JP2006087182A - 高分子アクチュエータ装置およびその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高分子アクチュエータの位置決め精度を向上させ、かつ高速に位置決めを行う高分子アクチュエータ駆動装置およびその方法を提供する。
【解決手段】 本発明の高分子アクチュエータ装置は、高分子アクチュエータ１と、高分子アクチュエータ１を駆動する駆動器２と、駆動器２を制御する制御器９とを備えたもので、高分子アクチュエータにそれ自身の伸縮量を測定するセンサ４を設け、制御器９と駆動器２との間に高分子アクチュエータの駆動電圧に対する伸縮量の非線型性を補正する補正回路３を設けている。駆動方法は、センサ４から取得した伸縮量を制御器９へフィードバックし、補正回路３により伸縮量を補正して駆動電圧指令６とするものである。
【選択図】 図１
【解決手段】 本発明の高分子アクチュエータ装置は、高分子アクチュエータ１と、高分子アクチュエータ１を駆動する駆動器２と、駆動器２を制御する制御器９とを備えたもので、高分子アクチュエータにそれ自身の伸縮量を測定するセンサ４を設け、制御器９と駆動器２との間に高分子アクチュエータの駆動電圧に対する伸縮量の非線型性を補正する補正回路３を設けている。駆動方法は、センサ４から取得した伸縮量を制御器９へフィードバックし、補正回路３により伸縮量を補正して駆動電圧指令６とするものである。
【選択図】 図１
Description
本発明は、化学的な変化により、機械的変形を生じる高分子アクチュエータ装置に関する。
従来の高分子アクチュエータ装置として、目的の伸縮量に比例した駆動電圧を高分子アクチュエータに印加し駆動するものが提案されている(例えば、特許文献１参照)。
図４は従来の高分子アクチュエータ装置である。図４において、筐体７に取り付けられた高分子アクチュエータ１に駆動器２が接続され、高分子アクチュエータ１の伸縮駆動を制御する制御器９から伸縮量指令５が駆動器２に入力される。高分子アクチュエータ１には、伸縮量指令５に比例した駆動電圧を駆動器２より高分子アクチュエータ１に印加する。このようにして、高分子アクチュエータ１を駆動していた。
特開２０００−８３３８９（請求項第１項、図４）
従来の高分子アクチュエータ駆動装置は、高分子アクチュエータの駆動電圧を目的の伸縮量に比例して印加するため、高分子アクチュエータの駆動電圧と伸縮量が比例関係に無い種類の高分子アクチュエータに対しては正確に伸縮量を制御できず位置決め精度が悪くなるという問題があった。また、位置決めに必要となる適切な変位量を算出することができず、位置決めに時間を要していた。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、高分子アクチュエータの駆動電圧と伸縮量が比例関係に無い種類の高分子アクチュエータに対しても位置決め精度を向上させ、かつ高速に位置決めを行う駆動装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、高分子アクチュエータと、前記高分子アクチュエータを駆動する駆動器と、前記駆動器を制御する制御器とを備えた高分子アクチュエータ装置において、前記高分子アクチュエータに自身の伸縮量を測定するセンサを設け、前記制御器と前記駆動器との間に前記高分子アクチュエータの駆動電圧に対する伸縮量の非線型性を補正する補正回路を設けたものである。
請求項２に記載の発明は、前記センサが前記高分子アクチュエータとともに筐体に取り付けられ、前記センサ先端と前記高分子アクチュエータの先端が固定体により固定されたものである。
請求項３に記載の発明は、高分子アクチュエータと、前記高分子アクチュエータを駆動する駆動器と、前記駆動器を制御する制御器とを備え、前記制御器から前記駆動器に駆動指令を送り、前記高分子アクチュエータを駆動する高分子アクチュエータ装置の駆動方法において、前記高分子アクチュエータに自身の伸縮量を測定するセンサを設け、前記センサから取得した伸縮量を前記制御器へフィードバックし、前記制御器と前記駆動器との間に設けた補正回路により前記高分子アクチュエータの駆動電圧に対する伸縮量を補正して駆動電圧指令とするものである。
請求項４に記載の発明は、 前記非線型性の補正が前記高分子アクチュエータに駆動電圧を変化しながら印加することで高分子アクチュエータを最小値から最大値まで伸縮変化させ、このときのセンサから取得した実際の伸縮量と駆動電圧を比較し、前記補正回路に設けた補正データ記憶装置に補正データを記憶させるものである。
