電気粘性流体を用いた力学装置
【課題】 電気粘性流体を用いた力学装置における安全性を改善する。
【解決手段】 複数の電極板２を互いに対面するように設ける。各電極板２間に印加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流体３を、上記各電極板２間に充填して設ける。電気粘性流体３の粘性変化としての応力変化を外部に取り出すための応力伝達シート４を、上記応力伝達シート４の一端部となる摺動部４ａが各電極板２に沿って電気粘性流体３内を往復移動するように設ける。上記摺動部４ａに対し、上記応力変化を増大化するための応力増幅部６を、上記応力増幅部６の表面粗度が上記応力増幅部６と異なる上記応力伝達シート４の部分より大きくなるように設ける。
【解決手段】 複数の電極板２を互いに対面するように設ける。各電極板２間に印加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流体３を、上記各電極板２間に充填して設ける。電気粘性流体３の粘性変化としての応力変化を外部に取り出すための応力伝達シート４を、上記応力伝達シート４の一端部となる摺動部４ａが各電極板２に沿って電気粘性流体３内を往復移動するように設ける。上記摺動部４ａに対し、上記応力変化を増大化するための応力増幅部６を、上記応力増幅部６の表面粗度が上記応力増幅部６と異なる上記応力伝達シート４の部分より大きくなるように設ける。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、仮想操作感を発生させるため、仮想現実感を示す電気信号を、操作する人間によって知覚される力覚に変換するための、電気粘性流体を用いた力学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、仮想環境上での仮想現実感を、操作する人間に対し知覚させる場合において、仮想環境上での、仮想操作感となる物体操作反力を発生させる必要性が高くなっている。現在、仮想環境における物体操作反力を発生するための力覚呈示装置では、ＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータ等の駆動モータを用いたものが知られている。
【０００３】ところで、仮想操作感を実現するための装置としては、小型、軽量で応答速度が早く、かつ、安全な装置が求められている。しかしながら、上記力覚呈示装置では、それらの多くがその機構上、複雑で大がかりなため、操作性が悪く、かつ、反応速度が遅いという制御性に問題点を有している。
【０００４】そこで、上記問題点を回避するために、図３７３７および図３８に示すように、各電極６１間に電界を加えることにより、粘性が著しく増加する特性を備えた電気粘性流体（以下、ＥＲ流体という）６２を用いた力学装置が考えられた。上記ＥＲ流体６２は、誘電体粒子６２ａと電気絶縁性油６２ｂとを有し、印加された電界によって各誘電体粒子６２ａが静電的に連結することにより粘性が増加するものと考えられている。
【０００５】上記ＥＲ流体６２は、電界の印加による粘性の変化が可逆的であり、応答速度（数ミリ秒オーダー）も非常に速いものである。また、印加する電界は数ｋＶ／ｍｍと非常に大きいが、電極間には僅かな電流（数十マイクロアンペア程度）しか流れないので、人体に与える影響は小さく、また、消費電力も極めて小さなものとなる。
【０００６】また、力覚呈示装置として要求される仕様としては、（１）小型、軽量で安全性が高い、（２）手でものを持っている感覚を実現できる等である。（２）については、人間がものを握って保持するときには、軽く握っているときで約０．６ｋｇｆ、強く握っているときで約１．８ｋｇｆ程度の指の力が生じるので、上記力覚呈示装置では、約２．０ｋｇｆ程度までの応力が得られるように設定されればよい。
【０００７】そこで、ＥＲ流体を用いた力覚呈示装置としては、上記ＥＲ流体を用いるための下記の２つの方式、すなわち、■回転円盤型の方式と、■回転円筒型の方式とが考えられた。
【０００８】■回転円盤型とは、図３９に示すように、円盤状の２枚の各電極６３・６３の間にＥＲ流体６２を満たし、一方の電極６３を一定の角速度で回転させたときに、上記電極６３に作用する上記ＥＲ流体６２による粘性トルクを用いる方式である。
【０００９】■回転円筒型とは、図４０に示すように、回転円筒構造であって、外部円筒６４と内部軸（または円筒）６５とを各電極として用い、上記外部円筒６４と内部軸（または円筒）６５との間にＥＲ流体６２を満たし、例えば、外部円筒６４を固定し、内部軸６５を回転させようという外力に対し、電界を印加したときに得られる上記ＥＲ流体６２の粘性トルクを用いる方式である。このような印加電界と粘性トルクとの関係は、例えば図４１に示すように、ほぼ比例関係となっており、電界の変化による粘性トルクの制御が容易なものとなっている。
【００１０】このように従来の各方式を、仮想操作感を発生させるために用いた場合、例えば回転円盤型を用いたとき、例えば図４２に示すように、円盤状の相平行に向かい合う各電極板６６・６７の間にＥＲ流体６２を充填し、一方の電極板６６を可動に設定して、その電極板６６に連結されて一体的に回動する応力出力部６８を有する力学装置が考えられた。
【００１１】このような力学装置を、仮想操作感を得るために用いるには、例えば図４３に示すように、人の親指に対し、図４２に示す力学装置６９をアーム７０を介して連結する一方、人指し指に対し応力出力部６８をアーム７１を介して連結し、上記の人指し指の変形を検出する歪みセンサ７２を取りつける。
【００１２】次に、上記各電極間の電界を、仮想操作感を示す電気信号に応じて変化、すなわち、歪みセンサ７２からの信号に基づいて、例えば、親指と人指し指とで物を掴んだと判断されると、上記各電極板６６・６７の間に電圧を印加して電界を形成し、可動な電極板６６の回動を抑制することで仮想操作感となる応力を、操作する人に対し付与するようになっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の方式では、少なくとも一方の電極板６６が可動なため、各電極板６６・６７間に封入されるＥＲ流体６２のシールが困難であり、また、電極板６６が可動なため、各電極板６６・６７間の間隔を一定に維持することが困難であることから、高電圧が印加される各電極板６６・６７間にて絶縁破壊を生じて、各電極板６６・６７間を流れる電流値が大きくなり易く、操作する人間に対する安全性が低下するという問題を生じている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の電気粘性流体を用いた力学装置は、以上の課題を解決するために、複数の電極が互いに対面するように設けられ、各電極間に印加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流体が、上記各電極間に充填されて設けられ、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を外部に取り出すための応力伝達体が、上記応力伝達体の一端部を各電極間の電気粘性流体内を往復移動するように設けられていることを特徴としている。
【００１５】上記の構成によれば、例えば仮想操作感を示す電気信号に応じて各電極間に印加される電圧により、上記各電極間に形成される電界に応じて、各電極間の電気粘性流体の粘性が変化するので、上記電気粘性流体内を往復移動する応力伝達体に対するせん断応力が変化して、上記電気信号に応じた応力変化を、力覚として操作する現に対し付与することが可能となる。
【００１６】また、上記構成では、従来のように、一方の電極を可動にして応力変化を発生させていた場合と比べて、各電極を固定した状態にて上記応力変化を得ることができるので、各電極間での絶縁破壊を従来より抑制できて、上記構成を操作する人間に対する安全性を向上させることができる。
【００１７】さらに、上記構成では、一端部に対し、応力増幅部が、上記応力増幅部の表面粗度を上記応力増幅部と異なる上記応力伝達体の部分より大きくなるように、例えば開口部を有して設けられた構成としてもよい。
【００１８】上記構成によれば、電気粘性流体内を往復移動する一端部における表面粗度を大きくすることにより、電気粘性流体の粘性変化に応じた、応力伝達体によって外部に伝達される応力変化を増加させることができるので、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００１９】その上、上記開口部を、応力伝達体の移動方向に対しほぼ垂直な方向の長さが、上記移動方向の長さより大きくなるように設定された構成としてもよい。
【００２０】上記構成によれば、開口部を、応力伝達体の移動方向に対しほぼ垂直な方向の長さが、上記移動方向の長さより大きくなるように設定したことにより、電気粘性流体と当接する応力伝達体の一端部における表面粗度を効率よく大きくすることができて、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００２１】また、上記開口部は、応力伝達体の移動方向に沿って複数並設されていてもよい。これにより、電気粘性流体と当接する応力伝達体の一端部における表面粗度を効率よく大きくすることができて、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００２２】その上、上記開口部は、対面する各電極間に形成される電界の方向に沿って応力伝達体を貫通するように設けられていてもよい。この構成では、電気粘性流体を横断する応力増幅部の断面積を大きくできるので、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００２３】また、応力伝達体は、少なくとも上記一端部に、電気絶縁性の不織布を有するものであってもよい。このことにより、電気粘性流体と当接する応力伝達体の一端部における表面粗度を効率よく大きくすることができて、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００２４】さらに、上記応力伝達体は、電気絶縁性の不織布と電気絶縁性樹脂板とを貼り合わせたものであってもよい。これによれば、電気絶縁性樹脂板により応力伝達体の強度を高めることができて、応力伝達体による応力変化を外部に取り出すことを安定化できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）本発明の実施の形態を実施の形態１として図１ないし図３１に基づいて説明すれば、以下の通りである。電気粘性流体を用いた力学装置では、図１に示すように、略直方体形状の装置本体１が、内部に中空部１ａと、長手方向の一端面に開口端部１ｂとを有して設けられている。
