KR20230111967A - 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터 - Google Patents

종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터 Download PDF

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나영진
박윤하
강주현
채지헌
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숙명여자대학교산학협력단
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Abstract

본 발명에 따른 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터는, 복수의 챔버 모듈들과, 상기 챔버 모듈들을 통과하는 메인관과, 상기 챔버 모듈들에 삽입되는 분기관을 포함하기 때문에, 상기 복수의 챔버 모듈들 중에서 일부에만 선택적으로 공기를 공급하거나 상기 복수의 챔버 모듈들 중에서 일부로부터 선택적으로 공기를 배출시킴으로써, 상기 복수의 챔버 모듈들을 개별 제어하는 것이 가능하다. 또한, 상기 복수의 챔버 모듈들 중 일부가 선택적으로 접히거나 펼쳐짐으로써, 상기 공압 액추에이터의 밴딩 각도, 기울기, 길이 등을 변화시켜 다양한 구조나 동작을 구현할 수 있다. 또한, 상기 챔버 모듈을 통과하는 상기 메인관의 내부 신축관이 상기 신축부와 상기 강성부를 포함하기 때문에, 상기 챔버 모듈이 접히거나 펼쳐질 때 상기 내부 신축관도 함께 신축됨으로써, 상기 챔버 모듈이 접히거나 펼쳐지는 것이 용이하다. 또한, 본 발명에서는 상기 챔버 모듈들을 상하방향으로 직렬로 연결하고, 상기 메인관들을 전후 및 좌우방향으로 병렬로 연결할 수 있으므로, 원하는 형태나 동작을 구현하기 위하여 상기 챔버 모듈들의 개수를 늘리거나 줄이고 개별 제어하는 것이 용이하다.

Description

종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터{Pneumatic actuator using origami chamber modules}
본 발명은 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 종이접기 방식으로 제작된 복수의 챔버 모듈들마다 공기가 개별적으로 유입 또는 배출되도록 구성됨으로써, 복수의 챔버 모듈들의 개별 제어가 가능한 공압 액추에이터에 관한 것이다.
일반적인 공압 액추에이터는 공기의 압력 에너지를 기계적인 예너지로 변환하여 기계적인 일을 할 수 있는 구동기이다.
최근에는 종이접기 방식으로 펼쳐지거나 접힐 수 있도록 제작된 종이접기 방식의 공압 액추에이터가 로봇 분야 등에 사용되고 있다. 종이접기식 방식의 공압 액추에이터는, 공기의 공급시 풍선처럼 부풀어 오르며 펼쳐지고 공기의 배출시 접힘으로써, 대상물을 파지하거나 움직임을 생성할 수 있다.
그러나, 종래의 종이접기 방식 공압 액추에이터는 단일의 챔버로 구성되어, 구현할 수 있는 형태나 움직임에 한계가 따르는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허 제10-2044052호
본 발명의 목적은, 복수의 챔버 모듈들을 개별 제어가 가능하여 보다 다양한 형태나 움직임을 구현할 수 있는 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터는, 공기가 유입되면 펼쳐지고 공기가 배출되면 접히도록 형성된 복수의 챔버 모듈들과; 상기 복수의 챔버 모듈들을 관통하여 상기 챔버 모듈들을 연결하고, 외부로부터 공급된 공기가 통과하도록 형성된 메인관과; 상기 메인관 중에서 상기 챔버 모듈들 사이에서 각각 분기되고, 단부가 상기 챔버 모듈들의 내부로 각각 삽입되도록 형성되어, 상기 메인관을 통과하는 공기를 상기 챔버 모듈의 내부로 주입하거나 상기 챔버 모듈 내부의 공기를 상기 메인관으로 배출시키기 위한 복수의 분기관들과; 상기 복수의 분기관들마다 구비되어, 상기 분기관들을 각각 개폐하는 복수의 분기관 개폐밸브들과; 상기 복수의 분기관 개폐밸브들의 개폐를 선택적으로 제어하여, 상기 챔버 모듈들 중 적어도 일부에 공기가 주입되거나 상기 챔버 모듈들 중 적어도 일부로부터 공기가 배출되도록 하여, 상기 복수의 챔버 모듈들의 형상 변화를 개별 제어하는 제어부를 포함한다.
