KR101998322B1 - 로드 셀 및 이를 포함하는 로드 셀 어레이 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 내부에 충진 공간이 형성되어 있으며, 상면 및 하면 상에 각각 다섯 개의 홀이 형성되되, 네 개는 원주 방향으로 각각 90도 이격되어 형성되고, 나머지 한 개는 상기 상면 및 하면의 중심부에 각각 형성되는, 제1복합소재로 형성되는 구조체, 상기 구조체의 충진 공간에 충진되며, 상기 구조체와 동일하거나 상기 구조체보다 다양한 변위를 가지며, 제2복합소재로 형성되는 충진체, 상기 구조체의 홀과 대응되도록 배치되되, 상기 구조체의 상하 방향으로 관통하여 형성되며, 전도성 물질 및 비전도성의 제3복합소재의 혼합물로 형성되며, 상기 상하 방향을 따라 도전성을 가지도록 다섯 개의 센서가 형성되어 있는 센서부 및 상기 센서부를 구성하는 센서들의 상대적인 변형량을 측정하여 압력방향을 측정하고, 상기 센서부의 상하 방향의 양단을 전기적으로 연결하여, 상기 센서부의 변형에 따른 저항 변화를 감지하여, 외력의 크기를 측정하는 로드 셀을 제공한다.
따라서, 본체의 상하 방향을 따라 관통되어 배치되는 각각의 센서부들이 외력에 의해 변형되어 저항이 변화되면, 상기 변화된 저항으로부터 스트레인을 도출하고, 상기 도출된 스트레인으로부터 외력의 크기 및 위치를 측정 가능하다.
따라서, 본체의 상하 방향을 따라 관통되어 배치되는 각각의 센서부들이 외력에 의해 변형되어 저항이 변화되면, 상기 변화된 저항으로부터 스트레인을 도출하고, 상기 도출된 스트레인으로부터 외력의 크기 및 위치를 측정 가능하다.
Description
본 발명은 로드 셀 및 이를 포함하는 로드 셀 어레이에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 본체의 상하 방향을 따라 관통되어 배치되는 각각의 센서부들이 외력에 의해 변형되어 저항이 변화되면, 상기 변화된 저항으로부터 스트레인을 도출하고, 상기 도출된 스트레인으로부터 외력의 크기 및 위치를 측정하는 로드 셀 및 이를 포함하는 로드 셀 어레이에 관한 것이다.
폴리머 기반 압력/촉각 센서의 경우 구조적으로 외부환경에 취약하며 실리콘 센서에 비해 감도가 낮아서 민감한 감지능력에는 한계가 있으나, 대면적 구현이 가능하고 유연성을 확보할 수 있는 장점이 있다. 기계적으로 굽힘이 자유로운 센서, 즉 유연성 센서는 지금까지는 특별한 용도로 사용되기 위해 제작되고 있으나, 앞으로는 일상생활에 자주 등장하는 센서의 유형이 될 것이다. 매우 다양한 분야에서 기존의 딱딱한 센서를 대체하는 용도 뿐만 아니라 센서가 가지는 유연한 성질로 말미암아 대면적의 감지 영역이 필요하거나 1회용으로 간단히 사용할 수 있는 분야 등의 새로운 분야에서도 사용도 증가하는 추세이다.
하지만 종래의 압력 센서의 경우 한쪽 방향에서 가해지는 압력만을 감지하고 방향 인식이 어려운 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 출현한 기술 중의 하나가 공개특허 10-2016-0104270호 "방향 인식 압력 센서"인데, 센서의 양방향에서 가해지는 압력을 모두 인식하고 어느 방향에서 압력이 가해지는지 인식이 가능한 방향 인식 압력 센서가 게재되어 있다.
그러나 상기 공개특허 또한 양방향 인식만 가능할 뿐 비스듬하게 작용하는 힘에 대한 방향 측정에는 한계가 있는 문제점이 있다.
