[发明专利]平板层叠型导电性高分子执行器及平板层叠型导电性高分子执行器装置及其运转方法

说明书

技术领域

本发明涉及平板层叠型导电性高分子执行器及平板层叠型导电性高分子执行器装置、及其运转方法。

背景技术

伴随着少子高龄化的社会背景，对家庭用机器人等在人的附近工作、或者与人协调作业的机械的需求提高了。此时，从对复杂作业的温柔动作、或与人碰撞时的安全性的观点出发，对具有像人类肌肉一样柔软特性的人工肌肉执行器的期待提高了。作为人工肌肉执行器而言，提议一种使用了气压等、各种材料或控制方式。作为其中一种，近年来设计了一种利用导电性高分子的执行器。

作为利用了导电性高分子的执行器的一个例子，而提议一种利用图16A、图16B、图16C所示的双压电晶片类型的变形的执行器。如图16A所示，该执行器采用如下的构造：通过作为导电性高分子膜的聚苯胺膜体150a、150b夹持固体电解质成形体151。通过导通开关152，在聚苯胺膜体150a、150b间赋予在电源153设定的电位差，如图16B所示，在一方聚苯胺膜体150b插入阴离子后伸长，阴离子从另一聚苯胺膜体150a脱离后收缩，结果产生了双压电晶片类型的变形。如图16C所示，在电位差为逆的情况下，沿着与图16B相反的方向变形(例如，参照专利文献1)。

在该构成中，虽然因作为电极而作用的2个导电性高分子膜的位移量之差产生了变形，但是还公知如下构成：通过使电解质托体层(electrolyteholding layer)为液体或凝胶状的物质，从而为了使两电极的影响不会相互影响，采用只获取单方导电性高分子的位移进行伸缩变形的执行器。此时，关于变形未利用到的电极而言，无需是导电性高分子，主要利用金属电极，但也可在金属电极上设置导电性高分子。

这样的导电性高分子执行器，由于在1.5V～5.0V较低的低电压下会发生与肌肉匹敌的应力，所以期待着能作为人工肌肉的实用化。

另外，作为液体或凝胶状的电解质托体层，使用一种被定义为在室温下处于熔融状态的盐的离子液体。离子液体作为新的功能性液体备受关注，公知有1-丁基-3-甲基咪唑鎓或双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺，因阳离子和阴离子的电荷的离域作用，两者间的库仑力小，在室温下能够是液体。其蒸气压低、几乎没有蒸发损失、难燃性、热及氧化稳定性良好，润滑性能也很好。通过将该离子液体涂覆在绝缘片上、或者对离子液体自身进行凝胶化，由此形成电解质托体层。

另外，由于导电性高分子是膜状，所以提议通过将导电性高分子膜构成为筒形状，来防止导电性高分子膜的弯曲(buckling)，从而具有了刚性。如图17A所示，为了沿着圆周方向交替排列伸长和收缩2種导电性高分子膜60a及60b，使各自交叉，而使其与内侧筒状构件61a和外侧筒状构件61b的端部联结，由此在一方伸长时由一方负担负荷，从而具有了刚性。图17B中示出圆周方向的导电性高分子膜60a及60b的配置的一个例子。进而，如图17C所示，也示出了由导电性高分子62a及62b构成该筒状构件来增大位移量的方法(例如，参照专利文献2)。

而且，如图18所示，在交叉地层叠导电性高分子膜70a及70b的构成中，提议如下的执行器：通过将一方的膨胀方向位移相互变换为另一方的收缩方向位移的连接机构71进行连接，从而无需施加预载，而具有伸长方向的驱动力和收缩方向的刚性(例如，参照专利文献3)。

【专利文献1】日本特开平11-169393号公报

【专利文献2】日本特开2006-125396号公报

【专利文献3】发明专利第3817259号公报

但是，在上述构成的执行器中也存在课题。

在专利文献1的方法中，为了利用双压电晶片类型的变形，进而难以自由变更由层叠导电性高分子膜带来的位移的放大、或应力的放大。位移的放大需要改变导电性高分子膜的长度，应力的放大需要放大导电性高分子膜的宽度，但是层叠多张导电性高分子膜是不可能的。尤其，专利文献1的构成是难以层叠的构成。