KR101827312B1 - 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 및 이를 포함하는 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히는 다수개의 형상기억합금부재를 하나의 단위체로 하여 큰 변위를 발휘할 수 있도록 하는 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.

Description

형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 및 이를 포함하는 시스템{Artificial Muscle module using a shape memory alloy and system including thereof}

본 발명은 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 형상기억합금에 전류를 인가할 때 발생하는 저항열을 이용하여 수축 및 팽창의 반응 속도를 향상시키고 구동력을 증가시킬 수 있는 인공근육모듈 및 이를 포함하는 시스템에 관한 것이다.

일반 금속은 탄성 한계를 넘어 변형을 가하면 그 변형된 모양으로 고정되어 원래의 형상으로 복원되지 않지만 형상기억합금은 한계온도 이하에서 10% 이내로 변형시킨 후에 열을 가하면 원래의 형상으로 복원되는 형상기억효과를 가진다. 형상기억합금은 원래의 형상으로 복원됨과 동시에 큰 힘이 발생되기 때문에 여러 산업 분야에서 다양하게 응용되고 있으며, 그중 의료용 재활 로봇이나, 특수 환경에서 작업을 수행하는 작업 로봇에 사용되는 인공근육에 형상기억합금이 널리 쓰이는 추세이다.

인공근육에 사용되는 형상기억합금은 대체로 와이어 보다 큰 변위를 발생시키는 코일 스프링 형태가 채용된다. 한국등록특허공보 제1258738호("형상기억소재로 된 토션 발생 구동기, 이를 구비한 링크 관절 구조 및 링크 기구", 2013.04.22, 이하 종래기술)에는 형상기억합금 와이어가 토션 스프링 형상으로 감긴 토션 발생 구동기를 채용한 기술이 개시되어 있다. 그러나 종래 기술은 링크와 링크 사이에 단일개의 형상기억합금 와이어가 토션 스프링 형상으로 감긴 방식을 채용하고 있어 스프링이 발생시킬 수 있는 힘의 한계가 있는 문제점이 있다. 따라서 보다 큰 힘을 발생시키기 위해 다수개의 형상기억합금 스프링을 하나의 단위체로 하여 인공근육모듈에 채용할 수 있는 방법이 시급한 실정이다.

한국등록특허공보 제1258738호("형상기억소재로 된 토션 발생 구동기, 이를 구비한 링크 관절 구조 및 링크 기구", 2013.04.22.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은, 로봇 또는 신체에 부착하여 생체근육의 동작을 구현하는 로봇에 채용되는 인공근육에 다수개의 형상기억합금을 하나의 단위체로 하도록 구성되는 형상기억합금을 이용한 인공근육 모듈 및 이를 포함하는 시스템을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈은, 서로 평행하게 배치되는 다수개의 형상기억합금부재, 상기 형상기억합금부재 양단에 각각 배치되며, 다수의 수용홀이 각각 방사상으로 형성되고 상기 수용홀에 상기 형상기억합금부재의 일단 및 타단이 각각 관통되어 지지되는 한 쌍의 결합구 및 상기 한 쌍의 결합구 외측에 각각 배치되며, 다수개의 상기 형상기억합금부재의 일단 및 타단을 모아서 내부에 삽입 고정시키는 한 쌍의 커넥터를 포함할 수 있다.

또한 상기 한 쌍의 결합구는, 다수의 수용홀이 형성되고 중앙에 외측으로 돌출 형성된 지지기둥을 포함하는 한 쌍의 수용체 및 상기 수용홀에 끼워지며, 상기 형상기억합금부재의 일단 또는 타단이 관통되는 관 형상의 삽입바디와 상기 삽입바디와 연결되며 상기 수용홀보다 직경이 크게 형성되는 삽입헤드로 이루어지는 삽입체를 포함할 수 있다.

또한 상기 형상기억합금부재는, 코일 스프링 구조로 형성될 수 있다.

또한 상기 한 쌍의 커넥터는, 상기 형상기억합금부재의 일단 또는 타단이 각각 삽입 고정되는 중공홀이 형성된 본체 및 상기 본체 일단과 연결되는 연결고리를 포함할 수 있다.

