KR20200097834A - 가압/감압가능한 유체를 수용하기 위한 챔버를 포함하는 엑츄에이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 가압/감압가능한 유체를 수용하기 위한 챔버를 포함하는 엑츄에이터에 있어서, 상기 챔버는, 상기 챔버 내부로 유체가 출입할 수 있는 출입구를 가지는 제1 판; 상기 제1 판과 평행하게 배치되고 또한 부하를 연결할 수 있는 연결부를 가지는 제2판; 및 상기 제1 판 및 상기 제2 판과 연결되고 또한 상기 챔버 내부로의 상기 유체의 출입에 따라 미리 설정된 패턴을 따라 접힐 수 있는 가요성 챔버 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터에 관한 것이다. 이로써 경량이면서 높은 수축률과 큰 힘을 동시에 달성할 수 있는 엑츄에이터를 제공할 수 있게 된다.

Description

가압/감압가능한 유체를 수용하기 위한 챔버를 포함하는 엑츄에이터{actuator comprising chamber for containing pressurizable/depressurizable fluid}

본 발명은 가압/감압가능한 유체를 수용하기 위한 챔버를 포함하는 엑츄에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상대적으로 유연한 구조를 가지고 있어 범용성이 높은 엑츄에이터에 관한 것이다.

엑츄에이터는 보통 동력을 이용하여 기계를 동작시키는 구동 장치를 말한다. 메카트로닉스 분야에서는 어떤 종류의 제어 기구를 갖고 있는 전기 모터 혹은 유압이나 공기압으로 작동하는 피스톤/실린더 기구를 가리킨다. 최근에는 신소재를 이용한 인공 근육이나 초소형 액츄에이터의 개발 등이 활발하게 이루어지고 있다.

지금까지의 엑츄에이터는 주로 강체와 모터를 이용하여 높은 정밀도를 가지도록 개발되어 왔다. 하지만 이러한 방식으로 개발된 엑츄에이터는 재질의 특성상 유연성이 부족할 수 밖에 없고, 이로써 엑츄에이터 설계 당시 고려된 환경 이외에서는 정상적인 작동을 보장하지 못할 가능성이 있다는 문제점을 가지게 된다. 이 문제를 해결하기 위해 형상 기억 합금, 폴리머, 맥기븐 근육 등 여러 엑츄에이터가 등장하였지만, 현재까지는 강체 기반 엑츄에이터의 문제점 중 일부만을 해결하였을 뿐 높은 수축률과 큰 힘을 동시에 달성할 수 있는 액츄에이터는 존재하지 않는다.

JP 5906506 B1 US2018/0185173 A1

이로써, 본 발명의 목적은 상대적으로 유연한 구조를 가지고 있어 범용성이 높은 엑츄에이터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 상대적으로 유연한 구조를 가지고 있어 높은 수축률과 큰 힘을 동시에 달성할 수 있는 엑츄에이터를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소형의 시스템에도 적용될 수 있도록 큰 힘을 달성하면서도 가벼운 엑츄에이터를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 가압/감압가능한 유체를 수용하기 위한 챔버를 포함하는 엑츄에이터에 있어서, 상기 챔버는, 상기 챔버 내부로 유체가 출입할 수 있는 출입구를 가지는 제1 판; 상기 제1 판과 평행하게 배치되고 또한 부하를 연결할 수 있는 연결부를 가지는 제2판; 및 상기 제1 판 및 상기 제2 판과 연결되고 또한 상기 챔버 내부로의 상기 유체의 출입에 따라 미리 설정된 패턴을 따라 접힐 수 있는 가요성 챔버 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터에 의해 달성된다.

여기서, 상기 제1 판과 상기 제2 판 사이에서 서로 직접 연결되지 않고 평행하게 배치되는 적어도 하나의 강화부재를 포함하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 적어도 하나의 강화부재는 상기 제1 판과 상기 제2 판 사이에서 등간격으로 이격되어 있을 수 있다.

상기 챔버 측면과 상기 적어도 하나의 강화부재는 테이프 또는 접착제에 의해 접착되어 있을 수 있다.

여기서, 상기 챔버 측면은 PVC 필름으로부터 만들어지는 것이 바람직하다.

