(57)【要約】【課題】ポリロタキサンを含むアクチュエータを有効に利用することのできる物品把持装置を提供する。【解決手段】グリップ２０は、架橋されたポリロタキサンを含むシート状の誘電層３１と、誘電層３１の両面に形成された一対の電極３２，３３とを有する。一対の電極３２，３３の間に直流電圧を印加する電源装置１４を有する。電子制御装置１７は、電源装置１４の作動状態を、一対の電極３２，３３に印加する直流電圧を大きくしてグリップ２０を曲げることによって同グリップ２０が物品を掴むようにする「第一作動状態」および一対の電極３２，３３に印加する直流電圧を小さくしてグリップ２０を曲げる前の状態に復元することによって同グリップ２０が物品を離すようにする「第二作動状態」の一方に選択的に切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架橋されたポリロタキサンを含むシート状の誘電層と、前記誘電層を間に挟むように同誘電層の両面に形成された曲げ変形可能な一対の電極と、を有するグリップ、および、
前記一対の電極の少なくとも一方に接続されて、前記一対の電極の間に電位差を付与する電源部、および、
前記電源部の作動状態を、前記一対の電極の間に付与する電位差を大きくして前記グリップを曲げることによって同グリップが物品を掴むようにする第一作動状態、および、前記一対の電極の間に付与する電位差を小さくして前記グリップを曲げる前の状態に復元することによって同グリップが物品を離すようにする第二作動状態、の一方に選択的に切り替える切替部
を有する物品把持装置。
【請求項２】
前記一対の電極のうちの一方の電極が前記電源部の正極に接続されるとともに他方の電極が接地されている
請求項１に記載の物品把持装置。
【請求項３】
前記一対の電極は、前記電源部に接続される一方の電極と、他方の電極とからなり、
前記グリップは、前記他方の電極と同一電位にされてなる曲げ変形可能な補助電極が、前記誘電層の両面の一方における前記一方の電極と間隔を置いた位置に形成されてなる
請求項１または２に記載の物品把持装置。
【請求項４】
前記誘電層の両面の一方では、前記一方の電極および前記補助電極が、共に櫛歯状をなすとともに、同櫛歯状における各歯が互い違いに並ぶように配置されている
請求項３に記載の物品把持装置。
【請求項５】
前記補助電極は、前記誘電層の両面のうちの前記第一作動状態において前記グリップが曲がったときに同グリップの曲げ方向内側になる面に形成されてなる
請求項３または４に記載の物品把持装置。
【請求項６】
前記切替部は、前記電源部に外部電力が入力された時、前記一対の電極の間に予め定められた時間にわたって予め定められた電位差を付与するものである
請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の物品把持装置。
【請求項７】
前記グリップは、絶縁材料からなるとともに少なくとも前記一対の電極の外面を覆う保護層を有する
請求項１〜６のうちのいずれか一項に記載の物品把持装置。
【請求項８】
前記グリップは、上方側の端部が支持された状態でぶら下げられてなるとともに、上方側の部分が上方に向かうほど幅狭になる形状をなしている
請求項１〜７のうちのいずれか一項に記載の物品把持装置。
【請求項９】
前記ポリロタキサンは、直鎖状分子としてのポリエチレングリコールと、前記直鎖状分子に対してスライド移動可能に挿通された複数の環状分子としてのシクロデキストリンと、前記直鎖状分子の末端に配設されて同直鎖状分子からの前記環状分子の脱離を抑える封鎖基としてのアダマンタンアミンとを含んでなる
請求項１〜８のうちのいずれか一項に記載の物品把持装置。
【請求項１０】
前記誘電層は、末端にイソシアネート基を有する架橋剤が用いられたものである
請求項１〜９のうちのいずれか一項に記載の物品把持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリロタキサンの架橋体を利用して物品を把持する物品把持装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリロタキサンは、直鎖状分子と、直鎖状分子に対してスライド移動可能に挿通された複数の環状分子と、直鎖状分子の末端に配設されて同直鎖状分子からの環状分子の脱離を抑える封鎖基とを含む組成物（いわゆるスライドリングマテリアル）である。
【０００３】
ポリロタキサンを利用したアクチュエータが知られている（特許文献１参照）。このアクチュエータは、環状分子を介して架橋されたポリロタキサンを含むシート状の誘電層と、誘電層を間に挟むように同誘電層の両面に形成された一対の電極とを有している。
【０００４】
このアクチュエータは、一対の電極間への電圧印加に伴い発生する電極間引力を利用して作動する。詳しくは、一対の電極間に電圧が印加されると、これに伴い発生する電極間引力により、アクチュエータは厚み方向に圧縮されるとともに面内方向に伸長するようになる。一方、一対の電極間への電圧印加が停止されると、これによる電極間引力の消滅によって、アクチュエータは元の状態に復元する（具体的には、厚み方向に伸張するとともに面内方向に縮む）ようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−６６３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したポリロタキサンを利用したアクチュエータは、未だ判明していない特性が多くあり、その研究が進められるとともに、有効な活用方法が模索されている。
