JP2012518384A5 - - Google Patents

Claims (20)

1. 誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）の対向電極間の静電容量を決定するためのシステムであって、
   ＤＥＡの電気的挙動に関するフィードバック情報を得るためのＤＥＡ監視回路と、
   ＤＥＡの静電容量を、ＤＥＡを通る全瞬時電流と、ＤＥＡ両端の電圧差と誤差項の積との間の差を求め、前記差をＤＥＡ両端の電圧差の時間に関する第１次導関数で除したものとして計算するように適応された計算手段と、
   を含むシステム。
2. 前記ＤＥＡ監視回路が、
   パルス幅変調電流源と、
   誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）と、
   ＤＥＡ両端の電圧差の測定手段と、
   ＤＥＡ両端の電圧差の時間に関する第１次導関数の測定手段と、
   ＤＥＡを通る全瞬時電流の測定手段と、
   を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記電圧差の測定手段がはしご型抵抗器を含み、前記電圧差の第１次導関数の測定手段が微分回路を含み、前記ＤＥＡを通る電流の測定手段が直列抵抗を含む、請求項２に記載のシステム。
4. 前記誤差項が、前記ＤＥＡ両端の電圧差の時間に関する第１次導関数がゼロに等しい時に、前記ＤＥＡを通る全瞬時電流を前記ＤＥＡ両端の電圧差で除したものに等しい、請求項１〜３のいずれか一項に記載のシステム。
5. 前記計算手段が、さらに、前記計算された静電容量に対応するＤＥＡの状態を決定するように適応される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のシステム。
6. 前記計算手段が、さらに、ＤＥＡの漏れ電流を監視して、漏れ電流が予め定められた閾値を超えた場合には電極上の電荷を制限するように適応される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のシステム。
7. 計算手段により実行される、誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）の対向電極間の静電容量を決定する方法であって、
   ＤＥＡの電極間の電圧差を測定するステップと、
   前記ＤＥＡの電極間の電圧差の時間に関する第１次導関数を決定するステップと、
   ＤＥＡを通る全瞬時電流を測定するステップと、
   ＤＥＡの静電容量を、前記ＤＥＡを通る全瞬時電流と、前記ＤＥＡの電極間の電圧と誤差項の積との間の差を求め、前記差をＤＥＡの電極間の電圧の時間に関する第１次導関数で除したものとして計算するステップと、
   を含む方法。
8. 前記誤差項が、前記ＤＥＡの電極間の電圧差の時間に関する第１次導関数がゼロに等しい時に、前記ＤＥＡを通る全瞬時電流を前記ＤＥＡの電極間の電圧差で除したものに等しい、請求項７に記載の方法。
9. ＤＥＡは、片側の端部または両端部において制限されたスルーレートを有するパルス幅変調（ＰＷＭ）電流源から給電される、請求項７または８に記載の方法。
10. 前記電流源のスルーレートが、前記ＤＥＡの電極間の電圧差の時間に関する第１次導関数のゼロ交差の正確な検知を可能にするように選択され、それによって、前記ＤＥＡを通る全瞬時電流をサンプルする際のサンプルタイミングにおける誤差に対する感度を最小化する、請求項９に記載の方法。
11. 前記ＤＥＡの電極間の電圧差を測定するステップが、はしご型抵抗器を用いて電圧を近似するステップを含む、請求項７〜１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記ＤＥＡの電極間の電圧差の時間に関する第１次導関数を決定するステップが、微分回路を用いて第１次導関数を近似するステップを含む、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記ＤＥＡの電極間の電圧差の時間に関する第１次導関数を決定するステップが、前記ＤＥＡの電極間の電圧差の順次連続測定に基づく有限差分法を使用して第１次導関数を近似するステップを含む、請求項７〜１１のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記ＤＥＡを通る全瞬時電流を測定するステップが、既知の直列抵抗の両端の電圧差を測定するステップを含む、請求項７〜１３のいずれか一項に記載の方法。
15. 誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）の対向電極間の漏れ電流を決定する方法であって、
    請求項７〜１４のいずれか一項に記載の方法に従って電極間の静電容量を決定するステップと、
    前記静電容量の時間に関する第１次導関数を計算するステップと、
    前記漏れ電流を、ＤＥＡ両端の電圧差の時間に関する第１次導関数が実質的にゼロに等しい時点において、前記ＤＥＡを通る全瞬時電流と、前記ＤＥＡ両端の電圧差と前記静電容量の時間に関する第１次導関数の積との間の差として計算するステップと、
    を含む方法。
16. 誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）の状態を決定する方法であって、
    請求項７〜１４のいずれか一項に記載の方法に従ってＤＥＡの対向電極間の静電容量を決定するステップと、
    前記静電容量に対応するＤＥＡの状態を決定するステップと、
    を含む方法。
17. 前記ＤＥＡの状態を決定するステップが、
    前記ＤＥＡの瞬時静電容量対その初期静電容量の静電容量比を決定するステップと、
    前記静電容量比を、ＤＥＡの瞬時平面面積対その初期平面面積の面積比に関係付けるステップと、
    前記静電容量比と前記面積比との間の関係からＤＥＡの変位を決定するステップと、
    を含む、請求項１６に記載の方法。
18. 誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）の制御方法であって、
    請求項１６または１７に記載の方法に従ってＤＥＡの状態を決定するステップと、
    前記ＤＥＡの決定された状態と所望の状態との間の差に従って、ＤＥＡの電極上の電荷を制御するステップと、
    を含む方法。
19. 請求項１５の方法に従って漏れ電流を決定するステップと、
    前記漏れ電流が予め定められた閾値を超える場合、電極上の電荷を制限するステップと、
    をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
20. 計算手段により実行される、誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）の状態を決定する方法であって、
    ａ）ＤＥＡ両端の電圧差の変化がゼロであるかまたはゼロに近い時刻に、ＤＥＡを通る全瞬時電流対ＤＥＡ両端の電圧差の比を決定するステップと、
    ｂ）電圧変化がゼロでない時に、ステップａ）の比にＤＥＡ両端の電圧差を乗じるステップと、
    ｃ）ＤＥＡを通る全瞬時電流からステップｂ）の積を差し引くステップと、
    ｄ）ステップｃ）の和を、ＤＥＡ両端の電圧差の時間に関する瞬時的変化で除するステップと、
    ｅ）ＤＥＡの状態を決定するために、ステップｄ）の結果を用いるステップと、
    を含む方法。