JP4699007B2 - Finite rotation type polymer actuator - Google Patents
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Description
本発明は、電場応答性高分子膜の屈曲運動を有限回転運動に直接変換する有限回転型高分子アクチュエータに関する。 The present invention relates to a finite rotation type polymer actuator that directly converts bending motion of an electric field responsive polymer film into finite rotation motion.
近年、医療、福祉、ロボット、エンターテイメント産業などの様々な分野で、生物的な柔らかい動きができる高分子アクチュエータが着目されている。高分子アクチュエータとは、高分子材料を主体とし、高分子材料自体が何らかの刺激に対して応答して変形することを利用するアクチュエータをいう。かかる高分子アクチュエータは、非特許文献１、その他に開示されている。
In recent years, attention has been focused on polymer actuators capable of soft biological movement in various fields such as medical care, welfare, robots, and entertainment industries. A polymer actuator refers to an actuator that is mainly composed of a polymer material and utilizes the deformation of the polymer material itself in response to some stimulus. Such a polymer actuator is disclosed in
現在、実用化に近いところまで開発が進んでいる高分子アクチュエータ材料のひとつとして、図１１に示すイオン導電性高分子膜（Ｉｏｎｉｃ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ ｇｅｌ Ｆｉｌｍ：ＩＣＰＦ）が知られている。この高分子膜は、イオン導電性高分子膜１の両面に電極２ａ，２ｂを備えたものであり、イオン導電性高分子金属複合体（Ｉｏｎｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｍｅｔａｌ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ：ＩＰＭＣ）とも呼ばれる。以下これをＩＰＭＣ膜（又はＩＣＰＦ膜）と呼ぶ。
Currently, an ion conductive polymer film (ICPF) shown in FIG. 11 is known as one of polymer actuator materials that have been developed to a point close to practical use. This polymer film is provided with
ＩＰＭＣ膜は、電極間に電圧を加えたときに、高分子内のイオンが膜厚方向に移動し、これに伴い樹脂内の溶媒が膜厚方向に移動し、その結果、膜の一方の面が伸び他方の面が縮むことにより、屈曲する特性を有する。この屈曲運動の応答特性は、低電圧駆動（３Ｖ以下）で応答速度が比較的速く（例えば１０ｍｓ）、変形も大きい。また、機械的、熱的、化学的耐久性にも優れていることが知られている。
以下、ＩＰＭＣ膜のように、両面間に通電したときに屈曲する特性を有する膜を、「電場応答性高分子膜」と総称する。
In the IPMC film, when a voltage is applied between the electrodes, ions in the polymer move in the film thickness direction, and accordingly, the solvent in the resin moves in the film thickness direction. As a result, one surface of the film Has the property of bending when the other surface contracts. The response characteristic of this bending motion is a low voltage drive (3 V or less), a relatively high response speed (for example, 10 ms), and a large deformation. It is also known to be excellent in mechanical, thermal and chemical durability.
Hereinafter, a film having a characteristic of bending when energized between both surfaces, such as an IPMC film, is collectively referred to as an “electric field responsive polymer film”.
上述したＩＰＭＣ膜の屈曲運動を利用したアクチュエータとして、例えば、非特許文献２、３、特許文献１〜３等が既に提案されている。
For example,
非特許文献２のアクチュエータは、図１２に示すように、一端が固定され互いに平行に延びる２枚のＩＣＰＦ膜とその先端を結ぶ電極のないＰＦＳＦ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏ-ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｍｂｒａｎｅ）からなり、２枚のＩＣＰＦ膜に位相の異なる電圧をサイン波で印加し、ＰＦＳＦの中間点Ａを楕円運動させ、この点Ａに接触する対象物を摩擦力で直線駆動又は回転駆動するものである。
As shown in FIG. 12, the actuator of
非特許文献３のアクチュエータは、図１３に示すように、２枚のＩＰＭＣ膜の中間を可撓性材料（例えばセロハン）で連結して直線状に構成し、その２対（４枚）を互いにほぼ平行に配置し、その両端部を１対の連結部材で連結したものである。各ＩＰＭＣ膜の外側を＋極にして電場を加えることによりそれぞれの膜が外側に屈曲し、中間部がフリージョイントの役割を果たし、全長が収縮するようになっている。従ってこの収縮運動を利用して対象物を直線運動や振子運動させることができる。
As shown in FIG. 13, the actuator of Non-Patent
特許文献１の「医療用チューブ」は、図１４に示すように、チューブ本体５２の先端部の湾曲部に、筒状のイオン交換樹脂成形品５４とその内面及び外面に形成した少なくとも２対の電極５５ａ，５５ｂ，５６ａ，５６ｂとを有し、この各対の電極に電圧を印加することによって筒状のイオン交換樹脂成形品５４が変形するように構成したものである。
As shown in FIG. 14, the “medical tube” of
特許文献２の「積層型高分子アクチュエータ」は、変位量をほとんど低下することなく、出力圧を向上させることを目的とし、図１５に示すように、高分子アクチュエータ素子６１の複数個を電気絶縁層６２を介して積層してなり、各素子の電極に各別かつ同時に電圧を印加して複数の素子６１を同一方向に湾曲させるものである。
The “stacked polymer actuator” of
特許文献３の「高分子アクチュエータ」は、湾曲変位することなく、線方向に伸張／収縮させることを目的とし、図１６に示すように、酸性若しくは塩基性の官能基を有する高分子を含有した高分子ハイドロゲル７２ａ，７２ｂと、このハイドロゲルに内設された電極７３ａ，７３ｂとから構成されるゲル／電極複合体７４ａ，７４ｂが電解質水溶液７６中に配設され、電極７３ａ，７３ｂ間に電圧が印加されるに伴って、ゲル／電極複合体７４ａ，７４ｂがそれぞれ体積変化を起こすように構成されたものである。
The “polymer actuator” of
上述した従来の高分子アクチュエータは、ＩＰＭＣ膜の屈曲をそのまま利用した屈曲運動や、これを変換した直動運動は比較的簡単な機構でできるが、回転運動はできない問題点があった。
そのため、ロボットの指（フィンガー）等の有限回転運動を必要とする場合、歯車、リンク、等の別の機構を付加して回転運動に変換する必要があり、アクチュエータ全体が大型となり、適用が困難又は実質的に不可能だった。
また、高分子アクチュエータは、電場応答性高分子膜の膨潤収縮現象を利用するため、電場応答性高分子膜を常に水溶液中又は湿潤した状態に保持する必要があるが、従来の高分子アクチュエータはこれが困難な問題点があった。
The conventional polymer actuator described above has a problem that a bending motion using the bending of the IPMC film as it is and a linear motion obtained by converting the bending can be performed with a relatively simple mechanism, but a rotational motion cannot be performed.
