JP2015211577A - Actuator, laminated actuator and auxiliary tool - Google Patents

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山本 雅也
Masaya Yamamoto
雅也 山本
尾鷲 幹夫
Mikio Owashi
幹夫 尾鷲
友介 森野
Yusuke Morino
友介 森野
淳也 石川
Junya Ishikawa
淳也 石川
尚彦 倉田
Naohiko Kurata
尚彦 倉田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, regarding output of a gel actuator, the output of the gel actuator is adjusted by varying a voltage to be applied to gel.SOLUTION: An actuator includes: two cathodes disposed while interposing an interval therebetween; an anode disposed between the two cathodes and including a recess; and two dielectrics disposed between the two cathodes and the anode, respectively, including an inductive polymer material and being elastically deformable. In the case where a voltage is applied between the anode and the two cathodes, the dielectrics enter the recess of the anode, such that the actuator is shrunk in a thickness direction. The actuator further includes a selection section for selecting any one of the two dielectrics to which the voltage is applied.

Description

本発明は、アクチュエータ、積層型アクチュエータおよび補助具に関する。   The present invention relates to an actuator, a stacked actuator, and an auxiliary tool.

陽極と陰極との間に、誘電性高分子からゲルが介装され、陽極と陰極との間に電圧を印加することにより厚さ方向に収縮するゲルアクチュエータが知られている。(例えば、特許文献1参照)。
[特許文献1]特開2012−23843号公報
A gel actuator is known in which a gel is interposed from a dielectric polymer between an anode and a cathode, and contracts in the thickness direction when a voltage is applied between the anode and the cathode. (For example, refer to Patent Document 1).
[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-23843

上記技術においては、ゲルアクチュエータの出力を、ゲルに印加する電圧を変化させてゲルアクチュエータの出力を調整していた。しかしながら、ゲルに印加する電圧の大きさとそれにより生じる出力の大きさとは必ずしも比例関係にないので、得ようとする出力の大きさに対応する電圧を印加することが難しかった。   In the above technique, the output of the gel actuator is adjusted by changing the voltage applied to the gel. However, since the magnitude of the voltage applied to the gel and the magnitude of the output generated thereby are not necessarily proportional, it is difficult to apply a voltage corresponding to the magnitude of the output to be obtained.

本発明の第一態様として、互いに間隔をおいて配置された二つの陰極と、前記二つの陰極の間に配置された凹部を有する陽極と、前記二つの陰極と前記陽極との間にそれぞれ配置され、誘電性高分子材料を含む弾性変形可能な二つの誘電体と、を備え、前記陽極と前記二つの陰極との間に電圧を印加した場合に、前記陽極の前記凹部に前記誘電体が入り込むことにより厚さ方向に収縮するアクチュエータであって、前記二つの誘電体のうち、いずれの誘電体に電圧を印加するかを選択する選択部を更に備えるアクチュエータが提供される。   As a first aspect of the present invention, two cathodes disposed at a distance from each other, an anode having a recess disposed between the two cathodes, and each disposed between the two cathodes and the anode And two elastically deformable dielectrics including a dielectric polymer material, and when the voltage is applied between the anode and the two cathodes, the dielectric is in the recess of the anode. There is provided an actuator that is contracted in the thickness direction by entering and further includes a selection unit that selects which one of the two dielectrics is to be applied with voltage.

上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。これら特徴群のサブコンビネーションもまた発明となり得る。   The above summary of the present invention does not enumerate all of the features of the present invention. A sub-combination of these feature groups can also be an invention.

使用者に装着された補助具の正面図である。It is a front view of the auxiliary tool with which the user was equipped. ゲルアクチュエータ40の構成を説明する断面模式図である。3 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a gel actuator 40. FIG. ゲルアクチュエータ40を積層した積層型アクチュエータの模式図である。2 is a schematic diagram of a stacked actuator in which gel actuators 40 are stacked. FIG. 第1アクチュエータ12の構成および動作を説明する断面模式図である。3 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration and operation of the first actuator 12. FIG. 第1アクチュエータ12の構成および動作を説明する断面模式図である。3 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration and operation of the first actuator 12. FIG. 生体の動作を補助する補助具の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the auxiliary tool which assists operation | movement of a biological body. ゲルデータベースの一例を示す。An example of a gel database is shown. アクチュエータ駆動処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining an actuator drive process. ゲルデータベースの他の例を示す。The other example of a gel database is shown. 特性の異なるゲルを備えるアクチュエータの駆動処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the drive process of an actuator provided with the gel from which a characteristic differs. スイッチ回路の一例を示す。An example of a switch circuit is shown. 他の第1アクチュエータの構成を説明する断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram explaining the structure of another 1st actuator. 他の第1アクチュエータの構成を説明する斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram explaining the structure of another 1st actuator.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

図1は、使用者28に装着された補助具10の正面図である。図1に矢印で示す上下左右を補助具10の上下左右方向とする。また、使用者28から見て前後を、補助具10の前後方向とする。本実施形態においては、補助具10は、使用者28の下半身に装着されて、使用者28の脚部の動作を補助する。   FIG. 1 is a front view of the auxiliary tool 10 attached to the user 28. The up, down, left and right directions indicated by arrows in FIG. Further, the front and rear direction when viewed from the user 28 is the front and rear direction of the auxiliary tool 10. In the present embodiment, the auxiliary tool 10 is attached to the lower half of the user 28 and assists the operation of the legs of the user 28.

補助具10は、ズボン部11と、第1アクチュエータ12と、第2アクチュエータ14と、第3アクチュエータ16と、第4アクチュエータ18と、制御部20と、電源部22と、配線24と、検出部26とを備える。なお、以後の説明において、第1アクチュエータ12と、第2アクチュエータ14と、第3アクチュエータ16と、第4アクチュエータ18と、をまとめて第1アクチュエータ12等と呼ぶことがある。   The assisting tool 10 includes a trouser unit 11, a first actuator 12, a second actuator 14, a third actuator 16, a fourth actuator 18, a control unit 20, a power supply unit 22, a wiring 24, and a detection unit. 26. In the following description, the first actuator 12, the second actuator 14, the third actuator 16, and the fourth actuator 18 may be collectively referred to as the first actuator 12 or the like.

ズボン部11は、右足及び左足を挿入可能なズボン形状である。ズボン部11は、伸縮可能な化学繊維等からなる。ズボン部11は、使用者28の下半身を一定の束縛力で締め付けて密着する。これにより、ズボン部11は、装着された状態では、使用者28の脚部に対してすべり難くなる。   The trouser part 11 has a trouser shape into which a right foot and a left foot can be inserted. The trouser part 11 consists of a chemical fiber etc. which can be expanded and contracted. The trouser part 11 tightly adheres the lower body of the user 28 with a fixed binding force. Thereby, the trouser part 11 becomes difficult to slide with respect to the leg part of the user 28 in the mounted state.

第1アクチュエータ12は、左足の膝部を覆うズボン部11の前面の右上から左下にわたって設けられている。第1アクチュエータ12は、弾性変形可能であって、帯状に形成されている。第1アクチュエータ12は、全長にわたって、ズボン部11に貼り付けられて密着している。   The first actuator 12 is provided from the upper right to the lower left of the front surface of the trouser part 11 covering the knee part of the left foot. The first actuator 12 is elastically deformable and is formed in a belt shape. The first actuator 12 is adhered to and adhered to the trouser portion 11 over the entire length.

第1アクチュエータ12の一例は、積層型アクチュエータであって、電圧が印加されると長手方向に収縮し、電圧の印加が解除されると元の長さまで伸長する。第1アクチュエータ12は、伸長または収縮することにより、歩行時のユーザの左足の膝部の屈伸動作を補助する。   An example of the first actuator 12 is a stacked actuator, which contracts in the longitudinal direction when a voltage is applied, and expands to the original length when the voltage application is released. The first actuator 12 assists the bending and stretching operation of the knee of the user's left foot during walking by extending or contracting.

第2アクチュエータ14は、左足の膝部を覆うズボン部11の前面の左上から右下にわたって設けられている。従って、第1アクチュエータ12と第2アクチュエータ14は、左足の膝部の前面で交差する。第3アクチュエータ16は、右足の膝部を覆うズボン部11の前面の左上から右下にわたって設けられている。第4アクチュエータ18は、右足の膝部を覆うズボン部11の前面の右上から左下にわたって設けられている。第3アクチュエータ16と第4アクチュエータ18は、右足の膝部の前面で交差する。第2アクチュエータ14、第3アクチュエータ16および第4アクチュエータ18のその他の構成は、第1アクチュエータ12と同様なので説明を省略する。   The second actuator 14 is provided from the upper left to the lower right of the front surface of the trouser part 11 covering the knee part of the left foot. Therefore, the first actuator 12 and the second actuator 14 intersect at the front surface of the knee portion of the left foot. The third actuator 16 is provided from the upper left to the lower right of the front surface of the trouser part 11 covering the knee part of the right foot. The fourth actuator 18 is provided from the upper right to the lower left of the front surface of the trouser part 11 covering the knee part of the right foot. The third actuator 16 and the fourth actuator 18 intersect at the front surface of the knee of the right foot. The other configurations of the second actuator 14, the third actuator 16, and the fourth actuator 18 are the same as those of the first actuator 12, and thus description thereof is omitted.

