KR101740904B1 - 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈 - Google Patents

전자기적 구동방식의 인공근육 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 영구자석의 자기력을 이용하여 일정한 모션을 유지하기 위하여 소모되던 에너지의 소모를 최소화함으로써 실용성을 향상시며, 인공근육 모듈을 구성하는 각 구성요소가 서로 유기적으로 결합되어 사용 목적에 맞게 다양한 형상으로 변형이 가능하며, 힘의 제어가 편리한 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈에 관한 것이다.

Description

전자기적 구동방식의 인공근육 모듈 {electromagnetic driving system use artificial muscle module}
본 발명은 전자기적 구동방식의 인공근육 기구에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 영구자석을 이용하여 일정한 모션을 유지할 시 발생하는 지속적인 에너지 소모를 방지한 전자기적 구동 방식의 인공근육 모듈에 관한 것이다.
전자석만을 이용한 홀딩 장치의 경우 고전류로 알리코 자석의 극성을 변화하여 자력선의 경로를 변경하기 때문에 발생되는 안전성과 발열 및 크기 문제점를 해결하고자 도 1에 도시된 영구자석과 전자석을 결합한 자성체 홀딩장치가 개발되었다.
도 1에 도시된 종래의 영구자석과 전자석을 결합한 자성체 홀딩장치는, 요크와, 요크와 이격되도록 요크의 내부에 배치되고, 자성체를 홀딩하기 위한 홀딩면을 갖는 제 1 폴 피스 및 제 2 폴 피스와, 일단이 제 1 폴 피스에 접하고 타단이 제 2 폴 피스에 접하는 중간 영구자석과, 철심과 철심을 감싸는 코일을 갖고, 철심의 일단은 제 1 폴 피스에 접하고 철심의 타단은 제 2 폴 피스에 접하도록 배치되는 전자석, 및 전자석에 전류를 공급하기 위한 전자석 제어장치를 포함하여 구성된다.
이때, 도 1에 도시된 종래의 영구자석과 전자석을 결합한 자성체 홀딩장치는 복수개의 영구자석을 이용하여 일정한 자로를 유지함으로써 외부 자성체와 폴 피스의 결합을 유지하기 위해 소모되는 힘을 영구자석의 자력으로 대체 하였다.
그러나, 일정한 자로를 유지하기 위하여 복수개의 영구자석이 각각의 폴 피스와 동일한 극으로 결합되어, 강제적으로 자로가 형성되는 방향을 제한해야 하기 때문에 다수의 영구자석이 사용될 수밖에 없어, 그 구조가 복잡하고 대형화 될수 밖에 없다.
즉, 종래의 영구자석과 전자석을 결합한 자성체 홀딩장치는 인체의 근육 메커니즘을 재현하기 위하여 복수개의 장치가 서로 유기적으로 결합 및 변형 되어 하나의 모듈을 형성하되, 각각의 장치가 제어 명령에 따라 개별적으로 수축 및 이완 작용을 해야 하는 인공 근육 분야에 적용하기 어려운 구조를 가지는 것이다.
또한, 종래의 영구자석과 전자석을 결합한 자성체 홀딩장치는 각 폴 피스의 홀딩면에 자성체가 접촉 시 자력선의 방향을 변환시켜 자성체를 홀딩하고, 폴 피스의 홀딩면에 접한 자성체를 홀딩을 해제하는 것만이 가능한 수동적 구조로 이루어지기 때문에 별도로 폴 피스와 자성체를 접촉 시키거나 분리시키기 위한 장치를 필요로 한다는 단점을 가진다.
결국, 종래의 영구자석과 전자석을 결합한 자성체 홀딩장치는 그 구조가 복잡하게 이루어지기 때문에 복수개를 결합 또는 변형시켜 인공근육 분야에 적용하기 어려울 뿐만 아니라, 수동적인 홀딩 구조로 이루어져 근육의 이완과 수축 메커니즘을 재현하기 위해 별도의 추가적 장치를 필요로 하는 단점을 가지는 것은 부정할 수 없는 사실이다.
한국공개특허 제2012-0030325호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 전기 에너지를 이용하여 인공근육의 수축과 이완을 제어하되 영구자석을 이용해 수축 또는 이완된 인공근육이 일정한 모션을 유지하도록 하되, 제작하고자 하는 형상 및 구조에 대응하여 그 결합이 용이하며, 대상 물체에 결합되어 대상물체의 변화에 대응하여 변형됨으로서 별도의 추가적 장치를 필요로 하지 않는 인공근육 모듈을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은, 길이 방향으로 형성되며, 평행하게 이격 배치되는 한 쌍의 제1 자성체(110A)와, 한 쌍의 상기 제1 자성체(110A)가 서로 마주보는 내측면 일측과 타측을 각각 연결하며, 서로 이격되어 자기력이 지나가는 제1 자로(1)를 형성하는 한 쌍의 제1 영구자석(120A), 및 상기 제1 자로(1)의 방향과 역방향 또는 순방향으로 변환되는 자력을 발생시키는 한 쌍의 제1 코일(130A)을 포함하는 제1 고정자(100A); 상기 제1 자성체(110A)의 길이방향 양측 단부에 각각 이격 배치되며, 상기 제1 코일(130A)에 의해 형성된 역방향 또는 순방향 자력에 의해 상기 제1 자성체(110A)와 밀착 또는 분리되는 한 쌍의 제1 가진자(200A); 상기 제1 자성체(110A)와 상기 제1 가진자(200A)를 연결하는 플렉시블 결합부재(300); 및 상기 제1 가진자(200A)와 대상물체를 연결하는 제1 연결부(400A); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은, 한 쌍의 상기 제1 영구자석(120A)이 각각의 상기 제1 자성체(110A)에 서로 상반되는 자력을 가지며 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 연결부(400A)는, 한 쌍의 상기 제1 가진자(200A)의 일측 단부와 타측 단부에 각각 연결되는 한 쌍의 제1 스프링(410A)과, 상기 제1 스프링(410A)과 대상 물체를 연결하는 제1 연결부재(420A)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은, 배터리(150)에서 상기 제1 코일(130A)로 전기 에너지 입력 시 하기 식에 나타난 전기 에너지의 이동에 의해 각각의 상기 제1 가진자(200A)가 인접한 상기 제1 자성체(110A)의 길이방향 단부에 결합 또는 분리 되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015105184436-pat00001
Figure 112015105184436-pat00002
(
Figure 112015105184436-pat00003
:제1 자성체를 통해 흐르는 한 쌍의 제1 영구자석의 자력,
Figure 112015105184436-pat00004
