KR101907584B1 - 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템 - Google Patents

자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR101907584B1
KR101907584B1 KR1020170148846A KR20170148846A KR101907584B1 KR 101907584 B1 KR101907584 B1 KR 101907584B1 KR 1020170148846 A KR1020170148846 A KR 1020170148846A KR 20170148846 A KR20170148846 A KR 20170148846A KR 101907584 B1 KR101907584 B1 KR 101907584B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
link
finger
elastic body
variable stiffness
guide
Prior art date
Application number
KR1020170148846A
Other languages
English (en)
Inventor
배준범
조인성
Original Assignee
울산과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산과학기술원 filed Critical 울산과학기술원
Priority to KR1020170148846A priority Critical patent/KR101907584B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101907584B1 publication Critical patent/KR101907584B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/32—Details
    • F16F9/53—Means for adjusting damping characteristics by varying fluid viscosity, e.g. electromagnetically
    • F16F9/535—Magnetorheological [MR] fluid dampers
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/011—Arrangements for interaction with the human body, e.g. for user immersion in virtual reality
    • G06F3/014—Hand-worn input/output arrangements, e.g. data gloves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2224/00—Materials; Material properties
    • F16F2224/04—Fluids
    • F16F2224/045—Fluids magnetorheological

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Prostheses (AREA)

Abstract

본 발명은, 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 손가락 착용부와 결합시킴으로써, 상기 자기 유동성 탄성체의 강성을 제어하여 손가락이 움직일 때 손가락에 전달하는 저항력을 제어할 수 있다. 또한, 자기 유동성 탄성체를 이용함으로써, 구조가 간단하면서도 제작이 용이한 이점이 있다.

