專利名稱：高分子促動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及即使從外部施加強(qiáng)制變位時(shí)也能抑制劣化的高分子促動(dòng)器(polymer actuator)、由該高分子調(diào)節(jié)器驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手(robot arm)、具有該機(jī)械手的機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著對(duì)家用機(jī)器人等在靠近人的場所動(dòng)作的機(jī)械的要求的提高，對(duì)如人類的肌肉那樣進(jìn)行柔軟動(dòng)作的人工肌肉促動(dòng)器的期待也在提高。作為人工肌肉促動(dòng)器的候選方案，至今為止提供了各種方式的促動(dòng)器，其中提出了利用導(dǎo)電性高分子的促動(dòng)器、利用電介質(zhì)高分子的促動(dòng)器等。
作為利用了導(dǎo)電性高分子的人工肌肉促動(dòng)器的一例，提出了如圖5A、圖5B、圖5C所示的產(chǎn)生撓曲變形的促動(dòng)器。該促動(dòng)器采用在作為導(dǎo)電性高分子膜的聚苯胺膜體35a、35b中摻入固體電解質(zhì)成形體32的構(gòu)造。通過接通開關(guān)37，在電源36中設(shè)定的電位差施加到聚苯胺膜體35a、35b之間，如圖5B所示，在一側(cè)的聚苯胺膜體35b中插入陰離子而伸展，而陰離子從另一側(cè)的聚苯胺膜體35a中脫離，使其縮小，結(jié)果產(chǎn)生撓曲變形(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。
在該構(gòu)成中，根據(jù)起到電極作用的兩個(gè)導(dǎo)電性高分子膜35a、35b的變位量的差而產(chǎn)生撓曲變形，但另一方面還已知采用如下構(gòu)成的促動(dòng)器通過使電解質(zhì)托體層為液體或凝膠(gel)狀的物質(zhì)，從而使兩電極的變形不會(huì)相互影響，僅取出單方的導(dǎo)電性高分子膜35a、35b的變位來進(jìn)行伸縮變形。在該情況下，不利用其變位的電極無需為導(dǎo)電性高分子，主要使用金屬電極，不過還表示了在金屬電極上設(shè)置導(dǎo)電性高分子來增加變位的情況(例如，參照非專利文獻(xiàn)1)。
這樣的導(dǎo)電性高分子促動(dòng)器在2～3V的低電壓下產(chǎn)生相當(dāng)于肌肉那樣的應(yīng)變，因此期待其作為人工肌肉的實(shí)用化。
另外，作為利用了電介質(zhì)高分子的人工肌肉促動(dòng)器的一例，提出了如圖6A、圖6B所示的利用了高分子的彈性變形的促動(dòng)器。該促動(dòng)器的構(gòu)成包括平板狀的電介質(zhì)高分子42；設(shè)置于其兩面的由石墨、碳黑等碳粒子或金屬構(gòu)成的薄膜狀的柔軟電極41、43；連接于兩電極41、43之間的電源46；開關(guān)47。通過接通開關(guān)47而向兩電極41、43之間施加由電源46設(shè)定的電位差，從而如圖6B所示，電介質(zhì)高分子構(gòu)件42被壓縮而沿橫向膨脹。通過斷開開關(guān)47，電介質(zhì)高分子42恢復(fù)到圖6A的狀態(tài)。
這樣的促動(dòng)器使用硅橡膠或丙烯酸作為電介質(zhì)高分子42，從而能產(chǎn)生100％以上的應(yīng)變，因此期待其作為人工肌肉的實(shí)用化(例如，參照非專利文獻(xiàn)2)。
但是，這些利用了高分子的伸縮變形的促動(dòng)器由于高分子為膜狀，因此無法在該狀態(tài)下產(chǎn)生向伸展方向的驅(qū)動(dòng)力，因此例如圖7所示的構(gòu)成那樣，由產(chǎn)生向伸展方向的彈性力的彈性體59a、59b連接高分子膜52的兩端所具備的終端構(gòu)件55a、55b之間，從而在施加了向伸展方向的預(yù)壓的狀態(tài)下進(jìn)行利用。
專利文獻(xiàn)1特開平11-169393號(hào)公報(bào)非專利文獻(xiàn)1Proceedings of SPIE，Vol.4695的8～16頁非專利文獻(xiàn)2SCIENCE，Vol.287，No.5454的836～839頁另一方面，在所述構(gòu)成的促動(dòng)器中，存在從外部施加強(qiáng)制變位時(shí)產(chǎn)生性能劣化的課題。例如，當(dāng)向圖8A所示的由一片高分子膜52構(gòu)成的促動(dòng)器施加收縮方向的強(qiáng)制變位時(shí)，膜狀的高分子無法承受該強(qiáng)制變位，如圖8B那樣高分子膜52會(huì)產(chǎn)生彎折。圖8A、圖8B中的參照符號(hào)表示與圖7的參照符號(hào)相同的構(gòu)件。高分子膜52的彎折尤其容易發(fā)生在其與終端構(gòu)件55a、55b的連接部、或高分子膜52的中間部分。若該情況反復(fù)發(fā)生，則在該發(fā)生了彎折的部位會(huì)出現(xiàn)高分子膜52的強(qiáng)度降低等的影響，從而引起促動(dòng)器的性能劣化。另外，層疊化的高分子促動(dòng)器由于會(huì)在電極或電解質(zhì)托體層從高分子膜剝離的方向上施加負(fù)荷，因此各層間的結(jié)合變?nèi)?，產(chǎn)生啟動(dòng)效率的降低。
反之，當(dāng)向促動(dòng)器施加伸展方向的強(qiáng)制變位時(shí)，在高分子膜中會(huì)產(chǎn)生不可逆的變形。盡管高分子膜本身具有一定程度的彈性，但高分子膜在一定以上的負(fù)荷下被拉伸時(shí)，產(chǎn)生在拉伸的狀態(tài)下不會(huì)恢復(fù)的不可逆變形，最差的情況會(huì)導(dǎo)致斷裂。若發(fā)生不可逆變形，則高分子促動(dòng)器的可動(dòng)范圍相應(yīng)程度偏移，無法進(jìn)行與發(fā)生不可逆變形前相同的動(dòng)作。
為了應(yīng)對(duì)上述狀況，考慮如下方法以劣化為前提使性能具有余量、與促動(dòng)器串聯(lián)地配置彈性元件、或設(shè)置針對(duì)促動(dòng)器變位的阻止器等。但是，以劣化為前提使性能具有余量的方法從效率方面考慮并不優(yōu)選。另外，當(dāng)與促動(dòng)器串聯(lián)地配置彈性元件時(shí)，為了抑制通過強(qiáng)制變位施加到促動(dòng)器的力而需要使用柔軟的彈性元件。但是，在該情況下，促動(dòng)器產(chǎn)生的輸出也不會(huì)傳遞到外部，因此并不希望采用該方法。進(jìn)而，當(dāng)采用針對(duì)促動(dòng)器變位的阻止器時(shí)，由于高分子表現(xiàn)出粘彈性的行為，因此在由本身的啟動(dòng)等引起的低速的伸縮和由外力引起的高速的強(qiáng)制變位中，可容許的變形量不同，針對(duì)兩者復(fù)合而出現(xiàn)的促動(dòng)器的變位，僅單純地設(shè)置阻止器，還無法使高分子的保護(hù)和促動(dòng)器的性能均得以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述情況而實(shí)現(xiàn)，目的在于提供一種能抑制對(duì)促動(dòng)器施加了來自外部的強(qiáng)制變位時(shí)的性能劣化而不會(huì)抑制促動(dòng)器的性能的高分子促動(dòng)器、由該高分子促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手、具有該機(jī)械手的機(jī)器人。