(57)【要約】【課題】使いやすい構造の誘電エラストマーアクチュエータおよびその駆動システムを提供する。【解決手段】誘電エラストマーアクチュエータは、伸縮可能な一対の電極２間にエラストマー１を挟んだ構造の駆動要素Ａと、伸縮可能な一対の電極２間にエラストマーを挟んだ構造の駆動要素Ｂと、駆動要素Ａと駆動要素Ｂとを直列に接続する接続部９とを備え、駆動要素Ａおよび駆動要素Ｂが有する一対の電極２間に電圧を印加したときに、一対の電極２間に生じる電場により一対の電極２が電場と平行な方向に変位してエラストマー１が電場と垂直な方向に伸長し、エラストマー１の伸長が接続部９を介して互いに作用し合う。【選択図】図１７
2018033293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮可能な一対の電極間にエラストマーを挟んだ構造の第１の誘電エラストマー駆動要素と、
伸縮可能な一対の電極間にエラストマーを挟んだ構造の第２の誘電エラストマー駆動要素と、
前記第１の誘電エラストマー駆動要素と前記第２の誘電エラストマー駆動要素とを直列に接続する接続部と
を備え、
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する一対の電極間に電圧を印加したときに、前記一対の電極間に生じる電場により前記一対の電極が電場と平行な方向に変位して前記エラストマーが電場と垂直な方向に伸長し、前記エラストマーの伸長が前記接続部を介して互いに作用し合う
ことを特徴とする誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項２】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素または前記第２の誘電エラストマー駆動要素の一端が固定され、前記第２の誘電エラストマー駆動要素または前記第１の誘電エラストマー駆動要素の他端が自由移動できることを特徴とする請求項１に記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項３】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素の両端間が弾性体で保持されていることを特徴とする請求項１に記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項４】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する一対の電極を共通化し、前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する前記エラストマーを同時に伸長させることを特徴とする請求項３に記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項５】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素は、軸方向に互いに離間した小開口部および大開口部を有する錐台筒状であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項６】
前記錐台筒状の内側面に共通電極の一方が形成され、前記錐台筒状の外側面に共通電極の他方が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項７】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素が有する小開口部と前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する小開口部とが前記接続部により接続されていることを特徴とする請求項５に記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項８】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素または前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する大開口部の少なくとも一方が外方に変位することを特徴とする請求項５に記載の誘電エラストマーアクチュエータ。  
【請求項９】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素を一対の誘電エラストマー駆動要素とした場合、複数対の誘電エラストマー駆動要素が直列に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素を一対の誘電エラストマー駆動要素とした場合、複数対の誘電エラストマー駆動要素が並列に接続されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項１１】
７対の誘電エラストマー駆動要素がハニカム状にアレイ化されていることを特徴とする請求項１０に記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項１２】
前記複数対の誘電エラストマー駆動要素間を接続する一対の電極が相互に重ならないように配線されていることを特徴とする請求項１０に記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項１３】
前記複数対の誘電エラストマー駆動要素の全ての電極が共通化されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項１４】
前記電極と前記エラストマーとが交互に配置された多層構造であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項１５】
前記エラストマーが配置角度を変えながら余りスペースに高密度に配置された高密度構造であることを特徴とする請求項１４に記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項１６】
前記電極は、グラファイトグリース、カーボン粉末またはカーボンナノチューブのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項１７】
前記エラストマーは、アクリル、シリコーンまたはポリウレタンのいずれかからなることを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の誘電エラストマーアクチュエータ。
【請求項１８】
伸縮可能な一対の電極間にエラストマーを挟んだ構造の誘電エラストマー駆動要素を少なくとも２つ備える誘電エラストマーアクチュエータと、
前記一対の電極に所定の駆動波形の電圧を印加する電源回路と
を備え、
前記誘電エラストマーアクチュエータは、
伸縮可能な一対の電極間にエラストマーを挟んだ構造の第１の誘電エラストマー駆動要素と、
伸縮可能な一対の電極間にエラストマーを挟んだ構造の第２の誘電エラストマー駆動要素と、
前記第１の誘電エラストマー駆動要素と前記第２の誘電エラストマー駆動要素とを直列に接続する接続部と
を備え、
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する一対の電極間に電圧を印加したときに、前記一対の電極間に生じる電場により前記一対の電極が電場と平行な方向に変位して前記エラストマーが電場と垂直な方向に伸長し、前記エラストマーの伸長が前記接続部を介して互いに作用し合う
