KR101401642B1 - Microgripper for gripping the object using change of frictional force and method for controlling thereof - Google Patents
Microgripper for gripping the object using change of frictional force and method for controlling thereof Download PDFInfo
- Publication number
- KR101401642B1 KR101401642B1 KR1020120110787A KR20120110787A KR101401642B1 KR 101401642 B1 KR101401642 B1 KR 101401642B1 KR 1020120110787 A KR1020120110787 A KR 1020120110787A KR 20120110787 A KR20120110787 A KR 20120110787A KR 101401642 B1 KR101401642 B1 KR 101401642B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- arm
- frictional force
- friction
- coefficient
- contact area
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J7/00—Micromanipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/1085—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements positioning by means of shape-memory materials
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1612—Programme controls characterised by the hand, wrist, grip control
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/16—Programme controls
- B25J9/1628—Programme controls characterised by the control loop
- B25J9/1633—Programme controls characterised by the control loop compliant, force, torque control, e.g. combined with position control
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S294/00—Handling: hand and hoist-line implements
- Y10S294/902—Gripping element
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
본 발명은 마찰력 변화를 이용하여 객체를 그립하는 마이크로그리퍼 및 그 제어방법에 관한 것이다. 본 발명의 일예와 관련된 객체를 그립(grip)하기 위한 마이크로 그리퍼(Micro gripper) 장치에 있어서, 상기 객체를 지지하는 암(Arm)과 상기 객체와 암 간의 마찰력을 변화시켜 상기 객체가 그립되도록 제어하는 마찰력 제어부를 포함할 수 있다.The present invention relates to a micro gripper for gripping an object using a change in friction force and a control method thereof. A micro gripper apparatus for gripping an object related to an example of the present invention, the apparatus comprising: an arm for supporting the object; and a control unit for controlling the grip of the object by changing the friction between the object and the arm And a frictional force control unit.
Description
본 발명은 마찰력 변화를 이용하여 객체를 그립하는 마이크로그리퍼 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a micro gripper for gripping an object using a change in friction force and a control method thereof.
최근, 전자부품의 소형 경량화가 진행됨에 따라 반도체 공정을 이용하여 미세 구조물 및 마이크로 센서나 엑츄에이터(Actuator)에 대한 개발이 진행되고 있다.2. Description of the Related Art As electronic parts have become smaller and lighter in weight, development of microstructures, micro sensors, and actuators using a semiconductor process has been progressing.
또한, 인체에 대한 관심이 증폭되어 바이오 셀(Bio Cell) 등을 조작하는 새로운 연구가 진행되고 있다.In addition, new research is underway to manipulate bio cells by amplifying interest in the human body.
과거에는 상기와 같은 미세 구조물이나 바이오 셀 등과 같은 물질을 이동, 고정, 조합할 수 있는 장비가 없어 문제되었다.In the past, there was a problem that there was no equipment for moving, fixing, and combining materials such as microstructures or biocells.
이에 대응하여, 상기 미세 구조물 및 엑츄에이터 등과 같은 미소 전자부품 및 생체용 바이오 셀 등과 같은 물질을 고정, 이동, 조합 등의 동작을 하기 위하여 정밀하게 움직일 수 있는 마이크로 그리퍼(Micro Gripper)에 대한 연구가 현재 활발하게 진행되고 있다.In response to this, research on a micro gripper capable of precisely moving a substance such as a micro-structure and an actuator, etc., such as a micro-electronic component and a biocell for a living body, for fixing, moving, It is actively proceeding.
한편, 마이크로 그리퍼란 마이크로 부품 조립, 초정밀 위치 제어 등을 위해 초소형 형상의 물체를 집거나 원하는 곳에 떨어뜨려 놓기 위한 기구를 말하며, 구동 방법에 따라 열(Thermal), 정전(Electrostatic), 압전(Piezoelectric), 공압(Pneumatic), 혼합(Hybrid) 구동 방식으로 나눌 수 있다.The micro gripper is a mechanism for picking up an object having a small shape or dropping it on a desired place for micro component assembly and ultra precise position control. The micro gripper is classified into a thermal, electrostatic, , Pneumatic (pneumatic), and hybrid (hybrid) driving method.
열 구동 마이크로 그리퍼는 인가하는 전압에 의해 발생되는 줄(Joule) 열에 의한 물질의 열팽창을 이용하는 방식을 이용하여 그리핑하므로, 큰 구동 전압과 에너지 소비 문제 및 바이오 분야에의 응용이 다소 어렵다는 단점이 있다.The heat-driven micro gripper is gripped by using the thermal expansion of the material due to the joule heat generated by the applied voltage, and thus has a disadvantage in that it is difficult to apply to a large driving voltage and energy consumption and to a biotechnology field .
그리고, 정전형 마이크로 그리퍼는 인가되는 두 전하 사이의 정전력을 이용하여 물체를 그리핑하는 방식으로 전압에 대한 구동 변위 및 그리핑의 힘이 작다는 단점이 있으며, 그리핑 후 물체를 놓을 때 정전력에 의한 스틱션(Stiction)으로 물체를 제대로 놓지 못하는 경우가 있다.The electrostatic type micro gripper has a disadvantage in that a driving displacement and a gripping force for a voltage are small in a manner of gripping an object by using an electrostatic force between two charged electric charges. Stiction due to electric power may prevent proper placement of objects.
또한, 압전 구동 마이크로 그리퍼는 정밀한 구동 제어 및 그리핑의 힘이 크다는 장점이 있으나, 압전 물질이 가지는 고유의 히스테리시스 형상을 최소화해야 한다는 문제점이 있다.In addition, although the piezoelectric driving micro gripper has the advantage of high precision driving control and gripping force, there is a problem that the inherent hysteresis shape of the piezoelectric material must be minimized.
상기 공압 마이크로 그리퍼는 공압을 이용하므로 전압과 같은 특별한 에너지원이 필요하지 않으며, 바이오 등과 같이 여러가지 응용분야에 응용이 가능하다.Since the pneumatic micro gripper uses a pneumatic pressure, it does not require a special energy source such as a voltage, and can be applied to various applications such as bio.
또한, 사람의 손가락 관절과 같은 형태로도 제작이 가능하므로 그리핑시 물체를 잘 집을 수 있는 장점이 있다.In addition, since it can be manufactured in the same shape as a human finger joint, it has an advantage that the object can be gripped well during gripping.
한편, 현재 마이크로 그리퍼에 적용되는 마이크로 그리핑(Micro-Gripping) 기술은 변위 제어 또는 힘(Force) 제어만을 통해 그리핑 동작을 제어하고 있다. Meanwhile, the micro-gripping technique applied to the micro gripper currently controls the gripping operation only through the displacement control or the force control.
그러나 전술한 마이크로 그리퍼의 목적을 달성하기 위해, 더욱 미세한 작업을 위해서는 마이크로 그리퍼 팁(Micro-Gripper tip)단의 표면 조도 컨트롤이 추가적으로 요구되므로, 이에 대한 해결방안이 요구되는 실정이다.However, in order to accomplish the object of the micro gripper described above, a surface roughness control of a micro-gripper tip is additionally required for a finer work, and a solution thereof is required.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 마찰력 변화를 이용하여 객체를 그립하는 마이크로그리퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a micro gripper that grips an object using a change in frictional force.
