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KR101847061B1 - Three-DIMENSIONAL SHAPE-CHANGING UNIT MODULE AND Three-DIMENSIONAL SHAPE-CHANGING DEVICE USING THEREOF - Google Patents

Three-DIMENSIONAL SHAPE-CHANGING UNIT MODULE AND Three-DIMENSIONAL SHAPE-CHANGING DEVICE USING THEREOF Download PDF

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KR101847061B1
KR101847061B1 KR1020170061846A KR20170061846A KR101847061B1 KR 101847061 B1 KR101847061 B1 KR 101847061B1 KR 1020170061846 A KR1020170061846 A KR 1020170061846A KR 20170061846 A KR20170061846 A KR 20170061846A KR 101847061 B1 KR101847061 B1 KR 101847061B1
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KR
South Korea
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side plate
state
shape
plate
unit module
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Active
Application number
KR1020170061846A
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Korean (ko)
Inventor
조규진
김사름
이대영
고제성
Original Assignee
서울대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Abstract

본 발명은, 정육면체 형상의 제1 상태와 플랫 형상의 제2 상태 간의 형상 변화가 가능한 3차원 가변형 단위 모듈로서, 상부 플레이트; 상기 제1상태에서 대향하는 두 측면에 각각 배치되고 상기 상부 플레이트와 폴딩가능하게 연결되며, 상기 제2상태로 형상 변화할 때 상기 상부 플레이트 하측으로 플랫하게 포개지게 형성된 2개의 제1사이드 플레이트; 및 상기 제 1 상태에서 대향하는 다른 두 측면에 각각 배치되고, 각 제1 사이드 플레이트와 폴딩가능하게 연결되고, 상기 제2상태로 형상 변화할 때 상기 상부 플레이트 하측으로 포개지게 형성된 2개의 제2사이드 플레이트; 및 상기 제2 사이드 플레이트를 세워진 상태에서 눕혀진 상태로 및 그 반대인 눕혀진 상태에서 세워진 상태로 구동하여, 상기 제1상태와 상기 제2상태 간의 형상 변화가 비틀림 운동에 의해 발생하도록 하는 액추에이터를 포함하는 3차원 가변형 단위 모듈 및 이를 이용한 3차원 가변형 기구에 대해 개시한다. A three-dimensional variable type unit module capable of changing a shape between a first state of a cube shape and a second state of a flat shape, comprising: an upper plate; Two first side plates disposed on opposite sides of the first plate in a first state and foldably connected to the upper plate and formed to be flush with the lower plate when the plate is shaped into the second state; And two second side plates disposed respectively on the other two opposite sides in the first state and foldably connected to the first side plates and configured to overlap the lower side of the upper plate when the shape changes into the second state, plate; And an actuator for driving the second side plate in a state in which the second side plate is laid-up in a raised state and in a lying-down state in the opposite direction, so that a change in shape between the first state and the second state is caused by a torsional movement Dimensional variable unit module and a three-dimensional variable type apparatus using the same.

Description

3차원 가변형 단위 모듈 및 이를 이용한 3차원 가변형 기구{Three-DIMENSIONAL SHAPE-CHANGING UNIT MODULE AND Three-DIMENSIONAL SHAPE-CHANGING DEVICE USING THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a three-dimensional variable unit module and a three-dimensional variable-

본 발명은 3차원 가변형 단위 모듈 및 이를 이용한 3차원 가변형 기구에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 플랫 형상과 정육면체 형상 사이에서 형상 변화가 가능한, 쌍안정성(bi-stability)을 갖는 3차원 가변형 단위 모듈 및 이를 이용한 3차원 가변형 기구에 관한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional variable type unit module and a three-dimensional variable type mechanism using the same. More particularly, the present invention relates to a three-dimensional variable type unit module having a bi-stability capable of changing a shape between a flat shape and a cubic shape, and a three-dimensional variable type structure using the same.

사용자의 편의성을 위한 스마트 기기 및 가전의 개발에 따라 3차원 변형이 가능한 하드웨어 플랫폼에 대한 개발이 진행되고 있다. 3차원 변형 가능한 하드웨어 플랫폼은 모양이 변화면서 직관적으로 정보를 전달하는 햅틱 인터페이스 디바이스(haptic interface device), 텐저블 디스플레이(tangible display), 3차원 지도 등에 사용될 수 있다. 예컨대, 텐저블 디스플레이의 경우 가변 3차원 화소를 포함하여, 각 화소가 플랫 형상에서 정육면체 형상으로 형상 변화하면서 정보를 전달할 수 있다. Development of a hardware platform capable of three dimensional transformation according to the development of a smart device and a home appliance for user's convenience is under development. A 3D deformable hardware platform can be used for a haptic interface device, a tangible display, a three-dimensional map, etc., which transmit information intuitively while changing its shape. For example, in the case of a tangible display, information can be transmitted while varying the shape of each pixel from a flat shape to a cubic shape including a variable three-dimensional pixel.

공지의 기구적 메커니즘에 따라 3차원 화소를 구현하는 경우 복잡한 기구학적 구조를 필요로 할 것이다. 또한 3차원 가변 구조체의 프로그래머블한 움직임을 위해서는 3차원 가변 구조체 외에 큰 디바이스 공간이 필요로 하며, 제어의 어려움이 예상된다. 3차원 가변 구조체의 일 예는, Follmer, S., Leithinger, D., Olwal, A., Hogge, A., & Ishii, H. (2013, October). inFORM: dynamic physical affordances and constraints through shape and object actuation. In Uist (Vol. 13, pp. 417-426)에 개시되어 있다. If a three-dimensional pixel is implemented according to a known mechanical mechanism, a complicated kinematic structure will be required. In addition, for the programmable movement of the three-dimensional variable structure, a large device space is required in addition to the three-dimensional variable structure, and control difficulty is expected. One example of a three-dimensional variable structure is Follmer, S., Leithinger, D., Olwal, A., Hogge, A., & Ishii, H. (2013, October). inFORM: dynamic physical affordances and constraints through shape and object actuation. In Uist (Vol. 13, pp. 417-426).

한편, 3차원 가변형 구조를 구현하기 위한 방법의 일예로서, Kresling Pattern 이 공지되어 있다(Kresling, "Coupled Mechanisms in Biological Deployable Structures", IHTAM-IASS Symposium on Deployable Structures: Theory and Applications, Sep. 6-9, 1998 ). Kresling pattern은 종이접기(origami) 원리를 이용한 것으로서, 단위셀들이 반복되면서 다각형 기둥을 형성하고 단위셀 사이에 폴딩라인을 형성한 구조이다. 펼쳐진 상태에서 다각형 기둥 형상을 갖고, 포개진 상태에서 플랫 형상을 갖는데, 구조가 내재적으로 쌍안정성을 갖고, 자유도가 없는 구조임에도 불구하고 연속적인 움직임을 가질 수 있는 종이접기 구조이다. As an example of a method for implementing a three-dimensional variable structure, a Kresling pattern is known (Kresling, "Coupled Mechanisms in Biological Deployable Structures ", IHTAM-ISS Symposium on Theory and Applications, , 1998). The Kresling pattern is based on the origami principle, in which the unit cells are repeated to form a polygonal column and a folding line is formed between the unit cells. It has a polygonal column shape in the unfolded state and a flat shape in the folded state. It is an origami structure which can inherently have biaxiality and continuous motion despite the structure having no freedom.

