵阵列布置的多个设备是有用的。
优选地，这些设备能够在被动矩阵编址方案中被连接到驱动器布置。更具体地，所述多个设备中的每个包括电活性材料作为所述活性材料，并且被连接到用于为设备提供驱动信号的第一信号线和第二信号线；并且其中，所述系统还包括用于为所述第一信号线提供至少两个可能的信号水平并且为所述第二信号线提供至少两个可能的信号水平的驱动器布置，所述信号被提供为使得由设备接收的驱动信号是所述第一信号线的一个信号水平与所述第二信号线的一个信号的组合，其中，四个可能的组合信号水平中的仅一个提供从所述设备的所述第一稳定状态到所述第二稳定状态的切换。
注意，在多水平驱动方案中可以存在多于四个组合信号水平。然而，存在至少四个这种组合信号水平，其由最大和最小的第一信号线信号水平与最大和最小的第二信号线信号水平的组合引起。
优选地，对于每个设备：
所述驱动信号具有低于第一阈值Vbi的组合信号水平，并且提供从所述第一稳定状态朝向所述第二稳定状态的致动，但是在所述驱动信号移除的情况下返回到所述第一稳定状态；
所述驱动信号具有高于第二阈值的组合信号水平，提供从所述第一稳定状态朝向所述第二稳定状态的致动，在所述驱动信号移除的情况下不返回到所述第一稳定状态，并且其中，所述第二阈值具有为比所述第一阈值Vbi的幅度大第一裕量Vdr的幅度。
因此存在足以引起个体设备切换其稳定状态的驱动信号的范围、和不引起设备将其状态从一种稳定状态切换到另一种稳定状态的另一范围。该性质能够用于防止顺序驱动方案期间的导致之前存储的致动状态的损失的设备之间的串扰。对于多个设备的被动矩阵类型的编址来说是最方便的。
在该系统中，所述驱动器能够被布置为提供信号水平，使得对于所述第一信号线和所述第二信号线中的一个，两个可能的信号水平是零和所述第一阈值Vbi的幅度，并且对于所述第一信号线和所述第二信号线中的另一个，两个可能的信号水平是零和所述第一裕量Vdr的幅度，其中，非零信号水平具有相反极性。
以此方式，仅非零水平信号(其大于每个信号水平(并且随之个体地驱动信号)之间的差异，因为一个是正并且一个是负)足以引起致动状态的改变。
第一阈值Vbi的幅度优选大于所述第一裕量Vdr的幅度。第一阈值Vbi的幅度例如可以是第一裕量Vdr的幅度的至少五倍。第一裕量Vdr越小，设备的双稳态行为越突然，并且因此，所需要的驱动电压幅度越低。
对于设备的阵列，设备可以适于接收机械重置形式的外部输入。这例如可以包括压力信号。
备选地，对于每个设备：
具有高于第三阈值Vres的组合驱动水平的重置驱动信号可以提供在所述驱动信号移除的情况下到所述第一状态的重置。
这实现了设备的电学而非机械重置。在第一和第二信号线上提供的信号然后一起适于同时或逐行或逐列为设备提供重置驱动信号。
在该系统中，设备优选是包括作为活性材料的电活性聚合物的致动器设备。
根据本发明的另一方面的范例提供了一种操作根据本发明的多个设备的方法，其中，所述多个设备中的每个包括作为所述活性材料的电活性材料，并且被连接到用于为设备提供驱动信号的第一信号线和第二信号线；
所述方法包括为所述第一信号线提供至少两个可能的信号水平并且为所述第二信号线提供至少两个可能的信号水平，所述信号被提供为使得由设备接收的驱动信号是所述第一信号线的一个信号水平与所述第二信号线的一个信号水平的组合，其中，四个可能的组合信号水平中的仅一个提供从所述设备的所述第一稳定状态到所述第二稳定状态的切换。
对于每个设备：
具有低于第一阈值Vbi的组合信号水平的驱动信号可以提供从所述第一稳定状态朝向所述第二稳定状态的致动，但是在所述驱动信号移除的情况下返回到所述第一稳定状态；
具有在第二阈值的组合信号水平的驱动信号可以提供从所述第一稳定状态朝向所述第二稳定状态的致动，而在移除所述驱动信号的情况下不返回到所述第一稳定状态，其中，所述第二阈值具有为比所述第一阈值Vbi的幅度大第一裕量Vdr的幅度，其中，所述方法然后可以包括：
将两个可能的信号水平中的一个应用于所述第一信号线和所述第二信号线中的选定的信号线，所述两个可能的信号水平选自零和选自所述第一阈值Vbi的幅度；
将两个可能的信号水平中的一个应用于所述第一信号线和所述第二信号线中的选定的信号线，所述两个可能的信号水平选自零和选自第一裕量Vdr的幅度，其中，所述非零信号水平具有相反极性。
附图说明
本发明的范例现在将会参考附图详细地进行描述，其中：
图1示出了未被夹钳的已知电活性聚合物设备；
图2示出了被夹钳到载体或支持层的已知电活性聚合物设备；
图3示出了电活性聚合物设备的第一范例；
图4示出了电活性聚合物设备的第二范例；
图5示出了电活性聚合物设备的第三范例；
图6示出了电活性聚合物设备的第四范例；
图7示出了电活性聚合物设备的第五范例；