【００２６】装置本体１の内部には、上記中空部１ａに面するように一対の電極板２が、互いに対面して平行となるようにそれぞれ固定されて設けられている。上記各電極板２は、略長方形板状に成形され、各電極板２の長手方向が装置本体１の長手方向に沿うように上記中空部１ａ内にそれぞれ取りつけられている。
【００２７】装置本体１の内部の各電極板２間には、印加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流体（以下、ＥＲＦという）３が充填されている。ＥＲＦ３は、非圧縮性液体である分散媒として、シリコーンオイルを主成分とする電気絶縁性油と、例えば２．０ｋｇｆ程度の力では変形しない強度を有する分散相として、平均粒径１〜５０μｍμｍの誘電体粒子とを有しており、電界が印加されると、見かけの粘性が著しく増大するものである。
【００２８】上記ＥＲＦ３の見掛けの粘性は、ニュートン流体のように、印加される電界の増加に伴う、ずり速度の増加に対するせん断応力の増加を示す傾きの増加として現れるものではなく、例えば図２に示すように、印加される電界（Electric Field) が増加しても、ずり速度(Shear Rate)に対するせん断応力(Shear Stress)の増加を示す曲線は、その傾きが変化せずに平行移動し、物体の移動を妨げる上記せん断応力のみがが大きくなる特性を有するものである。
【００２９】図１に示すように、装置本体１には、ＥＲＦ３の粘性変化としての応力変化を外部に取り出すための、電気絶縁性を有する、例えばフッ素樹脂製シートからなる細長い応力伝達シート（応力伝達体）４が、上記応力伝達シート４の一端部である摺動部４ａを各電極板２の長手方向に沿い、かつ、上記各電極板２とそれぞれ等間隔にてＥＲＦ３内を上記ＥＲＦ３と当接しながら往復移動するように設けられている。
【００３０】したがって、応力伝達シート４は、装置本体１の開口端部１ｂから装置本体１の長手方向に沿って外方に向かい突出した、上記摺動部４ａに対して他端部となる応力取出部４ｂを有しており、その応力取出部４ｂを介して、ＥＲＦ３におけるせん断応力変化を外部に対し取り出せるようになっている。また、各電極板２間に電圧を、０〜２ｋＶ印加して、各電極板２間に電界を形成するための電源５が、上記各電極板２に電気的に接続されて設けられている。
【００３１】このような実施例の構成によれば、例えば仮想操作感を示す電気信号に応じて各電極板２間に印加される電圧により、上記各電極板２間に形成される電界に応じて、図３に示すように、各誘電体粒子３ａと電気絶縁性油３ｂとを有する各電極板２間のＥＲＦ３の粘性が各誘電体粒子３ａが静電的に連結されることによって変化するので、上記ＥＲＦ３内を往復移動する応力伝達シート４に対するせん断応力が変化して、上記電気信号に応じた応力変化を得ることが応力伝達シート４において可能となる。
【００３２】また、上記構成では、従来のように、一方の電極を可動にして応力変化を発生させていた場合と比べて、各電極板２を装置本体１に対し固定した状態にて上記応力変化を得ることができるので、各電極板２間での絶縁破壊を従来より抑制できて、上記構成によって仮想操作感が付与されるように上記構成を操作する人間に対する安全性を向上させることができる。
【００３３】さらに、上記摺動部４ａに対し、応力増幅部６が、上記応力増幅部６の表面粗度を上記応力増幅部６と異なる上記応力伝達シート４の部分の表面粗度より大きくなるように設けられている。
【００３４】このような応力増幅部６を摺動部４ａに設けたことにより、ＥＲＦ３内を往復移動する摺動部４ａにおける表面粗度を大きくして、ＥＲＦ３の粘性変化としての、応力伝達シート４によって外部に伝達される応力変化を増加させることができるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極板２間に印加する電界を低減することができて、安全性をさらに改善できる。
【００３５】上記応力増幅部６は、上記応力増幅部６の表面粗度を上述のように大きくするために、例えば開口部６ａを有している。上記開口部６ａは、応力伝達シート４の移動方向となる装置本体１の長手方向に対し、ほぼ垂直な方向の長さが、上記移動方向の長さより大きくなるように、上記移動方向に対し、ほぼ垂直な方向に延びる長手方向を有する略長方形断面を備えている。上記開口部６ａは、応力伝達シート４をその厚さ方向に連通すると共に、対面する各電極板２に対向する開口端を有するように設けられている。
【００３６】このような開口部６ａを、応力伝達シート４の移動方向に対しほぼ垂直な方向の長さが、上記移動方向の長さより大きくなるように設定したことにより、ＥＲＦ３と当接する応力伝達シート４の摺動部４ａにおける表面粗度を効率よく大きくすることができて、ＥＲＦ３の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極板２間に印加する電界を低減することができる。
【００３７】その上、上記開口部６ａを、対面する各電極板２間に形成される電界の方向に沿って応力伝達シート４を貫通するように設けたことから、ＥＲＦ３を横断する応力増幅部６の断面積を大きくできるので、ＥＲＦ３の粘性変化としての応力変化を大きくできて、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極板２間に印加する電界を低減することができて、安全性をさらに向上できる。
【００３８】また、上記開口部６ａは、応力伝達シート４の移動方向に沿って複数並設されていてもよい。これにより、ＥＲＦ３と当接する応力伝達シート４の摺動部４ａにおける表面粗度を、さらに効率よく大きくすることができて、ＥＲＦ３の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００３９】次に、応力変化に対する、上記応力増幅部６における開口部６ａの形状および個数の影響ついて説明する。まず、上記応力の測定装置は、例えば図４に示すように、電極駆動部１１、ロードセル部１２、制御コントロール部１３とを有している。
【００４０】電極駆動部１１は、一，二相のステッピングモータ１１ａと、装置本体１に取りつけられ、上記ステッピングモータ１１ａによって駆動されるベルト１１ｂとによって、上記装置本体１に対し応力伝達シート４を往復移動させるように、上記装置本体１を装置本体１の長手方向に往復移動させるようになっている。
【００４１】ロードセル部１２は、電気絶縁性を有するフッ素樹脂部１２ａを介して応力伝達シート４に連結されており、電極駆動部１１によって装置本体１に対し応力伝達シート４を往復移動させたときに、上記応力伝達シート４に生じる応力を電圧値として出力するようになっている。
【００４２】制御コントロール部１３は、ロードセル部１２からの電圧値を増幅するアンプ１３ａと、ステッピングモータ１１ａを駆動するためのドライバ１３ｂと、上記アンプ１３ａからの出力値と、上記ドライバ１３ｂを介してステッピングモータ１１ａの速度制御との処理を行うＣＰＵ１３ｃとを有している。
【００４３】このようなＣＰＵ１３ｃでの結果は、ＲＳ−２３２Ｃの仕様に基づく信号に変換されて、パソコン１４に順次伝達され、上記パソコン１４にて記憶されて、経時的なせん断応力の変化を示すデータ処理を行うようになっている。
【００４４】次に、上記測定装置を用いた測定方法について説明すると、まず、図５（ａ）示すように、応力伝達シート４としてのフッ素樹脂製シート４０を、概略の外寸、幅１３ｍｍ×長さ１２０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍに、かつ、一端部に６ｍｍφの円形となる開口部６ａを１箇所、有するように成形した。
【００４５】その次に、上記フッ素樹脂製シート４０を装置本体１内の各電極板２間に挿入し、各電極板２間に、例えば０ｋＶ／ｍｍ、１．２５ｋＶ／ｍｍ、２．５ｋＶ／ｍｍとなるようにそれぞれ電界を印加した後、一定の速度でステッピングモータ１１ａを駆動し、それと同時にロードセル部１２からの出力を１０ｍｓごとにサンプリングしたものを５００個プロットした。その結果を図６にて実線にて示した。
【００４６】次に、上記開口部６ａが、応力伝達シート４の移動方向に沿って２箇所、並設されている図５（ｂ）に示すフッ素樹脂製シート４１について、同様に測定し、その結果を図６にて破線にて示した。図６に示した結果から、開口部６ａの数の変化により得られる応力が変化、すなわち、開口部６ａの数が増加すると応力が増加することが判った。
【００４７】なお、以下の図中における *１０の表記は、×１０を示しており、図中の横軸において、例えば１００の表記は、１００×１０ｍｓ、つまり１秒を示す。また、用いた装置本体１における各電極板２の大きさは、幅１４ｍｍ×長さ７５ｍｍ、各電極板２間の間隔１．１ｍｍ、装置本体１の移動速度０．６３ｃｍ／ｓであり、測定では、印加する電界として２．７２ｋＶ／ｍｍを用いた。
【００４８】続いて、装置本体１の移動速度を変えたときのせん断応力の変化を、図５（ｃ）に示すフッ素樹脂製シート４２（開口部６ａとして長さ１０ｍｍ×幅２．８ｍｍ、開口部６ａの長手方向を移動方向に対しほぼ直角に、かつ、移動方向に沿って３箇所設けたもの）を用い、上記測定装置によって同様に測定した。その結果を図７に示した。この結果から、装置本体１の移動速度（ずり速度）が変化しても得られるせん断応力の変化は緩やかであり、印加した電界によりせん断応力のみが変化することが確認された。
【００４９】続いて、図８に示すように、開口部６ａの大きさや数を変えて、各応力の変化をそれぞれ測定し、それらの結果を図９ないし図１１にそれぞれ示した。具体的には、図８（ａ）に示すフッ素樹脂製シート４３では、１０ｍｍ×１０ｍｍの開口部６ａが１箇所設けられ、図８（ｂ）に示すフッ素樹脂製シート４４では、１０ｍｍ×１０ｍｍの開口部６ａが２箇所、前述の移動方向に沿ってそれぞれ設けられ、図８（ｃ）に示すフッ素樹脂製シート４５では、５ｍｍ×１０ｍｍの開口部６ａが２箇所、前述の移動方向に沿って、かつ、上記開口部６ａの長手方向を上記移動方向に対しほぼ直角方向となるようにそれぞれ設けられている。
