KR102561982B1 - A Power-efficient Soft Pneumatic Actuator Using Magnet Chamber Structure - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비탄성슬리브와, 상기 비탄성슬리브 일단에 연결되어 상기 비탄성슬리브의 일단을 폐쇄하는 제1캡과 상기 비탄성슬리브 타단에 연결되어 상기 비탄성슬리브의 타단을 폐쇄하는 제2캡과, 상기 비탄성 슬리브 외면 또는 내면에 일단은 상기 제1캡에 연결되고 타단은 상기 제2캡에 연결되는 외부탄성튜브를 갖고, 내부로 기체가 주입되는 기체주입부를 포함하는 외부구동기; 및 상기 외부구동기 내부공간에 구비되며, 일단측에 위치되는 적어도 하나의 제1자석부와, 상기 제1자석부와 이격거리를 가지는 적어도 하나의 제2자석부와, 상기 제1자석부와 상기 제2자석부 사이에 구비되는 탄성부재와, 일단은 상기 제1자석부에 연결되고 타단은 상기 제2자석부에 연결되는 내부탄성튜브를 갖고 내부 기체를 외부로 배출시키는 기체배출부를 포함하는 내부구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기에 관한 것이다. The present invention relates to a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure, and more particularly, an inelastic sleeve, a first cap connected to one end of the inelastic sleeve and closing one end of the inelastic sleeve, and connected to the other end of the inelastic sleeve to A second cap closing the other end of the inelastic sleeve, and an outer elastic tube having one end connected to the first cap and the other end connected to the second cap on the outer or inner surface of the inelastic sleeve, wherein gas is injected into the sleeve. An external actuator including an injection unit; and at least one first magnet part provided in the inner space of the external actuator and located at one end side, and at least one second magnet part having a separation distance from the first magnet part, and the first magnet part and the first magnet part. An interior including an elastic member provided between the second magnet parts, an inner elastic tube having one end connected to the first magnet part and the other end connected to the second magnet part, and a gas discharge part discharging internal gas to the outside. It relates to a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure comprising a; actuator.

Description

자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 및 그 작동방법{A Power-efficient Soft Pneumatic Actuator Using Magnet Chamber Structure}Soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure and its operating method {A Power-efficient Soft Pneumatic Actuator Using Magnet Chamber Structure}

본 발명은 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 및 그 작동방법에 관한 것이다. The present invention relates to a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure and an operating method thereof.

최근, 노약자나 장애인 등의 재활이나 활동 보조기기에 대해 연구개발이 다양하게 진행되고 있으며, 팔 또는 다리와 같은 관절의 움직임이 불편한 노약자나 장애인의 재활이나 활동 보조를 위한 보조기구로, 인체 착용형 근력지원 로봇에 대한 개발도 진행되고 있다.Recently, various researches and developments have been conducted on rehabilitation or activity assistive devices for the elderly or disabled, and as an assistive device for rehabilitation or activity assistance for the elderly or disabled, who have difficulty in moving joints such as arms or legs, wearable muscle strength Development of support robots is also in progress.

현재까지 개발된 인체 착용형 근력지원 로봇의 경우, 착용부가 링크와 조인트로 이루어진 구조이며, 그 조인트에 모터를 부착하거나 링크에 공압 피스톤 또는 인공 근육을 부착한 형태로 제작되고 있다. 즉, 사용자의 신체구조의 각 관절을 지지하기 위해 단단한 소재의 프레임을 연결한 링크 구조가 적용되고 있으며, 각 관절의 인위적인 구동을 위한 구동모터 등의 구동 메커니즘이 적용되고 있다. 따라서 구동부의 구동력이 각 링크에 전달되어, 링크가 고정된 관절이 동작함으로써 사용자의 재활이나 활동이 보조되는 것이다.In the case of human body wearable muscle support robots developed so far, the wearable part has a structure consisting of a link and a joint, and is manufactured in a form in which a motor is attached to the joint or a pneumatic piston or artificial muscle is attached to the link. That is, in order to support each joint of the user's body structure, a link structure in which frames of hard material are connected is applied, and a driving mechanism such as a driving motor for artificially driving each joint is applied. Therefore, the driving force of the driving unit is transmitted to each link, and the user's rehabilitation or activity is assisted by operating the joint to which the link is fixed.

그러나 상기와 같은 링크 구조를 통한 인체 착용형 근력지원 로봇의 경우, 링키지 구조의 무게 때문에 구동부의 에너지 소모가 증가되고, 복잡한 구조로 인해 착용시 불편함이 크고 제작 비용이 증가한다. 또한, 사용자의 신체 구조에 적합하도록 용이하게 변경하는 것이 어렵다.However, in the case of the human body wearable muscle strength support robot through the link structure as described above, energy consumption of the drive unit increases due to the weight of the linkage structure, and due to the complex structure, inconvenience and manufacturing cost increase. In addition, it is difficult to easily change to suit the user's body structure.

웨어러블 로봇, 협업 로봇 등 사람과 빈번하게 상호작용을 하는 로봇에서는 안전하게 구동하는 기술이 필연적이며 활발하게 연구되고 있다. 대표적인 안전한 구동기로서 공압 인공근육은 가볍고 유연한 성질과 높은 force density를 장점으로 널리 연구되고 있다.In robots that frequently interact with people, such as wearable robots and collaborative robots, safe driving technology is indispensable and actively researched. As a representative safe actuator, pneumatic artificial muscles are widely studied due to their light, flexible properties and high force density.

