(57)【要約】【課題】高電圧を印加したとしても、誘電層の発熱量を抑制することにより、所望の動作を実現することができ、且つ、耐久性を確保することができる誘電アクチュエータ装置を提供する。【解決手段】誘電アクチュエータ装置１は、エラストマーを含む誘電層１１及び誘電層１１を挟んで配置される一対の電極層１２，１３をそれぞれ備え、対象物Ｗに対して並列に配列され、且つ、対象物Ｗに対して同種の動作をそれぞれ実行する複数の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４と、複数の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれに対して電圧を印加する電源装置２０とを備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマーを含む誘電層及び前記誘電層を挟んで配置される一対の電極層をそれぞれ備え、対象物に対して並列に配列され、且つ、前記対象物に対して同種の動作をそれぞれ実行する複数の誘電アクチュエータと、
前記複数の誘電アクチュエータのそれぞれに対して電圧を印加する電源装置と、
を備える、誘電アクチュエータ装置。
【請求項２】
前記電源装置は、前記複数の誘電アクチュエータのそれぞれに対して間欠的に且つタイミングをシフトして電圧を印加する、請求項１に記載の誘電アクチュエータ装置。
【請求項３】
前記電源装置は、前記複数の誘電アクチュエータの動作による合成発生力を所望値とするように、前記複数の誘電アクチュエータへ印加する電圧を制御する、請求項１に記載の誘電アクチュエータ装置。
【請求項４】
前記電源装置は、前記複数の誘電アクチュエータを構成する第一誘電アクチュエータへ印加する電圧を減少させながら、前記複数の誘電アクチュエータを構成する第二誘電アクチュエータへ印加する電圧を増加させる、請求項１又は２に記載の誘電アクチュエータ装置。
【請求項５】
前記電源装置は、前記複数の誘電アクチュエータのうち少なくとも一部の複数の誘電アクチュエータへ同一のタイミングで同一電圧又は一定の比率の電圧を印加する、請求項１−４の何れか一項に記載の誘電アクチュエータ装置。
【請求項６】
前記誘電アクチュエータ装置は、前記誘電アクチュエータに蓄えられた電荷を減少させる際に前記電荷を前記誘電アクチュエータの外部へ移動可能とするシンク回路をさらに備える、請求項１−５の何れか一項に記載の誘電アクチュエータ装置。
【請求項７】
前記シンク回路は、
前記誘電アクチュエータに並列接続され、前記誘電アクチュエータに蓄えられた電荷を放電するためのシャント抵抗と、
前記シャント抵抗に直列接続されたスイッチング素子と、
を備える、請求項６に記載の誘電アクチュエータ装置。
【請求項８】
前記シンク回路は、前記誘電アクチュエータに常時並列接続され、前記誘電アクチュエータに蓄えられた電荷を放電するためのシャント抵抗である、請求項６に記載の誘電アクチュエータ装置。
【請求項９】
前記シンク回路は、
前記誘電アクチュエータに並列接続され、前記誘電アクチュエータに蓄えられた電荷の移動先としての移動用コンデンサと、
前記誘電アクチュエータと前記移動用コンデンサとの間に接続され、前記誘電アクチュエータ及び前記移動用コンデンサと共にＬＣ回路を構成するコイルと、
前記誘電アクチュエータと前記移動用コンデンサとの間に接続されたスイッチング素子と、
を備える、請求項６に記載の誘電アクチュエータ装置。
【請求項１０】
前記複数の誘電アクチュエータを構成する第一誘電アクチュエータ及び第二誘電アクチュエータは、並列接続され、
前記第二誘電アクチュエータは、前記第一誘電アクチュエータに蓄えられた電荷の移動先としての移動用コンデンサとして機能し、
前記誘電アクチュエータ装置は、
前記第一誘電アクチュエータと前記第二誘電アクチュエータとの間に接続され、前記第一誘電アクチュエータ及び前記第二誘電アクチュエータと共にＬＣ回路を構成するコイルと、
前記第一誘電アクチュエータと前記第二誘電アクチュエータとの間に接続されたスイッチング素子と、
を備える、請求項１−９の何れか一項に記載の誘電アクチュエータ装置。
【請求項１１】
前記電源装置は、前記第二誘電アクチュエータへ供給する目標電荷量から、前記第一誘電アクチュエータから前記第二誘電アクチュエータへ移動する電荷量を減算した不足電荷量を前記第二誘電アクチュエータへ供給する、請求項１０に記載の誘電アクチュエータ装置。
【請求項１２】
前記電源装置は、
電源本体と、
前記電源本体によって電圧を印加されることで、前記第二誘電アクチュエータへ供給するための前記不足電荷量を蓄える供給用コンデンサと、
を備える、請求項１１に記載の誘電アクチュエータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電アクチュエータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エラストマーを含む誘電層及び誘電層を挟んで配置される一対の電極層を備える誘電アクチュエータが知られている（特許文献１，２，３参照）。誘電アクチュエータは、電圧を印加することにより、エラストマーを含む誘電層が変形することで力を発生する。特許文献１には、誘電アクチュエータへ駆動電圧以外の交流電圧を印加することで、誘電アクチュエータを暖めることが記載されている。これにより、低温環境下におけるアクチュエータの特性の低下を抑制することとされている。
【０００３】
特許文献２には、誘電アクチュエータは最後に使用された後の経過時間の長短に応じて、誘電アクチュエータに対しある電圧を印加した際に回路を流れる電流が異なることが記載されている。そして、長期間使用されていない誘電アクチュエータに対し一定の電圧を印加し続けると、回路を流れる電流が時間の経過に伴い徐々に低下した後、一定値で概ね安定する。つまり、長期間使用されていない場合において回路を流れる電流が不安定な状態となる場合には、過大な電流が流れることがある。そこで、特許文献２には、誘電アクチュエータの帯電状態を判定し、不安定な帯電状態であれば、予め定められた規則にしたがう電圧の印加により、安定な帯電状態へ移行させることが記載されている。これにより、不安定な帯電状態の誘電アクチュエータに対し、高い電圧が印加されて回路に過大な電流が流れることを回避することができる。
【０００４】
特許文献３には、誘電アクチュエータの例として、対象物を駆動するために二つの人工筋肉を並列に配置することが記載されている。二つの人工筋肉に対して電圧を印加しないことにより、二つの人工筋肉が最も収縮した状態となる。また、二つの人工筋肉に対して同じ電圧を印加することにより、二つの人工筋肉が同じ長さに伸長した状態となる。さらに、一方の人工筋肉に対して電圧を印加し且つ他方の人工筋肉に対して電圧を印加しないことにより、二つの人工筋肉の長さが異なる状態となる。このように、二つの人工筋肉は、対象物における異なる部位をそれぞれ独立に移動させる目的に用いられており、印加される電圧を切り替えることで、対象物の位置及び角度を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５４６６７５７号公報
【特許文献２】特許第６２０９４３０号公報
【特許文献３】特開２０１７−１２７０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、誘電アクチュエータに印加する電圧が高いほど、誘電アクチュエータによる発生力が大きくなる。しかし、誘電アクチュエータの誘電層においては、印加電圧が高いほど漏れ電流が大きくなることが知られている。ここで、エラストマーを含む誘電層は、漏れ電流による蓄熱現象によって、分子運動が活発化する。特に、誘電アクチュエータに連続的に高電圧を印加する場合には、誘電層の発熱量が大きくなることにより、誘電層に電流が流れやすい部分が生じるおそれがある。そうすると、電極層に蓄えられた電荷が失われてしまい、誘電アクチュエータが所望の動作を実現することができない。さらに、誘電層が高温になることは、誘電層の耐久性低下の原因となる。
【０００７】
また、誘電アクチュエータの発生力のダイナミックレンジを広くするためには、誘電アクチュエータに印加する電圧の範囲を広くすることが考えられる。しかし、印加電圧を高くすると、上記のとおり、漏れ電流が大きくなるという問題が生じる。
【０００８】