Therefore, when a finite rotational motion such as a finger of a robot is required, it is necessary to add another mechanism such as a gear, a link, etc. to convert it into a rotational motion, and the entire actuator becomes large and difficult to apply. Or practically impossible.
In addition, since the polymer actuator uses the swelling and shrinkage phenomenon of the electric field responsive polymer film, it is necessary to always keep the electric field responsive polymer film in an aqueous solution or in a wet state. This was a difficult problem.
本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、電場応答性高分子膜の屈曲運動を有限回転運動に直接変換することができ、水溶液中又は湿潤状態に容易に保持することができ、かつ生物的な柔らかい動きができると共にフィードバック制御により、回転位置や、みかけの剛性、内力などを変化させることができる有限回転型高分子アクチュエータを提供することにある。 The present invention has been developed to solve the above-described problems. That is, the object of the present invention is to directly convert the bending motion of the electric field responsive polymer film into a finite rotational motion, can be easily held in an aqueous solution or in a wet state, and has a soft biological motion. Another object of the present invention is to provide a finite rotation type polymer actuator capable of changing the rotational position, the apparent rigidity, the internal force and the like by feedback control.
本発明によれば、両面間に通電したときに屈曲する電場応答性高分子膜からなり渦巻き状に成形された渦巻き膜と、該渦巻き膜を囲む中空部を有し内部に電場応答性高分子膜に適した保持液を保有する中空容器と、該中空容器を貫通し軸心を中心に回転可能な回転軸と、中空容器を通して渦巻き膜の両面間に通電する電圧印加ラインとを備え、
前記渦巻き膜の内端が回転軸に固定され、渦巻き膜の外端が中空容器に固定されている、ことを特徴とする有限回転型高分子アクチュエータが提供される。
According to the present invention, a spiral film made of an electric field responsive polymer film that bends when energized between both sides and formed into a spiral shape, and an electric field responsive polymer inside that has a hollow portion surrounding the spiral film. A hollow container that holds a retentate suitable for the membrane, a rotating shaft that passes through the hollow container and is rotatable about an axis, and a voltage application line that energizes between both sides of the spiral membrane through the hollow container,
There is provided a finite rotation type polymer actuator characterized in that an inner end of the spiral film is fixed to a rotating shaft and an outer end of the spiral film is fixed to a hollow container.
本発明の好ましい実施形態によれば、前記渦巻き膜は、渦巻き方向が互いに反対の正巻き膜と逆巻き膜とからなり、該正巻き膜と逆巻き膜は、同一の回転軸に隣接して固定されている。 According to a preferred embodiment of the present invention, the spiral film is composed of a forward wound film and a reverse wound film whose spiral directions are opposite to each other, and the forward wound film and the reverse wound film are fixed adjacent to the same rotation axis. ing.
また、前記電圧印加ラインを介して渦巻き膜の両面間に通電しその電圧又は電流を制御する通電制御装置を備える。 In addition, an energization control device is provided that energizes both sides of the spiral film through the voltage application line to control the voltage or current.
また、前記電場応答性高分子膜は、イオン導電性高分子膜の両面に電極を備えた導電性高分子金属複合体（ＩＰＭＣ）である。 The electric field responsive polymer film is a conductive polymer metal composite (IPMC) having electrodes on both sides of an ion conductive polymer film.
また、前記保持液は、ナトリウムイオン、セシウムイオン、又はテトラエチルアンモニウム（ＴＥＡ）イオンをカウンターイオンとして含む水溶液である。 The retentate is an aqueous solution containing sodium ions, cesium ions, or tetraethylammonium (TEA) ions as counter ions.
上記本発明の構成によれば、渦巻き膜の内端が回転軸に固定され、渦巻き膜の外端が中空容器に固定されているので、電圧印加ラインを介して渦巻き膜の両面間に通電することにより、電場応答性高分子膜の全体が屈曲し、その屈曲に対応して内端に固定された回転軸を有限回転運動に直接変換することができる。
また、電場応答性高分子膜の屈曲量は、通電時の電圧にほぼ比例し、屈曲方向は通電時の印加電圧の極（正負）で決まるので、電圧印加ラインを介して通電しその電圧又は電流を制御することにより、回転軸の回転方向と回転角度を制御することができる。
さらに、電場応答性高分子膜からなる渦巻き膜で直接回転軸を回転させるので、生物的な柔らかい動きができる。
また、電場応答性高分子膜に適した保持液を保有する中空容器の中空部に渦巻き膜を収容するので、回転軸を中空容器に対してオイルシール等でシールするだけで、電場応答性高分子膜を水溶液中又は湿潤状態に容易に保持することができる。
According to the configuration of the present invention, since the inner end of the spiral film is fixed to the rotating shaft and the outer end of the spiral film is fixed to the hollow container, current is passed between both surfaces of the spiral film through the voltage application line. As a result, the entire electric field responsive polymer film is bent, and the rotation axis fixed to the inner end corresponding to the bending can be directly converted into a finite rotation motion.
In addition, the bending amount of the electric field responsive polymer film is substantially proportional to the voltage at the time of energization, and the bending direction is determined by the pole (positive / negative) of the applied voltage at the time of energization. By controlling the current, the rotation direction and the rotation angle of the rotation shaft can be controlled.