【００５０】それらの結果から、図９に示すように、開口部６ａの数を増加させて、ＥＲＦ３内を横断する面積が増大すると、応力変化が増大化し、図１０に示すように、開口部６ａの数を一定に設定しても、ＥＲＦ３内を横断する面積を増加させると応力変化が増大化し、図１１R>１に示すように、ＥＲＦ３内を横断する面積を一定に設定しても、開口部６ａの数を増加させると、応力変化が増大化することがそれぞれ判った。
【００５１】次に、ＥＲＦ３を横断する面積を一定に設定し、かつ、開口部６ａの数を極端に増加させた場合について測定した。これは、ＥＲＦ３を横断する面積の増加が、用いるフッ素樹脂製シート等の応力伝達シート４の大きさによって制限されるが、開口部６ａの数の制限は、上記面積の増加と比べて小さいからである。
【００５２】図１２（ａ）に示すフッ素樹脂製シート４６では、幅１ｍｍ×長さ１０ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、１６箇所、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に対し直角となるように、上記移動方向に沿って並設されており、一方、図１２（ｂ）に示すフッ素樹脂製シート４７では、幅１０ｍｍ×長さ１６ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、１箇所、上記開口部６ａの長手方向を上記移動方向に沿って設けられている。
【００５３】上記各フッ素樹脂製シート４６・４７における応力変化について前述と同様に測定した結果を、図１３１３にそれぞれ示した。それらの結果と、図１１に示した結果とから、ＥＲＦ３内を横断する面積を一定に設定しても、開口部６ａの数を増加させるに伴い、応力変化が順次増大化することが判った。
【００５４】次に、開口部６ａの形状と数を変えた場合の、応力変化について測定した。図１４に示すフッ素樹脂製シート４８では、長さ１０ｍｍ×幅２．８ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に対しほぼ直角に、かつ、上記の移動方向に沿って２箇所、並設されている。
【００５５】図１５に示すフッ素樹脂製シート４９では、６ｍｍφの円形状の開口部６ａが、上記の移動方向に沿って２箇所設けられている。それら各フッ素樹脂製シート４８・４９に対する応力変化をそれぞれ同様に測定した。それらの結果を図１６にそれぞれ示した。なお、本明細書では、力を示すＳＩ単位であるニュートン（Ｎ）と、力を示す工学単位系であるｇｆとの間での換算は、１Ｎ＝１０２ｇｆを用いた。
【００５６】また、図１７に示すフッ素樹脂製シート４２では、長さ１０ｍｍ×幅２．８ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に対しほぼ直角に、かつ、上記の移動方向に沿って３箇所、並設されている。
【００５７】図１８に示すフッ素樹脂製シート５０では、６ｍｍφの円形状の開口部６ａが、上記の移動方向に沿って３箇所、並設されている。それら各フッ素樹脂製シート４２・５０に対する応力変化をそれぞれ同様に測定した。それらの結果を図１９に示した。
【００５８】続いて、図２０に示す前述のフッ素樹脂製シート４８と、長さ１０ｍｍ×幅２．８ｍｍの開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に沿って、かつ、上記の移動方向に対しほぼ直角方向に沿って２箇所、並設された図２１に示すフッ素樹脂製シート５１について、それぞれ応力変化を測定した。それらの結果を、図２２に示した。
【００５９】また、図２３に示す上記のフッ素樹脂製シート５１と、長さ１０ｍｍ×幅２．８ｍｍの開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に沿い、かつ、上記の移動方向に沿って２箇所、並設された図２４に示すフッ素樹脂製シート５２について、それぞれ応力変化を測定した。それらの結果を、図２５に示した。
【００６０】続いて、多数の角穴の配置の違いについて調べた。すなわち、図２６に示すフッ素樹脂製シート５３では、長さ１０ｍｍ×幅０．２ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に対しほぼ直角に、かつ、上記の移動方向に沿って多数、例えば３９箇所設けられている。
【００６１】図２７に示すフッ素樹脂製シート５４では、長さ１０ｍｍ×幅０．２ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に沿って多数、例えば３３箇所設けられている。
【００６２】図２６および図２７に示す各フッ素樹脂製シート５３・５４に対する応力変化をそれぞれ同様に測定した。それらの結果を図２８に示した。なお、図２８に記載した括弧内は、印加した電界を示す。
【００６３】図１６、図１９、図２２、図２５および図２８２８に示した結果から、ＥＲＦ３内において、前述の移動方向に対し横断する断面積が大きい開口部６ａを用いた方が、応力変化が大きく、上記開口部６ａを複数用いた場合、それらの前述の移動方向に対し横断する断面積の合計の大小が、応力変化に対して大きく影響することが判った。特に、上記実施の形態１では、開口部６ａを細かい格子状にすることで、さらに大きな応力変化が得られることが判った。
【００６４】次に、装置本体１をさらに小型化するために、各電極板２を多層構造としたものについて検討した。すなわち、図２９に示すように、装置本体１において、例えば４層の各電極板２を作製し、前述の図１２（ａ）に示すフッ素樹脂製シート４６を用いて、各電極板２間の間隔を０．３ｍｍに、フッ素樹脂製シート４６の厚さを０．２ｍｍに設定し、各電極板２間に印加する電圧を０〜１．０ｋＶを印加した以外は前述と同様に設定して測定した。その結果を図３０に示した。この結果から、電界１．６７ｋＶ／ｍｍ（印加電圧０．５ｋＶ）で５００ｇｆ以上の応力が得られていることが判る。
【００６５】なお、電界０ｋＶ／ｍｍで１００ｇｆ程度の測定値が測定されたのは、用いたフッ素樹脂製シート４６の厚さと、各電極板２間の間隔とが同程度の設定されたためと考えられた。また、応力の発現の遅れは、用いたフッ素樹脂製シート４６の遊びによるものと考えられた。さらに、今回用いたロードセル部１２では、電界が３．３３ｋＶ／ｍｍ（印加電圧１．０ｋＶ）のときに生じた応力が大き過ぎたため、上記ロードセル部１２による測定が不可能であった。
【００６６】（実施の形態２）次に、本発明の実施の他の形態を実施の形態２として図１、および図３１ないし図３６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、実施の形態２において、上記実施の形態１と同様の機能を有する部材については、同一の部材番号を付与して、その説明を省いた。
【００６７】電気粘性流体を用いた力学装置では、図１に示す前記の応力伝達シート４に代えて、図３１に示すように、少なくとも一端部７ａに、電気絶縁性の不織布７ｂを有する応力伝達シート７が、例えば外寸幅１２ｍｍ×１２０ｍｍとなるように成形されて設けられている。なお、上記応力伝達シート７は、全体を電気絶縁性の不織布であってもよい。
【００６８】上記不織布としては、電気絶縁性を有し、表面粗度を大きくできる多孔質構造を有するものであれば、特に限定されないが、例えば日本バイリーン（株）製の、親水性のナイロン等のポリアミド樹脂の繊維と親油性のポリエステル樹脂の繊維からなり、立体的なポーラス構造を有する不織布を用いることができる。
【００６９】次に、上記応力伝達シート７を用い、電界を変えて印加したときの前述と同様に応力変化についてそれぞれ測定した。それらの結果を図３２に示した。なお、測定条件としては、各電極板２の寸法を１４ｍｍ×７２ｍｍに、各電極板２の間隔を０．８５ｍｍに、印加する電圧を０〜２．５ｋＶに、用いた応力伝達シート７の厚さを０．５ｍｍに設定した。
【００７０】この結果から、非常に大きな応力変化が得られ、得られる応力が印加電界に比例することが判った。なお、印加電界をオンした時の応答速度が遅くなったのは、応力伝達シート７においてはじめの弛みと、応力伝達シート７として不織布を用いたため多少の延び縮みが生じたためと考えられた。
【００７１】続いて、電界の印加のオン／オフにおける応答速度を測定するために、上記測定条件にて、電界印加後２．５秒経過したときに、電界の印加をオフにしたときの応力変化を経時的に測定した。その結果を、図３３R>３に示した。その結果から、電界をオフとした後において、迅速に応力が低下しており、オフ後の優れた応答速度を示した。
【００７２】続いて、上述の印加電界をオンした時の応答速度の低下を改善するために、上記応力伝達シート７に代えて、図３４に示すように、電気絶縁性の不織布８ａと電気絶縁性樹脂板としてのフッ素樹脂製板８ｂとを装置本体１の厚さ方向に互いに貼り合わせた応力伝達シート８を用いた。
【００７３】上記応力伝達シート８を用いた装置本体１について、上述の応力伝達シート７を用いた場合と同様に応力変化について測定した。その結果を図３５に示した。その結果から、印加電界をオンした時の応答速度が改善されており、迅速な応答が可能となっていた。
【００７４】なお、上記測定では、応力伝達シート８における不織布８ａが、印加する電界におけるマイナス側に面するように設定されている。また、別に、応力伝達シート８における不織布８ａが、印加する電界におけるプラス側に面するように設定して測定した結果を図３６に示した。
【００７５】このように本実施の形態２では、前述の開口部を有するフッ素樹脂製シートを用いた場合と比べて、多孔質な繊維シートを、各応力伝達シート７・８として用いたことにより、同じ電界強度のときでも、２〜３倍程度の応力が得られることが判った。また、応力伝達シート８における不織布８ａは、印加した電界におけるマイナス側に面するように設定した方が、得られる応力変化が大きいことが判った。
【００７６】このように実施の形態２では、応力伝達シート８のように不織布８ａに対し伸び縮みの防止策としてフッ素樹脂製板８ｂを用いて、各電極板２を多層構造とすることにより、容易に、仮想操作感を得るために必要な２ｋｇｆ程度の力が得られるものとなっている。