Description

자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템{Force reflecting system using variable stiffness drive system including magneto-rheological elastomer}
본 발명은 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자기장에 따라 저항력이 변하는 자기 유동성 탄성체를 이용하여 손가락에 전달되는 저항력을 제어할 수 있는 역감 전달 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 자기 유동성(magnetorheological, MR) 유체를 이용한 MR 댐퍼는, 외부에서 인가되는 전류에 의해 코일 주변에 전자기장을 발생시켜, 자기 유동성 유체의 점성을 변화시키고 감쇠력을 조절하는 장치이다.
상기 자기 유동성 유체는, 실리콘 오일과 같은 유체에 금속 분말이 섞여 있는 것으로, 자기장이 없을 때에는 상기 금속 분말이 유체의 흐름에 따라 자유롭게 움직이고, 자기장의 영향을 받게 되면 상기 금속 분말이 체인 구조를 형성하여 유체의 움직임을 방해하여 점성이 높아진다.
종래의 MR 댐퍼는, 자기 유동성 유체가 충전되는 실린더와, 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤 로드와, 상기 피스톤 로드에 연결된 피스톤과, 상기 피스톤 헤드에 감긴 코일 등으로 구성된다.
그러나, 상기 자기 유동성 유체를 이용하는 경우, 상기 자기 유동성 유체의 누수를 막기 위한 구조가 필요하기 때문에, 적용 구조에 제약이 따르는 문제점이 있다.
한국등록특허 10-1686113
본 발명의 목적은, 다양한 구조에 적용할 수 있는 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템은, 손가락에 착용되는 손가락 착용부와; 상기 손가락 착용부에 결합되고, 자기 유동성(magnetorheological, MR) 탄성체를 포함하여, 상기 자기 유동성 탄성체의 강성에 따라 상기 손가락의 움직임에 대한 저항력을 제어하는 가변 강성 구동기를 포함하고, 상기 가변 강성 구동기는, 손등이나 손바닥에 구비되는 베이스와, 상기 베이스의 상면에 상기 손가락의 길이방향으로 길게 배치되고, 전방 상측에 상기 자기 유동성 탄성체가 구비된 하측 로드와, 상기 하측 로드의 후방에서 상향 돌출되게 연장 형성되어 코일이 감기는 코어와, 상기 코어의 상단에서 전방을 향해 길게 연장 형성된 상측 로드를 포함하는 고정 링크와, 하단은 상기 자기 유동성 탄성체의 상단에 고정되고, 상단은 상기 상측 로드와 접하면서 상기 상측 로드의 길이방향으로 선형 이동가능하게 배치되며, 전원의 인가시 상기 고정 링크와 함께 자기장이 흐르는 폐곡선 유로를 형성하는 이동 링크와, 상기 상측 로드와 상기 이동 링크가 접하는 부분을 감싸도록 형성되어, 상기 이동 링크의 이탈을 방지하고 상기 이동 링크의 선형 이동을 가이드하는 가이드 링크와, 상기 가이드 링크, 상기 손가락 착용부 및 상기 베이스를 복수의 회전 조인트들에 의해 연결하는 복수의 회전 링크들과, 상기 회전 링크와 상기 손가락 착용부를 연결하는 연결 링크를 포함한다.
본 발명은, 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 손가락 착용부와 결합시킴으로써, 상기 자기 유동성 탄성체의 강성을 제어하여 손가락이 움직일 때 손가락에 전달하는 저항력을 제어할 수 있다.
또한, 자기 유동성 탄성체를 이용함으로써, 구조가 간단하면서도 제작이 용이한 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기가 적용된 역감 전달 시스템이 도시된 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 가변 강성 구동기를 나타낸 분해 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 가변 강성 구동기에서 자기장 흐름을 나타낸 측면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 연결 링크의 결합을 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기가 적용된 역감 전달 시스템에서 손가락을 편 상태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기가 적용된 역감 전달 시스템에서 손가락을 구부린 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기가 적용된 역감 전달 시스템이 도시된 사시도이다. 도 2는 도 1에 도시된 가변 강성 구동기를 나타낸 분해 사시도이다.
