KR101258897B1 - 곡면형 촉각센서 및 그 제조방법 - Google Patents

곡면형 촉각센서 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101258897B1
KR101258897B1 KR1020100115475A KR20100115475A KR101258897B1 KR 101258897 B1 KR101258897 B1 KR 101258897B1 KR 1020100115475 A KR1020100115475 A KR 1020100115475A KR 20100115475 A KR20100115475 A KR 20100115475A KR 101258897 B1 KR101258897 B1 KR 101258897B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor
layer
curved
tactile
temperature
Prior art date
Application number
KR1020100115475A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20120054206A (ko
Inventor
김종호
김동기
Original Assignee
한국표준과학연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국표준과학연구원 filed Critical 한국표준과학연구원
Priority to KR1020100115475A priority Critical patent/KR101258897B1/ko
Publication of KR20120054206A publication Critical patent/KR20120054206A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101258897B1 publication Critical patent/KR101258897B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/205—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using distributed sensing elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
    • G01L5/226—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping
    • G01L5/228—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to manipulators, e.g. the force due to gripping using tactile array force sensors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

본 발명은 곡면에 용이하게 부착할 수 있어 대량생산이 가능한 곡면형 촉각센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. 이를 위해, 일면이 곡면에 부착되고, 타면에 복수의 홈(110)이 형성된 하부층(100); 일방향을 따라 배선된 복수의 제 1 센서부(210)를 갖고, 홈(110)내에 삽입되어지는 제 1 센서층(200); 일방향을 따라 배선된 복수의 제 2 센서부(310)를 갖고, 제 1 센서층(200) 위에 교차되면서 홈(110)내에 삽입되어지는 제 2 센서층(300); 및 하부층(100)의 타면에 밀봉되는 상부층(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서가 제공된다.

Description

곡면형 촉각센서 및 그 제조방법{Curved tectile sensor and manufacturing method thereof}
본 발명은 촉각센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡면에 용이하게 부착할 수 있어 대량생산이 가능한 곡면형 촉각센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 10은 종래의 곡면형 촉각센서를 나타내는 설명도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 곡면부(30)에는 유연성이 있는 촉각센서(40)가 설치된다. 곡면부(30)는 로봇의 손가락 등과 같은 피부 부위가 될 수 있다. 이러한 곡면부(30)에 촉각센서(40)를 설치하기 위하여 유연한 촉각센서(40)를 별도로 제작한다. 제작된 촉각센서(40)는 해당 곡면부(30)에 잡아 당겨지면서 부착된다.
그러나, 이와 같은 종래의 촉각센서는 15 mm 이하의 곡률을 가진 곡면부(30)에는 부착이 어렵다는 단점이 있다. 또한, 촉각센서를 하나씩 잡아 당겨 부착해야 하기 때문에 자동화가 어렵고, 일일이 수작업을 해야 하는 불편함이 있었다.
그 밖에 금속성분의 촉각센서를 고분자 기판에 부착하는 기술도 개발되었다. 그러나, 금속 배선에 크랙이 발생하거나 고분자 기판으로부터 금속 배선이 박리되고, 접촉에 따른 내마모성이 낮은 점 등의 문제점을 갖고 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 촉각센서의 잡아 당김없이 곡률이 작은 곡면부위에도 접착이 용이한 촉각센서 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 곡면부위에 촉각센서를 부착하는 공정을 자동화할 수 있도록 한 촉각센서 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 3 목적은 힘, 압력 외에 온도측정까지도 가능한 촉각센서 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 일면이 곡면에 부착되고, 타면에 복수의 홈(110)이 형성된 하부층(100);
각 홈(110) 내에 삽입되어 외력(20)을 감지하는 센서수단;
하부층(100)의 타면에 밀봉되고, 외력(20)이 가해지는 상부층(400)을 포함하는 것을 특징으로 하는 촉각센서에 의해 달성될 수 있다.
그리고 센서수단은 일방향을 따라 배선된 복수의 제 1 센서부(210)를 갖고, 홈(110)내에 삽입되어지는 제 1 센서층(200); 및
일방향을 따라 배선된 복수의 제 2 센서부(310)를 갖고, 제 1 센서층(200) 위에 교차되면서 홈(110)내에 삽입되어지는 제 2 센서층(300);을 포함할 수 있다.
그리고, 하부층(100)과 센서수단 사이 혹은 상부층(400)과 센서수단 사이에는 하중범프(120)가 더 구비될 수 있다.
또한, 센서수단과 상부층(400) 사이에는 온도센서(420)가 더 구비될 수 있다.
뿐만 아니라, 온도센서(420)는 제 1 센서층(200)의 일방향 또는 제 2 센서층(300)의 일방향을 따라 배치될 수 있다.
아울러, 하부층(100)의 홈(110)은 상호 교차하는 복수개의 홈(110)으로 이루어져 행렬형태를 형성하고, 센서수단은 홈(110)의 교차영역에 구비되는 것이 바람직하다.
그리고, 하부층(100)의 홈(110)은 상호 교차하는 복수개의 홈(110)으로 이루어져 행렬형태를 형성하고, 제 1 센서부(210)와 제 2 센서부(310)는 홈(110)의 교차영역에 적층되는 것이 더욱 바람직하다.
선택적으로, 하부층(100) 또는 상부층(400)은 신축성 있는 PDMS, 실리콘, 라텍스, 및 합성수지재중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그리고, 센서수단은 접촉저항 감지방식 또는 정전용량 감지방식 또는 압전재료 방식중 하나에 의해 외력(20)이나 압력을 감지할 수 있다.
또한, 상부층(400)은 외력(20) 또는 온도의 전달을 위하여 0.2 mm ~ 0.5 mm 범위의 두께를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
센서수단은 접촉저항 감지방식이고, PTC 특성을 갖는 온도보상수단 또는 NTC 특성을 갖는 온도 보상수단을 더 구비하여 온도변화에 무관하면서도 더 정밀한 외력(20)을 감지할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 또 다른 카테고리로서, 일면이 곡면을 형성하고, 타면에 복수의 홈(110)이 형성된 하부층(100)을 곡면에 대응되는 곡면지그(10)에 위치시키는 단계(S110);
외력을 감지하는 센서수단을 홈(110) 내로 삽입시키는 단계(S120, S130);
하부층(100)의 타면에 상부층(400)을 밀봉하여 촉각센서를 완성하는 단계(S150); 및
완성된 촉각센서를 곡면지그(10)로부터 분리하는 단계(S160); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서의 제조방법에 의해 달성될 수도 있다.
그리고, 센서수단의 삽입단계는,
일방향을 따라 배선된 복수의 제 1 센서부(210)를 갖는 제 1 센서층(200)을 홈(110)내로 삽입시키는 단계(S120); 및
일방향을 따라 배선된 복수의 제 2 센서부(310)를 갖는 제 2 센서층(300)을 제 1 센서층(200) 위에 교차시키면서 홈(110)내에 삽입시키는 단계(S130);를 포함할 수 있다.
그리고, 위치단계(S110)와 삽입단계(S120) 사이에는 센서수단에 대응되는 영역에 하중범프(120)를 설치하는 단계가 더 구비될 수 있다.
또한, 삽입단계(S130)와 완성단계(S150) 사이에는, 센서수단과 상부층(400) 사이에 온도센서(420)를 설치하는 단계(S140)가 더 구비되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 제 1 센서층(200) 또는 제 2 센서층(300)은 평면형상이고, 그리고 홈(110)내에 구부려져서 삽입되는 것이 더욱 바람직하다.
그리고, 상부층(400)은 곡면에 대응되는 곡면 형상을 갖는 것이 가장 바람직하다.
상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따르면, 촉각센서를 잡아 당기지 않고도 곡률이 작은 곡면부위에 촉각센서의 접착이 용이한 효과가 있다.
따라서, 곡면부위에 촉각센서를 부착하는 공정을 로봇에 의해 자동화할 수 있다. 이로서, 수작업을 탈피하고, 저렴한 비용으로 대량생산이 가능한 장점이 있다.
