(57)【要約】【課題】印加電圧に応じて寸法が変化する高分子部材を用いたアクチュエータにおいて、出力部材を正確に移動又は回転させる。【解決手段】アクチュエータ（１）は、第１の向き（Ｄ１）に力が加わっている出力部材（２）に対して、前記力と釣り合った状態で設けられ、印加電圧に応じて寸法が変化することによって出力部材（２）を第１の向き（Ｄ１）又は第１の向き（Ｄ１）とは反対の第２の向き（Ｄ２）に移動又は回転させる高分子部材（４）を備える。【選択図】図１
2016093025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の向きに力が加わっている出力部材に対して、前記力と釣り合った状態で設けられ、印加電圧に応じて寸法が変化することによって前記出力部材を前記第１の向き又は前記第１の向きとは反対の第２の向きに移動又は回転させる高分子部材を備えるアクチュエータ。
【請求項２】
前記寸法が変化するときに、前記高分子部材を案内するガイド部を備える、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記ガイド部は、前記出力部材の表面によって構成されている、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記出力部材は、断面形状が円であり、
前記ガイド部は、前記円の外周で構成される面の少なくとも一部によって構成されている、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記高分子部材の一端側の部分が前記出力部材に固定され、前記高分子部材の他端側の部分が前記出力部材とは異なる支持部材に固定されており、
前記一端側の部分と前記他端側の部分は前記出力部材の回転軸方向にずれた位置にある、請求項４に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記ガイド部は、前記高分子部材が配置される螺旋状の溝を含む、請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記ガイド部は、前記出力部材とは別の部材によって構成されている、請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
対象物を保持するためのハンド部と、
請求項１〜７の何れか１項に記載のアクチュエータを有し、前記出力部材の回転に応じて前記ハンド部を回転させる手首部と、を備えているロボットの手首機構。
【請求項９】
前記ハンド部は対象物を保持するための複数の指を備え、前記複数の指の少なくとも１つは、印加電圧に応じて寸法が変化する高分子部材を有し、前記高分子部材の寸法変化に伴って前記対象物を掴む、請求項８に記載のロボットの手首機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印加される電圧に応じて寸法が変化する高分子材料を用いたアクチュエータ及びこれを備えたロボットの手首機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電圧を印加することによって寸法（全長や形状など）が変化する、合成樹脂などの高分子材料が知られている。例えば特許文献１には、電場応答性高分子膜からなり渦巻き状に成形された渦巻き膜の内端が回転軸に固定され、渦巻き膜の外端が中空容器に固定され、この渦巻き膜で回転軸を回転させる有限回転型高分子アクチュエータが開示されている。この有限回転型高分子アクチュエータでは、渦巻き膜の両面間に電圧を印加することにより、渦巻き膜の全体が屈曲し、その屈曲に対応して内端に固定された回転軸を有限回転運動に直接変換する（特許文献１の段落００２０）。このように特許文献１では、渦巻き膜の屈曲による力のみによって回転軸の回転方向と回転角度が制御される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１３６０５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、渦巻き膜は高分子材料によって構成されており、剛性が高いとは言えない。特許文献１では、回転軸はこのような渦巻き膜によって支持されているだけであるので、回転軸の位置が不安定になりやすい。また、特許文献１のように渦巻き膜の変形による力のみによって回転軸を回転させようとする場合、渦巻き膜が縮む方向においては、渦巻き膜の縮みによって生じる回転軸を引っ張る力が回転軸を回転させる方向に伝わりやすいかもしれないが、渦巻き膜が伸びる方向においては、渦巻き膜の伸びが回転軸を回転させる方向にダイレクトに伝わりにくい。したがって、特許文献１では、回転軸の回転角度が安定しない。また、高分子材料は剛性が低く、さらに一定の隙間を持って渦巻き状に設けられているので、外力によって容易に回転角度が変化してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、印加電圧に応じて寸法が変化する高分子部材を用いたアクチュエータにおいて、外力の影響を受けにくくして出力部材を正確に移動又は回転させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のアクチュエータは、第１の向きに力が加わっている出力部材に対して、前記力と釣り合った状態で設けられ、印加電圧に応じて寸法が変化することによって前記出力部材を前記第１の向き又は前記第１の向きとは反対の第２の向きに移動又は回転させる高分子部材を備える。
【０００７】
本発明では、出力部材に対して第１の向きに力が加えられているとともに、第１の向きの前記力と釣り合った状態となるように高分子部材が出力部材に対して設けられている。そして、印加電圧に応じて高分子部材が寸法変化することによって出力部材が第１の向き又はこれとは反対の第２の向きに移動又は回転する。すなわち、高分子部材が印加電圧に応じて寸法変化すると、前記第１の向きの力と釣り合った状態で設けられている高分子部材の寸法変化の分だけ出力部材が第１の向き又は第２の向きに移動又は回転する。これにより、外力の影響を受けにくくなり、出力部材が正確に移動又は回転する。
【０００８】
すなわち、本発明では、出力部材に対しては、変位の前及び変位の後の何れの状態においても、第１の向きに力が加えられているとともに、この第１の向きの力に釣り合った高分子部材による引っ張り力（又は押し出し力）が出力部材に作用しており、出力部材はこれらの釣り合った力によって安定した静止状態が維持される。
【０００９】
そして、本発明では、第１の向きは、高分子部材の伸びる向きに向いている場合と、高分子部材の縮む向きに向いている場合とがあり、それぞれの場合においてアクチュエータは、以下のように動作する。
【００１０】