하지만, 공압 인공근육은 압축성 유체인 공기를 사용하기 때문에 제어 성능이나 응답성이 낮은 단점이 존재한다. 사람의 근육보다 인공근육이 느리고 제어가 안 되면 사람에게 부하로 작용하고 사람의 빠른 모션을 보조해주거나 상호작용하는데 큰 걸림돌이 된다.However, since the pneumatic artificial muscle uses air, which is a compressible fluid, there is a disadvantage of low control performance or responsiveness. If artificial muscles are slower than human muscles and cannot be controlled, they act as a load on humans and become a major obstacle in assisting or interacting with humans.

또한, 공압 인공근육은 수축함에 따라 힘이 지수적으로 감소하는 특성을 가지므로 큰 변위로 수축한 상황에서 원하는 힘을 달성하기 어렵다. 큰 변위로 수축한 상황에서 원하는 힘을 달성하기 위해서는 더 높은 압력을 사용하거나 공압 인공근육의 사이즈를 확장해야 하는데, 이는 웨어러블 로봇, 협업 로봇 등의 제약 조건으로 인해 어려운 방법이다. In addition, since the pneumatic artificial muscle has a characteristic in which the force decreases exponentially as it contracts, it is difficult to achieve a desired force in a contracted situation with a large displacement. In order to achieve the desired force in a contracted situation with a large displacement, a higher pressure must be used or the size of the pneumatic artificial muscle must be expanded, which is difficult due to the constraints of wearable robots and collaborative robots.

그리고 일반적인 수축형 공압 인공근육은 주입구로 들어오는 공기의 압력에너지가 내부의 탄성 튜브를 부풀려주고, 동시에 겉에 있는 격자모양의 비탄성 커버가 부풀어진 탄성 튜브에 의해 반지름 팽창에서 길이 팽창으로 힘을 전환해주면서 선형 방향의 수축 힘/변위를 만들어 준다. 따라서, 공기의 압축성 특성으로 인해서 응답성이 낮고, 제한된 힘과 수축비를 가지게 되는 문제가 존재한다. In general contractile pneumatic artificial muscles, the pressure energy of the air entering the inlet inflates the inner elastic tube, and at the same time, the grid-shaped inelastic cover on the outside converts the force from radial expansion to length expansion by the inflated elastic tube. Creates a contraction force/displacement in a linear direction. Therefore, there are problems in that response is low due to the compressibility of air and limited force and contraction ratio are present.

소프트 공압 구동기는 무게 대비 힘이 크며 유연한 특징을 가지고 있어 웨어러블 로봇에 적용되고 있다. Soft pneumatic actuators are applied to wearable robots because of their high power-to-weight ratio and flexible features.

이러한 소프트 공압 구동기는 양압을 이용해 수축하여 선형 운동으로 동작하게 공압 구동기의 특성상 큰 힘을 내기 위해서는 부피가 증가해야 하며 수축에 따라 힘을 줄어들어 보조 가능한 인체 동작 범위가 제한된다. Such a soft pneumatic actuator contracts using positive pressure to operate in a linear motion. Due to the nature of the pneumatic actuator, the volume must increase in order to generate a large force.

도 1은 통상의 소프트 공압 구동기의 단면도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 소프트 공압 구동기는 신축성 재질의 튜브에 양압을 가했을 때 수축하여 발생하는 선형 운동을 이용하여 구동된다. 이 때 튜브의 재질 혹은 튜브 외부에 부피 변화를 제한하는 와이어, 천 등으로 둘러싸인 비탄성슬리브를 통해 수축 힘을 증가시키게 된다. 1 shows a cross-sectional view of a conventional soft pneumatic actuator. As shown in Figure 1, a general soft pneumatic actuator is driven by using a linear motion generated by contraction when a positive pressure is applied to a tube made of an elastic material. At this time, the contraction force is increased through an inelastic sleeve surrounded by a material of the tube or a wire or cloth that limits the change in volume outside the tube.

기존 소프트 공압 구동기는 양압을 이용해 수축하여 선형 운동으로 동작하게 되는데 더 큰 힘을 내기 위해서는 길이방향, 둘레방향의 부피가 증가하게 된다. 구동기를 부착하는 인체 면적은 제한되어 있기 때문에 장착 가능한 구동기의 부피 또한 제한된다. 또한 공압 구동기는 수축함에 따라 보조힘이 줄어들기 때문에 선형 구동으로 인체의 작동 범위 전체를 보조하는 데에 한계가 있다. Existing soft pneumatic actuators contract using positive pressure and operate in linear motion. In order to generate greater force, the volume in the longitudinal and circumferential directions increases. Since the human body area to which the actuator is attached is limited, the volume of the actuator that can be mounted is also limited. In addition, the pneumatic actuator has a limit in assisting the entire operating range of the human body with a linear drive because the assisting force decreases as the actuator contracts.

대한민국 등록특허 10-1795782Korean Registered Patent No. 10-1795782 대한민국 공개특허 10-2015-0130273Republic of Korea Patent Publication 10-2015-0130273 대한민국 등록특허 10-1843530Korean Registered Patent No. 10-1843530 대한민국 등록특허 10-1731163Korean Registered Patent No. 10-1731163

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, 선형 공압 구동기 내부에 자석챔버구조의 내부 구동기가 포함된 구조로 기존 공압 구동기와 같은 부피에서 더 큰 힘을 낼 수 있으면서 공기 소모량이 적어 더 빠른 구동이 가능한, 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 및 그 작동방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been made to solve the above conventional problems, and according to an embodiment of the present invention, the internal actuator of the magnet chamber structure is included in the linear pneumatic actuator, and is more compact in the same volume as the existing pneumatic actuator. An object of the present invention is to provide a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure and an operating method thereof, which can generate a large force and enable faster driving with less air consumption.

