사업화 유망기술

원심력을 이용한 무전원 제동장치

원심력을 이용한 무전원 제동장치

원심력을 이용하여 중력보상, 양방향 제동 및 제동속도 조절이 가능하고 저관성(Low inertia)을 가진 무전원 제동장치를 제공함

보유기관 : (주)에스와이피       거래조건 : 협의 후 결정

기술완성도

TRL01

기초 이론/
실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL03

연구실 규모의
성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL04

연구실 규모의
부품/시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL05

시제품 제작/
성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL06

Pilot 단계 시작품
성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL07

Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL08

시작품 인증/
표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계

종래기술 문제점

- 능동형 제동장치의 경우 시스템이 복잡해지고 추가적으로 복잡한 컨트롤러가 요구되는 문제가 있었음

- 대부분의 수동형 제동장치는 그 기능이 중력방향에 대하여 영향을 받도록 되어 있기 때문에 높은 자유도를 가진 로봇에는 적용이 어려웠음

대표도면

무전원 제동장치의 결합 사시도

해결방안

- 모터가 구동돼서 회전축이 회전할 경우, 제동링크의 6개 부재(중심 플레이트 2개, 측면 플레이트 4개)는 회전축을 중심으로 서로 회전 가능하게 연결하여 원심력에 의해 그 양단부가 확장 및 수축 가능함

- 제동속도에 도달하면 롤러축이 제동슬롯의 양방향으로 걸려 제동이 이루어지도록 양단부에 브레이크 롤러를 구비함

특징

- 원심력 기반의 무전원 제동기로써 양방향으로 제동이 가능하기 때문에, 중력보상이 가능하고 저관성(Low inertia)을 가짐

- 탄성부재의 탄성력을 조절할 수 있기 때문에, 제동속도의 조절이 가능함

기술동향

- 각속도를 조절하기 위하여 널리 사용되었던 능동형 제동장치의 경우, 시스템이 복잡해지고 추가적으로 복잡한 컨트롤러가 요구되는 문제가 있음. 이와 달리 수동형 제동장치는 무게, 압축성(Compactness), 에너지 효율 및 응답성 면에서 능동형 제동장치보다 우수한 점을 가지고 있음

- 기존의 수동형 제동장치는 그 기능이 중력방향에 대하여 영향을 받도록 되어 있기 때문에 높은 자유도를 가진 로봇에는 적용하기 어려운 문제가 있음. 또한, 스프링 구조가 중력방향에 대하여 완전히 독립적이지 않기 때문에, 로봇의 관절 부분에 사용했을 경우 중력의 영향을 받게 됨. 따라서, 중력보상이 가능한 구조를 가진 수동형 제동장치의 개발이 필요한 실정임

시장동향

- 세계 로봇산업 시장 규모는 2013년 기준 약 150억 달러로 연평균 20.3%로 성장하여 향후 2019년에는 450억 달러까지 확대될 것으로 예상되어 전망이 밝음

세계 로봇시장 산업 규모 및 전망

연구자 정보

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  • 성명 이상민
  • 소속 한국원자력연구원
  • 연구분야  원자력, 방사선
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