KR101722876B1 - 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기 - Google Patents

루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기 Download PDF

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안성훈
한민우
함선유
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서울대학교산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 편물 구조로 구성된 구동기는 외부 신호에 따라 기 설정된 제1 패턴으로 변형되는 제1 영역을 포함하며, 제1 영역은 기 설정된 제1 방향으로 변형되는 제1 단위셀을 포함하며, 제1 단위셀은 제1 와이어 및 제2 와이어로 이루어진 편물 구조로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 편물 구조로 구성된 구동기는 외부 신호에 따라 제2 패턴으로 변형되는 제2 영역을 더 포함하며, 제2 영역은 제2 방향으로 변형되는 제2 단위셀을 포함하고, 제2 단위셀은 제3 와이어 및 제4 와이어로 이루어진 편물 구조로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 편물 구조로 구성된 구동기에서 제2 방향은 제1 방향과 반대인 방향이며, 제2 패턴은 제1 패턴과 대칭 관계이면서 반대로 형성되는 패턴이며, 편물 구조는 루프(loop) 형태의 편물 구조이다.
본 발명은 구조적 또는 형태적인 측면에서 기 설정된 제1 패턴 및 제2 패턴 또는 이들의 단순 결합으로 예측할 수 없는 다양한 구동 형태를 구현할 수 있는 편물 구조로 구성된 구동기를 제공한다.

Description

루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기{Loop Linked Smart Morphing Actuator}
본 발명은 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다양한 복합 구조를 구현할 수 있는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기에 관한 것이다.
지능형 재료를 이용하는 구동기는 굽힘이나 비틀림 등의 동작을 구현할 수 있어 플래핑 구동기 등의 구현에 용이하게 적용될 수 있다. 따라서, 지능형 재료를 이용한 구동기는 아동용 완구, 로봇, 플렉시블 장치, 및 기타 가정용 또는 산업용 장비 등의 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이와 같은 지능형 재료를 이용한 구동기에 대해서는 대한민국 등록특허 제10-1357462호에 개시되어 있다.
그러나, 그와 같은 구동기는 굽힘이나 비틀림을 구현할 수 있는 방안에 대해서 기술하고 있을 뿐이며, 다양한 구동 형태를 구현할 수 있는 방안에 대해서 전혀 개시하고 있지 않다. 따라서, 종래의 경우는 구조적 또는 형태적인 측면에서 다양한 구동 형태를 구현할 수 있는 구동기를 구현하는데 한계가 있다.
본 발명은 전술한 종래의 한계를 극복하기 위하여, 구조적 또는 형태적인 측면에서 자유로운 형태의 변형이 가능하여, 다양한 복합 구조를 생성 및 구현할 수 있는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기는 외부 신호에 따라 기 설정된 제1 패턴으로 변형되는 제1 영역을 포함하며, 제1 영역은 기 설정된 제1 방향으로 변형되는 제1 단위셀을 포함하며, 제1 단위셀은 제1 와이어 및 제2 와이어로 이루어진 편물 구조로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기는 외부 신호에 따라 제2 패턴으로 변형되는 제2 영역을 더 포함하며, 제2 영역은 제2 방향으로 변형되는 제2 단위셀을 포함하고, 제2 단위셀은 제3 와이어 및 제4 와이어로 이루어진 편물 구조로 구성된다.
본 발명의 실시예에 따른 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기에서 제2 방향은 제1 방향과 반대인 방향이며, 제2 패턴은 제1 패턴과 대칭 관계이면서 반대로 형성되는 패턴이며, 편물 구조는 루프(loop) 형태이다.
본 발명은 외부 신호에 따라 기 설정된 제1 패턴 및 제2 패턴 또는 이들의 단순 결합으로 예측할 수 없는 제3 패턴 내지 제5 패턴을 생성할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 구조적 또는 형태적인 측면에서 자유로운 형태의 변형이 가능하여, 다양한 복합 구조를 생성 및 구현할 수 있는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기를 제공한다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 구동기의 제1 영역 및 제2 영역을 나타낸 평면도이다.
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 제1 영역과 제1 단위셀의 관계를 나타낸 평면도이다.
도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 제2 영역과 제2 단위셀의 관계를 나타낸 평면도이다.
도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 구동기의 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 단위셀을 상세히 나타낸 평면도이다.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 제2 단위셀을 상세히 나타낸 평면도이다.
도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 제1 단위셀을 상세히 나타낸 사시도이다.
도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 제2 단위셀을 상세히 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 와이어를 상세히 나타낸 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 10 및 도 11는 본 발명의 제5 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 제8 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 20a 내지 도 20d는 본 발명의 제9 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 21은 본 발명의 제10 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 22는 본 발명의 제11 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 23 내지 도 27은 본 발명의 제12 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 28 및 도 29는 본 발명의 제13 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 30은 본 발명의 제14 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
도 31은 본 발명의 제15 실시예에 따른 구동기의 구동을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급한 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간적 선후 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함할 수 있다.
제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하고, 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 구동기(100)의 제1 영역(110) 및 제2 영역(120)을 나타낸 평면도이다. 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 제1 영역(110)과 제1 단위셀(111)의 관계를 나타낸 평면도이다. 도 1c는 본 발명의 실시예에 따른 제2 영역(120)과 제2 단위셀(121)의 관계를 나타낸 평면도이다. 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 구동기의 평면도이다.
도 1a에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동기(100)는 적어도 하나 이상의 제1 영역(110) 또는 적어도 하나 이상의 제2 영역(120)으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동기(100)는 하나의 제1 영역(110)으로 이루어지거나, 하나의 제2 영역(120)으로 이루어지거나, 적어도 하나 이상의 제1 영역(110)과 적어도 하나 이상의 제2 영역(120)이 결합되어 이루어질 수 있다. 도 1b에서 알 수 있듯이, 제1 영역(110)은 적어도 하나 이상의 제1 단위셀(111)로 이루어진다. 도 1c에서 알 수 있듯이, 제2 영역(120)은 적어도 하나 이상의 제2 단위셀(121)로 이루어진다. 도 1d에서 알 수 있듯이, 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 결합된 구동기(100)의 형태는 루프 형태의 편물 구조를 갖는다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 제1 단위셀(111)을 상세히 나타낸 평면도이다. 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 제2 단위셀(121)을 상세히 나타낸 평면도이다. 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 제1 단위셀(111)을 상세히 나타낸 사시도이다. 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 제2 단위셀(121)을 상세히 나타낸 사시도이다.
도 2a 및 도 2c에서 알 수 있듯이, 제1 단위셀(111)은 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)로 이루어진다. 제1 단위셀(111)은 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)가 편물 구조로 구성된다. 즉, 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)는 편물 구조에서 지능형 재료가 교차하는 부분을 나타내기 위해 구분한 것이다. 즉, 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)는 뜨개질한 직물과 같은 구조이며, 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)는 연결되어 있다.