그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 신축성 비닐과 편조튜브로 둘러싸여 상하부 캡에 고정되어 양압을 가하며 힘을 내는 외부동기와 자석-스프링이 포함된 챔버 형태의 내부 구동기가 외부 압력 차이와 음압 구동기처럼 구동하여 추가적인 힘을 낼 수 있는, 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 및 그 작동방법을 제공하는데 그 목적이 있다. And according to the embodiment of the present invention, the internal actuator in the form of a chamber containing an external motive and a magnet-spring that is surrounded by elastic vinyl and a braided tube and fixed to the upper and lower caps to apply positive pressure and generate force is driven like an external pressure difference and negative pressure actuator The purpose is to provide a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure and an operating method thereof, which can generate additional force by doing so.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 같은 부피의 기존 소프트 공압 구동기 대비 전체 수축 구간 뿐만 아니라 최대 수축 구간의 수축 힘이 더 크며 구동 전에는 자유로운 운동이 가능하여 웨어러블 로봇에 적용 가능하며, 구동에 필요한 공기 소모량이 상대적으로 적어 더 빠른 구동이 가능하며 필요 에너지가 줄어들 수 있는, 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 및 그 작동방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, according to an embodiment of the present invention, the contraction force of not only the total contraction period but also the maximum contraction period is greater than that of the existing soft pneumatic actuator of the same volume, and free movement is possible before driving, so it can be applied to a wearable robot, and the air consumption required for driving An object of the present invention is to provide a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure and an operating method thereof, which can be driven faster due to a relatively small amount of energy and can reduce required energy.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems that are not mentioned will become clear to those skilled in the art from the description below. You will be able to understand.

본 발명의 제1목적은, 공압 구동기로서, 비탄성슬리브와, 상기 비탄성슬리브 일단에 연결되어 상기 비탄성슬리브의 일단을 폐쇄하는 제1캡과 상기 비탄성슬리브 타단에 연결되어 상기 비탄성슬리브의 타단을 폐쇄하는 제2캡과, 상기 비탄성 슬리브 외면 또는 내면에 일단은 상기 제1캡에 연결되고 타단은 상기 제2캡에 연결되는 외부탄성튜브를 갖고, 내부로 기체가 주입되는 기체주입부를 포함하는 외부구동기; 및 상기 외부구동기 내부공간에 구비되며, 일단측에 위치되는 적어도 하나의 제1자석부와, 상기 제1자석부와 이격거리를 가지는 적어도 하나의 제2자석부와, 상기 제1자석부와 상기 제2자석부 사이에 구비되는 탄성부재와, 일단은 상기 제1자석부에 연결되고 타단은 상기 제2자석부에 연결되는 내부탄성튜브를 갖고 내부 기체를 외부로 배출시키는 기체배출부를 포함하는 내부구동기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기로서 달성될 수 있다. A first object of the present invention is a pneumatic actuator, comprising: an inelastic sleeve; a first cap connected to one end of the inelastic sleeve to close one end of the inelastic sleeve; and a first cap connected to the other end of the inelastic sleeve to close the other end of the inelastic sleeve. an external actuator having a second cap and an external elastic tube having one end connected to the first cap and the other end connected to the second cap on the outer or inner surface of the non-elastic sleeve, and including a gas injection unit into which gas is injected; and at least one first magnet part provided in the inner space of the external actuator and located at one end side, and at least one second magnet part having a separation distance from the first magnet part, and the first magnet part and the first magnet part. An interior including an elastic member provided between the second magnet parts, an inner elastic tube having one end connected to the first magnet part and the other end connected to the second magnet part, and a gas discharge part discharging internal gas to the outside. It can be achieved as a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure comprising a; actuator.

그리고 상기 제1자석부를 상기 제1캡에 연결하는 제1연결부와, 상기 제2자석부를 상기 제2캡에 연결하는 제2연결부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And it may be characterized in that it comprises a first connection part connecting the first magnet part to the first cap, and a second connection part connecting the second magnet part to the second cap.

또한 기체 공급원에 의해 상기 기체주입부를 통해 기체가 주입되며, 상기 외부구동기와 상기 내부구동기 사이공간에 압력이 증가되어, 외부구동기가 반경방향으로 팽창되고 길이방향으로 수축되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, gas is injected through the gas injection unit by a gas supply source, and pressure is increased in a space between the external driver and the internal driver, so that the external driver expands in a radial direction and contracts in a longitudinal direction.

또한 상기 외부구동기와 상기 내부구동기 사이공간의 압력과 상기 내부구동기 내의 압력차에 의해, 상기 내부구동기 내의 기체가 상기 기체배출부를 통해 배출되어 상기 내부구동기가 길이방향으로 수축되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, by a pressure difference between the external driver and the internal driver and the pressure in the internal driver, the gas in the internal driver is discharged through the gas discharge unit, so that the internal driver is contracted in the longitudinal direction. .

그리고 상기 내부구동기의 수축에 의해 상기 제1자석부와 상기 제2자석부 간의 거리가 감소되어 인력에 의한 수축힘이 발생되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, a distance between the first magnet part and the second magnet part may be reduced by the contraction of the internal driver, so that contraction force due to manpower is generated.

또한 상기 제1자석부와 상기 제2자석부와 사이에 위치되는 가이드판을 더 포함하고, 상기 탄성부재는 상기 가이드판과 상기 제1자석부, 및 상기 가이드판과 상기 제2자석부 사이 각각에 설치되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, it further includes a guide plate positioned between the first magnet part and the second magnet part, and the elastic member is between the guide plate and the first magnet part, and the guide plate and the second magnet part, respectively. It can be characterized by being installed in.

그리고 상기 비탄성슬리브는 편조튜브로 구성되고, 상기 외부 탄성튜브와 상기 내부 탄성튜브는 신축성 비닐로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. The non-elastic sleeve may be made of a braided tube, and the outer elastic tube and the inner elastic tube may be made of elastic vinyl.