상기 역감 전달 시스템은, 사용자의 손에 착용하여 손의 움직임을 측정하거나 손가락에 힘을 전달하여 가상 물체와의 상호 작용을 가능하게 하는 시스템이다. 상기 역감 전달 시스템은, 사람의 손 뿐만 아니라 로봇의 손에도 착용가능하며, 손이나 손가락의 재활에도 적용 가능하다.
본 실시예에서는, 검지 손가락에 착용하는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 착용하는 손가락의 개수나 위치는 다양하게 적용 가능하다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 역감 전달 시스템은, 손가락 착용부(20) 및 가변 강성 구동기(100)를 포함한다.
상기 손가락 착용부(20)는, 손가락(2)이 끼워지도록 링 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 손가락 착용부(20)는 개폐가능하도록 개폐부재(미도시)가 구비되어, 상기 손가락(2)에 착용시에 개폐시킬 수 있다. 또한, 상기 손가락 착용부(20)는, 사용자의 손가락의 크기에 따라 크기를 조절가능하도록 형성될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 손가락 착용부(20)는 손가락에 착용가능한 구조나 형상이라면 어느 것이나 적용 가능하다.
상기 가변 강성 구동기(100)는, 상기 손가락 착용부(20)에 연결된다. 상기 가변 강성 구동기(100)는, 자기 유동성(magnetorheological, MR) 탄성체(Elastomer)(101)를 포함하여, 전원의 인가시 자기장의 세기에 의해 상기 자기 유동성 탄성체(101)의 강성이 증가되어, 상기 강성에 따라 상기 손가락(2)의 움직임에 대한 저항력을 제어하는 장치이다.
상기 자기 유동성 탄성체(101)는, 탄성체 내부에 금속 분말을 넣고 성형하여, 자기장에 따라 탄성체의 강성(Stiffness)이 변화하도록 만든 것이다. 본 실시예에서는, 상기 자기 유동성 탄성체(101)는, 금속 분말과 실리콘 용액을 혼합하여 만든 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 금속 분말은, 흑연, 카본, 철 분말을 포함한다.
상기 가변 강성 구동기(100)는, 베이스(102), 고정 링크(110), 이동 링크(120), 가이드 링크(130), 회전 링크(140), 연결 링크(150) 및 코일(160)을 포함한다.
상기 베이스(102)는, 손등이나 손바닥 위에 구비된다. 본 실시예에서는, 상기 베이스(102)가 손등 위에 바로 구비된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 손등이나 손바닥에 착용가능하게 형성된 손 착용부가 별도로 구비된 경우, 상기 베이스는 상기 손 착용부에 구비되는 것도 가능하다. 또한, 상기 베이스(102)는 손등이나 손바닥에 착용가능한 형상으로 형성되는 것도 물론 가능하다.
상기 베이스(102)는, 손등 위에서 상기 손가락(2)의 길이방향(x)으로 길게 배치된 로드(rod) 형상으로 형성된다.
상기 고정 링크(110)는, 하측 로드(110a), 코어(110b), 상측 로드(110c) 및 탄성체 지지부(110d)를 포함한다.
상기 하측 로드(110a)는, 상기 베이스(102)의 상면에서 상기 손가락(2)의 길이방향으로 길게 배치된다. 상기 하측 로드(110a)의 단면은 사각형 형상인 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 코어(110b)는, 상기 하측 로드(110a)의 후방에서 상향 돌출되게 연장 형성된다. 상기 코어(110b)는 상기 코일(160)이 감기도록 형성된다. 상기 코어(110b)의 단면은 원형인 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 상측 로드(110c)는, 상기 코어(110b)의 상단에서 전방을 향해 길게 연장 형성된다. 상기 상측 로드(110c)는 상기 하측 로드(110a)와 평행하게 배치되되, 상기 하측 로드(110a)보다 길이가 길게 형성된다. 상기 상측 로드(110c)는 후술하는 이동 링크(120)의 선형 이동을 안내하도록 상기 이동 링크(120)의 이동 방향인 전방을 향해 상기 하측 로드(110a)보다 돌출되게 형성된다. 상기 상측 로드(110c)의 단면은 사각형 형상인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 원형이나 다각형 형상도 가능하다.
상기 탄성체 지지부(110d)는, 상기 하측 로드(110a)의 전방 상측에서 상기 자기 유동성 탄성체(101)가 올려지도록 상향 돌출된 형성된다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 하측 로드(110a)의 전방 상측에 상기 자기 유동성 탄성체(101)가 바로 장착되는 것도 물론 가능하다. 상기 탄성체 지지부(110d)에는 상기 자기 유동성 탄성체(101)가 고정 장착된다.
