KR101089584B1 - Robot using smart material - Google Patents
Robot using smart material Download PDFInfo
- Publication number
- KR101089584B1 KR101089584B1 KR1020090000129A KR20090000129A KR101089584B1 KR 101089584 B1 KR101089584 B1 KR 101089584B1 KR 1020090000129 A KR1020090000129 A KR 1020090000129A KR 20090000129 A KR20090000129 A KR 20090000129A KR 101089584 B1 KR101089584 B1 KR 101089584B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- robot
- movement
- main body
- smart material
- ipmc
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J5/00—Manipulators mounted on wheels or on carriages
- B25J5/007—Manipulators mounted on wheels or on carriages mounted on wheels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
- B25J19/02—Sensing devices
- B25J19/04—Viewing devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J7/00—Micromanipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/14—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid
Abstract
스마트 재료를 이용한 로봇이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 본체부; 상기 본체부의 일측에 결합하며, 상기 본체부를 소정의 방향으로 이동시키는 이동 수단; 상기 이동 수단의 일측에 결합하며, 구동 신호에 상응하여 소정의 방향으로 휘어지는 이동 제어 수단; 및 상기 구동 신호를 생성하여 상기 이동 제어 수단에 전달하는 구동부를 포함하는 스마트 재료를 이용한 로봇은 이동 및 정지 동작을 정확하며 효율적으로 수행할 수 있고, 에너지를 적게 사용하며 이동 속도를 높일 수 있는 효과가 있다. A robot using smart materials is disclosed. According to an aspect of the invention, the main body; A moving means coupled to one side of the main body and moving the main body in a predetermined direction; A movement control means coupled to one side of the movement means and bent in a predetermined direction in response to a drive signal; And a robot using a smart material including a driving unit generating the driving signal and transmitting the driving signal to the movement control means, which can accurately and efficiently perform the movement and stop operations, use less energy, and increase the movement speed. There is.
스마트 재료, IPMC, 로봇, 이동. Smart materials, IPMC, robots, moving.
Description
본 발명은 로봇에 관한 것으로, 특히 스마트 재료를 이용한 로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a robot, and more particularly to a robot using a smart material.
현재 전자 기기 산업이 발전하면서, 로봇에 대한 기술이 크게 향상되고 있다. 특히, 의료용 로봇, 산업용 로봇, 군사용 로봇, 가정용 로봇 등 다양한 로봇에 대한 기술이 구현되어 다양한 용도로 사용되고 있다. 로봇을 이용하는 경우 사람이 진입하기 어려운 환경에서도 검사, 정찰, 탐지 등의 특정 목적 수행이 가능하여 앞으로도 더욱 다양한 환경에서 로봇이 이용될 것으로 예측된다. With the development of the electronic device industry, the technology of robots is greatly improved. In particular, technologies for various robots such as medical robots, industrial robots, military robots, and home robots are implemented and used for various purposes. In the case of using a robot, it is possible to perform a specific purpose such as inspection, reconnaissance, and detection even in an environment that is difficult for humans to enter, and it is expected that the robot will be used in a variety of environments.
다만, 대부분의 로봇은 임수 수행을 위해 이동이 가능하며, 로봇 제어부를 통해 특정 임무를 수행하고 있으나, 아직까지 자유로운 이동이 확보되고 있지 않고, 이동 및 정지 동작이 보다 원활히 될 필요가 있다. 따라서 다양한 형태의 로봇에 있어서, 이동 및 정지 동작의 수행을 효율적으로 할 수 있는 로봇에 대한 필요성이 제기된다.However, most of the robots can be moved to perform a lease and perform a specific task through the robot controller, but free movement is not yet secured, and movement and stop operations need to be more smoothly. Therefore, in various types of robots, there is a need for a robot that can efficiently perform movement and stop operations.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.The background art described above is technical information possessed by the inventors for the derivation of the present invention or acquired during the derivation process of the present invention, and is not necessarily a publicly known technique disclosed to the general public before the application of the present invention.
본 발명은 이동 및 정지 동작을 정확히 할 수 있으며, 효율적인 동작이 가능한 스마트 재료를 이용한 로봇을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a robot using a smart material that can accurately move and stop motion, and can be operated efficiently.
또한, 본 발명은 에너지를 적게 사용하며 이동 속도를 높일 수 있는 스마트 재료를 이용한 로봇을 제공하기 위한 것이다. In addition, the present invention is to provide a robot using a smart material that can use less energy and increase the speed of movement.