구체적으로, 본 발명은 객체와 암 또는 그리퍼 간의 접촉면적의 변화를 이용하여 객체와 암 또는 그리퍼 간의 마찰계수를 변화시키고, 마찰계수의 변화를 이용하여 객체와 암 또는 그리퍼 간의 마찰력이 변화되도록 함으로써, 객체를 그립하는 마이크로그리퍼를 제공하는데 그 목적이 있다.Specifically, the present invention changes the friction coefficient between the object and the arm or the gripper by using a change in the contact area between the object and the arm or the gripper, and changes the frictional force between the object and the arm or gripper using the change in the friction coefficient, The object is to provide a micro gripper that grips an object.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise form disclosed. It can be understood.
상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 객체를 그립(grip)하기 위한 마이크로 그리퍼(Micro gripper) 장치에 있어서, 상기 객체를 지지하는 암(Arm)과 상기 객체와 암 간의 마찰력을 변화시켜 상기 객체가 그립되도록 제어하는 마찰력 제어부를 포함할 수 있다.A micro gripper apparatus for gripping an object related to an example of the present invention for realizing the above-mentioned object, comprising: an arm supporting the object; And a friction control unit for controlling the grip to grip the object.
또한, 상기 마찰력 제어부는 접촉면적의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰계수를 변화시키고, 상기 마찰계수의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰력이 변화되도록 제어할 수 있다.The frictional force control unit may change a frictional coefficient between the object and the arm using a change in the contact area, and control the frictional force between the object and the cancer to change using the change in the frictional coefficient.
또한, 상기 마찰력 제어부는 상기 객체와 암 간의 거리 및 상기 암이 상기 객체를 누르는 힘 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.In addition, the frictional force control unit may control at least one of a distance between the object and the arm, and a force that the arm presses the object.
또한, 상기 마찰계수는 수학식 에 따라 결정되는 진실접촉면적에 따라 변화될 수 있다. 상기 수학식에서 는 마찰계수이고 는 진실접촉면적이며 는 전단응력이고 는 상기 객체의 무게이다.Further, the coefficient of friction may be changed according to the true contact area determined according to the equation. In the above equation,? Is the friction coefficient,? Is the true contact area,? Is the shear stress, and? Is the weight of the object.
또한, 상기 마찰력 제어부는 고분자 유전체 (Dielectric elastomer), 도전성 (Conducting Polymer), 강유전 폴리머 (Ferroelectric Polymer), 전기왜곡형 폴리머 (Electrostrictive polymer), 이온성 폴리머 금속 중합체 (Ionic Polymer/metal Composites, IPMC), 액정 유전체 (Liquid Crystal Elastomers), 압전 세라믹 (Piezoelectric ceramic), 압전 단결정 (Piezoelectric single crystal), 압전 폴리머 (Piezoelectric polymer), 열 활성 형상기억합금 (Thermally Activated Shape Memory Alloy), 강자성 형상 기억 합금 (Ferromagnetic Shape Memory Alloy), 형상 기억 폴리머 (Shape Memory Polymer), 자계 감응 물질 (Magnetostrictive material) 및 전자기 보이스 코일 (Electromagnetic voice coil) 중 적어도 하나의 조합으로 구성될 수 있다.The frictional force control unit may include a dielectric elastomer, a conductive polymer, a ferroelectric polymer, an electrostrictive polymer, an ionic polymer / metal composite (IPMC) A piezoelectric ceramic, a piezoelectric polymer, a thermally activated shape memory alloy, a ferromagnetic shape memory alloy, and the like. A memory alloy, a shape memory polymer, a magnetostrictive material, and an electromagnetic voice coil.
또한, 상기 마찰력 제어부는 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)이고, 상기 마찰력 제어부에 전압이 인가되면 압축력이 발생하며 면적이 넓어질 수 있다.The frictional force control unit is an electroactive polymer. When a voltage is applied to the frictional force control unit, a compressive force is generated and the area is enlarged.
또한, 상기 마찰력 제어부에 전압이 인가되는 경우, 상기 마찰력 제어부의 면적이 넓어짐으로써 상기 객체와 암 간의 접촉면적이 증가될 수 있다.Further, when a voltage is applied to the frictional force control unit, the contact area between the object and the arm may be increased by enlarging the area of the frictional force control unit.
또한, 상기 접촉면적이 증가되는 경우, 상기 객체와 암 간의 마찰계수는 증가되고, 상기 마찰계수의 증가로 인해 상기 객체와 암 간의 마찰력이 증가될 수 있다.Also, when the contact area is increased, the friction coefficient between the object and the arm is increased, and the frictional force between the object and the arm may be increased due to the increase of the friction coefficient.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 암(Arm) 및 마찰력 제어부를 포함하는 마이크로 그리퍼(Micro gripper) 장치를 제어하는 방법에 있어서, 상기 암이 상기 객체를 지지하는 단계와 상기 객체와 암 간의 마찰력을 변화시켜 상기 객체가 그립되는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of controlling a micro gripper device including an arm and a frictional force control unit, the method comprising: And changing the frictional force between the object and the cancer to grip the object.
또한, 상기 객체가 그립되는 단계는, 상기 객체와 암 간의 접촉면적을 변화시키는 단계, 상기 접촉면적의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰계수를 변화시키는 단계와 상기 마찰계수의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰력을 변화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of gripping the object may further include changing a contact area between the object and the arm, changing a friction coefficient between the object and the arm using the change in the contact area, And changing the friction force between the object and the arm.
또한, 상기 객체는 상기 객체와 암 간의 거리 및 상기 암이 상기 객체를 누르는 힘 중 적어도 하나를 이용하여 그립될 수 있다.In addition, the object may be gripped using at least one of a distance between the object and the arm and a force of the arm pressing the object.
또한, 상기 마찰계수는 수학식 따라 결정되는 진실접촉면적에 따라 변화될 수 있다. 상기 수학식에서 는 마찰계수이고 는 진실접촉면적이며 는 전단응력이고 는 상기 객체의 무게이다.Further, the coefficient of friction may be changed according to the true contact area determined according to the equation. In the above equation,? Is the friction coefficient,? Is the true contact area,? Is the shear stress, and? Is the weight of the object.
또한, 상기 마찰력 제어부는 고분자 유전체 (Dielectric elastomer), 도전성 (Conducting Polymer), 강유전 폴리머 (Ferroelectric Polymer), 전기왜곡형 폴리머 (Electrostrictive polymer), 이온성 폴리머 금속 중합체 (Ionic Polymer/metal Composites, IPMC), 액정 유전체 (Liquid Crystal Elastomers), 압전 세라믹 (Piezoelectric ceramic), 압전 단결정 (Piezoelectric single crystal), 압전 폴리머 (Piezoelectric polymer), 열 활성 형상기억합금 (Thermally Activated Shape Memory Alloy), 강자성 형상 기억 합금 (Ferromagnetic Shape Memory Alloy), 형상 기억 폴리머 (Shape Memory Polymer), 자계 감응 물질 (Magnetostrictive material) 및 전자기 보이스 코일 (Electromagnetic voice coil) 중 적어도 하나의 조합으로 구성될 수 있다.The frictional force control unit may include a dielectric elastomer, a conductive polymer, a ferroelectric polymer, an electrostrictive polymer, an ionic polymer / metal composite (IPMC) A piezoelectric ceramic, a piezoelectric polymer, a thermally activated shape memory alloy, a ferromagnetic shape memory alloy, and the like. A memory alloy, a shape memory polymer, a magnetostrictive material, and an electromagnetic voice coil.