图8示出了设备的输出对驱动电压的曲线图。
具体实施方式
图1和2的设备在本申请的背景技术中进行描述。图2的设备是基于作为活性材料的电活性聚合物EAP的第一范例，其中，活性材料被附接到载体。
图3示出了第一基于EAP的设备，其中，衬底薄板(载体)50与致动材料52(包括EAP)进行组合，使得双稳态设备构成与衬底组合(接合)的EAP。这构成了如参考图2描述的致动器结构。因此存在能够接收驱动信号以执行EAP的驱动的电极布置。驱动引起结构弯曲。衬底或载体是还包括部分56和58的机械结构的一部分，致动器被水平地约束(夹钳或固定)在所述部分56和58之间，使得即使没有驱动信号被应用时，衬底(并且在这种情况下整个致动结构也)稍微弯曲。当EAP被致动时，EAP-载体组合从状态1转变为状态2。在切换之后，致动驱动被停止，并且EAP-衬底组合保持在状态2下(针对介电设备的状态1)。因此，致动结构被保持在状态2中。应注意，衬底的预加压力本来是不需要的，这意味着当致动结构未被约束在部分56和58之间时，它能够是基本上平坦的。因此，规则的易于制作的致动结构能够被用于创建双稳态且紧凑两者的设备。单个EAP的使用能够意味着，需要外力来将设备重置到其初始状态，参见图3的状态3，其中，箭头指示所应用的外力。该设备可以在交互设备(诸如用户接口(UI)上的按钮)中是有用的。
致动结构因此可以在凹形与凸形形状之间进行切换。如下文使用的任何术语"上方"和"下方"、或"上"和"下"，或或"向上"和"向下"因此应当在它们简单地表示相对条件方面进行理解。
部分56和58能够为固定物或框架的一部分。这继而可以存在于更大设备的壳体中或是更大设备的壳体的一部分。
图4示出了对图3的系统的修改，其中，机械双稳态薄板60与两个致动层62(包括EAP1)和64(包括EAP2)进行组合(被附接到两个致动层62(包括EAP1)和64(包括EAP2))，使得双稳态设备包括两个EAP作为被夹钳在固定端56和58之间的屈曲圆盘或衬底的整体部分。两个EAP的使用意味着使用驱动使可逆设备成为可能。该设备实际上包括共享载体60的第一致动结构(具有EAP62)和第二致动结构(具有EAP64)。
设备以与图3的设备相同的方式运行，但是另外的致动材料用于使用另一驱动信号而非外力或压力线将圆盘重置为原始状态。到驱动布置的连接和驱动能够被完成。因此，这样的设备能够具有两个驱动信号输入，一个用于致动结构并且一个用于另外的致动结构。在这种情况下，两个结构都使用驱动器布置被电学地驱动。因此，结构中的每个包括两个电极；一个电极在EAP层的任一侧上。为了减少到电极的输入导线，致动结构的一个电极和另外的致动结构的一个电极被电学地连接。它们能够被保持在相同电压处，优选零伏/接地。然后仅两个输入电极(一个来自致动结构并且一个来自另外的致动结构)能够用于将电压置于其他两个其余电极中的任一个。创建在公共电极与其余电极中的一个之间的电压差将会对致动结构或另外的致动结构进行致动。如果活性材料不同，那么连接的电极能够被断开以给出更多驱动自由。然而，这将会需要更复杂的驱动器。
图4示出了在激活致动器中的各个步骤，示出了仅在从一种状态到另一状态的切换期间是任何EAP激活需要的。获得的效应(即屈曲致动器的移动)是具有仅两种状态的数字效应。在EAP致动期间，状态的改变发生。
在步骤1中，设备在稳定状态下开始，其具有向下变形和EAP层的未激活。
在步骤2中，仅顶部EAP 62的致动被示为将状态切换到向上变形的状态。
在步骤3中，设备保持在稳定状态下，其具有向上变形和EAP层的未激活。
在步骤4中，仅底部EAP 64的致动被示为将状态切换到向下变形的状态。
在图3和4中，机械双稳态层和(一个或多个)电活性聚合物层被接合在一起以形成薄板结构。该接合在一起能够使用胶粘物或其他附接手段来实现。
作为图4的其中致动器共享载体的设备的备选，能够使用两个分开的致动器(图3的形式中的每一个)，并且然后相对于彼此以载体背靠背的方式被取向。
图5示出了对图4的设备的修改，其中，EAP72、74提供在机械双稳态薄板(衬底)70的边缘的相对侧处。
该范例使用通过使用两个EAP层提供可逆效应的相同原理，但是其长度仅受限于屈曲圆盘的表面的一部分。EAP层仅需要足以诱发期望的机械移动。
(一个或多个)电活性聚合物层仅以此方式在机械双稳态层的区的一部分(例如边缘部分)上方延伸。
图5示出了设备的操作循环中的四个步骤。
在步骤1中，设备在稳定状态下开始，其具有向上变形和EAP层的未激活。
在步骤2中，仅底部EAP 74的致动被示为将状态切换到向下变形的状态。
在步骤3中，设备保持在稳定状态下，其具有向下变形和未激活的EAP层。