본 발명은 종이접기 원리를 이용하여 기구학적으로 간단한 구조로 플랫 형상과 정육면체 형상 사이에서 형상 변화가 가능하게 구현할 수 있으며, 플랫 형상에서 정육면체 형상 또는 그 반대의 형상 변화가 용이한 3차원 가변형 단위 모듈 및 이를 분산형으로 배열 및 제어하여 확장한 프로그래머블한 3차원 가변형 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention can be embodied using a paper folding principle to enable a shape change between a flat shape and a cubic shape with a simple kinematic structure, and a three-dimensional variable type unit module And a programmable three-dimensional variable-type mechanism that is extended by arranging and controlling the same in a distributed manner.

본 발명의 실시예에 따르면 3차원 가변형 단위 모듈은, 정육면체 형상의 제1 상태와 플랫 형상의 제2 상태 간의 형상 변화가 가능한 3차원 가변형 단위 모듈로서, 상부 플레이트; 상기 제1상태에서 대향하는 두 측면에 각각 배치되고 상기 상부 플레이트와 폴딩가능하게 연결되며, 상기 제2상태로 형상 변화할 때 상기 상부 플레이트 하측으로 플랫하게 포개지게 형성된 2개의 제1사이드 플레이트; 및 상기 제 1 상태에서 대향하는 다른 두 측면에 각각 배치되고, 각 제1 사이드 플레이트와 폴딩가능하게 연결되고, 상기 제2상태로 형상 변화할 때 상기 상부 플레이트 하측으로 포개지게 형성된 2개의 제2사이드 플레이트; 및 상기 제2 사이드 플레이트를 세워진 상태에서 눕혀진 상태로 및 그 반대인 눕혀진 상태에서 세워진 상태로 구동하여, 상기 제1상태와 상기 제2상태 간의 형상 변화가 비틀림 운동에 의해 발생하도록 하는 액추에이터를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, a three-dimensional variable type unit module is a three-dimensional variable type unit module capable of changing the shape between a first state of a cube shape and a second state of a flat shape, Two first side plates disposed on opposite sides of the first plate in a first state and foldably connected to the upper plate and formed to be flush with the lower plate when the plate is shaped into the second state; And two second side plates disposed respectively on the other two opposite sides in the first state and foldably connected to the first side plates and configured to overlap the lower side of the upper plate when the shape changes into the second state, plate; And an actuator for driving the second side plate in a state in which the second side plate is laid-up in a raised state and in a lying-down state in the opposite direction, so that a change in shape between the first state and the second state is caused by a torsional movement .

본 발명의 실시에에 따르면, 상기 제1사이드 플레이트는 수직하는 교차하는 2개의 연결단부와, 상기 2개의 연결단부와 교차하게 연장되는 자유단부를 포함하고, 일측 상기 연결단부는 상기 상부 플레이트와 폴딩가능하게 연결되고, 타측 상기 연결단부는 상기 제2 사이드 플레이트와 폴딩가능하게 연결되며, 상기 제2 사이드 플레이트는 수직으로 교치하는 2개의 연결단부와, 상기 2개의 연결단부와 교차하게 연장되는 자유단부를 포함하고, 일측 상기 연결단부는 상기 제1 사이드 플레이트와 폴딩가능하게 연결되고, 타측 상기 연결단부는 베이스와 폴딩가능하게 연결되며, 상기 액추에이터는 상기 제2사이드 플레이트와 상기 베이스 간에 연결될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first side plate includes two vertically intersecting connecting ends and a free end extending transversely to the two connecting ends, And the other side connecting end is foldably connected to the second side plate, and the second side plate includes two connecting ends which vertically mesh with each other, and a free end portion which intersects with the two connecting ends, Wherein the one connecting end is pivotally connected to the first side plate and the other connecting end is pivotally connected to the base, and the actuator can be connected between the second side plate and the base.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 제1 사이드 플레이트 및 상기 제2 사이드 플레이트의 자유단부는 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태 간의 변화 시에 서로 간섭되지 않도록 형성된다. 이를 위해 자유단부는 내측으로 오목한 형상으로 예컨대, 내측으로 곡선진 형상일 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the free ends of the first side plate and the second side plate are formed so as not to interfere with each other at the time of changing between the first state and the second state. To this end, the free end may be inwardly concave in shape, for example, curved inwards.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 사이드 플레이트는 직각삼각형 또는 상기 직각삼각형 형상에서 곡선진 경사변을 갖는 형상으로 형성될 수 있다. 직각삼각형 형상의 상기 제1 사이드 플레이트는 수직하는 두 변 중 일측 변이 상기 상부 플레이트의 변에 폴딩 가능하게 연결되고, 직각삼각형 형상의 상기 제2 사이드 플레이트는 수직하는 두 변 중 일측 변이 폴딩 가능하게 연결되고 상기 제2 사이드 플레이트의 타측 변은 베이스에 폴딩 가능하게 연결된다. According to an embodiment of the present invention, the first and second side plates may be formed into a shape having a curved inclined side in a right triangle shape or a right triangle shape. The first side plate having a right triangle shape is configured such that one side of two vertical sides is foldably connected to a side of the upper plate and the second side plate having a right triangle shape is foldably connected to one side of two vertical sides And the other side of the second side plate is foldably connected to the base.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 3차원 가변형 단위 모듈은 상기 상부 플레이트의 중심으로 180°회전시켰을 때 서로 대향하는 측면에 위치하는 제1 및 제2 사이드 플레이트의 모양이 서로 일치하는 회전 대칭을 이룰 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the three-dimensional variable type unit module has a rotational symmetry in which shapes of first and second side plates located on side surfaces facing each other when the first and second side plates are rotated by 180 ° to the center of the upper plate .

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 3차원 가변형 단위 모듈은 상기 제2 사이드 플레이트의 상기 타측 연결단부에 폴딩 가능하게 연결되고 상기 3차원 가변형 단위 모듈을 베이스에 고정하는 고정면을 더 포함하고, 상기 액추에이터는 상기 제2 사이드 플레이트와 상기 고정면 사이의 폴딩 라인에 비틀림 구동력을 제공하도록 설치된다. According to an embodiment of the present invention, the three-dimensional variable type unit module further includes a fixing surface that is foldably connected to the other connecting end portion of the second side plate and fixes the three-dimensional variable type module to the base, The actuator is installed to provide a torsional driving force to the folding line between the second side plate and the fixing surface.

본 발명의 실시예에 의하면, 상기 액추에이터는, 상기 제2 사이드 플레이트와 상기 고정면 사이의 상기 폴딩 라인에 비틀림 성형된 구동 부분이 배치되는 비틀림 SMA 와이어를 포함하되, 서로 반대 방향으로의 비틀림력을 제공하는 한 쌍의 SMA 와이어를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the actuator includes a twisted SMA wire in which a twisted driving part is disposed in the folding line between the second side plate and the fixing surface, wherein a torsional force in the opposite direction And a pair of SMA wires provided.

본 발명의 실시예에 의하면, 일측이 상기 제1 사이드 플레이트 하측으로 연결된 유연성 연결부 및 상기 유연성 연결부를 타측을 베이스 고정하는 베이스 고정면을 포함하는 안내 링크를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the apparatus may further include a guide link including a flexible connection part having one side connected to the lower side of the first side plate and a base fixing surface for fixing the other side of the flexible connection part to the base.

본 발명의 다른 실시예는, 복수개의 상기 3차원 가변형 단위모듈들이 패턴을 이루면서도 배치되고, 상기 복수개의 3차원 가변형 단위 모듈들이 선택적으로 제어되는 3차원 가변형 기구를 포함한다. Another embodiment of the present invention includes a three-dimensional variable-geometry mechanism in which a plurality of the three-dimensional variable-type unit modules are arranged in a pattern, and the plurality of three-dimensional variable-type unit modules are selectively controlled.