ことを特徴とする誘電エラストマーアクチュエータの駆動システム。
【請求項１９】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素の両端間が弾性体で保持されていることを特徴とする請求項１８に記載の駆動システム。
【請求項２０】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する一対の電極を共通化し、前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する前記エラストマーを同時に伸長させることを特徴とする請求項１９に記載の駆動システム。
【請求項２１】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素は、軸方向に互いに離間した小開口部および大開口部を有する錐台筒状であることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれかに記載の駆動システム。
【請求項２２】
前記錐台筒状の内側面に共通電極の一方が形成され、前記錐台筒状の外側面に共通電極の他方が形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の駆動システム。
【請求項２３】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素が有する小開口部と前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する小開口部とが前記接続部により接続されていることを特徴とする請求項２１に記載の駆動システム。
【請求項２４】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素または前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する大開口部の少なくとも一方が外方に変位することを特徴とする請求項２１に記載の駆動システム。  
【請求項２５】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素を一対の誘電エラストマー駆動要素とした場合、複数対の誘電エラストマー駆動要素が直列に接続されていることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれかに記載の駆動システム。
【請求項２６】
前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素を一対の誘電エラストマー駆動要素とした場合、複数対の誘電エラストマー駆動要素が並列に接続されていることを特徴とする請求項１８〜２０のいずれかに記載の駆動システム。
【請求項２７】
７対の誘電エラストマー駆動要素がハニカム状にアレイ化されていることを特徴とする請求項２６に記載の駆動システム。
【請求項２８】
前記複数対の誘電エラストマー駆動要素間を接続する一対の電極が相互に重ならないように配線されていることを特徴とする請求項２６に記載の駆動システム。
【請求項２９】
前記複数対の誘電エラストマー駆動要素の全ての電極が共通化されていることを特徴とする請求項２５〜２８のいずれかに記載の駆動システム。
【請求項３０】
前記電極と前記エラストマーとが交互に配置された多層構造であることを特徴とする請求項１８〜２９のいずれかに記載の駆動システム。
【請求項３１】
前記エラストマーが配置角度を変えながら余りスペースに高密度に配置された高密度構造であることを特徴とする請求項３０に記載の駆動システム。
【請求項３２】
前記電源回路は、入力された電圧を昇圧して前記電極に印加する昇圧回路を有することを特徴とする請求項１８〜３１のいずれかに記載の駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施の形態は、誘電エラストマーアクチュエータおよびその駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ロボット駆動用のアクチュエータとしてはモータ駆動のものが主流である。しかし、モータ駆動のアクチュエータは、（１）モータ自身が重く“関節数＝モータ数”となるため非常に重たく構成が複雑である、（２）軽量化しようとするとモータ数を減らす必要があり自由度が狭くなる、（３）モータは硬いため人との共存が難しい、（４）駆動音が大きい等の様々な問題がある。
【０００３】
そこで、近年、誘電エラストマー型のアクチュエータが注目されている（特許文献１、２参照）。誘電エラストマー型のアクチュエータは、誘電エラストマーの薄膜の表裏に変形可能な電極を設けた構造である。この電極間に電圧を印加して電極間にクーロン力を発生させ、このクーロン力によって電極間に配置されているエラストマーを変形させる。誘電エラストマーアクチュエータは、（１）非常に軽量であるため多関節化が容易である、（２）柔軟な材料であるため人との共存が容易である、（３）エラストマーの伸縮であるため静音である等の特徴がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００９−５２０４５７号公報
【特許文献２】特表２０１３−５２０９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
誘電エラストマーを変位として取り出すためには、バイモルフ型やダイアフラム型など構造的な工夫が必要である。バイモルフ型は、屈曲を起こすことで変位を得るが、ダイアフラム型では、エラストマーの伸縮により、直線方向に変位を得ることができる。一般的には２個のダイアフラム型を対向させて用いるのだが、次のような問題がある。まず、変位の出力部が中心に配置されているという問題がある（パッケージ化をする場合にも問題になる）。また、ゼロ点が変位範囲の中間にあるという問題がある。更に、外力の取り出しを行う出力部がエラストマーの近傍となるため、エラストマーが破損する危険もある。
【０００６】
本実施の形態は、使いやすい構造の誘電エラストマーアクチュエータおよびその駆動システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施の形態の一態様によれば、伸縮可能な一対の電極間にエラストマーを挟んだ構造の第１の誘電エラストマー駆動要素と、伸縮可能な一対の電極間にエラストマーを挟んだ構造の第２の誘電エラストマー駆動要素と、前記第１の誘電エラストマー駆動要素と前記第２の誘電エラストマー駆動要素とを直列に接続する接続部とを備え、前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する一対の電極間に電圧を印加したときに、前記一対の電極間に生じる電場により前記一対の電極が電場と平行な方向に変位して前記エラストマーが電場と垂直な方向に伸長し、前記エラストマーの伸長が前記接続部を介して互いに作用し合う誘電エラストマーアクチュエータが提供される。
【０００８】