본 발명은 본체의 상하 방향을 따라 관통되어 배치되는 각각의 센서부들이 외력에 의해 변형되어 저항이 변화되면, 상기 변화된 저항으로부터 스트레인을 도출하고, 상기 도출된 스트레인으로부터 외력의 크기 및 위치를 측정하는 로드 셀 및 이를 포함하는 로드 셀 어레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 본 발명은 내부에 충진 공간에 형성되어 있으며, 제1복합소재로 형성되는 구조체, 및 상기 충진 공간에 충진되며, 상기 구조체와 동일하거나 낮은 강성을 가지는 제2복합소재로 형성되는 충진체를 포함하는 본체, 상기 본체의 상하 방향을 따라 관통되어 배치되되 상기 본체의 중심부에 배치되고, 제3전도성 물질 및 비전도성의 제3복합소재의 혼합물로 형성되는 제1센서부, 상기 제1센서부의 주위에서 원주 방향을 따라 복수 개가 배치되며, 제4전도성 물질 및 비전도성의 제4복합소재의 혼합물로 형성되는 제2센서부들, 상기 제1센서부 또는 상기 제2센서부들이 변형되어 상기 제1센서부 또는 상기 제2센서부들의 저항이 변화되면, 상기 변화된 저항으로부터 스트레인을 도출하고, 상기 도출된 스트레인으로부터 외력의 크기 및 위치를 측정하는 제어부를 포함하는 단위 로드 셀을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 어레이 배열을 가지는 관통 홀들이 형성되어 있는 하우징, 상기 관통 홀들에 각각 삽입되며, 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 단위 로드 셀들, 상기 하우징의 상부에 배치되며, 상기 단위 로드셀들의 상면과 각각 전기적으로 연결되어 있는 제1전극 패턴이 형성되어 있는 상면 전극시트, 상기 하우징의 하부에 배치되며, 상기 단위 로드셀들의 하면과 각각 전기적으로 연결되어 있는 제2전극 패턴이 형성되어 있는 하면 전극시트 및 상기 상면 전극시트 및 상기 하면 전극시트와 전기적으로 연결되며, 외력에 의하여 상기 단위 로드셀들 중 일 단위 로드셀이 변형되어, 상기 단위 로드셀의 저항이 변화되면, 상기 변화된 저항으로부터 스트레인을 도출하고, 상기 도출된 스트레인으로부터 외력의 크기 및 위치를 측정하는 메인 제어부를 포함하는 로드 셀 어레이를 제공한다.
본 발명에 따른 로드 셀 또는 로드 셀 어레이는 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본체의 상하 방향을 따라 관통되어 배치되는 각각의 센서부들이 외력에 의해 변형되어 저항이 변화되면, 상기 변화된 저항으로부터 스트레인을 도출하고, 상기 도출된 스트레인으로부터 외력의 크기 및 위치를 측정 가능하다.
둘째, 외력의 크기뿐만 아니라 외력의 방향도 알 수 있어서, 신체에 접촉하는 소재에 부착하여 신체압력의 분포 및 접촉 힘의 방향을 측정하는데 유용하다.
셋째, 로드 셀 어레이를 이용해서 외력이 작용하는 정확한 위치점을 찾아 낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 셀의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로드 셀의 Ⅱ-Ⅱ선을 취한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 로드 셀의 Ⅲ-Ⅲ선을 취한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 로드 셀의 작동 구조를 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로드 셀 어레이의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 로드 셀 어레이의 상부 기판을 제외한 결합 구조를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 로드 셀 어레이의 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 로드 셀 어레이 중 단위 로드 셀 하나의 확대도이다.
도 9는 도 5에 도시된 로드 셀에 외력이 비스듬하게 작용했을 때, 센서의 변형모습을 도시한 모식도이다.
도 2는 도 1에 도시된 로드 셀의 Ⅱ-Ⅱ선을 취한 단면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 로드 셀의 Ⅲ-Ⅲ선을 취한 단면도이다.
도 4는 도 1에 도시된 로드 셀의 작동 구조를 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로드 셀 어레이의 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 로드 셀 어레이의 상부 기판을 제외한 결합 구조를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 로드 셀 어레이의 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시된 로드 셀 어레이 중 단위 로드 셀 하나의 확대도이다.