본 발명의 3차원 가변형 기구에 따르면, 상기 3차원 가변형 단위 모듈들은 행과 열을 이루면 매트리스 형태로 배치되고, 상기 3차원 가변형 단위 모듈 각각이 3차원 화소 구조체를 형성한다. According to the three-dimensional variable type apparatus of the present invention, the three-dimensional variable type unit modules are arranged in the form of a mattress when they form rows and columns, and each of the three-dimensional variable type unit modules forms a three-dimensional pixel structure.

본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈은 두 가지 형상 즉, 정육면체 형상과 평면 형상 사이에서 변형이 가능하며, 복수의 단위 모듈을 구비한 3차원 가변형 기구는 단위 모듈의 형상 변화가 모여 전체 시스템의 3차원 가변 자유도를 갖게 된다. The three-dimensional variable type unit module according to the present invention is capable of changing between two shapes, that is, a cubic shape and a planar shape, and the three-dimensional variable type mechanism having a plurality of unit modules collects the shape changes of the unit modules, Dimensional variable degrees of freedom.

본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈은 종이접기 구조 중 1자유도에 근접한 움직임을 갖는 패턴을 바탕으로 한 설계 방법을 제시한다. 또한 특정 폴딩 라인의 구동을 통해 전체 형상을 간단히 가변할 수 있는 방법을 제시한다. 본 발명에 의하면 반복 구동이 가능한 구동기를 통해 간단한 전류 입력으로 여러 번 형상 변화가 가능하다. 특히 쌍안정성을 갖는 패턴 설계로 인해, 형상 변화 이후에 목표한 형상을 유지하기 위한 추가적인 구동 에너지의 소모가 없는 장점이 있다. The three-dimensional variable type unit module according to the present invention proposes a design method based on a pattern having a motion close to one degree of freedom among origami structures. In addition, a method of simply varying the overall shape by driving a specific folding line is presented. According to the present invention, it is possible to change the shape many times by a simple current input through a driver capable of repeated driving. Particularly, due to the bi-stable pattern design, there is an advantage that no additional driving energy is consumed to maintain the desired shape after the shape change.

본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈은 종이접기 원리를 이용하여 저가, 경량 및 소형의 3차원 가변형 기구를 제작하는 것을 가능하게 하므로, 수납 및 사용에 많은 공간을 필요로 하지 않으므로 휴대 및 일상생활에서의 사용이 요구되는 다양한 스마트 기기, 전자 기기 및 미세 로봇에 사용될 수 있다. 특히, 수납이 용이한 가변형 조명 구조, 패널, 및 햅틱 인터페이스 디바이스 등을 위한 3차원 가변형 하드웨어 플랫폼으로 활용이 기대된다. Since the three-dimensional variable type unit module according to the present invention makes it possible to manufacture an inexpensive, lightweight and compact three-dimensional variable type mechanism using the paper folding principle, it does not require much space for storage and use, It can be used in various smart devices, electronic devices, and micro-robots, which are required to use the robot. Especially, it is expected to be used as a three-dimensional variable hardware platform for a variable illumination structure, a panel, and a haptic interface device that can be easily accommodated.

도 1 은 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈의 제1 상태를 보여주는 도면이다.
도 2 는 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈의 제1 상태를 보여주는 도면이다.
도 3 은 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈의 제1 상태를 설명하기 위한 모식도이다
도 4 는 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈이 플랫 시트 형태로 전개된 전개도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈의 형상 변화 과정을 순차적으로 보여주는 도면이다.
도 6 은 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈이 형산 변화 과정에서의 비틀림 움직임을 설명하기 위한 도면이다.
도 7 은 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈이 제1상태와 제2상태에서 형상을 유지하기 위한 별도의 구동원이 없이 안정된 상태를 유지하는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 은 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈의 안정성을 보여주는 도면이다.
도 9 는 본 발명에 따른 3차원 가변형 기구를 설명하기 위한 도면이다.
1 is a view showing a first state of a three-dimensional variable type unit module according to the present invention.
FIG. 2 is a view showing a first state of a three-dimensional variable type unit module according to the present invention.
3 is a schematic diagram for explaining a first state of a three-dimensional variable type unit module according to the present invention
4 is a development view in which a three-dimensional variable type unit module according to the present invention is developed in the form of a flat sheet.
FIG. 5 is a view sequentially showing a shape changing process of a three-dimensional variable type unit module according to the present invention.
FIG. 6 is a view for explaining a twist motion in a process of a type change of a three-dimensional variable type unit module according to the present invention.
7 is a view for explaining that the three-dimensional variable type unit module according to the present invention maintains a stable state without a separate driving source for maintaining the shape in the first state and the second state.
8 is a view showing the stability of a three-dimensional variable type unit module according to the present invention.
9 is a view for explaining a three-dimensional variable mechanism according to the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

도 1 은 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈의 제1 상태를 도시한 도면이고, 도 2 는 본 발명에 따른 가변형 단위 모듈의 제2 상태를 도시한 도면이다. FIG. 1 is a view showing a first state of a three-dimensional variable type unit module according to the present invention, and FIG. 2 is a view showing a second state of a variable type unit module according to the present invention.

본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈은 쌍안정성을 갖는 3차원 가변형 단위 모듈로서, 제1 상태로서 도 1에서 보이는 정육면체 형상으로 세워진 상태와, 제2 상태로서 도 2에서 보이는 플랫 형상의 포개진 상태를 갖는다. The three-dimensional variable type unit module according to the present invention is a three-dimensional variable type unit module having bistability. The three-dimensional variable type unit module according to the present invention is a three-dimensional variable type unit module having a biped- .

도 3 는 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈이 제1상태에서 정육면체 형상으로 세워진 형태를 개략적으로 도시한 모식도이다. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration in which a three-dimensional variable type unit module according to the present invention is erected in a cube shape in a first state.

본 명세서에서는 설명의 편의를 위하여 3차원 가변형 단위 모듈의 정육면체 형상에서, 정면에서 보이는 면을 제1측면, 제1측면의 우측으로 제1측면에 수직하게 교차하게 배치된 측면을 제2측면, 제1측면에 대향하는 측면을 제3측면, 제2측면에 대향하는 측면을 제4측면으로 정의한다. 부호 A, B, C, D, E, H, I, L 은 정육면체의 꼭짓점을 지칭한다. In the present specification, for convenience of explanation, in the cubic shape of the three-dimensional variable type unit module, the side surface that is disposed so as to intersect the first side surface and the right side of the first side surface perpendicularly to the first side surface is referred to as a second side surface, A side face facing one side face is defined as a third side face, and a side face facing the second side face is defined as a fourth face side. A, B, C, D, E, H, I, and L denote the vertices of a cube.

본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈(100)은 정육면체 형상의 제1 상태에서 상부면의 중점을 중심으로 180° 회전시켰을 때 각 측면들의 모양이 서로 일치하는 회전 대칭을 이룰 수 있다. 아래에서는 정육면체의 형상의 제1상태에서 제1측면과 제2측면을 기준으로 가변형 단위 모듈(100)의 구조를 설명한다. The three-dimensional variable type unit module 100 according to the present invention can achieve a rotational symmetry in which the shapes of the respective side surfaces coincide with each other when the unit module 100 is rotated 180 degrees about the midpoint of the upper surface in the first state of the cube shape. In the following, the structure of the variable-type unit module 100 will be described with reference to the first side and the second side in the first state of the shape of the cube.

