형상기억합금 기반 자가변형감지 소프트 액추에이터 개발 = Development of a Shape Memory Alloy-Based Self-Sensing Soft Actuator

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, a self-sensing soft actuator was developed by integrating shape memory alloy （SMA） wires and conductive fabric into a PDMS matrix, enabling simultaneous actuation and sensing. Bending, twisting and combined deformation modes were achieved by varying the SMA wire arrangement and the fabric sensor pattern, and the corresponding resistance changes are quantitatively characterized. The results demonstrate a consistent correlation between resistance change and both bending curvature and twist angle, with stable response characteristics maintained under repeated actuating conditions. Sensor performance was further evaluated based on response time, gauge factor, and hysteresis. Moreover, the proposed actuator was applied as a soft gripper and gripping experiments on various objects were conducted and it was confirmed that real-time resistance change can be detected concurrently with actuation. This study provides a technical foundation for soft robotic and smart material applications requiring deformation detection and real-time feedback control.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 제1절 소프트 액추에이터 1
• 제2절 형상기억합금 기반 소프트 액추에이터 2
• 제3절 전도성 직물 저항 센서 2
• 제4절 기존 형상기억합금 액추에이터-센서 통합 시스템의 한계 3
• 제5절 연구 목표 4
• 제2장 형상기억합금과 전도성 직물을 활용한 자가변형감지 소프트 액추 에이터 개발 6
• 제1절 재료 선정 6
• 제2절 액추에이터 구조 설계 9
• 제3절 전도성 직물 센서 설계 10
• 제4절 제작 공정 10
• 제5절 실험 장치 구성 12
• 제3장 구동 및 센싱 성능 평가 14
• 제1절 인가 전류에 따른 응답 특성 14
• 제2절 변형 모드에 따른 구동 응답 16
• 제3절 열 특성 및 센서 영향 분석 21
• 1. 열화상 카메라로 측정한 액추에이터의 온도 분포 21
• 2. 센서 영향 분석을 위한 액추에이터 구속 실험 23
• 제4절 센서 성능 평가 25
• 제5절 반복 구동 실험 33
• 제6절 소프트 그리퍼 응용 실험 36
• 제4장 결론 38
• 참 고 문 헌 41
• ABSTRACT 45