本実施の形態の他の態様によれば、伸縮可能な一対の電極間にエラストマーを挟んだ構造の誘電エラストマー駆動要素を少なくとも２つ備える誘電エラストマーアクチュエータと、前記一対の電極に所定の駆動波形の電圧を印加する電源回路とを備え、前記誘電エラストマーアクチュエータは、伸縮可能な一対の電極間にエラストマーを挟んだ構造の第１の誘電エラストマー駆動要素と、伸縮可能な一対の電極間にエラストマーを挟んだ構造の第２の誘電エラストマー駆動要素と、前記第１の誘電エラストマー駆動要素と前記第２の誘電エラストマー駆動要素とを直列に接続する接続部とを備え、前記第１の誘電エラストマー駆動要素および前記第２の誘電エラストマー駆動要素が有する一対の電極間に電圧を印加したときに、前記一対の電極間に生じる電場により前記一対の電極が電場と平行な方向に変位して前記エラストマーが電場と垂直な方向に伸長し、前記エラストマーの伸長が前記接続部を介して互いに作用し合う誘電エラストマーアクチュエータの駆動システムが提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本実施の形態によれば、使いやすい構造の誘電エラストマーアクチュエータおよびその駆動システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】誘電エラストマーアクチュエータの原理を説明するための図であり、（ａ）無電場状態、（ｂ）電場印加状態。
【図２】エラストマーが伸長する様子を示す模式的平面図であり、（ａ）無電場状態、（ｂ）電場印加状態。
【図３】比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）模式的平面図、（ｂ）模式的断面図。
【図４】比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）模式的平面図、（ｂ）模式的断面図。
【図５】比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）模式的平面図、（ｂ）模式的断面図。
【図６】比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）模式的平面図、（ｂ）模式的断面図。
【図７】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）模式的平面図、（ｂ）模式的断面図。
【図８】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）模式的平面図、（ｂ）模式的断面図。
【図９】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）模式的平面図、（ｂ）模式的断面図。
【図１０】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）模式的平面図、（ｂ）模式的断面図。
【図１１】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）模式的平面図、（ｂ）模式的断面図。
【図１２】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）模式的平面図、（ｂ）模式的断面図。
【図１３】比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータが駆動する様子を示す図であり、（ａ）側面写真、（ｂ）模式的側面図。
【図１４】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータが駆動する様子を示す図であり、（ａ）側面写真、（ｂ）模式的側面図。
【図１５】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータに与える波形を示す図であり、（ａ）０．２５Ｈｚ駆動、矩形波の場合、（ｂ）０．２５Ｈｚ駆動、サイン波の場合、（ｃ）１０Ｈｚ駆動、矩形波の場合。
【図１６】比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的鳥瞰図。
【図１７】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的鳥瞰図。
【図１８】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの駆動イメージ図。
【図１９】比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的側面図。
【図２０】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的断面図。
【図２１】別の実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの説明図であり、（ａ）全体の模式的断面図、（ｂ）接続部の模式的構造図。
【図２２】更に別の実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的側面図。
【図２３】更に別の実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的側面図。
【図２４】更に別の実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的側面図。
【図２５】更に別の実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的側面図。
【図２６】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータを駆動する駆動システムの機能ブロック図。
【図２７】実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータを駆動する別の駆動システムの機能ブロック図。
【図２８】実施例に係る上面駆動型ＤＥを用いた大出力化構造を説明するための模式的側面図であり、（ａ）基本構造、（ｂ）大口径化した場合、（ｃ）アレイ化した場合。
【図２９】実施例に係るハニカム構造の上面駆動型ＤＥの模式的鳥瞰図。
【図３０】実施例に係るハニカム構造の上面駆動型ＤＥから上フレームを取った状態を示す模式的鳥瞰図。
【図３１】実施例に係るハニカム構造の上面駆動型ＤＥの電極構造を示す模式的鳥瞰図。
【図３２】実施例に係るハニカム構造の上面駆動型ＤＥの作製工程を示す模式的断面図。
【図３３】実施例に係るハニカム構造の上面駆動型ＤＥのエラストマーを多層化する様子を模式的に示す説明図。
【図３４】図３３に示される上面駆動型ＤＥの電極構造を示す模式的断面図。
【図３５】実施例に係るハニカム構造の上面駆動型ＤＥのエラストマーを高密度化する様子を模式的に示す説明図。
【図３６】図２９に示される上面駆動型ＤＥの変形例を示す模式的平面図であり、（ａ）正三角形の場合、（ｂ）正四角形の場合、（ｃ）正六角形の場合。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１２】
また、以下に示す実施の形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、構成部品の材質、形状、構造、配置などを下記のものに特定するものでない。各実施の形態は、特許請求の範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１３】
［誘電エラストマーアクチュエータとは］