도 9는 도 5에 도시된 로드 셀에 외력이 비스듬하게 작용했을 때, 센서의 변형모습을 도시한 모식도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 로드 셀(100)은 구조체(110), 충진체(120), 제1센서부(130) 및 제2센서부들(141, 142, 143, 144)을 포함한다.
상기 구조체(110) 내부에 상기 충진체(120)가 충진되어 있는 것을 본체라 한다. 상기 본체는 상하 방향을 따라 길게 형성되는 원통 구조를 가진다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다.
상기 구조체(110)는 내부에 충진 공간이 형성되어 있다. 상기 구조체(100)는 폴리우레탄, 폴리디메틸실록산 또는 실리콘 고무 중 어느 하나로 형성되거나, 폴리우레탄과 폴리디메틸실록산의 복합재, 폴리우레탄과 실리콘 고무의 복합재 또는 폴리디메틸실록산과 실리콘 고무의 복합재 중 어느 하나로 형성된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다른 플렉서블한 소재로 변경이 가능하다. 상기 구조체(110)는 상기 구조체(110)의 내부에 충진되는 상기 충진체(120)와 강성이 동일하거나 상기 충진체(120)보다 강성이 높은 비전도성 물질로 형성된다. 상기 구조체(110)는 외부 압력을 지지하는 역할을 한다. 상기 구조체(110)는 측정하고자 하는 외력의 크기 및 방향에 따라서 상기 구조체(110)의 형상 또는 재질을 변경할 수 있다. 상기 구조체(110)는 외력이 커질수록 외력이 적게 작용할 때보다 더 강성 소재로 상기 구조체(110)를 형성한다. 상기 구조체(110)의 구조가 견고해 질수록 더 강한 외력이 작용하더라도 상기 구조체(110)의 변형량이 적어 더 강한 외력에 대한 힘의 측정이 가능하다.
상기 충진체(120)는 상기 구조체(110) 내부의 공간에 충진된다. 상기 충진체(120)는 상기 구조체(110) 내부에서 제1센서부(130) 및 제2센서부들(141, 142, 143, 144)과 결합한다. 이때, 상기 제1센서부(130) 및 제2센서부들(141, 142, 143, 144)은 상기 본체를 상하 방향으로 관통하여 형성된다. 상기 충진체(120)는 상기 구조체(110)와 동일하거나 상기 구조체(110)보다 낮은 강성을 갖는다. 상기 충진체(120)는 폴리우레탄 또는 실리콘 고무로 형성된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 다른 플렉서블한 소재로 변경이 가능하다.
상기 충진체(120)는 충진되는 물질의 종류에 따라 각각 다른 연성을 가지므로, 충진되는 물질을 교체함으로써 외력에 대한 변형 방향을 조절할 수 있다. 상기 충진체(120)는 외력이 커질수록 외력이 적게 작용할 때보다 더 강성 소재로 상기 충진체(120)를 충진한다. 상기 충진체(120)의 소재가 외력이 적게 작용할 때보다 더 강성 소재로 형성될수록 더 강한 외력이 작용하더라도 상기 충진체(120)의 변형량이 적어서 더 강한 외력에 대한 힘의 측정이 가능하다. 또한 외력이 약해질수록 외력이 크게 작용할 때보다 더 연성 소재로 상기 충진체(120)를 충진해야 외력이 강할 때보다 더 약한 힘에도 상기 충진체(120)의 변형량이 많아서 더 약한 외력에도 민감하게 힘의 측정이 가능하다.
상기 제1센서부(130) 및 상기 제2센서부들(141, 142, 143, 144)은 상기 본체를 상하 방향으로 관통하여 형성되며, 상기 본체에 밀착하여 고정된다. 상기 제1센서부(130) 및 상기 제2센서부들(141, 142, 143, 144)은 플렉서블한 소재로 형성된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다. 상기 제2센서부들(142, 142, 143, 144)은 상기 제1센서부(130)를 중심으로 90도 간격으로 원주방향을 따라 배치된다. 하지만 본 발명은 이에 한정되지 않고 상기 제2센서부들(141, 142, 143, 144)은 상기 제1센서부(130)를 중심으로 원주 방향을 따라 등간격으로 복수개가 배치될 수 있다.
