JP4141703B2

JP4141703B2 - 可変構造アクチュエータ

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Publication number: JP4141703B2
Application number: JP2002043773A
Authority: JP
Inventors: 博高橋; 信人松日楽; 広和佐藤; 敦史貞本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: JP2003247485A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、構造物に分布系の固体アクチュエータを組み込み、形状の最適化や振動および騒音を低減するといった、いわゆる知的構造システムに係り、とくに、構造的工夫によって、固体アクチュエータの変位量（歪量）不足を補う変位拡大機能を有した可変構造アクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、構造物に分布系のセンサやアクチュエータを組み込み、外乱などによって生じる構造物の振動や変形量を検出し、その検出した情報を用いて構造物の振動や形状を制御すると言った、いわゆる知的構造システムの研究開発が活発に行われている。
【０００３】
センサ開発では、とくに、細径の光ファイバセンサを構造物に埋め込むことによって、クラックの検知や損傷位置の同定などを可能にするヘルスモニタリング技術の進歩は目覚ましいものがある。また、任意の形状に切って構造物に貼り付けることができる安価なフィルムセンサを使い、薄板の振動分布をモニタリングする技術も開発されている。
【０００４】
このような知的構造システムにおけるセンサ技術は、人工衛星や航空機、高速車両、高層建築物などの構造健全性を評価する観点から、或いは、構造物の振動や形状を制御すると言った観点から極めて重要であり、実用化が待たれるところである。
【０００５】
一方、知的構造システムにおけるアクチュエータ開発では、構造物に組み込まれたセンサとアクチュエータによって、形状の最適化や振動および騒音を低減するシステムを実現するためには、高性能な固体アクチュエータ材料・素子と最適な制御システム技術の開発が必要である。アクチュエータ材料・素子の研究は線材化・薄膜化・傾斜機能化などの材料プロセス開発によって、高性能化が着実に進められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、知的構造システムで構造物の変形制御を行うには、アクチュエータの変位量（歪量）が不十分である場合が多い。知的構造システムの研究では、アクチュエータ材料・素子として、形状記憶合金や圧電素子を利用した研究例が多い。従来、アクチュエータはシート化・線材化した素子を構造物に貼り付けて使用する場合がほとんどであり、構造物の変形量はアクチュエータの変位量（歪量）を超えることができなかった。
【０００７】
振動や音響パワー制御などは比較的小さな変位量で制御できるが、例えば航空機における翼キャンバの形状変形やロボットアクチュエータの動作などを制御する場合には、とくに変位量（歪量）が不十分であり、要求を満たすアクチュエータ材料・素子の早期開発が強く待たれるところである。しかし、アクチュエータの材料・素子の開発には長い時間を要し、短時間での飛躍的な性能改善は望めない。
【０００８】
一般に、圧電素子の変位量は、歪に換算すると、僅かに０．０８％程度に過ぎないものであり、形状記憶合金ワイヤの動作歪は、一般的に２〜３％程度（実用操作歪）である。形状記憶合金ワイヤは圧電素子に比べて大きな動作歪を持っているが、満足できる値ではなく、より大きな動作歪が望まれている。
【０００９】
アクチュエータの変位量（歪量）不足を補う方法としては、従来からテコを用いた変位拡大機構が良く知られている。代表的な従来例を図１０に示す。図１０に示す従来例（精密位置決め技術、株式会社工業調査会発行、p45記載）は、基台に配設されたアクチュエータと数段の変位拡大機構から構成されており、変位拡大機構の段数に応じて大きな変位量を得ることができる。反面、発生力が段数に応じて減少することや、多段機構では構造剛性の低下が問題となる。
【００１０】
