特許 7499238 選択的に可変の硬さを有する構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-05

(45)【発行日】2024-06-13

(54)【発明の名称】選択的に可変の硬さを有する構造

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/10 20060101AFI20240606BHJP

【ＦＩ】

F15B15/10 H

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2021522459

(86)(22)【出願日】2019-10-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-14

(86)【国際出願番号】 US2019056225

(87)【国際公開番号】W WO2020086325

(87)【国際公開日】2020-04-30

【審査請求日】2022-09-22

(31)【優先権主張番号】16/169,333

(32)【優先日】2018-10-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507342261

【氏名又は名称】トヨタ モーター エンジニアリング アンド マニュファクチャリング ノース アメリカ，インコーポレイティド

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ガンディー，ウメシュ・エヌ

(72)【発明者】

【氏名】プロホロフ，ダニル・ブイ

(72)【発明者】

【氏名】ロー，マイケル・ポール

(72)【発明者】

【氏名】弦田 遼平

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】特開２００８－１７５３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１２４０３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１５Ｂ １５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

硬さが可変の構造であって、
可変硬さ領域を有する第１のプレートを備え、前記第１のプレートは剛性支持体に取り付けられ、さらに
可変硬さ領域を有する第２のプレートを備え、前記第２のプレートは、前記第１のプレートの反対側に位置決めされかつ前記剛性支持体に取り付けられ、前記第１のプレートおよび前記第２のプレートは区画を規定し、さらに
前記第１のプレートの内側面に取り付けられる中詰材と、
前記区画内に位置するアクチュエータとを備え、軟質でかつ油圧式の前記アクチュエータは、前記中詰材および前記第２のプレートに対して油圧力を生成するように構成され、
前記アクチュエータは、チャンバを規定する流動体不透過膜と、誘電性流体を含むチャンバと、互いに対向する前記流動体不透過膜内に形成されている第１の導電部分と第２の導電部分と、を備え、
前記アクチュエータは、前記第１の導電部分と前記第２の導電部分に電気入力すると静電引力によって互いに近づくように構成されている、構造。

【請求項2】

前記アクチュエータは、制御部からの電気入力を用いて前記油圧力を生成するように構成される、請求項１に記載の構造。

【請求項3】

前記制御部は、電極を用いて前記アクチュエータと接続される演算装置である、請求項２に記載の構造。

【請求項4】

前記中詰材は、接着剤を用いて前記第１のプレートの前記内側面に取り付けられる、請求項１に記載の構造。

【請求項5】

前記アクチュエータは、前記中詰材に向かって油圧力を生成するように構成される複数の導電部分を備える、請求項１に記載の構造。

【請求項6】

前記第１のプレートまたは前記第２のプレートは可撓性合金材を備える、請求項１に記載の構造。

【請求項7】

複数の前記アクチュエータをさらに備え、前記アクチュエータは、前記構造の１つ以上の領域を独立して制御するように構成される、請求項１に記載の構造。

【請求項8】

硬さが可変の構造であって、
可変硬さ領域を有する第１のプレートを備え、前記第１のプレートは剛性支持体に取り付けられ、さらに
可変硬さ領域を有する第２のプレートを備え、前記第２のプレートは、前記第１のプレートの反対側に位置決めされかつ前記剛性支持体に取り付けられ、さらに
前記第２のプレートの内側面と接触している係止油圧アクチュエータを備え、前記係止油圧アクチュエータは、前記第１のプレートおよび前記第２のプレートに対して油圧力を生成するように構成され、
前記係止油圧アクチュエータは、チャンバを規定する流動体不透過膜と、誘電性流体を含むチャンバと、互いに対向する前記流動体不透過膜内に形成されている第１の導電部分と第２の導電部分と、を備え、
前記係止油圧アクチュエータは、前記第１の導電部分と前記第２の導電部分に電気入力すると静電引力によって互いに近づくように構成されている、構造。

【請求項9】

前記係止油圧アクチュエータは、制御部からの電気入力を用いて前記油圧力を生成するように構成され、前記制御部は、電極を用いて前記係止油圧アクチュエータと接続される演算装置である、請求項８に記載の構造。

【請求項10】

前記係止油圧アクチュエータは、接着剤を用いて前記第１のプレートおよび前記第２のプレートに接着される、請求項８に記載の構造。

【請求項11】

前記係止油圧アクチュエータは、前記第１のプレートに向けて油圧力を生成するように構成される複数の導電部分を備える、請求項８に記載の構造。

【請求項12】

前記第１のプレートまたは前記第２のプレートは可撓性合金材を備える、請求項８に記載の構造。

【請求項13】

複数の前記係止油圧アクチュエータをさらに備え、前記係止油圧アクチュエータは、前記構造の１つ以上の領域を独立して制御するように構成される、請求項８に記載の構造。

【請求項14】

硬さ制御システムであって、
１つ以上のアクチュエータを有し、かつ電流に応答して硬化するように構成される構造と、
構造を制御するための硬さ制御システムとを備え、
前記１つ以上のアクチュエータは、チャンバを規定する流動体不透過膜と、誘電性流体を含むチャンバと、互いに対向する前記流動体不透過膜内に形成されている第１の導電部分と第２の導電部分と、を備え、
前記第１の導電部分と前記第２の導電部分に電気入力すると静電引力によって互いに近づくように構成され、
前記硬さ制御システムは、
１つ以上のプロセッサと、
前記１つ以上のプロセッサに通信可能に結合されるメモリとを備え、前記メモリは、
前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、前記１つ以上のプロセッサに、前記構造のための応答パラメータに関する入力を受信させ、かつ前記応答パラメータに関連して作動信号を送らせる命令を含む可撓性制御モジュールと、
前記１つ以上のプロセッサによって実行されると、前記１つ以上のプロセッサに、前記作動信号に応答して１つ以上のアクチュエータに電流を送達する命令を含む応答モジュールとを記憶する、硬さ制御システム。

【請求項15】

前記構造は、
剛性支持体に取り付けられる第１のプレートと、
第１のプレートの反対側に位置決めされかつ前記剛性支持体に取り付けられる第２のプレートとをさらに備え、
前記１つ以上のアクチュエータは係止油圧アクチュエータであり、前記係止油圧アクチュエータは、前記第１のプレートと前記第２のプレートとの間に位置決めされかつ前記第１のプレートおよび前記第２のプレートに取り付けられる、請求項１４に記載の硬さ制御システム。

【請求項16】

前記構造は、
可変硬さ領域を有する第１のプレートをさらに備え、前記第１のプレートは剛性支持体に取り付けられ、さらに
可変硬さ領域を有する第２のプレートをさらに備え、前記第２のプレートは、前記第１のプレートの反対側に位置決めされかつ前記剛性支持体に取り付けられ、さらに
前記第１のプレートの内側面に取り付けられる中詰材をさらに備え、前記１つ以上のアクチュエータのうちの少なくとも１つはアクチュエータであり、軟質でかつ油圧式の前記アクチュエータは、前記第２のプレートの内側面および前記中詰材と接続され、前記アクチュエータは、前記中詰材および前記第２のプレートに対して油圧力を生成するように構成される、請求項１４に記載の硬さ制御システム。

【請求項17】

前記入力は、１つ以上のセンサから導出される検出された移動である、請求項１４に記載の硬さ制御システム。

【請求項18】

前記アクチュエータを複数備え、前記アクチュエータは、前記構造の１つ以上の領域を独立して制御するように構成される、請求項１４に記載の硬さ制御システム。

【請求項19】

前記応答モジュールは、前記アクチュエータを独立して制御するように構成される、請求項１８に記載の硬さ制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書中に記載される主題は、概して剛性構造に関し、より特定的には、可変硬さ特性を有する剛性構造に関する。

【背景技術】

【0002】

背景
商品および材料をさまざまな場所に輸送して保管するためには、テーブル、構造的支持体、平台トラック、フォークリフト、倉庫保管棚などのさまざまな荷重受け装置が必要である。たとえば、大規模な重い配送品は、大型トラックを用いて日々輸送され、さまざまな種類の材料を保持することができる倉庫に保管される。これらの輸送および保管装置は、他の対象物を保持および支持するために用いられる。また、これらの輸送および保管装置には、安全性または配慮を損なわずに大規模な商品および材料を移動または保管することができるものがある。これらの装置は一般的に、壊れるまでは最大重量よりも小さい重量および最大重量までの重量を受け、特定の量の力に耐え、そのレベルの力を超えると壊れるように構築される。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