配線24は、電源部22と、第1アクチュエータ12、第2アクチュエータ14、第3アクチュエータ16および第4アクチュエータ18のそれぞれと個別に電気的に接続する。電源部22は、ズボン部11の上部に設けられている。電源部22は、ズボン部11の上部に設けられている。電源部22は、4本の配線24を介して、第1アクチュエータ12、第2アクチュエータ14、第3アクチュエータ16および第4アクチュエータ18のそれぞれに個別に電圧を印加する。   The wiring 24 is electrically connected to the power supply unit 22 and each of the first actuator 12, the second actuator 14, the third actuator 16, and the fourth actuator 18 individually. The power supply unit 22 is provided on the upper part of the trouser unit 11. The power supply unit 22 is provided on the upper part of the trouser unit 11. The power supply unit 22 applies a voltage to each of the first actuator 12, the second actuator 14, the third actuator 16, and the fourth actuator 18 via the four wires 24.

制御部20は、補助具10の制御全般を司る。検出部26は、使用者28の状況を検出する。制御部20は、検出部26が検出した検出値に基づいて使用者28の状況を判断する。制御部20は、制御部20が判断した使用者28の状況に対して最適な補助力を与えるべく、第1アクチュエータ12等を制御する。   The control unit 20 governs overall control of the auxiliary tool 10. The detection unit 26 detects the situation of the user 28. The control unit 20 determines the situation of the user 28 based on the detection value detected by the detection unit 26. The control unit 20 controls the first actuator 12 and the like so as to give an optimal auxiliary force to the situation of the user 28 determined by the control unit 20.

図2は、ゲルアクチュエータ40の構成を説明する断面模式図である。ゲルアクチュエータ40は、第1アクチュエータ12等の積層型アクチュエータを構成する、基本単位となる。ゲルアクチュエータ40は、互いに間隔を置いて配置されたステンレスからなる二枚の薄膜46と、二枚の薄膜46の間に配置された導電材からなるメッシュ体42と、二枚の薄膜46とメッシュ体42との間に配置された二枚のゲル44と、電源部22とを備える。メッシュ体42は、電源部22の正極と接続されることによって陽極として機能する。二枚の薄膜46は、電源部22の負極とそれぞれ接続されることによって、陰極として機能する。なお、ゲルアクチュエータ40における陽極と陰極は、それぞれ逆に設けられてもよい。その場合に、ゲルアクチュエータ40は、薄膜46を挟んで配置された二枚のメッシュ体42と、二枚のメッシュ体42と薄膜46との間にそれぞれ配置された二枚のゲル44と、電源部22とを備える。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of the gel actuator 40. The gel actuator 40 is a basic unit constituting a stacked actuator such as the first actuator 12. The gel actuator 40 includes two thin films 46 made of stainless steel arranged at intervals, a mesh body 42 made of a conductive material arranged between the two thin films 46, two thin films 46 and a mesh. Two gels 44 disposed between the body 42 and the power supply unit 22 are provided. The mesh body 42 functions as an anode by being connected to the positive electrode of the power supply unit 22. The two thin films 46 function as cathodes by being connected to the negative electrode of the power supply unit 22. The anode and the cathode in the gel actuator 40 may be provided in reverse. In that case, the gel actuator 40 includes two mesh bodies 42 arranged with the thin film 46 interposed therebetween, two gels 44 arranged between the two mesh bodies 42 and the thin film 46, and a power source. Part 22.

ゲル44は、電気刺激によって屈曲変形や、クリープ変形をなすポリ塩化ビニル(PVC)等の誘電性高分子から作成される。なお、ゲル44は、ポリメタクリル酸メチル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ナイロン6、ポリビニルアルコール、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリル等の誘電性高分子材料を用いて作成してもよく、誘電性高分子材料にアジピン酸ブチル(DBP)等の可塑剤を添加してゲルを作成してもよい。なお、ゲルは誘電体の一例であり、ゲルアクチュエータは、アクチュエータの一例である。   The gel 44 is made of a dielectric polymer such as polyvinyl chloride (PVC) that undergoes bending deformation or creep deformation by electrical stimulation. The gel 44 may be formed using a dielectric polymer material such as polymethyl methacrylate, polyurethane, polystyrene, polyvinyl acetate, nylon 6, polyvinyl alcohol, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polyacrylonitrile, etc. A gel may be prepared by adding a plasticizer such as butyl adipate (DBP) to the polymer material. The gel is an example of a dielectric, and the gel actuator is an example of an actuator.

メッシュ体42と薄膜46との間に電圧を印加すると、ゲル44の一部がメッシュ体42のメッシュ穴に入り込むことによって、ゲルアクチュエータ40は、厚さ方向に収縮する。また、メッシュ体42と薄膜46との間に印加した電圧を解除すると、ゲル44は、メッシュ体42から離間し、ゲルアクチュエータ40は、伸びて元の厚さに戻る。このように、ゲルアクチュエータ40は、メッシュ体42と、薄膜46によるゲル44への電圧の印加操作により、厚さ方向に変位する。   When a voltage is applied between the mesh body 42 and the thin film 46, a part of the gel 44 enters the mesh hole of the mesh body 42, so that the gel actuator 40 contracts in the thickness direction. When the voltage applied between the mesh body 42 and the thin film 46 is released, the gel 44 is separated from the mesh body 42, and the gel actuator 40 expands and returns to its original thickness. As described above, the gel actuator 40 is displaced in the thickness direction by the voltage application operation to the gel 44 by the mesh body 42 and the thin film 46.

本実施形態で用いたメッシュ体42の大きさの一例は、線形0.2mm、メッシュ孔1.1mm×1.1mm、厚さ0.4mmのステンレス製のメッシュである。また、薄膜46の厚みは、0.01mmであり、ゲル44の厚みは、0.6mmから1.0mmである。なお、メッシュ体42に代えて、凹部を設けたステンレス薄膜を用いてもよく、パンチにて穴を開けたステンレス薄膜を用いてもよい。   An example of the size of the mesh body 42 used in the present embodiment is a stainless steel mesh having a linear shape of 0.2 mm, a mesh hole of 1.1 mm × 1.1 mm, and a thickness of 0.4 mm. The thin film 46 has a thickness of 0.01 mm, and the gel 44 has a thickness of 0.6 mm to 1.0 mm. In place of the mesh body 42, a stainless thin film provided with a recess may be used, or a stainless thin film having a hole punched may be used.

図3は、ゲルアクチュエータ40を積層した積層型アクチュエータの模式図である。図3に示すように、積層型アクチュエータは、矩形の基本単位のゲルアクチュエータ40を厚さ方向に複数個積み重ねて作成される。なお、積層されたゲルアクチュエータを作成する場合に、下側に設けられた薄膜46と、上側に設けられた薄膜46とを共通化して、一枚の薄膜46としてよい。この場合においては、図3に示すように、積層されたゲルアクチュエータは、複数の薄膜46と複数のメッシュ体42とが交互に配され、その間にゲル44が配される。   FIG. 3 is a schematic diagram of a stacked actuator in which gel actuators 40 are stacked. As shown in FIG. 3, the stacked actuator is formed by stacking a plurality of rectangular basic unit gel actuators 40 in the thickness direction. In the case of creating a stacked gel actuator, the thin film 46 provided on the lower side and the thin film 46 provided on the upper side may be shared to form a single thin film 46. In this case, as shown in FIG. 3, in the stacked gel actuator, a plurality of thin films 46 and a plurality of mesh bodies 42 are alternately arranged, and a gel 44 is arranged therebetween.

積層されたゲルアクチュエータの伸縮による変位である変位出力および当該伸縮により対象物を押す力である応力出力は、積層されたゲルアクチュエータ40の個数に比例する。例えば、5個のゲルアクチュエータ40を厚み方向に積層した場合の変位出力および応力出力は、ゲルアクチュエータ40の5倍となる。ゲルアクチュエータを積層した積層型アクチュエータにおいて、駆動するゲルアクチュエータ40の個数を選択することによって、ゲル44に印加する電圧を変えることなく、積層型アクチュエータの変位出力および応力出力を制御できる。ゲルアクチュエータ40の個数を選択することに加えて、選択したゲルアクチュエータ40のゲル44に印加する電圧を変えることで積層型アクチュエータの変位出力および応力出力をさらに細かく変えてもよい。   A displacement output, which is a displacement due to expansion / contraction of the stacked gel actuators, and a stress output, which is a force pushing the object by the expansion / contraction, are proportional to the number of the stacked gel actuators 40. For example, the displacement output and the stress output when five gel actuators 40 are stacked in the thickness direction are five times that of the gel actuator 40. In a laminated actuator in which gel actuators are laminated, the displacement output and stress output of the laminated actuator can be controlled without changing the voltage applied to the gel 44 by selecting the number of gel actuators 40 to be driven. In addition to selecting the number of gel actuators 40, the displacement output and stress output of the stacked actuator may be changed more finely by changing the voltage applied to the gel 44 of the selected gel actuator 40.

図4および図5は、第1アクチュエータ12の構成および動作を説明する断面模式図である。図4および図5において、図1および図2および図3と共通の要素には、同じ参照番号を付して重複する説明を省く。図4は、ゲル44に電圧が印加されていない状態の第1アクチュエータ12を示しており、図5は、ゲル44に電圧が印加されて、複数のゲルアクチュエータ40が厚み方向に収縮した状態の積第1アクチュエータ12を示している。   4 and 5 are schematic cross-sectional views for explaining the configuration and operation of the first actuator 12. 4 and 5, the same reference numerals are assigned to the same elements as those in FIGS. 1, 2, and 3, and redundant descriptions are omitted. FIG. 4 shows the first actuator 12 in a state in which no voltage is applied to the gel 44, and FIG. 5 shows a state in which a plurality of gel actuators 40 are contracted in the thickness direction when a voltage is applied to the gel 44. A product first actuator 12 is shown.