:배터리에서 제1 자성체로 유입되는 전기 에너지에 의한 자력,
Figure 112015105184436-pat00005
:배터리에서 유입된 전기 에너지에 의한 자력이 제1 자성체를 통해 흐르는 영구자석의 자력을 상쇄하여 남은 여분의 자력)
또한, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은, 복수개가 병렬 또는 직렬로 연결되어 하나의 결합체를 이루는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은, 폭 방향으로 형성되고, 평행하게 이격 배치되며, 양측 단부가 상측으로 수직 절곡된 한 쌍의 제2 자성체(110B-1)가 상하 대칭 결합된 한 쌍의 자성 결합체(110B)와, 한 쌍의 상기 자성 결합체(110B)가 서로 마주보는 내측면 일측과 타측에 서로 이격 배치되며, 각각의 상기 자성 결합체(110B)를 연결하여 자기력이 지나가는 제3 자로(3)를 형성하는 한 쌍의 제2 영구자석(120B), 및 각각의 자성 결합체(110B)의 폭방향 중심 외주면을 감싸며, 상기 제3 자로(3)의 방향과 역방향 또는 순방향으로 변환되는 자력을 발생시키는 제2 코일(130B)을 포함하는 적어도 하나 이상의 제2 고정자(100B); 상기 자성 결합체(110B)의 상측과 하측에 각각 이격 배치되며, 상기 제2 코일(130B)에 의해 형성된 역방향 또는 순방향 자력에 의해 상기 자성 결합체(110B)의 절곡부에 밀착 또는 분리되는 적어도 두 개 이상의 제2 가진자(200B); 상기 제2 고정자(100B)와 상기 제2 가진자(200B)를 연결하는 플렉시블 결합부재(300); 및 상기 제2 가진자(200B)와 대상물체를 연결하는 제2 연결부(400B); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은, 한 쌍의 상기 제2 영구자석(120B)이 각각의 상기 자성 결합체(110B)에 서로 상반되는 자력을 가지며 연결된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 가진자(200B)는, 상기 제2 자성체(110B-1)의 폭 방향과 수직을 이루는 너비 방향으로 형성되되 폭 방향으로 서로 이격 배치되어, 서로 이격 배치된 상기 제2 자성체(110B-1)의 폭방향 일측과 타측 절곡부를 각각 연결해 주는 한 쌍의 제3 자성체(210)와, 한 쌍의 상기 제3 자성체(210)를 연결하는 비자성체(220)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 연결부(400B)는, 상기 전자기적 구동 방식의 인공근육 모듈 상하 양측 끝단에 구비되는 상기 비자성체(220)의 상하 단부에 연결되는 제2 스프링(420B)과, 상기 제2 스프링(420B)과 대상 물체를 연결하는 제2 연결부재(420B)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은, 배터리(150)에서 상기 제2 코일(130B)로 전기 에너지 입력 시 하기 식에 나타난 전기 에너지의 이동에 의해 각각의 제3 자성체(210)가 인접한 상기 제2 자성체(110B-1)의 절곡부와 결합 또는 분리되는 것을 특징으로 한다.
Figure 112015105184436-pat00006
Figure 112015105184436-pat00007
(
Figure 112015105184436-pat00008
:제2 자성체를 통해 흐르는 한 쌍의 영구자석의 자력,
Figure 112015105184436-pat00009
:배터리에서 제2 자성체로 유입된 전기 에너지에 의한 자력,
Figure 112015105184436-pat00010
:배터리에서 유입된 전기 에너지에 의한 자력이 제1 자성체를 통해 흐르는 영구자석의 자력을 상쇄하여 남은 여분의 자력)
또한, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은, 상기 제2 고정자(100B)가 상하 방향으로 복수개 직렬 나열되고, 상기 제2 가진자(200B)가 서로 인접한 상기 제2 고정자(100B)가 서로 마주보는 내측 및, 최외각에 위치하는 상기 제2 고정자(100B)의 상하 단부에 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결부(400B)는 대상물체와 연결되는 제2 연결부재(420B)와, 상기 제2 연결부재(420B)와 상기 제2 가진자(200B)를 연결하는 제2 스프링(410B)를 포함하고, 상기 제2 가진자(200B)와 서로 마주보는 상기 제2 연결부재(420B)의 내면에 복수개의 보조 스프링(411B)이 더 구비되며, 상기 보조 스프링(411B)은 상기 제2 스프링(410B)을 중심으로 상기 제2 연결부재(420B)의 길이방향 일측과 타측에 대칭 형성되되, 각각의 상기 보조 스프링(411B)은 상기 제2 스프링(410B)이 위치된 중심에서 멀어질수록 길이가 짧아지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명의 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은, 일정한 모션을 취할 시 소모되는 에너지를 영구자석의 자력으로 대체함으로써, 에너지 소모를 최소화 하여 인공근육의 실용성을 향상 시킨다는 장점을 가진다.
또한, 각각의 인공근육 모듈이 서로 결합되어 하나의 결합체를 이루는 구조로 형성되되 결합체의 개수 및 결합 방법에 따라 인공근육 모듈이 발생시킬 수 있는 힘의 크기가 제어되어, 다양한 스포츠, 의료, 및 산업 분야에 적용 가능하다는 효과를 가진다.
아울러, 별도의 장치가 추가되지 않고 결합 대상과 결합되어 수축과 이완 작용이 원활하게 이루어질 수 있다는 장점을 가진다.
뿐만 아니라, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈을 구성하는 복수개의 고정자가 서로 가변된 각도를 이룰 수 있도록 구성되어, 인공근육 모듈을 다양한 환경 조건에 대응하여 변형 가능하다는 효과를 가진다.
도 1은 종래의 인공근육을 나타낸 사시도.
도 2는 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈을 나타낸 사시도.(실시예 1)
도 3은 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 제1 자로를 나타낸 개념도.
도 4는 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 제2 자로를 나타낸 개념도.