또한 상기 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈이 포함된 시스템은, 상기 형상기억부재의 길이 변화에 변위를 측정하는 측정부, 상기 측정부로부터 측정값을 전달받아 상기 형상기억부재에 공급되는 전류량을 조절하는 제어부 및 상기 제어부의 제어 명령에 따라 상기 형상기억부재에 전류를 공급하는 전류드라이버를 포함할 수 있다.
또한 서로 평행하게 배치되고, 중앙부가 코일 스프링 구조를 가지되 길이방향 양측 단부가 곧게 형성되는 다수개의 형상기억합금부재; 상기 형상기억합금부재 양단에 각각 배치되며, 상기 형상기억합금부재가 위치되는 내측에서 외측으로 연장 형성되는 지지기둥과, 상기 지지기둥의 내측 외주면에 위치되고, 상기 형상기억합금부재의 단부가 각각 통과하는 수용홀이 상기 지지기둥을 기준으로 방사상의 형태로 복수개 형성되는 수용체를 포함하는 한 쌍의 결합구; 및 한 쌍의 상기 결합구 외측에 각각 배치되며, 상기 지지기둥을 중심으로 모인 상기 형상기억합금부재의 단부 및 상기 지지기둥이 삽입 고정되는 중공홀이 형성된 본체와, 상기 본체와 외부 장비를 연결하는 연결고리로 구성되는 커넥터; 를 포함하며, 상기 커넥터는 외부에서 입력되는 전기에너지를 상기 본체를 통하여 각각의 상기 형상기억합금부재로 전달하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의한 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 및 이를 포함하는 시스템은, 형상기억합금 재질로 이루어진 다수개의 코일 스프링을 하나의 단위체로 하여 복원시 큰 힘을 발휘하고 변위량 또한 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 상기 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 및 이를 포함하는 시스템은, 다수개의 형상기억합금이 하나의 단위체가 되며, 이를 제어할 수 있는 구성이 추가되어 인공근육에 용이하게 채용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 전체사시도
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 형상기억합금부재 사시도
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 수용체 사시도
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 삽입체 사시도
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 커넥터 사시도
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈의 결합과정을 도시한 사시도
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈의 결합과정을 도시한 사시도
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 시스템 개략도

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일예에 불과하므로 본 발명의 기술적 사상이 첨부된 도면의 형태에 한정되는 것은 아니다.

도 1에는 본 발명의 일실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈(이하, 인공근육모듈)의 전체사시도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이 인공근육모듈은 형상기억합금부재(100), 결합구(200) 및 커넥터(300)를 포함하여 구성된다.

상기 형상기억합금부재(100)는 다수개가 서로 일정간격 이격되어 평행하게 배치되며, 온도의 변화에 따라 수축 또는 팽창하고 전도성을 가지는 재질인 형상기억합금으로 이루어진다. 좀 더 상세하게, 형상기억합금(shape memory alloy)은 저온상의 마르텐사이트 상태에서 재료에 응력을 가하여 변형시킨 후 고온상의 오스테나이트 상태가 되도록 열을 가하면 원래의 형상으로 복원되는 재료로, 저온에서 팽창하고 고온에서는 수축하는 특성을 가진다.

따라서 상기 형상기억합금부재(100)는 어떤 온도에서 변형된 후 변형온도이상으로 열을 가하면 원래의 형태로 복구되는 것이 형상기억효과를 가진다. 형상기억효과를 가지는 합금은 Ni-Ti, Cu -Zn-Ni, Cu -Al-Ni, Ag -Ni, Au-Cd 등이 있지만, 본 발명의 일실시예에서 사용되는 상기 형상기억합금부재(100)는 형상기억효과, 가공성, 내식성, 내마모성 및 생체적합성이 가장 우수한 니켈 티타늄(Nickel titanium, Ni-Ti)으로 제작되는 것이 바람직하다. 니티놀이라고도 불리는 이 합금은, 변형온도를 넓은 범위에서 제어할 수 있고 변형량이 크며, 수축시에 많은 반복 동작이 작용한 이후에도 형상기억효과 능력이 거의 변화하지 않기 때문에 적합한 소재이다.