본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems other than the present invention will be easily understood through the following description.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본체부; 상기 본체부의 일측에 결합하며, 상기 본체부를 소정의 방향으로 이동시키는 이동 수단; 상기 이동 수단의 일측에 결합하며, 구동 신호에 상응하여 소정의 방향으로 휘어지는 이동 제어 수단; 및 상기 구동 신호를 생성하여 상기 이동 제어 수단에 전달하는 구동부를 포함하는 스마트 재료를 이용한 로봇이 제공된다.According to an aspect of the invention, the main body; A moving means coupled to one side of the main body and moving the main body in a predetermined direction; A movement control means coupled to one side of the movement means and bent in a predetermined direction in response to a drive signal; And a driving unit generating the driving signal and transmitting the driving signal to the movement control means.
상기 이동 수단은 바퀴 형상을 가지며, 상기 이동 제어 수단은 상기 구동 신 호에 상응하여 상기 이동 수단의 외주면에 상응하도록 원형으로 휘어질 수 있다. The movement means may have a wheel shape, and the movement control means may be curved in a circle to correspond to the outer circumferential surface of the movement means in correspondence with the drive signal.
상기 이동 제어 수단은 복수의 상기 이동 수단을 서로 연결하는 캐터필러 형상일 수 있다. The movement control means may have a caterpillar shape that connects the plurality of movement means to each other.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본체부; 상기 본체부의 일측에 결합하며, 구동 신호에 상응하여 소정의 방향으로 휘어지고 상기 본체부를 이동시키는 이동 제어 수단; 및 상기 구동 신호를 생성하여 상기 이동 제어 수단에 전달하는 구동부를 포함하는 스마트 재료를 이용한 로봇이 제공된다.According to another aspect of the invention, the body portion; A movement control means coupled to one side of the main body part and configured to bend in a predetermined direction and move the main body part in response to a driving signal; And a driving unit generating the driving signal and transmitting the driving signal to the movement control means.
상기 이동 제어 수단은 상기 구동 신호에 상응하여 상기 본체부의 외주면을 따라 원형으로 휘어질 수 있다. The movement control means may be curved in a circle along the outer circumferential surface of the body portion in correspondence with the driving signal.
상기 이동 제어 수단은 IPMC(ionic polymer metal composite)로 형성될 수 있고, 상기 IPMC는 휘어지는 방향에 형성된 금속간의 간격이 반대 방향에 형성되는 금속간의 간격보다 클 수 있다. The movement control means may be formed of an ionic polymer metal composite (IPMC), and the IPMC may have a larger gap between metals formed in a bending direction than a gap between metals formed in an opposite direction.
또한, 상기 IPMC는 휘어지는 방향에 그루브가 형성될 수 있으며, IPMC는 세그먼트 형태를 가질 수도 있다. In addition, the IPMC may have a groove formed in a bending direction, and the IPMC may have a segment shape.
상기 본체부는, 외부 물체를 촬상할 수 있는 카메라를 더 포함할 수 있고, 상기 카메라는 인체의 내부 장기를 검사하기 위한 마이크로 카메라일 수 있다. The main body may further include a camera capable of capturing an external object, and the camera may be a micro camera for inspecting an internal organ of a human body.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.
본 발명에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇은 이동 및 정지 동작을 정확히 할 수 있으며, 효율적인 동작이 가능하고 에너지를 적게 사용하며 이동 속도를 높일 수 있는 효과가 있다. The robot using the smart material according to the present invention can accurately move and stop motion, and can effectively operate, use less energy, and increase the speed of movement.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers such as first and second may be used to describe various components, but the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 " 가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. As used herein, the terms "comprise" or "having" are intended to indicate that there is a feature, number, step, action, component, part, or combination thereof described on the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇의 측면도이다. 도 1을 참조하면, 본체부(110), 구동부(120), 이동 수단(130), 이동 제어 수단(140)이 도시된다. 1 is a side view of a robot using a smart material according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a
본 실시예는 로봇의 이동 및 정지 운동을 제어하기 위해 스마트 재료로 형성된 이동 제어 수단(140)을 이용하는 특징이 있다. 즉, 이동 제어 수단(140)은 이동시 로봇의 본체부(110)를 이동시키는 이동 수단(130)을 원형으로 둘러싸서 로봇의 이동을 원활히 할 수 있고, 정지시 직선 또는 평면으로 펼쳐져서 로봇이 정시 및 특정 위치에 고정될 수 있도록 한다. This embodiment is characterized by using the movement control means 140 formed of smart material to control the movement and stop movement of the robot. That is, the movement control means 140 may smoothly move the robot by enclosing the movement means 130 for moving the
본 발명의 로봇은 그 형태를 불문하고, 전자 신호에 상응하여 소정의 동작, 예를 들면, 이동 운동, 정지 운동, 회전 운동 등의 동작을 수행하는 전자 기기를 의미한다. 도 1에서는 차량의 형태를 가진 로봇을 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정하지 않는다.Regardless of its form, the robot of the present invention refers to an electronic device that performs a predetermined motion, for example, a movement motion, a stop motion, a rotation motion, or the like in response to an electronic signal. 1 illustrates a robot having a vehicle shape, but the present invention is not limited thereto.
