KR101369329B1 - 임피던스를 자가 센싱하는 유체를 이용한 액추에이터 및 임피던스를 자가센싱하는 방법 - Google Patents

임피던스를 자가 센싱하는 유체를 이용한 액추에이터 및 임피던스를 자가센싱하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 임피던스를 자가 센싱하는 유체를 이용한 액추에이터 및 임피던스를 자가센싱하는 방법에 관한 것으로, 이동수단 및 자기장인가수단이 구비된 구동부; 구동부의 임피던스 변화를 센싱하는 임피던스 센싱부; 및 임피던스 센싱부에서 센싱된 임피던스의 크기에 따라 구동부에 인가되는 전원의 조건을 제어하여 구동부의 동작을 제어하는 제어부가 포함됨으로써, 이동수단의 이동깊이에 따라 발생하는 임피던스를 측정하고, 이 임피던스를 자가 센싱할 수 있도록 한 것이다.

Description

임피던스를 자가 센싱하는 유체를 이용한 액추에이터 및 임피던스를 자가센싱하는 방법{Self-sensing impedance of actuator using fulid and method for self-sessing impedance}
본 발명은 유체를 이용한 액추에이터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액추에이터의 구동부에서 발생하는 임피던스를 자가 센싱하도록 된 임피던스를 자가 센싱하는 유체를 이용한 액추에이터 및 임피던스를 자가센싱하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 촉각이란 물체를 만질 때 사람의 손가락 또는 스타일러스 펜으로 느낄 수 있는 족각적 감각으로서, 피부가 물체 표면에 닿아서 느끼는 촉감 피드백과 관절과 근육의 움직임이 방해될 때 느껴지는 근감각 피드백을 포괄하는 개념이다.
이러한 촉각을 전달하기 위해 강성구현장치 및 저항력 발생모듈 등이 있고, 도 1에 도시되어 있는 종래의 장치(국내등록특허제1016200호)는 강성구형장치로서, 접촉판(11)에 가해진 힘에 따라 피스톤(12)의 이동깊이를 측정하고, 이동깊이에 따라 다양한 촉각을 전달할 수 있는 신호를 발생시켜 사용자에게 촉각 피드백을 전달하게 된다.
따라서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 종래의 강성발생장치 또는 경사면을 이용한 저항력발생모듈에 구비된 이동수단의 위치를 측정하고, 이 측정된 위치에 따른 임피던스를 자가 센싱할 수 있는 발명의 개발이 요구되었다.
KR0949191 10
따라서, 본 발명은 상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 이동수단의 위치를 측정하고, 이때 발생하는 임피던스를 자가 센싱할 수 있도록 한 임피던스를 자가 센싱하는 유체를 이용한 액추에이터 및 임피던스를 자가 센싱하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 임피던스를 자가 센싱하는 유체를 이용한 액추에이터는, 이동수단 및 자기장인가수단이 구비된 구동부; 구동부의 임피던스 변화를 센싱하는 임피던스 센싱부; 및 임피던스 센싱부에서 센싱된 임피던스의 크기에 따라 구동부에 인가되는 전원의 조건을 제어하여 구동부의 동작을 제어하는 제어부가 포함되어 이루어진다.
여기서, 구동부는 저항력 발생모듈이고, 저항력 발생모듈은 이동수단 및 자기장인가수단이 내장되면서 유체가 수용된 하우징, 이동수단 상부의 상면 경사면과, 하우징의 내벽이 이격되어 배치되면서 형성된 상부경사유체이동로 및, 이동수단에서 하부의 하향 경사져 테이퍼진 외면과, 하우징의 내벽이 이격되어 배치되면서 형성된 하부경사유체이동로를 포함한다.
또한, 구동부에 유체가 수용되고, 이 유체는 자기유변유체이다.
또한, 임피던스 센싱부는 고역필터, 피크 디텍더, 차동증폭기 및 A/D변환기를 포함한다.
또한, 제어부는 전류를 제어하는 신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러 및, 출력된 전류를 증폭시키는 증폭기를 포함한다.
