(57)【要約】  フレキシブルスマートパワー構造であって、フレキシブルフレーム（１１）、駆動構造（２１）及び運動構造（７）を備え、前記駆動構造は、スマート軟質材料の真性ひずみにより駆動力を発生させ、前記移動構造は、フレキシブルスマートパワー構造の自発的運動を実現するために用いられ、前記駆動構造と前記運動構造は前記フレキシブルフレームに付着されている。前記駆動構造は、駆動フィルムの伸縮により駆動力を発生させる。当該フレキシブルスマートパワー構造は、全部フレキシブル材料が採用され、クロール速度が速く、柔軟に制御でき、騒音が小さく、人体との親和性が優れている利点を有する。
2017505600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルフレーム（１１）と、駆動構造と、クロール構造のような運動構造とを備え、
前記駆動構造は、スマート軟質材料の真性ひずみにより駆動力を発生させ、
前記移動構造は、フレキシブルスマートパワー構造の自発的運動を実現するために用いられ、
前記駆動構造と前記運動構造は前記フレキシブルフレーム（１１）に付着されている、ことを特徴とするフレキシブルスマートパワー構造。
【請求項２】
前記駆動構造は、駆動フィルム（２１）と外部フレキシブル電極（４）を備え、前記外部フレキシブル電極（４）は駆動フィルム（２１）の両面に塗布されており、前記フレキシブルスマートパワー構造の駆動力は駆動フィルム（２１）の伸縮により発生された、ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルスマートパワー構造。
【請求項３】
前記駆動構造は、駆動フィルム群と、内部フレキシブル電極（３１、３２）と、内部導線（５１、５２）と、外部フレキシブル電極（４）とを備え、前記駆動フィルム群は２つの駆動フィルム（２１）で接合されてなり、前記内部フレキシブル電極（３１、３２）は２つの駆動フィルム（２１）の内部にパッケージングされており、前記内部導線（５１、５２）の一端はそれぞれ、内部フレキシブル電極（３１、３２）と接触し、他端が引き出されて外接電源の一方極と接続されており、前記外部フレキシブル電極（４）は前記駆動フィルム群の外面に塗布されて外接電源の他方極と接続されており、前記フレキシブルスマートパワー構造の駆動力は、駆動フィルム（２１）または駆動フィルム群の伸縮により発生された、ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルスマートパワー構造。
【請求項４】
前記駆動フィルム（２１）はプレストレッチされたフレキシブル絶縁フィルムである、ことを特徴とする請求項２または３に記載のフレキシブルスマートパワー構造。
【請求項５】
前記運動構造は、複数の単方向摩擦構造（７）であり、前記単方向摩擦構造（７）は一端がフレキシブルフレーム（１１）の内部に嵌め入れられており、他端がフレキシブルスマートパワー構造の運動フットまたはクロールフットとされる、ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルスマートパワー構造。
【請求項６】
前記単方向摩擦構造（７）は方向を調節可能な構造である、ことを特徴とする請求項５に記載のフレキシブルスマートパワー構造。
【請求項７】
前記駆動構造を保護するための保護構造をさらに備え、前記保護構造はフレキシブルフレーム（１１）に付着されている、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のフレキシブルスマートパワー構造。
【請求項８】
前記保護構造は、２つのプレストレッチされた保護フィルム（６）であり、前記保護フィルム（６）はフレキシブル絶縁フィルムであり、前記２つの保護フィルム（６）はそれぞれ、駆動フィルム（２１）またはフィルム群の両側に貼り付けられている、ことを特徴とする請求項７に記載のフレキシブルスマートパワー構造。
【請求項９】
前記２つの駆動フィルム（２１）と２つの保護フィルム（６）は接合されてフレキシブルフレーム（１１）に付着されており、フレキシブルフレーム（１１）を、１つの方向または１つの主面の方向へ湾曲させる、ことを特徴とする請求項８に記載のフレキシブルスマートパワー構造。
【請求項１０】
複数の請求項１〜９のいずれか１項に記載のフレキシブルスマートパワー構造で構成されており、
これらの前記フレキシブルスマートパワー構造の接続方式は直列接続及び／または並列接続であり、複数の前記フレキシブルスマートパワー構造はフレキシブルフレームにより接合されている、
ことを特徴とするフレキシブルスマートパワー構造群。
【請求項１１】
前記駆動構造に用いられる電源モジュールをさらに備えた、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のフレキシブルスマートパワー構造または請求項１０に記載のフレキシブルスマートパワー構造群。
【請求項１２】
前記電源モジュールは、迅速に放電するとともに電圧を連続に調節できる小型高圧電源モジュールであり、入力ポート、パワースイッチモジュール、パルス変圧器、倍圧整流回路、電圧出力端、フィードバック分圧回路、制御回路、隔離駆動モジュール、および機械スイッチモジュールを含み、
前記入力ポートは、パワースイッチモジュールと接続されており、パワースイッチモジュールに入力電圧を供給するために用いられ、
前記パワースイッチモジュールは、前記隔離駆動モジュールと前記パルス変圧器とにそれぞれ、接続されており、隔離駆動モジュールからのスイッチ駆動信号により制御され、入力ポートからの入力電圧を高周波数スイッチ信号に変換してパルス変圧器に出力し、
前記パルス変圧器は、前記パワースイッチモジュールと前記倍圧整流回路とにそれぞれ、接続されており、パワースイッチモジュールからの高周波数スイッチ信号を隔離増幅して倍圧整流回路に出力するために用いられ、
前記倍圧整流回路は、前記パルス変圧器と前記電圧出力端とにそれぞれ、接続されており、パルス変圧器からの信号を倍圧し、所望の電圧までに昇圧させて電圧出力端に整流出力するために用いられ、
前記電圧出力端は、前記倍圧整流回路、前記機械スイッチモジュール及び前記フィードバック分圧回路とそれぞれ接続されており、最終の電圧信号を出力するために用いられ、
前記フィードバック分圧回路は、前記電圧出力端と前記制御回路とにそれぞれ、接続されており、
前記電圧出力端の電圧信号を前記制御回路にフィードバックし、前記高圧電源モジュールにより出力された電圧を安定化して調節するために用いられ、
前記制御回路は、前記隔離駆動モジュール、前記フィードバック分圧回路及び前記機械スイッチモジュールとそれぞれ、接続されており、前記フィードバック分圧回路からの信号に基づいてスイッチ制御信号と降圧制御信号を生成し、スイッチ制御信号を前記隔離駆動モジュールに出力し、降圧制御信号を機械スイッチモジュールに出力することにより、前記高圧電源モジュールにより出力された電圧を安定化して調節するために用いられ、
前記隔離駆動モジュールは、前記制御回路と前記パワースイッチモジュールとにそれぞれ、接続されており、前記制御回路からのスイッチ制御信号をパワー増幅してスイッチ駆動信号に変換してパワースイッチモジュールに出力し、制御回路とパワースイッチモジュールとを電気的に隔離するために用いられ、
前記機械スイッチモジュールは、前記電圧出力端と前記制御回路とにそれぞれ、接続されており、前記制御回路からの降圧制御信号を受信し、電圧出力端における余分な電量をリリースして出力電圧の降圧を実現するために用いられる、
ことを特徴とする請求項１１に記載のフレキシブルスマートパワー構造またはフレキシブルスマートパワー構造群。
【請求項１３】