상기 제1센서부(130)는 제3전도성 물질 및 비전도성의 제3복합소재의 혼합물로 형성되고, 상기 제2센서부들(141, 142, 143, 144)은 제4전도성 물질 및 비전도성의 제4복합소재의 혼합물로 형성된다. 상기 제3전도성 물질과 상기 제4전도성 물질은 동일 물질로 형성된다. 상기 제3전도성 물질 및 상기 제4전도성 물질은 탄소나노튜브, 카본 블랙, 그라파이트, 그래핀 중 어느 하나로 형성되고, 상기 제3복합소재와 상기 제4복합소재는 동일 물질로 형성된다. 상기 제3복합소재 및 상기 제4복합소재는 폴리디메틸실록산으로 형성된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다.
상기 제1센서부(130) 또는 상기 제2센서부들(141, 142, 143, 144)이 변형되어 상기 제1센서부(130) 또는 상기 제2센서부들(141, 142, 143, 144)의 저항이 변화되면, 상기 변화된 저항으로부터 스트레인을 도출하고, 상기 도출된 스트레인으로부터 외력의 크기 및 위치를 측정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 도 4는 도 1의 실시예에 따른 로드 셀(100)의 작동구조를 모식적으로 도시한다. 상기 로드 셀(100)은 구조체(110), 충진체(120), 제1센서부(130), 제2센서부들(141, 142, 143, 144) 및 제어부(150)를 포함한다. 상기 구조체(110), 상기 충진체(120), 상기 제1센서부(130), 상기 제2센서부들(141, 142, 143, 144)은 도 1의 실시예와 유사한바 설명을 생략한다. 상기 제어부(150)는 제1전극(151), 제2전극(152), 제3전극(153), 제4전극(154), 제5전극(155), 제6전극(156) 및 제어기(157)를 포함한다. 상기 제어부(150)는 상기 제1센서부(130) 및 상기 제2센서부들(141, 142, 143, 144)의 상하 방향의 양단을 각각 전기적으로 연결한다. 상기 제어부(150)는 상기 제1센서부(130) 또는 제2센서부들(141, 142, 143, 144)의 변형에 따른 저항 변화를 감지하여 스트레인을 계산함으로써 외부로부터 가해지는 외력의 크기 및 위치를 측정한다.
상기 제1전극(151), 제2전극(152), 제3전극(153) 제4전극(154), 제5전극(155), 제6전극(156)은 카본 전극으로 형성된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다.
상기 로드 셀(100)에 외력이 작용하면, 상기 로드 셀(100)의 구조체(110), 충진체(120), 제1센서부(130) 및 제2센서부들(141, 142, 143, 144,)에 각각 힘이 전달되고 상기 제1센서부(130) 또는 상기 제2센서부들(141, 142, 143, 144)의 형태 변화를 일으킨다. 상기 형태의 변화는 저항의 변화를 일으키고, 상기 저항변화를 측정하여 스트레인을 계산함으로써 외부에서 상기 로드 셀(100)에 힘을 측정한다. 또한 상기 로드 셀(100)은 상기 제1센서부(130) 또는 상기 제2센서부들(141, 142, 143, 144)의 형태 변화를 측정하여 외력의 방향을 측정한다. 상기 로드 셀(100)은 상기 구조체(110)의 형상 및 소재 또는 상기 구조체(110)의 내부에 충진되는 충진체(120)의 소재를 다양화함으로써 외력에 따른 변형 방향을 조절할 수 있다.
도 5, 6 및 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 로드 셀 어레이(200)는 하우징(260), 단위 로드 셀들(100), 상면 전극시트(270) 및 하면 전극시트(280)를 포함한다.
상기 하우징(260)은 어레이 배열을 가진다. 상기 하우징(260)은 4ㅧ6형태로 형성된다. 또한 상기 하우징(260)은 매트릭스 배열 구조를 가질 수 있고, 직사각형 또는 정사각형 형태로 형성될 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다. 상기 하우징(260)은 관통 홀들이 형성되어 있어서 상기 단위 로드 셀들(100)이 상기 관통 홀들에 삽입된다.