도 5는 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 제1 자로가 외부에서 입력된 전기 에너지에 의해 제2 자로로 변형되는 것을 나타낸 개념도.
도 6은 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈을 나타낸 사시도.(실시예 2)
도 7은 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 제3 자로를 나타낸 개념도.(도 6의 A-A'단면)
도 8은 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈이 외부에서 입력된 전기 에너지의 힘에 의해 제4 자로가 형성되는 것을 나타낸 개념도.
도 9는 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈을 구성하는 각각의 제2 고정자와 제2 가진자가 서로 조인트 결합된 것을 도시한 개념도.
도 10은 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 자력형성방향 및 자력 형성 방향 및 자력 형성에 대응하여 움직이는 운동방향을 나타낸 개념도.
도 11은 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 가진자와 고정자가 가까워지는 자력변화와, 보조 스프링이 가진자와 고정자가 가까워질수록 급격히 상승하는 자력을 보조하는 것을 나타낸 개념도.
도 12는 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈에 보조스프링이 형성된 것을 나타낸 개념도.
이하, 상기와 같은 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 하나의 메커니즘을 이용하되, 인공근육 모듈을 구성하는 각각의 구성 요소의 배치와 결합 방법에 의하여 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하므로 대표적인 구조를 각각의 실시예로 나누어 설명하도록 한다.
[실시예 1]
도 2에서는 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 사시도를 도시하고 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 길이 방향으로 형성되며, 평행하게 이격 배치되는 한 쌍의 제1 자성체(110A)와, 한 쌍의 상기 제1 자성체(110A)가 서로 마주보는 내측면 일측과 타측을 각각 연결하며, 자기력이 지나가는 제1 자로(1)를 형성하는 한 쌍의 제1 영구자석(120A), 및 각각의 상기 제1 자성체(110A)의 길이방향 중심 외주면을 감싸며, 외부에서 인가된 전기 에너지를 상기 제1 자로(1)의 방향과 역방향 또는 순방향으로 입력하는 한 쌍의 제1 코일(130A)을 포함하는 제1 고정자(100A)와, 상기 제1 자성체(110A)의 길이방향 양측 단부에 각각 이격 배치되며, 상기 제1 코일(130A)에서 상기 제1 자로(1)와 역방향으로 전기 에너지 인가 시 각각 한 쌍의 상기 제1 자성체(110A)의 단부에 밀착되어 상기 제1 영구자석(120A)과 제2 자로(2)를 형성하고, 상기 제1 자로(1)의 순 방향으로 전기 에너지 인가 시 상기 제1 자성체(110A)의 단부에서 분리되는 한 쌍의 제1 가진자(200A)와, 상기 제1 자성체(110A)와 상기 제1 가진자(200A)를 연결하는 플렉시블 결합부재(300); 및, 상기 제1 가진자(200A)와 대상물체를 연결하는 제1 연결부(400A)를 포함하여 이루어 진다.
즉, 상기 전자기적 구동 방식의 인공근육 모듈은 상기 제1 코일(130A)를 통해 외부에서 전기 에너지를 인가받지 않을 시, 한 쌍의 상기 제1 영구자석(120A)이 가지고 있는 자력에 의해 한 쌍의 상기 제1 영구자석(120A)과 한 쌍의 상기 제1 자성체를 순환하는 제1 자로(1)를 형성하거나, 제1 코일(130A)에서 전기 에너지 인가 시 각각의 상기 제1 영구자석(120A)과 각각의 제1 가진자(200A)가 결합되어 각각의 제2 자로(2)를 형성하고, 상기 제1 자로(1)와 상기 제2 자로(2)는 상기 제1 코일(130A)에서 입력되는 전기 에너지에 의해 선택되어 지는 것이다.
이하 에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 원리에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 3을 참조하여 설명하면, 한 쌍의 상기 제1 영구자석(120A)은 각각의 제1 자성체(110A)에 서로 상반되는 자력을 가지며 연결됨으로써 각각의 제1 영구자석(120A)의 N극에서 S극 방향으로 자력이 흐르는 자로를 형성하며, 이때 제1 자로(1)를 흐르는 영구자석의 자력은 한 쌍의 상기 제1 영구자석(120A)이 가진
Figure 112015105184436-pat00011
이 된다.
이때, 상기 제1 영구자석(120A)이 형성하는 상기 제1 자로(1)는 상기 제1 코일(130A)에서 입력되는 전기 에너지에 의해 상기 제2 자로(2)로 변경되어질 수 있다.
도 4와 도 5를 참조하여 설명하면, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 상기 제1 고정자(100A)에 전기 에너지가 저장된 배터리(150)와, 외부에서 신호를 입력받아 상기 배터리(150)에 저장된 전기 에너지를 상기 제1 코일(130A)로 입력하는 제어부(160)가 더 구비될 수 있다.
즉, 상기 제어부(160)를 통해 상기 배터리(150)에 저장되어 있는 전기 에너지가 상기 제1 코일(130A)로 입력이 조절되어 상기 제1 자로(1)를 제2 자로(2)로 변형 시키거나 제2 자로(2)를 제1 자로(1)로 변형 시키는 것이다.
상세히 설명하면, 외부에서 별도의 에너지가 입력되지 않을 시 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 제1 자로(1)를 형성하는 자력은 한 쌍의 상기 제1 영구자석(120A)이 가진 자력(
Figure 112015105184436-pat00012
)의 힘을 가지고 있다. 이때, 상기 제1 코일(130A)을 통해 상기 자력(
Figure 112015105184436-pat00013
)의 방향과 역 방향으로 한 쌍의 상기 제1 영구자석(120A)이 가지고 있는 자력(
Figure 112015105184436-pat00014
)보다 큰 전기 에너지에 의한 자력(
Figure 112015105184436-pat00015
)을 생성 시키면, 그 차이에 해당하는 여분의 자력(
Figure 112015105184436-pat00016
)이 각각의 상기 제1 영구자석(120A)과 인접한 각각의 상기 제1 가진자(200A)를 당기는 것이다.
따라서, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 여분의 자력(
Figure 112015105184436-pat00017
)에 의해 각각의 상기 제1 가진자(200A)가 인접한 상기 제1 자성체(110A)의 길이방향 단부에 결합되어, 각각의 상기 제1 영구자석(120A)과 제1 자성체(110A), 및 각각의 제1 영구자석(120A)과 인접한 제1 가진자(200A)가 제2 자로(2)를 형성하는 것이다.