Furthermore, since the rotating shaft is directly rotated by a spiral film made of an electric field responsive polymer film, biological soft movement can be performed.
In addition, since the spiral membrane is housed in the hollow part of the hollow container that holds the retentate suitable for the electric field responsive polymer film, the electric field responsiveness can be improved simply by sealing the rotating shaft to the hollow container with an oil seal or the like. The molecular film can be easily held in an aqueous solution or in a wet state.
また、渦巻き膜を、渦巻き方向が互いに反対の正巻き膜と逆巻き膜で構成し、その正巻き膜と逆巻き膜を、同一の回転軸に隣接して固定することにより、正巻き膜と逆巻き膜を独立にフィードバック制御して、回転位置や、みかけの剛性、内力などを変化させることができる。 Further, the spiral film is composed of a normal film and a reverse film whose spiral directions are opposite to each other, and the normal film and the reverse film are fixed adjacent to the same rotation axis, so that the normal film and the reverse film are fixed. Can be independently feedback controlled to change the rotational position, apparent rigidity, internal force, and the like.
また、保持液として、ナトリウムイオン、セシウムイオン、又はテトラエチルアンモニウムイオンをカウンターイオンとして含む水溶液を用いることにより、同一の電場応答性高分子膜を用いて、その特性（応答特性、減衰特性、等）を変化させることができる。 In addition, by using an aqueous solution containing sodium ion, cesium ion, or tetraethylammonium ion as a counter ion as a retentate, using the same electric field responsive polymer film, its characteristics (response characteristics, attenuation characteristics, etc.) Can be changed.
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の有限回転型高分子アクチュエータの第１実施形態図である。この図は、各構成部材を分解した状態で示しており、本発明の有限回転型高分子アクチュエータ１０は、渦巻き膜１２、中空容器１４、回転軸１６、電圧印加ライン１８、及び通電制御装置２０を備える。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a finite rotation type polymer actuator of the present invention. This figure shows each component member in an exploded state. The finite rotation
渦巻き膜１２は、両面間に通電したときに屈曲する電場応答性高分子膜からなり渦巻き状に成形されている。電場応答性高分子膜は、イオン導電性高分子膜１の両面に電極２ａ，２ｂを備えた導電性高分子金属複合体（ＩＰＭＣ）であるのが好ましいが、本発明はこれに限定されず、両面間に通電したときに屈曲する特性を有する他の電場応答性高分子膜を用いてもよい。イオン交換膜の多くはこの特性を有することが知られている。
渦巻き状に成形する手段は、両面に電極２ａ，２ｂを備えた高分子膜を平板状に成形したのち、同心に巻いてもよく、或いは予め同心に巻いた高分子膜１の両面に電極を形成してもよい。
The
As a means for forming a spiral shape, a polymer
電極２ａ，２ｂは、金、白金、銅、アルミニウム等の金属であるのが好ましいが、金属以外であっても導電性があればよい。
電極２ａ，２ｂの形成は、例えばＮａｆｏｎ１１７（Ｄｕｐｏｎｔ社）等のイオン交換樹脂膜に、金や白金などの貴金属又は銅、アルミニウムを無電解めっき法によりめっきするのがよい。
すなわち、まず、イオン交換膜すなわち電場応答性高分子膜に、化学めっき法により、形成したい金属の錯体水溶液中で、イオン交換により表面に錯体を吸着させる。次いで、適当な還元水溶液中で還元することにより、接合強度の強い金属層が還元析出される。更に通常の化学めっき又は上述した吸着・還元を繰り返すことにより所望の厚さに金属膜を形成することができる。
The
The
That is, first, a complex is adsorbed on the surface by ion exchange in an aqueous complex solution of a metal to be formed on an ion exchange membrane, that is, an electric field responsive polymer membrane, by a chemical plating method. Subsequently, a metal layer having a strong bonding strength is reduced and precipitated by reduction in an appropriate reducing aqueous solution. Furthermore, a metal film can be formed in a desired thickness by repeating normal chemical plating or the above-described adsorption / reduction.
また、渦巻き膜１２の渦巻きの間には、絶縁フィルム３が間隔を開けて緩く挟まれており、電極間の接触を防いでいる。なお、透水性の絶縁フィルム３を渦巻き膜１２の片面又は両面に形成してもよい。
In addition, the insulating
中空容器１４は、容器本体１４ａと蓋１４ｂからなる。容器本体１４ａは、渦巻き膜１２を囲む中空部を有し、内部に電場応答性高分子膜に適した保持液１５を保有する。蓋１４ｂは、容器本体１４ａの中空部に渦巻き膜１２を収容した状態で、容器本体１４ａの開口部を水密に閉じるようになっている。回転軸１６は、その少なくとも一端が外部まで貫通した状態となり、図示しないシール装置で保持液１５が漏れないようにシールされる。
The
保持液１５は、ナトリウムイオン、セシウムイオン、又はテトラエチルアンモニウム（ＴＥＡ）イオンをカウンターイオンとして含む水溶液である。カウンターイオンに相違により、同一の電場応答性高分子膜であってもその特性（応答特性、減衰特性、等）が変化するので、必要な特性に応じて適当な濃度の水溶液に浸してカウンターイオンを交換（ドーピング）する。
なお、保持液１５は、渦巻き膜１２及び回転軸１６の運動に影響しない限りで、可撓性部材（スポンジ等）に含浸させたもの、或いはゲル状であってもよい。
The retentate 15 is an aqueous solution containing sodium ions, cesium ions, or tetraethylammonium (TEA) ions as counter ions. Due to the difference in counter ions, the characteristics (response characteristics, attenuation characteristics, etc.) of the same electric field responsive polymer film change, so that the counter ions can be immersed in an aqueous solution of an appropriate concentration according to the required characteristics. Is exchanged (doping).