본 발명에 따른 상부 플레이트(10)와, 제1사이드 플레이트(20), 제2 사이드 플레이트(30) 및 액추에이터(90)를 포함할 수 있다. A top plate 10 according to the present invention, a first side plate 20, a second side plate 30, and an actuator 90.

도 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈(100)의 실시예는, 상부면에 배치되는 상부 플레이트(10)와, 상부 플레이트(10)의 서로 대향하는 두 모서리(I-D, E-H)에 상부 플레이트(10)와 수직하게 교차하도록, 즉, 정육면체 형상의 제1측면과 제3측면에 각각 연결되는 제1 사이드 플레이트(20)를 포함한다. 또한, 제1 사이드플레이트(20)와 수직하게 교차하도록 즉, 제2 측면과 제4 측면에 제1 사이드플레이트(20)의 측 방향 모서리(D-L, H-B)에 연결된 제2 사이드 플레이트(30)을 포함한다. 3, an embodiment of the three-dimensional variable type module 100 according to the present invention includes an upper plate 10 disposed on an upper surface, and two corners (ID, EH And a first side plate 20 connected perpendicularly to the upper plate 10, that is, to the first side and the third side of the cube shape, respectively. A second side plate 30 connected to the lateral edges DL and HB of the first side plate 20 is provided on the second side face and the fourth side face so as to be perpendicular to the first side plate 20 .

3차원 가변형 단위 모듈(100)을 베이스(1)에 고정하기 위하여, 제2 사이드 플레이트(30)의 하단 모서리(C-L, A-B)에 연결된 고정면(40)을 더 포함할 수 있다. And may further include a fixing surface 40 connected to the bottom edges C-L and A-B of the second side plate 30 to fix the three-dimensional variable type unit module 100 to the base 1.

본 발명에 따른 실시예에 의하면, 제1 사이드 플레이트(20) 및 제2 사이드 플레이트(30)은 직각삼각형 형상을 가질 수 있다. 그러나 이러한 형상에 한정되지 않으며, 직육면체 형상의 제1상태에서 플랫하게 포개지면서 제2상태로 변화할 수 있는 다양한 형태를 포함한다. 제1 사이드 플레이트(20)는 상부 플레이트(10) 및 제2 사이드 플레이트(30)와 연결되는 2개의 연결단부와, 연결단부와 교차하게 연장되는 자유단부를 가지도록 형성되며, 제2 사이드 플레이트(30)는 제1 사이드 플레이트(20) 및 고정면(40)에 연결되는 2개의 연결단부와, 연결단부와 교차하게 연장되는 자유단부를 가진다. 제1 및 제2 연결단부는 수직하게 교차하도록 형성될 수 있으며, 자유단부는 일직선으로 형성될 수 있다. 이와 같은 경우 제1 및 제2 사이드 플레이트(20, 30)는 직각삼각형 형상을 지니며, 직각삼각형 형상에서 자유단부가 다른 플레이트와 간섭되는 것을 방지하도록 곡선으로 형성할 수 있다. 이 경우 연결단부는 직각삼각형의 수직하는 두 변이 되며, 자유단부는 경사변이 된다. 이러한 형상은 3차원 가변형 단위 모듈의 설계를 단순화할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 예컨대, 응용예로서 3차원 가변형 단위 모듈이 측면 방향에서 개방되지 않거나, 개방을 최소화하는 구조를 형성하기 위해 그 형상이 변형될 수 있다. 또한, 자유단부에 폴딩 또는 변형 가능한 추가 플레이트 부착하여 제1상태에서 측면이 개방되지 않거나 개방을 최소할 수 있으며, 추가 플레이트의 동작을 위해 추가의 구동기를 설계하는 것도 가능하다. 이와 같이 추가의 플레이트는 3차원 가변형 단위 모듈의 제1 상태와 제2 상태 간의 형상 변화에 간섭되지 않는 형태로 다양하게 형성될 수 있다. According to the embodiment of the present invention, the first side plate 20 and the second side plate 30 may have a right triangle shape. However, the present invention is not limited to such a shape but includes various shapes that can be changed into a second state while being flatly superimposed on the first state of the rectangular parallelepiped shape. The first side plate 20 is formed to have two connecting ends connected to the top plate 10 and the second side plate 30 and a free end extending in a direction intersecting the connecting end, 30 has two connecting ends connected to the first side plate 20 and the fixing surface 40 and a free end extending transversely to the connecting end. The first and second connection ends may be formed to intersect vertically, and the free end may be formed in a straight line. In this case, the first and second side plates 20 and 30 have a right triangle shape and can be formed in a curved shape to prevent the free end from interfering with other plates in a right triangle shape. In this case, the connecting end is two vertical sides of a right triangle, and the free end is an inclined side. This shape has the advantage that the design of the three-dimensional variable type unit module can be simplified. However, the present invention is not limited thereto. For example, as an application example, the three-dimensional variable type unit module may not be opened in the lateral direction, or its shape may be modified to form a structure that minimizes opening. It is also possible to attach a foldable or deformable additional plate to the free end to minimize the opening or opening of the side in the first state and to design an additional actuator for the operation of the additional plate. Thus, the additional plate can be formed in various forms such that it does not interfere with the shape change between the first state and the second state of the three-dimensional variable type unit module.

제1 사이드 플레이트(20) 및 제2 사이드 플레이트(30)가 직각감각형 형상으로 형성된 도면에 도시된 실시예를 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. An embodiment of the present invention will be described with reference to an embodiment shown in the drawing in which the first side plate 20 and the second side plate 30 are formed into a rectangular shape.

제1 사이드 플레이트(20)의 서로 수직한 두 변 중 한 변이 상부 플레이트(10)와 폴딩 가능하게 연결되고, 서로 수직한 두 변 중 다른 한 변이 제2 사이드플레이트(30)와 폴딩 가능하게 연결된다. 또한, 제2 사이드 플레이트(30)는 서로 수직한 두 변 중 한 변이 제1 사이드플레이트(20)와 폴딩 가능하게 연결되고, 서로 수직한 두 변 중 다른 한 변이 고정면(40)과 폴딩 가능하게 연결된다.One of two mutually perpendicular sides of the first side plate 20 is foldably connected with the top plate 10 and the other of the two sides perpendicular to each other is foldably connected with the second side plate 30 . One side of the second side plate 30 is foldably connected to the first side plate 20, and the other side of the second side plate 30 is foldable with the fixing surface 40 .

제1 사이드 플레이트(20)와 제2 사이드 플레이트(30)는 가변형 단위 모듈(100)이 세워진 상태와 포개진 상태에서 형상 변화하면서 상부 플레이트(10)가 상승된 위치와 하강된 위치 사이에서 이동할 때, 상부플레이트(10)의 이동을 가능하게는 하는 링크(link)를 형성하며, 고정면(40)은 링크의 일측을 고정하는 고정부가 된다. The first side plate 20 and the second side plate 30 move when the upper plate 10 is moved between the raised position and the lowered position while the variable unit module 100 is in a standing state and in a collapsed state, , And a top plate (10), and the fixing surface (40) is a fixing part for fixing one side of the link.

상부 플레이트(10), 제1 사이드 플레이트(20), 제2 사이드 플레이트(30), 고정면(40)이 서로 연결되는 모서리는 폴딩이 가능한 폴딩 라인(80)을 형성한다. The edges where the top plate 10, the first side plate 20, the second side plate 30 and the fixing surface 40 are connected to each other form a foldable folding line 80.

