일반기술

신축변형에 의해 이동되는 생체내 이동형 로봇 및 그 구동방법

상기 발명이 제안하는 구동방법의 기본 원리는 도 3)과 같이 신축성 피부 구조의 인장 및 수축운동으로 장기 표면과 접촉하고 있는 피부 구조물 표면에 있는 표면 구조물들과 장기 표면 간의 마찰특성을 이용한다. 도 1)의 신축성 피부 표면에 대해 기울어진 fiber 및 filament 형태의 표면 구조물이나 도 2)의 쐐기 모양 단면 표면 구조물들은 전자의 경우 한 쪽으로 기울어져 있고 후자의 경우 한 쪽 면이 다른 면과 표면에 접하는 각도가 다른 비대칭적 형상을 가지고 있어 상대 표면에 접촉하여 움직일 경우 움직이는 방향에 따라 다른 형상저항과 마찰특성을 보인다. Fiber 및 filament 구조물의 경우 시스템의 피부 표면에 표면과 예각의 일정한 각도를 가지고 기울어져 있어 방향에 따라 다른 마찰특성을 이용하면 피부의 인장 수축운동만으로 시스템을 이동시킬 수 있다. 또한, 여기서 중요한 점은 이러한 표면 구조물들 각각의 강성이 매우 작아 구조물 끝단의 접촉면이 매우 작을 지라도 실제 접촉압력은 크지 않다는 것이다. 이러한 유연한 구조물들의 낮은 접촉압력특성은 각각의 구조물은 생체 표면에 큰 접촉하중을 가하지 않게 되지만 많은 개수의 구조물들이 동시에 작용하면 접촉 표면의 움직임을 저항할 만큼의 큰 저항력은 발생시킬 수 있다는 것이다. 따라서 이러한 형상저항에 의한 마찰력을 시스템의 추진력으로 이용할 수 있게 된다. 이러한 표면 구조물들 각각의 낮은 접촉압력 특성은 생체내 이동형 마이크로 시스템의 중요한 설계 조건인 생체 표면손상의 최소화 측면에서 시스템의 생체 친화적 설계에 매우 유리한 점으로 작용하고 있다. 한편, 쐐기 형상의 표면 구조물은 비대칭적인 단면 형상이 생체 마찰 특성에 큰 효과를 발휘한다. 도 3b)에서 머리 부분 쐐기 형상의 단면을 보면 뒤 쪽은 접촉하는 장기 표면과 수직을 이루지만 앞 쪽은 장기 표면에 예각을 갖는다. 따라서 앞쪽으로의 움직임에 대해서는 낮은 형상저항을 갖으나 뒤 쪽으로의 움직임에는 높은 형상저항을 나타낸다. 이러한 표면 구조물의 앞, 뒤 방향에 따라 다른 생체 마찰 특성과 신축성 피부구조의 인장 수축의 반복 동작을 통해 도 3)과 같은 매우 효과적이며 생체 표면 손상이 매우 적은 상대운동을 발생시킬 수 있다.