まず、第１の向きが高分子部材の伸びる向きに向いている場合について説明する。高分子部材が伸びる向きに寸法変化するときには、高分子部材自体から出力部材に対して直接作用する力（高分子部材が出力部材を直接押す力）が高分子部材の剛性との関係で弱い場合であっても、出力部材に対しては、第１の向きに力が加えられているので、印加電圧に応じた高分子部材の伸長分だけ出力部材を第１の向きに確実に移動又は回転させることができる。一方、高分子部材が縮む向きに寸法変化するときには、高分子部材が寸法変化するときの収縮力（高分子部材が出力部材を引く力）を、出力部材に対して第２の向きにダイレクトに作用させることができるので、印加電圧に応じた高分子部材の収縮分だけ出力部材を第２の向きに確実に移動又は回転させることができる。
【００１１】
次に、第１の向きが高分子部材の縮む向きに向いている場合について説明する。高分子部材の剛性は十分にあるが高分子部材の引張強度が弱い場合は、高分子部材による押す力と、これに釣り合った第１の向きの力とが出力部材に加えられることによって出力部材を静止状態とすれば良い。具体的には、高分子部材が縮む向きに寸法変化するときには、高分子部材自体が出力部材に対して直接的に力を作用させなくても（高分子部材が出力部材を引っ張らなくても）、出力部材に対しては、第１の向きに力が加えられているので、印加電圧に応じた高分子部材の収縮分だけ出力部材を第１の向きに確実に移動又は回転させることができる。一方、高分子部材が伸びる向きに寸法変化するときには、剛性の高い高分子部材自体から出力部材に対して直接的に力を作用させることができる（高分子部材が出力部材を押すことができる）ので、印加電圧に応じた高分子部材の伸長分だけ出力部材を第２の向きに確実に移動又は回転させることができる。
【００１２】
以上のことから、本発明のアクチュエータでは、外力の影響を受けにくくして出力部材を正確に移動又は回転させることができる。
【００１３】
前記アクチュエータは、前記寸法が変化するときに、前記高分子部材を案内するガイド部を備えているのが好ましい。
【００１４】
この構成では、高分子部材は、印加電圧に応じて寸法変化するときに、ガイド部によってより正確に案内されるので、出力部材がより正確に移動又は回転する。
【００１５】
前記アクチュエータにおいて、前記ガイド部は、前記出力部材の表面によって構成されているのが好ましい。
【００１６】
この構成では、ガイド部が出力部材の表面によって構成されているので、出力部材が第１の向き又はその反対の第２の向きに移動又は回転するときにはガイド部も同じ向きに動く。したがって、この構成では、ガイド部が出力部材とは別の部材によって構成されていて出力部材が移動又は回転するときにガイド部が静止している場合に比べて、高分子部材が寸法変化する際におけるガイド部に対する高分子部材の相対移動距離を小さくすることができる。これにより、高分子部材とガイド部との摩擦が抑制され、高分子部材の劣化を抑制することができる。
【００１７】
前記アクチュエータにおいて、前記出力部材は、断面形状が円であり、前記ガイド部は、前記円の外周で構成される面の少なくとも一部によって構成されているのが好ましい。
【００１８】
この構成では、高分子部材の寸法変化を出力部材の回転運動に変換することができ、この回転運動によって回転軸回りの力を外部に出力することができる。そして、ガイド部が前記円の外周で構成される面の少なくとも一部によって構成されている。したがって、出力部材に加えられる第１の向きへの力をあまり大きくしなくても、回転軸から外周までの半径をある程度の大きさに設定することによって所定のトルクを出力することができる。このように出力部材に加えられる第１の向きへの力を大きくする必要がないので、この力に釣り合った状態で設けられる高分子部材自体の強度（すなわち、高分子部材の引っ張り強度又は高分子部材の剛性）が小さくても実用に耐えうるようにアクチュエータを構成することが可能になる。
【００１９】
前記アクチュエータにおいて、前記高分子部材の一端側の部分が前記出力部材に固定され、前記高分子部材の他端側の部分が前記出力部材とは異なる支持部材に固定されており、前記一端側の部分と前記他端側の部分は前記出力部材の回転軸方向にずれた位置にあるのが好ましい。
【００２０】
この構成では、前記一端側の部分と前記他端側の部分が回転軸方向にずれているので、出力部材の回転範囲（回転角度）を大きく設定するために高分子部材が出力部材の外周面に１周以上巻き付けられる場合であっても、高分子部材の一部分と他の部分とが重なり合う（干渉する）のを抑制できる。これにより、出力部材の回転範囲（回転角度）を大きく設定しても、スムーズな回転運動を維持することができる。
【００２１】
前記アクチュエータにおいて、前記ガイド部は、前記高分子部材が配置される螺旋状の溝を含んでいるのが好ましい。
【００２２】
この構成では、出力部材に形成された螺旋状の溝に高分子部材が配置されるので、溝に沿って巻かれた高分子部材の位置が高分子部材の幅方向にずれるのを抑制できる。これにより、高分子部材の一部分と他の部分とが重なり合うのをより確実に抑制することができる。
【００２３】
前記アクチュエータにおいて、前記ガイド部は、上述したように出力部材の少なくとも一部によって構成されているのが好ましいが、これに限られず、前記出力部材とは別の部材によって構成されていてもよい。
【００２４】
この構成では、出力部材と高分子部材とを離すことができるので、出力部材からの熱伝導などの影響が高分子部材に及ぶのを防止することができる。あるいは、出力部材が回転するものの場合、出力部材の外形を小さくしても、出力部材の回転軸を中心にガイド部を離して設けられるので、全体として軽量化を図りながら、必要な力やトルクを確保することができる。
【００２５】
本発明のロボットの手首機構は、対象物を保持するためのハンド部と、前記アクチュエータを有し、前記出力部材の回転に応じて前記ハンド部を回転させる手首部と、を備えている。
【００２６】
本発明のロボットの手首機構では、出力部材を正確に回転させることができるアクチュエータによってハンド部を回転させるように構成されているので、ハンド部の回転角度を正確に調節することができる。
【００２７】
前記ロボットの手首機構において、前記ハンド部は対象物を保持するための複数の指を備え、前記複数の指の少なくとも１つは、印加電圧に応じて寸法が変化する高分子部材を有し、前記高分子部材の寸法変化に伴って前記対象物を掴むように構成されていてもよい。
【００２８】
この構成では、指の少なくとも一部を構成する高分子部材に付加する電圧に応じて指の屈曲角度を調節することができるので、ハンド部に対象物を掴ませることができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、印加電圧に応じて寸法が変化する高分子部材を用いたアクチュエータにおいて、外力の影響を受けにくくして出力部材を正確に移動又は回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るアクチュエータを示す図であり、アクチュエータにおける出力部材の変位部が第１の位置にある状態を示している。（Ａ）はアクチュエータの正面図であり、（Ｂ）はアクチュエータの斜視図であり、（Ｃ）はアクチュエータの側面図である。
【図２】第１実施形態に係るアクチュエータを示す図であり、アクチュエータにおける出力部材の変位部が第２の位置にある状態を示している。（Ａ）はアクチュエータの正面図であり、（Ｂ）はアクチュエータの斜視図である。