제1 와이어(S1) 및 제2 와이어(S2)는 기 설정된 배열 방향을 갖는다. 도 2a와 같은 경우, 제1 와이어(S1) 및 제2 와이어(S2)의 배열 방향은 제1 와이어(S1) 및 제2 와이어(S2)가 연장되면서 인접한 단위셀들과 연결될 수 있는 방향인 수평 방향이 된다. 이하의 실시예들에서는 별도의 언급이 없는 경우, 제1 와이어(S1) 및 제2 와이어(S2)의 배열 방향이 수평 방향인 경우를 가정하고 설명하기로 한다.
제1 단위셀(111)은 루프(loop) 형태의 편물 구조로 구성된다. 제1 단위셀(111)의 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)가 서로 루프 형태로 교차한다. 루프 형태로 교차할 때, 교차가 시작되는 부분과 끝나는 부분에서는 제1 와이어(S1)가 제2 와이어(S2)보다 상부에 배치되고, 교차가 진행되는 루프 중간 부분에서는 제1 와이어(S1)가 제2 와이어(S2)보다 하부에 배치된다.
루프 형태의 편물 구조 내부에는 빈 공간이 존재한다. 이에 따라, 제1 단위셀(111)은 전기적 신호 또는 온도 변화 등의 외부 신호에 따라 내부의 빈 공간으로 수축할 수 있다. 또한, 각각의 루프는 제1 와이어(S1) 및 제2 와이어(S2)의 배열 방향으로 펴질 수 있다. 이에 따라, 제1 단위셀(111)은 전기적 신호 또는 온도 변화 등의 외부 신호에 따라 루프가 펴지면서 팽창할 수 있다.
제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)가 루프 형태의 편물 구조로 구성된 제1 단위셀(111)이 수축 또는 팽창하는 경우, 기 설정된 제1 방향으로 변형된다. 일 예로, 제1 방향은 제1 단위셀(111)의 가장자리가 상부로 휘어지는 방향일 수 있다. 제1 단위셀(111)은 제1 방향으로 굽힘(bending) 또는 비틀림(twisting) 등의 변형이 일어나며 된다.
제1 영역(110)은 제1 방향으로 변형되는 제1 단위셀(111)들이 모여서 기 설정된 제1 패턴으로 변형된다. 일 예로, 제1 방향이 제1 단위셀(111)의 가장자리가 상부로 휘어지는 방향인 경우, 제1 패턴은 중앙부에 비해 가장자리가 상부로 휘어진 ∪자 형태의 패턴일 수 있다.
도 2b 및 도 2d에서 알 수 있듯이, 제2 단위셀(121)은 제3 와이어(S3)와 제4 와이어(S4)로 이루어진다. 제2 단위셀(121)은 제3 와이어(S3)와 제4 와이어(S4)가 편물 구조로 구성된다. 즉, 제3 와이어(S3)와 제4 와이어(S4)는 편물 구조에서 지능형 재료가 교차하는 부분을 나타내기 위해 구분한 것이다. 즉, 제3 와이어(S3)와 제4 와이어(S2)는 뜨개질한 직물과 같은 구조이며, 제3 와이어(S3)와 제4 와이어(S4)는 연결되어 있다.
제3 와이어(S3) 및 제4 와이어(S4)는 기 설정된 배열 방향을 갖는다. 도 2b와 같은 경우, 제3 와이어(S3) 및 제4 와이어(S4)의 배열 방향은 제3 와이어(S3) 및 제4 와이어(S4)가 연장되면서 인접한 단위셀들과 연결될 수 있는 방향인 수평 방향이 된다. 이하의 실시예들에서는 별도의 언급이 없는 경우, 제3 와이어(S3) 및 제4 와이어(S4)의 배열 방향이 수평 방향인 경우를 가정하고 설명하기로 한다.
제2 단위셀(121)은 루프(loop) 형태의 편물 구조로 구성된다. 제2 단위셀(121)의 제3 와이어(S3)와 제4 와이어(S4)가 서로 루프 형태로 교차한다. 루프 형태로 교차할 때, 교차가 시작되는 부분과 끝나는 부분에서는 제3 와이어(S3)가 제4 와이어(S2)보다 하부에 배치되고, 교차가 진행되는 루프 중간 부분에서는 제3 와이어(S3)가 제4 와이어(S4)보다 상부에 배치된다.
루프 형태의 편물 구조 내부에는 빈 공간이 존재한다. 이에 따라, 제2 단위셀(121)은 전기적 신호 또는 온도 변화 등의 외부 신호에 따라 내부의 빈 공간으로 수축할 수 있다. 또한, 각각의 루프는 제3 와이어(S3) 및 제4 와이어(S4)의 배열 방향으로 펴질 수 있다. 이에 따라, 제2 단위셀(121)은 전기적 신호 또는 온도 변화 등의 외부 신호에 따라 루프가 펴지면서 팽창할 수 있다.
제3 와이어(S3)와 제4 와이어(S4)가 루프 형태의 편물 구조로 구성된 제2 단위셀(121)이 수축 또는 팽창하는 경우, 기 설정된 제2 방향으로 변형된다. 일 예로, 제2 방향은 제2 단위셀(121)의 가장자리가 하부로 휘어지는 방향일 수 있다. 제2 단위셀(121)은 제2 방향으로 굽힘(bending) 또는 비틀림(twisting) 등의 변형이 일어나며 된다.
제2 영역(120)은 제2 단위셀(121)들이 제2 방향으로 변형되는 구동 형태들이 모여서 기 설정된 제2 패턴으로 변형된다. 일 예로, 제2 방향이 제2 단위셀(111)의 가장자리가 하부로 휘어지는 방향인 경우, 제2 패턴은 중앙부에 비해 가장자리가 하부로 휘어진 ∩자 형태의 패턴일 수 있다.
즉, 제1 단위셀(111) 및 제2 단위셀(121)이 배열되는 면과 평행한 면을 기준으로 하는 경우, 제2 방향은 제1 방향과 반대인 방향이다. 또한, 제1 단위셀(111) 및 제2 단위셀(121)이 배열되는 면과 평행한 면을 기준으로 하는 경우, 제2 패턴은 제1 패턴과 대칭 관계이면서 반대로 형성되는 패턴이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 와이어(S1, S2, S3, S4)를 상세히 나타낸 사시도이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 제1 와이어(S1), 제2 와이어(S2), 제3 와이어(S3) 및 제4 와이어(S4)의 재료 및 구조는 동일하다. 제1 와이어(S1), 제2 와이어(S2), 제3 와이어(S3) 및 제4 와이어(S4)는 지능형 재료(10)와 피복제(20)로 이루어진다.