또한 상기 기체주입부는 상기 제1캡 또는 상기 제2캡 중 적어도 어느 하나에 관통되어 형성되고, 상기 기체배출부는 제1자석부와 제1연결부를 관통하여 형성되거나, 제2자석부와 제2연결부를 관통하여 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the gas injection part is formed through at least one of the first cap and the second cap, and the gas discharge part is formed through the first magnet part and the first connection part, or is formed through the second magnet part and the second connection part. It may be characterized in that it is formed through.

본 발명의 제2목적은 공압 구동기의 작동방법으로서, 기체공급원에 의해 기체주입부로 기체가 주입되어 기체가 외부구동기와 내부구동기 사이공간으로 공급되어 상기 사이공간의 압력이 증가되는 단계; 상기 외부구동기의 비탄성슬리브가 길이방향으로 수축되고 지름방향으로 팽창되는 단계; 상기 외부구동기와 상기 내부구동기 사이공간의 압력과 상기 내부구동기 내의 압력차에 의해, 상기 내부구동기 내의 기체가 기체배출부를 통해 배출되어 상기 내부구동기가 길이방향으로 수축되는 단계; 및 상기 내부구동기의 수축에 의해 내부구동기의 제1자석부와 제2자석부 간의 거리가 감소되어 인력에 의한 수축힘이 증가되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조 갖는 소프트 공압 구동기의 작동방법으로서 달성될 수 있다. A second object of the present invention is a method of operating a pneumatic actuator, comprising the steps of: gas is injected into a gas injection unit by a gas supply source, and the gas is supplied to a space between an external actuator and an internal actuator, increasing pressure in the space; contracting the inelastic sleeve of the external actuator in the longitudinal direction and expanding in the radial direction; contracting the internal actuator in a longitudinal direction by discharging gas in the inner actuator through a gas discharge unit by a pressure difference between the external actuator and the inner actuator and a pressure difference in the inner actuator; And a step in which the distance between the first magnet part and the second magnet part of the inner actuator is reduced by the contraction of the inner actuator, thereby increasing the contraction force due to manpower. It can be achieved as an operating method.

그리고 상기 길이방향으로 수축되는 단계에서, 상기 제1자석부와 상기 제2자석부 사이의 탄성부재가 압축되어 탄성에너지를 저장하고, 기체공급원에 의해 기체공급이 중단되며, 상기 탄성에너지의 복원력에 의해 내부구동기와 상기 외부구동기가 복원되는 것을 특징으로 할 수 있다. And in the step of contracting in the longitudinal direction, the elastic member between the first magnet part and the second magnet part is compressed to store elastic energy, the gas supply is stopped by the gas supply source, and the restoring force of the elastic energy It may be characterized in that the internal driver and the external driver are restored by.

본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 및 그 작동방법에 따르면, 선형 공압 구동기 내부에 자석챔버구조의 내부 구동기가 포함된 구조로 기존 공압 구동기와 같은 부피에서 더 큰 힘을 낼 수 있으면서 공기 소모량이 적어 더 빠른 구동이 가능한 효과를 갖는다. According to the soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure and its operating method according to an embodiment of the present invention, the linear pneumatic actuator has a structure including an internal actuator having a magnet chamber structure inside the linear pneumatic actuator, and can generate greater force in the same volume as the existing pneumatic actuator. It has the effect of enabling faster operation with less air consumption while being able to operate.

그리고 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 및 그 작동방법에 따르면, 신축성 비닐과 편조튜브로 둘러싸여 상하부 캡에 고정되어 양압을 가하며 힘을 내는 외부동기와 자석-스프링이 포함된 챔버 형태의 내부 구동기가 외부 압력 차이와 음압 구동기처럼 구동하여 추가적인 힘을 낼 수 있는 효과를 갖는다. And according to the soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure and its operating method according to an embodiment of the present invention, it is surrounded by elastic vinyl and a braided tube and is fixed to the upper and lower caps to apply positive pressure and to generate force. The internal actuator in the form of a chamber has the effect of generating additional force by driving like an external pressure difference and negative pressure actuator.

또한 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 및 그 작동방법에 따르면, 같은 부피의 기존 소프트 공압 구동기 대비 전체 수축 구간 뿐만 아니라 최대 수축 구간의 수축 힘이 더 크며 구동 전에는 자유로운 운동이 가능하여 웨어러블 로봇에 적용 가능하며, 구동에 필요한 공기 소모량이 상대적으로 적어 더 빠른 구동이 가능하며 필요 에너지가 줄어들 수 있는 장점이 있다. In addition, according to the soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure and its operating method according to an embodiment of the present invention, the contraction force of the maximum contraction section as well as the entire contraction section is greater than that of the existing soft pneumatic actuator of the same volume, and free movement is performed before driving. It can be applied to wearable robots, and the air consumption required for driving is relatively small, enabling faster driving and reducing the required energy.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 도 1은 통상의 소프트 공압 구동기의 단면도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기의 단면도,
도 3은 공기 주입 후(공압인가 후), 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기의 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기의 작동방법의 흐름도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 프레임의 사시도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 사진,
도 7은 도 6에서 비탄성슬리브와 외부탄성튜브를 제거한 상태의 사진,
도 8은 기존 공압 구동기와 본 발명의 실시예에 따른 공압 구동기에서, 최대 수축 상태에서, 1mm씩 인장길이까지 각 수축힘을 측정한 비교 그래프를 도시한 것이다. The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and together with the detailed description of the invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is limited only to those described in the drawings. and should not be interpreted.
1 is a cross-sectional view of a conventional soft pneumatic actuator;
2 is a cross-sectional view of a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention;
3 is a cross-sectional view of a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention after air injection (after air pressure is applied);
4 is a flowchart of a method of operating a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention;
5 is a perspective view of a soft pneumatic actuator frame having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention;
6 is a photograph of a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention;
7 is a photograph of a state in which the non-elastic sleeve and the external elastic tube are removed in FIG. 6;
8 is a graph showing a comparison of contraction force measured up to a tensile length by 1 mm in a maximum contraction state in a conventional pneumatic actuator and a pneumatic actuator according to an embodiment of the present invention.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be directly formed on the other element or a third element may be interposed therebetween. Also, in the drawings, the thickness of components is exaggerated for effective description of technical content.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described in this specification will be described with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Accordingly, the shape of the illustrative drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the present invention are not limited to the specific shape shown, but also include changes in the shape generated according to the manufacturing process. For example, a region shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have attributes, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of a region of a device and are not intended to limit the scope of the invention. Although terms such as first and second are used to describe various elements in various embodiments of the present specification, these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. The terms 'comprises' and/or 'comprising' used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, several specific contents are prepared to more specifically describe the invention and aid understanding. However, readers who have knowledge in this field to the extent that they can understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known in describing the invention and are not greatly related to the invention are not described in order to prevent confusion for no particular reason in explaining the present invention.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기의 구성, 기능 및 작동방법에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration, function and operation method of the soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention will be described.