한편, 본 발명에 따라 구동부의 임피던스를 자가 센싱하는 방법은, 제어부에서 제어신호의 제어에 의해 전류를 공급하는 제1단계(S10); 전류를 구동부에 공급하는 제2단계(S20); 구동부의 임피던스 주파수를 측정하여 센싱하는 제3단계(S30);가 포함되어 이루어진다.
여기서, 제1단계(S10)에서 마이크로 컨트롤러에서 출력된 제어신호에 의해 공급된 전류를 증폭기에서 증폭시킨다.
또한, 제2단계(S20)에서 자기장인가수단을 통해 자기장이 공급되면 이동수단의 왕복 이동에 의해 유체가 상,하부경사유체이동로를 통해 이동하면서 플로우 저항력, 전단 저항력 및 스퀴즈 저항력이 복합적으로 발생한다.
또한, 제3단계(S30)에서 이동수단의 이동깊이에 따른 임피던스 주파수들을 측정하고, 측정된 임피던스 주파수들을 고역필터, 피크디텍더 및 차동증폭기를 거쳐 A/D 변환 후 마이크로 컨트롤러로 제공한다.
본 발명에 따르면, 이동수단의 이동깊이에 따라 발생하는 임피던스 변화를 측정하고, 이 임피던스를 자가 센싱할 수 있는 효과가 있다.
또한, 임피던스 변화를 전압형태로 측정하여 이동수단의 이동깊이를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 저항력 발생모듈이 마이크로 컨트롤러에 의해 이동수단의 이동깊이에 따른 저항력 프로파일(profile)을 생성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이동수단의 이동깊이에 따라 저항력 발생모듈에서 발생하는 저항력을 변화시킬 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 안된다.
도 1은 종래의 강성구현장치의 내부가 개략적으로 도시된 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 임피던스를 자가 센싱하는 유체를 이용한 액추에이터의 구성도이다.
도 3은 도 2에 도시된 구동부의 일예로 저항력 발생모듈이 도시된 측단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 저항력 발생모듈에서 자기장인가수단에 제공되는 전류의 변화 및 이동수단의 이동 속도변화에 따라 측정된 이동수단의 이동깊이에 대한 저항력의 변화가 도시된 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 자기장인가수단의 일예인 솔레노이드 코일의 양단에서의 전압을 구하기 위한 개념도이다.
도 7은 도 3에 도시된 저항력 발생모듈에서 이동수단의 이동깊이에 따른 임피던스의 변화를 측정한 그래프이다.
도 8은 도 3에 도시된 저항력 발생모듈에 센싱 및 동작 신호를 제공하는 과정이 도시된 개념도이다.
도 9는 도 2의 액추에이터에서 마이크로프로세서를 이용하여 이동수단의 이동깊이에 따라 저항력을 변화시키는 과정이 도시된 블록도이다.
도 10은 도 2의 액추에이터에서 미리 설정된 저항력을 발생시키기 위해 요구되는 전류를 이동수단의 이동깊이로 추정하여 사용자에게 근감각 및 진동촉감을 제공하는 과정이 도시된 블록도이다.
도 11은 도 3의 저항력 발생모듈이 마이크로프로세서를 이용하여 이동수단의 이동깊이에 따른 저항력 프로파일을 생성하는 실험이 도시된 상태도이다.
도 12는 도 11의 저항력 발생모듈에서 이동수단의 가압력 및 이동수단의 이동깊이에 따른 설계된 저항력을 나타내는 그래프이다.
도 13은 도 11의 저항력 발생모듈에서 이동수단의 가압력 및 이동수단의 이동깊이에 따라 실제 측정된 저항력을 나타내는 그래프이다.
도 14 및 도 15는 본 발명에서 제안된 임피던스 자가 센싱방법의 전달 함수에 대한 실험결과가 도시된 그래프이다.
도 16은 도 3의 액추에이터에서 발생한 임피던스를 자가 센싱하는 방법이 도시된 순서도이다.
도 17 및 도 18은 본 발명에서 제안된 임피던스 자가 센싱방법의 선형성에 대한 실험결과가 도시된 그래프이다.