본 발명에 따르면, 제2 사이드 플레이트(30)와 고정면(40) 사이에는 3차원 가변형 단위 모듈이 세워진 상태와 포개진 상태 사이에서 형상 변화가 가능하도록 액추에이터(90)가 설치된다. 이에 관해서는 아래에서 보다 상세하게 설명한다. 이를 통해 3차원 가변형 단위 모듈(100)의 프로그래머블한 움직임 제어가 가능하다. According to the present invention, an actuator (90) is provided between the second side plate (30) and the fixing surface (40) so that the shape of the three-dimensional variable type unit module can be changed between a standing state and a collapsed state. This will be described in more detail below. The programmable motion control of the three-dimensional variable type unit module 100 is possible.

본 발명에 따르면, 제1 사이들 플레이트(20)에는 제1 사이드 플레이트(30)의 움직임을 안내하기 위한 안내 링크(50)가 더 연결될 수 있다. According to the present invention, a guide link (50) for guiding the movement of the first side plate (30) may be further connected to the first side plate (20).

안내 링크(50)는 제1 측면의 전측으로 베이스(1)에 고정되는 베이스 고정면(52)과 베이스 고정면(52)과 제1 사이드플레이트(30) 사이에 연결된 유연(flexible) 연결부(54)로 이루어진다. 안내 링크(50)는 가변형 단위 모듈(100)이 포개진 상태에서 세워진 상태로 형상 변화할 때 제1 사이드 플레이트(30)의 움직임을 안내하는 기능을 한다. The guide link 50 has a base fixing surface 52 fixed to the base 1 at the front side of the first side and a flexible connecting portion 54 connected between the base fixing surface 52 and the first side plate 30 ). The guide link 50 functions to guide the movement of the first side plate 30 when the variable unit module 100 changes its shape from a collapsed state to a raised state.

도 4 는 도 1 및 도 2 에서 보이는 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈을 플랫 시트 형태로 펼친 상태에서의 전개도이다. FIG. 4 is a developed view of the three-dimensional variable type unit module according to the present invention shown in FIGS. 1 and 2 in a flat sheet form.

본 발명에 따른 가변형 단위 모듈은, 도 3 을 참조하여 설명한 바와 같이, 정육면체 형상의 상부면 중점을 중심으로 180° 회전시켰을 때 각 측면 모양이 서로 일치하는 회전 대칭을 이루며, 이는 시트 형태로 펼친 상태에서도 동일하다. As described with reference to FIG. 3, the variable unit module according to the present invention has a rotational symmetry in which the side surfaces of the cubic unit unit are aligned with each other when rotated 180 degrees about the center of the upper surface of the cubic shape, .

도 4 를 참조하면, 정육면체 형상에서 상부면을 이루는 상부 플레이트(10)의 서로 대향하는 두 변(11a, 11b)에 직각삼각형 형태의 제1 사이드 플레이트(20)의 서로 수직하는 변 중 일측 변(21a)이 연결되고, 제1 사이드플레이트(20)의 서로 수직하는 변 중 타측 변(21b)에 직각삼각형 형태의 제2사이드 플레이트(30)의 서로 수직하는 변 중 일측 변(31a)이 연결된다. 그리고 제2 사이드 플레이트(30)의 서로 수직한 변 중 타측 변(31b)에 고정면(40)이 연결된다. 또한, 제1 사이드 플레이트(20)에 연결되는 유연 연결부(54) 및 베이스 고정면(52)으로 이루어진 안내 링크(50)를 포함한다. 4, two sides 11a and 11b of the upper plate 10, which form the upper surface in the shape of a cuboid, are provided on one side of mutually perpendicular sides of the first side plate 20 in the form of a right triangle And one side 31a of the perpendicular side of the second side plate 30 in the form of a right triangle is connected to the other side 21b of the first side plate 20 perpendicular to the first side plate 20 . And the fixing surface 40 is connected to the other side 31b of the second side plate 30, which are perpendicular to each other. It also includes a guide link 50 consisting of a flexible connection 54 connected to the first side plate 20 and a base stationary surface 52.

본 발명에 따르면 제2 사이드 플레이트(30)의 경사변(31c)은 내측으로 벤딩된 곡선으로 형성될 수 있다. 곡선진(curved) 경사변은 가변형 단위 모듈(100)이 세워진 상태와 포개진 상태에서 형상 변이할 때 다른 플레이트와의 간섭을 방지하여 보다 원활한 형상 변화가 가능하게 한다. According to the present invention, the inclined side 31c of the second side plate 30 may be formed as a curved line bent inward. The curved inclined sides prevent interference with other plates when the variable type unit module 100 is in a standing state and in a collapsed state, thereby enabling a smooth shape change.

본 발명에 따른 가변형 단위 모듈(100)은, 도 4에서 보이는 바와 같이, 전개 상태에서 시트를 이루며, 오르가미 원리를 이용하여 형상 변화가 가능하게 설계한 것이다. 따라서 본 발명에 따른 가변형 단위 모듈(100)은 간단한 구조로 제조될 수 있고, 저가, 경량 및 소형으로 제작이 가능하다. As shown in FIG. 4, the variable-type unit module 100 according to the present invention is a sheet in an unfolded state, and is designed so that the shape can be changed by using the Orgami principle. Therefore, the variable unit module 100 according to the present invention can be manufactured with a simple structure, and can be manufactured at low cost, light weight, and small size.

가변형 단위 모듈(100)을 이루는 시트는 예컨대, 폴리이미드 필름 등과 같은 유연성 필름을 커팅하여 전체적인 형상을 만들고, 상부플레이트(10), 제1 및 제2 사이드플레이트(20, 30), 고정면(40) 및 베이스 고정면(52)을 이루는 부분에 유연성 필름의 양측으로 접착제를 이용하여 보강층을 부착하여 강성을 갖는 복합 적층 구조물(laminated composite structure)을 형성함으로 제조할 수 있다. 따라서 가변형 단위 모듈(100)은 전개 상태에서 강성을 갖는 복합 적층 구조물(laminated composite structure)과, 복합 적층 구조물 사이에서 외부로 노출된 유연성 필름을 갖는 구조이다. The sheet constituting the variable unit module 100 is formed by cutting a flexible film such as a polyimide film to form an overall shape and fixing the upper plate 10, the first and second side plates 20 and 30, ) And the base fixing surface 52 by attaching a reinforcing layer to both sides of the flexible film using an adhesive to form a laminated composite structure having rigidity. Accordingly, the variable unit module 100 is a structure having a laminated composite structure having rigidity in a developed state and a flexible film exposed to the outside between the composite laminated structures.

노출된 유연성 필름은 폴딩을 가능하게 하는 폴딩 라인(80)을 형성한다. 폴딩 라인(80)을 형성하는 유연성 필름은 복합 적층 구조물 사이에서 전체적으로 연장된 형태로 형성될 수 있다. 또한, 형상 변화 과정에서 폴딩 라인에 의한 저항을 감소되도록 절개된 커팅 부분(82)을 구비할 수 있다. The exposed flexible film forms a folding line 80 that allows folding. The flexible film forming the folding line 80 may be formed in an extended form as a whole between the composite laminated structures. In addition, the cutting portion 82 may be provided so as to reduce the resistance of the folding line in the shape changing process.

