초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
○ 본 연구의 목적은 기기와 인간 사이의 촉각 정보를 주고받는 햅틱 기술을 위한 초소형 엑튜에이터 설계에 관한 기반 연구임.
○ 할바흐 자석 배열을 적용하여 큰 구동력을 가지는 초소형 진동 엑튜에이터 설계를 위해 자석의 크기 및 배열에 따른 자기장 해석, 진동 스프링의 내충격 설계를 위한 충격 해석, 진동 스프링의 피로 수명 신뢰성 확보를 위한 피로 해석을 각각 진행하고, 종합하여 설계안을 제시함.

□ 연구결과
○ 할바흐 자석 배열을 이용한 햅틱 엑튜에이터 설계에 대한 기반 연구

□ 연구의 목적 및 내용
○ 본 연구의 목적은 기기와 인간 사이의 촉각 정보를 주고받는 햅틱 기술을 위한 초소형 엑튜에이터 설계에 관한 기반 연구임.
○ 할바흐 자석 배열을 적용하여 큰 구동력을 가지는 초소형 진동 엑튜에이터 설계를 위해 자석의 크기 및 배열에 따른 자기장 해석, 진동 스프링의 내충격 설계를 위한 충격 해석, 진동 스프링의 피로 수명 신뢰성 확보를 위한 피로 해석을 각각 진행하고, 종합하여 설계안을 제시함.

□ 연구결과
○ 할바흐 자석 배열을 이용한 햅틱 엑튜에이터 설계에 대한 기반 연구로 자기장 해석과 충격 해석 및 피로 해석을 진행하고, 이를 기반으로 한 설계안을 제시.
○ 자석의 크기 및 배열에 따른 자기장의 세기 변화 분석.
○ 할바흐 자석 배열에 대한 수학적 모델을 구성하고, 수학적 모델을 검증하기 위해 Matlab을 이용한 계산 결과와 ANSYS Maxwell의 결과를 비교.
○ 충격 하중 및 피로 하중에 대한 엑튜에이터의 신뢰성 확보를 위한 해석을 ANSYS LS-DYNA를 이용하여 진행하고, 실험을 통하여 해석 결과 검증.
○ 자기장, 충격 및 피로 해석 결과를 기반으로 햅틱 엑튜에이터 설계안 제시.

□ 연구결과의 활용계획
○ 자석의 크기 및 배열에 따른 자기장 해석 모델의 결과는 할바흐 자석 배열이 적용 가능한 초정밀 마이크로 구동기의 구동력 예측을 위한 기반 기술로 할바흐 자석 배열을 이용한 초정밀 마이크로 구동기가 적용 가능한 분야에 활용이 가능함.
○ 충격 해석의 응력 집중부와 소성 변형의 분석 결과는 엑튜에이터의 내충격성 설계의 기반 자료로 활용 가능하고, 피로 해석의 결과는 피로 수명에 대한 신뢰성 확보 자료로 활용이 가능함.

(출처 : 연구결과 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose& contents
○ Recent trend of global researches on the haptic actuator
☞ There are some of the examples using PZT to improve response speed, but it has problems about size and mechanical impact.
☞ Halbach magnet array’s analysis and design are difficult. It was applied only high

□ Purpose& contents
○ Recent trend of global researches on the haptic actuator
☞ There are some of the examples using PZT to improve response speed, but it has problems about size and mechanical impact.
☞ Halbach magnet array’s analysis and design are difficult. It was applied only high-precision, high-end equipment such as MRI, linear motor
○ Researches on the haptic actuator
☞ Theory establishment of analysis of Halbach magnet array
☞ Propose a complex magnetic field analysis method in thin or coin structure
☞ Impact analysis and design considering the physical properties in strain rate with impact resistance.

□ Result
○ Results of Researches
☞ Using the superposition of coil‘s and magnet’s flux, it is established the theory and design the actuator modeling in 2D, 3D dimension.
☞ The theoretical analysis method has benefits of quick analysis and optimization.
☞ Completed the modeling and analysis of mechanical spring and magnetic spring. Checked the possibility of an increase in the vibration force.
☞ Analysis of the driving force corresponding to the input voltage. Prediction of the behavior of the actuator.
☞ Analysis and impact test of the mock-up mobile phone is confirmed the possibility of experimental verification of the proposed design.
☞ Experimental verification of the drop impact analysis model of the haptic spring to prove the reliability.
☞ Analysis of the fragile portion for structural improvement based on the calculation results.

□ Expected Contribution
○ Results of Researches
☞ Proposed a analysis method of complex and microminiature magnetic field having Halbach magnet array and energizing coil.
☞ It will be widely used in industries such as mobile devices, automobiles, and medical equipments.
☞ Grew the high skilled personnels who can design by using electromagnetics, mechanics and control.

(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. 국내외 기술개발 현황 ... 15
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 23
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 61
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 64
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 66
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 69
• 8. 참고문헌 ... 69
• 9. 연구성과 ... 70
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 79
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 79
• 12. 기타사항 ... 81
• [별첨1] 대 표 연 구 성 과 ... 82
• [별첨2] 세부 목표 관련 증빙 ... 96
• 끝페이지 ... 116