먼저 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기의 단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 3은 공기 주입 후(공압인가 후), 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기의 단면도를 도시한 것이다. First, FIG. 2 is a cross-sectional view of a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention. And Figure 3 shows a cross-sectional view of a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention after air injection (after air pressure is applied).

또한 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기의 작동방법의 흐름도를 도시한 것이다. 그리고 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 프레임의 사시도를 도시한 것이다. 4 is a flowchart of a method of operating a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention. And Figure 5 shows a perspective view of a soft pneumatic actuator frame having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기(100)는, 전제적으로 통상의 공압 구동기의 형태를 갖는 외부구동기(10)와, 외부 구동기(10) 내부에 구비되며 자석챔버구조를 갖는 내부구동기(40)를 포함하여 구성된다. The soft pneumatic actuator 100 having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention includes an external actuator 10 having the form of a conventional pneumatic actuator as a whole, and is provided inside the external actuator 10 and has a magnet chamber structure. It is configured to include an internal actuator 40 having.

외부구동기(10)는, 비탄성슬리브(11)와, 이러한 비탄성슬리브(11) 일단에 연결되어 비탄성슬리브(11)의 일단을 폐쇄하는 제1캡(20)과, 비탄성슬리브(11) 타단에 연결되어 비탄성슬리브(11)의 타단을 폐쇄하는 제2캡(30)을 포함하여 구성된다. The external actuator 10 is connected to an inelastic sleeve 11, a first cap 20 connected to one end of the inelastic sleeve 11 to close one end of the inelastic sleeve 11, and the other end of the inelastic sleeve 11. It is configured to include a second cap 30 that closes the other end of the non-elastic sleeve 11.

본 발명의 실시예에 따른 비탄성슬리브(11)는 편조튜브로 구성될 수 있다. The non-elastic sleeve 11 according to an embodiment of the present invention may be composed of a braided tube.

그리고 비탄성슬리브(11) 외면 또는 내면에는 외부탄성튜브(12)가 구비되게 된다. 이러한 외부탄성튜브(12)는 신축성 비닐로 구성될 수 있다. In addition, an external elastic tube 12 is provided on the outer or inner surface of the non-elastic sleeve 11 . The outer elastic tube 12 may be made of elastic vinyl.

또한 외부탄성튜브(12)의 일단은 제1캡(20)에 연결되고 타단은 제2캡(30)에 연결된다. In addition, one end of the outer elastic tube 12 is connected to the first cap 20 and the other end is connected to the second cap 30.

그리고 제1캡(20), 제2캡(30) 중 적어도 어느 하나에 관통 형성되는 기체주입부(21)를 포함한다. 따라서 기체공급원을 통해 기체주입부(21)로 기체를 주입하여 외부구동기(10) 내부로 공압을 인가할 수 있게 된다. And a gas injection part 21 formed through at least one of the first cap 20 and the second cap 30 . Therefore, it is possible to apply air pressure to the inside of the external actuator 10 by injecting gas into the gas injection unit 21 through the gas supply source.

내부구동기(40)는 외부구동기(10)의 내부공간에 개제되며, 일단측에 위치되는 제1자석부(42)와, 제1자석부(42)와 이격거리를 가지는 제2자석부(43)를 포함하여 구성된다. The internal actuator 40 is interposed in the inner space of the external actuator 10, and has a first magnet part 42 located on one end side and a second magnet part 43 having a separation distance from the first magnet part 42. ) is composed of.

그리고 이러한 제1자석부(42)와 제2자석부(43) 사이에는 스프링 등의 탄성부재(45)가 설치된다. 또한 내부탄성튜브(41)의 일단은 제1자석부(42)에 연결되고 타단은 제2자석부(43)에 연결되어 내부구동기(40)를 폐쇄시키도록 구성된다. An elastic member 45 such as a spring is installed between the first magnet part 42 and the second magnet part 43. In addition, one end of the inner elastic tube 41 is connected to the first magnet part 42 and the other end is connected to the second magnet part 43 so as to close the inner actuator 40 .

그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 제1자석부(42)와 제1캡(20)은 제1연결부(23)를 통해 연결되고, 제2자석부(43)와 제2캡(30)은 제2연결부(31)를 통해 연결되어 진다. And as shown in FIG. 2, the first magnet part 42 and the first cap 20 are connected through the first connection part 23, and the second magnet part 43 and the second cap 30 are It is connected through the second connection part 31.

