JP2006297005A - Artificial muscle with double layer structure - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an artificial muscle excellent in variety, capable of well regenerating the muscle movement of a human by making the artificial muscle in a double layer structure and utilizing respective characteristics. <P>SOLUTION: The artificial muscle with the double layer structure can be used by methods similar to movements of a red muscle and a white muscle of a human muscle structure by selectively using the muscle usually used and the muscle used in the case of emergency by making the artificial muscle in the double layer structure, arranging an actuator 3 using a material such as a polymer gel for usually use which can easily expand/contract in the first layer, and arranging an actuator 5 using a material such as an electrostrictive polymer for the case of emergency excellent in a generating stress and a movement speed. Further, the muscle movement excellent in the variety can be obtained by using two actuators 3 and 5 jointly and by controlling an output power ratio suitable for uses. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

Translated fromJapanese

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。  The present invention relates to an artificial muscle having a two-layer structure that can be made closer to human muscular movement with excellent diversity by making the artificial muscle into a two-layer structure and taking advantage of the respective characteristics.

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。  Traditionally, there is a single actuator used for artificial muscles, and various types of artificial muscle materials have been used as operating principles.

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。Therefore, there are the following problems.
(B) Since only a single actuator was used, no matter what superior artificial muscle material was used, there are two types of human muscular structures, red and white, so it is similar to that It was difficult to get it to work.
The present invention has been made to solve these problems.

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。  The artificial muscle has a two-layer structure, and the first layer is equipped with an actuator that uses polymer gel and other materials that can be easily expanded and contracted for everyday use, and the second layer is an electrostrictive polymer with excellent stress and operating speed for emergency use. By providing an actuator using this material, it is possible to use the human muscle structure close to the movement of the red and white muscles by separating the ones used in normal times and those used in emergency situations. A two-layered artificial muscle characterized by the above.

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。  By using the two actuators in combination and controlling the output ratio according to the application, it is possible to perform a variety of muscle movements. A two-layered artificial muscle characterized by the above.

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。  The artificial muscle has a two-layer structure, and the first layer is provided with an actuator that uses a polymer gel or other material that can easily expand and contract, and the second layer uses a material such as an electrostrictive polymer that excels in generated stress and operating speed. By providing an actuator, it is possible to use it close to the movement of the red and white muscles of the human muscular structure by separating them from those used in normal and emergency situations. Moreover, by using them in combination, it is possible to approach human muscle movement with excellent diversity by controlling the output ratio according to the application. Also, the second-layer actuator using materials such as electrostrictive polymer has good sclerosis because it has operating speed, generated stress and strength of shrinkage, so it can protect against impact from outside. The effect that it is easy is also acquired.

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。Embodiments of the present invention will be described below.
(A) In order to make a two-layer structure, a boundary film (1) and an outer film (2) using a material such as rubber resistant to expansion and contraction are provided.
(B) An electrode A (4) is provided on the first-layer actuator (3) using a material such as a polymer gel that is easily expanded and contracted.
(C) An electrode B (6) is provided on the second layer actuator (5) using a material such as an electrostrictive polymer excellent in generated stress and operating speed.
(D) The electrode A (4) and the electrode B (6) are connected to a control device, a power source and the like.
(E) A connection joint (9) resistant to expansion and contraction is provided and fixed between the bone part (7) and the artificial muscle body (8).
The present invention is configured as described above. When this is used, when it is used in a normal state, the first actuator (3) is electrically connected to the first actuator (3) via the electrode A (4) from the control device and the power source. Gives the muscle movements by stimulating. When used in an emergency, the muscular motion is stronger than that used in normal situations by applying electrical stimulation to the actuator (5) of the second layer through the electrode B (6) from the control device and the power source. Let
As an example of the application, when the maximum stress is required, the first-layer actuator (3) and the second-layer actuator are supplied from the control device and the power source through the electrode A (4) and the electrode B (6). By using (5) together, the maximum muscle movement is caused by this artificial muscle.

本発明の断面図Cross section of the present invention本発明の使用状態の一例を表した正面図The front view showing an example of the use condition of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

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1 Boundary membrane 2Outer membrane 3 First layer actuator 4 Electrode A
5Second layer actuator 6 Electrode B
7 Bone 8 Artificial muscle body 9 Connection joint

Claims (2)

Translated fromJapanese

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。  The artificial muscle has a two-layer structure, and the first layer is equipped with an actuator that uses polymer gel and other materials that can be easily expanded and contracted for everyday use, and the second layer is an electrostrictive polymer with excellent stress and operating speed for emergency use. By using actuators made of the materials described above, it is possible to use the human muscle structure close to the movement of the red and white muscles by separating them from those used in normal and emergency situations. A two-layered artificial muscle. 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。  An artificial muscle having a two-layer structure, wherein the two actuators are used in combination to control the output ratio according to the application, thereby enabling a variety of muscle movements.

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