이때, 상기 엑츄에이터는 상기 챔버의 출입구로 상기 유체가 배출되어 상기 챔버 내부에 음압이 형성됨으로써, 상기 부하에 힘을 작용하게 된다.

한편, 상기 챔버 측면의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 보조 챔버를 더 포함하고 상기 보조 챔버에는 상기 보조 챔버 내부로 제2 유체가 출입할 수 있는 출입구가 마련되어 있을 수 있다.

여기서, 상기 챔버의 출입구로는 상기 유체가 배출되어 상기 챔버 내부에 음압이 형성되고 동시에 상기 보조 챔버의 출입구로는 상기 제2 유체가 주입되어 상기 보조 챔버 내부에 양압이 형성됨으로써, 상기 부하에 힘을 작용하게 된다.

상기한 바와 같은 본 발명의 엑츄에이터에 따르면, 강체 기반의 엑츄에이터와 비교했을 때 상대적으로 유연한 구조를 가지고 있기 때문에 설계 당시의 환경 뿐만 아니라 낯선 새로운 환경에서도 사용가능하여, 범용성이 높다는 장점이 있다.

또한 본 발명의 엑츄에이터에 따르면, 강체 기반의 엑츄에이터와 비교했을 때 상대적으로 유연한 구조를 가지고 있어 높은 수축률과 큰 힘을 동시에 달성할 수 있다는 장점이 있다.

또한 본 발명의 엑츄에이터에 따르면, 상대적으로 큰 힘을 달성하면서도 가벼워 소형의 시스템에도 적용될 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑츄에이터의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상판을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하판을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강화부재를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 측면의 패턴의 예들을 보여주는 도면이다.
도 6은 각각 다른 엑츄에이터의 길이에 있어서의 압력에 대한 수축률을 보여주는 그래프이다.
도 7은 각각 다른 강화부재들 간의 간격에 있어서의 압력에 대한 수축률을 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑츄에이터의 대략적인 구성도이다.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예컨대, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엑츄에이터의 구성도이다.

도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 엑츄에이터(10)는 가압/감압가능한 유체를 수용하기 위한 챔버를 포함하는데, 이 챔버는 해당 챔버 내부로 유체가 출입할 수 있는 출입구(21)를 가지는 상판(20), 및 이 상판(20)과 평행하게 배치되는 하판(30), 상판(20) 및 하판(30) 사이에 배치되는 적어도 하나의 강화부재(40), 및 상판(20) 및 하판(30)과 연결되고 또한 해당 챔버 내부로의 유체의 출입에 따라 미리 설정된 패턴을 따라 접힐 수 있는 가요성 챔버 측면(50)으로 구성되어 있다.

도 2 내지 도 4는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 상판, 하판, 및 강화부재를 보여주는 도면이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상판(20)에는 해당 챔버 내부로 유체가 출입할 수 있는 출입구(21) 및 이 엑츄에이터(10)를 고정하는 데 이용되는 2 개의 고정구(22)가 마련되어 있다. 또한 하판(20)에는 부하를 연결할 수 있는 2 개의 연결구(31)가 마련되어 있다.

본 실시예에서는 유체 출입구 및 고정구가 상판에, 부하 연결구가 하판에 마련되는 것으로 도시되어 있으나, 예를 들어 구멍의 형태가 아닌 다른 형태로 고정 또는 연결되는 경우에 있어서는 이 중 적어도 하나는 생략될 수 있다. 물론 유체 출입구와 부하 연결구가 하판에 마련되고 고정구가 상판에 마련되는 등 유체 출입구, 고정구, 부하 연결구들은 상판과 하판에 서로 독립적으로 위치될 수 있다.

도 4를 참조하면, 이 강화부재(40)는 엑츄에이터가 수축될 때 챔버 측면이 과도하게 수축되는 것을 방지하기 위해 마련되는 것으로서, 최소한의 요소로 안정된 골격을 유지할 수 있는 형태라면 어떠한 형태라도 무방하다. 나아가, 상판과 하판 사이에 강화부재를 전혀 가지고 있지 않더라도 소정의 조건 하에서는 상판(20) 및 하판(30) 만으로도 일정 부분 측면 수축 방지 기능이 수행될 수 있으므로, 상판 및 하판 역시 강화부재로 취급될 수 있다.