本発明は、高電圧を印加したとしても、誘電層の発熱量を抑制することにより、所望の動作を実現することができ、且つ、耐久性を確保することができる誘電アクチュエータ装置を提供することを目的とする。また、本発明は、誘電アクチュエータの発生力のダイナミックレンジを広くすることができる誘電アクチュエータ装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る誘電アクチュエータ装置は、エラストマーを含む誘電層及び誘電層を挟んで配置される一対の電極層をそれぞれ備え、対象物に対して並列に配列され、且つ、対象物に対して同種の動作をそれぞれ実行する複数の誘電アクチュエータと、複数の誘電アクチュエータのそれぞれに対して電圧を印加する電源装置とを備える。
【００１０】
上記のとおり、誘電アクチュエータ装置は、複数の誘電アクチュエータを備える。そして、複数の誘電アクチュエータのそれぞれは、対象物に対して同種の動作を実行することができる。つまり、第一誘電アクチュエータによって対象物を動作させた場合における対象物の動作と、第二誘電アクチュエータによって対象物を動作させた場合における対象物の動作とが、同種の動作（同じ目的の動作）であることを意味する。従って、誘電アクチュエータ装置は、一つの誘電アクチュエータではできない動作を実現できる。
【００１１】
好ましくは、電源装置は、複数の誘電アクチュエータのそれぞれに対して間欠的に且つタイミングをシフトして電圧を印加すると良い。それぞれの誘電アクチュエータは、電圧を印加されたタイミングにおいて、対象物に対して所定動作を実行する。そして、それぞれの誘電アクチュエータには、連続的に電圧が印加され続けることはない。
【００１２】
それぞれの誘電アクチュエータは、連続的に電圧を印加され続けることはないため、高電圧が印加されたとしても、誘電層の発熱量が大きくなることを抑制できる。従って、誘電層に電流が流れやすい部分が生じることを抑制でき、電極層に蓄えられた電荷が失われることを抑制できる。その結果、誘電アクチュエータが所望の動作を実現することができる。さらに、誘電層が高温になることを抑制できることにより、誘電層の耐久性を向上させることができる。
【００１３】
また、好ましくは、電源装置は、複数の誘電アクチュエータのうち少なくとも一部の複数の誘電アクチュエータへ同一のタイミングで同一電圧又は一定の比率の電圧を印加すると良い。一つの誘電アクチュエータによる発生力は、ダイナミックレンジに限界がある。しかし、複数の誘電アクチュエータへ同一のタイミングで同一電圧を印加することで、全体の発生力は、当該複数の誘電アクチュエータによる同一のタイミングに発生する発生力を足し合わせることにより、大きくなる。また、複数の誘電アクチュエータへ異なる電圧を印加する場合に一定の比率の電圧を印加することで、全体の発生力は、当該複数の誘電アクチュエータによる同一のタイミングに発生する発生力を足し合わせることにより、大きくなる。このように、複数の誘電アクチュエータを同一タイミングで動作する同一群の誘電アクチュエータとして用いることで、ダイナミックレンジを広くすることができる。さらに、上述したように、それぞれの誘電アクチュエータには高電圧を印加することなく、同一群の誘電アクチュエータによる発生力を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】誘電アクチュエータの概要を示す図である。
【図２】第一実施形態の誘電アクチュエータ装置の構成を示す図である。
【図３】誘電アクチュエータ装置の制御ブロック図である。
【図４】（ａ）は複数群の誘電アクチュエータによる総張力を示し、（ｂ）は複数群の誘電アクチュエータの合成発生力を示し、（ｃ）は各誘電アクチュエータの発生力を示し、（ｄ）は各誘電アクチュエータへの印加電圧を示す図である。
【図５】第一例のシンク回路を示す図であって、誘電アクチュエータへ電荷を蓄える際の電流の流れを示す図である。
【図６】第一例のシンク回路において、誘電アクチュエータに蓄えられた電荷を外部へ移動する際の電流の流れを示す図である。
【図７】第一例のシンク回路における印加電圧の変化を示す図である。
【図８】第二例のシンク回路を示す図である。
【図９】第二例のシンク回路におけるスイッチング制御部による制御ブロック図である。
【図１０】第二例のシンク回路において、スイッチング制御部がＯＦＦ信号を出力する場合の電流の流れを示す図である。
【図１１】第二例のシンク回路において、スイッチング制御部がＯＮ信号を出力する場合の電流の流れを示す図である。
【図１２】第二例のシンク回路を用いる場合において、印加電圧を矩形波とした場合の印加電圧出力部のモニタ値、スイッチング制御部の出力電圧、印加電圧出力部の出力電流を示す図である。
【図１３】第二例のシンク回路を用いる場合において、印加電圧を台形波とした場合の印加電圧出力部のモニタ値、スイッチング制御部の出力電圧、印加電圧出力部の出力電流を示す図である。
【図１４】第二例のシンク回路を用いる場合において、印加電圧をサイン波とした場合の印加電圧出力部のモニタ値、スイッチング制御部の出力電圧、印加電圧出力部の出力電流を示す図である。
【図１５】第三例のシンク回路を示す図である。
【図１６】第三例のシンク回路において、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ５がＯＮ状態となる場合の電流の流れを示す図である。
【図１７】第三例のシンク回路において、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３がＯＮ状態となる場合の電流の流れを示す図である。
【図１８】第三例のシンク回路において、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４がＯＮ状態となる場合の電流の流れを示す図である。
【図１９】第三例のシンク回路において、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４，ＳＷ５がＯＮ状態となる場合の電流の流れを示す図である。
【図２０】第四例のシンク回路を示す図である。
【図２１】第二の誘電アクチュエータ装置を示す構成図である。
【図２２】第二の誘電アクチュエータ装置を示す構成図である。
【図２３】第三の誘電アクチュエータ装置を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（１．誘電アクチュエータ１０の概要）
誘電アクチュエータ１０の概要について、図１を参照して説明する。誘電アクチュエータ１０は、柔軟な性質を有するアクチュエータである。誘電アクチュエータ１０は、図１に示すように、エラストマーを含む誘電層１１と、及び、誘電層１１を挟んで配置される一対の電極層１２，１３を備える。電極層１２は、例えば、エラストマー中に導電性フィラーを配合させることにより成形される。従って、誘電層１１及び一対の電極層１２，１３は、何れも、弾性を有する。つまり、誘電アクチュエータ１０は、全体として、弾性を有している。
【００１６】
そして、一対の電極層１２，１３に電圧が印加されて、一対の電極層１２，１３に電荷が蓄えられると、一対の電極層１２，１３間の引力によって、誘電層１１が厚さ方向（積層方向）に圧縮され、その結果、誘電層１１が面方向に伸長する。誘電層１１の伸長の際に電極層１２，１３も追従して伸長する。従って、一対の電極層１２，１３に電圧が印加されると、誘電アクチュエータ１０全体が、面方向に伸長する。なお、面方向とは、誘電層１１及び一対の電極層１２，１３が積層される方向（厚さ方向）に対して直交する方向を意味する。
【００１７】
誘電アクチュエータ１０の面方向への発生力σと印加電圧Ｖとの関係は、式（１）に示す。式（１）は、真空誘電率ε０、誘電層１１の比誘電率εｒ、誘電層１１の厚さｄを用いて表される。つまり、誘電アクチュエータ１０の発生力σは、印加電圧Ｖの二乗に比例する。従って、印加電圧Ｖを高くするほど、誘電アクチュエータ１０は、大きな発生力σを生じる。
【００１８】
【数１】
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【００１９】
ここで、誘電アクチュエータ１０は、図１に示すように、平面シート状として用いることもできるが、これに限られるものではない。例えば、誘電アクチュエータ１０は、シート状の素材を積層しても良い。また、誘電アクチュエータ１０は、筒状に形成することもできる。この場合、誘電アクチュエータ１０は、筒状の誘電層１１と、誘電層１１の内周面及び外周面にそれぞれ配置された一対の電極層１２，１３とを備える。誘電アクチュエータ１０は、筒状に形成される場合には、予め筒状に製造することもできるし、シート状の素材を巻回することにより筒状とすることもできる。また、誘電アクチュエータ１０は、図１に示すようなシート状の素材を形成した後に、シートを渦巻き状に巻回して筒状又は棒状に形成することもできる。さらに、誘電アクチュエータ１０は、圧縮、延伸等により形状を整えても良い。