본체부(110)는 본 실시예의 로봇(100)의 본체를 형성하며, 그 형태는 다면체, 원기둥, 구형 등 다양하게 구현될 수 있다. 본체부(110)는 본 실시예의 로봇(100)의 사용처에 상응하여 그 형상이 결정되거나 소정의 기능부가 추가될 수 있다. 예를 들면, 본 실시예의 로봇(100)이 인체의 장기 검사 및 치료를 위한 마이크로 캡슐 로봇인 경우 본체부(110)는 인체의 장기 내에서 이동가능하도록 유선형의 형상을 가질 수 있다. 또한, 본 실시예의 로봇(100)이 군사용 정찰용, 탐사용 또는 방범용 로봇이거나 상하수관 및 가스관을 포함한 각종 산업용 설비 배관에서 내부 상태를 진단하는 로봇인 경우 본체부(110)의 외면은 외부 타격에 견딜 수 있는 소정의 강도를 가진 재료 및 형상을 가질 수 있다. 또한, 본 실시예의 로봇(100)이 청소용 로봇인 경우 본체부(110)는 청소를 효율적으로 하기 위한 형상, 예를 들면, 원반형이 될 수 있고, 먼지 등을 흡수하기 위한 흡입구 및 펌프 등이 마련될 수 있다. The
이동 수단(130)은 본체부(110)의 일측에 결합하여 본 실시예의 로봇(100)이 이동하도록 하는 수단이며, 예를 들면, 바퀴가 될 수 있다. 즉, 이동 수단(130)은 본체부(110)의 하면에 마련된 바퀴축에 결합하여 바퀴축을 중심으로 회전가능하여 본 실시예의 로봇(100)이 이동가능하도록 한다. 이러한 이동 수단(130)은 이동 방향을 제어할 수 있도록 본체부(110)에 마련된 조향 장치(미도시)에 의해 그 방향이 변경될 수 있다. The moving
이동 제어 수단(140)은 입력되는 구동 신호에 상응하여 소정의 방향으로 휘어질 수 있는 스마트 재료로 형성된다. 여기서, 스마트 재료는 기전 폴리머(EAP : Electric Active Polymer)로 형성될 수 있다. 기전 폴리머는 전기적인 자극에 의하여 변형을 할 수 있는 고분자 재료를 통칭하는 명칭이며 전기적인 자극뿐만 아니라 화학적 자극, 열 등에 의하여 구동되는 고분자 재료까지 포함할 수 있다. 기전 폴리머는 IPMC(Ionic Polymer Metal Composite), Dielectric elastomer, Conducting Polymer, Polymer Gel, PVDF, Carbon nanotube, Shape Memory Polymer 등 다양한 종류들이 있다. 본 실시예의 스마트 재료는 이러한 재료들뿐만 아니라 전기적 자극에 의해 변형가능한 다른 소재도 포함할 수 있다. 이하에서는 스마트 재료가 IPMC인 경우를 중심으로 설명한다. The movement control means 140 is formed of a smart material that can be bent in a predetermined direction corresponding to the input driving signal. Here, the smart material may be formed of an electric polymer (EAP). Mechanism polymer is a generic name for a polymer material that can be modified by an electrical stimulus and may include not only an electrical stimulus but also a polymer material driven by a chemical stimulus, heat, or the like. There are various kinds of mechanical polymers such as IPMC (Dielectric elastomer, Conducting Polymer, Polymer Gel, PVDF, Carbon nanotube, Shape Memory Polymer). The smart material of the present embodiment may include not only these materials but also other materials deformable by electrical stimulation. Hereinafter, a description will be given focusing on the case where the smart material is IPMC.