在步骤4中，仅顶部EAP72的致动被示为将状态切换到向上变形的状态。
仅在从一种稳定状态到另一稳定状态的切换期间是EAP激活需要的，由此为屈曲致动器提供仅具有两种状态的数字移动。在EAP致动期间，状态的改变发生。
本发明中的致动器能够采取以交替方式包括致动器材料和载体的层的堆叠的形式。这些随后的层全部可以被附接到彼此。因此，图3或4的致动器实际上可以以交替方式包括多个层50和52或60、62和64。
图5示出了用于在切换的情况下的压力排出的通气孔。
以上范例使用在稳定状态之间变形的机械结构。机械结构是足够刚性的，以即使其驱动信号被停止时保持一个或多个EAP层处于变形状态。
备选是在驱动信号已经通过使用闩锁型结构被移除之后将EAP层保持在某一位置中。例如，机械结构可以包括保持设备，所述保持设备具有多个保持位置，电活性聚合物层能够在所述多个保持位置处被保持在非驱动状态下，每个保持位置对应于不同的致动器位置。实际上，这对应于之前范例的图3和4中的固定端56或58中的一个相对于另一个固定端具有多个位置的情况。保持位置中的每个因此由准固定端进行定义。
图6示出了机械结构包括保持设备80的范例，所述保持设备80具有多个保持位置80a、80b(在该范例中示出了两个)，电活性聚合物层能够在所述多个保持位置80a、80b处被保持在非驱动状态下，每个保持位置对应于不同的致动器位置。
设备在图6(a)中以平面图示出。图6(b)至6(d)示出了正在从一个致动器位置被驱动到另一个致动器位置的设备。
EAP层82被示为具有EAP部分和载体的两层结构，但是它不包括如上面范例中的机械双稳态元件。双稳态性质由保持设备80给予。
EAP层具有第一边缘部分和相对边缘86，所述第一边缘部分如图所示被支撑件84固定，所述相对边缘86可具体移动到凹口80a、80b中的一个内。
EAP层的激活用于将EAP层的边缘86移动到凹口中的一个内，以从一种稳定状态进入另一种稳定状态。
当EAP被致动时，它将会向上偏转。由于这种偏转，右边缘将会向内移动。移动边缘86具有在有凹口的导轨上面移动的条。凹口以这样的方式被形成：一旦它已经经过凹口EAP的边缘就不能容易地向后行进。在非驱动状态下，凹口仍然卡住EAP层的边缘，从而防止它向后行进到其原始位置。
这以致动顺序实现两个或更多个稳定状态。
图6(b)示出了被使用的最远端凹口位置。当EAP层的致动开始时，层开始变形，如在图6(c)中示出的。最后，边缘被带到通向近端凹口位置的脊状物上方，如在图6(d)中示出的。
设备能够被电学地或机械地重置。
最内侧凹口之后的脊状物更高，并且这能够用于重置功能，如在图6(e)中示出的。
边缘条沿着更高的斜坡被升起，并且这由快速释放跟随，由此杆在其他凹口上方行进回到其原始状态。
图6(f)示出了返回引导件88和防护导轨89可以如何被添加以帮助EAP在其他凹口上方进行回到其原始位置。
小AC信号可以被应用以来回摆动EAP，如在图6(f)中示意性示出的，从而允许边缘条在凹口的垂直边缘上方跳回到其以前状态。
备选地，外力可以用于将移动边缘重置到其初始稳定状态，例如通过按压按钮来降低有凹口的导轨。
从以上各种范例将会清楚的是，本发明涉及通过使致动结构与用于离散化致动结构移动(致动)的另一机械部件相互作用将模拟致动结构行为转换为数字(两种状态或多于两种状态)功能。该机械部件与致动结构集成在一起。
适合于致动结构的材料是已知的。电活性聚合物包括但不限于子类：压电聚合物、机电聚合物、驰豫铁电聚合物、电致伸缩聚合物、介电弹性体、液晶弹性体、共轭聚合物、离子聚合物金属复合材料、离子凝胶和聚合物凝胶。
子类电致伸缩聚合物包括但不限于：
聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏二氟乙烯-三氟乙烯(PVDF-TrFE)，聚偏二氟乙烯–三氟乙烯-氟氯乙烯(PVDF-TrFE-CFE)，聚偏二氟乙烯–三氟乙烯-三氟氯乙烯)(PVDF-TrFE-CTFE)、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯(PVDF–HFP)、聚亚安酯或其混合物。
子类介电弹性体包括但不限于：
丙烯酸酯、聚亚安酯、硅树脂。
子类共轭聚合物包括但不限于：
聚吡咯、聚3、4-乙撑二氧噻吩、聚(对亚苯基硫醚)、聚苯胺。
离子设备可以基于离子聚合物–金属复合物(IPMC)或共轭聚合物。离子聚合物–金属复合物(IPMC)是在应用的电压或电场下显示人造肌肉行为的合成复合纳米材料。
