KR20190008145A - Large Deformable Soft Robot and Stacking Mold for Large Deformable Soft Robot - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a large deformation soft robot and to a stacking mold, and more particularly, to a large deformation soft robot unfolded through expansion, and to a stacking mold for producing the large deformation soft robot by a casting method. In order to achieve the objectives, the large deformation soft robot is unfolded through expansion of a flexible material to be manufactured in a very compact size and have an effect of having a high strain rate. In addition, the stacking mold can easily produce a large-sized soft robot of a complex shape at an inexpensive price.

Description

대변형 소프트 로봇 및 대변형 소프트 로봇 제작을 위한 스태킹 몰드{Large Deformable Soft Robot and Stacking Mold for Large Deformable Soft Robot}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a stacking type soft robot,

본 발명은 대변형 소프트 로봇 및 대변형 소프트 로봇 제작을 위한 스태킹 몰드에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 팽창에 의해 전개되는 대변형 소프트 로봇과 대변형 소프트 로봇을 주조방식으로 용이하게 제작하기 위한 스태킹 몰드에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a stacking mold for manufacturing a large-sized soft robot and a large-sized soft robot, and more particularly to a stacking type soft robot which is expanded by expansion, .

소프트 로봇은 재료와 구조의 설계를 통해 부드러운 동작을 만드는 로봇을 의미한다.Soft robots are robots that create smooth motion through the design of materials and structures.

현재까지 개발된 소프트 로봇은 변형을 재료의 변형에 크게 의존해 왔으며, 이때 최대 변형률은 일반적으로 100~300%로 보고된다. 이러한 소프트 로봇은 부드러운 재료의 높은 적응성과 안정성 덕분에 의료로봇, 웨어러블 로봇과 같은 다양한 용도로 사용되었다.The soft robots developed so far have relied heavily on the deformation of the material, and the maximum strain is generally reported as 100 to 300%. These soft robots have been used for various purposes such as medical robots and wearable robots because of the high adaptability and stability of soft materials.

종이접기 구조(origami structure)는 졉혀 있는 상태에서 수십 배 길이로 전개될 수 있는 특징이 있다. 이러한 종이접기 구조는 재료의 변형이 없는 강체 변환(rigid transformation)으로 변형된다. 종기접기는 접힘 선에서의 강체 회전에 의한 면들의 이동에 의해 변형된다. 종이접기 구조는 접힌 상태에서는 작은 부피를 차지하고, 변형률이 크기 때문에 우주 공간, 건축학, 의료 공학, 모바일 로봇 등의 다양한 분야에 적용되고 있다.The origami structure is characterized by being able to be developed several tens of times in length. This origami structure is transformed into rigid transformation without material deformation. The bold fold is deformed by the movement of the faces due to the rigid body rotation at the folding line. Origami structure occupies a small volume in the folded state, and because of its large strain, it is applied to various fields such as space, architecture, medical engineering, and mobile robot.

현재의 종이접기 구조는 변형성이 낮은 종이, 천, 플라스틱, 필름과 같은 재료로 제작되고 있다. 또한, 종이접기 구조의 전개를 위해 별도의 액추에이터를 사용하는 한계가 존재한다. 따라서, 앞서 설명한 소프트 로봇에 종이접기 구조를 접목하여 유연 재료의 변형을 통해 전개되고 높은 변형률을 갖는 구조의 소프트 로봇을 개발할 필요가 있다.The current origami structure is made of materials such as paper, cloth, plastic, and film with low deformability. In addition, there is a limitation in using a separate actuator for developing the paper folding structure. Therefore, it is necessary to develop a soft robot having a structure having a high strain rate developed through deformation of a flexible material by combining the origami structure with the above-described soft robot.

본 발명은 상술한 바와 같은 필요성을 충족하기 위하여 안출된 것으로서, 유연 재질을 사용하여 종이접기 구조의 로봇을 구현함으로써, 유연 재질의 팽창을 통해 전개될 수 있는 대변형 소프트 로봇을 제공하고, 대변형 소프트 로봇을 주조방식으로 용이하게 제작할 수 있는 스태킹 몰드를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to satisfy the above-mentioned need, and it is an object of the present invention to provide a large-deformed soft robot that can be deployed through inflation of a flexible material by embodying a robot having a paper folding structure using a flexible material, It is an object of the present invention to provide a stacking mold capable of easily manufacturing a soft robot by a casting method.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위한 본 발명의 대변형 소프트 로봇은, 탄성 재질의 판상으로 형성된 복수의 신축 부재; 상기 복수의 신축 부재 중 인접하는 두 개의 신축 부재가 서로 접히도록 각각 연결하는 복수의 이음 부재; 및 상기 복수의 신축 부재와 복수의 이음 부재에 의해 기체가 채워질 수 있는 밀폐된 공간을 형성하고 상기 기체가 유입되거나 유출되는 챔버홀을 구비하는 챔버 부재;를 포함하는 점에 특징이 있으며,In order to solve the above-mentioned problems, a large-sized soft robot of the present invention includes: a plurality of elastic members formed in a plate shape of an elastic material; A plurality of connecting members each connecting the two adjacent elastic members of the plurality of elastic members to each other so as to be folded together; And a chamber member having an airtight space through which the gas can be filled by the plurality of elastic members and the plurality of coupling members and having a chamber hole through which the gas is introduced or discharged,