【００２０】
筒状又は棒状に形成された誘電アクチュエータ１０は、印加電圧Ｖが付与されることにより、誘電層１１及び一対の電極層１２，１３の面方向（積層方向に直交する方向）、すなわち筒状又は棒状における中心軸方向に伸長する力を発生力σとすることができる。
【００２１】
上述したように、誘電アクチュエータ１０は、柔軟な性質を有し、面方向に伸長する発生力σを生じさせることができる。そこで、誘電アクチュエータ１０は、初期張力ＦPREが付与されていれば、発生力σによって張力を緩ませるように機能させることができる。従って、誘電アクチュエータ１０は、人工筋肉として用いることができる。この場合、具体的には、誘電アクチュエータ１０は、産業用グリッパ、ドローン用グリッパ、義手、義足、関節アシスト装置、対人コミュニケーションロボット、手術用ロボット等の各関節、駆動装置として用いることができる。また、誘電アクチュエータ１０は、発生力σによって振動を発生させることができる。この場合、具体的には、誘電アクチュエータ１０は、触覚提示装置、スピーカ等に用いることができる。また、誘電アクチュエータ１０は、二次元的な形状の変化を利用し表情や情報を表示する装置にも用いることができる。なお、誘電アクチュエータ１０は、初期張力ＦPREが付与されている場合に限定されるものではなく、初期張力ＦPREが付与されていない場合にも変形を生じるため、当該変形を利用する目的に適用することができる。
【００２２】
（２．誘電アクチュエータ装置１の構成）
誘電アクチュエータ装置１の構成について、図２を参照して説明する。図２に示すように、誘電アクチュエータ装置１は、例えばグリッパ等に適用できるように、把持部材としての対象物Ｗを直動させる場合を例にあげる。対象物Ｗが、ベース部材Ｂ１，Ｂ２の間に配置され、ベース部材Ｂ１，Ｂ２に対して所定方向に直動する。対象物Ｗとベース部材Ｂ１との間に誘電アクチュエータ１０が連結されており、対象物Ｗとベース部材Ｂ２との間にスプリングＳが連結されている。つまり、対象物Ｗは、誘電アクチュエータ１０の発生力σに応じた位置に移動し、且つ、誘電アクチュエータ１０による発生力σに対応する力を発生する。なお、誘電アクチュエータ装置１は、図２に示すような構成以外の種々の構成を採用することができる。また、スプリングＳは、コイルスプリングやゴム等の単なる弾性体（能動的な駆動力を発揮しない弾性体）に限られるものではなく、誘電アクチュエータ１０を含む弾性体を適用してもよい。また、複数の誘電アクチュエータ１０の間が、空間である必要はなく、例えば絶縁体を介装させたり、電極同士を密着させたり、積層させたりしても良い。
【００２３】
そして、図２において、誘電アクチュエータ装置１は、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４と、電源装置２０と、荷重検出器３０とを備える。複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれは、複数の誘電アクチュエータにより構成される。図２には、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれは、二個の誘電アクチュエータを備える場合を示す。ここで、同一群の誘電アクチュエータ１０１（１０２，１０３，１０４も同様）は、同一の動作又は相似の動作を行う。つまり、同一のタイミングで発生力σを生じる。ただし、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれは、複数の誘電アクチュエータを備える構成に限定されるものではなく、一つの誘電アクチュエータを備える構成としてもよい。
【００２４】
複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれを構成する各誘電アクチュエータは、図１に示すように、誘電層１１及び一対の電極層１２，１３を備えて構成される。本実施形態においては、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれは、長尺状且つ同形状に形成されており、長手方向に発生力σ（式（１）参照）を生じさせる目的で用いられる。
【００２５】
また、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４は、対象物Ｗに対して並列に配列されている。このとき、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４は、面方向を同一とするように配列される。すなわち、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４が、平面状に形成される場合には、面平行に配列される。また、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４が、筒状及び棒状に形成される場合には、中心軸平行、すなわち延伸方向が同方向となるように配列される。
【００２６】
さらに、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４の長手方向の一端が、ベース部材Ｂ１に固定されており、長手方向の他端が対象物Ｗに固定されている。そして、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４は、対象物Ｗに対して、同種の動作をそれぞれ実行する。ここでいう同種の動作とは、例えば、第一誘電アクチュエータ１０１によって対象物Ｗを動作させた場合における対象物Ｗの動作と、第二誘電アクチュエータ１０２によって対象物Ｗを動作させた場合における対象物Ｗの動作とが、同種の動作（同じ目的の動作）であることを意味する。この関係は、全ての誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４との関係についても同様である。本実施形態において、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４は、アクチュエータ延伸方向の張力を変化させる。その結果、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４は、対象物Ｗに作用させる直動方向の力を変動させる。そして、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４は、対象物Ｗの直動方向の位置を変動させる。
【００２７】
ここで、本実施形態においては、初期状態として、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４には、初期張力ＦPREが付与されている。つまり、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４の総張力ｆ、すなわち対象物Ｗに作用する力は、式（２）に示すように、初期張力ＦPREから、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４の動作による合成発生力σtotalを減算することにより求められる。合成発生力σtotalは、式（３）に示すように、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれによる発生力σ１，σ２，σ３，σ４の合算値である。
【００２８】
【数２】
2019110689.tif 000004
【００２９】
【数３】
2019110689.tif 000005
【００３０】
ここで、式（１）に示すように、誘電アクチュエータ１０の発生力σは、印加電圧Ｖの２乗に比例する。複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれの発生力σ１，σ２，σ３，σ４は、各印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４、及び、弾性係数αを用いて表すと、式（４）のように表される。
【００３１】
【数４】
2019110689.tif 000006
【００３２】