【００７７】ところで、従来では、各電極の少なくとも一方が可動である必要があったので、各電極間の間隔を一定に維持することが困難であり、やはり絶縁破壊を生じ易く、安全性が低下するという問題、また、各電極間に充填された電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を増加させるために、電極の枚数を増やした場合、さらに各電極間の間隔を一定に維持することが困難であり、やはり絶縁破壊を生じ易く、安全性が低下するという問題、さらに、電気粘性流体をシールする可動部分が大きくなることから、電気粘性流体の漏れ等に起因する動作の安定性に欠けるという問題も生じている。
【００７８】しかしながら、上記の実施の形態１および２の各構成では、各電極板２は装置本体１に対して固定されているので、応力変化を発生させても上記各電極板２の間隔が変動することが回避されており、上記間隔の変動に起因する絶縁破壊も防止されるので、高電圧が印加されても、安全性を確保できる。
【００７９】また、上記各構成では、応力伝達シート４・７・８の往復移動する際に、装置本体１における開口端部１ｂでのＥＲＦ３のシールのみを考慮すればよく、従来のように稼働する電極の周辺部全体のシールを考慮する必要がなく、ＥＲＦ３のシーリングがより容易なものとなる。よって、上記各構成では、従来より動作の安定性を向上させることが可能となる。
【００８０】
【発明の効果】本発明の電気粘性流体を用いた力学装置は、以上のように、各電極間に印加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流体が、上記各電極間に充填されて設けられ、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を外部に取り出すための応力伝達体が、上記応力伝達体の一端部を各電極間の電気粘性流体内を往復移動するように設けられている構成である。
【００８１】それゆえ、上記構成では、従来のように、一方の電極を可動にして応力変化を発生させていた場合と比べて、各電極を固定した状態にて上記応力変化を得ることができるので、各電極間での絶縁破壊を従来より抑制できて、上記構成によって仮想操作感が付与される人間に対する安全性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における電気粘性流体を用いた力学装置の概略斜視図であって、（ａ）は上記力学装置における応力伝達シートを引き出したときの概略斜視図であり、（ｂ）は上記応力伝達シートが力学装置内に挿入された状態を示す概略斜視図である。
【図２】上記電気粘性流体の特性を示すグラフである。
【図３】上記力学装置における動作概念図である。
【図４】上記力学装置における応力を測定する測定装置の概略図である。
【図５】上記応力伝達シートの各例を示す平面図であり、（ａ）は、円形状の開口部が１箇所のものを示し、（ｂ）は上記開口部が２箇所のものを示し、（ｃ）は、矩形の開口部が３箇所のものを示す。
【図６】上記図５（ａ）および図５（ｂ）に示す各応力伝達シートにおいて、印加電界をそれぞれ代えて応力を測定した結果を示すグラフである。
【図７】上記の図５（ｃ）に示す応力伝達シートにおいて、ずり速度とせん断応力との関係を示すグラフである。
【図８】上記の各応力伝達シートの他の各例をそれぞれ示す平面図であり、（ａ）は、矩形の開口部を１箇所、（ｂ）は矩形の開口部を２箇所、（ｃ）は上記開口部より面積が半分の矩形の開口部を２箇所有したものである。
【図９】上記の図８（ａ）および（ｂ）の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図１０】上記の図８（ｂ）および（ｃ）の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図１１】上記の図８（ａ）および（ｃ）の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図１２】上記の各応力伝達シートのさらに他の各例をそれぞれ示す平面図であり、（ａ）は、矩形の開口部が多数、（ｂ）は上記各開口部の各断面積の合計と等しい断面積を有する矩形の開口部が１箇所のものである。
【図１３】上記の図１２（ａ）および（ｂ）の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図１４】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図１５】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図１６】上記の図１４および図１５の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図１７】前記の図５（ｃ）に示した応力伝達シートの平面図である。
【図１８】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図１９】上記の図１７および図１８の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図２０】上記の図１４に示した応力伝達シートの平面図である。
【図２１】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図２２】上記の図２０および図２１の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図２３】上記の図２１に示した応力伝達シートの平面図である。
【図２４】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図２５】上記の図２３および図２４の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図２６】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図２７】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図２８】上記の図２６および図２７の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図２９】本発明の電気粘性流体を用いた力学装置の他の例を示す概略斜視図である。
【図３０】上記の力学装置において発生する応力を示すグラフである。
【図３１】上記応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図３２】上記の応力伝達シートを用いた力学装置において発生する応力を示すグラフである。
【図３３】上記の力学装置における電界オフ時の応答速度を示すグラフである。
【図３４】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す分解斜視図である。
【図３５】上記の応力伝達シートを用いた力学装置において発生する応力を示すグラフである。
【図３６】上記の応力伝達シートを電界での取付け位置を図３５と逆に設定した場合の力学装置において発生する応力を示すグラフである。
【図３７】ＥＲ流体における電界の無印加時の状態を示す説明図である。
【図３８】上記ＥＲ流体における電界の印加時の状態を示す説明図である。
【図３９】従来のＥＲ流体を用いた力学装置の概略図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図４０】従来のＥＲ流体を用いた他の力学装置の概略図である。
【図４１】上記図３９および図４０において印加される電界と、発生するトルクとの関係を示すグラフである。
【図４２】上記図３９に示す力学装置の具体例を示す断面図である。
【図４３】上記力学装置を仮想操作感を発生させるために用いた例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
２ 電極板（電極）
３ ＥＲＦ（電気粘性流体）
４ 応力伝達シート（応力伝達体）
４ａ 摺動部
６ 応力増幅部
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、仮想操作感を発生させるため、仮想現実感を示す電気信号を、操作する人間によって知覚される力覚に変換するための、電気粘性流体を用いた力学装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、仮想環境上での仮想現実感を、操作する人間に対し知覚させる場合において、仮想環境上での、仮想操作感となる物体操作反力を発生させる必要性が高くなっている。現在、仮想環境における物体操作反力を発生するための力覚呈示装置では、ＡＣサーボモータ、ＤＣサーボモータ等の駆動モータを用いたものが知られている。
【０００３】ところで、仮想操作感を実現するための装置としては、小型、軽量で応答速度が早く、かつ、安全な装置が求められている。しかしながら、上記力覚呈示装置では、それらの多くがその機構上、複雑で大がかりなため、操作性が悪く、かつ、反応速度が遅いという制御性に問題点を有している。
【０００４】そこで、上記問題点を回避するために、図３７３７および図３８に示すように、各電極６１間に電界を加えることにより、粘性が著しく増加する特性を備えた電気粘性流体（以下、ＥＲ流体という）６２を用いた力学装置が考えられた。上記ＥＲ流体６２は、誘電体粒子６２ａと電気絶縁性油６２ｂとを有し、印加された電界によって各誘電体粒子６２ａが静電的に連結することにより粘性が増加するものと考えられている。
【０００５】上記ＥＲ流体６２は、電界の印加による粘性の変化が可逆的であり、応答速度（数ミリ秒オーダー）も非常に速いものである。また、印加する電界は数ｋＶ／ｍｍと非常に大きいが、電極間には僅かな電流（数十マイクロアンペア程度）しか流れないので、人体に与える影響は小さく、また、消費電力も極めて小さなものとなる。
【０００６】また、力覚呈示装置として要求される仕様としては、（１）小型、軽量で安全性が高い、（２）手でものを持っている感覚を実現できる等である。（２）については、人間がものを握って保持するときには、軽く握っているときで約０．６ｋｇｆ、強く握っているときで約１．８ｋｇｆ程度の指の力が生じるので、上記力覚呈示装置では、約２．０ｋｇｆ程度までの応力が得られるように設定されればよい。
