KR20200009200A - Small force sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 힘센서에 있어서, 외부로부터의 물리적인 압력을 전달받는 압력부(20)와, 상기 압력부(20)에 의해 전달받은 압력을 측정하는 센싱부(30)와, 센싱부(30)에 의해 측정된 압력값을 증폭시키는 엠프(40)와, 센싱부(30)에 의해 측정되는 압력값의 오차를 줄이기 위한 제1, 제2 조정부(50)(60)와, 엠프(40)에 의해 증폭된 압력 측정값을 외부기기로 전달하는 출력부(70)로 구성되어 힘센서(10)의 구성을 간단히 하면서도 오차를 최소화할 수 있으며, 구성 부품을 소형화함으로써 컴팩한 형태의 힘센서를 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention is a force sensor, the pressure unit 20 receives the physical pressure from the outside, the sensing unit 30 for measuring the pressure received by the pressure unit 20, the sensing unit 30 The amplifier 40 to amplify the pressure value measured by the first and second first and second adjustment units 50 and 60 for reducing the error of the pressure value measured by the sensing unit 30 and the amplifier 40. The output unit 70 transmits the pressure measurement value amplified by the external device, thereby simplifying the configuration of the force sensor 10 while minimizing errors, and miniaturizing the components to produce a compact force sensor. There is an effect that can be done.
Description
본 발명은 힘 센서에 관한 것으로, 부품들을 소형화한 컴팩트한 형태의 소형 힘센서에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a force sensor, and to a compact force sensor in a compact form in which components are miniaturized.
다축 힘센서는 로봇(robot)과 사람의 협업 시에 사람의 의도를 반영하여 움직임을 수행하기 위해 일반적으로 사용되며, 로봇 손에 의한 조립이나 다양한 작업에서 힘 제어에 기반한 움직임을 위해 널리 사용되고 있다. 예를 들어, 의료용 로봇에서는 미소침습수술에 사용되는 툴(tool)의 접촉 힘을 사용자에게 피드백(feedback)하기 위해 다축 힘센서가 적용되었고, 휴머노이드 로봇에서는 로봇의 균형을 제어하기 위해 발목이나 발바닥에 다축 힘센서가 적용되거나 물체를 들어올릴 때 물체와의 접촉을 안정적으로 할 수 있도록 손바닥에 다축 힘센서가 사용되고 있다.Multi-axis force sensors are generally used to perform movements by reflecting human intentions when collaborating with a robot, and are widely used for movements based on force control in assembly or various tasks by robot hands. For example, in medical robots, a multi-axis force sensor is applied to feed back the contact force of a tool used for micro-invasive surgery to the user. The multi-axis force sensor is used in the palm of the hand so that the contact with the object is stable when the multi-axis force sensor is applied or the object is lifted.
최근에는 이러한 다축 힘센서의 활용 분야가 점점 확대되고 있는데, 예를 들어, 착용형 로봇 분야, 웨어러블(wearable) 디바이스, IoT(Internet of things) 장치 등에서도 이러한 다축 힘센서가 활용되고 있다.Recently, the field of application of such a multi-axis force sensor is increasing, for example, such a multi-axis force sensor is also used in the wearable robot field, wearable (wearable) device, Internet of things (IoT) devices.
