이 논문에서는 전자기구동시스템을 기반으로 이동 및 드릴링 기능을 수행하는 의료용 마이크로로봇 시스템을 제작하고 평가하였다. 마이크로로봇은 너무 작아 내부에 배터리나 제어장치를 삽입 할수 없다. 이 결점을 극복하기 위하여 외부에서 전자기 코일 시스템을 이용하여 전자기장의 힘으로 마이크로로봇을 구동 시킨다. 전자기 구동 코일 시스템은 x, y, z 각축에 사각형 타입의 헬름홀쯔 코일 3 쌍과 z축에 솔레노이드형 맥스웰 코일 1 쌍이 배치 되어 있고, 각 코일에 인가되는 전류값의 조절에 따라 구동에 필요한 자기장을 발생 시킨다. 다양한 실험을 통하여 우리는 제안된 시스템을 이용하여 마이크로로봇이 3 차원 공간에서 이동 가능하며 드릴링 기능을 수행할 수 있다는 것을 보였다.
A planar vibratory gyroscope using electrostatic actuation and electromagnetic detection is proposed. The gyroscope has large sensitivity and can be fabricated by using surface micrimachining, bulk micromachining and conventional machining technology. In this paper, the gyroscope and the electromagnetic detecting system equations are derived to determine the output characteristics for the planar vibratory gyroscope using electrostatic acturation and electromagnetic detection. The maximum output is obtained when the driving frequencyequals to the detecting frequency. The resonant frequencies of the resonator are determined by the beam stiffness, i.e. the material constants and spring dimensions. The dimensions of the beams are determined using the analytic vibration modelling. The expected resonant frequencies are 200Hz both and the sensitivity is 62mV/deg/sec with 4000 electronic circuit amplifying coefficient for an AC drive voltage of 3V bias voltage of 15V and DC field current of 50 mA.
Based on graphene oxide and multi-walled carbon nanotube layers, a wireless bi-layer actuator that can be remotely controlled with an electromagnetic induction system has been developed. The graphene-based bi-layer actuator exhibits a large one-way bending deformation under eddy current stimuli due to asymmetrical responses originating from the temperature difference of the two different carbon layers. In order to validate one-way bending actuation, the coefficients of thermal expansion of carbon nanotube and graphene oxide are mathematically formulated in this study based on the atomic bonding energy related to the bonding length. The newly designed graphene-based bi-layer actuator is highly sensitive to electromagnetic wave irradiation thus it can trigger a new actuation mode for the realization of remotely controllable actuators and is expected to have potential applications in various wireless systems.
This paper presents a new nonmechanical rehabilitation system driven by magnetic force. Typically, finger rehabilitation mechanisms are complex mechanical systems. The proposed method allows wireless operation, a simple configuration, and easy installation on the hand for active actuation by magnetic force. The system consists of a driving coil, driving magnets (M1), and auxiliary magnets (M2 and M3), respectively, at the finger, palm, and the center of coil. The magnets and the driving coil produce three magnetic forces for an active motions of the finger. During active actuations, magnetic attractive forces between M1 and M2 or between M1 and M3 enhance the flexion/extension motions. The proposed system simply improves the extension motion of the finger using a magnetic system. In this system, the maximum force and angular variation of the extension motion were 0.438 N and $49^{\circ}$, respectively. We analyzed the magnetic interaction in the system and verified finger's active actuation.
Park, Seung-hun;Kim, Dojoong;Byungohk Rhee;Jaisuk Yoo;Lee, Jonghwa
Journal of Mechanical Science and Technology
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제17권3호
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pp.357-369
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2003
Electromagnetic valve (EMV) actuation system is a new technology for improving fuel efficiency and at the same time reducing omissions in internal combustion engines. It can provide more flexibility in valve event control compared with conventional variable valve actuation devices. The electromagnetic valve actuator must be designed by taking the operating conditions and engine geometry limits of the internal combustion engine into account. To help develop a simple design method, this paper presents a procedure for determine the basic design parameters and dimensions of the actuator from the relations of the valve dynamics, electromagnetic circuit and thermal loading condition based on the lumped method. To verify the accuracy of the lumped method analysis, experimental study is also carried out on a prototype actuator. It is found that there is a relatively good agreement between the experimental data and the results of the proposed design procedure. Through the whole speed range, the actuator maintains proper performances in valve timing and event control.
This paper presents an electromagnetically driven microrobot for the enhancement of mixing performance in high viscous liquid media such as blood and bone marrow. First, an electromagnetic system was fabricated, and the magnetic flux density generated from the system was compared with the theoretical value. Second, the reciprocating motion of the microrobot was demonstrated in microchannel using electromagnetic system. As a proof of concept, the mixing performance by the electromagnetically driven microrobot in high viscous liquid was investigated using safranin solution. As a result, it was completely mixed within 140 s with the reciprocating motion of the microrobot while it took 1680 s for natural diffusion. In addition, the mixing efficiency was quantitatively evaluated through a mixing index obtained by an image analysis. The proposed method provides not only wireless actuation of a microrobot with a simple design but also high mixing performance in variety of high viscous liquid media.
전자 장비들은 전자파 간섭을 통해 다른 시스템에 영향을 주어서 오작동을 야기할 수도 있고 혹은 다를 시스템에 의해 자신이 오작동을 일으킬 수도 있다. 따라서 전자 장비들은 다른 시스템이 오작동을 일으키지 않는 범위에서 전자파 간섭을 주고 다른 시스템에서 전자파 간섭을 일으켜도 오작동을 일으키지 않도록 설계되어야 한다. 전자 장비들이 이러한 조건을 만족하는지를 확인하기 위해서는 전자파 환경시험을 하여야 한다. 본 논문에서는 KSR-III 김발엔진 구동 시스템에 있는 전자 장비들의 전자파 환경 규격과 시험 절차 및 결과를 소개하고자 한다.
Kim, Ho Won;Min, Seong Ki;Choi, Young Chan;Kong, Seong Ho
센서학회지
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제23권3호
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pp.165-169
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2014
An existing infrared (IR) analysis system is generally composed of infrared source, IR focusing lenses, IR detector, and optical chopper. An optical chopper is widely used in combination with lock-in amplifier to improve the signal-to-noise ratio by periodically interrupting incident light beam. During recent years, a few researches on miniaturized optical chopper have been reported to apply to micro-scaled optical systems. In this paper, a micro optical chopper operated by electromagnetic actuation is proposed and applied to a miniaturized micro-scaled optical system operating in IR spectral range. Additionally, the fabrication method of the proposed micro chopper is demonstrated. The proposed micro optical chopper is composed of the polydimethylsiloxane (PDMS) membrane, solenoid, and permanent magnet. The permanent magnet is bonded on the PDMS membrane using an ultraviolet-activated adhesive. The operation of the chopper is based on the attractive and repulsive forces between permanent magnet and solenoid induced by an electrical current flowing through the solenoid. The fabricated micro optical chopper could operate up to 200 Hz of frequency. The maximum operating distance of the chopper with 7mm diameter membrane was $750{\mu}m$ at 100 Hz of frequency.
A micro electromagnetic actuator with high vibration efficiency is proposed for use in an implantable hearing device. The actuator, which can be implanted in the middle ear, consists of membranes based on the stainless steel 304 (SUS-304), and other components. In conventional actuators, in which a thick membrane and a silicone elastomer are used, the size reduction was difficult. In order to miniaturize the size of the actuator, it is necessary to reduce the size of the actuation potion that generates the driving force, resulting in reduction of the electromagnetic force. In this paper, the electromagnetic actuator is further miniaturized by the metal membrane and the vibration amplitude is also optimized. The actuator designed according to the simulation results was fabricated by using micro-electro-mechanical systems (MEMS) technology. In particular, a $20{\mu}m$ thick metal membrane was fabricated using the erosion process, which reduced the length of the actuator by more than $400{\mu}m$. In the experiments, the vibration displacement characteristics of the optimized actuator were above 400 nm within the range of 0.1 to 1 kHz when a current of $1mA_{rms}$ was applied to the coil.
This paper provides a fin actuation system of missile based on electromagnetic-spring mechanism to miniaturize the system and lower the cost. Compared with proportional electro-mechanical actuators, the output of Electromagnetic-Spring Actuators(EMSA) has two or three discrete states, but the mechanical configuration of EMSA is simple since it does not need power trains like gears. The simple mechanism of EMSA makes it easy to build small size, low cost, and relatively high torque actuators. However, fast response time is required to improve the dynamic performance and accuracy of missiles since bang-off-bang operation of EMSA affects the flight performance of missile. In this paper the development of EMSA including parameter optimization and mathematical modeling is described. The simulation results using Simulink and experimental test results of prototype EMSAs are presented.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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