【０００７】そこで、ＥＲ流体を用いた力覚呈示装置としては、上記ＥＲ流体を用いるための下記の２つの方式、すなわち、
【０００８】
【０００９】
【００１０】このように従来の各方式を、仮想操作感を発生させるために用いた場合、例えば回転円盤型を用いたとき、例えば図４２に示すように、円盤状の相平行に向かい合う各電極板６６・６７の間にＥＲ流体６２を充填し、一方の電極板６６を可動に設定して、その電極板６６に連結されて一体的に回動する応力出力部６８を有する力学装置が考えられた。
【００１１】このような力学装置を、仮想操作感を得るために用いるには、例えば図４３に示すように、人の親指に対し、図４２に示す力学装置６９をアーム７０を介して連結する一方、人指し指に対し応力出力部６８をアーム７１を介して連結し、上記の人指し指の変形を検出する歪みセンサ７２を取りつける。
【００１２】次に、上記各電極間の電界を、仮想操作感を示す電気信号に応じて変化、すなわち、歪みセンサ７２からの信号に基づいて、例えば、親指と人指し指とで物を掴んだと判断されると、上記各電極板６６・６７の間に電圧を印加して電界を形成し、可動な電極板６６の回動を抑制することで仮想操作感となる応力を、操作する人に対し付与するようになっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の方式では、少なくとも一方の電極板６６が可動なため、各電極板６６・６７間に封入されるＥＲ流体６２のシールが困難であり、また、電極板６６が可動なため、各電極板６６・６７間の間隔を一定に維持することが困難であることから、高電圧が印加される各電極板６６・６７間にて絶縁破壊を生じて、各電極板６６・６７間を流れる電流値が大きくなり易く、操作する人間に対する安全性が低下するという問題を生じている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の電気粘性流体を用いた力学装置は、以上の課題を解決するために、複数の電極が互いに対面するように設けられ、各電極間に印加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流体が、上記各電極間に充填されて設けられ、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を外部に取り出すための応力伝達体が、上記応力伝達体の一端部を各電極間の電気粘性流体内を往復移動するように設けられていることを特徴としている。
【００１５】上記の構成によれば、例えば仮想操作感を示す電気信号に応じて各電極間に印加される電圧により、上記各電極間に形成される電界に応じて、各電極間の電気粘性流体の粘性が変化するので、上記電気粘性流体内を往復移動する応力伝達体に対するせん断応力が変化して、上記電気信号に応じた応力変化を、力覚として操作する現に対し付与することが可能となる。
【００１６】また、上記構成では、従来のように、一方の電極を可動にして応力変化を発生させていた場合と比べて、各電極を固定した状態にて上記応力変化を得ることができるので、各電極間での絶縁破壊を従来より抑制できて、上記構成を操作する人間に対する安全性を向上させることができる。
【００１７】さらに、上記構成では、一端部に対し、応力増幅部が、上記応力増幅部の表面粗度を上記応力増幅部と異なる上記応力伝達体の部分より大きくなるように、例えば開口部を有して設けられた構成としてもよい。
【００１８】上記構成によれば、電気粘性流体内を往復移動する一端部における表面粗度を大きくすることにより、電気粘性流体の粘性変化に応じた、応力伝達体によって外部に伝達される応力変化を増加させることができるので、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００１９】その上、上記開口部を、応力伝達体の移動方向に対しほぼ垂直な方向の長さが、上記移動方向の長さより大きくなるように設定された構成としてもよい。
【００２０】上記構成によれば、開口部を、応力伝達体の移動方向に対しほぼ垂直な方向の長さが、上記移動方向の長さより大きくなるように設定したことにより、電気粘性流体と当接する応力伝達体の一端部における表面粗度を効率よく大きくすることができて、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００２１】また、上記開口部は、応力伝達体の移動方向に沿って複数並設されていてもよい。これにより、電気粘性流体と当接する応力伝達体の一端部における表面粗度を効率よく大きくすることができて、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００２２】その上、上記開口部は、対面する各電極間に形成される電界の方向に沿って応力伝達体を貫通するように設けられていてもよい。この構成では、電気粘性流体を横断する応力増幅部の断面積を大きくできるので、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００２３】また、応力伝達体は、少なくとも上記一端部に、電気絶縁性の不織布を有するものであってもよい。このことにより、電気粘性流体と当接する応力伝達体の一端部における表面粗度を効率よく大きくすることができて、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００２４】さらに、上記応力伝達体は、電気絶縁性の不織布と電気絶縁性樹脂板とを貼り合わせたものであってもよい。これによれば、電気絶縁性樹脂板により応力伝達体の強度を高めることができて、応力伝達体による応力変化を外部に取り出すことを安定化できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）本発明の実施の形態を実施の形態１として図１ないし図３１に基づいて説明すれば、以下の通りである。電気粘性流体を用いた力学装置では、図１に示すように、略直方体形状の装置本体１が、内部に中空部１ａと、長手方向の一端面に開口端部１ｂとを有して設けられている。
【００２６】装置本体１の内部には、上記中空部１ａに面するように一対の電極板２が、互いに対面して平行となるようにそれぞれ固定されて設けられている。上記各電極板２は、略長方形板状に成形され、各電極板２の長手方向が装置本体１の長手方向に沿うように上記中空部１ａ内にそれぞれ取りつけられている。
【００２７】装置本体１の内部の各電極板２間には、印加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流体（以下、ＥＲＦという）３が充填されている。ＥＲＦ３は、非圧縮性液体である分散媒として、シリコーンオイルを主成分とする電気絶縁性油と、例えば２．０ｋｇｆ程度の力では変形しない強度を有する分散相として、平均粒径１〜５０μｍμｍの誘電体粒子とを有しており、電界が印加されると、見かけの粘性が著しく増大するものである。
【００２８】上記ＥＲＦ３の見掛けの粘性は、ニュートン流体のように、印加される電界の増加に伴う、ずり速度の増加に対するせん断応力の増加を示す傾きの増加として現れるものではなく、例えば図２に示すように、印加される電界（Electric Field) が増加しても、ずり速度(Shear Rate)に対するせん断応力(Shear Stress)の増加を示す曲線は、その傾きが変化せずに平行移動し、物体の移動を妨げる上記せん断応力のみがが大きくなる特性を有するものである。
【００２９】図１に示すように、装置本体１には、ＥＲＦ３の粘性変化としての応力変化を外部に取り出すための、電気絶縁性を有する、例えばフッ素樹脂製シートからなる細長い応力伝達シート（応力伝達体）４が、上記応力伝達シート４の一端部である摺動部４ａを各電極板２の長手方向に沿い、かつ、上記各電極板２とそれぞれ等間隔にてＥＲＦ３内を上記ＥＲＦ３と当接しながら往復移動するように設けられている。
【００３０】したがって、応力伝達シート４は、装置本体１の開口端部１ｂから装置本体１の長手方向に沿って外方に向かい突出した、上記摺動部４ａに対して他端部となる応力取出部４ｂを有しており、その応力取出部４ｂを介して、ＥＲＦ３におけるせん断応力変化を外部に対し取り出せるようになっている。また、各電極板２間に電圧を、０〜２ｋＶ印加して、各電極板２間に電界を形成するための電源５が、上記各電極板２に電気的に接続されて設けられている。
【００３１】このような実施例の構成によれば、例えば仮想操作感を示す電気信号に応じて各電極板２間に印加される電圧により、上記各電極板２間に形成される電界に応じて、図３に示すように、各誘電体粒子３ａと電気絶縁性油３ｂとを有する各電極板２間のＥＲＦ３の粘性が各誘電体粒子３ａが静電的に連結されることによって変化するので、上記ＥＲＦ３内を往復移動する応力伝達シート４に対するせん断応力が変化して、上記電気信号に応じた応力変化を得ることが応力伝達シート４において可能となる。
【００３２】また、上記構成では、従来のように、一方の電極を可動にして応力変化を発生させていた場合と比べて、各電極板２を装置本体１に対し固定した状態にて上記応力変化を得ることができるので、各電極板２間での絶縁破壊を従来より抑制できて、上記構成によって仮想操作感が付与されるように上記構成を操作する人間に対する安全性を向上させることができる。
【００３３】さらに、上記摺動部４ａに対し、応力増幅部６が、上記応力増幅部６の表面粗度を上記応力増幅部６と異なる上記応力伝達シート４の部分の表面粗度より大きくなるように設けられている。
【００３４】このような応力増幅部６を摺動部４ａに設けたことにより、ＥＲＦ３内を往復移動する摺動部４ａにおける表面粗度を大きくして、ＥＲＦ３の粘性変化としての、応力伝達シート４によって外部に伝達される応力変化を増加させることができるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極板２間に印加する電界を低減することができて、安全性をさらに改善できる。