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポリロタキサンを含むアクチュエータを有効に利用することのできる物品把持装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための物品把持装置は、架橋されたポリロタキサンを含むシート状の誘電層と、前記誘電層を間に挟むように同誘電層の両面に形成された曲げ変形可能な一対の電極と、を有するグリップ、および、前記一対の電極の少なくとも一方に接続されて、前記一対の電極の間に電位差を付与する電源部、および、前記電源部の作動状態を、前記一対の電極の間に付与する電位差を大きくして前記グリップを曲げることによって同グリップが物品を掴むようにする第一作動状態、および、前記一対の電極の間に付与する電位差を小さくして前記グリップを曲げる前の状態に復元することによって同グリップが物品を離すようにする第二作動状態、の一方に選択的に切り替える切替部を有する。
【０００８】
上記グリップは、一対の電極の間に付与する電位差を大きくする（例えば、電極間に電位差を付与する）ことで大きく曲がるようになる一方で、一対の電極の間に付与する電位差を小さくする（例えば、電極間への電位差の付与を停止する）ことで復元する（曲がる前の状態に戻る）ようになるといった特性を有することが発見された。上記構成では、そうした特性を利用して、上記電位差を大きく（付与）してグリップを曲げることによって物品を包むようにして掴ませたり、電位差を小さく（電位差の付与を停止）してグリップを曲げる前の状態に復元することによって同グリップから一旦掴ませた物品を離させたりすることができるようになる。このように上記構成によれば、ポリロタキサンを含むアクチュエータを、物品を把持する装置において有効に利用することができる。
【０００９】
上記装置において、前記一対の電極のうちの一方の電極を前記電源部の正極に接続するとともに他方の電極を接地することができる。
上記装置において、前記一対の電極は、前記電源部に接続される一方の電極と、他方の電極とからなり、前記グリップは、前記他方の電極と同一電位にされてなる曲げ変形可能な補助電極が、前記誘電層の両面の一方における前記一方の電極と間隔を置いた位置に形成されてなることが好ましい。
【００１０】
上記構成によれば、一対の電極間の電位差を大きくした状態で、グリップにおける一方の電極と補助電極（他方の電極と同一電位）とが形成された面に物品が接触したときには、同物品をグリップに吸着させる態様で静電吸着力を発生させることができる。したがって、物品を掴むための力として、曲げられるグリップによる把持力に加えて、グリップと物品との間に作用する静電吸着力を利用することができるため、物品を好適に掴むことができるようになる。
【００１１】
上記装置において、前記誘電層の両面の一方では、前記一方の電極および前記補助電極が、共に櫛歯状をなすとともに、同櫛歯状における各歯が互い違いに並ぶように配置されていることが好ましい。
【００１２】
上記構成によれば、櫛歯状の電極を配置することによって、電位の異なる電極（一方の電極および補助電極）が間隔を置いて配置された部分、すなわち静電吸着力が発生し易くなる部分を、グリップの一方の面における広い範囲にわたって配置することができる。そのため、物品を吸着させるための静電吸着力を好適に発生させることができる。
【００１３】
上記装置において、前記補助電極は、前記誘電層の両面のうちの前記第一作動状態において前記グリップが曲がったときに同グリップの曲げ方向内側になる面に形成されてなることが好ましい。
【００１４】
上記構成によれば、グリップによって物品を掴ませる際に同物品と接触する側の面に静電吸着力を発生させるための補助電極を配置することができるため、静電吸着力を物品に効率よく作用させることができる。
【００１５】
上記装置において、前記切替部は、前記電源部に外部電力が入力された時、前記一対の電極の間に予め定められた時間にわたって予め定められた電位差を付与するものであることが好ましい。
【００１６】
上記グリップは、長期間にわたって一対の電極間に電位差を付与していない状況で同電位差を付与した場合にはグリップの曲げ変形が比較的遅い速度で進むのに対して、一旦グリップを曲げ変形させた後のしばらくの間においては、電位差の再付与によってグリップの曲げ変形が速やかに進む効果（いわゆるメモリー効果）が生じることが分かった。
【００１７】
上記構成によれば、そうしたメモリー効果を予め生じさせておくことができるため、グリップによって実際に物品を掴むときには、メモリー効果を利用して、同グリップを素早く曲げることができるようになる。
【００１８】
上記装置において、前記グリップは、絶縁材料からなるとともに少なくとも前記一対の電極の外面を覆う保護層を有することが好ましい。
上記構成によれば、一方の電極と他方の電極との接触や、それら電極と物品との接触を抑えることができるため、グリップの使用についての自由度を高くすることができる。
【００１９】
上記装置において、前記グリップは、上方側の端部が支持された状態でぶら下げられてなるとともに、上方側の部分が上方に向かうほど幅狭になる形状をなしていることが好ましい。
【００２０】
