KR100675331B1 - Nano dimensional driving manipulator with four degree of freedoms - Google Patents

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KR100675331B1
KR100675331B1 KR1020050102534A KR20050102534A KR100675331B1 KR 100675331 B1 KR100675331 B1 KR 100675331B1 KR 1020050102534 A KR1020050102534 A KR 1020050102534A KR 20050102534 A KR20050102534 A KR 20050102534A KR 100675331 B1 KR100675331 B1 KR 100675331B1
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planar
vertical
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manipulator
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KR1020050102534A
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최기봉
박찬훈
경진호
김두형
정광조
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한국기계연구원
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Abstract

A nano dimensional driving manipulator is provided to move a micro gripper in a horizontal direction and a vertical direction, by permitting a plane movement substrate unit to perform plane movement of three degrees of freedom and permitting a hinge unit of a vertical driving unit to move in a vertical direction by one degree of freedom. A nano dimensional driving manipulator comprises a plane driving unit(300), a vertical driving unit(100), and a support base(200). The plane driving unit includes a horizontal movement unit for performing plane movement with three degrees of freedom, and moves a plane movement substrate unit formed at the position including a center point of the horizontal movement unit in accordance with the plane movement of the horizontal movement unit. The vertical driving unit has a one degree of freedom, and is arranged on the plane movement substrate unit in such a manner that the vertical driving unit performs vertical movement in a vertical direction with respect to the plane of the plane driving unit. The support base is interposed between the plane movement substrate unit and the vertical driving unit so that the support base fixes the vertical driving unit on the plane movement substrate unit.

Description

4자유도 나노 차원 구동조작기 {NANO DIMENSIONAL DRIVING MANIPULATOR WITH FOUR DEGREE OF FREEDOMS}4-DOF Nano-Dimensional Drive Operator {NANO DIMENSIONAL DRIVING MANIPULATOR WITH FOUR DEGREE OF FREEDOMS}

도 1은 본 발명에 따른 4자유도 나노차원 구동조작기의 사시도이다.1 is a perspective view of a four degree of freedom nano-dimensional drive manipulator according to the present invention.

도 2는 도 1의 평면구동부를 나타낸 사시도이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating the planar driving part of FIG. 1. FIG.

도 3은 도 1의 평면구동부를 나타낸 평면도이다.3 is a plan view illustrating the planar driving part of FIG. 1.

도 4a는 도 1의 제1 병렬조작기(PPR)의 상세도이다.4A is a detailed view of the first parallel manipulator PPR of FIG. 1.

도 4b는 도 1의 제1 병렬조작기(PPR)의 접선방향 구동부의 평면도이다.FIG. 4B is a plan view of a tangential driver of the first parallel manipulator PPR of FIG. 1.

도 4c는 도 1의 제1 병렬 조작기(PPR)의 반경방향 구동부의 평면도이다.4C is a plan view of a radial drive of the first parallel manipulator PPR of FIG. 1.

도 4d는 도 1의 평면구동부의 회전 기판부의 평면도이다.4D is a plan view of a rotating substrate of the planar driving part of FIG. 1.

도 5는 도 1의 수직구동부를 나타낸 사시도이다.5 is a perspective view illustrating the vertical driving part of FIG. 1.

도 6은 도 1의 수직구동부의 지지대를 나타낸 사시도이다.6 is a perspective view illustrating a support of the vertical driving unit of FIG. 1.

도 7은 도 1의 평편구동부의 동작을 설명하기 위한, 그 평면도이다.7 is a plan view illustrating the operation of the flat driving unit of FIG. 1.

도 8은 도 1의 평면구동부를 이루는 세 개의 병렬조작기의 좌표계를 나타낸 도이다.FIG. 8 is a diagram illustrating coordinate systems of three parallel manipulators forming the planar driving part of FIG. 1.

도 9a은 도 7의 제1 병렬조작기(PPR)의 동작을 설명하기 위한, 그 상세도이다.FIG. 9A is a detailed view for explaining an operation of the first parallel operation apparatus PPR of FIG. 7.

도 9b는 도 9a의 제1 병렬조작기(PPR)의 접선방향 구동부의 동작을 설명하기 위한, 그 평면도이다.FIG. 9B is a plan view for explaining the operation of the tangential driver of the first parallel manipulator PPR of FIG. 9A.

도 9c는 도 9a의 제1 병렬 조작기(PPR)의 반경방향 구동부의 동작을 설명하기 위한, 그 평면도이다.FIG. 9C is a plan view for explaining the operation of the radial drive unit of the first parallel manipulator PPR of FIG. 9A.

도 9d는 도 9a의 평면구동부의 회전 기판부의 동작을 설명하기 위한, 그 평면도이다.FIG. 9D is a plan view illustrating the operation of the rotating substrate of the planar drive of FIG. 9A.

도 10은 평면운동 기판부의 회전운동 결과를 좌표계를 바탕으로 나타낸 개략도이다.10 is a schematic view showing a result of the rotational motion of the planar motion substrate based on the coordinate system.

도 11은 평면운동 기판부가 평면운동을 수행한 후의 상태와 평면운동 기판부가 중심점에 있는 상태를 비교한 도면이다.11 is a view comparing the state after the planar motion substrate portion performs the planar motion and the state where the planar motion substrate portion is at the center point.

도 12a와 도 12b는 도 1의 수직구동부의 동작을 설명하기 위한, 그 사시도와 측면도이다.12A and 12B are a perspective view and a side view for explaining the operation of the vertical driving unit of FIG. 1.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>Description of the main parts of the drawing

1: 운동제어 기판부 2: 힌지1: Motion control board part 2: Hinge

3-1, 3-2: 힌지 4: 접선방향 구동부3-1, 3-2: hinge 4: tangential drive

4-1, 4-2: 연결부 5-1, 5-2: 제3 힌지4-1, 4-2: Connecting part 5-1, 5-2: Third hinge

6: 접선운동 기준판 7-1, 7-2: 힌지6: tangential reference plate 7-1, 7-2: hinge

8-1, 8-2: 연결부 9-1,9-2: 힌지8-1, 8-2: Connections 9-1, 9-2: Hinge

10, 13, 16: 반경운동 기준판 11, 14, 17: 힌지10, 13, 16: Radius reference plate 11, 14, 17: hinge

12: 평면운동 기판부 100: 수직구동부12: planar motion substrate portion 100: vertical driving portion

100-1: 힌지부 101: 수직 이동부100-1: hinge portion 101: vertical moving portion

102: 유연 힌지 103: 몸체부102: flexible hinge 103: body portion

104: 수직이동 제어부 105: 미세 그리퍼104: vertical movement control unit 105: fine gripper

200: 지지대 201: 고정홈200: support 201: fixing groove

300: 평면구동부 301: 바닥판300: flat drive unit 301: bottom plate

300A: 3자유도 수평운동부 300B: 바닥부300A: 3 degree of freedom horizontal motion part 300B: bottom part

303: 구멍 304: 힌지303: hole 304: hinge

310: 제1 병렬 조작기 320: 제2 병렬 조작기310: first parallel manipulator 320: second parallel manipulator

330: 제3 병렬 조작기330: third parallel manipulator

본 발명은 나노 정밀도로 구동되는 이송장치 및 조작기 (manipulator)에 관한 것으로서, 특히 3자유도를 가지고 평면방향으로 기판을 이송하고 그 기판 위에서 그 기판의 수직방향으로 미세 그리퍼 (micro gripper)를 이송시키는 4자유도 나노 차원 구동조작기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a transfer device and a manipulator driven with nano precision, and more particularly, to transfer a substrate in a planar direction with three degrees of freedom and a micro gripper in a vertical direction of the substrate on the substrate. It relates to a degree of freedom nano-dimensional drive manipulator.

일반적으로 나노 정밀도를 갖는 이송장치는 리소그래피(lithography)용 장비, 공초점 현미경, AFM 등과 같은 여러 분야의 장치에 사용되고 있다. 또한 나노 정밀도를 갖는 조작기는 바이오 셀 (Bio cell)을 다루는 장치, 마이크로 부품을 조립하는 장치 등과 같은 분야의 장치에 사용되고 있다.In general, a nano precision conveying apparatus is used in various fields such as lithography equipment, confocal microscope, AFM, and the like. In addition, manipulators with nano precision are used in devices in fields such as devices for handling bio cells and devices for assembling micro parts.

종래의 나노 정밀도를 가지는 이송장치는 일반적으로 두 개의 병진 운동과 한 개의 회전운동을 수행하는, 3자유도를 갖도록 구현된다. 이와 같이 구현되는 이송장치는 회전운동부와 병진운동부가 별도의 기구로서 각각 구현되어 조립되어야 하기 때문에, 그 크기가 클 뿐만 아니라 그 구조가 복잡하다. 따라서 작은 크기의 이송장치가 요구되는 경우에, 그 요구에 맞도록 이송장치를 구현하려면, 상기와 같은 문제점은 기술과 비용 면에서 더 큰 문제점을 일으킨다.Conventional nano-precision transfer devices are generally implemented to have three degrees of freedom, performing two translational and one rotary motions. Since the conveying device implemented as described above has to be implemented and assembled as a separate mechanism, respectively, the rotary motion part and the translational motion part are not only large in size but also complicated in structure. Therefore, in the case where a small sized conveying apparatus is required, to implement the conveying apparatus to meet the demand, such a problem causes a bigger problem in terms of technology and cost.

한편, 나노 정밀도를 가지는 조작기는, 6자유도 또는 5자유도를 구현하기 위해서, 상대적으로 복잡한 구조로 구현된다. 즉, 상기 3자유도를 갖지는 이송장치를 설명한 것과 같이, 나노 정밀도를 가지는 조작기는, 그 기판이 복잡하게 구현되고 나머지 부분은 3자유도 또는 2자유도를 구현하기 위한 별도의 장치로 구현될 뿐만 아니라 더 복잡하게 구현된다. 즉, 높은 복잡성을 가지는, 종래의 나노 정밀도를 가지는 조작기는 기구학적으로 복잡성의 문제를 더 일으키고 그 에 따라 최종단에서 오차를 증가시키는 문제점을 가진다. 또한 나노 정밀도를 가지는 조작기는 그 구조가 복잡하기 때문에 그 제작 단가가 큰 문제점을 가지고 있다.On the other hand, the manipulator having nano precision, is implemented in a relatively complex structure in order to implement six degrees of freedom or five degrees of freedom. In other words, as described with the transfer device having the three degrees of freedom, the manipulator with nano precision, the substrate is complex implementation and the remaining part is not only implemented as a separate device for implementing three degrees of freedom or two degrees of freedom More complex implementations That is, the conventional nano precision manipulator with high complexity has a problem of further increasing the kinematic complexity and thus increasing the error at the final stage. In addition, since the manipulator with nano precision is complicated in structure, its manufacturing cost has a big problem.

따라서 본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 3자유도를 가지고 평면방향으로 기판을 이송하고 그 기판 위에서 그 기판의 수직방향으로 미세 그리퍼 (micro gripper)를 이송시키는 4자유도 나노 차원 구동 조작기를 제공하는 데에 있다.Therefore, the present invention has been made to solve the conventional problems, four-degree of freedom nano-dimensional drive to move the substrate in a planar direction with three degrees of freedom and the micro gripper (micro gripper) in the vertical direction of the substrate on the substrate To provide a manipulator.

이를 위하여 본 발명에 따른 4자유도 나노 차원 구동 조작기는 3자유도를 가지고 바닥면 방향으로 평면운동을 수행하는 수평운동부(300A)를 포함하고, 상기 수 평운동부(300A)의 평면운동에 따라, 상기 평면운동부(300A)의 중심점을 포함하는 위치에 형성된 평면운동 기판부(12)를 3자유도로 평면운동시키는 평면구동부(300)와, 1자유도를 가지고, 상기 평면운동 기판부(12)에 설치되어 상기 평면구동부(300)의 면에 대하여 수직방향으로 수직운동을 수행하는 수직구동부(100)와, 상기 평면운동 기판부(12)와 상기 수직구동부(100) 사이에 위치하여 상기 평면운동 기팡부(12)에 상기 수직구동부(100)를 고정시키는 지지대(200)를 포함하여 실시함으로써 달성된다.To this end, the four degree of freedom nano-dimensional drive manipulator according to the present invention includes a horizontal motion part 300A having a three degree of freedom and performing a planar motion in the bottom direction, and according to the planar motion of the horizontal motion part 300A, the A planar driving part 300 for planar motion of the planar motion board part 12 formed at a position including the center point of the planar motion part 300A with three degrees of freedom, and has one degree of freedom, and is installed in the planar motion board part 12. A vertical driving part 100 that performs vertical movement in a vertical direction with respect to the plane of the flat driving part 300, and is located between the flat moving substrate part 12 and the vertical driving part 100, 12) is achieved by including a support 200 for fixing the vertical driving unit 100.

도 1은 본 발명에 따른 4자유도 나노 차원 구동조작기의 사시도로서, 3자유도를 가지고, 바닥에 놓여서 바닥의 면방향으로 평면운동을 수행하는 평면구동부(300)와, 1자유도를 가지고, 평면구동부(300) 위에 설치되어 평면구동부(300)의 면에 대하여 수직방향으로 운동을 수행하는 수직구동부(100)와, 평면구동부(300)의 중앙 부분에 수직구동부(100)를 고정시키는 지지대(200)로 이루어진다. 각 부분에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.1 is a perspective view of a four-degree of freedom nano-dimensional drive manipulator according to the present invention, having a three degree of freedom, a planar driving part 300 which is placed on the floor to perform a planar motion in the plane direction of the floor, and has a degree of freedom of freedom, a planar driving part The support 200 is installed on the 300 and the vertical driving unit 100 to perform the movement in the vertical direction with respect to the plane of the plane driving unit 300, and the vertical driving unit 100 to the central portion of the plane driving unit 300 Is made of. Each part will be described in detail as follows.