이동 제어 수단(140)은 구동부(120)로부터 휘어지는 구동 신호를 수신하여 원형(실선)으로 휘어지거나, 구동부(120)로부터 펴지는 구동 신호를 수신하여 평면(점선)으로 펴질 수 있다. 이러한 이동 제어 수단(140)을 이용하는 경우 걷는 방식의 로봇에 비해 에너지를 적게 사용하며 이동 속도를 높일 수 있는 효과가 있다. The
구동부(120)는 이동 제어 수단(140)이 소정의 방향으로 휘어질 수 있도록 전기 신호인 구동 신호를 생성하여 이동 제어 수단(140)에 전달한다. 여기서, 구동 신호는 IPMC를 휘어질 수 있도록 인가되는 전압이 될 수 있다. 또한, 구동부(120)는 이동 수단(130)을 회전시켜서 본체부(110)의 정지 또는 이동을 제어하기 위한 다른 구동 신호를 생성하여 이동 수단(130)에 전달할 수 있다. 이 경우 이동 제어 수단(140)에 전달되는 구동 신호는 제1 구동 신호, 이동 수단(130)에 전달되는 구 동 신호는 제2 구동 신호로 지칭될 수 있다. The
도 2는 본 발명의 다양한 실시예에 따른 스마트 재료인 IPMC의 단면도이다. 도 2의 (a)를 참조하면, 도 1에 도시된 A의 확대도에는, 제1 전극(142), 이온교환폴리머(144), 제2 전극(146)이 도시된다. IPMC는 일반적으로 전압 인가시 이온들의 움직임으로 수축과 팽창에 의해 구동되는 재료이다. 즉, IPMC는 내부에서 이온과 물이 자유롭게 움직일 수 있는 네피온(Nafion)등의 이온교환폴리머와 표면전극 층으로 이루어진 재료이다. IPMC 내부에 존재하는 수화된 양이온은 이온교환폴리머 내부에서 자유롭게 움직일 수 있으므로, IPMC의 표면 전극 층에 전압을 가하면 내부에 전기장이 발생하고, 전기장에 의하여 수화된 양이온이 음전극 방향으로 이동하게 된다. 이러한 양이온의 이동에 의해서 IPMC 내부에 밀도 변화가 생기게 되며, 이를 상쇄하기 위해서 IPMC의 음전극 부위가 팽창하게 된다. 결과적으로 IPMC는 양전극 방향으로 굽힘 변형을 하게 된다. 2 is a cross-sectional view of an IPMC that is a smart material according to various embodiments of the present disclosure. Referring to FIG. 2A, an enlarged view of A illustrated in FIG. 1 illustrates a
본 실시예에서 이동 제어 수단(140)은 양전극 방향이 이동 수단(130)에 접하도록 구비된다. 도 2를 참조하면, 이온교환폴리머(144)의 양면에 양전극, 즉, 제1 전극(142)과 음전극, 즉, 제2 전극(146)이 형성된다. 이온교환폴리머(144)는 제1 전극(142) 방향으로 휘어지므로, 제1 전극(142) 간의 간격은 제2 전극(146)간의 간격보다 클 수 있다. 즉, 이온교환폴리머(144)가 휘어지는 경우 제1 전극(142)의 간격이 좁게 되므로, 도금시 제2 전극(146)간의 간격보다 크게 함으로써, 이온교환폴리머(144)의 휨에 영향을 덜 미칠 수 있다. 일반적으로 IPMC의 변형은 인가 전압이 증가함에 따라 비선형적으로 증가하므로, 인가 전압을 증가하면 본 실시예에 따른 IPMC는 원형으로 변형될 수 있다.In this embodiment, the movement control means 140 is provided such that the positive electrode direction is in contact with the movement means 130. Referring to FIG. 2, a positive electrode, that is, a
따라서 본 실시예에 따르면, 이온교환폴리머(144)는 제1 전극(142)에 방해받지 않고, 원형으로 휘어질 수 있는 효과가 있다. Therefore, according to the present exemplary embodiment, the
도 2의 (b)는 (a)와 다른 실시예이며, 이를 참조하면, 제1 전극(142), 이온교환폴리머(144), 그루브(groove)(145), 제2 전극(146)이 도시된다. 상술한 바와의 차이점을 위주로 설명한다. FIG. 2B is a different embodiment from (a). Referring to this, the
