JP2008079462A - Actuator and manufacturing method of actuator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、イオン導電性ポリマーを用いているアクチュエータに関する。 The present invention relates to an actuator using an ion conductive polymer.
電気信号で変形するイオン導電性ポリマーは、弾力性を有する感触と柔軟な動きを実現するソフトアクチュエータに応用されている。特許文献1には、2つの電極層の間にイオン導電性ポリマー層が形成されたフィルムを用いているアクチュエータが開示されている。特許文献1に開示されているアクチュエータは、電極層間に電気エネルギーを加え、電気エネルギーをフィルムの屈曲という動的エネルギーに変換している。特許文献1には、複数枚のフィルムを重ね合わせて用いているアクチュエータも開示されている。複数枚のフィルムを重ね合わせると、接触したときの感触や動きが人間の筋肉に類似する。 An ion conductive polymer that is deformed by an electric signal is applied to a soft actuator that realizes an elastic feel and flexible movement. Patent Document 1 discloses an actuator using a film in which an ion conductive polymer layer is formed between two electrode layers. The actuator disclosed in Patent Document 1 applies electrical energy between electrode layers, and converts the electrical energy into dynamic energy called film bending. Patent Document 1 also discloses an actuator using a plurality of stacked films. When multiple films are stacked, the touch and movement when touched are similar to human muscles.
このアクチュエータは、加えられた電気エネルギー量に応じて屈曲の度合いが決定される。しかし、複数のフィルムを重ね合わせて用いる場合、屈曲するときにフィルムとフィルムの間に摩擦が生じる。その摩擦でエネルギーが損失するため、電気エネルギーが期待するほど動的エネルギーに変換されない。複数枚のフィルムを重ね合わせて用いる場合、思うように屈曲させるには過剰な電気エネルギーを加えなければならない。
発明者らは、上記のフィルムを重ね合わせる方法について研究した。そして、印加する電気エネルギーを過剰に強くせずとも、屈曲の動的エネルギーを確保できる積層方法を見出した。
本発明は、複数枚のフィルムを用いているソフトアクチュエータにおいて、フィルムに印加する電気エネルギーを屈曲の動的エネルギーに効率よく変換できる構造を実現したソフトアクチュエータとその製造方法を提供することを目的とする。
The degree of bending of this actuator is determined according to the amount of applied electric energy. However, when a plurality of films are used in an overlapping manner, friction occurs between the films when bent. Because energy is lost due to the friction, the electric energy is not converted into dynamic energy as expected. When multiple films are used in layers, excessive electrical energy must be applied to bend as desired.
The inventors have studied a method for overlaying the above films. And the lamination method which can ensure the dynamic energy of a bending | flexion, without making the electrical energy to apply excessively strong was discovered.
It is an object of the present invention to provide a soft actuator using a plurality of films and realizing a structure capable of efficiently converting electric energy applied to the film into bending dynamic energy and a method for manufacturing the same. To do.
本発明は、イオン導電性を有するポリマー層と、そのポリマー層の一方の面側に備えられている第1電極層と、他方の面側に備えられている第2電極層を有しており、第1電極層と第2電極層の間に電気エネルギーを印加すると予め定められた方向に変形する性質を有しているフィルムが複数枚用いられているイオン導電性ポリマー型アクチュエータである。本アクチュエータは、複数枚のフィルムは、屈曲する方向が揃っている状態で積層されている。また、複数のフィルムは、それぞれ屈曲する方向に沿って複数の長尺領域に切断されている。本アクチュエータは、複数の長尺領域が屈曲する方向を維持した状態で編み合わされていることを特徴とする。 The present invention has a polymer layer having ionic conductivity, a first electrode layer provided on one side of the polymer layer, and a second electrode layer provided on the other side. An ion conductive polymer actuator in which a plurality of films having a property of deforming in a predetermined direction when electric energy is applied between the first electrode layer and the second electrode layer are used. In this actuator, a plurality of films are laminated in a state where the bending directions are aligned. The plurality of films are cut into a plurality of long regions along the direction of bending. This actuator is characterized in that a plurality of long regions are knitted in a state where the bending direction is maintained.