이때, 각각의 제2 자로(2)를 유지하는 힘은 각각의 상기 제1 영구자석(120A)이 가지고 있는 자력(
Figure 112015105184436-pat00018
)이 되므로, 상기 제1 가진자(200A)를 밀착된 상기 제1 자성체(110A)와 분리시킬 시 상기 제1 코일(130A)에 상기 제1 자로(1)와 순방향으로 각각의 상기 제1 영구자석(120A)이 가지는 자력의 합력(
Figure 112015105184436-pat00019
)보다 큰 전기 에너지에 의한 자력(
Figure 112015105184436-pat00020
)을 생성시킴으로써 상기 제2 자로(2)를 상기 제1 자로(1)로 변형시킬 수 있다.
결국, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 상기 배터리(150)에서 상기 제1 코일(130A)로 전기 에너지 입력 시 하기 식에 나타난 전기 에너지의 이동에 의해 각각의 상기 제1 가진자(200A)가 인접한 상기 제1 자성체(110A)의 길이방향 단부에 결합 또는 분리되는 것이다.
Figure 112015105184436-pat00021
(식1)
Figure 112015105184436-pat00022
(식 2)
(
Figure 112015105184436-pat00023
:제1 자성체를 통해 흐르는 한 쌍의 영구자석의 자력,
Figure 112015105184436-pat00024
:배터리에서 제1 자성체로 유입된 전기 에너지에 의한 자력,
Figure 112015105184436-pat00025
:배터리에서 유입된 전기 에너지에 의한 자력이 제1 자성체를 통해 흐르는 영구자석의 자력을 상쇄하여 남은 여분의 자력)
아울러, 도 4와 도 5를 참조하여 설명하면 본 발명인 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은, 상기 플렉시블 결합부재(300)가 상기 제1 자성체(110A)와 상기 제1 가진자(200A)의 이격거리를 유지한 상태에서 제1 가진자(200A)와 제1 자성체(110A)의 이격거리 변화에 대응하기 위하여, 제1 자성체(110A)의 외측면과, 제1 가진자(200A)의 폭방향 단부를 연결하되 길이의 변화는 일정하게 제한되며 반경방향으로 가볍고 벤딩 가능한 탄성이 있는 고무, 천과 같이 플렉시블한 재질을 권장되나, 이 외에도 제1 가진자(200A)가 제1 자성체(110A)로 슬라이딩 이동 가능한 구조 등 제1 가진자(200A)와 제1 자성체(110A)의 이격거리 변화에 대응할 수 있는 다양한 구조 및 재질이 사용 가능하다.
또한, 각각의 상기 제1 가진자(200A)와 대상 물체를 연결하는 제1 연결부(400A)는 다양한 방법으로 제1 가진자(200A)와 대상 물체를 연결할 수 있으나, 인체의 메커니즘과 유사한 메커니즘을 형성하기 위하여 인체의 인대와 유사한 성질을 가지는 한 쌍의 제1 스프링(410A)이 한 쌍의 제1 가진자(200A)의 일측 단부와 타측 단부에 각각 연결되고, 상기 제1 스프링(410A)과 대상 물체를 연결하는 제1 연결부재(420A)로 구성되는 것을 권장한다.
이때, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 기구는 상기 제1 고정자(100A)와 상기 제1 가진자(200A)와, 상기 플렉시블 결합부재(300)및 제1 연결부(400A)의 유기적 결합에 의해 별도의 추가적 장치 없이 제1 고정자(100A)와 제1 가진자(200A)의 이격 거리가 제어된다.
상세히 설명하면, 상기 제1 가진자(200A)와 상기 제1 고정자(100A)가 상기 플렉시블 결합부재(300)로 연결되지 않을 시, 상기 제1 연결부(400A)가 당겨지면 제1 가진자(200A)와 제1 고정자(100A)의 거리가 배터리(150)에서 유입된 전기 에너지에 의한 자력이 제1 자성체를 통해 흐르는 영구자석의 자력을 상쇄하여 남은 여분의 자력(
Figure 112015105184436-pat00026
)으로 당겨지지 않는 거리까지 이격 배치되어, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 기구의 수축 작용이 발생하지 않게 되고, 제1 연결부(400A)가 대상물체와 결합되어 이완되는 힘을 제1 가진자(200A)에 전달하지 않으면 상기 제1 코일(130A)에 전기 에너지를 입력하여 상기 제2 자로(2)를 상기 제1 자로(1)로 변환 시키더라도 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 기구의 이완 작용이 발생하지 않게되는 것이다.
뿐만 아니라, 도면에는 도시되지 않았지만 상기와 같은 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 복수개가 병렬 또는 직렬로 연결되어 하나의 결합체를 이룰 수 있다.
상세히 설명하면, 인체의 근육은 복수개의 근섬유가 모여 하나의 근육을 형성하며, 근섬유의 의 개수가 많아지거나 또는 근섬유가 커질 시 근섬유가 모여 만들어 지는 근육이 발휘할 수 있는 힘이 커지게 된다. 따라서, 복수개의 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈을 병렬로 결합시켜 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈 결합체가 발휘할 수 있는 크기를 제어하고, 복수개의 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈을 직렬로 결합시켜 미세한 움직임을 제어하는 것이다.
[실시예 2]
도 6에서는 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 사시도를 도시하고 있다.
