JP2006297005A - 二層構造の人工筋肉 - Google Patents
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Abstract
【課題】 人工筋肉を二層構造にし、それぞれの特性を生かすことによって、多様性に優れた人間の筋肉動作により近くすることができる二層構造の人工筋肉を提供する。
【解決手段】二層構造の人工筋肉は、人工筋肉を二層構造にし、一層目に普段用として膨張・収縮の容易なポリマゲル等の材料を使用したアクチュエータ３を設け、二層目に緊急用として発生応力と動作速度に優れた電歪ポリマ等の材料を使用したアクチュエータ５を設けることにより、普段のときに使うものと緊急のときに使うものとを分けることで、人間の筋肉構造の赤筋と白筋の動作に近い使い方が可能になる。また、二つのアクチュエータ３，５を併用し、用途に合った出力割合を制御することによって、多様性に優れた筋肉動作ができる。
【選択図】 図１
【解決手段】二層構造の人工筋肉は、人工筋肉を二層構造にし、一層目に普段用として膨張・収縮の容易なポリマゲル等の材料を使用したアクチュエータ３を設け、二層目に緊急用として発生応力と動作速度に優れた電歪ポリマ等の材料を使用したアクチュエータ５を設けることにより、普段のときに使うものと緊急のときに使うものとを分けることで、人間の筋肉構造の赤筋と白筋の動作に近い使い方が可能になる。また、二つのアクチュエータ３，５を併用し、用途に合った出力割合を制御することによって、多様性に優れた筋肉動作ができる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、人工筋肉を二層構造にし、それぞれの特性を生かすことによって、多様性に優れた人間の筋肉動作により近くすることができる二層構造の人工筋肉に関するものである。
従来は、人工筋肉に使われるアクチュエータは単一で、さまざまな種類の人工筋肉材料を動作原理に使用してきました。
そのために、次のような問題点があった。
（イ）単一のアクチュエータだけを用いていたので、どんな優れた人工筋肉材料を使ったとしても、人間の筋肉構造は赤筋と白筋のように二種類であるために、それと同じような動作をさせるには難しかった。
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものである。
（イ）単一のアクチュエータだけを用いていたので、どんな優れた人工筋肉材料を使ったとしても、人間の筋肉構造は赤筋と白筋のように二種類であるために、それと同じような動作をさせるには難しかった。
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものである。
人工筋肉を二層構造にし、一層目に普段用として膨張・収縮の容易なポリマゲル等の材料を使用したアクチュエータを設け、二層目に緊急用として発生応力と動作速度に優れた電歪ポリマ等の材料を使用したアクチュエータを設けることにより、普段のときに使うものと緊急のときに使うものとを分けることで、人間の筋肉構造の赤筋と白筋の動作に近い使い方が可能になる。以上を特徴とする二層構造の人工筋肉。
前記二つのアクチュエータを併用し、用途に合った出力割合を制御することによって、多様性に優れた筋肉動作ができる。以上を特徴とする二層構造の人工筋肉。
人工筋肉を二層構造にして、一層目に膨張・収縮の容易なポリマゲル等の材料を使用したアクチュエータを設け、二層目に発生応力と動作速度に優れた電歪ポリマ等の材料を使用したアクチュエータを設けることにより、普段のときと緊急のときに使うものとで分けることで、人間の筋肉構造の赤筋と白筋の動作に近い使い方が可能となる。またそれらを併用させることにより、用途に合った出力割合を制御すれば、多様性に優れた人間の筋肉動作により近づけることができる。また、電歪ポリマ等の材料を使用した二層目のアクチュエータは、動作速度と発生応力並びに収縮の強さもあるので良い硬化性が得られるなどのことから、外からの衝撃を防御するのが容易であるという効果も得られる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。
（イ） 二層構造にするために、伸縮に強いゴム等の材質を使用した境界膜（１）と外膜（２）を設ける。
（ロ） 膨張・収縮の容易なポリマゲル等の材料を使用した一層目のアクチュエータ（３）に、電極Ａ（４）を設ける。
（ハ） 発生応力と動作速度に優れた電歪ポリマ等の材料を使用した二層目のアクチュエータ（５）に、電極Ｂ（６）を設ける。
（ニ） 電極Ａ（４）と電極Ｂ（６）を、制御装置及び電源等に接続する。
（ホ） 骨部（７）と人工筋肉本体（８）との間に、伸縮に強い接続ジョイント（９）を設けて固定する。
本発明は以上のような構成で、これを使用するときは、普段のときに使う場合には、制御装置及び電源等から電極Ａ（４）を介して、一層目のアクチュエータ（３）に電気刺激を与えて筋肉動作をさせる。緊急のときに使う場合には、制御装置及び電源等から電極Ｂ（６）を介して、二層目のアクチュエータ（５）に電気刺激を与えて普段のときに使う場合よりも強い筋肉動作をさせる。
また用途の一例として、最大応力が必要な場合などには、制御装置及び電源等から電極Ａ（４）と電極Ｂ（６）を介して、一層目のアクチュエータ（３）と二層目のアクチュエータ（５）を併用させることにより、この人工筋肉での最大の筋肉動作を起こさせる。
（イ） 二層構造にするために、伸縮に強いゴム等の材質を使用した境界膜（１）と外膜（２）を設ける。
（ロ） 膨張・収縮の容易なポリマゲル等の材料を使用した一層目のアクチュエータ（３）に、電極Ａ（４）を設ける。
（ハ） 発生応力と動作速度に優れた電歪ポリマ等の材料を使用した二層目のアクチュエータ（５）に、電極Ｂ（６）を設ける。
（ニ） 電極Ａ（４）と電極Ｂ（６）を、制御装置及び電源等に接続する。
（ホ） 骨部（７）と人工筋肉本体（８）との間に、伸縮に強い接続ジョイント（９）を設けて固定する。
本発明は以上のような構成で、これを使用するときは、普段のときに使う場合には、制御装置及び電源等から電極Ａ（４）を介して、一層目のアクチュエータ（３）に電気刺激を与えて筋肉動作をさせる。緊急のときに使う場合には、制御装置及び電源等から電極Ｂ（６）を介して、二層目のアクチュエータ（５）に電気刺激を与えて普段のときに使う場合よりも強い筋肉動作をさせる。
また用途の一例として、最大応力が必要な場合などには、制御装置及び電源等から電極Ａ（４）と電極Ｂ（６）を介して、一層目のアクチュエータ（３）と二層目のアクチュエータ（５）を併用させることにより、この人工筋肉での最大の筋肉動作を起こさせる。
１ 境界膜
２ 外膜
３ 一層目のアクチュエータ
４ 電極Ａ
５ 二層目のアクチュエータ
６ 電極Ｂ
７ 骨部
８ 人工筋肉本体
９ 接続ジョイント
２ 外膜
３ 一層目のアクチュエータ
４ 電極Ａ
５ 二層目のアクチュエータ
６ 電極Ｂ
７ 骨部
８ 人工筋肉本体
９ 接続ジョイント
Claims (2)
- 人工筋肉を二層構造にし、一層目に普段用として膨張・収縮の容易なポリマゲル等の材料を使用したアクチュエータを設け、二層目に緊急用として発生応力と動作速度に優れた電歪ポリマ等の材料を使用したアクチュエータを設けることによって、普段のときと緊急のときに使うものとで分けることで、人間の筋肉構造の赤筋と白筋の動作に近い使い方が可能としたことを特徴とする二層構造の人工筋肉。
- 前記二つのアクチュエータを併用し、用途に合った出力割合を制御することによって、多様性に優れた筋肉動作ができることを特徴とする二層構造の人工筋肉。
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