도 19는 본 발명에서 제안된 임피던스 자가 센싱방법의 민감도에 대한 실험결과가 도시된 그래프이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
<액추에이터의 구성>
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 임피던스를 자가 센싱하는 유체를 이용한 액추에이터의 구성도이고, 도 3은 도 2에 도시된 구동부의 일예로 저항력 발생모듈이 도시된 측단면도이며, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 저항력 발생모듈에서 자기장인가수단에 제공되는 전류의 변화 및 이동수단의 이동 속도변화에 따라 측정된 이동수단의 이동깊이에 대한 저항력의 변화가 도시된 그래프이고, 도 6은 본 발명에 따른 자기장인가수단의 일예인 솔레노이드 코일의 양단에서의 전압을 구하기 위한 개념도이며, 도 7은 도 3에 도시된 저항력 발생모듈에서 이동수단의 이동깊이에 따른 임피던스의 변화를 측정한 그래프이고, 도 8은 도 3에 도시된 저항력 발생모듈에 센싱 및 동작 신호를 제공하는 과정이 도시된 개념도이며, 도 9는 도 2의 액추에이터에서 마이크로프로세서를 이용하여 이동수단의 이동깊이에 따라 저항력을 변화시키는 과정이 도시된 블록도이다.
먼저, 본 발명에 따른 임피던스를 자가 센싱하는 유체를 이용한 액추에이터(100)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 구동부(110), 임피던스 센싱부(120) 및 제어부(130)가 포함되어 이루어진다.
구동부(110)는 이동수단(111), 자기장인가수단(112)이 포함되어 이루어진다. 구동부(110)가 저항력 발생모듈인 경우 이동수단(111) 및 자기장인가수단(112)이 내장된 하우징(113), 이동수단(111) 및 하우징(113)에 의해 형성된 상,하부경사유체이동로(114,115)가 더 포함되어 이루어진다. 여기서, 이동수단(111) 및 하우징(113)은 금속재질로 제작된다. 구동부(110)가 저항력 발생모듈인 경우를 예로 들어 설명한다. 이동수단(111)이 하우징(113) 내부에서 왕복 이동하면서 하우징(113)에 수용된 유체의 유동에 의해 저항력을 받도록 이루어진다. 이때, 자기장인가수단(112)으로부터 자기장이 발생하고, 유체의 점성이 변화되며, 유체가 상,하부경사유체이동로(114,115)를 따라 유동하면서 이동수단(111)에 저항력을 제공하도록 이루어진다. 이러한 저항력에 의해 사용자가 근감각 및 진동촉감을 느끼게 되고, 이 저항력은 마이크로 컨트롤러의 제어신호에 의해 자기장인가수단(112)으로 공급되는 전류량을 변화시켜 근감각 및 진동촉감의 정도가 변화된다.
여기서, 유체는 자기유변유체이고, 이 자기유변유체는 자기장의 세기에 따라 가역적으로 유체의 점도 특성이 변하는 물질로서, 지능 재료(intelligent material) 중의 하나이다. 구체적으로 설명하면, 자기유변유체는 미네랄 오일, 합성 탄화수소, 물, 실리콘 오일, 에스테르화 지방산 등의 분산 매체에 지름이 수 내지 수십 마이크론의 미세입자의 철이나 니켈, 코발트 및 이들의 자성합금 등이 분산된 비콜로이드 현탄액을 말한다. 한편, 자기유변유체는 자기장을 인가함에 따라 유체의 점도 특성 등 유동 특성의 변화폭이 크고, 내구성이 우수하다. 뿐만 아니라, 오염물에 대해 상대적으로 덜 민감하고, 자기장에 대한 응답속도가 매우 빠르며, 가역적이다. 이러한 성질 때문에 자동차의 클러치, 엔진마운트, 댐퍼 등 진동제어장치, 고층 건물 내진장치 및 로보틱 시스템의 구동장치 등 여러 산업분야에 두루 이용되고 있다. 또한, 자기유변유체는 자기장이 가해지지 않을 때에는 뉴턴 유체의 성질을 나타낸다. 하지만, 자기장이 가해지면 분산입자가 쌍극자를 형성하여 인가된 자기장과 평행한 방향으로 섬유구조를 형성하고, 이 섬유구조가 점도를 증가시켜 유체의 흐름을 방해하는 전단력이나 유동에 대한 저항력을 가져서 동적 항복 응력을 많이 증가시킨다. 이때, 항복 응력은 자기장의 세기에 따라 증가한다. 이러한 특성으로 인해 본 발명에서도 자기유변유체를 사용한다. 물론, 경우에 따라 전기유변유체가 사용될 수도 있다.