本発明のアクチュエータでは、シート状のフィルムを長尺状に切断し、その長尺領域を編み合わせている。編み合わされたフィルムは、織布状になるので編み目部分が遊びとして機能し、また、フィルムの伸縮性に加えて網目部分も伸縮するので、屈曲しやすい。このため、電気エネルギーが屈曲の動的エネルギーに効率よく変換され、電気エネルギーを過剰に印加せずとも所望の屈曲運動を得ることができる。さらに、織布状に成形すると、アクチュエータ自体の形状の自由度が向上するという利点も有している。
さらに、本アクチュエータは、フィルムが編み合わされているので、長尺領域同士が拘束しあい、積層されたフィルムがずれにくくなる。これによって、積層されたフィルムとフィルムの間に摩擦が生じにくくなる。なお、屈曲する方向を維持した状態で長尺領域を編み合わせているので、編み合わせの前後で屈曲する方向が変化しない。
In the actuator of the present invention, a sheet-like film is cut into a long shape, and the long region is knitted. Since the knitted film becomes a woven fabric, the stitch portion functions as play, and the mesh portion expands and contracts in addition to the stretchability of the film, so it is easy to bend. For this reason, electric energy is efficiently converted into bending dynamic energy, and a desired bending motion can be obtained without applying excessive electric energy. Furthermore, forming into a woven fabric has the advantage that the degree of freedom of the shape of the actuator itself is improved.
Further, in the present actuator, since the films are knitted together, the long regions are constrained and the laminated films are not easily displaced. This makes it difficult for friction to occur between the laminated films. Since the long region is knitted while maintaining the bending direction, the bending direction does not change before and after the knitting.
本発明に係る「フィルム」は、前述のようにイオン導電性を有するポリマー層の両面に電極層が形成され、電極層間に電気エネルギーを印加した際に屈曲する性質を備えているが、ポリマー層を構成する樹脂の材料や、電極層を構成する導体の種類は特に限定されるものではない。また、電気エネルギーの印加により屈曲するための構成についても、特に限定されるものではないが、例えば第1電極層に正極端子を、第2電極層に負極端子を取り付けて電気エネルギーを印加した場合に、ポリマー層内に生成される電場の作用により、第1電極層側に屈曲するように構成するようにしてもよい。
本明細書において「長尺領域」とは、編み合わせが可能な程度の細さに切断されている領域を言う。したがって、「長尺領域」は、細かな糸状のものも含む。
また、「編み合わせる」とは、複数の長尺領域を互い違いに組み合わせて一つに取りまとめることをいい、編み方(織り方)は特に限定されない。たとえば、三本の長尺領域を編んだ三つ編みや、組紐状に長尺領域を組み合わせたものも含まれる。
As described above, the “film” according to the present invention has an electrode layer formed on both surfaces of a polymer layer having ionic conductivity, and has a property of bending when electric energy is applied between the electrode layers. There are no particular restrictions on the material of the resin that constitutes and the type of conductor that constitutes the electrode layer. Further, the configuration for bending by applying electric energy is not particularly limited. For example, when the positive electrode terminal is attached to the first electrode layer and the negative electrode terminal is attached to the second electrode layer, the electric energy is applied. In addition, the electric field generated in the polymer layer may be bent toward the first electrode layer.
In the present specification, the “long region” refers to a region that has been cut into a thin enough to be knitted. Therefore, the “long region” includes a fine thread-like material.
Further, “knitting” means that a plurality of long regions are alternately combined and combined into one, and the knitting method (weaving method) is not particularly limited. For example, a braid in which three long regions are knitted and a combination of long regions in a braid shape are also included.