场驱动的EAP的第一著名子类是压电和电致伸缩聚合物。尽管常规压电聚合物的机电性能有限，但是在改善这种性能方面的突破已经实现PVDF弛豫聚合物，所述PVDF弛豫聚合物示出自发电极化(场驱动对齐)。这些材料能够被预加应变以便改善应变方向上的性能(预应变导致更好的分子对齐)。通常，金属电极被使用，因为应变一般在中等范围内(1-5％)。其他类型的电极(诸如导电聚合物、碳黑基油、凝胶或弹性体等)也能够被使用。电极能够是连续的或分段的。
场驱动EAP的另一感兴趣子类是介电弹性体的。这种材料的薄膜可以被夹在顺应性电极之间，从而形成平行板电容器。在介电弹性体的情况下，由应用的电场诱发的麦克斯韦应力导致膜上的应力，引起它在厚度上收缩而在面积上扩张。应变性能通常通过给弹性体预加应变来扩大(需要框架来保持预应变)。应变能够是相当大的(10-300％)。这也约束了能够被使用的电极的类型：对于低和中等应变，金属电极和导电聚合物电极能够被考虑，对于高应变范围，碳黑基油、凝胶或弹性体通常被使用。电极能够是连续的或分段的。
离子EAP的第一著名子类是离子聚合物金属复合材料(IPMC)。IPMC包括被层压在两个薄金属或碳基电极之间的溶剂溶胀的离子交换聚合物膜，并且需要电解质的使用。典型的电极材料是Pt、Gd、CNT、CP、Pd。典型的电解质是Li+和Na+水基溶液。当场被应用时，阳离子通常与水一起行进到阴极侧。这导致亲水簇的重组，并且导致聚合物扩张。阴极区中的应变实现聚合物基质的其余部分中的应力，导致朝向阳极弯曲。反转应用的电压使弯曲反转。公知的聚合物膜是全氟磺酸树脂
Figure GDA0002881894550000141
和全氟碳酸
Figure GDA0002881894550000142
。
离子聚合物的另一著名子类是共轭/导电聚合物。共轭聚合物致动器通常包括通过两层共轭聚合物夹住的电解质。电解质用于改变氧化状态。当电势通过电解质被应用于聚合物时，电子被添加到聚合物或从聚合物被移除，驱动氧化和还原。还原导致收缩，氧化导致扩张。
在一些情况下，当聚合物本身缺少足够的导电性(逐个维度)时，薄膜电极被添加。电解质能够是液体、凝胶或固体材料(即高分子量聚合物和金属盐的复合体)。最常见的共轭聚合物是聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PANi)和聚噻吩(PTh)。
致动器也可以由悬浮在电解质中的碳纳米管(CNT)形成。电解质形成具有纳米管的双层，允许电荷的注射。这种双层电荷注射被认为是CNT致动器中的主要机制。CNT充当电极电容器，其中，电荷被注射到CNT内，CNT然后通过由电解质移动到CNT表面形成的电学双层来平衡。改变碳原子上的电荷导致C-C键长的改变。因此，能够观察到单个CNT的碰撞和收缩。
更详细地，IPMCs由如全氟磺酸树脂或全氟碳酸一的离子聚合物组成，其表面被化学地电镀或物理地涂覆有导体，诸如铂或金、或碳基电极。在应用的电压下，由于跨过IPMC带的施加的电压的离子迁移和重新分布导致弯曲变形。聚合物是溶剂溶胀的离子交换聚合物膜。场使得阳离子与水一起行进到阴极侧。这导致亲水簇的重组，并且导致聚合物扩张。阴极区中的应变实现聚合物基质的其余部分中的应力，导致朝向阳极弯曲。反转应用的电压使弯曲反转。
如果电镀的电极以不对称配置进行布置，则施加的电压能够诱发所有种类的变形，诸如扭曲、滚动、扭转、弯转和不对称的弯曲变形。
在所有这些范例中，额外的被动层可以被提供用于响应于应用的电场而影响EAP层的电性和/或机械行为。
每个单元的EAP层可以夹在电极之间。电极可以是可伸展的，使得它们跟随EAP材料层的变形。适合于电极的材料也是已知的，并且例如可以从包括以下的组中选择：薄金属膜(诸如金、铜、或铝)、或有机导体，诸如碳黑、碳纳米管、聚苯胺(PANI)、聚(3、4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)(例如聚(3、4-乙烯二氧噻吩)聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT：PSS))。金属化的聚酯膜也可以被使用，诸如金属化的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，例如使用铝涂层。
IPMCs包括如全氟磺酸树脂或全氟碳酸的离子聚合物，其表面被化学地电镀或物理地涂覆有导体，诸如铂或金、或碳基电极。在应用的电压下，由于跨过IPMC带的施加的电压的离子迁移和重新分布导致弯曲变形。聚合物是溶剂溶胀的离子交换聚合物膜。场引起阳离子与水一起行进到阴极侧。这导致亲水簇的重组，并且导致聚合物扩张。阴极区域中的应变导致聚合物基质的其余部分中的应力，从而使得朝向阳极弯曲。反转应用的电压使弯曲反转。有时也被称为光敏形状改变材料的光活性材料能够在现有技术中发现(通过引用将其整体并入本文)，范例在以下中进行描述：