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明采用如下構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的第一形式，提供一種高分子促動(dòng)器，通過由電刺激引起的高分子的伸縮來驅(qū)動(dòng)，其中，具備高分子膜構(gòu)件，其由所述高分子構(gòu)成；第一終端構(gòu)件，其連接在所述高分子膜構(gòu)件的一端；第二終端構(gòu)件，其連接在所述高分子膜構(gòu)件的另一端；和移動(dòng)體，其通過第一彈性體與所述第二終端構(gòu)件連接，并且可按壓到所述第一終端構(gòu)件側(cè)，將由所述高分子膜構(gòu)件的伸縮而產(chǎn)生的變位通過所述移動(dòng)體取出，所述移動(dòng)體通過所述第一彈性體與連接在所述高分子膜構(gòu)件的所述另一端的所述第二終端構(gòu)件連接，并且在所述第一彈性體的彈性力作用下按壓到連接在所述高分子膜構(gòu)件的所述一端的所述第一終端構(gòu)件。
根據(jù)本發(fā)明的第17形式，提供一種由第一形式所述的高分子促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。
根據(jù)本發(fā)明的第18形式，提供一種具有第17形式所述的機(jī)械手的機(jī)器人。
(發(fā)明效果)因此，根據(jù)本發(fā)明，可獲得能抑制對(duì)促動(dòng)器施加了來自外部的強(qiáng)制變位時(shí)的性能劣化而不會(huì)抑制促動(dòng)器的性能的高分子促動(dòng)器。即，通過移動(dòng)體取出促動(dòng)器的變位，所述移動(dòng)體通過彈性體與連接在高分子的一端的固定側(cè)的第二終端構(gòu)件連接，并且在該彈性體的彈性力作用下按壓到連接在高分子的另一端的可動(dòng)側(cè)的第一終端構(gòu)件，由此，只要不向促動(dòng)器施加從第一終端構(gòu)件朝向第二終端構(gòu)件的方向的外力，即，使促動(dòng)器向收縮方向變位的外力，則移動(dòng)體與第一終端構(gòu)件連動(dòng)，移動(dòng)相同程度。因此，與從第一終端構(gòu)件直接取出促動(dòng)器的輸出的情況同等。進(jìn)而，當(dāng)對(duì)促動(dòng)器施加了向收縮方向的強(qiáng)制變位時(shí)，移動(dòng)體可與第一終端構(gòu)件獨(dú)立地向第二終端構(gòu)件的方向移動(dòng)，因此高分子不會(huì)發(fā)生彎折，從而可抑制促動(dòng)器的性能劣化。


本發(fā)明的這些與其它目的和特征，從關(guān)于附圖的優(yōu)選實(shí)施方式所關(guān)聯(lián)的以下的記述可以明確。在附圖中圖1A是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器的概略立體圖；圖1B是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器的概略立體圖；圖2A是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器的動(dòng)作的主視圖；圖2B是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器的動(dòng)作的主視圖；圖2C是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器的動(dòng)作的主視圖；圖3A是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器的動(dòng)作的側(cè)視圖；圖3B是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器的動(dòng)作的側(cè)視圖；圖3C是表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器的動(dòng)作的側(cè)視圖；圖4A是表示從外部對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器施加強(qiáng)制變位時(shí)的動(dòng)作的主視圖；圖4B是表示從外部對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器施加強(qiáng)制變位時(shí)的動(dòng)作的主視圖；圖4C是表示從外部對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器施加強(qiáng)制變位時(shí)的動(dòng)作的主視圖；圖5A是表示現(xiàn)有構(gòu)成的人工肌肉促動(dòng)器的概略圖；圖5B是表示現(xiàn)有構(gòu)成的人工肌肉促動(dòng)器的概略圖；圖5C是表示現(xiàn)有構(gòu)成的人工肌肉促動(dòng)器的概略圖；圖6A是表示與圖5A不同的現(xiàn)有構(gòu)成的人工肌肉促動(dòng)器的概略圖；圖6B是表示與圖5A不同的現(xiàn)有構(gòu)成的人工肌肉促動(dòng)器的概略圖；圖7是表示現(xiàn)有構(gòu)成的人工肌肉促動(dòng)器的構(gòu)成的立體圖；圖8A是表示針對(duì)現(xiàn)有構(gòu)成的人工肌肉促動(dòng)器的課題的側(cè)視圖；圖8B是表示針對(duì)現(xiàn)有構(gòu)成的人工肌肉促動(dòng)器的課題的側(cè)視圖；圖9是表示在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器中使用了多個(gè)高分子膜構(gòu)件時(shí)的概略立體圖；圖10是采用了本發(fā)明的第一實(shí)施方式中的人工肌肉促動(dòng)器的機(jī)械手的概略圖；圖11是在本發(fā)明的第一實(shí)施方式的人工肌肉促動(dòng)器中追加了第三彈性體時(shí)的主視圖。
具體實(shí)施例方式
在繼續(xù)本發(fā)明的記述之前，在附圖中對(duì)相同零件標(biāo)注相同參照符號(hào)。
以下，在基于附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明之前，對(duì)本發(fā)明的各種方式進(jìn)行說明。
