접촉력 보정이 가능한 열적 방식의 혈류량 측정기

심재경(Jai Kyoung Sim),윤세찬(Sechan Youn),조영호(Young-Ho Cho) 대한기계학회 2013 大韓機械學會論文集B Vol.37 No.3

본 논문은 접촉력 보정이 가능한 혈류량 측정기를 제안한다. 기존 혈류량 측정기는 접촉력의 영향을 최소화하기 위해 혈류량 센서를 피부에 고정했으나 이런 점은 전자기기에 적용이 용이하지 않다는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 혈류량 센서에 힘 센서를 집적하여 혈류량과 접촉력의 동시 측정을 통해 접촉력에 따른 혈류량 변화 오차를 보정하여 접촉력에 무관한 혈류량 측정이 가능한 소자 및 방법을 제안한다. 제작된 혈류량 측정기의 성능 분석 결과, 접촉력에 따른 혈류량 변화는 31.7%/N 의 선형적 감소경향임을 확인하였고, 이를 이용하여 접촉력에 따른 혈류량 오차를 보정한 결과, 접촉력 1~3N에서 최대 편차가 9.8%로 나타나 다른 접촉력 조건에서도 일정한 혈류량 측정이 가능함을 보였다. 제안한 소자는 접촉력에 무관하게 정확한 혈류량을 측정할 수 있어, 접촉 가능한 전자기기에의 적용이 용이하다. This paper proposes a thermal peripheral blood flowmeter integrated with a force sensor that is capable of contact force compensation. We fabricate this blood flowmeter using a nickel RTD (resistance temperature detector) and piezoresistive force sensor by using microfabrication technology. In an experiment, we obtained a decreasing trend for the blood flow under an increasing contact force with a linear tendency of 31.7%/N. We then performed a compensation process based on this obtained trend. As a result, the maximum variance in the blood flow at 1-3N was 9.8%. Thus we achieved consistent blood flow measurement independent of the contact force. In this work, we verified that the thermal blood flowmeter integrated with a force sensor has the ability to accurately measure the blood flow independent of the contact force.

골프 공의 충돌 시 스핀 생성 원리 연구

노우진(Roh, Woo-Jin),이종원(Lee, Chong-Won) 한국소음진동공학회 2007 한국소음진동공학회 논문집 Vol.17 No.5

It is important to improve the initial launch conditions of golf ball at impact between golf club and ball to get a long flight distance. The flight distance is greatly influenced by the initial launch conditions such as ball speed, launch angle and back spin rate. It is also important to analyze the mechanism of ball spin to improve the initial conditions of golf ball. Back spin rate is created by the contact time and force. Previous studies showed that the contact force is determined as the resultant force of the reaction forces normal and tangential to the club face at the contact point. The normal force causes the compression and restitution of ball, and the tangential force creates the spin. Especially, the tangential force is known to take either positive or negative values as the ball rolls and slides along the club face during impact. Although the positive and negative tangential forces are known to create and reduce the back spin rate, respectively, the mechanism of ball spin creation has not yet been discussed in detail in the literature. In this paper, the influence of the contact force between golf club and ball is investigated to analyze the mechanism of impact. For this purpose, the contact force and time at impact between golf club head and ball are computed using FEM and compared with previous results. In addition, we investigate the impact phenomenon between golf club head and ball by FEM and clarify the mechanism of ball spin creation accurately, particularly focusing on the effect of negative tangential force on ball spin rate.

Study on Effects of Pneumatic Cylinder Variable Stiffness for Contact Force Control of Robots

Chi Thanh Nguyen(웨치탄),S.Y.Yang(양순용) 유공압건설기계학회 2016 유공압건설기계학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.6

In the deburring processing, the product surface needs to be processed and its good condition needs to be guaranteed. Therefore, the contact force control method of robots is studied for generating the desired constant contact force between deburring tool and workpiece surface. The IDC (Intelligent Deburring Control) Device, consists of pneumatic system and relative sensors, is used to maintain constant interaction force. The interaction force is affected by inertial force of robot, elastic force of pneumatic system and gravitation of deburring tool. In this paper, the effects of variable stiffness of pneumatic system on elastic force are focused in studying methods of contact force control for deburring robots. The pneumatic stiffness is derived as a function of chamber pressures piston displacement, determined by modulus of pneumatic system. These parameters are measured by pressure and position sensors compared with results of force sensor.