第1アクチュエータ12は、電源部22と、複数のゲルアクチュエータ40と、筐体50と、出力部材52と、バネ54と、シャフト56と、測定部58とを備える。複数のゲルアクチュエータ40は、ゲルアクチュエータ40の厚み方向に積層されている。中空の直方体形状の筐体50は、積層されたゲルアクチュエータ40を囲むように構成される。筐体50は、ポリスチレン等の絶縁性の樹脂により形成される。直方体形状の出力部材52は、第1アクチュエータ12の最上に位置する薄膜46に接続して設けられ、ゲルアクチュエータ40の伸縮と共に厚み方向に移動して、積層されたゲルアクチュエータ40の伸縮を筐体50の外部に出力する。   The first actuator 12 includes a power supply unit 22, a plurality of gel actuators 40, a housing 50, an output member 52, a spring 54, a shaft 56, and a measurement unit 58. The plurality of gel actuators 40 are stacked in the thickness direction of the gel actuator 40. The hollow rectangular parallelepiped housing 50 is configured to surround the stacked gel actuators 40. The housing 50 is formed of an insulating resin such as polystyrene. The rectangular parallelepiped output member 52 is connected to the thin film 46 located on the top of the first actuator 12 and moves in the thickness direction along with the expansion and contraction of the gel actuator 40, and the expansion and contraction of the stacked gel actuators 40 is accommodated in the casing. 50 is output to the outside.

円柱形状のシャフト56は、第1アクチュエータ12の左右の側面に設けられる。シャフト56の両端には、中央部の径よりも大きな直径を有する係止部57が設けられている。シャフト56の一端側の係止部57は、筐体50の底面に固定される。シャフト56の他端側の係止部57は、バネ54を介して最上に位置する薄膜46に係止されている。シャフト56は、複数のメッシュ体42、複数のゲル44および複数の薄膜46を貫通するとともに、これらを摺動自在に係止する。   The cylindrical shaft 56 is provided on the left and right side surfaces of the first actuator 12. At both ends of the shaft 56, locking portions 57 having a diameter larger than the diameter of the central portion are provided. The locking portion 57 on one end side of the shaft 56 is fixed to the bottom surface of the housing 50. The locking portion 57 on the other end side of the shaft 56 is locked to the thin film 46 positioned at the uppermost position via the spring 54. The shaft 56 penetrates the plurality of mesh bodies 42, the plurality of gels 44, and the plurality of thin films 46, and slidably locks them.

シャフト56は、少なくとも複数のメッシュ体42と複数のゲル44および複数の薄膜46を支える剛性を有し、導電性を有さない絶縁材料で作成される。シャフト56は、絶縁材料で作成されるので、シャフト56を介してメッシュ体42と薄膜46とが通電することはない。なお、シャフト56とメッシュ体42およびシャフト56と薄膜46のいずれか一方との接点が絶縁されていれば、シャフト56は、導電性を有する金属等の導電材料で作成してもよい。剛性を有する材料から作成されたシャフト56を設けることによって、第1アクチュエータ12の伸縮は、シャフト56に沿った方向にガイドされる。これにより、第1アクチュエータ12の伸縮方向が一定となり、第1アクチュエータ12の出力方向を一定に維持できる。   The shaft 56 has rigidity to support at least the plurality of mesh bodies 42, the plurality of gels 44, and the plurality of thin films 46, and is made of an insulating material having no conductivity. Since the shaft 56 is made of an insulating material, the mesh body 42 and the thin film 46 are not energized via the shaft 56. The shaft 56 may be made of a conductive material such as a conductive metal as long as the contact point between the shaft 56 and the mesh body 42 or between the shaft 56 and the thin film 46 is insulated. By providing the shaft 56 made of a rigid material, the expansion and contraction of the first actuator 12 is guided in a direction along the shaft 56. Thereby, the expansion / contraction direction of the first actuator 12 becomes constant, and the output direction of the first actuator 12 can be maintained constant.

バネ54は、シャフト56の係止部57と最上に位置する薄膜46に挟まれる領域に設けられ、薄膜46を第1アクチュエータ12の収縮方向に付勢する。最上に位置する薄膜46は、収縮方向である下方に付勢力を受け、下に位置する複数の薄膜46と複数のメッシュ体42とがそれぞれ近づけられる。なお、シャフト56およびバネ54は、プリロード部材の一例である。シャフト56およびバネ54で、複数の薄膜46と複数のメッシュ体42とをそれぞれ近づける。これにより、第1アクチュエータ12において、ゲル44と薄膜46の剥離を防止し、ゲル44を、メッシュ体42と薄膜46とで挟むように配置したゲルアクチュエータ40における位置関係を維持できる。   The spring 54 is provided in a region sandwiched between the locking portion 57 of the shaft 56 and the thin film 46 positioned at the uppermost position, and biases the thin film 46 in the contraction direction of the first actuator 12. The thin film 46 positioned at the top receives an urging force downward in the contraction direction, and the plurality of thin films 46 positioned below and the plurality of mesh bodies 42 are brought close to each other. The shaft 56 and the spring 54 are an example of a preload member. The shaft 56 and the spring 54 bring the thin films 46 and the mesh bodies 42 close to each other. Thereby, in the 1st actuator 12, peeling of the gel 44 and the thin film 46 is prevented, and the positional relationship in the gel actuator 40 arrange | positioned so that the gel 44 may be pinched | interposed by the mesh body 42 and the thin film 46 can be maintained.

図5は、ゲル44に電圧が印加された状態の第1アクチュエータ12を示しているが、第1アクチュエータ12が厚み方向に収縮した場合であっても、シャフト56は移動しない。一方、バネ54は、下方向に薄膜46を付勢するが、ゲルアクチュエータ40の収縮により、薄膜46と係止部57との距離が長くなるので、バネ54は、自身の付勢力により、第1アクチュエータ12の厚み方向に延びた状態となっている。この状態から、ゲル44に印加している電圧を解除すると、ゲル44が伸びて第1アクチュエータ12は、図4に示した状態に戻る。   FIG. 5 shows the first actuator 12 in a state where a voltage is applied to the gel 44, but the shaft 56 does not move even when the first actuator 12 contracts in the thickness direction. On the other hand, the spring 54 urges the thin film 46 in the downward direction, but the distance between the thin film 46 and the locking portion 57 becomes longer due to the contraction of the gel actuator 40, so that the spring 54 is urged by its own urging force. One actuator 12 extends in the thickness direction. When the voltage applied to the gel 44 is released from this state, the gel 44 extends and the first actuator 12 returns to the state shown in FIG.

測定部58は、出力部材52の位置を検出する。測定部58の一例は、ホール素子である。出力部材52のホール素子に対向する位置に、第1アクチュエータ12の厚み方向の寸法に対応付けて磁束密度を変えた領域を形成する。ホール素子は磁束密度の変化を検出できるので、電圧を印加する前と、電圧を印加した後との出力部材52の磁束密度の変化を検出することによって、出力部材52の位置の変化量を測定できる。出力部材52の位置の変化量は、第1アクチュエータ12の変位出力であるので、測定部58は、積層型アクチュエータの変位出力を測定できる。なお、測定部58は、画像センサであってもよい。測定部58が画像センサである場合においては、出力部材52の目盛を設け、当該目盛を画像センサで撮像し、撮像画像を解析することによって、変位出力を測定してもよい。   The measurement unit 58 detects the position of the output member 52. An example of the measurement unit 58 is a Hall element. A region where the magnetic flux density is changed is formed at a position facing the hall element of the output member 52 in association with the dimension in the thickness direction of the first actuator 12. Since the Hall element can detect a change in magnetic flux density, the amount of change in the position of the output member 52 is measured by detecting the change in the magnetic flux density of the output member 52 before and after applying the voltage. it can. Since the change amount of the position of the output member 52 is the displacement output of the first actuator 12, the measuring unit 58 can measure the displacement output of the stacked actuator. Note that the measurement unit 58 may be an image sensor. When the measurement unit 58 is an image sensor, the displacement output may be measured by providing a scale for the output member 52, capturing the scale with the image sensor, and analyzing the captured image.

電源部22は、電源48とスイッチ回路49を有する。スイッチ回路49において、選択部64によって選択されたゲルを挟むメッシュ体42および薄膜46スイッチがONとされる。これにより、選択部64に選択されたゲルを挟むメッシュ体42および薄膜46に電源が接続されて当該ゲルに電圧が印加される。このように、第1アクチュエータ12は、スイッチ回路49を用いて選択部64により選択された個別のゲルに対して電圧を印加できる。なお、図5に示した第1アクチュエータ12は、全てのゲル44に電圧を印加した状態を示している。   The power supply unit 22 includes a power supply 48 and a switch circuit 49. In the switch circuit 49, the mesh body 42 and the thin film 46 switch sandwiching the gel selected by the selection unit 64 are turned on. Thereby, a power source is connected to the mesh body 42 and the thin film 46 sandwiching the gel selected by the selection unit 64, and a voltage is applied to the gel. Thus, the first actuator 12 can apply a voltage to the individual gel selected by the selection unit 64 using the switch circuit 49. In addition, the 1st actuator 12 shown in FIG. 5 has shown the state which applied the voltage to all the gels 44. FIG.