도 2 및 도 4를 참조하면, 상판과 하판 사이에 서로 직접 연결되지 않고 평행하게 배치되는 적어도 하나의 강화부재(40)를 볼 수 있는데, 강화부재들 사이 뿐만 아니라 상판과 하나의 인접한 강화부재, 및 하판과 다른 하나의 인접한 강화부재도 직접 연결되어 있지 않다. 이로써 음압의 적용으로 엑츄에이터가 수축될 때 그 수축이 상판과 하나의 인접한 강화부재 사이에서, 및 하판과 다른 하나의 인접한 강화부재 사이에서, 또한 강화부재들 사이에서 균일하게 발생하게 되고 결과적으로는 큰 수축률로 이어질 수 있도록 해준다.

또한 상판(20), 적어도 하나의 강화부재 각각(40), 및 하판(30)은 등간격으로 이격되어 있는데, 이는 엑츄에이터가 수축될 때 이들 사이의 수축이 동일하게 발생하도록 해주고 결과적으로 큰 수축률로 이어질 수 있도록 해준다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 실시예에서는 엑츄에이터의 수축 후 길이를 최소화하기 위해 상판, 하판, 및 강화부재가 동일한 크기를 가지고 동일한 길이를 가지는 정삼각형으로 도시되어 있지만, 다른 다각형을 이용하더라도 본 발명에서 달성하고자 하는 효과에 있어서는 동일하다.

또한 상판, 하판, 및 강화부재는 본 발명에 따른 일 실시예에 따라 PLA 필라멘트(polylactic acid filament)를 이용해 3D 인쇄될 수 있지만, 어떠한 소재 및 어떠한 방식을 채용하여 생산될 수 있음은 물론이다.

도 2 및 도 5를 참조하면, 엑츄에이터(10)는 상판(20) 및 하판(30)과 연결되고 또한 챔버 내부로의 유체의 출입에 따라, 특히 챔버 내부의 압력이 낮아지면, 미리 설정된 패턴을 따라 접힐 수 있는 가요성 챔버 측면을 포함한다. 본 발명에 따른 일 실시예에 있어서 이 챔버 측면(50)은 두께 70 ㎛의 PVC 필름(polyvinyl chloride film)을 사용하였으나, 얇으면서 쉽게 변형되지 않는 재질이기만 하면 어떠한 소재라도 무방하다.

또한, 이 필름은 엑츄에이터가 완전히 수축할 때까지 전방위적으로 균등하고 소정의 정해진 방식으로 접히기 용이하도록 예를 들어, 도 5의 (a) 및 (b)에서 볼 수 있는 바와 같은, 요시무라 패턴(Yoshimura pattern), 또는 변형된 요시무라 패턴이 미리 새겨져 있거나 또는 미리 접혀 있을 수 있다. 물론 대칭적인 형태로 전방위적으로 고른 수축을 구현할 수 있도록 해주는 패턴이라면 어떠한 것이라도 채용될 수 있음은 물론이다.

이러한 미리 설정된 패턴을 따라 접힐 수 있도록 구성된 가요성 챔버 측면으로 인해, 챔버 내부에 음압이 적용됨에 따라, 고른 수축이 가능하게 될 뿐만 아니라 비정형적인 접힘에 따른 수축률 감소의 위험성이 제거되게 되고 이로써 결과적으로 높은 수축률을 달성할 수 있게 된다.

또한 챔버 측면과 적어도 하나의 강화부재 각각은, 테이프 또는 접착제에 의해 접착되고, 챔버 측면과 상판 및 하판도 동일한 방식으로 접착가능하다. 특히 상판 및 하판의 경우에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상판 및 하판과 연결되기 위한 추가의 확장 부분(1)을 이용해 챔버 측면과 접착될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 있어서는 테이프 또는 접착제에 의한 접착 방법을 설명하였으나, 적어도 하나의 강화부재 각각이 제 위치에 안정적으로 고정될 수 있다면 어떠한 접착 방법이라도 채용될 수 있음은 물론이다.

감압시 엑츄에이터는 2 가지 힘들에 의해 구동된다: 즉, 하판 상에 작용하는 진공 압력에 의해 생성되는 수직력, 및 챔버의 측벽들 상에 진공 압력에 의해 생성되는 장력. 엑츄에이터에 의해 생성되는 수축력은 이들의 합으로 표현될 수 있다. 장력은 엑츄에이터의 측면 길이에 비례하지만, 수직력은 면적에, 즉 측면 길이의 제곱에 비례한다.