本発明は、上述のような従来の状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは構造的工夫によって、アクチュエータの変位量（歪量）不足を補うように構成された、アクチュエータと構造が一体的に分散配設してなる可変構造アクチュエータを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、請求項１に係る発明は、両端部が互に接近離反する方向へ変位可能かつ前記両端部の中間位置が前記両端部を結ぶ直線に対して接近離反する方向へ変位可能な対向した可動片の前記両端部を接続した態様の閉空間を備えたセル内に、伸長方向又は縮小方向或はその両方向に能動的に変形可能な固体アクチュエータを配置し、この固体アクチュエータの両端側を前記可動片の両端部位置又は両端部位置付近に連結した構成であり、前記可動片は弾性によって元の状態へ復帰自在な薄板から構成してあり、前記固体アクチュエータは、フィルム状又は薄膜状あるいは線状に加工した圧電材料又は形状記憶合金あるいは磁歪材料からなるものである。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の可変構造アクチュエータにおいて、動作方向が前記固体アクチュエータの動作方向に対して交差する方向である第２の固体アクチュエータを前記セル内に配置し、この第２の固体アクチュエータの両端側を前記対向した可動片にそれぞれ連結した構成である。
【００１３】
請求項３に係る発明は、両端部が互に接近離反する方向へ変位可能かつ前記両端部の中間位置が前記両端部を結ぶ直線に対して接近離反する方向へ変位可能な対向した可動片の前記両端部を接続した態様の閉空間を備えた複数のセルを備え、前記複数のセルを線的に又は面的に接続した態様の伸縮可能な構造物を設け、この構造物における所望のセル内に、伸長方向又は縮小方向或はその両方向に能動的に変形可能な固体アクチュエータを配置し、この固体アクチュエータの両端側を前記可動片の両端部位置又は両端部位置付近に連結した構成であり、前記可動片は弾性によって元の状態へ復帰自在な薄板から構成してあり、前記固体アクチュエータは、フィルム状又は薄膜状あるいは線状に加工した圧電材料又は形状記憶合金あるいは磁歪材料からなるものである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の可変構造アクチュエータにおいて、動作方向が前記固体アクチュエータの動作方向に対して交差する方向である第２の固体アクチュエータを所望のセル内に配置し、この第２の固体アクチュエータの両端側を前記対向した可動片にそれぞれ連結した構成である。
【００１５】
請求項５に係る発明は、両端部が互に接近離反する方向へ変位可能かつ前記両端部の中間位置が前記両端部を結ぶ直線に対して接近離反する方向へ変位可能な対向した可動片の前記両端部を接続した態様の閉空間を備えた複数のセルを互に接続して筒状に配置した構造物を設け、この構造物における所望のセル内に、伸長方向又は縮小方向或はその両方向に能動的に変形可能な固体アクチュエータを配置し、この固体アクチュエータの両端側を前記可動片の両端部位置または両端部位置付近に連結した構成であり、前記可動片は弾性によって元の状態へ復帰自在な薄板から構成してあり、前記固体アクチュエータは、フィルム状又は薄膜状あるいは線状に加工した圧電材料又は形状記憶合金あるいは磁歪材料からなるものである。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の可変構造アクチュエータにおいて、前記固体アクチュエータの動作変位量に比較して前記可動片の中央部付近の変位が拡大又は縮小されるように、前記固体アクチュエータと前記可動片は所定の角度でもって連結してあるものである。
【００１７】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の可変構造アクチュエータにおいて、前記セルは線対称な形状である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態に係る可変構造アクチュエータ１の基本的構成を示す説明図で、図１（ａ）は内部セルの部分拡大説明図、図１（ｂ）はアクチュエータの動作変位に対するセルの変形の様子を示した説明図である。
【００２１】
可変構造アクチュエータ１は、基本的には、両端部Ａ，Ｂが互に接近離反する方向へ変位可能かつ前記両端部Ａ，Ｂの中間位置Ｃ，Ｄが前記両端部Ａ，Ｂを結ぶ直線に対して接近離反する方向へ変位可能な一対の対向した可動片２，３の両端部Ａ，Ｂを接続した態様の閉空間４を備えたセル２１の前記閉空間４内に、伸長方向又は縮小方向或はその両方向に能動的に変化可能な固体アクチュエータ６を配置し、この固体アクチュエータ６の両端側を前記可動片２又は３の両端部Ａ，Ｂの位置又は両端部Ａ，Ｂの位置付近に連結した構成である。