본 발명의 대변형 소프트 로봇의 제작을 위한 스태킹 몰드는, 상기 신축 부재 형상의 제1캐비티가 형성된 판상의 제1몰드; 및 상기 제1몰드에 적층되어 상기 신축 부재와 연결되는 이음 부재를 형성하도록 상기 제1캐비티와 통하는 제2캐비티가 형성되는 제2몰드;를 포함하는 점에 특징이 있다.A stacking mold for manufacturing a large-deformed soft robot of the present invention comprises: a plate-shaped first mold having a first cavity of the elastic member shape; And a second mold which is formed on the first mold and has a second cavity communicating with the first cavity so as to form a joint member connected to the elastic member.

상술한 바와 목적을 달성하기 위한 대변형 소프트 로봇은 유연 재질의 팽창을 통해 전개되어 매우 컴팩트한 사이즈로 제작이 가능하고, 높은 변형률을 갖는 효과가 있다.In order to achieve the above object, a large-sized soft robot is developed through expansion of a flexible material, and can be manufactured in a very compact size, and has a high strain rate.

또한, 스태킹 몰드는 저렴한 가격으로 복잡한 형태의 대변형 소프트 로봇을 쉽게 제작할 수 있는 효과가 있다.In addition, the stacking mold can easily produce a large-sized soft robot of a complex shape at an inexpensive price.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 대변형 소프트 로봇의 측면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 대변형 소프트 로봇이 전개된 상태의 측면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 대변형 소프트 로봇이 팽창한 상태의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대변형 소프트 로봇의 사시도이다.
도 5는 도 1에 도시된 대변형 소프트 로봇을 제작하기 위한 스태킹 몰드의 사시도이다.1 is a side view of a large-deformed soft robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the large-deformed soft robot shown in FIG. 1 in a developed state.
Fig. 3 is a side view of the large-deformed soft robot shown in Fig. 1 in an expanded state. Fig.
4 is a perspective view of a large-deformed soft robot according to another embodiment of the present invention.
Fig. 5 is a perspective view of a stacking mold for manufacturing the large-deformed soft robot shown in Fig. 1. Fig.

이하에서는 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 대변형 소프트 로봇에 대해 설명한다.Hereinafter, a large-deformed soft robot according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 attached hereto.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 대변형 소프트 로봇의 측면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 대변형 소프트 로봇이 전개된 상태의 측면도이고, 도 3은 도 1에 도시된 대변형 소프트 로봇이 팽창한 상태의 측면도이다.Fig. 1 is a side view of a large-deformed soft robot according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a side view of the large-deformed soft robot shown in Fig. 1, And is a side view of the robot in an expanded state.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 대변형 소프트 로봇은 복수의 신축 부재(10)와 복수의 이음 부재(30)와 챔버 부재(50)를 포함하여 이루어진다. 본 실시예에 따른 대변형 소프트 로봇은 복수의 신축 부재(10)와 복수의 이음 부재(30)로 형성되는 챔버 부재(50)에 기체가 주입되어 전개된 뒤 팽창한다.1 and 2, the large-sized soft robot according to the present embodiment includes a plurality of elastic members 10, a plurality of coupling members 30, and a chamber member 50. The large-deformed soft robot according to the present embodiment inflates after the gas is injected into the chamber member 50 formed of the plurality of stretching members 10 and the plurality of coupling members 30, developed and expanded.

신축 부재(10)는 탄성 재질로 형성된다. 탄성을 갖는 다양한 물질로 신축 부재(10)를 형성할 수 있다. 본 실시예의 경우에는 엘라스토머(elastomer)로 신축 부재(10)를 형성한다. 엘라스토머는 고무 같은 탄성을 갖는 산업용 재료의 총칭이다. 엘라스토머는 사출성형이나 압출성형과 같은 방법으로 성형이 가능하여 제작에 용이한 장점이 있다.The elastic member 10 is formed of an elastic material. The elastic member 10 can be formed of various materials having elasticity. In this embodiment, the elastic member 10 is formed of an elastomer. An elastomer is a collective term for industrial materials having elasticity such as rubber. The elastomer can be formed by a method such as injection molding or extrusion molding, which is advantageous in manufacturing.