상기 메인관은, 상기 챔버 모듈의 내부에 구비되어 상기 챔버 모듈이 접히거나 펼쳐질 때 신축가능하도록 형성된 내부 신축관, 상기 내부 신축관에 연결되고 상기 챔버 모듈의 외부에 구비되어 상기 챔버 모듈들 사이를 지지하는 외부 지지관을 포함한다.
상기 내부 신축관은, 신축성 소재로 형성된 신축부와, 강성 소재로 형성된 강성부가 길이방향을 따라 교대로 구비된다.
상기 내부 신축관의 양단부는, 상기 챔버 모듈의 팽창시 당겨져 늘어나도록 상기 챔버 모듈의 내측면에 결합되고 상기 신축부로 이루어진다.
상기 신축성 소재는 고무를 포함하고, 상기 강성 소재는 실리콘을 포함한다.
상기 내부 신축관은 상기 챔버 모듈의 측면에 고정되게 결합되고, 상기 외부 지지관에 착탈가능토록 결합된다.
상기 메인관은 복수개가 전후 및 좌우 방향 중 적어도 일방향으로 서로 병렬로 연결되고, 상기 메인관에는 적어도 2개 이상의 상기 챔버 모듈들이 착탈가능하도록 직렬로 결합된다.
상기 복수의 메인관들의 각 단부를 서로 연결시키는 커넥터와, 상기 커넥터에 연결되어 상기 메인관들로 공기를 공급하는 급기관과, 상기 급기관으로 공기를 공급 또는 배출시키는 공기 펌프를 더 포함한다.
상기 메인관의 단부에는 공기를 공급 또는 배출시키는 공기 펌프가 연결된다.
상기 메인관의 단부는 분기되어 일측에는 공기를 공급시키는 급기 펌프가 연결되고, 타측에는 공기를 배출시키는 배기 펌프가 연결된다.
본 발명의 다른 측면에 따른 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터는, 공기가 유입되면 펼쳐지고 공기가 배출되면 접히도록 형성된 복수의 챔버 모듈들과; 상기 복수의 챔버 모듈들을 관통하여 상기 챔버 모듈들을 연결하고, 외부로부터 공급된 공기가 통과하도록 형성된 메인관과; 상기 메인관 중에서 상기 챔버 모듈들 사이에서 각각 분기되고, 단부가 상기 챔버 모듈들의 내부로 각각 삽입되도록 형성되어, 상기 메인관을 통과하는 공기를 상기 챔버 모듈의 내부로 주입하거나 상기 챔버 모듈 내부의 공기를 상기 메인관으로 배출시키는 복수의 분기관들과; 상기 복수의 분기관들마다 구비되어, 상기 분기관들을 각각 개폐하는 복수의 분기관 개폐밸브들과; 상기 복수의 분기관 개폐밸브들을 선택적으로 개폐하여, 상기 챔버 모듈들 중 적어도 일부에 공기가 주입되거나 상기 챔버 모듈들 중 적어도 일부로부터 공기가 배출되도록 하여, 상기 복수의 챔버 모듈들의 형상 변화를 개별 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 메인관은, 복수개가 전후 및 좌우 방향 중 적어도 일방향으로 서로 병렬로 연결되고, 상기 복수의 챔버 모듈들은 상기 메인관에 착탈가능토록 결합되고, 상기 메인관은, 신축성 소재로 형성된 신축부와 강성소재로 형성된 강성부가 길이방향을 따라 교대로 연결되고, 상기 신축부가 상기 챔버 모듈의 내측면에 고정 결합되어 상기 챔버 모듈이 접힐 때 함께 수축되고 상기 챔버 모듈이 펼쳐질 때 함께 신장되게 형성된다.
본 발명에 따른 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터는, 복수의 챔버 모듈들과, 상기 챔버 모듈들을 통과하는 메인관과, 상기 챔버 모듈들에 삽입되는 분기관을 포함하기 때문에, 상기 복수의 챔버 모듈들 중에서 일부에만 선택적으로 공기를 공급하거나 상기 복수의 챔버 모듈들 중에서 일부로부터 선택적으로 공기를 배출시킴으로써, 상기 복수의 챔버 모듈들을 개별 제어하는 것이 가능하다.
