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Propulsion force and torque generation in implantable micro-robot using wireless power transfer system = 무선전력전송시스템을 이용한 마이크로 로봇에서의 추진력 및 토크 발생
서명 / 저자 Propulsion force and torque generation in implantable micro-robot using wireless power transfer system = 무선전력전송시스템을 이용한 마이크로 로봇에서의 추진력 및 토크 발생 / Dongwook Kim.
저자명 Kim, Dongwook ; 김동욱
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2016].
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8029256

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MGT 16004

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초록정보

Recently, various types of mobile micro-robots have been proposed for medical and industrial applications. Especially in medical applications, a motor system for propulsion cannot easily be used in a micro-robot due to their small size. Therefore, micro-robots are usually actuated by controlling the magnitude and direction of an external magnetic field. However, for micro-robots, these methods in general are only applicable for moving and drilling operations, but not for the undertaking of various missions. In this paper, two types of micro-robot which is based on wireless power transfer system which can generate propulsion force and torque as well as electrical energy to perform complex missions. The magnetic field and the induced current from the wireless power transfer coils can be utilized into propulsion force, and the Lorentz force for implement rotational movement. The mechanism of Lorentz force generation and the coil design methodologies are explained, and validation of the proposed propulsion system for a micro-robot is discussed thorough a simulation and with actual measurements with up-scaled test vehicles.

최근, MEMS 공정의 발달로 인해 마이크로 로봇에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 현재까지의 마이크로 로봇은, 단순히 움직이기만 할 뿐 보다 복잡한 임무를 수행하기에는 다소 무리가 있다. 본 논문에서는, 무선 전력 전송방법으로 마이크로 로봇에 전기적 에너지를 전달 함과 동시에, 추진력을 발생시키는 구조에 대해 설명하였다. 일반적인 무선전력전송에서는 효율을 최대화 하기 위해 LC 공진 구조를 취하는데, 이때 소스 전류와 로드 전류의 위상 차이는 90도가 되고 이는 한 주기 동안의 로렌츠 포스가 0이 되도록 만드는 결과를 초래한다. 본 논문에서는 이와 같은 구조의 마이크로 로봇 코일에서 로렌츠 포스를 발생시키기 위한 위상 튜닝을 진행하고, 로드 코일에서 발생하는 로렌츠 포스의 힘의 합력이 0이되는 것을 방지하기 위해 페라이트 시트로 로드 코일의 한쪽 면을 감싸서 로렌츠 포스가 한쪽으로 치우치도록 하여 마이크로 로봇이 추진력을 얻도록 하는 방법을 제안하고 시뮬레이션과 실험으로써 그 타당성을 입증하였다. 또 보다 마이크로 로봇의 다양한 움직임을 위해, 개선된 구조인 마그네틱 포스를 이용한 마이크로 로봇에 대하여도 제안을 하고, 토크를 발생시켜 회전하는 모션까지 추가하였다. 이는 모두 시뮬레이션 및 실험으로 검증을 하였으며, 더 나아가 마이크로 로봇의 소형화에 따른 효율적인 코일 구조의 디자인에 대해 수식적으로 분석하고, 시뮬레이션 결과와 실험으로써 그 타당성을 입증하였다.

서지기타정보

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청구기호 {MGT 16004
형태사항 iii, 49 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 김동욱
지도교수의 영문표기 : Seungyoung Ahn
지도교수의 한글표기 : 안승영
수록잡지명 : "Magnetic Resonant Wireless Power Transfer for Propulsion of Implantable Micro-Robot". Journal of Applied Physics, v.117, no.17, 17E712(2015)
수록잡지명 : "Generation of Magnetic Propulsion Force and Torque for Micro-Robot Using Wireless Power Transfer Coil". IEEE Transactions on Magnetics, v.50,no.11, 8600104(2015)
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 조천식녹색교통대학원,
서지주기 References : p. 44-45
주제 Wireless power transfer
Micro-robot
Propulsion
Torque
Magnetic shield
무선전력전송
마이크로 로봇
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