도 1 및 도 2에 도시된 것과 같이, 본 실시예의 신축 부재(10)는 육각형 판상으로 형성된다. 기체가 챔버 부재(50)에 주입되기 전, 신축 부재(10)는 종이접기와 같은 상태로 접혀있다. 도 2를 참조하면, 신축 부재(10)는 서로 적층되어 배열된다. 신축 부재(10)는 서로 다른 강성을 갖도록 형성된다. 도 2 및 도 3을 기준으로 바깥쪽 신축 부재(10)에 비해 안쪽 신축 부재(10)의 강성이 더 크다. 강성이 큰 신축 부재(10)는 강성이 작은 신축 부재(10)에 비해 덜 팽창한다. 탄성 계수가 서로 다른 물질을 이용하여 강성을 서로 다르게 할 수도 있고, 두께를 조절하여 강성을 서로 다르게 할 수도 있다.As shown in Figs. 1 and 2, the elastic member 10 of the present embodiment is formed in a hexagonal plate shape. Before the gas is injected into the chamber member 50, the stretchable member 10 is folded into a state of origami. Referring to Fig. 2, the elastic members 10 are stacked and arranged with respect to each other. The elastic members 10 are formed to have different rigidities. The rigidity of the inner stretchable member 10 is greater than that of the outer stretchable member 10 on the basis of FIGS. 2 and 3. The elastic member 10 having a large rigidity expands less than the elastic member 10 having a small rigidity. Materials having different elastic moduli can be used to make the rigidity different, or the thickness can be adjusted to make the rigidity different.

이음 부재(30)는 인접하는 신축 부재(10)를 연결한다. 본 실시예의 경우 이음 부재(30)도 신축 부재(10)와 마찬가지로 엘라스토머로 형성된다. 이음 부재(30)는 신축 부재(10)가 서로 접힐 수 있도록 신축 부재(10) 사이를 연결한다.The joint member 30 connects adjacent elastic members 10. In the present embodiment, the joint member 30 is also formed of an elastomer in the same manner as the elastic member 10. The joint member 30 connects between the elastic members 10 so that the elastic members 10 can be folded together.

이음 부재(30)는 유입부(31)를 포함한다. 이음 부재(30)의 유입부(31)는 인접하는 신축 부재(10) 사이에서 기체가 이동할 수 있는 채널이다. 도 1에 도시된 것과 같이 본 실시예의 유입부(31)는 지그재그(zigzag)로 배치된다.The coupling member (30) includes an inlet (31). The inlet 31 of the coupling member 30 is a channel through which the gas can move between the adjacent elastic members 10. As shown in Figure 1, the inlet 31 of the present embodiment is arranged in a zigzag.

챔버 부재(50)는 신축 부재(10)와 이음 부재(30)에 의해 형성된 밀폐된 공간이다. 챔버 부재(50)는 챔버홀(51)을 구비한다. 챔버 부재(50)의 챔버홀(51)을 통해 기체가 유입되거나 유출되면서 신축 부재(10)가 팽창 또는 수축할 수 있다.The chamber member 50 is an airtight space formed by the elastic member 10 and the coupling member 30. The chamber member (50) has a chamber hole (51). The gas can be introduced or discharged through the chamber hole 51 of the chamber member 50 so that the elastic member 10 can expand or contract.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 대변형 소프트 로봇의 작동에 대해 설명한다.Hereinafter, the operation of the large-deformed soft robot according to the present embodiment configured as described above will be described.

도 1을 참조하면, 기체가 챔버 부재(50)에 주입되기 전에는 신축 부재(10)가 서로 접혀있는 상태로 유지된다. 신축 부재(10)는 접혀서 서로 포개진다.Referring to FIG. 1, before the gas is injected into the chamber member 50, the elastic members 10 are held in a folded state. The stretching members 10 are folded and superimposed on each other.

이와 같은 상태에서, 챔버 부재(50)의 챔버홀(51)에 기체를 주입한다. 챔버 부재(50)에 기체가 주입되면 신축 부재(10)가 팽창하기 시작한다. 이음 부재(30)의 유입부(31)를 통해 기체가 신축 부재(10) 사이로 이동되므로 복수의 신축 부재(10)는 거의 동시에 팽창을 시작한다. 신축 부재(10)가 팽창하면 접힌 상태의 신축 부재(10)가 펼쳐지며 전개된다. 상술한 바와 같이 유입부(31)는 지그재그로 배치되므로 신축 부재(10)도 유입부(31)를 기준으로 아래 위로 전개될 수 있다.In this state, gas is injected into the chamber hole 51 of the chamber member 50. When the gas is injected into the chamber member 50, the elastic member 10 begins to expand. The gas is moved between the elastic members 10 through the inlet 31 of the joint member 30 so that the plurality of elastic members 10 start to expand at about the same time. When the stretching member 10 is expanded, the stretching member 10 in a folded state unfolds and expands. As described above, since the inflow portion 31 is arranged in a staggered manner, the elastic member 10 can also be deployed downwardly with respect to the inflow portion 31. [

기체의 주입에 따라 신축 부재(10)는 팽창하며 계속 전개된다. 상술한 바와 같이 신축 부재(10)의 강성은 서로 다르다. 안쪽 신축 부재(10)의 강성이 바깥쪽 신축 부재(10)의 강성보다 크다. 이 때문에 바깥쪽 신축 부재(10)는 안쪽 신축 부재(10)보다 더 많이 팽창하여 결과적으로 도 3에 도시된 것과 같이 본 실시예의 대변형 소프트 로봇은 안쪽으로 굽은 모양으로 전개된다.As the gas is injected, the elastic member 10 expands and continues to expand. As described above, the rigidity of the elastic member 10 is different from each other. The rigidity of the inner elastic member 10 is greater than the rigidity of the outer elastic member 10. This causes the outer elastic member 10 to expand more than the inner elastic member 10 and consequently the large-deformed soft robot of this embodiment, as shown in Fig. 3, is deployed inwardly curved.