【００３５】上記応力増幅部６は、上記応力増幅部６の表面粗度を上述のように大きくするために、例えば開口部６ａを有している。上記開口部６ａは、応力伝達シート４の移動方向となる装置本体１の長手方向に対し、ほぼ垂直な方向の長さが、上記移動方向の長さより大きくなるように、上記移動方向に対し、ほぼ垂直な方向に延びる長手方向を有する略長方形断面を備えている。上記開口部６ａは、応力伝達シート４をその厚さ方向に連通すると共に、対面する各電極板２に対向する開口端を有するように設けられている。
【００３６】このような開口部６ａを、応力伝達シート４の移動方向に対しほぼ垂直な方向の長さが、上記移動方向の長さより大きくなるように設定したことにより、ＥＲＦ３と当接する応力伝達シート４の摺動部４ａにおける表面粗度を効率よく大きくすることができて、ＥＲＦ３の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極板２間に印加する電界を低減することができる。
【００３７】その上、上記開口部６ａを、対面する各電極板２間に形成される電界の方向に沿って応力伝達シート４を貫通するように設けたことから、ＥＲＦ３を横断する応力増幅部６の断面積を大きくできるので、ＥＲＦ３の粘性変化としての応力変化を大きくできて、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極板２間に印加する電界を低減することができて、安全性をさらに向上できる。
【００３８】また、上記開口部６ａは、応力伝達シート４の移動方向に沿って複数並設されていてもよい。これにより、ＥＲＦ３と当接する応力伝達シート４の摺動部４ａにおける表面粗度を、さらに効率よく大きくすることができて、ＥＲＦ３の粘性変化としての応力変化を大きくできるので、さらに、小型化を図ることができ、また、各電極間に印加する電界を低減することができる。
【００３９】次に、応力変化に対する、上記応力増幅部６における開口部６ａの形状および個数の影響ついて説明する。まず、上記応力の測定装置は、例えば図４に示すように、電極駆動部１１、ロードセル部１２、制御コントロール部１３とを有している。
【００４０】電極駆動部１１は、一，二相のステッピングモータ１１ａと、装置本体１に取りつけられ、上記ステッピングモータ１１ａによって駆動されるベルト１１ｂとによって、上記装置本体１に対し応力伝達シート４を往復移動させるように、上記装置本体１を装置本体１の長手方向に往復移動させるようになっている。
【００４１】ロードセル部１２は、電気絶縁性を有するフッ素樹脂部１２ａを介して応力伝達シート４に連結されており、電極駆動部１１によって装置本体１に対し応力伝達シート４を往復移動させたときに、上記応力伝達シート４に生じる応力を電圧値として出力するようになっている。
【００４２】制御コントロール部１３は、ロードセル部１２からの電圧値を増幅するアンプ１３ａと、ステッピングモータ１１ａを駆動するためのドライバ１３ｂと、上記アンプ１３ａからの出力値と、上記ドライバ１３ｂを介してステッピングモータ１１ａの速度制御との処理を行うＣＰＵ１３ｃとを有している。
【００４３】このようなＣＰＵ１３ｃでの結果は、ＲＳ−２３２Ｃの仕様に基づく信号に変換されて、パソコン１４に順次伝達され、上記パソコン１４にて記憶されて、経時的なせん断応力の変化を示すデータ処理を行うようになっている。
【００４４】次に、上記測定装置を用いた測定方法について説明すると、まず、図５（ａ）示すように、応力伝達シート４としてのフッ素樹脂製シート４０を、概略の外寸、幅１３ｍｍ×長さ１２０ｍｍ×厚さ０．３ｍｍに、かつ、一端部に６ｍｍφの円形となる開口部６ａを１箇所、有するように成形した。
【００４５】その次に、上記フッ素樹脂製シート４０を装置本体１内の各電極板２間に挿入し、各電極板２間に、例えば０ｋＶ／ｍｍ、１．２５ｋＶ／ｍｍ、２．５ｋＶ／ｍｍとなるようにそれぞれ電界を印加した後、一定の速度でステッピングモータ１１ａを駆動し、それと同時にロードセル部１２からの出力を１０ｍｓごとにサンプリングしたものを５００個プロットした。その結果を図６にて実線にて示した。
【００４６】次に、上記開口部６ａが、応力伝達シート４の移動方向に沿って２箇所、並設されている図５（ｂ）に示すフッ素樹脂製シート４１について、同様に測定し、その結果を図６にて破線にて示した。図６に示した結果から、開口部６ａの数の変化により得られる応力が変化、すなわち、開口部６ａの数が増加すると応力が増加することが判った。
【００４７】なお、以下の図中における *１０の表記は、×１０を示しており、図中の横軸において、例えば１００の表記は、１００×１０ｍｓ、つまり１秒を示す。また、用いた装置本体１における各電極板２の大きさは、幅１４ｍｍ×長さ７５ｍｍ、各電極板２間の間隔１．１ｍｍ、装置本体１の移動速度０．６３ｃｍ／ｓであり、測定では、印加する電界として２．７２ｋＶ／ｍｍを用いた。
【００４８】続いて、装置本体１の移動速度を変えたときのせん断応力の変化を、図５（ｃ）に示すフッ素樹脂製シート４２（開口部６ａとして長さ１０ｍｍ×幅２．８ｍｍ、開口部６ａの長手方向を移動方向に対しほぼ直角に、かつ、移動方向に沿って３箇所設けたもの）を用い、上記測定装置によって同様に測定した。その結果を図７に示した。この結果から、装置本体１の移動速度（ずり速度）が変化しても得られるせん断応力の変化は緩やかであり、印加した電界によりせん断応力のみが変化することが確認された。
【００４９】続いて、図８に示すように、開口部６ａの大きさや数を変えて、各応力の変化をそれぞれ測定し、それらの結果を図９ないし図１１にそれぞれ示した。具体的には、図８（ａ）に示すフッ素樹脂製シート４３では、１０ｍｍ×１０ｍｍの開口部６ａが１箇所設けられ、図８（ｂ）に示すフッ素樹脂製シート４４では、１０ｍｍ×１０ｍｍの開口部６ａが２箇所、前述の移動方向に沿ってそれぞれ設けられ、図８（ｃ）に示すフッ素樹脂製シート４５では、５ｍｍ×１０ｍｍの開口部６ａが２箇所、前述の移動方向に沿って、かつ、上記開口部６ａの長手方向を上記移動方向に対しほぼ直角方向となるようにそれぞれ設けられている。
【００５０】それらの結果から、図９に示すように、開口部６ａの数を増加させて、ＥＲＦ３内を横断する面積が増大すると、応力変化が増大化し、図１０に示すように、開口部６ａの数を一定に設定しても、ＥＲＦ３内を横断する面積を増加させると応力変化が増大化し、図１１R>１に示すように、ＥＲＦ３内を横断する面積を一定に設定しても、開口部６ａの数を増加させると、応力変化が増大化することがそれぞれ判った。
【００５１】次に、ＥＲＦ３を横断する面積を一定に設定し、かつ、開口部６ａの数を極端に増加させた場合について測定した。これは、ＥＲＦ３を横断する面積の増加が、用いるフッ素樹脂製シート等の応力伝達シート４の大きさによって制限されるが、開口部６ａの数の制限は、上記面積の増加と比べて小さいからである。
【００５２】図１２（ａ）に示すフッ素樹脂製シート４６では、幅１ｍｍ×長さ１０ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、１６箇所、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に対し直角となるように、上記移動方向に沿って並設されており、一方、図１２（ｂ）に示すフッ素樹脂製シート４７では、幅１０ｍｍ×長さ１６ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、１箇所、上記開口部６ａの長手方向を上記移動方向に沿って設けられている。
【００５３】上記各フッ素樹脂製シート４６・４７における応力変化について前述と同様に測定した結果を、図１３１３にそれぞれ示した。それらの結果と、図１１に示した結果とから、ＥＲＦ３内を横断する面積を一定に設定しても、開口部６ａの数を増加させるに伴い、応力変化が順次増大化することが判った。
【００５４】次に、開口部６ａの形状と数を変えた場合の、応力変化について測定した。図１４に示すフッ素樹脂製シート４８では、長さ１０ｍｍ×幅２．８ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に対しほぼ直角に、かつ、上記の移動方向に沿って２箇所、並設されている。
【００５５】図１５に示すフッ素樹脂製シート４９では、６ｍｍφの円形状の開口部６ａが、上記の移動方向に沿って２箇所設けられている。それら各フッ素樹脂製シート４８・４９に対する応力変化をそれぞれ同様に測定した。それらの結果を図１６にそれぞれ示した。なお、本明細書では、力を示すＳＩ単位であるニュートン（Ｎ）と、力を示す工学単位系であるｇｆとの間での換算は、１Ｎ＝１０２ｇｆを用いた。
【００５６】また、図１７に示すフッ素樹脂製シート４２では、長さ１０ｍｍ×幅２．８ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に対しほぼ直角に、かつ、上記の移動方向に沿って３箇所、並設されている。
【００５７】図１８に示すフッ素樹脂製シート５０では、６ｍｍφの円形状の開口部６ａが、上記の移動方向に沿って３箇所、並設されている。それら各フッ素樹脂製シート４２・５０に対する応力変化をそれぞれ同様に測定した。それらの結果を図１９に示した。
【００５８】続いて、図２０に示す前述のフッ素樹脂製シート４８と、長さ１０ｍｍ×幅２．８ｍｍの開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に沿って、かつ、上記の移動方向に対しほぼ直角方向に沿って２箇所、並設された図２１に示すフッ素樹脂製シート５１について、それぞれ応力変化を測定した。それらの結果を、図２２に示した。
【００５９】また、図２３に示す上記のフッ素樹脂製シート５１と、長さ１０ｍｍ×幅２．８ｍｍの開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に沿い、かつ、上記の移動方向に沿って２箇所、並設された図２４に示すフッ素樹脂製シート５２について、それぞれ応力変化を測定した。それらの結果を、図２５に示した。
【００６０】続いて、多数の角穴の配置の違いについて調べた。すなわち、図２６に示すフッ素樹脂製シート５３では、長さ１０ｍｍ×幅０．２ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に対しほぼ直角に、かつ、上記の移動方向に沿って多数、例えば３９箇所設けられている。