まず、誘電エラストマーアクチュエータの原理について説明する。誘電エラストマーアクチュエータは、柔軟な動作ができるアクチュエータであり、以下に説明するように、電気力学的な現象と材料の弾性力で駆動力を得るソフトアクチュエータの一種である。
【００１４】
図１は、誘電エラストマーアクチュエータの原理を説明するための図であり、図１（ａ）は無電場状態、図１（ｂ）は電場印加状態を示している。図１（ａ）に示すように、誘電エラストマーアクチュエータは、一対の電極２間にエラストマー１を挟んだ構造である。無電場状態では、エラストマー１が元の形状に戻ろうとする方向に弾性力Ｆ１，Ｆ２が働く。ここで、一対の電極２間に電圧を印加すると、一方の電極２にはプラスの電荷が蓄えられ、他方の電極２にはマイナスの電荷が蓄えられる。これにより、図１（ｂ）に示すように、一対の電極２間にクーロン力Ｆ３，Ｆ４が生じ、このクーロン力Ｆ３，Ｆ４によってエラストマー１が押しつぶされ、電場と垂直な方向（面方向）Ｆ５，Ｆ６に伸長する。
【００１５】
図２は、エラストマー１が伸長する様子を示す模式的平面図であり、図２（ａ）は無電場状態、図２（ｂ）は電場印加状態を示している。ここでは、平面ダイアフラムを例示している。まず、図２（ａ）に示すように、平面ダイアフラムの周縁部をリング状のフレーム３で固定する。次いで、図２（ｂ）に示すように、電場印加状態（印加電圧：例えば２ｋＶ）にすると、エラストマー１の伸長に追従して電極２も伸長する（図中の矢印参照）。更に、図２（ａ）に示すように、元の無電場状態（印加電圧：０Ｖ）に戻すと、エラストマー１と電極２が元の形状に戻る。電圧をＯＮ／ＯＦＦする度、クーロン力と弾性力でエラストマー１が伸び縮みするようになっている。すなわち、電圧のＯＮ／ＯＦＦのみで大きな変位を生みだすことが可能である。
【００１６】
［アクチュエータ構造の作製：比較例］
次に、エラストマー１の伸長を外部への変位として取り出すためのアクチュエータ構造の作製工程について説明する。
【００１７】
図３〜図６は、比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）は模式的平面図、（ｂ）は模式的断面図である。この誘電エラストマーアクチュエータは、対向する２個の平面ダイアフラムを接続した構造である。図面上、上側に配置される部材の符号の末尾には「Ａ」を付け、下側に配置される部材の符号の末尾には「Ｂ」を付けて説明する。
【００１８】
まず、図３に示すように、エラストマー１Ａの周縁部をリング状のフレーム３Ａで固定し、エラストマー１Ａの上面の中央部に中央プレート４Ａを固定する。次いで、図４に示すように、エラストマー１Ａの上下（中央部を除く。）に電極２Ａを塗布する。このような平面ダイアフラムを２個準備する。次いで、図５に示すように、２個の平面ダイアフラムを例えば４本の支柱５で固定し、これら平面ダイアフラム間の距離を一定に保つ。この状態で、図６に示すように、中央プレート４Ａ，４Ｂを中心に向けて引っ張り、接着剤ｇ等で中央プレート４Ａ，４Ｂ間を接着する。このような円錐型の構造にすることで、上下方向に駆動可能なアクチュエータとなる。接着された中央プレート４Ａ，４Ｂ（以下、一括して「出力部４」と呼ぶ。）にワイヤ等を取り付ければ、ワイヤを通じて外力の取り出しを行うことが可能である。
【００１９】
以下の説明では、円錐型の構造を「誘電エラストマー駆動要素」と呼ぶ。誘電エラストマー駆動要素は、軸方向に互いに離間した小開口部８Ａ，８Ｂおよび大開口部７Ａ，７Ｂを有する錐台筒状である（図２０参照）。一対の誘電エラストマー駆動要素のうち、図面上で上側のものを「駆動要素Ａ」と呼び、下側のものを「駆動要素Ｂ」と呼ぶことにする。
【００２０】
［アクチュエータ構造の作製：実施例］
図７〜図１２は、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの作製工程を示す図であり、（ａ）は模式的平面図、（ｂ）は模式的断面図である。
【００２１】
まず、図７に示すように、エラストマー１Ａの周縁部をリング状のフレーム３Ａで固定し、エラストマー１Ａの上面の中央部に中央プレート４Ａを固定する。次いで、図８に示すように、エラストマー１Ａの上下（中央部を除く。）に電極２Ａを塗布する。このような平面ダイアフラムを２個準備する。次いで、図９に示すように、２個の平面ダイアフラムの間に例えば１本の圧縮バネ１１を配置する。この状態で、図１０に示すように、上下の平面ダイアフラムを中心に向けて引っ張り、接着剤ｇ等でエラストマー１Ａ，１Ｂ間を接着する。次いで、図１１に示すように、接着したエラストマー１Ａ，１Ｂを貫通する貫通孔Ｈを形成し、リング状のエラストマー１を形成する。最後に、図１２に示すように、リング状のエラストマー１の内側面に電極２Ｃinを塗布するとともに、外側面に電極２Ｃoutを塗布する。これにより、電極２Ｃinおよび電極２Ｃoutを通じて電極２Ａと電極２Ｂとを導通させることができる。
【００２２】
この作製工程は単なる一例であり、適宜変更することが可能である。例えば、ここでは接着剤ｇ等でエラストマー１Ａ，１Ｂ間を接着することとしているが、熱でエラストマー１Ａ，１Ｂ間を固めてもよい。また、上下の平面ダイアフラムを接着した後に貫通孔Ｈを形成することとしているが、貫通孔Ｈを形成する工程は、上下の平面ダイアフラムを接着する前であってもよい。
【００２３】
［構造毎の駆動比較］
次に、構造毎の駆動比較について説明する。
【００２４】
図１３は、比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータが駆動する様子を示す図であり、図１３（ａ）は側面写真、図１３（ｂ）は模式的側面図である。図１３に示すように、フレーム３Ａ，３Ｂの径が３ｃｍ程度のものを駆動した場合、変位量ｘは２．７ｋＶの電圧印加で１．４ｍｍ程度であった。このような比較例によると、（１）変位の出力部４が中心になるため、外部への変位の取り出しが困難である、（２）ゼロ点が変位範囲の中間である、（３）２個の電源Ｐ１，Ｐ２が必要である等の問題がある。
【００２５】
図１４は、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータが駆動する様子を示す図であり、図１４（ａ）は側面写真、図１４（ｂ）は模式的側面図である。図１４に示すように、フレーム３Ａ，３Ｂの径が２．６ｃｍ程度のものを駆動した場合、変位量ｘは２．７ｋＶの電圧印加で１．４ｍｍ程度であった。この実施例は、比較例と異なる独自構造であるが（後述する）、比較例と同程度の変位量ｘが得られ、変位の取り出し・低消費電力化に優位な構造を構築できることが分かった。このような実施例（独自構造）によると、（１）変位の出力部４が上面になるため、外部への変位の取り出しが容易になり、パッケージ化しやすい、（２）ゼロ点が変位範囲の一端になる、（３）電源共通化により１個の電源Ｐ１で駆動可能である等のメリットがある。
【００２６】
［周波数波形による駆動の違い］
次に、周波数波形による駆動の違いについて説明する。
【００２７】
図１５は、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータに与える波形を示す図であり、図１５（ａ）は０．２５Ｈｚ駆動、矩形波の場合、図１５（ｂ）は０．２５Ｈｚ駆動、サイン波の場合、図１５（ｃ）は１０Ｈｚ駆動、矩形波の場合を示している。実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータに対して、図１５（ａ）に示すように、０．２５Ｈｚ駆動、矩形波を与えた場合、急峻な動きを確認した。また、図１５（ｂ）に示すように、０．２５Ｈｚ駆動、サイン波を与えた場合、波形に追従する緩やかな動きを確認した。更に、図１５（ｃ）に示すように、１０Ｈｚ駆動、矩形波を与えた場合、波形に追従する高速な動きを確認した（１０００Ｈｚまでの駆動を確認できた）。