또한 상기 형상기억합금부재(100)는 전류가 인가되면 형상기억합금 자체의 전기 저항으로 저항열(줄열)이 생성되는데, 인가되는 전류의 양, 전류가 흐르는 시간 또는 전기 저항의 정도에 따라 형상기억합금에서 발생되는 저항열이 달라진다. 따라서 이 저항열을 조절하여 상기 형상기억합금부재(100)의 변위량을 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 형상기억합금부재 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 형상기억합금부재(100)는 코일 스프링 구조로 형성되는데, 그 이유는 통상의 형상기억합금 와이어보다 큰 변위를 만들 수 있기 때문이다. 상기 형상기억합금부재(100)는 일방향으로 길게 형성된 와이어를 나선형으로 권취하여 코일 스프링 구조로 형성하되, 일단 및 타단은 일정 길이 권취하지 않고 와이어 형상으로 두어 후술될 상기 한 쌍의 결합구(200)에 각각 삽입되도록 한다.

상기 형상기억합금부재(100)는 구동력을 발생시키는 구성으로 상기의 형상기억합금 재질로 이루어지며 직접적으로 길이 변화에 의한 변위가 발생하는 구성이다. 구체적으로 설명하면, 전원을 공급하는 전원장치에서 상기 형상기억합금부재(100)에 전류를 공급하면 상술한 바와 같이 상기 형상기억합금부재(100)가 자체적으로 발열하면서 온도가 변하게 되어 열탄성 변형하게 된다. 상기 형상기억합금부재(100)의 길이 변위는 이 온도 변화에 의해 발생되는 것이며, 본 발명의 일실시예에 의한 인공근육모듈은, 코일 스프링 구조로 이루어진 다수개의 상기 형상기억합금부재(100)를 하나의 단위체로 하기 때문에 단일개의 스프링으로 이루어진 인공근육모듈에 비하여 단위길이 당 변형량이 더 증가하므로, 종래보다 더 큰 구동력을 얻을 수 있다.

상기 한 쌍의 결합구(200)는 상기 형상기억합금부재(100) 양단에 각각 배치되며, 다수의 수용홀이 각각 방사상으로 형성되고 상기 수용홀에 와이어 형상인 상기 형상기억합금부재(100)의 일단 및 타단이 각각 길이 방향으로 관통되어 지지된다. 상기 형상기억합금부재(100)는 상기 한 쌍의 결합구(200)에 길이 방향으로 삽입되는 것이 가장 바람직하나 서로 어긋나게 삽입되어도 관계없다.

상기 한 쌍의 결합구(200)는 다수개의 상기 형상기억합금부재(100)를 하나의 단위체로 하여 함께 쓸 수 있도록 하는 일종의 스페이서 역할을 하는 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 수용체(210) 및 삽입체(220)를 포함하여 구성된다.

상기 결합구(200)의 재질은 부도체이며, 어느 정도의 강성을 가지는 재질로 형성될 수 있는데, 대표적으로는 합성수지, 고무, 금속재질에 절연체가 씌워진 재질로 형성될 수 있다. 이는 상기 형상기억합금부재(100)에 전류가 흘렀을 때 상기 결합구(200)로 전류가 흐르지 않도록 하기 위함이며, 또한 상기 형상기억합금부재(100)의 장력을 어느 정도 견딜 수 있어야 하기 때문이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 수용체(210)의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 삽입체(220)의 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 상기 수용체(210)는 다수의 상기 수용홀(211)이 방사상으로 형성되고 중앙에 외측으로 지지기둥(212)이 돌출 형성된다. 도 3에서 도시한 상기 지지기둥(212)이 돌출 형성된 방향은 상기 형상기억합금부재(100)의 일단 또는 타단이 삽입되는 방향과 반대 방향이다.

도 3에 도시된 본 발명의 일실시예에서 상기 수용홀(211)이 배치되는 형태는 방사상이지만, 이는 적용되는 인공근육의 형태에 따라 상기 수용홀(211)이 일자로 배치되거나, 원형으로 배치될 수 도 있다.

상기 수용홀(211)에 각각 끼워지는 상기 삽입체(220)는 도 4에 도시된 바와 같이 삽입바디(221)와 삽입헤드(222)를 포함한다. 상기 삽입체(220)는 상기 삽입바디(221)와 상기 삽입헤드(222)가 서로 연통되도록 중공되는 홀(미도시)이 형성된다. 상기 홀의 직경은 상기 형상기억합금부재(100)의 일단 및 타단의 직경과 동일하도록 형성하여 상기 형상기억합금부재(100)가 상기 삽입체(220)를 관통할 때 유격되지 않도록 할 수 있다.