【００２２】
より詳細には、前記閉空間４は、本実施の形態においては、複数（本実施形態においては４枚）の弾性構造薄板（可動部材）２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及び２１ｄを適宜に組合せることによって周囲を閉じられた（上下は開いている）平行四辺形状（４角形状）の空間である。そして、弾性構造薄板２１ａ，２１ｄの組合せによって一方の可動片２を構成し、弾性構造薄板２１ｂ，２１ｃの組合せによって他方の可動片３を構成している。
【００２３】
上記一対の可動片２，３は対称的な構成であり、上記可動片２，３の両端部Ａ，Ｂは、薄板（可動部材）２１ａ，２１ｂの接続部と薄板（可動部材）２１ｃ，２１ｄの接続部が相当するものである。そして、前記一対の可動片２，３の中央間部にはヒンジ部Ｃ，Ｄが設けてある。
【００２４】
上記ヒンジ部Ｃは、前記薄板２１ａ，２１ｄの接続部が相当し、ヒンジ部Ｄは前記薄板２１ｂ，２１ｃの接続部が相当する。このヒンジ部Ｃ，Ｄは、屈曲し易い構造であることが望ましく、例えば薄肉構造とすることや、例えばゴム等の弾性部材を介在した構成など適宜のヒンジ構造を採用することができるものである。
【００２５】
なお、前記説明においては各薄板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及び２１ｄはそれぞれ別体ものを組合せて可動片２，３を形成する旨説明したが、それぞれの薄板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄが４角形のセル２１の各辺を構成するように予め一体に成形し、両端部Ａ，Ｂ及びヒンジ部Ｃ，Ｄを屈曲可能なヒンジ構成としても良いものである。また、複数のセル２１を線状に及び／又は面状に組合せ可能なように、セル２１を構成する各辺部材（すなわち各薄板２１ａ〜２１ｄ）や各角部（すなわち端部Ａ，Ｂ，ヒンジ部Ｃ，Ｄ）等に、例えば凹凸等の連結部を設けることも可能である。
【００２６】
以上のごとき説明より理解されるように、前記セル２１における両端部Ａ，Ｂを接近するように変位すると、中間位置のヒンジ部Ｃ，Ｄが互に離反するように変位し、前記両端部Ａ，Ｂを離反するように変位すると、ヒンジ部Ｃ，Ｄが互に接近するように変位する。この際、４角形状を呈するセル２１の両端部Ａ，Ｂの内角を鋭角に、そして、中間部であるヒンジ部Ｃ，Ｄの内角を鈍角に構成することにより、両端部Ａ，Ｂの接近離反する方向への変位量に比較して、前記ヒンジ部Ｃ，Ｄが接近離反する方向の変位量をより大きくすることができるものである。そこで、前記セル２１の両端部Ａ，Ｂを接近又は離反する方向へ変位せしめるために、前記セル２１の閉空間４内に固体アクチュエータ６を配置し、この固体アクチュエータ６の両端側を前記両端部Ａ，Ｂ又は両端部Ａ，Ｂ付近に連結してなるものである。
【００２７】
前記固体アクチュエータ６は、例えばフィルム状又は薄膜状あるいは線状に加工した圧電材料又は形状記憶合金あるいは磁歪材料等よりなるものであって、本実施の形態においては帯状の形状記憶合金を採用し、通電加熱したときに縮小する構成として例示してある。
【００２８】
したがって、固体アクチュエータ６を動作して、前記両端部Ａ，Ｂを接近するように変位すると、各薄板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄがヒンジ部Ｃ，Ｄで屈曲するように弾性変形され、図１（ｂ）に示すように、ヒンジ部Ｃ，Ｄは互に離反する方向へ大きく変位するものである。そして、元の状態への復帰は、各薄板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及び２１ｄの弾性によって行われるものである。
【００２９】
この際、セル２１の復帰動作をより確実に行うためには、前記固体アクチュエータ６の動作方向に対して交差する方向に動作する、すなわち前記ヒンジ部Ｃ，Ｄを接近する方向へ変位せしめる動作を行う固体アクチュエータ７を設けることが望ましい。この場合、図２に示すように、固体アクチュエータ６と固体アクチュエータ７とを交差して設け、かつ固体アクチュエータ７の両端部を前記ヒンジ部Ｃ，Ｄ又はヒンジ部Ｃ，Ｄ付近に連結する構成とすれば良いものである。
【００３０】
