Soft actuators have recently been received attention as actuators of wearable robots. In particular, spring-type shape memory alloy actuators have the advantage of not only having high work density but also being able to take large deformation. However, control is still difficult. In order to make control, model-based control needs to be proposed. Using that, force control which can be made available for rehabilitation training is possible. As a first step, a model for the relationship between temperature and force at a fixed length is proposed. It was intended to interpret the phenomenon of increasing force from the low temperature, the change in force at the wide temperature interval, and the decrease in force at the same time as cooling began that differed from the existing model. To this end, we propose a model that reflects the geometry of the springs, the ordering of the critical stresses, and the non-parallel phase diagram. As a result, we confirm that the more the proposed model is used, the more similar results to the experimental results. In order to use this as a model for the actuator, simplification and integration with the heat transfer model were achieved.
웨어러블 로봇의 구동기로써 최근 소프트 구동기가 주목받고 있다. 특히 스프링 형태의 형상기억합금 구동기는 기존의 형상기억합금과 같이 출력 밀도가 높을 뿐만 아니라 변형을 크게 가져갈 수 있다는 장점이 있다. 그러나 여전히 제어가 어려우며 이를 위하여 모델 기반의 제어를 통한 힘 제어를 가능토록 하여 재활 훈련에 이용할 수 있도록 하고자 하였다. 첫 번째 단계로써 고정된 길이에서의 온도와 힘 사이의 관계에 관한 모델을 제안하였다. 기존 모델과는 차이를 보였던 낮은 온도에서부터 힘의 증가, 넓은 온도 구간에서의 힘 변화, 냉각이 시작함과 동시에 힘의 감소 현상을 해석하고자 하였다. 이를 위하여 스프링의 기하학적 구조, 임계 응력의 순서가 변화하는 구간, 평행하지 않은 위상도를 반영한 모델을 제안하였다. 그 결과 제안된 모델을 많이 사용할수록 실험 결과와 유사한 결과가 나오는 것을 확인하였다. 이를 구동기의 모델로써 사용하기 위하여 간소화 및 열 전달 모델과의 통합이 이루어졌다.