請求項５に記載の発明は、前記高分子アクチュエータの非線型性の補正が、前記補正データ記憶装置に記憶している補正データを移動平均法により補間したデータをもとに、伸縮量に対する補正された駆動電圧を求めるものである。
ものである。
請求項２に記載の発明は、前記センサが前記高分子アクチュエータとともに筐体に取り付けられ、前記センサ先端と前記高分子アクチュエータの先端が固定体により固定されたものである。
請求項３に記載の発明は、高分子アクチュエータと、前記高分子アクチュエータを駆動する駆動器と、前記駆動器を制御する制御器とを備え、前記制御器から前記駆動器に駆動指令を送り、前記高分子アクチュエータを駆動する高分子アクチュエータ装置の駆動方法において、前記高分子アクチュエータに自身の伸縮量を測定するセンサを設け、前記センサから取得した伸縮量を前記制御器へフィードバックし、前記制御器と前記駆動器との間に設けた補正回路により前記高分子アクチュエータの駆動電圧に対する伸縮量を補正して駆動電圧指令とするものである。
請求項４に記載の発明は、 前記非線型性の補正が前記高分子アクチュエータに駆動電圧を変化しながら印加することで高分子アクチュエータを最小値から最大値まで伸縮変化させ、このときのセンサから取得した実際の伸縮量と駆動電圧を比較し、前記補正回路に設けた補正データ記憶装置に補正データを記憶させるものである。
請求項５に記載の発明は、前記高分子アクチュエータの非線型性の補正が、前記補正データ記憶装置に記憶している補正データを移動平均法により補間したデータをもとに、伸縮量に対する補正された駆動電圧を求めるものである。
ものである。
請求項１に記載の発明によると、高分子アクチュエータの駆動電圧と伸縮量の非線型性を補正回路により補正するので、高分子アクチュエータの位置決め精度を向上させ、かつ高速に位置決めを行うことができる。
請求項２に記載の発明によると、センサ先端と高分子アクチュエータの先端が固定体により固定されているので、確実に高分子アクチュエータの伸縮量を得ることができるので、高分子アクチュエータの位置決め精度を向上させ、かつ高速に位置決めを行うことができる。
請求項３に記載の発明によると、高分子アクチュエータの駆動電圧と伸縮量の非線型性を補正回路により補正するので、高分子アクチュエータの位置決め精度を向上させ、かつ高速に位置決めを行うことができる。
請求項４に記載の発明によると、高分子アクチュエータを最小値から最大値まで伸縮変化させることで補正データを作成できるので、高速かつ簡便に補正データを取得できる。
請求項５に記載の発明によると、高分子アクチュエータの駆動電圧と伸縮量の非線型性を補正データ記憶装置に記憶してある補正データを移動平均法などにより補間したデータをもとに補正するので、高分子アクチュエータの位置決め精度を向上させ、かつ高速に位置決めを行うことができる。
請求項２に記載の発明によると、センサ先端と高分子アクチュエータの先端が固定体により固定されているので、確実に高分子アクチュエータの伸縮量を得ることができるので、高分子アクチュエータの位置決め精度を向上させ、かつ高速に位置決めを行うことができる。
請求項３に記載の発明によると、高分子アクチュエータの駆動電圧と伸縮量の非線型性を補正回路により補正するので、高分子アクチュエータの位置決め精度を向上させ、かつ高速に位置決めを行うことができる。
請求項４に記載の発明によると、高分子アクチュエータを最小値から最大値まで伸縮変化させることで補正データを作成できるので、高速かつ簡便に補正データを取得できる。
請求項５に記載の発明によると、高分子アクチュエータの駆動電圧と伸縮量の非線型性を補正データ記憶装置に記憶してある補正データを移動平均法などにより補間したデータをもとに補正するので、高分子アクチュエータの位置決め精度を向上させ、かつ高速に位置決めを行うことができる。
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例を示す高分子アクチュエータ駆動装置の構成図である。図において、３は高分子アクチュエータ１の駆動電圧に対する伸縮量の非線型性を補正する補正回路、４は高分子アクチュエータ１の伸縮量を測定するセンサ、６は補正回路３から駆動器２に入力される駆動電圧指令、８は高分子アクチュエータ１の先端とセンサ４の先端を固定するための固定体である。他の符号は従来例と同じであるため、省略する。
