• Journal of Information Processing Systems
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• 제18권5호
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• pp.688-700
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• 2022

A composite bionic soft gripper integrated with electromagnets and magneto-active elastomers is designed by combining the structure of the human hand and the snake's behavior of enhancing friction by actively adjusting the scales. A silicon-based polymer containing magnetized hard magnetic particles is proposed as a soft finger, and it can be reversibly bent by adjusting the magnetic field. Experiments show that the length, width, and height of rectangular soft fingers and the volume ratio of neodymium-iron-boron have different effects on bending angle. The flexible fingers with 20 vol% are the most efficient, which can bend to 90° when the magnetic field is 22 mT. The flexible gripper with four fingers can pick up 10.51 g of objects at the magnetic field of 105 mT. In addition, this composite bionic soft gripper has excellent magnetron performance, and it can change surface like snakes and operate like human hands. This research may help develop soft devices for magnetic field control and try to provide new solutions for soft grasping.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제23권5호
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• pp.491-498
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• 1998

Transplanting process during the tissue culture of potato seedlings is costly, since the cost of highly skilled labor working in the sanitary environment takes up about 60-70% of the production cost. The objective of this study was to develop a soft gripper of a transplanting robot system for the labor-saving tissue culture. The prototype of the soft gripper was consisted of power-transmitting part finger and plant contacts. The power transmitting part transformed the rotating motion of a step motor to the reciprocating motion of the finger. Plant stems used in the test were potato seedlings cultured for six weeks. The dimensional characteristics of cultured seedlings, the compressive strengths of the stems, the extractive force from the culture medium and the gripping force of the finger were measured. A proper gripping force was found to be 0.343N at the extractive force of 0.41N when the plant contacts were made of silicon. Sixteen plants out of 70 trials were tangled with others, resulting in the success rate of 77.1%.

• 로봇학회논문지
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• 제16권1호
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• pp.23-28
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• 2021

The gripper with a soft pneumatic actuator uses a soft material, unlike the gripper that uses a rigid body, so it is safer and lighter to interact with objects without advanced control technology. Among the soft pneumatic actuators that have been studied, PneuNets actuators have bellows shape, which enable quick operation and complete bending with only small material deformation at low pressure. In this study, we suggested improved form of PneuNets actuators to obtain the performance of the soft actuator that a larger bending angle and larger bending force at a small pressure. An experiment was designed and conducted to measure the bending angle and bending force according to the pressure. As a result, it was confirmed through experiments that the improved model has a maximum bending angle at a pressure of 5 kPa lower than that of the previous model, and a maximum bending force of 1.97 times at the same pressure.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 1997년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.81-87
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• 1997

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권12호
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• pp.47-53
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• 2018

산업용으로 다양한 형태의 로봇팔이 사용되고 있으며, 특히, 다품종 소량생산으로 생산방식의 변화가 이루어지면서 산업현장에서 다양하게 사용이 가능한 그리퍼에 대한 중요성이 높아지고 있다. 이러한 중요성에 기반을 두어 본 연구진은 기존에 연성재질의 비선형성을 이용하여 강성을 변화시킬 수 있는 가변강성 메커니즘 그리퍼를 연구하였다. 시제품을 제작하고 실험을 통해 강성의 변화와 그 유용성을 확인하였다. 그러나 세 개의 가변강성 메커니즘을 배치하여 그리퍼를 설계 및 제작함으로써 물체를 파지하는 상황에 따라 파지를 제대로 하지 못하는 현상이 발생하였다. 또한, 그리퍼 간의 균형이 맞지 않아 물체 파지 시에 파지할 물체가 회전하면서 미끄러지는 경우가 드물게 발생하는 문제가 있었다. 이러한 문제점을 보완하기 위하여 새로운 형태의 그리퍼가 필요하게 되었다. 새로운 형태의 그리퍼를 설계하기 위하여 생체모사기술을 적용하였다. 사람의 손바닥과 파리지옥의 움직임을 통해 영감을 얻어 새롭게 가변강성 소프트 로봇 핸드를 설계하였다. 손바닥이 접히는 메커니즘을 가변강성 그리퍼에 장착된 텐던을 당기는 것과 연동하여 파지 성능을 높일 수 있었다. 가변강성 메커니즘에 파리지옥과 손바닥 형태의 메커니즘을 결합하여 파지 안전성을 높인 소프트 로봇 핸드는 기존의 가변강성 메커니즘 그리퍼보다 다양한 형태와 무게를 가진 물체를 안정적으로 파지하였다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1996년도 Proceedings of the Korea Automatic Control Conference, 11th (KACC); Pohang, Korea; 24-26 Oct. 1996
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• pp.24.2-27
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• 1996

This paper is a study on the fuzzy force control of a miniature gripper driven by piezoelectric bimorph actuator. The system is composed of two flexible cantilevers, a stepping motor, a laser displacement transducer and two semiconductor force sensors attached to the beams. Obtained results show that the present artificial finger system works well as a miniature gripper, which produces approximately 0.06N force in the maximum. Further, the fuzzy position/force control algorithm is applied to the soft-handing gripper for stable grasping of a object. It revealed that the fuzzy rule-based controller be efficient controller for the stable drive of the flexible miniature gripper. It also showed that two semiconductor strain gauges located in the flexible beam play an important roles for force control, position control and vibration suppression control.

