비조립식 3자유도 힘 센서에 관한 연구

Abstract

본 논문은 비조립식 3자유도 센서 개발을 위한 연구에 대해 서술한다. 이를 위하여 3자유도 힘 센서 탄성변형부의 재료역학적 이론해석 및 유한요소해석을 수행하였다. 해석 결과 및 신호변환부 재료의 전기적 특성을 고려하여 외력에 대한 출력 모델을 수립하였다. 센서는 CAD 소프트웨어와 Slicing 소프트웨어를 사용하여 비조립화 통합설계 후 다종재료 인쇄가 가능한 3D 프린터에 의해 제작되었다. 센서의 비조립식 검지-신호변환부는 3각 다리 구조로 되어있어 외력을 3자유도로 검지한다. 지지부와 탄성변형부는 PLA를 사용하여 제작되었으며, 신호변환부와 터미널은 전도성 PLA로 제작되었다. 개발된 센서의 교정실험 평가 결과 각 축의 분해능은 ρ_x=70,ρ_y=49,〖 ρ〗_z=436mN이었다.; This paper describes a study for developing a non-assembled 3-DOF sensor. For this purpose, material dynamic theory and finite element analysis of 3 - DOF force sensor elastic deformations were performed(achieved, carried out). Based on the analysis results and the electrical characteristics of the transducer material, an output model for(caused by) external force was established. The sensors were fabricated by 3D printers capable of multimaterial printing after non-assembly integrated design using CAD software and slicing software. Sensor has tripod structured non-assembly sensor-transducer parts and detects the 3-DOF external force. The supporting part and the elastic deformation part were fabricated using PLA, while the transducer an d the terminal were made of conductive PLA. Force resolution of developed sensor for each independent axis was evaluated as 𝜌𝑥 = 70, 𝜌𝑦 = 49, 𝜌𝑧 = 436mN respectively.