ここで、仮にグリップを矩形のシートにして上方側の端部全体を支持した状態でぶら下げると、グリップの上方側の部分が曲がり難くなるために、グリップ全体も曲がり難くなってしまう。これに対して、グリップを矩形のシートにして上方側の端部の幅方向中央を支持した状態でぶら下げるようにすると、グリップの上方側の部分が曲がり易くはなる。しかしながら、この場合には、グリップに付与する電位差を大きくする前において同グリップの上方側の部分における幅方向の両側部分（いわゆる肩にあたる部分）が自重によって垂れ下がるように変形してしまうことにより、グリップが物品を掴み難い構造になるおそれがある。
【００２１】
上記構成によれば、グリップの上方側の部分が上方に向かうほど幅狭になる形状であるため、上方側の端部が支持された状態でグリップがぶら下げられた場合に、同グリップの上方側の部分の幅方向両側が垂れ下がるように変形することが抑えられる。これにより、一対の電極間に付与される電位差が小さいとき（例えば、電位差が付与されないとき）に、同グリップが曲がっていない状態を保ち易くなるため、同グリップを曲げることによる物品の把持を行い易くすることができる。
【００２２】
上記装置において、前記ポリロタキサンは、直鎖状分子としてのポリエチレングリコールと、前記直鎖状分子に対してスライド移動可能に挿通された複数の環状分子としてのシクロデキストリンと、前記直鎖状分子の末端に配設されて同直鎖状分子からの前記環状分子の脱離を抑える封鎖基としてのアダマンタンアミンとを含むものを採用することができる。
【００２３】
上記装置において、前記誘電層は、末端にイソシアネート基を有する架橋剤が用いられたものであることが好ましい。
上記構成によれば、一対の電極間の電位差を大きくしたときにおけるグリップの曲げ変形量を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の物品把持装置によれば、ポリロタキサンを含むアクチュエータを有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】一実施形態の物品把持装置の概略構成を示す側面図。
【図２】グリップの分解斜視図。
【図３】グリップの中央部の断面図。
【図４】グリップの中央部の概略構造を示す断面図。
【図５】グリップの下部の概略構造を示す断面図。
【図６】（ａ）はグリップへの電圧印加前の状況を示す写真であり、（ｂ）はグリップへの電圧印加が行われている状況を示す写真であり、（ｃ）はグリップへの電圧印加が行われるとともに支持バーがグリップともども上方に移動された状況を示す写真。
【図７】（ａ）および（ｂ）はグリップが曲がる原理を説明するための原理図。
【図８】試験用のグリップに正の直流電圧を印加して同グリップの変形量を測定した結果を示すタイムチャート。
【図９】試験用のグリップへの直流電圧の印加を一時的に停止する態様で行いつつ同グリップの変形量を測定した結果を示すタイムチャート。
【図１０】試験用のグリップに負の直流電圧を印加して同グリップの変形量を測定した結果を示すタイムチャート。
【図１１】試験用のグリップに正の直流電圧を印加した後に負の直流電圧を印加して同グリップの変形量を測定した結果を示すタイムチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、物品把持装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、装置本体１１は、その側壁から突出する支持バー１２を有している。支持バー１２は、装置本体１１に対して上下左右方向に相対移動可能な態様で設けられている。
【００２７】
支持バー１２には、これにぶら下げられる状態で、物品を把持するためのシート状のグリップ２０が取り付けられている。グリップ２０は、その上方側の端部（詳しくは、同端部に取り付けられたプラス端子２１およびマイナス端子２２）が配線１３を介して支持バー１２に支持されている。なお、グリップ２０の上方側の端部を直接支持バー１２に連結するようにしてもよい。
【００２８】
装置本体１１は電源部としての電源装置１４を有している。電源装置１４のプラス端子１５には配線１３を介してグリップ２０のプラス端子２１が接続されている。また、グリップ２０のマイナス端子２２は上記配線１３を介して装置本体１１の接地端子１６に接続されている。これにより、電源装置１４からグリップ２０に対して直流電圧を印加可能になっている。
【００２９】
装置本体１１は、例えばマイクロコンピュータなどからなる電子制御装置１７を有している。この電子制御装置１７は、電源装置１４の作動状態を、グリップ２０に対して電圧印加を行う「第一作動状態」、および同グリップ２０への電圧印加を停止する「第二作動状態」の一方に選択的に切り替える切替部として機能する。なお、こうした電子制御装置１７による電源装置１４の作動状態の切り替えは、作業者による手動スイッチの操作に応じて行うようにしたり、電子制御装置１７に予め記憶されている所定パターンで自動的に行うようにしたりすることができる。
【００３０】
以下、グリップ２０の具体構造について詳細に説明する。