The retentate 15 may be impregnated in a flexible member (sponge or the like) or gel as long as it does not affect the movement of the
回転軸１６は、中空容器１４を貫通して、その軸心を中心に回転可能に中空容器１４に支持されて、図示しないシール装置で保持液１５が漏れないようにシールされている。
The rotating
渦巻き膜１２の内端は、回転軸１６の外面に固定され、渦巻き膜の外端は中空容器１４の内面に固定されている。渦巻き膜１２と回転軸１６の固定は、膜端部のねじれがそのまま軸に伝達されるように剛に連結し、渦巻き膜１２と中空容器１４の固定は、回転が可能な連結であるのが好ましい。なお、この連結によっても、両面の電極２ａ，２ｂ間の絶縁は保持されるように構成する。
The inner end of the
電圧印加ライン１８は、渦巻き膜１２の両面の電極２ａ，２ｂに接続する２本の信号線１８ａ，１８ｂからなり、中空容器１４を通して渦巻き膜１２の両面間に通電する。
The
通電制御装置２０は、電源及び制御装置（ＰＣ等）からなり、電圧印加ライン１８を介して渦巻き膜１２の両面間に通電しその電圧又は電流を制御する。また、後述するフィードバック制御を行うために、平衡位置からのロータ軸の回転角を検出する角度検出器（図示せず）を備えるのがよい。
The
図２は、図１の作動説明図である。この図において、（Ａ）は、電圧（又は電流）を印加していないフリー状態、（Ｂ）は、渦巻き膜１２の内面の電極に正（＋）の電圧、外面の電極に負（−）の電圧を印加した印加状態（以下、「正印加状態」と呼ぶ）である。
上述したように、電場応答性高分子膜（ＩＰＭＣ膜）は、電極間に電圧を加えたときに、高分子内のイオン（カウンターイオン）が膜厚方向に移動し、これに伴い樹脂内の溶媒（例えば水分子）が膜厚方向に移動し、その結果、膜の一方の面（負極側）が伸び他方の面（正極側）が縮むことにより、正極側に曲がる特性を有する。
FIG. 2 is an operation explanatory view of FIG. In this figure, (A) is a free state in which no voltage (or current) is applied, (B) is a positive (+) voltage on the inner electrode of the
As described above, in the electric field responsive polymer film (IPMC film), when a voltage is applied between the electrodes, ions (counter ions) in the polymer move in the film thickness direction, and accordingly, in the resin A solvent (for example, water molecule) moves in the film thickness direction, and as a result, one surface (negative electrode side) of the film is stretched and the other surface (positive electrode side) is contracted, so that it has a characteristic of bending to the positive electrode side.
従って、上記本発明の構成によれば、渦巻き膜１２の内端が回転軸１６に固定され、渦巻き膜１２の外端が中空容器１４に固定されているので、電圧印加ライン１８を介して渦巻き膜の両面間に正印加状態で通電することにより、電場応答性高分子膜（すなわち渦巻き膜１２）の全体が正極側に曲がり、その屈曲に対応して内端に固定された回転軸１６を有限回転運動（この例で角度θ１）に直接変換することができる。
また、図２（Ｂ）と逆に、外面の電極に正（＋）の電圧、内面の電極に負（−）の電圧を印加（以下、「逆印加状態」と呼ぶ）すれば、同様の作用により、回転軸１６を逆回転の有限回転運動に直接変換することができる。
Therefore, according to the configuration of the present invention, the inner end of the
2B, if a positive (+) voltage is applied to the outer electrode and a negative (−) voltage is applied to the inner electrode (hereinafter referred to as “reverse application state”), the same result is obtained. By the action, the
図３は、本発明の有限回転型高分子アクチュエータの第２実施形態図である。この図も、各構成部材を分解した状態で示している。この例において、渦巻き膜１２は、渦巻き方向が互いに反対の正巻き膜１２ａと逆巻き膜１２ｂとからなる。また、正巻き膜１２ａと逆巻き膜１２ｂは、同一の回転軸１６に隣接して固定されている。その他の正巻き膜１２ａと逆巻き膜１２ｂの構成は、上述した渦巻き膜１２と同様である。
FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the finite rotation type polymer actuator of the present invention. This figure also shows each component member in an exploded state. In this example, the
電圧印加ライン１８は、正巻き膜１２ａと逆巻き膜１２ｂの両面の電極２ａ，２ｂにそれぞれ接続する２組（１組は２本の信号線１８ａ，１８ｂ）からなり、それぞれ中空容器１４を通して正巻き膜１２ａと逆巻き膜１２ｂの両面間に通電する。
The
通電制御装置２０は、同様に電源及び制御装置（ＰＣ等）からなり、電圧印加ライン１８を介して２つの渦巻き膜１２（正巻き膜１２ａと逆巻き膜１２ｂ）の両面間に通電する電圧又は電流を制御する。
その他の構成は、第１実施形態と同様である。なお、同様に２組（４枚）以上の渦巻き膜１２で構成してもよい。
Similarly, the
Other configurations are the same as those of the first embodiment. In addition, you may comprise by 2 sets (4 sheets) or more of
図４は、図３の作動説明図である。この図において、（Ａ）は正巻き膜１２ａの作動、（Ｂ）は逆巻き膜１２ｂの作動を示し、両方とも内面の電極に正（＋）の電圧、外面の電極に負（−）の電圧を印加した正印加状態である。 FIG. 4 is an operation explanatory diagram of FIG. In this figure, (A) shows the operation of the forwardly wound membrane 12a, and (B) shows the operation of the reversely wound membrane 12b, both of which are positive (+) voltage on the inner surface electrode and negative (-) voltage on the outer surface electrode. This is a positive application state in which is applied.