根據(jù)本發(fā)明的第一形式，提供一種高分子促動(dòng)器，通過由電刺激引起的高分子的伸縮來驅(qū)動(dòng)，其中，具備高分子膜構(gòu)件，其由所述高分子構(gòu)成；第一終端構(gòu)件，其連接在所述高分子膜構(gòu)件的一端；第二終端構(gòu)件，其連接在所述高分子膜構(gòu)件的另一端；和移動(dòng)體，其通過第一彈性體與所述第二終端構(gòu)件連接，并且可按壓到所述第一終端構(gòu)件側(cè)，將由所述高分子膜構(gòu)件的伸縮而產(chǎn)生的變位通過所述移動(dòng)體取出，所述移動(dòng)體通過所述第一彈性體與連接在所述高分子膜構(gòu)件的所述另一端的所述第二終端構(gòu)件連接，并且在所述第一彈性體的彈性力作用下按壓到連接在所述高分子膜構(gòu)件的所述一端的所述第一終端構(gòu)件。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，只要不向促動(dòng)器施加從第一終端構(gòu)件朝向第二終端構(gòu)件的方向的外力，即，使促動(dòng)器向收縮方向變位的外力，則移動(dòng)體與第一終端構(gòu)件連動(dòng)，移動(dòng)相同程度。因此，與從第一終端構(gòu)件直接取出促動(dòng)器的輸出的情況同等。進(jìn)而，當(dāng)對(duì)促動(dòng)器施加了向收縮方向的強(qiáng)制變位時(shí)，移動(dòng)體可與第一終端構(gòu)件獨(dú)立地向第二終端構(gòu)件的方向移動(dòng)，因此高分子不會(huì)發(fā)生彎折，從而可抑制促動(dòng)器的性能劣化。因此，可獲得能抑制對(duì)促動(dòng)器施加了來自外部的強(qiáng)制變位時(shí)的性能劣化而不會(huì)抑制促動(dòng)器的性能的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第2形式，提供一種根據(jù)第1形式的高分子促動(dòng)器，所述高分子促動(dòng)器包括兩個(gè)電極和配置于所述兩個(gè)電極間的電介質(zhì)高分子的所述高分子膜構(gòu)件，通過向所述電極間施加電位差而由所述電介質(zhì)高分子產(chǎn)生的伸縮來驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，可獲得由施加到設(shè)置在電介質(zhì)高分子的所述高分子膜構(gòu)件的兩側(cè)的電極的電刺激所引起的電介質(zhì)高分子的伸縮來驅(qū)動(dòng)的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第3形式，提供一種根據(jù)第1或第2形式的高分子促動(dòng)器，所述高分子促動(dòng)器包括具備導(dǎo)電性的高分子的所述高分子膜構(gòu)件、通過電解質(zhì)托體層與所述具備導(dǎo)電性的高分子連接的電極，通過向所述具備導(dǎo)電性的高分子與所述電極間施加電位差而由所述具備導(dǎo)電性的高分子產(chǎn)生的伸縮來驅(qū)動(dòng)。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，可獲得由施加到具備導(dǎo)電性的高分子的所述高分子膜構(gòu)件與經(jīng)由電解質(zhì)托體層和其連接的電極之間的電刺激所引起的具備導(dǎo)電性的高分子的所述高分子膜構(gòu)件的伸縮來驅(qū)動(dòng)的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第4形式，提供一種根據(jù)第3形式的高分子促動(dòng)器，所述移動(dòng)體包括通過所述電解質(zhì)托體層與所述具備導(dǎo)電性的高分子的所述高分子膜構(gòu)件連接的所述電極。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，由于可利用促動(dòng)器原本包含的電極作為移動(dòng)體的構(gòu)造材，因此可減少僅為移動(dòng)體使用的空間，從而可獲得提高了作為促動(dòng)器整體的體積利用效率的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第5形式，提供一種根據(jù)第3或第4形式的高分子促動(dòng)器，所述具備導(dǎo)電性的高分子是包括有機(jī)導(dǎo)電性高分子的高分子。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，可獲得由施加到有機(jī)導(dǎo)電性高分子與經(jīng)由電解質(zhì)托體層和其連接的電極之間的電刺激所引起的氧化還原所伴隨的有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮來驅(qū)動(dòng)的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第6形式，提供一種根據(jù)第3～5的任一形式的高分子促動(dòng)器，所述具備導(dǎo)電性的高分子包括具有導(dǎo)電性的碳原料。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，可獲得由施加到包括具有導(dǎo)電性的碳原料的高分子構(gòu)造體與經(jīng)由電解質(zhì)托體層和其連接的電極之間的電刺激所引起的高分子構(gòu)造體的伸縮來驅(qū)動(dòng)的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第7形式，提供一種根據(jù)第3～6形式的任一形式的高分子促動(dòng)器，所述電解質(zhì)托體層是凝膠狀物質(zhì)。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，與電解質(zhì)托體層為液體時(shí)相比，不需要密封構(gòu)造等，可獲得進(jìn)一步提高了體積利用效率的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第8形式，提供一種根據(jù)第1～7形式的任一形式的高分子促動(dòng)器，所述第一終端構(gòu)件與所述移動(dòng)體的接觸通過第二彈性體進(jìn)行。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，對(duì)于促動(dòng)器的向伸長方向的強(qiáng)制變位，第一終端構(gòu)件通過第二彈性體接受該影響，因此可降低伴隨伸長方向的強(qiáng)制變位而施加到高分子的外力。因此，對(duì)于伸長方向的強(qiáng)制變位，可獲得能抑制向促動(dòng)器施加了來自外部的強(qiáng)制變位時(shí)的性能劣化的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第9形式，提供一種根據(jù)第8形式的高分子促動(dòng)器，位于所述第一終端構(gòu)件與所述移動(dòng)體之間的所述第二彈性體，可與所述移動(dòng)體自由分離。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，由于在對(duì)促動(dòng)器施加了收縮方向的強(qiáng)制變位時(shí)移動(dòng)體與第一終端構(gòu)件側(cè)的第二彈性體分離，因此可獲得向促動(dòng)器的伸長方向和收縮方向的任意方向施加了強(qiáng)制變位時(shí)都能抑制性能劣化的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第10形式，提供一種根據(jù)第8或第9形式的高分子促動(dòng)器，連接所述第二終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體的所述第一彈性體的剛性比配置在所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體之間的所述第二彈性體的剛性小。