-Photo-Responsive Shape-Memory and Shape-Changing Liquid-CrystalPolymer Networks by Danish Iqbal,and Muhammad Haris Samiullah in Materials2013,6,116-142；
-Large amplitude light-induced motion in high elastic modulus polymeractuators by Harris,K.D.；Cuypers,R.；Scheibe,P.；van Oosten,C.L.；Bastiaansen,C.W.M.；Lub,J.；Broer,D.J.in J.Mater.Chem.2005,15,5043–5048；
-Synthesis of a Photoresponsive LiquidCrystalline Polymer ContainingAzobenzene by Chensha Li,Chi-Wei Lo,Difeng Zhu,Chenhui Li,Ye Liu,HongruiJiang,in Macromol.Rapid Commun.2009,30,1928–1935 2009；
-Optical Nano and Micro Actuator Technology,edited by George K.Knopf,Yukitoshi Otani,CRC Press,Taylor and Francis Group,2013；
-Light-driven actuators based on polymer films by Sergey S.Sarkisov；Michael J.Curley；LaQuieta Huey；Aisha B.Fields；in Optical Engineering Volume45,Issue 3,March 2006；and
-Large amplitude light-induced motion in high elastic modulus polymeractuators by Harris,K.D.,Cuypers,R.,Scheibe,P.,Oosten,C.L.van,Bastiaansen,C.W.M.,Lub,J.&Broer,D.J.(2005).Journal of Materials Chemistry,15(47),5043-5048；
对于本领域技术人员将会显而易见的是，当以上现有技术的材料中的任一种在本发明的设备中使用时，用于提供适当驱动信号的适当部分也能够被并入。
本发明的设备的优选使用是在被动矩阵阵列配置下。被动矩阵驱动方案的第一范例参考图7进行解释。这提供了一次编址线路并且具有普通重置的被动矩阵。
阵列包括均具有双稳态电压(Vbi)和重置电压(Vres)(回转电压)的双稳态EAP设备的行和列的二维阵列，切换能够刚好在所述双稳态电压(Vbi)处发生。因此，从初始非致动状态，如果EAP设备在双稳态电压(Vbi)之上被驱动，则当电压被移除时，致动器将会保持在其致动状态下。如果EAP设备在双稳态电压(Vbi)之下被驱动(或被驱动到双稳态电压(Vbi))，则当电压被移除时，致动器将会返回到其非致动状态。此外，从初始致动状态，如果EAP设备在重置电压(Vres)之上被驱动，则当电压被移除时，致动器返回到其非致动状态。
在优选实施例中，双稳态电压(Vbi)超过确保EAP设备充分超过双稳态点并且将会保持被致动(即Vbi>Vdr)所需的额外驱动电压范围(Vdr)。
阵列由能够提供0V和-Vbi的双水平编址信号的行驱动器和能够提供0V和Vdr的双水平编址信号的列驱动器来驱动。
编址该阵列以在图7中示出的方式进行，其中，4x4阵列的范例被考虑了。编址步骤是：
1、双稳态EAP致动器的阵列都处于其非致动状态下。
2、所有行最初都被编址有0V。在这种情况下，跨EAP设备的最大电压差是Vdr(来自列驱动器的最大电压)。由于这在Vbi之下，因此阵列中的所有EAP致动器在电压移除的情况下都将会保持在非致动模式中。
3、第一行被编址有-Vbi。这在图7(a)中进行示出。两列以电压Vdr来驱动，并且两列以0V来驱动。在这种情况下，跨EAP设备中的两个的电压差是Vdr+Vbi(使用来自列驱动器的最大电压，Vdr)。由于这高于Vbi，因此行中的这两个EAP致动器将会被驱动到致动状态，即使在电压移除的情况下这也将会导致致动状态。这两个EAP设备被示为实心圆。未致动的EAP设备被示为空心圆。跨其他两个EAP设备的电压差是0V+Vbi＝Vbi(使用来自列驱动器的最小电压，0V)，由此行中的这两个EAP设备最初将会处于致动状态下，但是在移除电压的情况下它将会弛豫到非致动状态。这是因为EAP设备必须被驱动至Vbi之上以当电压被移除时保持被致动。
