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문제 정의

• 본 연구에서는 바이오 응용이나, 마이크로 시스템 제작과 같은 고정밀, 미세 작업을 위한 초정밀 매니퓰레이 터와 마이크로 그리퍼를 제작하고 그 특성을 평가하였다. 매니퓰레이터는 압전 소자를 사용하여 모듈 형태로2개의 선형 구동기와 2개의 회전 구동기를 제작하였으며 이 들의 조합에 의해 로봇 매니퓰레이터를 제작할 수 있도록 하였다.
• 필요가 있다. 본 연구에서는 선형 2종 (P-type 1, 2)과 회 전형 2종 (R-type 1, 2) 의 구동기 모듈을 개발하고 각각의 조합에 의해 매니퓰레이터를구성하도록 하였다.

가설 설정

• (r) 각각의 압전소자의 크기가 동일할 것. (l)각각의 압전소자를 동일하게 장착할 것.
• (l)각각의 압전소자를 동일하게 장착할 것. (匸) 각각의 압전소자와 구동체가 동일한 힘으 로 균일하게 접촉할 것.

제안 방법

• 직선 구동부분은 샤프트를 고정시키는 부분과 고정부분사이의 거리를 늘려주는 부분으로 구성되어 있다. 두 번째 선형 구동기인 P-Type 2는 2개의 압전소자를 이용하였는데, 압전소자를 조동(Coarse)운동에서는 초음파 구동 방식을 이용하고 미동(fine)운동에서는 압전소자의 변위를 제어하여 정밀도를 구현하였다. 운동 구현을 위해 두 개의 압전소자에 sin파와 cos 파를 입 력하여 마찰점을 움직 인다.
• 개발한다. 로봇 매니퓰레이터에 있어서, 압전소자의 단점인 작은 행정거리를 극복하기 위해 행정거리 확대 메커니즘에 의한 직선형과 회전형 구동 모듈을 개발하고, 각 구동 모듈을 결합하여 매니퓰레이터를 구성할 수 있도록 한다. 마이크로 그리퍼는 작업에 적합한 형상의 그리퍼를 저가로 생산할 수 있도록 MEMS 기술을 사용하여 4종류의 마이크로 그리퍼를 제작하고 특성을 평가한다.
• 로봇 매니퓰레이터에 있어서, 압전소자의 단점인 작은 행정거리를 극복하기 위해 행정거리 확대 메커니즘에 의한 직선형과 회전형 구동 모듈을 개발하고, 각 구동 모듈을 결합하여 매니퓰레이터를 구성할 수 있도록 한다. 마이크로 그리퍼는 작업에 적합한 형상의 그리퍼를 저가로 생산할 수 있도록 MEMS 기술을 사용하여 4종류의 마이크로 그리퍼를 제작하고 특성을 평가한다.
• 특성을 평가하였다. 매니퓰레이터는 압전 소자를 사용하여 모듈 형태로2개의 선형 구동기와 2개의 회전 구동기를 제작하였으며 이 들의 조합에 의해 로봇 매니퓰레이터를 제작할 수 있도록 하였다. 마이크로 그리퍼는 작업에 적합한.
• 머니퓰레이터의 작업범위를 넓히기 위해서, 첫 번째 선형 구동기 모델인 P-TYPE 1에서는 충분한 스트로크를 가지 며 추력 이 큰 구조인 인치 웜 방법으로 샤프트를 구동시키는 구조를 채택하였다 同. 직선 구동부분은 샤프트를 고정시키는 부분과 고정부분사이의 거리를 늘려주는 부분으로 구성되어 있다.
• 마이크로 그리퍼는 MEMS기술을 사용하여 제작할 수 있는데, MEMS 기술을 사용하면 극소형의 마이크로 그리퍼를 다양한 형상으로, 저가격 에 대량 생산할 수 있지만 내구성과 강도가 약한 단점이 있다圳6冋. 본 연구에서는 MEMS 그리퍼의 형태를 그리퍼의 턱이, 생성된 같은 평면상에서 동작하면 In-plane 형, 서로 수직인 평면상에서 동작하면 Out-of-plane형으로 정의하고, 이러한 기준으로 2종의 In-plane형 마이크로그리퍼, 2종의 Out-of-plane형 마이크로 그리퍼를 개발하였다.
• 실리콘으로 그림에 표시된 것과 같은 캔틸레버를 두 쌍 제작하고 두 캔틸레버를 서로 마주보게 조립 하여 제작한다. 전압을 인가하면 캔틸레버가 서로 마주보고, 휘게 되어 물체를 그리핑 하게 된다.
• 두 번째 선형 구동기인 P-Type 2는 2개의 압전소자를 이용하였는데, 압전소자를 조동(Coarse)운동에서는 초음파 구동 방식을 이용하고 미동(fine)운동에서는 압전소자의 변위를 제어하여 정밀도를 구현하였다. 운동 구현을 위해 두 개의 압전소자에 sin파와 cos 파를 입 력하여 마찰점을 움직 인다.
• 한다. 이를 위해서 전단변형을 하는 압전소자와인장변형을 하는 압전소자를 사용하여 정밀한 회전운동이 가능한 회전 구조를 구현하였다.
• 것이다. 측정은 입력 전압으로 정전압 장치의 줄력을 인가하고, 바이 브로미터 (Vibrometer) 를 사용하여 변위를 측정하는 방법을 사용하였다. 그림 16은 In-plane 압전형 액추에이터에 전압을 인가하였을 때 그리퍼 의 변위를 그린 것으로 선형관계가 있음을 알 수 있다.
• 마이크로 그리퍼는 작업에 적합한. 형상을 쉽게 제작할 수 있도록 MEMS 기술을 사용하여 2종의 In-plane형 마이크로 그리퍼, 2종의 Out-oEplane형 마이크로 그리퍼를 개발 하였다. 개발된 마이크로 그리퍼는 7-100V 정도의 저 전압에서 수십 ㎛정도의 변위를 가진다.

후속연구

• 개발된 마이크로 그리퍼는 7-100V 정도의 저 전압에서 수십 ㎛정도의 변위를 가진다. 개발된 로봇 시스템은 미세 작업 에 충분한 정밀도를 가지며, 바이오 응용을 포함한 많은 미세 작업 분야에서 로봇의 활용이 증가하기를 기대한다.

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