또한, 이동수단(111)은 대략 콘(cone)형상이고, 상부와 하부가 단차를 두어 형성되며, 상부의 상면은 중심에서 멀어질수록 하향 경사되는 경사면을 이루고, 하부의 외면은 길이방향으로 하향 경사져 테이퍼진 경사면을 이룬다.
따라서, 하우징(113)의 내벽도 상부의 상면과 하부의 외면의 경사각도와 상응하게 형성된다.
또한, 상,하부경사유체이동로(114,115)는 이동수단(111)의 상부의 상면 및 하부의 외면과, 하우징(113)의 내벽 사이에 형성되고, 이동수단(111)이 왕복 이동하는 동안 상,하부경사유체이동로(114,115)를 통해 유체가 이동하게 된다. 이때, 상,하부경사유체이동로(114,115)에서는 플로우모드(flow mode), 전단모드(share mode) 및 스퀴즈모드(squeeze mode)가 복합적으로 발생하고, 이때의 플로우 저항력, 전단 저항력 및 스퀴즈 저항력이 이동수단(111)에 전달된다.
여기서, 이동수단(111)이 가압되어 이동한 이동깊이에 따른 저항력을 전류변화 및 속도 변화에 따른 관계에서 보면 도 4 및 도 5와 같이 측정된다.
또한, 자기장인가수단(112)이 솔레노이드 코일인 경우 인덕턴스 값(L)을 갖는다. 도 6에서와 같이 솔레노이드 코일의 양단에서 인덕턴스 값을 측정하게 되고, 이때 인덕턴스 값(L)은 아래 [식 1]로 구하게 된다.
[식 1]
Figure 112012036765352-pat00001
(여기서, μ는 튜자율, N2는 솔레노이드 코일 턴수, A는 솔레노이드 코일의 단면적, l은 솔레노이드 코일의 높이이다.)
또한, 외압이 제공되지 않은 이동수단(111)의 최초 위치 및, 외압이 제공되어 이동수단(111)의 최종 위치에서 측정된 각각의 임피던스가 도 7에 도시되어 있다. 여기서, 이동수단(111)의 최초 위치에서의 하부경사유체이동로(115)의 폭은 최종 위치에서의 하부경사유체이동로(115)의 폭 보다 크고, 최초 위치에서의 투자율(μ)은 최종 위치에서의 투자율(μ)보다 작으며, 최초 위치에서의 인덕턴스의 값(LI)는 최종 위치에서의 인덕턴스의 값(LF)보다 작다. 또한, 이동수단(111)의 최초 위치에서의 전압(VI)는 최종 위치에서의 전압(VF)보다 작고, 따라서 전압(V)의 차를 이용하면이동수단(111)의 이동깊이를 산출할 수 있다. 여기서, 전압(VI) 및 전압(VF)는 아래 [식 2] 및 [식 3]에 의해 구해진다.
[식 2]
Figure 112012036765352-pat00002
[식 3]
Figure 112012036765352-pat00003
또한, 구동부(110)의 실시예로 저항력 발생모듈인 경우, 도 8에서와 같이 제어부(130)에 의해 저항력 발생모듈에 동작 및 센싱 신호가 입력되면서 전압혼합기를 통과하여 저항력 발생모듈에 공급된다.