ここで、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれは、印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の付与による発生力σ１，σ２，σ３，σ４により長手方向に伸長する。つまり、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれは、印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の付与により張力を減少させる。その結果、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれは、対象物Ｗをベース部材Ｂ２側（スプリングＳ側）へ移動させる。印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を付与して張力を減少させた後に、印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を減少させれば、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれは、対象物Ｗをベース部材Ｂ１側へ移動させる。
【００３３】
電源装置２０は、ベース部材Ｂ１に設けられており、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４に対して電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を印加する。詳細には、電源装置２０は、同一群の誘電アクチュエータ１０１を構成する複数の誘電アクチュエータに、同一のタイミングで同一電圧Ｖ１を印加する。ただし、同一群の誘電アクチュエータ１０１を構成する複数の誘電アクチュエータは、同一電圧Ｖ１に限定されるものではなく、同一のタイミングで一定の比率の電圧を印加するようにしても良い。他の群の誘電アクチュエータ１０２，１０３，１０４ついても同様である。
【００３４】
電源装置２０は、印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を制御することにより、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれによる発生力σ１，σ２，σ３，σ４を制御する。さらに、電源装置２０は、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれに対して間欠的に且つタイミングをシフトして電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を印加する。つまり、電源装置２０は、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれに対して発生力σ１，σ２，σ３，σ４を生じさせるタイミングを異ならせている。荷重検出器３０は、ベース部材Ｂ１，Ｂ２の何れか一方に設けられており、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４の総張力ｆによってベース部材Ｂ１，Ｂ２に生じる力ｆsensorを検出する。
【００３５】
（３．誘電アクチュエータ装置１の制御ブロック図）
誘電アクチュエータ装置１の制御ブロック図について、図３を参照して説明する。誘電アクチュエータ装置１の制御構成は、図３に示す制御ブロック図によって表される。誘電アクチュエータ装置１の電源装置２０は、制御部２１、分配処理部２２、及び、複数のアンプ２３１，２３２，２３３，２３４を備える。
【００３６】
制御部２１は、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４の総張力ｆの目標値ｆtargetと、荷重検出器３０により検出される検出値ｆsensorとを用いて、式（５）に示すように、総張力ｆの指令値ｆcommandを算出する。ここで、式（５）において、フィードバックゲインＫｐを用いる。
【００３７】
【数５】
2019110689.tif 000007
【００３８】
分配処理部２２は、式（５）により得られた総張力ｆの指令値ｆcommand及び式（２）（３）の関係に基づいて、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれに対して発生力σ１，σ２，σ３，σ４の指令値σ１input，σ２input，σ３input，σ４inputを算出する。このとき、分配処理部２２は、予め定められた規則に従って分配された指令値σ１input，σ２input，σ３input，σ４inputを算出する。
【００３９】
続いて、複数のアンプ２３１，２３２，２３３，２３４は、指令値σ１input，σ２input，σ３input，σ４input、及び、式（６）の関係に基づいて、印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を生成する。ここで、式（６）は、式（４）から導かれる関係式である。
【００４０】
【数６】
2019110689.tif 000008
【００４１】
そして、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれは、印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４に応じた発生力σ１，σ２，σ３，σ４を生じさせることになる。このように、電源装置２０によって、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４の総張力ｆが目標値ｆtargetに一致するように制御される。
【００４２】
（４．誘電アクチュエータ装置１の動作）
次に、誘電アクチュエータ装置１の動作について、図４を参照して説明する。図４の（ａ）に示すように、総張力ｆの目標値ｆtargetが、一定値となる場合を例にあげて説明する。ただし、総張力ｆの目標値ｆtargetが、逐次変動する値となるようにすることもできる。
【００４３】
ここで、図４の（ａ）に示すように、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４には、初期張力ＦPREが付与されているため、目標値ｆtargetは、初期張力ＦPREから、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４の動作による合成発生力σtotalを減算した値となる。合成発生力σtotalは、図４の（ｂ）に示すように、時刻ｔｋから、一定値としている。
【００４４】
そして、合成発生力σtotalが図４の（ｂ）となるように、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれの発生力σ１，σ２，σ３，σ４が決定される。各発生力σ１，σ２，σ３，σ４は、図４の（ｃ）に示すようになる。ここで、各発生力σ１，σ２，σ３，σ４は、順次シフトさせており、間欠的な台形波としている。
【００４５】
より具体的には、各発生力σ１，σ２，σ３，σ４は、式（７）、（８）、（９）、（１０）に示す規則に従って決定される。式（７）−（１０）は、現在時刻ｔ、発生力σの開始時刻ｔｋ、交代に要する時間ΔＴｃ、単独で動作する時間ΔＴonlyを用いる。継続して動作する場合には、時刻（ｔｋ＋４ΔＴｃ＋４ΔＴonly）を開始時刻ｔｋと置換して行われる。
【００４６】
【数７】
2019110689.tif 000009
【００４７】
【数８】
2019110689.tif 000010
【００４８】
【数９】
2019110689.tif 000011
【００４９】
【数１０】
2019110689.tif 000012
【００５０】
例えば、現在時刻ｔが、（ｔｋ＋ΔＴonly）＜ｔ＜（ｔｋ＋ΔＴｃ＋ΔＴonly）の場合には、２つの誘電アクチュエータ１０１，１０２が作用している。つまり、当該期間においては、２つの誘電アクチュエータ１０１，１０２の発生力σ１，σ２の合成値が、合成発生力σtotalとなる。第一誘電アクチュエータ１０１の発生力σ１（式（７）の第２式）が一定の割合で減少し、第二誘電アクチュエータ１０２の発生力σ２（式（８）の第２式）が一定の割合で増加する。ここで、発生力σ１の減少率と発生力σ２の増加率は、同一としている。このようにして、第一誘電アクチュエータ１０１から第二誘電アクチュエータ１０２へ切り替えられている。
【００５１】