준정적 모델(Quasistatic model)[1]을 이용해, 수축률 36.3% 이하에서의 힘을 계산하는 식과 수축률 36.3% 이상에서의 힘을 계산하는 식을 각각 유도할 수 있다. 엑츄에이터의 준정적 평형은 엑츄에이터에 의해 생성되는 힘이 부하와 같을 때 달성된다.

실험적 방법

엑츄에이터의 상판, 하판, 및 강화부재들은 측면 길이 90 mm를 가지고, 엑츄에이터의 능동적인 길이, 즉 챔버의 측면 길이는 최대 90 mm이고, 이 엑츄에이터는 각각 두께 1 mm인 최대 5 개의 고르게 이격되어 있는 강화부재들을 포함하고, 이 엑츄에이터 무게는 53.0 g이다. 1 내지 14 kg의 부하가 부착되었고 진공 펌프는 부하에 따라 최대 수축률을 측정하기 위해 엑츄에이터에 직접 연결되었다. 이 실험에서 사용된 펌프는 최대 진공 압력 84.7kPa이고 부하는 140N가 엑츄에이터의 한계인 것에 유의해야 한다.

도 6 내지 도 7에는 준정적 모델에 의한 이론적인 수치(model) 및 실험 결과에 의한 수치(Result)가 함께 표시되어 있다.

도 6은 각각 다른 엑츄에이터의 능동적인 길이(15, 30, 45, 60, 75 및 90 mm)에 있어서의 압력에 대한 수축률을 보여주는 그래프이다. 이때 강화부재의 간격은 15 mm로 고정되어 있으므로, 강화부재의 갯수는 0, 1, 2, 3, 4, 5에 각각 대응하는 것을 알 수 있다. 도 6의 a, b, c, 및 d는 각각 부하 2, 4, 6, 및 8 kg을 부착했을 때 압력에 대한 수축률을 보여준다.

이 그래프들로부터, 엑츄에이터의 수축률은 다양한 엑츄에이터의 길이, 강화부재의 개수, 부하 및 압력에서 90% 이상까지 달성될 수 있음을 알 수 있다. 엑츄에이터의 최대 수축률은 엑츄에이터의 길이가 증가함에 따라 다소 감소되는 경향을 보이지만, 이는 엑츄에이터의 길이가 증가하면서 강화부재의 개수가 증가된 결과가 반영된 것으로 해석될 수 있다. 따라서, 강화부재들 간의 간격이 일정하게 유지된다면 엑츄에이터의 전체 길이에 상관없이, 힘에 대한 수축률은 유사한 것을 볼 수 있을 것이다.

도 7은 각각 다른 강화부재들 간의 간격에 있어서의 압력에 대한 수축률을 보여주는 그래프이다. 이때 엑츄에이터의 길이는 90 mm로 고정되고 강화부재들 간의 간격은 각각 10, 15 및 30 mm로 설정되어 있으므로, 강화부재의 갯수는 8, 5 및 2에 각각 대응하는 것을 알 수 있다. 도 7의 a, b, c, 및 d는 각각 부하 2, 4, 6, 및 8 kg을 부착했을 때 압력에 대한 수축률을 보여준다.

이 그래프들로부터도 역시, 엑츄에이터의 수축률은 다양한 강화부재들 간의 간격, 강화부재의 개수, 부하 및 압력에서 90% 이상까지 달성될 수 있음을 알 수 있다. 상기에서 언급한 바와 같이, 더 적은 개수의 강화부재들을 가지는 엑츄에이터들이 더 큰 최대 수축률을 가지는 것은 접혔을 때 더 적은 개수의 강화부재 및 더 적게 접히는 필름 때문인 것으로 볼 수 있다.