本発明の好ましいアクチュエータは、各フィルムの複数の長尺領域の一方の端部に非切断部が形成されており、各フィルムの複数の長尺領域は、非切断部で繋がっていることを特徴とする。
フィルムを完全に切断して長尺領域毎に切り分けると、一つ一つの長尺領域が離散してしまうおそれがある。フィルムを完全に切断すると、複数のフィルムを重ね合わせたり、長尺領域を編み合わせたり、電気エネルギーを印加するための電極を装着するときの取り扱いが難しくなる。
長尺領域毎に完全に切り分けずに端部に非切断部を残しておくと、アクチュエータを構築するときの処理が容易になる。また、非切断部には、電気エネルギーを印加するための電極を装着し易い。さらに、長尺領域毎に完全に切断されていないので、電極を装着したときに各長尺領域に確実に電気エネルギーを印加することができる。
なお、複数の長尺領域は、少なくともフィルムの積層方向に編み合わされていることが好ましい。複数の長尺領域をフィルムの積層方向に編み合わせることで、積層されたフィルム間の摩擦を効率的に抑制することができる。
In a preferred actuator of the present invention, a non-cut portion is formed at one end of a plurality of long regions of each film, and the plurality of long regions of each film are connected by a non-cut portion. And
If the film is completely cut and cut into long regions, each long region may be dispersed. When the film is completely cut, it becomes difficult to handle when a plurality of films are stacked, long regions are knitted, or an electrode for applying electric energy is attached.
If a non-cut portion is left at the end without completely cutting each long region, the processing for constructing the actuator becomes easy. In addition, an electrode for applying electric energy is easily attached to the non-cut portion. Furthermore, since it is not completely cut for each long region, it is possible to reliably apply electric energy to each long region when the electrodes are mounted.
In addition, it is preferable that several elongate area | regions are knitted at least in the lamination direction of a film. By interweaving a plurality of long regions in the film stacking direction, friction between the stacked films can be efficiently suppressed.
ここで開示する他の発明は、イオン導電性ポリマー型アクチュエータの製造方法である。
本製造方法は、最初にイオン導電性を有するポリマー層と、そのポリマー層の一方の面側に備えられている第1電極層と、他方の面側に備えられている第2電極層を有しており、2つの電極層に電気エネルギーを加えると予め定められた方向に屈曲する性質を有しているフィルムを複数枚用意する。次いで、その複数のフィルムを、それぞれ屈曲する方向に沿って複数の長尺状の領域に切断し、その複数枚のフィルムを屈曲方向が揃った状態で積層する。そして、本方法では、前記複数の長尺状の領域を、屈曲する方向を維持した状態で編み合わせる。
上記の方法で製造されたアクチュエータは、複数のフィルムを用いているにもかからず、電気エネルギーが動的エネルギーに効率よく変換され、屈曲の度合いを好適に保つことができる。
Another invention disclosed herein is a method of manufacturing an ion conductive polymer actuator.
This manufacturing method has a polymer layer having ionic conductivity first, a first electrode layer provided on one side of the polymer layer, and a second electrode layer provided on the other side. A plurality of films having the property of bending in a predetermined direction when electric energy is applied to the two electrode layers are prepared. Next, the plurality of films are cut into a plurality of elongated regions along the direction of bending, respectively, and the plurality of films are stacked with the bending directions aligned. In this method, the plurality of long regions are knitted together while maintaining the bending direction.
Although the actuator manufactured by the above method uses a plurality of films, electric energy is efficiently converted into dynamic energy, and the degree of bending can be suitably maintained.
