导电性高分子致动器件、导电性高分子致动器的控制装置及控制方法制造方法及图纸

具备导电性高分子膜部（１０１、１５０１）、电极（１０４、１５０４）和电解质部（１０２、１５０２、１５１２）的致动器（８９），通过检测出向导电性高分子膜部和电极之间施加电压时流过的电流的波形，检测出致动器的位移量，根据所检测的位移量，对导电性高分子膜部施加电压来调节致动器的位移量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可以通过电信号进行动作并用于人工肌肉或电子部件等的导电性高 分子致动器件、导电性高分子致动器的控制装置及控制方法。
技术介绍
以高分子为原材料的致动器，由于具有量轻、柔软性、无动作音等特征，所以期待 成为人工肌肉或微器件的动作机构的器件。其中，使用聚吡咯或聚苯胺等导电性高分子作 为驱动材料的基于电化学的伸缩的器件，与生物体的肌肉相比有发生能量增大的可能性， 作为可以实现实用性的器件动作的高分子致动器件被提出。由导电性高分子构成的致动器的动作，通过向导电性高分子施加电压或电流，从 电解质向导电性高分子掺杂离子或进行脱掺杂而使导电性高分子伸缩来产生对器件进行 驱动的位移，由此进行。作为以这样的机制动作的由导电性高分子构成的致动器的特征之一，具有位移的 记忆性。即，离子因为施加电压而进入导电性高分子中，产生了伸缩所致的位移的状态即便 切断电压也被保持。之所以产生该现象，是因为只要不施加电位则离子就难以活动，所以在 未施加反向偏置的电位时，位于导电性高分子内的离子未从导电性高分子中出来。通过该 特征，要保持致动器的位移并不需要能量，省能量的动作成为可能。需要说明的是，将切断 由电源和致动器构成的电路的布线的任一点表述为“切断电压”。在这里，为了提高导电性高分子致动器的控制精度，准确探测导电性高分子的位 移状态即长度的状态是不可或缺的。即，需要对伴随导电性高分子的伸缩变化而产生的长 度变化进行检测，边探测驱动部分的位置信息(位移)边进行控制。然而，由导电性高分子 构成的致动器具有如下特征，即在对控制电极施加电压而如上所述产生位移时，具有记忆 性。但是，在导电性高分子内存在的离子难以脱掉，但存在些许量的离子从导电性高分子内 脱掉而缓和的倾向。因此，仅通过驱动的施加电压进行控制时，位移量由于其位置信息存在 偏差，控制性的精度降低。综上，为了高精度控制导电性高分子的致动器，需要通过驱动的 施加电压以外的信号对导电性高分子的状态进行检测。关于该检测，以往有通过检测导电性高分子的电传导率来检测导电性高分子膜的 长度来进行控制(参考专利文献1)。图20示出专利文献1中记载的导电性高分子致动器的构成。图20中，是由导电性高分子构成的导电性高分子膜部MOl和对置电极部M04隔 着由高分子固体电解质层构成的电解质部M02而对置的器件构成，与导电性高分子膜部 2401相接而形成内场探测电极2405，由此对该导电性高分子膜部MOl所致的位移状态进 行计量。通过对控制电极M03和对置电极M04之间施加电压，使该致动器进行动作。导 电性高分子膜部MOl和电解质部M02进行面接触。即，导电性高分子膜部MOl层叠在电解质部M02上。在图20中，高分子致动器件，通过对控制电极M03和对置电极M04之间施加驱 动电信号，由此，在电解质部M02存在的可动性负离子进入导电性高分子膜部MOl的导 电性高分子膜发生电化学性地氧化反应，而使导电性高分子膜部MOl伸长，据此可以使致 动器弯曲，致动器通过该位移进行动作。此时，由导电性高分子层构成的导电性高分子膜部 M01，可动性离子发生氧化反应而进行了掺杂，电子传导性升高。此时，利用一对内场探测 电极M05对导电性高分子的电传导率的变化进行计量，由此以电的方式对致动器整体的 位移状态进行监控。专利文献1 特开2006-U9541号公报如前所述，为了提高由导电性高分子构成的致动器的控制的精度，准确检测出致 动器的位移状态或位置信息等是不可或缺的。即，需要检测出导电性高分子的伸缩状态所 致的位移，边探测驱动部分的变化量的信息边进行控制。由导电性高分子构成的致动器具 有如下特征如上所述，对导电性高分子施加电压而产生了位移之后，即便切断电压，在导 电性高分子内存在的离子也难以脱掉，位移被保持为大致恒定(记忆性)。