• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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• v.17 no.7
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• pp.862-868
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• 2007

The planar motion of the index finger in general human hands is usually implemented by the actuation of three joints. This task requires a technique to determine the joint combination for each fingertip position which is well-known as the inverse kinematics problem in robotics. Especially, it is an essential work for grasping and manipulation tasks by robotic and humanoid fingers. In this paper, an intelligent neural learning scheme for solving such inverse kinematics is presented. Specifically, a multi-layered neural network is utilized for effective inverse kinematics, where a dynamic neural learning algorithm is employed for fast learning. Also, a bio-mimetic feature of general human fingers is incorporated to the learning scheme. The usefulness of the proposed approach is verified by simulations.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.294-294
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• 2013

자연계의 많은 생물들은 의사소통이나 분위기 표현, 위장 등을 하기위해 자신의 색을 바꾸는 것으로 알려져 있으며, 현재 많은 연구자들이 이러한 자연 현상으로부터 영감을 받아 생체모방 구조와 메커니즘을 이용한 바이오센서를 개발하고 있다. 하지만 기존의 컬러센서는 수용체 개발에 있어 복잡한 디자인, 어려운 합성 방법 및 낮은 감도와 저선택성 등의 한계점을 가지고 있다. 이에 본 연구에서 우리는 바이러스(M13-박테리오파지)를 기반으로 한 신개념 고감도 고선택성 컬러센서를 개발하고자 한다. 우리가 개발하고자 하는 컬러센서는 자가 조립방법으로 만들어진 나노 구조체로 형성되어 있으며, 다양한 종류의 화학물질이나 오염물질을 감지할 수 있다. 이 컬러센서는 아주 낮은 농도의 휘발성 유기화합물(volatile organic compounds)을 감지해 색변화를 보였으며, 다양한 독성 물질이나 방향족을 가진 화학 물질을 감지할 수 있었다. 따라서 우리가 개발한 컬러 센서는 국가의 안보나 국민의 건강을 증진시키기에 아주 유용할 것으로 보인다.

• Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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• v.19 no.5
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• pp.622-628
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• 2009

A proper walking pattern is to be assigned for a walk of multi-legged robots. For the purpose of identifying a good walking pattern for multi-legged robots, this paper consider a simple model of quadruped robotic walking and analyze its walking balance based on the centroid of foot polygons formed in every step. A performance index to estimate the walking balance is also proposed. Simulation studies show that the centroid trajectory of foot polygons and the walking balance in a common quadruped walking are different according to the walking pattern employed. Based on the walking balance index and a bio-mimetic aspect, a useful walking pattern for quadruped robots is finally addressed.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.23 no.2
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• pp.40-50
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• 2020

소프트 로봇의 수요와 관심이 증가함에 따라 생체 모방형 액추에이터 연구가 큰 관심을 받고 있다. 액추에이터란 외부 에너지를 기계적인 동작으로 변환하는 장치이며, 재료 자체가 유연하여 부드러운 움직임을 재현할 수 있는 소프트 액추에이터의 연구가 활발히 진행되고 있다. 고분자 연성 재료 중에 하나인 하이드로겔은 90% 이상이 물로 구성되어 있기 때문에 생체 친화적이면서 동시에 환경 친화적인 재료이며 이를 기반으로 한 액추에이터 연구가 새로이 각광받고 있다. 최근에는 하이드로겔 액추에이터의 성능 향상을 위해 나노재료를 하이드로겔에 첨가하는 연구가 진행되고 있으며, 나노재료가 갖는 고유의 특성을 활용함으로써 하이드로겔 액추에이터의 자극 감응성 향상, 변형 방향의 제어, 높은 변형 효율 그리고 기계적 물성 증가가 보고되고 있다. 이는 헬스케어를 위한 웨어러블 장치, 재활을 목적으로 한 인공 근육 등에 적용이 가능하다. 본 기고문에서는 자극 감응성 고분자와 나노재료를 이용한 하이드로겔 액추에이터 연구에 대해 자극(전기장, 빛, 열, 자기장)의 종류에 따라 분류하여 소개하고, 합성 전략 및 구동 원리에 대해 간략하게 설명하고자 한다.

• Journal of the Korean Society of Industry Convergence
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• v.26 no.1
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• pp.201-209
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• 2023

Recently, fiber-reinforced composites have been widely used in various industrials fields. In this study, the mechanical behavior, especially fracture behavior, of biomimetic fiber-reinforced composites subjected to pressure loading was analyzed using finite element analysis (FEA). The fiber alignments in the biomimetic composites formed a helicoidal structure, wherein a stacking sequence involved a gradual rotation of each ply in the multi-layered laminated composites. For comparison, cross-ply composite samples with fibers arranged at 0° and 90° were prepared and analyzed. In addition, the mechanical behavior was analyzed based on combinations of the stacking sequence of carbon-fiber composites and glass-fiber composites. The FEA results showed that, when compared with the cross-ply samples, the mechanical properties of the biomimetic composites were considerably improved under pressure loading, which was applied to one side of the composites. Thus, the biomimetic helicoidal structure significantly improved the mechanical properties of the composites. Placing materials having high elasticity and strength in the outermost layers (the layer of the side on which pressure was applied and the opposite side layer) of the composites also significantly contributed to improving the mechanical properties of the composites.

• Proceedings of the Korean Institute of Building Construction Conference
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• 2022.04a
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• pp.253-254
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• 2022

In this study, catechol-functionalized chitosan (Cat-Chit), a well-known bioinspired polymer that imitates the basic structures and functions of living organisms and biological materials in nature, was synthesized and combined with cement mortar in various proportions. The compressive strength, tensile strength, drying shrinkage, accelerated carbonation depth, and chloride-ion penetrability of these mixes were then evaluated. In the ultraviolet-visible spectra, a maximum absorption peak appeared at 280 nm, corresponding to catechol conjugation. The sample containing 7.5% Cat-Chit polymer in water (CPW) exhibited the highest compressive strength, and its 28-day compressive strength was ~20.2% higher than that of a control sample with no added polymer. The tensile strength of the samples containing 5% or more CPW was ~2.3-11.5% higher than that of the control sample. Additionally, all the Cat-Chit polymer mixtures exhibited lower carbonation depths than compared to the control sample. The total charge passing through the samples decreased as the amount of CPW increased. Thus, incorporating this polymer effectively improved the mechanical properties, carbonation resistance, and chloride-ion penetration resistance of cement mortar.

• Prospectives of Industrial Chemistry
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• v.21 no.1
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• pp.3-18
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• 2018

전자피부(Electronic skin)는 외부 환경과의 상호작용하는 인간 피부의 기능을 대체하여 외부 자극 신호를 전기적 신호로 변환하는 센서들로 이루어진 인공피부로써, 최근 인간과 전자기기 간의 인터페이스에 대한 관심이 급증하면서 이에 대한 많은 연구들이 진행되고 있다. 그중에서도 피부의 주된 기능인 외부 물리적 자극을 인지하는 촉각을 모방하는 촉각센서는 많은 발전을 거쳐 왔으며, 한계를 극복하고자 다양한 연구들이 진행되고 있다. 촉각센서는 압력, 인장, 굽힘과 같은 물리적 자극에 반응하며, 물리적 자극 신호를 아날로그 및 디지털 신호로 변환하여 인지하는 연구들이 폭넓게 개발되고 있다. 또한, 소자의 구조에 따라 물리적 자극을 전달하는 다양한 변환 방식들이 있으며, 최근에는 각 신호 변환 방식의 민감도, 반응속도, 자극 인지 범위 등의 한계점을 극복하고, 소재의 기계적 물성을 향상시키기 위해 소재의 변형을 주거나 생체의 기관 구조 및 외부 자극 인지 원리 등을 모사한 연구들이 많은 관심을 받고 있다. 본 기고에서는 이러한 촉각센서의 물리적 자극 신호 변환 방식과 소재 변형 및 생체 모사를 통한 다양한 연구들을 소개하고자 하며, 이를 통하여 촉각센서의 나아갈 방향을 제시하고자 한다.

• Journal of the Korean Society of Visualization
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• v.22 no.1
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• pp.49-60
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• 2024

The purpose of this study establishes the deep neural network (DNN) and Decoder models to predict the flow and thermal fields of three-dimensional wavy wings as a passive flow control. The wide ranges of the wavy geometric parameters of wave amplitude and wave number are considered for the various the angles of attack and the aspect ratios of a wing. The huge dataset for training and test of the deep learning models are generated using computational fluid dynamics (CFD). The DNN and Decoder models exhibit quantitatively accurate predictions for aerodynamic coefficients and Nusselt numbers, also qualitative pressure, limiting streamlines, and Nusselt number distributions on the surface. Particularly, Decoder model regenerates the important flow features of tiny vortices in the valleys, which makes a delay of the stall. Also, the spiral vortical formation is realized by the Decoder model, which enhances the lift.

• Proceedings of the KOSOMBE Conference
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• v.1992 no.11
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• pp.141-145
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• 1992

심부전 환자의 심근회복을 도울 수 있는 장비인 전기유압방식 좌심실보조기를 개발하였다. 좌심실보조기는 혈액펌프, 압력펌프, 제어기로 구성되어 있으며, 혈액펌프에 내장된 혈액주머니는 동물실험을 위하여 50 ml의 크기로 제작하였다. 좌심실보조기의 성능평가를 위하여 최대 박출량을 측정하고 있으나 실험실에서 측정된 간은 동물 실험에서 관찰되는 것보다 일반적으로 증가된 박출량을 보이게 된다. 이는 생체에서는 좌심방의 체적이 박동 주기에 따라 변하여 좌심실보조기가 받아들일 수 있는 유효 혈액량이 변하는 반면, 모의순환장치에서는 좌심방을 단순 저장고로 사용하기 때문에 좌심방의 박동주기에 따른 체적변화를 감안하지 못하여 생기는 것이다. 본 실험에서는 모의순환 장치에 체적변화 가능한 100ml 크기의 좌심방을 연결하여 좌심방으로 들어오는 혈류량이 제한된 동물실험 상황을 모방하였다. 좌심실보조기의 제어방식중 수측기 이완기 비율(SD 비율)변화에 따른 좌심방 음압발생효과를 관찰한 결과 SD 비율을 40 %로 유지하면 행정거리가 클때도 좌심실의 음압발생을 줄일 수 있는 것을 관찰하였다.

• Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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• v.10 no.12
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• pp.1271-1279
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• 2004

A new bio-mimetic actuator is proposed. The actuator realizes bidirectional actuation since it is with a stretched film antagonistically configured with compliant electrodes. Also, it is distinguished from existing actuators with respect to the controllability of its compliance. Bidirectional actuation and compliance controllability are important characteristics for the artificial muscle actuator and the proposed one accomplishes these requirements without any mechanical substitute or complicated algorithms. In this paper its basic concepts and working principles are introduced with static and dynamic analysis. Control strategies for displacement as well as stiffness are introduced and experimental results are given to confirm the effectiveness of the proposed methods. In addition, an example of robotic actuating devices is given to confirm the usefulness of the proposed actuator.