【図３】第１実施形態に係るアクチュエータを示す図であり、アクチュエータにおける出力部材の変位部が第３の位置にある状態を示している。（Ａ）はアクチュエータの正面図であり、（Ｂ）はアクチュエータの斜視図である。
【図４】（Ａ）は、第１実施形態の変形例に係るアクチュエータを備えたロボットの手首機構を示す側面図であり、（Ｂ）はそのアクチュエータにおける出力部材と高分子膜体とを示す正面図である。
【図５】図４のアクチュエータにおける出力部材を示す側面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、ロボットの手首機構における指の概略構造を示す断面図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るアクチュエータを示す正面図である。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るアクチュエータを示す側面図である。
【図９】（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第４実施形態に係るアクチュエータを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の実施形態に係るアクチュエータは、印加電圧に応じて寸法（全長や形状など）が変化するという高分子部材（以下の実施例では、高分子膜体ともいう。）の特性を利用することによって直線運動、回転運動などの動作（いずれも所定範囲内を往復する動作）を出力することができる部品として種々の用途に用いることができる。本発明の実施形態に係るアクチュエータ（揺動型アクチュエータ）は、例えば産業用や家庭用のロボットの部品として用いることができる。具体的には、本発明の実施形態に係るアクチュエータは、例えばロボットの関節部分の部品（例えば、ロボットの手首、肘などの部分の部品）として用いることができる。ただし、本発明の実施形態に係るアクチュエータは、これらの用途に限られず、例えばカメラなどのセンサを往復動させたり、回転させたりするために用いたり、いわゆるパワードスーツのような装着する人の力を補助するものに用いたり、義肢装具に用いたり、その他直線運動、回転運動などの動作を出力するための他の用途にも用いることができる。
【００３２】
図１（Ａ）〜図９（Ｂ）に示す第１実施形態〜第４実施形態のアクチュエータ１は、出力部材２と、付勢部３（力付与部３）と、高分子膜体４とを備える。出力部材２は、第１の向きＤ１及びその反対の第２の向きＤ２に変位可能に設けられた変位部２１を有する。出力部材２は、高分子膜体４の寸法変化を利用して直線運動、回転運動などの動作を出力するための部材である。付勢部３（力付与部３）は、出力部材２に対して第１の向きＤ１に力が加わるように出力部材２を付勢する。言い換えると、付勢部３（力付与部３）は、出力部材２に対して第１の向きＤ１に力が加わるように出力部材２に作用する。これにより、出力部材２は、第１の向きＤ１に力が加えられている。
【００３３】
第１実施形態〜第４実施形態では、第１の向きＤ１が高分子膜体４の伸びる向きに向いている場合を例示している。したがって、高分子膜体４は、変位部２１に対して第２の向きＤ２に力が加わるように変位部２１を引っ張った状態で設けられている。高分子膜体４は、印加電圧に応じて寸法が変化することによって変位部２１を第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に変位させる。なお、第１の向きＤ１が高分子膜体４の縮む向きに向いている場合には、高分子膜体４は、変位部２１に対して第２の向きＤ２に力が加わるように変位部２１を押した状態で設けられる。
【００３４】
各実施形態では、出力部材２の変位部２１は、第１の向きＤ１に力が加えられるように付勢部３の付勢力によって付勢されるとともに、その反対の第２の向きＤ２に力が加えられるように高分子膜体４によって引っ張られている。そして、この高分子膜体４が印加電圧に応じて寸法変化することに伴って、出力部材２の変位部２１が高分子膜体４の寸法変化の分だけ第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に変位する。これにより、出力部材２の変位部２１の位置が正確に調節される。すなわち、各実施形態では、出力部材２の変位部２１に対しては、変位の前及び変位の後の何れの状態においても、第１の向きＤ１に力が加えられるように付勢部３による付勢力が作用しているとともに、この第１の向きＤ１の力に釣り合う第２の向きＤ２への力が加わるように高分子膜体４による引っ張り力が作用しており、出力部材２はこれらの拮抗した互いに逆向きの力によって安定した静止状態が維持される。つまり、付勢部３による付勢力と高分子膜体４による引っ張り力とが釣り合っている状態で静止しており、かつ、この状態から仮に変位部２１を第１の向きＤ１に移動させようとすると、高分子膜体４による引っ張り力が増大し、逆に第２の向きＤ２に移動させようとすると、付勢部３による付勢力が増大するので、単に静止している場合に比べ、剛性が高くなり、その結果、安定した静止状態が維持される。
【００３５】
そして、各実施形態では、高分子膜体４が伸びる向きに寸法変化するときには、高分子膜体４自体から変位部２１に対して作用する力（高分子膜体４が変位部２１を押す力）が弱いとしても、出力部材２の変位部２１に対しては、第１の向きＤ１に力が加わるように付勢部３による付勢力がダイレクトに作用しているので、印加電圧に応じた高分子膜体４の伸長分だけ変位部２１の位置を確実に変化させることができる。一方、高分子膜体４が縮む向きに寸法変化するときには、高分子膜体４が寸法変化するときの収縮力（高分子膜体４が変位部２１を引く力）を、出力部材２の変位部２１に対して第２の向きＤ２にダイレクトに作用させることができるので、印加電圧に応じた高分子膜体４の収縮分だけ変位部２１の位置を確実に変化させることができる。
【００３６】
以下、各実施形態について詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。
【００３７】
［第１実施形態］
第１実施形態のアクチュエータ１は、高分子膜体４の寸法変化を利用して回転運動の動作を出力することができる。
【００３８】
第１実施形態では、出力部材２は、本体部２０と、変位部２１と、出力部２２（出力シャフト２２）とを備える。本体部２０は、回転軸Ａの回りに回転可能に構成されており、回転軸Ａに直交する断面が円形である外周面６を有する。本体部２０の形状としては、円筒状、円柱状、円盤状などの形状を例示できるが、これらに限られない。
【００３９】
変位部２１は、本体部２０の外周面６に設けられている。変位部２１は、本体部２０が回転軸Ａの回りに第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に回転するのに伴って本体部２０と同じ方向（第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２）に位置が変わる。第１の向きＤ１及び第２の向きＤ２のそれぞれは、回転軸Ａを中心とする周方向に沿った向きである。