前記機械スイッチモジュールは、２つの接触シートと１つのマイクロコントロールアクチュエータを備え、前記２つの接触シートは、１つの動的接触シートと１つの固定接触シートとを含み、動的接触シートは電圧出力端の正極と接続され、固定接触シートは電圧出力端の負極に接続されており、動的接触シートは前記マイクロコントロールアクチュエータと接続されており、前記マイクロコントロールアクチュエータはそれぞれ、前記動的接触シートと前記制御回路とに接続されている、
ことを特徴とする請求項１２に記載のフレキシブルスマートパワー構造またはフレキシブルスマートパワー構造群。
【請求項１４】
前記隔離駆動モジュールは１つのバッファ駆動チップと１つの光結合器を備え、前記バッファ駆動チップは前記制御回路と前記光結合器とにそれぞれ、接続されており、前記光結合器は前記バッファ駆動チップと前記パワースイッチモジュールとにそれぞれ接続されている、
ことを特徴とする請求項１３に記載のフレキシブルスマートパワー構造またはフレキシブルスマートパワー構造群。
【請求項１５】
前記入力ポートの電圧範囲は、直流５Ｖ〜３２Ｖである、ことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のフレキシブルスマートパワー構造またはフレキシブルスマートパワー構造群。
【請求項１６】
前記迅速降圧を出力する放電時間は、７００ｍｓ以下である、ことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のフレキシブルスマートパワー構造またはフレキシブルスマートパワー構造群。
【請求項１７】
前記制御回路はワンチップマイコン制御回路である、ことを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか１項に記載のフレキシブルスマートパワー構造またはフレキシブルスマートパワー構造群。
【請求項１８】
前記高圧電源モジュールの出力電圧は直流０Ｖ〜６０００Ｖで、連続的で調節可能である、ことを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか１項に記載のフレキシブルスマートパワー構造またはフレキシブルスマートパワー構造群。
【請求項１９】
前記パルス変圧器は、０Ｖ〜６００Ｖの高周波数スイッチ信号を出力する、ことを特徴とする請求項１８に記載のフレキシブルスマートパワー構造またはフレキシブルスマートパワー構造群。
【請求項２０】
前記倍圧整流回路は、十倍圧整流回路である、ことを特徴とする請求項１９に記載のフレキシブルスマートパワー構造またはフレキシブルスマートパワー構造群。
【請求項２１】
前記高圧電源モジュールの出力電圧は、直流２０００Ｖ〜１５０００Ｖで、連続的で調節可能である、ことを特徴とする請求項１２〜２０のいずれか１項に記載のフレキシブルスマートパワー構造またはフレキシブルスマートパワー構造群。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット分野に関し、具体的には、スマート軟質材料の真性ひずみにより駆動されるフレキシブルスマートパワー構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統的なロボットは剛性構造を採用したものが多く、複数の歯車、チェーンなどの剛性トランスミッション部品を含む。剛性材料が採用されたので、外部からのショックを受けると、転位、破損などの問題が生じやすい。同時に、剛性構造の間に潤滑が限られるため、運行時、より大きなノイズが発生しやすい。従来のフレキシブルロボットは、形状記憶合金スプリングにより駆動されるものが多く、そのクロール速度が遅く、外圧や衝撃に対抗する能力が弱く、また、アンダーステアの欠点もある。従来の誘電体高弾性ポリマーフィルムにより駆動されるロボット構造において、誘電体高弾性ポリマーから発生した駆動力と伝動構造とを結び付けるという原理が応用された。硬質フレーム（例えば、金属フレーム）と剛性接続部材（例えば、スプリング、ギア、ヒンジ、ネジ、ボルトなど）とが含まれたので、伝統的なロボットと同じように、全体的に外圧や衝撃に対抗する能力が弱く、圧縮変形できないなどの欠点がある。
【発明の概要】
【０００３】
従来技術の不足に対して、本発明が解決しようとする技術的課題は、スマート軟質材料の真性ひずみ駆動を利用し、例えば自発的クロールのような自発的運動を行うことができる、フレキシブルスマートパワー構造を提供することである。上述した自発的クロールとは、伝動機構（例えば、ギア、ウォームホイール及びウォーム、チェーン、リンク等）または専門的なクロール機構（例えば、クロール爪（フックが３つ以上であることが一般である）、バイオニッククロールフット等）を必要とすることなく、ロボット自体の伸縮により、ワームによるスローリングのように、スローリングすることを指す。本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造はフルソフト構造であり、（スマート軟質材料としての）誘電体高弾性ポリマーの真性ひずみによりフレキシブルフレームを駆動する原理に基づき、硬質フレーム（例えば、金属フレーム）が含まれず、剛性接続部材（例えば、スプリング、ギア、ヒンジ、ネジ、ボルトなど）も含まれないが、従来技術に対して、外圧や衝撃に対抗する能力が強く、軽量で、騒音が小さい利点がある。
【０００４】
本発明は、従来のフレキシブルスマートパワー構造のクロール速度が遅く、破損されやすく、騒音が大きいという欠点に対して、スマート軟質材料の真性ひずみを結び付けて、新規構造を有するフレキシブルスマートパワー構造を提供する。
【０００５】
本発明には、以下の技術案が採用される。フレキシブルスマートパワー構造において、フレキシブルフレームと、駆動構造と、クロール構造のような運動構造とを備える。
【０００６】
前記駆動構造は、スマート軟質材料の真性ひずみにより駆動力を発生させ、前記スマート軟質材料とは、外部励起（力場を含まない）、例えば、電場、磁場、熱場、光場、電磁場、熱磁場による作用で生成された自由変形が相対的に顕著である特殊材料を指し、フレキシブル材料であり、力学特性が柔軟的であり、剛度や係数が非常に小さく、その自由変形は復元可能である。スマート軟質材料は、誘電体高弾性ポリマーから選ばれたものであることが好ましい。前記真性ひずみとは、材料が、外部励起、例えば、電場、磁場、熱場、光場、電磁場、熱磁場による作用で発生した変形を指し、このような変形は外界からの力負荷に依存せず、即ち、このような変形は材料自体が発生したものであり、例えば、熱膨張現象が考えられ、そのような変形により発生された駆動力はフレキシブルスマートパワー構造のフレキシブルフレームに周期的に変形を発生させる。本発明に係る真性ひずみは電場作用であり、フレキシブルスマートパワー構造に対して高電圧（普通は６ｋＶ〜９ｋＶ）を付加することで変形させる。
【０００７】
前記クロール構造はフレキシブルスマートパワー構造の自発的クロールを実現するために用いられ、本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造は、伝動機構（例えば、ギア、ウォームホイール及びウォーム、チェーン、リンク等）または専門的なクロール機構（例えば、クロール爪（フックが３つ以上であることが一般である）、バイオニッククロールフット等）を必要とすることなく、フレキシブルフレームの変形と接触面（例えば、地面、壁面、天井等）との間の摩擦のみによりクローリングするため、簡単なクロール構造（即ち、単方向摩擦構造）を利用した後、フレキシブルフレームと接触面との間の摩擦力を増加させることができ、それにより、フレキシブルスマートパワー構造のクロール効率を大幅に高める。
【０００８】
前記駆動構造と前記クロール構造は前記フレキシブルフレームに付着されており（例えば、フレキシブルフレームの２つの主面にそれぞれ、付着されており）、前記フレキシブルフレームとは、弾性材料で製造されたフレームであり、その湾曲剛度が小さく、前記フレキシブルスマートパワー構造の自発的クロールに助かる。