지능형 재료(10)는 제1 내지 제4 와이어(S1~S4)의 내부에 마련된다. 일 예로, 도 3과 같이 지능형 재료(10)는 제1 내지 제4 와이어(S1~S4)의 중심축 상에 마련될 수 있다. 또는, 지능형 재료(10)는 제1 내지 제4 와이어(S1~S4)의 중심축 상에는 마련되지 않고, 제1 내지 제4 와이어(S1~S4)의 내부의 다른 영역에 마련될 수 있다. 지능형 재료(10)는 온도 변화, 외부의 전기 신호 등 외부의 신호에 따라 기 설정된 형태로 변형된다. 일 예로써, 지능형 재료(10)는 일 방향, 예로서 아래 방향으로의 변형, 예로서 굽힘 또는 비틀림 등의 변형이 이루어진다. 지능형 재료(10)는 형상 기억 합금(shape memory alloy: SMA), 압전소자(piezoelectric element), 이오닉 폴리머와 금속 복합체(IPMC), 또는 전도성 고분자(conductive polymer: CP)로 이루어질 수 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 전류 신호와 같은 외부의 신호에 의해 그 형상이 변형될 수 있는 재료 또는 열 등의 온도 변화에 따라 기 설정된 형태로 변형될 수 있는 재료인 경우 어느 것이나 적용될 수 있다.
지능형 재료(10)는 방향성 재료(directional material)를 추가로 포함하여 이루어질 수 있다. 방향성 재료는 지능형 재료(10) 내에 삽입될 수도 있고 지능형 재료(10) 표면에 배치될 수도 있다. 방향성 재료는 특정 방향으로 변형을 억제하는 요소로 기능하는 것이다. 특정 방향으로 변형을 유도하는 능동 요소로 기능하는 지능형 재료(10)와 특정 방향으로 변형을 억제하는 요소로 기능하는 방향성 재료가 적절히 조합될 경우 다양한 변형 구현이 가능하게 된다. 방향성 재료는 섬유의 직조공정, 쾌속조형공정, 또는 사출공정을 통해 얻어질 수 있다.
피복제(20)는 제1 와이어(S1), 제2 와이어(S2), 제3 와이어(S3) 및 제4 와이어(S4)의 지능형 재료(10)의 외곽을 감싸도록 형성된다. 제1 단위셀(111)에서, 피복제(20)는 제1 와이어(S1)의 지능형 재료(10)와 제2 와이어(S2)의 지능형 재료(10)가 물리적으로 접촉하거나 전기적으로 접속되는 것을 방지한다. 제2 단위셀(121)에서, 피복제(20)는 제3 와이어(S3)의 지능형 재료(10)와 제4 와이어(S4)의 지능형 재료(10)가 물리적으로 접촉하거나 전기적으로 접속되는 것을 방지한다.
피복제(20)는 도 3과 같이 지능형 재료(10)의 측면을 소용돌이 모양으로 감싸면서 형성될 수 있으나, 이에 한정되지 않는 것에 주의하여야 한다. 즉, 피복제(20)는 지능형 재료(10)의 측면에서 단일의 절연막이나 절연층 또는 복수의 절연막 또는 절연층이 쌓인 적층 구조로 형성될 수도 있다.
이하에서 설명하는 다양한 실시예들에서는 전술한 도 1a 내지 도 3과 동일한 구성에 대해서 동일한 도면부호를 부여하였고, 재료 등과 같이 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)만으로 이루어지거나, 제2 영역(120)만으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)이다. 열린 형상은 테두리 또는 외곽 상에 배열되는 와이어(S1, S2, S3, S4)의 움직임이 구속되지 않아 변형될 때 자유롭게 움직일 수 있는 구조를 갖는 형상이다. 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동기(100)의 일 예는 도 4a 및 도 4b와 같은 사각형의 열린 형상의 구동기(100)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 사각형 이외의 다각형, 원형, 타원형 또는 곡면을 포함한 도형 형태를 가지는 열린 형상의 구동기(100) 역시 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동기(100)가 될 수 있다.
제1 영역(110)만으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)는 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부 신호에 따라 제1 패턴으로 변형된다. 또한, 제2 영역(120)만으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)의 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부 신호에 따라 제2 패턴으로 변형된다.
일 예로, 사각형의 열린 형상의 구동기(100)에서 제1 패턴은 도 4a와 같이 제1 방향으로 굽힘 또는 말림 현상이 발생하여 사각형 구동기(100)가 말려서 원통형으로 변형되는 패턴일 수 있다. 다른 일 예로, 사각형의 열린 형상의 구동기(100)에서 제2 패턴은 도 4b와 같이 제2 방향으로 굽힘 또는 말림 현상이 발생하여 사각형 구동기(100)가 제1 패턴과 반대 방향으로 말려서 원통형으로 변형되는 패턴일 수 있다.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다. 도 5 내지 도 7에서는 구동기(100)의 루프 형태의 편물 구조를 생략하였으나, 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동기(100)와 같은 루프 형태의 편물 구조가 구동기(100)에 포함된다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 구동기(100)는 적어도 하나 이상의 제1 영역(110)과 적어도 하나 이상의 제2 영역(120)이 결합되어 이루어진 열린 형상의 구동기(100)이다. 본 발명의 제2 실시예에 따른 구동기(100)의 일 예는 도 5 내지 도 7과 같은 사각형의 열린 형상의 구동기(100)가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않고 사각형 이외의 다각형, 원형, 타원형 또는 곡면을 포함한 도형 형태를 가지는 열린 형상의 구동기(100) 역시 본 발명의 제2 실시예에 따른 구동기(100)가 될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 구동기(100)는 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부의 신호에 따라 제3 패턴으로 변행된다. 제3 패턴은 제1 패턴, 제2 패턴 또는 제1 패턴과 제2 패턴의 결합과 상이한 패턴이다. 즉, 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 단순 결합으로 예측할 수 없었던 새로운 형태의 패턴이 생성된다. 이 때, 도 5와 같이 제3 패턴의 일부가 제1 패턴 또는 제2 패턴을 포함할 수도 있으며, 도 6 및 도 7과 같이 제3 패턴의 전부가 제1 패턴 및 제2 패턴을 포함하지 않을 수도 있다.
도 5와 같이 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 방향으로 교대로 배열되는 열린 형상의 구동기(100)는 제1 영역(110)이 임의의 열에 배열되고, 제1 영역(110)이 배열되는 열의 다음 열 또는 이전 열에는 제2 영역(120)이 배열되는 열린 형상의 구동기(100)가 될 수 있다. 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 방향으로 교대로 배열되는 열린 형상의 구동기(100)는 외부 신호에 따라 수평 방향으로 반복적인 굴곡이 생성되는 변형이 발생한다. 이는 제1 패턴과 제2 패턴이 결합된 형태로, 제1 영역(110)의 변형과 제2 영역(120)의 변형이 반복적으로 나타나서 발생한 변형이다.