또한, 상기 마찰력 제어부는 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)이고, 상기 마찰력 제어부에 전압이 인가되면 압축력이 발생하며 면적이 넓어질 수 있다.The frictional force control unit is an electroactive polymer. When a voltage is applied to the frictional force control unit, a compressive force is generated and the area is enlarged.
또한, 상기 객체가 그립되는 단계는, 상기 마찰력 제어부에 전압이 인가되는 단계, 상기 마찰력 제어부의 면적이 넓어짐으로써 상기 객체와 암 간의 접촉면적이 증가되는 단계, 상기 접촉면적의 증가로 인해, 상기 객체와 암 간의 마찰계수가 증가되는 단계와 상기 마찰계수의 증가로 인해 상기 객체와 암 간의 마찰력이 증가하는 단계를 더 포함할 수 있다.The step of gripping the object further includes the steps of applying a voltage to the friction force control unit, increasing a contact area between the object and the arm by enlarging the area of the friction force control unit, And increasing the frictional force between the object and the arm due to the increase of the frictional coefficient.
한편, 상술한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일예와 관련된 암(Arm) 및 마찰력 제어부를 포함하는 마이크로 그리퍼(Micro gripper) 장치가 객체를 그립(grip)하는 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있고, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체에 있어서, 상기 객체를 그립하는 방법은, 상기 암이 상기 객체를 지지하는 단계와 상기 객체와 암 간의 마찰력을 변화시켜 상기 객체가 그립되는 단계를 포함하되, 상기 객체가 그립되는 단계는, 상기 객체와 암 간의 접촉면적을 변화시키는 단계, 상기 접촉면적의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰계수를 변화시키는 단계와 상기 마찰계수의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰력을 변화시키는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, a micro gripper device including an arm and a frictional force controller related to an example of the present invention for realizing the above-mentioned problems is provided with a digital processing device to perform a method of gripping an object A method of gripping an object, the method comprising the steps of: supporting the object with the arm; and transmitting the object and arm Wherein the step of gripping the object comprises: changing a contact area between the object and the cancer; calculating a friction coefficient between the object and the cancer using the change in the contact area; Changing the frictional force between the object and the cancer using the change in the friction coefficient It can hamhal.
또한, 상기 객체는 상기 객체와 암 간의 거리 및 상기 암이 상기 객체를 누르는 힘 중 적어도 하나를 이용하여 그립될 수 있다.In addition, the object may be gripped using at least one of a distance between the object and the arm and a force of the arm pressing the object.
또한, 상기 마찰계수는 수학식 에 따라 결정되는 진실접촉면적에 따라 변화될 수 있다. 상기 수학식에서 는 마찰계수이고 는 진실접촉면적이며 는 전단응력이고 는 상기 객체의 무게이다.Further, the coefficient of friction may be changed according to the true contact area determined according to the equation. In the above equation,? Is the friction coefficient,? Is the true contact area,? Is the shear stress, and? Is the weight of the object.
본 발명은 마찰력 변화를 이용하여 객체를 그립하는 마이크로그리퍼를 사용자에게 제공할 수 있다.The present invention can provide a user with a micro gripper that grips an object using a change in friction force.
구체적으로, 본 발명은 객체와 암 또는 그리퍼 간의 접촉면적의 변화를 이용하여 객체와 암 또는 그리퍼 간의 마찰계수를 변화시키고, 마찰계수의 변화를 이용하여 객체와 암 또는 그리퍼 간의 마찰력이 변화되도록 함으로써, 객체를 그립하는 마이크로그리퍼를 사용자에게 제공할 수 있다.Specifically, the present invention changes the friction coefficient between the object and the arm or the gripper by using a change in the contact area between the object and the arm or the gripper, and changes the frictional force between the object and the arm or gripper using the change in the friction coefficient, You can provide the user with a micro gripper that grips the object.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.It should be understood, however, that the effects obtained by the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art to which the present invention belongs It will be possible.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 마이크로 그리퍼의 개략적인 사시도를 나타낸 것이다.
도 2a 및 도2b는 종래 기술에 따른 마이크로 그리퍼의 구동 방법을 설명하기 위한 대략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명과 관련하여, 마찰력 변화를 이용하여 객체를 그립하는 마이크로그리퍼의 일례를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 마이크로그리퍼가 객체를 그립하는 구체적인 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명과 관련하여, 그리퍼에 적용될 수 있는 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)의 동작을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.
도 6은 본 발명과 관련하여, 그리퍼에 적용될 수 있는 전기활성폴리머를 제조하는 구체적인 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7a 내지 도 7e는 본 발명과 관련하여, 그리퍼에 적용될 수 있는 전기활성폴리머를 제조하는 구체적인 단계의 일례를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명과 관련하여, 전기활성폴리머가 적용된 마이크로 그리퍼의 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명과 관련하여, 전기활성폴리머가 적용된 마이크로 그리퍼가 객체를 그립하는 구체적인 일례를 도시한 것이다.
도 10a 내지 도 10c는 전기활성폴리머가 적용된 마이크로 그리퍼의 구체적인 실시예를 도시한 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description, serve to further the understanding of the technical idea of the invention, It should not be construed as limited.
Figure 1 shows a schematic perspective view of a micro gripper according to the prior art.
2A and 2B are schematic cross-sectional views illustrating a method of driving a micro gripper according to the related art.
3 shows an example of a micro gripper that grips an object using a change in friction force, in the context of the present invention.
4 is a flowchart for explaining a specific process in which the micro gripper of the present invention grips an object.
5 is a schematic perspective view illustrating the operation of an electroactive polymer applicable to a gripper in the context of the present invention.
6 is a flow chart for explaining a specific method of manufacturing an electroactive polymer that can be applied to a gripper, in the context of the present invention.
Figures 7A-7E illustrate one example of specific steps for making an electroactive polymer that can be applied to a gripper, in conjunction with the present invention.
8 shows a specific example of a micro gripper to which an electroactive polymer is applied, in the context of the present invention.
Fig. 9 shows a specific example in which a micro gripper to which an electroactive polymer is applied grips an object, in the context of the present invention.
10A to 10C show specific examples of a micro gripper to which an electroactive polymer is applied.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below does not unduly limit the content of the present invention described in the claims, and the entire structure described in this embodiment is not necessarily essential as the solution means of the present invention.
도 1은 종래 기술에 따른 마이크로 그리퍼의 개략적인 사시도를 나타낸 것이다.Figure 1 shows a schematic perspective view of a micro gripper according to the prior art.