접촉 모델 로봇 시뮬레이터를 활용한 마사지 로봇 연구

오승화,이창호,박성호,김성수 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集A Vol.46 No.10

Contact force control simulations were performed for a massage robot using a robot simulator. MATLAB and RecurDyn’s co-simulation and admittance filter were applied to simulate the contact force control of the massage robot. The effectiveness of the developed robot simulator was investigated based on the simulations by maintaining the target contact force of the massage ball when the massage robot massaged materials of various rigidities. Simulation results of the massage robot model were validated by comparing them with experimental results obtained on artificial skin and ribcage tests. 본 논문에서는 로봇 시뮬레이터를 활용하여, 마사지 로봇의 접촉력 제어 시뮬레이션을 수행하였다. 마사지 로봇의 접촉력 제어 시뮬레이션은 어드미턴스 필터를 적용한 MATLAB과 RecurDyn의 접촉모델 을 활용한 연성해석(co-simulation)통하여 수행하였다. 또한, 다양한 강성 재료를 마사지할 때, 마사지 볼 이 목표 접촉력을 유지하는지를 확인하여 구현한 로봇 시뮬레이터의 효용성을 고찰하였다. 마사지 로봇 모델 검증을 위하여, 6축 로봇을 이용하여 마사지 로봇이 인체 부위를 마사지할 때와 유사한 조건의 인 공피부구조물로접촉시험을 수행하고 로봇 시뮬레이션과의비교를통한검증을수행하였다.

스킬 소음 축소 실험장치 소개

김지용(Jiyong Kim),황동현(Donghyeon Hwang),이준헌(Junheon Lee),김관주(Kwanju Kim),김재철(Jaechul Kim) 한국철도학회 2014 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2014 No.10

스킬 소음은 급격한 곡선 부분에서 발생하는 듣기 싫은 고주파수 영역의 소음을 말한다. 이러한 소음은 차륜과 레일간 횡 방향 접촉력이 차륜, 레일을 가진 하면서 발생한다. 실제 차량에서는 접촉력과 관련 인자들을 제어하기 어려움이 있으므로, 스킬소음 축소 실험장치를 제작하였다. 제작한 실험 차륜은 가능한 실지 차량과 유사한 동특성을 갖도록 좌우 차륜을 가지고 있으며, 좌우 레일 롤러를 독립적으로 제어하여 곡선부에서의좌우 속도 차를 구현 가능토록 하였다. 또한 곡선구간 주행 시의 과도 특성을 나타낼 수 있도록 구동각 및 구동속도를 실시간으로 제어가능하다. 레일 롤러에 장착된 스트레인게이지를 이용하여, 차륜과 레일 사이의 접촉력을 측정한다. 여러 인자가 접촉력과 스킬소음을 발생시키는데 미치는 영향을 살펴보고자 한다. Squeal is a harsh noise of the high-frequency range occurring at the sharp curve tracks. The noise generates while lateral traction force excites the wheel and the rail. Field measurements are difficult to control the parameters and the contact force. Thus, we have made the scaled test rig. The unique feature of our test rig is that wheelset’s movement is similar to that of the railway, as real as possible. The left and right rail roller can be controlled independently for realization of difference of left and right speed at the curved rail. The attack angle and rail roller speed are controlled in real time for simulating a transient characteristic of the driving curve. the contact force between the wheel and the rail are measured by the stain-gage mounted on the rail roller. The relation between creepage and creep force and the criteria for squeal noise have been investigated.

축소스킬소음시험장치의 진동 전달특성을 이용한 차륜/레일 접촉력 예측 방법에 관한 연구

이준헌(Jun-heon Lee),김지용(Ji-yong Kim),지은(Eun Ji),김대용(Daeyong Kim),김관주(Kwanju Kim) 한국철도학회 2015 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2015 No.10

스킬 소음은 곡선부에서 레일과 차륜 사이에 발생하는 순음의 소음이다. 차륜과 레일 사이의 접촉은 점착-미끄러짐(stick-slip)현상을 보이면서 스킬 소음이 발생한다고 알려져 있다. 이러한 스킬 소음의 발생 메커니즘을 규명하기 위해 차륜/레일 주파수별 접촉력의 특성을 알고자 했다. 이러한 스킬 소음을 실험실 조건에서 발생시키기 위하여 축소 스킬 소음 시험기를 이용하였다. 축소 스킬 소음 시험장치는 차륜과 레일 모두 회전하는 원판으로 이루어져 있어 접촉력을 측정하는 데 어려움이 있다. 접촉력을 구하기 위하여 레일 롤러를 지지하는 서브프레임 진동 데이터를 측정하고, 간접적인 방법으로 접촉력을 계산하였다. 계산된 접촉력을 이용하여 접촉점의 변위를 계산하고, 레이저 변위 센서를 이용해 측정된 변위와 비교하였다. Squeal noise is a monotonic, harsh sound when railways run on the curved tracks. Contact between the wheels and rails causes a stick-slip phenomenon, which generates squeal noise. In order to identify the mechanism of the squeal noise in the laboratory environments, the scaled test rig has been fabricated. The knowledge of contact forces between wheel- and rail-rollers is essential for investigating the squeal noise characteristics, however it is difficult to measure it. Contact forces are calculated indirectly by the acceleration of the sub-frame for supporting a rail roller and modal behavior of the sub-frame. The estimated displacement of the rail roller by the calculated force is compared with that of measured by laser displacement sensor.