도 6을 참조하여 설명하면 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 폭 방향으로 형성되고, 평행하게 이격 배치되며, 양측 단부가 상측으로 수직 절곡된 한 쌍의 제2 자성체(110B-1)가 상하 대칭 결합된 한 쌍의 자성 결합체(110B)와, 한 쌍의 상기 자성 결합체(110B)가 서로 마주보는 내측면 일측과 타측에 이격 배치되며, 각각의 상기 자성 결합체(110B)를 연결하여 자기력이 지나가는 제3 자로(3)를 형성하는 한 쌍의 제2 영구자석(120B), 및 각각의 자성 결합체(110B)의 폭방향 중심 외주면을 감싸며, 외부에서 인가된 전기 에너지를 상기 제3 자로(3)의 방향과 역방향 또는 순방향으로 입력하는 제2 코일(130B)을 포함하는 적어도 하나 이상의 제2 고정자(100B)와, 자성 결합체(110B)의 상측과 하측에 각각 이격 배치되며, 상기 제2 코일(130B)에서 상기 제3 자로(3)와 역방향으로 전기 에너지 인가 시 상기 자성 결합체(110B)의 절곡부에 밀착되어 상기 제2 영구자석(120B)과 제4 자로(4)를 형성하고, 상기 제3 자로(3)의 순방향으로 전기 에너지 인가 시 상기 자성 결합체(110B)의 절곡부에서 분리되는 적어도 두개 이상의 제2 가진자(200B)와, 상기 제2 고정자(100B)와 제2 가진자(200B)를 연결하는 플렉시블 결합부재(300), 및 상기 제2 가진자(200B)와 대상물체를 연결하는 제2 연결부(400B)를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 제2 가진자(200B)는 상기 제2 자성체(110B-1)의 일측과 타측 절곡부에 상기 제2 자성체(110B-1)의 폭 방향과 수직을 이루는 너비 방향으로 형성되되, 길이 방향으로 이격 배치되는 한 쌍의 제3 자성체(210)와, 상기 제3 자성체(210)를 연결하는 비자성체(220)로 구성된다.
즉, 상기 전자기적 구동 방식의 인공근육 모듈은 상기 제2 코일(130B)을 통해 외부에서 전기 에너지를 받지 않을 시. 한 쌍의 상기 제2 영구자석(120B)이 가지고 있는 자력에 의해 한 쌍의 제2 영구자석(120B)과 한 쌍의 상기 자성 결합체(110B)를 순환하는 제3 자로(3), 또는 한 쌍의 상기 제2 자성체(110B-1)의 폭 방향 양측에 형성되는 각 측의 절곡부와 제2 자성체(110B-1)의 폭 방향 양측에 위치되는 각각의 제2 영구자석(120B), 및 제2 자성체(110B-1)의 폭 방향 양측에 위치되는 각각의 상기 제3 자성체(210)가 각각의 제4 자로(4)를 형성하고, 상기 제3 자로(3)와 상기 제4 자로(4)는 상기 제2 코일(130B)에서 입력되는 전기 에너지에 의해 선택되어 지는 것이다.
이하 에서는, 도 7과 도 8을 참조하여 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 원리에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.
도 7은 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 A-A'단면도를 도시하고 있다.
도 7을 참조하여 설명하면, 한 쌍의 상기 제2 영구자석(120B)은 각각의 상기 자성 결합체(110B)에 서로 상반되는 자력을 가지며 연결됨으로써 각각의 제2 영구자석(120B)의 N극에서 S극 방향으로 자력이 흐르는 제3 자로(3)를 형성하며, 제3 자로(3)를 흐르는 제2 영구자석의 자력은 한 쌍의 상기 제2 영구자석(120B)이 가진
Figure 112015105184436-pat00027
이 된다.(각각의 상기 제2 자성체(110-1)마다 영구자석 구비 시 하나의 제2 고정자(100B)에 4개의 영구자석이 결합됨)
이때, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 상기 제2 고정자(100B)에 전기 에너지가 저장된 배터리(150)와, 외부에서 신호를 입력받아 상기 배터리(150)에 저장된 전기 에너지를 상기 제2 코일(130B)로 입력하는 제어부(160)가 더 구비되어, 제어부(160)를 통해 배터리(150)에 저장되어 있는 전기 에너지를 제2 코일(130B)에 입력함으로써, 상기 제3 자로(3)를 제4 자로(4)로 변형 시키거나 제4 자로(4)를 제3 자로(3)로 변형 시키는 것이 가능하다.
도 8을 참조하여 상세히 설명하면, 외부에서 별도의 에너지가 입력되지 않을 시 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈의 제3 자로(3)를 형성하는 자력은 한 쌍의 상기 제2 영구자석(120B)이 가진 자력(
Figure 112015105184436-pat00028
)의 힘으로 유진된다. 이때, 상기 제2 코일(130B)을 통해 상기 자력(
Figure 112015105184436-pat00029
)이 흐르는 방향과 역방향으로 전기 에너지를 입력하면 제2 코일(130B)에 입력된 전기 에너지에 의한 자력(
Figure 112015105184436-pat00030
)이 한 쌍의 상기 제2 영구자석(120B)이 가지고 있는 자력(
Figure 112015105184436-pat00031
)보다 커질 시 그 차이에 해당하는 여분의 자력(
Figure 112015105184436-pat00032
)이 각각의 제2 영구자석(120B)과 인접한 각각의 상기 제3 자성체(210)를 당긴다.
따라서, 상기 여분의 자력(
Figure 112015105184436-pat00033
)에 의해 각각의 상기 제2 가진자(200B)가 인접한 상기 자성 결합체(110B)에 결합되어, 각각의 상기 제2 영구자석(120B)과 제2 자성체(110B-1), 및 각각의 제2 영구자석(120B)과 인접한 각각의 제3 자성체(210)가 제4 자로(4)를 형성하는 것이다.
이때, 각각의 제4 자로(4)를 유지하는 힘은 각각의 상기 제2 영구자석(120B)이 가지고 있는 자력(
Figure 112017026070636-pat00034
)이 되므로, 하나의 상기 제2 고정자(100B)에 밀착된 한 쌍의 상기 제2 가진자(200B)를 분리시킬 시 한 쌍의 상기 제2 코일(130B)에 상기 제3 자로(3)와 순방향으로 각각의 제2 영구자석(120B)이 가지는 자력의 합력(
Figure 112017026070636-pat00035
)보다 큰 전기 에너지를 입력함으로써 상기 제4 자로(4)를 상기 제3 자로(3)로 변형시킬 수 있다.
결국, 본발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 상기 배터리(150)에서 상기 제2 코일(130B)로 전기 에너지 입력 시 하기 식에 나타난 전기 에너지의 이동에 의해 각각의 제3 자성체(210)가 인접한 상기 제2 자성체(110B-1)의 절곡부와 결합 또는 분리되는 것이다.