この構成によれば、図４（Ａ）に示すように、正巻き膜１２ａの両面間に通電して正印加状態にすることにより、電場応答性高分子膜（すなわち渦巻き膜１２）の全体が屈曲し、外端が固定されているので、その屈曲に対応して内端に固定された回転軸１６を有限回転運動（この例で角度θ１）に直接変換することができる。
また、図４（Ｂ）に示すように、逆巻き膜１２ｂの場合は、同じ正印加状態において、回転軸１６を逆方向の有限回転運動（この例で角度−θ２）に直接変換することができる。
According to this configuration, as shown in FIG. 4 (A), the entire electric field responsive polymer film (that is, the spiral film 12) is obtained by energizing both surfaces of the positively wound film 12a to make a positive application state. Since it is bent and the outer end is fixed, the rotating
Further, as shown in FIG. 4B, in the case of the reversely wound film 12b, the rotating
すなわち、図４（Ａ）（Ｂ）のように、正巻き膜１２ａ及び逆巻き膜１２ｂの両方を正印加状態に印加した場合には、それぞれ逆方向に回転し、回転トルクがバランスする中間位置まで回転する。
更に、角度をフィードバックすることによって、以下に示すように、回転トルクがバランスする位置の指定と、剛性の制御、及び内力の制御などが可能となる。
That is, as shown in FIGS. 4A and 4B, when both the forwardly wound film 12a and the reversely wound film 12b are applied in the forward application state, they rotate in opposite directions and reach an intermediate position where the rotational torque balances. Rotate.
Furthermore, by feeding back the angle, as shown below, it is possible to specify the position where the rotational torque is balanced, control the rigidity, control the internal force, and the like.
（理論的解析）
以下、角度計測に基づくフィードバック制御を行うことで、回転剛性及び停止角度を変化させられることを示す。
ＩＰＭＣ膜が発生するトルクは、それぞれの膜に加えた電圧に比例し、［数１］の式（１）で示され、これから回転型アクチュエータの運動方程式は式（２）となる。
ここで、τａ（ｔ）はＩＰＭＣ膜がロータ軸に与えるトルク、τｔ（ｔ）はロータ軸に加わる負荷トルク、Ｇｍｖａ１、Ｇｍｖａ２は、ＩＰＭＣ膜１２ａ，１２ｂに加えた電圧ｖ１（ｔ），ｖ２（ｔ）から発生トルクまでの伝達関数、ｍは慣性モーメント、ｃは減衰係数、ｋはばね定数、θは平衡位置からのロータ軸の回転角である。
次に、回転位置と剛性を制御するため、それぞれのＩＰＭＣ膜に加える電圧を［数１］の式（３）として定める。ここでｋｆはフィードバックによって増加させる剛性、θｄは回転トルクがバランスする希望する角度、αは任意に設定できる内力であって２つのトルクの拮抗により打ち消される。
式（２）（３）から、［数１］の式（４）が導かれる。
式（４）から、剛性がｋからｋ＋ｋｆに変化し、外力によるトルクτｔが０のときの停止角度がθｄになることがわかる。
(Theoretical analysis)
Hereinafter, it is shown that the rotational rigidity and the stop angle can be changed by performing feedback control based on angle measurement.
The torque generated by the IPMC film is proportional to the voltage applied to each film, and is expressed by equation (1) in [Equation 1], and the equation of motion of the rotary actuator is expressed by equation (2).
Here, τ a (t) is a torque applied to the rotor shaft by the IPMC film, τ t (t) is a load torque applied to the rotor shaft, and G mva1 and G mva2 are voltages v 1 (applied to the IPMC films 12a and 12b. t), v 2 (t) to the generated torque, m is the moment of inertia, c is the damping coefficient, k is the spring constant, and θ is the rotation angle of the rotor shaft from the equilibrium position.
Next, in order to control the rotational position and the rigidity, the voltage applied to each IPMC film is defined as Equation (3) in [Equation 1]. Here k f is the stiffness increased by the feedback, theta d is the desired angle torque are balanced, alpha is canceled by antagonism of two torque a internal force can be arbitrarily set.
From Expressions (2) and (3), Expression (4) in [Equation 1] is derived.
From equation (4), it can be seen that the stop angle when the stiffness changes from k to k + k f and the torque τ t due to the external force is 0 becomes θ d .
まとめると、図４（Ａ）（Ｂ）の正巻き膜１２ａ及び逆巻き膜１２ｂの両方を独立にフィードバック制御することにより、回転位置の指定や、見かけの剛性を高めたり、変化させたりすることができる。 In summary, by independently feedback-controlling both the forwardly wound film 12a and the reversely wound film 12b in FIGS. 4A and 4B, the rotational position can be specified and the apparent rigidity can be increased or changed. it can.
また、正巻き膜１２ａと逆巻き膜１２ｂの印加状態を逆にした場合（例えば、正巻き膜１２ａを正印加状態、逆巻き膜１２ｂを逆印加状態）には、両方とも同一方向に回転するので、回転トルクを高めることができる。
In addition, when the application state of the normal winding film 12a and the reverse winding film 12b is reversed (for example, the normal winding film 12a is the positive application state and the reverse winding film 12b is the reverse application state), both rotate in the same direction. Rotational torque can be increased.
ＩＰＭＣ膜を２枚用い、図３に示した有限回転型高分子アクチュエータ（以下、試作アクチュエータと呼ぶ）を試作した。
ＩＰＭＣ膜は、幅５ｍｍ、厚さ０．１８ｍｍ、長さ５０ｍｍであり、カウンターイオンはＮａ＋である。
また試作アクチュエータは、ＩＰＭＣ膜を２枚使った拮抗型である。これは、通常ＩＰＭＣ膜はまっすぐな梁状のものであるため、巻き戻ってしまわないように２枚用いて拮抗させるためである。なお予め渦巻き状に成形されたＩＰＭＣ膜を１枚で使い、図１のように非拮抗型としてもよい。
Using two IPMC films, a finite rotation type polymer actuator (hereinafter referred to as a prototype actuator) shown in FIG. 3 was prototyped.
The IPMC film has a width of 5 mm, a thickness of 0.18 mm, and a length of 50 mm, and the counter ion is Na + .
The prototype actuator is an antagonistic type using two IPMC films. This is because the IPMC film is usually a straight beam, so that two IPMC films are used and antagonized so as not to be rewound. In addition, it is good also as a non-antagonistic type like FIG.