도 2는 도 1의 평면구동부를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 1의 평면구동부를 나타낸 평면도로서, 평면구동부(300)는 바닥에 놓이는 바닥부(300B)와, 바닥부(300B) 위에 위치하여 3자유도를 가지고 수평방향으로 이송운동을 수행하는 3자유도 수평운동부(300A)로 이루어진다. 3자유도 수평운동부(300A)는, 도 3에 나타낸 것과 같이, 제1 ~ 제3 병렬조작기(310, 320, 330)로 이루어지고, 이 세 개의 병렬조작기 (PPR)는 중심점 (O)에 대하여, 서로 120ㅀ로 배열된다. 각각의 병렬조작기 는, 조작기 기판부(301) 위에서, 힌지들 (304)에 의하여 형성된다. 여기서, 각 힌지는 소정의 크기로 형성된 복수의 구멍들(303)과 그 구멍들(303)을 연결하는 소정의 폭을 갖는 슬릿들(302)에 의하여 형성된다.FIG. 2 is a perspective view of the planar driving part of FIG. 1, and FIG. 3 is a plan view of the planar driving part of FIG. 1, wherein the planar driving part 300 is positioned on the bottom part 300B and the bottom part 300B. It has a three degrees of freedom horizontal movement portion 300A having a three degrees of freedom to perform the transfer movement in the horizontal direction. As shown in FIG. 3, the three degree of freedom horizontal movement part 300A includes the first to third parallel manipulators 310, 320, and 330, and these three parallel manipulators PPR are provided with respect to the center point O. FIG. Are arranged at 120 서로 to each other. Each parallel manipulator is formed by hinges 304 on the manipulator substrate portion 301. Here, each hinge is formed by a plurality of holes 303 having a predetermined size and slits 302 having a predetermined width connecting the holes 303.

각각의 병렬조작기는, 서로 같은 모양으로 형성되기 때문에, 도 3에서 점선으로 나타낸 것과 같이, 제1 병렬조작기 (310)를 바탕으로 그 구조를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Since each parallel manipulator is formed in the same shape as each other, as shown by a dotted line in FIG. 3, the structure thereof will be described in detail based on the first parallel manipulator 310.

도 4a는 도 1의 제1 병렬조작기의 상세도이고, 도 4b는 도 1의 제1 병렬조작기의 접선방향 구동부의 평면도이고, 도 4c는 도 1의 제1 병렬 조작기의 반경방향 구동부의 평면도이며, 도 4d는 도 1의 평면구동부의 회전기판부의 평면도이다.4A is a detailed view of the first parallel manipulator of FIG. 1, FIG. 4B is a plan view of a tangential drive unit of the first parallel manipulator of FIG. 1, and FIG. 4C is a plan view of a radial drive unit of the first parallel manipulator of FIG. 1. 4D is a plan view of the rotating substrate of the planar driving part of FIG. 1.

제1 병렬조작기 (310)는, 도 4b에 나타낸 것과 같이, 힌지(3-1, 3-2)의 회전운동을 일으키는 운동제어 기판부(1)와, 운동제어 기판부(1)의 제어에 따라, 접선운동 기준판(6)이 조작기 기준판(301)을 기준으로, 중심점(O)에 대하여, 도 4a에 표시된 기준좌표축에 나타낸 접선방향(Pt1)으로 이동하는 접선방향 구동부(4)와, 도 4c에 나타낸 것과 같이, 접선방향 구동부(4)의 운동에 따라, 반경운동 기준판(10)이 접선운동 기준판(6)을 기준으로 중심점(O) 방향으로 이동하는 반경방향 구동부(8)와, 도 4d에 나타낸 것과 같이, 반경방향 구동부(8)의 운동에 따라, 반경운동 기준판 (10)을 기준으로 중심점(O)에 대하여 평면운동하는 평면운동 기판부(12)로 이루어진다.As shown in FIG. 4B, the first parallel manipulator 310 controls the motion control board unit 1 and the motion control board unit 1 which cause the rotational movement of the hinges 3-1 and 3-2. Accordingly, the tangential drive reference plate 6 moves with respect to the center point O with the tangential drive unit 4 moving in the tangential direction Pt1 indicated on the reference coordinate axis shown in FIG. 4A with respect to the manipulator reference plate 301. 4C, in response to the motion of the tangential drive unit 4, the radial drive unit 8 moves in the direction of the center point O relative to the tangential reference plate 6. And a planar motion substrate portion 12 that is planarly motioned relative to the center point O with respect to the radial motion reference plate 10 in accordance with the motion of the radial drive 8, as shown in FIG. 4D.

여기서, 도 4b를 바탕으로, 접선방향 구동부(4)의 구조를 상세하게 설명하면 다음과 같다.4B, the structure of the tangential driver 4 will be described in detail as follows.

운동제어 기판부(1)와 접선방향 구동부(4) 사이에는 힌지(2)가 형성되어 있다. 조작기 기준판(301)과 접선운동 기준판(6) 사이에는 힌지 (3-1, 3-2; 5-1, 5-2)가 형성되어 있다. 이때, 이 두 힌지 (3-1, 3-2; 5-1, 5-2) 사이에는 이들 두 힌지를 연결하는 슬릿에 의하여 형성되는, 소정 길이의 연결부 (4-1, 4-2)가 위치한다. 한편, 운동제어 기판부(1)는 연결부(4-2)의 옆 쪽에 그 길이방향에 대하여 90도 각도로 힌지(2)를 통하여 서로 연결되어 있다.The hinge 2 is formed between the motion control board part 1 and the tangential drive part 4. Hinges 3-1, 3-2; 5-1, 5-2 are formed between the manipulator reference plate 301 and the tangential motion reference plate 6. At this time, between the two hinges 3-1 and 3-2; 5-1 and 5-2, connecting portions 4-1 and 4-2 having a predetermined length are formed by slits connecting the two hinges. Located. On the other hand, the motion control board parts 1 are connected to each other via the hinge 2 on the side of the connecting part 4-2 at an angle of 90 degrees with respect to the longitudinal direction thereof.

접선운동 기준판(6)은 한쪽 끝은 힌지(5-1, 5-2)와 연결되고 다른 한쪽 끝은 힌지(7-1, 7-2)와 연결된다.The tangential reference plate 6 is connected at one end to the hinges 5-1 and 5-2 and at the other end to the hinges 7-1 and 7-2.

또한, 도 4c를 바탕으로, 반경방향 구동부(8)의 구조를 상세하게 설명하면 다음과 같다.4c, the structure of the radial drive 8 is described in detail as follows.

접선운동 기준판(6)으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치에 그 접선운동 기준판(6)을 기준으로 반경방향으로 운동하는 반경운동 기준판 (10)이 위치하고, 그 접선운동 기준판(6)과 반경운동 기준판(10) 사이에는 힌지(7-1, 7-2; 9-1, 9-2)가 형성되어 있다. 이때, 이 두 힌지 (7-1, 7-2; 9-1, 9-2) 사이에는 이들 두 힌지를 연결하는 슬릿에 의하여 형성되는, 소정 길이의 연결부 (8-1, 8-2)가 위치한다.The radial motion reference plate 10 which is radially moved relative to the tangential reference plate 6 is located at a position separated by the predetermined distance from the tangential reference plate 6, and the tangential reference plate 6 Hinges 7-1 and 7-2; 9-1 and 9-2 are formed between the radial motion reference plates 10. At this time, between these two hinges 7-1, 7-2; 9-1, 9-2, connection portions 8-1, 8-2 of predetermined lengths formed by slits connecting these two hinges are provided. Located.

한편, 도 4d를 바탕으로, 평면운동 기판부(12)의 구조를 상세하게 설명하면 다음과 같다.On the other hand, based on Figure 4d, the structure of the planar motion substrate portion 12 will be described in detail as follows.

반경운동 기준판 (10)을 기준으로 그 반경운동 기준판 (10)의 끝에 형성된 힌지(11)와 제2 및 제3 병렬조작기(13, 16)의 반경운동 기준판 (13, 16)의 끝에 형성된 힌지(14, 17)들은 중심점(O)를 중심으로 슬릿들에 의하여 서로 연결됨으로써, 평면운동 기판부(12)가 중심점(O) 위치에 형성된다.The hinge 11 formed at the end of the radial reference plate 10 with respect to the radial reference plate 10 and the end of the radial reference plates 13 and 16 of the second and third parallel manipulators 13 and 16. The hinges 14 and 17 formed are connected to each other by slits around the center point O, whereby the planar motion substrate portion 12 is formed at the center point O position.

지금까지 제1 병렬조작기(310)를 기준으로 평면구동부(300)의 구조를 설명하였지만, 앞서 전제한 것과 같이, 제1 병렬조작기(310)의 구조가 제2 병렬조작기(320) 및 제3 병렬조작기(330)의 구조와 같고 중심점(O)에 대하여 그 배열 위치만 다르기 때문에, 제2 및 제3 병렬조자기의 구조와 그 동작에 대한 설명은 생략한다.So far, the structure of the planar driving unit 300 has been described with reference to the first parallel manipulator 310, but as previously assumed, the structure of the first parallel manipulator 310 is the second parallel manipulator 320 and the third parallel manipulator. Since it is the same as the structure of the manipulator 330 and only the arrangement position with respect to the center point O is different, the structure and operation | movement description of the 2nd and 3rd parallel magnetism are abbreviate | omitted.

도 5는 도 1의 수직구동부를 나타낸 사시도로서, 도 1의 평면구동부(300)의 면에 대하여 수직방향으로 운동을 수행하는 힌지부 (100-1)와, 힌지부(100-1)의 한 쪽 끝에 때에 따라 뗄 수 있게 부착되고 표본을 고정하며, 힌지부(100-1)의 동작에 따라 표본을 수직운동시키는 미세 그리퍼(micro gripper) (105)로 이루어진다.FIG. 5 is a perspective view of the vertical driving part of FIG. 1, wherein the hinge part 100-1 and the hinge part 100-1 perform movement in a vertical direction with respect to the plane of the planar driving part 300 of FIG. 1. At one end of the end, it is attached in a stiff manner and secures the specimen, and consists of a micro gripper 105 for vertically moving the specimen in accordance with the operation of the hinge portion 100-1.

힌지부(100-1)는 소정의 부피(가로, 세로, 높이)를 갖도록 형성된 몸체부(103)와, 몸체부(103)의 높이방향으로 위쪽 부분에 형성된 유연힌지(102)와, 몸체부(103)의 높이방향으로 유연힌지(102)로부터 위쪽에 형성된 수직운동부(101)와, 몸체부(103)의 옆에 부착되고 유연힌지(102)를 중심으로 수직운동부(101)가 수직방향 (VR)으로 이동하는 운동을 제어하는 수직운동 제어부(104)로 이루어진다. 여기서, 유연힌지 (102)는 몸체부(103)의 위쪽 부분에서 가로 방향으로 뚫린 두 개의 구멍과 각 각의 구멍으로부터 외부로 터진 절개부로 이루지고, 소정의 탄성력을 갖는다. 본발명의 실시예에서는 수직운동 제어부(104)를 압전소자 (PZT 등)로 구현하였지만, 다른 선형구동기로도 구현될 수 있다.The hinge portion 100-1 includes a body portion 103 formed to have a predetermined volume (horizontal, vertical, and height), a flexible hinge 102 formed on an upper portion in the height direction of the body portion 103, and a body portion. The vertical movement portion 101 formed upward from the flexible hinge 102 in the height direction of the 103 and the vertical movement portion 101 attached to the side of the body portion 103 and around the flexible hinge 102 are arranged in the vertical direction ( VR) consists of a vertical motion control unit 104 for controlling the movement to move. Here, the flexible hinge 102 is composed of two holes that are opened in the transverse direction in the upper portion of the body portion 103 and cutouts that burst outward from each hole, and has a predetermined elastic force. In the exemplary embodiment of the present invention, the vertical motion controller 104 is implemented as a piezoelectric element (PZT, etc.), but may be implemented in other linear drivers.

도 6은 도 1의 수직구동부의 지지대를 나타낸 사시도로서, 수평구동부(300)의 중앙에 수직구동부(100)를 고정시킨다. 즉, 수직구동부(100)의 바닥에 형성된 제1구멍들(106-1)을 통하여 지지대(200)의 윗면에 형성된 제1 고정홈(202-2)에 볼트가 체결됨으로써 수직구동부(100)가 지지대(200)에 고정된다. 또한, 지지대(200)에 형성된 제 2구멍들(201-1)을 통하여 평면구동부(300)의 윗면에 형성된 제2 고정홈 (301-1)에 볼트가 체결됨으로써, 지지대(200)가 평면구동부(300)에 고정된다. 따라서, 지지대 (200)는 평면구동부(300)의 중앙에 수직구동부(100)를 고정시킨다.6 is a perspective view illustrating the support of the vertical driving unit of FIG. 1, and fixes the vertical driving unit 100 to the center of the horizontal driving unit 300. That is, the bolts are fastened to the first fixing grooves 202-2 formed on the upper surface of the support 200 through the first holes 106-1 formed at the bottom of the vertical drive unit 100, so that the vertical drive unit 100 It is fixed to the support (200). In addition, the bolt 200 is fastened to the second fixing groove 301-1 formed on the upper surface of the planar driving part 300 through the second holes 201-1 formed in the support 200, so that the supporter 200 is the planar driving part. It is fixed to 300. Therefore, the support 200 fixes the vertical driving part 100 at the center of the planar driving part 300.