このように、第1アクチュエータ12は、個別のゲル44に対して電圧を印加できるので、測定部58は、個別のゲル44の変位出力および変位出力の径時変化も測定できる。予め定められた時間ごとに、ゲル44に電圧を印加して、ゲル44を収縮させる。測定部58は、ゲル44の収縮時の変位を測定することで、個別のゲルの変位出力が測定できる。また、変位出力の径時変化は、予め測定して記録された初期の変位出力と、測定した変位出力とを比較することによって、個別のゲル44の径時的な変位出力の変化が測定できる。   As described above, since the first actuator 12 can apply a voltage to the individual gel 44, the measurement unit 58 can also measure the displacement output of the individual gel 44 and the radial change of the displacement output. A voltage is applied to the gel 44 at every predetermined time to cause the gel 44 to contract. The measurement unit 58 can measure the displacement output of each gel by measuring the displacement of the gel 44 when contracted. In addition, the change in displacement output over time can be measured by comparing the initial displacement output measured and recorded in advance with the measured displacement output. .

図4および図5に示した例において、第1アクチュエータ12を構成する複数のゲル44は、同一の材料から構成されるゲル44を複数用いてもよく、異なる材料からなるゲル44を複数用いてもよい。同一の材料から構成されるゲル44を用いることによって、ゲルアクチュエータ40および第1アクチュエータ12の製造が容易となる。また、上述したように、駆動するゲルアクチュエータ40の個数によって、第1アクチュエータ12の変位出力または応力出力を制御できるので、出力させたい変位出力または応力出力に応じて、駆動するゲルアクチュエータ40の個数を選択することによって、印加する電圧を変化させることなく、第1アクチュエータ12の変位出力または応力出力を制御できる。   In the example shown in FIGS. 4 and 5, the plurality of gels 44 constituting the first actuator 12 may use a plurality of gels 44 made of the same material, or may use a plurality of gels 44 made of different materials. Also good. By using the gel 44 comprised from the same material, manufacture of the gel actuator 40 and the 1st actuator 12 becomes easy. Further, as described above, since the displacement output or stress output of the first actuator 12 can be controlled by the number of gel actuators 40 to be driven, the number of gel actuators 40 to be driven according to the displacement output or stress output to be output. By selecting, the displacement output or stress output of the first actuator 12 can be controlled without changing the applied voltage.

ゲル44の材料が異なる場合において、ゲル44が硬い場合、ゲルアクチュエータ40の変位出力は小さいが、応力出力は大きくなる。また、ゲル44が柔らかい場合、ゲルアクチュエータ40の変位出力は大きいが、応力出力は小さくなる。したがって、ゲルが硬い場合と柔らかい場合とでは、力と変位との関係が互いに異なる。このように、出力特性の異なる硬いゲルを備えたゲルアクチュエータ40、および柔らかいゲルを備えたゲルアクチュエータ40をそれぞれ積層して、第1アクチュエータ12を構成してもよい。そして、要求される応力出力および変位出力に合わせて、電圧を印加するゲルアクチュエータを、硬いゲルを備えるゲルアクチュエータ40、および柔らかいゲルを備えるゲルアクチュエータ40の中から選択する。これにより、印加する電圧を変化させることなく、要求される応力出力および変位出力に合致させるように第1アクチュエータ12の出力を制御できる。   When the material of the gel 44 is different and the gel 44 is hard, the displacement output of the gel actuator 40 is small, but the stress output is large. When the gel 44 is soft, the displacement output of the gel actuator 40 is large, but the stress output is small. Therefore, the relationship between force and displacement differs between when the gel is hard and when it is soft. As described above, the first actuator 12 may be configured by laminating the gel actuator 40 including a hard gel having different output characteristics and the gel actuator 40 including a soft gel. Then, the gel actuator that applies the voltage is selected from the gel actuator 40 including a hard gel and the gel actuator 40 including a soft gel in accordance with the required stress output and displacement output. Thereby, the output of the first actuator 12 can be controlled so as to match the required stress output and displacement output without changing the applied voltage.

図6は、生体の動作を補助する補助具10の機能ブロック図である。補助具10は、積層型アクチュエータからなる第1アクチュエータ12等と、制御部20と、電源部22と、検出部26と、測定部58とを有する。なお、他の図と共通の要素には、同じ参照番号を付して重複する説明を省く。   FIG. 6 is a functional block diagram of the assisting tool 10 that assists the operation of the living body. The auxiliary tool 10 includes a first actuator 12 including a stacked actuator, a control unit 20, a power supply unit 22, a detection unit 26, and a measurement unit 58. In addition, the same reference number is attached | subjected to the same element as another figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

制御部20は、補助具10の制御全般を行う。制御部20は、処理部60と、格納部66とを有する。処理部60の一例は、CPUである。処理部60は、格納部66に格納された補助プログラムを読み込むことによって、状況判断部62および選択部64として機能する。状況判断部62は、検出部26が検出した検出値に基づいて、使用者28の状況を判断する。   The control unit 20 performs overall control of the auxiliary tool 10. The control unit 20 includes a processing unit 60 and a storage unit 66. An example of the processing unit 60 is a CPU. The processing unit 60 functions as the situation determination unit 62 and the selection unit 64 by reading the auxiliary program stored in the storage unit 66. The situation determination unit 62 determines the situation of the user 28 based on the detection value detected by the detection unit 26.

選択部64は、状況判断部62による使用者28の状況判断に基づいて、第1アクチュエータ12等の駆動を制御する。選択部64は、電源部22のスイッチ回路49を制御することによって、積層型アクチュエータにおける電圧を印加するゲル44の個数および種類を選択する。例えば、状況判断部62により、使用者28の状況を判断し、当該状況に合致した補助力の大きさ、または補助力の特性が判断できた場合に、選択部64は、当該補助力の大きさに応じて、必要な個数のゲル44を選択する。また、第1アクチュエータ12が出力特性の異なるゲルを有する場合に、選択部64は、使用者28の状況に合致した補助力の特性に応じて、必要なゲルを、出力特性の異なるゲルの中から選択する。   The selection unit 64 controls driving of the first actuator 12 and the like based on the situation determination of the user 28 by the situation determination unit 62. The selection unit 64 controls the switch circuit 49 of the power supply unit 22 to select the number and type of gels 44 to which a voltage is applied in the stacked actuator. For example, when the situation determination unit 62 determines the situation of the user 28 and determines the magnitude of the assisting force or the characteristic of the assisting force that matches the situation, the selection unit 64 determines the magnitude of the assisting force. The required number of gels 44 is selected accordingly. In addition, when the first actuator 12 has gels with different output characteristics, the selection unit 64 selects necessary gels among gels with different output characteristics according to the assisting force characteristics that match the situation of the user 28. Select from.

検出部26は、使用者28の状況を検出する。検出部26の一例は、三軸の加速度センサであるが、気圧センサであってもよく、これらを組み合わせたセンサであってもよい。測定部58は、第1アクチュエータ12等の変位出力を測定する。   The detection unit 26 detects the situation of the user 28. An example of the detection unit 26 is a triaxial acceleration sensor, but may be an atmospheric pressure sensor or a sensor that combines these sensors. The measurement unit 58 measures the displacement output of the first actuator 12 and the like.

格納部66は、第1アクチュエータ12等を構成するゲルデータベース70および補助具10を制御するプログラムを格納する。電源部22は、電源48と、スイッチ回路49とを有する。電源48は、第1アクチュエータ12等を構成するそれぞれのゲル44に電圧を印加する電源である。スイッチ回路49には、第1アクチュエータ12等を構成する個別のゲル44に対応したスイッチがそれぞれ設けられている。選択部64は、当該スイッチのON−OFFを制御することによって、電圧を印加するゲル44の個数および種類を選択する。   The storage unit 66 stores a program for controlling the gel database 70 and the auxiliary tool 10 constituting the first actuator 12 and the like. The power supply unit 22 includes a power supply 48 and a switch circuit 49. The power supply 48 is a power supply that applies a voltage to each gel 44 constituting the first actuator 12 and the like. The switch circuit 49 is provided with switches corresponding to the individual gels 44 constituting the first actuator 12 and the like. The selection unit 64 selects the number and type of gels 44 to which a voltage is applied by controlling ON / OFF of the switch.

図7は、ゲルデータベースの一例を示す。ゲルデータベース70には名称欄と、ID欄と、応力欄と、変位欄と、アドレス欄と、印加回数欄と、径時変化欄とが設けられている。名称欄には、ゲル44を識別するゲルの名称が記録される。ID欄には、ゲル44を識別するID番号が記録される。なお、ID番号があれば、名称は特に必要ないが、図の説明のために、ゲルの名称欄を表記した。   FIG. 7 shows an example of a gel database. The gel database 70 is provided with a name field, an ID field, a stress field, a displacement field, an address field, an application frequency field, and a diameter change field. In the name column, the name of the gel for identifying the gel 44 is recorded. An ID number for identifying the gel 44 is recorded in the ID column. In addition, if there is an ID number, the name is not particularly required, but the name column of the gel is shown for explanation of the figure.

応力欄および変位欄には、予め定められた電圧を印加した場合における初期および現在の応力出力および変位出力が記録される。なお、現在の変位出力は、測定部58により測定されて、状況判断部62により記録される。また、応力出力は、変位出力に基づいて予め測定された変位と応力の関係から算出される。   In the stress column and the displacement column, initial and current stress output and displacement output when a predetermined voltage is applied are recorded. The current displacement output is measured by the measurement unit 58 and recorded by the situation determination unit 62. The stress output is calculated from the relationship between displacement and stress measured in advance based on the displacement output.