図２および図３に示すように、グリップ２０は、架橋されたポリロタキサンを含むシート状の硬化膜である誘電層３１と、誘電層３１を間に挟むように同誘電層３１の両面に形成された一対の電極（正電極３２および負電極３３）と、グリップ２０の両面を覆う一対の保護層３４，３５とからなる多層構造になっている。グリップ２０（詳しくは、その誘電層３１および各保護層３４，３５）は、上方側の部分（上部２３）が同一幅の矩形状になっており、中央部分（中央部２４）が上部２３の下端を始点に下方に向かうに連れて幅広になる形状になっており、下方側の部分（下部２５）が中央部２４の下端を始点に同一幅の矩形状になっている。グリップ２０は、誘電層３１の一方の面と保護層３４との間に正電極３２が挟み込まれるとともに、誘電層３１の他方の面と保護層３５との間に負電極３３が挟み込まれた構造になっている。
【００３１】
誘電層３１は次のように形成される。すなわち、ポリロタキサンを含む組成物を減圧条件下で加熱して硬化させることによって架橋されたポリロタキサンを含むシート状の硬化膜（本実施形態では、厚さ＝０．０５ｍｍ）が形成されて、この硬化膜が誘電層３１として用いられる。
【００３２】
本実施形態に用いた誘電層３１の形成に用いられるポリロタキサンを含む組成物は、特許文献１の実施例２と同一であり、直鎖状分子としてのポリエチレングリコールと、環状分子としてのシクロデキストリンと、封鎖基としてのアダマンタンアミンとからなる。また誘電層３１の形成に用いられる組成物は、以下の［物質Ａ］〜［物質Ｇ］に記載の物質を含んでいる。［物質Ａ］ポリロタキサン。［物質Ｂ］ポリシロキサンを含有するブロック共重合体（末端にイソシアネート基を有するポリカプロラクトン−ポリジメチルシロキサン−ポリカプロラクトンのブロック共重合体）。［物質Ｃ］ポリシロキサンを含有しないブロック重合体（末端にイソシアネート基を有するポリプロピレングリコール）。［物質Ｄ］ポリプロピレングリコールジオール。［物質Ｅ］脱保護用触媒（ジラウリル酸ジブチルスズ）。［物質Ｆ］シリコン添加剤（ＧＥＬＥＳＴ社製「ＤＢＬ−Ｃ３１」）。［物質Ｇ］酸化防止剤（ＢＡＳＦ社製「ＩＲＧＡＮＯＸ１７２６」）。なお本実施形態では上記［物質Ｃ］が架橋剤に相当する。
【００３３】
一対の電極（正電極３２および負電極３３）は、カーボンブラック粉末（ケッチェンブラック［ＥＣ−３００Ｊ］）を誘電層３１に塗布することで形成されている。
正電極３２および負電極３３は、基本形状が、平面視（図２のＡ矢視）で同一になっている。具体的には、正電極３２および負電極３３におけるグリップ２０の中央部２４に配置される部分は上方に向かうに連れて幅狭になる台形状をなしている。また、正電極３２および負電極３３におけるグリップ２０の下部２５に配置される部分は、いわゆる櫛歯状（下方に向けて直線状に延びる複数［本実施形態では７本］の延設部３２ａ，３３ａが幅方向において等間隔で平行に配置された形状）をなしている。正電極３２におけるグリップ２０の上部２３に配置される部分は、上方に向けて帯状に延びてプラス端子２１に接続されている。一方、負電極３３におけるグリップ２０の上部２３に配置される部分は、上方に向けて帯状に延びてマイナス端子２２に接続されている。
【００３４】
図４にグリップ２０の中央部２４の断面構造を概略的に示す。同図４に示すように、グリップ２０の正電極３２はプラス端子２１（図１参照）および配線１３を介して電源装置１４のプラス端子１５に接続されている。また、グリップ２０の負電極３３はマイナス端子２２（図１参照）および配線１３を介して装置本体１１の接地端子１６に接続されている。
【００３５】
図１および図２に示すように、グリップ２０における誘電層３１の一方の面と保護層３４との間には、正電極３２の他に、補助電極３６が設けられている。この補助電極３６は、一対の電極（正電極３２および負電極３３）と同様に、カーボンブラック粉末（ケッチェンブラック［ＥＣ−３００Ｊ］）を誘電層３１に塗布することで形成されている。
【００３６】
補助電極３６は、正電極３２と間隔を置いた位置に配置されている。具体的には、補助電極３６における上記グリップ２０の上部２３および中央部２４に配置される部分は、グリップ２０の端部と正電極３２との間において同グリップ２０の外縁に沿って帯状で延びている。また、補助電極３６における上記グリップ２０の下部２５に配置される部分は、グリップ２０の下方外縁に沿って帯状に延びるベース部３６ｂと同ベース部３６ｂから上方に向けて直線状に延びる複数（本実施形態では７本）の延設部３６ａとを有する形状であって、且つそれら延設部３６ａがグリップ２０の幅方向において等間隔で平行に配置された形状（いわゆる櫛歯状）をなしている。
【００３７】
補助電極３６の各延設部３６ａは、幅方向において正電極３２の延設部３２ａと互い違いに並ぶように配置されている。補助電極３６の上方側の端部は、マイナス端子２２および配線１３（図１）を介して、装置本体１１の接地端子１６に接続されている。
【００３８】
図５にグリップ２０の下部の断面構造を概略的に示す。同図５に示すように、グリップ２０における誘電層３１の一方の面と保護層３４との間には、電源装置１４のプラス端子１５に接続された正電極３２の延設部３２ａと、装置本体１１（図１参照）の接地端子１６に接続された補助電極３６の延設部３６ａとが、幅方向において互い違いの位置になるように配置されている。
【００３９】
一対の保護層３４，３５は、伸縮性のある絶縁材料（具体的には、架橋されたポリロタキサン）によって形成されている。そのため上記グリップ２０は、保護層３４によって正電極３２および補助電極３６の外面が覆われるとともに、保護層３５によって負電極３３の外面が覆われた構造になっている。こうした保護層３４，３５をグリップ２０に設けることにより、正電極３２と負電極３３（または補助電極３６）とが接触することや、各電極（正電極３２、負電極３３、および補助電極３６）と把持対象の物品とが接触することが抑えられるようになるため、グリップ２０の使用についての自由度を高くすることができる。