본 실시예는 이온교환폴리머(144)가 휘어지는 방향, 즉, 제1 전극(142) 방향에 그루브(groove)(145)를 형성하여 상술한 바와 같이 이온교환폴리머(144)가 잘 휘어질 수 있도록 한 특징이 있다. 그루브(groove)(145)는 이온교환폴리머(144)가 휘어지는 축, 예를 들면, 도 1의 이동 수단(130)의 회전축과 평행한 방향으로 소정의 깊이만큼 이온교환폴리머(144)에 형성될 수 있다. 그루브(groove)(145)의 형상은 도시된 바와 같이 일단이 반원형인 형상뿐만 아니라, 일단이 삼각형, 사각형 등 다양한 형상으로 구현될 수 있다. In this embodiment, the
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 재료인 IPMC의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 제1 전극(142), 이온교환폴리머(144), 제2 전극(146)이 도시된다. 상술한 바와의 차이점을 위주로 설명한다. 3 is a cross-sectional view of an IPMC as a smart material according to another embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a
본 실시예는 IPMC가 세그먼트 형태로 형성되므로 효과적으로 원형으로 휘어질 수 있는 특징이 있다. 즉, 이온교환폴리머(144)는 도시된 바와 같이 세그먼트 형상으로 구현되며, 제1 전극(142)과 제2 전극(146)은 세그먼트화된 이온교환폴리머(144)의 각 면에 형성됨으로써 전체적으로 IPMC가 세그먼트화될 수 있다. 이러한 실시예에 따르면 서로 인접한 이온교환폴리머(144)는 효과적으로 휘어질 수 있으므로, 보다 쉽게 원형을 구현할 수 있는 장점이 있다. This embodiment is characterized in that the IPMC is formed in the form of a segment that can be effectively curved in a circular shape. That is, the
도 3에는 제1 전극(142)이 이온교환폴리머(144)의 상부 일부분에 형성된 경우가 도시되어 있으나, 이와 달리 제1 전극(142)은 상면의 전체 또는 실질적으로 대부분에 형성될 수도 있다. 또한, 도 3에는 이온교환폴리머(144)의 하면이 평면인 경우가 도시되어 있으나, 이온교환폴리머(144)의 하면도 상면의 형태에 상응하여 휨성을 좋게 하기 위해 골이 형성된 형상을 가질 수도 있다. 3 illustrates a case in which the
또한, 세그먼트화된 IPMC는 인가되는 전압을 달리하여 개별적으로 제어될 수 있다. 즉, 각 IPMC에 인가되는 전압은 각 IPMC가 휘어지는 정도에 따라 달리 설정됨으로써 IPMC는 세그먼트별로 제어될 수 있다. 예를 들면, IPMC를 원형으로 휘어지게 하는 경우 각 세그먼트화된 IPMC에는 동일한 전압이 인가된다. 또한, IPMC를 타원형으로 휘어지게 하는 경우에는 타원의 장축에 상응하는 IPMC는 높은 전압을 인가하고, 타원의 단축에 상응하는 IPMC는 낮은 전압을 인가하여 전체적으로 타원 형상을 구현할 수 있다. In addition, segmented IPMCs can be individually controlled by varying the applied voltage. That is, the voltage applied to each IPMC is set differently according to the degree of bending of each IPMC, so that the IPMC can be controlled for each segment. For example, when bending the IPMC circularly, the same voltage is applied to each segmented IPMC. In addition, when the IPMC is bent in an elliptical shape, the IPMC corresponding to the long axis of the ellipse applies a high voltage, and the IPMC corresponding to the short axis of the ellipse applies a low voltage to implement an overall ellipse shape.