상기 고정 링크(110)는 상대적 도자율(Relative permeability)이 큰 규소 강(silicon steel)으로 형성된다.
상기 이동 링크(120)는, 상기 상측 로드(110c)와 상기 자기 유동성 탄성체 (101)사이에 배치된다.
도 3을 참조하면, 상기 이동 링크(120)는 상기 고정 링크(110)와 상기 자기 유동성 탄성체(101)와 함께 자기장이 흐르는 폐곡선 유로(M)를 형성한다.
상기 이동 링크(120)의 하단은 상기 자기 유동성 탄성체(101)의 상단에 고정 장착된다. 상기 이동 링크(120)의 상단은 상기 상측 로드(110c)의 하면에 고정되지 않고, 접하게만 배치된다. 따라서, 상기 이동 링크(120)는, 상기 상측 로드(110c)의 하면을 따라 상기 상측 로드(110c)의 길이방향으로 선형 이동가능하다.
상기 이동 링크(120)는 상대적 도자율(Relative permeability)이 큰 규소 강(silicon steel)로 형성된다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 가이드 링크(130)는, 상기 상측 로드(110c)와 상기 이동 링크(120)가 접하는 부분을 감싸도록 형성된다. 상기 가이드 링크(130)는, 상기 상측 로드(110c)와 상기 이동 링크(120)에 외삽되도록 내부가 빈 형상으로 형성된다. 상기 가이드 링크(130)는, 상기 이동 링크(120)가 선형 이동시 이탈되는 것을 방지하면서 상기 이동 링크(120)의 선형 이동을 안내한다.
상기 가이드 링크(130)는, 자기장의 영향을 받지 않는 비 도자성 소재로 형성되어야 한다.
상기 가이드 링크(130)는, 제1가이드 링크부(130a), 제2가이드 링크부(130b) 및 결합부(130c)를 포함한다.
상기 제1가이드 링크부(130a)는, 상기 상측 로드(110c)가 관통하도록 관통홀(130d)이 형성되고, 상기 상측 로드(110c)를 따라 슬라이딩 이동 가능하도록 형성된다. 상기 관통홀(130d)의 내측면과 상기 상측 로드(110c)의 외측면 사이에 소정의 간극을 갖도록 형성된다. 상기 상측 로드(110c)의 길이는 상기 제1가이드 링크부(130a)의 길이보다 길게 형성되어, 상기 상측 로드(110c)가 상기 제1가이드 링크부(130a)의 관통홀(130d)을 통과하고도 전방으로 충분히 돌출될 수 있는 길이로 형성된다.
상기 제2가이드 링크부(130b)는, 상기 제1가이드 링크부(130a)에서 하방향으로 연장 형성되어, 상기 이동 링크(120)가 끼워지도록 끼움홀(130e)이 형성된다. 상기 끼움홀(130e)은 상기 관통홀(130d)이 연통되게 형성된다.
상기 결합부(130c)는, 상기 제2가이드 링크부(130b)에서 전방을 향해 돌출 형성되어, 상기 회전 링크(140)와 회전 조인트에 의해 결합된다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 상기 회전 링크(140)는, 상기 가이드 링크(130)와 상기 베이스(102)를 연결한다. 또한, 상기 회전 링크(140)는 후술하는 연결 링크(150)에 의해 상기 손가락 착용부(20)에 연결되어, 상기 손가락(2)의 움직임에 따라 연동되어 상기 가이드 링크(130)를 이동시킨다.
상기 회전 링크(140)는, 제1회전 링크(141)와 제2회전 링크(142)를 포함한다.
상기 제1회전 링크(141)의 일단은 상기 가이드 링크(130)와 제1회전 조인트(201)에 의해 회전가능하게 결합된다. 상기 제1회전 링크(141)가 상기 제2회전 조인트(202)를 중심으로 회전시, 상기 제1회전 링크(141)가 상기 가이드 링크(130)를 당기게 되어 상기 가이드 링크(130)가 전방을 향해 선형 이동하게 되고, 상기 이동 링크(120)가 연동되어 전방을 향해 선형 이동할 수 있다.
상기 제1회전 링크(141)는, 상기 가이드 링크(130)로부터 상기 손가락(2)을 향해 하향 경사진 방향으로 길게 배치된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 제1회전 링크(141)의 길이나 결합 구조에 따라 방향이 다르게 배치될 수 있다.
상기 제2회전 링크(142)는, 일단은 상기 제1회전 링크에 제2회전 조인트(202)에 의해 회전가능하게 결합되고, 타단은 상기 베이스(102)에 제3회전 조인트(203)에 의해 회전가능하게 결합된다.
상기 제2회전 링크(142)는, 상기 제1회전 링크(141)로부터 소정 각도로 경사진 방향으로 길게 배치된 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 상기 제2회전 링크(142)의 길이나 결합 구조에 따라 방향이 다르게 배치될 수 있다.
도 4는 도 1에 도시된 연결 링크의 결합을 나타낸 사시도이다.