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，連接第二終端構(gòu)件和移動(dòng)體的第一彈性體的向高分子的伸長方向施加最低限度的預(yù)壓的作用、和配置于第一終端構(gòu)件和移動(dòng)體之間的第二彈性體的進(jìn)行可限制變位的最低限度的變位的作用更為明確，從而可獲得作用效果更為顯著的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第11形式，提供一種根據(jù)第1～10形式的任一形式的高分子促動(dòng)器，所述第一終端構(gòu)件和所述第二終端構(gòu)件通過所述移動(dòng)體連接，并且所述第一終端構(gòu)件和所述第二終端構(gòu)件通過第三彈性體直接連接。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，即使向促動(dòng)器施加收縮方向的強(qiáng)制變位而移動(dòng)體和第一終端構(gòu)件分離的情況下，第一終端構(gòu)件也會(huì)被保持，不存在因第一終端構(gòu)件的自重等而在高分子中發(fā)生彎折等的可能性。因此，可獲得進(jìn)一步抑制了性能劣化的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第12形式，提供一種根據(jù)第1～11形式的任一形式的高分子促動(dòng)器，具備將作用于所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體之間的力限制在一定值以下的保護(hù)機(jī)構(gòu)。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，由于可與第一終端構(gòu)件和移動(dòng)體之間的彈性無關(guān)地限制向促動(dòng)器施加伸長方向的強(qiáng)制變位時(shí)對(duì)高分子施加的外力，因此可獲得能抑制對(duì)促動(dòng)器施加了來自外部的強(qiáng)制變位時(shí)的性能劣化而不會(huì)抑制促動(dòng)器的性能的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第13形式，提供一種根據(jù)第8～12形式的任一形式的高分子促動(dòng)器，具備將作用于所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體之間的力限制在一定值以下的保護(hù)機(jī)構(gòu)，所述保護(hù)機(jī)構(gòu)是將配置于所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體之間的所述第二彈性體的變形量限制在一定值以下的機(jī)構(gòu)。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，可通過限制變位來實(shí)現(xiàn)向促動(dòng)器施加伸長方向的強(qiáng)制變位時(shí)對(duì)高分子施加的外力的限制，因此可獲得能更容易地抑制對(duì)促動(dòng)器施加了來自外部的強(qiáng)制變位時(shí)的性能劣化的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第14形式，提供一種根據(jù)第13形式的高分子促動(dòng)器，還具備連接所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體的連桿機(jī)構(gòu)，所述保護(hù)機(jī)構(gòu)是限制連接所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體的所述連桿機(jī)構(gòu)的變形的機(jī)構(gòu)。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠容易地限制向促動(dòng)器施加伸長方向的強(qiáng)制變位時(shí)對(duì)高分子施加的外力，以簡易的構(gòu)造即可獲得能抑制對(duì)促動(dòng)器施加了來自外部的強(qiáng)制變位時(shí)的性能劣化的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第15形式，提供一種根據(jù)第12～14形式的任一形式的高分子促動(dòng)器，由所述保護(hù)機(jī)構(gòu)允許的作用于所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體之間的力，根據(jù)所述移動(dòng)體和所述第二終端構(gòu)件的距離而變化。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，能夠使根據(jù)高分子促動(dòng)器的伸縮量而允許的外力變化，可獲得抑制性能劣化，并且進(jìn)一步降低了對(duì)性能的限制的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第16形式，提供一種根據(jù)第1～15形式的任一形式的高分子促動(dòng)器，還具備控制裝置，所述控制裝置根據(jù)所述移動(dòng)體和所述第二終端構(gòu)件的距離控制施加到所述促動(dòng)器的電刺激。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，通過控制裝置能正確調(diào)整高分子促動(dòng)器的變位量，因此可獲得定位精度優(yōu)異的高分子促動(dòng)器。
根據(jù)本發(fā)明的第17形式，提供一種由第1～16形式的任一形式所述的高分子促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，可構(gòu)成由所述第1～16的任一形式所述的高分子促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手，因此可獲得能發(fā)揮所述高分子促動(dòng)器的作用效果的機(jī)械手。
根據(jù)本發(fā)明的第18形式，提供一種具有第17形式所述的機(jī)械手的機(jī)器人。
根據(jù)這樣的構(gòu)成，可構(gòu)成具有所述第17形式所述的由高分子促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的機(jī)械手的機(jī)器人，可獲得能發(fā)揮所述高分子促動(dòng)器的作用效果的機(jī)器人。
以下，基于附圖對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。
(第一實(shí)施方式)圖1A和圖1B是表示作為本發(fā)明的第一實(shí)施方式的高分子促動(dòng)器的一例的人工肌肉促動(dòng)器1的概略立體圖。另外，圖1B和圖2A～圖2C表示卸除了密封構(gòu)件11a、11b的全部或一部分后的狀態(tài)的立體圖。