또한, 제1자석부(42)와 제2자석부(43)와 사이에 가이드판(44)이 위치될 수 있다. 그리고 탄성부재(45)는 가이드판(44)과 제1자석부(42), 및 가이드판(44)과 제2자석부(43) 사이 각각에 설치되어 질 수 있다. 이러한 가이드판(44)에 의해 추후 설명되는 바와 같이, 내부구동기(40)의 수축시 길이방향 축에 평행하게 수축되도록 가이드할 수 있게 된다. In addition, a guide plate 44 may be positioned between the first magnet unit 42 and the second magnet unit 43 . In addition, the elastic member 45 may be installed between the guide plate 44 and the first magnet part 42, and between the guide plate 44 and the second magnet part 43, respectively. As will be described later by the guide plate 44, it is possible to guide the inner actuator 40 to be contracted parallel to the longitudinal axis when contracted.

그리고 기체배출부(22)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제1자석부(42)와 제1연결부(23)를 관통하여 형성되어, 내부구동기(40) 내부의 기체가 기체배출부(22)를 통해 배출될 수 있도록 구성된다. 이러한 기체배출부(22)는 제2자석부(43)와 제2연결부(31)를 관통하여 형성될 수도 있다. And, as shown in FIG. 2, the gas discharge part 22 is formed through the first magnet part 42 and the first connection part 23, so that the gas inside the internal actuator 40 passes through the gas discharge part 22 ) is configured to be discharged through. The gas discharge portion 22 may be formed through the second magnet portion 43 and the second connection portion 31 .

따라서 기체 공급원에 의해 기체주입부(21)를 통해 기체가 주입되면, 외부구동기(10)와 내부구동기(40) 사이공간에 압력이 증가되어, 도 3에 도시된 바와 같이, 외부구동기(10)가 반경방향으로 팽창되고 길이방향으로 수축되게 된다. Therefore, when gas is injected through the gas injection unit 21 by the gas supply source, the pressure increases in the space between the external actuator 10 and the internal actuator 40, and as shown in FIG. 3, the external actuator 10 expands in the radial direction and contracts in the longitudinal direction.

그리고 외부구동기(10)와 내부구동기(40) 사이공간의 압력과 내부구동기(40) 내의 압력차에 의해, 내부구동기(40)는 읍압구동기처럼 구동되게 된다. 따라서 내부구동기(40) 내의 기체가 기체배출부(22)를 통해 배출되어 내부구동기(40)가 길이방향으로 수축되게 된다. In addition, the internal actuator 40 is driven like a positive pressure actuator by the difference between the pressure in the space between the external actuator 10 and the internal actuator 40 and the pressure in the inner actuator 40. Therefore, the gas in the internal actuator 40 is discharged through the gas discharge unit 22 so that the internal actuator 40 is contracted in the longitudinal direction.

이때, 내부구동기(40)의 수축에 의해 제1자석부(42)와 제2자석부(43) 간의 거리가 감소되어 인력에 의해 수축힘이 증가될 수 있다.At this time, the distance between the first magnet part 42 and the second magnet part 43 is reduced by the contraction of the internal actuator 40, so that the contraction force can be increased by manpower.

이하에서는 앞서 언급한 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기(100)의 작동방법에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, a method of operating the soft pneumatic actuator 100 having the aforementioned magnet chamber structure will be described.

먼저, 기체공급원에 의해 기체주입부(21)로 기체가 주입되어(S1) 기체가 외부구동기(10)와 내부구동기(40) 사이공간으로 공급되어 외부구동기(10)의 내압이 증가되게 된다(S2). First, gas is injected into the gas injection unit 21 by a gas supply source (S1), and the gas is supplied to the space between the external actuator 10 and the internal actuator 40 to increase the internal pressure of the external actuator 10 ( S2).

따라서 외부구동기(10)의 비탄성슬리브(11)가 길이방향으로 수축되고 지름방향으로 팽창되게 된다(S3). 즉, 외부구동기(10)에 양압이 가해지면 제1캡(20)과 제2캡(30)에 고정된 편조튜브로 구성된 비탄성슬리브(11)에 의해 팽창이 제한되며 길이 방향 힘을 내게 된다. Accordingly, the inelastic sleeve 11 of the external actuator 10 contracts in the longitudinal direction and expands in the radial direction (S3). That is, when a positive pressure is applied to the external actuator 10, the expansion is limited by the non-elastic sleeve 11 composed of braided tubes fixed to the first cap 20 and the second cap 30, and a longitudinal force is generated.

또한 외부구동기(10)와 내부구동기(40) 사이공간의 압력과 내부구동기(40) 내의 압력차에 의해, 내부구동기(40)는 음압구동기처럼 구동되게 된다. 따라서, 내부구동기(40) 내의 기체가 기체배출부(22)를 통해 배출되고, 내부구동기(40)는 길이방향으로 수축 구동하게 된다(S4). 이때 내부구동기(40)의 제1자석부(42)와 제2자석부(43) 사이의 탄성부재(45)가 압축되어 탄성에너지를 저장하게 된다. In addition, the internal actuator 40 is driven like a negative pressure actuator by the difference between the pressure in the space between the external actuator 10 and the internal actuator 40 and the pressure within the inner actuator 40. Therefore, the gas in the internal actuator 40 is discharged through the gas discharge unit 22, and the internal actuator 40 is contracted and driven in the longitudinal direction (S4). At this time, the elastic member 45 between the first magnet part 42 and the second magnet part 43 of the internal actuator 40 is compressed to store elastic energy.