【００４０】
なお、上述した誘電層３１（架橋されたポリロタキサンを含むシート状の硬化膜）や同誘電層３１を有するグリップ２０を形成する方法は、特許文献１に開示されている硬化膜（詳しくは、その実施例２）や同硬化膜を有する電極層付誘電体シートを形成する方法と同様であり、ここでの詳細な説明は割愛する。
【００４１】
発明者等による各種の実験やシミュレーションの結果から、上記グリップ２０は、正電極３２と負電極３３との間に直流電圧（例えば１２００ボルト）を印加することで大きく曲がるようになる一方で、電圧印加を停止することで曲がる前の状態に復元するようになるといった特性を有することが発見された。
【００４２】
本実施形態の物品把持装置では、そうした特性を利用して、電圧を印加してグリップ２０を曲げることによって物品を包むようにして掴ませたり、電圧印加を停止してグリップ２０を曲げる前の状態に復元することによって一旦掴ませた物品を離させたりするようにしている。
【００４３】
以下、本実施形態の物品把持装置の動作態様について図６を参照しつつ説明する。
なお図６は、発明者等がグリップ２０を利用して物品Ｊを持ち上げる実験を行った結果を示す写真である。詳しくは、図６（ａ）はグリップ２０への電圧印加前の状況を示す写真であり、図６（ｂ）はグリップ２０への電圧印加が行われている状況を示す写真であり、図６（ｃ）はグリップ２０への電圧印加が行われるとともに支持バー１２がグリップ２０ともども上方に移動された状況を示す写真である。
【００４４】
ここでは先ず、グリップ２０（詳しくは、正電極３２と負電極３３との間）に電圧が印加されていない場合における物品把持装置の動作態様を説明する。
図６（ａ）に示すように、グリップ２０に電圧が印加されていない場合には、同グリップ２０は曲げ変形させられていない状態になる。そのため、このときグリップ２０は支持バー１２から単にぶら下がった状態になっており、物品Ｊに巻き付いていない。
【００４５】
ここで、仮にグリップを矩形のシートにして上方側の端部全体を支持した状態で支持バー１２にぶら下げると、グリップの上方側の部分が曲がり難くなるために、グリップ全体も曲がり難くなってしまう。これに対して、グリップを矩形のシートにして上方側の端部の幅方向中央を支持した状態で支持バー１２にぶら下げるようにすると、グリップの上方側の部分が曲がり易くはなる。しかしながら、この場合には、グリップへの電圧印加前において同グリップの上方側の部分における幅方向の両側部分（いわゆる肩にあたる部分）が自重によって垂れ下がるように変形してしまい、グリップが物品を掴み難い構造になるおそれがある。
【００４６】
この点、本実施形態では、グリップ２０の上方側の部分（上部２３および中央部２４）が上方に向かうほど幅狭になる形状になっている。そのため、グリップ２０の上方側の端部が支持された状態で同グリップ２０が支持バー１２にぶら下げられているとはいえ、同グリップ２０の上方側の部分における幅方向両側部分（いわゆる肩にあたる部分）が殆ど無いために、同両側部分が垂れ下がるように変形することが抑えられる。これにより、グリップ２０に電圧が印加されていないときにおいて同グリップ２０が曲がっていない状態を保ち易くなるため、同グリップ２０を曲げることによる物品の把持を行い易くすることができる。
【００４７】
次に、グリップ２０に電圧が印加されたときの物品把持装置の動作態様を説明する。
図６（ｂ）に示すように、グリップ２０に電圧が印加されると、同グリップ２０が曲げられるようになる。これにより、グリップ２０が物品Ｊに巻き付き、同グリップ２０によって物品Ｊが把持された状態になる。
【００４８】
電圧印加によってグリップ２０が曲がる原理は以下のように考えられる。
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、グリップ２０の正電極３２と負電極３３との間に直流電圧が印加されると、グリップ２０の内部に生じる静電応力や極板間引力によって、誘電層３１が厚さ方向に圧縮されて面内方向に伸張するようになる。また、このとき強い電界が付与されることによって誘電層３１の内部に空間電荷分布が生じて同誘電層３１内部の電荷分布が不均一になるため、誘電層３１内部における応力分布も不均一になる。詳しくは、誘電層３１における負電極３３側の部分では、誘電層３１における正電極３２側の部分と比較して、電荷が多くなることによって圧縮の度合いが大きくなる。そして、この応力分布により、誘電層３１の負電極３３側の部分における面内方向の伸張量（図７（ａ）中に白抜きの矢印で示す）が、誘電層３１の正電極３２側の部分における面内方向の伸張量（図７（ａ）中に実線の矢印で示す）と比較して大きくなる。その結果、図７（ｂ）に示すように、誘電層３１における正電極３２側が曲げ方向内側になるように、同誘電層３１を含むグリップ２０が曲がるようになる。
【００４９】
なお、こうした原理でグリップ２０が曲がることからすると、同グリップ２０を適度に曲げるためには、誘電層３１が高い誘電率と高い柔軟性とを有することが望ましい。ポリロタキサンは、一般的なエストラマー（シリコンゴムやアクリルゴムなど）と比較して、誘電率が高く、且つ柔軟性も高い。この点をふまえて、本実施形態では、ポリロタキサンの架橋体が誘電層３１として採用されている。