在圖1A和圖1B中，4是包括電極的側(cè)面為T字形狀的筒狀的移動(dòng)體，該移動(dòng)體4通過作為電解質(zhì)托體層的一例的液體電解質(zhì)3而與作為具備導(dǎo)電性的高分子膜構(gòu)件的一例的有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2連接。作為有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2在移動(dòng)體4內(nèi)貫通配置，且為矩形例如長方形的伸縮體即膜狀的伸縮板，通過對(duì)其與移動(dòng)體4所包含的電極之間施加電位差，會(huì)產(chǎn)生伴隨氧化還原反應(yīng)的膨脹收縮變形。構(gòu)成作為有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2的有機(jī)導(dǎo)電性高分子可利用聚吡咯、聚苯胺、或聚甲氧基苯胺等，但聚吡咯因變位大而優(yōu)選。另外，有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2的厚度希望分別在數(shù)十μm左右。若比此薄則強(qiáng)度弱，若比此厚則離子無法充分地進(jìn)出有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2的內(nèi)部，因此并不優(yōu)選。對(duì)于液體電解質(zhì)3而言，可使用水溶液系、有機(jī)溶劑系、或離子性液體系等各種電解質(zhì)，但離子性液體系具有不揮發(fā)性的特征因而優(yōu)選。另外，與作為有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2之間被施加電位差的電極未必要包含于移動(dòng)體4，但通過使兩者成為一體，無需與移動(dòng)體4所占的空間獨(dú)立地準(zhǔn)備電極用的空間因而優(yōu)選。尤其是，如圖9所示，當(dāng)由多個(gè)作為有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2a～2c和多個(gè)電極13a～13d構(gòu)成人工肌肉促動(dòng)器1時(shí)，由移動(dòng)體4包含了電極13a～13d的構(gòu)造體帶來的空間利用效率提高的效果顯著。其中，在圖9中，省略了說明中不需要的構(gòu)成要素。
在作為有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2的兩端，分別連接有按照與作為有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2一體地動(dòng)作的方式固定的長方體形狀的第一和第二終端構(gòu)件(可動(dòng)側(cè)終端構(gòu)件和固定側(cè)終端構(gòu)件)5a、5b。并且，第二終端部5b和移動(dòng)體4通過作為第一彈性體的一例的彈簧內(nèi)置活塞9a、9b連接。即，在第二終端構(gòu)件5b的兩端部附近立設(shè)的彈簧內(nèi)置活塞9a、9b的活塞桿9a-1、9b-1的上端分別與移動(dòng)體4的上部的突出部4a連結(jié)。該彈簧內(nèi)置活塞9a、9b通過內(nèi)置于活塞的彈簧而產(chǎn)生向活塞桿9a-1、9b-1的伸長方向的驅(qū)動(dòng)力，相對(duì)于第二彈性體的一例的圓柱狀的橡膠構(gòu)件10a、10b按壓移動(dòng)體4。橡膠構(gòu)件10a、10b配置于移動(dòng)體4的上部的突出部4a與第一終端構(gòu)件5a的兩端部附近之間，優(yōu)選與彈簧內(nèi)置活塞9a、9b的活塞桿9a-1、9b-1配置在同軸上。彈簧內(nèi)置活塞9a、9b在無負(fù)荷狀態(tài)下的自然長度大致為始終將移動(dòng)體4按壓到橡膠構(gòu)件10a、10b程度的長度。橡膠構(gòu)件10a、10b相對(duì)于第一終端構(gòu)件5a被固定，但并不固定于移動(dòng)體4，當(dāng)移動(dòng)體4與構(gòu)件10a、10b沿相反的方向移動(dòng)時(shí)，可自由地分離。
此外，對(duì)于連接第二終端構(gòu)件5b和移動(dòng)體4的第一彈性體而言，并不限定于彈簧內(nèi)置活塞9a、9b，只要是螺旋彈簧等柔軟構(gòu)造體單體或?qū)⑺鼈冞M(jìn)行組合后的結(jié)構(gòu)等發(fā)揮同樣的功能的結(jié)構(gòu)則均可使用。同樣，對(duì)于位于第一終端構(gòu)件5a和移動(dòng)體4之間的第二彈性體而言，并不限定于橡膠構(gòu)件10a、10b，只要是發(fā)揮同樣功能的結(jié)構(gòu)則均可使用。另外，連接第二終端構(gòu)件5b和移動(dòng)體4的第一彈性體的剛性達(dá)到可發(fā)揮當(dāng)促動(dòng)器伸長時(shí)必須的最小限度的驅(qū)動(dòng)力的程度為好，另一方面，位于第一終端構(gòu)件5a和移動(dòng)體4之間的第二彈性體的剛性，無需使其在可限制向后述的拉伸方向的外力的程度的變位能夠?qū)崿F(xiàn)的剛性以下，因此希望連接第二終端構(gòu)件5b和移動(dòng)體4的第一彈性體的剛性比位于第一終端構(gòu)件5a和移動(dòng)體4之間的第二彈性體的剛性低。
另外，移動(dòng)體4和第一以及第二終端構(gòu)件5a、5b分別由筒狀的密封構(gòu)件11a、11b連接，以使液體電解質(zhì)3不會(huì)溢出。對(duì)于密封構(gòu)件11a、11b而言，希望是不會(huì)被液體電解質(zhì)3的電解液侵蝕、不會(huì)妨礙移動(dòng)體4的移動(dòng)的柔軟的原材料，例如可使用聚乙烯或氟樹脂等樹脂材料。
進(jìn)而，第一終端構(gòu)件5a的兩端部的前后面和移動(dòng)體4的上部的突出部4a的前后面，分別通過將兩塊連桿板相互可擺動(dòng)地連結(jié)成“V”字狀的連桿機(jī)構(gòu)8a～8d連結(jié)，連桿機(jī)構(gòu)8a～8d根據(jù)第一終端構(gòu)件5a和移動(dòng)體4的間隔而一齊變形。并且，在連桿機(jī)構(gòu)8a～8d的外側(cè)，設(shè)置有大致U字狀的止動(dòng)構(gòu)件12(在圖1A和圖1B中省略，在圖4A～圖4C中圖示)，該止動(dòng)構(gòu)件12用于限制連桿機(jī)構(gòu)8a～8d的變形，起到保護(hù)機(jī)構(gòu)的一個(gè)例子的功能。
并且，來自電源6和開關(guān)7的布線其一方經(jīng)由第一終端構(gòu)件5a與作為有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2連接，其另一方與移動(dòng)體4所包含的電極連接，由電源6施加的電位差施加到作為有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2與移動(dòng)體4所包含的電極之間，通過電刺激作為有機(jī)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2伸縮。