도 1을 참조하면, 마이크로 그리퍼(10)는 상호 이격되어 마주보고 있는 한 쌍의 마이크로 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12)로 이루어져 있다.Referring to FIG. 1, the
이러한, 마이크로 그리퍼(10)는 엑츄에이터에 의해 그리핑(Gripping) 동작을 수행하여 미소 부품 및 바이오 셀을 정밀 조작할 수 있는 장점을 갖고 있다.The
도 1에서 엑츄에이터는 압전에 의하여 구동되는 방식을 주로 사용하고 있으나 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.In FIG. 1, the actuator is mainly driven by piezoelectric, but the present invention is not limited thereto.
한편, 도 2a 또는 도 2b는 종래 기술에 따른 마이크로 그리퍼의 구동 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.2A and 2B are schematic cross-sectional views illustrating a method of driving the micro gripper according to the related art.
도 2a를 참조하면, 한 쌍의 마이크로 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12)은 엑츄에이터의 구동으로 간격이 좁아져 대상 물체(20)를 잡을 수 있다.2A, structures of the pair of
그 후, 한 쌍의 마이크로 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12)의 간격을 넓혀 대상물체(20)를 잡는 힘을 해제한다.Thereafter, the gap between the structures (11, 12) of the pair of micro gripper jaws is widened to release the force of holding the object (20).
이 때, 도 2b에 도시된 바와 같이, 마이크로 그리퍼는 100㎛ 이하의 물체를 잡을 경우 대상물체(20)와 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12) 사이에 정전기력(Electrostatic Force)이 발생하여 그리퍼 조의 구조물(11,12)에 대상물체(20)가 달라 붙는 스틱션 현상이 발생할 수도 있다.2B, an electrostatic force is generated between the
한편, 현재 마이크로 그리퍼에 적용되는 마이크로 그리핑(Micro-Gripping) 기술은 변위 제어 또는 힘(Force) 제어만을 통해 그리핑 동작을 제어하고 있다. Meanwhile, the micro-gripping technique applied to the micro gripper currently controls the gripping operation only through the displacement control or the force control.
그러나 전술한 마이크로 그리퍼의 목적을 달성하기 위해, 더욱 미세한 작업을 위해서는 마이크로 그리퍼 팁(Micro-Gripper tip)단의 표면 조도 컨트롤이 추가적으로 요구되므로, 이에 대한 해결방안이 요구되는 실정이다.However, in order to accomplish the object of the micro gripper described above, a surface roughness control of a micro-gripper tip is additionally required for a finer work, and a solution thereof is required.
한편, 전술한 종래의 마이크로 그리퍼에 적용되는 마이크로 그리핑(Micro-Gripping) 기술은 변위 제어 또는 힘(Force) 제어만을 통해 그리핑 동작을 제어하고 있다. Meanwhile, the micro-gripping technique applied to the conventional micro gripper described above controls the gripping operation only through the displacement control or the force control.
그러나 더욱 미세한 작업을 위해서는 마이크로 그리퍼 팁(Micro-Gripper tip)단의 표면 조도 컨트롤이 추가적으로 요구되므로, 이에 대한 해결방안이 요구된다.However, in order to finer work, additional control of the surface roughness of the micro-gripper tip is required, and a solution thereof is required.
따라서 본 발명에서는 마찰력 변화를 이용하여 객체를 그립하는 마이크로그리퍼 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention provides a micro gripper that grips an object using a change in friction force and a control method thereof.
즉, 본 발명은 객체를 그리핑하는 그리퍼 부분과 객체 간의 마찰력을 변화시킴으로써, 마이크로그리퍼의 미세 제어 기능을 사용자에게 제공하고자 한다.That is, the present invention aims to provide the micro control function of the micro gripper to the user by changing the friction force between the gripper part and the object gripping the object.
도 3은 본 발명과 관련하여, 마찰력 변화를 이용하여 객체를 그립하는 마이크로그리퍼의 일례를 도시한 것이다.3 shows an example of a micro gripper that grips an object using a change in friction force, in the context of the present invention.
도 3을 참조하면, 한 쌍의 마이크로 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12) 각각의 끝단, 즉, 객체와 연결되는 부분(31, 32)과 객체 간의 마찰력을 변화시킴으로써, 객체에 대한 미세 그리핑이 가능하도록 할 수 있다.3, by varying the frictional force between the object and the
또한, 본 발명의 일실시예로서 한 쌍의 마이크로 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12) 각각의 끝단(31, 32)을 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)로 구성할 수도 있다.In an embodiment of the present invention, the ends 31 and 32 of each of the pair of
전기활성폴리머(Electroactive Polymer)는 전압이 인가되면 압축력이 발생하며 면적이 넓어지는 폴리머로, 이에 대한 구체적인 설명은 후술한다.Electroactive polymer is a polymer which generates compressive force when a voltage is applied and has a wider area, and a detailed description thereof will be given later.
한편, 한 쌍의 마이크로 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12)과 객체와 연결되는 부분(31, 32)을 명확하게 구분하기 위해, 이하에서는 한 쌍의 마이크로 그리퍼 조(Gripper Jaw)의 구조물(11,12)을 암(11, 12)으로 호칭하고, 각각의 끝단(31, 32)을 마찰력 제어부(31, 32)라고 호칭한다.In order to clearly distinguish between the
이하에서는, 본 발명이 객체를 지지하는 암(11, 12)과 객체와 암 간의 마찰력을 변화시켜 상기 객체가 그립되도록 하는 마찰력 제어부(31, 32)를 포함하는 것으로 가정하여 설명하나 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니고, 객체와 암 간의 마찰력을 변화시킬 수 있는 다양한 방법이 적용될 수 있다는 것은 자명하다.Hereinafter, the present invention will be described on the assumption that the present invention includes
객체와 암 간의 마찰력은 다음의 수학식 1 및 수학식 2에 따라 변화될 수 있다.The frictional force between the object and the arm can be changed according to the following equations (1) and (2).
수학식 1 및 수학식 2에서 는 마찰력이고 는 마찰계수이고 는 진실접촉면적이며 는 전단응력이고 는 상기 객체의 무게이다.In equations (1) and (2) Is the frictional force Is the coefficient of friction Is the true contact area Is the shear stress Is the weight of the object.
여기서, 수학식 1은 마찰력을 표현하기 위한 수식이다.Equation (1) is a formula for expressing the frictional force.
또한, 수학식 1에서 마찰계수 를 구하기 위한 수식을 유도한 것이 수학식 2이다.In
수학식 2를 참조하면, 마찰계수 는 진실접촉면적 및 전단응력 에 비례하고, 객체의 무게 에 반비례한다는 사실을 확인할 수 있다.Referring to Equation 2, the coefficient of friction The true contact area And shear stress , The weight of the object And the inverse of the inequality.
따라서 마찰계수는 진실접촉면적 및 전단응력 에 따라 변화될 수 있고, 이러한 마찰계수의 변화는 마찰력의 변화를 유도한다.The coefficient of friction is therefore the true contact area And shear stress And this change in friction coefficient leads to a change in frictional force.
즉, 수학식 1에 표시된 것과 같이, 마찰계수가 증가하면, 마찰력 도 증가되고, 마찰계수가 감소하면, 마찰력 도 함께 감소된다.That is, as shown in Equation (1), when the coefficient of friction increases, Is increased, and the friction coefficient is decreased, the frictional force .
