In this paper, limitations of conventional haptic actuators are surveyed. To overcome the limitations, a hybrid haptic actuation system is proposed. The proposed system consists of 4 parts: a DC motor, a novel MR brake, piston-cylinders and a pressure sensor. The 4 parts are connected with flexible tubes to lighten the weight of the structures on an operator’s body. Two types of novel MR brake are proposed. Rod less MR brake uses flow mode and pinch mode for highly resistive force. Piston-head less MR brake uses two coils which winded in different directions to generate highly resistive force without non-magnetic spacer. The performance of the proposed hybrid actuation system was verified by virtual wall experiments and application to a hand master is also tested.
본 논문에서는 현재까지 개발된 햅틱 구동 시스템이 가지는 한계점을 제시하고 이를 극복하기 위한 방법으로 MR브레이크와 전자-유압식 동력전달방법을 이용한 하이브리드 햅틱 구동 시스템을 제안하였다. 제안된 하이브리드 햅틱 구동 시스템의 구성은 조작자의 신체와 연결되는 피스톤-실린더, 압력센서, MR브레이크, 모터와 볼스크류로 연결된 피스톤-실린더로, 총 4가지 요소로 구성된다. 그리고 MR브레이크는 선형운동을 위한 것으로 2가지 종류의 MR브레이크를 제안하였다. 로드 리스 MR브레이크는 MR유체의 Flow mode와 Pinch mode를 결합하여 큰 힘을 낼 수 있고 피스톤 헤드 리스 MR브레이크는 서로 다른 방향으로 감긴 코일 2개를 사용하여 별도의 비자성체 없이 MR유체가 자속에 총8번 노출되어 부피 대비 큰 힘을 낼 수 있다. 그리고 가상벽 실험을 통하여 하이브리드 햅틱 구동 시스템의 전반적인 성능을 검증하고, 핸드 마스터에 적용하였다.