또한, 상기 복수의 챔버 모듈들 중 일부가 선택적으로 접히거나 펼쳐짐으로써, 상기 공압 액추에이터의 밴딩 각도, 기울기, 길이 등을 변화시켜 다양한 구조나 동작을 구현할 수 있다.
또한, 상기 챔버 모듈을 통과하는 상기 메인관의 내부 신축관이 상기 신축부와 상기 강성부를 포함하기 때문에, 상기 챔버 모듈이 접히거나 펼쳐질 때 상기 내부 신축관도 함께 신축됨으로써, 상기 챔버 모듈이 접히거나 펼쳐지는 것이 용이하다.
또한, 본 발명에서는 상기 챔버 모듈들을 상하방향으로 직렬로 연결하고, 상기 메인관들을 전후 및 좌우방향으로 병렬로 연결할 수 있으므로, 원하는 형태나 동작을 구현하기 위하여 상기 챔버 모듈들의 개수를 늘리거나 줄이고 개별 제어하는 것이 용이하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 공압 액추에이터 중에서 일부 챔버 모듈들이 펼쳐진 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 공압 액추에이터의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 도 1에 도시된 공압 액추에이터 중에서 일부 챔버 모듈들이 펼쳐진 상태를 나타낸 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 공압 액추에이터의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 종이접기식 챔버 모듈들을 포함한 공압 액추에이터는, 복수의 챔버 모듈들(10), 메인관(20), 분기관(30), 분기관 개폐밸브(40) 및 제어부(미도시)를 포함한다.
상기 복수의 챔버 모듈들(10)은 각각 공기가 유입되면 공압에 의해 펼쳐지고 공기가 배출되면 접히도록 종이접기식 형상으로 형성된다. 상기 종이접기식 형상은 오리가미식 구조라고도 한다. 상기 챔버 모듈들(10)은, 2차원에서 3차원으로 변환이 가능한 형상으로 이루어진다. 본 실시예에서는, 상기 챔버 모듈(10)은, 2차원의 정사각형 평면에서 3차원의 정육면체 형상으로 변환되는 형상인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 다양한 형상으로 적용 가능하다.
상기 챔버 모듈들(10)은 좌우 방향(x), 전후 방향(y) 및 상하 방향(z)으로 각각 n개씩 배치될 수 있다. 즉, 상기 챔버 모듈(10)은 n×n×n의 구조로 구성될 수 있다.
이하, 도 1에 도시된 바와 같이 본 실시예에서는 상기 챔버 모듈(10)은 총 8개의 제1~8챔버 모듈(11~18)이 연결되고, 2×1×4의 구조인 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 메인관(20)은, 상기 복수의 챔버 모듈들(10)을 관통하여 상기 챔버 모듈들(10)을 연결하고, 외부로부터 공급된 공기가 통과하도록 형성된 공기 이송관이다. 즉, 상기 메인관(20)은 상기 챔버 모듈들(10)을 통과할 뿐 상기 챔버 모듈들(10)의 내부와 연통되지 않으므로, 상기 챔버 모듈들(10)의 내부에 공기를 직접 공급하지 않는다.
상기 메인관(20)은 복수개가 전후 및 좌우 방향 중 적어도 일방향으로 서로 병렬로 연결될 수 있으며, 각 메인관에는 2개 이상의 챔버 모듈들이 착탈가능하도록 직렬로 결합될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는, 상기 메인관(20)은, 2개의 제1,2메인관(21)(22)이 좌우 방향으로 병렬로 연결된 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 복수의 메인관들(20)의 각 단부는 커넥터(23)에 의해 합지되고, 상기 커넥터(23)에는 급기관(24)이 연결된다. 상기 메인관(20)이 추가로 연결될 경우, 상기 커넥터(23)를 통해 연결가능하다.
