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世界で初めて開発された軽量ソフト高分子アクチュエータです。
| イオン交換樹脂に電極として金を特殊化学めっきにより形成し、
| 電極表面積を非常に大きくしたことにより変位性能を大きく向上
| させた、複合材料のアクチュエータ素子です。
| 2V程度の低電圧により素早く大きく動きます。 |
| 特徴 | ![]() 素子膜断面写真 素子内フラクタル電極構造 | |||||||||||||||||||||||||||||||||
1. 動きは電気的にコントロールできます。
| | 2. 筋肉と同じ位の柔らかさです。
| | 3. 構造体が樹脂であるため軽い。
| | 4. 駆動時に音を発生しません。
| | 5. サイズを大きくすることにより発生力が大きくなります。
| | 6. 0.1mm〜10mmまでの駆動デバイスの作成が可能です。
| | 7. 素子の組合せにより生き物の様な動きが可能です。
| | 8. 低電力(0.05〜0.2W)で動かすことが可能です。
| | 9. 長期間(1年)の駆動が可能です。
| | 10. 空気中・水中駆動が可能です。
| | 11. 素子の変形に伴い起電力が発生しますので、自身がセンサとしても機能します。
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| 今までの電動モータ、ソレノイドシリンダ等にはない多くの優れた特性を持っており、 | |
| 新たなデバイスの設計が可能となります。 |
1.基本動作特性 |
| 素子はイオン交換樹脂でできており、生体の筋肉 程度の硬さです。柔らかいため発生力は素子のサイズと構造により大きく異なります。 また、応答周波数も自重・長さにより変わります。 |
| 短冊形 | ||||
|---|---|---|---|---|
| (mm) | 0.2t×1×20 | 0.2t×1×5 | 0.5t×3×10 | 1t×3×10 |
| 応答周波数(Hz) | 50 | 500 | 30 | 20 |
| 変位量(mm) | 3回転 | 1回転 | 1回転 | 1/2回転 |
| 変位速度(mm/sec) | 50 | 100 | 30 | 20 |
| 発生力(g) | 0.02 | 1.0 | 6.0 | 40 |
| ドーナツ形 | ||
|---|---|---|
| (mm) | 0.5t×10φ | 0.5t×30φ |
| 応答周波数(Hz) | 30 | 30 |
| 変位量(mm) | 0.5 | 0.5 |
| 変位速度(mm/sec) | 0.5 | 1 |
| 発生力(g) | 20 | 70 |
2.動作原理 |
| 応答機構 | 電圧の印加により、高分子電解質内の陽イオンが陰極側へ移動し、 表裏で膨潤に差が生じて変形する。 |
3.動作設計 |
| イオン伝導アクチュエータは下記の駆動時の条件を変えることにより、いろいろな変位特性を発揮します。 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 厚さを大きくすることにより発生力が大きくなります。(素子厚さ−発生力グラフ) | 0.1mm〜10mm角サイズの素子の作製が可能です。
| 膜から切り出した形状、及び成型品の形状により動きが変わります。 | 発生力は素子の幾何学的形状から決まる剛性(素子長さ−発生力グラフ)と支持場所によって決まる ため、多点支持の場合は大きな力を発生します。 チューブ状素子では全方向の変位が可能となります。
| 絶縁溝の形成により、その電気抵抗値に応じた動きを発揮し、いろいろな動きが | 作れます。
| 極性を違えて接続することにより、変位方向が反対の動きが得られます。
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| イオン種により変位速度、変位量が異なるため、用途に応じて選択できます。
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| 低電力で変位速度、変位量、位置がコントロールされます。
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| 1サイクル内における変化速度のコントロールができます。 | より生物に近い動きが可能です。
| 端子位置からの距離に応じた電気抵抗により、動きはコントロールされます。
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4.アクチュエータの基本動作(空気中) |
| 2方向タイプ | |||
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アクチュエータ素子を厚くすると変位量・速度は厚さに比例して低下しますが、 発生力は厚さの3乗に比例して大きくなります。 | |||
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| 0.2mm厚素子 | 1mm厚素子 | 3mm厚素子 | 5mm厚素子 |
| 4方向タイプ | |
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四角柱(□1mm)の4側面全てに電極を配置し、対向する電極間に それぞれ電圧を印加することでアクチュエータ先端を全方向自在に 指向させることが出来ます。 | |
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| 高速タイプ | 大変位タイプ |
| 高発生力タイプ | |
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素子の形状・動作方向を最適化することにより 薄い素子でも高い発生力を発揮させることが出来ます。 | |
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| ドーナツ型 | C型 |
5.生態模倣運動(水中、空気中) |
6.ロボットハンド |
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各指を動かすことで物を掴むことが出来ます。素子は生体の筋肉程度にソフトであるため 過剰な力は加わりません。
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※共同開発を希望される方は contact@eamex.co.jp へご連絡下さい。 各種デモンストレーションおよび試料にて、詳細をご説明いたします。