한편, 본 발명에서는 볼트-너트 방식으로 지지대(200)를 통하여 수평구동부(300)의 중앙에 수직구동부(100)가 고정되게 구현되었지만, 다른 방식, 예를 들어, 에폭시와 같은 결합제에 의하여 이들이 서로 고정될 수도 있다.Meanwhile, in the present invention, the vertical driving part 100 is fixed to the center of the horizontal driving part 300 through the support 200 in a bolt-nut manner, but they are mutually different from each other by a binder such as epoxy. It may be fixed.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 4자유도 나노차원의 구동 조작기의 동작을, 첨부하는 도면과 함께 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, the operation of the four degree of freedom nano-dimensional drive manipulator according to the present invention configured as described above is as follows.

도 7은 도 1의 평편구동부의 동작을 설명하기 위한, 그 평면도이고, 도 8은 도 1의 평면구동부를 이루는 세 개의 병렬조작기의 좌표계를 나타낸 도이다. 도 8의 좌표계는 제1 병렬조작기(310), 제2 병렬조작기(310) 및 제3 병렬조작기(330)의 동작 방법 및 그 운동을 설명하기 위하여, 각 병렬조작기의 운동방향을 바탕으로, 각각 제1 좌표계(C310), 제2 좌표계(C320) 및 제3 좌표계(C330)로 각각 설정되었다. 즉, 앞서 설명한 것과 같이, 제1 병렬조작기(310), 제2 병렬조작기(310) 및 제3 병렬조작기(330)는 같은 모양으로 구현되었고 중심점(O)에 대하여 서로 120로 배열되어 있기 때문에, 제1 병렬조작기(310)의 제1좌표계(C310)의 원점(O1), 제2 병렬조작기(310)의 제2 좌표계(C320)의 원점(O2) 및 제3 병렬조작기(330)의 제3 좌표계(C330)의 원점(O3)도 중심점(O)에 대하여 120로 설정되고, 또한 각 원점들은 소 정의 길이(반지름)로 중심점(O)을 기준으로 그려지는 원주에 위치한다. 여기서, Pr1, Pr2, Pr3은 제1 병렬조작기(310), 제2 병렬조작기(310) 및 제3 병렬조작기(330)가 각 원점과 중심점(O) 사이의 반경방향의 운동을 나타내고, Pt1, Pt2, Pt3은 제1 병렬조작기(310), 제2 병렬조작기(310) 및 제3 병렬조작기(330)의 각 좌표계의 각 원점에 대하여 원주의 접선방향의 운동을 나타낸다. 또한, 도면 번호 (11, 14 및 17)는 제1 병렬조작기(310), 제2 병렬조작기(310) 및 제3 병렬조작기(330)가 서로 연결되는 평면운동 기판부(12)의 힌지를 나타내며, R1, R2 및 R3는 제1 병렬조작기(310), 제2 병렬조작기(310) 및 제3 병렬조작기(330)의 평면운동 기판부(12-1, 12-2, 12-3)의 회전운동을 나타낸다. FIG. 7 is a plan view illustrating the operation of the flat driving unit of FIG. 1, and FIG. 8 is a view illustrating a coordinate system of three parallel operations units forming the planar driving unit of FIG. 1. The coordinate system of FIG. 8 is based on the motion direction of each parallel manipulator in order to explain the operation method and the motion of the first parallel manipulator 310, the second parallel manipulator 310, and the third parallel manipulator 330, respectively. A first coordinate system C310, a second coordinate system C320, and a third coordinate system C330 are respectively set. That is, as described above, since the first parallel manipulator 310, the second parallel manipulator 310, and the third parallel manipulator 330 are implemented in the same shape and are arranged at 120 with respect to the center point O, Origin point O1 of the first coordinate system C310 of the first parallel manipulator 310, origin point O2 of the second coordinate system C320 of the second parallel manipulator 310, and third of the third parallel manipulator 330. The origin point O3 of the coordinate system C330 is also set to 120 with respect to the center point O, and each origin point is located at a circumference drawn with respect to the center point O with a predetermined length (radius). Here, Pr1, Pr2, and Pr3 indicate a radial motion between the first parallel operator 310, the second parallel operator 310, and the third parallel operator 330 between each origin and the center point O, and Pt1, Pt2 and Pt3 represent the tangential motion of the circumference with respect to each origin of each coordinate system of the first parallel operator 310, the second parallel operator 310, and the third parallel operator 330. In addition, reference numerals 11, 14, and 17 denote the hinges of the planar motion substrate portion 12 to which the first parallel operator 310, the second parallel operator 310, and the third parallel operator 330 are connected to each other. , R1, R2, and R3 are rotations of the planar motion board portions 12-1, 12-2, 12-3 of the first parallel manipulator 310, the second parallel manipulator 310, and the third parallel manipulator 330. Indicate exercise.

제1 병렬조작기(310), 제2 병렬조작기(310) 및 제3 병렬조작기(330)의 운동을 설명하기 위하여, 도 8에 나타낸 것과 같이, 제1 병렬조작기(310)를 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 비록 제1 병렬조작기(310)의 운동을 예로 들어 설명하지만, 제1 ~제3 병렬조작기(310, 320, 330)는 평면운동 기판부(12)를 통하여 서로 연결되어 있기 때문에, 평면운동 기판부(12)의 운동은 이들 세 병렬조작기의 운동의 합의 형태로 나타난다. 도면을 참조하여 이를 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같다.In order to explain the motions of the first parallel operator 310, the second parallel operator 310 and the third parallel operator 330, the first parallel operator 310 will be described as an example, as shown in FIG. 8. As follows. Although the motion of the first parallel manipulator 310 is described as an example, since the first to third parallel manipulators 310, 320, and 330 are connected to each other through the planar motion substrate part 12, the planar motion substrate part The motion of (12) is shown as the sum of the motions of these three parallel manipulators. Referring to the drawings in more detail as follows.