따라서 객체와 암 간의 접촉면적을 변화시킴으로써, 진실접촉면적 및 전단응력 이 변화될 수 있고, 이러한 변화에 대응하여 마찰계수 도 함께 변화되며, 마찰계수 의 변화에 대응하여, 마찰력 를 변화시킴으로써, 객체를 그립하는 방법에 대한 미세 조정이 가능해질 수 있다.Thus, by varying the contact area between the object and the cancer, And shear stress Can be changed, and the friction coefficient And the coefficient of friction Corresponding to the change of the frictional force It is possible to fine-tune the method of gripping the object.
따라서 본 발명이 제안하는 마이크로 그리퍼는 객체와 암 간의 마찰력을 변화시켜 미세한 그리핑 동작을 제어할 수 있다.Therefore, the micro gripper proposed by the present invention can control the fine gripping operation by changing the frictional force between the object and the arm.
더 나아가 기존의 방식 즉, 객체와 암 간의 거리 및 암이 객체를 누르는 힘을 추가적으로 이용할 수 있다.Furthermore, the existing method, that is, the distance between the object and the cancer, and the force of the arm pressing the object, can be additionally used.
객체와 암 간의 마찰력 변화, 객체와 암 간의 거리 변화 및 암이 객체를 누르는 힘 변화 중 적어도 하나를 이용함으로써, 더 미세한 그리핑 동작이 가능해지는 것이다.By using at least one of a change in the friction between the object and the cancer, a change in the distance between the object and the cancer, and a change in the force pressing the object against the cancer, finer grapping operations are possible.
도 4는 도 3을 이용하여 전술한 본 발명의 마이크로그리퍼가 객체를 그립하는 구체적인 과정을 설명하기 위한 순서도이다.FIG. 4 is a flowchart for explaining a specific process of gripping an object by the micro gripper of the present invention described above with reference to FIG. 3. FIG.
먼저, 암(11, 12)이 객체(20)를 지지할 수 있다(S410).First, the
이후, 객체(20)와 암(11, 12) 간의 접촉면적이 변화될 수 있다(S420).Thereafter, the contact area between the
객체(20)와 암(11, 12) 간의 접촉면적이 변화되면, 수학식 2를 참조하여 전술한 것과 같이, 접촉면적의 변화를 이용하여 객체와 암 간의 마찰계수를 변화시킬 수 있다(S430).When the contact area between the
또한, 마찰계수의 변화를 이용하여 수학식 1을 참조하여 전술한 것과 같이, 객체와 암 간의 마찰력이 변화된다(S440).Further, the friction force between the object and the cancer is changed as described above with reference to Equation (1) using the change of the friction coefficient (S440).
따라서 최종적으로 객체와 암 간의 마찰력이 변화되어 객체가 미세하게 그리핑 될 수 있다(S440).Accordingly, the friction force between the object and the cancer is changed finally so that the object can be finely gripped (S440).
본 발명에 적용될 수 있는 마찰력 제어부(31, 32)는 고분자 유전체 (Dielectric elastomer), 도전성 (Conducting Polymer), 강유전 폴리머 (Ferroelectric Polymer), 전기왜곡형 폴리머 (Electrostrictive polymer), 이온성 폴리머 금속 중합체 (Ionic Polymer/metal Composites, IPMC), 액정 유전체 (Liquid Crystal Elastomers), 압전 세라믹 (Piezoelectric ceramic), 압전 단결정 (Piezoelectric single crystal), 압전 폴리머 (Piezoelectric polymer), 열 활성 형상기억합금 (Thermally Activated Shape Memory Alloy), 강자성 형상 기억 합금 (Ferromagnetic Shape Memory Alloy), 형상 기억 폴리머 (Shape Memory Polymer), 자계 감응 물질 (Magnetostrictive material) 및 전자기 보이스 코일 (Electromagnetic voice coil) 중 적어도 하나의 조합으로 구성될 수 있다.The frictional
단, 전술한 마찰력 제어부(31, 32)의 구체적인 형태는 본 발명이 적용될 수 있는 단순한 일례에 불과하고, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.However, the specific forms of the friction
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 마찰력 제어부(31, 32)는 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)가 될 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the friction
전기활성폴리머(Electroactive Polymer)에 전압이 인가되면 압축력이 발생하며 면적이 넓어지게 된다.When a voltage is applied to an electroactive polymer, a compressive force is generated and the area is widened.
도 5는 본 발명과 관련하여, 그리퍼에 적용될 수 있는 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)의 동작을 설명하기 위한 개략적인 사시도이다.5 is a schematic perspective view illustrating the operation of an electroactive polymer applicable to a gripper in the context of the present invention.
도 5의 좌측에 도시된 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)는 일반적인 형태를 나타낸 것이다.The electroactive polymer shown on the left side of FIG. 5 shows a general form.
또한, 도 5에 도시된 것과 같이, 좌측에 도시된 일반적인 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)의 상하에 도포된 플렉시블 전극에 고전압을 인가하는 경우, 도 5의 우측에 표시된 그림과 같이, 전기활성폴리머는 압축력이 발생하여 면적이 넓어지게 된다.5, when a high voltage is applied to the flexible electrodes coated on the upper and lower sides of the general electroactive polymer shown on the left side, as shown in the right side of FIG. 5, the electroactive polymer The compressive force is generated and the area is widened.
따라서 이러한 특성을 본 발명에 적용하여, 더 미세한 그리핑 동작이 수행될 수도 있다.Therefore, by applying such a characteristic to the present invention, a finer gripping operation may be performed.
전기활성폴리머(Electroactive Polymer)가 적용된 본 발명의 구체적인 설명에 앞서, 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)를 제조하는 방법에 대해 선결적으로 설명한다.Prior to a specific description of the present invention to which an electroactive polymer is applied, a method for producing an electroactive polymer will be described in detail.
도 6은 본 발명과 관련하여, 그리퍼에 적용될 수 있는 전기활성폴리머를 제조하는 구체적인 방법을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flow chart for explaining a specific method of manufacturing an electroactive polymer that can be applied to a gripper, in the context of the present invention.
또한, 도 7a 내지 도 7e는 본 발명과 관련하여, 그리퍼에 적용될 수 있는 전기활성폴리머를 제조하는 구체적인 단계의 일례를 도시한 것이다.7A to 7E illustrate an example of specific steps for manufacturing an electroactive polymer that can be applied to a gripper in connection with the present invention.
먼저, 도 6을 참조하면, 고분자 유전체와 플렉시블 전극을 적측하여 멀티레이어드 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)를 제조하는 단계가 진행될 수 있다(S610).Referring to FIG. 6, a multilayer electroactive polymer may be prepared by observing a polymer dielectric and a flexible electrode (S610).
S610 단계와 관련하여, 도 7a에 도시된 것과 같이, S610 단계의 일레스터머(Elastomer) 및 스핀 코팅(Spin coating)에서의 PDMS에 적용되는 각층의 높이는 가 될 수 있다. 또한, S610 단계에서는 고온에서의 드라잉(Drying) 공정 및 CNT Electrode Spraying 공정이 진행된다.With respect to step S610, as shown in FIG. 7A, the height of each layer applied to the PDMS in the unilastomer and spin coating of step S610 can be as follows. In step S610, a drying process and a CNT electrodeposition process at a high temperature are performed.