下面，對(duì)該人工肌肉促動(dòng)器1的作用進(jìn)行說明。
作為導(dǎo)電性高分子的伸縮板2收縮的原因，有陰離子(anion)的進(jìn)出、陽離子(cation)的進(jìn)出、高分子構(gòu)造的變化等，但在基于圖3A、圖3B和圖3C的動(dòng)作原理的說明中，在聚吡咯等的材料系中，陰離子的摻雜(dope)、不摻雜(undope)作為主要的變形的機(jī)理，因此對(duì)陰離子的進(jìn)出進(jìn)行敘述。圖2A、圖2B和圖2C表示導(dǎo)電性高分子的伸縮板2收縮時(shí)的人工肌肉促動(dòng)器1的狀態(tài)變化的主視圖，圖3A、圖3B和圖3C表示從側(cè)面觀察導(dǎo)電性高分子的伸縮板2收縮時(shí)的人工肌肉促動(dòng)器1的狀態(tài)變化的剖面圖。每一個(gè)剖面圖均是在人工肌肉促動(dòng)器1的主視圖中的中央切斷的剖面圖，例如，圖3A是在圖2A的III-III線切斷的剖面圖。
圖2A、圖3A表示在開關(guān)斷開的狀態(tài)下導(dǎo)電性高分子的伸縮板2與移動(dòng)體4所包含的電極之間未產(chǎn)生電位差的狀態(tài)，圖2B、圖3B表示對(duì)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2施加正的電位，對(duì)移動(dòng)體4所包含的電極施加負(fù)的電位時(shí)的情況。另外，圖2C、圖3C表示對(duì)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2施加負(fù)的電位，對(duì)移動(dòng)體4所包含的電極施加正的電位時(shí)的情況。如圖3A、圖3B以及圖3C所示，導(dǎo)電性高分子的伸縮板2因陰離子進(jìn)入到內(nèi)部而伸展，且因從內(nèi)部釋放陰離子而收縮。
當(dāng)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2伸縮時(shí)，第一終端構(gòu)件5a和橡膠構(gòu)件10a、10b連動(dòng)動(dòng)作，伴隨于此，通過彈簧內(nèi)置活塞9a、9b按壓在橡膠構(gòu)件10a、10b上的移動(dòng)體4也連動(dòng)動(dòng)作。此時(shí)，橡膠構(gòu)件10a、10b的剛性比彈簧內(nèi)置活塞9a、9b的剛性高，在第一終端構(gòu)件5a和移動(dòng)體4的間隔幾乎不變的狀態(tài)下移動(dòng)。同時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)8a～8d也幾乎不會(huì)變形。
下面，利用圖4A、圖4B以及圖4C，說明從外部對(duì)人工肌肉促動(dòng)器1施加強(qiáng)制變位的情況。圖4A表示未施加來自外部的強(qiáng)制變位的狀態(tài)，圖4B表示如箭頭所示施加了向收縮方向的強(qiáng)制變位的情況，并且圖4C表示如箭頭所示施加了向伸長方向的強(qiáng)制變位的情況。在圖4B的情況下，移動(dòng)體4隨著強(qiáng)制變位而沿收縮方向移動(dòng)。此時(shí)，移動(dòng)體4不再被按壓到橡膠構(gòu)件10a、10b，第一終端構(gòu)件5a和移動(dòng)體4僅通過連桿機(jī)構(gòu)8a～8d連接。由于連桿機(jī)構(gòu)8a～8d變形自如，因此即使移動(dòng)體4因強(qiáng)制變位而移動(dòng)，外力也不會(huì)傳遞到第一終端構(gòu)件5a。因此，導(dǎo)電性高分子的伸縮板2也不會(huì)受到由強(qiáng)制變位帶來的影響，不會(huì)發(fā)生彎折等。但是，在該情況下，由于移動(dòng)體4未與橡膠構(gòu)件10a、10b接觸，所以因重力的趨向而在第一終端構(gòu)件5a的自重等的作用下，導(dǎo)電性高分子的伸縮板2可能會(huì)發(fā)生若干彎折，因此如圖11所示，希望預(yù)先用作為第三彈性體的一例的彈簧內(nèi)置活塞9c、9d將第一和第二終端構(gòu)件5a、5b直接連結(jié)。這樣，導(dǎo)電性高分子的伸縮板2始終處于伸展的狀態(tài)，不會(huì)發(fā)生彎折。另外，對(duì)于第三彈性體而言，并不限定于彈簧內(nèi)置活塞9c、9d，只要是螺旋彈簧等柔軟構(gòu)造體單體或?qū)⑺鼈冞M(jìn)行組合后的結(jié)構(gòu)等發(fā)揮同樣功能的結(jié)構(gòu)均可使用。
另外，在圖4C的情況下，移動(dòng)體4隨著強(qiáng)制變位而沿伸長方向移動(dòng)。此時(shí)，移動(dòng)體4被按壓到橡膠構(gòu)件10a、10b上，橡膠構(gòu)件10a、10b被壓縮與外力相對(duì)應(yīng)的量。伴隨于此，第一終端構(gòu)件5a和移動(dòng)體4之間的距離變近，連桿機(jī)構(gòu)8a～8d變形。當(dāng)與外力對(duì)應(yīng)的橡膠構(gòu)件10a、10b的壓縮量達(dá)到一定值時(shí)，連桿機(jī)構(gòu)8a～8d的各自連桿的彎曲部分與止動(dòng)構(gòu)件12接觸，因此在此之上的外力不會(huì)傳遞到第一終端構(gòu)件5a(換而言之，作用于所述第一終端構(gòu)件5a和所述移動(dòng)體4之間的力可限制在一定值以下)。即，配置在所述第一終端構(gòu)件5a和所述移動(dòng)體4之間的作為所述第二彈性體的一例的橡膠構(gòu)件10a、10b的變形量可限制在一定值以下。因此，即使在對(duì)移動(dòng)體4施加強(qiáng)制變位的情況下，施加到導(dǎo)電性高分子的伸縮板2的外力也被限定在一定值以下，因此可防止因強(qiáng)制變位引起的導(dǎo)電性高分子的伸縮板2的不可逆變形。此外，由止動(dòng)構(gòu)件12限制的連桿機(jī)構(gòu)8a～8d的變形量無需完全一定，可根據(jù)導(dǎo)電性高分子的伸縮板2的長度而變化。例如，導(dǎo)電性高分子的伸縮板2越是處于伸長狀態(tài)，越是考慮減少允許的變形量等的調(diào)整，這種調(diào)整通過如下構(gòu)成可容易地實(shí)現(xiàn)使止動(dòng)構(gòu)件12的與連桿機(jī)構(gòu)8a～8d接觸的面之間的距離在圖4A～圖4C的任一圖中從左側(cè)越向右側(cè)越窄。
另外，在第一實(shí)施方式中，作為電解質(zhì)托體層的一例使用了液體電解質(zhì)3，但該電解質(zhì)托體層不必一定是液體，也可以是凝膠狀的電解質(zhì)。凝膠狀的電解質(zhì)由于不需要如罩11a、11b那樣的用于密封的構(gòu)成，因而優(yōu)選。另外，具備導(dǎo)電性的高分子也不必一定是有機(jī)導(dǎo)電性高分子，也可以是包含碳納米管或碳納米粒子(particle)等碳原料或金屬粒子等具備導(dǎo)電性的物質(zhì)的凝膠狀或固體狀的高分子體。這種結(jié)構(gòu)也可獲得同樣的效果。進(jìn)而，這種原料在易于獨(dú)立調(diào)整其作為導(dǎo)電性和構(gòu)造體的特性的方面考慮優(yōu)選。
