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문제 정의
- 따라서, 더 다양한 종류의 구동기가 이 로봇에 적용될 수 있다. 그 예로 본 논문의 저자가 개발 중인 SMA 스프링에 의해 구동되는 점핑로봇을 소개한다. SMA 스프링은 SMA 와이어 보다 훨씬 더 큰 힘을 낼 수 있지만 수축 속도는 더 느리다.
- 첫 번째 점핑 방식은 생물체의 근육이 직접적으로 점핑 동작을 발생시키는 것이고, 두 번째 점핑 방식은 근육에 의해 생성된 에너지를 저장하고 이 에너지를 점핑에 이용한다. 또한 이 논문에서는 각 방식에 대하여 세 가지 점핑로봇을 선택하여 로봇의 설계 상 특징 및 성능을 소개하였다. 그리고 로봇이 속한 두 가지 유형의 일반적인 특징을 요약하였다.
- 이 로봇은 Grillo와 유사하게 DC 모터에 의해 구동되고, 모터에서 생성되는 에너지를 비틀림스프링에 저장한다. 또한 캠을 설치하여 점핑을 위한 에너지를 저장하고 급속히 방출하는 것이 가능하도록 하였다. 그리고 로봇의 몸체를 구형 프레임으로 둘러 싸서 착지 시 균형을 유지할 수 있도록 하였다.
- 하지만 사족 점핑로봇[10]과 일족 점핑로봇[11]과 같은 일부 점핑로봇은 형상기억합금(SMA) 또는 압전재료로 만든 신소재 구동기를 사용한다. 본 논문은 생물체의 점핑 원리를 소개하고 주요 점핑로봇의 장단점에 대한 분석을 제공함으로써 점핑로봇의 연구 개발에 대한 생체모방적 설계 방안을 제시하고자 한다.
- 이 논문에서 점핑로봇의 개발을 위한 생체모방적 설계 방법에 대해 논의하였다. 우선 동물과 곤충의 점핑에서 발견할 수 있는 점핑 원리를 두 가지로 정리하였다.
가설 설정
- Working principle in the preparation phase of jumping. (a) Contraction of the SMA spring generates the motion of hook relative to the body. (b) The crank and the hook at the transition point.
- - 대개 로봇의 자유도는 매우 적다. 이는 한 개의 자유도로도 에너지 저장 원리를 이용하여 충분히 점핑할 수 있기 때문이다.
- - 로봇의 점핑 거리와 높이는 뛰어나지 않지만 착지 안정성은 양호하다.
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