高分子アクチュエータ１として電子導電性タイプのものを用い、センサ４として直動式の渦電流式変位センサを用いた。
高分子アクチュエータ１として電子導電性タイプのものを用い、センサ４として直動式の渦電流式変位センサを用いた。
本発明が特許文献１と異なる部分は、高分子アクチュエータ１の駆動電圧と伸縮量の関係が非線型である場合に、高分子アクチュエータ１の伸縮を、伸縮量指令５に比例した駆動電圧を駆動器２により高分子アクチュエータ１に印加する代わりに、補正回路３により補正した駆動電圧指令６を駆動器２に出力し、適切な駆動電圧を駆動器２より高分子アクチュエータ１に印加する部分である。
次に本実施例の補正方法について説明する。
図２は本実施例の高分子アクチュエータ駆動装置における駆動電圧の補正方法の手順を示すフローチャートである。図３は本実施例の補正回路３にある補正データ記憶装置３２の補正データ１０の一例である。
まず、補正データ記憶装置３２からの補正データを取得する。補正回路３の補正演算回路３１が、伸縮量指令５に対し補正することなしに駆動電圧指令６を出力する状態とする。次に、伸縮量指令５を入力し高分子アクチュエータ１を駆動する。このとき、高分子アクチュエータ１の実際の伸縮量をセンサ４から取得し、駆動電圧指令６に対する伸縮量指令５の補正データ１０として補正データ記憶装置３２に記憶させる。この動作を伸縮量指令５の最小値から最大値まで変化させ行うことで補正データ１０を作成する。このときの伸縮量指令５の変化量を細かくとることによりより高精度、かつ高速に位置決めを行うことが可能となる補正データ１０を作成することができる。最後に、補正回路３の補正演算回路３１が、補正データ記憶装置３２のデータをもとに伸縮量指令５に対して補正をした駆動電圧指令６を出力する状態とし補正データ記憶装置３２の補正データ１０の取得を完了する。
図２は本実施例の高分子アクチュエータ駆動装置における駆動電圧の補正方法の手順を示すフローチャートである。図３は本実施例の補正回路３にある補正データ記憶装置３２の補正データ１０の一例である。
まず、補正データ記憶装置３２からの補正データを取得する。補正回路３の補正演算回路３１が、伸縮量指令５に対し補正することなしに駆動電圧指令６を出力する状態とする。次に、伸縮量指令５を入力し高分子アクチュエータ１を駆動する。このとき、高分子アクチュエータ１の実際の伸縮量をセンサ４から取得し、駆動電圧指令６に対する伸縮量指令５の補正データ１０として補正データ記憶装置３２に記憶させる。この動作を伸縮量指令５の最小値から最大値まで変化させ行うことで補正データ１０を作成する。このときの伸縮量指令５の変化量を細かくとることによりより高精度、かつ高速に位置決めを行うことが可能となる補正データ１０を作成することができる。最後に、補正回路３の補正演算回路３１が、補正データ記憶装置３２のデータをもとに伸縮量指令５に対して補正をした駆動電圧指令６を出力する状態とし補正データ記憶装置３２の補正データ１０の取得を完了する。
次に、伸縮量指令５を補正する。伸縮量指令５が制御器９より補正回路３に入力される（図２、Ｓ１）。次に、補正データ記憶装置３２の補正データ１０をもとに補正演算回路３１により伸縮指令５に対する適切な駆動電圧指令６を求める（図２、Ｓ２）。このとき、補正データ記憶装置３２の補正データ１０は離散的なデータであるため、補正演算回路３１により移動平均法などの補間により補間値１１を求め、伸縮指令５に対する駆動電圧指令６が算出される。この補間方法は、とくに移動平均法には限定はしない。具体的には、図３の伸縮量指令５ａが補正回路３に入力されると、補正データ記憶装置３２のデータをもとに補正演算回路３１により補間値１１を求め、補正した駆動電圧指令６ａが求められる。同様にして、伸縮量指令５ｂに対しても、補正データ記憶装置３２のデータをもとに補正演算回路３１により駆動電圧指令６ｂが求められる。最後に、補正回路３により求められた駆動電圧指令６に従い駆動器２より高分子アクチュエータ１へ駆動電圧を印加する（図２、Ｓ３）。
このように、センサ４からの高分子アクチュエータ１の実際の伸縮量を制御器９へフィードバックし、伸縮量指令５との偏差を考慮した制御をおこなうことでより高精度、かつ高速に位置決めを行うことが可能となる。