상기 급기관(24)은, 공기를 공급 또는 배출시키는 공기 펌프(미도시)에 연결되어, 상기 메인관(20)으로 공기를 공급하거나 상기 메인관(20)으로부터 공기를 배출시키기 위한 관이다.
상기 공기 펌프(미도시)는 양방향 펌프인 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고, 급기 펌프와 배기 펌프를 각각 구비하는 것도 물론 가능하다.
한편, 상기 메인관(20)은 상기 챔버 모듈(10)이 접어질 때 부피를 최소화하여야 하고 상기 챔버 모듈(10)이 펼쳐질 때 복원되어야 하므로, 적어도 일부분이 신축가능하게 형성되어야 한다.
도 3을 참조하면, 상기 메인관(20)은, 내부 신축관(210)과 외부 지지관(220)을 포함한다.
상기 내부 신축관(210)은, 상기 챔버 모듈(10)의 내부에 구비되어 상기 챔버 모듈(10)이 접히거나 펼쳐질 때 함께 신축가능하도록 형성된 관이다. 상기 내부 신축관(210)은, 상기 챔버 모듈(10)과 일체로 제작되는 것도 가능하고, 상기 챔버 모듈(10)에 착탈가능토록 결합되는 것도 가능하다. 상기 내부 신축관(210)과 상기 챔버 모듈(10)의 연결부위는 실링 부재 등에 의해 실링될 수 있다.
상기 내부 신축관(210)은, 신축성 소재로 형성된 신축부(211)와, 강성 소재로 형성된 강성부(212)를 포함한다. 상기 신축성 소재는 고무를 사용하고, 상기 강성 소재는 실리콘을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.
상기 신축부(211)와 상기 강성부(212)는 상기 내부 신축관(210)의 길이 방향을 따라 교대로 구비된다. 이 때, 상기 내부 신축관(210)의 양단부는 각각 상기 신축부(211)로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 상기 내부 신축관(210)의 상단부는 상기 신축부(211)로 이루어져 상기 챔버 모듈(10)의 상면에 결합되고, 상기 내부 신축관(210)의 하단부도 상기 신축부(211)로 이루어져 상기 챔버 모듈(10)의 하면에 결합된다. 따라서, 상기 내부 신축관(210)의 양단부는 상기 챔버 모듈(10)이 펼쳐질 때 상,하면에 의해 당겨지면서 보다 잘 늘어날 수 있다.
상기 신축부(211)는, 상기 챔버 모듈(10)의 내부가 양압이 되어 펼쳐질 때, 상기 챔버 모듈(10)의 확장에 대응하여 상기 내부 신축관(210)의 길이를 변화시킬 수 있다.
상기 내부 신축관(210)은 상기 강성부(212)을 포함함으로써, 상기 챔버 모듈(10)의 내부가 음압일 때에도 공기 전달 통로의 형태를 유지하도록 할 수 있다.
상기 외부 지지관(220)은, 상기 내부 신축관(210)에 연결되고 상기 챔버 모듈(10)의 외부에 위치된다. 상기 외부 지지관(220)은 2개의 상기 챔버 모듈들(10)을 서로 연결하고 상기 챔버 모듈들(10)사이를 지지하는 관이다. 상기 외부 지지관(220)과 상기 내부 신축관(210)은 착탈가능토록 결함됨으로써, 상기 챔버 모듈(10)의 연결 개수를 늘리거나 줄이는 것이 용이하다. 상기 외부 지지관(220)은 플라스틱 소재로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다.
한편, 상기 분기관들(30)은, 상기 메인관(20)을 통과하는 공기를 상기 챔버 모듈(10)의 내부로 주입하거나 상기 챔버 모듈(10) 내부의 공기를 상기 메인관(20)으로 배출시킬 수 있는 공기 출입관이다. 상기 분기관들(30)은, 상기 메인관(20)에서 분기되어 상기 챔버 모듈들(10)로 각각 연결된 관이다. 상기 분기관들(30)의 일측은 상기 메인관(20) 중에서 상기 챔버 모듈들(10)사이에서 각각 분기되고, 각 단부는 상기 복수의 챔버 모듈들(10)에 각각 삽입된다. 상기 분기관(30)은 ㄱ자 형상 또는 T자 형상으로 절곡된 형상인 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 분기관들(30)의 개수는 상기 챔버 모듈들(10)의 개수에 대응되게 구비된다.