센서 동역학을 고려한 충돌체간의 충격응답

류봉조,안길영,권병희,송오섭,이종원 한국소음진동공학회 2004 한국소음진동공학회 논문집 Vol.14 No.5

This paper presents a study on the analysis of impact responses taking into account sensor dynamics. The contact force between impacting bodies is modelled by using Hertz force-displacement law and linear damping function. Since the real impact force and acceleration at the contact surface of two colliding bodies are measured indirectly by the sensors, the measured outputs can be a little different from the real impact responses. Therefore, in this study, the importance of consideration of sensor dynamics in the impact problems of two colliding bodies is emphasized. In order to verify the appropriateness of the proposed contact force model, the drop type impact test using two kinds of sensors is carried out. Through the numerical analysis and experiment, the effect of sensor dynamics and characteristics on the contact force model is investigated.

보행 시 DLO방법을 이용한 발목 관절의 접촉력 분석

권문석 ( Moon Seok Kwon ),신성휴 ( Seong Hyoo Shin ) 한국스포츠정책과학원(구 한국스포츠개발원) 2006 체육과학연구 Vol.17 No.4

본 연구의 목적은 최적화 기법을 이용한 보행 시 발목 관절의 동역학적 해석에 근거하여 실제 인간의 보행 시 발목관절에서 발생하는 접촉력으로 추정함으로써 생체역학적 및 임상적인 관점에서 평가 할 수 있는 방법론 제시에 그 목적이 있다. 이러한 연구의 목적을 달성하기 위하여 본 연구 대상자들은 근골격계의 질환이 없는 정상인 집단 10명을 선정하였으며, 보행 동작 시 최적화 기법을 이용한 발목 관절의 근골격계 해석은 RHS(right heel strike)에서 RTO(right toe off)까지만 분석하였다. 최적화 기법을 이용한 발목 관절의 근골격계의 해석에서 중추신경계의 생리적 근육 이용 전략에 근거하여 인간의 동작은 최적화되며, 동작 시 최소의 근육 동원이 수행될 것이라는 가정하고, 발목 관절은 3자유도를 가진 복합관절의 복합(complex)관절로 정의하였다. 이와 같은 발목 관절의 정의와 가정에 의해서 인체 모델링을 설정하였고 운동학적 데이터 산출을 위한 3차원 좌표 및 운동역학적 데이터인 지면반력 데이터 산출을 위하여 Kwon3d와 KwonGRF 프로그램을 이용하였으며, 보행 시 발목 관절에 작용하는 11개 근육의 힘들을 고려하여 발목 접촉력은 matlab(Version6.5) 프로그램으로 프로그래밍하였다. 산출된 발목관절 접촉력의 자료는 평균값을 이용하여 얻어진 결론은 다음과 같다. 인간을 대상으로 발목관절의 접촉력을 산출하는 방법 중 동역학 접근법의 근거아래 발목관절에 작용하는 근육의 힘들을 최적화하여 얻어진 접촉력은 선행연구들에서 얻어진 결과와 같은 결과를 보였을 뿐만 아니라 좌ㆍ우, 전ㆍ후 전단력도 평가 할 수 있는 발목관절 모델링과 프로그램 방법론을 제시하였다. 본 연구에서 제시된 DLO 방법은 실제 계산되는 시간이 다른 선행연구들에서 제시된 방법들과 비교하여 보았을 때 매우 효과적인 방법이라 할 수 있다. 그러므로 인간의 보행 시 발목 관절의 임상적 측면을 생체역학적 관점으로 평가 할 수 있는 방법으로 이용될 것으로 기대된다. The purpose of this study was to evaluate the clinical applicability throughout dynamically analysis of the ankle joint used of optimization. To do this, the normal group included 10 participants who had no skeletal muscular disease. On the study, the DLO(Double Linear Optimization) method during walking used of skeletal muscular interpretation analyzed from RHS(right heel strike) to RTO(right toe off). Human walking movement is optimized based on physiological muscle controlled by the central nervous system, and it was assumed that minimum number of skeletal muscle would be mobilized during the movement. The ankle joint was defined 3 free-degree ball-and-socket complex joint. Body modeling was set up based on the definition and assumption of the ankle joint. Kwon3d and KwonGRF program were used for 3d result of kinematic data and results of exercise kinetic data. Matlab(version 6.5) was employed to analyze osculating ability used of mean values. These data resulted in the followings: Dynamically kinetic interpretation of ankle skeletal muscular modeling on 3 free-degree, 11 muscles during normal subjects` walking used of optimization method. Because the DLO technique used in the study has been reported to influence to an accuracy of real experimental data, each variable, such as angle variables, joint repulsive moment, was quantitatied by the previous experiment to control possible errors. Individual powers of 3 free-degree 11 muscles were calculated by the skeletal muscle modeling used of kinematic and kinetic factors of ankle joint computed by the experiment. However, The important result from the study was the interpretation of osculating ability of the ankle joint. Even though this study was finished shortly when compared to the previous studies, the same results were observed. Furthermore, this study tested the four direction share force. Therefore, this study provided practical and computationally inexpensive method of estimating in vivo quantities ankle joint contact forces. Thus, this method may be used on the clinical area to verify effects of biomechanical to evaluate ankle joint for human walking.

