shadow-title.gif (10850 bytes)
http://www.SHADOW.org.uk
AIR MUSCLE - 공압 근육

animation-real-muscle.gif (68765 bytes) 영국 Shadow Robot 상의 공압 근육(Air Muscle)은 작고 가벼우며 사용하기쉬운 강력한 액츄에이터입니다. 부드럽게 동작하며 제어하기 쉽습니다. 공압 근육은 고무튜브를 고강성의 플라스틱 그믈망이 감싸고 있는 구조입니다. 공기의 압력을 높이면 근육이 수축(길이가 짧아짐)되고 공기의 압력을 낮추면 이완(원래의 상태로 늘어남)되어 인간의 근육 운동형태와 유사하게 동작합니다. 공압 근육은 중량대 파워비가 400:1 로 일반 공압 실린더나 DC 모터의 16:1 에 비하여 매우큽니다. 공압 근육은 1982년에 개발되어 현재까지 꾸준히 개량되어왔습니다. 공압 근육은 0-70psi(0-5bar)범위의 압축공기(Compressed Air)에 의하여 동작합니다.

공압 근육의 특징

point Lightweight 공압 근육은 10 그램의 경량 제작이 가능하므로 중량이 문제가 되는 분야에 유용하게 사용합니다.
point Low Cost 공압 근육은 일반 공압 실린더나 모터보다도 저가격입니다.
point Smooth 공압 근육은 stiction 현상이 없으며 응답 속도가 빠르므로 부드럽게 동작합니다.
point Flexible 운동 축 방향과 교차형태(twisted), 모서리에서 휘어진 형태로 동작이 가능하며 자유롭게 사용가능합니다.
point Powerful 공압 근육은 강력한 힘을 만듭니다.
point Damped 공압 근육은 충돌(이송속도가 급격히 0 으로됨)시 자체 완충기능이 있습니다. 유연한 재질로 제작되어 이완시 고유의 쿠션(충격완화) 성능이 갖고있습니다.
point Compliant 공압 근육은 부드럽게 동작하며 제어성이 우수한 액츄에이터 입니다.

공압 근육 종류

현재 3 가지 사이즈의 공압 근육이 생산되고 있습니다.
 근육의 힘은 지름에 크기의 비례합니다. 표준 지름은 다음과 같습니다.

Thumbnails

Diameter

Length (active)

Weight (approx)

Pull (3.5 bar)

Max Pull

6mm Thumbnail

6 mm

150 mm

10 g

3 Kg

7 Kg

20 mm Thumbnail

20 mm

210 mm

40 g

12 Kg

20 Kg

30 mm Thumbnail

30 mm

290 mm

80 g

35 Kg

70 kg

 

General Overview

Shadow사의 공압 근육은 수축력(잡아당기는 힘)을 간단하게 제공하는 강력한 소자입니다. 마치 생명체의 근육과 매우 유사하게 작용합니다. 공압 근육은 압축공기를 공급하면 힘을 발생하며 정상 크기의 40%까지 수축됩니다. 그리고 수축시 처음 몇퍼센트에서 매우강력한 힘이 발생됩니다. 근육의 가장 간단한 용도는 레버(Lever)를 움직이는것입니다. 한개의 근육이 레버를 잡아당기게 합니다. 그리고 스프링이 레바를 복귀되도록 구성합니다. 두개의 근육을 사용하면 레버가 양방향으로 움직이게 하는것이 가능합니다. 근육은 수축길이가 정해져있으므로 레버가 범위이상으로 회전하는것을 방지하는 장치가 필요치 않습니다.왜냐하면 근육은 레버를 정해진 각도만 움직이기 때문입니다.

Air Muscle Construction

공아 근육의 내부에는 고무튜브가 있습니다.

Rubber Tube infini-d 4.5

튜브 바깥을 강력한 플라스틱 그믈이 감싸고 있습니다.

 Rubber tube with weave - infini-d 4.5

지름 6MM 의 소형 공압 근육은 인간의 손가락 근육의 근접한 크기입니다. 30MM의 공압 근육은 단지 4 bar의 공기압에서도 70Kg 을 들어올릴수 있습니다. 지름 50MM의 공압 근육은 벽돌벽을 잡아당겨 무너뜨릴수있는 충분한 힘을 만듭니다. Shadow 프로젝트에서 제작하는 대다수의 로봇은 공압 근육에 의하여 구동됩니다.

Properties

공압 근육은 일반적인 에어실린더나 다른 액츄에이터와 다른 방법으로 동작합니다. 공압 근육은 일정압력에서 수축되어있습니다. 인장력(잡아당기는힘)은  마지막지점에서 감소합니다.주어진 압력에서 최대 가능한 힘은 공압근육이 가능한 잡아 당기고 있을때에 얻어집니다.

Operational Requirements

공압 근육은 공기의 압력을 이용한것입니다. 다음과 같은 사용법을 권장합니다. Shadow의 공압 근육은 공급되는 압축 공기압이 90psi(6Bar)를 넘지 않아야 합니다. 공압 근육이 부하가 없는상태에서 45psi(3 Bar) 이상 공기압력을 주입하면 않됩니다. 과도한 공기압력을 가하면 공압근육의 수명이 단축됩니다. 그리고 조립상태가 파손됩니다. 공압근육은 0 - 50 도의 온도범위를 벗어나면 않됩니다. 공압 근육에 공급되는 공기는 깨끗한상태 이어야 하며 기름 성분이 포함되면 않됩니다. 공압 근육의 수명을 예상하는것은 어렵습니다. 수명은 동작조건과 주위환경에 따라 다릅니다.

Fixture and Fittings

6 mm 와 20 mm의 공압 근육은 4 mm의 공기관이 부착되어있으며 걸쇠나 못에 부착하기위한 루프를 가지고 있습니다. 30 mm 공압 근육은 6 mm 지름의 공기 선이 있습니다.

 

6 mm 공압 근육 

20 mm 공압근육

30 mm 공압근육

가 격

공압 근육은 콤프레셔, 3 포지션 솔레노이드 공압밸브를 필요로 합니다. 공구상과 공압 부품 전문점에서 구입하실 수 있습니다.

6 mm 공압 근육 : 26,400 원
20 mm 공압 근육 : 94,600 원
30 mm 공압 근육 : 242,000 원