도 9a는 도 7의 제1 병렬조작기의 동작을 설명하기 위한, 그 상세도이고, 도 9b는 도 9a의 제1 병렬조작기의 접선방향 구동부의 동작을 설명하기 위한, 그 평면도이고, 도 9c는 도 9a의 제1 병렬 조작기의 반경방향 구동부의 동작을 설명하기 위한, 그 평면도이며, 도 9d는 도 9a의 평면구동부의 평면운동 기판부의 동작을 설명하기 위한, 그 평면도이다.FIG. 9A is a detailed view for explaining the operation of the first parallel operator of FIG. 7, and FIG. 9B is a plan view for explaining the operation of the tangential drive unit of the first parallel operator of FIG. 9A, and FIG. It is the top view for demonstrating operation | movement of the radial drive part of the 1st parallel manipulator of FIG. 9A, and FIG. 9D is the top view for demonstrating operation | movement of the planar motion board | substrate part of the planar drive part of FIG. 9A.

먼저, 도 9b에 나타낸 것과 같이, 운동제어 기판부(1)가 양(+)의 접선방향(Pt1)으로 나노 차원로 이동하면, 접선방향 구동부(4)의 연결부(4-1, 4-2)는 조작기 기판부(301)를 기준으로 하고 힌지(3-1, 3-2)를 축으로 평면운동한다. 그러면 접선운동 기준판(6)은 연결부(4-1, 4-2)를 기준으로 하고 접선방향(Pt1)으로 이동한다. First, as shown in FIG. 9B, when the motion control board unit 1 moves in the nano dimension in the positive tangential direction Pt1, the connecting portions 4-1 and 4-2 of the tangential driving unit 4 are moved. ) Is based on the manipulator substrate portion 301 and the hinges 3-1 and 3-2 are planarly moved about their axes. Then, the tangential motion reference plate 6 moves in the tangential direction Pt1 based on the connecting portions 4-1 and 4-2.

이와 같이 접선방향 구동부(4)가 접선방향으로 운동을 수행하면, 반경방향 구동부(8)의 연결부 (8-1, 8-2)는 접선운동 기준판(6)을 기준으로 평면운동을 한다. 그러면, 도 9c에 나타낸 것과 같이, 반경운동 기준판(10)은 연결부(8-1, 8-2)를 기준으로 힌지(9-1, 9-2)를 축으로 반경운동을 수행한다.When the tangential drive unit 4 performs the movement in the tangential direction as described above, the connecting portions 8-1 and 8-2 of the radial drive unit 8 perform a plane motion with respect to the tangential reference plate 6. Then, as shown in Figure 9c, the radial motion reference plate 10 performs a radial motion around the hinge (9-1, 9-2) with respect to the connecting portion (8-1, 8-2).

이와 같이 반경방향 구동부(8)가 반경방향으로 운동을 수행하면, 평면운동 기판부(12)는, 도 9d에 나타낸 것과 같이, 반경운동 기준판(10)을 기준으로 힌지(11)를 축으로 회전운동(R1)을 수행한다.When the radial drive unit 8 performs the movement in the radial direction as described above, the planar motion substrate unit 12, as shown in FIG. 9D, has the axis of the hinge 11 relative to the radial reference plate 10 as an axis. Perform the rotary motion (R1).

이때, 제2 병렬조작기의 반경방향(Pr2) 구동부가 반경방향(Pr2)으로 운동을 수행하면, 평면운동 기판부(12)는, 도 4d에 나타낸 것과 같이, 반경운동 기준판(13)을 기준으로 힌지(14)를 축으로 회전운동(R2)을 수행하고, 또한 제3 병렬조작기의 반경방향(Pr3) 구동부가 반경방향(Pr3)으로 운동을 수행하면, 평면운동 기판부(12)는 반경운동 기준판(16)을 기준으로 하고 힌지(17)를 축으로 회전운동(R3)을 수행한다면, 결국 평면운동 기판부(12) 도 9d에 나타낸 굵은 화살표 방향으로 이동을 한다.At this time, when the radial direction Pr2 driving unit of the second parallel manipulator performs the movement in the radial direction Pr2, the planar motion substrate part 12 refers to the radial motion reference plate 13 as shown in FIG. 4D. When the rotational motion R2 is performed around the hinge 14 and the radial direction Pr3 driving portion of the third parallel operation unit performs the movement in the radial direction Pr3, the planar motion substrate portion 12 has a radius. If the movement reference plate 16 is used as a reference and the rotary motion R3 is performed around the hinge 17, the planar motion substrate portion 12 also moves in the direction of the thick arrow shown in Fig. 9D.

이와 같이 제1 ~ 제3 병렬조작기의 운동의 결과는, 도 10에 나타낸 것과 같 이, 평면운동 기판부가 중심점에 대하여 이동한 위치에 위치하게 된다. 즉, 평면운동 기판부(12)가 평면운동을 수행한 후의 상태와 평면운동 기판부가 중심점에 있는 상태를 비교하면, 도 11에 나타낸 것과 같이, 그 운동을 수행하기 전의 중심점(O)으로부터 운동을 수행한 후의 중심점(O')이 소정의 다른 위치에 있음을 알 수 있다.As a result of the movement of the first to the third parallel operation unit, as shown in Figure 10, the planar motion substrate portion is located at the position moved with respect to the center point. That is, comparing the state after the planar motion substrate portion 12 performs the planar motion with the state where the planar motion substrate part is at the center point, as shown in FIG. 11, the motion is performed from the center point O before performing the motion. It can be seen that the center point O 'after performing is at a predetermined other position.

따라서, 각각의 제1 ~ 제3 병렬조작기(310, 320, 330)는 두 직선운동(접선운동, 반경운동)과 회전운동을 수행한다 (3자유도 방식). 이때, 각각의 제1 ~ 제3 병렬조작기(310, 320, 330)는 평면운동 기판부(12)를 통하여 서로 연결되어 있기 때문에 그 움직임은 서로 구속되고 상호 영향을 미친다.Accordingly, each of the first to third parallel manipulators 310, 320, and 330 performs two linear motions (tangential motion, radial motion) and rotational motion (three degree of freedom). At this time, since each of the first to third parallel manipulators 310, 320, and 330 is connected to each other through the planar motion substrate part 12, the movements are constrained and influence each other.

또한, 제1 ~ 제3 병렬조작기는, 운동제어 기판부로부터 평면운동 기판부 사이에 위치하는 연결부들이 지렛대 원리에 의하여 동작하기 때문에, 작은 변위를 제어함으로써 큰 크기의 변위로 확대된다. 즉, 제1 ~ 제3 병렬조작기는 작은 크기의 변위에 의하여 큰 구동영역을 가질 수 있다.Further, since the first to third parallel manipulators operate according to the lever principle, the connecting portions located between the motion control board portion and the planar motion board portion are expanded to a large size displacement by controlling a small displacement. That is, the first to third parallel manipulators may have a large driving region by a small displacement.

본 발명의 제1 ~ 제3 병렬조작기는 압전소자(PZT) 등과 같은 나노 정밀도를 갖는 구동소자에 의하여 구동되고 그에 따라서 나노 정밀도의 분해능을 갖는다.The first to third parallel manipulators of the present invention are driven by a driving element having nano precision, such as a piezoelectric element (PZT) and the like, and thus have a resolution of nano precision.