【００２８】
このように、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータには、様々な振動を与えることが可能であるため、様々な触感を再現するハプティクス用途に適している。また、高速なパルス駆動が可能であるため、繰り返しパルスでモータのような大変位が可能である。
【００２９】
［比較例の技術ポイント］
図１６は、比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的鳥瞰図である。図１６に示すように、電極２Ａ（＋）と２Ａ（−）で一対の電極２Ａを構成している。同様に、電極２Ｂ（＋）と２Ｂ（−）で一対の電極２Ｂを構成している。これにより、電極２Ａと電極２Ｂに順に電圧印加を行うことで、出力部４が上下に変位する。すなわち、電極２Ａ（＋），２Ａ（−）間に電圧印加を行った時は、駆動要素Ａが伸長し、出力部４が下側に動く。一方、電極２Ｂ（＋），２Ｂ（−）間に電圧印加を行った時は、駆動要素Ｂが伸長し、出力部４が上側に動く。
【００３０】
しかし、比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータには、次のような問題がある。まず、変位の出力部４が中心に配置されているという問題がある（パッケージ化をする場合にも問題になる）。また、ゼロ点が変位範囲の中間にあるという問題がある。更に、外力の取り出しを行う出力部４がエラストマー１の近傍となるため、エラストマー１が破損する危険もある。
【００３１】
［実施例の技術ポイント］
図１７は、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的鳥瞰図である。図１７に示すように、電極２Ｂ（＋）と２Ｂ（−）で一対の電極２Ｂを構成している。詳細については後述するが、この実施例では電極を共通化している。フレーム３Ａ，３Ｂ間には圧縮バネ６等の弾性体が配置され、その圧縮バネ６の内側に駆動要素Ａ，Ｂが配置されている。圧縮バネ６は、金属などの硬質の弾性材料で構成され、圧縮力に反発するバネである。これにより、電極２Ｂに電圧を印加すると、駆動要素Ａ，Ｂが同時に伸長し、圧縮バネ６等の弾性体の作用により、上側のフレーム３Ａの上面が上方向に変位する。すなわち、電極を共通化しているため、電極２Ｂに電圧印加を行うと、上下のエラストマー１Ａ，１Ｂに同時に電圧印加されるようになっている。
【００３２】
このように、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータでは、変位の出力部４が上面に配置されている。また、電極を共通化している。更に、ゼロ点が変位範囲の一端にある。これにより、比較例の問題を解決することができ、使いやすい構造の誘電エラストマーアクチュエータを提供することが可能となる。
【００３３】
［使用材料］
次に、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの使用材料について説明する。エラストマー１は、例えば、アクリルエラストマーであり、シリコーンやポリウレタンでもよい。電極２は、例えば、グラファイトグリースであり、カーボン粉末やカーボンナノチューブでもよい。電極２は、エラストマー１と密着性が高く、伸長の抵抗とならない材料が適している。フレーム３は、硬い材質であればよく、例えば、アクリル樹脂やＡＢＳ樹脂、ＰＭＭＡ樹脂などである。
【００３４】
［実施例の駆動イメージ］
図１８は、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの駆動イメージ図である。図１８の左側には、外力なしの圧縮バネ６の状態を示している。図１８の中央には、圧縮バネ６をアクチュエータに組み込んだ状態（無電場状態）を示している。図１８の右側には、圧縮バネ６をアクチュエータに組み込んだ状態（電場印加状態）を示している。
【００３５】
図１８の中央に示すように、圧縮バネ６をアクチュエータに組み込むと、エラストマー１の弾性力により圧縮バネ６が圧縮される。すなわち、エラストマー１の弾性力と圧縮バネ６の弾性力が釣り合う位置状態になる。この状態で電源をＯＮにすると、図１８の右側に示すように、エラストマー１が伸長した分、圧縮バネ６が解放される。この状態で電源をＯＦＦにすると、図１８の中央に示すように、エラストマー１の弾性力と圧縮バネ６の弾性力が釣り合う位置状態に戻る。
【００３６】
［比較例との差異：電極数の削減など］
図１９は、比較例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的側面図である。既に説明した通り、比較例によると、２個の平面ダイアフラムの中点を軸に駆動するため、外への力の出し方が困難である（パッケージ化をする場合にも問題になる）。また、ワイヤ等を配置するためにエラストマー１のそばで作業する必要があるため、エラストマー１が破損する危険もある。更に、比較例によると、以下に説明するように、２個の電源が必要であるという問題もある。
【００３７】
すなわち、図１９に示すように、駆動要素Ａを駆動するには一対の電極２Ａが必要である。一対の電極２Ａとは、円錐の内側面に相当する電極２Ａinと、円錐の外側面に相当する電極２Ａoutである。電極２Ａinには、電極２Ａ（−）を通じてマイナスの電荷が蓄えられ、電極２Ａoutには、電極２Ａ（＋）を通じてプラスの電荷が蓄えられる。
【００３８】
一方、駆動要素Ｂを駆動するには一対の電極２Ｂが必要である。一対の電極２Ｂとは、円錐の内側面に相当する電極２Ｂinと、円錐の外側面に相当する電極２Ｂoutである。電極２Ｂinには、電極２Ｂ（−）を通じてマイナスの電荷が蓄えられ、電極２Ｂoutには、電極２Ｂ（＋）を通じてプラスの電荷が蓄えられる。
【００３９】
図２０は、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的断面図である。既に説明した通り、実施例によると、上側のフレーム３Ａの上面を軸に駆動するため、外への力の出し方が容易である（パッケージ化がしやすい）。また、ワイヤ等を配置するためにエラストマー１のそばで作業する必要がなくなるため、エラストマー１の破損の危険を低減できる。もちろん、円錐型の構造であるため、一定容積内のエラストマー密度を上げやすい効果もある。エラストマー密度が上がると、力と変位量の増大に繋がる。加えて、実施例によると、以下に説明するように、電極数が削減されるため、１個の電源で済むという効果もある。
【００４０】
すなわち、図２０に示すように、電極２Ａと２Ｂとは、接続部９により共通化されている。具体的には、接続部９は、駆動要素Ａ，Ｂの小開口部８Ａ，８Ｂを接続する部分である。接続部９の構造は限定されるものではないが、ここでは、リング状の中央プレート４の内側面に電極２Ｃinが形成され、外側面に電極２Ｃoutが形成されたものを例示している。これにより、電極２Ａinと電極２Ｂinとが電極２Ｃinを介して電気的に接続されるため、電極２Ｂ（−）を通じて電極２Ｂin、電極２Ｃin、電極２Ａinにマイナスの電荷が蓄えられる。一方、電極２Ａoutと電極２Ｂoutとが電極２Ｃoutを介して電気的に接続されるため、電極２Ｂ（＋）を通じて電極２Ｂout、電極２Ｃout、電極２Ａoutにプラスの電荷が蓄えられる。このように電極数が削減されると、１個の電源で済むため、省電力化を図ることが可能となる。