설계조건에 따라 상기 삽입체(220)는, 온도의 변화에 의해 수축 또는 팽창되는 상기 형상기억합금부재(100)의 특성에 따라 상기 형상기억합금부재(100)의 형상 변화에 대응할 수 있도록 신축성 있는 재질로 형성될 수 있으며, 상기 삽입체(220)가 끼워지는 상기 수용체(210) 또한 상기의 이유에 의해 신축성 있는 재질로 형성되어 상기 형상기억합금부재(100)의 이탈 및 탈락을 방지할 수 있다.

상기 삽입바디(221)는 상기 형상기억합금부재(100) 일단 또는 타단이 관통되며 관 형상으로 이루어진다. 상기 삽입헤드(222)는 상기 상입바디(221)와 연결되며 상기 수용홀(211)보다 직경이 크게 형성된다.

좀 더 상세히 알아보면, 상기 삽입헤드(222)의 직경은 상기 수용홀(211)의 직경보다 크게 형성되고 상기 삽입바디(221)의 직경은 상기 수용홀(211)의 직경보다 작게 형성되며, 상기 삽입헤드(222)와 상기 삽입바디(221)의 연결부위는 테이퍼지게 형성될 수 있다. 상기와 같이 형성되는 이유는, 상기 삽입바디(221)가 일방향으로 상기 수용홀(211)을 통과하여 일단이 외부로 노출되도록 끼울 때 상기 삽입헤드(222)를 상기 수용홀(211)에 걸리게 하여 다시 이탈되지 않도록 하기 위함이다. 상기 삽입헤드(220) 단면의 형상은 도 4에 도시된 바와 같이 원형일 수 있고, 상기 수용홀(211)에 걸리도록 상기 삽입헤드(222)의 끝단 외측 테두리를 상기 삽입바디(221) 방향으로 돌출 형성시킨 돌기(미도시)를 더 포함할 수 있다. 이때 상기 돌기를 일정 곡률로 절곡되게 하여 상기 돌기가 상기 수용홀(211)의 밀착 면으로 휘어져 상기 삽입체(220)와 결합구(200)를 긴밀히 밀착되도록 할 수 있다.

상기 삽입체(220)는 도 4에 도시된 바와 같이 다수개로 분리되어 형성될 수 있지만, 상기 수용홀(211)의 배치에 대응하도록 상기 삽입헤드(222)의 외측 테두리끼리 서로 연결된 형태로 형성될 수 있다. 상기 삽입체(220)가 서로 연결되게 형성될 경우, 상기 삽입체(220)의 분실 위험이 줄어들 수 있는 효과가 있다.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 커넥터를 도시한 사시도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 커넥터(300)는 상기 한 쌍의 결합구(200) 외측에 각각 배치되며 다수개의 상기 형상기억합금부재(100) 일단 및 타단과 상기 지지기둥(212)을 모아서 내부에 삽입 고정시키는 역할을 하며, 본체(310) 및 연결고리(320)를 포함한다.

상기 본체(310)는 상기 형상기억합금부내(100) 일단 또는 타단이 각각 삽입되어 고정되는 중공홀(미도시)이 관통 형성된다. 상기 한 쌍의 결합구(200)에 형성된 상기 지지기둥(212)을 중심으로 하여 상기 형상기억합금부재(100) 일단 또는 타단이 모여서 상기 중공홀에 삽입되는 것이다. 상기 본체(310)를 관통하여 위치하는 상기 형상기억합금부재(100)의 일단 또는 타단은 전기적 장치와 서로 연결되어 전류가 인가됨으로서 상기 저항선(130)에서 저항열이 발생하고, 이를 통해 상기 형상기억합금부재(100)의 변위량을 발생시킨다.