アドレス欄には、ID欄に記録されたゲルに電圧を印加する二枚の薄膜46およびメッシュ体42のスイッチ回路49におけるアドレスが記録される。スイッチ回路のアドレスとは、例えば、図4および図5に示したスイッチ回路49におけるS1、S2であり、スイッチ回路のスイッチを識別するアドレスである。印加回数欄には、ゲルに電圧が印加された累積回数が記録される。   In the address field, addresses in the switch circuit 49 of the two thin films 46 and the mesh body 42 for applying a voltage to the gel recorded in the ID field are recorded. The address of the switch circuit is, for example, S1 and S2 in the switch circuit 49 shown in FIGS. 4 and 5, and is an address for identifying the switch of the switch circuit. In the application number column, the cumulative number of times the voltage is applied to the gel is recorded.

径時変化欄には、予め定められた間隔で、測定したゲルの変位出力が、変位欄に記録された変位に対し予め定められた割合以下である場合に、フラグ「1」が記録される。なお、補助具の出荷時においては「0」が記録されており、予め定められた割合以上である場合は「0」が表示される。なお、予め定められた間隔の一例は、24時間であり、予め定められた割合の一例は、9割である。図9に示した例においては、ゲル1、ゲル3、ゲル4およびゲルnは、初期の応力出力、変位出力に対し、現在の出力がともに9割以上であるので、「0」のままとなっている。一方、ゲル2は、初期の応力出力、変位出力に対し、現在の出力がともに9割より小さいので、フラグ「1」が記録されている。   In the diameter change column, a flag “1” is recorded when the measured displacement output of the gel is equal to or less than a predetermined ratio with respect to the displacement recorded in the displacement column at a predetermined interval. . Note that “0” is recorded at the time of shipment of the auxiliary tool, and “0” is displayed when the ratio is equal to or greater than a predetermined ratio. An example of the predetermined interval is 24 hours, and an example of the predetermined ratio is 90%. In the example shown in FIG. 9, since the current output of gel 1, gel 3, gel 4 and gel n is 90% or more with respect to the initial stress output and displacement output, it remains “0”. It has become. On the other hand, since the current output of gel 2 is less than 90% of the initial stress output and displacement output, flag “1” is recorded.

図8は、アクチュエータの駆動処理を説明するフローチャートである。第1アクチュエータ12の駆動処理の説明を、格納部66に格納されるゲルデータベース70を用いて説明する。第1アクチュエータ12の駆動処理は、検出部26が検出値を出力した後に開始する。   FIG. 8 is a flowchart for explaining actuator drive processing. The drive process of the first actuator 12 will be described using the gel database 70 stored in the storage unit 66. The driving process of the first actuator 12 starts after the detection unit 26 outputs the detection value.

まず、状況判断部62が、検出部26が検出した検出値に基づいて、使用者28が必要としている補助具10の出力値を算出する(S101)。例えば、検出部26が三軸の加速度センサである場合に、検出部26は、使用者28の状況に関連した加速度の変化に関する信号を制御部20に出力する。例えば、検出部26は、使用者28の左右の脚部に設けた加速度センサの加速度が変化した時間当たりの回数を検出し、当該時間あたりの回数を示す信号を制御部20に出力する。   First, the situation determination unit 62 calculates the output value of the auxiliary tool 10 required by the user 28 based on the detection value detected by the detection unit 26 (S101). For example, when the detection unit 26 is a three-axis acceleration sensor, the detection unit 26 outputs a signal related to a change in acceleration related to the situation of the user 28 to the control unit 20. For example, the detection unit 26 detects the number of times per time that the acceleration of the acceleration sensor provided on the left and right legs of the user 28 has changed, and outputs a signal indicating the number of times per time to the control unit 20.

状況判断部62は、時間当たりの回数を取得すると、予め測定した走り時の時間当たりの加速度変化の回数と比較して、検出部26が検出した回数が、予め測定された回数を越えている場合に、使用者28は走っている状況であると判断する。格納部66には、走っている状況に対応した補助力および歩いている状況に対応した補助力が、予め測定されて格納されている。状況判断部62は、走っている状況に対応した補助具10の出力を格納部66から読み出す。一方、検出部26が検出した回数が、予め測定された回数を越えない場合は、使用者28は、歩いている状況であると判断して、歩いている状況に対応した補助具10の出力を格納部66から読み出す。そして、状況判断部62は、算出した補助具の出力に対応した第1アクチュエータ12等の出力値を算出して、選択部64に出力する。   When the situation determination unit 62 obtains the number of times per time, the number of times detected by the detection unit 26 exceeds the number of times measured in advance, as compared with the number of acceleration changes per hour measured in advance. In this case, the user 28 determines that the situation is running. In the storage unit 66, the auxiliary force corresponding to the running situation and the auxiliary force corresponding to the walking situation are measured and stored in advance. The situation determination unit 62 reads the output of the auxiliary tool 10 corresponding to the running situation from the storage unit 66. On the other hand, if the number of times detected by the detection unit 26 does not exceed the number of times measured in advance, the user 28 determines that the user is walking and outputs the assisting device 10 corresponding to the walking situation. Is read from the storage unit 66. Then, the situation determination unit 62 calculates an output value of the first actuator 12 and the like corresponding to the calculated output of the assisting tool, and outputs it to the selection unit 64.

また、検出部26が三軸の加速度センサである場合に、検出部26を使用者28の背中に設けて、使用者28の背中の重力方向に対する角度を検出してもよい。状況判断部62は、検出した角度から、使用者28の姿勢を判断する。格納部66には、姿勢に対応した補助力が、予め測定されて格納されている。状況判断部62は、判断した使用者28の姿勢に対応した補助具10の出力を格納部66から読み出す。そして、状況判断部62は、算出した補助具の出力に対応した第1アクチュエータ12等の出力値を算出して、選択部64に出力してもよい。   When the detection unit 26 is a triaxial acceleration sensor, the detection unit 26 may be provided on the back of the user 28 to detect the angle of the back of the user 28 with respect to the gravity direction. The situation determination unit 62 determines the posture of the user 28 from the detected angle. In the storage unit 66, an auxiliary force corresponding to the posture is measured and stored in advance. The situation determination unit 62 reads the output of the assisting tool 10 corresponding to the determined posture of the user 28 from the storage unit 66. Then, the situation determination unit 62 may calculate an output value of the first actuator 12 or the like corresponding to the calculated output of the assisting tool and output the output value to the selection unit 64.

また、例えば、検出部26が気圧センサである場合に、検出部26は、気圧信号を出力する。状況判断部62は、取得した気圧信号から使用者28の高度を算出する。状況判断部62は、算出した高度から使用者28の高度変化のプロファイルを作成する。状況判断部62は、高度変化のプロファイルが、なだらかに上昇している場合に、使用者28が階段を上っている状況であると判断する。格納部66には、階段を上っている状況に対応した補助力が、予め測定されて格納されている。状況判断部62は、階段を上っている状況に対応した補助具10の出力を格納部66から読み出す。そして、状況判断部62は、算出した補助具の出力に対応した第1アクチュエータ12等の出力値を算出して、選択部64に出力してもよい。   For example, when the detection unit 26 is an atmospheric pressure sensor, the detection unit 26 outputs an atmospheric pressure signal. The situation determination unit 62 calculates the altitude of the user 28 from the acquired atmospheric pressure signal. The situation determination unit 62 creates a profile of the altitude change of the user 28 from the calculated altitude. The situation determination unit 62 determines that the user 28 is going up the stairs when the altitude change profile is gently rising. In the storage unit 66, the auxiliary force corresponding to the situation where the stairs are being climbed is measured and stored in advance. The situation determination unit 62 reads from the storage unit 66 the output of the assisting tool 10 corresponding to the situation where the stairs are being climbed. Then, the situation determination unit 62 may calculate an output value of the first actuator 12 or the like corresponding to the calculated output of the assisting tool and output the output value to the selection unit 64.

選択部64は、取得した第1アクチュエータ12等の出力値を出力するのに必要なゲル44の個数を算出する(S102)。積層型アクチュエータの出力値は、電圧を印加するゲルの個数に比例するので、選択部64は、取得した第1アクチュエータ12等の出力値を、1つのゲル44で出力できる出力値で除することで、電圧を印加するゲル44の個数を算出する。選択部64は、ゲル44の個数を算出すると、格納部66に格納されているゲルデータベース70を参照して、電圧印加回数の少ないゲル44から算出した個数のゲルを選択する(S103)。   The selection unit 64 calculates the number of gels 44 necessary for outputting the obtained output value of the first actuator 12 or the like (S102). Since the output value of the stacked actuator is proportional to the number of gels to which the voltage is applied, the selection unit 64 divides the acquired output value of the first actuator 12 and the like by the output value that can be output by one gel 44. Then, the number of gels 44 to which a voltage is applied is calculated. When the number of gels 44 is calculated, the selection unit 64 refers to the gel database 70 stored in the storage unit 66 and selects the number of gels calculated from the gels 44 with a small number of voltage applications (S103).

ステップS103において、電圧が印加された累積回数に応じて電圧を印加するゲル44を選択する。選択部64は、ゲルデータベース70の印加回数欄を参照して、電圧が印加された累積回数の最小値のゲル44を選択する。なお、最小値のゲル44の個数が算出した個数に満たない場合は、最小値の次に小さい累積回数のゲル44を選択する。また、最小値のゲル44が算出した個数以上ある場合には、ID番号が小さいゲル44が選択される。   In step S103, the gel 44 to which the voltage is applied is selected according to the cumulative number of times the voltage is applied. The selection unit 64 refers to the application number column of the gel database 70 and selects the gel 44 having the minimum cumulative number of times to which the voltage is applied. If the minimum number of gels 44 is less than the calculated number, the gel 44 having the smallest cumulative number of times after the minimum value is selected. Further, when the minimum number of gels 44 is greater than the calculated number, the gel 44 having a smaller ID number is selected.