【００４１】
なお、ここでは、誘電エラストマーアクチュエータの内部で電極を共通化した構造を例示しているが、外部で電極を共通化することも可能である。内部で電極を共通化する構造も、プレートを用いる方法（後述する。）など様々あり、特に限定されるものではない。
【００４２】
［構造バリエーション］
図２１は、別の実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの説明図であり、図２１（ａ）は全体の模式的断面図、図２１（ｂ）は接続部９の模式的構造図である。図２１（ａ）に示すように、接続部９には円板状の金属プレート１００を用いてもよい。金属プレート１００は、図２１（ｂ）に示すように、リング状の絶縁物１０２の中央部に金属１０１を設けるとともに、周囲に金属１０３を設けたものである。これにより、図２０の場合と同様、リング状の絶縁物１０２の内側面および外側面に電極が形成された構造となる。その結果、電極２Ｂ（−）を通じて電極２Ｂin、金属１０１、電極２Ａinにマイナスの電荷が蓄えられる。一方、電極２Ｂ（＋）を通じて電極２Ｂout、金属１０３、電極２Ａoutにプラスの電荷が蓄えられる。このように電極数が削減されると、１個の電源で済むため、省電力化を図ることが可能となる。
【００４３】
図２２は、更に別の実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的側面図である。この図に示すように、駆動要素Ａ，Ｂの周囲に数個の圧縮バネ１１を配置してもよい。この圧縮バネ１１も、金属などの硬質の弾性材料で構成され、圧縮力に反発するバネである。ここでは４本の圧縮バネ１１を例示しているが、バランスを保てる構成であればよく、本数は特に限定されるものではない。
【００４４】
図２３は、更に別の実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的側面図である。この図に示すように、２対以上の駆動要素Ａ，Ｂを直列に接続してもよい。これにより、変位量を伸ばすことができるのはいうまでもない。この場合、大開口部側の接続部９ａの構造を小開口部側の接続部９の構造（図２０参照）と同様にすれば、２対以上の駆動要素Ａ，Ｂにおいて全部の電極を共通化することが可能である。
【００４５】
図２４は、更に別の実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的側面図である。この図に示すように、駆動要素Ａ，Ｂの周囲に数本の磁石１２を配置してもよい。各磁石１２は、同極が互いに反発しあう構造になっている。上記の説明では、弾性体として圧縮バネ６，１１を例示したが、弾性体は、この磁石１２のように、エラストマー１の縮む方向とは逆に力を作用させる物であればよい。
【００４６】
図２５は、更に別の実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータの模式的側面図である。この図に示すように、駆動要素Ａ，Ｂを円錐型ではなく円柱型に形成してもよい。もちろん、円柱型にした場合でも駆動要素Ａ，Ｂの内部構造は変わらない。
【００４７】
その他、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータは、様々な変形が可能である。例えば、駆動要素Ａ，Ｂを並列に接続してもよいし、駆動要素Ａ，Ｂのそれぞれを多層化してもよい（後述する）。もちろん、各層の厚みや寸法等は適宜変更することが可能である。
【００４８】
［駆動システム］
図２６は、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータを駆動する駆動システムの機能ブロック図である。ここでは、スイッチでの駆動システムを例示している。
【００４９】
この駆動システムは、例えば、ロボット駆動用アクチュエータを駆動するシステムであって、図２６に示すように、電源２１にスイッチ２２を介して昇圧装置２３が接続され、昇圧装置２３に誘電エラストマーアクチュエータ２４が接続され、誘電エラストマーアクチュエータ２４に従動部２５が接続されている。ここでは、実際に駆動させるロボットアーム等のアプリケーションを総称して「従動部２５」と呼んでいる。具体的には、誘電エラストマーアクチュエータ２４の上面（出力部４）にワイヤ等の駆動伝達部が取り付けられ、このワイヤがロボットアームに接続されることになる。
【００５０】
このような構成においてスイッチ２２をオンにすると、電源２１からの電圧が昇圧装置２３により昇圧され、誘電エラストマーアクチュエータ２４に印加される。これにより、誘電エラストマーアクチュエータ２４が駆動して、その駆動が従動部２５に伝達され、従動部２５が作動するようになっている。
【００５１】
図２７は、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータを駆動する別の駆動システムの機能ブロック図である。ここでは、パルスによる駆動システムを例示している。図２６と異なる点は、昇圧装置３４の前段に発振器３３を設けている点だけである。発振器３３からのパルス信号が昇圧装置３４に供給されると、そのパルス信号に基づいて昇圧装置３４により昇圧され、誘電エラストマーアクチュエータ３５に印加されるようになっている。
【００５２】
［アクチュエータの応用製品での効果・特徴］
実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータは、ロボット駆動用アクチュエータやハプティクス（触感提示）デバイス等に応用することができる。ロボット駆動用アクチュエータに応用した場合、（１）非常に軽量であるため多関節化が容易である、（２）柔軟な材料であるため人との共存が容易である、（３）エラストマーの伸縮であるため静音である等の特徴がある。また、ハプティクスデバイスに応用した場合、周波数だけでなく、周波数波形（例えば、サイン波と矩形波の違い等）によっても様々な振動を生みだすことができるため、多様な触感の再現が可能になる。
【００５３】
［大出力化構造］
以下、実施例に係る誘電エラストマーアクチュエータ（以下、「上面駆動型ＤＥ」という。）を用いた大出力化構造について説明する。上面駆動型ＤＥの基本的な構造は既に説明した通りであるため、以下では異なる点を中心に説明する。
【００５４】
（大口径化、アレイ化）
図２８は、上面駆動型ＤＥ４０を用いた大出力化構造を説明するための模式的側面図であり、図２８（ａ）は基本構造、図２８（ｂ）は大口径化した場合、図２８（ｃ）はアレイ化した場合を示している。
【００５５】
具体的には、図２８（ａ）は、フレームの径が２６ｍｍ程度の小型の上面駆動型ＤＥ４０を示している。このような上面駆動型ＤＥ４０を用いて大出力化を図るには、図２８（ｂ）に示すように、大口径化することが考えられる。例えば、フレームの径を２６ｍｍ程度から７７ｍｍ程度まで大口径化してもよい。しかし、このように大口径化した場合、エラストマー量は増えるものの、力成分が駆動方向とは異なる方向に大きくなってしまうため、大出力化を図ることができない。すなわち、図２８（ｂ）に示すように、発生力Ｆ１１の角度が浅くなってしまうため、駆動力Ｆ１２は増えない。