상기 분기관 개폐밸브들(40)은, 상기 복수의 분기관들(30)마다 설치되어 상기 분기관들(30)을 개폐하는 밸브이다. 상기 분기관 개폐밸브들(40)은, 상기 분기관(30)의 절곡된 부분에 설치된 커브형 밸브인 것으로 예를 들어 설명한다
상기 제어부(미도시)는, 상기 복수의 분기관 개폐밸브들(40)의 개폐를 선택적으로 제어하여, 상기 복수의 챔버 모듈들(10) 중 적어도 일부에 선택적으로 공기를 주입하거나 상기 복수의 챔버 모듈들(10) 중 적어도 일부로부터 선택적으로 공기를 배출시킬 수 있다. 따라서, 상기 제어부(미도시)는 상기 챔버 모듈들(10)마다 접히거나 펼쳐지는 형상 변화를 다르게 제어함으로써 상기 공압 액추에이터의 동작을 다양하게 구현할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터의 작동을 설명하면, 다음과 같다.
도 1을 참조하면, 상기 공압 액추에이터의 작동 전에는 상기 챔버 모듈들(10)이 모두 접힌 상태이다.
상기 챔버 모듈들(10)이 접힌 상태일 때는 상기 메인관(20)의 내부 신축관(210)이 수축된 상태이다.
상기 제어부(미도시)가 상기 공기 펌프(미도시)를 공기를 공급하도록 작동시키면, 상기 공기 펌프(미도시)에 의해 외부 공기가 상기 메인관(20)으로 공급된다.
상기 메인관(20)으로 공급된 공기는 상기 메인관(20)을 통해 이송될 뿐, 상기 메인관(20)을 통해서는 상기 챔버 모듈들(10)의 내부로 공급되지 않는다. 따라서, 상기 공기 펌프(미도시)가 온되더라도 상기 챔버 모듈들(10)은 접힌 상태를 유지하게 된다. 이 때, 상기 메인관(20)의 상기 내부 신축관(210)은 상기 강성부(212)를 포함하기 때문에, 공기 전달 통로의 형태를 유지할 수 있으므로 공기 이송은 가능하다.
한편, 상기 공압 액추에이터의 밴딩 각도나 동작 형태에 따라 상기 복수의 분기관 개폐밸브들(40) 중 적어도 일부를 선택적으로 개방시킬 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 복수의 챔버 모듈들(10) 중에서 상기 제7챔버 모듈(17)과 상기 제8챔버 모듈(18)에만 공기를 공급하여 펼쳐지도록 함으로써, 상기 공압 액추에이터의 동작을 구현하는 경우를 예로 들어 설명한다.
상기 제어부(미도시)가 상기 복수의 분기관 개폐밸브들(40) 중에서 상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)에 연결된 분기관 개폐밸브들(40)만 개방시키면, 상기 메인관(20)을 통해 이송되는 공기 중 일부가 상기 분기관(30)을 통해 상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)으로만 공급된다.
상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)으로 공기가 공급되면, 상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)이 공압에 의해 부피가 증가하면서 3D 형상으로 펼쳐진다. 상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)이 펼쳐지면, 상기 메인관(20)의 상기 내부 신축관(210)도 함께 신장된다. 즉, 상기 내부 신축관(210)의 신축부(211)의 길이가 늘어나게 된다.
상기 제어부(미도시)는 상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)이 완전히 펼쳐지고 나면, 상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)에 연결된 분기관 개폐밸브들(40)을 다시 차폐시킨다. 상기 분기관 개폐밸브들(40)이 닫히더라도 상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)으로 유입된 공기는 유지된다.
이후, 상기 제어부(미도시)는 상기 공기 펌프(미도시)가 공기를 배출하는 방향으로 작동시키고, 상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)에 연결된 분기관 개폐밸브들(40)을 개방시키면, 상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)내의 공기가 배출된다.