4、第二行被编址有–Vbi，如在图7(b)中示出的。由于EAP设备的双稳态性质，第一行中的EAP设备保持在其致动状态下。此外，在该范例中，相同两列以驱动电压Vdr来驱动，并且两列以0V来驱动。在这种情况下，跨EAP设备中的两个的电压差是Vdr+Vbi(使用来自列驱动器的最大电压，Vdr)。由于这在Vbi之上，因此第二行中的这两个EAP设备将会处于致动状态下，并且在电压移除的情况下将会保持在致动状态下。跨其他两个EAP设备的电压差是0V+Vbi＝Vbi(使用来自列驱动器的最小电压，0V)，由此行中的这些EAP设备将会处于致动状态下，这些EAP设备在电压移除的情况下它将会回复到非致动状态。在该阶段结束的时候，第一和第二行中的期望高的EAP设备保持被致动。
5、第三行被编址有–Vbi，如在图7(c)中示出的。由于最大电压是Vdr(并且Vdr<Vbi)，因此第一和第二行中的EAP设备保持在其致动状态下。现在三列以驱动电压Vdr来驱动，并且仅一列以0V来驱动。在这种情况下，跨EAP设备中的三个的电压差是Vdr+Vbi(使用来自列驱动器的最大电压，Vdr)。由于这在Vbi之上，第三行中的这三个EAP设备将会处于致动状态下，在电压移除的情况下这三个EAP设备将会被保持在致动状态下。跨另一EAP设备的电压差是0V+Vbi＝Vbi(使用来自列驱动器的最小电压，0V)，由此第三行中的这个EAP设备将会处于致动状态，这些EAP设备在电压移除的情况下它将会回复到非致动状态。在该阶段结束的时候，第一、第二和第三行中的期望高的EAP设备保持被致动。
6、第四行被编址有-Vbi，如在图7(d)中示出的。再次，第一、第二行和第三行中的EAP设备保持在其致动状态下。现在一列以驱动电压Vdr来驱动，并且三列以0V来驱动。在这种情况下，跨EAP设备中的一个的电压差是Vdr+Vbi(使用来自列驱动器的最大电压，Vdr)，并且该EAP设备将会处于致动状态，在电压移的除的情况下致动状态将会被保持。跨其他三个EAP设备的电压差是0V+Vbi＝Vbi(使用来自列驱动器的最小电压，0V)，由此这三个EAP设备将会处于致动状态下，在移除电压的情况下其将会回复到非致动状态。在该阶段的结束处，所有行中的期望EAP设备保持被致动。
7、在编址阶段的结束处，所有电压都能够从行和列中被移除，并且EAP设备将会保持在相同的致动状态下。这是实现EAP设备阵列的极其低的功率操作的期望的双稳态行为。
8、当新的EAP致动模式被需要时，在该实施例中，重置被应用于阵列的所有行和列中的致动器。
重置模式可以通过使用三水平行或列驱动电压来实施，使得重置能够按照行或列被执行。具有最低电压的驱动器可以用于该目的。备选地，整个阵列可以通过将串联电压(Vres)叠加于所有行驱动器上、或备选地将串联电压Vres-Vbi置于所有行驱动器上同时都以Vbi对它们进行编址来重置。行驱动器然后仍然能够是双水平驱动器。
备选地，重置例如可以使用压力被机械地执行。
所有EAP设备都被重置为其非致动状态。由于EAP设备在变形上是对称的，重置电压必须通过额外的机构被转换为EAP中的相对致动。这可以通过应用重置电压(Vres)，如在上面针对参考图6描述的类型的致动器解释的。该重置电压可以被应用于所有列，而0V被应用于所有行，或-Vbi可以被应用于所有行并且Vres-Vbi被应用于列。替代地，重置可以通过将-Vres应用于行并且将列保持在0V而被应用于所有行。只要跨每个EAP设备的电压达到Vres，电压的任何组合就都能够被使用。
备选地，重置能够通过致动器对着功能致动器工作而被应用，因此它能够驱动机械重置。这种相对致动器可以是单个致动器或全部被连接到同一(重置)驱动器的一组个体致动器。在上面解释了使用多个EAP设备来实现电学重置功能的各种可能配置。
9、当新的致动模式被需要时，阵列的编织再次以上面描述的一次一行行的方式进行，由此新的致动模式能够被产生。
被动矩阵驱动方案的第二范例是对参考图5解释的驱动方案的修改，以提供一次对一行进行编址，以及一次对一行进行重置。这需要仅对上面的步骤8的修改。
当新的EAP致动模式被需要时，重置一次仅被应用于阵列的一行。随后，重置行以上面描述的一次一行的方式被编址，由此新的致动模式能够在该行中被创建。
为了重置一行，所有其他行中的EAP设备都必须具有在Vbi+Vdr之下的电压以避免重置它们。此外，为了避免任何EAP响应，其他行应当被维持在0V。行中的被重置的EAP设备必须具有被应用的超过Vres的电压。例如，要被重置的行可以具有被应用的-Vres，并且所有其他行都可以被保持在0V。列都可以被保持在0V。