複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれが、上記発生力σ１，σ２，σ３，σ４を生じさせるようにするために、電源装置２０の分配処理部２２が、発生力σ１，σ２，σ３，σ４に対応する指令値σ１input，σ２input，σ３input，σ４inputを決定する。そして、電源装置２０の各アンプ２３１，２３２，２３３，２３４が、図４の（ｄ）に示すような、間欠的に且つタイミングをシフトした印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を出力する。電源装置２０が、図４の（ｄ）に示す印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を各誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４に印加することで、各誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４が上記のような各発生力σ１，σ２，σ３，σ４を生じさせることができる。
【００５２】
ここで、発生力σ１，σ２，σ３，σ４と印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４との関係は、上述した式（４）に示すとおりである。つまり、印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、発生力σ１，σ２，σ３，σ４の平方根に比例する。従って、交代に要する時間ΔＴｃでは、印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、曲線状に増減している。
【００５３】
より詳細には、第一誘電アクチュエータ１０１へ印加する電圧Ｖ１を減少させながら、第二誘電アクチュエータ１０２へ印加する電圧Ｖ２を増加させ、他の誘電アクチュエータ１０３，１０４へ印加する電圧Ｖ３，Ｖ４をゼロとしている。次のタイミングにおいて、第二誘電アクチュエータ１０２へ印加する電圧Ｖ２を減少させながら、第三誘電アクチュエータ１０３へ印加する電圧Ｖ３を増加させ、他の誘電アクチュエータ１０１，１０４へ印加する電圧Ｖ１，Ｖ４をゼロとしている。さらに次のタイミングにおいて、第三誘電アクチュエータ１０３へ印加する電圧Ｖ３を減少させながら、第四誘電アクチュエータ１０４へ印加する電圧Ｖ４を増加させ、他の誘電アクチュエータ１０１，１０２へ印加する電圧Ｖ１，Ｖ２をゼロとしている。さらに次のタイミングにおいて、第四誘電アクチュエータ１０４へ印加する電圧Ｖ４を減少させながら、第一誘電アクチュエータ１０１へ印加する電圧Ｖ１を増加させ、他の誘電アクチュエータ１０２，１０３へ印加する電圧Ｖ２，Ｖ３をゼロとしている。
【００５４】
特に、図４の（ｄ）においては、各印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、台形波とされている。台形波とは、一部の期間において印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が一定値となる状態を含む意味であり、増減期間が一定割合で増減することに限定する意味ではない。
【００５５】
なお、式（７）−（１０）は、合成発生力σtotalを一定値とする場合に限られず、合成発生力σtotalを時刻に応じて変動する値とする場合にも適用できる。また、各発生力σ１，σ２，σ３，σ４は、台形波としたが、のこぎり波、三角波、矩形波、サイン波等、上昇と下降を繰り返す波形とすることもできる。ここでいうサイン波とは、連続したサイン波に限られず、サイン波の一部分を用いるようにすることを含む。この場合、印加電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４もサイン波となる。サイン波とは、常に変動している状態を含む意味であり、サイン関数に逐次異なる係数を乗じた値とすることを含む意味である。
【００５６】
上述したように、電源装置２０が、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれに対して間欠的に電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を印加している。そのため、それぞれの誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４は、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を印加されたタイミングにおいて、対象物Ｗに対して所定動作（同種の動作）を実行する。そして、それぞれの誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４には、連続的に電圧が印加され続けることはない。
【００５７】
ここで、エラストマーを含む誘電層１１が、漏れ電流による蓄熱現象によって、分子運動が活発化する。特に、式（１）、（４）に示すように、印加電圧Ｖが高いほど発生力σが大きくなるため、大きな発生力σを生じさせるためには印加電圧Ｖを高くすることになる。そして、印加電圧Ｖが高いほど漏れ電流が大きくなる。印加電圧Ｖが高い状態を連続して継続すると、漏れ電流が大きくなり、結果として、誘電層１１の発熱量が大きくなる。その結果、誘電層１１において電流が流れやすい部分が生じる。さらに、誘電層１１の発熱量が大きくなることにより、誘電層１１が高温となり、誘電層１１の耐久性を確保できないおそれが生じる。
【００５８】
しかし、本実施形態においては、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれは、連続的に電圧を印加され続けることはないため、高電圧が印加されたとしても、誘電層１１の発熱量が大きくなることを抑制できる。従って、誘電層１１に電流が流れやすい部分が生じることを抑制でき、電極層１２，１３に蓄えられた電荷が失われることを抑制できる。その結果、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４が全体として所望の動作を実現することができる。さらに、誘電層１１が高温になることを抑制できることにより、誘電層１１の耐久性を向上させることができる。
【００５９】
特に、印加電圧Ｖを順次切り替える際において、例えば、第一誘電アクチュエータ１０１へ印加する電圧Ｖ１を減少させながら、第二誘電アクチュエータ１０２へ印加する電圧Ｖ２を増加させている。つまり、ある期間においては、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２を用いており、これらの合成発生力σtotal（＝σ１＋σ２）が所望値となるようにされている。このように、交代に要する時間ΔＴｃにおいて複数を併用することにより、所望の合成発生力σtotalを確実に得ることができる。
【００６０】
また、電源装置２０は、同一群の誘電アクチュエータ１０１を構成する複数の誘電アクチュエータへ同一のタイミングで同一電圧Ｖ１（又は、一定の比率の電圧としても良い）を印加している。ここで、一つの誘電アクチュエータによる発生力は、ダイナミックレンジに限界がある。これに対して、上記実施形態において、同一群の誘電アクチュエータ１０１を構成する複数の誘電アクチュエータへ同一のタイミングで同一電圧Ｖ１を印加することで、一つの群の誘電アクチュエータ１０１全体の発生力σ１は、当該複数の誘電アクチュエータによる同一のタイミングに発生する発生力を足し合わせることにより、大きくなる。また、同一群の誘電アクチュエータ１０１を構成する複数の誘電アクチュエータへ異なる電圧を印加する場合であって一定の比率の電圧を印加する場合にも、一つの群の誘電アクチュエータ１０１全体の発生力σ１は、当該複数の誘電アクチュエータによる同一のタイミングに発生する発生力を足し合わせることにより、大きくなる。
【００６１】
このように、複数の誘電アクチュエータを同一タイミングで動作する同一群の誘電アクチュエータ１０１として用いることで、ダイナミックレンジを広くすることができる。さらに、上述したように、それぞれの誘電アクチュエータには高電圧を印加することなく、同一群の誘電アクチュエータ１０１による発生力σ１を大きくすることができる。他の群の誘電アクチュエータ１０２，１０３，１０４の発生力σ２，σ３，σ４についても同様である。
【００６２】
（５．第一例のシンク回路２４）
図３においては、誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４には、各アンプ２３１，２３２，２３３，２３４が出力する電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を直接印加している。しかし、アンプ２３１，２３２，２３３，２３４の性能によっては、誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４に蓄えられた電荷を所望の速度で減少させることができない場合がある。