상기 하우징(260)의 상부에는 제1전극패턴이 형성되어 있는 상기 상면 전극시트(270)가 형성되고, 상기 하우징(260)의 하부에는 제2전극패턴이 형성되어 있는 상기 하면 전극시트(280)가 형성된다.
상기 단위 로드 셀들(100)은 도 1의 로드 셀(100)로 형성된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다. 상기 단위 로드 셀들(100)은 4ㅧ6형태의 매트릭스 배열 구조를 갖는다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다. 상기 제1전극패턴을 Y축, 상기 제2전극패턴을 X축이라 할 때, 상기 단위 로드 셀들(100)은 각각 X축 및 Y축에 대하여 직교 방향으로 배열된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다. 상기 로드 셀들(100)에서 상기 제2센서부들(141, 142, 143, 144))의 배열 방향과 상기 로드 셀들(100)의 어레이 배열 방향은 동일하다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다.
상기 상면 전극시트(270)는 상기 제1전극패턴, 상부 인터페이스부(277) 및 상부 기판(291)을 포함한다. 상기 제1전극패턴은 상기 X축에 수직하게 배열되는 Y1전극라인(271a, 271b, 271,c), Y2전극라인(272a, 272b, 272c), Y3전극라인(273a, 273b, 273c), Y4전극라인(274a, 274b, 274c), Y5전극라인(275a, 275b, 275c) 및 Y6전극라인(276a, 276b, 276c)을 포함한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 전극라인의 수가 Y1, Y2, Y3, Y4, ..., Yn으로 형성될 수 있다. 상기 상면 전극시트(270)는 상기 하우징(260)의 상부에 배치되고, 상기 단위 로드 셀들(100)의 상면과 각각 전기적으로 연결된다. 상기 Y1전극라인(271a, 271b, 271,c), Y2전극라인(272a, 272b, 272c), Y3전극라인(273a, 273b, 273c), Y4전극라인(274a, 274b, 274c), Y5전극라인(275a, 275b, 275c) 및 Y6전극라인(276a, 276b, 276c)은 상기 단위 로드 셀들(100) 각각의 상면을 모두 덮을 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 상기 상부 인터페이스부(277)는 상기 Y1전극라인(271a, 271b, 271,c), Y2전극라인(272a, 272b, 272c), Y3전극라인(273a, 273b, 273c), Y4전극라인(274a, 274b, 274c), Y5전극라인(275a, 275b, 275c) 및 Y6전극라인(276a, 276b, 276c) 각각과 연결되어 외부 전극과 연결시킨다. 상기 상부 기판(291)은 상기 Y1전극라인(271a, 271b, 271,c), Y2전극라인(272a, 272b, 272c), Y3전극라인(273a, 273b, 273c), Y4전극라인(274a, 274b, 274c), Y5전극라인(275a, 275b, 275c) 및 Y6전극라인(276a, 276b, 276c)의 상부에 형성된다. 상기 상부 기판(291)은 플렉서블 피시비(PCB) 기판으로 형성된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다.
상기 하면 전극시트(280)는 상기 제2전극패턴, 하부 인터페이스부(287) 및 하부 기판(292)을 포함한다. 상기 제2전극패턴은 상기 Y축에 수직하게 배열되는 X1전극라인(281a, 281b, 281c), X2전극라인(282a, 282b, 282c), X3전극라인(283a, 283b, 283c) 및 X4전극라인(284a, 284b, 284c)을 포함한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 전극라인의 수가 X1, X2, X3, X4, ..., Xn으로 형성될 수 있다. 상기 하면 전극시트(280)는 상기 하우징(260)의 하부에 배치되고, 상기 단위 로드 셀들(100)의 하면과 각각 전기적으로 연결된다. 상기 X1전극라인(281a, 281b, 281c), X2전극라인(282a, 282b, 282c), X3전극라인(283a, 283b, 283c) 및 X4전극라인(284a, 284b, 284c)은 상기 단위 로드 셀들(100) 각각의 상면을 모두 덮을 수 있는 크기로 형성될 수 있다. 상기 하부 인터페이스부(287)는 X1전극라인(281a, 281b, 281c), X2전극라인(282a, 282b, 282c), X3전극라인(283a, 283b, 283c) 및 X4전극라인(284a, 284b, 284c) 각각과 연결되어 외부 전극과 연결시킨다. 상기 하부 기판(292)은 플렉서블 피시비(PCB) 기판으로 형성된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고 변경이 가능하다. 상기 도 5의 로드 셀 어레이(200)를 신체의 특정 부분 또는 신체와 접촉하는 소재들에 부착할 경우, 상기 도 5의 로드 셀 어레이(200)의 변형을 측정하여 외력이 작용한 위치 및 크기를 측정 가능하다.