도 6과 같이 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수직 방향으로 교대로 배열되는 열린 형상의 구동기(100)는 제1 영역(110)이 임의의 행에 배열되고, 제1 영역(110)이 배열되는 행의 다음 행 또는 이전 행에는 제2 영역(120)이 배열되는 열린 형상의 구동기(100)가 될 수 있다. 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수직 방향으로 교대로 배열되는 열린 형상의 구동기(100)는 외부 신호에 따라 루프가 겹쳐지면서 수직 방향으로의 길이가 감소하고, 수직 방향으로의 길이가 감소하면서 수직 방향과 직교하는 수평 방향으로 밀려나면서 수평 방향으로의 길이가 증가하는 변형이 발생한다.
도 7과 같이 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 및 수직 방향으로 교대로 배열되는 열린 형상의 구동기(100)는 제1 영역(110)은 제1 대각선 방향으로 배열되고, 제2 영역(120)은 제2 대각선 방향으로 배열되거나, 제1 영역(110)은 제2 대각선 방향으로 배열되고, 제2 영역(120)은 제1 대각선 방향으로 배열 수 있다. 제1 대각선 방향은 좌측 상단에서 우측 하단으로 향하는 방향이고, 제2 대각선 방향은 우측 상단에서 좌측 하단으로 향하는 방향이다. 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 및 수직 방향으로 교대로 배열되는 열린 형상의 구동기(100)는 외부 신호에 따라 가장자리가 중앙부로 수축하면서 중앙부가 팽창하는 변형이 발생한다.
도 8a 내지 도 8d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다. 도 8a 내지 도 8d에서는 구동기(100)의 루프 형태의 편물 구조를 생략하였으나, 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동기(100)와 같은 루프 형태의 편물 구조가 구동기(100)에 포함된다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 구동기(100)는 좌측 절반은 제1 영역(110)으로 이루어지고, 우측 절반은 제2 영역(120)으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 와이어(S1) 내지 제4 와이어(S4)의 배열 방향이 수직 방향이다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동기(100)는 일부 영역에만 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부의 신호를 공급하여, 구동기(100)의 일부 영역만을 변형시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동기(100)는 외부의 신호를 공급하는 순서를 설정할 수 있다. 도 8a 내지 도 8d에서, 사선으로 음영 처리된 영역에만 외부의 신호가 공급된다. 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)과 제2 영역(120) 중 일부 영역에 외부 신호가 인가될 수 있도록, 제1 영역(110)과 제2 영역(120) 중 일부 영역에만 외부 신호를 인가하는 외부 신호 입력부(미도시)를 구동기(100)의 내부에 더 구비한다.
도 8a와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동기(100)의 좌측 절반에 외부 신호를 공급할 경우, 구동기(100)의 좌측 절반은 단일한 제1 영역(110)으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)가 변형되는 형태와 동일하게 변형되고, 구동기(100)의 우측 절반은 외부 신호를 공급하기 전과 동일한 형태를 유지한다.
도 8b와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동기(100)의 우측 절반에 외부 신호를 공급할 경우, 구동기(100)의 우측 절반은 단일한 제2 영역(120)으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)가 변형되는 형태와 동일하게 변형되고, 구동기(100)의 좌측 절반은 외부 신호를 공급하기 전과 동일한 형태를 유지한다.
도 8c와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동기(100)의 중앙 영역에 외부 신호를 공급하면서, 제1 영역(110)에 먼저 외부 신호를 공급하고, 이후에 제2 영역(120)에 외부 신호를 공급하는 경우, 구동기(100)의 중앙 영역 중 좌측 절반은 단일한 제1 영역(110)으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)가 변형되는 형태와 동일하게 변형된다. 또한, 구동기(100)의 중앙 영역 중 우측 절반은 단일한 제2 영역(120)으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)가 변형되는 형태와 동일하게 변형되며, 구동기(100)의 중앙 영역을 제외한 양측 가장자리 영역은 외부 신호를 공급하기 전과 동일한 형태를 유지한다.
도 8d와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 구동기(100)의 양측 가장자리 영역에 외부 신호를 공급할 경우, 구동기(100)의 좌측 가장자리 영역은 단일한 제1 영역(110)으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)가 변형되는 형태와 동일하게 변형된다. 또한, 구동기(100)의 우측 가장자리 영역은 단일한 제2 영역(120)으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)가 변형되는 형태와 동일하게 변형되며, 구동기(100)의 양측 가장자리 영역을 제외한 중앙 영역은 외부 신호를 공급하기 전과 동일한 형태를 유지한다.
도 9a 내지 도 9c는 본 발명의 제4 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다. 도 9a 내지 도 9c에서는 구동기(100)의 루프 형태의 편물 구조를 생략하였으나, 본 발명의 제1 실시예에 따른 구동기(100)와 같은 루프 형태의 편물 구조가 구동기(100)에 포함된다.
본 발명의 제4 실시예에 따른 구동기(100)는 단일한 제1 영역(110)으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)이다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 와이어(S1) 및 제2 와이어(S2)의 배열 방향이 수직 방향이다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 구동기(100)는 구동기(100)의 전체 영역 또는 일부 영역에만 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부의 신호를 공급하여, 구동기(100)의 일부 영역만을 변형시키거나, 구동기(100)의 변형도를 조절할 수 있다. 변형도는 구동기(100)가 외부 신호를 공급받기 전과 외부 신호를 공급받은 후의 변화된 길이나 폭을 계량하여 나타낸 수치이다. 도 9a 내지 도 9c에서, 사선으로 음영 처리된 영역에만 외부의 신호가 공급된다. 본 발명의 제4 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)과 제2 영역(120) 중 일부 영역에 외부 신호가 인가될 수 있도록, 제1 영역(110)과 제2 영역(120) 중 일부 영역에만 외부 신호를 인가하는 외부 신호 입력부(미도시)를 구동기(100)의 내부에 더 구비한다.
도 9a와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 구동기(100)의 전체 영역에 외부 신호를 공급할 경우, 구동기(100)의 전체 영역은 단일한 제1 영역(110)으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)가 변형되는 형태와 동일하게 변형되며, 변형도는 최대치이다.
도 9b와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 구동기(100)의 좌측 절반에 외부 신호를 공급할 경우, 구동기(100)의 좌측 절반은 단일한 제1 영역(110)으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)가 변형되는 형태와 동일하게 변형되고, 구동기(100)의 우측 절반은 외부 신호를 공급하기 전과 동일한 형태를 유지한다.
도 9c와 같이 본 발명의 제4 실시예에 따른 구동기(100)의 좌측 1/4 영역과 우측 1/4 영역에 외부 신호를 공급할 경우, 구동기(100)의 전체 영역은 단일한 제1 영역(110)으로 이루어진 열린 형상의 구동기(100)가 변형되는 형태와 동일하게 변형되며, 변형도는 최대치보다 작다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 제5 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 제5 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)만으로 이루어지거나, 제2 영역(120)만으로 이루어진 닫힌 형상의 구동기(100)이다. 닫힌 형상은 테두리 또는 외곽 상에 배열되는 와이어(S1, S2, S3, S4)가 고정되거나 움직임이 구속되어 변형될 때 자유롭게 움직일 수 없는 구조를 갖는 형상이다. 본 발명의 제5 실시예에 따른 구동기(100)는 사각형의 상측 변과 하측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 원통형 구동기(100)이다. 즉, 도 10 및 도 11과 같이 A 지점을 이어서 만든 구동기(100)이다.