【００６３】
そこで、誘電アクチュエータ装置１は、図５及び図６に示すように、さらにシンク回路２４を備えるようにするとよい。シンク回路２４は、電源装置２０のアンプ２３１と誘電アクチュエータ１０１との間に接続されている。シンク回路２４は、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷を減少させる際に、当該電荷を誘電アクチュエータ１０１の外部へ移動可能とする。シンク回路２４は、他の誘電アクチュエータ１０２，１０３，１０４にも同様に設けられる。
【００６４】
第一例のシンク回路２４は、シャント抵抗２４１を備える。シャント抵抗２４１は、アンプ（若しくは電源）２３の出力端子と誘電アクチュエータ１０１との間において、誘電アクチュエータ１０１に常時並列接続されている。シャント抵抗２４１の他端は、グランドに接続されている。従って、シャント抵抗２４１は、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられた電荷を放電するように機能する。
【００６５】
電源装置２０のアンプ２３１が電圧Ｖ１を印加する場合には、図５の矢印にて示すように、電流が流れる。この場合、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられる電荷は、増加するか、若しくは一定を維持することができる。一方、電源装置２０のアンプ２３１が電圧Ｖ１を印加しない場合には、図６の矢印にて示すように、電流が流れる。この場合、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷が、シャント抵抗２４１を介して放電される。従って、シンク回路２４によって、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられた電荷を所望の速度で減少させることができる。
【００６６】
（６．第二例のシンク回路２５）
第一例のシンク回路２４においては、シャント抵抗２４１の抵抗値の大きさによって、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷の減少速度が異なる。誘電アクチュエータ１０１への印加電圧Ｖ１を、図７に示すように、矩形波としたい場合を説明する。この場合、印加電圧Ｖ１を減少させる場合において、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられた電荷が、理想的には図７の破線Ｖ１ｂで示すように、一気にゼロになるようにしたい。しかし、シャント抵抗２４１の抵抗値が大きい場合には、図７の実線Ｖ１ａで示すように、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられた電荷が一気に放電せずに、緩やかに減少する。
【００６７】
一方、シャント抵抗２４１の抵抗値を小さくすることで、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられた電荷を一気に放電することができる。しかし、電源装置２０により電圧を印加する場合にも、電流がシャント抵抗２４１を流れるため、シャント抵抗２４１の抵抗値が小さいほど無駄な電力消費が大きくなる。
【００６８】
そこで、誘電アクチュエータ装置１は、図８に示すように、さらに第二例のシンク回路２５を備えるようにするとよい。シンク回路２５は、シャント抵抗２５１、スイッチング素子２５２、及び、スイッチング制御部２５３を備える。この場合、各アンプ２３１が、目標印加電圧算出部２３ａと、印加電圧出力部２３ｂとを備える。
【００６９】
目標印加電圧算出部２３ａは、発生力σ１の指令値、及び、式（４）の関係に基づいて、印加電圧Ｖ１の目標値Ｖ１targetを算出する。ただし、ここで算出される印加電圧Ｖ１の目標値Ｖ１targetは、実際に誘電アクチュエータ１０１等に印加する電圧に対して所定割合（ｎ分の１（ｎは整数））となる低い電圧である。印加電圧出力部２３ｂは、印加電圧Ｖ１の目標値Ｖ１targetに基づいて、実際に印加する高い電圧Ｖ１を誘電アクチュエータ１０１へ出力する。
【００７０】
シンク回路２５において、シャント抵抗２５１は、誘電アクチュエータ１０１に並列接続される。シャント抵抗２５１のローサイド（低圧側）にスイッチング素子２５２が接続されている。スイッチング素子２５２は、種々の構成を採用できる。本実施形態においては、スイッチング素子２５２は、応答性が良好なＦＥＴを備えると共に、リレー回路を構成するフォトＭＯＳリレー回路を採用する。リレー回路を採用することにより、低電圧側と高電圧側とを絶縁することができるため、より高い電圧を印加することが可能となる。なお、スイッチング素子２５２として、リレー回路ではなく、ＦＥＴ、ＭＯＳＦＥＴ等を適用することもできる。
【００７１】
スイッチング制御部２５３は、目標印加電圧算出部２３ａが出力する印加電圧Ｖ１の目標値Ｖ１targetと、印加電圧出力部２３ｂが印加する電圧Ｖ１のモニタ値Ｖ１refとを入力し、これらの差に基づいて、スイッチング素子２５２のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。
【００７２】
スイッチング制御部２５３による制御ブロック図は、図９に示す。スイッチング制御部２５３は、式（１１）に従って、目標印加電圧算出部２３ａの印加電圧Ｖ１の目標値Ｖ１targetと、印加電圧Ｖ１のモニタ値Ｖ１refとの差ｅを算出する。そして、スイッチング制御部２５３は、式（１２）に従って、電位差ｅに１次のローパスフィルタを通した値ｅｆを算出する。式（１２）においては、Ｅは、ｅをラプラス変換したものである。また、ωｃは、カットオフ周波数である。そして、スイッチング制御部２５３は、式（１３）に従って、Ｅｆを逆ラプラス変換したｅｆが閾値ｔｈ１以上となると、スイッチング素子２５２をＯＮとする信号を出力する。一方、スイッチング制御部２５３は、ｅｆが閾値ｔｈ２未満となると、スイッチング素子２５２をＯＦＦとする信号を出力する。なお、閾値ｔｈ１と閾値ｔｈ２とは、同値としてもよいし、僅かに異なる値としヒステリシス特性を持たせてもよい。
【００７３】
【数１１】
2019110689.tif 000013
【００７４】
【数１２】
2019110689.tif 000014
【００７５】
【数１３】
2019110689.tif 000015
【００７６】
スイッチング制御部２５３がＯＦＦ信号を出力する場合には、図１０に示すように、シンク回路２５におけるシャント抵抗２５１には電流が流れず、印加電圧出力部２３ｂから誘電アクチュエータ１０１へ電流が流れる。一方、スイッチング制御部２５３がＯＮ信号を出力する場合には、図１１に示すように、誘電アクチュエータ１０１からシンク回路２５におけるシャント抵抗２５１に電流が流れる。つまり、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられた電荷が放電される。
【００７７】
次に、印加電圧出力部２３ｂの出力電圧Ｖ１を、矩形波、台形波、サイン波のそれぞれの場合について、図１２−図１４を参照して説明する。図１２の（ａ）に示すように、印加電圧出力部２３ｂの出力電圧Ｖ１を矩形波とする場合には、スイッチング制御部２５３の出力電圧ｕswは、図１２の（ｂ）に示すようになり、印加電圧出力部２３ｂの出力電流は、図１２の（ｃ）に示すようになる。出力電流は、誘電アクチュエータ１０１に蓄える電荷を増加する初期において一気に流れ、その後はゼロとなる。また、スイッチング制御部２５３の出力電圧ｕswは、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷を減少させる時において、ＯＮ信号となる。つまり、当該タイミングにおいて、スイッチング素子２５２がＯＮ状態となる。従って、シャント抵抗２５１を電流が流れ、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられていた電荷が放電される。
【００７８】