또한, 본 발명의 촉각센서는 힘, 압력 외에 온도측정까지도 가능하기 때문에 좀더 디테일한 주변환경의 감지가 가능하고, 측정된 데이터를 이용하여 다양한 어플리케이션의 활용이나 행동양식의 자연스러움을 구현할 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 곡면형 촉각센서의 분해사시도,
도 2는 도 1중 A-A 방향의 단면도,
도 3은 제 1 실시예에 따른 곡면형 촉각센서의 제조과정중 하부층(100) 위에 제 1 센서층(200)이 삽입된 상태의 평면도,
도 4는 도 3의 평면도에 대해 제 2 센서층(300)을 삽입한 상태의 평면도,
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단면도,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 곡면형 촉각센서의 제조방법을 나타내는 흐름도,
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 곡면형 촉각센서의 제조방법을 나타내는 흐름도,
도 8은 본 발명에 적용되는 PTC 특성을 갖는 온도보상수단의 회로도,
도 9는 본 발명에 적용되는 NTC 특성을 갖는 온도보상수단의 회로도,
도 10은 종래의 곡면형 촉각센서를 나타내는 설명도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
<제 1 실시예의 구성>
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 곡면형 촉각센서의 분해사시도이고, 도 2는 도 1중 A-A 방향의 단면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 곡면형 촉각센서는 대략 하부층(100), 제 1 센서층(200), 제 2 센서층(300) 및 상부층(400)으로 구성된다.
하부층(100)은 PDMS, 실리콘, 라텍스, 합성수지재와 같이 신축성 있는 물질을 금형에 사출하여 성형한다. 특히 하부층(100)은 전체적으로 2차원 곡면 또는 3차원 곡면을 형성한다. 즉, 하부층(100)은 곡면을 형성한 금형을 통해 일체로 사출될 수 있다. 이러한 곡면의 곡률은 촉각센서가 부착되는 지점의 곡률에 따라 특정될 수 있다.
하부층(100)의 아랫면은 곡면을 형성하는 평면이고, 상부면에는 복수의 홈(110)이 형성되어 있다. 홈(110)은 복수의 직선홈이 가로방향과 세로방향으로 교차하면서 행렬형태(예 : 9 ×9, 3 cm × 3cm 크기)를 형성한다. 그리고, 가장자리 둘레에는 밀봉을 위한 마진(접합부위)이 마련되어 있다.
또한, 하중범프(120)는 하부층(100)의 교차하는 홈(110) 영역에 보다 작은 크기로 구비된다. 이러한 하중범프(120)는 하부층(120)이나 추후 설명할 제 1, 2 센서부(210, 310)에 비해 딱딱한 경도를 갖고, 제 1, 2 센서부(210, 310)에 비해 작은 직경을 갖는다. 이러한 하중범프(120)는 외력에 대한 반력이 제 1, 2 센서부(210, 310)에 집중되어 감도를 높이는 역할을 한다.
제 1 센서층(200)은 유연한 PCB(FPCB)와 같이 매우 얇고 유연성 있는 재질로 이루어져 있다. 따라서, 제 1 센서층(200)은 임의의 방향을 따라 손으로 쉽게 구부릴 수 있다. 제 1 센서부(210)는 작은 디스크 형태이며, 제 1 연결부(220)를 통해 일렬로 배열된다. 그리고, 행렬형태의 홈(110)에 각각 대응되도록 행렬형태로 배치된다. 따라서, 제 1 센서부(210)의 하면은 하중범프(120)에 닿게 된다. 일련의 제 1 센서부(210)의 끝단에는 신호 출력을 위한 제 1 배선부(240)가 구비되며, 일련의 제 1 센서부(210)와 일련의 제 1 센서부(210) 사이에는 제 1 천공부(230)가 형성된다. 이러한 제 1 천공부(230)는 제 1 센서층(200)의 변형을 더욱 용이하게 하여 하부층(100)과의 삽입을 더욱 수월하게 한다.
제 2 센서층(300)은 제 1 센서층(200)과 동일한 구성으로 이루어진다. 즉, 제 2 센서부(310)는 제 1 센서부(210)에 대응되고, 제 2 연결부(320)는 제 1 연결부(220)에 대응되며, 제 2 천공부(330)는 제 1 천공부(230)에 대응되고, 제 2 배선부(340)는 제 1 배선부(240)에 각각 대응된다. 즉, 같은 부재를 제 1 센서층(200)과 제 2 센서층(300)에 중복 사용할 수 있다. 다만, 제 2 센서층(300)은 제 1 센서층(200)의 윗면에서 90°회전하여 적층된다.
적층된 제 1 센서부(210)와 제 2 센서부(220) 사이에서 외력(20) 또는 압력의 세기를 감지하기 위해서는 감압잉크 등을 사용한 접촉저항 감지방식, 정전용량 감지방식, 압전재료 방식중 하나를 채택할 수 있다.
그리고, 제 1 센서부(210)와 제 2 센서부(220)가 행렬형태로 배열됨에 따라 외력이나 압력이 작용하는 위치도 감지해 낼 수 있다.
온도센서(420)는 선형 형상이며, 제 2 센서층(300)의 제 2 연결부(320)를 따라 혹은 제 2 천공부(330)를 따라 복수개가 배치된다. 이러한 온도센서(420)는 가해지는 부재(예 : 손가락 끝 부분)의 온도를 측정하기 위한 것이다. 이러한 온도센서(420)는 외력(20)이 가해지는 영역에 가급적 가깝게 위치(0.2 mm ~ 0.5 mm)하는 것이 바람직하며, 분해능이 크므로 조밀하게 설치할 필요는 없다.
상부층(400)은 하부층(100)과 밀착되어 촉각센서를 밀봉하기 위해 부재이다. 이러한 상부층(400)은 하부층(100)과 동일한 재질로 만들 수 있고, 밀봉을 위해 하부층(100)과 동일한 곡률을 형성할 수 있다. 상부층(400)은 외력이 작용하는 면이므로 너무 얇으면 내구성이 취약해지고, 너무 두꺼우면 센서의 감도가 저하되는 특성이 있다. 따라서, 0.2 mm ~ 0.5 mm의 두께 범위에서 선택하는 것이 바람직하다.
<제 2 실시예의 구성>
도 5는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 단면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 하부층(100), 제 1 센서층(200), 제 2 센서층(300), 온도센서(420), 상부층(400)의 자체 구성은 제 1 실시예와 동일하다.
다만, 제 2 실시예는 도 5와 같은 단면 층 구조에서 배열에 차이가 있다. 즉, 하부층(100)위에 제 1 센서층(100)과 제 2 센서층(200)이 차례로 적층되고, 그 위에, 하중범프(120)와 온도센서(420)가 구비된다. 즉, 하중범프(120)는 제 2 센서부(310)와 온도센서(420) 사이에 구비된다.
설계상의 선택에 따라서, 온도센서(420) 또는 하중펌프(120)를 생략할 수 있음은 물론이다.
이하에서는 센서수단이 접촉저항 방식의 센서일 때, 온도보상을 통해 더욱 정밀한 외력을 측정할 수 있는 구성에 대해 설명하도록 한다. 일예로, 도 8은 본 발명에 적용되는 PTC 특성을 갖는 온도보상수단의 회로도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 접촉저항 센서의 저항(Rs), 피드백 저항(Rc), PTC 특성을 갖는 온도보상 저항(Rt)이 직렬로 연결되어 있다. 그리고 출력전압(Vout)은 피드백 저항(Rc)과 PTC 특성을 갖는 온도보상 저항(Rt) 사이에서 출력된다.
손가락이나 외기에 의해 온도가 올라갈 경우, 접촉저항방식의 촉각센서는 일정 힘에서 상온에 비해 저항이 떨어지게 된다. 이 때, 도 8과 같은 온도보상수단의 회로도에서, PTC(Positive Temperature Coefficient)특성을 갖는 온도보상 저항(Rt)을 직렬로 연결하면 온도에 대한 저항이 서로 상쇄되어 온도보상이 자동으로 이루어지게 된다. 참고로, PTC 특성이란 온도가 올라가면 저항이 증가하는 특성을 말한다. 결국, 온도 변화에 따른 촉각센서의 감도 변화나 오작동 없이 항상 정밀한 외력이나 압력을 측정할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명에 적용되는 NTC(Negative Temperature Coefficient) 특성을 갖는 온도보상수단의 회로도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 접촉저항 센서의 저항(Rs), 피드백 저항(Rc), PTC 특성을 갖는 온도보상 저항(Rt)이 직렬로 연결되어 있다. 그리고 출력전압(Vout)은 접촉저항 센서의 저항(Rs)와 NTC 특성을 갖는 온도보상 저항(Rt) 사이에서 출력된다.