이상에서 본 발명에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇의 일 실시예 및 스마트 재료에 대해서 설명하였으며, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇을 구체적인 실시예를 기준으로 설명하기로 한다. 이하에서 차례대로 설명하며, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되지 않음은 당연하다.In the above, an embodiment of a robot using a smart material and a smart material have been described. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the robot using the smart material according to the present invention will be described with reference to specific embodiments. do. It will be described in turn below, it is obvious that the present invention is not limited to these embodiments.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇의 측면도이 다. 도 4를 참조하면, 본체부(110), 구동부(120), 이동 수단(230), 이동 제어 수단(140), 카메라(410), 제1 회전부(412), 제2 회전부(414)가 도시된다. 상술한 바와의 차이점을 위주로 설명한다. 4 is a side view of a robot using a smart material according to a second embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, the
이동 수단(230)은 상술한 바와 달리 본체부(110)에 연결되는 회전축만 구비되며, 이동 제어 수단(140)은 회전축에 결합하여 이동 수단(230)의 회전시 원형으로 휘어져서 본 실시예에 따른 로봇이 이동가능하도록 할 수 있다. Unlike the above-described movement means 230 is provided with only a rotating shaft connected to the
또한, 본체부(110)는 카메라(410)를 더 구비할 수 있다. 즉, 상술한 바와 같이, 본 발명이 장기 내부 검사를 위한 마이크로 캡슐 로봇이거나 정찰/탐사용 로봇인 경우 대상 물체를 촬상할 수 있는 카메라(410)를 구비하여 해당 검사 및 정찰/탐사를 수행할 수 있다. 본 실시예에 따른 로봇이 장기 내부 검사를 위한 마이크로 캡슐 로봇인 경우 카메라(410)는 마이크로 카메라가 될 수 있다. In addition, the
카메라(410)는 촬상 각도를 넓히기 위해서 상하 및 좌우로 회전가능할 수 있다. 즉, 카메라(410)는 제1 회전부(412)에 의해 지면에 수직인 축을 중심으로 회전가능하며, 제2 회전부(414)에 의해 지면에 평행한 축을 중심으로 회전가능하므로, 결과적으로 상하 및 좌우로 회전가능하다. The
또한, 다른 실시예에 따르면, 카메라(410)는 본체부(110) 내부에 구비되며, 본체부(110)에 형성된 소정의 홀을 통해 렌즈만 외부로 노출되도록 구현할 수도 있다. In addition, according to another exemplary embodiment, the
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇의 사시도이다. 도 5를 참조하면, 본체부(510), 이동 수단(530), 이동 제어 수단(540)이 도시 된다. 상술한 바와의 차이점을 위주로 설명한다. 5 is a perspective view of a robot using a smart material according to a third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the
본 실시예는 원통형의 본체부(510)의 양 측면에 구비된 이동 수단(530)을 이동 제어 수단(540)이 원형으로 둘러싸서 본 실시예에 따른 로봇의 이동이 가능하도록 하는 특징이 있다. This embodiment is characterized in that the movement control means 540 surrounds the movement means 530 provided on both sides of the
이동 수단(530)은 원통형의 본체부(510)의 양 측면에서 본체부(510)의 원주보다 큰 원주를 가지는 바퀴 형상을 가질 수 있다. 본체부(510)의 양 측면에는 이동 수단(530)을 회전시킬 수 있는 수단, 예를 들면, 모터(미도시)가 구비되어 로봇의 이동 또는 정지 동작을 제어할 수 있다. 여기서, 본체부(510)는 원통형인 경우를 설명하였으나, 양 측면에 구비된 이동 수단(530)에 의해 이동가능한 형태, 예를 들면, 육면체로 형성되고 단면의 대각선이 이동 제어 수단(540)이 형성한 원의 지름보다 작은 형태 등 다양한 형태로 구현될 수 있음은 물론이다. The movement means 530 may have a wheel shape having a circumference larger than the circumference of the
이동 제어 수단(540)은 상술한 바와 같이 IPMC와 같은 재료로 형성되어 로봇의 이동시 이동 수단(530)을 감쌀 수 있도록 원형(실선)으로 휘어지고, 정지시 평면(점선)으로 펼쳐져서 로봇의 이동 및 정지 동작을 제어할 수 있다. The movement control means 540 is formed of the same material as the IPMC as described above, bent in a circle (solid line) so as to cover the movement means 530 when the robot moves, and is unfolded in a plane (dotted line) when stopped to move the robot. And a stop operation.