상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)내의 공기가 배출되어 음압 상태가 되면, 상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)가 다시 접히게 된다. 이 때, 상기 메인관(20)의 상기 내부 신축관(210)도 함께 수축되어 상기 제7,8챔버 모듈(17)(18)가 접힌 상태를 유지할 수 있다.
한편, 상기 제어부(미도시)는, 상기 복수의 챔버 모듈들(10)에 공기를 모두 공급하여 상기 챔버 모듈들(10)이 전부 펼쳐진 상태일 때, 상기 공기 펌프(미도시)가 공기를 배출하는 방향으로 작동시키는 것도 가능하다.
상기 공기 펌프(미도시)가 공기를 배출시키면, 상기 메인관(20) 내부의 공기가 외부로 배출된다. 이 때, 상기 분기관 개폐밸브들(40)이 모두 차폐된 상태이므로, 상기 챔버 모듈들(10)은 펼쳐진 상태를 유지할 수 있다.
상기 제어부(미도시)가 상기 복수의 분기관 개폐밸브들(40) 중 적어도 일부만을 선택적으로 개방시킬 경우, 개방된 분기관 개폐밸브들(40)에 대응하는 챔버 모듈들(10) 내의 공기가 상기 분기관들(30)을 통해 배출된다.
따라서, 상기 챔버 모듈들(10) 중 일부만 음압 상태가 되어 다시 접히게 된다. 상기 챔버 모듈들(10) 중에서 어느 것이 접히느냐에 따라 상기 공압 액추에이터의 동작이 달라질 수 있다.
상기와 같이, 본 발명에서는 상기 메인관(20)과 상기 분기관(30)이 각각 구비됨으로써, 상기 복수의 챔버 모듈들(10) 중에서 일부에만 선택적으로 공기를 공급하거나 상기 복수의 챔버 모듈들(10) 중에서 일부로부터 선택적으로 공기를 배출시킬 수 있다.
상기 복수의 챔버 모듈들(10) 중 일부가 선택적으로 접히거나 펼쳐짐으로써, 상기 공압 액추에이터의 밴딩 각도, 기울기, 길이 등을 변화시켜 다양한 구조나 동작을 구현할 수 있다. 또한, 상기 공압 액추에이터의 구조나 동작에 따라 상기 분기관 개폐밸브들(40)의 개폐 방법을 미리 설정하여 제어할 수 있다.
또한, 상기 챔버 모듈(10)을 통과하는 상기 메인관(20)의 내부 신축관(210)이 상기 신축부(211)와 상기 강성부(212)를 포함하기 때문에, 상기 챔버 모듈(10)이 접히거나 펼쳐질 때 상기 내부 신축관(210)도 함께 신축됨으로써, 상기 챔버 모듈(10)이 개별적으로 접히거나 펼쳐지는 것이 용이하다.
또한, 본 발명에서는 상기 챔버 모듈들(10)을 상하방향으로 직렬로 연결하고, 상기 메인관들(20)을 전후 및 좌우방향으로 병렬로 연결할 수 있으므로, 원하는 형태나 동작을 구현하기 위하여 상기 챔버 모듈들(10)의 개수를 늘리거나 줄이고 개별 제어하는 것이 용이하다.
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.