한편, 인피던스 센싱부(120)는 구동부(110)에 직렬로 연결된 외부 저항에 인가되는 전압을 검출하여 구동부(110)에서 출력된 임피던스 변화를 센싱하기 위해 고역필터(121,High-Pass Filter), 피크디텍터(122 ,Peak Detector), 차동증폭기(123,Difference Amplifier) 및 A/D변환기를 포함한다. 측정된 임피던스 주파수가 고역필터(121)를 통해 고역대 주파수만 피크디텍터(122)로 제공되어 DC 전압으로 변환되고, 임피던스 주파수들을 수신한 차동증폭기(123)가 이들의 차이를 출력한 후 A/D변환기에서 다시 AC 전압으로 변환되어 제어부(130)로 제공되도록 이루어진다.
제어부(130)는 전원공급원(미도시), 마이크로 컨트롤러(131) 및 증폭기(132,AMP)를 포함한다. 마이크로 컨트롤러(131)의 제어신호에 의해 제어된 전류가 증폭기(132)를 통해 구동부(110)에 제공되도록 이루어진다. 제어부(130)에 대한 설명은 센싱방법을 설명하면서 추가 기재된다.
<임피던스의 자가 센싱방법>
도 10은 도 2의 액추에이터에서 미리 설정된 저항력을 발생시키기 위해 요구되는 전류를 이동수단의 이동깊이로 추정하여 사용자에게 근감각 및 진동촉감을 제공하는 과정이 도시된 블록도이고, 도 11은 도 3의 저항력 발생모듈이 마이크로프로세서를 이용하여 이동수단의 이동깊이에 따른 저항력 프로파일을 생성하는 실험이 도시된 상태도이며, 도 12는 도 11의 저항력 발생모듈에서 이동수단의 가압력 및 이동수단의 이동깊이에 따른 설계된 저항력을 나타내는 그래프이고, 도 13은 도 11의 저항력 발생모듈에서 이동수단의 가압력 및 이동수단의 이동깊이에 따라 실제 측정된 저항력을 나타내는 그래프이며, 도 14 및 도 15는 본 발명에서 제안된 임피던스 자가 센싱방법의 전달 함수에 대한 실험결과가 도시된 그래프이다. 도 16은 도 3의 액추에이터에서 발생한 임피던스를 자가 센싱하는 방법이 도시된 순서도이다.
본 발명에 따른 임피던스 자가 센싱방법은 도 16에 도시된 바와 같이, 먼저 제어부(130)에서 전류를 공급하기 위한 제어신호를 출력(S10)한다. 이때, 제어신호는 마이크로 컨트롤러(131)에서 출력한다. 또한, 공급되는 전류는 증폭기(132)를 거쳐 증폭된다.
다음으로, 전류를 구동부(110)에 공급(S20)한다. 이때, 전류는 자기장인가수단(112)에 공급되고, 자기장인가수단(112)에서 발생한 자기장에 의해 유체 즉, 자기유변유체의 점성이 변화되며, 이 자기유변유체는 이동수단(111)의 왕복 이동에 의해 이동한다. 여기서, 구동부(110)가 저항력 발생모듈인 경우, 자기장인가수단(112)을 통해 자기장이 공급되면 이동수단(111)의 왕복 이동에 의해 유체가 상,하부경사유체이동로(114,115)를 통해 이동하면서 플로우 저항력, 전단 저항력 및 스퀴즈 저항력이 복합적으로 발생한다.