상기 연결 링크(150)는, 상기 제2회전 링크(142)에 회전가능하게 결합된 제1힌지핀부(150a)와, 상기 손가락 착용부(20)에 회전가능하게 결합된 제2힌지핀부(150b)와, 상기 제1힌지핀부(150a)와 상기 제2힌지핀부(150b)를 연결하는 연결부(150c)를 포함한다.
상기 제1힌지핀부(150a)와 상기 제2힌지핀부(150b)는 회전가능하도록 힌지핀 형상으로 형성된다.
상기 제2회전 링크(142)의 측면에는 상기 제1힌지핀부(150a)가 끼워지도록 결합홀(142a)이 형성된다.
상기 손가락 착용부(20)의 측면에는 상기 제2힌지핀부(150b)가 끼워지도록 결합홀(20a)이 형성된다.
상기 연결 링크(150)는, 상기 제2회전 링크(142)와 상기 손가락 착용부(20)에 착탈가능하게 결합되어, 상기 손가락(2)을 상기 손가락 착용부(20)에 끼운 후 상기 손가락 착용부(20)를 상기 가변 강성 구동기(100)와 연결시킬 수 있다.
상기와 같이 구성된 가변 강성 구동기(100)는, 3개의 제1,2,3회전 조인트(201)(202)(203)를 가진다. 또한, 상기 가변 강성 구동기(100)는 상기 이동 링크(120)와 상기 상측 로드(130)가 접하는 부분이 선형 조인트(300)에 해당한다. 상기 3개의 제1,2,3회전 조인트(201)(202)(203)들은 다른 제약 없이 움직일 수 있으나, 상기 선형 조인트(300)는 상기 자기 유동성 탄성체(101)의 강성에 따라 움직임에 제약이 발생할 수 있다. 상기 가변 강성 구동기(100)는 3개의 회전 조인트와 1개의 선형 조인트(300)를 가지는 폐곡선 링크(L)를 형성하므로, 상기 가변 강성 구동기(100)는 1자유도를 갖는다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템의 작동을 살펴보면 다음과 같다.
도 3을 참조하면, 상기 코일(160)에 전류가 흐르면, 자기장이 폐곡선 유로(M)를 따라 흐르게 된다.
이 때, 자기장의 세기에 따라 상기 자기 유동성 탄성체(101)의 강성이 달라지며, 상기 선형 조인트(300)의 강성이 달라질 수 있다. 상기 선형 조인트(300)의 강성이 달라지면, 상기 이동 링크(120)의 선형 이동에 제약이 따르게 된다.
도 5를 참조하면, 상기 손가락(2)을 폈을 때에는 상기 제1,2회전 링크(141)(142)가 초기 위치이거나 초기 위치에서 거의 변화가 없기 때문에, 상기 이동 링크(120)도 선형 이동하지 않은 상태이다.
상기 자기 유동성 탄성체(101)도 변형되지 않는 원 상태를 유지한다.
도 6을 참조하면, 상기 손가락(2)을 구부리게 되면, 상기 제2회전 링크(142)가 상기 제3회전 조인트(203)를 중심으로 회전한다.
상기 제2회전 링크(142)가 회전하면, 상기 제1회전 링크(141)가 연동되어 회전한다.
상기 제1회전 링크(141)는 상기 제2회전 조인트(202)를 중심으로 회전한다.
상기 제1회전 링크(141)가 회전하면, 상기 가이드 링크(130)가 연동되어 전방을 향한 방향(x)으로 선형 이동한다.
상기 가이드 링크(130)에 의해 상기 이동 링크(120)도 연동되어 선형 이동한다.
상기 이동 링크(120)가 전방을 향한 방향(x)으로 선형 이동시, 상기 이동 링크(120)의 하부와 고정 결합된 상기 자기 유동성 탄성체(101)가 변형하게 된다.
이 때, 상기 자기장의 세기를 제어하여, 상기 자기 유동성 탄성체(101)의 강성을 제어할 수 있다.
즉, 상기 자기장의 세기를 보다 증가시켜, 상기 자기 유동성 탄성체(101)의 강성을 보다 크게 하면, 상기 자기 유동성 탄성체(101)가 쉽게 변형하지 않으므로 상기 자기 유동성 탄성체(101)가 상기 이동 링크(120)의 선형 이동을 제한하게 된다.
따라서, 상기 이동 링크(120)의 선형 이동이 제한되면, 상기 제1,2회전 링크(141)(142)의 회전도 제한되어, 상기 손가락(2)의 움직임에 대한 저항력을 상기 손가락(2)에 전달할 수 있다. .
한편, 상기 자기장의 세기를 보다 감소시켜, 상기 자기 유동성 탄성체(101)의 강성을 보다 작게 하면, 상기 자기 유동성 탄성체(101)가 쉽게 변형하여 상기 이동 링크(120)가 보다 쉽게 선형 이동할 수 있다.
따라서, 상기 이동 링크(120)의 선형 이동이 쉬워지면, 상기 제1,2회전 링크(141)(142)의 회전도 자유롭게 되어 상기 손가락(2)의 움직임이 보다 자유로워질 수 있다.
상기와 같이, 상기 가변 강성 구동기(100)의 상기 자기 유동성 탄성체(101)강성을 제어함으로써, 상기 손가락(2)에 전달되는 저항력을 보다 용이하게 제어할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
20: 손가락 착용부 100: 가변 강성 구동기
101: 자기 유동성 탄성체 102: 베이스
110: 고정 링크 120: 이동 링크
130: 가이드 링크 140: 회전 링크
150: 연결 링크 160: 코일