図１３の（ａ）に示すように、印加電圧出力部２３ｂの出力電圧Ｖ１を台形波とする場合には、スイッチング制御部２５３の出力電圧ｕswは、図１３の（ｂ）に示すようになり、印加電圧出力部２３ｂの出力電流は、図１３の（ｃ）に示すようになる。出力電流は、誘電アクチュエータ１０１に蓄える電荷を増加する初期において、電荷増加の程度に応じて流れる。電荷を一定で維持する間は、出力電流はほぼゼロとなる。そして、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷を減少させる時において、スイッチング制御部２５３の出力電圧ｕswは、ＯＮ／ＯＦＦを交互に繰り返す。さらには、印加電圧出力部２３ｂの出力電流は、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと共に、電荷減少初期から電荷減少終期に向かって徐々に減少させる。
【００７９】
図１４の（ａ）に示すように、印加電圧出力部２３ｂの出力電圧Ｖ１をサイン波とする場合には、スイッチング制御部２５３の出力電圧ｕswは、図１４の（ｂ）に示すようになり、印加電圧出力部２３ｂの出力電流は、図１４の（ｃ）に示すようになる。出力電流は、誘電アクチュエータ１０１に蓄える電荷を増加する初期において、電荷増加の程度に応じて流れる。そして、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷を減少させる時において、スイッチング制御部２５３の出力電圧ｕswは、ＯＮ／ＯＦＦを交互に繰り返す。さらには、印加電圧出力部２３ｂの出力電流は、ＯＮ／ＯＦＦを繰り返すと共に、電荷減少初期から電荷減少終期に向かって電荷減少の程度に応じて徐々に減少させる。
【００８０】
このように、印加電圧出力部２３ｂは、任意の挙動の電圧Ｖ１を誘電アクチュエータ１０１に印加することができ、任意の発生力σ１を生じさせることができる。特に、スイッチング素子２５２により、電荷増加時のみならず、電荷減少時にも、印加電圧Ｖ１をより高精度に目標値Ｖ１targetに一致させることができる。
【００８１】
（７．第三例のシンク回路２６）
第一例及び第二例のシンク回路２４，２５は、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷を減少させる際に、シャント抵抗２４１，２５１により放電した。第三例のシンク回路２６は、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられた電荷を放電するのではなく、他のコンデンサへ移動させることとした。
【００８２】
すなわち、第三例のシンク回路２６は、図１５に示すように、移動用コンデンサＣｍｖと、第一コイルＬｍｖ１と、第二コイルＬｍｖ２と、スイッチユニット２６１を備える。移動用コンデンサＣｍｖは、誘電アクチュエータ１０１に並列接続される。移動用コンデンサＣｍｖは、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷を減少させる際に、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷の移動先として用いられる。また、移動用コンデンサＣｍｖに移動された電荷は、誘電アクチュエータ１０１に蓄える電荷を増加させる際に、誘電アクチュエータ１０１へ戻される。
【００８３】
第一コイルＬｍｖ１及び第二コイルＬｍｖ２は、誘電アクチュエータ１０１と移動用コンデンサＣｍｖとの間に接続され、誘電アクチュエータ１０１及び移動用コンデンサＣｍｖと共にＬＣ回路を構成する。
【００８４】
スイッチユニット２６１は、誘電アクチュエータ１０１と移動用コンデンサＣｍｖとの間であって、第一コイルＬｍｖ１と第二コイルＬｍｖ２との間に接続されている。スイッチユニット２６１は、４つのダイオードと５つのスイッチング素子ＳＷ１−ＳＷ５により構成されている。スイッチユニット２６１の中央部と誘電アクチュエータ１０１との間で、電流の流れる方向を切り替えるために、２つのダイオードと２つのスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２が設けられている。また、スイッチユニット２６１の中央部と移動用コンデンサＣｍｖとの間で、電流の流れる方向を切り替えるために、２つのダイオードと２つのスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４が設けられている。
【００８５】
さらに、スイッチユニット２６１の中央部と電源装置２０との間で、電源装置２０が誘電アクチュエータ１０１へ電圧を印加することができるようにするために、１つのスイッチング素子ＳＷ５が設けられている。つまり、電源装置２０に接続されるスイッチング素子ＳＷ５は、誘電アクチュエータ１０１へ供給する目標電荷量に対して、移動用コンデンサＣｍｖから誘電アクチュエータ１０１へ移動される電荷量が不足する場合に、ＯＮ状態となる。そして、スイッチング素子ＳＷ５は、目標電荷量から移動される電荷量を減算した不足電荷量を、電源装置２０から誘電アクチュエータ１０１へ供給させる。
【００８６】
電源装置２０は、図３のアンプ２３１に対応する電源本体２３１と、供給用コンデンサＣｓｔと、ダイオードとを備える。供給用コンデンサＣｓｔは、電源本体２３１に、ダイオードを介して並列接続されている。供給用コンデンサＣｓｔは、電源本体２３１によって電圧を印加されることで、誘電アクチュエータ１０１へ供給するための不足電荷量を蓄える。
【００８７】
第三例のシンク回路２６の動作について、図１６−図１９を参照して説明する。最初に、誘電アクチュエータ１０１へ電荷を供給する場合、図１６に示すように、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ５をＯＮ状態とし、その他をＯＦＦ状態とする。そうすると、電源装置２０の供給用コンデンサＣｓｔ、第一コイルＬｍｖ１、誘電アクチュエータ１０１が、ＬＣ回路を構成する。そのため、供給用コンデンサＣｓｔから第一コイルＬｍｖ１を介して誘電アクチュエータ１０１へ電荷が供給される。そうすると、誘電アクチュエータ１０１が発生力σを生じる。
【００８８】
次に、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられた電荷を外部へ移動させる場合、図１７に示すように、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３をＯＮ状態とし、その他をＯＦＦ状態とする。そうすると、誘電アクチュエータ１０１、第一コイルＬｍｖ１、第二コイルＬｍｖ２、移動用コンデンサＣｍｖがＬＣ回路を構成する。そのため、誘電アクチュエータ１０１から、第一コイルＬｍｖ１及び第二コイルＬｍｖ２を介して、移動用コンデンサＣｍｖへ、電荷が移動される。そうすると、誘電アクチュエータ１０１による発生力σが小さくなる。
【００８９】
次に、誘電アクチュエータ１０１へ電荷を移動させる場合、図１８に示すように、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ４をＯＮ状態とし、その他をＯＦＦ状態とする。そうすると、誘電アクチュエータ１０１、第一コイルＬｍｖ１、第二コイルＬｍｖ２、移動用コンデンサＣｍｖがＬＣ回路を構成する。そのため、移動用コンデンサＣｍｖから、第一コイルＬｍｖ１及び第二コイルＬｍｖ２を介して、誘電アクチュエータ１０１へ、電荷が移動される。そうすると、誘電アクチュエータ１０１が再び発生力σを生じる。
【００９０】
そして、誘電アクチュエータ１０１に移動される電荷量が目標電荷量に対して不足する場合には、図１９に示すように、さらにスイッチング素子ＳＷ５をＯＮ状態とする。不足電荷量が、供給用コンデンサＣｓｔから第一コイルＬｍｖ１を介して誘電アクチュエータ１０１へ供給される。そうすると、誘電アクチュエータ１０１が所望の発生力σを生じることができる。
このように、シンク回路２６は、移動用コンデンサＣｍｖを用いてＬＣ回路を構成することで、電荷を放電することなく、再利用することができる。
【００９１】
（８．第四例のシンク回路２７）
第三例のシンク回路２６においては、理論的には、誘電アクチュエータ１０１と移動用コンデンサＣｍｖとの間で、全ての電荷の移動が行われる。ただし、回路中の抵抗の大きさによっては、全ての電荷の移動が行われず、一部の電荷が残るおそれがある。そこで、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷を減少させる場合に、確実に電荷を減少させることができるようにするために、第四例のシンク回路２７は、第三例のシンク回路２６に対して、さらにシャント抵抗２７２とスイッチング素子２７３を備えるようにする。
【００９２】