제1 영역(110)만으로 이루어진 닫힌 형상의 구동기(100)는 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부 신호에 따라 제1 패턴으로 변형된다. 또한, 제2 영역(120)만으로 이루어진 닫힌 형상의 구동기(100)의 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부 신호에 따라 제2 패턴으로 변형된다.
닫힌 형상의 구동기(100)에서 제1 패턴은 도 10와 같이 제1 방향으로 굽힘 또는 말림 현상이 발생하여 구동기(100)의 원통의 측면의 중앙부가 팽창하는 변형 패턴을 의미한다. 또한, 닫힌 형상의 구동기(100)에서 제2 패턴은 도 11과 같이 제2 방향으로 굽힘 또는 말림 현상이 발생하여 구동기(100)의 원통의 측면의 중앙부가 수축하는 변형 패턴을 의미한다.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다. 도 12 내지 도 14에서는 구동기(100)의 루프 형태의 편물 구조를 생략하였으나, 본 발명의 제5 실시예에 따른 구동기(100)와 같은 루프 형태의 편물 구조가 구동기(100)에 포함된다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 구동기(100)는 적어도 하나 이상의 제1 영역(110)과 적어도 하나 이상의 제2 영역(120)이 결합되어 이루어진 닫힌 형상의 구동기(100)이다. 본 발명의 제6 실시예에 따른 구동기(100)는 사각형의 상측 변과 하측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 원통형 구동기(100)이다. 즉, 도 12 내지 도 14와 같이 A 지점을 이어서 만든 구동기(100)이다.
본 발명의 제6 실시예에 따른 구동기(100)는 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부의 신호에 따라 제4 패턴으로 변형된다. 제4 패턴은 제1 패턴, 제2 패턴 또는 제1 패턴과 제2 패턴의 결합과 상이한 패턴이다. 즉, 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 단순 결합으로 예측할 수 없었던 새로운 형태의 패턴이 생성된다. 이 때, 제4 패턴의 전부는 도 12 내지 도 14와 같이 제1 패턴 및 제2 패턴을 포함하지 않는다.
도 12와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수직 방향으로 교대로 배열되며, 상측 변과 하측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 구동기(100)가 될 수 있다. 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수직 방향으로 교대로 배열되는 닫힌 형상의 구동기(100)는 외부 신호에 따라 제1 와이어(S1)과 제2 와이어(S2)의 편물 구조의 루프의 크기가 감소하여 원통의 높이가 감소하는 변형이 발생한다.
도 13과 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 방향으로 교대로 배열되며, 상측 변과 하측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 구동기(100)가 될 수 있다. 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 방향으로 교대로 배열되는 닫힌 형상의 구동기(100)는 외부 신호에 따라 수평 방향과 직교하는 수직 방향으로 반복적인 굴곡이 발생한다.
도 14와 같이, 본 발명의 제6 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 및 수직 방향으로 교대로 배열되며, 상측 변과 하측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 구동기(100)가 될 수 있다. 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 및 수직 방향으로 교대로 배열되는 닫힌 형상의 구동기(100)는 외부 신호에 따라 원통의 측면이 제1 대각선 또는 제2 대각선 방향으로 굽히거나 말려서 측면이 굴곡이 있는 나선형으로 변형된다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 제7 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다. 도 15 및 도 16에서는 구동기(100)의 루프 형태의 편물 구조를 생략하였으나, 본 발명의 제5 실시예에 따른 구동기(100)와 같은 루프 형태의 편물 구조가 구동기(100)에 포함된다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)만으로 이루어지거나, 제2 영역(120)만으로 이루어진 닫힌 형상의 구동기(100)이다. 본 발명의 제7 실시예에 따른 구동기(100)는 사각형의 좌측 변과 우측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 원통형 구동기(100)이다. 즉, 도 15 및 도 16과 같이 B 지점을 이어서 만든 구동기(100)이다.
제1 영역(110)만으로 이루어진 닫힌 형상의 구동기(100)는 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부 신호에 따라 제2 패턴으로 변형된다. 또한, 제2 영역(120)만으로 이루어진 닫힌 형상의 구동기(100)의 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부 신호에 따라 제1 패턴으로 변형된다.
본 발명의 제7 실시예에 따른 구동기(100)는 닫힌 형상을 만들 때 A 지점을 이어서 만들지 않고 B 지점을 이어서 만들기 때문에, 본 발명의 제5 실시예에 따른 구동기(100)와는 제1 패턴과 제2 패턴이 서로 바뀌어 나타나게 된다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 제8 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다. 도 17 내지 도 19에서는 구동기(100)의 루프 형태의 편물 구조를 생략하였으나, 본 발명의 제5 실시예에 따른 구동기(100)와 같은 루프 형태의 편물 구조가 구동기(100)에 포함된다.
본 발명의 제8 실시예에 따른 구동기(100)는 적어도 하나 이상의 제1 영역(110)과 적어도 하나 이상의 제2 영역(120)이 결합되어 이루어진 닫힌 형상의 구동기(100)이다. 본 발명의 제8 실시예에 따른 구동기(100)는 사각형의 좌측 변과 우측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 원통형 구동기(100)이다. 즉, 도 17 내지 도 19와 같이 B 지점을 이어서 만든 구동기이다.
본 발명의 제8 실시예에 따른 구동기(100)는 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부의 신호에 따라 제5 패턴으로 변형된다. 제5 패턴은 제1 패턴, 제2 패턴 또는 제1 패턴과 제2 패턴의 결합과 상이한 패턴이다. 즉, 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 단순 결합으로 예측할 수 없었던 새로운 형태의 패턴이 생성된다. 이 때, 제5 패턴의 전부는 도 17 내지 도 19와 같이 제1 패턴 및 제2 패턴을 포함하지 않는다.
도 17과 같이, 본 발명의 제8 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수직 방향으로 교대로 배열되며, 좌측 변과 우측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 구동기(100)가 될 수 있다. 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수직 방향으로 교대로 배열되는 닫힌 형상의 구동기(100)는 외부 신호에 따라 제1 와이어(S1)과 제2 와이어(S2)의 편물 구조의 루프의 크기가 감소하여 원통의 직경 및 높이가 감소하는 변형이 발생한다.
도 18과 같이, 본 발명의 제8 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 방향으로 교대로 배열되며, 좌측 변과 우측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 구동기(100)가 될 수 있다. 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 방향으로 교대로 배열되는 닫힌 형상의 구동기(100)는 외부 신호에 따라 측면이 중심축을 기준으로 수축하여 윗면과 아랫면이 중심축을 기준으로 오목한 곡선을 포함하는 도형으로 변화하는 변형이 발생한다.