도 7을 참조하면, 도 7은 도 6의 로드 셀 어레이(200)의 작동구조를 모식적으로 도시한다. 도 7의 로드 셀 어레이(200)는 하우징(260), 단위 로드 셀들(100), 상면 전극시트(270), 하면 전극시트(280) 및 제어부(250)를 포함한다. 상기 하우징(260), 상기 단위 로드 셀들(100), 상기 상면 전극시트(270) 및 상기 하면 전극시트(280)는 도 6의 실시예와 유사한바 설명을 생략한다. 상기 제어부(250)는 제1전극(251), 제2전극(252) 및 제어기(257)를 포함한다. 상기 제어부(250)는 상기 상부 인터페이스부(277) 및 상기 하부 인터페이스부(287)와 전기적으로 연결된다. 상기 제어부(250)는 도 6의 로드 셀 어레이(200)에 포함되어 있는 단위 로드 셀들(100) 중 일부 또는 전부가 외력을 받아 변형되면 저항이 변화되는 것을 측정하여 스트레인을 계산함으로써 외력의 크기를 측정한다.
도 9를 참조하면, 도 9는 도 5의 실시예에 따른 로드 셀 어레이(200)에 외력이 작용하는 경우 상기 로드 셀 어레이(200)에 포함되어 있는 단위 로드 셀(100)에 포함된 제1센서부(130) 또는 제2센서부들(141, 142, 143, 144)의 변형상태를 모식적으로 도시한다. 상기 단위 로드 셀(100)의 제1센서부(130) 및 제2센서부들(141, 143)을 연결하는 선을 Y축, 제1센서부(130)를 상하로 관통하는 선을 Z축으로 했을 때, 상기 제1센서부(130) 및 제2센서부들(141, 143)의 변형량을 고려하면, 외력은 Y축의 음의 방향 및 Z축의 양의 방향의 어느 한 교점으로부터 상기 제1센서부(130)를 향해서 작용한 것을 알 수 있다.
100: 로드 셀 110: 구조체
120: 충진체 130: 제1센서부
141, 142, 143, 144: 제2센서부들 151: 제1전극
152: 제2전극 153: 제3전극
154: 제4전극 155: 제5전극
156: 제6전극 157, 257: 제어기
200: 로드 셀 어레이 260: 하우징
270: 상부 전극시트 271a, 271b, 271c: Y1전극라인
272a, 272b, 272c: Y2전극라인 273a, 273b, 273c: Y3전극라인
274a, 274b, 274c: Y4전극라인 275a, 275b, 275c: Y5전극라인
276a, 276b, 276c: Y6전극라인 277: 상부 인터페이스부
280: 하부 전극시트 281a, 281b, 281c: X1전극라인
282a, 282b, 282c: X2전극라인 283a, 283b, 283c: X3전극라인
284a, 284b, 284c: X4전극라인 287: 하부 인터페이스부
291: 상부기판 292: 하부기판
120: 충진체 130: 제1센서부
141, 142, 143, 144: 제2센서부들 151: 제1전극
152: 제2전극 153: 제3전극
154: 제4전극 155: 제5전극
156: 제6전극 157, 257: 제어기
200: 로드 셀 어레이 260: 하우징
270: 상부 전극시트 271a, 271b, 271c: Y1전극라인
272a, 272b, 272c: Y2전극라인 273a, 273b, 273c: Y3전극라인
274a, 274b, 274c: Y4전극라인 275a, 275b, 275c: Y5전극라인
276a, 276b, 276c: Y6전극라인 277: 상부 인터페이스부
280: 하부 전극시트 281a, 281b, 281c: X1전극라인
