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소형 이동 로봇을 위한 회전형 보이스 코일 구동기 개발
신부현(Bu Hyun Shin),이승엽(Seung-Yop Lee),이경민(Kyung-Min Lee),오동호(Dongho Oh) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集A Vol.37 No.12
전자기력을 이용한 소형 회전 무빙 자석 타입 보이스 코일 구동기를 소형 이동 로봇을 위해 개발하였다. 1 개의 자석과 1 개의 코일 그리고 1 개의 요크로 이루어진 간단한 구조이다. DC 모터와 같이 선형으로 근사화한 이론적인 모델링으로 성능을 예측하였고, 유한 요소 해석 프로그램으로 모터 상수와 복원력 상수를 계산하여 자석과 코일 사이의 공극에 따른 성능을 예측하였다. 시작품을 제작하여 실험을 통하여 60Hz 에서 공진 주파수를 가지고 주파수 대역폭이 80Hz 를 가짐을 확인하여 모델링을 검증하였다. 그리고 정적으로 1.5V 입력 전압으로 약 20 deg 의 회전을 확인하였다. 제안된 구동기는 개루프 제어가 가능하여 회로 구성을 간단히 할 수 있다. A voice coil actuator with a rotating moving magnet has been developed for a miniaturized mobile robot. The actuator has simple structure comprising a magnet, a coil, and a yoke. Actuator performance is predicted using a linearized theoretical model, and dynamic performance based on the air-gap between the magnet and the coil is predicted using motor constant and restoring constant obtained through finite element simulations. The theoretical model was verified using a prototype with 60 Hz resonance and 80 Hz bandwidth. We found that an input of 1.5 V can make the actuator rotate by 20° statically. The driving configuration of the proposed actuator can be simplified because of its implementation of open-loop control.
바코드 리더용 스캐닝 미러를 위한 무빙 코일 타입 VCM 설계
신부현(Bu Hyun Shin),이정우(Jeong Woo Lee),심현호(Hyun Ho Shim),박상구(Sang Goo Park),이승엽(Seung-Yop Lee) 대한기계학회 2016 大韓機械學會論文集A Vol.40 No.1
바코드 리더를 위한 전자기력을 이용한 소형 회전 무빙 코일 타입 보이스 코일 구동기를 개발하였다. 본 구동기는 1 개의 자석과 1 개의 코일 그리고 1 개의 복원핀으로 이루어진 간단한 구조이다. 구동기는 DC 모터의 선형으로 근사화한 이론적인 모델링으로 해석하고, 유한 요소 해석 프로그램으로 모터 상수와 복원력 상수를 계산하여 동적 성능을 예측하였다. 공진 주파수는 64 ㎐ 이며 바코드 리더를 위한 50 ㎐ 의 주파수에서 60 deg 의 반사각을 가짐으로 예측되었다. 시작품을 제작하여 실험을 통하여 3 V 의 입력 전압에서 50 ㎐ 의 주파수에서 61.8 deg 의 반사각을 가짐을 확인하였다. 제안된 구동기는 Op-amp 를 이용하여 간단한 개루프 제어 회로 구성이 가능하다. A voice coil actuator with moving coil type for scanning mirror system of barcode reader has been developed. The actuator has a simple structure including a magnet, a coil and a pin. The performance of the actuator is analyzed by a linearized theoretical model. And the dynamic performance of the proposed actuator is predicted through motor constant and restoring constant obtained by finite element simulations. The theoretical model was verified by the prototype which has 64 ㎐ resonance frequency and 60 deg reflecting angle. We also discovered that that 3 V input can make the actuator rotate over 61.8 deg reflecting angle at 50 ㎐ resonance frequency. The proposed actuator can simplify its driving configuration because of its implementation of open-loop control.
신부현(Bu Hyun Shin),이승엽(Seung-Yop Lee) 대한기계학회 2012 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2012 No.11
In this paper, we propose a compact electromagnetic flapping actuator. The electromagnetic flapping actuator has a simple structure composed of cores and coils. Flapping dynamics of the actuator is theoretically analyzed. Based on the dynamic modeling and FEM simulation, a prototype is designed and manufactured. We evaluate the performance of the three types of micro robots using the electromagnetic actuator through experiments. The prototype of the fly robot has flapping wings with over 30㎐.
신부현(Bu Hyun Shin),이승엽(Seop-Yeop Lee) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11
Ionic polymer metal composite (IPMC) actuator has great attention due to the low-voltage driven, large deformation and its potential for artificial muscles. A segment of IPMC has 1-degree-of freedom(DOF) bending motion. We describe the 2-DOF IPMC module. Previous multi-DOF patterned IPMC has same direction of rotation axis but each rotation axis our 2-DOF IPMC module is perpendicular each other. A second segment of IPMC is attached across to end tap of the first segment of IPMC. Each segment of IPMC can move independently by attached wires. We explain kinematic modeling and experiments of prototype. The 2-DOF IPMC module can be used for multi-DOF IPMC actuator that is applied to bio-mimetic robotics.