【００６１】図２７に示すフッ素樹脂製シート５４では、長さ１０ｍｍ×幅０．２ｍｍの略長方形状の角穴となる開口部６ａが、上記開口部６ａの長手方向を前述の移動方向に沿って多数、例えば３３箇所設けられている。
【００６２】図２６および図２７に示す各フッ素樹脂製シート５３・５４に対する応力変化をそれぞれ同様に測定した。それらの結果を図２８に示した。なお、図２８に記載した括弧内は、印加した電界を示す。
【００６３】図１６、図１９、図２２、図２５および図２８２８に示した結果から、ＥＲＦ３内において、前述の移動方向に対し横断する断面積が大きい開口部６ａを用いた方が、応力変化が大きく、上記開口部６ａを複数用いた場合、それらの前述の移動方向に対し横断する断面積の合計の大小が、応力変化に対して大きく影響することが判った。特に、上記実施の形態１では、開口部６ａを細かい格子状にすることで、さらに大きな応力変化が得られることが判った。
【００６４】次に、装置本体１をさらに小型化するために、各電極板２を多層構造としたものについて検討した。すなわち、図２９に示すように、装置本体１において、例えば４層の各電極板２を作製し、前述の図１２（ａ）に示すフッ素樹脂製シート４６を用いて、各電極板２間の間隔を０．３ｍｍに、フッ素樹脂製シート４６の厚さを０．２ｍｍに設定し、各電極板２間に印加する電圧を０〜１．０ｋＶを印加した以外は前述と同様に設定して測定した。その結果を図３０に示した。この結果から、電界１．６７ｋＶ／ｍｍ（印加電圧０．５ｋＶ）で５００ｇｆ以上の応力が得られていることが判る。
【００６５】なお、電界０ｋＶ／ｍｍで１００ｇｆ程度の測定値が測定されたのは、用いたフッ素樹脂製シート４６の厚さと、各電極板２間の間隔とが同程度の設定されたためと考えられた。また、応力の発現の遅れは、用いたフッ素樹脂製シート４６の遊びによるものと考えられた。さらに、今回用いたロードセル部１２では、電界が３．３３ｋＶ／ｍｍ（印加電圧１．０ｋＶ）のときに生じた応力が大き過ぎたため、上記ロードセル部１２による測定が不可能であった。
【００６６】（実施の形態２）次に、本発明の実施の他の形態を実施の形態２として図１、および図３１ないし図３６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、実施の形態２において、上記実施の形態１と同様の機能を有する部材については、同一の部材番号を付与して、その説明を省いた。
【００６７】電気粘性流体を用いた力学装置では、図１に示す前記の応力伝達シート４に代えて、図３１に示すように、少なくとも一端部７ａに、電気絶縁性の不織布７ｂを有する応力伝達シート７が、例えば外寸幅１２ｍｍ×１２０ｍｍとなるように成形されて設けられている。なお、上記応力伝達シート７は、全体を電気絶縁性の不織布であってもよい。
【００６８】上記不織布としては、電気絶縁性を有し、表面粗度を大きくできる多孔質構造を有するものであれば、特に限定されないが、例えば日本バイリーン（株）製の、親水性のナイロン等のポリアミド樹脂の繊維と親油性のポリエステル樹脂の繊維からなり、立体的なポーラス構造を有する不織布を用いることができる。
【００６９】次に、上記応力伝達シート７を用い、電界を変えて印加したときの前述と同様に応力変化についてそれぞれ測定した。それらの結果を図３２に示した。なお、測定条件としては、各電極板２の寸法を１４ｍｍ×７２ｍｍに、各電極板２の間隔を０．８５ｍｍに、印加する電圧を０〜２．５ｋＶに、用いた応力伝達シート７の厚さを０．５ｍｍに設定した。
【００７０】この結果から、非常に大きな応力変化が得られ、得られる応力が印加電界に比例することが判った。なお、印加電界をオンした時の応答速度が遅くなったのは、応力伝達シート７においてはじめの弛みと、応力伝達シート７として不織布を用いたため多少の延び縮みが生じたためと考えられた。
【００７１】続いて、電界の印加のオン／オフにおける応答速度を測定するために、上記測定条件にて、電界印加後２．５秒経過したときに、電界の印加をオフにしたときの応力変化を経時的に測定した。その結果を、図３３R>３に示した。その結果から、電界をオフとした後において、迅速に応力が低下しており、オフ後の優れた応答速度を示した。
【００７２】続いて、上述の印加電界をオンした時の応答速度の低下を改善するために、上記応力伝達シート７に代えて、図３４に示すように、電気絶縁性の不織布８ａと電気絶縁性樹脂板としてのフッ素樹脂製板８ｂとを装置本体１の厚さ方向に互いに貼り合わせた応力伝達シート８を用いた。
【００７３】上記応力伝達シート８を用いた装置本体１について、上述の応力伝達シート７を用いた場合と同様に応力変化について測定した。その結果を図３５に示した。その結果から、印加電界をオンした時の応答速度が改善されており、迅速な応答が可能となっていた。
【００７４】なお、上記測定では、応力伝達シート８における不織布８ａが、印加する電界におけるマイナス側に面するように設定されている。また、別に、応力伝達シート８における不織布８ａが、印加する電界におけるプラス側に面するように設定して測定した結果を図３６に示した。
【００７５】このように本実施の形態２では、前述の開口部を有するフッ素樹脂製シートを用いた場合と比べて、多孔質な繊維シートを、各応力伝達シート７・８として用いたことにより、同じ電界強度のときでも、２〜３倍程度の応力が得られることが判った。また、応力伝達シート８における不織布８ａは、印加した電界におけるマイナス側に面するように設定した方が、得られる応力変化が大きいことが判った。
【００７６】このように実施の形態２では、応力伝達シート８のように不織布８ａに対し伸び縮みの防止策としてフッ素樹脂製板８ｂを用いて、各電極板２を多層構造とすることにより、容易に、仮想操作感を得るために必要な２ｋｇｆ程度の力が得られるものとなっている。
【００７７】ところで、従来では、各電極の少なくとも一方が可動である必要があったので、各電極間の間隔を一定に維持することが困難であり、やはり絶縁破壊を生じ易く、安全性が低下するという問題、また、各電極間に充填された電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を増加させるために、電極の枚数を増やした場合、さらに各電極間の間隔を一定に維持することが困難であり、やはり絶縁破壊を生じ易く、安全性が低下するという問題、さらに、電気粘性流体をシールする可動部分が大きくなることから、電気粘性流体の漏れ等に起因する動作の安定性に欠けるという問題も生じている。
【００７８】しかしながら、上記の実施の形態１および２の各構成では、各電極板２は装置本体１に対して固定されているので、応力変化を発生させても上記各電極板２の間隔が変動することが回避されており、上記間隔の変動に起因する絶縁破壊も防止されるので、高電圧が印加されても、安全性を確保できる。
【００７９】また、上記各構成では、応力伝達シート４・７・８の往復移動する際に、装置本体１における開口端部１ｂでのＥＲＦ３のシールのみを考慮すればよく、従来のように稼働する電極の周辺部全体のシールを考慮する必要がなく、ＥＲＦ３のシーリングがより容易なものとなる。よって、上記各構成では、従来より動作の安定性を向上させることが可能となる。
【００８０】
【発明の効果】本発明の電気粘性流体を用いた力学装置は、以上のように、各電極間に印加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流体が、上記各電極間に充填されて設けられ、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を外部に取り出すための応力伝達体が、上記応力伝達体の一端部を各電極間の電気粘性流体内を往復移動するように設けられている構成である。
【００８１】それゆえ、上記構成では、従来のように、一方の電極を可動にして応力変化を発生させていた場合と比べて、各電極を固定した状態にて上記応力変化を得ることができるので、各電極間での絶縁破壊を従来より抑制できて、上記構成によって仮想操作感が付与される人間に対する安全性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における電気粘性流体を用いた力学装置の概略斜視図であって、（ａ）は上記力学装置における応力伝達シートを引き出したときの概略斜視図であり、（ｂ）は上記応力伝達シートが力学装置内に挿入された状態を示す概略斜視図である。
【図２】上記電気粘性流体の特性を示すグラフである。
【図３】上記力学装置における動作概念図である。
【図４】上記力学装置における応力を測定する測定装置の概略図である。
【図５】上記応力伝達シートの各例を示す平面図であり、（ａ）は、円形状の開口部が１箇所のものを示し、（ｂ）は上記開口部が２箇所のものを示し、（ｃ）は、矩形の開口部が３箇所のものを示す。
【図６】上記図５（ａ）および図５（ｂ）に示す各応力伝達シートにおいて、印加電界をそれぞれ代えて応力を測定した結果を示すグラフである。
【図７】上記の図５（ｃ）に示す応力伝達シートにおいて、ずり速度とせん断応力との関係を示すグラフである。
【図８】上記の各応力伝達シートの他の各例をそれぞれ示す平面図であり、（ａ）は、矩形の開口部を１箇所、（ｂ）は矩形の開口部を２箇所、（ｃ）は上記開口部より面積が半分の矩形の開口部を２箇所有したものである。
【図９】上記の図８（ａ）および（ｂ）の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図１０】上記の図８（ｂ）および（ｃ）の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図１１】上記の図８（ａ）および（ｃ）の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図１２】上記の各応力伝達シートのさらに他の各例をそれぞれ示す平面図であり、（ａ）は、矩形の開口部が多数、（ｂ）は上記各開口部の各断面積の合計と等しい断面積を有する矩形の開口部が１箇所のものである。
【図１３】上記の図１２（ａ）および（ｂ）の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図１４】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図１５】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図１６】上記の図１４および図１５の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図１７】前記の図５（ｃ）に示した応力伝達シートの平面図である。
