• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제17권9호
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• pp.1268-1275
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• 2003

In this paper, a compact 3-DOF mobile microrobot with sub-micron resolution is presented. It has many outstanding features : it is as small as a coin ; its precision is of sub-micrometer resolution on the plane ; it has an unlimited travel range ; and it has simple and compact mechanisms and structures which can be realized at low cost. With the impact actuating mechanism, this system enable both fast coarse motion and highly precise fine motion with a pulse wave input voltage controlled. The 1 -DOF impact actuating mechanism is modeled by taking into consideration the friction between the piezoelectric actuator and base. This modeling technique is extended to simulate the motion of the 3-DOF mobile robot. In addition, experiments are conducted to verify that the simulations accurately represent the real system. The modeling and simulation results will be used to design the model-based controller for the target system. The developed system can be used as a robotic positioning device in the micromanipulation system that determines the position of micro-sized components or particles in a small space, or assemble them in the meso-scale structure.

• 한국정밀공학회지
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• 제26권4호
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• pp.82-90
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• 2009

Pneumatic cylinder is one of the low cost actuation sources which have been applied in industrial and prosthetic application since it has a high power/weight ratio, a high-tension force and a long durability However, the control problems of pneumatic systems, oscillatory motion and compliance, have prevented their widespread use in advanced robotics. To overcome these shortcomings, a number of newer pneumatic actuators have been developed such as McKibben Muscle, Rubber Actuator and Pneumatic Artificial Muscle (PAM) Manipulators. In this paper, one solution for position control of a robot arm, which is driven by two pneumatic artificial muscles, is presented. However, some limitations still exist, such as a deterioration of the performance of transient response due to the changes in the external load of the robot arm. To overcome this problem, a switching algorithm of the control parameter using a learning vector quantization neural network (LVQNN) is proposed in this paper. This estimates the external load of the pneumatic artificial muscle manipulator. The effectiveness of the proposed control algorithm is demonstrated through experiments with different external working loads.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.245-248
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• 2012

본 논문에서는 실리콘 기반의 기술과 차별화하여 저온동시소성세라믹 (LTCC) 기판을 이용하여 대표적 압전물질인 PZT 박막의 최적의 증착조건을 연구하였다. LTCC 기술은 실리콘 기반의 기술에 비하여 낮은 생산 단가, 높은 수율, 3차원 구조물의 용이한 제작성 등으로 인하여 센서 및 액추에이터와 같은 10 um ~ 수백 um 정도의 중규모 디바이스를 제작하는데 있어서 중요한 역할을 담당하고 있다. LTCC 기판은 NEG사의 MLS 22C 상용 파우더를 이용하여 100 um 두께의 그린쉬트를 적층하고 동시소결하여 400 um 두께로 제작하였다. 제작한 기판위에 Pt/Ti 하부전극을 증착하고 RF 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 PZT 박막의 증착조건을 연구하였다. 증착조건으로는 RF 전력과 아르곤과 산소 가스비를 가변하여 실시하였으며, XRD와 EDS를 사용하여 박막의 결정성 및 성분을 분석하였다. 실험을 통하여 얻어진 최적의 증착조건은 RF 전력 125W, 아르곤과 산소비 15:5에서 가장 우수한 특성을 나타내는 것을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권1호
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• pp.24-31
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• 2022

This study investigated microstructures, crystal structures, polarization, dielectric and electromechanical properties of 0.76Bi_1/2Na_1/2TiO₃-0.24SrTiO₃ (BNT-24ST)-based piezoceramcs by adding Li₂CO₃ and B₂O₃ (LB) as sintering aids for low-temperature sintering. All samples were successfully synthesized using conventional solid-state reaction method and sintered at 950, 1,000, 1,050, 1,100 and 1,175℃ for 2 hours. Without LB, specimens required sintering temperatures over 1,175℃ for sufficient densification, while the addition of 0.10-mol LB decreased the sintering temperatures down to 950℃. The average grain size and dielectric properties of BNT-24ST-10LB ceramics were enhanced with increasing sintering temperature. We found that the low-temperature sintered BNT-24ST piezoceramics by adding LB showed the d₃₃*value of 402 pm/V at 4 kV/mm after sintering at 1,050℃, which was better than that of high-temperature fired specimens sintered at 1,175℃ without LB (242 pm/V). We believe that the results of this study promise a candidate for low-cost multilayer ceramic actuator applications.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권11호
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• pp.981-988
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• 2016

브레이크 동력계는 브레이크의 성능을 시험하는 장치로 시험구역, 기계적 관성구역, 전기모터 및 제어구역으로 구성된다. 혼성동력계는 기계적 관성 구역의 크기를 줄이고 전기모터를 이용하여 브레이크 작동에 따른 기계적 관성의 손실을 보상하는 방식으로 상대적으로 작은 기계적 관성 크기와 적은 비용으로 시험이 가능한 장점이 있다. 본 논문에서는 공간적 제약이 있는 실험실에 적절한 혼성동력계를 설계하였고, 설계된 혼성동력계에서 마찰계수 변화 등 주요 설계변수가 혼성동력계 제동성능에 미치는 영향을 분석하였다. 본 연구를 통해 축소된 기계적 관성에 의한 에너지 손실을 보상하기 위한 전기 모터의 토크를 측정하면 마찰재의 불량여부를 판단 할 수 있는 결과를 얻었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.301-304
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• 2008

본 연구에서는 싱글 플레이트 전단접합에 앵글을 접합한 새로운 방식의 철골 커플링보를 개발하여 여러 가지 구조적 성능을 평가하고자 한다. 주요 변수는 앵글유무, 콘크리트 보강 유무, 매립길이, 결손단면이다. 실험은 커플링 보의 가운데 지점을 2,000kN Actuator를 이용하여 횡방향 반복가력을 가하여 구조물의 전체적인 거동을 알아본다. 실험결과 싱글 플레이트 전단 접합부로 이루어진 실험체보다 앵글을 접합한 실험체가 강도, 변형능력, 강성, 에너지 소산 능력 등 전반적인 구조적 성능이 훨씬 우수한 것으로 나타났다. 매립된 철골보 주위에 전단철근을 보강하지 않은 경우 PC벽체의 조기 지압파괴로 인해 그 성능이 현저히 떨어지는 것으로 나타났다. 그러나 전단철근이 배근이 된 경우 철골 커플링 보의 전단 항복이 발생할 때까지 PC벽체의 파괴가 충분히 지연되는 것으로 나타났다. 앵글이 접합된 경우 매립길이가 작아도 그 성능이 떨어지지 않았다. 결손 단면이 있을 경우 강도는 작게 나타났으나 접합부 전단 강도보다 훨씬 작도록 설계된 관계로 PC벽체의 파괴가 발생하기 전에 충분히 전단 거동을 통해 우수한 성능을 발휘하였다. 이러한 결과는 시공성과 경제성 향상을 위해 앵글을 접합한 철골 커플링 보 방식이 매우 유용할 것으로 사료된다.

• Structural Monitoring and Maintenance
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• 제2권4호
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• pp.319-338
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• 2015

The electro-mechanical impedance (EMI) technique makes use of surface-bonded lead zirconate titanate (PZT) patches as impedance transducers measuring impedance variations monitored on host structural components. The present experimental work further evaluate an alternative to the conventional EMI technique which performs measurements of the variations in the output voltage of PZT transducers rather than computing electromechanical impedance (or admittance) itself. This paper further evaluates a variant of the EMI approach presented in a previous work of the present authors, suitable, for low-cost concrete structures monitoring applications making use of a credit card-sized Raspberry Pi single board computer as core hardware unit. This monitoring approach is also deployed by introducing a new damage identification index based on the ratio between the area of the 2-D error ellipse of specific probability of EMI-based measurements containment over that of the 2-D error circle of equivalent probability. Experimental results of damages occurring in concrete cubic and beam specimens are investigated under increasing loading conditions. Results illustrate that the proposed technique is an efficient approach for identification and early detection of damage in concrete structures.

• 생물환경조절학회지
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• 제24권4호
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• pp.308-316
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• 2015

최근 관심이 집중되고 있는 스마트온실의 기술적용 실태와 문제점을 파악하고 이를 토대로 단동온실의 ICT 기술적용 장애요인 극복과 생산성을 제고하기 위하여 실험을 수행하였다. 자동화 시설의 도입 장애요인으로는 시설비 부담(24%)이 높았으며, 설치업체 사후관리 미흡(19%), 잦은 고장(16%), 관리기술 미흡(15%), 기능 미흡(13%), 소득향상기여 미흡(12%) 순이었다. ICT 도입필요성은 노동력절감(15%)이 가장 높았다. 자동화 온실에서 문제가 발생되는 부분은 온실구조, 구동기제어, 복합환경제어기, 센서기술이 각 14%로 비슷하였고, 원격제어기술 13%, 작물관리기술 12%, 에너지절감기술 10%, 소프트웨어활용 8%이었다. 온실구조 측면에서의 문제점은 천창개선이 18%로 가장 많았다. 효율적인 온도 및 환기 제어를 위해 농촌진흥청 고시 10-단동-7형 온실에 랙피니언 천창을 추가하였으며, 지붕형태를 복숭아형으로 변경하였다. 온실내 환경의 균일성을 위해 공기 유동팬은 6대를 설치하도록 하되 필요에 따라 증설 가능하도록 하였으며, 에너지 절약을 위해 1, 2중은 두께 0.1mm필름을 사용하고 3중은 5겹보온커튼을 설치하였다. CFD 유동해석 결과, 측창이 열린조건에서는 풍상 방향의 평균 유속이 빠르고 온도가 낮았으며, 풍하 방향으로 멀어 질수록 평균 유속이 점차 느려지고 온도는 높게 나타났다. 반면, 측창이 닫힌조건에서는 평균 유속이 낮으며, 구역별로 큰 편차는 없었다. 다만 풍상 풍하의 천창이 모두 열린 조건에 비하여 풍하 방향의 천창만 열린조건이 영역별 평균 유속에서 더 높은 값을 보였다. 측창을 닫은 조건에서는 외기의 유동이 아닌 온실 내 설치된 환기용 유동팬에 의해 유속이 발생하며 외부 환기가 없는 조건에서 유동팬에 의한 순환은 실내 전체 공간의 유동 편차를 줄여 줄 수는 있지만 전체적인 온도에는 영향을 미치지 못하였다. 저측고의 영역별 평균 온도는 고측고보다 균일하게 나타났다. 겨울철 3중 다겹보온커튼 여닫음에 관계없이 유동팬 근처에서 유속이 높고 유동팬에서 멀어지면 유속이 거의 없는 것으로 나타났다. 또한, 시간경과에 따른 평균 온도는 3중다겹보온커튼 열림상태에서 약 2시간 후에 외부온도와 같아졌으나 닫힘상태에서는 5시간 이후에 외부온도와 같아져, 3중 다겹보온커튼의 보온효과가 뚜렷하였다. 같은 조건에서 열용량의 차이로 인해 저측고 온실이 고측고 온실에 비하여 온도 하강 속도가 빨랐다.