• Structural Engineering and Mechanics
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• 제77권2호
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• pp.167-177
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• 2021

Due to various benefits such as unlimited degrees of freedom, environment adaptability, and safety for humans, engineers have used soft materials with hyperelastic behavior in various industrial, medical, rescue, and other sectors. One of the applications of these materials in the fabrication of bending soft actuators (SA) is that they have eliminated many problems in the actuators such as production cost, mechanical complexity, and design algorithm. However, SA has complexities, such as predicting and monitoring behavior despite the many benefits. The first part of this paper deals with the prediction of SA behavior through mathematical models such as Ogden and Darijani, and its comparison with the results of experiments. At first, by examining different geometric models, the cubic structure was selected as the optimal structure in the investigated models. This geometrical structure at the same pressure showed the most significant bending in the simulation. The simulation results were then compared with experimental, and the final gripper model was designed and manufactured using a 3D printer with silicone rubber as for the polymer part. This geometrical structure is capable of bending up to a 90-degree angle at 70 kPa in less than 2 seconds. The second section is dedicated to monitoring the bending behavior created by the strain sensors with different sensitivity and stretchability. In the fabrication of the sensors, silicon is used as a soft material with hyperelastic behavior and carbon fiber as a conductive material in the soft material substrate. The SA designed in this paper is capable of deforming up to 1000 cycles without changing its characteristics and capable of moving objects weigh up to 1200 g. This SA has the capability of being used in soft robots and artificial hand making for high-speed objects harvesting.

• 문화기술의 융합
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• 제8권5호
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• pp.685-690
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• 2022

연질 접착제에 대한 최근의 연구는 그들의 화학적 또는 기계적 구조가 살아있는 조직과 어떻게 강하게 상호작용하는지를 깊이 이해하고자 했다. 그 목적은 급성 또는 만성 질환 환자의 충족되지 않은 요구를 최적으로 해결하는 것이다. 정전기(수소 결합)와 기계적 상호 작용(모세관 보조 흡입 스트레스)을 모두 포함하는 시너지 접착은 조직에 대한 장기간의 불안정한 결합과 관련된 과제를 극복하는 데 효과적인 것으로 보인다. 본 연구에서는 화학 잔류물이 없는 접착의 정전적이고 기계적으로 시너지 메커니즘을 기반으로 한 로봇 그리퍼 인터페이스용 하이브리드 구조를 보고한다. 메커니즘을 추론하기 위해 하이브리드 구조를 기반으로 한 열역학적 모델을 분석하였다. 모델은 엘라스토머 구조에 내장된 하이드로젤의 열역학적으로 제어된 팽창이 습한 표면과의 지속가능한 접착력 향상과 박리 방향의 화학적 잔류물 없는 탈착력을 향상시킨다는 실험 결과를 뒷받침했다.

• 제어로봇시스템학회:학술대회논문집
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• 제어로봇시스템학회 1991년도 한국자동제어학술회의논문집(국내학술편); KOEX, Seoul; 22-24 Oct. 1991
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• pp.968-973
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• 1991

Seven axis modular type pneumatic manipulator is composed of electro-pneumatic automation system which contributes to factory automation by performing loading & unloading process successively which is simple routine work of dealing item of machine tool, catapult, assembly machine, welding machine and so on. In this study, we obtained soft and quick movement in a large space and good reliability motion of various function by combining several actuators which perform rotation movement as well as linear movement at the same time. Gripper which apply to rotary sensor transmitted a structure to demanded position. This development item of 5kgf load prevent stick-slip phenomena of stroke end by designing high cushion internal. We develope flexible manipulator which conforms to demand of user by applying multiple sequence program.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권3호
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• pp.284-290
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• 2013

본 연구는 시설재배에서 참외를 수확할 수 있는 로봇의 엔드이펙터를 개발하기 위한 전단계로서, 참외의 엔드이펙트 중에서 소프트 핸드링이 가능한 그립퍼와 참외줄기를 절단하는 커터를 설계하기 위해 참외의 기하학, 압축, 절단, 마찰 특성 등을 분석하였다. 그 결과 참외의 길이는 평균 108mm, 직경은 중간지점에서 평균 70mm, 중량은 평균 188g, 부피는 평균 333mL, 진원도는 평균 3.8mm로 나타났다. 참외의 중량(W)에 대하여 길이(L)와 직경(D2)을 변수로 하는 식 $W=L^a{\times}D_2^b$로부터 비선형 회귀분석을 실시한 결과 a는 2.0279, b는 -0.9998의 상수값을 가지는 상관관계가 있는 것으로 나타났다. 참외줄기의 지름은 평균 3.8mm이며, 참외 줄기는 중심으로부터 반경 5mm 범위 내에서 대부분 분포하였다. 참외의 항복치와 압축강도, 경도의 평균값은 각각 $36.5N/cm^2$, $185.7N/cm^2$, $636.7N/cm^2$이며, 참외 줄기의 절단력과 절단강도는 각각 $2.87{\times}10^{-2}N$와 $5.60N/cm^2$로 나타났다. 참외의 마찰계수는 고무가 0.609으로 가장 높게 나타났고, 그 다음으로 알루미늄이 0.393, 스테인레스강이 0.177, 테프론이 0.079로 나타났다. 분석된 자료를 토대로 엔드이펙터 설계시 동작에 따른 위치 오차와 안전율을 감안하여, 그립퍼의 및 커터의 크기, 선회반경, 설치위치, 구동모터의 동력, 재료 및 재질의 선정 등에 적용할 수 있을 것으로 판단되었다.