【００４０】
本実施形態では、変位部２１は、本体部２０（具体的には本体部２０の外周面６）と後述する高分子膜体４との間に介在している。変位部２１は、本体部２０と高分子膜体４とを繋いでいる。本実施形態では、変位部２１は、ブロック状の部材であるが、変位部２１の形状はブロック状に限られず、棒状、板状などの種々の形状を採用することができる。変位部２１は、例えば本体部２０の外周面６に固定されており、これにより、本体部２０の回転に伴って第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に変位する。
【００４１】
出力部２２は、本体部２０から回転軸Ａの方向に突出するように棒状に設けられている。出力部２２は、本体部２０が回転軸Ａの回りに第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に回転するのに伴って本体部２０と同じ向きに回転する。この出力部２２には、例えば後述する図４に示すようなロボットの手首機構１００のハンド部１０２などが接続される。
【００４２】
付勢部３は、変位部２１に対して第１の向きＤ１に力が加わるように出力部材２の本体部２０を付勢する。本実施形態では、付勢部３は、出力部材２の本体部２０を第１の向きＤ１に付勢するためのトーションばね３０を備えている。付勢部３のトーションばね３０によって出力部材２の本体部２０が第１の向きＤ１に付勢されることにより、変位部２１には、本体部２０を介して第１の向きＤ１に力が加えられている。本実施形態では、トーションばね３０の中心は、出力部２２の回転軸Ａと一致している。
【００４３】
ただし、変位部２１に対して第１の向きＤ１に力が加わるように変位部２１を付勢する手段は、トーションばね３０に限られず、例えば、つる巻きバネ、空圧シリンダを用いた空気バネなど圧縮性流体を用いた流体圧バネ、磁石の磁力や静電気による引力や斥力を用いたものなどの他の付勢手段を用いることもできる。また、図１（Ｃ）では、変位部２１には本体部２０を介して第１の向きＤ１に力が加えられているが、つる巻きバネ、空圧シリンダなどの付勢手段を変位部２１に対して直接接続することによって変位部２１に対して第１の向きＤ１に力が加わるようにしてもよい。
【００４４】
高分子膜体４（高分子部材４）は、印加電圧に応じて寸法が変化するものである。高分子膜体４としては、例えばＥＡＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ａｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒ）、ＩＰＭＣ（Ｉｏｎｉｃ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｍｅｔａｌ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）などの高分子アクチュエータを用いることができるが、これらに限られない。高分子膜体４としては、高分子膜体４を浸漬する水溶液が不要となるという点でＥＡＰを用いるのが好ましい。
【００４５】
高分子膜体４は、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換することによって自身を膨張又は収縮させることができる。高分子膜体４は、例えば高分子材料によって構成された誘電体層（又は電解質層）と、この誘電体層（又は電解質層）を厚み方向に両側から挟むように設けられた弾性を有する一対の電導性の膜（電極）とを備えている。高分子膜体４の一対の電極に対しては、例えば図１（Ｃ）に示すように配線（導線）９１，９２を通じて図外の電源から駆動用の電圧が印加される。すなわち、電極間に電位差を与える。高分子膜体４は、印加電圧に応じて、少なくとも第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に寸法変化するように構成されている。
【００４６】
高分子膜体４は、帯状（長尺状）に延びる形状を有している。高分子膜体４の一端部４１（先端部４１）は、上述した出力部材２の変位部２１に固定されている。高分子膜体４の他端部４２（基端部４２）は、出力部材２とは別部材として設けられた支持部材５に固定されている。支持部材５は、高分子膜体４の基端部４２の位置が変位しないように基端部４２を支持している。
【００４７】
本実施形態では、高分子膜体４における少なくとも先端部４１側の部分は、出力部材２の本体部２０の外周面６に沿って配置されている。高分子膜体４における少なくとも先端部４１側の部分は、外周面６に密着している。本体部２０の外周面６は、高分子膜体４の寸法が変化する際のガイド部６として機能する。すなわち、高分子膜体４は、外周面６（ガイド部６）に案内されながら寸法変化する。
【００４８】
高分子膜体４は、変位部２１に対して第２の向きＤ２に力が加わるように変位部２１を引っ張った状態で設けられている。図１（Ａ），（Ｃ）に示すように高分子膜体４は、先端部４１から基端部４２まで弛むことなくぴんと張った状態で変位部２１と支持部材５との間に設けられている。高分子膜体４は、付勢部３の付勢力に耐えうるような強度（引っ張り強度）に設計されており、変位部２１が付勢部３の付勢力によって第１の向きＤ１に移動しようとするのを阻止している。すなわち、高分子膜体４が寸法変化していないときには、変位部２１に対しては、第１の向きＤ１に力が加えられるように付勢部３による付勢力が作用しているとともに、この第１の向きＤ１の力に釣り合う第２の向きＤ２への力が加わるように高分子膜体４による引っ張り力が作用している。これらの互いに逆向きの力が拮抗しているので、変位部２１は安定した静止状態が維持される。
【００４９】
次に、第１実施形態のアクチュエータ１の動作について説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は、アクチュエータ１における出力部材２の変位部２１が第１の位置Ｐ１にある状態を示しており、図２（Ａ），（Ｂ）は、出力部材２の変位部２１が第２の位置Ｐ２にある状態を示している。図３（Ａ），（Ｂ）は、出力部材２の変位部２１が第３の位置Ｐ３にある状態を示している。
【００５０】
例えば、図１（Ａ），（Ｂ）は、図外の電源から配線９１，９２を介して高分子膜体４に電圧が印加されていないときの状態であって高分子膜体４が収縮している状態である（初期状態）。図３（Ａ），（Ｂ）は、電源から高分子膜体４に電圧が印加されているときの状態であって高分子膜体４が伸長している状態である。図２（Ａ），（Ｂ）は、高分子膜体４の収縮中又は伸長中の状態であって図１（Ａ），（Ｂ）の位置Ｐ１と図３（Ａ），（Ｂ）の位置Ｐ３との間を変位部２１が移動しているときの中間的な状態である。
【００５１】