【０００９】
本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造は、上記の本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造に用いられ、上記駆動構造に作用する電源モジュールをさらに備えてもよい。
【００１０】
本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造による自発的クロールのような自発的運動は、駆動構造により、スマート軟質材料の真性ひずみを利用して前記フレキシブルフレームを駆動させ、フレキシブルフレームによるワームのような伸縮の変形によって実現される。
【００１１】
さらに、本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造のフレキシブルフレームは、シリコーン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などの弾性材料を採用してもよい。シリコーン材料が好ましく、シリコーンの硬化過程においてシリカ粉末を添加することで、シリコーンフレキシブルフレームの強靭性を向上することがさらに好ましい。
【００１２】
さらに、本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造のクロールは、スマートフィルムにより前記フレキシブルフレームを駆動させ、フレキシブルフレームによるワームのような伸縮の変形によって実現される。図２に示された通りである。
【００１３】
さらに、前記駆動構造は、駆動フィルムと外部フレキシブル電極を備えてもよい。
【００１４】
前記外部フレキシブル電極は駆動フィルムの両面に塗布されており、前記フレキシブルスマートパワー構造の駆動力は駆動フィルムの伸縮により発生された。前記駆動フィルムは１つまたは２つであってもよい。
【００１５】
さらに、前記駆動構造は、駆動フィルム群と、内部フレキシブル電極と、内部導線と、外部フレキシブル電極とを備え、前記駆動フィルム群は２つの駆動フィルムで接合されてなり、内部フレキシブル電極は２つの部分に分けられ、前記内部フレキシブル電極は２つの駆動フィルムの内部にパッケージングされており、内部導線は２つあり、前記２つの内部導線の一端はそれぞれ、２つの部分の内部フレキシブル電極と接触し、他端が引き出されて外接電源の一方極と接続されており、前記外部フレキシブル電極は前記駆動フィルム群の外面に塗布されて外接電源の他方極と接続されており、前記フレキシブルスマートパワー構造の駆動力は、駆動フィルムまたは駆動フィルム群の伸縮により発生された。
【００１６】
さらに、本発明における前記駆動フィルムはプレストレッチされたフレキシブル絶縁フィルムであり、駆動フィルムがフレキシブルフレームに付着される前にプレストレッチされる必要がある。スマート軟質材料に対して、前記プレストレッチとは、まず、そのような材料を一定の状態までプレストレッチさせてから、フレキシブルフレームに固定することで、フレキシブルフレームを湾曲状態にさせることを指す（図２に示された通りである）。プレストレッチされた駆動構造は非常に駆動されやすくなり、なぜかというと、駆動構造は外部励起による作用で、当該部分のプレストレッチは緩められても構わなく、それにより、フレキシブルフレームは湾曲状態からストレート状態に変化する。
【００１７】
さらに、本発明における前記駆動フィルムは、クロール方向と横方向の２つの垂直方向においてプレストレッチする必要があり、かつ、クロール方向におけるプレストレッチは横方向におけるプレストレッチよりもやや大きい。
【００１８】
さらに、本発明における駆動フィルムは誘電体高弾性ポリマー（dielectric elastomer）であり、例えば、シリコーンゴム、アクリルエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ニトリルゴムのうちの１つまたは複数から選ばれてもよい。前記駆動フィルムはＶＨＢ４９１０（３Ｍ社）であることが好ましい。
【００１９】
さらに、本発明におけるフレキシブル電極は２つの部分に分けられており、１つの部分は内部フレキシブル電極であり、２つの駆動フィルムによって挟まれてフレキシブルスマートパワー構造の内部にパッケージングされているが、もう１つの部分は外部フレキシブル電極であり、駆動フィルムの表裏両面に塗布されている。前記内部導線は一端が内部フレキシブル電極と接触するが、他端が２つの駆動フィルムの間から引き出されて、外部の高電圧電源ファイヤーワイヤーに接続されている。それに対して、外部フレキシブル電極は高電圧電源のグラウンドワイヤーに直接に接続されている。
【００２０】
さらに、本発明における内部フレキシブル電極は独立に領域を分割されてもよい。即ち、異なる領域に分割されて複数のブロックに対する駆動を行い、異なる領域に対して６ｋＶ〜９ｋＶの電圧を付加すれば、フレキシブルスマートパワー構造のコーナーリングを実現できる。例えば、前記内部フレキシブル電極は領域１と領域２の２つの部分に分けられてもよい。図３に示すように、領域１に６ｋＶ〜９ｋＶの電圧を付加すれば、領域１のみに駆動力を発生し、そのとき、領域２は静止状態にある。そのため、フレキシブルスマートパワー構造は前向きにクローリングするとき、その領域１は自発的運動の状態にあり、領域２は受動的運動状態乃至静止状態にある。したがって、当該フレキシブルスマートパワー構造は領域２側にコーナーリングする。同じ理由により、領域２に６ｋＶ〜９ｋＶの電圧を付加すれば、フレキシブルスマートパワー構造は領域１側にコーナーリングする。それにより、当該領域分割方法によって、フレキシブルスマートパワー構造のコーナーリング機能を実現する。フレキシブルスマートパワー構造による自由なコーナーリングを要するとき、２つの部分の領域に対して相応な合理的制御を行えば済む。
【００２１】
さらに、本発明におけるフレキシブル電極は、カーボンペースト、導電性ゲル等の材料が採用されてもよい。カーボンペーストをフレキシブル電極とすることが好ましい。内部フレキシブル電極、外部フレキシブル電極は同じ材料を採用してもよいし、異なる材料を採用してもよい。
【００２２】
好ましくは、本発明におけるクロール構造は単方向摩擦構造であり、前記単方向摩擦構造は一端がフレキシブルスマートパワー構造のフレキシブルフレームの内部に嵌め入れられており、他端がフレキシブルスマートパワー構造の運動フットまたはクロールフットとして、接触面（例えば、地面、壁面、天井等）と接触する。単方向摩擦構造によれば、フレキシブルスマートパワー構造のグリップ力を効果的に向上させ、さらに、クロール効率を高めることができる。同時に、単方向摩擦構造による後向きの運動の摩擦力は前向きの摩擦力よりも遥かに大きいため、フレキシブルスマートパワー構造はその場に蠕動運動するのではなく、前向きにクローリングすることは保証される。
【００２３】
好ましくは、前記単方向摩擦構造は方向を調節可能な構造である。フレキシブルスマートパワー構造は後向きにクローリングする必要のあるとき、単方向摩擦構造を１８０°回転させればよい。その際、単方向摩擦構造による前向きの運動の摩擦力は後向きの運動の摩擦力よりも遥かに大きいため、フレキシブルスマートパワー構造のクロール方向を変更させ、それを後向きにクローリングさせる。
【００２４】
さらに、前記単方向摩擦構造の個数選択や分布方式はフレキシブルスマートパワー構造の寸法やフレキシブルフレームの形状によって決められる。好ましくは、小型の三角形フレキシブルフレームは３つの単方向摩擦構造の分布方式を採用し、フレキシブルスマートパワー構造の先端に１つ、後端に２つが配置されている。前記単方向摩擦構造の材料はステンレス鋼または他の硬質材料であってもよい。