이를 통해, 도 7b에 도시된 것과 같이, 멀티레이어드(Multilayered) 전기활성폴리머(EAP)가 생성될 수 있다.Thereby, as shown in FIG. 7B, a multilayered electroactive polymer (EAP) can be produced.
다음으로, 전기활성폴리머를 가열하고, 메탈 하우징(Metal Housing)하는 단계(S620)가 진행된다.Next, the electro-active polymer is heated and a metal housing step S620 is performed.
즉, 도 7c에 도시된 것과 같이, 멀티레이어드(Multilayered) 전기활성폴리머(EAP)를 가열한 후, 반파형으로 하우징될 수 있는 한 쌍의 메탈 하우징을 이용하여 원형으로 꼬인 형태의 전기활성폴리머(EAP)를 제작할 수 있다.That is, as shown in FIG. 7C, after heating a multilayered electroactive polymer (EAP), a pair of metal housings, which can be housed in a half-wave form, are used to form a circularly twisted electroactive polymer EAP).
이후, 메탈 하우징된 전기활성폴리머를 스트레치(stretch)시키고, 플렉시블 PCB에 부착하는 단계(S630)이 진행된다.Thereafter, the metal-housed electroactive polymer is stretched and attached to the flexible PCB (S630).
즉, 도 7d에 도시된 것과 같이, S620 단계에서 원형으로 꼬여 축소된 전기활성폴리머를 스트레치(stretch)시킨 후, 플렉시블 PCB에 부착할 수 있다.That is, as shown in FIG. 7D, the electroactive polymer that has been round-twisted and reduced in step S620 may be stretched and then attached to the flexible PCB.
또한, 전압을 인가하여, 전기활성폴리머가 원래의 형상으로 복귀되도록 하는 단계(S640)가 진행될 수 있다.In addition, a voltage (step S640) may be performed so that the electroactive polymer is returned to its original shape.
즉, 도 7e에 도시된 것과 같이, 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)에 전압이 인가되면 압축력이 발생하게 되고, 결국 객체와 접촉되는 면적이 넓어지게 된다.That is, as shown in FIG. 7E, when a voltage is applied to an electroactive polymer, a compressive force is generated, and the area in contact with the object is widened.
도 8은 본 발명과 관련하여, 전기활성폴리머가 적용된 마이크로 그리퍼의 구체적인 일례를 도시한 것이다.8 shows a specific example of a micro gripper to which an electroactive polymer is applied, in the context of the present invention.
도 8에서 마찰력 제어부(31, 32)는 도 6 및 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 전술한 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)로 구성된다.In FIG. 8, the friction
또한, 도 9는 본 발명과 관련하여, 전기활성폴리머가 적용된 마이크로 그리퍼가 객체를 그립하는 구체적인 일례를 도시한 것이다.9 shows a specific example in which a micro gripper to which an electroactive polymer is applied grips an object, in the context of the present invention.
도 9의 상측 도면에서는 전기활성폴리머가 적용된 마찰력 제어부(31, 32)와 물체(20)가 서로 접촉되고 있다.9, the friction
이때, 상측 도면의 마찰력 제어부(31, 32)에 전압이 인가될 수 있다.At this time, a voltage may be applied to the frictional
이에 대응하여, 하측 도면의 마찰력 제어부의 면적은 재질 특성에 기초하여 넓어지게 되고, 객체와 암 간의 접촉면적이 증가된다.Corresponding to this, the area of the frictional force control section in the lower drawing becomes wider on the basis of the material characteristic, and the contact area between the object and the arm is increased.
또한, 접촉면적이 증가되는 경우 객체와 암 간의 마찰계수는 증가되고, 상기 마찰계수의 증가로 인해 상기 객체와 암 간의 마찰력이 최종적으로 증가된다.Also, when the contact area is increased, the friction coefficient between the object and the arm is increased, and the frictional force between the object and the cancer is ultimately increased due to the increase of the friction coefficient.
따라서 마찰력 변화를 마찰력 제어부(31, 32)의 재질 특성에 기초하여 더욱 이끌어 낼 수 있으므로, 본 발명의 미세 조정 기능이 더 보강될 수 있는 효과가 있다.Therefore, the frictional force change can be further derived based on the material characteristics of the frictional
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 도 6 및 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 전술한 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)는 플렉시블 하기 때문에 둥근 표면에도 장착될 수 있어, 그 용도가 다양해질 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the electroactive polymer described above with reference to FIG. 6 and FIGS. 7A to 7E is flexible and can be mounted on a round surface, have.
도 10a 내지 도 10c는 전기활성폴리머가 적용된 마찰력 제어부(31, 32)의 구체적인 실시예를 도시한 것이다.10A to 10C show specific examples of the friction
도 10a 내지 도 10c를 참조하면, 둥근 형태의 암(12) 상단에 장착된 전기활성폴리머가 적용된 마찰력 제어부(31, 32)의 구체적인 일례가 도시되어 있다.10A to 10C, there is shown a specific example of the friction
도 10a 내지 도 10c에서는 하나의 암(12)을 통해서만 도시되었지만, 한 쌍을 이루는 다른 암(11)에도 상기 마찰력 제어부(31, 32)가 포함될 수 있다는 것은 자명하다.10A to 10C, only one
한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 케리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers of the technical field to which the present invention belongs.
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.It should be noted that the above-described apparatus and method are not limited to the configurations and methods of the embodiments described above, but the embodiments may be modified so that all or some of the embodiments are selectively combined .
Claims (18)
상기 객체를 지지하는 암(Arm); 및
상기 객체와 암 간의 마찰력을 변화시켜 상기 객체가 그립되도록 제어하는 마찰력 제어부;를 포함하되,
상기 마찰력 제어부는 접촉면적의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰계수를 변화시키고, 상기 마찰계수의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰력이 변화되도록 제어하며,
상기 마찰계수는 다음의 수학식에 따라 결정되는 진실접촉면적에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 그리퍼 장치.
수학식
상기 수학식에서 는 마찰계수이고 는 진실접촉면적이며 는 전단응력이고 는 상기 객체의 무게이다.1. A micro gripper device for gripping an object,
An arm supporting the object; And
And a friction control unit for controlling the grip of the object by changing a friction force between the object and the arm,
Wherein the frictional force control unit changes the frictional coefficient between the object and the arm using a change in the contact area and controls the frictional force between the object and the cancer to change using the change in the frictional coefficient,
Wherein the coefficient of friction is changed according to a true contact area determined according to the following equation: < EMI ID = 1.0 >
Equation
In the above equation Is the coefficient of friction Is the true contact area Is the shear stress Is the weight of the object.
상기 마찰력 제어부는 상기 객체와 암 간의 거리 및 상기 암이 상기 객체를 누르는 힘 중 적어도 하나를 제어하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 그리퍼 장치.The method according to claim 1,
Wherein the frictional force control unit controls at least one of a distance between the object and the arm and a force of the arm pressing the object.