而且，也可取代具備導(dǎo)電性的高分子，而使用在兩面具備電極的電介質(zhì)高分子。在該情況下，只要將電源6和開關(guān)7與電介質(zhì)高分子的兩面具備的電極間連接，即可獲得同樣的效果。其中，圖2B、圖4B對(duì)應(yīng)于開關(guān)斷開的狀態(tài)，圖2C、圖4C對(duì)應(yīng)于開關(guān)接通的狀態(tài)，不存在因電源的極性引起的影響。本發(fā)明包括這些任意情況。
另外，圖10表示利用了多個(gè)第一實(shí)施方式中的人工肌肉促動(dòng)器1的機(jī)械手的構(gòu)成例。將分別與人工肌肉促動(dòng)器1相同結(jié)構(gòu)的人工肌肉促動(dòng)器1a～1h以兩個(gè)為一組作為拮抗肌結(jié)構(gòu)，構(gòu)成各機(jī)械手的一對(duì)驅(qū)動(dòng)部。通過使各機(jī)械手的一對(duì)驅(qū)動(dòng)部中的一個(gè)驅(qū)動(dòng)部伸展而使另一個(gè)驅(qū)動(dòng)部收縮，并且使它們與以上相反地動(dòng)作，從而可使機(jī)械手的連結(jié)一對(duì)驅(qū)動(dòng)部的軸101～104產(chǎn)生正反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。具體而言，在圖10的構(gòu)成中，通過人工肌肉促動(dòng)器1a、1b的伸展和收縮動(dòng)作而使上下軸101正反旋轉(zhuǎn)，以下相同，通過人工肌肉促動(dòng)器1c、1d的伸展和收縮動(dòng)作而使軸102正反旋轉(zhuǎn)，通過人工肌肉促動(dòng)器1e、1f的伸展和收縮動(dòng)作而使軸103正反旋轉(zhuǎn)，通過人工肌肉促動(dòng)器1g、1h的伸展和收縮動(dòng)作而使軸104正反旋轉(zhuǎn)。
詳細(xì)而言，四個(gè)自由度的機(jī)械手相對(duì)于固定壁301構(gòu)成為包括沿上下方向軸且在沿橫向的平面內(nèi)正反旋轉(zhuǎn)的第一關(guān)節(jié)的上下軸101、在沿上下方向的平面內(nèi)正反旋轉(zhuǎn)的第二關(guān)節(jié)的軸102、在第二臂308和第一臂311之間相互正反旋轉(zhuǎn)的第三關(guān)節(jié)的軸103、在第一臂311和手313之間相互正反旋轉(zhuǎn)的第四關(guān)節(jié)的軸104。
在第一關(guān)節(jié)101中，圓形支承體302、302旋轉(zhuǎn)自如地連結(jié)于旋轉(zhuǎn)軸303的上端部的兩側(cè)，該旋轉(zhuǎn)軸303其上下端部在軸承304和305處旋轉(zhuǎn)自如且被沿上下方向支承，并且，人工肌肉促動(dòng)器1a、1b(其中，由于人工肌肉促動(dòng)器1b配設(shè)于人工肌肉促動(dòng)器1a的背后，因此未圖示。)的各一端部與固定壁301連結(jié)，而且各另一端部連結(jié)于所述各圓形支承體302的支承軸102(第二關(guān)節(jié)的軸102)。因此，通過人工肌肉促動(dòng)器1a、1b的拮抗驅(qū)動(dòng)，能在沿橫向的平面內(nèi)使機(jī)械手的第一臂311、第二臂308和手313一體地繞第一關(guān)節(jié)的上下軸101正反旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。另外，上側(cè)的軸承305由支承桿306支承于固定壁301。
在第二關(guān)節(jié)中，在固定于旋轉(zhuǎn)軸303的兩側(cè)的兩個(gè)圓形支承體302、302上，固定有第二臂用連桿308的一端。在第二臂用連桿308的圓形支承體302、302和與旋轉(zhuǎn)軸303的一端正交固定的支承體307、307之間，連結(jié)人工肌肉促動(dòng)器1c、1d，通過人工肌肉促動(dòng)器1c、1d的拮抗驅(qū)動(dòng)，能在沿上下方向的面內(nèi)使機(jī)械手的第一臂311、第二臂308和手313一體地繞第二關(guān)節(jié)的支承軸102即橫軸正反旋轉(zhuǎn)。
在第三關(guān)節(jié)中，在支承體310和與第二臂308的基端正交固定的支承體309、309之間連結(jié)人工肌肉促動(dòng)器1e、1f，該支承體301沿第二臂308且在第二臂308的前端與第二臂308交叉旋轉(zhuǎn)自如地連結(jié)，并且固定有第一臂311的基端，通過人工肌肉促動(dòng)器1e、1f的拮抗驅(qū)動(dòng)，能在沿上下方向的面內(nèi)使第一臂311和手313一體地繞第三關(guān)節(jié)的支承軸103即橫軸正反旋轉(zhuǎn)。
在第四關(guān)節(jié)中，在支承體310和支承體312之間連結(jié)人工肌肉促動(dòng)器1g、1h，該支承體310沿第一臂311且在第二臂308的前端與第一臂311的基端之間與第一臂311交叉并固定在第一臂311的基端，該支承體312在第一臂311的前端與手313的基端之間與第一臂311交叉并固定在手313的基端，通過人工肌肉促動(dòng)器1g、1h的拮抗驅(qū)動(dòng)，能在沿上下方向的面內(nèi)使手313繞第三關(guān)節(jié)的支承軸103即橫軸正反旋轉(zhuǎn)。
人工肌肉促動(dòng)器1a、1b、人工肌肉促動(dòng)器1c、1d、人工肌肉促動(dòng)器1e、1f、人工肌肉促動(dòng)器1g、1h的每一個(gè)通過作為控制裝置的一例的控制計(jì)算機(jī)1001，根據(jù)各個(gè)移動(dòng)體4與第二終端構(gòu)件5b的距離，適當(dāng)控制電源6的電壓和開關(guān)7的狀態(tài)，從而控制人工肌肉促動(dòng)器1a、1b、人工肌肉促動(dòng)器1c、1d、人工肌肉促動(dòng)器1e、1f、人工肌肉促動(dòng)器1g、1h各自的收縮和伸展動(dòng)作。
通過這樣的構(gòu)成，可獲得有效使用多自由度，如人類的手臂那樣進(jìn)行柔軟的動(dòng)作的機(jī)械手。由此，可實(shí)現(xiàn)尤其適用于家用的機(jī)械手。
另外，通過適當(dāng)組合所述各種實(shí)施方式中的任意實(shí)施方式，可發(fā)揮各自所具有的效果。
(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)本發(fā)明涉及的高分子促動(dòng)器可獲得能抑制對(duì)促動(dòng)器施加了來自外部的強(qiáng)制變位時(shí)的性能劣化而不會(huì)抑制促動(dòng)器的性能的高分子促動(dòng)器，作為人工肌肉促動(dòng)器等有用。因此，將所述高分子促動(dòng)器作為驅(qū)動(dòng)裝置使用的機(jī)械手、具有該機(jī)械手的機(jī)器人也是有用的。
