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표제지 2

목차 4

1. 서론 8

2. 연구 배경 10

2.1. 파지 안정성의 정리 10

2.2. 과피의 기계적 특성 11

2.3. 과육의 기계적 특성과 파손 기준 13

2.4. 과수의 형상 및 크기 다양성 15

2.5. 동역학적 요인 16

(1) 충격 흡수 능력(Shock absorption) 17

(2) 구조 복원성(Structural recoverability) 17

(3) 동적 안정성(Dynamic stability) 17

3. 소프트 그리퍼의 구동 원리 및 설계 방식 18

3.1. 소프트 그리퍼의 기본 원리 18

3.2. 구동 방식 (Pneumatic Actuation) 18

3.3. 기계적 설계 및 파지 메커니즘 20

3.4. 제작 및 장점 23

1) 제조 공정 측면에서 본 TPMS 구조의 장점 23

2) TPU 소재의 특성과 장점 23

3) 3D 프린팅 제작 공정 24

4) 종합적 장점 24

3.5. 그리퍼 제작 25

3.6. nTop 기반 내부 lattice 구조 설계 절차 26

3.6.1. CAD 모델 전처리 및 nTop 임포트 26

3.6.2. 내부 Lattice 구조 설계 과정 27

4. 결과 31

4.1. nTop 기반 시뮬레이션 결과 31

1) 변형 거동(Deformation Behavior) 31

2) 응력 분포(Stress Distribution) 32

3) 그리퍼 표면 압력 균일도 (Uniformity of Surface Pressure) 32

4.2. 실측 압력 검증 실험 구성 34

4.2.1. 아두이노 시스템 구성 34

4.2.2. 실험 장비 및 측정 구성 37

4.3. 내부 구조 설계별 시뮬레이션 결과 비교 39

1) Solid(내부가 완전히 채워진 구조) 대비 Lattice 구조의 전반적 경향 39

2) BCC 구조 40

3) FCC 구조 40

4) Triangular Honeycomb 구조 40

4.4. 그리퍼의 파지 안전성 평가 43

1) 압력 분산 특성 43

2) 순응 변형(Compliant Deformation) 43

3) 파지 중 과수 손상 억제와 관련된 응력 수준 43

4.5. 종합 분석 44

1) 시뮬레이션 기반 설계 접근의 타당성 검증 44

2) TPMS 내부 구조의 기능적 우수성 확인 44

3) 향후 개발을 위한 기초 데이터 확보 44

5. 결론 45

6. 참고문헌 47

표목차 7

Table 1. Mechanical properties of fruits related to damage 15

Table 2. Fabrication conditions and material specifications for the pneumatic soft... 26

Table 3. Comparison of Maximum Stress and Maximum Strain by Region and... 41

그림목차 6

Figure 1. Comparative mechanical properties of major fruits 11

Figure 2. Schematic illustration of the pericarp structure of a drupe (exocarp,... 12

Figure 3. Schematic comparison of point, line, and surface contacts according to... 12

Figure 4. Isometric view of the externally designed geometry of the proposed soft... 18

Figure 5. Cross-sectional view of the gripper actuation mechanism OpeningA, ClosingB 20

Figure 6. Schematic illustration of unit cell geometries for BCC, FCC, and triangular... 20

Figure 7. Lattice design 22

Figure 8. Lattice design proceduree A, B, C, D 30

Figure 9. Comparison between the gripper with and without internal lattice design 32

Figure 10. Experimental conditions for the applied pressure in each designated... 33

Figure 11. Displacement comparison of the gripper with and without an internal... 33

Figure 12. Strain distribution of the gripper with and without internal TPMS lattice... 33

Figure 13. Stress distribution of the gripper with and without the internal TPMS... 34

Figure 14. Wiring Diagram of the Arduino UNO, Breadboard,... 35

Figure 15. Arduino Sketch for Force Data Processing 36

Figure 16. Maximum and Minimum Stress and Strain Values of the FCC Structure 41

Figure 17. Stress and Strain Values of the BCC Structure in the Load-Application... 42

Figure 18. Stress and Strain Values of the Triangular Honeycomb Structure in the... 42

Figure 19. Stress and Strain values of the Solid Structure in the Load-Application... 42

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