[논문]손가락 힘측정장치의 3축 힘센서 설계

이경준; 김갑순

doi:10.5369/jsst.2016.25.2.110

[국내논문] 손가락 힘측정장치의 3축 힘센서 설계
Design of a Three-Axis Force Sensor for Finger Force Measuring System 원문보기

Journal of sensor science and technology = 센서학회지, v.25 no.2, 2016년, pp.110 - 115

Abstract ▼ AI-Helper

This paper describes the design and fabrication of a three-axis force sensor with three parallel plate structures(PPSs) for measuring force in a finger force measuring system for a spherical object catch. The three-axis force sensor is composed of a Fx force sensor, Fy force sensor and a Fz force sensor, and the elements of Fx force sensor and Fy force sensor are a parallel plate structure(PPS) respectively and Fz force sensor is two PPS. The three-axis force sensor was designed using FEM(Finite Element Method), and manufactured using strain-gages. The characteristics test of the three-axis force sensor was carried out. As a test results, the interference error of the three-axis force sensor was less than 1.32%, the repeatability error of each sensor was less than 0.04%, and the non-linearity was less than 0.04%.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 논문에서는 구물체잡기 손가락 힘측정장치에 내장되는 3축 힘센서를 설계 및 제작하였다. 이를 위해 새로운 구조의 3축 힘센서를 모델링 및 설계하였고, 스트레인게이지를 부착하여 제작하였다.

제안 방법

따라서 본 논문에서는 구물체잡기 손가락 힘측정장치에 내장되는 3축 힘센서를 설계 및 제작하였다. 이를 위해 새로운 구조의 3축 힘센서를 모델링 및 설계하였고, 스트레인게이지를 부착하여 제작하였다. 그리고 3축 힘센서의 특성실험을 실시하였고, 3축 힘센서가 내장된 구물체잡기 손가락 힘측정장치를 설계 및 제작하였으며, 특성실험을 실시하였다.
이를 위해 새로운 구조의 3축 힘센서를 모델링 및 설계하였고, 스트레인게이지를 부착하여 제작하였다. 그리고 3축 힘센서의 특성실험을 실시하였고, 3축 힘센서가 내장된 구물체잡기 손가락 힘측정장치를 설계 및 제작하였으며, 특성실험을 실시하였다.

성능/효과

본 논문에서는 구물체잡기 손가락 힘측정을 위해 3축 힘센서를 설계 및 제작하였다. 3축 힘센서는 3개의 PPS를 이용하여 T자 모양으로 구성되었고, 제작한 3축 힘센서의 최대 상호간섭오차가 1.32 %이었고, 최대 재현도오차와 최대 비직선성오차는 0.04 % 이내이었다. 이와 같은 오차로 볼 때 본 논문에서 개발한 3축 힘센서는 이미 개발완료된 다축 힘센서의 오차들과 비슷한 수준이므로 구물체잡기 손가락 힘측정장치로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

후속연구

04 % 이내이었다. 이와 같은 오차로 볼 때 본 논문에서 개발한 3축 힘센서는 이미 개발완료된 다축 힘센서의 오차들과 비슷한 수준이므로 구물체잡기 손가락 힘측정장치로 유용하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	병원에서 사용되는 손가락 힘측정장치는 무엇이 있는가?	현재의 재활병원 등에서는 대부분 환자의 손가락 재활정도를 환자의 손가락으로 힘을 준 상태를 의사가 정상적으로 힘의 정도를 간음하여 판단한다. 병원에서 사용되고 있는 손가락 힘측정장치는 아날로그형 악력계가 있다. 이것은 구물체잡기 힘측정, 원동잡기 힘측정, 두 손가락잡기 힘측정, 후크 당기기 힘측정 등을 수행할 수 없다.
	아날로그형 악력계의 단점은 무엇인가?	병원에서 사용되고 있는 손가락 힘측정장치는 아날로그형 악력계가 있다. 이것은 구물체잡기 힘측정, 원동잡기 힘측정, 두 손가락잡기 힘측정, 후크 당기기 힘측정 등을 수행할 수 없다. 최근에 구물체잡기 손가락 힘측정장치, 후크형 당기기 힘측정장치, 두 손가락 잡기 손가락 힘측정장치, 원통잡기 손가락 힘측정장치 등이 개발되었으나 환자적용 실험 등이 끝나지 않아 상용화되지 않았다.
	후크형 당기기 힘측정장치는 어떤방식으로 동작하는가?	개발된 구물체잡기 손가락 힘측정장치[1]는 반구 두 개를 6축 힘센서의 고정부에 고정시켜 제작하였고, 이것을 감아 쥔 후 손가락으로 누르면 손가락 힘이 측정된다. 후크형 당기기 힘측정장치[2]는 내부에 3축 힘센서 두 개가 부착되어 있고, 이 센서들에 후크가 고정되어 있어 이것을 당기면 두 개의 3축 힘센서에 힘이 감지되어 각 손가락의 당기는 힘을 측정한다. 두 손가락 잡기 손가락 힘측정장치[3]는 단축 힘센서가 손가락으로 잡을 수 있는 판과 고정되어 있어 이것을 두 손가락으로 누르면 손가락의 힘이 감지된다.

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