上記構成においては、一方の固体アクチュエータ６を縮小する方向に動作した場合、他方の固体アクチュエータ７は各薄板２１ａ〜２１ｄを介して伸長動作されるものであり、逆に他方の固体アクチュエータ７を縮小する方向に動作したときには、一方の固体アクチュエータ６は伸長動作されるものである。すなわち、一方の固体アクチュエータ６と他方の固体アクチュエータ７は常に動作方向が逆になるものである。
【００３１】
図３は、前記構成のセル２１を複数列、複数行に配置した構成の可変構造アクチュエータ２０を示すものである。上述のごとき可変構造アクチュエータ２０は、図１（ａ）に概念的に示すように、複数の帯状の弾性構造薄板２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを井桁状に組合せ、この組合せによって形成された複数の４角形状のセル２１の対角を結ぶように複数の固体アクチュエータ２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）を組合せることによって得られるものである。
【００３２】
図３より理解されるように、前記可変構造アクチュエータ２０は、平行４辺形状のセル２１を四方に連続し平面的な広がりをもって一体的に配設した構成であって、本実施形態においては平行４辺形状のセル２１を横方向に５段、縦方向に１０段備えたマトリックス構造体を形成している。固体アクチュエータ２２ｂは弾性構造薄板２１ａと２１ｂの交点Ａおよび弾性構造薄板２１ｃと２１ｄの交点Ｂを直線で結ぶ位置でセル２１と一体的に結合され、同様に、固体アクチュエータ２２ａおよび２２ｃは弾性構造薄板２１ａと２１ｄの交点Ｃおよび弾性構造薄板２１ｂと２１ｃの交点Ｄが、それぞれ隣接するセル２１の弾性構造薄板の交点と一体的にかつ連続的に結合されて、可変構造アクチュエータ２０を形成している。
【００３３】
ここで、例えば、弾性構造薄板２１ａと２１ｂおよび２１ｃと２１ｄのそれぞれ２辺が成す角度（両端部Ａ，Ｂの内角）を３０度、および、弾性構造薄板２１ａと２１ｄおよび２１ｂと２１ｃのそれぞれ２辺が成す角度（ヒンジ部Ｃ，Ｄの内角）を１５０度に設定し、かつ各交点間の寸法を図１に示すとおり（λ1，γ１）とすると、固体アクチュエータ２２ｂを通電加熱して得られる収縮変位（歪：（γ１−γ２）／γ1）に対して、それと垂直な方向における可変構造アクチュエータ２０の出力変位（歪：（λ2−λ1）／λ1）は約２倍に拡大することができる。
【００３４】
すなわち、固体アクチュエータの変位による両端部Ａ，Ｂの変位量に比較して、中間位置Ｃ，Ｄの変位量を大きく拡大することができるものである。よって、同方向にセル２１を複数備えることにより、さらに変位量を複数倍することができ、大きな変位を得ることができるものである。
【００３５】
図４は本発明の基本原理に基づく第２の可変構造アクチュエータ３０の構成を説明するための図である。基本的な構成配置は図３に示す可変構造アクチュエータ２０と同じであるが、構造体系を形づくるセル３１が平行４辺形状でなく６角形状となっている点で異なっている。この複数の６角形状のセル３１を縦方向及び横方向に備えたマトリックス構造体と、シート状に加工された複数の帯状の形状記憶合金のごとき固体アクチュエータ３２を一体的に組合せることによって、前記可変構造アクチュエータ３０が構成されている。
【００３６】
６角形状のセル３１を用いた可変構造アクチュエータ３０は、４角形状のセル２１を用いた可変構造アクチュエータ２０に比べ、構造体としての強度、剛性を高めることができる。
【００３７】
既に理解されるように、セルの形状は４角形に限ることなく６角形状に形成可能であり、その他の多角形状に形成することができるものであり、さらには例えば対向する可動片が円弧状等の湾曲した曲線を呈する形状とすることも可能である。要は、閉空間に両端部に相当する構成部分及び上記両端部の接近離反する方向への変位に対応して、交差する方向に変位する部分を備えた構成であれば良いものである。
【００３８】
ところで、前記説明においては、同一形状のセルを縦、横に配置する場合について説明したが、形状の異なる複数のセルを任意に組合せた構成とすることも可能である。
【００３９】
図５は前記可変構造アクチュエータ２０の製作方法の１例を説明するための図である。
【００４０】