（試作アクチュエータの構造）
試作アクチュエータは、図３に示したように短冊状のＩＰＭＣ膜１２ａ，１２ｂ、アクチュエータケース１４、ロータ軸１６から構成される。ＩＰＭＣ膜１２ａ，１２ｂの一端をロータ軸に取り付け、渦巻き状になるように他端をアクチュエータケース１４の内壁に固定する。２枚のＩＰＭＣ膜１２ａ，１２ｂを渦巻きの向きが逆方向になるように取り付けることで、２つのＩＰＭＣ膜からなる拮抗型のアクチュエータとした。なお、ＩＰＭＣ膜と内壁との固定部分には導線１８ａ，１８ｂを接触させ電圧を印加できるようにした。
(Structure of prototype actuator)
The prototype actuator is composed of strip-shaped IPMC films 12a and 12b, an
（駆動電圧と回転角度）
図５は、試作アクチュエータの電圧と回転角度の関係図である。この図は、外力を加えない状態で電圧を加えたときに、回転した角度を計測した結果である。ロータの静止摩擦の影響があるため、計４回の測定を行いその平均値を求めた。なお、実験では、上述した方法により、図３に示したＩＰＭＣ膜１２ａ，１２ｂの回転方向が同じになるように電圧を加えた。
実験に用いたＩＰＭＣ膜は長さ５０ｍｍであるため回転角度は小さいが、より長いＩＰＭＣ膜を用いることによって、回転角度を大きくすることが可能である。
(Drive voltage and rotation angle)
FIG. 5 is a relationship diagram between the voltage and the rotation angle of the prototype actuator. This figure shows the result of measuring the angle of rotation when a voltage is applied without applying an external force. Since there is an influence of the static friction of the rotor, a total of four measurements were performed to determine the average value. In the experiment, a voltage was applied by the method described above so that the rotation directions of the IPMC films 12a and 12b shown in FIG.
Since the IPMC film used in the experiment has a length of 50 mm, the rotation angle is small, but by using a longer IPMC film, the rotation angle can be increased.
（駆動電圧とトルク）
図６は、試作アクチュエータの電圧とトルクの関係図である。この図は、回転しないように固定した状態で電圧を加えたときに、発生したトルクを計測した結果である。
(Drive voltage and torque)
FIG. 6 is a relationship diagram between voltage and torque of the prototype actuator. This figure shows the result of measuring the torque generated when a voltage is applied in a fixed state so as not to rotate.
この実験に用いたＩＰＭＣ膜は幅５ｍｍ、厚さ０．１８ｍｍであるが、より幅や厚さの大きなＩＰＭＣ膜を用いることによって、より大きなトルクを発生させることが可能である。また、今回は２枚のＩＰＭＣ膜を用いているが、より多くの枚数のＩＰＭＣ膜をロータに取り付け並列化することにより、枚数に応じてトルクを発生させることが可能である。
Although the IPMC film used in this experiment has a width of 5 mm and a thickness of 0.18 mm, it is possible to generate a larger torque by using an IPMC film having a larger width or thickness. In addition, two IPMC films are used this time, but by attaching a larger number of IPMC films to the rotor in parallel, it is possible to generate torque according to the number of sheets.
ＩＰＭＣ膜を２枚用い、実施例１と同様に図３に示した有限回転型高分子アクチュエータ（以下、試作アクチュエータと呼ぶ）を試作した。
２枚のＩＰＭＣ膜はＮａｆｉｏｎ１１７に金めっきを５回行って作製した。また、ＩＰＭＣ膜の寸法は長さ５０ｍｍ、幅６．０ｍｍ、厚さ約０．２ｍｍであった。これを、カウンターイオンがＮａ＋の水溶液中で使用した。
Using two IPMC films, a finite rotation type polymer actuator (hereinafter referred to as a prototype actuator) shown in FIG.
Two IPMC films were prepared by performing gold plating on Nafion 117 five times. The dimensions of the IPMC film were 50 mm in length, 6.0 mm in width, and about 0.2 mm in thickness. This was used in an aqueous solution of the counter ion Na + .
（モデル化／機械特性）
はじめに、アクチュエータに固有の回転剛性（回転ばね定数）を求める。渦巻き状のＩＰＭＣ膜は曲がり梁（渦巻きばね）であることを考え、平衡位置からの微小変形を仮定する。分布曲げモーメントは位置によらず一定でロータ軸のトルクτ［Ｎｍ］と一致するとし、曲げモーメントによる渦巻きばねの弾性ポテンシャルエネルギＵ［Ｊ］は、［数２］の式（５）で与えられる。ここで、Ｅ［Ｐａ］はヤング率、Ｉ［ｍ４］は断面２次モーメント、Ｌ［ｍ］は梁の全長である。
(Modeling / Mechanical properties)
First, the rotational rigidity (rotational spring constant) inherent to the actuator is obtained. Considering that the spiral IPMC film is a curved beam (spiral spring), a small deformation from the equilibrium position is assumed. It is assumed that the distributed bending moment is constant regardless of the position and coincides with the torque τ [Nm] of the rotor shaft, and the elastic potential energy U [J] of the spiral spring due to the bending moment is given by Equation (5) of [Equation 2]. . Here, E [Pa] is the Young's modulus, I [m 4 ] is the second moment of section, and L [m] is the total length of the beam.