ゲルアクチュエータ40において、ゲル44に複数回電圧を印加すると、ゲル44に永久圧縮歪みが生じて、応力出力および変位出力が低下する。したがって、積層型アクチュエータにおいて、電圧を印加した回数を平均化することで、特定のゲル44の永久圧縮歪みが大きくなって使用できなくなることを防ぐことができる。   In the gel actuator 40, when a voltage is applied to the gel 44 a plurality of times, permanent compression distortion occurs in the gel 44, and the stress output and the displacement output decrease. Therefore, in the laminated actuator, by averaging the number of times the voltage is applied, it is possible to prevent the permanent compression strain of the specific gel 44 from increasing and becoming unusable.

なお、印加回数の少ないゲルを選択する場合において、選択部64は、径時変化に応じて電圧を印加するゲル44を選択してもよい。例えば、選択部64は、径時変化欄を参照して、フラグ「1」が記録されたゲルを除いて選択する。このように、径時変化に応じて電圧を印加するゲル44を選択することで、経時変化により応力出力または変位出力が低下したゲルの使用を避けることができ、第1アクチュエータ12の出力低下を避けることができる。選択部64は、電圧を印加するゲル44を選択すると、選択したゲル44における印加回数欄の値を消去して、元の値に1を加えた数を新たに記録する(S104)。   In addition, when selecting a gel with a small number of application times, the selection unit 64 may select the gel 44 to which a voltage is applied according to a change with time. For example, the selection unit 64 refers to the time change column and selects the gel except for the gel in which the flag “1” is recorded. As described above, by selecting the gel 44 to which the voltage is applied according to the change with time, it is possible to avoid the use of the gel whose stress output or displacement output has decreased due to the change with time, and to reduce the output of the first actuator 12. Can be avoided. When the selection unit 64 selects the gel 44 to which the voltage is applied, the selection unit 64 deletes the value in the number-of-applications column in the selected gel 44 and newly records the number obtained by adding 1 to the original value (S104).

選択部64は、選択したゲルのアドレス欄に記録されているアドレスを読み出す(S105)。選択部64は、読み出したアドレスをスイッチ回路49に出力して(S106)、選択したゲル44に対応した薄膜46およびメッシュ体42のスイッチをONに変更させる。これにより、電源48から選択したゲル44に電圧が印加され(S107)、第1アクチュエータ12が駆動される(S108)。なお、ゲルアクチュエータ40においては、電圧を印加した状態から電圧を解除した状態で、反発応力を発生する。したがって、電圧を印加した状態から、選択したゲルの電圧を解除する、といった制御を行ってもよい。   The selection unit 64 reads the address recorded in the address column of the selected gel (S105). The selection unit 64 outputs the read address to the switch circuit 49 (S106), and changes the switch of the thin film 46 and the mesh body 42 corresponding to the selected gel 44 to ON. Thereby, a voltage is applied to the selected gel 44 from the power supply 48 (S107), and the first actuator 12 is driven (S108). The gel actuator 40 generates a repulsive stress in a state where the voltage is released from the state where the voltage is applied. Therefore, the control of releasing the voltage of the selected gel from the state where the voltage is applied may be performed.

図9は、ゲルデータベースの他の例を示す。図9に示したゲルデータベース72には、図7に示したゲルデータベース70に対して、更に、Type欄が設けられている。   FIG. 9 shows another example of the gel database. The gel database 72 shown in FIG. 9 further includes a Type column with respect to the gel database 70 shown in FIG.

Type欄は、ゲル44のタイプが記録される。図9に示した例において、TypeAは、応力出力が小さく、変位出力が大きいゲルであり、TypeBは、応力出力が大きく、変位出力が小さいゲルである。応力欄および変位欄には、予め定められた電圧を印加した場合における初期および現在の応力出力および変位出力が記録される。なお、現在の変位出力は、測定部58により測定されて、状況判断部62により記録される。また、応力出力は、TypeAおよびTypeB毎に記録された変位と応力の関係から算出されて記録される。   In the Type column, the type of the gel 44 is recorded. In the example shown in FIG. 9, Type A is a gel with a small stress output and a large displacement output, and Type B is a gel with a large stress output and a small displacement output. In the stress column and the displacement column, initial and current stress output and displacement output when a predetermined voltage is applied are recorded. The current displacement output is measured by the measurement unit 58 and recorded by the situation determination unit 62. The stress output is calculated and recorded from the relationship between the displacement and the stress recorded for each of Type A and Type B.

図10は、特性の異なるゲルを備えるアクチュエータの駆動処理を説明するフローチャートである。図10に示したフローチャートにおいて、ステップS101およびステップS104からステップS108までの処理は、図8に示したフローチャートと同じ処理を実行するので説明を省略する。   FIG. 10 is a flowchart illustrating a driving process of an actuator including gels having different characteristics. In the flowchart shown in FIG. 10, the processing from step S101 and step S104 to step S108 executes the same processing as the flowchart shown in FIG.

ステップS201において、状況判断部62は、判断した使用者28の状況に基づいてアクチュエータの出力特性を特定する。状況判断部62は、使用者28が要求する応力出力および変位出力を算出して、その結果を選択部64に出力する。選択部64は、取得した応力出力および変位出力を出力させる異なる特性の有するゲルのそれぞれの個数を算出する。具体的には、ゲルデータベース70に記録されたTypeAの個数とTypeBの個数を変数として、応力出力および変位出力に合致したそれぞれのゲルの個数を算出する。なお、算出できない場合においては、出得した応力出力および変位出力に近い出力となるそれぞれのゲルの個数を選択するとしてもよい。このようにして選択部64は、電圧を印加するTypeAの個数およびTypeBの個数を算出する(S201)。   In step S <b> 201, the situation determination unit 62 specifies the output characteristics of the actuator based on the determined situation of the user 28. The situation determination unit 62 calculates the stress output and displacement output required by the user 28 and outputs the results to the selection unit 64. The selection unit 64 calculates the number of gels having different characteristics for outputting the acquired stress output and displacement output. Specifically, the number of Type A and the number of Type B recorded in the gel database 70 are used as variables to calculate the number of each gel that matches the stress output and the displacement output. In addition, when it is not possible to calculate, the number of gels each having an output close to the obtained stress output and displacement output may be selected. In this way, the selection unit 64 calculates the number of Type A and the number of Type B to which the voltage is applied (S201).

選択部64は、算出したTypeAの個数およびTypeBの個数に基づいて、ゲルデータベース70を参照して、各Typeごとに算出した個数のゲルを選択する(S202)。なお、この場合において、印加回数の少ないゲルを選択するとしてもよいが、印加回数の少ないゲルを選択することよりも、算出したTypeA、TypeBの数を選択することを優先してもよい。これにより、使用者28が要求する応力出力に合せることを優先して出力を制御できる。なお、以降の処理は、図8に示した処理のステップS104以降と同じであるので説明を省略する。   The selection unit 64 refers to the gel database 70 based on the calculated number of Type A and Type B, and selects the number of gels calculated for each Type (S202). In this case, a gel with a small number of application times may be selected, but priority may be given to selecting the calculated number of Type A and Type B rather than selecting a gel with a small number of application times. Thus, the output can be controlled with priority given to the stress output required by the user 28. The subsequent processing is the same as that after step S104 of the processing shown in FIG.

以上説明したように、本実施形態に係る第1アクチュエータ12は、使用者28の要求する応力出力または変位出力に対して、ゲルに印加する電圧を変えることなく、駆動するゲルアクチュエータ40の個数を選択することによって、積層型アクチュエータの100変位出力および応力出力を制御できる。これにより、第1アクチュエータ12における電源部22から印加電圧を変更する変圧機構を無くすことができ、電源部の構成を単純にできる。   As described above, the first actuator 12 according to the present embodiment can reduce the number of gel actuators 40 to be driven without changing the voltage applied to the gel with respect to the stress output or displacement output required by the user 28. By selecting, the 100 displacement output and stress output of the laminated actuator can be controlled. Thereby, the transformation mechanism which changes an applied voltage from the power supply part 22 in the 1st actuator 12 can be eliminated, and the structure of a power supply part can be simplified.

また、本実施形態において、選択部64は、電圧が印加された累積回数に応じて電圧を印加するゲル44を選択したが、それに代えて選択部64はゲルの現在の出力応力または変位出力に応じて電圧を印加するゲル44を選択してもよい。選択部64は、初期の出力応力に対する変化量の少なさに応じてゲル44を選択する。これにより、応力および変位の出力効率の高いゲルを選択することができ、第1アクチュエータ12の出力効率を向上できる。   In the present embodiment, the selection unit 64 selects the gel 44 to which the voltage is applied according to the cumulative number of times the voltage is applied. Instead, the selection unit 64 uses the current output stress or displacement output of the gel. Accordingly, the gel 44 to which a voltage is applied may be selected. The selection unit 64 selects the gel 44 according to the small amount of change with respect to the initial output stress. Thereby, a gel with high output efficiency of stress and displacement can be selected, and the output efficiency of the first actuator 12 can be improved.