상기 연결고리(320)는 상기 본체(310) 일단과 연결되며 도 5에 도시된 바와 같이 링 형상으로 형성된다. 설계조건에 따라 상기 연결고리(320)는, 후크나 걸쇠와 같은 체결수단으로 형성되어 외부의 장비와 연결될 수 있다. 즉, 상기 연결고리(320)는 상기 형상기억합금부재(100)의 일단 또는 타단이 상기 결합구(200)에 삽입되는 방향과 반대 방향으로 형성되어 외부 장치와 서로 연결시키는 역할을 한다.

이상으로 본 발명의 일실시예에 의한 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈의 구성을 설명하였으며, 도 6 및 도 7을 참조하여 상기 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈의 결합과정을 설명하도록 한다.

도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈의 결합과정을 도시한 사시도이고, 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈의 결합과정을 도시한 사시도이다.

도 6(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 다수개의 상기 형상기억합금부재(100)가 하나의 단위체로써, 서로 평행하게 배치된다. 상기 상기 삽입바디(221)가 먼저 상기 수용홀(211)을 통과하여 외부로 연장된다. 이후 도 7(a)에 도시된 바와 같이, 연장된 상기 삽입바디(221)에 형성된 홀에 상기 형상기억합금부재(100)의 일단 또는 타단이 통과되어 상기 삽입헤드(222) 외부로 연장된다. 즉, 상기 삽입바디(221)와 상기 형상기억합금부재(100)의 일단 또는 타단은 서로 마주보는 방향으로 상기 수용홀(211)을 관통하는 것이다. 그리하면 도 7(a)에 도시된 바와 같이 상기 삽입바디(221) 일단과 상기 형상기억합금부재(100)의 코일 스프링이 끝나는 지점은 서로 맞닿게 된다. 이후, 상기 형상기억합금부재(100)가 삽입바디(221)의 홀에 삽입된 상태에서 상기 삽입바디(221) 외주면을 가압하여 납작하게 변형시켜 상기 형상기억합금부재(100) 일단 또는 타단이 상기 삽입바디(221)의 홀에서 분리되지 않도록 한다.

상기 삽입체(220)를 통과한 상기 형상기억합금부재(100) 일단 또는 타단은 도 7(a)에 도시된 바와 같이 상기 지지기둥(212)을 중심으로 모이게 된다. 상기 지지기둥(212)을 중심으로 모으는 것은 상기 형상기억합금부재(100)의 일단 및 타단의 길이를 균일하게 관리하기 위함이고 나아가 상기 형상기억합금부재(100)의 변위 방향을 일정하게 유지시켜, 상기 형상기억합금부재(100)의 변위량을 일정하게 관리하기 위한 것이다.

도 7 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 커넥터(300)의 상기 본체(310)는 상기 지지기둥(212)을 중심으로 모인 상기 형상기억합금부재(100)의 일단 들을 내부에 수용하여 서로 결합시키고, 상기 연결고리(320)가 다른 전기적 구성과 연결하는 역할을 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈이 포함된 시스템에 관하여 상세히 설명한다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 시스템 개략도이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈이 포함된 시스템은 측정부(410), 제어부(420) 및 전류드라이버(430)를 포함하여 이루어진다.

먼저 상기 전류드라이버(430)는 상기 제어부(420)에 의해 제어되며, 상기 형상기억합금부재(100)에 전류를 공급하는 요소이고, 상기 제어부(420)는 상기 전류드라이버(430)를 제어하여 상기 형상기억합금부재(100)에 공급되는 전류량을 조절한다.

상기 측정부(410)는 상기 형상기억합금부재(100)의 온도, 길이 변화에 따른 인덕턴스등을 측정하여 상기 형상기억합금부재(100)의 변위량을 계산하고, 이를 상기 제어부(420)로 송신하는 역할을 한다.

상기 제어부(420)는 상기 측정부(410)에서 보내온 정보를 피드백으로 하여 상기 전류드라이버(430)에 제어 명령을 보내 상기 형상기억합금부재(100)에 공급되는 전류량을 조절한다.

따라서 상기 측정부(410), 제어부(420), 전류드라이버(430) 및 상기 형상기억합금부재(100)는 일종의 피드백 시스템을 형성하는 것이다.