最初に、以下に説明する実施例の主要な特徴を列記する。
(特徴1)重なり合うフィルムの間には、カーボンパウダーが介在している。カーボンパウダーが介在することで、フィルムとフィルムの間の摩擦をさらに軽減することができる。摩擦が低くなるので、アクチュエータの動力効率が向上する。
(特徴2)重なり合うフィルムの間には、支持電極が装着されている。支持電極を装着することで、それぞれのフィルムに確実に電気エネルギーを加えることができる。
(特徴3)フィルムは、イオン導電性ポリマー層の上下面に金属層が形成されている。イオン導電性ポリマー層は、スルホン酸基を有するフッ素系のポリマーから構成されている。電極層は、白金で構成されている。
(特徴4)アクチュエータの積層フィルムは、シリンダー形状に成形されている。
(特徴5)複数のグリップが集合して、複数の手指部を有するハンド型アクチュエータが成形されている。複数の手指部を有すると、人間の手指と同じように物体を把持することができる。
First, the main features of the embodiments described below are listed.
(Feature 1) Carbon powder is interposed between overlapping films. By interposing carbon powder, the friction between films can be further reduced. Since the friction is reduced, the power efficiency of the actuator is improved.
(Characteristic 2) A supporting electrode is mounted between the overlapping films. By mounting the support electrode, it is possible to reliably apply electric energy to each film.
(Feature 3) In the film, metal layers are formed on the upper and lower surfaces of the ion conductive polymer layer. The ion conductive polymer layer is composed of a fluorine-based polymer having a sulfonic acid group. The electrode layer is made of platinum.
(Feature 4) The laminated film of the actuator is formed in a cylinder shape.
(Characteristic 5) A hand type actuator having a plurality of fingers is formed by gathering a plurality of grips. When a plurality of fingers are provided, an object can be gripped in the same manner as a human finger.
<第1実施例>
本実施例は、3枚のフィルム10a、10b、10cが積層された状態で編み合わされた構造を有しているソフトアクチュエータ100である。図1〜図5に基づいて、ソフトアクチュエータ100を説明する。
<First embodiment>
This embodiment is a
図1は、ソフトアクチュエータ100の平面図である。ソフトアクチュエータは、電極部40とグリップ10から構成されている。グリップ10は、後述するフィルム10a、10b、10cから構成されている。ソフトアクチュエータ100は、電極部40を通じてグリップ10に電気エネルギーが印加されると、グリップ10が図1における紙面前方に屈曲する。グリップ10は、人間の関節のように屈曲する。グリップ10は、柔らかなフィルム10a、10b、10cの積層体が編み合わされているため、弾力性に優れている。
FIG. 1 is a plan view of the
次に、図1〜4を用いて、ソフトアクチュエータ100の製造方法を詳述する。
先ず、ソフトアクチュエータ100のフィルム10a、10b、10cを用意する。
図2は、フィルム10aを示している。なお、ソフトアクチュエータ100の他のフィルム10b、10cもフィルム10aと同じ構造である。フィルム10aは、第1電極層12aと第2電極層16aの間に電気エネルギーを印加すると、矢印Xの方向に屈曲する性質を有している。
フィルム10aは、イオン導電性樹脂からなるポリマー層14aと、白金からなる第1電極層12aと第2電極層16aで構成されている。ポリマー層14aを構成するイオン交換ポリマーは、スルホン酸基を有するフッ素樹脂系ポリマーである。
フィルム10aは、非切断部20aを残して、切断線31、32、33、34、35に沿って切断されており、長尺領域21a、22a、23a、24a、25a、26aが形成されている。フィルム10aの表面は、電極を取り付ける部分を除き、切断面も含めて絶縁処理されている。フィルム10b、10cも、絶縁処理されている。