한편, 종래에는 대표적으로 3가지 종류의 다축 힘센서들이 주로 활용되었다. 구체적으로, 직렬 적층형 다축 힘센서, 병렬 매니퓰레이터형(manipulator) 다축 힘센서, 및 일체형(monolithic type) 다축 힘센서라는 3가지 종류의 다축 힘센서들이 주로 활용되었다. 여기서 1) 직렬 적측형 다축 힘센서는, 단축 탄성체를 직렬로 배치한형태를 갖는 힘센서이고, 2) 병렬 매니퓰레이터형 다축 힘센서는, 3 자유도 또는 6 자유도를 갖는 병렬형 매니퓰레이터의 관절 부분을 변형 관절(flexure joint)로 대치한 힘센서이고, 3) 일체형 다축 힘센서는, 탄성체의 구조를 슬릿 형태나 바퀴살 형태로 설계한 힘센서이다Meanwhile, conventionally, three types of multi-axis force sensors are mainly used. Specifically, three types of multi-axis force sensors, such as a series stacked multi-axis force sensor, a parallel manipulator multi-axis force sensor, and a monolithic type multi-axis force sensor, are mainly used. Here, 1) the series-type multi-axis force sensor is a force sensor having a form in which uniaxial elastic bodies are arranged in series, and 2) the parallel manipulator-type multi-axis force sensor is a modified joint ( 3) An integrated multi-axis force sensor is a force sensor designed in the form of a slit or wheel structure of an elastic body.
하지만, 종래의 힘센서들은 복잡한 교정 프로세스가 필요했고 소형화의 한계가 있었다.However, conventional force sensors required a complex calibration process and had limitations of miniaturization.
본 발명의 목적은 힘센서를 구성함에 있어 간단하면서도 오차를 최소화하고 크기를 소형화할 수 있는 힘센서를 제공하는데에 있다.An object of the present invention is to provide a force sensor that can be simple in minimizing error and miniaturizing the size of the force sensor.
상기의 목적에 따른 본 발명은 힘센서에 있어서, 외부로부터의 물리적인 압력을 전달받는 압력부(20)와, 상기 압력부(20)에 의해 전달받은 압력을 측정하는 센싱부(30)와, 센싱부(30)에 의해 측정된 압력값을 증폭시키는 엠프(40)와, 센싱부(30)에 의해 측정되는 압력값의 오차를 줄이기 위한 제1, 제2 조정부(50)(60)와, 엠프(40)에 의해 증폭된 압력 측정값을 외부기기로 전달하는 출력부(70)로 구성됨을 특징으로 한다.The present invention according to the above object in the force sensor, the
또한, 상기 제1, 제2 조정부(50)(60)는 상호간의 신호간섭에 의한 오차를 줄이기 위해 모듈화되어 설치되는 PCB 상에 이격되게 설치됨을 특징으로 한다.In addition, the first and
본 발명은 힘센서의 구성을 간단히 하면서도 오차를 최소화할 수 있으며, 구성 부품을 소형화함으로써 컴팩한 형태의 힘센서를 제조할 수 있는 효과가 있다.The present invention can simplify the configuration of the force sensor while minimizing the error, there is an effect that can be produced in a compact form of the force sensor by miniaturizing the component.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 소형 힘센서의 구성을 설명하는 블록도이고,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 소형 힘센서의 실물사진도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of a compact force sensor according to an embodiment of the present invention;
2 is a real picture of a small force sensor according to an embodiment of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제한하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part includes a certain component, this means that it may further include other components rather than limiting other components unless otherwise stated.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 힘센서(10)는 외부로부터의 물리적인 압력을 전달받는 압력부(20)와, 상기 압력부(20)에 의해 전달받은 압력을 측정하는 센싱부(30)와, 센싱부(30)에 의해 측정된 압력값을 증폭시키는 엠프(40)와, 센싱부(30)에 의해 측정되는 압력값의 오차를 줄이기 위한 제1, 제2 조정부(50)(60)와, 엠프(40)에 의해 증폭된 압력 측정값을 외부기기로 전달하는 출력부(70)로 구성된다.The
상기 압력부(20)는 외부로 돌출형성되어 힘센서(10)에 가해지는 물리적인 압력을 직접적으로 전달받게 되며, 힘센서(10) 내측에 설치된 센싱부(30)에 상기 물리적인 압력을 전달하게 된다.The
상기 센싱부(30)는 압력부(20)를 통해 전달된 물리적인 압력을 감지하여 이를 수치데이터로 산출하여 출력한다.The
센싱부(30)에 의해 수치화된 압력값은 엠프(40)를 통해 증폭시켜 출력하게 되며, 이때 센싱부(30)에 의해 측정되는 압력값의 오차를 줄이기 위해 제1, 제2 조정부(50)(60)가 이격되게 설치된다.The pressure value numerically sensed by the
본 발명의 일 실시 예로서 제1 조정부(50)는 센싱부(30)의 0점을 설정하는 것이고, 제2 조정부(60)는 센싱부(30)에 의해 측정되는 압력값의 오차를 조정하게 된다.As an embodiment of the present invention, the first adjusting
이때, 상기 제1, 제2 조정부(50)(60)는 모듈화되어 설치되는 PCB 상에 서로 이격되게 설치되며, 이는 상호 신호간섭에 의한 센싱값의 오차를 줄이기 위함이다.In this case, the first and
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.The above description of the present invention is intended for illustration, and it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be easily modified in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be defined by the claims and their equivalents.
