• 대한기계학회논문집A
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• 제34권12호
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• pp.1865-1870
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• 2010

이 논문에서는 뉴럴네트워크 모델에 기초하여 셀프 센싱이 가능한 IPMC 액추에이터를 개발하고자 한다. IPMC의 양면에 있는 두 개의 지정된 점에서 측정된 입력 전압과 입력 신호들을 뉴럴네트워크 모델의 입력 신호로 사용한다. CCD 레이저 변위 센서는 제시된 뉴럴네트워크 모델의 학습된 출력값으로 사용되는 IPMC 끝의 변위를 정확히 측정하기 위해 설치된다. 결과적으로 뉴럴네트워크 모델은 수집된 입력/출력 학습데이터에 의해 최대한으로 활용된 IPMC의 끝의 변위를 평가하기 위해 만들어진다. IPMC 액추에이터를 위해 설계된 모델의 효율성은 결과들을 모델링함으로서 증명되어진다.

• Smart Structures and Systems
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• 제20권4호
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• pp.499-508
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• 2017

The ionic polymer-metal composite (IPMC) is an electroactive polymer material and has a promising potential as actuators for propulsion and locomotion in underwater systems. In this paper a physics based model is used to analyse the actuation dynamics of the IPMC propulsor. Moreover, proportional-integral (PI) controller is used for position control of the tip displacement of IPMC propulsor. PI parameter tuning is performed using particle swarm optimization (PSO) algorithm. Several performance indices have been used as an objective function to optimize the error of the system. Finally, the best tuning method is found out by comparing the results under various performance indices.

• Composites Research
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• 제28권6호
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• pp.383-388
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• 2015

이온성 고분자 복합물인 IPMC(Ionic Polymer Metal Composite)는 부드러운 고분자 필름의 양면에 백금으로 구성된 전극층이 부착된 형태로 구성되어 있으며, 외부 물리적 자극에 대응하여 전기적 에너지를 발생시키는 특성을 가지고 있다. 본 논문에서는 IPMC의 굽힘에 대응하여 생성되는 전압을 예측할 수 있는 회로 모델을 제안하였다. 모델의 내부는 IPMC의 물리적인 특성을 묘사하는 전기 소자들로 구성되어 있으며, 실제 측정된 출력 전압과 시뮬레이션 출력 전압 사이의 RMS(Root Mean Square) 오차가 최소화 되도록 파라미터들의 값이 선정되었다. 이어서, 회로 모델의 관측기를 극점 배치 기법을 사용하여 설계하였으며 관측기로부터의 출력 전압 시뮬레이션의 결과 실제 전압 신호와의 오차가 줄어듦을 확인하였다. 또한, 상태 관측기 설계 기법이 측정된 출력 전압으로부터 입력 굽힘 각도를 추정하는 역 모델의 설계에도 적용되었으며 설계된 역 모델이 입력 각도를 큰 오차 없이 추정함을 검증하였다.

• Smart Structures and Systems
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• 제6권7호
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• pp.867-887
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• 2010

An energy-based variational approach is used for structural dynamic modeling of the IPMC (Ionic Polymer Metal Composites) flapping wing. Dynamic characteristics of the wing are analyzed using numerical simulations. Starting with the initial design, critical parameters which have influence on the performance of the wing are identified through parametric studies. An optimization study is performed to obtain improved flapping actuation of the IPMC wing. It is shown that the optimization algorithm leads to a flapping wing with dimensions similar to the dragonfly Aeshna Multicolor wing. An unsteady aerodynamic model based on modified strip theory is used to obtain the aerodynamic forces. It is found that the IPMC wing generates sufficient lift to support its own weight and carry a small payload. It is therefore a potential candidate for flapping wing of micro air vehicles.

• 한국정밀공학회지
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• 제29권7호
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• pp.717-722
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• 2012

This paper presents the design and dynamic model of the finger exoskeleton actuated by Ionic Polymer Metal Composites (IPMC) to assist a tip pinch task. Although this exoskeleton will be developed to assist 3 degree-of-freedom motion of each finger, it has been currently made to perform the tip pinch task using 1 degree-of-freedom mechanism as the first step. The six layers of IPMC were stacked in parallel to increase the low actuation force of IPMC. In addition, the finger dummy was manufactured to evaluate the performance of the finger exoskeleton. The pinch task experiments, which were performed on the finger dummy with the developed exoskeleton, showed that the pinch force close to the desired level was obtained. Moreover, the dynamic model of the exoskeleton and finger dummy was developed in order to perform the various analyses for the improvement of the exoskeleton.