Next, the manufacturing method of the
First, the
FIG. 2 shows the
The
The
次に、図3に示すように、3枚のフィルム10a、10b、10cを重ね合わせる。この時、各フィルム10a、10b、10cの第1電極層12a、12b、12cと第2電極層16a、16b、16cの上下関係が一致するように重ね合わせる。また、各フィルムの切断線31、32、33、34、35も一致するように重ね合わせる。
上記のように重ね合わせることで、3枚のフィルム10a、10b、10cは屈曲方向(矢印X)が一致する。また、長尺領域21a〜c、22a〜c、23a〜c、24a〜c、25a〜c、26a〜cが重ねあわされて、単位領域21、22、23、24、25、26が形成される。なお、フィルム10a、10b、10cの両面に、予めカーボンパウダーを振り掛けておく。カーボンパウダーが振り掛けられていることで、フィルム10a、10b、10c同士の接触している部分の摩擦が軽減され、動力効率が上昇する。
Next, as shown in FIG. 3, the three
By superimposing as described above, the bending directions (arrows X) of the three
次に、重ねあわせたフィルム10a、10b、10cに電極40を取り付ける。図4は、重ねあわせたフィルム10a、10b、10cに電極40を取り付けた様子を示している。電極40は、フィルム10aの第1電極層12aに装着する端子電極42と、フィルム10aの第2電極層14aとフィルム10bの第1電極層12bの間に挟みこむ支持電極44と、フィルム10bの第2電極層14bとフィルム10cの第1電極層12cの間に挟みこむ支持電極46と、フィルム10cの第2電極層14cに取り付ける端子電極48から構成されている。端子電極42はワイヤ52に接続されており、ワイヤ52は電源50の正極に接続されている。端子電極48はワイヤ53に接続されており、ワイヤ53は電源50の負極に接続されている。ワイヤ52,53の一方には、図示しないスイッチが配され、フィルム10a,10b,10cへの電圧の印加をON/OFFできるようになっている。また、フィルム10aとフィルム10bの間に支持電極44を挟み、フィルム10bとフィルム10cの間に支持電極46を挟むことで、端子電極42と端子電極48の間の接続状態が確実に保たれる。また、支持電極46、48が挟まれると、フィルム10a、10b、10cへの電気エネルギーの印加が確実に実現できる。
Next, the
電極40を装着した後、重ねあわされたフィルム10a、10b、10cの長尺領域1a、22a、23a、24a、25a、26a、21b、22b、23b、24b、25b、26b、21c、22c、23c、24c、25c、26cを単位領域21、22、23、24、25、26に分配する。次に、この分配された単位領域21、22、23、24、25、26を編み合わせる。編み合わせは、各フィルム10a、10b、10cの第1電極層12a、12b、12cと第2電極層16a、16b、16cの上下関係が保たれた状態で編み合わされる。上下関係が保たれると、端子電極42側に露出する面は、編み合わせの前と同様にフィルム10aの第1電極層12aが露出する。また、電極48側に露出する面は、フィルム10cの第2電極層16cが露出する。
このような手順で作製することで、図1の平面図に示す本実施例のソフトアクチュエータ100が完成する。
After the
The
次に、本実施例に係るソフトアクチュエータ100の制御システム70の一例を図5に示す。
ソフトアクチュエータ100は、電極40とワイヤ52、53を通じて電源部56に接続されている。電源部56は、電源50とADコンバータ54から構成されている。電源50には、電圧値が4〜8Vの単相電源が適用されている。グリップ10は、典型的には、100〜150mAの電流が流れる。制御システム70には、PCコントローラ60が備えられており、PCコントローラによる出力調節により、ソフトアクチュエータ100は、PCコントローラ60から出力されたデジタル信号を電源部56のADコンバータ54で変換し、電源50からソフトアクチュエータ100に印加する電気エネルギーを調整する。電気エネルギーを調整すると、ソフトアクチュエータ100の屈曲力(把持力)を調節することができる。グリップ10は、前記したように、フィルムの編み合わせの構造を有している。編み合わせにより、接触しているフィルム間の摩擦が抑制されている。グリップ10に加えられた電気エネルギーは、動的エネルギーに効率よく変換され、グリップ10の屈曲に反映される。
図1、図5に示すソフトアクチュエータ100のグリップ10は、柔らかなフィルムを編み合わせて成形されている。電極40から印加される電気エネルギーが大きければ、グリップ10が屈曲する度合いが大きくなる。屈曲する度合いが大きければ、ソフトアクチュエータ100の把持力が強くなる。
Next, an example of the
The
The
<第2実施例>
本変形例は、上記第1実施例のソフトアクチュエータ100において、グリップ10の形状を変形したものである。第2実施例のソフトアクチュエータ200の模式図を図6に示す。