【００５０】
なお、本実施形態の誘電層３１が、内部で空間電荷分布に偏りが生じていることは、発明者等によって確認されている。一方、空間電荷分布を引き起こす成分的な要因は不明であるが、末端にイソシアネート基を有する架橋剤が関与しているものと推定される。
【００５１】
ここで、電圧印加時におけるグリップ２０の曲げ変形の速度について考察する。
図８は、試験用のグリップに直流電圧（８００ボルト）を印加して同グリップの変形量を測定した結果を示している。この測定では、電圧印加によって上下方向に曲がる小型サンプル（試験用のグリップ）を用意するとともに同グリップを上端が固定された状態で配置したうえで、電圧印加前におけるグリップ下端の位置を「変形前位置」とし、電圧印加時における同変形前位置からのグリップ下端の水平方向への移動量を上記「変形量」として検出した。
【００５２】
図８に示すように、グリップに電圧が印加されると（時刻ｔ１１）、同グリップは正電極３２側の部分が曲げ方向内側になる方向（図８において変形量が大きくなる方向）に曲がるようになる。このときのグリップの曲げ変形の速度は、変形の初期（時刻ｔ１１）においてはごく速く、その後において徐々に減速し（時刻ｔ１１〜ｔ１２）、やがては略一定の速度になる（時刻ｔ１２〜ｔ１３）といったように推移する。そして、グリップへの電圧印加が停止されると（時刻ｔ１３）、同グリップは変形前の状態（変形量≒０）に速やかに復元するようになる。この測定結果から明らかなように、単にグリップへの電圧印加を行った場合には、グリップの曲げ速度を十分に速くすることができるとはいえない。
【００５３】
図９は、試験用のグリップへの直流電圧の印加を一時的に停止する態様で行いつつ上記「変形量」を測定した結果を示している。
同図９に示すように、所定時間（時刻ｔ２１〜ｔ２２）にわたってグリップへの電圧印加を行った後に同電圧印加を一旦停止すると（時刻ｔ２２）、グリップは電圧印加前の形状（変形量≒０）に速やかに復元するようになる。また、その直後においてグリップへの電圧印加を再開すると（時刻ｔ２３）、同グリップは直前において電圧印加を停止させたときの形状（変形量≒「Ｋ」）まで速やかに変形（復帰）するようになる。そして、その後においてはグリップの変形速度は略一定になる（時刻ｔ２３以降）。
【００５４】
この測定結果から明らかなように、グリップ２０では、長期間にわたって電圧印加がなされていない状況で同電圧印加が行われた場合には曲げ変形が比較的遅い速度で進むのに対して、電圧印加によってある程度曲げ変形させた後のしばらくの間においては再度の電圧印加によって曲げ変形が速やかに進む現象（いわゆるメモリー効果）が生じる。そして、こうしたグリップ２０のメモリー効果は、少なくとも数時間程度であれば保持されることが発明者等による各種の実験の結果から確認されている。
【００５５】
このことから本実施形態の物品把持装置を利用する際、すなわち装置を起動するため外部電力を同装置に入力した際には、物品を把持させるためのグリップ２０への電圧印加を行うのに先立ち、グリップ２０（正電極３２と負電極３３との間）に予め定められた所定時間にわたって予め定められた所定電圧を印加することが望ましい。これにより、グリップ２０に上記メモリー効果を予め生じさせておくことができるため、グリップ２０によって実際に物品を把持させるときにはメモリー効果を利用して同グリップ２０を素早く曲げることができるようになる。この場合には、各種の実験やシミュレーションの結果からグリップ２０を適度に速い速度で曲げることが可能になる電圧印加時間や印加電圧を予め求めておくようにして、同電圧印加時間を上記所定時間として用いるとともに同印加電圧を所定電圧として用いるようにすればよい。
【００５６】
図２および図５に示すように、グリップ２０における誘電層３１と保護層３４との間には、共に櫛歯状に形成された正電極３２の一部と補助電極３６の一部とが、同櫛歯状における各歯（正電極３２の延設部３２ａと補助電極３６の延設部３６ａと）が互い違いに並ぶように間隔を置いて配置されている。そのため、グリップ２０に電圧を印加した状態で同グリップ２０における正電極３２と補助電極３６とが形成されている側の外面に物品が接触したときには、グリップ２０に物品を吸着するようになる静電吸着力が同グリップ２０の外面と物品との間に発生するようになる。しかも、正電極３２の延設部３２ａと補助電極３６の延設部３６ａとが互い違いになるように配置されているため、電位の異なる正電極３２と補助電極３６とが間隔を置いて配置された部分、すなわち静電吸着力が発生し易くなる部分を、グリップ２０外面の広い範囲にわたって配置することができる。そのため、物品を吸着させるための静電吸着力を好適に発生させることができる。
【００５７】
また、こうした正電極３２および補助電極３６は、誘電層３１の両面のうち、電圧印加によってグリップ２０が曲がったときに同グリップ２０の曲げ方向内側になる面に形成されている。これにより、グリップ２０によって物品を掴ませる際に同物品と接触する側の面に静電吸着力を発生させるための補助電極３６を配置することができるため、静電吸着力を物品に効率よく作用させることができる。
【００５８】
このように本実施形態によれば、物品を掴むための力として、曲げられるグリップ２０による把持力に加えて、グリップ２０と物品との間に作用する静電吸着力を利用することができるため、物品を好適に掴むことができるようになる。
【００５９】