図１（Ａ），（Ｂ）に示す初期状態では、付勢部３の付勢力と高分子膜体４による張力とがバランスしているので、出力部材２の変位部２１は位置Ｐ１において静止している。そして、電源から高分子膜体４の電極間に電圧が印加されると、高分子膜体４が伸長する。この高分子膜体４の伸長に伴って、変位部２１は、付勢部３の付勢力によって第１の向きＤ１に移動し、図２（Ａ），（Ｂ）に示す位置Ｐ２を経て、図３（Ａ），（Ｂ）に示す位置Ｐ３まで到達し、この位置Ｐ３において静止する。
【００５２】
一方、高分子膜体４の電極間に対する電圧の印加を停止すると、高分子膜体４は初期状態に戻るように元の長さまで収縮する。この高分子膜体４の収縮に伴って、変位部２１は、高分子膜体４の張力によって第２の向きＤ２に移動し、図２（Ａ），（Ｂ）に示す位置Ｐ２を経て、図１（Ａ），（Ｂ）に示す位置Ｐ１まで到達し、この位置Ｐ１において静止する。
【００５３】
以上のようにして印加電圧に応じて変位部２１が第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に移動するのに伴って、出力部材２の本体部２０も回転軸Ａを中心に第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に回転するので、出力部材２の出力部２２も本体部２０と同じ向きに回転する。出力部２２の回転運動は、例えば後述するロボットの手首機構１００のハンド部１０２に伝達される。
【００５４】
［ロボットの手首機構］
図４は、第１実施形態の変形例に係るアクチュエータ１を備えたロボットの手首機構１００を示す側面図である。図４に示すロボットの手首機構１００におけるアクチュエータ１は、図１（Ａ）〜（Ｃ）に示したアクチュエータ１と基本的な構成が同様であるので、図１（Ａ）〜（Ｃ）のアクチュエータ１と同じ構成については図４において同じ符号を付して詳細な説明を省略し、主に、図１（Ａ）〜（Ｃ）のアクチュエータ１と異なる構成について説明する。
【００５５】
ロボットの手首機構１００は、例えば産業用や家庭用のロボットに用いられるものである。図４に示すロボットの手首機構１００は、ロボットアームの一部を構成するものである。手首機構１００は、ロボットアームにおいて肩から手首の手前までの部分を構成するアーム部１０６の先端に設けられる。すなわち、手首機構１００は、ロボットアームにおける手首から先の部分を構成している。
【００５６】
手首機構１００は、軸回りの回転と対象物をつかむような機能が必要である。このような機能を例えばモータと減速機とで構成すると、重量が大きくなる。この重量を支えるためには、ロボットアームのアーム部１０６には高い強度と剛性が必要となり、ロボット全体の重量が著しく大きくなる。さらに、重量の大きなロボットアームを迅速に動作させるためには大きな駆動力が必要となる。産業用のロボットにおいてはそれでもよいが、家庭用のなどの用途では、軽量のロボットが必要になる。
【００５７】
このような課題を解決するためには、ロボットの重量の大半を占めるロボットアームの重量低減が必要であり、中でもロボットアームの重量に最も影響の大きい要因である先端の手首機構１００の重量低減が必要になる。本実施形態では、上記の課題を解決するために、ロボットアームにおけるアーム部１０６の先端に設けられる手首機構１００において、減速機を使わずにアクチュエータ１を用いている。
【００５８】
ロボットの手首機構１００は、上述したような機能（軸回りに回転する機能と、対象物をつかむ指の機能）によって目的とする作業を行う。ロボットの手首機構１００における軸回りの回転機能を発揮する駆動力源として、高分子膜体４の伸縮を利用している。
【００５９】
図４に示すように、ロボットの手首機構１００は、手首部１０１と、ハンド部１０２とを備えている。手首部１０１は、その一端側がアーム部１０６の先端に接続されている。ハンド部１０２は、対象物を掴むための複数の指１０３（人工指）を有している。手首部１０１は、アクチュエータ１を有し、アクチュエータ１における出力部材２の変位部２１が第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に変位するのに伴ってハンド部１０２を回転させるように構成されている。なお、ハンド部１０２に、指１０３を設ける代わりに、磁力や吸引力等により対象物を保持するものを設けてもかまわない。
【００６０】
図４に示すロボットの手首機構１００の手首部１０１に設けられたアクチュエータ１は、上述した図１（Ａ）に示すアクチュエータ１と同様に、出力部材２と、付勢部３と、高分子膜体４と、支持部材５とを備える。
【００６１】
図４に示すように、出力部材２は、本体部２０（ディスク２０）と、変位部２１と、出力部２２とを備える。高分子膜体４は、帯状に延びる形状を有し、出力部材２の外周面６に巻かれるように配置されている。高分子膜体４の一端側の部分４１は、出力部材２の変位部２１に固定され、高分子膜体４の他端側の部分４２は、出力部材２とは別部材である支持部材５に固定されている。そして、高分子膜体４の一端側の部分４１と他端側の部分４２は回転軸Ａの方向に互いにずれた位置にある。
【００６２】
したがって、図４に示すように高分子膜体４が出力部材２の外周面に１周以上巻き付けられる場合であっても、高分子膜体４における帯状の一部分と他の部分とが重なり合う（干渉する）のを抑制できる。これにより、出力部材２の回転範囲（回転角度）を大きく設定しても、スムーズな回転運動を維持することができる。
【００６３】
また、図４及び図５に示すように、本体部２０の外周面６（ガイド部６）は、螺旋状に形成された溝６０を有している。この溝６０には、高分子膜体４が配置されている。したがって、出力部材２における本体部２０の外周面６に巻かれた高分子膜体４の位置が高分子膜体４の幅方向にずれるのを抑制できる。
【００６４】
アーム部１０６の先端には、手首部１０１のアクチュエータ１をアーム部１０６に連結するためのフランジ部１０５（連結部材１０５）が設けられている。本実施形態では、フランジ部１０５は、アクチュエータ１の付勢部３から回転軸Ａを中心とする径方向の外側（具体的には、回転軸Ａに直交する方向）にフランジ状に延びる部分を有しており、アーム部１０６に付勢部３を連結している。
【００６５】
付勢部３は、トーションばね３０と、軸受部３１と、ケース３２とを備える。ケース３２は、フランジ部１０５におけるアーム部１０６とは反対側に取り付けられている。軸受部３１は、ケース３２内に収容されている。
【００６６】
トーションばね３０は、出力部材２（具体的には、出力部材２の本体部２０）を第１の向きＤ１に付勢するように構成されている。図４に示すように、トーションばね３０の先端部３０ａは、本体部２０の中心部に固定されており、トーションばね３０の基端部３０ｂは、フランジ部１０５を貫通するように設けられている。トーションばね３０における先端部３０ａと基端部３０ｂとの間の部分は、軸受部３１によって回転可能に支持されている。トーションばね３０における基端部３０ｂ側の部分は、固定部材３３（具体的には、ロックナット３３）によってフランジ部１０５に固定されている。
【００６７】
本実施形態では、支持部材５は、付勢部３のケース３２に固定されているが、支持部材５が設けられる部位はこれに限られない。支持部材５は、ケース３２から回転軸Ａの方向の一方側（具体的には、ハンド部１０２側）に突出するように設けられている。支持部材５は、出力部材２の本体部２０（ディスク２０）に対して径方向外側に設けられている。