本変形例のソフトアクチュエータ200は、円筒状のグリップ110を有している。このグリップ110は、半円状に成形された2つの半グリップ112、114から構成されている。半グリップ112と半グリップ114は、接合部115で接合されており、円筒型のグリップ110を形成している。
半円状の半グリップ112は、屈曲する方向が、外曲面側に向くように編み合わされている。また、半円状の半グリップ114は、屈曲する方向が内曲面側に向くように編み合わされている。2つの半円状の半グリップ112、114が組み合わされたグリップ110に電源部156から電気エネルギーを印加すると、ソフトアクチュエータ200は矢印Yの方向に屈曲する。
<Second embodiment>
This modification is obtained by modifying the shape of the
The
The
<第2実施例の変形例1>
本変形例は、上記第2実施例のソフトアクチュエータ200において、グリップ110の屈曲の構成を変形した例を示す。本変形例のソフトアクチュエータ300の模式図を図7に示す。
本変形例のソフトアクチュエータ300は、円筒状のグリップ210を有している。このグリップ210は、半円状に成形された2つの半グリップ212、214から構成されている。半グリップ212と半グリップ214は、接合部215で接合されており、円筒型のグリップ210を形成している。半グリップ212、214には、電極部240、241が設けられている。電極部240、241には、半グリップ212、214に電気エネルギーを印加するための2つの端子が備えられている。
<Modification 1 of the second embodiment>
This modification shows an example in which the bending configuration of the
The
グリップ210の端部には、電源部256が備えられている。電源部256は、電源250とワイヤ252、253、254、255、258、259とスイッチ257から構成されている。ワイヤ252の一端は、半グリップ214の電極部241の一方の端子に接続されており、他端はワイヤ259を介して電源250の正極に接続されている。ワイヤ253の一端は、半グリップ214の電極部241の他方の端子に接続されており、他端はスイッチ257とワイヤ258を介して電源250の負極に接続されている。
ワイヤ254の一端は、半グリップ212の電極部240の一方の端子に接続されており、他端はワイヤ259を介して電源250の正極に接続されている。ワイヤ255の一端は、半グリップ212の電極部241の他方の端子に接続されており、他端はスイッチ257とワイヤ258を介して電源250の負極に接続されている。
A
One end of the
スイッチ257がワイヤ255に接続されている場合、半グリップ212に電気エネルギーが印加される。この時、ソフトアクチュエータ201の円筒状のグリップ210は半グリップ212に追随して矢印Aの方向に屈曲する。
スイッチ257がワイヤ253に接続されている場合、半グリップ214に電気エネルギーが印加される。この時、ソフトアクチュエータ201の円筒状のグリップ210は半グリップ214に追随して矢印Bの方向に屈曲する。
本変形例のアクチュエータ201は、スイッチ257の切り換えを行うことで、グリップ210の屈曲方向を正反対に変更することができ、屈曲角度を広範囲で変化することができる。また、スイッチ257の切り換えと、電源250の出力調整で、屈曲角度を調節することもできる。
When
When
The actuator 201 of this modification can change the bending direction of the
<第3実施例>
本実施例は、2つのソフトアクチュエータ300、400を有する把持システム370を例示する。本把持システム370の模式図を図8に示す。本把持システム370は、2つのソフトアクチュエータ300、400と、支持台320と、支柱330、340と、ワイヤ352、353、452、453と、電源350、450から構成されている。ソフトアクチュエータ300は、支柱330に取り付けられており、ソフトアクチュエータ400は、支柱430に取り付けられている。ソフトアクチュエータ330とソフトアクチュエータ400は、同じ高さにあわせられている。ソフトアクチュエータ300のグリップ310は、矢印Mの方向に屈曲する。ソフトアクチュエータ400のグリップ410は、矢印Nの方向に屈曲する。ソフトアクチュエータ300とソフトアクチュエータ400は、電気エネルギーが印加されるグリップ310とグリップ410が当接し、物体を把持することができる。
本把持システム370は、グリップ310、410の触感がやわらかく、動きが柔軟であるので、脆弱なものや傷つきやすいものを把持するのに適している。
<Third embodiment>
This example illustrates a
The
<第4実施例>