そして、図６（ｃ）に示すように、グリップ２０に電圧を印加して同グリップ２０に物品Ｊを把持させた状態で、支持バー１２を上方に移動させることにより、グリップ２０を物品Ｊともども上方に持ち上げることができる。
【００６０】
その後、支持バー１２を下方に移動させることによって物品Ｊを台上に置いた後に、グリップ２０への電圧印加が停止されると、グリップ２０が電圧印加前の形状に復元するようになる。これにより、図６（ａ）に示すように、物品Ｊからグリップ２０が離されるようになる。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）電源装置１４の作動状態を、グリップ２０に電圧を印加して同グリップ２０を曲げることによって物品を掴むようにする第一作動状態、およびグリップ２０への電圧印加を停止して同グリップ２０を曲げる前の状態に復元することによって物品を離すようにする第二作動状態の一方に選択的に切り替えるようにした。そのため、ポリロタキサンを含むアクチュエータ（グリップ２０）を、物品を把持する装置において有効に利用することができる。
【００６２】
（２）負電極３３と同一電位の補助電極３６を、誘電層３１の両面の一方における正電極３２と間隔を置いた位置に形成した。これにより、物品を掴むための力として、曲げられるグリップ２０による把持力に加えて、グリップ２０と物品との間に作用する静電吸着力を利用することができるため、物品を好適に掴むことができるようになる。
【００６３】
（３）誘電層３１と保護層３４との間に、共に櫛歯状に形成された正電極３２の一部と補助電極３６の一部とを、同櫛歯状における各歯（正電極３２の延設部３２ａと補助電極３６の延設部３６ａと）が互い違いに並ぶように配置した。これにより、電位の異なる正電極３２と補助電極３６とが間隔を置いて配置された部分、すなわち静電吸着力が発生し易くなる部分を、グリップ２０の一方の外面における広い範囲にわたって配置することができるため、物品を吸着させるための静電吸着力を好適に発生させることができる。
【００６４】
（４）正電極３２および補助電極３６を、誘電層３１の両面のうち、電圧印加によってグリップ２０が曲がったときに同グリップ２０の曲げ方向内側になる面に形成した。これにより、グリップ２０によって物品を掴ませる際に同物品と接触する側の面に静電吸着力を発生させるための補助電極３６を配置することができるため、静電吸着力を物品に効率よく作用させることができる。
【００６５】
（５）物品を把持させるためのグリップ２０への電圧印加を行うのに先立ち、グリップ２０に予め定められた所定時間にわたって予め定められた所定電圧を印加することにより、グリップ２０によって実際に物品を把持させるときにはメモリー効果を利用して同グリップ２０を素早く曲げることができるようになる。
【００６６】
（６）絶縁材料からなるとともにグリップ２０の両面を覆う一対の保護層３４，３５を有している。これにより、正電極３２と負電極３３（または補助電極３６）とが接触することや、各電極（正電極３２、負電極３３、および補助電極３６）と物品とが接触することが抑えられるため、グリップ２０の使用についての自由度を高くすることができる。
【００６７】
（７）グリップ２０を上方側の端部が支持された状態で支持バー１２にぶら下げるとともに、同グリップ２０の上方側の部分（上部２３および中央部２４）を上方に向かうほど幅狭になる形状にした。これにより、グリップ２０に電圧が印加されていないときにおいて同グリップ２０が曲がっていない状態を保ち易くなるため、同グリップ２０を曲げることによる物品の把持を行い易くすることができる。
【００６８】
（８）末端にイソシアネート基を有するポリプロピレングリコールを架橋剤として利用したポリロタキサンの架橋体を誘電層３１として採用した。そのため、電圧印加時におけるグリップ２０の曲げ変形量を大きくすることができる。
【００６９】
＜変形例＞
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・グリップ２０の正電極３２およびプラス端子２１を電源装置１４のプラス端子１５に接続するとともに、負電極３３およびマイナス端子２２を電源装置１４のマイナス端子に接続するようにしてもよい。要は、正電極３２と負電極３３との間に電位差を付与することができればよい。
【００７０】
・電源装置１４の第二作動状態を、グリップ２０（詳しくは、正電極３２と負電極３３との間）に付与する電位差をごく小さく（電位差＞０）してグリップ２０を曲げる前の状態に復元することによって同グリップ２０が物品を離すようにする作動状態にしてもよい。この場合には、電源装置１４の第一作動状態を、グリップ２０に付与する電位差を大きくしてグリップ２０を曲げることによって同グリップ２０が物品を掴むようにする作動状態にすればよい。
【００７１】
・正電極３２や負電極３３、補助電極３６は、カーボンブラック粉末を誘電層３１に塗布することで形成することに限らず、導電性粒子（カーボン粒子や白金粒子など）を含むエストラマー（シリコンゴムや、アクリルゴム、天然ゴムなど）によって形成することができる。
【００７２】
・誘電層３１の形成に用いるポリロタキサン（詳しくは、その直鎖状分子や環状分子、封鎖基）は、誘電層３１を採用したグリップ２０が電圧印加によって適度に曲がるのであれば、任意に変更可能である。そうしたポリロタキサンの直鎖状分子や環状分子、封鎖基としては、例えば特許文献１に例示されているものを挙げることができる。
【００７３】
