• 한국항공우주학회지
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• 제32권4호
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• pp.18-23
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• 2004

본 논문에서는 고 전압, 고 응력 하에 있는 압전 재료의 재료 비선형 거동을 실험적으로 밝히고, 수치적으로 모사하였다. 응력 하에서, 압전 재료의 비선형 거동을 표현 할 수 있는 실험식을 압전 변형율에서 만들어 내었다. 그 식은 재료 비선형 해석을 위하여, 증분 형태의 유한요소 식에 적용되었다. 압전 상수에 대한 새로운 정의와 증분 형태로 표현된 압전 변형율이 보다 나은 비선형 거동의 복원을 위하여 유한 요소 정식화과정에 적용되었다. 이것으로, 높은 전기장 영역에서도, 박판형 압전 재료의 비선형 거동을 정확하게 복원하였다. 일련의 수행된 실험과 연구 과정의 검증을 위하여, 압전재료 바이모프 보 작동기가 수치적으로와 실험적으로 사용되었다. 재료 비선형 유한요소해석으로 예측된 변위와 실험으로 구해진 변위가 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.211-211
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• 2008

태양열, 바람, 지열, 진동 등의 우리주변에서 쉽게 얻을 수 있는 에너지를 모아서 필요로 하는 전자기기의 에너지원으로 사용하는 개념의 에너지하비스팅에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 기계적인 변경으로 전압이 발생하는 압전체는 오래전 알려져 있었지만 발생전압이 낮아 에너지발전용으로 적용이 힘들었다. 하지만 전자기기의 소형화와 함께 필요로 하는 전력도 수 ${\mu}W$로 낮아짐으로 압전체를 이용한 에너지하비스팅이 주목 받고 있다. 전선으로 연결하여 전원을 공급하기 힘든 위치에 있는 전자기기는 주기적으로 배터리를 교환해 주어야한다. 이는 시간적, 금전적, 인적자원의 낭비이며 반영구적으로 전원을 공급할 장치개발이 필요하다. 구조물은 수~ 수십 Hz로 진동을 하며 이 진동으로 압전체에 변형을 주어 전압을 발생시킨다. 변형이 클 때 발생전압도 크게 되므로 압전체를 칸틸레버형태로 제작했다. 더 큰 전압발생을 위해 메탈을 사이에 두고 양면에 압전체를 둔 바이몰프 형태로 캔틸레버를 제작했다. 이때 진동의 충격을 완화시켜 압전체에 인가되도록 하고 구조물의 고유진동수모다 큰 진동수로 압전체가 진동하도록 하기위해 스프링을 사용하여 제작하였다. 이 스프링 지지구조 및 가진 조건에 따른 발전특성을 알아보았다.

• 대한기계학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.90-100
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• 1993

본 연구에서는 압전 감지기/작동기를 이용한 복합적층판의 진동제어해석을 위 하여 판요소를 사용한 능률적인 유한요소코드 개발에 있다. 운동방정식은 고전 적층 판이론과 Hamilton의 법칙을 이용하여 유도하며 압전방정식으로부터 전기적-기계적 연 계를 고려한 감지식과 작동식을 구한다.각식들은 유한요소 보간함수에 의하여 절점 변위에 대한 행렬방정식으로 변환된다. 요소마다 하나의 전기적 자유도를 가진 4-절 점 12-자유도 판요소를 사용하여 효율적인 계산을 가능하게 하였다. 압전 감지기/작 동기를 도입함에 있어 하나의 전극에 대해 압전 감지기/작동기는 하나의 감지/작동전 압을 갖는다. 각 요소에 전극번호를 부가함으로써 다양한 형상의 전극을 쉽게 모델 링하였으며 전극의 특성도 충분히 고려하였다. 전기적 하중에 의한 압전보의 변형과 변형에 대한 감지전압에 대한 계산을 수행하여 기존의 연구와 비교함으로써 본 프로그 램의 타당성을 확인하였다. 나아가 여러가지 전극형상에 대한 복합재료 평판의 시간 영역과 주파수영역에서 응답을 계산하였다.

• 소음진동
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• 제6권5호
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• pp.555-565
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• 1996

This paper is concerned with the theoretical and experimental study on the force control of a miniature robotic finger that grasps an object at three other positions with the fingertip. The artificial finger is a uniform flexible cantilever beam equipped with a distributed set of compact grasping force sensors. Control action is applied by a piezoceramic bimorph strip placed at the base of the finger. The mathematical model of the assembled electro- mechanical system is developed. The distributed sensors are described by a set of concentrated mass-spring system. The formulated equations of motion are then applied to a control problem in which the finger is commanded to grasp an object. The H$_{\infty}$-controller is introduced to drive the finger. The usefulness of the proposed control technique is verified by simulation and experiment..

• 한국정밀공학회지
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• 제13권9호
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• pp.94-103
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• 1996

This paper is concerned with the theroretical and experimental study on the force control of a miniature robotic finger that grasps an object at three other positions with the fingertip. The artificial finger is uniform flexible cantilever beam equipped with a distributed set of compact grasping force secnsors. Control action is applied by a qiexoceramic bimorph strip placed at the base of the finger. The mathematical model of the assembled electro-mechanical system is developed. The distributed sensors are described by a set of concentrated mass-spring system. The formulated equations of motion are then applied to a control problem which the finger is commanded to grasp an object The PID-controller is introduced to drive the finger. The usefulness of the proposed control technique is verified by simulation and experiment.

• 재활복지공학회논문지
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• 제4권1호
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• pp.63-70
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• 2010

시각장애인을 위한 보조공학(Assistive Technology : AT)의 연구개발은 보행과 정보 접근을 위한 것이 대부분이고, 특히 정보커뮤니케이션을 위한 음성도서용 DAISY플레이어나, 컴퓨터 화면을 읽어 주는 스크린 리더, 저시력자용 독서확대기, 점자 및 점자정보단말기 등이 상품화되어 오늘날 많은 시각장애인들에게 필수적인 보조공학기기로 자리 잡고있다. 시각장애인들이 사용하는 보조공학은 촉각이나 청각을 이용하여 시각 기능을 대행하기 때문에 감각대행기라고도 한다. 촉각을 이용한 감각대행기인 점자디스플레이와 점자정보단말기는 점자 형성을 위한 액츄에이터로 압전 소자로 만든 바이몰프가 사용되며, 점자셀의 점자(핀)는 바이몰프의 상하 운동에 의해 형성된다. 점자 셀은 휴대용 점자정보단말기에 사용되고 있기 때문에, 소형화 및 저가격화가 관건이 되며 현재는 일본의 KGS사가 세계 점자 셀(Cell) 시장의 80% 이상을 점유하고 있다. 본 연구진은 2003년에 저가/소형 원반형 점자디스플레이를 개발하여, 세계 최초로 제품화에도 성공한 바있다. 본고에서는 일본의 점자정보단말기를 비롯한 촉각디스플레이의 연구개발에 대해 검토하고 촉각을 이용한 감각대행 제품의 하나로서, 본 연구진이 개발한 원반형 점자디스플레이에 대해 고찰한다.