以此方式，仅需要重置的那些行需要被编址，这改善了阵列的重置时间。此外，非重置行中的EAP设备将会继续执行其致动而不干扰致动。
如上面提到的，各种重置机构是可能的。图3示出了基于力的应用的一种可能重置机构。
备选地，EAP设备能够被胶粘在一起，但是仍然能够被彼此分离地激活。在这种情况下，当一个EAP设备被激活时，两个EAP设备都将会弯曲，因为它们被胶粘在一起，但是作用在双稳态盖上的力仅由一个EAP来递送。此外，仅当第二EAP被激活时，足够的力才被生成以使双稳态盖处于另一种状态下。
上面解释的驱动方案使用EAP设备的逐行编址。在其他实施例中，会希望同时对EAP设备的若干行(具有同一组EAP致动状态)进行编址，由此编址将会更快地进行。这通过同时将编址电压应用于EAP设备的多于一行来实现。
清楚地，由于如所绘制的阵列是对称的，因此将编址驱动器应用于列并将数据驱动应用于行从而阵列将会一次被编址一列(或多列)也将会是可能的。
在以上范例中，仅双水平数据驱动器被考虑(0V和Vdr)。这将会实现最低成本的驱动器IC。然而，在备选实施例中，在电压被移除的情况下还使EAP设备被部分地致动会是优选的–例如对于图8的多稳态致动器将会是可能的。为了实现这，具有多达Vdr的多个数据电压的数据驱动器可以被使用。
降低电压的驱动器对于具有如在图8中示出的完美步骤功能位移的致动器也会是可能的。这意味着Vdr＝0。例如当电压Vbi的幅度为驱动电压Vdr的幅度的至少五倍时，降低电压的驱动器可以被使用。对于如在图8中示出的完美步骤，列然后可以以电压V1>Vbi/2来驱动，行以V2＝–Vbi/2来驱动。
V1稍微大于Vbi/2，例如Vbi/2+Δ。总的来说，V1+V2>Vbi足以实现在电压移除的情况下将会被保持的致动状态。这具有以下优点：通过每个驱动器的驱动电压能够被保持尽可能低(这限制了IC的成本)。其还确保矩阵中的未致动的EAP设备上的电压远低于Vbi，这允EAP的双稳态电压随着时间或由于温度波动而降低的一些裕量。而且，未致动的EAP设备仅被Vbi/2而非Vbi电学地加应力，这也可以增加使用寿命。
当驱动电压与EAP致动范围之间的权衡被需要时，多达Vbi的V1和多达Vdr的V2的所有值都尽可能是中间解。
在以上实施例中，负电压被应用于要被编址的行，并且正电压被应用于数据线。使两个电压的极性反向同时获得相同的致动是可能的。实际上，在另外的实施例中，以规律的间隔使电压的极性反向来提供能够用于防止EAP设备的性能随着时间的恶化的反向驱动会是优选的。
因此，本发明的设备可以用作单个致动器，或另外可以存在设备的行或系列，例如以提供2D或3D轮廓的控制。
本发明能够被应用在许多EAP应用中，包括致动器的被动矩阵阵列具体由于用于一些致动器范例的上面描述的阈值功能而感兴趣的范例。
在许多应用中，产品的主要功能依赖于人类组织的(局部)操纵、或接触界面的组织的致动。在这些应用中，EAP致动器提供独特的益处，主要由于小形式因子、柔性和高能量密度。因此，EAP能够被集成在柔软的3D形状和/或微型产品和界面中。这些应用的范例是：
皮肤美容处置，诸如基于EAP的皮肤贴片形式的皮肤致动设备，其将恒定的或周期的伸展应用于皮肤以便张紧皮肤或减少皱纹；
具有患者接口面罩的呼吸设备，所述患者接口面罩具有基于EAP的主动衬垫或密封，以为皮肤提供减少或防止面部红印的交替的正常压力；
具有适应性剃须刀头的电学剃须刀。皮肤接触表面的高度能够使用EAP致动器来调整，以便影响紧密与刺激之间的平衡；
口腔清洁设备，诸如空气洁牙器，其具有动态喷嘴致动器以改善特别地牙齿之间的空间中的喷雾的到达。备选地，牙刷可以被提供有激活的丛毛；
消费电子设备或触摸面板，其经由被集成在用户接口中或附近的EAP换能器的阵列提供局部触觉反馈；
具有可操纵顶端以实现蜿蜒血管中的容易导航的导管。
受益于EAP致动器的另一类相关应用涉及光的修改。诸如透镜、反射表面、光栅等的光学元件能够通过使用EAP致动器的形状或位置适应来进行适应。此处，EAP的益处例如是更低的功率消耗。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (12)

1.一种致动系统，包括：
致动设备的被动矩阵阵列，
第一信号线和第二信号线，所述第一信号线和所述第二信号线用于向致动设备提供驱动信号；以及
驱动器布置，其用于向所述第一信号线提供至少两个可能的信号水平并且向所述第二信号线提供至少两个可能的信号水平，所述信号被提供为使得由致动设备接收到的所述驱动信号是所述第一信号线的一个信号水平与所述第二信号线的一个信号的组合，
