전통적인 압전 관성 구동기에서 일반적으로 발생하는 후퇴 문제를 해결하기 위해, 창의적으로 이중 진동자를 역방향으로 연결하는 배선 방식을 제안하였으며, 이를 기반으로 관성 압전 직선 구동기를 설계하였다. 이 배선 방식을 기반으로 구동기는 “전진-전진” 운동 모드에서 작동할 수 있어 원리적으로 후퇴 현상을 완전히 제거할 수 있다. 먼저, 구동기의 운동 특성을 더 잘 이해하기 위해 역접 조건 하에서 구동기의 운동 원리를 심도 있게 분석하고 초기 이론 모델을 수립하였다. 이어서 본 논문에서는 시험용 시제품을 설계 및 제작하고, 시험 시스템을 구축하여 정접(기존 배선 방식)과 역접(제안된 배선 방식) 두 가지 배선 방식에서 구동기의 운동 성능에 대한 일련의 시험을 수행하였다. 또한, 구동기의 응용 가치를 평가하기 위해 제브라피시 배아를 이용한 세포 약물 주입 모의 실험을 실시하였다. 실험 결과, “전진-후퇴” 운동 모드에 비해 “전진-전진” 운동 모드에서 구동기는 후퇴 없이 작동할 수 있으며, 에너지 전환 효율이 2.16%에서 2.60%로 향상되고, 운동 속도는 6.08 µm/s에서 7.88 µm/s로 증가하며, 최대 편차는 0.12 µm, 표준 편차는 0.0356으로 나타났다. 설계된 구동기는 높은 안정성과 에너지 전환 효율을 갖추었으며, 후퇴 문제를 완전히 해결하여 세포 조작 및 미세 전극 이식 등 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

관성 구동기;비대칭 클램핑;무후퇴;역접;세포 조작