本發(fā)明參照附圖關(guān)于優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了充分地記載，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言很清楚可實(shí)施各種變形或修正。這種變形或修正只要不脫離由附加的技術(shù)方案確定的本發(fā)明的范圍，則應(yīng)理解為包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高分子促動(dòng)器，其通過由電刺激引起的高分子的伸縮來驅(qū)動(dòng)，其中，具備高分子膜構(gòu)件，其由所述高分子構(gòu)成；第一終端構(gòu)件，其連接在所述高分子膜構(gòu)件的一端；第二終端構(gòu)件，其連接在所述高分子膜構(gòu)件的另一端；和移動(dòng)體，其通過第一彈性體與所述第二終端構(gòu)件連接，且可向所述第一終端構(gòu)件側(cè)按壓，將由所述高分子膜構(gòu)件的伸縮而產(chǎn)生的變位通過所述移動(dòng)體取出，所述移動(dòng)體通過所述第一彈性體與連接在所述高分子膜構(gòu)件的所述另一端的所述第二終端構(gòu)件連接，并且在所述第一彈性體的彈性力作用下按壓到連接在所述高分子膜構(gòu)件的所述一端的所述第一終端構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子促動(dòng)器，其中，所述高分子促動(dòng)器包括兩個(gè)電極和配置于所述兩個(gè)電極間的電介質(zhì)高分子的所述高分子膜構(gòu)件，通過向所述電極間施加電位差而由所述電介質(zhì)高分子產(chǎn)生的伸縮來驅(qū)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高分子促動(dòng)器，其中，所述高分子促動(dòng)器包括具備導(dǎo)電性的高分子的所述高分子膜構(gòu)件、通過電解質(zhì)托體層與所述具備導(dǎo)電性的高分子連接的電極，通過向所述具備導(dǎo)電性的高分子與所述電極間施加電位差而由所述具備導(dǎo)電性的高分子產(chǎn)生的伸縮來驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高分子促動(dòng)器，其中，所述移動(dòng)體包括通過所述電解質(zhì)托體層與所述具備導(dǎo)電性的高分子的所述高分子膜構(gòu)件連接的所述電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高分子促動(dòng)器，其中，所述具備導(dǎo)電性的高分子是包括有機(jī)導(dǎo)電性高分子的高分子。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高分子促動(dòng)器，其中，所述具備導(dǎo)電性的高分子包括具有導(dǎo)電性的碳原料。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高分子促動(dòng)器，其中，所述電解質(zhì)托體層是凝膠狀物質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子促動(dòng)器，其中，所述第一終端構(gòu)件與所述移動(dòng)體的接觸通過第二彈性體進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的高分子促動(dòng)器，其中，位于所述第一終端構(gòu)件與所述移動(dòng)體之間的所述第二彈性體，可與所述移動(dòng)體自由分離。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的高分子促動(dòng)器，其中，連接所述第二終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體的所述第一彈性體的剛性比配置在所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體之間的所述第二彈性體的剛性小。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子促動(dòng)器，其中，所述第一終端構(gòu)件和所述第二終端構(gòu)件通過所述移動(dòng)體連接，并且所述第一終端構(gòu)件和所述第二終端構(gòu)件通過第三彈性體直接連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子促動(dòng)器，其中，具備將作用于所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體之間的力限制在一定值以下的保護(hù)機(jī)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的高分子促動(dòng)器，其中，具備將作用于所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體之間的力限制在一定值以下的保護(hù)機(jī)構(gòu)，所述保護(hù)機(jī)構(gòu)是將配置于所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體之間的所述第二彈性體的變形量限制在一定值以下的機(jī)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的高分子促動(dòng)器，其中，還具備連接所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體的連桿機(jī)構(gòu)，所述保護(hù)機(jī)構(gòu)是限制連接所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體的所述連桿機(jī)構(gòu)的變形的機(jī)構(gòu)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的高分子促動(dòng)器，其中，由所述保護(hù)機(jī)構(gòu)允許的作用于所述第一終端構(gòu)件和所述移動(dòng)體之間的力，根據(jù)所述移動(dòng)體和所述第二終端構(gòu)件的距離而變化。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子促動(dòng)器，其中，還具備控制裝置，所述控制裝置根據(jù)所述移動(dòng)體和所述第二終端構(gòu)件的距離控制施加到所述促動(dòng)器的電刺激。
17.一種機(jī)械手，其中，其由權(quán)利要求1或2所述的高分子促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。
18.一種機(jī)器人，其中，其具有權(quán)利要求17所述的機(jī)械手。
全文摘要
一種通過由電刺激引起的高分子的伸縮來驅(qū)動(dòng)的高分子促動(dòng)器，其采用如下構(gòu)成將由所述高分子的伸縮而產(chǎn)生的變位通過移動(dòng)體取出，所述移動(dòng)體經(jīng)由第一彈性體與連接在所述高分子的一端的第二終端構(gòu)件連接，并且在所述第一彈性體的彈性力作用下按壓到連接在所述高分子的另一端的第一終端構(gòu)件。
文檔編號(hào)A61F2/50GK101053146SQ200680001129
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月23日
發(fā)明者淺井勝彥 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社