기체가 어느 정도 주입되면 신축 부재(10)의 전개가 완료된다. 신축 부재(10)가 완전히 펴진 상태에서도 신축 부재(10)의 팽창은 계속될 수 있다. 신축 부재(10)가 완전히 팽창하면 도 3에 도시된 상태가 된다.When the gas is injected to a certain extent, the expansion of the elastic member 10 is completed. The expansion of the elastic member 10 can be continued even when the elastic member 10 is completely opened. When the elastic member 10 is fully expanded, the state shown in Fig. 3 is obtained.

본 실시예의 대변형 소프트 로봇은 팽창하여 전개되기 전에는 아주 작은 사이즈로 제작이 가능하기 때문에 소형 기기에 장착되는 구동기로 활용할 수 있다. 도 1에 도시된 것과 같은 상태에서 도 3에 도시된 것과 같은 상태가 될 때까지 본 실시예의 대변형 소프트 로봇은 10배 이상 변형된다. 따라서, 큰 변형률이 필요한 기구나 장치에 본 실시예의 대변형 소프트 로봇을 활용하는 것이 가능하다. 본 실시예의 대변형 소프트 로봇은 접힌 상태에서 펼쳐지는 과정과, 부피가 증가하는 과정을 기체 주입에 따른 팽창을 통해 구현한다. 즉, 본 실시예의 대변형 소프트 로봇은 하나의 입력(기체 주입)으로 두 개의 운동을 동시에 수행할 수 있다.Since the large-deformed soft robot of this embodiment can be manufactured in a very small size before being expanded and deployed, it can be used as a driver mounted on a small-sized machine. The large-deformed soft robot of the present embodiment is deformed 10 times or more until the state shown in Fig. 1 and the state shown in Fig. 3 are obtained. Therefore, it is possible to utilize the large-deformed soft robot of the present embodiment in a mechanism or apparatus requiring a large strain. The large-deformed soft robot of the present embodiment implements the process of unfolding in a folded state and the process of increasing the volume by expansion due to gas injection. That is, the large-deformed soft robot of this embodiment can simultaneously perform two motions with one input (gas injection).

또한, 신축 부재(10)의 강성을 서로 다르게 구성하여 전개되는 방향을 자유자재로 조절할 수 있으므로 필요한 움직임을 쉽게 구현하는 것이 가능하다.Further, since the rigidity of the elastic member 10 can be made different from each other and the direction in which the elastic member 10 is deployed can be adjusted freely, it is possible to easily realize the required movement.

다음으로, 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 대변형 소프트 로봇을 설명한다.Next, a large-deformed soft robot according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

본 실시예의 대변형 소프트 로봇은 복수의 신축 부재(20)와 복수의 이음 부재(40)와 챔버 부재(60)를 포함하여 이루어진다.The large-deformed soft robot of this embodiment comprises a plurality of elastic members 20, a plurality of joint members 40, and a chamber member 60.

본 실시예의 신축 부재(20)는 삼각형 모양의 판상으로 형성된다. 이음 부재(40)는 인접한 신축 부재(20)를 서로 접힘 가능하게 연결한다. 본 실시예의 신축 부재(20)와 이음 부재(40)는 널리 알려진 종이접기 패턴인 요시무라(yoshimura) 패턴을 형성한다. 챔버 부재(60)는 복수의 신축 부재(20)와 복수의 이음 부재(40)로 둘러 쌓여 형성된 공간이다. 본 실시예의 경우 챔버 부재(60)는 원통형으로 형성된다. 챔버 부재(60)에는 챔버홀(61)이 형성된다. 기체는 챔버홀(61)을 통해 챔버 부재(60)에 유입되거나 유출된다.The elastic member 20 of this embodiment is formed in a triangular plate shape. The joint member (40) connects the adjacent elastic members (20) in a collapsible manner. The stretchable member 20 and the joint member 40 of this embodiment form a yoshimura pattern, which is a widely known origami pattern. The chamber member 60 is a space formed by being surrounded by a plurality of elastic members 20 and a plurality of coupling members 40. In this embodiment, the chamber member 60 is formed in a cylindrical shape. A chamber hole (61) is formed in the chamber member (60). The gas flows into or out of the chamber member 60 through the chamber hole 61.

다음으로, 본 실시예에 따른 대변형 소프트 로봇의 작동에 대해 설명한다.Next, the operation of the large-deformed soft robot according to the present embodiment will be described.