本実施例は、3つのグリップ510、610、710を有するハンド型ソフトアクチュエータ500を例示する。ソフトアクチュエータ500の模式図を図9に示す。ソフトアクチュエータ500は、掌部506、親指部501、人差し指部502、中指部503、薬指部504及び小指部505を有する。アクチュエータ500は、人差し指部502と中指部503と薬指部504にグリップ710、610、510が備えられている。人差し指部502と中指部503と薬指部504以外の親指部501と小指部505と掌部506は、ゴムやエラストマーといった弾力性を有する材料で構成されている。また、アクチュエータ500の外側には、カバー501が被されている。
<Fourth embodiment>
This example illustrates a hand-type
グリップ710、610、510には、それぞれ電極部740、640、540が備えられている。電極部740、640、540は、それぞれ2つの端子電極を有している。これら2つの端子電極間に電気エネルギーを印加すると、グリップ710、610、510は図9の紙面手前側に屈曲する。電極部740の一方の端子は、ワイヤ752を介して電源部の正極に接続されており、他方の端子は、ワイヤ753を介して電源部の負極に接続されている。電極部640の一方の端子は、ワイヤ652を介して電源部の正極に接続されており、他方の端子は、ワイヤ653を介して電源部の負極に接続されている。電極部540の一方の端子は、ワイヤ552を介して電源部の正極に接続されており、他方の端子は、ワイヤ553を介して電源部の負極に接続されている。各ワイヤ752、753、652、653、552、553は、掌部506と手首部507を通じて、図示しない電源部に接続されている。なお、人差し指部502、中指部503、薬指部504に備えられているグリップ710、610、510は、前記第2実施例のソフトアクチュエータ200のグリップ110と同様の構成であるので説明は省略する。
The
電源部からグリップ710、610、510に電気エネルギーが印加されると、人差し指部502、中指部503、薬指部504が屈曲する。ソフトアクチュエータ500は、人差し指部502、中指部503、薬指部504と掌部506の間に物体を把持することができる。ソフトアクチュエータ500は、人差し指部502、中指部503、薬指部504の屈曲状態を制御することで、重く硬質の物体や、軽く軟質な物体や、脆弱な物体を把持することができる。したがって、ソフトアクチュエータ500は、人型ロボットの手部のほか、人の義手にも応用することができる。
When electrical energy is applied to the
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。 Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
例えば、図10に示すアクチュエータ800は、第2実施例のアクチュエータ200を応用した一例である。アクチュエータ800は、2つの電極部856、857とサイン型グリップ830から構成されている。サイン型グリップ830は、2つのグリップ810、820から構成されている。グリップ810は、2つの半グリップ812、814が接続部815で接合されている。グリップ810は、電源部856から電気エネルギーが印加されると、矢印Kの方向に変形する。
グリップ820は、2つの半グリップ822、824が接合部825で接合されている。グリップ820は、電源部856から電気エネルギーが印加されると矢印Hの方向に変形する。この2つのグリップ820、810は、接合部817で接合され、サイン型グリップ830を形成している。
本アクチュエータ800は、電源部856と電源部857が各グリップ810、820に交互に電気エネルギーを印加することで、サイン型グリップ830は波動する。電源部856、857の出力調整と切り換え速度を調節すると、波動の早さ、高さを調節することができる。サイン型グリップ830はイオン交換ポリマーを主体とするフィルムから構成されているので、柔軟性を有している。したがってアクチュエータ800は、脆弱で繊細な物体の製造ラインに用いるベルト部材などに応用することができる。
For example, an
The
In the
なお、上述した第1実施例では、積層されたフィルム10a,10b,10cの長尺領域21a〜26cを単位領域21、22、23、24、25、26に分配し、この分配された単位領域21、22、23、24、25、26を編み合わせた。しかしながら、本発明はこのような編み方に限定されず、例えば、単位領域21〜26を構成する長尺領域21a〜c,22a〜c,23a〜c,24a〜c,25a〜c,26a〜cをそれぞれ編み合わせ、さらに、その編み合わせた単位領域さらに編み合わせるようにしてもよい。単位領域21〜26を構成する各長尺領域を編み合わせることで、長尺領域がフィルム10a〜cの積層方向にも編み合わされ、積層されたフィルム間の摩擦を効率的に抑制することができる。
In the first embodiment described above, the
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。 The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology illustrated in the present specification or the drawings achieves a plurality of objects at the same time, and has technical utility by achieving one of the objects.