【図１８】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図１９】上記の図１７および図１８の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図２０】上記の図１４に示した応力伝達シートの平面図である。
【図２１】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図２２】上記の図２０および図２１の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図２３】上記の図２１に示した応力伝達シートの平面図である。
【図２４】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図２５】上記の図２３および図２４の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図２６】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図２７】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図２８】上記の図２６および図２７の各応力伝達シートにおいて発生する応力を示すグラフである。
【図２９】本発明の電気粘性流体を用いた力学装置の他の例を示す概略斜視図である。
【図３０】上記の力学装置において発生する応力を示すグラフである。
【図３１】上記応力伝達シートのさらに他の例を示す平面図である。
【図３２】上記の応力伝達シートを用いた力学装置において発生する応力を示すグラフである。
【図３３】上記の力学装置における電界オフ時の応答速度を示すグラフである。
【図３４】上記の応力伝達シートのさらに他の例を示す分解斜視図である。
【図３５】上記の応力伝達シートを用いた力学装置において発生する応力を示すグラフである。
【図３６】上記の応力伝達シートを電界での取付け位置を図３５と逆に設定した場合の力学装置において発生する応力を示すグラフである。
【図３７】ＥＲ流体における電界の無印加時の状態を示す説明図である。
【図３８】上記ＥＲ流体における電界の印加時の状態を示す説明図である。
【図３９】従来のＥＲ流体を用いた力学装置の概略図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図４０】従来のＥＲ流体を用いた他の力学装置の概略図である。
【図４１】上記図３９および図４０において印加される電界と、発生するトルクとの関係を示すグラフである。
【図４２】上記図３９に示す力学装置の具体例を示す断面図である。
【図４３】上記力学装置を仮想操作感を発生させるために用いた例を示す概略斜視図である。
【符号の説明】
２ 電極板（電極）
３ ＥＲＦ（電気粘性流体）
４ 応力伝達シート（応力伝達体）
４ａ 摺動部
６ 応力増幅部
【特許請求の範囲】
【請求項１】複数の電極が互いに対面するように設けられ、各電極間に印加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流体が、上記各電極間に充填されて設けられ、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を外部に取り出すための応力伝達体が、上記応力伝達体の一端部を各電極間の電気粘性流体内を往復移動するように設けられていることを特徴とする電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項２】応力伝達体の一端部に対し、応力増幅部が、上記一端部における表面粗度を上記応力増幅部と異なる上記応力伝達体の部分より大きくなるように設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項３】上記応力増幅部は、上記一端部の表面粗度を大きくするために、開口部を有することを特徴とする請求項２記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項４】上記開口部は、応力伝達体の移動方向に対しほぼ垂直な方向の長さが、上記移動方向の長さより大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項５】上記開口部は、応力伝達体の移動方向に沿って複数並設されていることを特徴とする請求項３または４記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項６】上記開口部は、対面する各電極間に形成される電界の方向に沿って応力伝達体を貫通するように設けられていることを特徴とする請求項３、４または５記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項７】応力伝達体は、少なくとも上記一端部に、電気絶縁性の不織布を有するものであることを特徴とする請求項１記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項８】上記応力伝達体は、電気絶縁性の不織布と電気絶縁性樹脂板とを貼り合わせたものであることを特徴とする請求項１記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項１】複数の電極が互いに対面するように設けられ、各電極間に印加された電界の変化に応じて粘性が変化する電気粘性流体が、上記各電極間に充填されて設けられ、電気粘性流体の粘性変化としての応力変化を外部に取り出すための応力伝達体が、上記応力伝達体の一端部を各電極間の電気粘性流体内を往復移動するように設けられていることを特徴とする電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項２】応力伝達体の一端部に対し、応力増幅部が、上記一端部における表面粗度を上記応力増幅部と異なる上記応力伝達体の部分より大きくなるように設けられていることを特徴とする請求項１記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項３】上記応力増幅部は、上記一端部の表面粗度を大きくするために、開口部を有することを特徴とする請求項２記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項４】上記開口部は、応力伝達体の移動方向に対しほぼ垂直な方向の長さが、上記移動方向の長さより大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項５】上記開口部は、応力伝達体の移動方向に沿って複数並設されていることを特徴とする請求項３または４記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項６】上記開口部は、対面する各電極間に形成される電界の方向に沿って応力伝達体を貫通するように設けられていることを特徴とする請求項３、４または５記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項７】応力伝達体は、少なくとも上記一端部に、電気絶縁性の不織布を有するものであることを特徴とする請求項１記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【請求項８】上記応力伝達体は、電気絶縁性の不織布と電気絶縁性樹脂板とを貼り合わせたものであることを特徴とする請求項１記載の電気粘性流体を用いた力学装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図７】
【図１４】
【図１５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２６】
【図２７】
【図３１】
【図３４】
【図１９】
【図２２】
【図２５】
【図２８】
【図２９】
【図３６】
【図３７】
【図３９】
【図３０】
【図３２】
【図３３】
【図３８】
【図４０】
【図４３】
【図３５】
【図４１】
【図４２】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図７】
【図１４】
【図１５】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２６】
【図２７】
【図３１】
【図３４】
【図１９】
【図２２】
【図２５】
【図２８】
【図２９】
【図３６】
【図３７】
【図３９】
【図３０】
【図３２】
【図３３】
【図３８】
【図４０】
【図４３】
【図３５】
【図４１】
【図４２】
【公開番号】特開平９−２９８８９５
【公開日】平成９年（１９９７）１１月１８日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−１０９８１９
【出願日】平成８年（１９９６）４月３０日
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成７年１１月３日〜１１月５日 社団法人日本ロボット学会主催の「第１３回日本ロボット学会学術講演会」において文書をもって発表
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
【公開日】平成９年（１９９７）１１月１８日
【国際特許分類】
【出願日】平成８年（１９９６）４月３０日
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成７年１１月３日〜１１月５日 社団法人日本ロボット学会主催の「第１３回日本ロボット学会学術講演会」において文書をもって発表
【出願人】（０００００４６２８）株式会社日本触媒 (2,292)
【出願人】（０００１０６７６０）シーケーディ株式会社 (627)
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