손가락이나 외기에 의해 온도가 올라갈 경우, 접촉저항방식의 촉각센서는 일정 힘에서 상온에 비해 저항이 떨어지게 된다. 이 때, 도 9와 같은 온도보상수단의 회로도에서, NTC특성을 갖는 온도보상 저항(Rt)을 전위차 회로에서 피드백 저항(Rc)과 직렬로 연결하면 온도에 대한 저항이 서로 상쇄되어 온도보상이 자동으로 이루어지게 된다. 참고로, NTC 특성이란 온도가 올라가면 저항이 감소하는 특성을 말한다. 결국, 온도 변화에 따른 촉각센서의 감도 변화나 오작동 없이 항상 정밀한 외력이나 압력을 측정할 수 있게 된다.
<제 1 실시예의 제조방법>
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 촉각센서의 제조방법에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다. 우선, 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 곡면형 촉각센서의 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 우선, 하부층(100), 제 1, 2 센서층(200, 300) 및 상부층(400) 등을 성형하여 준비한다(S100). 하부층(100)과 상부층(400)은 곡률을 갖는 금형을 통해 사출성형될 수 있으며, 제 1, 2 센서층(200, 300)은 동일 부품이므로 상호 호환적으로 사용할 수 있다.
그 다음, 곡면지그(10)에 하부층(100)을 위치시킨다(S110). 이 때, 곡면지그(10)는 하부층(100)의 곡률과 동일 곡률을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 후공정을 위해 하부층(100)을 곡면지그(10)에 살짝 올려놓는 것으로 충분할 수 있다.
그 다음, 하부층(100)의 홈(110) 사이로 하중범프(120)를 설치하고 제 1 센서층(200)을 삽입한다(S120). 도 3은 하부층(100) 위에 제 1 센서층(200)이 삽입된 상태의 평면도이다. 이 때, 제 1 센서층(200)을 살짝 구부리면서 하부층(100)의 홈(110) 사이로 삽입시킬 수 있다. 하중범프(120)는 하부층(100)에 고정시킬 수도 있고, 제 1 센서층(200)의 각 제 1 센서부(210)에 고정된 상태로 삽입시킬 수도 있다.
그 다음, 제 1 센서층(200) 위에 제 2 센서층(300)을 교차 삽입한다(S130). 도 4는 도 3의 평면도에 대해 제 2 센서층(300)을 삽입한 상태의 평면도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 센서층(300)은 제 1 센서층(200)에 대해 90°만큼 회전한 상태로 적층된다.
그 다음, 제 2 센서층(300) 위에 온도센서(420)를 부착한다(S140).
그 다음, 미도시된 밀봉재(페이스트 또는 양면 테이프 등)를 이용하여 상부층(400)과 하부층(100)을 밀봉한다(S150).
그 다음, 완성된 촉각센서를 곡면지그(10)에서 분리한다(S160). 필요에 따라서는 촉각센서의 완성후 불필요한 부분을 커팅하거나 다듬질 하거나 코팅할 수 있다. 이와 같은 공정을 통해 본 발명의 제 1 실시예에 따른 촉각센서의 제조를 완성할 수 있다. 이렇게 완성된 촉각센서는 센서의 당김없이 자동화기기 등을 통해 로봇의 손가락과 같은 특정부위에 손쉽게 접합할 수 있다.
<제 2 실시예의 제조방법>
도 7은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 곡면형 촉각센서의 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 우선, 하부층(100), 제 1, 2 센서층(200, 300) 및 상부층(400) 등을 성형하여 준비한다(S200). 하부층(100)과 상부층(400)은 곡률을 갖는 금형을 통해 사출성형될 수 있으며, 제 1, 2 센서층(200, 300)은 동일 부품이므로 상호 호환적으로 사용할 수 있다.
그 다음, 곡면지그(10)에 하부층(100)을 위치시킨다(S210). 이 때, 곡면지그(10)는 하부층(100)의 곡률과 동일 곡률을 갖는 것이 바람직하다. 즉, 후공정을 위해 하부층(100)을 곡면지그(10)에 살짝 올려놓는 것으로 충분할 수 있다.