다음으로, 구동부(110)의 임피던스 변화를 측정하여 센싱(S30)한다. 이때, 저항력 발생모듈에서의 이동수단(111)의 이동깊이에 따른 임피던스 변화들을 측정한다. 여기서, 이동수단(111)이 작용력에 의해 왕복 이동하게 되면 상,하부경상유체이동로(114,115)를 통해 유체가 이동하면서 플로우 저항력, 전단 저항력 및 스퀴즈 저항력이 복합적으로 발생하게 되고, 이들 저항력이 이동수단(111)에 전달된다. 따라서, 이동수단(111)의 이동깊이에 따라 저항력 발생모듈에서 발생한 저항력은 변하게 된다. 자세히 설명하자면, 마이크로 컨트롤러(131)의 제어에 의해 발생한 전류가 증폭기(132)를 거쳐 저항력 발생모듈에 전달되고, 저항력 발생모듈에서의 이동수단(111)의 이동깊이에 따른 임피던스가 전압형태로 측정되면, 고역필터(121), 피크디텍터(122) 및 차동증폭기(123)를 거쳐 A/D로 변환되도록 임피던스 변화를 센싱한 후 다시 마이크로 컨트롤러(131)에 제공된다. 이를 반복하면서 이동수단(111)의 깊이에 따른 저항력이 변하게 된다. 또한, 미리 설정된 저항력을 생성하기 위해 요구되는 전류는 이동수단(111)의 이동깊이에 따라 추산된다. 좀 더 자세하게는, 도 10에서와 같이 사용자에 의해 작용력이 제공되면, 제어부(130)에서 작용력의 분석값(Fd)와, 이동수단(111)의 이동속도(
Figure 112012036765352-pat00004
) 및 이동수단(111)의 이동깊이(x)에 대해 룩업테이블(lookup table)에서 생성된 방정식(i)로 계산하여 전류가 추산된다. 여기서, 추산된 전류가 증폭기(132)를 거쳐 저항력 발생모듈에 공급되어 근감각 및 진동촉감이 사용자에게 전달된다. 또한, 본 발명에 따른 저항력 발생모듈은 마이크로 컨트롤러(131)와 함께 이동수단(111)의 이동깊이에 따라 저항력 프로파일을 생성하게 된다. 여기서, 측정을 위한 조건의 일예로, 임피던스 센싱의 샘플 추출비는 대략 1.5kHz 이고, 모든 스트로크의 0.05mm의 변화에 대해 저항력이 재발생하며, 저항력 발생모듈의 저항력 범위는 1.3N∼5N 이고, 저항력 발생모듈에서 이동수단의 최대 이동깊이는 1mm 이다. 이를 위한 실험은 도 11에서와 같이, 로드셀(200)에 장착된 저항력 발생모듈에 전류를 제공하도록 이루어지고, 제공된 작용력과 이동수단(111)의 이동깊이에 따른 저항력을 측정하게 된다. 이때, 설계된 저항력은 도 12에서와 같고, 실제 측정된 저항력은 도 13에서와 같다.
<실험결과>
도 17 및 도 18은 본 발명에서 제안된 임피던스 자가 센싱방법의 선형성에 대한 실험결과가 도시된 그래프이고, 도 19는 본 발명에서 제안된 임피던스 자가 센싱방법의 민감도에 대한 실험결과가 도시된 그래프이이다.
본 발명에 따른 임피던스 자가 센싱방법에 따른 전달함수에 대한 실험결과에서, 자기장인가수단(112)에서 발생한 저전압 신호를 이동수단(111)의 이동깊이와 출력전압의 관계에서 보면 도 14에서 보는 바와 같고, 차동증폭기를 거쳐 증폭된 전압 신호를 이동수단(111)의 이동깊이와 출력전압의 관계에서 보면 도 15에서 보는 바와 같다.
또한, 본 발명에 따른 임피던스 자가 센싱방법에 따른 선형성에 대한 실험결과에서 300Hz 신호에 대한 선형성 라인은 이동수단(111)의 이동깊이와 출력전압의 관계에서 보면 도 16에서 보는 바와 같고, 300Hz 신호와 선형성 라인 사이의 백분율 오차(percent error)를 이동수단(111)의 이동깊이와의 관계에서 보면 도 17에서와 같다.
또한, 본 발명에 따른 임피던스 자가 센싱방법에 따른 민감도에 대한 실험결과에서 민감도를 이동수단(111)의 이동깊이와의 관계에서 보면 도 18에서와 같다.