誘電アクチュエータ１０１から移動用コンデンサＣｍｖへ電荷を移動させた後、又は、移動させると同時に、スイッチング素子２７３をＯＮ状態とすることにより、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷がシャント抵抗２７２を介して放電される。これにより、誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷が、確実に減少する。
【００９３】
（９．第二の誘電アクチュエータ装置１００）
次に、第二の誘電アクチュエータ装置１００について、図２１及び図２２を参照して説明する。第三例のシンク回路２６において、移動用コンデンサＣｍｖは、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれに対して設けられる。ここで、各誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４を相互に移動用コンデンサＣｍｖとして機能させることができる。
【００９４】
図２１には、誘電アクチュエータ装置１００において、第一誘電アクチュエータ１０１及び第二誘電アクチュエータ１０２に関する構成を示す。つまり、誘電アクチュエータ装置１００は、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２、スイッチユニット２８１、コイルＬｍｖ１，Ｌｍｖ２を備えて構成される複数の電荷移動回路２８２１，２８２２、電源装置２０を備える。誘電アクチュエータ装置１００の動作は、実質的に、第三例のシンク回路２６と同様の動作となる。
【００９５】
第一誘電アクチュエータ１０１及び第二誘電アクチュエータ１０２は、並列接続される。第二誘電アクチュエータ１０２は、第一誘電アクチュエータ１０１に蓄えられた電荷の移動先としての移動用コンデンサとして機能する。第一コイルＬｍｖ１を備える第一電荷移動回路２８２１は、第一誘電アクチュエータ１０１に直列接続され、ＬＣ回路を構成する。第二コイルＬｍｖ２を備える第二電荷移動回路２８２２は、第二誘電アクチュエータ１０２に直列接続され、ＬＣ回路を構成する。スイッチユニット２８１は、第一誘電アクチュエータ１０１と第二誘電アクチュエータ１０２との間であって、第一電荷移動回路２８２１と第二電荷移動回路２８２２との間に接続されている。スイッチユニット２８１は、第三例のシンク回路２６のスイッチユニット２６１と同様である。
【００９６】
次に、誘電アクチュエータ装置１００の動作について説明する。最初に、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ５をＯＮ状態とし、その他をＯＦＦ状態とする。そうすると、電源装置２０の供給用コンデンサＣｓｔ、第一コイルＬｍｖ１、第一誘電アクチュエータ１０１が、ＬＣ回路を構成する。そのため、供給用コンデンサＣｓｔから第一コイルＬｍｖ１を介して第一誘電アクチュエータ１０１へ電荷が供給される。
【００９７】
続いて、第一誘電アクチュエータ１０１から第二誘電アクチュエータ１０２へ交代する場合には、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ３をＯＮ状態とし、その他をＯＦＦ状態とする。そうすると、第一誘電アクチュエータ１０１、第一コイルＬｍｖ１、第二コイルＬｍｖ２、第二誘電アクチュエータ１０２がＬＣ回路を構成する。そのため、第一誘電アクチュエータ１０１から、第一コイルＬｍｖ１及び第二コイルＬｍｖ２を介して、第二誘電アクチュエータ１０２へ、電荷が移動される。このとき、第二誘電アクチュエータ１０２に蓄えられている電荷量が目標電荷量に対して不足する場合には、さらにスイッチング素子ＳＷ５をＯＮ状態とする。不足電荷量が、供給用コンデンサＣｓｔから第二コイルＬｍｖ２を介して第二誘電アクチュエータ１０２へ供給される。
【００９８】
同様にして、順次、第二誘電アクチュエータ１０２から第三誘電アクチュエータ１０３へ移動し、第三誘電アクチュエータ１０３から第四誘電アクチュエータ１０４へ移動し、第四誘電アクチュエータ１０４から第一誘電アクチュエータ１０１へ移動する。
【００９９】
ここで、誘電アクチュエータ装置１００の全体の概略構成は、図２２に示すようになる。つまり、誘電アクチュエータ装置１００は、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４に対応するように、複数の電荷移動回路２８２１，２８２２，２８２３，２８２４を備える。そして、誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれと電荷移動回路２８２１，２８２２，２８２３，２８２４のそれぞれにより構成される各ユニットが、スイッチユニット２８１を介して相互に接続されると共に、スイッチユニット２８１を介して電源装置２０に接続される。
【０１００】
（１０．第三の誘電アクチュエータ装置１１０）
第二の誘電アクチュエータ装置１００においては、理論的には、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４の間で、全ての電荷の移動が行われる。ただし、回路中の抵抗の大きさによっては、全ての電荷の移動が行われず、一部の電荷が残るおそれがある。そこで、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれにおいて蓄えられている電荷を減少させる場合に、確実に電荷を減少させることができるようにするために、第三の誘電アクチュエータ装置１１０は、図２３に示すように構成される。
【０１０１】
すなわち、図２３に示すように、誘電アクチュエータ装置１１０は、各電荷移動回路２８２１，２８２２に、シンク回路２８２１ａ，２８２２ａを設ける。シンク回路２８２１ａ，２８２２ａは、第四例のシンク回路２７と同様に、シャント抵抗とスイッチング素子を備える。第一誘電アクチュエータ１０１から第二誘電アクチュエータ１０２へ電荷を移動させた後、又は、移動させると同時に、シンク回路２８２１ａのスイッチング素子をＯＮ状態とすることにより、第一誘電アクチュエータ１０１に蓄えられている電荷がシャント抵抗を介して放電される。これにより、第一誘電アクチュエータ１０１の電荷が、確実に減少する。
【０１０２】
（１１．その他）
上記実施形態においては、図３に示すように、制御部２１は、荷重検出器３０により検出される検出値ｆsensorが総張力ｆの目標値ｆtargetに一致するような力制御を行うこととした。この他に、制御部２１は、検出された対象物Ｗの位置が対象物Ｗの目標位置に一致するような位置制御を行うようにすることもできる。この場合にも、上記同様に、複数群の誘電アクチュエータ１０１，１０２，１０３，１０４のそれぞれに対して間欠的に且つタイミングをシフトして電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を印加することにより、上記と同様の効果を奏する。
【符号の説明】
【０１０３】
１，１００，１１０：誘電アクチュエータ装置、１０，１０１，１０２，１０３，１０４：誘電アクチュエータ、１１：誘電層、１２，１３：電極層、２０：電源装置、２１：制御部、２２：分配処理部、２３１，２３２，２３３，２３４：アンプ（電源本体）、２３ａ：目標印加電圧算出部、２３ｂ：印加電圧出力部、２４，２５，２６，２７，２８２１ａ，２８２２ａ：シンク回路、３０：荷重検出器、２４１：ダイオード、２４１，２５１，２７２：シャント抵抗、２５２，２７３：スイッチング素子、２５３：スイッチング制御部、２６１，２８１：スイッチユニット、２８２１，２８２２，２８２３，２８２４：電荷移動回路、Ｃｍｖ：移動用コンデンサ、Ｃｓｔ：供給用コンデンサ、ｆ：総張力、ｆcommand：指令値、ＦPRE：初期張力、ｆsensor：検出値、ｆtarget：目標値、Ｌｍｖ１，Ｌｍｖ２：コイル、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５：スイッチング素子、Ｖ，Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４：印加電圧、Ｖ１target：目標値、ΔＴｃ：交代時間、ΔＴonly：単独動作時間、σ，σ１，σ２，σ３，σ４：発生力、σtotal：合成発生力、Ｗ：対象物
【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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