【００５６】
一方、図２８（ｃ）に示すように、上面駆動型ＤＥ４０をアレイ化した場合、発生力Ｆ１１の角度が保たれるため、駆動力Ｆ１２は増加する。この場合、上面駆動型ＤＥ４０の配置数により、発生力Ｆ１１を調整することができる（発生力＝１個の上面駆動型ＤＥ４０の発生力×配置数）。特に、上面駆動型ＤＥ４０をハニカム状に配置した場合、発生力Ｆ１１のロスを最小限に抑えることができるため、変位量は保ちながら大出力化を達成することが可能となる。
【００５７】
（ハニカム構造）
図２９は、ハニカム構造の上面駆動型ＤＥ４００の模式的鳥瞰図である。ここでは、７個の上面駆動型ＤＥ４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０をハニカム状にアレイ化した構造を例示している。７個の上面駆動型ＤＥ４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０は、円板状の上フレームＦｔと下フレームＦｂとの間に配置され、相互に電気的に接続された構造になっている（後述する）。上フレームＦｔ，下フレームＦｂの径は、例えば７７ｍｍ程度である。
【００５８】
図３０は、ハニカム構造の上面駆動型ＤＥ４００から上フレームＦｔを取った状態を示す模式的鳥瞰図である。図３０に示すように、上フレームＦｔを取ると、上面駆動型ＤＥ４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０が小スペースに多数配置されていることが分かる。上フレームＦｔと下フレームＦｂとの間には圧縮バネ６等の弾性体が配置されている。もちろん、弾性体の形状や本数などは特に限定されるものではない。このようなハニカム構造によれば、変位量を保ちながら配置数分だけ大出力化を図ることが可能である。
【００５９】
（電極構造）
図３１は、ハニカム構造の上面駆動型ＤＥ４００の電極構造を示す模式的鳥瞰図である。下フレームＦｂを上側部分Ｆｂ１と下側部分Ｆｂ２に分割し、その内側を示している。図３１に示すように、上側部分Ｆｂ１には、７個の円形の開口４１１，４２１，４３１，４４１，４５１，４６１，４７１がハニカム状に形成されている。同様に、下側部分Ｆｂ２にも、７個の円形の開口４１２，４２２，４３２，４４２，４５２，４６２，４７２がハニカム状に形成されている。
【００６０】
上側部分Ｆｂ１と下側部分Ｆｂ２の対向面（フレーム上）には、一対の電極２ｂ（＋），２ｂ（−）が配線されている。電極２ｂ（＋）は、７個の開口４１２，４２２，４３２，４４２，４５２，４６２，４７２の全てを繋ぐように配線され、一方側（右側）からフレーム外に引き出されている。電極２ｂ（−）は、７個の開口４１１，４２１，４３１，４４１，４５１，４６１，４７１の全てを繋ぐように配線され、他方側（左側）からフレーム外に引き出されている。
【００６１】
７個の開口４１２，４２２，４３２，４４２，４５２，４６２，４７２には、７個の上面駆動型ＤＥ４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０が配置されることになる。その結果、フレーム上の電極とエラストマー上のカーボン電極とが接続されることで、アクチュエータ全てを共通化させる構造になっている。これにより、一対の電極２ｂ（＋），２ｂ（−）から７個の上面駆動型ＤＥ４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０の全てを同時に駆動することが可能である。
【００６２】
一対の電極２ｂ（＋），２ｂ（−）は、上側部分Ｆｂ１と下側部分Ｆｂ２とを対向させた状態でも、相互に重ならないように配線されるのが望ましい。例えば、開口４３１と開口４２１との間には電極２ｂ（−）が形成されているため、それに対向する開口４３２と開口４２２との間には電極２ｂ（＋）が形成されていない。このように、各上面駆動型ＤＥ４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０間の上下の電極配線が重ならないように配置することで、電界集中・リークなどが起こる可能性を低減することが可能である。
【００６３】
（ハニカム構造の作製）
図３２は、ハニカム構造の上面駆動型ＤＥ４００の作製工程を示す模式的断面図である。
【００６４】
まず、図３２（ａ）に示すように、フレーム上にエラストマー１を固定する。この図３２（ａ）で例示しているフレームは下フレームＦｂである。下フレームＦｂには、７個の開口間に一対の電極２ｂ（＋），２ｂ（−）が配線されている（図３１参照）。
【００６５】
次いで、図３２（ｂ）に示すように、エラストマー１の裏表にリング状の中央プレート４を固定し、カーボン粉末等の電極２を塗布する。既に説明した通り、中央プレート４（接続部９）の構造バリエーションは様々あり、特に限定されるものではない。
【００６６】
次いで、図３２（ｃ）に示すように、同様の手順でもう１つフレーム（ここでは上フレームＦｔ）を作製する。ただし、上フレームＦｔには配線電極は不要である。そして、上フレームＦｔと下フレームＦｂとを対向させて配置した後、圧縮バネ６を入れる。
【００６７】
最後に、図３２（ｄ）に示すように、上下の中央プレート４を接着し、電極の共通化を行う。もちろん、中央プレート４の接着方法や電極の共通化方法は、図７〜図１２と同様の方法を採用することができる。
【００６８】
［更なる大出力化に向けた改善案］
このようなハニカム構造の上面駆動型ＤＥ４００は、（１）静かで直線的な動きをする、（２）柔らかく且つ低電流駆動（安全）、（３）軽量で高速応答など、優れた特徴があるため、様々な分野への応用が期待される。ロボット駆動用アクチュエータへ応用する場合は、更に大きな駆動力、変位量を得るため、以下に説明するように、エラストマー１の多層化や高密度化を図るのが望ましい。
【００６９】
（多層化）
図３３は、ハニカム構造の上面駆動型ＤＥ４００のエラストマー１を多層化する様子を模式的に示す説明図である。ここでは、電極２（＋），エラストマー１，電極２（−），エラストマー１，電極２（＋），…の順に配置した場合を例示している。このようにエラストマー１と電極２とを交互に配置した多層構造にすることで、変位量を保ちながら大出力化が可能になる。なお、エラストマー１の膜厚１ｔが３０μｍ程度であり、多層構造の１ペア膜厚が１００μｍ程度であると仮定した場合、１０層でも１ｍｍ程度である。
【００７０】
図３４は、図３３に示される上面駆動型ＤＥ４００の電極構造を示す模式的断面図である。図３４（ａ）中の破線部分を拡大したものを図３４（ｂ）に示している。図３４（ｂ）に示すように、エラストマー１を多層化した場合でも、アクチュエータ全てを共通化させることができる。例えば、中央プレート４には、上下のカーボン電極を相互に接続するための貫通電極が形成されてもよい。また、上フレームＦｔの上側部分Ｆｔ１と下側部分Ｆｔ２との間において、多層化された電極２（＋）同士が配線２ｔ（＋）で接続されるとともに、多層化された電極２（−）同士が配線２ｔ（−）で接続されてもよい。これにより、多層化された全ての電極が共通化され、多層化された全てのエラストマー１を同時に伸長させることができるため、同じ面積のまま更なる大出力化を図ることが可能である。多層化の層数を奇数とすることで、多層構造の最内側面と最外側面を（−）と（＋）に分けて配置できるため、なお良い。