【００６８】
図４に示すロボットの手首機構１００では、手首部１０１のアクチュエータ１は、例えば次のようにしてアーム部１０６に取り付けられている。まず、トーションばね３０は、フランジ部１０５に固定されていない状態で、フランジ部１０５側から高分子膜体４を巻き付ける方向に所定の角度（初期角度）だけ強制的に回転させる。その後、トーションばね３０をフランジ部１０５に固定する。この時点では、高分子膜体４の張力によって出力部材２の本体部２０に生じるトルクと、トーションばね３０に発生しているトルクとが釣り合っている（初期状態）。
【００６９】
この状態で、高分子膜体４の電極間に電圧を印加すると（電位差を与えると）、高分子膜体４は伸長するので、出力部材２の本体部２０を引っ張る張力が一時的に低下し、トーションばね３０のトルクによって出力部材２の本体部２０が第１の向きＤ１に一定角度だけ回転する。本体部２０の回転角度は、電極間に付与する電位差によって調整できる。なお、上記電圧は、例えばオペアンプ等からなるアナログ回路や、マイコン等からなるＰＷＭ制御回路などによって印加することができる。
【００７０】
一方、高分子膜体４の電極間への電圧の印加をやめると、高分子膜体４は元の長さに縮むので、この高分子膜体４の収縮による張力によって出力部材２の本体部２０が第２の向きＤ２に回転し、初期状態に戻る。
【００７１】
図６は、ハンド部１０２における指１０３の概略構造を示す断面図である。ハンド部１０２は、例えば屈曲機能を有する複数の指１０３を有している。複数の指１０３は、印加電圧に応じて寸法が変化する高分子膜体４を有し、高分子膜体４の寸法変化に伴って対象物を掴む向き又はその反対の向きに変形するように構成されている。
【００７２】
図６に示すように、複数の指１０３のそれぞれは、基材１０４と、高分子膜体４とを備える。基材１０４は、例えば、高分子膜体４の寸法変化に伴って曲げ変形可能な（たわみ変形可能な）程度の薄板状の部材、棒状の部材などによって構成されている。
【００７３】
高分子膜体４は、上述したように、例えば高分子材料によって構成された誘電体層（又は電解質層）と、この誘電体層（又は電解質層）を厚み方向に両側から挟むように設けられた弾性を有する一対の電導性の膜（電極）とを備えている。高分子膜体４の一対の電極に対しては、図６に示すように配線（導線）９１，９２を通じて図外の電源から駆動用の電圧が印加される。すなわち、電極間に電位差を与える。
【００７４】
高分子膜体４は、電極間に電位差が与えられて伸長又は収縮すると、伸縮に対応した方向に屈曲する。高分子膜体４は、付加される電位差によって屈曲角度が調節できる。したがって、ハンド部１０２によってつかむ対象物の大きさに適した屈曲角度となるように電極間に付与される電位差が調節される。
【００７５】
［第２実施形態］
図７（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第２実施形態に係るアクチュエータ１を示す側面図である。第２実施形態のアクチュエータ１は、高分子膜体４の寸法変化を利用して回転運動の動作を出力することができる点で第１実施形態と同様である一方で、出力部材２の構造とガイド部６の構造が第１実施形態と異なっている。
【００７６】
図７（Ａ）に示すように、第２実施形態のアクチュエータ１は、第１実施形態と同様に、出力部材２と、付勢部３と、高分子膜体４とを備える。出力部材２は、本体部２０と、変位部２１と、出力部２２とを備える。本体部２０は、第１実施形態のように正面視で円形ではなく、回転軸Ａから径方向に延びる長尺状の形状（例えば棒状、板状などの形状）を有している。本体部２０は、回転軸Ａの回りに回転可能に構成されている。具体的には、本体部２０の一端部（径方向内側の端部）は、付勢部３又は付勢部３とは別の部材によって回転軸Ａ回りに回転可能に支持されている。付勢部３は、変位部２１に対して第１の向きＤ１に力が加わるように出力部材２の本体部２０を付勢している。付勢部３としては、第１実施形態と同様の構造を採用することができる。
【００７７】
変位部２１は、本体部２０の他端部（径方向外側の端部）に固定されており、本体部２０が回転軸Ａの回りに回転するのに伴って、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように回転軸Ａを中心とする円弧軌道上を移動する。
【００７８】
高分子膜体４の一端側の部分４１は変位部２１に固定されており、高分子膜体４の他端側の部分４２は支持部材５に固定されている。
【００７９】
第２実施形態では、ガイド部６は、第１実施形態のように出力部材２の表面（外周面６）によって構成されているのではなく、出力部材２とは別の部材によって構成されている。第２実施形態では、ガイド部６は、変位部２１に固定された高分子膜体４を、変位部２１の円弧軌道に沿って案内するように構成されている。
【００８０】
図７（Ａ）に示すようにガイド部６は、高分子膜体４をその円弧軌道の径方向内側において支持する断面円弧状の内壁面６１を有している。高分子膜体４が伸縮するときには、高分子膜体４はガイド部６の内壁面６１によって案内されながら寸法変化する。
【００８１】
本実施形態では、ガイド部６は、高分子膜体４の円弧軌道の径方向外側において高分子膜体４に沿って延びる外壁面６２と、この外壁面６２と内壁面６１とを接続する壁面６３とを有している。このように高分子膜体４がこれらの壁面６１，６２，６３によって少なくとも３方が囲まれているので、ガイド部６が内壁面６１だけの場合に比べて、高分子膜体４の位置ずれをさらに抑制できる。
【００８２】
第２実施形態においても、出力部材２の変位部２１に対して第１の向きＤ１に力が加えられるように付勢部３の付勢力によって出力部材２が付勢されるとともに、変位部２１に対して第１の向きＤ１とは反対の第２の向きＤ２に力が加えられるように出力部材２が高分子膜体４によって引っ張られている。そして、高分子膜体４が印加電圧に応じて寸法変化することに伴って、出力部材２の変位部２１が高分子膜体４の寸法変化の分だけ第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に変位する。これにより、外力の影響を受けにくくして出力部材２の変位部２１の位置が正確に調節される。
【００８３】
［第３実施形態］
図８（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第３実施形態に係るアクチュエータ１を示す側面図である。第３実施形態のアクチュエータ１は、高分子膜体４の寸法変化を利用して、回転運動ではなく、直線運動の動作を出力することができる点で第１実施形態と異なっている。
【００８４】
図８（Ａ）に示すように、第３実施形態のアクチュエータ１は、出力部材２と、付勢部３と、高分子膜体４と、支持部材５とを備える。出力部材２は、変位部２１を備える。付勢部３は、変位部２１に対して第１の向きＤ１に力が加わるように出力部材２の変位部２１を付勢している。付勢部３としては、例えばつる巻きバネ、空圧シリンダを用いた空気バネなど圧縮性流体を用いた流体圧バネ、磁石の磁力や静電気による引力や斥力を用いたものなどの付勢手段を採用することができる。