【００２５】
さらに、本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造は前記駆動構造を保護するための保護構造をさらに備えてもよく、前記保護構造はフレキシブルフレームに付着されている。
【００２６】
さらに、前記保護構造は、２つのプレストレッチされた保護フィルムであり、前記保護フィルムはフレキシブル絶縁フィルムであり、前記２つの保護フィルムはそれぞれ、駆動フィルムまたはフィルム群の両側に貼り付けられている。
【００２７】
さらに、前記２つの駆動フィルムと２つの保護フィルムとは接合されており、フレキシブルフレームに付着されて、フレキシブルフレームを湾曲させる。例えば、フレキシブルフレームを、１つの方向または１つの主面の方向へ湾曲させる。
【００２８】
さらに、駆動フィルムに対する影響を減少するために、２つの保護フィルムも駆動フィルムと同じようにプレストレッチされ、２つの保護フィルムはプレストレッチされた後、駆動フィルムの両面に直接に貼り付けられている。２つの駆動フィルムの間におけるフレキシブル電極は外部の高電圧ファイヤーワイヤーに直接に接続されており、漏れやすいため、当該保護フィルムの主な作用は電力漏れを防止することである。
【００２９】
さらに、前記保護フィルムの材料は誘電体高弾性体である。ＶＨＢ９４７３（３Ｍ）を保護フィルムの材料として採用することが好ましい。駆動フィルムの材料は保護フィルムの材料と同じ、または、異なる。
【００３０】
さらに、本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造の寸法は、１ｍｍ〜５００ｍｍであり、好ましくは１０ｍｍ〜４５０ｍｍであり、さらに好ましくは２０ｍｍ〜４００ｍｍである。
【００３１】
さらに、本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造のフレキシブルフレームの厚さは調節可能なものであり、フレキシブルフレームに採用された材料の違いによって、フレキシブルフレームの厚さを適応的に調整すべきであり、それにより、駆動構造と接合された後、合理的な湾曲度合いになり、クロールをさらに実現できる。前記フレキシブルフレームの材料はシリコーン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ゴム等の弾性力を有する軟質材料である。
【００３２】
さらに、本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造のフレキシブルフレームは弾性体構造であり、三角形のフレキシブルフレームを採用することが好ましい。
【００３３】
本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造は単独にクローリングすることができ、複数の機械の間にもフレキシブルフレームによって接合され、フレキシブルスマートパワー構造群となり、それにより、機械の直列接続及び／または並列接続による組合せが実現され、さらに、組合せのクロールまたは組合せの駆動が実現される。
【００３４】
本発明は、スマート軟質材料（例えば、誘電体高弾性ポリマー）を用いて電気エネルギーから機械的エネルギーへの変換を行うため、変換効率が高く、駆動効果もよい。そのため、クロール速度は非常に速い。フレキシブルスマートパワー構造の全体構成はフレキシブル材料を採用したものであり、伝動部品または剛体構造が何もないので、外部から圧力、衝突及び落下に対抗する能力が強く、水中または真空環境においても作動できる。同時に、本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造の構成が簡単で、採用された軟質材料はいずれも、軽質材料であるため、体積が小さく、質量が軽いという特徴を有し、そのため、フレキシブルスマートパワー構造のクロールによる騒音を大幅に減少する。
【００３５】
本発明は、複数の上記のフレキシブルスマートパワー構造で構成されており、これらの前記フレキシブルスマートパワー構造の接続方式は直列接続及び／または並列接続であり、複数の前記フレキシブルスマートパワー構造はフレキシブルフレームにより接合されている、フレキシブルスマートパワー構造群をさらに提供する。
【００３６】
好ましくは、本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造またはフレキシブルスマートパワー構造群は、上記駆動構造に作用する電源モジュールをさらに備える。
【００３７】
好ましくは、前記電源モジュールは、迅速に放電するとともに電圧を連続に調節できる小型高圧電源モジュールである。
【００３８】
入力ポート、パワースイッチモジュール、パルス変圧器、倍圧整流回路、電圧出力端、フィードバック分圧回路、制御回路、隔離駆動モジュール、および機械スイッチモジュールを含む。
【００３９】
入力ポートは、パワースイッチモジュールと接続されており、パワースイッチモジュールに入力電圧を供給するために用いられ、パワースイッチモジュールは、前記隔離駆動モジュールと前記パルス変圧器とにそれぞれ、接続されており、隔離駆動モジュールからのスイッチ駆動信号により制御され、入力ポートからの入力電圧を高周波数スイッチ信号に変換してパルス変圧器に出力する。
【００４０】
パルス変圧器は、前記パワースイッチモジュールと前記倍圧整流回路とにそれぞれ、接続されており、パワースイッチモジュールからの高周波数スイッチ信号を隔離増幅して倍圧整流回路に出力するために用いられる。
【００４１】
倍圧整流回路は、前記パルス変圧器と前記電圧出力端とにそれぞれ、接続されており、パルス変圧器からの信号を倍圧し、所望の電圧までに昇圧させて電圧出力端に整流出力するために用いられる。
【００４２】
電圧出力端は、前記倍圧整流回路、前記機械スイッチモジュール及び前記フィードバック分圧回路とそれぞれ接続されており、最終の電圧信号を出力するために用いられる。
【００４３】
フィードバック分圧回路は、前記電圧出力端と前記制御回路とにそれぞれ、接続されており、前記電圧出力端の電圧信号を前記制御回路にフィードバックし、前記高圧電源モジュールにより出力された電圧を安定化して調節するために用いられる。
【００４４】
制御回路は、前記隔離駆動モジュール、前記フィードバック分圧回路及び前記機械スイッチモジュールとそれぞれ、接続されており、前記フィードバック分圧回路からの信号に基づいてスイッチ制御信号と降圧制御信号を生成し、スイッチ制御信号を前記隔離駆動モジュールに出力し、降圧制御信号を機械スイッチモジュールに出力することにより、前記高圧電源モジュールにより出力された電圧を安定化して調節するために用いられる。
【００４５】
隔離駆動モジュールは、前記制御回路と前記パワースイッチモジュールとにそれぞれ、接続されており、前記制御回路からのスイッチ制御信号をパワー増幅してスイッチ駆動信号に変換してパワースイッチモジュールに出力し、制御回路とパワースイッチモジュールとを電気的に隔離するために用いられる。
【００４６】
機械スイッチモジュールは、前記電圧出力端と前記制御回路とにそれぞれ、接続されており、前記制御回路からの降圧制御信号を受信し、電圧出力端における余分な電量をリリースして出力電圧の降圧を実現するために用いられる。
【００４７】