このように、センサ４からの高分子アクチュエータ１の実際の伸縮量を制御器９へフィードバックし、伸縮量指令５との偏差を考慮した制御をおこなうことでより高精度、かつ高速に位置決めを行うことが可能となる。
なお、本実施例ではセンサ４として、直動式の渦電流式変位センサを用いたが、直動方向を検出できるものであればどんな種類のものでもよい。
１ 高分子アクチュエータ
２ 駆動器
３ 補正回路
３１ 補正演算回路
３２ 補正データ記憶装置
４ センサ
５、５ａ、５ｂ 伸縮量指令
６、６ａ、６ｂ 駆動電圧指令
７ 筐体
８ 固定体
９ 制御器
１０ 補正データ
１１ 補間値
２ 駆動器
３ 補正回路
３１ 補正演算回路
３２ 補正データ記憶装置
４ センサ
５、５ａ、５ｂ 伸縮量指令
６、６ａ、６ｂ 駆動電圧指令
７ 筐体
８ 固定体
９ 制御器
１０ 補正データ
１１ 補間値
Claims (5)
- 高分子アクチュエータと、前記高分子アクチュエータを駆動する駆動器と、前記駆動器を制御する制御器とを備えた高分子アクチュエータ装置において、
前記高分子アクチュエータに自身の伸縮量を測定するセンサを設け、前記制御器と前記駆動器との間に前記高分子アクチュエータの駆動電圧に対する伸縮量の非線型性を補正する補正回路を設けたことを特徴とする高分子アクチュエータ装置。 - 前記高分子アクチュエータは、その先端が固定体により固定されており、前記センサは、前記高分子アクチュエータとともに筐体に取り付けられ、前記センサ先端とことを特徴とする請求項１に記載の高分子アクチュエータ装置。
- 高分子アクチュエータと、前記高分子アクチュエータを駆動する駆動器と、前記駆動器を制御する制御器とを備え、前記制御器から前記駆動器に駆動指令を送り、前記高分子アクチュエータを駆動する高分子アクチュエータ装置の駆動方法において、
前記高分子アクチュエータに自身の伸縮量を測定するセンサを設け、前記センサから取得した伸縮量を前記制御器へフィードバックし、前記制御器と前記駆動器との間に設けた補正回路により前記高分子アクチュエータの駆動電圧に対する伸縮量を補正して駆動電圧指令とすることを特徴とする高分子アクチュエータ装置の駆動方法。 - 前記非線型性の補正は、前記高分子アクチュエータに駆動電圧を変化しながら印加することで高分子アクチュエータを最小値から最大値まで伸縮変化させ、このときのセンサから取得した実際の伸縮量と駆動電圧を比較し、前記補正回路に設けた補正データ記憶装置に補正データを記憶させることを特徴とする請求項３に記載の高分子アクチュエータ装置の駆動方法。
- 前記高分子アクチュエータの非線型性の補正は、前記補正データ記憶装置に記憶している補正データを移動平均法により補間したデータをもとに、伸縮量に対する補正された駆動電圧を求めることを特徴とする請求項４記載の高分子アクチュエータ装置の駆動方法。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007148572A1 (ja) * | 2006-06-20 | 2007-12-27 | Panasonic Corporation | 高分子アクチュエータ |
| JP2010088144A (ja) * | 2008-09-29 | 2010-04-15 | Sony Corp | 高分子アクチュエータ制御装置その方法、および電子機器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04117186A (ja) * | 1990-09-06 | 1992-04-17 | Brother Ind Ltd | 高精度移動ステージ装置 |
| JP2000083389A (ja) * | 1998-06-25 | 2000-03-21 | Matsushita Electric Works Ltd | アクチュエータ |
-
2004
- 2004-09-15 JP JP2004267735A patent/JP2006087182A/ja active Pending
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| US7804226B2 (en) | 2006-06-20 | 2010-09-28 | Panasonic Corporation | Polymer actuator |
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