상기 측정부(410)에서 온도 또는 인덕턴스를 측정하는 방법은 다음과 같다. 먼저 온도는 상기 측정부(410)에 온도센서가 설치되어, 상기 형상기억합금부재(100)의 온도를 측정한다. 상기 형상기억합금부재(100)는 온도 변화에 따른 길이 변화가 미리 정해져 있기 때문에, 해당 온도를 측정하면, 상기 형상기억합금부재(100)의 변위량을 알 수 있다. 다른 한가지로 인덕턴스를 측정하는 방법은, 상기 전류드라이버(420)에서 공급하는 전원이 교류전원일 때 가능하다. 상기 형상기억합금부재(100)에 교류전류가 공급되면, 상기 형상기억합금부재(100)는 전류의 변화가 생기게 되고, 이에 따라 상기 형상기억합금부재(100)의 주변에는 자속의 변화가 생기게 된다. 이때 상기 측정부(410)가 상기 형상기억합금부재(100)에 인접해 있는 상태에서 도체가 포함되어 있으면, 상기 도체에 전자기유도가 일어날 것이고, 이를 측정하면 상기 형상기억합금부재(100)의 전류를 측정할 수 있어 변위량을 측정할 수 있다. 즉, 상기 측정부(410)는 상기 형상기억합금부재(100)에 흐르는 전류량을 측정하는 것이다. 이는 상기 형상기억합금부재(100)의 저항값을 모를 때 사용하는 방식이다.

따라서 상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 및 이를 포함하는 시스템은 다수개의 상기 형상기억합금부재(100)가 하나의 인공근육모듈에 채용되어 전류 공급에 따른 온도 변화에 따라서 변형 후 원래의 형상으로 복원될 때 보다 큰 힘을 발휘할 수 있는 장점이 있다.

또한 응력이 가해질 때 다수개의 상기 형상기억합금부재(100)가 서로 하중을 분산시키기 때문에 많은 반복 동작 이후에도 변함없이 성능을 유지할 수 있어 상기 형상기억합금부재를 이용한 인공근육모듈 및 이를 포함하는 시스템의 내구성을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

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.

100 : 형상기억합금부재
200 : 결합구
210 : 수용체
211 : 수용홀
212 : 지지기둥
220 : 삽입체
221 : 삽입바디
222 : 삽입헤드
300 : 커넥터
310 : 본체
311 : 중공홀
320 : 연결고리
410 : 측정부
420 : 제어부
430 : 전류드라이버

Claims (5)

1. 서로 평행하게 배치되고, 중앙부가 코일 스프링 구조를 가지되 길이방향 양측 단부가 곧게 형성되는 다수개의 형상기억합금부재;
   상기 형상기억합금부재 양단에 각각 배치되며, 상기 형상기억합금부재가 위치되는 내측에서 외측으로 연장 형성되는 지지기둥과, 상기 지지기둥의 내측 외주면에 위치되고, 상기 형상기억합금부재의 단부가 각각 통과하는 수용홀이 상기 지지기둥을 기준으로 방사상의 형태로 복수개 형성되는 수용체를 포함하는 한 쌍의 결합구; 및
   한 쌍의 상기 결합구 외측에 각각 배치되며, 상기 지지기둥을 중심으로 모인 상기 형상기억합금부재의 단부 및 상기 지지기둥이 삽입 고정되는 중공홀이 형성된 본체와, 상기 본체와 외부 장비를 연결하는 연결고리로 구성되는 커넥터; 를 포함하며,
   상기 커넥터는 외부에서 입력되는 전기에너지를 상기 본체를 통하여 각각의 상기 형상기억합금부재로 전달하는 것을 특징으로 하는, 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 한 쌍의 결합구는 상기 수용홀에 끼워지며 상기 형상기억합금부재의 단부가 관통되는 관 형상의 삽입바디와, 상기 삽입바디와 연결되며 상기 수용홀보다 직경이 크게 형성되는 삽입헤드로 구성되는 삽입체를 포함하는 것을 특징으로 하는, 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항의 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈이 포함된 시스템에 있어서,
   상기 형상기억합금부재의 길이 변화에 따른 변위를 측정하는 측정부,
   상기 측정부로부터 측정값을 전달받아 상기 커넥터에 공급되는 전류량을 조절하는 제어부 및
   상기 제어부의 제어 명령에 따라 상기 커넥터에 전류를 공급하는 전류드라이버를 포함하는 것을 특징으로 하는 형상기억합금을 이용한 인공근육모듈 시스템.

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