또한 내부구동기(40)의 수축에 의해 내부구동기(40)의 제1자석부(42)와 제2자석부(43) 간의 거리가 감소되어 제1자석부(42)와 제2자석부(43) 간의 인력에 의한 수축힘이 증가되게 된다. In addition, the distance between the first magnet part 42 and the second magnet part 43 of the inner actuator 40 is reduced by the contraction of the inner actuator 40, so that the first magnet part 42 and the second magnet part 43 ) The force of contraction due to the attractive force between the liver increases.

즉, 외부구동기(10)에 양압이 가해지면 내부구동기(40)가 압력 차이로 수축하며 스프링(탄성부재(45))으로 인해 축 방향 면적을 유지하면서 힘을 내고 최대 수축 시 자석(42, 43)의 인력으로 추가적인 힘이 발생한다.That is, when positive pressure is applied to the external driver 10, the internal driver 40 contracts due to the pressure difference, and generates force while maintaining the axial area due to the spring (elastic member 45), and the magnets 42 and 43 at maximum contraction. ), an additional force is generated.

또한, 신축성 비닐과 스프링 구조로 구동 전 외부 힘에 순응하며 자유로운 동작이 가능하며, 외부, 내부 구동기의 신축성 비닐 소재(탄성튜브)에 따라 더 큰 힘을 낼 수 있다.In addition, the elastic vinyl and spring structure allows for free movement while adapting to external force before driving, and greater force can be generated depending on the elastic vinyl material (elastic tube) of the external and internal actuators.

그리고 기체공급원에 의해 기체공급이 중단되면, 탄성에너지의 복원력에 의해 내부구동기(40)와 외부구동기(10)가 신속하게 복원되게 된다(S7)And when the gas supply is stopped by the gas supply source, the internal actuator 40 and the external actuator 10 are quickly restored by the restoring force of the elastic energy (S7).

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기 사진을 도시한 것이고, 도 7은 도 6에서 비탄성슬리브와 외부탄성튜브를 제거한 상태의 사진을 도시한 것이다. 그리고 도 8은 기존 공압 구동기와 본 발명의 실시예에 따른 공압 구동기에서, 최대 수축 상태에서, 1mm씩 인장길이까지 각 수축힘을 측정한 비교 그래프를 도시한 것이다. 6 shows a picture of a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 shows a picture of a state in which the inelastic sleeve and the outer elastic tube are removed in FIG. 6 . 8 shows a comparison graph in which each contraction force is measured up to a tensile length by 1 mm in a maximum contraction state in the conventional pneumatic actuator and the pneumatic actuator according to an embodiment of the present invention.

기존공압 구동기(1)와 본 발명에 따른 공압 구동기(100)를 최대로 수축한 상태에서, 공압을 그대로 유지한 채로, 힘 게이지를 통해 1mm씩 최대 인장길이까지 각 수축힘을 측정하였다. 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공압 구동기(100)의 수축힘이 기존 공압 구동기(1)의 수축힘보다 향상되었음을 알 수 있다. In the state where the existing pneumatic actuator 1 and the pneumatic actuator 100 according to the present invention were maximally contracted, each contraction force was measured up to the maximum tensile length by 1 mm through a force gauge while maintaining the pneumatic pressure. As shown in Figure 8, it can be seen that the contraction force of the pneumatic actuator 100 according to the present invention is improved than the contraction force of the conventional pneumatic actuator 1.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the device and method described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment is selectively combined so that various modifications can be made. may be configured.

1:종래 공압 구동기
10:외부구동기
11:비탄성슬리브
12:외부탄성튜브
20:상부캡
21:공기주입부
22:공기배출부
23:제1연결부
30:하부캡
31:제2연결부
40:내부구동기
41:내부탄성튜브
42:제1자석부
43:제2자석부
44:가이드판
45:탄성부재
100:자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기1: conventional pneumatic actuator
10: External actuator
11: non-elastic sleeve
12: external elastic tube
20: upper cap
21: air inlet
22: air outlet
23: first connection part
30: lower cap
31: second connection part
40: internal driver
41: inner elastic tube
42: first magnet part
43: second magnet part
44: guide plate
45: elastic member
100: soft pneumatic actuator having a magnetic chamber structure

Claims (10)