Figure 112015105184436-pat00036
(식3)
Figure 112015105184436-pat00037
(식4)
아울러, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 상기 플렉시블 결합부재(300)가 상기 제2 자성체(110B-1)의 외측면과, 상기 제3 자성체(210)의 폭방향 단부를 연결하는 벤딩 가능한 재질로 구성되는 것을 권장하며, 이 외에도 플렉시블 결합부재(300)는 상기 제3 자성체(210)와 상기 제2 자성체(110B-1)의 절곡부의 이격 거리를 일정하게 유지한 상태에서 제3 자성체(210)와 제2 자성체(110B-1)의 이격거리 변화에 대응할 수 있으면 충분하므로, 길이 변화는 일정하게 제한되되 반경방향으로 변위를 가질 수 있는 탄성이 있는 고무, 천과 같은 플렉시블한 재질과 제2 가진자(200B)가 제2 자성체(110B-1)의 절곡부로 슬라이딩 이동 가능한 구조등 다양한 재질과 구조의 적용이 가능하고, 각각의 상기 제2 가진자(200B)와 대상 물체를 연결하는 제2 연결부(400B)는 상기 비자성체(220)의 상측 단부와 하측 단부에 각각 연결되는 제2 스프링(420B)과, 상기 제2 스프링(410B)과 대상 물체를 연결하는 제2 연결부재(420B)로 구성되어질 수 있으며, 다양한 방법이 가능하므로 한정하지 않는다.
또한, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 기구는 상기 제2 고정자(100B)와 상기 제2 가진자(200B)와, 상기 플렉시블 결합부재(300)및 제2 연결부(400B)의 유기적 결합에 의해 별도의 추가적 장치 없이 제2 고정자(100B)와 제2 가진자(200B)의 이격 거리가 제어된다.
상세히 설명하면, 상기 제2 가진자(200B)와 상기 제2 고정자(100B)가 상기 플렉시블 결합부재(300)로 연결되지 않을 시, 상기 제2 연결부(400B)가 당겨지면 제2 가진자(200B)와 제2 고정자(100B)의 거리가 배터리(150)에서 유입된 전기 에너지에 의한 자력이 제2 자성체를 통해 흐르는 영구자석의 자력을 상쇄하여 남은 여분의 자력(
Figure 112017026070636-pat00038
)으로 당겨지지 않는 거리까지 이격 배치되어, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 기구의 수축 작용이 발생하지 않게 되고, 제2 연결부(400B)가 대상물체와 결합되어 이완되는 힘을 제2 가진자(200B)에 전달하지 않으면 상기 제2 코일(130B)에 전기 에너지를 입력하여 상기 제3 자로(3)를 상기 제4 자로(4)로 변환 시키더라도 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 기구의 이완 작용이 발생하지 않게되는 것이다.
아울러, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 상기 제2 고정자(100B)가 상하 방향으로 복수개 직렬 나열되고, 상기 제2 가진자(200B)가 서로 인접한 상기 제2 고정자(100B)가 서로 마주보는 내측 및, 최외각에 위치하는 상기 제2 고정자(100B)의 상하 단부에 이격 배치되어, 하나의 결합체를 형성할 수 있다.
상세히 설명하면, n개의 상기 제2 고정자(100B)와 n+1개의 상기 제2 가진자(200B)가 서로 교차 배열되어 하나의 결합체를 형성함으로써, 다양한 산업분야에 적용 가능한 것이다.
또한 도 9를 참조하여 설명하면, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 서로 인접한 복수개의 상기 제2 고정자(100B)를 연결하는 상기 제2 가진자(200B)는, 상측에 형성된 제1 가진자 단위체(200B-1)와 하측에 형성된 제2 가진자 단위체(200B-2)로 분리되되, 상기 제1 가진자 단위체(200B-1)와 상기 제2 가진자 단위체(200B-2)가 조인트로 결합되어 각각의 상기 가진자 단위체(200B-1, 200B-2)에 결합된 각각의 제2 고정자(100B)가 서로 가변된 각도를 이룰 수 있다.
이때, 상기 조인트는 도 9에 도시된 것처럼 상기 가진자 단위체(200B-1, 200B-2)의 서로 마주보는 면이 구형으로 이루어져 회전 가능한 구조 이외에도, 일반적으로 널리 사용되는 유니버설 조인트, 플랜지형 굽힘조인트, 톱니바퀴형 축조인트등 다양한 조인트가 사용 가능하며, 각각의 제2 고정자(100B)가 연결되어 형성하는 각도를 제어 가능하면 충분하므로 한정하지 않으며, 상기와 같은 조인트 결합에 의해 본 발명인 전자기적 방식의 인공근육 모듈을 다양한 형상으로 자유롭게 변형시켜 굴곡진 형상이 필요한 인체 또는 다양한 산업 현장에 사용하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명인 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은 도 10에 도시된 바와 같이 한 쌍의 상기 제2 고정자(100B)가 서로 상하 이격 배치되고, 한 쌍의 상기 제2 고정자(100B)의 외각 상하 단부에 상기 제2 가진자(200B)가 위치되고, 상기 플렉시블 결합부재(300)가 상기 제2 고정자(100B)와 상기 제2 가진자(200B) 및 각각의 상기 제2 고정자(100B)를 서로 연결하도록 구성되고, 상기 제2 가진자(200B)와 대상물체가 상기 제2 연결부(400B)를 통해 연결될 수 있다.
상세히 설명하면, 각각의 상기 제2 고정자(100B)가 상기 제2 가진자(200B)로 연결될 경우 상기 제2 가진자(200B)와 각각의 제2 고정자(100B)가 제3 자로(3)를 형성하지만, 한쌍의 제2 고정자(100B) 사이에 제2 가진자(200B)를 위치시키지 않을 경우, 제2 고정자(100B)가 각각 서로 대응하는 자로를 형성하여 각각의 제2 고정자(100B)가 서로 당기는 힘을 향상시킨 것이다. 이때, 각각의 제2 고정자(100B)가 서로 당기는 힘의 합은 4개의 영구자석이 서로 당기는
Figure 112015105184436-pat00039
이 된다.
아울러, 상기 제1, 2 연결부(400A, 400B)는 상기 제1, 2 가진자(200A, 200B)와 서로 마주보는 상기 제1, 2 연결부재(420A, 420B)의 내면에 복수개의 보조 스프링(411A, 411B)이 더 구비되고, 상기 보조 스프링(411A, 411B)은 상기 제1, 2 스프링(410A, 410B)을 중심으로 상기 제1, 2 연결부재(420A, 420B)의 길이방향 일측과 타측에 대칭 형성되되, 각각의 상기 보조 스프링(411A, 411B)은 상기 제2 스프링(410A, 410B)이 위치된 중심에서 멀어질수록 길이가 짧아진다.