한편, 더 적은 개수의 강화부재들을 가지는 엑츄에이터가 동일한 부하에 대하여 더 많은 개수의 강화부재들을 가지는 엑츄에이터와 동일한 변위를 생성하기 위해서는 더 큰 압력이 필요하다. 특히, 도 7의 d를 참조하여, 부하 8 kg에서 강화부재들 간의 간격이 30 mm인 것은 실험에 실패한 것에 주목해야 한다. 이는 같은 길이에 삽입되는 강화부재의 수가 줄어들면서 각각의 강화부재에 가해지는 부하가 커졌기 때문으로, 디자인 또는 재료 변경과 같은 방법을 통해 이 문제를 해결하는 것이 가능하다. 따라서, 엑츄에이터 설계시 필요한 힘을 낼 수 있도록 압력과 강화부재의 강도를 조절하는 것이 중요하다.

이와 같이, 본 발명에 따른 구조를 갖는 엑츄에이터를 제작하고 자체적으로 수행한 실험에서 이 엑츄에이터는 약 100g 이하의 가벼운 무게를 유지하면서도 100N 이상의 무게를 들 수 있고, 다양한 상황에서 구동 가능하며, 자체 길이 대비 90% 이상의 높은 수축률을 달성할 수 있음을 확인하였다.

한편, 상기에서 기술된 엑츄에이터는, 챔버의 출입구로 유체가 배출되어, 예를 들어 진공 펌프에 의해 챔버 내의 공기를 배출시켜, 챔버 내부에 대기압보다 낮은 음압을 형성시키고, 챔버 외부의 대기압과 챔버 내부의 음압 사이의 압력차에 따라 생긴 힘이 부하에 작용하게 되는 감압 기반 엑츄에이터를 전제로 하여 설명되었다.

감압 기반 엑츄에이터의 힘은 압력과 이 압력이 작용하는 면적으로 표현될 수 있다. 엑츄에이터의 작용 면적이 같다면, 엑츄에이터의 힘은 압력에 비례하게 되고, 챔버 외부의 압력에 종속하여 제한될 수 밖에 없다.

따라서, 보다 큰 힘을 낼 수 있도록 챔버 외부의 압력을 조절할 필요가 있는데, 이를 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑츄에이터의 대략적인 구성도는 도 8을 참조하여 설명한다.

도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 엑츄에이터(80)는 가압/감압가능한 유체를 수용하기 위한 챔버를 포함하는데, 이 챔버는 해당 챔버 내부로 유체, 여기서는 공기가 출입할 수 있는 출입구(81)를 가지는 상판(82), 및 이 상판(82)과 평행하게 배치되는 하판(83), 상판(82) 및 하판(83) 사이에 배치되는 적어도 하나의 강화부재(84), 및 상판(20) 및 하판(30)과 연결되고 또한 해당 챔버 내부로의 유체의 출입에 따라 미리 설정된 패턴을 따라 접힐 수 있는 가요성 챔버 측면(85)으로 구성되어 있다.

본 도면에는 상판, 하판, 강화부재 및 가요성 챔버 측면으로 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 엑츄에이터를 도시하였으나, 이 감압 기반 엑츄에이터의 구성 요소들 중 상판, 하판, 및 강화부재 중 적어도 하나를 제외하고 구성된 감압 기반 엑츄에이터는 어떠한 형태든 적용가능하다. 나아가, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑츄에이터는 감압 기반 엑츄에이터이기만 하면, 적용가능한 것은 물론이다.

도 8을 다시 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엑츄에이터(80)는 이 챔버 측면의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 보조 챔버(86)를 더 포함하고 보조 챔버(86)에는 보조 챔버 내부로 제2 유체가 출입할 수 있는, 이 경우에는 공기가 주입될 수 있는, 출입구(87)가 마련되어 있다.

보조 챔버(86)는 감압시 챔버 내부에 형성되는 음압과 챔버 외부에 작용하는 대기압과의 차이에 대응하는 힘보다 더 큰 힘을 낼 수 있도록 하기 위해 챔버 외부의 압력을 증가시킬 목적으로 채용될 수 있다. 이를 위해 보조 챔버는 도면에 도시된 바와 같이 챔버 측면 전체를 둘러쌀 수도 있으나, 필요로 따라 챔버 측면의 일부만을 둘러싸도록 형성될 수 있다.