그 다음, 하부층(100)의 홈(110) 사이로 제 1 센서층(200)을 삽입한다(S220). 이 때, 제 1 센서층(200)을 살짝 구부리면서 하부층(100)의 홈(110) 사이로 삽입시킬 수 있다.
그 다음, 제 1 센서층(200) 위에 제 2 센서층(300)을 교차 삽입한다(S230). 제 2 센서층(300)은 제 1 센서층(200)에 대해 90°만큼 회전한 상태로 적층된다.
그 다음, 제 2 센서층(300)의 각 제 2 센서부(310)위에 하중범프(120)를 설치한다(S240). 하중범프(120)는 각 제 2 센서부(310)에 고정된 상태로 삽입시킬 수도 있다.
그 다음, 하중범프(120) 위에 온도센서(420)를 부착한다(S250).
그 다음, 미도시된 밀봉재(페이스트 또는 양면 테이프 등)를 이용하여 상부층(400)과 하부층(100)을 밀봉한다(S260).
그 다음, 완성된 촉각센서를 곡면지그(10)에서 분리한다(S270). 필요에 따라서는 촉각센서의 완성후 불필요한 부분을 커팅하거나 다듬질 하거나 코팅할 수 있다. 이와 같은 공정을 통해 본 발명의 제 2 실시예에 따른 촉각센서의 제조를 완성할 수 있다. 이렇게 완성된 촉각센서는 센서의 당김없이 자동화기기 등을 통해 로봇의 손가락, 피부 등과 같은 특정부위에 손쉽게 접합할 수 있다.
본 발명은 비록 곡면형 촉각센서에 대해 설명하였으나, 본 명세서를 읽은 독자가 이를 평면형 촉각센서에 응용하는 것은 매우 용이한 사항이다. 따라서, 본 발명의 명세서와 청구범위 및 도면은 평면형 촉각센서와 그 제조방법에 대해서는 권리범위에 속하는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명 보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 곡면형 촉각센서는 로봇의 피부, 기타 곡면부위(휴대기기 등)의 힘측정 등에 사용할 수 있고, 자동화가 가능하여 높은 생산성으로 제조할 수 있는 산업적 잇점이 있다.
10 : 곡면지그,
20 : 외력,
30 : 곡면부,
40 : 유연한 촉각센서,
100 : 하부층,
110 : 홈,
120 : 하중범프,
200 : 제 1 센서층,
210 : 제 1 센서부,
220 : 제 1 연결부,
230 : 제 1 천공부,
240 : 제 1 배선부,
300 : 제 2 센서층,
310 : 제 2 센서부,
320 : 제 2 연결부,
330 : 제 2 천공부,
340 : 제 2 배선부,
400 : 상부층,
420 : 온도센서,
400 : 상부층,
Rs : 접촉저항 센서의 저항,
Rc : 피드백 저항,
Rt : PTC 특성 혹은 NTC 특성을 갖는 온도보상 저항.

Claims (17)

  1. 일면이 곡면에 부착되고, 타면에 복수의 홈(110)이 형성된 하부층(100);
    상기 각 홈(110) 내에 삽입되어 외력(20)을 감지하는 센서수단;
    상기 하부층(100)의 타면에 밀봉되고, 상기 곡면에 대응되는 곡면 형상을 갖고 상기 외력(20)이 가해지는 상부층(400)을 포함하고,
    상기 센서수단은 일방향을 따라 배선된 복수의 제 1 센서부(210)를 갖고, 상기 홈(110)내에 삽입되어지는 제 1 센서층(200) 및 일방향을 따라 배선된 복수의 제 2 센서부(310)를 갖고, 상기 제 1 센서층(200) 위에 교차되면서 상기 홈(110)내에 삽입되어지는 제 2 센서층(300)을 구비하고,
    상기 하부층(100)의 홈(110)은 상호 교차하는 복수개의 홈(110)으로 이루어져 행렬형태를 형성하고, 상기 제 1 센서부(210)와 상기 제 2 센서부(310)는 상기 홈(110)의 교차영역에 적층되는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부층(100)과 상기 센서수단 사이 혹은 상기 상부층(400)과 상기 센서수단 사이에는 하중범프(120)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서수단과 상기 상부층(400) 사이에는 온도센서(420)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서수단과 상기 상부층(400) 사이에는 온도센서(420)가 더 구비되고,
    상기 온도센서(420)는 상기 제 1 센서층(200)의 일방향 또는 상기 제 2 센서층(300)의 일방향을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 하부층(100) 또는 상기 상부층(400)은 신축성 있는 PDMS, 실리콘, 라텍스, 및 합성수지재중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서수단은 접촉저항 감지방식 또는 정전용량 감지방식 또는 압전재료 방식중 하나에 의해 상기 외력(20)이나 압력을 감지하는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 상부층(400)은 상기 외력(20) 또는 온도의 전달을 위하여 0.2 mm ~ 0.5 mm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 센서수단은 접촉저항 감지방식이고,
    PTC 특성을 갖는 온도보상수단 또는 NTC 특성을 갖는 온도 보상수단을 더 구비하여 온도변화에 무관하면서도 더 정밀한 상기 외력(20)을 감지할 수 있는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서.
