To grasp and move an object, the development of dexterous gripper is conducted actively in the robotics field. However, conventional gripper, which is made up of hard materials, needs a complicated actuating part and can be applied to the limited shape of target objects. To solve this limitation, the development of soft gripper, which consists of soft materials, is essential. In this paper, a soft gripper is designed by using electro-active polymer and electro-adhesive pad. The main stream of the research is to find the most effective structure of soft gripper based on dielectric elastomer actuator. We designed various type of soft finger with dielectric elastomer actuator, and found the most appropriate structure for the soft gripper. Also, the performance of the electro-adhesive pad is analyzed to enhance the grasping ability, and the optimized electro-adhesion pattern is found. By combining the dielectric elastomer and electro-adhesion pad, the optimized unimorph-type soft finger is developed. It has a simple structure and lightweight, which is the strength of the dielectric elastomer and electro-adhesion pad. The experiment gripper, which is composed of two soft fingers, can grasp objects up to 470 g. It means very high gripping capability since the moving part of the soft gripper weights 6.2 g. In conclusion, the results of this research means that the soft gripper can be applied to various fields, due to its high grasping capability and simple structure.
로봇 시스템이 원활히 물체를 잡고 운송을 하기 위하여, 정교한 그리퍼를 만들고자 하는 연구는 활발히 진행되고 있다. 그러나 기존의 그리퍼는 무게 대비 파지력이 비교적 낮으며, 그리퍼의 형태에 따라 파지 가능 물체가 제한되어 있다. 이러한 한계를 극복하기 위하여 부드러운 물질로 개발된 소프트 그리퍼에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 전기 활성 고분자와 전기 접착식 패드를 이용한 소프트 그리퍼 연구를 진행하였다. 전기 활성 고분자를 이용한 다양한 형태의 소프트 그리퍼를 설계하였고, 이를 바탕으로 소프트 그리퍼로서 가장 적합한 구조를 찾을 수 있었다. 또한 소프트 그리퍼의 파지력을 극대화시키기 위하여, 전기 접착식 패드의 성능에 대한 분석을 진행하였고 최적화된 전극 패턴을 알아내었다. 최적화된 구조의 전기 활성 고분자와 전기 접착식 패드를 결합하여 Unimorph-type의 소프트 핑거를 제작하였으며, 이는 전기 활성 고분자와 전기 접착식 패드의 장점을 살려 단순하고도 가벼운 특성을 가진다. 2개의 소프트 핑거로 이루어진 소프트 그리퍼는 움직이는 부분의 무게가 6.2 g인데 비해, 최대 470 g의 무게까지 들어올릴 수 있다. 이는 그리퍼 대비 파지 무게가 매우 높은 것으로서, 소프트 그리퍼가 다양한 분야에 응용될 수 있음을 시사한다.