概要
本明細書中には、１つ以上のアクチュエータを利用して制御可能な硬さを有することができる構造が開示される。一実施形態では、硬さが可変の構造が開示される。硬さが可変の構造は、可変硬さ領域を有する第１のプレートを含むことができ、第１のプレートは剛性支持体に取り付けられる。硬さが可変の構造は、可変硬さ領域を有する第２のプレートをさらに含むことができ、第２のプレートは、第１のプレートの反対側に位置決めされかつ剛性支持体に取り付けられる。硬さが可変の構造は、第１のプレートの内側面に取り付けられる中詰材をさらに含むことができる。硬さが可変の構造は、第２のプレートの内側面および中詰材と接続されるアクチュエータをさらに含むことができ、軟質油圧アクチュエータは、中詰材および第２のプレートに対して油圧力を生成するように構成される。

【0004】

別の実施形態では、硬さが可変の構造が開示される。硬さが可変の構造は、可変硬さ領域を有する第１のプレートをさらに含むことができ、第１のプレートは剛性支持体に取り付けられる。硬さが可変の構造は、可変硬さ領域を有する第２のプレートをさらに含むことができ、第２のプレートは、第１のプレートの反対側に配置されかつ剛性支持体に取り付けられる。硬さが可変の構造は、第２のプレートの内側面と接続される係止油圧アクチュエータをさらに含むことができ、係止油圧アクチュエータは、第１のプレートおよび第２のプレートに対して油圧力を生成するように、また電気入力を受けることに応答して変形に抗するように構成される。

【0005】

別の実施形態では、硬さ制御システムが開示される。硬さ制御システムは、１つ以上のアクチュエータを有し、かつ電流に応答して硬化するように構成される構造を含むことができる。硬さ制御システムは、構造を制御するための硬さ制御システムをさらに含むことができる。硬さ制御システムは、１つ以上のプロセッサを含むことができる。硬さ制御システムは、１つ以上のプロセッサに通信可能に結合されるメモリをさらに含むことができる。メモリは、１つ以上のプロセッサによって実行されると、１つ以上のプロセッサに構造に対する応答パラメータに関する入力を受信させ、かつ応答パラメータに関連して作動信号を送らせる命令を含む可撓性制御モジュールを記憶することができる。メモリは、１つ以上のプロセッサによって実行されると、１つ以上のプロセッサに、作動信号に応答して１つ以上のアクチュエータに電流を送達する命令を含む応答モジュールをさらに記憶することができる。

【0006】

本開示の上に記載した特徴を詳細に理解できるように、実施形態を参照することによって、上で簡単に要約した開示のより特定的な説明を提供し得、実施形態の一部を添付の図面に示す。しかしながら、添付の図面はこの開示の典型的な実施形態のみを示すものであり、したがって、その範囲を限定すると考えるべきではないことに留意すべきである。開示は、他の等しく有効な実施形態を許容し得る。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1A】１つ以上の実施形態に従うアクチュエータの断面図である。

【図1B】１つ以上の実施形態に従うアクチュエータの断面図である。

【図2A】１つ以上の実施形態に従う１つ以上のアクチュエータを含む可変硬さ部分を有する構造の一例の図である。

【図2B】１つ以上の実施形態に従う１つ以上のアクチュエータを含む可変硬さ部分を有する構造の一例の図である。

【図3A】１つ以上の実施形態に従う１つ以上の係止アクチュエータを含む可変硬さ部分を有する構造の一例の図である。

【図3B】１つ以上の実施形態に従う１つ以上の係止アクチュエータを含む可変硬さ部分を有する構造の一例の図である。

【図4】本明細書中に記載される１つ以上の実施形態と共に用いるのに適合可能な演算装置である。

【図5】１つ以上の実施形態に従う硬さ制御のための硬さ制御システムである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

詳細な説明
理解を容易にするために、可能な場合はどこでも、図同士に共通の同一の要素を同一の参照番号を用いて示している。加えて、有利には、一実施形態の要素を、本明細書中に記載される他の実施形態での利用のために適合させ得る。

【0009】

本明細書中には、可変硬さ特性を有する構造、ならびにその作製および使用の方法が開示される。剛性構造は一般的には硬さが均一であり、したがって、荷重管理性を変えることができない。この均一な硬さのために、表面は、要求が変化するのに応えられないままになる可能性があり、負荷が低い時に高い支持を提供したり、より負荷が高いと壊れてしまったりする。本明細書中に記載される可変硬さ特性を有する構造は、油圧力を用いることによってこの問題に対処する。本明細書中に用いられるような「硬さ」は、一般的に、構造またはその部分の機械的性質に関し、これは、展性、可撓性、変形性、剛性、脆性、および／または構造の他の機械的特性を含む。可変硬さ特性を有する構造は、１つ以上のアクチュエータを用いることができる。アクチュエータは一連のプレートに作用することができ、これにより力を分散させることができるる。

【0010】

アクチュエータは、膜の拡張と中詰材に対する圧力の印加との両方に基づいて動作することができる。一例では、中詰材は、粗い材料もしくはグリット材料、または高い表面域粗さを有する他の材料であり得る。表面域粗さは、平均線からの表面平坦度の変動に関する。一例では、高い表面粗さは、少なくとも０．３８ミクロンのＲａ値を有する表面など、０．３ミクロンを上回るＲａ値を有する表面を指すことができる。中詰材は、アクチュエータの剛性を増大させる、および／またはアクチュエータ係止を提供するように構成可能である。可変硬さ特性を有する構造はさまざまなパターンを有することができる。一実施形態では、剛性プレートは可撓性または半可撓性であることができ、これにより、最終的なアクチュエータの力が一旦達成されると可撓性を維持できる。以下の図面を参照して、本明細書に開示される実施形態をより詳細に説明する。

【0011】

図１Ａおよび図１Ｂは、１つ以上の実施形態に従うアクチュエータ１００の断面図である。アクチュエータ１００は油圧アクチュエータであり得る。本明細書中に記載するように、表面と接続しかつ１つ以上の対象物を移動させるようにアクチュエータ１００を構成することができる。アクチュエータ１００は、曲げやすいもしくはやや曲げやすい本体を有することができ、またはそうでない場合は軟質の本体を有することができる。アクチュエータ１００は、電荷の印加により流体の流れを変位させるおよび／またはそれに影響を与えることができる静電装置であることができる。

【0012】

電荷の印加を用いて、２つ以上の導電性素子を共に作動位置に引き寄せることができる。本明細書中に用いるような「作動位置」は、入力を受けるのに応答したアクチュエータの位置に関する。１つ以上の実施形態では、作動位置は、本明細書中に記載するように、流体不透過膜の導電部分に電気入力を送達することによって達成することができる。その結果、静電引力によって、膜の対向する内側面同士を互いに近付けることができる。こうして油圧力を生成することができる。本明細書中に用いるような「弛緩位置」は、入力がない場合のアクチュエータの位置を指す。弛緩位置では、アクチュエータ１００は、静電引力に膜中に油圧力を生成させる入力がない状態にある。

【0013】

一実施形態では、弛緩位置は、導電部分への電気入力の停止に応答した膜の元の形状または実質的に元の形状を含む。アクチュエータ１００は電荷の存在下で形状を変化させることができるため、流体圧力を流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの部分に印加することができる。次に、この流体圧力により、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの弾性に関してアクチュエータ１００の形状が変化することができる。このように、アクチュエータ１００は、電気入力がない場合に維持される第１の形状を有する。次に、アクチュエータ１００に電荷を送達することができ、油圧力により、アクチュエータ１００を、１つ以上の作動形状を含み得る第２の状態にすることができる。電荷が除去されると、アクチュエータ１００は実質的に第１の形状に戻ることができる。