また、本実施形態において、第1アクチュエータ12は、複数のゲルアクチュエータ40を積層して構成されるが、複数のゲルアクチュエータ40とともに、シリコーンゴムまたはアクリルゴム等の誘電性エラストマーを有する誘電性エラストマーアクチュエータを備えてもよい。誘電性エラストマーアクチュエータは、2枚の電極板の間にシリコーンゴムまたはアクリルゴム等の誘電性エラストマーを介在させたアクチュエータであり、電圧印加方向に直交する方向に変位出力および応力出力が生じる。複数のゲルアクチュエータ40とともに複数の誘電性エラストマーを積層させた積層型のアクチュエータを用いることで、積層型アクチュエータの上下方向および左右方向に出力を生じさせるアクチュエータとすることができる。   Further, in the present embodiment, the first actuator 12 is configured by laminating a plurality of gel actuators 40, but a dielectric elastomer actuator having a dielectric elastomer such as silicone rubber or acrylic rubber together with the plurality of gel actuators 40. May be provided. The dielectric elastomer actuator is an actuator in which a dielectric elastomer such as silicone rubber or acrylic rubber is interposed between two electrode plates, and generates a displacement output and a stress output in a direction orthogonal to the voltage application direction. By using a stacked actuator in which a plurality of dielectric elastomers are stacked together with a plurality of gel actuators 40, an actuator that generates output in the vertical and horizontal directions of the stacked actuator can be obtained.

図11は、スイッチ回路49の一例を示す。スイッチ回路49は、図11に示すようなマトリックス状の回路としてもよい。図11に示した場合において、ゲル1、ゲル2およびゲル6を同時に駆動する場合には、XとY、X2とY、XとYを短時間で切り替えながらそれぞれに電圧を印加する。 FIG. 11 shows an example of the switch circuit 49. The switch circuit 49 may be a matrix circuit as shown in FIG. In the case shown in FIG. 11, when the gel 1, gel 2 and gel 6 are driven simultaneously, the voltages are respectively switched while switching between X 1 and Y 1 , X 2 and Y 1 and X 2 and Y 2 in a short time. Apply.

この場合において、ゲル44の収縮速度は、復帰速度よりも十分早く、また、電圧切り替え速度もゲル44の復帰速度よりも十分に早いので、ゲル44が復帰する前に電圧の切り替えを行うことで、ゲル1、ゲル2およびゲル6を同時に駆動できる。なお、電圧を印加するゲル44の数が多く、電圧印加時間とゲル44の数を乗じた時間ではゲル44が復帰してしまう場合には、電圧印加時間を短くしてもよい。このように、スイッチ回路49をマトリックス状の回路とすることで、駆動するゲルの数に対して電圧を印加する端子の数を少なくできる。   In this case, the contraction speed of the gel 44 is sufficiently faster than the return speed, and the voltage switching speed is also sufficiently faster than the return speed of the gel 44. Therefore, the voltage is switched before the gel 44 returns. Gel 1, gel 2 and gel 6 can be driven simultaneously. If the number of gels 44 to which voltage is applied is large and the gel 44 is restored in the time obtained by multiplying the voltage application time and the number of gels 44, the voltage application time may be shortened. In this way, by using the switch circuit 49 as a matrix circuit, the number of terminals to which a voltage is applied can be reduced with respect to the number of gels to be driven.

図12は、他の第1アクチュエータ120の構成を説明する断面模式図である。図12において、図4および図5と共通の要素には、同じ参照番号を付して重複する説明を省く。第1アクチュエータ120は、上下の薄膜46を接続する接続部材68を有する。接続部材68は導電性しており、三枚の薄膜46を互いに電気的に接続している。接続部材68は、上下の薄膜46を互いに近づける方向に付勢する付勢力を有する。接続部材68は、プリロード部材の一例である。なお、接続部材68は、弾性部材であってもよく、その場合、引っ張った状態で上下の薄膜46と接続させる。これにより、弾性部材の弾性により、上下の薄膜46を近づける方向に力を生じさせることができる。このように、上下の薄膜46を近づける方向に力を生じさせることで、第1アクチュエータ120において、ゲル44と薄膜46の剥離を防止し、ゲル44をメッシュ体42と、薄膜46とで挟むように配置したゲルアクチュエータ40における位置関係を維持できる。なお、導電性を有する弾性部材の一例は、導電性を有するポリウレタン発泡体である。   FIG. 12 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of another first actuator 120. In FIG. 12, the same reference numerals are assigned to the same elements as those in FIGS. 4 and 5, and duplicate descriptions are omitted. The first actuator 120 has a connection member 68 that connects the upper and lower thin films 46. The connection member 68 is electrically conductive and electrically connects the three thin films 46 to each other. The connecting member 68 has an urging force that urges the upper and lower thin films 46 in a direction to bring them closer to each other. The connection member 68 is an example of a preload member. The connecting member 68 may be an elastic member, and in this case, the connecting member 68 is connected to the upper and lower thin films 46 in a pulled state. Thereby, force can be generated in the direction in which the upper and lower thin films 46 are brought closer by the elasticity of the elastic member. In this way, by generating a force in the direction in which the upper and lower thin films 46 are brought closer to each other, in the first actuator 120, the gel 44 and the thin film 46 are prevented from being separated, and the gel 44 is sandwiched between the mesh body 42 and the thin film 46. It is possible to maintain the positional relationship in the gel actuator 40 arranged in the above. In addition, an example of the elastic member having conductivity is a polyurethane foam having conductivity.

接続部材68は、三枚の薄膜46を電気的に接続しているが、さらに、接続部材68を用いてゲルアクチュエータ80とゲルアクチュエータ82が有するメッシュ体42同士を電気的に接続してもよい。これにより、ゲルアクチュエータ80とゲルアクチュエータ82を電気的に接続することができる。ゲルアクチュエータ80とゲルアクチュエータ82を電気的に接続することで、三枚の薄膜46の何れか一つと電源とを接続することで、三枚の薄膜46に通電でき、二つのメッシュ体42の何れか一つと電源とを接続することで、二つのメッシュ体42に通電できる。   Although the connection member 68 electrically connects the three thin films 46, the mesh members 42 included in the gel actuator 80 and the gel actuator 82 may be further electrically connected using the connection member 68. . Thereby, the gel actuator 80 and the gel actuator 82 can be electrically connected. By electrically connecting the gel actuator 80 and the gel actuator 82, any one of the three thin films 46 and the power source can be connected, so that the three thin films 46 can be energized. The two mesh bodies 42 can be energized by connecting one of them and a power source.

このように、第1アクチュエータ12においてはゲル44を個別に選択する例を示したが、これに代えて、複数のゲルアクチュエータ40を電気的に接続して、その接続した複数のゲルアクチュエータ40の単位ごとに個別に選択するとしてもよい。これにより、薄膜46に接続していた配線およびメッシュ体42に接続していた配線を削除でき、部品点数を少なくできる。   Thus, although the example which selects the gel 44 individually in the 1st actuator 12 was shown instead, instead of this, a plurality of gel actuators 40 are electrically connected, and the plurality of gel actuators 40 connected thereto are connected. Each unit may be selected individually. Thereby, the wiring connected to the thin film 46 and the wiring connected to the mesh body 42 can be deleted, and the number of parts can be reduced.

なお、図12において、接続部材68を用いて、三枚の薄膜46を電気的に接続する例を示したが、接続部材68を用いて、全ての薄膜46を電気的に接続してもよい。更に、薄膜46を電源の負極と接続して、薄膜46を陰極として機能させる。一方、メッシュ体42はスイッチ回路49により電圧の印加を個別に制御する。薄膜46を陰極として機能させても、メッシュ体42が陽極として機能しなければ、ゲルアクチュエータ40は伸縮しない。このような構成とすることで、駆動するゲルアクチュエータ40の個数を選択できるとともに、複数の薄膜46に接続する配線およびスイッチ回路におけるスイッチを無くすことができ、部品点数を削減できる。なお、接続部材68を用いて接続するのは、薄膜46に限られず、接続部材68を用いて全てのメッシュ体42を電気的に接続してもよい。   In FIG. 12, the example in which the three thin films 46 are electrically connected using the connection member 68 is shown, but all the thin films 46 may be electrically connected using the connection member 68. . Further, the thin film 46 is connected to the negative electrode of the power source so that the thin film 46 functions as a cathode. On the other hand, the mesh body 42 individually controls voltage application by the switch circuit 49. Even if the thin film 46 functions as a cathode, the gel actuator 40 does not expand and contract unless the mesh body 42 functions as an anode. By adopting such a configuration, the number of gel actuators 40 to be driven can be selected, wiring connected to the plurality of thin films 46 and switches in the switch circuit can be eliminated, and the number of parts can be reduced. The connection using the connection member 68 is not limited to the thin film 46, and all the mesh bodies 42 may be electrically connected using the connection member 68.