  12. 제 1항에 따른 곡면형 촉각센서의 제조방법에 있어서,
    일면이 곡면을 형성하고, 타면에 복수의 홈(110)이 형성된 하부층(100)을 상기 곡면에 대응되는 곡면지그(10)에 위치시키는 단계(S110);
    외력을 감지하는 센서수단을 상기 홈(110) 내로 삽입시키는 단계(S120, S130);
    상기 하부층(100)의 타면에 상부층(400)을 밀봉하여 촉각센서를 완성하는 단계(S150); 및
    완성된 촉각센서를 상기 곡면지그(10)로부터 분리하는 단계(S160); 를 포함하고,
    상기 센서수단의 삽입단계는,
    일방향을 따라 배선된 복수의 제 1 센서부(210)를 갖는 제 1 센서층(200)을 상기 홈(110)내로 삽입시키는 단계(S120) 및 일방향을 따라 배선된 복수의 제 2 센서부(310)를 갖는 제 2 센서층(300)을 상기 제 1 센서층(200) 위에 교차시키면서 상기 홈(110)내에 삽입시키는 단계(S130);를 포함하며,
    상기 제 1 센서층(200) 또는 상기 제 2 센서층(300)은 평면형상이고, 그리고 상기 홈(110)내에 구부려져서 삽입되고,
    상기 상부층(400)은 상기 곡면에 대응되는 곡면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서의 제조방법.
  13. 삭제
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 위치단계(S110)와 상기 삽입단계(S120) 사이에는,
    상기 센서수단에 대응되는 영역에 하중범프(120)를 설치하는 단계가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서의 제조방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 삽입단계(S130)와 상기 완성단계(S150) 사이에는,
    상기 센서수단과 상기 상부층(400) 사이에 온도센서(420)를 설치하는 단계(S140)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 곡면형 촉각센서의 제조방법.
  16. 삭제
  17. 삭제
KR1020100115475A 2010-11-19 2010-11-19 곡면형 촉각센서 및 그 제조방법 KR101258897B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100115475A KR101258897B1 (ko) 2010-11-19 2010-11-19 곡면형 촉각센서 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100115475A KR101258897B1 (ko) 2010-11-19 2010-11-19 곡면형 촉각센서 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120054206A KR20120054206A (ko) 2012-05-30
KR101258897B1 true KR101258897B1 (ko) 2013-04-29

Family

ID=46270115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100115475A KR101258897B1 (ko) 2010-11-19 2010-11-19 곡면형 촉각센서 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101258897B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101549490B1 (ko) 2014-05-02 2015-09-04 한국표준과학연구원 3d 프린팅 기반의 곡면형 촉감소자 및 그 형성방법
KR101759120B1 (ko) 2015-08-06 2017-07-21 부경대학교 산학협력단 촉각센서 및 그 제조방법
KR20180133601A (ko) * 2017-06-07 2018-12-17 울산과학기술원 3d 프린팅을 이용한 3차원 손가락 움직임 측정 시스템과 이의 제조방법
KR20200073450A (ko) * 2018-12-14 2020-06-24 한국과학기술연구원 유연 압전 어레이 센서 시스템

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101484609B1 (ko) * 2013-05-07 2015-01-22 한국과학기술연구원 위치 감지용 촉각 센서 및 그 제조 방법
KR20160118110A (ko) 2015-04-01 2016-10-11 실버레이 주식회사 복합센서
KR102329236B1 (ko) * 2020-05-29 2021-11-22 한국과학기술원 다채널 어레이를 이용한 복합 물리력 측정 센서 및 이의 제조 방법
US11779232B2 (en) 2019-04-30 2023-10-10 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Flexible pressure sensor using multi-material 3D-printed microchannel mold and method for manufacturing the same