도 19와 같이, 본 발명의 제8 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 및 수직 방향으로 교대로 배열되며, 좌측 변과 우측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 구동기(100)가 될 수 있다. 제1 영역(110)과 제2 영역(120)이 제1 와이어(S1)와 제2 와이어(S2)의 배열 방향과 수평 및 수직 방향으로 교대로 배열되는 닫힌 형상의 구동기(100)는 외부 신호에 따라 측면이 불규칙하게 팽창하여 측면에 불규칙적으로 튀어나온 굴곡이 생성되는 변형이 발생한다.
도 20a 내지 도 20d는 본 발명의 제9 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다. 도 20a 내지 도 20d에서는 구동기(100)의 루프 형태의 편물 구조를 생략하였으나, 본 발명의 제5 실시예에 따른 구동기(100)와 같은 루프 형태의 편물 구조가 구동기(100)에 포함된다.
본 발명의 제9 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)이 상부 절반에, 제2 영역(120)이 하부 절반에 배치된 열린 형상의 구동기(100)의 좌측 변과 우측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 구동기(100)이다. 즉, 도 20a 내지 도 20d와 같이 B 지점을 이어서 만든 구동기이다. 본 발명의 제9 실시예에 따른 구동기(100)는 전체 영역 또는 일부 영역에 온도의 변화 또는 전기적 신호 등의 외부의 신호를 공급하여, 구동기(100)의 전체 영역을 변형시키거나, 일부 영역을 변형시킬 수 있다. 도 20a 내지 도 20d에서, 사선으로 음영 처리된 영역에만 외부의 신호가 공급된다. 본 발명의 제9 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)과 제2 영역(120) 중 일부 영역에 외부 신호가 인가될 수 있도록, 제1 영역(110)과 제2 영역(120) 중 일부 영역에만 외부 신호를 인가하는 외부 신호 입력부(미도시)를 구동기(100)의 내부에 더 구비한다.
도 20a와 같이 본 발명의 제17 실시예에 따른 구동기(100)의 상부 절반에 외부 신호를 공급할 경우, 구동기(100)의 상부 절반은 안쪽으로 굽힘 또는 말림 현상이 발생하여 원통의 중앙부가 수축하는 변형이 발생하고, 구동기(100)의 하부 절반은 형태가 변형되지 않는다.
도 20b와 같이 본 발명의 제17 실시예에 따른 구동기(100)의 하부 절반에 외부 신호를 공급할 경우, 구동기(100)의 하부 절반은 바깥으로 굽힘 또는 말림 현상이 발생하여 원통의 중앙부가 팽창하는 변형이 발생하고, 구동기(100)의 상부 절반은 형태가 변형되지 않는다.
도 20c와 같이 본 발명의 제17 실시예에 따른 구동기(100)의 중앙 영역에 외부 신호를 공급할 경우, 구동기(100)의 중앙 영역 중 상부 절반은 안쪽으로 굽힘 또는 말림 현상이 발생하고, 구동기(100)의 하부 절반은 바깥으로 굽힘 또는 말림 현상이 발생하며, 구동기(100)의 중앙 영역을 제외한 나머지 영역은 기존의 형태를 유지한다.
도 20d와 같이 본 발명의 제17 실시예에 따른 구동기(100)의 전체 영역에 외부 신호를 공급할 경우, 구동기(100)의 상부 절반은 안쪽으로 굽힘 또는 말림 현상이 발생하여 원통의 중앙부가 수축하는 변형이 발생하고, 구동기(100)의 하부 절반은 바깥으로 굽힘 또는 말림 현상이 발생하여 원통의 중앙부가 팽창하는 변형이 발생한다.
도 21은 본 발명의 제10 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 제10 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)과 제3 영역(130)이 균일하게 분포하여 이루어진 열린 형상의 구동기(100)의 좌측 변과 우측 변을 서로 접하도록 부착하여 만든 닫힌 형상의 구동기(100)이다. 즉, 도 21과 같이 B 지점을 이어서 만든 구동기이다.
제3 영역(130)은 제1 영역(110)을 연결하기 위한 단일의 지능형 재료(10)로 형성된 구조를 가질 수 있다. 또는, 제3 영역(130)은 제1 영역(110)을 연결하기 위한 막대, 바, 금속, 유체 등의 지지대 역할을 하는 구조를 가질 수 있다. 또는, 제3 영역(130)은 제1 영역(110)과 제2 영역(120)의 루프 형태의 편물 구조와 다른, 원형, 직선형 또는 메쉬형의 편물 구조를 가질 수 있다. 또는, 제3 영역(130)은 편물 구조가 아닌, 복수의 실을 이용한 직물 구조를 가질 수도 있다. 복수의 실은 지능형 재료(10) 또는 지능형 재료(S1, S2, S3, S4)가 될 수도 있고, 이와 다른 재료를 길게 연장한 실 또는 직물일 수도 있다.
도 21에서는 제1 영역(110)과 제3 영역(130)이 1:3의 비율로 균일하게 분포되어 있는 경우를 도시하였으나, 이에 한정되지 않고 제1 영역(110)과 제3 영역(130)이 소정의 비율로 분포할 수 있다. 제1 영역(110)의 비율이 높을수록 구동기(100)의 변형도가 크고, 제3 영역(130)의 비율이 높을수록 구동기(100)의 변형도가 작게 된다. 또는, 제1 영역(110)의 비율이 높을수록 구동기(100)의 변형 패턴이 상기 설명한 제1 실시예 내지 제9 실시예와 유사하고, 제3 영역(130)의 비율이 높을수록 구동기(100)의 변형 패턴이 상기 설명한 제1 실시예 내지 제9 실시예와 상이하다.
도 21과 같이 제1 영역(110)과 제3 영역(130)으로 이루어진 닫힌 형상의 구동기(100)에 외부 신호를 공급할 경우, 단일한 제1 영역(110)으로 이루어진 B 지점을 이어서 만든 닫힌 형상의 구동기(100)와 동일한 변형이 발생한다. 이에 따라, 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)만으로 구동기(100)가 구성될 필요가 없다. 제3 영역(130)은 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)에 비해 용이하게 구성이 가능하고 보다 제조 비용이 절감될 수 있거나 형태를 유지하기 용이한 물질을 사용할 수도 있으므로, 제3 영역(130)을 포함하는 경우, 구동기(100)의 설계 및 구성을 보다 용이하게 할 수 있다.