10、110、210、510、610、710、810、820:グリップ
10a、10b、10c:フィルム
12a、12b、12c:第1電極層
14a、14b、14c:ポリマー層
16a、16b、16c:第1電極層
20:非切断領域
21a、21b、21c、22a、22b、22c、23a、23b、23c、24a、24b、24c、25a、25b、25c、26a、26b、26c:長尺領域
31、32、33、34、35:切断線
40:電極部
42、48:端子電圧
44、46:支持電圧
50:電源
70、370:制御システム
100、200、300、400、500:アクチュエータ
10, 110, 210, 510, 610, 710, 810, 820:
Claims (4)
前記複数枚のフィルムは、屈曲する方向が揃っている状態で積層されており、
複数のフィルムは、それぞれ屈曲する方向に沿って複数の長尺領域に切断されており、
前記複数の長尺領域は屈曲する方向を維持した状態で編み合わされていることを特徴とするアクチュエータ。 An ion conductive polymer layer; a first electrode layer provided on one side of the polymer layer; and a second electrode layer provided on the other side of the first electrode. An ion conductive polymer actuator in which a plurality of films having a property of deforming in a predetermined direction when electric energy is applied between the layer and the second electrode layer are used,
The plurality of films are laminated in a state where the bending direction is aligned,
The plurality of films are cut into a plurality of long regions along the direction of bending,
The actuator according to claim 1, wherein the plurality of long regions are knitted while maintaining a bending direction.
イオン導電性を有するポリマー層と、そのポリマー層の一方の面側に備えられている第1電極層と、他方の面側に備えられている第2電極層を有しており、2つの電極層に電気エネルギーを加えると予め定められた方向に屈曲する性質を有しているフィルムを複数枚用意する工程と、
前記複数のフィルムを、それぞれ屈曲する方向に沿って複数の長尺状の領域に切断する工程と、
前記複数枚のフィルムを、屈曲方向を揃えた状態で積層する工程と、
前記複数の長尺状の領域を、屈曲する方向を維持した状態で編み合わせる工程とを有する方法。 It is a manufacturing method of an ion conductive polymer type actuator,
An ionic conductive polymer layer; a first electrode layer provided on one side of the polymer layer; a second electrode layer provided on the other side; Preparing a plurality of films having the property of bending in a predetermined direction when electric energy is applied to the layer;
Cutting the plurality of films into a plurality of elongated regions along the direction of bending, respectively;
Laminating the plurality of films in a state where the bending direction is aligned;
A step of knitting the plurality of long regions while maintaining a bending direction.
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- 2006-09-22 JP JP2006257855A patent/JP2008079462A/en active Pending
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