さらに、前記機械スイッチモジュールは、２つの接触シートと１つのマイクロコントロールアクチュエータを備え、前記２つの接触シートは、１つの動的接触シートと１つの固定接触シートとを含み、動的接触シートは電圧出力端の正極と接続され、固定接触シートは電圧出力端の負極に接続されており、動的接触シートは前記マイクロコントロールアクチュエータと接続されており、前記動的接触シートは、前記マイクロコントロールアクチュエータのアームに位置してもよく、前記マイクロコントロールアクチュエータはそれぞれ、前記動的接触シートと前記制御回路とに接続されている。昇圧過程において、コントロールアクチュエータの回転角度が一定となり、２つの接触点を最大距離に保たせ、降圧過程において、コントロールアクチュエータの回転角度を調節し、出力端にてコントロールアクチュエータにより動的接触シートと固定接触シートとが近距離にアークを引っ張って短絡とさせるように制御し、コンデンサにおける余分な電量をリリースして、近距離にアークを引っ張ってから、コントロールアクチュエータは数百ミリ秒内に初期位置まで反転して復元する。それにより、迅速な降圧や安全保護を実現し、当該放電モードも迅速で簡易である。
【００４８】
さらに、前記隔離駆動モジュールは１つのバッファ駆動チップと１つの光結合器を備え、前記バッファ駆動チップは前記制御回路と前記光結合器とにそれぞれ、接続されており、前記光結合器は前記バッファ駆動チップと前記パワースイッチモジュールとにそれぞれ接続されており、制御回路とパワースイッチモジュールとを電気的に隔離するために用いられ、前記バッファ駆動チップと光結合器は、制御回路からのスイッチ制御信号をパワー増幅するために用いられる。
【００４９】
さらに、前記入力ポートの電圧範囲は、直流５Ｖ〜３２Ｖであり、好ましくは７Ｖ〜２５Ｖである。
【００５０】
さらに、前記迅速降圧を出力する放電時間は、７００ｍｓ以下であり、より好ましくは６００ｍｓよりも低く、さらに好ましくは５００ｍｓより低い。
【００５１】
さらに、前記制御回路はワンチップマイコン制御回路である。
【００５２】
さらに、前記高圧電源モジュールの出力電圧は、直流０Ｖ〜６０００Ｖで（好ましくは１Ｖ〜５９００Ｖ、より好ましくは５Ｖ〜５８００Ｖであり、さらに好ましくは８Ｖ〜５７００Ｖ）、連続的で調節可能である。
【００５３】
さらに、前記パルス変圧器は、０Ｖ〜６００Ｖ（好ましくは１Ｖ〜５９０Ｖ、より好ましくは５Ｖ〜５８０Ｖであり、さらに好ましくは８Ｖ〜５７０Ｖ）である高周波数スイッチ信号を出力する。
【００５４】
さらに、前記倍圧整流回路は、十倍圧整流回路である。
【００５５】
さらに、前記高圧電源モジュールの出力電圧は、直流２０００Ｖ〜１５０００Ｖで（好ましくは２１００Ｖ〜１４５００Ｖ、より好ましくは２５００Ｖ〜１４０００Ｖ）、連続的で調節可能である。
【００５６】
本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造は以下の有益な効果を有する。
【００５７】
１．本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造の印加電圧の振幅及び周波数を変化させることにより、当該フレキシブルスマートパワー構造のクロール速度を変化させることができ、同時に、フレキシブル電極に対して領域を分割する制御を行うことで、当該フレキシブルスマートパワー構造のコーナーリングを実現することができる。誘電体高弾性ポリマーによる電圧応答の速度が速いので、迅速なクロールや柔軟なコーナーリングを実現することができる。
【００５８】
２．本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造について、クロール構造以外、他の全ての構造（フレキシブルフレーム、駆動構造及び保護構造を含む）は全部、フレキシブル材料を採用したので、破壊に対抗する能力が強く、より大きな外圧、衝突を受けたり、落下したりする場合であっても、フレキシブルスマートパワー構造は損を受けないこととなる。フレキシブル材料は弾性力も有するため、フレキシブルスマートパワー構造は外部からの圧力を受けて大きく変形したとしても、短時間内に原形に復元し、引き続き作動することができる。
【００５９】
３．本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造には、伝動構造がなく、専門的なクロール機構もないので、構造が簡単で、寸法が小さく、軽量で、クロール時に発生した騒音も小さい。
【００６０】
４．本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造は高電圧により駆動される必要があり、印加高電圧電源によって実現されてもよいし、小型高電圧電源をフレキシブルスマートパワー構造の内部に直接にパッケージングすることによって実現されてもよい。そのとき、当該フレキシブルスマートパワー構造の電源は外部とは完全に隔離し、人の手で直接に接触できるようになり、人体との親和性が高い。
【００６１】
本発明における上記のフレキシブルスマートパワー構造に用いられる小型高電圧電源モジュールの有益な効果は以下の通りである。前記制御回路により、入力された電圧は、入力ポート、パワースイッチモジュール、パルス変圧器、倍圧整流回路、電圧出力端、フィードバック分圧回路、制御回路、隔離駆動モジュールを介して、電圧出力端にて高電圧出力を発生し、出力電圧に対する連続的な調整を実現する。同時に、本発明は従来技術と比べて、以下の顕著な利点を有する。
【００６２】
１．フレキシブル電子機器の作動には、電圧変化への応答が速いことが求められている。しかし、従来の技術に使用された降圧方式による放電時間が常に数秒乃至数十秒となり、その作動要求を満足できない。機械スイッチモジュールは接触シートが近距離でアークを引っ張って短絡させる方式を採用すると、ミリ秒レベルで迅速に放電することができ、ワンチップマイコンにより電圧を調節することで、より低い安定的な電圧になることが可能である。
【００６３】
２．機械スイッチモジュールは、自動制御モードを採用し、制御回路により、電圧を低下させるような調整信号を受信した後、コントロールアクチュエータの回転角度を自動に制御することができ、それにより、作動接触点の位置を制御し、許容の安全時間内に元の位置に自動に復元することで、迅速に放電する目的を達成する。そのため、当該技術は、フレキシブル機器が自由に移動する機能を規制することがない。
【００６４】
３．機械スイッチモジュールにより短絡させて放電するとき、持続時間が一定の範囲を超えると、回路に対して危害を与える可能性がある。そのため、コントロールアクチュエータの回転角度転動タイミングプログラムを入力することで、２つの接触点が一定の距離を保つ時間を制御し、短絡時間が長すぎることによって回路に損を与えることを防止する。
【００６５】
４．実際に使用する過程において、出力端の電圧がより高く、６０００Ｖ程度に達する可能性があり、空気の絶縁破壊アークは室内条件では８ｍｍよりも大きいので、電子スイッチや小型メカニカルリレーの場合は耐えられない。高電圧リレーは体積が大きいので小型電源に対する設計要求を満足できない。それに対して、機械スイッチは小型化を満足できるとともに、短絡調圧の機能も実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】当該フレキシブルスマートパワー構造の全体的な製造フローチャートである。
【図２】当該フレキシブルスマートパワー構造のクロール概略図である。
【図３】当該フレキシブルスマートパワー構造のフィルム組成図である。
【図４】当該フレキシブルスマートパワー構造の製造金型図である。
【図５】当該フレキシブルスマートパワー構造のフレーム成型図である。
【図６】本発明の構造ブロック図である。
【図７ａ】本発明の機械的スイッチモジュールのモデル図である。
【図７ｂ】本発明の十倍圧整流回路図である。
【図８】本発明の二倍圧整流回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
以下の実施例は、本発明を説明するものに過ぎず、本発明の範囲を規制するものではない。また、理解すべきことは、本発明により開示された内容を閲覧した後、当業者は、本発明に対して種々の変更や補正を行うことができ、それらの等価形式は同じく本願の特許請求の範囲に限定された範囲にも入っている。