이러한 실시예에 의하면, 계단 등을 이동할 때 로봇 전체가 구를 수 있으므로, 효율적으로 이동이 가능한 로봇이 구현되는 장점이 있다. According to this embodiment, the entire robot can be rolled when moving the stairs, etc., there is an advantage that the robot can be efficiently moved.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇의 사시도이다. 도 6을 참조하면, 본체부(610), 이동 제어 수단(640)이 도시된다. 상술한 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다. 6 is a perspective view of a robot using a smart material according to a fourth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the
본 실시예는 이동 제어 수단(640)이 본체부(610) 전체를 감싸면서 본 실시예 에 따른 로봇의 이동을 제어하는 특징이 있다. 즉, 이동 제어 수단(640)은 원통형의 본체부(610)의 외주면에 따라 원형으로 휘어지거나 또는 평면으로 펼쳐져서 본 실시예에 따른 로봇의 이동을 제어할 수 있다. This embodiment is characterized in that the movement control means 640 controls the movement of the robot according to this embodiment while covering the
이러한 로봇의 이동을 위해 본체부(610) 내부에는 이동을 위한 구조가 구현될 수 있다. 예를 들면, 본체부(610)의 원통형 길이방향에 수직인 단면의 중심에 상응하는 중심 축을 소정의 거리만큼 벗어난 편심추가 본체부(610) 내부에 마련되어, 소정의 사이클에 상응하여 회전함으로써 로봇의 이동에 추진력을 인가할 수 있다. 즉, 중심 축을 벗어난 편심추의 회전에 따라 본 실시예의 로봇이 무게 중심이 변하게 되어 이동 방향으로 추진력이 발생하고 이에 따라 로봇이 구를 수 있다. 편심추의 회전 사이클은 로봇의 이동 속도에 상응하여 변할 수 있으며, 추진력을 발생할 수 있는 회전 사이클로 설정될 수 있다. 여기서는 편심추를 이용하여 추진력을 발생하는 경우를 설명하였으나, 도 6의 형상을 이동시킬 수 있는 추진력을 발생할 수 있는 다양한 구조가 본 발명에 적용될 수 있음은 물론이다.A structure for movement may be implemented in the
또한, 본체부(610)의 단면은 타원형이 될 수 있다. 즉, 본체부(610)의 단면이 원형인 경우 이동시 제어가 힘들 수 있으므로, 소정의 이심률을 가지는 타원형으로 구현하여 연속하여 구르는 상태를 방지함으로써 본 실시예의 로봇의 이동을 제어할 수도 있다. In addition, the cross section of the
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇의 사시도이다. 도 7을 참조하면, 본체부(710), 제1 이동 수단(732), 제2 이동 수단(734), 제3 이동 수단(736), 이동 제어 수단(740)이 도시된다. 상술한 실시예와의 차이점을 위 주로 설명한다. 7 is a perspective view of a robot using a smart material according to a fifth embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, the
본 실시예는 이동 제어 수단(740)이 캐터필러 형상을 가지며, 복수의 이동 수단을 서로 결합하여 로봇을 이동시킬 수 있는 특징이 있다. 즉, 이동 제어 수단(740)이 복수의 이동 수단에 결합되는 캐터필러 형상인 경우 하나의 이동 수단을 구동함으로써 로봇을 이동시킬 수 있는 장점이 있다. In the present embodiment, the movement control means 740 has a caterpillar shape, and a plurality of movement means are coupled to each other to move the robot. That is, when the movement control means 740 has a caterpillar shape coupled to the plurality of movement means, there is an advantage that the robot can be moved by driving one movement means.
제1 이동 수단(732)과 제2 이동 수단(734)은 이동시 이동 제어 수단(740)에 원형(실선)으로 둘러싸여 로봇을 이동시킬 수 있다. 또한, 로봇의 정지시 이동 제어 수단(740)이 평면(점선)으로 펼쳐짐으로써 로봇이 정지될 수 있다. 제3 이동 수단(736)은 본체부(710)의 일측에 결합하여 수평 유지 및 이동을 위한 보조 바퀴로 활용될 수 있다. The first moving means 732 and the second moving means 734 may move the robot in a circular (solid line) surrounded by the movement control means 740 during the movement. In addition, the robot may be stopped by the movement control means 740 unfolding in a plane (dotted line) when the robot is stopped. The third movement means 736 may be coupled to one side of the
그 외 본 발명의 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇에 대한 구체적인 회로도, 임베디드 시스템, O/S 등의 공통 플랫폼 기술과 통신 프로토콜, I/O 인터페이스 등 인터페이스 표준화 기술 및 엑추에이터, 배터리, 카메라, 센서 등 부품 표준화 기술 등에 대한 구체적인 설명은 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자에게 자명한 사항이므로 생략하기로 한다.Other detailed circuit diagrams for robots using smart materials according to the embodiment of the present invention, common platform technologies such as embedded systems, O / S, communication protocols, interface standardization technologies such as I / O interfaces, actuators, batteries, cameras, sensors, etc. Detailed description of the parts standardization technology, etc. will be omitted since it is obvious to those skilled in the art.