상기 마찰력 제어부는 고분자 유전체 (Dielectric elastomer), 도전성 폴리머 (Conducting Polymer), 강유전 폴리머 (Ferroelectric Polymer), 전기왜곡형 폴리머 (Electrostrictive polymer), 이온성 폴리머 금속 중합체 (Ionic Polymer/metal Composites, IPMC), 액정 유전체 (Liquid Crystal Elastomers), 압전 세라믹 (Piezoelectric ceramic), 압전 단결정 (Piezoelectric single crystal), 압전 폴리머 (Piezoelectric polymer), 열 활성 형상기억합금 (Thermally Activated Shape Memory Alloy), 강자성 형상 기억 합금 (Ferromagnetic Shape Memory Alloy), 형상 기억 폴리머 (Shape Memory Polymer), 자계 감응 물질 (Magnetostrictive material) 및 전자기 보이스 코일 (Electromagnetic voice coil) 중 적어도 하나의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 그리퍼 장치.The method according to claim 1,
The frictional force control unit may be formed of a polymer material such as a dielectric elastomer, a conductive polymer, a ferroelectric polymer, an electrostrictive polymer, an ionic polymer / metal composite (IPMC) A piezoelectric ceramic, a piezoelectric polymer, a thermally activated shape memory alloy, a ferromagnetic shape memory alloy (hereinafter, referred to as " ferromagnetic shape memory alloy "), a dielectric ceramic, Wherein the micro gripper device is configured by a combination of at least one of an electromagnetic coil, an alloy, a shape memory polymer, a magnetostrictive material, and an electromagnetic voice coil.
상기 마찰력 제어부는 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)이고,
상기 마찰력 제어부에 전압이 인가되면 압축력이 발생하며 면적이 넓어지는 것을 특징으로 하는, 마이크로 그리퍼 장치.The method according to claim 1,
The frictional force control unit is an electroactive polymer,
Wherein when a voltage is applied to the frictional force control unit, a compressive force is generated and the area is widened.
상기 마찰력 제어부에 전압이 인가되는 경우,
상기 마찰력 제어부의 면적이 넓어짐으로써 상기 객체와 암 간의 접촉면적이 증가되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 그리퍼 장치.The method according to claim 6,
When a voltage is applied to the frictional force control unit,
Wherein the contact area between the object and the arm is increased by enlarging the area of the frictional force control unit.
상기 접촉면적이 증가되는 경우, 상기 객체와 암 간의 마찰계수는 증가되고,
상기 마찰계수의 증가로 인해 상기 객체와 암 간의 마찰력이 증가되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 그리퍼 장치.8. The method of claim 7,
When the contact area is increased, the friction coefficient between the object and the arm is increased,
Wherein the frictional force between the object and the arm is increased due to the increase of the coefficient of friction.
상기 암이 객체를 지지하는 단계; 및
상기 객체와 암 간의 마찰력을 변화시켜 상기 객체가 그립되는 단계;를 포함하되,
상기 객체가 그립되는 단계는,
상기 객체와 암 간의 접촉면적을 변화시키는 단계;
상기 접촉면적의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰계수를 변화시키는 단계; 및
상기 마찰계수의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰력을 변화시키는 단계;를 더 포함하며,
상기 마찰계수는 다음의 수학식에 따라 결정되는 진실접촉면적에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 그리퍼 장치의 제어방법.
수학식
상기 수학식에서 는 마찰계수이고 는 진실접촉면적이며 는 전단응력이고 는 상기 객체의 무게이다.A method of controlling a micro gripper device including an arm and a frictional force control part,
Supporting the arm with the object; And
And changing the friction force between the object and the arm to grip the object,
Wherein the step of gripping the object comprises:
Changing a contact area between the object and the cancer;
Changing a coefficient of friction between the object and the arm using the change in the contact area; And
And changing the frictional force between the object and the cancer using the change in the friction coefficient,
Wherein the coefficient of friction is changed according to a true contact area determined according to the following equation.
Equation
In the above equation Is the coefficient of friction Is the true contact area Is the shear stress Is the weight of the object.
상기 객체는 상기 객체와 암 간의 거리 및 상기 암이 상기 객체를 누르는 힘 중 적어도 하나를 이용하여 그립되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 그리퍼 장치의 제어방법.10. The method of claim 9,
Wherein the object is gripped using at least one of a distance between the object and the arm and a force of the arm pressing the object.
상기 마찰력 제어부는 고분자 유전체 (Dielectric elastomer), 도전성 폴리머 (Conducting Polymer), 강유전 폴리머 (Ferroelectric Polymer), 전기왜곡형 폴리머 (Electrostrictive polymer), 이온성 폴리머 금속 중합체 (Ionic Polymer/metal Composites, IPMC), 액정 유전체 (Liquid Crystal Elastomers), 압전 세라믹 (Piezoelectric ceramic), 압전 단결정 (Piezoelectric single crystal), 압전 폴리머 (Piezoelectric polymer), 열 활성 형상기억합금 (Thermally Activated Shape Memory Alloy), 강자성 형상 기억 합금 (Ferromagnetic Shape Memory Alloy), 형상 기억 폴리머 (Shape Memory Polymer), 자계 감응 물질 (Magnetostrictive material) 및 전자기 보이스 코일 (Electromagnetic voice coil) 중 적어도 하나의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 그리퍼 장치의 제어방법.10. The method of claim 9,
The frictional force control unit may be formed of a polymer material such as a dielectric elastomer, a conductive polymer, a ferroelectric polymer, an electrostrictive polymer, an ionic polymer / metal composite (IPMC) A piezoelectric ceramic, a piezoelectric polymer, a thermally activated shape memory alloy, a ferromagnetic shape memory alloy (hereinafter, referred to as " ferromagnetic shape memory alloy "), a dielectric ceramic, Wherein the micro gripper device comprises a combination of at least one of Alloy, Shape Memory Polymer, Magnetostrictive material and Electromagnetic voice coil.
상기 마찰력 제어부는 전기활성폴리머(Electroactive Polymer)이고,
상기 마찰력 제어부에 전압이 인가되면 압축력이 발생하며 면적이 넓어지는 것을 특징으로 하는, 마이크로 그리퍼 장치의 제어방법.10. The method of claim 9,
The frictional force control unit is an electroactive polymer,
Wherein when a voltage is applied to the frictional force control unit, a compressive force is generated and the area is widened.
상기 객체가 그립되는 단계는,
상기 마찰력 제어부에 전압이 인가되는 단계;
상기 마찰력 제어부의 면적이 넓어짐으로써 상기 객체와 암 간의 접촉면적이 증가되는 단계;
상기 접촉면적의 증가로 인해, 상기 객체와 암 간의 마찰계수가 증가되는 단계; 및
상기 마찰계수의 증가로 인해 상기 객체와 암 간의 마찰력이 증가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 마이크로 그리퍼 장치의 제어방법.15. The method of claim 14,
Wherein the step of gripping the object comprises:
Applying a voltage to the frictional force control unit;
Increasing a contact area between the object and the arm by enlarging the area of the frictional force control unit;
Increasing the friction coefficient between the object and the arm due to the increase in the contact area; And
Further comprising increasing the frictional force between the object and the arm due to an increase in the coefficient of friction.