【0014】

１つ以上の実施形態に従うアクチュエータ１００の構成要素を図示する。ここに示されるように、アクチュエータ１００は、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂと、誘電性流体１１４とを含む。流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂは、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂ、導電部分１０４ａおよび１０４ｂ、ならびに内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂなどの層から構成され得る。本明細書中に用いるような「部分」は、アクチュエータ１００の流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの層、層の部分、または構造を形成する１つ以上の構成要素に関する。当該部分は、所望により、不均一な被覆範囲または厚みを有することができる。上記部分は、簡略化のために、単一の均一な要素または層として説明される。しかしながら、当該部分は、本明細書に開示されるような層、層の部分、またはその変形例のいずれかのうち１つ以上を含むことができる。そのため、当該部分は、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの寸法を部分的にのみ拡大し得る。また、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの部分同士が合わさって封止体を形成することができ、これにより流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの内側領域内にチャンバまたは区画１１８が形成される。なお、内部絶縁部分１０６ａと１０６ｂとは、構造が同じまたは別個であることができる。さらに、外部絶縁部分１０２ａと１０２ｂとは、別個の部分または同じ構造であることができる。

【0015】

流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂまたはその構成要素（たとえば、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂ、導電部分１０４ａおよび１０４ｂ、ならびに／または内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂ）は、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの１つ以上の点においておよび／または１つ以上の部分にわたって、可撓性および／または弾性であることができる。一実施形態では、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂまたはその構成要素は、完全に可撓性かつ弾性である。別の実施形態では、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂは、全体にわたって可撓性であるが、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの１つ以上のストリップにわたってのみ弾性である。別の実施形態では、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂは、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂならびに内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂにおいて可撓性かつ弾性であるが、導電部分１０４ａおよび１０４ｂでは可撓性でも弾性でもない。当業者は、本明細書中に特定の例をさらに明示的に記載しなくても、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの部分の可撓性、弾性、および位置決めのさまざまな組合せを理解するであろう。

【0016】

外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの外側面１０８を形成することができる。一実施形態では、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの外側面全体を形成することができる。外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、１つ以上の部分において可撓性および／または弾性であることができる。一実施形態では、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、全体的に可撓性かつ弾性である。別の実施形態では、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、可撓性、または可撓性かつ弾性の点在領域を有することができる。点在領域は、所望により、パターン状であるまたはランダムであることができる。外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂならびに／または導電部分１０４ａおよび１０４ｂなどの１つ以上の内側層の表面との界面を形成することができる。

【0017】

外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂは、ポリマー、エラストマーポリマー（エラストマー）、またはその両方を含むことができる。柔らかさおよび硬度の程度が異なる複数の異なる封入エラストマーおよび／またはポリマーの使用を採用することができる。本明細書中に記載される実施形態で用いられるポリマーは、フタル酸エステルなどの可塑剤の添加をさらに含むことができる。ポリマーまたはエラストマーは天然でも合成でもよい。外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂの一部として使用可能なエラストマーの例としては、ニトリル、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）、フルオロシリコーン（ＦＶＭＱ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、パーフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、天然ゴム、ネオプレン、ポリウレタン、シリコーン、シリコーンゴム、またはその組合せなどの絶縁エラストマーを挙げることができる。電気絶縁に関して外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂを説明することができる。外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂの電気絶縁は、材料の誘電率またはκ値に関して説明することができる。本明細書中に用いられるような「エラストマー」という用語は、室温（２０℃から２５℃の間）で外力によってその元の長さの少なくとも２倍に伸張でき、外力が即座に解放されるとその元の長さに戻ることができる材料を意味する。本明細書中に用いられるようなエラストマーは熱可塑性物質を含むことができ、架橋または熱硬化され得る。

【0018】

導電部分１０４ａおよび１０４ｂは、大方または全体的に、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの内部要素であることができる。導電部分１０４ａおよび１０４ｂは、導電部分が電界を生成するように電流に対して導電性であることができる。一実施形態では、導電部分１０４ａおよび１０４ｂを外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂと内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂとの間に形成することができる。別の実施形態では、導電部分１０４ａおよび１０４ｂはヒドロゲルを含むことができる。導電部分１０４ａおよび１０４ｂは、ポリマー、エラストマーポリマー（エラストマー）、またはその両方をさらに含むことができる。導電部分１０４ａおよび１０４ｂの一部として使用可能なエラストマーの例としては、ニトリル、ＥＰＤＭ、フルオロシリコーン（ＦＶＭＱ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、パーフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、天然ゴム、ネオプレン、ポリウレタン、シリコーン、またはその組合せを挙げることができる。導電部分１０４ａおよび１０４ｂは、銀、金、白金、銅、アルミニウム、またはその他などの導電性ドーパントをさらに含むことができる。さらなる実施形態では、導電部分１０４ａおよび１０４ｂは、可撓性および／または導電性のために、インクおよび接着剤を含むことができる。

【0019】

流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂが流体不透過区画１１８を形成できるように、１つ以上の端縁で流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂを封止することができる。しかしながら、実現例によっては、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂ（またはその部分）は、別個の構造ではなく、代わりに一体構造であってもよい。区画は、誘電性流体１１４を保持することができる。誘電性流体１１４は、電気的絶縁破壊に対する耐性があるおよび／または絶縁性を与える流体であることができる。１つ以上の実施形態では、誘電性流体１１４は、１つ以上の対向する層（たとえば、対向する導電部分１０４）同士の間のアーク放電を防止することができる。誘電性流体１１４は、植物油系の誘電性流体などの脂質系流体であることができる。誘電性流体１１４はエチレングリコールであることができる。誘電性流体１１４は、関連する誘電率またはκ値を有することができる。

【0020】

内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、流体不透過膜１１０ａおよび１１０ｂの内側面１１２を形成することができる。内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、外部絶縁部分１０２ａおよび１０２ｂと同様の材料で構成することができる。１つ以上の実施形態では、内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、ニトリル、ＥＰＤＭ、フルオロシリコーン（ＦＶＭＱ）、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、パーフルオロメチルビニルエーテル（ＰＭＶＥ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、天然ゴム、ネオプレン、ポリウレタン、シリコーン、またはその組合せなどの絶縁エラストマーを含むことができる。１つ以上の実施形態では、内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは、高い電気的絶縁破壊電圧を有しかつ非導電性のポリマーおよびエラストマーを含むことができる。内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは保護層１１６をさらに含むことができる。図１に示すように、保護層１１６を内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂと誘電性流体１１４との間に形成することができる。いくつかの配置では、保護層１１６は内側面１１２の一部を形成することができる。保護層１１６は、大きさまたは組成が均一であるまたは異なることができる。さらに、保護層１１６は、非導電性および／または耐腐食性であることができる。１つ以上の実施形態では、保護層１１６は、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）などの可撓性かつ耐腐食性のプラスチックである。

【0021】

ある事例では、内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂは粒子材料１１７をさらに含むことができる。図１Ｂでは、粒子材料１１７は、誘電性流体中に懸濁されて示されるが、これは限定を意図していない。いくつかの実現例では、粒子材料１１７を内部絶縁部分１０６ａおよび１０６ｂ内に埋め込むまたは誘電性流体１１４に懸濁させることができる。粒子材料１１７は、大きさまたは組成が均一であるまたは異なることができる。さらに、粒子材料１１７は非導電性であることができる。一実施形態では、粒子材料１１７は、粒子状のガラス、二酸化ケイ素、または炭化ケイ素である。粒子材料１１７は、アクチュエータ１００が作動されるときまたはそれ以外の場合に作動位置にあるときにアクチュエータ１００が横方向にシフトしないように、アクチュエータ１００に係止性を与えることができる。本明細書中に記載されるように粒子材料１１７を含むアクチュエータ１００は、１つ以上の実施形態で「係止アクチュエータ」と称され得る。

【0022】

図２Ａおよび図２Ｂは、１つ以上の実施形態に従う可変硬さ特性を有する構造２００の断面図を示す。構造２００は、電気入力などの入力を受けると、構造の部分の硬さを制御できるように構成可能である。そのため、構造２００は、構造２００に加えられる二次的な力に応答して構造の硬さのレベルを制御することができる。一般的に、構造２００は、第１のプレート２０２および第２のプレート２０８と１つ以上の電極２１０とを含むことができる。構造２００は、接着剤２０４、中詰材２０６、およびアクチュエータ２４０を含むことができる。アクチュエータ２４０はアクチュエータであることができる。アクチュエータ２４０は、図１を参照して説明されるアクチュエータ１００と組成および構造が実質的に同様であることができる。

【0023】

図２Ａは、１つ以上の実施形態に従う、弛緩位置にあるアクチュエータ２４０を示す。１つ以上の実施形態では、構造２００は、第１のプレート２０２および第２のプレート２０８などの１つ以上の可変硬さプレートを含むことができる。第１のプレート２０２は、接着剤２０４と接続された状態にあることができる。一実施形態では、第１のプレート２０２の内側面と接続した状態で接着剤２０４を位置決めすることができる。接着剤２０４はアクチュエータ２４０に接続することができる。第２のプレート２０８に接続された状態でアクチュエータ２４０を位置決めすることができる。一実施形態では、構造２００は、図２Ａに示されるように構成可能である。この実施形態では、第１のプレート２０２および第２のプレート２０８は、互いに実質的に平行でありかつ構造２００の外側面を形成するものとして示される。接着剤２０４およびアクチュエータ２４０は、ここでは第１のプレート２０２と第２のプレート２０８との間に位置決めされて示されている。

【0024】

一実施形態では、構造２００は第１のプレート２０２を含むことができる。第１のプレート２０２は、構造２００の外側境界を形成することができる。第１のプレート２０２は実質的に平坦な表面を有することができる。本明細書中に用いられるように、「実質的に」という用語は、それが修飾するまさにその用語とそれからのわずかなばらつきとを含む。したがって、「実質的に平坦」という用語は、まさに平坦であることと、それからのわずかなばらつきとを意味する。この特定の例では、それからのわずかなばらつきは、通常の製造公差内、約１０度／パーセント以下もしくはそれ以内、約５度／パーセント以下もしくはそれ以内、約４度／パーセント以下もしくはそれ以内、約３度／パーセント以下もしくはそれ以内、約２度／パーセント以下もしくはそれ以内、または約１度／パーセント以下もしくはそれ以内を含み得る。

【0025】

第１のプレート２０２は、第１のプレート２０２を制御可能に剛性にすることができるように、さまざまな物理的パラメータを有することができる。第１のプレート２０２は、剛性材料、半剛性材料、可撓性材料、またはその組合せを含むことができる。本明細書中に記載される１つ以上の実施形態では、第１のプレート２０２は、金属、合金、ポリマー、セラミック、または印加される力に応答して少なくともいくらかの可撓性を与えることができる他のものを含むことができる。第１のプレート２０２はさらに実質的に均一であることができる。１つ以上の実施形態では、第１のプレート２０２は、実質的に均一な厚み、組成、剛性、表面粗さなどを有することができる。第１のプレート２０２のこの説明は、第２のプレート２０８に等しく当てはまる。

【0026】

第１のプレート２０２は、第１の表面２１６と、第２の表面２１８と、保持端縁２２０と、延在端縁２２２とを有することができる。第１の表面２１６は、第１のプレート２０２の外向きに面する部分を形成することができ、第２の表面２１８は内側面を形成する。さらに、第１の表面２１６は、特定の表面粗さ、材料の種類など、１つ以上の対象物と接することと整合する特徴を有することができる。第１のプレート２０２を、剛性支持体２１２などの、保持端縁２２０にある支持体に取り付けることができる。次に、延在端縁２２２は、第１のプレート２０２の剛性支持体２１２から片持ち梁状に延在することができる。そのため、保持端縁２２０は、第１のプレート２０２の支点となることができる。保持端縁２２０は、第１のプレート２０２、第２のプレート２０８、および／または構造２００の完全性または動作を維持するように支持され得るまたはそれ以外の態様で適合され得る。

【0027】

接着剤２０４は、第１のプレート２０２と接続された状態にあることができる。接着剤２０４は、単一の接着剤または複数の接着剤であることができる。一実施形態では、接着剤２０４は、材料が耐久性を有しかつさまざまな他の材料と強い接合を形成できるようにする性質を有するエポキシまたは別の材料であることができる。接着剤２０４は、固体層を形成することができ、さまざまな外部要因に対する耐性を有することができる。接着剤２０４は、水分、湿度、および極端な高温または低温などのさまざまな環境パラメータに対する耐性を有することができる。接着剤２０４は嫌気性接着剤であることができる。接着剤２０４は、複数の化学物質による劣化または機能不全に対する耐性を有することができる。これらの化学物質は、さまざまな種類の作動液、油、および燃料を含むことができる。接着剤２０４は、中詰材２０６と第１のプレート２０２の第２の表面２１８との間に接着することができる。

【0028】

中詰材２０６は接着剤２０４と接続することができる。中詰材２０６は、中詰材２０６がアクチュエータ２４０および／または構造２００に安定性および係止能力を与えることができるように、さまざまな物理的パラメータを有することができる。中詰材２０６は、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、炭化ケイ素、または高い表面粗さを与えることができる他のものなどのさまざまな粗い材料を含むことができる。さらに、中詰材２０６は被覆研磨材であることができる。一例では、中詰材２０６は、研磨材が一方面に接着された紙または布のシートを含むことができる。中詰材２０６は、さまざまなグリットサイズ（２０または４０のようなより小さい数は粗いグリットを示す一方で、１５００のようなより大きい数は微細なグリットを示す）の酸化アルミニウム紙または炭化ケイ素紙などの被覆研磨材であることができる。さらなる実施形態では、中詰材２０６は、高圧用途に用いることができるセラミック酸化アルミニウムであることができる。さらなる実施形態では、中詰材２０６は砂であることができる。アクチュエータ２４０に面する中詰材２０６によってなど、アクチュエータ２４０と第１のプレート２０２との間に摩擦を生じさせるように中詰材２０６を位置決めすることができる。

【0029】

アクチュエータ２４０は、中詰材２０６に接続された状態で位置決めすることができる。アクチュエータ２４０は、図１を参照して説明されるアクチュエータ１００と実質的に同様であることができる。アクチュエータ２４０は、電気入力などの入力を受けるように構成可能であり、電極２１０を通して入力を送達することができる。電極２１０は、アクチュエータ２４０の１つ以上の導電部分２１５に接続され得るまたはそれと接続され得る。複数の場所に電極２１０を位置決め可能である。１つ以上の実施形態では、電極２１０は、第２のプレート２０８の第２の表面２２６でアクチュエータ２４０に接続することができる。１つ以上のさらなる実現例では、アクチュエータ２４０は保護コーティングをさらに含むことができる。アクチュエータ２４０の外側面または内側面上に保護コーティングを位置決めすることができる。保護コーティングは、図１を参照して上述した保護層１１６と実質的に同様であることができる。保護コーティングは、アクチュエータ２４０の摩損を低減するようにまたはそうでない場合は中詰材２０６に対する耐摩耗性を与えるように構成可能である。

【0030】

アクチュエータ２４０は、この図２Ａでは弛緩位置に示されている。アクチュエータ２４０は、電気入力が電極２１０を通じて印加されると、作動位置（図２Ｂ）に移動する。１つ以上の実施形態では、アクチュエータ２４０は、中詰材２０６に向かって優先的に油圧力を生成するように構成される複数の導電部分を含むことができる。さらなる実施形態では、構造２００は、複数のアクチュエータ２４０を含むように構成可能である。アクチュエータ２４０は、構造の１つ以上の領域を独立して制御するように構成可能である。

【0031】

ここに示されるように、第２のプレート２０８は、第１のプレート２０２と実質的に平行であることができる。第２のプレート２０８は、第１の表面２２４と、第２の表面２２６と、保持端縁２２８と、延在端縁２３０とを有することができる。第１の表面２２４は、第２のプレート２０８の外向きに面する部分を形成することができ、第２の表面２２６は内側面を形成する。さらに、第１の表面２２４は、指定された表面域粗さ、材料の種類など、１つ以上の対象物と接することに整合する特徴を有することができる。第２のプレート２０８を、剛性支持体２１４などの、保持端縁２２８にある支持体に取り付けることができる。次に、延在端縁２３０は、剛性支持体２１２から片持ち梁状に延在することができる。第１のプレート２０２および第２のプレート２０８を、それぞれ剛性支持体２１２および２１４に接続することができる。したがって、剛性支持体２１２および２１４は、第１のプレート２０２および第２のプレート２０８に安定性を与えることができる。

【0032】

剛性支持体２１２および２１４は、構造２００の構成要素を固着および支持する要素であることができる。剛性支持体２１２および２１４は、構造２００に安定性を与えるように構成可能である。剛性支持体２１２および２１４は、動作の際に第１のプレート２０２および第２のプレート２０８に抵抗および支持を与えることができる異なる材料からなることができる。１つ以上の実施形態では、剛性支持体２１２および２１４は、金属、合金、ポリマー、セラミック、または印加される力に応答してしっかりした安定性を与えることができる他のものであることができる。剛性支持体２１２および２１４はさらに、均一な厚み、組成、剛性、表面粗さなどを有するなど、１つ以上の物理的特性が実質的に均一であることができる。剛性支持体２１２、２１４は別個の構造であることができる。これに代えて、剛性支持体２１２、２１４は同じ構造であることができる。

【0033】

アクチュエータ２４０を制御部２４５に接続することができる。制御部２４５は、電気入力などの入力を送達するように構成可能である。電極２１０を通じて電気入力を導電部分２１５に印加することができる。１つ以上の実施形態では、制御部２４５は、演算装置から信号を受信するための通信装置であることができる。さらなる実施形態では、制御部２４５は演算装置であることができる。本明細書中に用いられるような演算装置を、図４を参照してより詳細に説明する。アクチュエータ２４０の導電部分２１５が入力を受けると、導電部分２１５同士は互いを引き寄せ合うことができ、これによりアクチュエータ２４０が作動位置に移動し、中詰材２０６に油圧力が印加される。中詰材２０６に力が加わると、第１のプレート２０２および第２のプレート２０８にさらに力を加えることができ、その結果、構造２００が剛性になる。アクチュエータ２４０の作動の制御により、構造２００は、印加される力のレベルを制御することができる。第１のプレート２０２および第２のプレート２０８を剛性支持体２１２および２１４に接続すると、構造２００が曲がることができる起点となる支点ができる。

【0034】

アクチュエータ２４０は、剛性支持体２１２および２１４から延在して示されているが、これは、プレート２０２および２０８に対してアクチュエータ２４０がとり得る位置および／または向きを限定することを意図するものではない。１つ以上の実現例では、アクチュエータ２４０を、長さ方向に、幅方向に、またはプレート２０２と２０８との間の任意の途中の位置に位置決め可能である。さらに、ここでは単一のアクチュエータ２４０が示されるが、アクチュエータ２４０は、任意の編成または配列で位置決めまたは積層される複数のアクチュエータ２４０のうちの１つであることができる。

【0035】

一例として、一実現例では、プレート２０２および２０８において幅方向に延在する複数のアクチュエータ２４０が存在することができる。規則的な間隔または不規則な間隔を含む、プレート２０２および２０８の長さに沿った任意の好適な態様で、複数のアクチュエータ２４０を分散させることができる。さらに、複数の導電部分２１５を有するものとして示されているが、本明細書中に記載される１つ以上の実現例では、導電部分２１５のさまざまな編成を用いることができる。当業者は、さらなる明示的な記載がなくても、本明細書中に開示されるさまざまな組合せを理解するであろう。

【0036】

図２Ｂは、一実施形態に従う、制御部２４５からの電気入力が印加された構造２００を示す。図２Ａを参照して上述したように、制御部２４５をさまざまな場所で構造２００に接続することができる。１つ以上の実施形態では、制御部２４５は、電気入力などの入力を導電部分に送達するように構成可能である。１つ以上の実施形態では、制御部２４５は、演算装置から信号を受信するための通信装置であることができる。さらなる実施形態では、制御部２４５は演算装置であることができる。

【0037】

動作の際、可変硬さプレート２０２および２０８の保持端縁（たとえば、保持端縁２２０および２２８）と延在端縁（たとえば、延在端縁２２２および２３０）との間で構造２００に力を加えることができる。力は、適用される対象物の重量からなど、さまざまな使用可能な力であり得る。この力は、構造２００中に歪みまたは曲げを生じさせることができる。曲げは、第１の位置から第２の位置への延在端縁の移動に関することができ、第２の位置では、保持端縁は実質的に同じ位置に留まる。

【0038】

制御部２４５は、１つ以上の入力を構造２００に与えて構造２００の硬さを変化させることができる。一実施形態では、制御部２４５は電気入力を与える。電極２１０を通じて電気入力をアクチュエータ２４０の導電部分２１５に印加することができる。１つ以上の実施形態では、アクチュエータ２４０は、制御部２４５からの電気入力を用いて油圧力を生成するように構成可能である。電極２１０は、第２の表面２２６を介してなど、導電部分２１５と接続した状態で位置決めされて、１つ以上の導電部分２１５においてアクチュエータ２４０の膜に接続されることができる。電極２１０は、アクチュエータ２４０と第２の表面２２６との間を接続することができる。電気入力に応答して、導電部分２１５は電界を生じさせることができ、これによりそれらがともに引き寄せられ、こうしてアクチュエータ２４０を作動位置に移動させる。

【0039】

導電部分２１５の収縮により、誘電性流体がアクチュエータ２４０の他の領域に押し込まれ、油圧力を生成する。次に、作動されると、油圧力を中詰材２０６および第１のプレート２０２に印加して、中詰材２０６をアクチュエータ２４０と第１のプレート２０２との両方に接触させることができる。第１のプレート２０２および第２のプレート２０８に対するアクチュエータ２４０の拡張により、構造２００はより剛性になることができる。さらに、油圧力は、第１のプレート２０２および第２のプレート２０８を真っ直ぐにすることができる。このように、アクチュエータ２４０による油圧力の印加の結果、構造２００が制御可能に剛性になることができる。

【0040】

図３Ａおよび図３Ｂは、１つ以上の実施形態に従う、アクチュエータ３３０が作動位置にある構造３００を示す。構造３００は、図２Ａおよび図２Ｂに示されるような構造２００と構成が実質的に同様であることができる。構造３００は、第１のプレート３０２および第２のプレート３０４を含むことができる。第１のプレート３０２と第２のプレート３０４との間にアクチュエータ３３０を位置決めすることができる。１つ以上の実施形態では、アクチュエータ３３０は、係止油圧アクチュエータであることができる。構造３００は、電気入力などの入力を受けると制御可能に剛性になるように構成可能である。そのため、構造３００は、二次的な力に応答して印加される力のレベルを制御することができる。

【0041】

図３Ａは、１つ以上の実施形態に従う構造３００を示す。構造３００は、制御部３４０によって送達されるような電気入力などの入力を受けると制御可能に剛性となるように構成可能である。１つ以上の実施形態では、制御部３４０は、演算装置から信号を受信するための通信装置であることができる。さらなる実施形態では、制御部３４０は演算装置であることができる。制御部３４０またはその要素は、図２Ａを参照して説明される制御部２４５と実質的に同様であることができる。そのため、構造３００は、二次的な力に応答して印加される力のレベルを制御することができる。

【0042】

一般的に、構造３００は第１のプレート３０２を含むことができる。第１のプレート３０２は、第１の表面３１２と、第２の表面３１４と、保持端縁３１６と、延在端縁３１８とを有することができる。第１の表面３１２は、第１のプレート３０２の外向きに面する部分を形成することができ、第２の表面３１４は内側面を形成する。第１のプレート３０２を、剛性支持体３０８などの、保持端縁３１６にある支持体に取り付けることができる。次に、延在端縁３１８は、第１のプレート３０２の剛性支持体３０８から延在することができる。そのため、保持端縁３１６は、第１のプレート３０２の支点であることができる。第１のプレート３０２は、図２Ａに記載されるような第１のプレート２０２と実質的に同様であることができる。

【0043】

構造３００は、第２のプレート３０４を含むことができる。ここで示されるように、第２のプレート３０４は、第１のプレート３０２に平行に位置決め可能である。第２のプレート３０４は、第１の表面３２０と、第２の表面３２２と、保持端縁３２４と、延在端縁３２６とを有することができる。第２のプレート３０４は、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明される第２のプレート２０８と実質的に同様であることができる。第１の表面３２０は、第２のプレート３０４の外向きに面する部分を形成することができ、第２の表面３２２は内側面を形成する。第２のプレート３０４を、剛性支持体３１０などの、保持端縁３２４にある支持体に取り付けることができる。次に、延在端縁３２６は、第２のプレート３０４から延在することができる。第１のプレート３０２および第２のプレート３０４を、それぞれ剛性支持体３０８および３１０に接続することができる。

【0044】

剛性支持体３０８および３１０は、構造３００の構成要素を固着および支持する要素であることができる。剛性支持体３０８および３１０は、構造３００に安定性を与えるように構成可能である。剛性支持体３０８および３１０は、図２Ａおよび２Ｂを参照して説明される剛性支持体２１２および２１４と実質的に同様であることができる。

【0045】

構造３００はアクチュエータ３３０を含むことができる。アクチュエータ３３０は、図１を参照して説明したように、粒子材料１１７を含む上記アクチュエータ１００の１つ以上の要素と組成が同様であることができる、および／またはそれらを含むことができる。アクチュエータ３３０は、電気入力などの入力を受けるように構成可能である。１つ以上の電極３０６を通じて入力をアクチュエータ３３０に送達することができる。電極３０６は、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明した電極２１０と実質的に同様であることができる。電極３０６は、アクチュエータ３３０の１つ以上の導電部分３１５に接続され得るまたはそれと接続され得る。アクチュエータ３３０は、ここでは弛緩位置に示されている。アクチュエータ３３０は、電極３０６を通じて電気入力が印加されると、作動位置に移動する。

【0046】

接着剤３３５は、第１のプレート３０２に接続された状態にあることができる。接着剤３３５は、図２Ａおよび図２Ｂを参照して説明した接着剤２０４と実質的に同様であることができる。１つ以上の実施形態では、接着剤３３５は、アクチュエータ３３０の外側面の１つ以上の部分と、第１のプレート３０２の第２の表面３１４との間を接着することができる。さらなる実施形態では、接着剤３３５は、アクチュエータ３３０の外側面の１つ以上の部分と、第２のプレート３０４の第２の表面３２２との間を接着することができる。第１のプレート３０２に接続された状態でアクチュエータ３３０を位置決めすることができる。アクチュエータ３３０は、図１を参照して説明した粒子材料１１７を含むアクチュエータ１００と実質的に同様であることができる。１つ以上のさらなる実現例では、アクチュエータ３３５は保護コーティングをさらに含むことができる。アクチュエータ３３５の外側面または内側面上に保護コーティングを位置決めすることができる。保護コーティングは、図１を参照して上述した保護層１１６と実質的に同様であることができる。保護コーティングは、構造３００の１つ以上の表面から生じ得るようなアクチュエータ３３５の摩損を低減するように、またはそうでない場合は耐摩耗性を与えるように構成可能である。

【0047】

アクチュエータ３３０は、電極３０６を通して電気入力などの入力を受けるように構成可能である。アクチュエータ３３０の１つ以上の導電部分３１５に電極３０６を接続することができる。ここで示されるように、アクチュエータ３３０は弛緩位置に示される。電極３０６を通じて導電部分３１５に電気入力が印加されると作動位置に移動するようにアクチュエータ３３０を構成することができる。作動位置では、アクチュエータ３３０は、第１のプレート３０２および第２のプレート３０４に油圧力を印加することができる。アクチュエータ３３０は、第１のプレート３０２と第２のプレート３０４との両方に力を印加しながら横方向の移動に抗することができるため、構造３００の剛性を増すことができる。

【0048】

図３Ｂは、一実施形態に従う、制御部３４０からの電気入力が印加される構造３００を示す。構造３００は、図３Ａを参照して上述したように、構造３００と実質的に同様であることができる。さまざまな場所で制御部３４０を構造３００に接続することができる。制御部３４０は、電気入力などの入力を電極３０６を通じて構造３００に送達するように構成可能である。１つ以上の実施形態では、制御部３４０は、演算装置から信号を受信するための通信装置であることができる。さらなる実施形態では、制御部３４０は演算装置であることができる。制御部３４０またはその要素は、図２Ａを参照して説明される制御部２４５と実質的に同様であることができる。この実施形態では、電極３０６は、図３Ａに記載されるように、第１の電極３０６と同様に位置決め可能である。第２の表面３２２上に第１の電極３０６を位置決めすることができる。電極３０６は、アクチュエータ３３０を第２のプレート３０４の第２の表面３２２に接続することができる。電極３０６は、アクチュエータ３３０の１つ以上の導電部分３１５に接続することができる。電極３０６から導電部分３１５に電荷が送達されると、アクチュエータ３３０は作動位置に移動する。次に、アクチュエータ３３０は、第１のプレート３０２に印加され得る油圧力を生成することができる。アクチュエータ３３０によって油圧力が印加される結果、構造３００が制御可能に剛性になることができる。アクチュエータ３３０は、制御部３４０からの電気入力が終了されるなど、入力が終了されるまでまたは別の入力を受けるまで、定位置に「係止」されたままであることができる。

【0049】

本明細書の実施形態に記載されるように、構造は、印加される力に選択的に可変の硬さを与えることができる。このように、構造３００は多数の利点を提供することができる。構造３００は、ロボティクス、自動車、または建築などの可撓性用途のための構造的支持体またはフレーム支持体として働くことができる。さらに、構造３００は、速度が変化する強い風または空気力学に対応する場合などに可変抵抗を与えることができる。上記層は、簡略化のため、単一の均一な要素として説明される。しかしながら、上記は、本明細書に開示されるような層、層の部分、またはその変形例のいずれかのうちの１つ以上を含むことができる。

【0050】

図４は、１つ以上の実施形態に従う、上述の構造とともに使用可能な演算装置４００のブロック図である。演算装置４００は、限定はしないが、サーバ、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ワークステーション、内蔵コンピュータ、またはマイクロプロセッサ、ＤＳＰ（デジタル信号プロセッサ）、ＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）、もしくはＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）などの演算部を有するスタンドアロン装置などの任意の適切な種類の演算装置であることができる。演算装置４００は、当該演算装置に割り当てられる機能を実行するためのさまざまな構成要素を内蔵することができる。構成要素は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）のようなプロセッサ４０４と、メモリ４０６と、電源４０８と、通信装置４１０と、入力および／または出力装置と、上述の構成要素同士を接続する少なくとも１つのバス４１６とを含むことができる。いくつかの実施形態では、これらの構成要素のうちの１つ以上は、少なくとも部分的に筐体４１８内に収容される。

【0051】

ＣＰＵとも称され得るプロセッサ４０４は、演算装置の一部としてタスクを実行するための１つ以上の命令を受信しかつ実行することができる装置であり得る。一実施形態では、プロセッサ４０４は、特定用途向け命令セットプロセッサ（ＡＳＩＰ）、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、物理処理ユニット（ＰＰＵ）、ＤＳＰ、画像プロセッサ、コプロセッサなどのマイクロプロセッサを含むことができる。プロセッサ４０４として参照されるが、本明細書中に記載される１つ以上の実施形態では、プロセッサ４０４の組合せを含む１つ以上のプロセッサ４０４を用いることができることが理解される。

【0052】

メモリ４０６は、データまたは情報を記憶することができる任意のハードウェアである。メモリ４０６に記憶することができるデータまたは情報の例は、一時的および／または永続的のいずれかで、データ、機能的形態のプログラムコード、および／または他の好適な情報を含むが、これらに限定されない。メモリ４０６は、プロセッサ４０４によって実行されると、本明細書中に論じる方法および機能をプロセッサ４０４に実行させるコンピュータ可読命令を含む１つ以上のモジュールを含むことができる。メモリ４０６は、揮発性および／または不揮発性メモリを含むことができる。メモリ４０６は、コンピュータ可読記憶媒体をさらに含むことができる。好適なメモリ４０６の例は、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、フラッシュメモリ、ＲＯＭ（読出専用メモリ）、ＰＲＯＭ（プログラマブル読出専用メモリ）、ＥＰＲＯＭ（消去可能プログラマブル読出専用メモリ）、ＥＥＰＲＯＭ（電気的消去可能プログラマブル読出専用メモリ）、レジスタ、磁気ディスク、光ディスク、ハードドライブ、または任意の他の好適な記憶媒体、またはその任意の組合せを含む。

【0053】

メモリ４０６はプロセッサ４０４の構成要素であることができる、またはプロセッサ４０４が用いるためにプロセッサ４０４に動作可能にメモリ４０６を接続することができる。メモリ４０６は、ＬＩＮＵＸ（登録商標）などのオペレーティングシステム４２０を含むことができる。オペレーティングシステム４２０は、バッチ、ライブ、タイムシェアリング、リアルタイム、および他の種類のオペレーティングシステムを含むことができる。本明細書中に記載するようなオペレーティングシステム４２０は、演算装置４００とのインターフェイスを制御しかつこれを設けるためにユーザが選択するような、データを処理するため、データにアクセスするため、データを書込むため、データを格納するため、データを検索するため、または他の機能のための命令を含むことができる。メモリ４０６は、ネットワーク４９０および／または別の演算装置と通信するための通信手順を含むことができる。

【0054】

通信装置４１０は、演算装置４００が他の演算装置と通信できるようにする、有線もしくは無線接続構成要素および／またはソフトウェアであることができる。通信装置４１０は、ネットワークプロトコル（たとえば、イーサネット（登録商標）または同様のプロトコル）を介してなど、ローカルにまたは遠隔に装置との通信を可能にすることができる。一例では、演算装置４００は、通信装置４１０を用いてネットワーク４９０に接続される。通信装置４１０は、他の演算装置に関連付けられる遠隔装置とさらに接続され得る。さらなる実施形態では、演算装置４００を１つ以上の演算装置と接続することができ、第２の演算装置に接続されるかまたは第２の演算装置と接続された状態にある１つ以上のセンサへのアクセスが可能になる。

【0055】

演算装置４００は、硬さ制御システム４７０またはその構成要素をさらに含むことができる。本明細書中に記載するように、硬さ制御システム４７０のある構成要素を演算装置４００またはその組合せの中に格納することができる。そのため、硬さ制御システム４７０の１つ以上の実施形態は、格納される、収集される、作成される、比較される、またはそれ以外に演算装置４００のメモリ４０６もしくはデータベース４２２から利用可能にされるような、硬さ制御システム４７０、そのモジュール、またはその構成要素を含むことができる。演算装置４００の一部として格納されると、硬さ制御システム４７０は、通信装置４１０およびネットワーク４９０を通じて別の演算装置４００または他の装置にアクセスすることができ、硬さ制御システム４７０を備える１つ以上の構成要素同士の間の連続性を可能にする。

【0056】

硬さ制御システム４７０の考察は、一実施形態に従う硬さ制御システム４７０を示す図５から始まる。硬さ制御システム４７０は、図４に示される演算装置４００からのプロセッサ４０４を含むものとして示される。したがって、プロセッサ４０４は、硬さ制御システム４７０の一部であることができる。硬さ制御システム４７０は、プロセッサ４０４とは別個のプロセッサを含むことができる、または硬さ制御システム４７０は、データバスもしくは別の通信経路を通じてプロセッサ４０４にアクセスすることができる。一実施形態では、硬さ制御システム４７０は、可撓性制御モジュール５２０および応答モジュール５３０を記憶することができるメモリ５１４を含む。メモリ５１４は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、またはモジュール５２０および５３０を記憶するための他の好適なメモリであることができる。モジュール５２０および５３０は、たとえば、プロセッサ４０４によって実行されると、プロセッサ４０４に、本明細書に開示されるさまざまな機能を実行させるコンピュータ可読命令である。

【0057】

硬さ制御システム４７０は、データベース５１０をさらに含むことができる。データベース５１０は、メモリ５１４の一部として、メモリ５１４とは独立した構成要素として、（メモリ５１４とは区別される）別個のメモリの一部として、またはその他を含む多数の構成で提示することができる。データベース５１０は、変形データ５６０およびユーザ情報５７０を含むことができる。変形データ５６０は、最大変形、現在の変形、耐用寿命、および使用中に構造を制御するのに用いることができる他の詳細に関して、構造および／またはアクチュエータの各々について検出または決定されるデータセットを含むことができる。ユーザ情報５７０は、ユーザによる構造の選択および使用に関する情報を含むことができる。硬さ制御システム４７０またはその部分を、演算装置４００の一部として、サーバの一部として、またはその他として格納することができる。そのため、硬さ制御システム４７０またはその中に内蔵されるモジュールの機能のうち１つ以上を遠隔で実行して、本明細書中に記載される実施形態の一部として構造に移すことができる。

【0058】

可撓性制御モジュール５２０は、一般的に、プロセッサ４０４によって実行されると、構造のための応答パラメータに関する入力を受信するようにプロセッサ４０４を制御する命令を含むことができる。応答パラメータは、ユーザまたは構造が使用されている環境からの入力に関する１つ以上の制御限定である。１つ以上の実施形態では、応答パラメータは、構造のたわみの上下の境界を含むことができる。入力は、ユーザまたは対象が構造と相互作用することを意図するか、またはその過程にある信号である。そのため、入力は、カメラ、ジャイロスコープ、加速度計、および動きまたは構造との相互作用を示す他のものからの信号など、構造に関連して１つ以上のセンサから受信するセンサ信号を含むことができる。入力は、所望の硬度を示すかまたは表面が対象から力を受けているであろうことを示す命令などの、ユーザからの選択または命令をさらに含むことができる。本明細書中で用いられるような構造は、図２－図３を参照して説明される構造２００および３００と実質的に同様であることができる。

【0059】

構造は、アクチュエータの形状を変化させる１つ以上の力によって変形することができる。本明細書中に用いられるような変形とは、構造全体の元の状態もしくは応力を受けていない状態からの変化、またはアクチュエータのうちの１つ以上の係止解除を指す。上述のように、構造は、構造に対する１つ以上の対象物からの力によって剛性を変化させることができる。可撓性制御モジュール５２０は、外部センサ、膜の静電容量の検出、またはその他などの多数のメカニズムによって構造の変形を検出することができる。可撓性制御モジュール５２０は、アクチュエータの各々が個々に分析されるように、アクチュエータ同士の間の変形の差をさらに検出することができる。さらなる実施形態では、ユーザの要望に基づき、構造の変形を群でまたは全体として分析することができる。次に、可撓性制御モジュール５２０によって、変形レベルをデータベース５１０の変形データ５６０に格納することができる。

【0060】

応答パラメータは、硬さ制御システム４７０がいつ応答するかを規定する入力に関する１つ以上の限定であることができる。ユーザからの直接の入力に関して、可撓性制御モジュール５２０は、所望により、与えられる任意の入力、特定のユーザ、特定のコマンド、または他のものに応答するように構成可能である。センサまたはセンサシステムからの入力に関して、可撓性制御モジュール５２０は、任意の入力、特定のパラメータ内の入力、センサの組合せから受けた入力、あるしきい値を上回るもしくは下回る入力、または他のものに応答するように構成可能である。一例では、可撓性制御モジュール５２０は、カメラまたは加速度計またはその組合せによって検出されるような動きに応答するように構成可能である。別の例では、可撓性制御モジュール５２０は、あるしきい値を超える振動または重量に応答するように構成可能である。別の実施形態では、可撓性制御モジュール５２０は、伸張の際に見られるような、構造のアクチュエータにおける静電容量の変化に応答するように構成可能である。

【0061】

可撓性制御モジュール５２０は、応答パラメータに関して作動信号を送る命令をさらに含むことができる。作動信号は、場所または特定の総硬度に影響を与える剛性の変化など、構造において適切な応答を作成するように可撓性制御モジュール５２０が決定する入力であることができる。図２－図３を参照して上述したように、作動信号を構造に送達することができる。作動信号は、可撓性制御モジュール５２０によって直接に、またはネットワーク４９０などのネットワークを通じて受信され得る。作動信号は、構造と接続している１つ以上のスイッチに関する個別の入力または群での入力をさらに含むことができる。別の実施形態では、作動信号は、本明細書中に記載する実施形態に従う、制御部によってアクチュエータの１つ以上の導電領域に送達される信号である。個別の入力は、ユーザ情報５７０の一部としてデータベース５１０に格納することができる。

【0062】

可撓性制御モジュール５２０は、構造のアクチュエータのうちの１つ以上を解放する（たとえば、係止解除する）命令をさらに含むことができる。本明細書中に記載される１つ以上の実施形態に従うと、アクチュエータを係止状態または係止解除状態に維持することができる。係止状態に維持されている場合、アクチュエータのうち１つ以上において電流を減少させるまたは除去することによって、アクチュエータを解放することができる。次に、導電部分は、電荷の除去によって離れていき、そうするとアクチュエータを曲げやすくなる。一旦膜が曲げやすくなると、次に構造は、１つ以上の外力（たとえば、弾性による流体圧力の変化）に応答し、これにより構造が弛緩状態になることができる。

【0063】

応答モジュール５３０は、一般的に、プロセッサ４０４を制御して所望の変形レベルでアクチュエータを作動させるように機能する命令を含むことができる。一旦構造が所望の状態または１つ以上の二次的因子（たとえば、最大重量容量）によって限定される状態に達すると、応答モジュール５３０は、アクチュエータのうちの１つ以上を作動させて、構造に力を割り当てることができる。アクチュエータが一旦再作動されると、アクチュエータの弾性が再び限定される。このように、構造は、所望により、または硬さ制御システム４７０によって設定される１つ以上のパラメータに基づいて、特定の剛性を保持することができる。

【0064】

こうして硬さ制御システム４７０および構造は、構造の動きを調節することができる。構造は、弛緩状態から収縮状態に変化することができ、各状態をアクチュエータによって保持することができるため、外力に対する構造の剛性を可変に維持することができる。構造は、多数の利点を提供することができる。構造は、必要に応じてさまざまな装置に構造的剛性を与えることができ、こうして、エネルギー入力を用いて重量を低減する。硬さ制御システム４７０は、構造に変調のレベルを加えることができ、これにより構造を高度に制御できるようになる。

【0065】

上述のシステムおよび方法の組合せまたはそれらからの削除を含め、当該システムおよび方法の他のおよびさらなる実施形態が、その具体的な列挙がなくても、企図される。詳細な実施形態を本明細書に開示する。しかしながら、開示される実施形態は例としてのみ意図されることを理解されたい。したがって、本明細書中に開示される具体的な構造的および機能的詳細は、限定的なものとして解釈されるべきではなく、単に請求項の根拠として、および事実上任意の適切に詳細な構造において本明細書中の局面をさまざまに採用するように当業者に教示するための代表的な根拠として解釈されるべきである。さらに、本明細書中で用いる用語および表現は、限定することを意図するものではなく、むしろ、可能な実現例の理解可能な説明を提供することを意図する。さまざまな実施形態を図１－図５に示すが、実施形態は図示の構造または用途に限定されない。

【0066】

図中のフローチャートおよびブロック図は、さまざまな実施形態に従うシステム、方法、およびコンピュータプログラムプロダクトの可能な実施形態のアーキテクチャ、機能性、および動作を示す。この点に関して、フローチャートまたはブロック図中の各ブロックは、特定される論理的機能を実現するための１つ以上の実行可能命令を含むことができるモジュール、セグメント、またはコードの部分を表すことができる。いくつかの代替的な実施形態では、ブロック中に注記される機能を、図に注記される順序以外で行うことができることにも留意されたい。たとえば、続けて示される２つのブロックを実際には実質的に同時に実行することができる、または関与する機能性に応じて当該ブロックを逆の順序で実行できることがある。

【0067】

上述のシステム、構成要素、および／または方法を、ハードウェアまたはハードウェアとソフトウェアとの組合せで実現することができ、また、１つの処理システムにおいて集中的に、またはいくつかの相互接続された処理システムにわたって異なる要素が散らばる分散態様で、これらを実現することができる。本明細書中に記載の方法を実行するように適合される任意の種類の処理システムまたは他の機器が適している。ハードウェアとソフトウェアとの典型的な組合せは、ロードされかつ実行されると、本明細書中に記載される方法を実行するように処理システムを制御するコンピュータ使用可能プログラムコードを有する処理システムであることができる。システム、構成要素、および／または方法を、コンピュータプログラムプロダクト、または機械によって可読であり、本明細書中に記載される方法および方法を実行する機械によって実行可能な命令のプログラムを有形に具現化する他のデータプログラムの記憶装置などのコンピュータ可読記憶装置に埋め込むこともできる。これらの要素は、本明細書中に記載される方法の実施形態を可能にするすべての特徴を含むことができ、かつ、処理システムにロードされると、これらの方法を実行することができるアプリケーションプロダクトに埋め込まれることもできる。

【0068】

さらに、本明細書中に記載される配置は、格納されるなどコンピュータ可読プログラムコードが具現化または埋め込まれた１つ以上のコンピュータ可読媒体中に具現化されるコンピュータプログラムプロダクトの形態をとることができる。１つ以上のコンピュータ可読媒体の任意の組合せを利用することができる。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ可読信号媒体またはコンピュータ可読記憶媒体であり得る。「コンピュータ可読記憶媒体」という表現は、非一時的記憶媒体を意味する。コンピュータ可読記憶媒体は、たとえば、電子的、磁気的、光学的、電磁的、赤外線、もしくは半導体システム、機器、もしくは装置、または前述の任意の好適な組合せであり得るが、これらに限定されない。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例（非網羅的なリスト）は、以下を含む：１つ以上の配線を有する電気的接続、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、固体状態ドライブ（ＳＳＤ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭもしくはフラッシュメモリ、光ファイバ、可搬コンパクトディスク読出専用メモリ（ＣＤ－ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、光記憶装置、磁気記憶装置、または前述の任意の好適な組合せである。この書類の文脈では、コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行システム、機器、または装置が用いるための、またはそれに関連して用いるためのプログラムを含有するまたは記憶することができる任意の有形の媒体であり得る。

【0069】

無線、有線、光ファイバ、ケーブル、ＲＦなど、または前述の任意の好適な組合せを含むがこれらに限定されない任意の適切な媒体を用いて、コンピュータ可読媒体上で具現化されるプログラムコードを送信することができる。本配置の局面のための動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、Ｃ＋＋などのオブジェクト指向プログラミング言語と、「Ｃ」プログラミング言語または同様のプログラミング言語などの従来の手続き型プログラミング言語とを含む１つ以上のプログラミング言語の任意の組合せで書くことができる。プログラムコードは、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして、一部はユーザのコンピュータ上で一部は遠隔コンピュータ上で、または完全に遠隔コンピュータもしくはサーバ上で、実行することができる。後者のシナリオでは、遠隔コンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意の種類のネットワークを介してユーザのコンピュータに接続することができる、または外部コンピュータ（たとえば、インターネットサービスプロバイダを用いてインターネットを通じて）に接続することができる。

【0070】

本明細書中で用いるような「ａ」および「ａｎ」という用語は、１つまたは１つより多くとして定義される。本明細書中で用いるような用語「複数」は、２つまたは２つより多くとして定義される。本明細書中で用いるような用語「別の（ａｎｏｔｈｅｒ）」は、少なくとも第２またはそれ以上のものとして定義される。本明細書中で用いるような「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および／または「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語は、含む（すなわち、制限のない文言）として定義される。本明細書中で用いるような「...および...のうちの少なくとも１つ」という表現は、関連する列挙される項目のうちの１つ以上のいずれかおよびすべての可能な組合せを指しかつそれらを包含する。一例として、「Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つ」という表現は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、またはそれらの任意の組合せ（たとえば、ＡＢ、ＡＣ、ＢＣ、またはＡＢＣ）を含む。

【0071】

以上は、開示される装置、システム、および方法の実施形態に向けられるが、その基本的な範囲から逸脱することなく、開示される装置、システム、および方法の他のおよびさらなる実施形態を考案することができる。その範囲は、以下の請求項によって定められる。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】