【００８５】
第３実施形態では、ガイド部を省略しているが、これに限られず、後述する第４実施形態のようにガイド部６が設けられていてもよい。
【００８６】
高分子膜体４の一端側の部分４１は変位部２１に固定されており、高分子膜体４の他端側の部分４２は支持部材５に固定されている。
【００８７】
第３実施形態においても、出力部材２の変位部２１に対して第１の向きＤ１に力が加えられるように付勢部３の付勢力によって出力部材２が付勢されるとともに、変位部２１に対して第１の向きＤ１とは反対の第２の向きＤ２に力が加えられるように出力部材２が高分子膜体４によって引っ張られている。そして、高分子膜体４が印加電圧に応じて寸法変化することに伴って、出力部材２の変位部２１が高分子膜体４の寸法変化の分だけ第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に変位する。これにより、外力の影響を受けにくくして出力部材２の変位部２１の位置が正確に調節される。
【００８８】
［第４実施形態］
図９（Ａ），（Ｂ）は、本発明の第４実施形態に係るアクチュエータ１を示す側面図である。第４実施形態のアクチュエータ１は、高分子膜体４の寸法変化を利用して直線運動の動作を出力することができる点で第３実施形態と同様である一方で、出力部材２の構造が第３実施形態と異なっている。
【００８９】
図９（Ａ）に示すように、第４実施形態のアクチュエータ１は、出力部材２と、付勢部３と、高分子膜体４と、支持部材５とを備える。出力部材２は、本体部２０と、変位部２１と、支持部２３とを備える。
【００９０】
本体部２０は、例えば中空部を有する筒状の形状を有している。支持部２３は、例えば棒状の形状を有している。本体部２０及び支持部２３は、第１の向きＤ１及び第２の向きＤ２に平行な方向に直線状に並設されている。支持部２３は、本体部２０の中空部に挿入され、本体部２０に対してその長手方向にスライド移動可能に本体部２０に支持されている。
【００９１】
変位部２１は、本体部２０に固定されており、支持部材５は、支持部２３に固定されている。高分子膜体４の一端側の部分４１は、変位部２１に固定されており、高分子膜体４の他端側の部分４２は、支持部材５に固定されている。
【００９２】
付勢部３は、変位部２１に対して第１の向きＤ１に力が加わるように出力部材２の変位部２１を付勢している。付勢部３としては、例えばつる巻きバネ、空圧シリンダを用いた空気バネなど圧縮性流体を用いた流体圧バネ、磁石の磁力や静電気による引力や斥力を用いたものなどの付勢手段を採用することができる。
【００９３】
第４実施形態では、出力部材２の表面６がガイド部として機能する。具体的には、出力部材２の外面６は、高分子膜体４の延びる方向に沿った方向に延びている。高分子膜体４の少なくとも一端側の部分４１及びその近傍は、出力部材２の外面６に接触又は近接するように配置されている。
【００９４】
図９（Ａ）に示す第４実施形態では、高分子膜体４は、本体部２０の外側に配置されているが、これに限られず、本体部２０の中空部内に配置されていてもよい。この場合、本体部２０の内面がガイド部として機能する。
【００９５】
第４実施形態においても、出力部材２の変位部２１に対して第１の向きＤ１に力が加えられるように付勢部３の付勢力によって出力部材２が付勢されるとともに、変位部２１に対して第１の向きＤ１とは反対の第２の向きＤ２に力が加えられるように出力部材２が高分子膜体４によって引っ張られている。そして、高分子膜体４が印加電圧に応じて寸法変化することに伴って、出力部材２の変位部２１が高分子膜体４の寸法変化の分だけ第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に変位する。これにより、外力の影響を受けにくくして出力部材２の変位部２１の位置が正確に調節される。
【００９６】
［実施形態のまとめ］
以上説明したように、本実施形態では、出力部材２の変位部２１に対して第１の向きＤ１に力が加えられるように付勢部３の付勢力によって出力部材２が付勢されるとともに、変位部２１に対して第１の向きＤ１とは反対の第２の向きＤ２に力が加えられるように出力部材２が高分子膜体４によって引っ張られている。そして、この高分子膜体４が印加電圧に応じて寸法変化することに伴って、出力部材２の変位部２１が高分子膜体４の寸法変化の分だけ第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に変位する。これにより、出力部材２の変位部２１の位置が正確に調節される。
【００９７】
すなわち、本実施形態では、出力部材２の変位部２１に対しては、変位の前及び変位の後の何れの状態においても、第１の向きＤ１に力が加えられるように付勢部３による付勢力が作用しているとともに、この第１の向きＤ１の力に釣り合う第２の向きＤ２への力が加わるように高分子膜体４による引っ張り力が作用しており、出力部材２はこれらの拮抗した互いに逆向きの力によって安定した静止状態が維持される。
【００９８】
そして、本実施形態では、高分子膜体４が伸びる向きに寸法変化するときには、高分子膜体４自体から変位部２１に対して作用する力（高分子膜体４が変位部２１を押す力）が弱いとしても、出力部材２の変位部２１に対しては、第１の向きＤ１に力が加わるように付勢部３による付勢力がダイレクトに作用しているので、印加電圧に応じた高分子膜体４の伸長分だけ変位部２１の位置を確実に変化させることができる。一方、高分子膜体４が縮む向きに寸法変化するときには、高分子膜体４が寸法変化するときの収縮力（高分子膜体４が変位部２１を引く力）を、出力部材２の変位部２１に対して第２の向きＤ２にダイレクトに作用させることができるので、印加電圧に応じた高分子膜体４の収縮分だけ変位部２１の位置を確実に変化させることができる。
【００９９】
以上のことから、本実施形態のアクチュエータ１では、外力の影響を受けにくくして出力部材２の変位部２１の位置を正確に調節することができる。
【０１００】
第１実施形態、第２実施形態及び第４実施形態では、高分子膜体４は、ガイド部６に案内されながら寸法変化するように構成されている。この構成では、高分子膜体４は、印加電圧に応じて寸法変化するときに、ガイド部６によってより正確に案内されるので、出力部材２の変位部２１の位置がより正確に調節される。
【０１０１】
第１実施形態及び第４実施形態では、ガイド部６は、出力部材２の表面によって構成されている。この構成では、ガイド部６が出力部材２の表面によって構成されているので、出力部材２が第１の向きＤ１又はその反対の第２の向きＤ２に変位するときにはガイド部６も同じ向きに動く。したがって、この構成では、ガイド部６が出力部材２とは別の部材によって構成されていて出力部材２が変位するときにガイド部６が静止している場合に比べて、高分子膜体４が寸法変化する際におけるガイド部６に対する高分子膜体４の相対移動距離を小さくすることができる。これにより、高分子膜体４とガイド部６との摩擦が抑制され、高分子膜体４の劣化を抑制することができる。
