초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구는 마이크로 로봇의 활용성올 높이기 위해 전력 전송과 함께 별도의 추진 장치 없이 추진력을 발생시킬 수 있는 코일구조와 회로에 대하여 연구를 진행
효과적으로 추진력을 낼 수 있는 코일 구조와, 전력전송에 유리한 코일구조를 모델링하고 효율적인 구조 및 이동성을 높이기 위한 제어 방법에 대하여 연구 및 분석을 진행

연구결과
1. 1차년도 연구 내용
1) 코일 설계를 위한 전자기 및 회로 해석 환경 구축
- 무선전력전송 이론 바탕의 회로 구성 후 패러미터들에 대한 이론

연구의 목적 및 내용
본 연구는 마이크로 로봇의 활용성올 높이기 위해 전력 전송과 함께 별도의 추진 장치 없이 추진력을 발생시킬 수 있는 코일구조와 회로에 대하여 연구를 진행
효과적으로 추진력을 낼 수 있는 코일 구조와, 전력전송에 유리한 코일구조를 모델링하고 효율적인 구조 및 이동성을 높이기 위한 제어 방법에 대하여 연구 및 분석을 진행

연구결과
1. 1차년도 연구 내용
1) 코일 설계를 위한 전자기 및 회로 해석 환경 구축
- 무선전력전송 이론 바탕의 회로 구성 후 패러미터들에 대한 이론 모델 도출
- 무선전력전송을 통한 유도전류의 크기, 위상, 및 공진주파수 확인
2) Helmholtz coil 설계 및 페라이트 코어를 적용한 전력 송/수신 코일 설계
- 균일한 자기장의 분포를 위한 Helmholtz 코일 설계
- 자기장에 의한 로렌츠 포스가 효율적으로 발생할 수 있는 구조의 코일 설계
3) Magnetic Shield를 이용한 Lorentz Force 코일 제작
- 무선전력 전송 시 발생하는 로렌츠 포스의 합력이 0이 되는 이론적 방법 도출
- ANSYS Maxwell를 사용한 시뮬레이션 수행 및 코일의 제작 및 실험 수행

2. 2차년도 연구 내용
1) 무선전력 송수신 코일 설계 및 주파수 최적화
- 무선 전력 전송과 함께 자기력을 받기 위한 수신 코일 구조 설계
- 송신 코일과 수신 코일간의 자기력을 발생시키기 위한 수신 코일의 커패시터설계
- 주파수 최적화 및 추진력 발생에 대한 이론적 검증.
2) 무선전력 기반 마이크로 로봇 동력 제어 기술 연구
- 마이크로 로봇이 회전력을 받기 위한 송신코일과 수신 코일의 환경 구성
- 송신코일과 수신코일의 환경을 기반으로 회전력 발생에 대한 이론적 검증
3) 유해 자기장 저감 설계
- 무선 전력 전송의 동작 주파수를 낮춤으로써, 전력 전송의 효율과 인체 영향에 유해하지 않는 주파수 대역으로 설정하여 20kHz~100kHz를 사용

3. 3차년도 연구 내용
1) 마이크로 로봇 소형화 연구
- 로봇을 소형화 시키기 위한 이론적 방법 및 검증을 단계적으로 진행함 (1차 년도 : 110 mm, 2차년도 : 30mm, 3차년도 : 10mm 이하 )
2) 로봇의 유영 방향 및 추진 제어 기술 연구
- 추진 뿐 아니라 회전 등, 보다 자유롭게 움직이기 위한 추진 제어 방법 연구

연구결과의 활용계획
연구 결과를 다음과 같은 차후 연구로써 활용 할 수 있음
1. 마이크로 로봇의 소형화 연구
- 크기별 적정 주파수 및 소형화에 따른 최대 전력 전송 연구
2. 마이크로 로봇 방향 제어 기술 연구
- 마이크로 로봇 3차원 제어를 위한 송신 코일 구조 연구
- 유체 내에서의 마이크로 로봇 추진력 및 회전력 연구
3. 다목적 기능을 위한 마이크로 로봇 연구
- 능동 소자 구동 위한 정전압 유지 회로 연구
- 마이크로 로봇을 통한 주변 환경 정보 전달 연구

( 출처 : 한글요약문 4p )

Abstract ▼

Purpose&contents
In order to improve the usability of micro-robot, this research investigates coil structure and circuit that can generate propulsion force without power propulsion and power propulsion. In this project, the studying and analyzing a coil structure that can generate effective propu

Purpose&contents
In order to improve the usability of micro-robot, this research investigates coil structure and circuit that can generate propulsion force without power propulsion and power propulsion. In this project, the studying and analyzing a coil structure that can generate effective propulsion force, a coil structure that is advantageous for wireless power transfer (WPT), and a control method to increase efficient structure and mobility.

Result
1. First year research contents
1) Construction of electromagnetic and circuit analysis environment for coil
- Derive the theoretical model for the circuit construction based on the theory
- Obtain the magnitude, phase, and resonance frequency of the WPT system
2) Helmholtz coil design and power transfer coil design using ferrite core
- Helmholtz coil design for uniform magnetic field distribution
- Coil design with structure in which Lorentz force can be efficiently generated by magnetic field
3) Manufacture of Lorentz Force coil using Magnetic Shield
- Derive the theoretical method that the result of Lorentz force in WPT
- Simulation using ANSYS Maxwell and coil production and experiment

2. Second Year Research Contents
1) WPT coil design and frequency optimization
- Design of Rx coil structure to receive magnetic force with WPT
- Capacitor control of Rx coil to generate force between Tx and Rx coil
- Theoretical verification of frequency optimization and propulsion generation.
2) WPT based micro-robot power control technology research
- Environment of Tx coil and the Rx coil for micro-robot to receive torque
- Theoretical verification of the generation of torque on the Rx coil
3) Harmful magnetic field reduction design
- By lowering the operating frequency of WPT it is set to 20kHz~100kHz which is not harmful to effect of power transfer and human influence.

3. Third Year Research Contents
1) Micro-robot miniaturization study
- Theoretical method and verification for miniaturization of robot is progressed step by step (1st year: 110mm, 2nd year: 30mm, 3rd year: 10mm or less)
2) Research on the direction of the robot's moving and propulsion control
- Researching propulsion control method to move more freely

Expected Contribution
The results of the study can be used as a follow-up study
1. Research on miniaturization of micro robot
- Research on maximum power transfer according to size and frequency
2. Study on Micro Robot Direction Control Technology
- Study of coil structure for three-dimensional control of micro robot
- Micro Robot Propulsion and rotational force study
3. Micro Robot Study for Multipurpose Function
- Study of constant voltage maintaining circuit for active element drive
- Research on the environment information transmission through micro robot

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 3. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 30
• 4. 연구결과의 활용계획 ... 33
• 5. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 34
• 6. 참고문헌 ... 35
• 7. 연구성과 ... 37
• 8. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 40
• 9. 기타사항 ... 40
• 별첨1. 대 표 연 구 성 과 ... 41
• 별첨2. 세부 목표 관련 증빙 ... 55
• 끝페이지 ... 80