도 11의 그래프를 참조하여 설명하면, 일반적으로 자석이 서로 당기는 힘(M)은 서로 마주보는 두 개의 극이 다를 시 서로 이격된 거리(D)가 좁아질수록 급격히 상승하고, 멀어질수록 급격히 하락한다. 따라서 서로 부착된 자석을 떼어내기 위해서는 강한 힘을 필요로 하게 되므로, 상기 보조 스프링(411A, 411B)을 이용하여 보조 스프링(411A, 411B)의 탄성력(12)이 서로 결합된 상기 가진자(200A, 200B)와 상기 고정자(100A, 100B)를 분리하기 위해 소모되는 힘을 감소시키고, 가진자(200A, 200B)와 고정자(100A, 100B) 사이에서 인력 발생 시 서로 가까워지며 자력(M)이 상승하여(결합 속도가 급격히 증가되어) 발생하는 충돌에 의한 파손, 소음, 진동을 저감하는 것이다.
본 발명의 상기한 실시 예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
100A : 제1 고정자 100B : 제2 고정자
110A : 제1 자성체 110B-1 : 제2 자성체
120A : 제1 영구자석 120B : 제2 영구자석
130A : 제1 코일 130B : 제2 코일
110B : 자성 결합체
150 : 배터리
160 : 제어부
200A : 제1 가진자 200B : 제2 가진자
200B-1 : 제1 가진자 단위체 200B-2 : 제2 가진자 단위체
210 : 제3 자성체 220 : 비자성체
300 : 플렉시블 결합부재
400A : 제1 연결부 400B : 제2 연결부
410A: 제1 스프링 410B : 제2 스프링
420A : 제1 연결부재 420B : 제2 연결부재

Claims (17)

  1. 길이 방향으로 형성되며, 평행하게 이격 배치되는 한 쌍의 제1 자성체(110A)와, 한 쌍의 상기 제1 자성체(110A)가 서로 마주보는 내측면 일측과 타측을 각각 연결하며, 서로 이격되어 자기력이 지나가는 제1 자로(1)를 형성하는 한 쌍의 제1 영구자석(120A), 및 상기 제1 자로(1)의 방향과 역방향 또는 순방향으로 변환되는 자력을 발생시키는 한 쌍의 제1 코일(130A)을 포함하는 제1 고정자(100A);
    상기 제1 자성체(110A)의 길이방향 양측 단부에 각각 이격 배치되며, 상기 제1 코일(130A)에 의해 형성된 역방향 또는 순방향 자력에 의해 상기 제1 자성체(110A)와 밀착 또는 분리되는 한 쌍의 제1 가진자(200A);
    상기 제1 자성체(110A)와 상기 제1 가진자(200A)를 연결하는 플렉시블 결합부재(300); 및
    상기 제1 가진자(200A)와 대상물체를 연결하는 제1 연결부(400A); 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은,
    한 쌍의 상기 제1 영구자석(120A)이 각각의 상기 제1 자성체(110A)에 서로 상반되는 자력을 가지며 연결된 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제1 연결부(400A)는,
    한 쌍의 상기 제1 가진자(200A)의 일측 단부와 타측 단부에 각각 연결되는 한 쌍의 제1 스프링(410A)과,
    상기 제1 스프링(410A)과 대상 물체를 연결하는 제1 연결부재(420A)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은,
    배터리(150)에서 상기 제1 코일(130A)로 전기 에너지 입력 시 하기 식에 나타난 전기 에너지의 이동에 의해 각각의 상기 제1 가진자(200A)가 인접한 상기 제1 자성체(110A)의 길이방향 단부에 결합 또는 분리 되는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
    Figure 112015105184436-pat00040

    Figure 112015105184436-pat00041

    (
    Figure 112015105184436-pat00042
    :제1 자성체를 통해 흐르는 한 쌍의 제1 영구자석의 자력,
    Figure 112015105184436-pat00043
    :배터리에서 제1 자성체로 유입되는 전기 에너지에 의한 자력,
    Figure 112015105184436-pat00044
    :배터리에서 유입된 전기 에너지에 의한 자력이 제1 자성체를 통해 흐르는 영구자석의 자력을 상쇄하여 남은 여분의 자력)
  5. 제 1항에 있어서, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은,
    복수개가 병렬 또는 직렬로 연결되어 하나의 결합체를 이루는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 제1 연결부(400A)는,
    상기 제1 가진자(200A)와 서로 마주보는 상기 제1 연결부재(420A)의 내면에 복수개의 보조 스프링(411A)이 더 구비되고,
    상기 보조 스프링(411A)은 상기 제1 스프링(410A)을 중심으로 상기 제1 연결부재(420A)의 길이방향 일측과 타측에 대칭 형성되되, 각각의 상기 보조 스프링(411A)은 상기 제1 스프링(410A)이 위치된 중심에서 멀어질수록 길이가 짧아지는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  7. 폭 방향으로 형성되고, 평행하게 이격 배치되며, 양측 단부가 상측으로 수직 절곡된 한 쌍의 제2 자성체(110B-1)가 상하 대칭 결합된 한 쌍의 자성 결합체(110B)와, 한 쌍의 상기 자성 결합체(110B)가 서로 마주보는 내측면 일측과 타측에 서로 이격 배치되며, 각각의 상기 자성 결합체(110B)를 연결하여 자기력이 지나가는 제3 자로(3)를 형성하는 한 쌍의 제2 영구자석(120B), 및 각각의 자성 결합체(110B)의 폭방향 중심 외주면을 감싸며, 상기 제3 자로(3)의 방향과 역방향 또는 순방향으로 변환되는 자력을 발생시키는 제2 코일(130B)을 포함하는 적어도 하나 이상의 제2 고정자(100B);
    상기 자성 결합체(110B)의 상측과 하측에 각각 이격 배치되며, 상기 제2 코일(130B)에 의해 형성된 역방향 또는 순방향 자력에 의해 상기 자성 결합체(110B)의 절곡부에 밀착 또는 분리되는 적어도 두 개 이상의 제2 가진자(200B);
    상기 제2 고정자(100B)와 상기 제2 가진자(200B)를 연결하는 플렉시블 결합부재(300); 및
    상기 제2 가진자(200B)와 대상물체를 연결하는 제2 연결부(400B); 를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은,