이제 앞서 설명한 평면구동부(300)에 설치되는 수직구동부(100)의 동작을, 도 12a와 도 12b와 함께 설명하면 다음과 같다.Now, the operation of the vertical driving unit 100 installed in the planar driving unit 300 described above will be described with reference to FIGS. 12A and 12B.

도 12a와 도 12b는 도 1의 수직구동부의 동작을 설명하기 위한, 그 사시도와 측면도이다.12A and 12B are a perspective view and a side view for explaining the operation of the vertical driving unit of FIG. 1.

지지대(200)를 통하여, 평면구동부(300)의 평면운동 기판부(12)에 설치되는 수직구동부(100)는, 수직 운동부(101)가 수직운동 제어부(104)의 제어에 따라 유연힌지(102)를 축으로 수직운동을 수행함으로써, 그 수직운동부(101)에 부착된 미세 그리퍼(105)를 수직운동을 시킨다.The vertical driving part 100 installed on the planar motion board part 12 of the planar driving part 300 through the support 200 has a vertical hinge part 101 which is flexible by the control of the vertical motion control part 104. The vertical gripper 105 is attached to the vertical motion part 101 by vertical motion.

여기서, 미세 그리퍼(105)가 부착되는 수직 운동부(101)의 끝과 그 미세 그리퍼가 유연힌지(102)를 축으로 회전운동을 한다고 해도 그 회전량이 상당히 작기 때문에, 수직 운동부(101)의 끝과 그 미세 그리퍼의 끝의 운동은 수직 직선운동으로 간주된다.Here, even if the tip of the vertical movement portion 101 to which the fine gripper 105 is attached and the fine gripper rotates about the flexible hinge 102, the amount of rotation is quite small, so that the tip of the vertical movement portion 101 The motion of the tip of the fine gripper is regarded as the vertical linear motion.

한편, 수직운동 제어부(104)는 압전소자(PZT) 등과 같은 나노 정밀도를 갖는 구동소자에 의하여 구동되고 그에 따라서 나노 정밀도의 분해능을 갖는다.On the other hand, the vertical motion control unit 104 is driven by a drive element having nano precision, such as a piezoelectric element (PZT), and thus has a resolution of nano precision.

따라서 본 발명에 따른 4자유도 나노 차원 구동조작기는, 각각 3자유도를 갖는 제1 ~ 제3 병렬조작기가 조작됨으로써 제1~제3 병렬조작기를 서로 연결하는 평면운동 기판부가 나노 차원으로 3자유도의 평면운동을 수행하고, 그 평면운동 기판부에 설치되고 1자유도를 갖는 수직구동부의 힌지부(101-1)가 수직방향으로 1자유도로 운동함으로써, 미세 그리퍼를 수평방향(H)과 수직방향(V)으로 나노 차원으로 4자유도로 운동시킬 수 있다.Therefore, the four degree of freedom nano-dimensional drive manipulator according to the present invention, the first to third parallel manipulators each having a three degree of freedom is operated by the planar motion substrate portion connecting the first to the third parallel manipulator of three degrees of freedom By performing the planar movement and the hinge portion 101-1 of the vertical driving portion having one degree of freedom and installed in the planar motion substrate portion moves in one degree of freedom in the vertical direction, the fine gripper is moved in the horizontal direction H and the vertical direction ( V) allows four degrees of freedom of movement in the nanoscale.

종래의 3자유도의 나노 조작기가 2개의 병진운동과 1개의 회전운동을 별도의 기구에 의하여 구현되지만, 본 발명에 따른 4자유도 나노 차원 구동조작기는 구조가 간단하고 그에 따라 상대적으로 작은 크기로 구현된다.Conventional three-degree of freedom nano manipulator is implemented by a separate mechanism of two translational motion and one rotational movement, the four degree of freedom nano-dimensional drive manipulator according to the present invention is simple in structure and accordingly implemented in a relatively small size do.

또한, 본 발명에 따른 4자유도 나노 차원 구동조작기는, 그 구조가 간단하게 구현되기 때문에, 최종단의 오차를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 그 제작단가를 크게 줄일 수 있다.In addition, the four degree of freedom nano-dimensional drive manipulator according to the present invention, since the structure is simply implemented, not only can reduce the error of the final stage, but also can significantly reduce the manufacturing cost.

Claims (10)