상기한 바에서, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇은 도면을 참조하여 스마트 재료 및 본체부의 형상을 일 실시예에 따라 기술하였으나, 반드시 이에 한정될 필요는 없고, 상기 스마트 재료의 형상 또는 본체부의 형상 중 어느 하나를 다른 형상으로 변형하더라도 전체적인 작용 및 효과에는 차이가 없다면 이러한 다른 구성은 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있으며, 해당 기술 분야에 서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the above, the robot using the smart material according to an embodiment of the present invention described the shape of the smart material and the main body according to an embodiment with reference to the drawings, but is not necessarily limited to this, the shape of the smart material Alternatively, if any one of the shape of the body portion is modified to another shape, if the overall action and effect is not different, such other configuration may be included in the scope of the present invention, if the person skilled in the art It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇의 측면도.1 is a side view of a robot using a smart material according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 재료의 단면도. 2 is a cross-sectional view of a smart material in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트 재료의 단면도. 3 is a cross-sectional view of a smart material according to another embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇의 측면도.Figure 4 is a side view of a robot using a smart material according to a second embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇의 사시도.5 is a perspective view of a robot using a smart material according to a third embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇의 사시도.6 is a perspective view of a robot using a smart material according to a fourth embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 제5 실시예에 따른 스마트 재료를 이용한 로봇의 사시도.7 is a perspective view of a robot using a smart material according to a fifth embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
110 : 본체부 120 : 구동부110: main body 120: drive unit
130 : 이동 수단 140 : 이동 제어 수단130: movement means 140: movement control means
142 : 제1 전극 144 : 이온교환폴리머142: first electrode 144: ion exchange polymer
145 : 그루브(groove) 146 : 제2 전극145
230 : 이동 수단 410 : 카메라230: means of movement 410: camera
412 : 제1 회전부 414 : 제2 회전부412: first rotating part 414: second rotating part
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090000129A KR101089584B1 (en) | 2009-01-02 | 2009-01-02 | Robot using smart material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020090000129A KR101089584B1 (en) | 2009-01-02 | 2009-01-02 | Robot using smart material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100080716A KR20100080716A (en) | 2010-07-12 |
KR101089584B1 true KR101089584B1 (en) | 2011-12-06 |
Family
ID=42641432
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020090000129A KR101089584B1 (en) | 2009-01-02 | 2009-01-02 | Robot using smart material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101089584B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080211341A1 (en) | 2006-06-05 | 2008-09-04 | Sri International | Wall crawling devices |
-
2009
- 2009-01-02 KR KR1020090000129A patent/KR101089584B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080211341A1 (en) | 2006-06-05 | 2008-09-04 | Sri International | Wall crawling devices |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Kwang J. Kim and Satoshi Tadokoro. Electroactive Polymers for Robotic Applications Artificial Muscles and Sensors. Springer-Verlag London, 2007.* |
SMART MATERIALS AND STRUCTURES. 23 November 2005, Vol. 14, No. 6, pp. 1-7* |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20100080716A (en) | 2010-07-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chu et al. | Review of biomimetic underwater robots using smart actuators | |
Wax et al. | Electroactive polymer actuators and devices | |
Pei et al. | Multifunctional electroelastomer roll actuators and their application for biomimetic walking robots | |
JP6557414B2 (en) | Medical probe for ultrasound imaging | |
WO2010095581A1 (en) | Multi-layered deformation sensor | |
Firouzeh et al. | An IPMC-made deformable-ring-like robot | |
Carrico et al. | Fused filament 3D printing of ionic polymer-metal composites for soft robotics | |
US20150297442A1 (en) | Massage device | |
KR101089584B1 (en) | Robot using smart material | |
CN113911223A (en) | Software robot and control method thereof | |
JP4848681B2 (en) | Polymer actuator | |
Iravani | Role of MXenes in advancing soft robotics | |
JP2005039995A (en) | Flexible element and use thereof | |
JP5045877B2 (en) | Polymer actuator | |
Guo et al. | A smart actuator-based underwater microrobot with two motion attitudes | |
Fu et al. | A control system of the wireless microrobots in pipe | |
Winstone et al. | Single motor actuated peristaltic wave generator for a soft bodied worm robot | |
Shi et al. | Modeling and experiments of IPMC actuators for the position precision of underwater legged microrobots | |
Di Pasquale et al. | The evolution of ionic polymer metal composites towards greener transducers | |
JP2014175774A (en) | Tracking apparatus | |
JP2006203982A (en) | Polymer actuator and articulated hand robot | |
Chattaraj et al. | Shape estimation of IPMC actuators in ionic solutions using hyper redundant kinematic modeling | |
Gutta et al. | Dynamic model of a cylindrical ionic polymer-metal composite actuator | |
CN203433189U (en) | Enclosed multifunctional industrial endoscope | |
CN106802656B (en) | Cambered surface posture adjusting method of tunnel cleaning robot |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141119 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20151028 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160219 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171023 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181101 Year of fee payment: 8 |