    한 쌍의 상기 제2 영구자석(120B)이 각각의 상기 자성 결합체(110B)에 서로 상반되는 자력을 가지며 연결된 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 제2 가진자(200B)는,
    상기 제2 자성체(110B-1)의 폭 방향과 수직을 이루는 너비 방향으로 형성되되 폭 방향으로 서로 이격 배치되어, 서로 이격 배치된 상기 제2 자성체(110B-1)의 폭방향 일측과 타측 절곡부를 각각 연결해 주는 한 쌍의 제3 자성체(210)와, 한 쌍의 상기 제3 자성체(210)를 연결하는 비자성체(220)로 구성되는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 제2 연결부(400B)는,
    상기 전자기적 구동 방식의 인공근육 모듈 상하 양측 끝단에 구비되는 상기 비자성체(220)에 연결되는 제2 스프링(410B)과,
    상기 제2 스프링(410B)과 대상 물체를 연결하는 제2 연결부재(420B)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은,
    배터리(150)에서 상기 제2 코일(130B)로 전기 에너지 입력 시 하기 식에 나타난 전기 에너지의 이동에 의해 각각의 제3 자성체(210)가 인접한 상기 제2 자성체(110B-1)의 절곡부와 결합 또는 분리되는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
    Figure 112015105184436-pat00045

    Figure 112015105184436-pat00046

    (
    Figure 112015105184436-pat00047
    :제2 자성체를 통해 흐르는 한 쌍의 영구자석의 자력,
    Figure 112015105184436-pat00048
    :배터리에서 제2 자성체로 유입된 전기 에너지에 의한 자력,
    Figure 112015105184436-pat00049
    :배터리에서 유입된 전기 에너지에 의한 자력이 제1 자성체를 통해 흐르는 영구자석의 자력을 상쇄하여 남은 여분의 자력)
  12. 제 7항에 있어서, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은,
    상기 제2 고정자(100B)가 상하 방향으로 복수개 직렬 나열되고, 상기 제2 가진자(200B)가 서로 인접한 상기 제2 고정자(100B)가 서로 마주보는 내측 및, 최외각에 위치하는 상기 제2 고정자(100B)의 상하 단부에 이격 배치되는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.

  13. 제 12항에 있어서, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은,
    서로 인접한 복수개의 상기 제2 고정자(100B)를 연결하는 상기 제2 가진자(200B)는, 상측에 형성된 제1 가진자 단위체(200B-1)와 하측에 형성된 제2 가진자 단위체(200B-2)로 분리되되, 상기 제1 가진자 단위체(200B-1)와 상기 제2 가진자 단위체(200B-2)가 조인트로 결합되어 각각의 상기 가진자 단위체(200B-1, 200B-2)에 결합된 각각의 상기 제2 고정자(100B)가 서로 가변된 각도를 이룰 수 있는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 제2 연결부(400B)는,
    상기 제2 가진자(200B)와 서로 마주보는 상기 제2 연결부재(420B)의 내면에 복수개의 보조 스프링(411B)이 더 구비되고,
    상기 보조 스프링(411B)은 상기 제2 스프링(410B)을 중심으로 상기 제2 연결부재(420B)의 길이방향 일측과 타측에 대칭 형성되되, 각각의 상기 보조 스프링(411B)은 상기 제2 스프링(410B)이 위치된 중심에서 멀어질수록 길이가 짧아지는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  15. 폭 방향으로 형성되고, 평행하게 이격 배치되며, 양측 단부가 상측으로 수직 절곡된 한 쌍의 제2 자성체(110B-1)가 상하 대칭 결합된 한 쌍의 자성 결합체(110B)와, 한 쌍의 상기 자성 결합체(110B)가 서로 마주보는 내측면 일측과 타측에 서로 이격 배치되며, 각각의 상기 자성 결합체(110B)를 연결하여 자기력이 지나가는 제3 자로(3)를 형성하는 한 쌍의 제2 영구자석(120B), 및 각각의 자성 결합체(110B)의 폭방향 중심 외주면을 감싸며, 상기 제3 자로(3)의 방향과 역방향 또는 순방향으로 변환되는 자력을 발생시키는 제2 코일(130B)을 포함하되, 서로 상하 이격 배치되는 한 쌍의 제2 고정자(100B);
    한 쌍의 상기 제2 고정자(100B)의 외각 상하 단부에 각각 위치되며, 상기 제2 코일(130B)에 의해 형성된 역방향 또는 순방향 자력에 의해 상기 자성 결합체(110B)의 절곡부에 밀착 또는 분리되는 한 쌍의 제2 가진자(200B);
    상기 제2 고정자(100B)와 상기 제2 가진자(200B) 및 각각의 상기 제2 고정자(100B)를 연결하는 플렉시블 결합부재(300); 및
    상기 제2 가진자(200B)와 대상물체를 연결하는 제2 연결부(400B)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈은,
    각각의 상기 제2 고정자(100B)에 구비된 상기 제2 영구자석(120B)이 서로 역방향으로 배치되어, 상기 제3 자로(3)가 서로 반대로 형성된 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 제2 연결부(400B)는,
    대상물체와 연결되는 제2 연결부재(420B)와, 상기 제2 연결부재(420B)와 상기 제2 가진자(200B)를 연결하는 제2 스프링(410B)를 포함하고,
    상기 제2 가진자(200B)와 서로 마주보는 상기 제2 연결부재(420B)의 내면에 복수개의 보조 스프링(411B)이 더 구비되며,
    상기 보조 스프링(411B)은 상기 제2 스프링(410B)을 중심으로 상기 제2 연결부재(420B)의 길이방향 일측과 타측에 대칭 형성되되, 각각의 상기 보조 스프링(411B)은 상기 제2 스프링(410B)이 위치된 중심에서 멀어질수록 길이가 짧아지는 것을 특징으로 하는, 전자기적 구동방식의 인공근육 모듈.








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