• 한국통신학회논문지
• /
• 제40권2호
• /
• pp.397-407
• /
• 2015

본 논문에서는 최근 스마트폰이나 웨어러블 디바이스처럼 IoT/M2M 을 위한 여러 종류의 모바일 기기에 사용되는 센서 중에서 각속도를 검출하는데 사용되는 3축 자이로스코프 센서 IC와 가속도를 검출하는데 사용되는 3축 가속도 센서IC를 1 chip으로 하는 6축 관성센서 IC를 설계하였다. 특히 본 논문에는 자이로스코프 센서의 잡음을 분석하고 이를 효과적으로 제거하기 위한 구조를 제안하였다. 자이로스코프 센서는 가속도 센서, 지자기 센서와 더불어 사용자의 동작을 인식하고, 상대적 위치를 추정하기 위한 용도로 사용되는 센서이다. 위치를 추정할 때 사용되는 센서는 아주 작은 잡음이라도 오차로 누적되기 때문에, 정확도를 높이기 위해서 저잡음 IC 설계가 아주 중요한 요소이다. 본 논문에서는 자이로스코프 센서를 모델링하고 MEMS(micro-electro-mechanical system)와 회로에서 발생하는 잡음의 주파수 특성을 분석하여 이를 효과적으로 제거하기 위한 회로 구조를 제안하였으며, 초소형, 저전력 환경에서 사용 가능하면서 잡음 수준이 아주 낮은 3축 자이로스코프 센서와 3축 가속도 센서를 포함하는 6축 1 chip IC를 제작하였다. 제작된 IC는 자이로스코프 센서 잡음의 주요 원인이 되는 quadrature error를 효과적으로 제거하기 위한 회로 구조를 사용하였고, 0.18um CMOS공정을 이용하여 0.01dps/${\sqrt{Hz}}$의 자이로스코프 센서 잡음밀도를 가지는 IC를 제작하였다.

• 전기의세계
• /
• 제33권10호
• /
• pp.599-606
• /
• 1984

Fiber-optic gyroscope는 시스템의 감도가 광섬유 turn수에 비례하여 증가될 수 있으며 측정 범위가 넓고 (-$10^{8}$), low drift, 선형적응답등의 기술적 장점뿐만 아니라, 시스템의 직접화에 의한 소형화 및 안정화가 기대되어 저렴한 가격에 대량생산이 가능하여 앞으로 기존의 모든 inertial 시스템을 대치할 것으로 전망되어 이에 대한 연구개발이 주목되고 있다.

• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제22권9호
• /
• pp.705-709
• /
• 2016

Micro-electro-mechanical systems (MEMS) gyroscopes are widely used in various robot applications. However, these conventional gyroscopes need to vibrate the proof mass using a built-in actuator at a fixed resonance frequency to sense the Coriolis force. When a robot is not moving, the meaningless vibration of the gyroscope wastes power. In addition, this continuous vibration makes the sensor vulnerable to external sound waves with a frequency close to the proof-mass resonance frequency. In this paper, a feasibility study of a new type of gyroscope inspired by insect halteres is presented. In dipterous insects, halteres are a biological gyroscope that measures the Coriolis force. Wing muscles and halteres are mechanically linked, and the halteres oscillate simultaneously with wing beats. The vibrating haltere experiences the Coriolis force if the insect is going through a rotational motion. Inspired by this haltere structure, a gyroscope using a thin mast integrated with a robot actuation mechanism is proposed. The mast vibrates only when the robot is moving without requiring a separate actuator. The Coriolis force of the mast can be measured with an accelerometer installed at the tip of the mast. However, the signal from the accelerometer has multiple frequency components and also can be highly corrupted with noise, such that raw data are not meaningful. This paper also presents a suitable signal processing technique using the amplitude modulation method. The feasibility of the proposed haltere-inspired gyroscope is also experimentally evaluated.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제12권3호
• /
• pp.187-196
• /
• 2005

MEMS에서 제조 공정 오차 및 외부 응력은 진동형 자이로스코프와 같은 MEMS 소자의 제조 수율에 많은 영향을 미친다. 특히 비연성 진동형 자이로스코프의 경우 감지모드와 구동모드의 주파수 차의 특성은 수율에 직접적인 영향을 미친다. SOI (Silicon-On-Insulator) 공정 및 양극접합 공정으로 패키징된 자이로스코프의 경우, 노칭현상으로 인하여 구조물이 불균일하게 가공되며, 동시에 열팽창계수 차로 인하여 접합된 기판에 큰 휨이 발생한다. 그 결과주파수 차의 분포가 커지고, 동시에 수율은 저하되었다. 이를 개선하기 위하여 SiOG (Silicon On Glass) 기술을 적용하였다. SiOG 공정에서는 접합 후에 기판의 휨을 최소화 하기 위하여 1장의 실리콘 기관과 2장의 유리 기판을 사용하였으며, 노칭을 방지하기 위하여 금속 박막을 사용하였다. 그 결과 노칭 현상이 방지되었으며, 기판의 휨도 감소하였다. 또한 주파수 차의 분포도 매우 균일하게 되었으며, 주파수 차의 편차 또한 개선이 되었다. 그 결과 높은 수율 및 보다 강건한 MEMS 자이로스코프를 개발할 수 있었다.

• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제18권7호
• /
• pp.632-637
• /
• 2012

This paper introduces a simple and efficient calibration method for three-axis accelerometers and three-axis gyroscopes using three-axis motion rate table. Usually, the performance of low cost MEMS-based inertial sensors is affected by scale and bias errors significantly. The calibration of these errors is a bothersome problem, but the previous calibration methods cannot propose simple and efficient method to calibrate the errors of three-axis inertial sensors. This paper introduces a new simple and efficient method for the calibration of accelerometer and gyroscope. By using a three-axis motion rate table, this method can calibrate the accelerometer and gyroscope simultaneously and simply. Experimental results confirm the performance of the proposed method.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
• /
• 제어로봇시스템학회 2003년도 ICCAS
• /
• pp.1547-1552
• /
• 2003

In this paper, we present a planar single-crystalline silicon x-axis micro-gyroscope fabricated with a perfectly aligned vertical actuation combs on one silicon wafer, using the extended SBM technology. The fabricated x-axis micro-gyroscope has the resolution of 0.1 deg/sec, the bandwidth of 100 Hz. These research results allow integrating 6 axes inertial measurement (3 accelerations and 3 angular rates) on the same silicon substrate using the same process for the first time.

• 한국소음진동공학회논문집
• /
• 제24권2호
• /
• pp.117-122
• /
• 2014

A novel method to reduce the vibration of drum type washing machine is proposed. Recently, as the capacity of the drum-type washing machine gets expanded and its washing performance is improved, its market share is increasing in the whole world. But, the capacity of washing machine is limited because of door size and built-in washing machine size. The vibration of washing machine is caused by unbalanced cloths in high spining drum, and the displacement of tub is maximized at transient range about 3 Hz(180 rpm). Previous researches were concerned about steady-state vibration in spinning. In this study, concerned about transient vibration and the displacement of tub is decreased by using gyroscope system. Mutibody dynamic model of washing machine include gyroscope is designed and the vibration of tub have been reduced by 44.7 % over original.

• 한국HCI학회:학술대회논문집
• /
• 한국HCI학회 2009년도 학술대회
• /
• pp.741-744
• /
• 2009

본 논문에서는 Pin-type Viboratctile Display Device와 Gyroscope 및 가속도 센서, USB HID을 이용한 글러브 마우스를 제시한다. 이 장치는 장갑 안에 위치한 Gyroscope와 가속도 센서를 통해 사용자의 손목의 움직임을 인식하고 Bluetooth를 통해 본 논문에서 사용하기 위해 제작된 마우스 인식이 가능한 USB 동글에 데이터를 전달한다. 그리고 특정 어플리케이션을 통해 PC상의 정보를 사용자에게 Pin-type Vibrotactile Display 장치를 통해 촉감을 전달한다. 이 마우스는 USB 장치를 제외한 시스템에 필요한 모든 장치들을 글러브 안에 위치하여 Wearable 형태의 시스템을 구현한다. 사용자가 일반적인 공간 마우스를 사용하고 싶으면 다른 어플리케이션 없이 USB 동글만으로 인식이 가능하고 진동촉각을 느끼고자 하면 PC의 시리얼 통신 포트를 USB 동글에 연결하여 사용할 수 있다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제40권1호
• /
• pp.86-92
• /
• 2012

인공위성 자세제어에 널리 사용되는 구동기는 추력기, 반작용휠, 제어 모멘트 자이로(CMG), 그리고 자장토커 등이 있다. 그 중에서 CMG는 물리학의 자이로스코프 원리에 의한 토크를 발생시키는 구동기로서 적은 소모 전력으로 큰 토크를 출력하는 장점을 가지고 있다. 본 논문에서는 CMG 하드웨어 기술의 개요와 위성분야 적용 사례 및 관련된 하드웨어의 특성을 소개하며 더불어 선박, 로봇, MEMS 등 타 분야의 활용사례와 연구동향을 제공한다.

• 제어로봇시스템학회논문지
• /
• 제12권2호
• /
• pp.106-112
• /
• 2006

A new model for the continuous-magnetic interferences has been proposed in this paper to remove external interferes of magnetic field to the dual electric compass. By this removal, the dual electric compass can be used for proving the azimuth angle in an automobile navigation system instead of the rate gyroscope. In the navigation system with a GPS receiver, a DR sensor such as a rate gyroscope is needed to overcome the shielded areas, which is relatively expensive and requires frequent calibrations. However the dual electric compass designed by this research is cheap and provides absolute azimuth angle precisely, which is beneficiary to be used as a DR sensor. The main contribution of this paper is that the long-lasting magnetic interferences have been removed out by using the proposed model, which never be studied before. With a hybrid navigation system using a DR sensor, we demonstrated that dual electric compass is better than a rate gyroscope in terms of both economics and performances.