【００６８】
実施例１
図１に示すように、本発明は、フレキシブルフレーム１１、駆動構造、保護構造及びクロール構造からなるフレキシブルスマートパワー構造を提供し、前記駆動構造は、駆動フィルム群、内部フレキシブル電極３１、３２、外部フレキシブル電極４及び内部導線５１、５２を含み、前記保護構造は保護フィルム６であり、前記クロール構造は単方向摩擦構造７であり、前記フレキシブルフレーム１１は駆動構造、クロール構造及び保護構造に対して付着ベースを提供し、前記駆動構造は駆動力を発生させることができ、前記保護構造は電力漏れを防止することができ、前記クロール構造はフレキシブルスマートパワー構造のクロール能力を向上することができる。
【００６９】
そのうち、
前記駆動フィルム群は２つの駆動フィルム２１からなり、その材料はＶＨＢ４９１０（３Ｍ、当該材料は透明なフィルム）であり、２つの駆動フィルム２１は内部フレキシブル電極３１、３２を中間に挟め、内部フレキシブル電極３１、３２を駆動フィルム２１の内部にパッケージングする。
【００７０】
前記内部導線５１、５２の一端は２つの駆動フィルム２１の間に引き出され、内部フレキシブル電極３１、３２とそれぞれ接触し（内部導線５１は内部フレキシブル電極３１と接触し、内部フレキシブル５２は内部フレキシブル電極３２と接触する）、他端は引き出されて外部電源ファイヤーワイヤーに接続され、内部導線の材料は錫箔紙である。
【００７１】
前記保護フィルム６は２つに分割され、２つの保護フィルム６はそれぞれ、駆動フィルム２１の表裏両面に貼り付けられ、保護フィルムの材料はＶＨＢ９４７３（３Ｍ、当該材料は透明フィルム）である。
【００７２】
前記フレキシブルフレーム１１は駆動構造、クロール構造及び保護構造に対して付着ベースを提供し、その材料は半透明シリコーンであり、駆動フィルム、保護フィルム、内部導線、及び内部フレキシブル電極を組合わせフィルムに順次に組合せた後、その全体をフレキシブルフレーム１１に貼り付ける。
【００７３】
前記外部フレキシブル電極４は、フレキシブルフレーム１１に貼り付けられた組合せフィルムの表裏両面に直接に塗布されており、内部フレキシブル電極、外部フレキシブル電極の材料はともに、カーボンペーストである。
【００７４】
前記単方向摩擦構造７は３つのステンレス鋼フックであり、各前記ステンレス鋼フックは１つのフックしかなく、前記ステンレス鋼フックの一端はフレキシブルスマートパワー構造のフレキシブルフレーム１１の内部に嵌め入れられ、他端は地面と接触する。
【００７５】
本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造は、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）をフレキシブルフレームとする同時に、導電性ゲルをフレキシブル電極としてもよい。ＰＤＭＳと導電性ゲルは共に透明材料であり、駆動フィルムと保護フィルムそのものも透明材料であるため、フレキシブルスマートパワー構造全体の透明化を実現することができる。
【００７６】
具体的には、本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造は製造時、駆動構造、保護構造、フレキシブル構造、クロール構造の順に行われる。本実施例において、図１における（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）の順で製造する。
【００７７】
本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造の駆動構造は他の構造と比べてより複雑なものであり、図１（ａ）に示すように、製造時、まず２つの駆動フィルム２１に対して同じプレストレッチを行うとともに、クロール方向とクロール方向に垂直な方向とに沿ってプレストレッチし、クロール方向に沿ったプレストレッチは、クロール方向に垂直なプレストレッチよりも少し大きく行われる。１つ目の駆動フィルム２１をプレストレッチしてから、ある固定フレームに固定し、その後、当該駆動フィルム２１に一定の形状を有する内部フレキシブル電極３１、３２に塗布し、内部導線５１、５２を配置し、次は、２つ目のプレストレッチされた駆動フィルム２１を１つ目の駆動フィルム２１に貼り付けることで、内部フレキシブル電極３１、３２と内部導線５１、５２を２つの駆動フィルム２１の間に挟んで装着されている。そのうち、内部導線５１、５２の内側端はそれぞれ、２つの内部フレキシブル電極３１、３２と接触し、外側端は引き出されて外部電源ファイヤーワイヤーと接続されている。
【００７８】
本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造の保護構造は相対的に簡単である。図１（ａ）に示すように、２つの保護フィルム６に対して２つの駆動フィルム２１と同じプレストレッチを行った後、それぞれ、２つの駆動フィルム２１の表裏両面に貼り付け、駆動フィルムとともに、組合せフィルムを構成する。図１（ｂ）に示すように、その時の組合わせフィルムは相変わらず、固定フレームに固定されている。
【００７９】
組合せフィルムの製造後、予め設計された金型を、図１（ｂ）の順で組合せフィルムに置き、そして、硬化剤を含むシリコーンを金型に注入し、図１（ｃ）に示すように、さらに、インキュベーターに置き、シリコーンが硬化された後、フレキシブルフレーム１１は成型され、同時に組合せフィルムとフレキシブルフレームとはしっかりと接合されている。そのとき、外部フレキシブル電極４を保護フィルム６の表裏両面の露出部分に直接に塗布する。
【００８０】
本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造のクロール構造は単方向摩擦構造７であり、３つのステンレス鋼フックを単方向摩擦構造として選択し、フレキシブルフレーム１１の成型後、ステンレス鋼フックの一端を、一定の配置方式（先端に１つ、後端に２つを配置して）でフレキシブルフレーム１１に嵌め入れ、ステンレス鋼フックの他端は引き出されて、フレキシブルスマートパワー構造の運動フットまたはクロールフットとして地面と接触し、そのとき、フレキシブルスマートパワー構造全体の製造は完成した。図１（ｄ）に示した通りである。
【００８１】
本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造の寸法は即ち、フレキシブルフレームの寸法であり、異なる必要に応じて、大きさが違いフレキシブルフレームを選択して大きさが異なるフレキシブルスマートパワー構造を製造することができる。
【００８２】
本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造の駆動力発生の原理は以下の通りである。高電圧電源は内部フレキシブル電極と外部フレキシブル電極に対して全く逆な電荷を印加し、即ち、内部フレキシブル電極に正の電荷を印加し、外部フレキシブル電極に負の電荷を印加する。そのため、三層の電極（内部に一層、外部に二層）における隣接した二層同士は吸引力を発生し、当該吸引力は二層の駆動フィルムに対してフィルム平面の法線ベクトルに沿う押し出しの作用を与え、それにより、プレストレッチされた駆動フィルムの厚さは薄くなり、面積は拡張され、全体的な効果からすれば、駆動フィルムを展開させていく。同時に、内部フレキシブル電極の正の電荷同士は互いに反発して、内部フレキシブル電極の各部分の間にも反発力を発生させる。同じ理由により、外部フレキシブル電極の各部分の間にも反発力を発生させる。内部フレキシブル電極、外部フレキシブル電極はともに、駆動フィルムに直接に貼り付けられたので、その効果によって、駆動フィルムを展開させていく。駆動フィルムはプレストレッチされたので、反発力を有し、フレキシブルフレームに固定されたとき、通電前にフレキシブルフレームをある湾曲状態にさせるが、通電後、駆動フィルムの展開効果により、フレキシブルフレームの湾曲程度は小さくなり、ストレート状態に戻る可能性もある。即ち、当該フレキシブルスマートパワー構造は展開した。そのとき、電力を遮断させると、フレキシブルフレームは元の湾曲状態に戻り、即ち、当該フレキシブルスマートパワー構造は収縮した。そのため、フレキシブル電極に循環電圧、例えば、方形波電圧を印加すると、当該フレキシブルスマートパワー構造は絶えず収縮したり展開したりして、ワームのようなクロール運動を完成する。
【００８３】
本発明におけるフレキシブルスマートパワー構造の駆動原理は誘電体高弾性ポリマーの真性ひずみにより駆動力を発生させることであるため、高電圧電源を出力源とする必要がある。内部導線５１、５２を高電圧電源ファイヤーワイヤーと接続し、外部フレキシブル電極４を高電圧電源グラウンドワイヤーに接続することで、内部フレキシブル電極３１、３２に正の電圧を印加し、外部フレキシブル電極に負の電圧を印加することができる。その場合、入力波形の調整によれば、フレキシブルスマートパワー構造のクロールを実現できる。
【００８４】
実施例２
本実施例において、実施例１の方法を採用し、３０ｍｍ＊３０ｍｍ＊４ｍｍ（長さ＊幅＊厚さ）のフレキシブルフレームを用いて、３０ｍｍ＊３０ｍｍ＊４ｍｍのフレキシブルスマートパワー構造を製造し、測定された質量は５ｇに過ぎない。軽量なので、当該フレキシブルスマートパワー構造がクローリングするときに発生した騒音は非常に小さく、測定結果は１０デシベル程となる。
【００８５】
当該実施例における印加電圧の振幅と周波数を変化させることで、当該フレキシブルスマートパワー構造のクロール速度を変化することができる。本実施例におけるフレキシブルスマートパワー構造は実験によって測定され、９ｋＶ、１６Ｈｚの方形波信号が入力されると、そのクロール速度は最大となり、最大速度は９５ｍｍ／ｓに達することが可能であり、従来のフレキシブルロボットのクロール速度よりも遥かに大きい。同時に、フレキシブル電極に対して領域を分割する制御を行うことで、当該フレキシブルスマートパワー構造の柔軟なコーナーリングを実現することができる。
【００８６】
また、当該実施例におけるフレキシブルスマートパワー構造に対して外圧対抗テストを行い、フレキシブルスマートパワー構造に対してヘッドで１．５５ｋＮの力を付加して崩れさせた後、１秒内に原状に戻って元のクロール速度を保持しながら、クローリングし続けることができる。
【００８７】
図６に示すように、本発明は、迅速に放電するとともに電圧を連続に調節できる小型高圧電源モジュールをさらに提供する。
【００８８】
前記迅速に放電するとともに電圧を連続に調節できる小型高圧電源モジュールは、入力ポート、パワースイッチモジュール、パルス変圧器、倍圧整流回路、電圧出力端、フィードバック分圧回路、制御回路、隔離駆動モジュール、および機械スイッチモジュールを含む。
【００８９】
前記入力ポートは、パワースイッチモジュールと接続されており、パワースイッチモジュールに入力電圧を供給するために用いられる。
【００９０】
前記パワースイッチモジュールは、前記隔離駆動モジュールと前記パルス変圧器とにそれぞれ、接続されており、隔離駆動モジュールからのスイッチ駆動信号により制御され、入力ポートからの入力電圧を高周波数スイッチ信号に変換してパルス変圧器に出力する。
【００９１】
前記パルス変圧器は、前記パワースイッチモジュールと前記倍圧整流回路とにそれぞれ、接続されており、パワースイッチモジュールからの高周波数スイッチ信号を隔離増幅して倍圧整流回路に出力するために用いられる。
【００９２】
前記倍圧整流回路は、前記パルス変圧器と前記電圧出力端とにそれぞれ、接続されており、パルス変圧器からの信号を倍圧し、所望の電圧までに昇圧させて電圧出力端に整流出力するために用いられる。
【００９３】
前記電圧出力端は、前記倍圧整流回路、前記機械スイッチモジュール及び前記フィードバック分圧回路とそれぞれ接続されており、最終の電圧信号を出力するために用いられる。
【００９４】
前記フィードバック分圧回路は、前記電圧出力端と前記制御回路とにそれぞれ、接続されており、前記電圧出力端の電圧信号を前記制御回路にフィードバックし、前記高圧電源モジュールにより出力された電圧を安定化して調節するために用いられる。
【００９５】
前記制御回路は、前記隔離駆動モジュール、前記フィードバック分圧回路及び前記機械スイッチモジュールとそれぞれ、接続されており、前記フィードバック分圧回路からの信号に基づいてスイッチ制御信号と降圧制御信号を生成し、スイッチ制御信号を前記隔離駆動モジュールに出力し、降圧制御信号を機械スイッチモジュールに出力することにより、前記高圧電源モジュールにより出力された電圧を安定化して調節するために用いられ、前記隔離駆動モジュールは、前記制御回路と前記パワースイッチモジュールとにそれぞれ、接続されており、前記制御回路からのスイッチ制御信号をパワー増幅してスイッチ駆動信号に変換してパワースイッチモジュールに出力し、制御回路とパワースイッチモジュールとを電気的に隔離するために用いられ、前記機械スイッチモジュールは、前記電圧出力端と前記制御回路とにそれぞれ、接続されており、前記制御回路からの降圧制御信号を受信し、電圧出力端における余分な電量をリリースして出力電圧の降圧を実現するために用いられる。
【００９６】
具体的には、前記制御回路はＳＴＣ８９Ｃ５１チップであり、前記隔離駆動モジュールは１つのバッファ駆動チップと１つの光結合器を備え、前記バッファ駆動チップは７４ＨＣ２４４であり、前記光結合器はＴＬＰ５２１−１である。前記倍圧整流回路は、十倍圧整流回路である。前記制御回路はワンチップマイコン制御回路であり、機械スイッチモジュールと接続されており、機械スイッチは、降圧や電圧調整の過程において、近距離にアークを引っ張ることで、余分な電量をリリースするように制御するために用いられる。
【００９７】
具体的な電圧調節過程は以下の通りである。初期電圧は入力ポートからパワースイッチモジュールに入力して提供し、パワースイッチモジュールのために電力を供給する。制御回路の制御信号はバッファ駆動チップを介して電流増幅されて、光結合器を介して電気的に隔離されてから、パワースイッチモジュールに入力される。パワースイッチモジュールは相応なデューティサイクルの矩形パルス電圧を出力する。出力されたパルス電圧はパルス変圧器により電圧が５０倍増幅され、０Ｖ〜６００Ｖのパルス電圧出力を実現し、倍圧整流回路によって０Ｖ〜６０００Ｖの直流電圧出力を実現する。電圧出力端は１０メガオームと１５メガオームの抵抗を有するフィードバック分圧回路により、制御回路にフィードバックして、精確な電圧調節を実現する。
【００９８】
図７（ａ）に示すように、機械スイッチモジュールに対する具体的な操作方式は以下の通りである。昇圧過程において、機械スイッチモジュールの位置は不変であり、降圧や電圧調節の過程において、制御信号が入力されて、ワンチップマイコンプログラムが起動し、マイクロコントロールアクチュエータの回転角度を調節する。出力端にてマイクロコントロールアクチュエータにより動的接触シートと固定接触シートとが近距離にアークを引っ張って短絡とさせるように制御し、コンデンサにおける余分な電量をリリースし、同時に、放電終了後、コワンチップマイコン制御回路は直ちにコントロールアクチュエータを反転させて最初の位置までに復元するように制御し、降圧や安全保護を実現する。
【００９９】
図７（ｂ）は、十倍圧整流回路図を示す。十倍圧整流回路は５つの２倍圧整流回路の直列接続によるものであり、ここで、２倍圧により倍圧整流回路の全体的な作動原理について簡単に説明する。
【０１００】
図８は、二倍圧整流回路図を示す。変圧器の両端は高周波数交流電であり、ピーク電圧はＥ2である。両端の電圧は負の半周（変圧器の上端が負の電圧で、下端が正の電圧）にある場合、ダイオードＤBがオンとなり、ＤAがオフとなり、電流はＤBを介してＣ1に供給され、コンデンサＣ1における電圧を接近した電圧のピークＥ2に供給してほぼ不変にさせる。その場合、コンデンサＣ1の左側端は負で、右側端は正である。電圧は正の半周（変圧器の上端が正の電圧で、下端が負の電圧）にある場合、ダイオードＤAがオンとなり、ＤBがオフとなる。その場合、コンデンサＣ2の両端電圧はコンデンサＣ1と電源電圧Ｅ2とが直列接続されて加算されたものであり、電流はＤAを介してコンデンサＣ2に供給され、充電電圧Ｕ2＝２Ｅ2となる。１つの周期内に充分に充電することが難しいので、数周期に亘って繰り返して充電する。Ｃ2における直流電圧は基本的に２Ｅ2に維持され、交流電に対する２倍増幅整流の役割を果たした。５つの２倍圧整流回路による直列接続によれば、十倍圧増幅整流を実現できる。
【０１０１】
理解すべきことは、それらの実施例は本発明を説明するものに過ぎず、本発明の範囲を規制するものではない。本発明の精神と原則において行われた如何なる補正や等価代替等はいずれも、本発明の保護範囲内に入っている。
【符号の説明】
【０１０２】
１１  フレキシブルフレーム
２１  駆動フィルム
３１、３２  内部フレキシブル電極
４    外部フレキシブル電極
５１、５２  内部導線
６    保護フィルム
７    単方向摩擦構造
【図１】
2017505600.tif 000003
【図２】
2017505600.tif 000004
【図３】
2017505600.tif 000005
【図４】
2017505600.tif 000006
【図５】
2017505600.tif 000007
【図６】
2017505600.tif 000008
【図７ａ】
2017505600.tif 000009
【図７ｂ】
2017505600.tif 000010
【図８】
2017505600.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成28年7月28日(2016.7.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブルフレーム（１１）と、駆動構造と、クロール構造とを備え、
前記駆動構造は、スマート軟質材料の真性ひずみにより駆動力を発生させ、
前記クロール構造は、フレキシブルスマートクロール機械の自発的クロールを実現するために用いられ、
前記駆動構造と前記クロール構造は前記フレキシブルフレーム（１１）に付着され、
前記フレキシブルスマートクロール機械は、フレキシブルフレーム自身の変形と接触面との間の摩擦によりクローリングすることを特徴とするフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項２】
前記駆動構造は、駆動フィルム（２１）と外部フレキシブル電極（４）を備え、前記外部フレキシブル電極（４）は駆動フィルム（２１）の両面に塗布されており、前記フレキシブルスマートクロール機械の駆動力は駆動フィルム（２１）の伸縮により発生された、ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項３】
前記駆動構造は、駆動フィルム群と、内部フレキシブル電極（３１、３２）と、内部導線（５１、５２）と、外部フレキシブル電極（４）とを備え、前記駆動フィルム群は２つの駆動フィルム（２１）で接合されてなり、前記内部フレキシブル電極（３１、３２）は２つの駆動フィルム（２１）の内部にパッケージングされており、前記内部導線（５１、５２）の一端はそれぞれ、内部フレキシブル電極（３１、３２）と接触し、他端が引き出されて外接電源の一方極と接続されており、前記外部フレキシブル電極（４）は前記駆動フィルム群の外面に塗布されて外接電源の他方極と接続されており、前記フレキシブルスマートクロール機械の駆動力は、駆動フィルム（２１）の伸縮により発生された、ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項４】
前記駆動フィルム（２１）はプレストレッチされたフレキシブル絶縁フィルムである、ことを特徴とする請求項２または３に記載のフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項５】
前記クロール構造は、複数の単方向摩擦構造（７）であり、前記単方向摩擦構造（７）は一端がフレキシブルフレーム（１１）の内部に嵌め入れられており、他端がフレキシブルスマートクロール機械のクロールフットとされる、ことを特徴とする請求項１に記載のフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項６】
前記単方向摩擦構造（７）は方向を調節可能な構造である、ことを特徴とする請求項５に記載のフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項７】
前記駆動構造を保護するための保護構造をさらに備え、前記保護構造はフレキシブルフレーム（１１）に付着されている、ことを特徴とする請求項１、２、３、５、６のいずれか１項に記載のフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項８】
前記保護構造は、２つのプレストレッチされた保護フィルム（６）であり、前記保護フィルム（６）はフレキシブル絶縁フィルムであり、前記２つの保護フィルム（６）はそれぞれ、駆動フィルム（２１）の両側に貼り付けられている、ことを特徴とする請求項７に記載のフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項９】
前記２つの駆動フィルム（２１）と２つの保護フィルム（６）は接合されてフレキシブルフレーム（１１）に付着されており、フレキシブルフレーム（１１）を、１つの方向へ湾曲させる、ことを特徴とする請求項８に記載のフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項１０】
前記駆動構造を保護するための保護構造をさらに備え、前記保護構造はフレキシブルフレーム（１１）に付着されている、ことを特徴とする請求項４に記載のフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項１１】
前記保護構造は、２つのプレストレッチされた保護フィルム（６）であり、前記保護フィルム（６）はフレキシブル絶縁フィルムであり、前記２つの保護フィルム（６）はそれぞれ、駆動フィルム（２１）の両側に貼り付けられている、ことを特徴とする請求項１０に記載のフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項１２】
前記２つの駆動フィルム（２１）と２つの保護フィルム（６）は接合されてフレキシブルフレーム（１１）に付着されており、フレキシブルフレーム（１１）を、１つの方向へ湾曲させる、ことを特徴とする請求項１１に記載のフレキシブルスマートクロール機械。
【請求項１３】
複数の請求項１〜１２のいずれか１項に記載のフレキシブルスマートクロール機械で構成されており、
これらの前記フレキシブルスマートクロール機械の接続方式は直列接続及び／または並列接続であり、複数の前記フレキシブルスマートクロール機械はフレキシブルフレームにより接合されている、
ことを特徴とするフレキシブルスマートクロール機械群。
【国際調査報告】
2017505600.tif 000012
2017505600.tif 000013
2017505600.tif 000014
2017505600.tif 000015
2017505600.tif 000016
2017505600.tif 000017