10: 챔버 모듈 20: 메인관
30: 분기관 40: 분기관 개폐밸브
210: 내부 신축관 211: 신축부
212: 강성부 220: 외부 지지관

Claims (11)

  1. 공기가 유입되면 펼쳐지고 공기가 배출되면 접히도록 형성된 복수의 챔버 모듈들과;
    상기 복수의 챔버 모듈들을 관통하여 상기 챔버 모듈들을 연결하고, 외부로부터 공급된 공기가 통과하도록 형성된 메인관과;
    상기 메인관 중에서 상기 챔버 모듈들 사이에서 각각 분기되고, 단부가 상기 챔버 모듈들의 내부로 각각 삽입되도록 형성되어, 상기 메인관을 통과하는 공기를 상기 챔버 모듈의 내부로 주입하거나 상기 챔버 모듈 내부의 공기를 상기 메인관으로 배출시키기 위한 복수의 분기관들과;
    상기 복수의 분기관들마다 구비되어, 상기 분기관들을 각각 개폐하는 복수의 분기관 개폐밸브들과;
    상기 복수의 분기관 개폐밸브들의 개폐를 선택적으로 제어하여, 상기 챔버 모듈들 중 적어도 일부에 공기가 주입되거나 상기 챔버 모듈들 중 적어도 일부로부터 공기가 배출되도록 하여, 상기 복수의 챔버 모듈들의 형상 변화를 개별 제어하는 제어부를 포함하는 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인관은,
    상기 챔버 모듈의 내부에 구비되어 상기 챔버 모듈이 접히거나 펼쳐질 때 신축가능하도록 형성된 내부 신축관, 상기 내부 신축관에 연결되고 상기 챔버 모듈의 외부에 구비되어 상기 챔버 모듈들 사이를 지지하는 외부 지지관을 포함하는 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 내부 신축관은,
    신축성 소재로 형성된 신축부와, 강성 소재로 형성된 강성부가 길이방향을 따라 교대로 구비된 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 내부 신축관의 양단부는, 상기 챔버 모듈의 팽창시 당겨져 늘어나도록 상기 챔버 모듈의 내측면에 결합되고 상기 신축부로 이루어진 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 신축성 소재는 고무를 포함하고, 상기 강성 소재는 실리콘을 포함하는 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 내부 신축관은 상기 챔버 모듈의 측면에 고정되게 결합되고, 상기 외부 지지관에 착탈가능토록 결합된 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인관은 복수개가 전후 및 좌우 방향 중 적어도 일방향으로 서로 병렬로 연결되고,
    상기 메인관에는 적어도 2개 이상의 상기 챔버 모듈들이 착탈가능하도록 직렬로 결합된 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 복수의 메인관들의 각 단부를 서로 연결시키는 커넥터와,
    상기 커넥터에 연결되어 상기 메인관들로 공기를 공급하는 급기관과,
    상기 급기관으로 공기를 공급 또는 배출시키는 공기 펌프를 더 포함하는 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인관의 단부에는 공기를 공급 또는 배출시키는 공기 펌프가 연결된 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 메인관의 단부는 분기되어 일측에는 공기를 공급시키는 급기 펌프가 연결되고, 타측에는 공기를 배출시키는 배기 펌프가 연결된 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터.
  11. 공기가 유입되면 펼쳐지고 공기가 배출되면 접히도록 형성된 복수의 챔버 모듈들과;
    상기 복수의 챔버 모듈들을 관통하여 상기 챔버 모듈들을 연결하고, 외부로부터 공급된 공기가 통과하도록 형성된 메인관과;
    상기 메인관 중에서 상기 챔버 모듈들 사이에서 각각 분기되고, 단부가 상기 챔버 모듈들의 내부로 각각 삽입되도록 형성되어, 상기 메인관을 통과하는 공기를 상기 챔버 모듈의 내부로 주입하거나 상기 챔버 모듈 내부의 공기를 상기 메인관으로 배출시키는 복수의 분기관들과;
    상기 복수의 분기관들마다 구비되어, 상기 분기관들을 각각 개폐하는 복수의 분기관 개폐밸브들과;
    상기 복수의 분기관 개폐밸브들을 선택적으로 개폐하여, 상기 챔버 모듈들 중 적어도 일부에 공기가 주입되거나 상기 챔버 모듈들 중 적어도 일부로부터 공기가 배출되도록 하여, 상기 복수의 챔버 모듈들의 형상 변화를 개별 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 메인관은, 복수개가 전후 및 좌우 방향 중 적어도 일방향으로 서로 병렬로 연결되고,
    상기 복수의 챔버 모듈들은 상기 메인관에 착탈가능토록 결합되고,
    상기 메인관은, 신축성 소재로 형성된 신축부와 강성소재로 형성된 강성부가 길이방향을 따라 교대로 연결되고, 상기 신축부가 상기 챔버 모듈의 내측면에 고정 결합되어 상기 챔버 모듈이 접힐 때 함께 수축되고 상기 챔버 모듈이 펼쳐질 때 함께 신장되게 형성된 종이접기식 챔버 모듈들을 이용한 공압 액추에이터.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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