平衡位置からのロータ軸の回転角をθ［ｒａｄ］とおくと、Ｃａｓｔｉｇｌｉａｎｏの第２定理より、式（５）のＵをτで微分して、［数２］の式（６）が求まる。ここでｋ［Ｎｍ／ｒａｄ］は回転ばね定数である。拮抗型の場合には、回転ばね定数はそれぞれのＩＰＭＣ膜の回転ばね定数の和となる。
When the rotation angle of the rotor shaft from the equilibrium position is set to θ [rad], U in Equation (5) is differentiated by τ from
次に、ロータ軸とＩＰＭＣ膜の慣性および減衰効果を考えると、［数２］の式（７）の運動方程式を導くことができる。ここで、ｍ［ｋｇｍ２］は慣性モーメント、ｃは減衰係数［Ｎｍｓ／ｒａｄ］、τａ（ｔ）［Ｎｍ］は電圧を加えることでＩＰＭＣ膜がロータ軸に与えるトルク、τｔ（ｔ）［Ｎｍ］はロータ軸に加わる負荷トルクを表す。 Next, considering the inertia and damping effect of the rotor shaft and the IPMC film, the equation of motion of Equation (7) in [Equation 2] can be derived. Here, m [kgm 2 ] is the moment of inertia, c is the damping coefficient [Nms / rad], τ a (t) [Nm] is the torque applied to the rotor shaft by the IPMC film by applying voltage, τ t (t) [Nm] represents a load torque applied to the rotor shaft.
（電気機械変換系と電気インピーダンス）
ＩＰＭＣ膜に加えた電圧から発生したトルクまでの動特性とＩＰＭＣ膜の電気インピーダンスは、線形システムと仮定しそれぞれ伝達関数Ｇτａｖａ（ｓ）、Ｚｐ（ｓ）で表現する。
前述の機械系と、電気機械変換系、電気インピーダンスをあわせた全体の系を図７に示す。
(Electromechanical conversion system and electrical impedance)
The dynamic characteristics from the voltage applied to the IPMC film to the generated torque and the electrical impedance of the IPMC film are assumed to be linear systems and are expressed by transfer functions G τava (s) and Z p (s), respectively.
FIG. 7 shows the entire system including the mechanical system, the electromechanical conversion system, and the electrical impedance.
（同定実験）
ロータ軸に長さ５０ｍｍの軽い棒を直角に取り付け、棒の変位と力を、それぞれレーザ変位計と微小荷重ロードセルで計測した。棒の長さから、変位と力をそれぞれ回転角とトルクに換算した。
(Identification experiment)
A 50 mm long light rod was attached to the rotor shaft at a right angle, and the displacement and force of the rod were measured with a laser displacement meter and a microload load cell, respectively. From the length of the rod, the displacement and force were converted into rotation angle and torque, respectively.
（機械系の同定）
はじめに、電圧は加えず外力としてトルクを加え、回転した角度を計測した。３３点の角度とトルクのデータに対して最小２乗法を用い、ばね定数ｋを同定した。
次に、ロータ軸を自由振動させ、回転角の時間応答から固有振動数と減衰率を求め、慣性モーメントと減衰係数を同定した。固有角振動数ωｎは３９．２［ｒａｄ／ｓ］、減衰率ζは０．２１０であり、慣性モーメントｍ（＝ｋ／ωｎ ２）と減衰係数ｃ（＝２ｍζωｎ）を同定した。
表１に、同定されたｍ、ｃ、ｋの値を示す。
(Mechanical system identification)
First, torque was applied as an external force without applying voltage, and the rotation angle was measured. The spring constant k was identified using the least squares method for the 33 point angle and torque data.
Next, the rotor shaft was vibrated freely, the natural frequency and damping rate were obtained from the time response of the rotation angle, and the moment of inertia and damping coefficient were identified. The natural angular frequency ω n was 39.2 [rad / s], the damping rate ζ was 0.210, and the moment of inertia m (= k / ω n 2 ) and the damping coefficient c (= 2 mζ ω n ) were identified.
Table 1 shows the identified values of m, c, and k.
（電気機械変換系の同定）
ロータ軸を固定した状態で１［Ｖ］の電圧を加えトルクのステップ応答を計測した。計測結果を図８に示す。この図において、横軸は時間［ｓ］、縦軸はトルク［Ｎｍ］である。
この図に示すように、ステップ入力後の時間の経過につれトルクはゆっくりと減少するが、ほぼ一定であることがわかる。なお、ステップ入力直後の振動はロードセルの振動によるものと考えられる。伝達関数Ｇτａｖａ（ｓ）は定数であると近似し、ステップ電圧を加えて１秒経過したのち約６秒間の平均トルクから伝達関数Ｇτａｖａを求めた。
この結果、伝達関数Ｇτａｖａ＝５．５×１０-６［Ｎｍ／Ｖ］と同定された。
(Identification of electromechanical conversion system)
With the rotor shaft fixed, a voltage of 1 [V] was applied to measure the torque step response. The measurement results are shown in FIG. In this figure, the horizontal axis represents time [s] and the vertical axis represents torque [Nm].
As shown in this figure, it can be seen that the torque slowly decreases with the passage of time after the step input, but is substantially constant. Note that the vibration immediately after the step input is considered to be due to the vibration of the load cell. The transfer function G τava (s) was approximated to be a constant, and the transfer function G τava was obtained from the average torque for about 6 seconds after 1 second had elapsed after applying the step voltage.
As a result, the transfer function G τava = 5.5 × 10 −6 [Nm / V] was identified.
（システムの周波数応答）
正弦波電圧を０．１［Ｈｚ］から１００［Ｈｚ］まで３回に分けてスイープし、加えた電圧から回転角度までの無負荷時の時間応答を計測し、ＦＦＴを用いて周波数応答を得た。図９に得られた周波数応答特性を示す。実線は実験値、破線は同定されたパラメータを用いて伝達関数をプロットしたものである。両者はよく一致している。
また、図１０はインピーダンスＺｐ（ｓ）の周波数応答を示す。低周波域ではゲインと位相がそれぞれ約−１０［ｄＢ／ｄｅｃ］と約−４５［ｄｅｇ］の特性をもち、また高周波域では純抵抗の特性に近づくことがわかる。
(Frequency response of the system)
Sweep the sine wave voltage from 0.1 [Hz] to 100 [Hz] in three times, measure the time response at no load from the applied voltage to the rotation angle, and obtain the frequency response using FFT It was. FIG. 9 shows the frequency response characteristics obtained. The solid line plots the transfer function using the experimental values, and the broken line plots the identified parameters. Both agree well.