공압 구동기로서,
비탄성슬리브와, 상기 비탄성슬리브 일단에 연결되어 상기 비탄성슬리브의 일단을 폐쇄하는 제1캡과 상기 비탄성슬리브 타단에 연결되어 상기 비탄성슬리브의 타단을 폐쇄하는 제2캡과, 상기 비탄성 슬리브 외면 또는 내면에 일단은 상기 제1캡에 연결되고 타단은 상기 제2캡에 연결되는 외부탄성튜브를 갖고, 내부로 기체가 주입되는 기체주입부를 포함하는 외부구동기; 및
상기 외부구동기 내부공간에 구비되며, 일단측에 위치되는 적어도 하나의 제1자석부와, 상기 제1자석부와 이격거리를 가지는 적어도 하나의 제2자석부와, 상기 제1자석부와 상기 제2자석부 사이에 구비되는 탄성부재와, 일단은 상기 제1자석부에 연결되고 타단은 상기 제2자석부에 연결되는 내부탄성튜브를 갖고 내부 기체를 외부로 배출시키는 기체배출부를 포함하는 내부구동기;를 포함하고,
상기 제1자석부를 상기 제1캡에 연결하는 제1연결부와, 상기 제2자석부를 상기 제2캡에 연결하는 제2연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기.
As a pneumatic actuator,
An inelastic sleeve, a first cap connected to one end of the inelastic sleeve to close one end of the inelastic sleeve, a second cap connected to the other end of the inelastic sleeve to close the other end of the inelastic sleeve, and an outer or inner surface of the inelastic sleeve an external actuator having an external elastic tube having one end connected to the first cap and the other end connected to the second cap, and including a gas injection unit into which gas is injected; and
At least one first magnet part provided in the inner space of the external actuator and located at one end side, at least one second magnet part having a separation distance from the first magnet part, and the first magnet part and the first magnet part. An internal actuator including an elastic member provided between two magnet parts, an inner elastic tube having one end connected to the first magnet part and the other end connected to the second magnet part, and a gas discharge part discharging internal gas to the outside. including;
A soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure, characterized in that it comprises a first connection part connecting the first magnet part to the first cap, and a second connection part connecting the second magnet part to the second cap.
 삭제delete 제 1항에 있어서,
기체 공급원에 의해 상기 기체주입부를 통해 기체가 주입되며, 상기 외부구동기와 상기 내부구동기 사이공간에 압력이 증가되어, 외부구동기가 반경방향으로 팽창되고 길이방향으로 수축되는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기.
According to claim 1,
Gas is injected through the gas injection unit by a gas supply source, and pressure is increased in the space between the external driver and the internal driver, so that the external driver expands in the radial direction and contracts in the longitudinal direction. With soft pneumatic actuator.
 제 3항에 있어서,
상기 외부구동기와 상기 내부구동기 사이공간의 압력과 상기 내부구동기 내의 압력차에 의해, 상기 내부구동기 내의 기체가 상기 기체배출부를 통해 배출되어 상기 내부구동기가 길이방향으로 수축되는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기.
According to claim 3,
The magnet chamber structure characterized in that, by a pressure difference between the outer actuator and the inner actuator and a pressure difference within the inner actuator, the gas in the inner actuator is discharged through the gas discharge part and the inner actuator is contracted in the longitudinal direction. Soft pneumatic actuator with.
 제 4항에 있어서,
상기 내부구동기의 수축에 의해 상기 제1자석부와 상기 제2자석부 간의 거리가 감소되어 인력에 의한 수축힘이 발생되는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기.
According to claim 4,
A soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure, characterized in that the contraction force by manpower is generated by reducing the distance between the first magnet part and the second magnet part by the contraction of the inner actuator.
 제 5항에 있어서,
상기 제1자석부와 상기 제2자석부와 사이에 위치되는 가이드판을 더 포함하고,
상기 탄성부재는 상기 가이드판과 상기 제1자석부, 및 상기 가이드판과 상기 제2자석부 사이 각각에 설치되는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기.
According to claim 5,
Further comprising a guide plate positioned between the first magnet portion and the second magnet portion,
The elastic member is a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure, characterized in that installed between the guide plate and the first magnet part, and between the guide plate and the second magnet part, respectively.
 제 1항에 있어서,
상기 비탄성슬리브는 편조튜브로 구성되고,
상기 외부 탄성튜브와 상기 내부 탄성튜브는 신축성 비닐로 구성되는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기.
According to claim 1,
The inelastic sleeve is composed of a braided tube,
The soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure, characterized in that the outer elastic tube and the inner elastic tube are composed of stretchable vinyl.
 제 1항에 있어서,
상기 기체주입부는 상기 제1캡 또는 상기 제2캡 중 적어도 어느 하나에 관통되어 형성되고,
상기 기체배출부는 제1자석부와 제1연결부를 관통하여 형성되거나, 제2자석부와 제2연결부를 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기.
According to claim 1,
The gas injection unit is formed through at least one of the first cap and the second cap,
The soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure, characterized in that the gas discharge portion is formed through the first magnet portion and the first connection portion, or formed through the second magnet portion and the second connection portion.
 공압 구동기의 작동방법으로서,
기체공급원에 의해 기체주입부로 기체가 주입되어 기체가 외부구동기와 내부구동기 사이공간으로 공급되어 상기 사이공간의 압력이 증가되는 단계;
상기 외부구동기의 비탄성슬리브가 길이방향으로 수축되고 지름방향으로 팽창되는 단계;
상기 외부구동기와 상기 내부구동기 사이공간의 압력과 상기 내부구동기 내의 압력차에 의해, 상기 내부구동기 내의 기체가 기체배출부를 통해 배출되어 상기 내부구동기가 길이방향으로 수축되는 단계; 및
상기 내부구동기의 수축에 의해 내부구동기의 제1자석부와 제2자석부 간의 거리가 감소되어 인력에 의한 수축힘이 증가되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기의 작동방법.
As a method of operating a pneumatic actuator,
Step of injecting gas into a gas injection unit by a gas supply source and supplying the gas to a space between the external actuator and the internal actuator to increase the pressure in the space between the external and internal actuators;
contracting the inelastic sleeve of the external actuator in the longitudinal direction and expanding in the radial direction;
contracting the internal actuator in a longitudinal direction by discharging gas in the inner actuator through a gas discharge unit by a pressure difference between the external actuator and the inner actuator and a pressure difference in the inner actuator; and
A step in which the distance between the first magnet part and the second magnet part of the inner actuator is reduced by the contraction of the inner actuator to increase the contraction force by manpower; of a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure, characterized in that it comprises How it works.
 제 9항에 있어서,
상기 길이방향으로 수축되는 단계에서, 상기 제1자석부와 상기 제2자석부 사이의 탄성부재가 압축되어 탄성에너지를 저장하고,
상기 기체공급원에 의해 기체공급이 중단되며, 상기 탄성에너지의 복원력에 의해 내부구동기와 상기 외부구동기가 복원되는 것을 특징으로 하는 자석챔버구조를 갖는 소프트 공압 구동기의 작동방법.




According to claim 9,
In the step of contracting in the longitudinal direction, the elastic member between the first magnet part and the second magnet part is compressed to store elastic energy,
A method of operating a soft pneumatic actuator having a magnet chamber structure, characterized in that the gas supply is stopped by the gas supply source, and the internal actuator and the external actuator are restored by the restoring force of the elastic energy.
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