【０１０２】
第１実施形態では、出力部材２は、回転軸Ａ回りに回転可能に構成され、回転軸Ａに直交する断面が円形である外周面を有し、変位部２１は、出力部材２の回転に伴って、回転軸Ａを中心とする周方向に沿った第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に移動するように構成されており、ガイド部６としての表面は、外周面の一部によって構成されている。
【０１０３】
この構成では、高分子膜体４の寸法変化を出力部材２の回転運動に変換することができ、この回転運動によって回転軸Ａ回りの力を外部に出力することができる。そして、変位部２１が出力部材２の回転に伴って回転軸Ａを中心とする周方向に沿った第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に移動するように構成され、ガイド部６が外周面の一部によって構成されている。したがって、付勢部３の付勢力をあまり大きくしなくても、回転軸Ａから外周面までの半径をある程度の大きさに設定することによって所定のトルクを出力することができる。このように付勢部３の付勢力を大きくする必要がないので、この付勢力に釣り合うように出力部材２の変位部２１を引っ張るために必要な高分子膜体４自体の強度（すなわち、高分子膜体４の引っ張り強度）が小さくても実用に耐えうるようにアクチュエータ１を構成することが可能になる。
【０１０４】
第１実施形態では、高分子膜体４は、帯状に延びる形状を有し、出力部材２の外周面に巻かれるように配置されており、高分子膜体４の一端側の部分４１が出力部材２の変位部２１に固定され、高分子膜体４の他端側の部分４２が出力部材２とは別部材である支持部材５に固定されており、一端側の部分４１と他端側の部分４２は回転軸Ａの方向に互いにずれた位置にある。
【０１０５】
この構成では、一端側の部分４１と他端側の部分４２が回転軸Ａの方向に互いにずれているので、出力部材２の回転範囲（回転角度）を大きく設定するために高分子膜体４が出力部材２の外周面に１周以上巻き付けられる場合であっても、高分子膜体４における帯状の一部分と他の部分とが重なり合う（干渉する）のを抑制できる。これにより、出力部材２の回転範囲（回転角度）を大きく設定しても、スムーズな回転運動を維持することができる。
【０１０６】
第１実施形態では、ガイド部６は、外周面に形成された螺旋状の溝６０を含み、高分子膜体４は、溝６０内に配置されている。
【０１０７】
この構成では、出力部材２の外周面に形成された螺旋状の溝６０に高分子膜体４が配置されるので、外周面に巻かれた高分子膜体４の位置が高分子膜体４の幅方向にずれるのを抑制できる。これにより、高分子膜体４の一部分と他の部分とが重なり合うのをより確実に抑制することができる。
【０１０８】
第２実施形態では、ガイド部６は、出力部材２とは別の部材によって構成されている。
【０１０９】
本実施形態のロボットの手首機構１００は、対象物を掴むための複数の指１０３を有するハンド部１０２と、ハンド部１０２を支持する手首部１０１とを備える。手首部１０１は、アクチュエータ１を有し、アクチュエータ１の変位部２１が第１の向きＤ１又は第２の向きＤ２に変位するのに伴ってハンド部１０２を回転させるように構成されている。
【０１１０】
本実施形態のロボットの手首機構１００では、出力部材２の変位部２１の位置を正確に調節可能なアクチュエータ１によってハンド部１０２を回転させるように構成されているので、ハンド部１０２の回転角度を正確に調節することができる。
【０１１１】
ロボットアームの手首機構１００において、複数の指１０３は、印加電圧に応じて寸法が変化する高分子膜体４を有し、高分子膜体４の寸法変化に伴って対象物を掴む向き又はその反対の向きに変形するように構成されている。この構成では、指１０３に設けられた高分子膜体４に付加する電位に応じて指１０３の屈曲角度を調節することができるので、ハンド部に対象物を掴ませることができる。
【０１１２】
なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。
【０１１３】
前記実施形態では、高分子膜体４は変位部２１を引っ張るように設けたが、高分子膜体４の剛性が高く、引張強度が弱いような場合は、高分子膜体４は変位部２１を押し出すように設けても良い。この場合、付勢部３の付勢力は、上記押し出す力に対向するように設けられる。すなわち、付勢部３の付勢力の向き（第１の向き）は、高分子部材（高分子膜体４）が変位部２１を押し出す力の向き（第２の向き）の反対の向きとなる。
【０１１４】
前記実施形態では、アクチュエータ１をロボットの手首機構１００に適用する場合を例示したが、これに限られず、ロボットの手首機構１００以外の他の用途に用いてもよい。
【０１１５】
また、図４に示す第１実施形態では、本体部２０に溝６０が設けられているが、この溝６０は省略可能である。
【０１１６】
また、図４及び図６に示すロボットの手首機構１００では、複数の指１０３のそれぞれが高分子膜体４を有しているが、これに限られない。複数の指１０３の一部が高分子膜体４を備えたものであり、残りの指１０３は高分子膜体４を備えていなくてもよい。また、複数の指１０３の全てが、高分子膜体４によって駆動されるものではなく、高分子膜体４の駆動構造とは異なる構造（例えばバイメタルを用いた駆動構造など）を有していてもよい。
【０１１７】
第１実施形態〜第４実施形態においては、アクチュエータ１の出力部材２は、上述した付勢部３によって第１の向きＤ１に力が加えられていたが、出力部材２に力を加える手段は、上述のような付勢部３に限られない。
【０１１８】
第１実施形態〜第４実施形態においては、高分子部材が高分子膜体４である場合を例示したが、高分子部材は、印加電圧に応じて寸法が変化するものであればよく、膜体に限られず、膜体以外の他の形状を有していてもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１  アクチュエータ
２  出力部材
３  付勢部
４  高分子膜体（高分子部材）
５  支持部材
６  ガイド部
２０  出力部材の本体部
２１  出力部材の変位部
２２  出力部材の出力部
４１  高分子膜体（高分子部材）の一端側の部分
４２  高分子膜体（高分子部材）の他端側の部分
６０  ガイド部の溝
１００  ロボットの手首機構
１０１  手首部
１０２  ハンド部
１０３  指
１０４  指の基材
Ａ  回転軸
Ｄ１  第１の向き
Ｄ２  第２の向き
【図１】
2016093025.tif 000003
【図２】
2016093025.tif 000004
【図３】
2016093025.tif 000005
【図４】
2016093025.tif 000006
【図５】
2016093025.tif 000007
【図６】
2016093025.tif 000008
【図７】
2016093025.tif 000009
【図８】
2016093025.tif 000010
【図９】
2016093025.tif 000011