상기 객체를 그립하는 방법은,
상기 암이 상기 객체를 지지하는 단계; 및
상기 객체와 암 간의 마찰력을 변화시켜 상기 객체가 그립되는 단계를 포함하되,
상기 객체가 그립되는 단계는,
상기 객체와 암 간의 접촉면적을 변화시키는 단계;
상기 접촉면적의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰계수를 변화시키는 단계; 및
상기 마찰계수의 변화를 이용하여 상기 객체와 암 간의 마찰력을 변화시키는 단계;를 더 포함하고,
상기 마찰계수는 다음의 수학식에 따라 결정되는 진실접촉면적에 따라 변화되는 것을 특징으로 하는, 기록매체.
수학식
상기 수학식에서 는 마찰계수이고 는 진실접촉면적이며 는 전단응력이고 는 상기 객체의 무게이다.A program of instructions executable by a digital processing device is tangibly embodied to perform a method of gripping an object by a micro gripper device including an arm and a frictional force control, A recording medium readable by a processing apparatus,
A method for gripping an object,
Supporting the object by the arm; And
And changing the friction force between the object and the arm to grip the object,
Wherein the step of gripping the object comprises:
Changing a contact area between the object and the cancer;
Changing a coefficient of friction between the object and the arm using the change in the contact area; And
And changing a frictional force between the object and the cancer using the change in the friction coefficient,
Wherein the friction coefficient is changed according to a true contact area determined according to the following equation.
Equation
In the above equation Is the coefficient of friction Is the true contact area Is the shear stress Is the weight of the object.
상기 객체는 상기 객체와 암 간의 거리 및 상기 암이 상기 객체를 누르는 힘 중 적어도 하나를 이용하여 그립되는 것을 특징으로 하는, 기록매체.17. The method of claim 16,
Wherein the object is gripped using at least one of a distance between the object and the arm and a force of the arm pressing the object.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120110787A KR101401642B1 (en) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Microgripper for gripping the object using change of frictional force and method for controlling thereof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120110787A KR101401642B1 (en) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Microgripper for gripping the object using change of frictional force and method for controlling thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20140046571A KR20140046571A (en) | 2014-04-21 |
KR101401642B1 true KR101401642B1 (en) | 2014-05-30 |
Family
ID=50653456
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120110787A KR101401642B1 (en) | 2012-10-05 | 2012-10-05 | Microgripper for gripping the object using change of frictional force and method for controlling thereof |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101401642B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210102623A (en) * | 2020-02-12 | 2021-08-20 | (주)아스토 | Gripper with electrostatic adhesion and method for picking up atypical objects using thereof |
US11584015B2 (en) | 2019-05-03 | 2023-02-21 | Daegu Gyeongbuk Institute Of Science And Technology | Gripper system |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108375998B (en) * | 2018-03-15 | 2024-05-17 | 宁波尚进自动化科技有限公司 | Method and system for controlling switch state of wire clamp with friction force |
CN110039562A (en) * | 2019-04-01 | 2019-07-23 | 清华大学 | A kind of magnetic fluid manipulator |
CN110125972A (en) * | 2019-05-08 | 2019-08-16 | 哈尔滨工业大学 | A kind of grabbing device of stiffness variable and preparation method thereof |
CN110549270B (en) * | 2019-09-25 | 2021-09-10 | 天津大学 | Micro gripper with bionic super-hydrophobic structure and manufacturing method of jaw end face of micro gripper |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06238578A (en) * | 1993-02-10 | 1994-08-30 | Olympus Optical Co Ltd | Operating device for minute body |
JPH09314483A (en) * | 1996-05-29 | 1997-12-09 | Tokai Rika Co Ltd | Micro-manipulator, and its manufacture |
JP2006326716A (en) | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Sony Corp | Pinchers, pinching device, and pinching method |
-
2012
- 2012-10-05 KR KR1020120110787A patent/KR101401642B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06238578A (en) * | 1993-02-10 | 1994-08-30 | Olympus Optical Co Ltd | Operating device for minute body |
JPH09314483A (en) * | 1996-05-29 | 1997-12-09 | Tokai Rika Co Ltd | Micro-manipulator, and its manufacture |
JP2006326716A (en) | 2005-05-24 | 2006-12-07 | Sony Corp | Pinchers, pinching device, and pinching method |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
논문(2008.02) * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11584015B2 (en) | 2019-05-03 | 2023-02-21 | Daegu Gyeongbuk Institute Of Science And Technology | Gripper system |
KR20210102623A (en) * | 2020-02-12 | 2021-08-20 | (주)아스토 | Gripper with electrostatic adhesion and method for picking up atypical objects using thereof |
KR102316229B1 (en) * | 2020-02-12 | 2021-10-22 | (주)아스토 | Gripper with electrostatic adhesion and method for picking up atypical objects using thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20140046571A (en) | 2014-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101401642B1 (en) | Microgripper for gripping the object using change of frictional force and method for controlling thereof | |
JP5539837B2 (en) | Electrostrictive composite structure and actuator | |
Song et al. | 35 Hz shape memory alloy actuator with bending-twisting mode | |
US20190372482A1 (en) | Triboelectric Nanogenerator for Harvesting Broadband Kinetic Impact Energy | |
AbuZaiter et al. | Development of a shape-memory-alloy micromanipulator based on integrated bimorph microactuators | |
Abdelmoula et al. | Low-frequency Zigzag energy harvesters operating in torsion-dominant mode | |
KR101870278B1 (en) | Triboelectric Energy Harvester and Portable Self-Powered Active Triboelectric Environmental Sensor Using the Frequency Lifting Mechanism | |
JP4562782B2 (en) | Gripper and driving method thereof | |
Shivhare et al. | Design enhancement of a chevron electrothermally actuated microgripper for improved gripping performance | |
Nafari et al. | Ultra-long vertically aligned lead titanate nanowire arrays for energy harvesting in extreme environments | |
Yang et al. | Design and control of a multi-DOF micromanipulator dedicated to multiscale micromanipulation | |
US9834437B2 (en) | Method for manufacturing MEMS torsional electrostatic actuator | |
Demaghsi et al. | Design and simulation of a novel metallic microgripper using vibration to release nano objects actively | |
Shi et al. | A micromachined piezoelectric microgripper for manipulation of micro/nanomaterials | |
Ghosh et al. | Carbon nanotube-based hierarchical paper structure for ultra-high electrothermal actuation in a wide humidity range | |
Kim et al. | Electrohydraulic actuator based on multiple pouch modules for bending and twisting | |
Jain et al. | Microassembly by an IPMC-based flexible 4-bar mechanism | |
Mackay et al. | Polymer micro-grippers with an integrated force sensor for biological manipulation | |
Bhat | Modeling and precision control of ionic polymer metal composite | |
KR101943891B1 (en) | Apparatus for measuring piezoelectric properties of piezoelectric fiber | |
CN101570310B (en) | Magnetostriction type jiggle clamp | |
Hoxhold et al. | Batch fabrication of micro grippers with integrated actuators | |
Burugupally et al. | Enhancing the performance of dielectric elastomer actuators through the approach of distributed electrode array with fractal interconnects architecture | |
Carrico et al. | Precision feedback and feedforward control of ionic polymer metal composite actuators | |
Tartarisco et al. | Polyurethane unimorph bender microfabricated with Pressure Assisted Microsyringe (PAM) for biomedical applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170412 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180418 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |