壓電驅動裝置、機器人以及它們的驅動方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及壓電驅動裝置以及具備壓電驅動裝置的機器人等各種裝置。
【背景技術】
[0002]—直以來，已知有使用壓電元件的壓電致動器(壓電驅動裝置)(例如專利文獻1)。該壓電驅動裝置的基本結構構成為在加強板的兩個面彼此之上2行2列地配置有4個壓電元件，共計8個壓電元件設置于加強板的兩側。各個壓電元件是分別利用2片電極夾著壓電體的單元，加強板也作為壓電元件的一方的電極而被利用。在加強板的一端設置有用于與作為被驅動體的轉子接觸從而使轉子旋轉的突起部。若對4個壓電元件中的配置于對角的兩個壓電元件施加交流電壓，則上述2個壓電元件進行伸縮運動，據(jù)此加強板的突起部進行往復運動或橢圓運動。而且，由于該加強板的突起部的往復運動或橢圓運動，作為被驅動體的轉子向規(guī)定的旋轉方向旋轉。另外，通過將施加交流電壓的兩個壓電元件切換為其它兩個壓電元件，能夠使轉子向相反方向旋轉。
[0003]以往，作為在壓電驅動裝置中使用的壓電體，使用所謂的塊狀壓電體。在本說明書中，“塊狀壓電體”是指厚度為100 μπι以上的壓電體。利用塊狀壓電體的理由是因為，為了使從壓電驅動裝置施加至被驅動體的力足夠大而想要增大壓電體的厚度。
[0004]專利文獻1:日本特開2004-320979號公報
[0005]然而，存在想要使壓電驅動裝置小型化從而作為能夠收納于較小的空間的小型致動器來利用的期望?？墒?，若為了壓電驅動裝置的小型化而縮小壓電體的厚度，則會產(chǎn)生需要較大的驅動電流的技術問題。另外，隨著驅動電流變大，布線也變粗，因此例如在將壓電驅動裝置配置于較小的空間(例如機器人的關節(jié)內)的情況下，會產(chǎn)生布線空間可能不足的技術問題。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明是為了解決上述技術問題的至少一部分而提出的，能夠以如下方式或應用例來實現(xiàn)。
[0007](1)根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式提供如下壓電驅動裝置，該壓電驅動裝置具備:壓電體；電極，其設置于上述壓電體；以及驅動電路，其對上述電極施加驅動電壓。上述壓電體的厚度為0.05μπι以上20 μ m以下，上述驅動電壓是對變動的電壓施加了偏置電壓(Offset Voltage)的電壓。
[0008]根據(jù)該壓電驅動裝置，將對變動的電壓施加有偏置電壓的電壓作為驅動電壓施加于壓電元件，因此在使用厚度小的壓電體的情況下，也能夠縮小驅動電流。
[0009](2)在上述壓電驅動裝置中，也可以構成為上述壓電體的材質含有鋯鈦酸鉛，上述偏置電壓為20V以上。
[0010]根據(jù)該結構，能夠使驅動電流足夠小。
[0011](3)在上述壓電驅動裝置中，也可以構成為上述壓電體的厚度為0.05 μπι以上10 μm以下。
[0012]根據(jù)該結構，與壓電體的厚度超過ΙΟμπι的情況相比，因對交流電壓施加偏置電壓而導致的驅動電流的降低效果更加顯著。
[0013](4)在上述壓電驅動裝置中，也可以構成為上述壓電體的厚度為0.05 μπι以上3 μm以下。
[0014]根據(jù)該結構，與壓電體的厚度超過3 μπι的情況相比，因對交流電壓施加偏置電壓而導致的驅動電流的降低效果更加顯著。
[0015](5)在上述壓電驅動裝置中，也可以構成為具備:振動板，其具有第一面以及第二面；和壓電振動體，其包括上述壓電體以及上述電極，上述壓電振動體配置于上述振動板的上述第一面以及第二面中的至少一面。
[0016]根據(jù)該結構，能夠通過振動板與壓電振動體的振動產(chǎn)生力。