본 발명에 따른 가변형 단위 모듈(100)은 제2 사이드 플레이트(30)와 고정면(40) 사이의 폴딩 라인(80)에 제1 상태와 제2 상태 사이에서 형상 변화를 유도하는 액추에이터(90)를 포함한다. 도 4 에서 보이는 바와 같이 본 발명의 실시예에서 액추에이터(90)는 서로 대칭되게 배치된 한 쌍의 비틀림 SMA 와이어(Torsional SMA wire)(90a, 90b)를 포함한다. 비틀림 SMA 와이어(90a, 90b)는 양 끝단이 제2 사이드 플레이트(30)와 고정면(40)에서 보강층과 유연성 필름 층 사이에 삽입되고 폴딩 라인을 따라 구동 부분(92)이 배치되도록 함으로써 간단히 설치될 수 있다. The variable unit module 100 according to the present invention includes an actuator 90 for inducing a shape change between a first state and a second state in a folding line 80 between the second side plate 30 and the fixing surface 40, . As shown in FIG. 4, in the embodiment of the present invention, the actuator 90 includes a pair of torsional SMA wires (90a, 90b) arranged symmetrically with respect to each other. The torsion SMA wires 90a and 90b are inserted between the reinforcing layer and the flexible film layer at the second side plate 30 and the fixing surface 40 at both ends and the driving portion 92 is disposed along the folding line, .

비틀림 SMA 와이어(90a, 90b)는 폴딩 라인(80)에 배치된 구동 부분(92)이 비틀림 성형된 형상기억합금 와이어(SMA wire)로서, 전류 공급에 따라 제2 사이드 플레이트(30)와 고정면(40) 사이의 폴딩 라인에 비틀림력(torsional force)을 제공한다.The torsion SMA wires 90a and 90b are formed such that the driving portion 92 disposed on the folding line 80 is a twisted shape memory alloy wire SMA wire and the second side plate 30 and the fixing surface Lt; RTI ID = 0.0 > 40 < / RTI >

본 발명의 실시예에 따르면 제2 사이드 플레이트(30)와 고정면(40) 사이의 폴딩 라인을 따라 안정적으로 서로 반대방향으로 비틀림력을 제공하도록 한 쌍의 비틀림 SMA 와이어(90a, 90b)를 포함한다. 한 쌍의 비틀림 SMA 와이어(90a, 90b)에 선택적으로 전류를 공급함으로 제2 사이드플 레이트(30)에 일측 방향 및 반대측 방향 회전력을 각각 제공할 수 있다. 이로 인해 제2 사이드 플레이트(30)은 눕혀져 포개진 상태와 세워진 상태 사이에 구동이 제어될 수 있다. 제2 사이드 플레이트(30)가 눕혀져 포개진 상태와 세워진 상태 사이에서 제어됨에 따라, 가변형 단위 모듈(100)은 포개진 제2 상태와 세워진 제1 상태 간의 형상 변화를 위한 구동력을 제공받는 것이 가능하다. 따라서 제2 사이드 플레이트(30)와 고정면(40) 사이의 폴딩 라인(80)은 구동력이 제공되는 액티브 폴딩 라인을 형성한다. According to an embodiment of the present invention, a pair of torsion SMA wires 90a and 90b are included to provide a twisting force stably in opposite directions along the folding line between the second side plate 30 and the fixing surface 40 do. By supplying a current selectively to a pair of torsion SMA wires 90a and 90b, it is possible to provide rotational force to the second side plate 30 in one direction and in the opposite direction, respectively. As a result, the second side plate 30 can be laid down so that the driving can be controlled between the overlapped state and the raised state. As the second side plate 30 is controlled to lie between the overlapped state and the raised state, the variable unit module 100 can be provided with a driving force for changing the shape between the overlapped second state and the raised first state . The folding line 80 between the second side plate 30 and the fixing surface 40 forms an active folding line provided with a driving force.

도 5 는 본 발명에 따른 3차원 가변형 단위 모듈을 형상 변화 과정을 연속적으로 보여주는 도면으로서 플랫 형상에서 정육면체 형상으로, 그리고 정육면체 형상에서 다시 플랫 형상 변화되는 모습을 보여주고 있다. FIG. 5 is a view continuously showing the shape change process of the three-dimensional variable type unit module according to the present invention, in which the flat shape is changed from a flat shape to a cubic shape, and a flat shape is changed again from a cubic shape.

도 5 의 (a)에서 도 5 의 (d)로의 형상 변화를 위해 한 쌍의 비틀림 SMA 와이어 중 일측 비틀림 SMA 와이어(90a)에 전류가 공급되고, 반대로 도 5의 (d)에서 도 5의 (f)로의 형상 변화를 위해서는 한 쌍의 비틀림 SMA 와이어 중 타측 비틀림 SMA 와이어(80b)에 전류가 공급된다. 5 (a) to 5 (d), current is supplied to one torsion SMA wire 90a of a pair of twisted SMA wires, while conversely, f), current is supplied to the other twisted SMA wire 80b of the pair of twisted SMA wires.

도 5 의 (a)의 플랫 형상에서 상부 플레이트(10), 제1 사이드 플레이트(20) 및 제2 사이드 플레이트(30)는 서로 포개진 상태를 유지한다. 이 상태에서 일측 비틀림 SMA 와이어에 전류가 공급되면 제2 사이드 플레이트가 세워지도록 비틀림력을 제공받아 포개진 상태가 풀리게 된다. 5A, the upper plate 10, the first side plate 20, and the second side plate 30 maintain a superposition state with respect to each other. In this state, when a current is supplied to one twisted SMA wire, a twist force is provided so that the second side plate is raised, and the twisted state is released.

제2 사이드 플레이트(30)의 움직이면서, 연결된 제1 사이드플레이트(20)가 동작하는 데, 제1 사이드플레이트(20)는 상승하면서 제1측면 위치로 회전 이동하고, 이로 인해 상부플레이트(10)은 회전하면서 상승한다. 즉, 플랫 형상과 세워진 정육면체 형상 사이에 상부 플레이트(10)는 90° 회전한다. As the second side plate 30 moves, the first side plate 20 connected to the first side plate 20 moves, and the first side plate 20 ascends and rotates to the first side position, It ascends while rotating. That is, the top plate 10 rotates 90 占 between the flat shape and the erected cube shape.

도 6 은 도 5 에 보이는 가변형 단위 모듈(100)의 전체적인 비틀림 구동을 보다 상세하게 설명하기 위한 모식도이다. 도 6 의 (b)는 제1 및 제2 사이드 플레이트가 포개진 상태를 보여주기 위해 상부 플레이트가 생략된 상태로 도시하였다.FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the overall torsional driving of the variable-type unit module 100 shown in FIG. 5 in more detail. FIG. 6 (b) shows the top plate omitted in order to show the overlapping state of the first and second side plates.

도 6 에서 보이는 바와 같이, 도 6 의 (a)의 세워진 상태에서는 하부측에 정육면체의 꼭짓점 A, B, C, L가 시계 방향으로 위치하고, 꼭짓점 A 의 상측에 꼭짓점 I가 위치하면서 꼭짓점 I, H, E, D 가 시계방향으로 위치한다. 6, the vertexes A, B, C and L of the cube are located in the clockwise direction on the lower side and the vertices I and H are located on the upper side of the vertex A as shown in FIG. 6 (a) , E, and D are positioned clockwise.