其中，每个致动设备包括：
-致动结构，其包括载体(50、60、70)和被附接到所述载体的电活性材料(52、62、64、72)，以响应于对所述电活性材料的驱动而引起至少所述载体的弯曲和/或弯曲的改变；以及
-机械结构(56、58、80)，其用于通过以下方式至少定义所述致动结构的第一稳定机械状态和与所述第一稳定机械状态不同的第二稳定机械状态：所述第一稳定机械状态和所述第二稳定机械状态中的至少一个状态下，将所述致动结构机械地约束在弯曲配置中，
其中，在所述驱动的情况下，所述致动结构能够从所述第一稳定机械状态切换到所述第二稳定机械状态，
其中，四个可能的组合信号水平中的仅一个提供从所述设备的所述第一稳定机械状态到所述第二稳定机械状态的切换，并且
其中，在所述致动结构未被驱动时，所述致动结构在所述第一稳定机械状态和所述第二稳定机械状态中的一个状态下是基本上平坦的。
2.根据权利要求1所述的致动系统，其中：
-所述载体(60)具有第一侧和与所述第一侧相对的第二侧，其中，所述电活性材料(62)被附接到所述第一侧；并且
-所述致动结构包括被附接到所述第二侧的另外的电活性材料(64)，所述另外的电活性材料用于响应于对所述电活性材料的另外的驱动而引起所述致动结构的弯曲和/或弯曲的改变，使得在所述另外的驱动的情况下，所述致动结构能够从所述第二稳定机械状态切换到所述第一稳定机械状态。
3.根据权利要求1所述的致动系统，其中，所述载体和任何电活性材料被布置为层的堆叠。
4.根据权利要求2所述的致动系统，其中，所述载体(70)具有一区，并且所述电活性材料(72)和/或所述另外的电活性材料仅在所述区的部分上延伸。
5.根据权利要求1所述的致动系统，其中，所述机械结构包括保持设备(80)，所述保持设备具有多个保持位置，所述致动结构能够在所述多个保持位置(80a、80b)处被保持在稳定机械状态下，每个保持位置对应于不同致动器位置，所述保持位置中的至少一个在所述第一稳定机械状态和所述第二稳定机械状态中的至少一个状态下将所述致动结构机械地约束在所述弯曲配置中。
6.根据权利要求5所述的致动系统，其中，所述致动结构包括可移动边缘和被固定到约束布置的固定边缘，并且所述保持设备用于将所述致动结构的所述可移动边缘(86)保持在距所述致动结构的所述固定边缘的不同距离处，并且包括多个保持凹口。
7.根据权利要求2所述的致动系统，其中，所述致动设备中的每个包括电极布置，所述电极布置用于将电信号应用于所述电活性材料以用于所述驱动和/或所述另外的驱动。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的致动系统，其中，针对每个致动设备：
具有低于第一阈值Vbi的组合信号水平的所述驱动信号提供从所述第一稳定机械状态朝向所述第二稳定机械状态的致动，但是在移除所述驱动信号的情况下返回到所述第一稳定机械状态；并且
具有高于第二阈值的组合信号水平的所述驱动信号提供从所述第一稳定机械状态朝向所述第二稳定机械状态的致动，在移除所述驱动信号的情况下不返回所述第一稳定机械状态，并且其中，所述第二阈值具有比所述第一阈值Vbi的幅度大第一裕量Vdr的幅度。
9.根据权利要求8所述的致动系统，其中，针对所述第一信号线和所述第二信号线中的一个，所述两个可能的信号水平是零和所述第一阈值Vbi的幅度，并且针对所述第一信号线和所述第二信号线中的另一个，所述两个可能的信号水平是零和所述第一裕量Vdr的幅度，其中，非零信号水平具有相反极性。
10.根据权利要求8所述的致动系统，其中：
-所述第一阈值Vbi的幅度大于所述第一裕量Vdr的幅度，或者
-所述第一阈值Vbi的幅度是所述第一裕量Vdr的幅度的至少五倍。
11.根据权利要求8所述的致动系统，其中，所述驱动器被布置为：
-针对多个致动设备中的每个，提供具有高于第三阈值Vres的组合信号水平的重置驱动信号，提供了在移除所述驱动信号的情况下到所述第一稳定机械状态的重置；并且
-所述系统适于接收用于多个所述致动设备的机械重置形式的外部输入。
12.一种操作根据权利要求1-11中的任一项所述的致动系统的方法，所述方法包括向所述第一信号线提供至少两个可能的信号水平并且向所述第二信号线提供至少两个可能的信号水平，所述信号被提供为使得由致动设备接收到的所述驱动信号是所述第一信号线的一个信号水平与所述第二信号线的一个信号水平的组合，其中，四个可能的组合信号水平中的仅一个提供从所述致动设备的所述第一稳定机械状态到所述第二稳定机械状态的切换。
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