[0017](6)在上述壓電驅動裝置中，也可以構成為上述壓電振動體配置于上述振動板的上述第一面以及第二面。
[0018]根據(jù)該結構，壓電振動體配置于振動板的第一面與第二面這兩面，因此能夠增大壓電驅動裝置的驅動力。
[0019](7)也可以構成為上述壓電驅動裝置具備設置于上述振動板并能夠與被驅動體接觸的突起部。
[0020]根據(jù)該結構，能夠使用突起部使被驅動體動作。
[0021 ] (8)在上述壓電驅動裝置中，也可以構成為上述電極包括第一電極和第二電極，上述壓電體位于上述第一電極與上述第二電極之間。
[0022]本發(fā)明能夠通過各種方式實現(xiàn)，例如除壓電驅動裝置之外，還能夠通過壓電驅動裝置的驅動方法、壓電驅動裝置的制造方法、搭載壓電驅動裝置的機器人等各種裝置及其驅動方法等各種方式實現(xiàn)。
【附圖說明】
[0023]圖1是表示第一實施方式的壓電驅動裝置的簡要結構的俯視圖以及剖視圖。
[0024]圖2是振動板的俯視圖。
[0025]圖3是表示壓電驅動裝置與驅動電路的電連接狀態(tài)的說明圖。
[0026]圖4是表示壓電驅動裝置的動作的例子的說明圖。
[0027]圖5是表不驅動電壓的例子的圖。
[0028]圖6是表示實施方式的偏置電壓與驅動電流以及靜電電容的關系的圖。
[0029]圖7是表示比較例的偏置電壓與驅動電流以及靜電電容的關系的圖。
[0030]圖8是其它實施方式的壓電驅動裝置的剖視圖。
[0031]圖9是其它實施方式的壓電驅動裝置的俯視圖。
[0032]圖10是表示利用了壓電驅動裝置的機器人的一個例子的說明圖。
[0033]圖11是機器人的手腕部分的說明圖。
[0034]圖12是表示利用了壓電驅動裝置的送液栗的一個例子的說明圖。
【具體實施方式】
[0035].第一實施方式:
[0036]圖1 (A)是表示本發(fā)明的第一實施方式的壓電驅動裝置10的簡要結構的俯視圖，圖1 (B)是其B-B剖視圖。壓電驅動裝置10具備振動板200和分別配置于振動板200的兩面(第一面211和第二面212)的兩個壓電振動體100。壓電振動體100具備基板120、形成于基板120之上的第一電極130、形成于第一電極130之上的壓電體140以及形成于壓電體140之上的第二電極150。第一電極130與第二電極150夾持著壓電體140。兩個壓電振動體100以振動板200為中心對稱地配置。除非特別聲明，兩個壓電振動體100具有相同的結構，以下，對位于振動板200的上側的壓電振動體100的結構進行說明。
[0037]壓電振動體100的基板120被用作用于在成膜工序中形成第一電極130、壓電體140以及第二電極150的基板。另外，基板120也具有作為進行機械式振動的振動板的功能?；?20例如能夠由S1、Al203、Zr02等形成。作為Si制的基板120，例如能夠利用半導體制造用的Si晶片。在該實施方式中，基板120的平面形狀為長方形。基板120的厚度例如優(yōu)選為10 μπι以上100 μπι以下的范圍。若基板120的厚度為10 μπι以上，則在基板120上的成膜處理時能夠比較容易地操作基板120。另外，若基板120的厚度為100 μπι以下，則能夠根據(jù)由薄膜形成的壓電體140的伸縮容易使基板120振動。
[0038]第一電極130形成為形成于基板120上的1個連續(xù)的導電體層。另一方面，如圖1 (Α)所不，第二電極150被劃分為5個導電體層150a?150e(也稱為“第二電極150a?150e”)。位于中央的第二電極150e在基板120的寬度方向的中央形成為遍及基板120的長度方向的大致整體的長方形形狀。其它4個第二電極150a、150b、150c、150d具有相同的平面形狀，形成于基板120的四個角的位置