(10)-- 힘센서
(20)-- 압력부
(30)-- 센싱부
(40)-- 엠프
(50)-- 제1 조정부
(60)-- 제2 조정부
(70)-- 출력부(10)-Force Sensor
(20)-Pressure section
30.Sensing department
40-Amp
(50)-first adjustment
(60)-second adjustment
(70)-output
Claims (5)
외부로부터의 물리적인 압력을 전달받는 압력부(20)와,
상기 압력부(20)에 의해 전달받은 압력을 측정하는 센싱부(30)와,
센싱부(30)에 의해 측정된 압력값을 증폭시키는 엠프(40)와,
센싱부(30)에 의해 측정되는 압력값의 오차를 줄이기 위한 제1, 제2 조정부(50)(60)로 구성됨을 특징으로 하는 소형 힘센서
In the force sensor,
A pressure unit 20 receiving physical pressure from the outside,
Sensing unit 30 for measuring the pressure received by the pressure unit 20,
An amplifier 40 for amplifying the pressure value measured by the sensing unit 30,
Compact force sensor, characterized in that consisting of the first, second adjusting unit 50, 60 for reducing the error of the pressure value measured by the sensing unit 30
상기 제1, 제2 조정부(50)(60)는 상호간의 신호간섭에 의한 오차를 줄이기 위해 모듈화되어 설치되는 PCB 상에 이격되게 설치됨을 특징으로 하는 소형 힘센서.
The method of claim 1,
The first and second adjustment unit (50) (60) is a compact force sensor, characterized in that spaced apart on the PCB to be installed modularized to reduce the error caused by signal interference between each other.
제1 조정부(50)는 센싱부(30)의 0점을 설정하는 구성됨을 특징으로 하는 소형 힘센서.
The method of claim 1,
The first adjustment unit 50 is a compact force sensor, characterized in that configured to set the zero point of the sensing unit (30).
제2 조정부(60)는 센싱부(30)에 의해 측정되는 압력값의 오차를 조정하게 구성됨을 특징으로 하는 소형 힘센서.
The method of claim 1,
The second force adjuster 60 is a compact force sensor, characterized in that configured to adjust the error of the pressure value measured by the sensing unit (30).
상기 엠프(40)에 의해 증폭된 압력 측정값을 외부기기로 전달하는 출력부(70)가 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 소형 힘센서.The method of claim 1,
Small force sensor, characterized in that it comprises an output unit 70 for transmitting the pressure measurement value amplified by the amplifier 40 to an external device.
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|---|---|---|---|
| KR1020180083259A KR20200009200A (en) | 2018-07-18 | 2018-07-18 | Small force sensor |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20170031411A (en) | 2015-09-11 | 2017-03-21 | 한국과학기술연구원 | Capacitive force sensor and method for preparing the same |
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2018
- 2018-07-18 KR KR1020180083259A patent/KR20200009200A/en not_active Ceased
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20170031411A (en) | 2015-09-11 | 2017-03-21 | 한국과학기술연구원 | Capacitive force sensor and method for preparing the same |
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Patent event date: 20200901 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20200408 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I Patent event date: 20190815 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |
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