Since the past, hydraulic devices have been used in large scale industrial systems. With the recent development of materials and processing technology, small and light hydraulic devices have become available. With these devices, various applications have started to be applied to small-scale systems. At the same time, efficiency became a key feature for the hydraulic actuated robots with limited energy resources. Between the two main actuator type of hydraulic system, rotary actuator and linear actuator, rotary actuators are easier to use for rotational joints than linear hydraulic actuators. However, friction and leakage are large because of the complicated internal structure. Specifically, when the high pressure is applied, the part of rotary actuator is elastically deformed, and leakage is generated between the deformed gaps. Since the efficiency of the hydraulic actuator is reduced due to friction and oil leakage, it becomes a main feature to improve. In this study, we propose a structure that minimizes such deformation, so that leakage can be effectively reduced and low friction can be maintained. In addition, we will develop a highly efficient rotary actuator that optimizes the thickness of the seal in the direction of minimizing the energy loss by friction and leakage of the rotary type hydraulic actuator. Next, we compare the low-friction, low-leakage rotary type hydraulic actuator with the conventional commercial products to verify the performance.
과거부터 유압 장치는 스케일이 큰 산업 시스템에 많이 사용되어왔다. 최근 들어 재료와 가공 기술의 발달로 유압 장치의 소형화 및 경량화가 가능해지면서 소형 구동 시스템에 다양하게 적용되기 시작하였다. 동시에 에너지원이 제한되는 모바일 로봇의 구동 시스템으로 유압 구동 시스템이 대두되면서 고효율의 구동 장치가 요구되어왔다. 유압 구동기는 마찰과 누유에 의해 효율이 저하되는데 회전형 구동기(로터리 액추에이터)는 선형 유압 구동기와 비교하여 회전 구동에 사용하기 용이하지만 내부 구조가 복잡하여 마찰과 누유가 크다. 특히 고압이 작용하면 로터리를 구성하고 있는 파트가 탄성 변형되며 변형된 틈 사이로 누유가 발생하게 되는데, 본 연구에서는 이러한 변형을 최소화 할 수 있는 구조를 제안하여 누유를 효과적으로 감소시키는 동시에 저마찰을 유지할 수 있도록 한다. 또한 회전형 유압 구동기에 사용되는 씰의 마찰과 누유에 의한 손실을 최소화하는 방향으로 씰 두께를 최적화한 고효율 로터리 액추에이터를 개발한다. 이를 종합한 저마찰, 저누유 회전형 유압 구동기를 기존의 상용 제품과 비교하여 성능을 검증한다.