282a, 282b, 282c: X2전극라인 283a, 283b, 283c: X3전극라인
284a, 284b, 284c: X4전극라인 287: 하부 인터페이스부
291: 상부기판 292: 하부기판
Claims (12)
- 어레이 배열을 가지는 관통 홀들이 형성되어 있는 하우징;
상기 관통 홀들에 각각 삽입되는 단위 로드 셀들;
상기 하우징의 상부에 배치되며, 상기 단위 로드셀들의 상면과 각각 전기적으로 연결되어 있는 제1전극 패턴이 형성되어 있는 상면 전극시트;
상기 하우징의 하부에 배치되며, 상기 단위 로드셀들의 하면과 각각 전기적으로 연결되어 있는 제2전극 패턴이 형성되어 있는 하면 전극시트; 및
상기 상면 전극시트 및 상기 하면 전극시트와 전기적으로 연결되며, 외력에 의하여 상기 단위 로드셀들 중 일 단위 로드셀이 변형되어, 상기 단위 로드셀의 저항이 변화되면, 상기 변화된 저항으로부터 스트레인을 도출하고, 상기 도출된 스트레인으로부터 외력의 크기 및 위치를 측정하는 메인 제어부를 포함하고,
상기 단위 로드 셀들은,
내부에 충진 공간에 형성되어 있으며, 제1복합소재로 형성되는 구조체, 및 상기 충진 공간에 충진되며, 상기 구조체와 동일하거나 낮은 강성을 가지는 제2복합소재로 형성되는 충진체를 포함하는 본체;
상기 본체의 상하 방향을 따라 관통되어 배치되되 상기 본체의 중심부에 배치되고, 제3전도성 물질 및 비전도성의 제3복합소재의 혼합물로 형성되는 제1센서부;
상기 제1센서부의 주위에서 원주 방향을 따라 복수 개가 배치되며, 제4전도성 물질 및 비전도성의 제4복합소재의 혼합물로 형성되는 제2센서부들; 및
상기 제1센서부 또는 상기 제2센서부들이 변형되어 상기 제1센서부 또는 상기 제2센서부들의 저항이 변화되면, 상기 변화된 저항으로부터 스트레인을 도출하고, 상기 도출된 스트레인으로부터 외력의 크기 및 위치를 측정하는 제어부를 포함하는,
로드 셀 어레이. - 청구항 1에 있어서,
상기 본체는 상기 상하방향을 따라 길게 형성되는 원통 구조를 가지는,
로드 셀 어레이. - 청구항 1에 있어서,
상기 제3전도성 물질과 상기 제4전도성 물질은 동일 물질로 형성되는,
로드 셀 어레이. - 청구항 1에 있어서,
상기 제3복합소재와 상기 제4복합소재는 동일 물질로 형성되는,
로드 셀 어레이. - 청구항 1에 있어서,
상기 제2센서부들은 상기 제1센서부를 중심으로 하여 원주 방향을 따라 등간격으로 배치되는,
로드 셀 어레이. - 청구항 5에 있어서,
상기 제2센서부들은 4개이며, 90도 간격으로 배치되는,
로드 셀 어레이. - 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 단위 로드셀들은 매트릭스 배열 구조를 가지는,
로드 셀 어레이. - 청구항 1에 있어서,
서로 직교하는 X축 및 Y축에 대하여 상기 단위 로드셀들이 상기 직교 방향으로 배열되는,
로드 셀 어레이. - 청구항 9에 있어서,
상기 제1전극 패턴은, 상기 X축에 수직하게 배열되는 Y전극 라인들을 포함하는,
로드 셀 어레이. - 청구항 9에 있어서,
상기 제2전극 패턴은, 상기 Y축에 수직하게 배열되는 X전극 라인들을 포함하는,
로드 셀 어레이. - 청구항 1에 있어서,
상기 단위 로드 셀에서 제2센서부들의 배열 방향과, 상기 단위 로드 셀들의 어레이 배열 방향은 동일한,
로드 셀 어레이.
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