엑츄에이터 작동시 챔버의 출입구로 유체가 배출되어, 예를 들어 진공 펌프에 의해 챔버 내의 공기를 배출시켜, 챔버 내부에 대기압보다 낮은 음압을 형성시키고, 동시에 보조 챔버의 출입구로는 제2 유체가 주입시켜, 챔버 외부, 즉 보조 챔버 내부에 대기압보다 높은 양압을 형성시켜, 부하에 힘을 작용하게 된다. 이때 부하에 작용하는 힘은 감압 기반 엑츄에이터로만 낼 수 있는 범위를 초과하여 더 큰 힘을 낼 수 있게 된다.

이때 제2 유체는 공기 뿐만 아니라 이 보조 챔버(86) 내에 주입되어 보조 챔버 내부의 압력을 높일 수 있는 유체라면 어떠한 것이라도 적용가능하다.

일반적으로 본 명세서에서 사용된 용어는, 특히 청구항에서(예를 들어, 청구항의 본문) 일반적으로 "개방적인" 용어로 의도된다(예를 들어, "포함하는"은 "포함하나 이에 제한되지 않는"으로, "가지다"는 "적어도 그 이상으로 가지다"로, "포함하다"는 "포함하나 이에 제한되지 않는다"로 해석되어야 함) 도입된 청구항 기재에 대하여 특정한 개수가 의도되는 경우, 이러한 의도는 해당 청구항에서 명시적으로 기재되며, 이러한 기재가 부재하는 경우 이러한 의도는 존재하지 않는 것으로 이해된다.

본 발명의 특정 특징만이 본 명세서에서 도시되고 설명되었으며, 다양한 수정 및 변경이 당업자에 대하여 발생할 수 있다. 그러므로 청구항은 본 발명의 사상 내에 속하는 변경 및 수정을 포함하는 것으로 의도된다는 점이 이해된다.

참고문헌

아래의 참고문헌은 참조에 의해 이 출원서에 모두 포함된다.

[1] Jin-Gyu Lee and Hugo Rodrigue: "Origami-Based Vacuum Pneumatic Artificial Muscles with Large Contraction Ratios", SOFT ROBOTICS, Volume 00, Number 00, 2018, Mary Ann Liebert, Inc., DOI: 10.1089/soro.2018.0063

10: 엑츄에이터 20: 상판
21: 유체 출입구 30: 하판
40: 강화부재 ` 50: 챔버 측면

Claims (8)

1. 가압/감압가능한 유체를 수용하기 위한 챔버를 포함하는 엑츄에이터에 있어서,
   상기 챔버는,
   상기 챔버 내부로 유체가 출입할 수 있는 출입구를 가지는 제1 판;
   상기 제1 판과 평행하게 배치되고 또한 부하를 연결할 수 있는 연결부를 가지는 제2판; 및
   상기 제1 판 및 상기 제2 판과 연결되고 또한 상기 챔버 내부로의 상기 유체의 출입에 따라 미리 설정된 패턴을 따라 접힐 수 있는 가요성 챔버 측면을 포함하는 것을 특징으로 하는, 엑츄에이터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 판과 상기 제2 판 사이에서 서로 직접 연결되지 않고 평행하게 배치되는 적어도 하나의 강화부재를 포함하는, 엑츄에이터.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 강화부재는 상기 제1 판과 상기 제2 판 사이에서 등간격으로 이격되어 있는, 엑츄에이터.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 챔버 측면과 상기 적어도 하나의 강화부재는 테이프 또는 접착제에 의해 접착되어 있는, 엑츄에이터.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 챔버 측면은 PVC 필름으로부터 만들어지는, 엑츄에이터.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 챔버의 출입구로 상기 유체가 배출되어 상기 챔버 내부에 음압이 형성됨으로써, 상기 부하에 힘을 작용하게 되는, 엑츄에이터.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 챔버 측면의 적어도 일부를 둘러싸도록 형성되는 보조 챔버를 더 포함하고 상기 보조 챔버에는 상기 보조 챔버 내부로 제2 유체가 출입할 수 있는 출입구가 마련되어 있는, 엑츄에이터.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 챔버의 출입구로는 상기 유체가 배출되어 상기 챔버 내부에 음압이 형성되고 동시에 상기 보조 챔버의 출입구로는 상기 제2 유체가 주입되어 상기 보조 챔버 내부에 양압이 형성됨으로써, 상기 부하에 힘을 작용하게 되는, 엑츄에이터.

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