3자유도를 가지고 바닥면 방향으로 평면운동을 수행하는 수평운동부(300A)를 포함하고, 상기 수평운동부(300A)의 평면운동에 따라, 상기 평면운동부(300A)의 중심점을 포함하는 위치에 형성된 평면운동 기판부(12)를 3자유도로 평면운동시키는 평면구동부(300)와,A planar motion including a horizontal motion part 300A having three degrees of freedom and performing a planar motion in the direction of the bottom surface, and according to the planar motion of the horizontal motion part 300A, a planar motion formed at a position including a center point of the planar motion part 300A A planar driving part 300 for planar movement of the substrate part 12 at three degrees of freedom; 1자유도를 가지고, 상기 평면운동 기판부(12)에 설치되어 상기 평면구동부(300)의 면에 대하여 수직방향으로 수직운동을 수행하는 수직구동부(100)와,A vertical driving part 100 having one degree of freedom and installed in the planar motion substrate part 12 to perform vertical motion in a vertical direction with respect to the plane of the planar driving part 300; 상기 평면운동 기판부(12)와 상기 수직구동부(100) 사이에 위치하여 상기 평면운동 기팡부(12)에 상기 수직구동부(100)를 고정시키는 지지대(200)를 포함하는 것을 특징으로 하는 4자유도 나노 차원 구동조작기.Four freedom characterized in that it comprises a support 200 which is located between the planar motion substrate portion 12 and the vertical drive part 100 to fix the vertical drive part 100 to the planar motion cane part 12. Nano Dimensional Drive Manipulator. 제1 항에 있어서, 상기 수평운동부(300A)는According to claim 1, wherein the horizontal movement portion (300A) 상기 중심점에 대하여 120ㅀ로 배열되고, 그 구조가 서로 같은 3개의 병렬조작기(310, 320, 330)를 포함하고,3 parallel manipulators 310, 320 and 330 arranged at 120 에 with respect to the center point and having the same structure as each other, 상기 평면운동 기판부와 각 병렬조작기는, 소정의 크기로 형성된 복수의 구멍들(303)과 그 구멍들(303)을 연결하는 소정의 폭을 갖는 슬릿들(302)에 의하여 형성되는 힌지들(304)에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 4자유도 나노 차원 구동조작기.The planar motion substrate portion and each parallel manipulator include hinges formed by a plurality of holes 303 formed in a predetermined size and slits 302 having a predetermined width connecting the holes 303. Four degree of freedom nano-dimensional drive operator characterized in that formed by (304). 제2 항에 있어서, 상기 각 병렬조작기 (310)는,According to claim 2, wherein each of the parallel operator 310, 소정의 운동을 일으키는 운동제어 기판부(1)와,A motion control board unit 1 for generating a predetermined motion, 상기 병렬조작기의 운동의 상대적인 기준점으로서, 상기 평면구동부에 포함된 조작기 기준판(301) 및 상기 운동제어 기판부와 힌지로 각각 연결되고, 상기 운동제어 기판부(1)의 제어에 따라, 상기 중심점(O)에 대하여 접선방향(Pt1)으로 이동하는 접선방향 구동부(4)와,As a relative reference point of the motion of the parallel manipulator, the manipulator reference plate 301 included in the planar driving part and the motion control board part are hinged, respectively, and the center point is controlled by the motion control board part 1. A tangential driver 4 moving in the tangential direction Pt1 with respect to (O), 상기 접선방향 구동부와 힌지로 연결되고, 상기 접선방향 구동부(4)의 운동에 따라 상기 중심점(O) 방향으로 반경운동을 수행하는 반경방향 구동부(8)를 포함하고,Is connected to the tangential drive and hinged, and includes a radial drive (8) for performing a radial movement in the direction of the center point (O) in accordance with the movement of the tangential drive (4), 여기서, 상기 반경방향 구동부(8)와 다른 병렬조작기들의 반경반향 구동부는 힌지로 서로 연결되고, 상기 반경방향 구동부(8)와 다른 병렬조작기들의 반경반향 구동부의 평면운동에 따라, 상기 평면운동 기판부(12)가 3자유도로 평면운동을 수행하는 것을 특징으로 하는 4자유도 나노 차원 구동조작기.Here, the radial drive part 8 and the radial drive parts of the other parallel manipulators are connected to each other by a hinge, and according to the planar motion of the radial drive part of the radial drive part 8 and the other parallel manipulators, the planar motion substrate part A four-degree of freedom nano-dimensional drive operator, characterized in that 12 performs a planar motion with three degrees of freedom. 제3 항에 있어서, 상기 운동제어 기판부(1)는The method of claim 3, wherein the motion control substrate 1 상기 병렬조작기의 운동을 일으키는 소자인 것을 특징으로 하는 4자유도 나노 차원 구동 조작기.The four degree of freedom nano-dimensional drive manipulator, characterized in that the device for causing the movement of the parallel manipulator. 제3 또는 제4 항에 있어서, 상기 접선방향 구동부(4)는5. The tangential driver 4 according to claim 3, wherein 상기 조작기 기준판(301)으로부터 소정 길이만큼 떨어진 위치에 형성된 접선운동 기준판(6)과,A tangential motion reference plate 6 formed at a position away from the manipulator reference plate 301 by a predetermined length; 상기 조작기 기준판과 상기 접선운동 기준판을 연결하는 연결부 (4-1, 4-2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 4자유도 나노 차원 구동조작기.And a connection part (4-1, 4-2) for connecting the manipulator reference plate and the tangential motion reference plate. 제5 항에 있어서, 상기 반경방향 구동부(8)는6. The radial drive (8) according to claim 5, wherein the radial drive (8) 상기 접선운동 기준판(6)으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치에 그 접선운동 기준판(6)을 기준으로 반경방향으로 운동하는 반경운동 기준판 (10)과,A radial motion reference plate 10 which moves radially relative to the tangential reference plate 6 at a position separated by a predetermined distance from the tangential reference plate 6, and 상기 접선운동 기준판(6)과 상기 반경운동 기준판(10) 연결하는 연결부 (8-1, 8-2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 4자유도 나노 차원 구동조작기.The four-degree of freedom nano-dimensional drive operator characterized in that it comprises a connecting portion (8-1, 8-2) for connecting the tangential motion reference plate (6) and the radial motion reference plate (10). 제1 항에 있어서, 상기 수직구동부(100)는The method of claim 1, wherein the vertical driving unit 100 상기 평면구동부(300)의 면에 대하여 수직방향으로 운동을 수행하는 힌지부 (100-1)와,A hinge part 100-1 performing movement in a vertical direction with respect to the plane of the planar driving part 300; 상기 힌지부(100-1)의 한 쪽 끝에 때에 따라 뗄 수 있게 부착되고 표본을 고정하며, 힌지부(100-1)의 동작에 따라 표본을 수직운동시키는 미세 그리퍼(micro gripper)를 포함하는 것을 특징으로 하는 4자유도 나노 차원 구동조작기.One end of the hinge portion (100-1) is attached to be foldable at times and fixed to the specimen, and includes a micro gripper (micro gripper) for vertically moving the specimen in accordance with the operation of the hinge portion (100-1) Four degree of freedom nano-dimensional drive manipulator. 제7 항에 있어서, 상기 힌지부(100-1)는The method of claim 7, wherein the hinge portion 100-1 소정의 부피(가로, 세로, 높이)를 갖도록 형성된 몸체부(103)와,Body portion 103 formed to have a predetermined volume (horizontal, vertical, height), 몸체부(103)의 높이방향으로 위쪽 부분에 형성된 유연힌지(102)와,Flexible hinge 102 formed in the upper portion in the height direction of the body portion 103, 상기 몸체부(103)의 높이방향으로 상기 유연힌지(102)로부터 위쪽에 형성된 수직운동부(101)와,A vertical movement portion 101 formed upwardly from the flexible hinge 102 in the height direction of the body portion 103, 상기 몸체부(103)의 옆에 부착되고 유연힌지(102)를 중심으로 수직운동부(101)가 수직방향 (VR)으로 이동하는 운동을 제어하는 수직운동 제어부(104)를 포함하는 것을 특징으로 하는 4자유도 나노 차원 구동조작기.The vertical motion control unit 104 is attached to the side of the body portion 103 and controls the movement of the vertical movement unit 101 in the vertical direction (VR) around the flexible hinge 102, characterized in that it comprises Four degree of freedom nano-dimensional drive. 제8 항에 있어서, 상기 유연힌지 (102)는The method of claim 8, wherein the flexible hinge 102 상기 몸체부(103)의 위쪽 부분에서 가로 방향으로 뚫린 두 개의 구멍과 각 각의 구멍으로부터 외부로 터진 절개부로 이루는 것을 특징으로 하는 4자유도 나노 차원 구동조작기.The four degree of freedom nano-dimensional drive manipulator, characterized in that the upper portion of the body portion 103 consists of two holes in the transverse direction and cut out from each hole. 제8 항에 있어서, 상기 수직운동 제어부(104)는The method of claim 8, wherein the vertical motion control unit 104 압전소자인 것을 특징으로 하는 4자유도 나노 차원 구동조작기.A four degree of freedom nano-dimensional drive operator characterized in that the piezoelectric element.
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