도 22는 본 발명의 제11 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 제11 실시예에 따른 구동기(100)는 도 22와 같이 열린 형상의 구동기(100)일 수도 있고, 닫힌 형상의 구동기(100)일 수도 있다. 또한, 본 발명의 제11 실시예에 따른 구동기(100)는 도 22와 같이 제1 영역(110)만으로 이루어질 수도 있고, 제1 영역(110)과 제2 영역(120)으로 이루어질 수도 있다. 본 발명의 제11 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110)들 또는 제2 영역(120)들 중 일부 영역에서 루프 형태의 편물 구조가 제1 대각선 방향 또는 제2 대각선 방향으로 배열된다. 즉, 본 발명의 제11 실시예에 따른 구동기(100)의 지능형 재료(10)는 제1 영역(110)들 또는 제2 영역(120)들 중 일부 영역에서 제1 대각선 방향 또는 제2 대각선 방향으로 배열된다.
도 22와 같이 본 발명의 제11 실시예에 따른 구동기(100)에 외부 신호를 공급할 경우, 제1 대각선 방향 또는 제2 대각선 방향으로 뒤틀리면서 굽힘 또는 말림 현상이 발생하여 뒤틀린 원통형으로 변형된다.
도 23 내지 도 27은 본 발명의 제12 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 제12 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120) 중 적어도 하나는 복수의 층으로 적층되는 구조를 갖는다. 이에 따라, 최하층의 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120) 상에 적어도 하나 이상의 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)이 적층되는 구조를 갖는다.
본 발명의 제12 실시예에 따른 구동기(100)는 도 23과 같이 제1 영역(110) 상에 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)이 적층될 수 있으며, 제2 영역(120) 상에 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)이 적층될 수 있다. 적층되는 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)의 편물 구조와 최하층의 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120) 내의 편물 구조가 동일하며, 적층되는 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120) 사이의 경계부와 최하층의 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120) 사이의 경계부가 동일하다. 또한, 최하층의 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)과 적층되는 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)은 별개의 지능형 재료(10)로 이루어진 편물 구조로 구성될 수도 있고, 단일의 지능형 재료(10)로 이루어진 편물 구조로 구성될 수도 있다.
또는, 본 발명의 제12 실시예에 따른 구동기(100)는 도 24와 같이 제1 영역(110) 상에 제1 영역(110)이 적층될 수 있으며, 이와 동일한 방식으로 제2 영역(120) 상에 제2 영역(120)이 적층될 수 있다. 최하층의 제1 영역(110) 내부의 편물 구조가 수평 방향 또는 수직 방향인 경우, 적층되는 제1 영역(110) 내부의 편물 구조가 제1 대각선 방향 또는 제2 대각선 방향일 수 있다. 또한, 최하층의 제1 영역(110) 사이의 경계부에 걸쳐서 적층되는 제1 영역(110)이 적층될 수 있다. 또한, 최하층의 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)과 적층되는 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)은 별개의 지능형 재료(10)로 이루어진 편물 구조로 구성될 수도 있고, 단일의 지능형 재료(10)로 이루어진 편물 구조로 구성될 수도 있다.
본 발명의 제12 실시예에 따른 구동기(100)의 일 예로, 도 25 내지 도 27에서 루프 형태의 편물 구조가 대각선으로 교차하는 구동기(100)를 나타내고 있다. 도 25와 같이, 대각선으로 단위셀들이 연결되어 루프 형태의 편물 구조가 중앙부에서 ‘X’자 형태로 교차하는 구동기(100)이다. 제1 대각선으로 교차하는 루프 구조와, 제2 대각선으로 교차하는 루프 구조는 서로 다른 층에 형성된다. 도 26과 같이, 제12 실시예에 따른 구동기(100)는 사각형 형태인 최하층의 네 모서리에 연결될 수 있다. 이 경우, 구동기(100)는 외부 신호에 의해 루프 구조가 수축하면서 최하층의 네 모서리를 오므릴 수 있는 동작을 구현할 수 있다.
도 28 및 도 29는 본 발명의 제13 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 제13 실시예에 따른 구동기(100)는 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)이 3차원 공간 상으로 연장된다.
본 발명의 제13 실시예에 따른 구동기(100)는 도 25와 같이 어느 하나의 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)의 테두리에 인접하게 배치되는 제1 영역(120) 또는 제2 영역(120)이 평면 상에 평행하게 배치되지 않고 3차원 공간 상으로 경사를 가지도록 배치될 수 있다. 이에 따라 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)이 3차원 공간 상으로 연장되어, 제1 영역(110)이 제1 패턴, 제2 영역(120)이 제2 패턴으로 변형되는 것을 결합하여 다양한 구동 형태를 구현할 수 있다.
또는, 본 발명의 제13 실시예에 따른 구동기(100)는 도 26과 같이 제1 단위셀(111) 또는 제2 단위셀(121)의 내부에 배치된 지능형 재료(10)가 3차원 공간 상으로 분기될 수 있다. 이에 따라 분기된 지능형 재료(10)가 3차원 공간 상에서 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)을 구성할 수 있다. 제1 단위셀(111) 또는 제2 단위셀(121)에서 3차원 공간 상으로 분기된 제1 영역(110)이 제1 패턴, 제2 영역(120)이 제2 패턴으로 변형되는 것을 결합하여 더욱 다양한 구동 형태를 구현할 수 있다.
도 30은 본 발명의 제14 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 제14 실시예에 따른 구동기(100)의 제1 단위셀(111) 또는 제2 단위셀(121)의 크기는 가변적이다. 즉, 제1 단위셀(111) 또는 제2 단위셀(121) 내의 루프 형태의 편물 구조에서 루프의 크기가 가변적이다. 반경이 큰 루프를 가지는 제1 단위셀(111) 또는 제2 단위셀(121)은 팽창 또는 수축의 정도가 크다. 반경이 작은 루프를 가지는 제1 단위셀(111) 또는 제2 단위셀(121)은 팽창 또는 수축의 정도가 작다. 이에 따라, 제1 단위셀(111) 또는 제2 단위셀(121)의 팽창 또는 수축의 정도를 가변적으로 조절할 수 있어, 구동기(100)의 팽창 또는 수축의 정도를 가변적으로 조절할 수 있다.
도 31은 본 발명의 제15 실시예에 따른 구동기(100)의 구동을 나타낸 사시도이다.