・物質Ｂ（ポリシロキサンを含有するブロック重合体）が含まれない組成物をもとに形成された硬化膜（特許文献１の「比較例１」と同一のもの）をグリップ２０の誘電層３１として用いてもよい。この硬化膜においても上記実施形態と同様な空間電荷分布が生じることが確認できた。
【００７４】
・グリップ２０の形状は、電源装置１４の第一作動状態と第二作動状態との切り替えを通じて同グリップ２０を適正に曲げ伸ばしすることができるのであれば、任意に変更可能である。
【００７５】
・グリップ２０をぶら下げられた状態で配設することに限らず、台上に敷かれた状態で配設するなど、グリップ２０の配設態様は任意に変更することができる。
・正電極３２と負電極３３（または補助電極３６）とが接触することや、各電極（正電極３２、負電極３３、および補助電極３６）と物品とが不要に接触することが抑えられるのであれば、保護層３４，３５は省略することができる。
【００７６】
・グリップ２０における一対の電極（正電極３２および負電極３３）の配置態様や補助電極３６の配置態様は任意に変更することができる。例えば、一対の電極と補助電極３６とを所定のパターンで並ぶように配置してもよい。その他、正電極３２および補助電極３６をそれらの隙間が迷路状に延びるように配置することなども可能である。一対の電極の配置範囲を大きくすることにより、グリップ２０を広範囲にわたって適度に曲げ変形させることができるようになる。その一方で、補助電極３６の配置範囲を大きくすることにより、物品を吸着する静電吸着力を広い範囲にわたって発生させることができる。こうした実情をふまえて、グリップ２０を曲げ変形させる力と物品を吸着する力とが同グリップ２０による物品の把持に適した態様で発生するように、一対の電極および補助電極３６を配置すればよい。
【００７７】
・補助電極３６を省略してもよい。
・電源装置１４からグリップ２０の正電極３２および負電極３３に、正の直流電圧を印加することに限らず、負の直流電圧を印加するようにしてもよい。
【００７８】
図１０は、前記試験用のグリップに負の直流電圧（−８００ボルト）を印加して前記「変形量」を測定した結果を示している。図１０に示すように、グリップに負の直流電圧が印加されると（時刻ｔ３１）、その後において同グリップは負電極３３側の部分が曲げ方向内側になる方向（図１０において負の変形量が大きくなる方向）に曲がるようになる。したがって、上記構成によれば、グリップ２０を上記実施形態における曲げ方向と反対の方向に曲げて物品を掴ませることができるようになる。
【００７９】
図１１は、前記試験用のグリップに正の直流電圧（８００ボルト）を印加した後に負の直流電圧（−８００ボルト）を印加して前記「変形量」を測定した結果を示している。図１１に示すように、所定時間（時刻ｔ４１〜ｔ４２）にわたってグリップに正の直流電圧を印加して同グリップを正の方向に曲げ変形させた後に同電圧印加を一旦停止すると（時刻ｔ４２）、グリップは電圧印加前の形状（変形量≒「０」）に速やかに復元するようになる。そして、その直後においてグリップに負の直流電圧を印加すると（時刻ｔ４３）、グリップは、一旦正の方向に曲がった後に電圧印加前の形状に徐々に復元するようになり（時刻ｔ４３〜ｔ４４）、その後においては負の方向に徐々に曲がるようになる（時刻ｔ４４〜ｔ４５）。
【００８０】
この測定結果から明らかなように、一旦正の直流電圧を印加してグリップ２０を曲げ変形させた後に、その電圧印加を停止して負の直流電圧を印加した場合には、グリップ２０はメモリー効果によって一旦正の方向に変形した後に、曲げ方向が負の方向に転じて変形するようになることが分かった。このことから、物品把持装置をグリップ２０の曲げ方向を切り替えて利用する場合には、物品を把持させるためのグリップ２０への電圧印加を行うのに先立ち、グリップ２０に予め定められた所定時間にわたって予め定められた所定電圧（切り替え後の曲げ方向に対応する電圧［正の直流電圧または負の直流電圧］）を印加することが望ましい。これにより、その後において曲げ変形させる方向に作用するメモリー効果をグリップ２０に予め生じさせておくことができるため、グリップ２０によって実際に物品を把持させるときに同グリップ２０を素早く曲げることができるようになる。
【００８１】
・グリップ２０にメモリー効果を生じさせるための電圧印加は、必ずしも実行しなくてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１１…装置本体、１２…支持バー、１３…配線、１４…電源装置、１５…プラス端子、１６…接地端子、１７…電子制御装置、２０…グリップ、２１…プラス端子、２２…マイナス端子、２３…上部、２４…中央部、２５…下部、３１…誘電層、３２…正電極、３２ａ，３３ａ…延設部、３３…負電極、３４，３５…保護層、３６…補助電極、３６ａ…延設部、３６ｂ…ベース部。
【図１】
2019041459.tif 000003
【図２】
2019041459.tif 000004
【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】
2019041459.tif 000009
【図８】
2019041459.tif 000010
【図９】
2019041459.tif 000011
【図１０】
2019041459.tif 000012
【図１１】
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