【００７１】
（高密度化）
図３５は、ハニカム構造の上面駆動型ＤＥ４００のエラストマー１を高密度化する様子を模式的に示す説明図である。この上面駆動型ＤＥ４００は円錐型の構造であるため、図３５に示すように、中央プレート４の周囲に余りスペースＳが存在する。そこで、この余りスペースＳにもエラストマー１を配置し、高密度化を図るようにしてもよい。この場合、エラストマー１を配置する角度を変えながら、可能な限り高密度化を図るのが望ましい。電極構造は、多層化の場合と同様である。これにより、高密度化された全てのエラストマー１を同時に伸長させることができるため、同じ面積のまま更なる大出力化を図ることが可能である。
【００７２】
（変形例）
図３６は、図２９に示される上面駆動型ＤＥ４００の変形例を示す模式的平面図であり、図３６（ａ）は正三角形の場合、図３６（ｂ）は正四角形の場合、図３６（ｃ）は正六角形の場合を示している。すなわち、図２９では、平面視において円形のフレーム内に７個の上面駆動型ＤＥ４１０，４２０，４３０，４４０，４５０，４６０，４７０をハニカム状にアレイ化した構造を例示したが、これに限定されるものではない。
【００７３】
例えば、図３６（ａ）に示すように、正三角形のフレーム５００Ｆ内に３個の上面駆動型ＤＥ５１０，５２０，５３０をアレイ化し、正三角形の上面駆動型ＤＥ５００としてもよい。また、図３６（ｂ）に示すように、正四角形のフレーム６００Ｆ内に４個の上面駆動型ＤＥ６１０，６２０，６３０，６４０をアレイ化し、正四角形の上面駆動型ＤＥ６００としてもよい。また、図３６（ｃ）に示すように、正六角形のフレーム７００Ｆ内に７個の上面駆動型ＤＥ７１０，７２０，７３０，７４０，７５０，７６０，７７０をアレイ化し、正六角形の上面駆動型ＤＥ７００としてもよい。
【００７４】
このような正三角形，正四角形，正六角形の上面駆動型ＤＥ５００，６００，７００は、隙間なく平面を敷き詰めることができるため、他の形状を採用した場合と比べて省スペースで大出力化を図ることが可能である。特に、正六角形の上面駆動型ＤＥ７００は、ハニカム構造であるため、発生力Ｆ１１のロスを最小限に抑えることが可能である。
【００７５】
［まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る誘電エラストマーアクチュエータは、伸縮可能な一対の電極２間にエラストマー１を挟んだ構造の駆動要素Ａ（第１の誘電エラストマー駆動要素）と、伸縮可能な一対の電極２間にエラストマーを挟んだ構造の駆動要素Ｂ（第２の誘電エラストマー駆動要素）と、駆動要素Ａと駆動要素Ｂとを直列に接続する接続部９とを備え、駆動要素Ａおよび駆動要素Ｂが有する一対の電極２間に電圧を印加したときに、一対の電極２間に生じる電場により一対の電極２が電場と平行な方向に変位してエラストマー１が電場と垂直な方向に伸長し、エラストマー１の伸長が接続部９を介して互いに作用し合う。
【００７６】
また、駆動要素Ａまたは駆動要素Ｂの一端が固定され、駆動要素Ｂまたは駆動要素Ａの他端が自由移動できてもよい。
【００７７】
また、駆動要素Ａおよび駆動要素Ｂの両端間が弾性体で保持されていてもよい。
【００７８】
また、駆動要素Ａおよび駆動要素Ｂが有する一対の電極２を共通化し、駆動要素Ａおよび駆動要素Ｂが有するエラストマー１を同時に伸長させてもよい。
【００７９】
また、駆動要素Ａおよび駆動要素Ｂは、軸方向に互いに離間した小開口部８Ａ，８Ｂおよび大開口部７Ａ，７Ｂを有する錐台筒状であってもよい。
【００８０】
また、錐台筒状の内側面に共通電極の一方（電極２Ａin，電極２Ｂin，電極２Ｃin）が形成され、錐台筒状の外側面に共通電極の他方（電極２Ａout，電極２Ｂout，電極２Ｃout）が形成されていてもよい。
【００８１】
また、駆動要素Ａが有する小開口部８Ａと駆動要素Ｂが有する小開口部８Ｂとが接続部９により接続されていてもよい。
【００８２】
また、駆動要素Ａまたは駆動要素Ｂが有する大開口部７Ａ，７Ｂの少なくとも一方が外方に変位してもよい。
【００８３】
また、駆動要素Ａおよび駆動要素Ｂを一対の誘電エラストマー駆動要素とした場合、複数対の誘電エラストマー駆動要素が直列に接続されていてもよい。
【００８４】
また、駆動要素Ａおよび駆動要素Ｂを一対の誘電エラストマー駆動要素とした場合、複数対の誘電エラストマー駆動要素が並列に接続されていてもよい。
【００８５】
また、７対の誘電エラストマー駆動要素がハニカム状にアレイ化されていてもよい。
【００８６】
また、複数対の誘電エラストマー駆動要素間を接続する一対の電極２ｂ（＋），２ｂ（−）が相互に重ならないように配線されていてもよい。
【００８７】
また、複数対の誘電エラストマー駆動要素の全ての電極が共通化されていてもよい。
【００８８】
また、電極２とエラストマー１とが交互に配置された多層構造であってもよい。
【００８９】
また、エラストマー１が配置角度を変えながら余りスペースＳに高密度に配置された高密度構造であってもよい。
【００９０】
また、電極２は、グラファイトグリース、カーボン粉末またはカーボンナノチューブのいずれかからなってもよい。
【００９１】
また、エラストマー１は、アクリル、シリコーンまたはポリウレタンのいずれかからなってもよい。
【００９２】
また、本実施の形態に係る誘電エラストマーアクチュエータの駆動システムは、上記したような誘電エラストマー駆動要素を少なくとも２つ備える誘電エラストマーアクチュエータ２４と、一対の電極２に所定の駆動波形の電圧を印加する電源回路とを備える。
【００９３】
また、電源回路は、入力された電圧を昇圧して電極に印加する昇圧装置２３を有してもよい。
【００９４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、使いやすい構造の誘電エラストマーアクチュエータおよびその駆動システムを提供することができる。
【００９５】
[その他の実施の形態]
上記のように、いくつかの実施の形態を記載したが、開示の一部をなす論述および図面は例示的なものであり、各実施の形態を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例および運用技術が明らかとなろう。
【００９６】
このように、各実施の形態は、ここでは記載していない様々な態様を含む。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本実施の形態に係る誘電エラストマーアクチュエータは、ロボット駆動用アクチュエータやハプティクスデバイス等に応用することができる。
【符号の説明】
【００９８】
Ａ…駆動要素（第１の誘電エラストマー駆動要素）
Ｂ…駆動要素（第２の誘電エラストマー駆動要素）
１，１Ａ，１Ｂ…エラストマー（誘電エラストマー）
２，２Ａ，２Ｂ，２Ａin，２Ｂin，２Ｃin，２Ａout，２Ｂout，２Ｃout…電極
３，３Ａ，３Ｂ…フレーム
４，４Ａ,４Ｂ…プレート
６，１１…圧縮バネ（弾性体）
７Ａ，７Ｂ…大開口部
８Ａ，８Ｂ…小開口部
９，９ａ…接続部
２１…電源
２２…スイッチ
２３…昇圧装置（昇圧回路）
２４…誘電エラストマーアクチュエータ
２５…従動部
３３…発振器
１００…金属プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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