본 발명의 제15 실시예에 따른 구동기(100)의 제1 영역(110) 내의 제1 단위셀(111)의 배치 또는 제2 영역(120) 내의 제2 단위셀(121)의 배치는 가변적이다. 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)이 일정 면적을 갖는 경우, 제1 영역(110) 내의 제1 단위셀(111)의 배치 또는 제2 영역(120) 내의 제2 단위셀(121)의 배치를 촘촘히 하는 방향으로는 제1 단위셀(111) 또는 제2 단위셀(121) 간의 간격이 좁다. 또한, 제1 영역(110) 또는 제2 영역(120)이 일정 면적을 갖는 경우, 제1 영역(110) 내의 제1 단위셀(111)의 배치 또는 제2 영역(120) 내의 제2 단위셀(121)의 배치를 드문드문 하는 방향으로는 제1 단위셀(111) 또는 제2 단위셀(121) 간의 간격이 넓다. 이에 따라, 제1 단위셀(111) 또는 제2 단위셀(121)의 간격을 가변적으로 조절할 수 있어, 구동기(100)의 팽창 또는 수축의 정도를 가변적으로 조절할 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 지능형 재료 20: 피복제
100: 구동기 110: 제1 영역
111: 제1 단위셀 120: 제2 영역
121: 제2 단위셀 130: 제3 영역
S1: 제1 와이어 S2: 제2 와이어
S3: 제3 와이어 S4: 제4 와이어

Claims (25)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 외부 신호에 따라 기 설정된 제1 패턴으로 변형되는 제1 영역; 및
    상기 외부 신호에 따라 제2 패턴으로 변형되는 제2 영역을 포함하며,
    상기 제1 영역은 기 설정된 제1 방향으로 변형되는 제1 단위셀을 포함하며,
    상기 제1 단위셀은 제1 와이어 및 제2 와이어로 이루어진 루프(loop) 형태의 편물 구조로 구성되며,
    상기 제2 영역은 제2 방향으로 변형되는 제2 단위셀을 포함하고, 상기 제2 단위셀은 제3 와이어 및 제4 와이어로 이루어진 루프 형태의 편물 구조로 구성되며,
    상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 반대인 방향이며, 상기 제2 패턴은 상기 제1 패턴과 대칭 관계이면서 반대로 형성되는 패턴인 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 제1 와이어 내지 상기 제4 와이어 각각은,
    내부에 마련되며, 온도 변화에 따라 기 설정된 형태로 변형되는 지능형 재료; 및
    상기 지능형 재료의 외곽을 감싸는 피복제를 포함하며,
    상기 제1 와이어 내지 상기 제4 와이어는 서로 동일한 재료로 이루어지면서 서로 연결되어 있는, 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 구동기는 열린 형상이며, 상기 외부 신호에 따라 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴과 상이한 제3 패턴으로 변형되는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제3 패턴의 일부는 상기 제1 패턴 또는 상기 제2 패턴을 포함하는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제3 패턴의 전부는 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴을 포함하지 않는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  8. 제3 항에 있어서,
    상기 구동기는 열린 형상이며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어의 배열 방향과 수평 방향으로 교대로 배열되어, 상기 외부 신호에 따라 상기 수평 방향으로 반복적인 굴곡이 생성되는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  9. 제3 항에 있어서,
    상기 구동기는 열린 형상이며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어의 배열 방향과 수직 방향으로 교대로 배열되어, 상기 외부 신호에 따라 상기 수직 방향으로의 길이가 감소하고, 상기 수직 방향과 직교하는 수평 방향으로의 길이가 감소하는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  10. 제3 항에 있어서,
    상기 구동기는 열린 형상이며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어의 배열 방향과 수평 및 수직 방향으로 교대로 배열되어, 상기 제1 영역은 제1 대각선 방향으로 배열되고, 상기 제2 영역은 제2 대각선 방향으로 배열되어, 상기 외부 신호에 따라 가장자리가 중앙부로 수축하면서 중앙부가 팽창하는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  11. 제3 항에 있어서,
    상기 구동기는 닫힌 형상이며, 상기 외부 신호에 따라 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴과 상이한 제4 패턴 또는 제5 패턴으로 변형되는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제4 패턴 또는 상기 제5 패턴의 전부는 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴을 포함하지 않는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  13. 제3 항에 있어서,
    상기 구동기는 닫힌 형상이며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어의 배열 방향과 수직 방향으로 교대로 배열되며, 상측 변과 하측 변을 서로 접하도록 부착하거나 좌측 변과 우측 변을 서로 접하도록 부착하여, 상기 외부 신호에 따라 높이가 감소하는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  14. 제3 항에 있어서,
    상기 구동기는 닫힌 형상이며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어의 배열 방향과 수평 방향으로 교대로 배열되며, 상측 변과 하측 변을 서로 접하도록 부착하여, 상기 외부 신호에 따라 상기 수평 방향과 직교하는 수직 방향으로 반복적인 굴곡이 발생하는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  15. 제3 항에 있어서,
    상기 구동기는 닫힌 형상이며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어의 배열 방향과 수평 및 수직 방향으로 교대로 배열되며, 상측 변과 하측 변을 서로 접하도록 부착하여, 상기 외부 신호에 따라 측면이 제1 대각선 또는 제2 대각선 방향으로 굽히거나 말려서 굴곡이 있는 나선형으로 변화하는 변형이 발생하는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  16. 제3 항에 있어서,
    상기 구동기는 닫힌 형상이며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어의 배열 방향과 수평 방향으로 교대로 배열되며, 좌측 변과 우측 변을 서로 접하도록 부착하여, 상기 외부 신호에 따라 측면이 중심축을 기준으로 수축하여 윗면과 아랫면이 중심축을 기준으로 오목한 곡선을 포함하는 도형으로 변화하는 변형이 발생하는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  17. 제3 항에 있어서,
    상기 구동기는 닫힌 형상이며, 상기 제1 영역과 상기 제2 영역은 상기 제1 와이어와 상기 제2 와이어의 배열 방향과 수평 및 수직 방향으로 교대로 배열되며, 좌측 변과 우측 변을 서로 접하도록 부착하여, 상기 외부 신호에 따라 측면이 불규칙하게 팽창하여 측면에 불규칙적으로 튀어나온 굴곡이 생성되는 변형이 발생하는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  18. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 일부 영역에 상기 외부 신호가 인가될 수 있도록 상기 제1 영역과 상기 제2 영역 중 일부 영역에만 상기 외부 신호를 인가하는 외부 신호 입력부를 더 포함하는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  19. 제3 항에 있어서,
    상기 구동기는 닫힌 형상이며, 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역 사이에 제3 영역을 더 포함하는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 제3 영역은 단일 와이어 구조, 지지대 구조 또는 상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역의 편물 구조와 다른 직물 구조 중 어느 하나의 구조로 구성된 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  21. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역 중 일부 영역에서 루프 형태의 편물 구조가 제1 대각선 방향 또는 제2 대각선 방향으로 배열되어, 상기 일부 영역에서 상기 제1 대각선 방향 또는 상기 제2 대각선 방향으로 뒤틀리면서 굽힘 또는 말림 현상이 발생하여 뒤틀린 원통형으로 변형되는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  22. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역 중 적어도 하나는 복수의 층으로 적층되어 있는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  23. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 영역 또는 상기 제2 영역이 3차원 공간 상으로 연장되는 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  24. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 단위셀 또는 상기 제2 단위셀 내의 루프 형태의 편물 구조에서 루프의 크기는 가변적인 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
  25. 제3 항에 있어서,
    상기 제1 영역 내의 상기 제1 단위셀 간의 간격 또는 상기 제2 영역 내의 상기 제2 단위셀 간의 간격은 가변적인 루프로 연결되어 지능적으로 변형하는 구동기.
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