챔버 부재(60)의 챔버홀(61)을 통해 기체가 주입되면, 신축 부재(20)가 팽창한다. 신축 부재(20)의 팽창으로 서로 접혀있던 팽창 부재가 도 4에 도시된 것과 같이 전개된다. 어느 정도 전개된 신축 부재(20)는 계속 팽창하여 부피가 증가할 수 있다.When the gas is injected through the chamber hole 61 of the chamber member 60, the elastic member 20 expands. The expanding member which has been folded with each other due to the expansion of the stretchable member 20 is developed as shown in Fig. The elastic member 20, which has been deployed to some extent, may continue to expand and increase in volume.

본 실시예의 대변형 소프트 로봇은 기체가 주입되기 전에 부피가 매우 작다. 따라서, 작은 기구에 공압 액추에이터로 활용될 수 있고, 공압을 이용한 인공 근육으로 활용될 수도 있다. 또한, 변형률이 매우 크기 때문에 큰 변위 변화가 필요한 장치에 폭넓게 활용될 수 있는 장점이 있다.The large-deformed soft robot of this embodiment has a very small volume before the gas is injected. Therefore, it can be used as a pneumatic actuator in a small instrument, or as an artificial muscle using a pneumatic force. Also, since the strain is very large, there is an advantage that it can be widely used for a device requiring a large displacement change.

다음으로, 도 5를 참조하여 스태킹 몰드에 대해 설명한다.Next, the stacking mold will be described with reference to FIG.

도 5에 도시된 것과 같이, 스태킹 몰드는 제1몰드(100)와 제2몰드(200)와 제3몰드(300)와 제4몰드(400)로 구성된다.5, the stacking mold is composed of a first mold 100, a second mold 200, a third mold 300, and a fourth mold 400.

제1몰드(100)는 판상으로 형성된다. 제1몰드(100)는 금속이나 열경화성 플라스틱과 같은 재질로 제작될 수 있다. 본 실시예의 경우, 제1몰드(100)의 두께는 1mm 이다. 제1몰드(100)에는 제1캐비티(110)가 형성된다. 제1캐비티(110)는 신축 부재(10)가 형성될 수 있도록 신축 부재(10)의 형상과 동일한 모양으로 형성된다.The first mold 100 is formed in a plate shape. The first mold 100 may be made of a material such as a metal or a thermosetting plastic. In the case of this embodiment, the thickness of the first mold 100 is 1 mm. A first cavity 110 is formed in the first mold 100. The first cavity 110 is formed to have the same shape as that of the stretchable member 10 so that the stretchable member 10 can be formed.

제2몰드(200)는 제1몰드(100)와 마찬가지로 판상으로 형성된다. 제2몰드(200)도 금속이나 열경화성 플라스틱과 같은 재질로 제작될 수 있다. 본 실시예의 경우, 제2몰드(200)의 두께는 0.5mm 이다. 제2몰드(200)는 상술한 제1몰드(100)에 적층된다. 제2몰드(200)에는 제2캐비티(210)가 형성된다. 제2캐비티(210)는 신축 부재(10)를 서로 연결하는 이음 부재(30)가 형성될 수 있도록 이음 부재(30)의 형상과 동일한 모양으로 형성된다. 제2캐비티(210)는 제1몰드(100)의 제1캐비티(110)와 통하도록 형성된다.The second mold 200 is formed in a plate like the first mold 100. The second mold 200 may be made of a material such as a metal or a thermosetting plastic. In the present embodiment, the thickness of the second mold 200 is 0.5 mm. The second mold 200 is stacked on the first mold 100 described above. A second cavity 210 is formed in the second mold 200. The second cavity 210 is formed to have the same shape as that of the joint member 30 so that the joint member 30 connecting the elastic members 10 can be formed. The second cavity 210 is formed to communicate with the first cavity 110 of the first mold 100.

제3몰드(300)는 제1몰드(100)와 마찬가지로 판상으로 형성된다. 제3몰드(300)도 금속이나 열경화성 플라스틱과 같은 재질로 제작될 수 있다. 본 실시예의 경우, 제3몰드(300)의 두께는 제1몰드(100)와 동일하게 1mm 이다. 제3몰드(300)는 상술한 제2몰드(200)에 적층된다. 제3몰드(300)에는 제3캐비티(310)가 형성된다. 도 4에 도시된 것과 같이, 제3캐비티(310)는 신축 부재(10)가 형성되는 부분은 개방되어 형성되고 이음 부재(30)의 유입부(31)가 형성되는 부분은 폐쇄되어 형성된다. 제3캐비티(310)는 제2몰드(200)의 제2캐비티(210)와 통하도록 형성된다.The third mold 300 is formed in a plate like the first mold 100. The third mold 300 may also be made of a material such as a metal or a thermosetting plastic. In the case of this embodiment, the thickness of the third mold 300 is 1 mm as the first mold 100. The third mold 300 is stacked on the second mold 200 described above. A third cavity 310 is formed in the third mold 300. 4, a portion of the third cavity 310 where the elastic member 10 is formed is opened and a portion of the joint member 30 where the inlet 31 is formed is closed. The third cavity 310 is formed to communicate with the second cavity 210 of the second mold 200.

제4몰드(400)는 제1몰드(100)와 마찬가지로 판상으로 형성된다. 제4몰드(400)도 금속이나 열경화성 플라스틱과 같은 재질로 제작될 수 있다. 본 실시예의 경우, 제4몰드(400)의 두께는 제2몰드(200)와 동일하게 0.5mm 이다. 제4몰드(400)는 상술한 제3몰드(300)에 적층된다. 제4몰드(400)에는 제4캐비티(410)가 형성된다. 제4캐비티(410)는 이음 부재(30)와 유입부(31)의 형상과 동일한 모양으로 형성된다. 제4캐비티(410)는 제3몰드(300)의 제3캐비티(310)와 통하도록 형성된다.The fourth mold 400 is formed in a plate like the first mold 100. The fourth mold 400 may be made of a material such as a metal or a thermosetting plastic. In this embodiment, the thickness of the fourth mold 400 is 0.5 mm, which is the same as that of the second mold 200. The fourth mold 400 is stacked on the third mold 300 described above. A fourth cavity 410 is formed in the fourth mold 400. The fourth cavity 410 is formed in the same shape as the shape of the joint member 30 and the inflow portion 31. The fourth cavity 410 is formed to communicate with the third cavity 310 of the third mold 300.

이하, 상술한 바와 같이 구성된 본 실시예에 따른 스태킹 몰드를 이용하여 대변형 소프트 로봇을 제작하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a large-deformed soft robot using the stacking mold according to the present embodiment configured as described above will be described.

먼저, 판상의 베이스 몰드 위에 제1몰드(100) 내지 제4몰드(400)를 제1몰드(100), 제2몰드(200), 제3몰드(300), 제4몰드(400) 순서로 적층한다. 다음으로 제3몰드(300), 제2몰드(200), 제3몰드(300), 제4몰드(400)를 계속 반복하여 적층한다. 상술한 바와 같이, 제3몰드(300)와 제4몰드(400)의 제3캐비티(310)와 제4캐비티(410)는 이음 부재(30)의 유입부(31)가 형성되는 부분이 존재한다. 이음 부재(30)의 유입부(31)를 앞서 설명한 실시예와 같이 지그재그로 배치하기 위해 제3몰드(300)와 제4몰드(400)의 방향을 서로 바꿔가며 적층한다.The first mold 100 to the fourth mold 400 are sequentially placed on a plate-shaped base mold in the order of the first mold 100, the second mold 200, the third mold 300, and the fourth mold 400 Laminated. Next, the third mold 300, the second mold 200, the third mold 300, and the fourth mold 400 are continuously and repeatedly laminated. The third cavity 310 and the fourth cavity 410 of the third mold 300 and the fourth cavity 400 have a portion where the inflow portion 31 of the joint member 30 is formed do. The direction of the third mold 300 and that of the fourth mold 400 are alternately stacked in order to arrange the inflow portion 31 of the joint member 30 in a zigzag manner as in the above-described embodiment.

적층이 완료되면 최상단에 적층된 제4몰드(400)의 제4캐비티(410)로 액체 상태의 엘라스토머를 붓는다. 제1몰드(100) 내지 제4몰드(400)가 적층되면, 제1캐비티(110)와 제2캐비티(210)와 제3캐비티(310)와 제4캐비티(410)는 모두 통하므로 엘라스토머는 하강하며 제1캐비티(110) 내지 제4캐비티(410)에 채워진다.When the lamination is completed, the liquid-state elastomer is poured into the fourth cavity 410 of the fourth mold 400 stacked on the uppermost layer. When the first mold 100 to the fourth mold 400 are stacked, since the first cavity 110, the second cavity 210, the third cavity 310 and the fourth cavity 410 are all connected, And is filled in the first cavity 110 to the fourth cavity 410.

엘라스토머가 제1캐비티(110) 내지 제4캐비티(410)에 채워지면 엘라스토머를 경화시킨다. 엘라스토머의 경화가 완료되면 제1몰드(100) 내지 제4몰드(400)를 제거한다.When the elastomer is filled in the first to fourth cavities 110 to 410, the elastomer is cured. When the hardening of the elastomer is completed, the first mold 100 to the fourth mold 400 are removed.

본 실시예에 따른 스태킹 몰드는 신축 부재(10) 사이에서 기체가 이동하는 채널을 다양하게 변경할 수 있으며 복잡한 기체 이동 채널을 갖는 대변형 소프트 로봇도 쉽게 제작할 수 있다. 또한, 전체 형상을 틀로 만드는 것보다 단순하고 제작 단가도 획기적으로 낮출 수 있다.The stacking mold according to the present embodiment can variously change the channel through which the gas moves between the elastic members 10 and can easily manufacture a large-sized soft robot having a complicated gas moving channel. In addition, it is simpler than making the entire shape of the frame, and the manufacturing cost can be lowered remarkably.

경우에 따라서는, 본 실시예에 따른 스태킹 몰드를 이용하여 서로 다른 재질의 신축 부재(10)를 갖는 대변형 소프트 로봇을 제작하는 것도 가능하다. 이 경우에는 몰드를 적층하기 전에 엘라스토머를 붓는 방식을 사용한다. 제1몰드(100)의 제1캐비티(110)와 제3몰드(300)의 제3캐비티(310)에 채워지는 엘라스토머가 경화되면 신축 부재(10)가 형성된다. 따라서, 제1캐비티(110)와 제3캐비티(310)에 서로 다른 엘라스토머를 채우면 서로 다른 재질의 신축 부재(10)를 갖는 대변형 소프트 로봇을 제작할 수 있다.In some cases, it is also possible to manufacture a large-deformed soft robot having a stretchable member 10 of different material by using the stacking mold according to the present embodiment. In this case, the elastomer is poured before the mold is laminated. When the elastomer filled in the first cavity 110 of the first mold 100 and the third cavity 310 of the third mold 300 is cured, the elastic member 10 is formed. Therefore, when the first cavity 110 and the third cavity 310 are filled with different elastomers, a large-deformed soft robot having elastic members 10 of different materials can be manufactured.

이상 본 발명의 대변형 소프트 로봇과 스태킹 몰드에 대해 바람직한 실시예를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명하고 도시한 구조로 한정되는 것은 아니다.Although the preferred embodiments of the large-deformed soft robot and the stacking mold of the present invention have been described above, the scope of the present invention is not limited to the structures described and illustrated above.

예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 대변형 소프트 로봇은 이음 부재(30)가 유입부(31)를 구비하는 것으로 설명하였으나, 유입부를 구비하지 않는 이음 부재로 대변형 소프트 로봇을 구성하는 것도 가능하다.For example, in the large-deformed soft robot according to the embodiment of the present invention, the joint member 30 is provided with the inflow portion 31, It is also possible.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 대변형 소프트 로봇의 유입부(31)는 지그재그로 배치되는 것으로 설명하였으나, 유입부의 배치는 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어 한쪽 방향에 유입부가 서로 나란하게 배치되는 것도 가능하다.Further, although the inflow portion 31 of the large-deformed soft robot according to the embodiment of the present invention is described as being arranged in a zigzag manner, the arrangement of the inflow portion may be variously changed. For example, it is possible that the inflow portions are arranged side by side in one direction.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 대변형 소프트 로봇의 신축 부재(10)는 서로 강성이 다른 것으로 설명하였으나 강성이 서로 같은 신축 부재로 대변형 소프트 로봇을 구성하는 것도 얼마든지 가능하다.In addition, although the elastic members 10 of the large-deformed soft robot according to the embodiment of the present invention are described as being different in rigidity from each other, it is also possible to construct the large-sized soft robot with a stretch member having the same rigidity.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 대변형 소프트 로봇의 경우 챔버 부재(60)가 원통형으로 형성되는 것으로 설명하였으나, 챔버 부재를 튜브 형태로 형성하는 것도 가능하다. 이 경우 신축 부재가 팽창하면 튜브 형태의 챔버 부재로 형성되는 내부 공간의 부피가 감소한다. 내부 공간에 부피 감소를 이용하여 물체를 잡는 용도로 대변형 소프트 로봇을 활용할 수도 있다. 또한, 튜브 형태의 챔버 부재를 갖는 대변형 소프트 로봇 내부에 동일한 모양의 대변형 소프트 로봇을 삽입하여 물체를 잡는 대변형 소프트 로봇을 구성하는 것도 가능하다.In addition, in the case of the large-sized soft robot according to another embodiment of the present invention, the chamber member 60 is formed as a cylindrical shape, but it is also possible to form the chamber member into a tube shape. In this case, when the stretching member expands, the volume of the inner space formed by the tube-shaped chamber member decreases. A large-deformed soft robot may be utilized for holding an object by using volume reduction in the inner space. It is also possible to construct a large-deformed soft robot for holding an object by inserting a large-deformed soft robot of the same shape into a large-deformed soft robot having a tubular chamber member.

또한, 앞에서는 스태킹 몰드가 제1몰드(100), 제2몰드(200), 제3몰드(300), 제4몰드(400)를 구비하는 것으로 설명하였으나, 제3몰드(300)와 제4몰드(400)는 생략 가능하다.Although the stacking mold includes the first mold 100, the second mold 200, the third mold 300 and the fourth mold 400 in the above description, the third mold 300 and fourth The mold 400 may be omitted.

또한, 앞에서는 제1몰드(100)와 제3몰드(300)의 두께는 1mm 이고, 제2몰드(200)와 제4몰드(400)의 두계는 0.5mm 인 것으로 설명하였으나, 몰드의 두께는 다양하게 변경할 수 있다. 경우에 따라서는 제3몰드의 두께를 서로 다르게 구성하여 제3몰드에 의해 형성되는 신축 부재의 두께를 서로 다르게 할 수 있다. 이 경우 두께가 서로 다른 신축 부재의 강성을 이용하여 대변형 소프트 로봇의 움직임을 다양하게 변경할 수 있다.Although the thicknesses of the first mold 100 and the third mold 300 are 1 mm and the thickness of the second mold 200 and the fourth mold 400 is 0.5 mm, It can be variously changed. In some cases, the thicknesses of the third molds can be made different from each other, and the thickness of the elastic members formed by the third molds can be made different from each other. In this case, the motion of the large-deformed soft robot can be variously changed by utilizing the rigidity of the elastic members having different thicknesses.

10, 20: 신축 부재 30, 40: 이음 부재
31: 유입부 50, 60: 챔버 부재
51, 61: 챔버홀 100: 제1몰드
110: 제1캐비티 200: 제2몰드
210: 제2캐비티 300: 제3몰드
310: 제3캐비티 400: 제4몰드
410: 제4캐비티 500: 베이스 몰드10, 20: stretching member 30, 40:
31: inlet portion 50, 60: chamber member
51, 61: chamber hole 100: first mold
110: first cavity 200: second mold
210: second cavity 300: third mold
310: Third cavity 400: Fourth mold
410: fourth cavity 500: base mold

Claims (9)

탄성 재질의 판상으로 형성된 복수의 신축 부재;
상기 복수의 신축 부재 중 인접하는 두 개의 신축 부재가 서로 접히도록 각각 연결하는 복수의 이음 부재;
상기 복수의 신축 부재와 복수의 이음 부재에 의해 기체가 채워질 수 있는 밀폐된 공간을 형성하고 상기 기체가 유입되거나 유출되는 챔버홀을 구비하는 챔버 부재;를 포함하는 대변형 소프트 로봇.A plurality of elastic members formed in a plate shape of an elastic material;
A plurality of connecting members each connecting the two adjacent elastic members of the plurality of elastic members to each other so as to be folded;
And a chamber member which forms a closed space through which the gas can be filled by the plurality of elastic members and the plurality of coupling members and has a chamber hole through which the gas flows in or out. 제1항에 있어서,
상기 복수의 이음 부재는,
인접하는 신축 부재 사이에서 상기 기체가 이동되는 유입부를 더 포함하는 대변형 소프트 로봇.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of coupling members comprise:
And an inflow portion in which the gas moves between adjacent elastic members. 제2항에 있어서,
상기 복수의 신축 부재는 각각 서로 다른 강성을 갖도록 형성되는 대변형 소프트 로봇.3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of elastic members are formed to have different rigidities, respectively. 제1항에 있어서,
상기 복수의 신축 부재는 삼각형으로 형성되고,
상기 챔버 부재는 원통형으로 형성되는 대변형 소프트 로봇.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of elastic members are formed in a triangular shape,
Wherein the chamber member is formed in a cylindrical shape. 제1항에 있어서,
상기 복수의 신축 부재는 삼각형으로 형성되고,
상기 챔버 부재는 튜브형으로 형성되는 대변형 소프트 로봇.The method according to claim 1,
Wherein the plurality of elastic members are formed in a triangular shape,
Wherein the chamber member is formed in a tubular shape. 제1항에 있어서,
상기 신축 부재 형상의 제1캐비티가 형성된 판상의 제1몰드; 및
상기 제1몰드에 적층되어 상기 신축 부재와 연결되는 이음 부재를 형성하도록 상기 제1캐비티와 통하는 제2캐비티가 형성되는 제2몰드;를 포함하는 스태킹 몰드.The method according to claim 1,
A plate-shaped first mold having a first cavity formed in the shape of the elastic member; And
And a second mold having a second cavity formed therein and communicating with the first cavity so as to form a joint member which is laminated on the first mold and connected to the elastic member. 제6항에 있어서,
상기 제1몰드와 제2몰드의 두께는 서로 다른 스태킹 몰드.The method according to claim 6,
Wherein the first mold and the second mold have different thicknesses. 제6항에 있어서,
상기 제2몰드에 적층되어 상기 신축 부재 형상으로 개방되고 상기 이음 부재의 유입부 형상은 폐쇄되어 형성되는 제3캐비티가 형성된 판상의 제3몰드; 및
상기 제3몰드에 적층되어 상기 이음 부재의 유입부가 형성되도록 상기 제1캐비티와 통하는 제4캐비티가 형성되는 제4몰드;를 더 포함하는 스태킹 몰드.The method according to claim 6,
A third plate having a plate shape and being stacked on the second mold and opened in the shape of the elastic member and having a third cavity formed by closing the shape of the inlet of the coupling member; And
And a fourth mold formed on the third mold and having a fourth cavity communicating with the first cavity so as to form an inlet portion of the coupling member. 제8항에 있어서,
상기 제1몰드 및 제3몰드의 두께와 상기 제2몰드 및 제4몰드의 두께는 서로 다른 스태킹 몰드.9. The method of claim 8,
Wherein the thickness of the first mold and the third mold and the thickness of the second mold and the fourth mold are different from each other.
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