Claims (13)

  1. 손가락에 착용되는 손가락 착용부와;
    상기 손가락 착용부에 결합되고, 자기 유동성(magnetorheological, MR) 탄성체를 포함하여, 상기 자기 유동성 탄성체의 강성에 따라 상기 손가락의 움직임에 대한 저항력을 제어하는 가변 강성 구동기를 포함하고,
    상기 가변 강성 구동기는,
    손등이나 손바닥에 구비되는 베이스와,
    상기 베이스의 상면에 상기 손가락의 길이방향으로 길게 배치되고, 전방 상측에 상기 자기 유동성 탄성체가 구비된 하측 로드와, 상기 하측 로드의 후방에서 상향 돌출되게 연장 형성되어 코일이 감기는 코어와, 상기 코어의 상단에서 전방을 향해 길게 연장 형성된 상측 로드를 포함하는 고정 링크와,
    하단은 상기 자기 유동성 탄성체의 상단에 고정되고, 상단은 상기 상측 로드와 접하면서 상기 상측 로드의 길이방향으로 선형 이동가능하게 배치되며, 전원의 인가시 상기 고정 링크와 함께 자기장이 흐르는 폐곡선 유로를 형성하는 이동 링크와,
    상기 상측 로드와 상기 이동 링크가 접하는 부분을 감싸도록 형성되어, 상기 이동 링크의 이탈을 방지하고 상기 이동 링크의 선형 이동을 가이드하는 가이드 링크와,
    상기 가이드 링크, 상기 손가락 착용부 및 상기 베이스를 복수의 회전 조인트들에 의해 연결하여, 상기 손가락의 움직임에 따라 회전하면서 상기 가이드 링크를 연동시키는 복수의 회전 링크들과,
    상기 회전 링크와 상기 손가락 착용부를 연결하는 연결 링크를 포함하는 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전 링크들은,
    상기 가이드 링크에 회전가능하도록 결합되는 제1회전 링크와,
    일단은 상기 제1회전 링크에 회전가능하도록 결합되고, 타단은 상기 베이스에 회전가능하도록 결합된 제2회전 링크를 포함하는 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1회전 링크는, 상기 가이드 링크로부터 하향 경사진 방향으로 길게 배치되고,
    상기 제2회전 링크는, 상기 제1회전 링크로부터 소정각도로 경사진 방향으로 길게 배치된 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 연결 링크는,
    상기 제2회전 링크와 상기 손가락 착용부를 연결하여, 상기 손가락을 구부리거나 펼 때 상기 제2회전 링크를 연동시켜 회전시키는 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 연결 링크는,
    상기 제2회전 링크에 회전가능하게 결합된 제1힌지핀부와,
    상기 손가락 착용부에 회전가능하도록 결합된 제2힌지핀부와,
    상기 제1힌지핀부와 상기 제2힌지핀부를 연결하는 연결부를 포함하는 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 하측 로드에는,
    상기 자기 유동성 탄성체가 올려져 고정 결합되도록 소정 높이로 상향 돌출된 탄성체 지지부가 형성된 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 상측 로드는,
    상기 이동 링크의 선형 이동을 안내하도록 상기 하측 로드보다 길이가 길게 형성된 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드 링크는,
    상기 상측 로드와 상기 이동 링크에 끼워지도록 내부가 빈 형상으로 형성되고, 상기 상측 로드를 따라 선형 이동이 가능하도록 상기 상측 로드와의 사이에 소정의 간극을 갖도록 형성된 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드 링크는,
    상기 상측 로드가 관통하는 관통홀이 형성된 제1가이드 링크부와,
    상기 제1가이드 링크부에서 하방향으로 연장 형성되어 상기 이동 링크가 끼워지도록 끼움홀이 형성된 제2가이드 링크부를 포함하는 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 가이드 링크는,
    상기 제2가이드 링크부에서 전방을 향해 돌출 형성되어, 상기 회전 링크와 회전 조인트에 의해 결합되는 결합부를 더 포함하는 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정 링크와 상기 이동 링크는, 규소 강(Silicon steel)으로 형성된 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드 링크는, 비 도자성 소재로 형성된 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
  13. 손가락에 착용되는 손가락 착용부와;
    상기 손가락 착용부에 결합되고, 자기 유동성(magnetorheological, MR) 탄성체를 포함하여, 상기 자기 유동성 탄성체의 강성에 따라 상기 손가락의 움직임에 대한 저항력을 제어하는 가변 강성 구동기를 포함하고,
    상기 가변 강성 구동기는,
    손등이나 손바닥에 구비되는 베이스와,
    상기 베이스의 상면에서 상기 손가락의 길이방향으로 길게 배치되고, 전방 상측에 상기 자기 유동성 탄성체가 구비된 하측 로드와, 상기 하측 로드의 후방에서 상향 돌출되게 연장 형성되어 코일이 감기는 코어와, 상기 코어의 상단에서 전방을 향해 길게 연장 형성된 상측 로드를 포함하는 고정 링크와,
    하단은 상기 자기 유동성 탄성체의 상단에 고정되고, 상단은 상기 상측 로드와 접하면서 상기 상측 로드의 길이방향으로 선형 이동가능하게 배치되며, 전원의 인가시 상기 고정링크와 함께 자기장이 흐르는 폐곡선 유로를 형성하는 이동 링크와,
    상기 상측 로드가 관통하는 관통홀이 형성된 제1가이드 링크부와, 상기 제1가이드 링크부에서 하방향으로 연장 형성되어 상기 이동 링크가 끼워지도록 끼움홀이 형성된 제2가이드 링크부를 포함하여, 상기 이동 링크의 이탈을 방지하고 상기 이동 링크의 선형 이동을 가이드하는 가이드 링크와,
    상기 가이드 링크에 회전가능하도록 결합되는 제1회전 링크와, 일단은 상기 제1회전 링크에 회전가능하도록 결합되고, 타단은 상기 베이스에 회전가능하도록 결합된 제2회전 링크를 포함하는 회전 링크와,
    상기 제2회전 링크에 회전가능하게 결합된 제1힌지핀부와, 상기 손가락 착용부에 회전가능하도록 결합된 제2힌지핀부와, 상기 제1힌지핀부와 상기 제2힌지핀부를 연결하는 연결부를 포함하는 연결 링크를 포함하는 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템.
KR1020170148846A 2017-11-09 2017-11-09 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템 KR101907584B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170148846A KR101907584B1 (ko) 2017-11-09 2017-11-09 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170148846A KR101907584B1 (ko) 2017-11-09 2017-11-09 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101907584B1 true KR101907584B1 (ko) 2018-10-12