但是，在切断了 电压的状态下，些许量的离子难以从导电性高分子内脱掉，所以有位置稍微变化的倾向。在 这样的情况下，仅通过驱动的施加电压进行控制时，存在所谓位移量引起其位置信息存在 偏差而控制性的精度降低的课题。特别是就导电性高分子致动器而言，在断开驱动电压的 状态下长时间放置之后，在重新开始施加驱动电压的情况下，从与断开驱动电压之前有很 大不同的位置重新开始致动器的动作，因此难以进行准确的控制。在这里，将切断由电源和 致动器构成的电路的布线的任一点表述为“断开电压”或“切断电压”或“使电压开路”。就专利文献1的构成而言，通过检测出与导电性高分子的长度变化相伴随的电传 导率的变化，检测出导电性高分子的长度、和基于此的致动器的驱动位置的变化。但是，在 该方法中，需要设置内场探测电极，存在所谓构成复杂的问题。另外，就一部分导电性高分子而言，即便在长度发生变化时，电传导率也被保持大 致恒定，所以无法应用专利文献1的方法。具体而言，就通过有正离子(阳离子)出入而使 导电性高分子进行伸缩动作的致动器(以下为阳离子驱动型的导电性高分子致动器)而 言，存在导电性高分子的电传导率几乎不因离子的出入而发生变化的致动器。在这样的情 况下，无法应用专利文献1的方法。另外，就阴离子驱动型的导电性高分子致动器而言，电传导率随着长度的变化而 变化，所以可以应用专利文献1的方法，在离子离开导电性高分子时(脱掺杂时)，导电性高 分子的电阻变大。为此，导电性高分子中的焦耳热所致的能量损失大。为了使导电性高分 子中的焦耳热减少，也可以如专利文献1所示设置由金属形成的控制电极，但存在所谓构 成复杂的问题。
技术实现思路
本专利技术解决上述以往的课题，其目的在于，对于使用了导电性高分子致动器的电 子器件而言，提供构成简单且控制性优越的导电性高分子致动器件、导电性高分子致动器 的控制装置及控制方法。为了实现上述目的，本专利技术如下所述构成。本专利技术的第一方式，提供一种导电性高分子致动器的控制装置，所述导电性高分 子致动器是由导电性高分子膜部、位于与上述导电性高分子膜部相接的位置的电解质部、 和位于与上述电解质部相接的位置的电极构成致动器动作部，具备位移量取得单元，其在使上述导电性高分子膜部和上述电极之间电压开路后的规 定时机，对上述导电性高分子膜部和上述电极之间施加电压时，取得流过上述导电性高分 子膜部的电流值，从所取得的电流值取得上述致动器动作部的位移量；和位移量调节单元，其根据由上述位移量取得单元取得的上述致动器动作部的位移 量，对上述致动器动作部的上述位移量进行调节。本专利技术的第五方式，提供一种导电性高分子致动器件，具备导电性高分子致动器，其由导电性高分子膜部、位于与上述导电性高分子膜部相 接的位置的电解质部、和位于与上述电解质部相接的位置的电极构成致动器动作部；电压施加单元，其对上述导电性高分子膜部和上述电极之间施加电压；开路时间计量部，其对上述导电性高分子膜部和上述电极之间电压被开路的状态 的时间进行计量；位移量取得单元，其在上述开路时间计量部的计量时间超过恒定时间的情况下， 在规定的时机由上述电压施加单元向上述导电性高分子膜部和上述电极之间施加某波形 的电压时，取得流过上述导电性高分子膜部的电流值，从所取得的电流值取得上述致动器 动作部的位移量；和位移量调节单元，其根据由上述位移量取得单元取得的上述致动器动作部的位移 量，对上述致本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种导电性高分子致动器的控制装置，所述导电性高分子致动器由导电性高分子膜部、位于与所述导电性高分子膜部相接的位置的电解质部和位于与所述电解质部相接的位置的电极构成致动器动作部，具备：位移量取得单元，其在使所述导电性高分子膜部和所述电极之间电压开路后的规定时机，对所述导电性高分子膜部和所述电极之间施加电压时，取得流过所述导电性高分子膜部的电流值，从所取得的电流值取得所述致动器动作部的位移量；和位移量调节单元，其根据由所述位移量取得单元取得的所述致动器动作部的位移量，对所述致动器动作部的所述位移量进行调节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：生岛君弥，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP