• 제어로봇시스템학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.168-174
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• 2012

This paper presents a bending propagating actuation using SMA (Shape Memory Alloy) spring for an effective shape transition of a flytrap-inspired soft morphing structure. The flytrap-inspired soft morphing structure is made from unsymmetric CFRP (Carbon Fiber Reinforced Prepreg) structure which shows bi-stability and snap-through phenomenon. For a thin and large curved bistable CFRP structure, SMA spring is more acceptable than SMA wire and piezoelectric actuator which used in previous investigations. A bending propagating actuation is proposed which can induce snap-through of the bi-stable CFRP structure effectively. From this research, effective shape transition of soft morphing structure is possible.

• 접착 및 계면
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• 제9권3호
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• pp.20-26
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• 2008

형상기억합금(SMA)의 구조는 부가된 온도 혹은 응력에 의해 마텐자이트로부터 오스테나이트로의 변화가 가능하다는 것은 잘 알려져 있다. 형상기억합금섬유의 자체 형상회복력으로 인해 응력과 온도가 적용되는 동안에 응력이나 경화 모니터링 센서 또는 작동기로서 사용되었다. 초탄성 현상은 연속적인 기계적 하중 하에서나 온도변화 중에 응력-변형률 곡선에서 확인되었다. 반복하중 실험을 통해 응력-변형률 곡선에서 나타난 초탄성 현상 구간이 나타나는 응력 이력현상이 발생함을 확인하였다. 이것은 형상기억합금섬유 혹은 에폭시에 함침된 형상기억합금섬유 복합재료가 반복하중으로 계면물성 저하로 인한 형상기억 회복 성능의 저하를 의미한다. 강성도가 큰 에폭시 사용과 형상기억합금섬유의 표면처리 이후 형상기억합금섬유와 에폭시 사이의 계면결합력의 증대에도 불구하고 유사한 불완전한 초탄성을 보여 주었다. 단-형상기억합금섬유/에폭시 복합재료 내부에 남은 잔류 열과 이에 따른 잔류 응력으로 인해 에폭시에 함침된 단-형상기억합금섬유에서는 경화과정에서 불완전한 회복을 나타났다.

• Smart Structures and Systems
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• 제10권6호
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• pp.501-515
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• 2012

We design and test a shape memory alloy (SMA)-based actuation system that can be used to propel a fish robot. The actuator in the system is composed of a 0.1 mm diameter SMA wire, a 0.5 mm-thick glass/epoxy composite strip, and a fixture frame. The SMA wire is installed in a pre-bent composite strip that provides initial tension to the SMA wire. The actuator can produce a blocking force of about 200 gram force (gf) and displacement of 3.5 mm at the center of the glass/epoxy strip for an 8 V application. The bending motion of the actuator is converted into the tail-beat motion of a fish robot through a linkage system. The fish robot is evaluated by measuring the tail-beat angle, swimming speed, and thrust produced by the tail-beat motion. The tail-beat angle is about $20^{\circ}$, the maximum swimming speed is about 1.6 cm/s, and the measured average thrust is about 0.4 gf when the fish robot is operated at 0.9 Hz.

• 항공우주산업기술동향
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• 제7권1호
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• pp.97-104
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• 2009

위성이 궤도에서 성공적인 임무수행을 하기 위해서는 위성시스템에 손상이 없도록 발사체로부터 분리되어야 하며 태양전지판과 안테나와 같은 부속장치의 전개를 성공적으로 수행하여야 한다. 이를 위해 분리장치가 사용되며, 특히 분리 시의 충격(500g이하) 및 오염이 적은 비폭발식 분리장치가 널리 쓰이고 있다. 본 논문에서는 우주산업에서 사용되고 있는 비폭발식 분리장치의 종류 및 기술현황에 대해 정리하였으며, 국내연구동향에 대해 살펴보았다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권12호
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• pp.1301-1307
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• 2011

슬관절 소작용 완드(Electrosurgical Knee Wand, EKW)는 고주파 소작법으로 슬관절 인대, 조직 등의 응고, 삭마, 절제, 등에 적용된다. EKW와 radiofrequency를 이용한 조직응고, 삭마 등의 슬관절 수술에서 수술안전성, 편의성 및 성공률을 극대화하기 위해서는 병변에 매우 정확하고 안전하게 EKW가 선택적 접근을 할 수 있도록 유도하는 탁월한 방향조종제어능이 핵심기술이다. 따라서 본 연구에서는 대퇴경골부 제한적인 공간에서 가장 적합한 수술용 의료기기 액추에이터로 판단되는 형상기억합금(SMA) 와이어를 이용하여 형상기억효과를 극대화 할 수 있는 SMA 인장스프링 모델을 제작하여 실험을 수행하였다. 또한 SMA의 열전기적 특성 및 전류변화에 따른 온도특성에 대한 연구를 수행하고 SMA 인장스프링의 설계조건에 따른 회복력 및 행정거리의 관계를 평가하였다. 그 결과, SMA 인장스프링의 직경이 작아질수록 최대온도는 증가하였다. 전류인가 15초의 경우는 전류량 증가와 힘의 증가가 비례한 반면, 전류인가 30초는 매우 불안정한 결과가 나타났다. 반면, 전류량 증가와 행정거리(TS) 증가 관계는 전류인가 15초일 때가 전류인가 30초일 때보다 더 안정적인 결과가 나타났다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제34권5호
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• pp.619-628
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• 2010

차세대 의료기기 시장을 변화시킬 것으로 기대되는 형상기억합금(SMA) 기반의 최소침습용 의료기기는 시술자의 손동작과 같은 유연성과 섬세함을 구현할 수 있는 장점이 있다. 그러나 SMA의 비선형 열전기적 특성으로 인해 SMA 기반 차세대 의료기기 엑추에이터는 자유로운 방향조종 구현이 제한적이고 상용화에 있어서 큰 한계성으로 작용한다. 본 논문은 SMA의 효과적인 온도제어를 위해 전류-온도간의 개방루프 계단응답을 분석하고 1차 미분방정식 해와 비교하여 온도제어에 필요한 파라미터 $t_1$을 도출한 뒤 실험적으로 그 기능을 검증하였다. 또한 $t_1$은 전류를 입력으로 온도를 출력으로 하는 시불변 선형계의 특성함수의 폴(pole)이므로 주파수에 의한 온도제어에 관계된 파라미터인 것으로 나타났다. 본 논문의 결과는 SAM 기반의 차세대 의료기기 액추에이터의 효과적인 위치제어 설계에 응용될 수 있다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.67-76
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• 2020

본 논문은 철계-형상기억합금(Fe-SMA) 바를 이용하여 제작된 콘크리트 보의 휨 거동 평가를 위한 실험적 연구이다. 실험을 위해 200mm×300mm × 2,200mm의 콘크리트 보를 제작하였으며 인장재로 4% 사전변형된 Fe-SMA 바를 사용하였다. 실험 변수로 인장재 종류(SD400, Fe-SMA), 철근 비(0.2, 0.39, 0.59, 0.78), Fe-SMA 활성화(활성화, 비활성화) 그리고 Fe-SMA bar 연결방법(미연결, 용접, 커플러)를 고려하였다. Fe-SMA 바를 활성화하기 위해 전기저항 가열 방법을 이용하여 5A/㎟의 전류를 실험체가 160℃에 도달할 때 까지 공급하였다. 캠버효과에 의한 실험체의 상향 변위가 안정되면 2,000kN 용량의 엑츄레이터를 이용하여 3점 휨 재하 실험을 실시하였다. 실험결과 Fe-SMA 바를 활성화 함에 따라 캠버효과에 의해 상향 변위가 발생하는 것으로 나타났다. Fe-SMA 바를 활성화한 실험체는 활성화하지 않은 실험체에 비해 더 높은 하중에서 초기균열이 발생하였다. 그러나 일반적인 프리스트레스 콘크리트와 동일하게 Fe-SMA 활성화에 따른 프리스트레스 도입이 보의 극한 상태에 미치는 영향은 미미한 것으로 나타났다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2005년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.1812-1818
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• 2005

Even though SMA actuators have high power to volume ratio, there exist disadvantages such as hysteresis and saturation. So the model identification for SMA actuators is very difficult. For the qualitative model identification, we described the behavior of SMA actuators using a so-called diagonal model, which can readily expect the turning point of an incomplete phase transformation. For the quantitative model identification, we developed the general dynamics of SMA actuators using the modified Liang's model. Using this dynamics we can describe the hysteresis and the saturation very well. It is also very important to notice that the modified Liang's model maintains a continuous martensite fraction at the change of the phase transformation but the original model cannot.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 2005년도 ICCAS
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• pp.2048-2053
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• 2005

The aim of this paper is to compensate hysteresis phenomena in Shape Memory Alloy (SMA) actuators by using numerical inverse Preisach model. This is used to design a controller that correct hysteresis effects and improve accuracy for the displacement of SMA actuators. Firstly, hysteresis is identified by numerical Preisach model implementation. The geometrical interpretation from first order transition curves is used for hysteresis modeling. Secondly, the inverse Preisach model is formulated and incorporated in open-loop control system in order to obtain desired input-output relationship with hysteresis reducing. The experimental results for hysteresis compensation by using this method are also shown in this paper.

• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제20권5호
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• pp.634-642
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• 2006

The aim of this paper is to increase the performance of hysteresis compensation for Shape Memory Alloy (SMA) actuators by using inverse Preisach model in closed-loop control system. This is used to reduce hysteresis effects and improve accuracy for the displacement of SMA actuators. Firstly, hysteresis is identified by numerical Preisach model implementation. The geometrical interpretation from first order transition curves is used for hysteresis modeling. Secondly, the inverse Preisach model is formulated and incorporated in closed-loop PID control system in order to obtain desired current-to-displacement relationship with hysteresis reducing. The experimental results for hysteresis compensation by using this method are also shown in this paper.