그런데, 도 6 의 (b)에서 보이는 바와 같이, 포개진 상태에서 꼭지점 A, D가 겹쳐지고, 꼭지점 B, I가 겹쳐지고, 꼭지점 C, H가 겹쳐지고, 꼭지점 L, E가 겹쳐지는 것을 알 수 있다. 상부면(꼭짓점 I. H. E, D 에 의해 정의되는 면)이 시계방향으로 90° 회전되면서 세워진 상태에서 포개진 상태로 형상이 변이된 것을 알 수 있다. 6 (b), when the vertexes A and D overlap each other, the vertices B and I overlap each other, the vertices C and H overlap each other, and the vertexes L and E overlap each other . It can be seen that the top surface (the plane defined by the corners I.HE, D) is rotated 90 ° clockwise and the shape is shifted from the raised state to the overlapped state.

따라서 가변형 단위 모듈(100)의 세워진 형상에서 상부 플레이트(10)에 가변형 단위 모듈(100)이 플랫 형상으로 변화하도록 비틀림 구동을 일으킬만한 하중이 가해지지 않는다면 형상 변화가 일어나지 않는다. 따라서 가변형 단위 모듈(100)은 세워진 상태를 유지하도록 하는 힘이 제공하지 않더라도 세워진 상태에서 구조적으로 안정되며, 동일한 원리로 플랫 형상에서 구조적으로 안정된다. Therefore, the shape of the variable unit module 100 is not changed unless the load is applied to cause the torsional driving to change the variable unit module 100 to the upper plate 10 in the raised shape of the unit module 100. Thus, the variable unit module 100 is structurally stable in a standing state, and structurally stable in a flat shape on the same principle, even if it does not provide a force to maintain the standing state.

도 7 은 본 발명에 따른 가변형 단위 모듈이 포개진 제2 상태와 세워진 제 1 상태에서 형상을 유지하는 구동력을 제공하지 않더라도 안정된 상태를 유지하는 것을 보여준다. 도 7 의 (a) 내지 (c)에서 보이는 바와 같이, 플랫 형상에서 액추에이터가 turn off 되어 형상의 유지하기 위한 별도의 구동력을 제공하지 않더라도 안정된 상태를 유지한다. 또한 도 7 의 (d) 내지 (f)에서 보이는 바와 같이, 정육면체 형상에서 액추에이터가 turn off 되어 형상의 유지하기 위한 별도의 구동력을 제공하지 않더라도 안정된 상태를 유지한다. FIG. 7 shows that the variable unit module according to the present invention maintains a stable state even if it does not provide the driving force to maintain the shape in the second state and the first state in which the variable state unit module is mounted. As shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c), in the flat shape, the actuator is turned off to maintain a stable state without providing a separate driving force for maintaining the shape. Also, as shown in FIGS. 7D to 7F, the actuator is turned off in the shape of a cube so that a stable state can be maintained even if a separate driving force for maintaining the shape is not provided.

도 8 은 본 발명에 따른 가변형 단위 모듈이 제1 상태에서 구조적으로 안정된 것을 보여주는 도면으로, 가변형 단위 모듈의 상부 플레이트에 놓여진 구조물을 외력의 도움이 없이 안정적으로 지지하고 있음을 알 수 있다. FIG. 8 is a view showing that the variable type unit module according to the present invention is structurally stable in the first state, and it can be seen that the structure placed on the upper plate of the variable type unit module is stably supported without the help of external force.

도 9 는 본 발명에 따른 3차원 가변형 기구를 설명하기 위한 도면이다. 본 발명에 따른 3차원 가변형 기구는 예컨대, 3차원 화소를 위한 하드웨어 플랫폼일 일 수 있다. 9 is a view for explaining a three-dimensional variable mechanism according to the present invention. The three-dimensional variable mechanism according to the present invention may be, for example, a hardware platform for three-dimensional pixels.

본 발명에 따른 3차원 가변형 기구(1000)는 베이스에 패턴을 이루면 배치된 복수의 가변형 단위 모듈(100)들 포함한다. 도 9 를 참조하면, 가변형 단위 모듈(100)이 3*3 매트리스 형태로 패턴을 이루면서 배치되다. The three-dimensional variable-geometry mechanism 1000 according to the present invention includes a plurality of variable-type modules 100 arranged in a pattern on a base. Referring to FIG. 9, the variable unit modules 100 are arranged in a pattern in the form of a 3 * 3 mattress.

3차원 가변형 기구(1000)에서 복수의 가변형 단위 모듈(100)들을 선택적으로 제어함으로 3차원적 표현이 가능하다. 예컨대, 도 8의 (b)는 감마(gamma, Γ) 형상을 3차원적으로 표현한 것이고, 도 8의 (c)는 X 형상(x-shape)을 3차원적으로 표현한 것이고, 도 8의 (d)는 사각 형상(square shape)을 3차원적으로 표현한 것이고, 도 8의 (e)는 플러스 형상(plus(+) shape)을 3차원적으로 표현한 것이고, 도 8의 (f)는 마이너스 형상(minus(-) shape)을 3차원적으로 표현한 것이다. Three-dimensional representation is possible by selectively controlling a plurality of variable-type unit modules 100 in the three-dimensional variable-geometry mechanism 1000. For example, FIG. 8B is a three-dimensional representation of the gamma (Γ) shape, FIG. 8C is a three-dimensional representation of the X shape (x-shape) 8D is a three-dimensional representation of a square shape. Fig. 8E is a three-dimensional representation of a plus (+) shape. Fig. 8F is a minus shape (minus (-) shape).

본 발명에 따른 3차원 가변형 기구(1000)가 3차원 화소를 위한 하드웨어 플랫폼으로 응용된 경우를 가정하면, 각 각변형 단위 모듈(100)이 3차원 화소 구조체가 된다. 이 경우 평면 형상에서 프로그래머블한 제어에 따라, 감마, X 형상, 사각 형상, 플러스 형상, 마이너스 형상이 3차원 영상으로 표현된다. Assuming that the three-dimensional variable device 1000 according to the present invention is applied as a hardware platform for three-dimensional pixels, each tangential unit module 100 becomes a three-dimensional pixel structure. In this case, gamma, X shape, square shape, plus shape, and minus shape are expressed by a three-dimensional image according to a programmable control in a planar shape.

본 발명에 따른 3차원 가변형 기구(1000)는 도 9 을 참조하여 예시한 3차원 디스플레이뿐만 아니라 예를 들어 변형하는 3차원 지도를 구현하도록 응용될 수 있다. 이 경우, 3차원 가변형 기구(1000)의 각 가변형 단위 모듈의 상부로 다른 가변형 단위 모듈이 추가로 적층될 수 있다. 이 경우 각 단위 화소에서 다양한 높이로 3차원 화소를 구현할 수 있을 것이다. The three-dimensional variable mechanism 1000 according to the present invention can be applied not only to the three-dimensional display illustrated with reference to FIG. 9, but also to implement, for example, a deformable three-dimensional map. In this case, another variable type unit module may be further stacked on top of each variable type unit module of the three-dimensional variable type mechanism 1000. In this case, a three-dimensional pixel can be implemented at various heights in each unit pixel.

본 발명에 따른 3차원 가변형 기구(1000)는 이외에도, 모양이 변화면 직관적으로 정보를 전달하는 햅틱 인터페이스 디바이스나, 조명의 세기나 색이 바뀌는 가변 조명류 설계에도 응용을 기대할 수 있다. In addition, the three-dimensional variable mechanism 1000 according to the present invention can be applied to a haptic interface device that transmits information intuitively in the case of a change in shape or a variable illumination type in which the intensity or color of illumination is changed.

전술한 본 발명에 따른 분광기에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although the preferred embodiments of the spectroscope according to the present invention have been described, the present invention is not limited thereto, but may be variously modified and embodied within the scope of the claims, the detailed description of the invention and the accompanying drawings This also belongs to the present invention.