다물체 동역학 모델을 이용한 종이컵 성형기용 배럴캠의 마모 인자에 관한 연구

전갑진(Kab-Jin Jun),박태원(Tae-Won Park),정광열(Kwang-Yeil Cheong),김영국(Young-Guk Kim) 대한기계학회 2010 大韓機械學會論文集A Vol.34 No.3

3 차원 캠의 하나인 배럴캠은 자동화 생산 기계에서 인덱스 드라이브 유닛의 부품으로 많이 사용된다. 캠의 회전축과 종동절의 회전축이 90 도의 위상으로 직교한다. 인덱스 드라이브는 일정한 속도로 회전하는 캠의 입력에 대해 회전하고 정지한다. 터렛이 배럴캠의 회전에 의해 작동하는 동안 종이컵이 매우 빠르고 정확하게 성형된다. 그러나, 배럴캠과 종동절사이의 지속적인 미끄럼 접촉에 의해 점착마모가 발생하며 이러한 마모는 시스템의 성능에 영향을 준다. 결과적으로 제품의 불량율을 증가시킨다. 본 연구에서는 종이컵 성형기에 사용되는 배럴캠의 마모에 영향을 주는 인자가 접촉력임을 확인한다. 배럴캠과 롤러 사이의 접촉력은 다물체 동역학 모델을 이용해 계산한다. 그리고 해석 결과와 실제 시스템의 마모부와 비교를 통해 중요 마모 인자가 접촉력임을 검증한다. The barrel cam, which is a type of cylindrical cam, has been widely used as a part of index drive units for automatic manufacturing machines. The axis of rotation of the barrel cam is orthogonal to the axis of rotation of the follower. The index drive rotates or dwellsdepending on the cam profile, while the cam rotates with a constant velocity. Continuous sliding contact between the barrel cam and the follower surfaces causes wearing of the adhesive between them. This study shows that the contact force between two sliding bodies is responsible for the wear of the barrel cam in the paper-cup-forming machine. This contact force is calculated by using the multibody dynamics model of the paper-cup-forming machine. The analytical result is validated by comparing it to the actual wear spots on the real product.

동력 조향장치용 호스와 금속 용구사이의 접촉력에 관한 연구

김형제(H. J. Kim),김병탁(B. T. Kim),김광희(K. H. Kim),윤문철(M. C. Yoon) 한국동력기계공학회 2004 한국동력기계공학회 학술대회 논문집 Vol.- No.-

A power steering hose is generally manufactured by the swaging process. In this process the hose is inserted into metal fittings and compressed in the radial direction by the jaws to clamp the hose with metal fittings together. In case they are subjected to various mechanical and thermal loads under the real operating conditions, the oil in hose can leak at the parts of small clamping forces. Also, jaw stroke is very important design factor during the swaging process. In this paper, the contact forces between the power steering hose and the metal fittings are analyzed with respect to the jaw stroke using the finite element method. Investigations were focused on the stress and strain values at the maximum jaw and the contact normal forces after the jaw release, between the hoses and the metal fittings.