문제 정의

• 본 연구를 통하여 다른 센서와의 협업하거나 진동을 측정하여 복잡한 알고리즘을 적용하지 않고, 미끄럼 자체를 측정하는 센서를 개발하였다. 이후에 본 연구와 같이, 표면의 미끄럼을 직접 측정하는 센서를 설계하여 외란 없이 정밀한 본고에서는 이러한 기존 센서들의 단점을 개선하기 위해, 물체의 미끄럼 자체에 영향을 받아 미끄럼을 측정하는 센서를 제작하였다. 개발된 센서는 서로 다른 이 장에서는 제작된 센서의 미끄럼 감지 능력에 대해 실험을 한다. 실험을 위한 시험대 구성에 대해 설명하고, 미끄럼을 잘 감지할 수 있는지, 수직력을 배제시킬 수 있는지 확인한다.
• 우리는 본 연구에서 미끄럼 자체를 감지하여 표면에서 발생하는 상대변위를 감지하는 고분자 미끄럼 촉각 센서를 개발하였다. 개발한 센서는 진동을 측정하는 미끄럼 센서와 구별되어, 기계적 진동에 따른 외란이나

  제안 방법

  • 후)실리콘 용">실리콘용 접착제를 사용하였다. Elastosil 사의 E43 접착제를 이용해 필름의 바깥 부분 10 mm의 NBR과 Ecoflex 필름을 접착하였다. 이러한 과정을 거쳐 접착시켜 완성한 센서는 Fig.
  • 자동 스테이지를 이용해 전단력을 점점 증가시키면 어느 순간 미끄럼이 발생하게 된다. PXI를 통하여 개발된 센서의 신호를 받고 이때 판단한 미끄럼 순간이 외부에서 관찰된 미끄럼 타이밍과 동일한지 확인한다.
  • 본고에서는 이러한 기존 센서들의 단점을 개선하기 위해, 물체의 미끄럼 자체에 영향을 받아 미끄럼을 측정하는 센서를 제작하였다. 개발된 센서는 서로 다른 두층 사이에 접착되지 않은 부분을 만들어 서로 상대이동이 가능하도록 만들었다. 원활한 후)촉각센서를">촉각 센서를 개발하였다. 개발한 센서는 진동을 측정하는 미끄럼 센서와 구별되어, 기계적 진동에 따른 외란이나 신호 처리를 위한 지연을 제거하기 위해 새로운 작동원리를 사용하였다. 또한 미끄럼 자체만을 측정하기 위해 수직력이나 전단력을 배제할 수 있도록 설계하였다.
  • 후)연 신률이">연신률이 높은 Ecoflex를 적용하였다. 구리 테이프를 사용해세 쌍의 전극을 배치하였으며 캐패시턴스를 이용해 두전극 간의 투영면적을 측정한다. 미끄럼이 발생하면 후)신호처리를">신호 처리를 위한 지연을 제거하기 위해 새로운 작동원리를 사용하였다. 또한 미끄럼 자체만을 측정하기 위해 수직력이나 전단력을 배제할 수 있도록 설계하였다.
  • 센서의 재료로 질긴 바닥을 구성하는 NBR과 연신률이 높은 Ecoflex를 적용하였다. 구리 테이프를 연구는 센서의 설계, 제작, 실험을 통하여 진행하였다. 센서는 로봇에 부착할 수 있도록 휘어질 수 있는 재료를 이용하여 제작되었는데, 두 후)고체 형태로">고체형태로 가교시키기 위해 170도 오븐을 사용하였다. 오븐에서 17분간 가교하여 고체 NBR 필름을 제작하였다 ^[16] . 이를 통해 제작한 필름(Fig.
  • 후)신호배율을">신호 배율을 높이기 위해 넓은 면 형태의 전극이 유리하다. 이러한 조건 하에서 우리는 구리 테이프를 사용하였다. 후)상대 변위를">상대변위를 일으키는 것을 이용하여 미끄럼을 감지한다. 이러한 특별한 동작 원리를 구현하기 위하여 내부의 유전체 층과 고분자 층을 일부분만 접착하여 내부의 분리층이 생길 수 있도록 하였다. 이 분리층은 미끄럼이 발생할 때 동작 원리에 의하여 두 장비를 사용해 제작한 70 mm×70 mm필름을 상온에서 12시간 가교하여 고체형태로 만들어 사용하였다.
  • 후)액체 형태의">액체형태의 실리콘 원액을 준비하였다. 점성이 있는 액체상태의 Ecoflex를 균일한 두께의 필름 형태로 제작하기 위해 Auto Dipensing Machine을 사용하였다. 장비를 사용해 제작한 70 mm×70 mm필름을 상온에서 12시간

    대상 데이터

    • Ecoflex를 이용하여 제작한 70 mm×70 mm 크기의 필름형태 고분자 층을 사용하였다.
    • 고분자 층과 마찬가지로, NBR을 이용하여 제작한 70 mm×70 mm 크기의 필름 형태 바닥층을 제작하였다.
    • 후)상 대변위를">상대변위를 크게 발생시키기 어려웠다. 나머지 두 재료는 적절한 마찰력을 보였으나 테프론 시트는 2.1의 유전율을 가지고, 종이는 3의 유전율을 가지므로 종이를 최종 유전체로 선정하였다.
    • 후)상대 이동이">상대이동이 가능하도록 만들었다. 원활한 상대이동을 위해 물체에 직접 닿는 천장층은 유연성이 높고 쉽게 늘어나는 Ecoflex 0030을 사용했으며, 바닥층은 단단한 성질과 쉬운 제작이 가능한 NBR 필름을 사용하였다. 센서 내부에 들어가는 유전체로 잘 휘어지며 수직력에 강한 종이를 사용했으며, 캐패시턴스를 측정하기 위해 후)유전체층의">유전체 층의 Ecoflex 필름을 제작하기 위해 두가지 타입의 실리콘 재료를 섞고 액체형태의 실리콘 원액을 준비하였다. 점성이 있는 NBR 은 재료의 특성상 고온으로 가교 후 2~3일 정도 끈끈한 접착력을 가지고 이후에 표면이 건조되면서 접착력이 사라진다. 유전체와 NBR을 접착시키기 위해 제작한 직후 아직 건조되지 않은 NBR을 사용한다. 배치된 종이 유전체는 NBR 자체의 접착력에 의해 일시적으로 후)유연성 확보를">유연성확보를 위해 구부러질 수 있는 재료여야 한다. 이러한 재료들의 후보로 PI (polyimide) 필름, 테프론 시트, 종이를 선정하였다.
    • 후)충격 등에">충격등에 강한 질긴 특성을 가져야 한다. 이러한 특성을 위해 Ecoflex-0030를 사용하였다. Ecoflex는 실리콘 계열 중에 연신률이 매우 커 쉽게 늘어날 수 있는 재질이다.
    • ">있어야한다. 이러한 특성을 위해 NBR (acrylo-nitrile butadiene rubber)를 사용하였다. NBR은 고무의 특성을 가져 잘

      이론/모형

      • Ecoflex 필름은 내화학성이 강하여 NBR 자체의 접착력으로는 접착이 잘 되지 않는다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 실리콘용 접착제를 사용하였다. Elastosil 사의 E43 접착제를 이용해 필름의 바깥 부분 10 mm의 NBR과 Ecoflex 필름을 접착하였다.