Claims (11)

정육면체 형상의 제1상태와 플랫 형상의 제2상태 간의 형상 변화가 가능한 3차원 가변형 단위 모듈로서,
상부 플레이트(10);
상기 제1상태에서 대향하는 두 측면에 각각 배치되고 상기 상부 플레이트와 폴딩 가능하게 연결되며, 상기 제2상태로의 형상 변화 시에 상기 상부 플레이트 하측으로 플랫하게 포개지게 형성된 2개의 제1사이드 플레이트(20); 및
상기 제1상태에서 대향하는 다른 두 측면에 각각 배치되고, 각각이 상기 제1사이드 플레이트와 폴딩 가능하게 연결되고, 상기 제2상태로의 형상 변화 시에 상기 상부 플레이트 하측으로 포개지게 형성된 2개의 제2사이드 플레이트(30); 및
상기 제2사이드 플레이트(30)를 세워진 상태에서 눕혀진 상태로 및 그 반대인 눕혀진 상태에서 세워진 상태로 구동하여, 상기 제1상태와 상기 제2상태 간의 형상 변화가 비틀림 운동에 의해 발생하도록 하는 액추에이터(90)를 포함하되,
상기 제1사이드 플레이트(20)는 수직하는 교차하는 2개의 연결단부와, 상기 2개의 연결단부와 교차하게 연장되는 자유단부를 포함하고, 일측 상기 연결단부는 상기 상부 플레이트(10)와 폴딩 가능하게 연결되고, 타측 상기 연결단부는 상기 제2 사이드 플레이트(30)와 폴딩 가능하게 연결되며,
상기 제2사이드 플레이트(30)는 수직으로 교차하는 2개의 연결단부와, 상기 2개의 연결단부와 교차하게 연장되는 자유단부를 포함하고, 일측 상기 연결단부는 상기 제1사이드 플레이트(20)와 폴딩 가능하게 연결되고, 타측 상기 연결단부는 베이스에 구비된 고정면(40)에 폴딩 가능하게 연결되되,
상기 액추에이터는, 상기 제2사이드 플레이트(30)와 상기 고정면(40) 사이의 각 폴딩 라인에, 상기 제2사이드 플레이트(30)와 상기 고정면(40) 사이의 폴딩 라인을 따라 구동 부분이 배치되고 양단이 상기 제2사이드 플레이트(30)와 상기 고정면(40)에 각각 고정되는 비틀림 SMA 와이어를 포함하되, 상기 제2사이드 플레이트(30)와 상기 고정면(40) 사이의 각 폴딩 라인에는 서로 반대방향으로 비틀림력을 제공하는 한 쌍의 비틀림 SMA 와이어가 포함하며, 상기 한 쌍의 비틀림 SMA 와이어에 선택적으로 전류가 공급되어 상기 제2사이드 플레이트(30)가 상기 베이스에 대해 눕혀진 상태와 세워진 상태 사이에서 구동이 제어되며,
상기 제2사이드 플레이트(30)와 상기 고정면(40) 사이의 폴딩 라인에서 비틀림력을 제공하는 각 한 쌍의 비틀림 SMA 와이어는, 상기 상부 플레이트(10)를 중심으로 180°회전대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 3차원 가변형 단위 모듈.
A three-dimensional variable type unit module capable of changing the shape between a first state of a cubic shape and a second state of a flat shape,
An upper plate (10);
And two first side plates, each of which is disposed on two opposing sides in the first state and is foldably connected to the upper plate, and which is formed to be flatly overlapped to the lower side of the upper plate when the shape changes into the second state 20); And
The first side plate, the second side plate, and the second side plate, wherein the first side plate and the second side plate are respectively disposed on the other two opposite sides in the first state, and each of the two side plates is foldably connected to the first side plate, 2 side plate 30; And
The second side plate 30 is driven in a state in which the second side plate 30 is laid down in a standing state and vice versa so that a change in shape between the first state and the second state is caused by a twisting motion And an actuator (90)
The first side plate 20 includes two vertically intersecting connecting ends and a free end extending in a direction intersecting the two connecting ends. The connecting end of one side is foldable with the top plate 10 And the other connecting end is foldably connected to the second side plate 30,
The second side plate 30 includes two vertically intersecting connection ends and a free end extending in a direction intersecting with the two connection ends. The one side end of the second side plate 30 is connected to the first side plate 20, And the other connecting end is foldably connected to a fixing surface (40) provided on the base,
The actuator is mounted on each folding line between the second side plate 30 and the fixing surface 40 along a folding line between the second side plate 30 and the fixing surface 40 And a torsion SMA wire disposed at both ends and fixed to the second side plate (30) and the fixing surface (40), wherein each folding line between the second side plate (30) and the fixing surface (40) A pair of torsion SMA wires providing a twisting force in opposite directions to each other, wherein a current is selectively applied to the pair of torsion SMA wires so that the second side plate (30) The driving is controlled between the raised state and the raised state,
Each pair of torsional SMA wires providing a twisting force in the folding line between the second side plate 30 and the fixing surface 40 is arranged such that the torsion SMA wires are symmetrical about 180 degrees about the top plate 10 A three-dimensional variable-type unit module which is characterized.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 3차원 가변형 단위 모듈의 서로 대향하는 제1 및 제2사이드 플레이트는 상기 상부 플레이트를 180°회전시켰을 때 모양이 서로 일치하는 회전 대칭을 이루는 것을 특징으로 하는 3차원 가변형 단위 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the first and second side plates opposed to each other of the three-dimensional variable type unit module are rotationally symmetric with each other when the top plate is rotated 180 degrees.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
일측이 상기 제1 사이드 플레이트 하측으로 연결된 유연성 연결부 및 상기 유연성 연결부를 타측을 베이스 고정하는 베이스 고정면을 포함하는 안내 링크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 가변형 단위 모듈.
The method according to claim 1,
Further comprising a guide link including a flexible connection part having one side connected to the lower side of the first side plate and a base fixing surface for fixing the other side of the flexible connection part to the base.
제1항에 있어서,
상기 제1 사이드 플레이트 및 상기 제2 사이드 플레이트의 자유단부는 상기 제1 상태 및 상기 제2 상태 간의 변화 시에 서로 간섭되지 않도록 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 가변형 단위 모듈.
The method according to claim 1,
Wherein the free ends of the first side plate and the second side plate are formed so as not to interfere with each other at the time of changing between the first state and the second state.
제7항에 있어서,
상기 제1 및 제2 사이드 플레이트의 각 상기 자유단부는 일직선 또는 내측으로 만곡된 곡선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 3차원 가변형 단위 모듈.
8. The method of claim 7,
Wherein each of the free ends of the first and second side plates is formed as a straight line or an inward curved line.
제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 사이드 플레이트는 직각삼각형 또는 상기 직각삼각형 형상에서 경사변이 내측으로 오목한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 3차원 가변형 단위 모듈.
9. The method of claim 8,
Wherein the first side plate and the second side plate have a shape in which an inclined side is recessed inward in a right triangle or a right triangle shape.
제1항에 따른 복수개의 상기 3차원 가변형 단위 모듈들이 패턴을 이루면서 배치되어 선택적으로 제어되되,
상기 3차원 가변형 단위 모듈 각각이 3차원 화소 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하는 3차원 가변형 기구.
A plurality of the three-dimensional variable type unit modules according to claim 1 are arranged and selectively controlled in a pattern,
Wherein each of the three-dimensional variable type unit modules forms a three-dimensional pixel structure.
삭제delete
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