한편, 저항력 발생모듈은 센싱 및 동작 기능에 대해 마이크로 컨트롤러(131)에 의해 제어된다. 이때, 마이크로 컨트롤러(131)가 내장된 컨트롤 박스는 MCU(Maing Control Unit), 무선통신모듈(Wireless Communication Module) 및, 센싱 및 동작 보드(Sensing and Actuating Board)가 포함되어 이루어진다. 여기서, 컨트롤 박스는 저항력 발생모듈에서의 이동수단(111)의 이동깊이에 대해 화상디스플레이유닛(Visual Display Unit)에서 화성 처리되고, 이를 통해 절대 주파수 파형(Magnitude Frequency Waveform)으로 신호를 컨트롤러 박스에 전달하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에서 명확히 개시되며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100...액추에이터, 110...구동부,
111...이동수단, 112...자기장인가수단,
113...하우징, 114...상부경사유체이동로,
115...하부경사유체이동로, 120...임피던스 센싱부,
121...고역필터, 122...피크디텍터,
123...차동증폭기, 130...제어부,
131...마이크로 컨트롤러, 132...증폭기.

Claims (9)

  1. 이동수단(111) 및 자기장인가수단(112)이 구비된 구동부(110);
    상기 구동부(110)의 임피던스 변화를 센싱하는 임피던스 센싱부(120); 및
    상기 임피던스 센싱부(120)에서 센싱된 임피던스의 크기에 따라 상기 구동부(110)에 인가되는 전원의 조건을 제어하여 상기 구동부(110)의 동작을 제어하는 제어부(130);를 포함하되,
    상기 구동부(110)는 저항력 발생모듈이고,
    상기 저항력 발생모듈은 상기 이동수단(111) 및 상기 자기장인가수단(112)이 내장되면서 유체가 수용된 하우징(113), 상기 이동수단(111)상부의 상면 경사면과, 상기 하우징(113)의 내벽이 이격되어 배치되면서 형성된 상부경사유체이동로(114) 및, 상기 이동수단(111)에서 하부의 하향 경사져 테이퍼진 외면과, 상기 하우징(113)의 내벽이 이격되어 배치되면서 형성된 하부경사유체이동로(115)를 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스를 자가 센싱하는 액추에이터.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구동부(110)에 유체가 수용되고, 이 유체는 자기유변유체인 것을 특징으로 하는 임피던스를 자가 센싱하는 액추에이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 임피던스 센싱부(120)는 고역필터(121), 피크디텍터(122), 차동증폭기(123) 및 A/D변환기를 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스를 자가 센싱하는 액추에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(130)는 전류를 제어하는 신호를 출력하는 마이크로 컨트롤러(131) 및, 출력된 전류를 증폭시키는 증폭기(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 임피던스를 자가 센싱하는 액추에이터.
  6. 제1항, 제3항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항의 구동부의 임피던스를 자가 센싱하는 방법에 있어서,
    제어부(130)에서 전류를 공급하기 위한 제어신호를 출력하는 제1단계(S10);
    상기 전류를 구동부(110)에 공급하는 제2단계(S20);
    상기 구동부(110)의 임피던스 변화를 측정하여 센싱하는 제3단계(S30);가 포함된 것을 특징으로 하는 임피던스 자가 센싱방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1단계(S10)에서 마이크로 컨트롤러(131)에서 출력된 제어신호에 의해 공급된 전류를 증폭기(132)에서 증폭시키는 것을 특징으로 하는 임피던스 자가 센싱방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제2단계(S20)에서 자기장인가수단(112)을 통해 자기장이 공급되면 이동수단(111)의 왕복 이동에 의해 유체가 상,하부경사유체이동로(114,115)를 통해 이동하면서 플로우 저항력, 전단 저항력 및 스퀴즈 저항력이 복합적으로 발생하는 것을 특징으로 하는 임피던스 자가 센싱방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3단계(S30)에서 상기 이동수단(111)의 이동깊이에 따른 임피던스 주파수들을 측정하고, 측정된 임피던스 주파수들을 고역필터(121), 피크디텍터(122) 및 차동증폭기(123)를 거쳐 A/D 변환 후 마이크로 컨트롤러(131)로 제공하는 것을 특징으로 하는 임피던스 자가 센싱방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH1189175A (ja) * 1997-09-03 1999-03-30 Yaskawa Electric Corp 電磁式サーボアクチュエータ
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