図13は、他の第1アクチュエータ120の構成を説明する斜視模式図である。図13に示したように接続部材68は、第1アクチュエータ120の周方向にずらして配置してもよい。これにより、接続部材68同士が互いに干渉することを防ぐことができる。   FIG. 13 is a schematic perspective view illustrating the configuration of another first actuator 120. As shown in FIG. 13, the connection member 68 may be shifted in the circumferential direction of the first actuator 120. Thereby, it is possible to prevent the connecting members 68 from interfering with each other.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。また、上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。更に、変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. In addition, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above embodiment. Furthermore, it is apparent from the description of the scope of claims that the embodiments added with changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

10 補助具、11 ズボン部、12、120 第1アクチュエータ、14 第2アクチュエータ、16 第3アクチュエータ、18 第4アクチュエータ、20 制御部、22 電源部、24 配線、26 検出部、28 使用者、40、80、82 ゲルアクチュエータ、42 メッシュ体、44 ゲル、46 薄膜、48 電源、49 スイッチ回路、50 筐体、52 出力部材、54 バネ、56 シャフト、57 係止部、58 測定部、60 処理部、62 状況判断部、64 選択部、66 格納部、68 接続部材、70、72 ゲルデータベース、100、110 積層型アクチュエータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Auxiliary tool, 11 Trouser part, 12, 120 1st actuator, 14 2nd actuator, 16 3rd actuator, 18 4th actuator, 20 Control part, 22 Power supply part, 24 Wiring, 26 Detection part, 28 User, 40 , 80, 82 Gel actuator, 42 Mesh body, 44 Gel, 46 Thin film, 48 Power supply, 49 Switch circuit, 50 Housing, 52 Output member, 54 Spring, 56 Shaft, 57 Locking part, 58 Measuring part, 60 Processing part 62 Situation determination unit, 64 selection unit, 66 storage unit, 68 connection member, 70, 72 gel database, 100, 110 stacked actuator

Claims (18)

互いに間隔をおいて配置された二つの陰極と、
前記二つの陰極の間に配置された凹部を有する陽極と、
前記二つの陰極と前記陽極との間にそれぞれ配置され、誘電性高分子材料を含む弾性変形可能な二つの誘電体と、
を備え、 前記陽極と前記二つの陰極との間に電圧を印加した場合に、前記陽極の前記凹部に前記誘電体が入り込むことにより厚さ方向に収縮するアクチュエータであって、
前記二つの誘電体のうち、いずれの誘電体に電圧を印加するかを選択する選択部を更に備えるアクチュエータ。
Two cathodes spaced apart from each other;
An anode having a recess disposed between the two cathodes;
Two elastically deformable dielectrics, each disposed between the two cathodes and the anode, comprising a dielectric polymer material;
When the voltage is applied between the anode and the two cathodes, the actuator contracts in the thickness direction by entering the dielectric into the concave portion of the anode,
An actuator further comprising a selection unit that selects which one of the two dielectrics is to be applied with voltage.
凹部を有する陰極と、
前記陰極を挟んで配置された二つの陽極と、
前記二つの陽極と前記陰極との間にそれぞれ配置され、誘電性高分子材料を含む弾性変形可能な二つの誘電体と、
を備え、
前記陰極と前記二つの陽極との間に電圧を印加した場合に、前記陽極の前記凹部に前記誘電体が入り込むことにより厚さ方向に収縮するアクチュエータであって、
前記二つの誘電体のうち、いずれの誘電体に電圧を印加するかを選択する選択部を更に備えるアクチュエータ。
A cathode having a recess;
Two anodes disposed across the cathode; and
Two elastically deformable dielectrics disposed between the two anodes and the cathode, respectively, comprising a dielectric polymer material;
With
When a voltage is applied between the cathode and the two anodes, the actuator contracts in the thickness direction by entering the dielectric into the concave portion of the anode,
An actuator further comprising a selection unit that selects which one of the two dielectrics is to be applied with voltage.
複数の陰極と、
凹部を有する複数の陽極と、
誘電性高分子材料を含む弾性変形可能な複数の誘電体と、
を備え、
前記複数の陰極と前記複数の陽極は、交互に配され、
前記複数の誘電体の各々は、前記複数の陰極の各々と、前記複数の陽極の各々との間に配され、
前記複数の陽極と前記複数の陰極との間に電圧を印加した場合に、前記複数の陽極の各々の前記凹部に前記複数の誘電体の各々が入り込むことにより厚さ方向に収縮し、前記複数の誘電体のうち、いずれの誘電体に電圧を印加するかを選択する選択部を更に備える積層型アクチュエータ。
A plurality of cathodes;
A plurality of anodes having recesses;
A plurality of elastically deformable dielectrics including a dielectric polymer material;
With
The plurality of cathodes and the plurality of anodes are alternately arranged,
Each of the plurality of dielectrics is disposed between each of the plurality of cathodes and each of the plurality of anodes,
When a voltage is applied between the plurality of anodes and the plurality of cathodes, each of the plurality of dielectrics enters the recesses of each of the plurality of anodes and contracts in the thickness direction. A laminated actuator further comprising a selection unit that selects which one of the dielectrics to apply a voltage to.
前記複数の誘電体は、同一の高分子材料からなる請求項3に記載の積層型アクチュエータ。   The multilayer actuator according to claim 3, wherein the plurality of dielectrics are made of the same polymer material. 前記選択部は、前記積層型アクチュエータの出力の大きさに応じて、電圧を印加する前記複数の誘電体の個数を選択する請求項4に記載の積層型アクチュエータ。   5. The stacked actuator according to claim 4, wherein the selection unit selects the number of the plurality of dielectrics to which a voltage is applied according to a magnitude of an output of the stacked actuator. 前記複数の誘電体のうち、少なくとも何れか1つは、他の少なくとも1つと、電圧を印加した場合の力と変位との関係が互いに異なる請求項3に記載の積層型アクチュエータ。   4. The stacked actuator according to claim 3, wherein at least one of the plurality of dielectrics is different from at least one of the other dielectrics in a relationship between force and displacement when a voltage is applied. 前記選択部は、前記積層型アクチュエータの出力の特性に応じて、電圧を印加する前記複数の誘電体の各々を選択する請求項6に記載の積層型アクチュエータ。   The stacked actuator according to claim 6, wherein the selection unit selects each of the plurality of dielectrics to which a voltage is applied in accordance with output characteristics of the stacked actuator. 前記複数の誘電体の各々には、一定電圧が印加される請求項3から7の何れか1項に記載の積層型アクチュエータ。   The multilayer actuator according to claim 3, wherein a constant voltage is applied to each of the plurality of dielectrics. 前記選択部は、前記複数の誘電体のそれぞれの電圧を印加した累積回数に応じて、電圧を印加する前記複数の誘電体の各々を選択する請求項3から8の何れか1項に記載の積層型アクチュエータ。   9. The device according to claim 3, wherein the selection unit selects each of the plurality of dielectrics to which a voltage is applied according to a cumulative number of times each of the voltages of the plurality of dielectrics is applied. Multilayer actuator. 前記選択部は、前記誘電体の径時的な変化に応じて、電圧を印加する前記複数の誘電体の各々を選択する請求項3から9の何れか1項に記載の積層型アクチュエータ。   10. The stacked actuator according to claim 3, wherein the selection unit selects each of the plurality of dielectrics to which a voltage is applied according to a change with time of the diameter of the dielectric. 前記複数の誘電体の各々の径時的な変化を測定する測定部を更に有し、前記測定部の測定に基づいて、前記選択部は、電圧を印加する複数の誘電体の各々を選択する請求項10に記載の積層型アクチュエータ。   The measuring device further includes a measurement unit that measures a change with time of each of the plurality of dielectrics, and the selection unit selects each of the plurality of dielectrics to which a voltage is applied based on the measurement of the measurement unit. The multilayer actuator according to claim 10. 前記複数の陽極および前記複数の陰極の何れか一方は、それぞれが互いに電気的に接続されている請求項3から11のいずれか1項に記載の積層型アクチュエータ。   The multilayer actuator according to any one of claims 3 to 11, wherein any one of the plurality of anodes and the plurality of cathodes is electrically connected to each other. 予め定められた数の前記複数の陽極および前記複数の陰極は、それぞれが互いに電気的に接続されている請求項3から12の何れか1項に記載の積層型アクチュエータ。   The multilayer actuator according to any one of claims 3 to 12, wherein a predetermined number of the plurality of anodes and the plurality of cathodes are electrically connected to each other. 前記複数の陰極を近づける方向に付勢するプリロード部材を更に有する請求項3から13の何れか1項に記載の積層型アクチュエータ。   The multilayer actuator according to any one of claims 3 to 13, further comprising a preload member that urges the plurality of cathodes in a direction in which the plurality of cathodes approach each other. 前記プリロード部材は導電性を有し、少なくとも近接する前記複数の陽極同士および前記複数の陰極同士を電気的に接続する弾性部材である請求項14に記載の積層型アクチュエータ。   The multilayer actuator according to claim 14, wherein the preload member is an elastic member having conductivity and electrically connecting at least the plurality of adjacent anodes and the plurality of cathodes. 前記プリロード部材は、前記複数の陰極および前記複数の陽極および前記複数の誘電体のいずれかを貫通する貫通部材と、前記積層型アクチュエータの収縮方向に付勢する付勢部材から構成される請求項14に記載の積層型アクチュエータ。   The preload member includes a penetrating member that penetrates any of the plurality of cathodes, the plurality of anodes, and the plurality of dielectrics, and a biasing member that biases the multilayer actuator in a contracting direction. 14. A laminated actuator according to 14. 請求項3から16の何れか1項に記載の積層型アクチュエータを有する生体の動作を補助する補助具。   An auxiliary tool for assisting the operation of a living body having the laminated actuator according to any one of claims 3 to 16. 前記補助具は、さらに前記生体の状況を判断する状況判断部を有し、前記選択部は、前記状況判断部の判断に基づいて、電圧を印加する前記複数の誘電体の各々を選択する請求項17に記載の補助具。   The assisting device further includes a situation determination unit that determines the state of the living body, and the selection unit selects each of the plurality of dielectrics to which a voltage is applied based on the determination of the situation determination unit. Item 18. Auxiliary device according to item 17.
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JP2019197421A (en) * 2018-05-10 2019-11-14 国立大学法人信州大学 Touch sense device
JP2021045818A (en) * 2019-09-18 2021-03-25 国立大学法人信州大学 Waist support wear

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019197421A (en) * 2018-05-10 2019-11-14 国立大学法人信州大学 Touch sense device
JP7093103B2 (en) 2018-05-10 2022-06-29 国立大学法人信州大学 Tactile device
JP2021045818A (en) * 2019-09-18 2021-03-25 国立大学法人信州大学 Waist support wear
JP7360691B2 (en) 2019-09-18 2023-10-13 国立大学法人信州大学 waist support wear

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