본 논문에서는 압전 단결정을 이용한 근육형 압전 복합재료 작동기 LIPCA (LIghtweight Piezo-composite Curved Actuator)-S2를 설계하였고, 제작 및 성능 시험을 수행하였다. 또한 복합재료 적층방식으로 제작된 LIPCA-S2에 고전 적층이론을 적용하여 작동변위계산, 잔류응력해석과 입력전압에 따른 작동기 내부의 ...
본 논문에서는 압전 단결정을 이용한 근육형 압전 복합재료 작동기 LIPCA (LIghtweight Piezo-composite Curved Actuator)-S2를 설계하였고, 제작 및 성능 시험을 수행하였다. 또한 복합재료 적층방식으로 제작된 LIPCA-S2에 고전 적층이론을 적용하여 작동변위계산, 잔류응력해석과 입력전압에 따른 작동기 내부의 응력 변화에 대한 연구를 수행하였다. 기존에 개발한 압전 복합재료 작동기 LIPCA-C3, LIPCA-C4 그리고 LIPCA-S1에 대하여 이방성 도전 필름(ACF)과 압전 단결정을 이용한 압전 복합재료 작동기 LIPCA-S2의 내부 응력 분포를 비교 분석하고 성능 측정 시험을 하였다. 상대적으로 높은 cua값을 가지고 있는 압전 복합재료 작동기 LIPCA-S2는 기존의 압전 복합재료 작동기들과 비교했을 때, 두 배 이상의 작동 변위 성능을 나타냈다. 또한 압전 세라믹을 이용한 압전 복합재료 작동기 LIPCA-C4의 성능 예측 계산을 수행하였고, 압축응력을 받고 있는 압전 세라믹의 특성 변화에 대한 연구와 압전 복합재료 작동기의 성능 향상 방향을 제시하였다.
본 논문에서는 압전 단결정을 이용한 근육형 압전 복합재료 작동기 LIPCA (LIghtweight Piezo-composite Curved Actuator)-S2를 설계하였고, 제작 및 성능 시험을 수행하였다. 또한 복합재료 적층방식으로 제작된 LIPCA-S2에 고전 적층이론을 적용하여 작동변위계산, 잔류응력해석과 입력전압에 따른 작동기 내부의 응력 변화에 대한 연구를 수행하였다. 기존에 개발한 압전 복합재료 작동기 LIPCA-C3, LIPCA-C4 그리고 LIPCA-S1에 대하여 이방성 도전 필름(ACF)과 압전 단결정을 이용한 압전 복합재료 작동기 LIPCA-S2의 내부 응력 분포를 비교 분석하고 성능 측정 시험을 하였다. 상대적으로 높은 cua값을 가지고 있는 압전 복합재료 작동기 LIPCA-S2는 기존의 압전 복합재료 작동기들과 비교했을 때, 두 배 이상의 작동 변위 성능을 나타냈다. 또한 압전 세라믹을 이용한 압전 복합재료 작동기 LIPCA-C4의 성능 예측 계산을 수행하였고, 압축응력을 받고 있는 압전 세라믹의 특성 변화에 대한 연구와 압전 복합재료 작동기의 성능 향상 방향을 제시하였다.
Studies on muscle mimicking have increased in the last two decades due to the possibility of various applications for compact light-weight actuators including small unmanned aircraft and bio-mimetic robots. Piezoelectric materials have been used in a variety of applications ranging from shape contro...
Studies on muscle mimicking have increased in the last two decades due to the possibility of various applications for compact light-weight actuators including small unmanned aircraft and bio-mimetic robots. Piezoelectric materials have been used in a variety of applications ranging from shape control of structure, active vibration control of structure to noise suppression due to compact size and good frequency response. However, conventional poly crystal piezoelectric ceramic materials have low actuating strains and displacement, hindering their use in actuators for small aerospace vehicles. In this study, the design and fabrication method of an actuator with a piezoelectric single crystal layer were investigated to increase the actuation strain and displacement. From a comparison of the performance of the LIPCA-C3, LIPCA-C4 and LIPCA-S1 prototypes, it was found that the new LIPCA-S2, with a much higher coefficient of piezo-composite unimorph actuator can generate an actuating displacement more than twice that of its counterparts.
Studies on muscle mimicking have increased in the last two decades due to the possibility of various applications for compact light-weight actuators including small unmanned aircraft and bio-mimetic robots. Piezoelectric materials have been used in a variety of applications ranging from shape control of structure, active vibration control of structure to noise suppression due to compact size and good frequency response. However, conventional poly crystal piezoelectric ceramic materials have low actuating strains and displacement, hindering their use in actuators for small aerospace vehicles. In this study, the design and fabrication method of an actuator with a piezoelectric single crystal layer were investigated to increase the actuation strain and displacement. From a comparison of the performance of the LIPCA-C3, LIPCA-C4 and LIPCA-S1 prototypes, it was found that the new LIPCA-S2, with a much higher coefficient of piezo-composite unimorph actuator can generate an actuating displacement more than twice that of its counterparts.
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