CN112857630B (zh) * 2021-01-15 2022-10-14 之江实验室 一种软体机器人手的三维凸面柔性触觉传感器及制造方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100000358A (ko) * 2008-06-24 2010-01-06 한국표준과학연구원 센서일체형 터치입력장치 및 이를 이용한 작용힘의 세기 및위치 획득방법
KR20100008404A (ko) * 2008-07-16 2010-01-26 (주)미래디피 저항막 방식의 멀티 터치 패널 및 그 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100000358A (ko) * 2008-06-24 2010-01-06 한국표준과학연구원 센서일체형 터치입력장치 및 이를 이용한 작용힘의 세기 및위치 획득방법
KR20100008404A (ko) * 2008-07-16 2010-01-26 (주)미래디피 저항막 방식의 멀티 터치 패널 및 그 제조 방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101549490B1 (ko) 2014-05-02 2015-09-04 한국표준과학연구원 3d 프린팅 기반의 곡면형 촉감소자 및 그 형성방법
KR101759120B1 (ko) 2015-08-06 2017-07-21 부경대학교 산학협력단 촉각센서 및 그 제조방법
KR20180133601A (ko) * 2017-06-07 2018-12-17 울산과학기술원 3d 프린팅을 이용한 3차원 손가락 움직임 측정 시스템과 이의 제조방법
KR101951867B1 (ko) * 2017-06-07 2019-02-25 울산과학기술원 3d 프린팅을 이용한 3차원 손가락 움직임 측정 시스템과 이의 제조방법
KR20200073450A (ko) * 2018-12-14 2020-06-24 한국과학기술연구원 유연 압전 어레이 센서 시스템
KR102128371B1 (ko) 2018-12-14 2020-06-30 한국과학기술연구원 유연 압전 어레이 센서 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120054206A (ko) 2012-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101258897B1 (ko) 곡면형 촉각센서 및 그 제조방법
KR101312553B1 (ko) 촉각 센서의 곡면 부착구조 및 촉각 센서의 곡면 부착방법
US9872409B2 (en) Device module and method of manufacturing the same
US20110083517A1 (en) Sensor system
TWI675191B (zh) 顯示一體型輸入裝置
JP5587491B1 (ja) 電子機器及び電子機器の制御方法
US20160377501A1 (en) Systems and Methods for Measuring Resistive Sensors
CN101512311B (zh) 用于曲面的触觉传感器及其制备方法
WO2006007078A2 (en) Force sensing resistor with calibration element
CN101424509A (zh) 弯曲传感器
CN108444620B (zh) 一种同层式的多级阵列压力传感器
KR20190075827A (ko) 스트레인 게이지 장치의 제조 방법, 스트레인 게이지 장치, 및 그의 이용
US9972768B2 (en) Actuator structure and method
US20180058837A1 (en) User interface incorporating strain gauges
TWM570469U (zh) 電子裝置與可無線控制的電子組件
JP2007010383A (ja) 柔軟触覚センサとその製作方法
US7246526B2 (en) Pressure sensor, method of fabricating the same, and method of calibrating the same
CN109827674B (zh) 一种一体化高精度的柔性温度传感器及其制备方法
CN116909429A (zh) 力敏电子设备
US20230160762A1 (en) Pressure Sensing Element with Porous Structure Based Flexible Base
US10444912B2 (en) Sensing method of sensing device and stretchable sensor device
TWI540773B (zh) 壓力感測器及其製造方法
JP2016085193A (ja) 感圧センサ及び接触圧計測装置
CN112797889A (zh) 一种柔性弯曲传感器
KR101990196B1 (ko) 스트레인 및 압력 동시측정 센서 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160401

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170316

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180406

Year of fee payment: 6