図３に示した前記可変構造アクチュエータ２０を製造する方法としては、平行４辺形状のセル内に固体アクチュエータを個別に配置することも可能であるが、図５に示す方法を採用することが望ましい。すなわち、帯状の固体アクチュエータ２２ａと、弾性構造薄板２１ａおよび２１ｄを屈曲して交互に備えることにより前記可動片２を形成し、この可動片２を連続して備えた構成のセル薄板部材２３ａと、次の帯状の固体アクチュエータ２２ｂと、弾性構造薄板２１ｂおよび２１ｃを屈曲して交互に備えることにより前記可動片３を形成し、この可動片３を連続して備えた構成のセル薄板部材２３ｂと、さらに次の帯状の固体アクチュエータ２２ｃとが個々に製作された後、公知の固着手段を用いて固体アクチュエータ２２ａ、セル薄板部材２３ａ、固体アクチュエータ２２ｂ、セル薄板部材２３ｂ、固体アクチュエータ２２ｃの順に重ねたサンドイッチ構造にて一体的に構成するものである。さらに、必要に応じてサンドイッチする部品点数を増やし、目的に沿った大きさに製作される。
【００４１】
図６は、図４に示した前記可変構造アクチュエータ３０の製造方法の１例を示すものである。この可変構造アクチュエータ３０についても、前記可変構造アクチュエータ２０の製造方法と同様の方法を用い、複数の帯状の固体アクチュエータ３２と、６角形状のセル３１に対応する所定の台形状部分を交互に備えた波形の弾性構造薄板から構成されたセル薄板部材３３とを交互に重ねたサンドイッチ構造にて一体的に構成されるものである。
【００４２】
図７は本発明の基本的構成に基づく第三の可変構造アクチュエータ４０の構成を説明するための図である。上述した可変構造アクチュエータ２０および３０は平面的な構成であったが、可変構造アクチュエータ４０は中空状で、例えば中空６角柱形状のロッド構造となっており、中空６角柱形状の各面▲１▼〜▲６▼には可変構造アクチュエータ２０に示した弾性構造薄板２１ａ〜２１ｄ及び固体アクチュエータ２２ａ〜２２ｃを線状に形成し、全体的構成として筒状に構成した点が相異する。この構成においては、構造物の軸方向に伸縮するように出力変位を得ることができる。なお、同一機能を奏する構成部分には同一符号を付することとして重複した説明は省略する。
【００４３】
図８は本発明の前記可変構造アクチュエータ４０を翼の変形に応用した構成例を示す。翼内部の２個所に可変構造アクチュエータ４０が交差するように内装され、このロッド状の可変構造アクチュエータ４０の軸方向の変形によってキャンバの制御が行われる。なお、本図はProc.SPIE Vol.3985-11に記載された構成であるが、従来は形状記憶合金ワイヤを用いた構成であった。ここで、形状記憶合金ワイヤに替えて前記可変構造アクチュエータ４０を用いることにより、より大きな翼の変形を達成できると共に剛性の向上を図ることができる。このことは、操舵力の増大に繋がり、航空機の運動性能向上が期待できる。
【００４４】
図９はロッド状の前記可変構造アクチュエータ４０をロボットのアームを揺動するためのアクチュエータに応用した構成例を示す。従来の一般的な構成は、駆動源として例えば、形状記憶合金ワイヤ５０を用いている。ここで、形状記憶合金ワイヤに替えて前記可変構造アクチュエータ４０を用いることにより、動作範囲の拡大が図られる。また、構造体としての剛性向上が期待できる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のごとき説明より理解されるように、本発明によれば、固体アクチュエータと構造が一体的に分散配設されており、かつ、構造物内部のセルが弾性変形することによってアクチュエータの変位量（歪量）不足を補うように変位拡大するので、従来のアクチュエータで変位量（歪量）が小さいと言った課題解決に寄与できる。さらに、固体アクチュエータと構造の一体化により、小型軽量で剛性の高い設計が可能であり、かつ各種機器への組込み性も良い。
【００４６】
したがって、本発明に係る可変構造アクチュエータを、例えば、航空機の翼キャンバ制御やロボットのアクチュエータに適用すれば、翼キャンバ制御では大きな翼の変形によって操舵力は増大し、航空機の運動性能向上が期待できる。またロボットのアクチュエータでは構造体としての剛体低下を抑えながら動作範囲の拡大が期待できる。このことは、航空機の翼キャンバ制御やロボットのアクチュエータに革新的なアクチュエータ構造システムを提供し、装置の小型化や省エネに大きく貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る可変構造アクチュエータの基本的な構成を説明するための説明図であり、（ａ）は内部セルの部分拡大図、（ｂ）はアクチュエータの動作変位に対するセルの変形の様子を示した図である。
【図２】可変構造アクチュエータに交差する方向の固体アクチュエータを備えた説明図である。
【図３】可変構造アクチュエータの変形前全体図及び変形の様子を示した説明図である。