Family

ID=63876693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170148846A KR101907584B1 (ko) 2017-11-09 2017-11-09 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101907584B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210019195A (ko) 2019-08-12 2021-02-22 한국기술교육대학교 산학협력단 피드백 디바이스

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210019195A (ko) 2019-08-12 2021-02-22 한국기술교육대학교 산학협력단 피드백 디바이스

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101323939B1 (ko) 문 개폐용 스테이
JP6423364B2 (ja) 関節アームロボットの少なくとも１つのラインを案内するためのデバイス、および関節アームロボット
JP4509182B2 (ja) スライド型携帯電話用のスライダー組立体及びスライド型携帯電話
KR101355679B1 (ko) 악력기
KR101907584B1 (ko) 자기 유동성 탄성체를 이용한 가변 강성 구동기를 적용한 역감 전달 시스템
KR102663121B1 (ko) 신체 관절 안정화 및/또는 스포츠 장비의 물품 지지를 위한 장치.
KR100885850B1 (ko) 하의의 허리단 둘레조절장치
US20180106362A1 (en) Mode selection device for a vehicle gearbox with sledge mechanism
US20140290424A1 (en) Telescopic device of steering column for vehicle
WO2004036057A3 (de) Steuerbares magnetventil
JP2022506185A (ja) 使用者の少なくとも１本の腕を支持するための装置
KR102130881B1 (ko) 자기력을 이용한 관절 장치
CN109952079A (zh) 用于支持臂的装置
IT201600088717A1 (it) Dispositivo a cerniera con smorzamento del tratto terminale della corsa di chiusura
KR102391463B1 (ko) 외골격 로봇 및 이의 수동형 근력지원장치
JP5184928B2 (ja) 義肢の膝関節構造
KR102573206B1 (ko) Mr유체와 스카치 요크 메커니즘을 이용한 멀티 동작 모드를 가지는 로터리 햅틱 액츄에이터
KR20120019787A (ko) 오븐기용 도어 힌지 장치
CN112118938B (zh) 外骨骼手套
KR20170125210A (ko) 착용형 로봇
JP6712258B2 (ja) パーツ連結構造及び人形
KR101907583B1 (ko) 자기 유동성 유체를 이용한 가변 강성 구동기 및 이를 적용한 역감 전달 시스템
KR102093307B1 (ko) 착용로봇의 무릎관절
JP5923322B2 (ja) ばねユニット及びスライド機構
JP2019025580A (ja) 動作支援装具

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20171109

PA0201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20180927

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20181005

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20181005

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20210927

Start annual number: 4

End annual number: 4

PR1001 Payment of annual fee

Payment date: 20230921

Start annual number: 6

End annual number: 6