FIG. 10 shows the frequency response of the impedance Z p (s). It can be seen that the gain and phase have characteristics of about −10 [dB / dec] and about −45 [deg] in the low frequency range, respectively, and approach the characteristics of pure resistance in the high frequency range.
上述したように、本発明の有限回転型高分子アクチュエータは、電圧印加ラインを介して渦巻き膜の両面間に通電することにより、電場応答性高分子膜の全体が屈曲し、外端が固定されているので、その屈曲に対応して内端に固定された回転軸を有限回転運動に直接変換することができる。
また、電場応答性高分子膜の屈曲量は、通電時の電圧にほぼ比例し、屈曲方向は通電時の印加電圧の極（正負）で決まるので、電圧印加ラインを介して通電しその電圧又は電流を制御することにより、回転軸の回転方向と回転角度を制御することができる。
さらに、電場応答性高分子膜からなる渦巻き膜で直接回転軸を回転させるので、生物的な柔らかい動きができる。
また、電場応答性高分子膜に適した保持液を保有する中空容器の中空部に渦巻き膜を収容するので、回転軸を中空容器に対してオイルシール等でシールするだけで、電場応答性高分子膜を水溶液中又は湿潤状態に容易に保持することができる。
As described above, in the finite rotation type polymer actuator of the present invention, the entire electric field responsive polymer film is bent and the outer end is fixed by energizing both sides of the spiral film through the voltage application line. Therefore, the rotation axis fixed to the inner end corresponding to the bending can be directly converted into a finite rotation motion.
In addition, the bending amount of the electric field responsive polymer film is substantially proportional to the voltage at the time of energization, and the bending direction is determined by the pole (positive / negative) of the applied voltage at the time of energization. By controlling the current, the rotation direction and the rotation angle of the rotation shaft can be controlled.
Furthermore, since the rotating shaft is directly rotated by a spiral film made of an electric field responsive polymer film, biological soft movement can be performed.
In addition, since the spiral membrane is housed in the hollow part of the hollow container that holds the retentate suitable for the electric field responsive polymer film, the electric field responsiveness can be improved simply by sealing the rotating shaft to the hollow container with an oil seal or the like. The molecular film can be easily held in an aqueous solution or in a wet state.
また、渦巻き膜を、渦巻き方向が互いに反対の正巻き膜と逆巻き膜で構成し、その正巻き膜と逆巻き膜を、同一の回転軸に隣接して固定することにより、正巻き膜と逆巻き膜を独立にフィードバック制御して、回転位置や、みかけの剛性、内力などを変化させることができる。 Further, the spiral film is composed of a normal film and a reverse film whose spiral directions are opposite to each other, and the normal film and the reverse film are fixed adjacent to the same rotation axis, so that the normal film and the reverse film are fixed. Can be independently feedback controlled to change the rotational position, apparent rigidity, internal force, and the like.
従って、本発明の高分子アクチュエータは柔軟な回転駆動が可能な機械要素として用いることができる。例えば、ロボットの関節駆動には、実際のところ有限の回転角度で十分である。ほかに、医療、福祉、ホビー、水中用機械への応用が可能である。 Therefore, the polymer actuator of the present invention can be used as a mechanical element capable of flexible rotational driving. For example, a finite rotation angle is actually sufficient for driving a robot joint. Besides, it can be applied to medical, welfare, hobby and underwater machines.
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, Of course, it can change variously in the range which does not deviate from the summary of this invention.
１ イオン導電性高分子膜、２ａ，２ｂ 電極、３ 絶縁フィルム、
１０ 有限回転型高分子アクチュエータ、
１２ 渦巻き膜（ＩＰＭＣ膜）、１２ａ 正巻き膜、１２ｂ 逆巻き膜、
１４ 中空容器（アクチュエータケース）、１４ａ容器本体、１４ｂ蓋、
１５ 保持液、１６ 回転軸（ロータ軸）、
１８ 電圧印加ライン、１８ａ，１８ｂ 信号線（導線）、
２０ 通電制御装置
1 ion conductive polymer film, 2a, 2b electrode, 3 insulating film,
10 finite rotation type polymer actuator,
12 spiral film (IPMC film), 12a forward wound film, 12b reverse wound film,
14 hollow container (actuator case), 14a container body, 14b lid,
15 retentate, 16 rotating shaft (rotor shaft),
18 voltage application line, 18a, 18b signal line (conductor),
20 Energization control device
Claims (4)
前記渦巻き膜の内端が回転軸に固定され、渦巻き膜の外端が中空容器に固定されており、
前記渦巻き膜は、渦巻き方向が互いに反対の正巻き膜と逆巻き膜とからなり、該正巻き膜と逆巻き膜は、同一の回転軸に隣接して固定されている、ことを特徴とする有限回転型高分子アクチュエータ。 A spiral film made of an electric field responsive polymer film that bends when energized between both sides and formed into a spiral shape, and a retentive liquid suitable for an electric field responsive polymer film having a hollow portion surrounding the spiral film A hollow container, a rotating shaft that passes through the hollow container and is rotatable about an axis, and a voltage application line that energizes between both sides of the spiral membrane through the hollow container,
The inner end of the spiral membrane is fixed to a rotating shaft, the outer end of the spiral membrane is fixed to a hollow container ,
The spiral film is composed of a normal film and a reverse film whose spiral directions are opposite to each other, and the normal film and the reverse film are fixed adjacent to the same axis of rotation. Type polymer actuator.
The finite rotation type polymer actuator according to claim 1, wherein the retentate is an aqueous solution containing sodium ions, cesium ions, or tetraethylammonium (TEA) ions as counter ions.
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60179059U (en) * | 1984-05-07 | 1985-11-28 | 横河電機株式会社 | Ceramic actuator |
| JPH11280639A (en) * | 1998-03-30 | 1999-10-15 | Agency Of Ind Science & Technol | High polymer electrolyte ammonium derivative |
| JP2004188523A (en) * | 2002-12-10 | 2004-07-08 | Sony Corp | Polymer actuator |
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