【図４】本発明の第二実施形態における可変構造アクチュエータの構成を説明するための図である。
【図５】本実施形態における可変構造アクチュエータの製作方法を説明するための図である。
【図６】第２の実施形態における可変構造アクチュエータの製作方法を説明するための図である。
【図７】本発明の第三実施形態における可変構造アクチュエータの構成を説明するための図である。
【図８】本発明の第三実施形態における可変構造アクチュエータの翼変形制御への応用例を示した図である。
【図９】本発明の第三実施形態における可変構造アクチュエータのロボットアクチュエータへの応用例を示した図である。
【図１０】従来のテコを用いたレバー式変位拡大機構の構成説明図である。
【符号の説明】
１，２０，３０，４０可変構造アクチュエータ
２１，３１セル
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ弾性構造薄板（可動部材）
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，３２固体アクチュエータ（形状記憶合金）
２３ａ，２３ｂ，３３セル薄板部材

Claims

両端部が互に接近離反する方向へ変位可能かつ前記両端部の中間位置が前記両端部を結ぶ直線に対して接近離反する方向へ変位可能な対向した可動片の前記両端部を接続した態様の閉空間を備えたセル内に、伸長方向又は縮小方向或はその両方向に能動的に変形可能な固体アクチュエータを配置し、この固体アクチュエータの両端側を前記可動片の両端部位置又は両端部位置付近に連結した構成であり、前記可動片は弾性によって元の状態へ復帰自在な薄板から構成してあり、前記固体アクチュエータは、フィルム状又は薄膜状あるいは線状に加工した圧電材料又は形状記憶合金あるいは磁歪材料からなることを特徴とする可変構造アクチュエータ。
請求項１に記載の可変構造アクチュエータにおいて、動作方向が前記固体アクチュエータの動作方向に対して交差する方向である第２の固体アクチュエータを前記セル内に配置し、この第２の固体アクチュエータの両端側を前記対向した可動片にそれぞれ連結したことを特徴とする可変構造アクチュエータ。
両端部が互に接近離反する方向へ変位可能かつ前記両端部の中間位置が前記両端部を結ぶ直線に対して接近離反する方向へ変位可能な対向した可動片の前記両端部を接続した態様の閉空間を備えた複数のセルを備え、前記複数のセルを線的に又は面的に接続した態様の伸縮可能な構造物を設け、この構造物における所望のセル内に、伸長方向又は縮小方向或はその両方向に能動的に変形可能な固体アクチュエータを配置し、この固体アクチュエータの両端側を前記可動片の両端部位置又は両端部位置付近に連結した構成であり、前記可動片は弾性によって元の状態へ復帰自在な薄板から構成してあり、前記固体アクチュエータは、フィルム状又は薄膜状あるいは線状に加工した圧電材料又は形状記憶合金あるいは磁歪材料からなることを特徴とする可変構造アクチュエータ。
請求項３に記載の可変構造アクチュエータにおいて、動作方向が前記固体アクチュエータの動作方向に対して交差する方向である第２の固体アクチュエータを所望のセル内に配置し、この第２の固体アクチュエータの両端側を前記対向した可動片にそれぞれ連結したことを特徴とする可変構造アクチュエータ。
両端部が互に接近離反する方向へ変位可能かつ前記両端部の中間位置が前記両端部を結ぶ直線に対して接近離反する方向へ変位可能な対向した可動片の前記両端部を接続した態様の閉空間を備えた複数のセルを互に接続して筒状に配置した構造物を設け、この構造物における所望のセル内に、伸長方向又は縮小方向或はその両方向に能動的に変形可能な固体アクチュエータを配置し、この固体アクチュエータの両端側を前記可動片の両端部位置または両端部位置付近に連結した構成であり、前記可動片は弾性によって元の状態へ復帰自在な薄板から構成してあり、前記固体アクチュエータは、フィルム状又は薄膜状あるいは線状に加工した圧電材料又は形状記憶合金あるいは磁歪材料からなることを特徴とする可変構造アクチュエータ。
請求項１〜５のいずれかに記載の可変構造アクチュエータにおいて、前記固体アクチュエータの動作変位量に比較して前記可動片の中央部付近の変位が拡大又は縮小されるように、前記固体アクチュエータと前記可動片は所定の角度でもって連結してあることを特徴とする可変構造アクチュエータ。
請求項１〜６のいずれかに記載の可変構造アクチュエータにおいて、前記セルは線対称な形状であることを特徴とする可変構造アクチュエータ。