KR101670735B1 - Robot for controlling position of moving platform and System for stimulating living body having the same - Google Patents

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Abstract

로봇은, 고정 플랫폼과, 상기 고정 플랫폼에 결합되는 복수의 구동 모듈과, 상기 구동 모듈에 결합되어 상기 구동 모듈에 의해 자세가 변화하는 운동 플랫폼을 포함한다. 상기 복수의 구동 모듈 각각은, 원호 형태의 제1가이드 부재와, 상기 제1가이드 부재에 결합되는 이동 부재와, 일단 부가 상기 이동 부재에 결합되고, 타단 부가 상기 운동 플랫폼에 고정되는 다리 부재를 포함하며, 상기 이동 부재는 상기 제1가이드 부재를 따라 활주하고, 상기 다리 부재의 타단 부는 상기 운동 플랫폼에 대해 회전 가능하게 연결된다. 생체 자극 시스템은 상기 로봇과, 상기 운동 플랫폼에 결합되며 생체에 자극을 가하는 자극기를 포함하고, 상기 운동 플랫폼의 자세 변화에 따라 상기 자극기가 상기 생체의 자극 부위로 위치 이동한다. The robot includes a fixed platform, a plurality of driving modules coupled to the fixed platform, and a moving platform coupled to the driving module, the moving platform being changed in attitude by the driving module. Each of the plurality of drive modules includes a first guide member in the form of an arc, a moving member coupled to the first guide member, and a leg member having one end coupled to the moving member and the other end fixed to the moving platform The moving member slides along the first guide member, and the other end of the leg member is rotatably connected to the moving platform. The biomedical stimulation system includes the robot and a stimulator coupled to the exercise platform and applying a stimulus to the living body, and the stimulator is moved to the stimulation region of the living body according to a change in the posture of the exercise platform.

Description

운동 플랫폼의 위치를 제어하는 로봇 및 이를 구비한 생체 자극 시스템{Robot for controlling position of moving platform and System for stimulating living body having the same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a robot for controlling the position of a movement platform, and a biomedical stimulation system having the robot.

본 발명은 운동 플랫폼의 위치를 제어하는 로봇과 이를 구비한 생체 자극 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 구동 모듈을 이용해 운동 플랫폼을 다양한 위치 및 자세로 운동시키고, 운동 플랫폼에 생체 자극기를 결합하여 상기 자극기를 자극 부위로 효과적으로 위치시킬 수 있는 로봇과 이를 구비한 생체 자극 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a robot for controlling the position of a movement platform and a biomedical device having the same, and more particularly, to a robot for moving a movement platform in various positions and postures using a drive module, To a robot capable of effectively positioning a stimulator at a stimulation site and a biomedical stimulation apparatus having the same.

비침습적 방식의 뇌자극은 다양한 신경/정신 의학적 질환의 치료 측면에서 크게 각광받고 있으며, 대표적 기술로 TMS (transcranial magnetic stimulation), tDCS (transcranial direct current stimulation), TUS (transcranial ultrasound stimulation) 등을 들 수 있다. Non-invasive brain stimulation is widely seen in the treatment of various neurological / psychiatric disorders. Typical techniques include transcranial magnetic stimulation (TMS), transcranial direct current stimulation (tDCS), and transcranial ultrasound stimulation (TUS) have.

최근에는 이러한 뇌자극을 통해 사람과 컴퓨터 사이의 양방향 정보 전달 가능성까지 보고되고 있어 이에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 이러한 획기적인 방법들은, 높은 기대 성능에도 불구하고 아직까지 널리 이용되지 못하고 있다. 보편화를 방해하는 가장 큰 이유는 낮은 재현성이다. In recent years, the possibility of transmitting bi-directional information between a human and a computer through such brain stimulation has been reported. However, these breakthrough methods have not yet been widely used despite their high expected performance. The main reason for hindering generalization is low reproducibility.

위의 방법들은 대부분 사람의 손으로 자극 위치 및 각도 등을 조절하는 방법을 사용하여 원하는 위치에 정확하게 자극을 가하기 어려웠으며, 이로 인해 자극 효과의 재현성이 떨어지는 단점이 있었다.Most of the above methods have difficulty in precisely stimulating the desired position using the method of controlling the position and angle of the stimulation with the hand of the human hand, and the reproducibility of the stimulation effect is deteriorated.

이러한 문제점을 극복하기 위해 최근 로봇을 이용하여 뇌자극의 정확도를 높이려는 노력들이 있었다. 이러한 연구들에서는 대부분 특허문헌 1과 같이 산업용으로 많이 쓰이는 기존의 6자유도 직렬형 로봇암을 이용하였으며, 정밀한 자극을 통해 뇌자극 성능을 많이 향상시켰다. In order to overcome these problems, there have been recent efforts to improve the accuracy of brain stimulation using a robot. Most of these studies use conventional six-degree-of-freedom tandem robot arm, which is widely used for industrial purposes as in Patent Document 1, and greatly improved brain stimulation performance through precise stimulation.

그러나 이러한 형태의 로봇은 안전성이 낮으며 제어 실패 시 사람의 머리에 큰 충격을 가할 수 있다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 높은 감속비를 사용하여 장치의 구동 속도를 줄임으로써 안전성을 확보한 장치도 개발되었으나, 피험자의 갑작스러운 움직임을 추종하지 못하는 문제점을 보이고 있다.However, this type of robot has a low safety and can cause a great impact on the head of a person in case of control failure. In order to overcome such a problem, a device for securing safety by reducing the driving speed of the device by using a high reduction ratio has been developed. However, the device is not able to follow the sudden movement of the subject.

한국 특허등록 제10-1392532호Korean Patent Registration No. 10-1392532

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 직렬형 로봇과는 다르게 제어 실패 시에도 로봇의 작업단(end-effector)만이 피자극자의 머리에 접촉할 수 있는 구조를 가지며, 작업단의 관성효과가 작아서 높은 구동 속도와 안전성을 동시에 확보할 수 있는 병렬형 로봇 및 이를 구비한 생체 자극 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems of the prior art described above. Unlike the serial type robot, the robot has a structure in which only the end-effector of the robot can contact the head of the stimulant, And it is an object of the present invention to provide a parallel type robot and a biomedical stimulation system having the parallel type robot that can secure a high driving speed and safety at the same time.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 고정 플랫폼과, 상기 고정 플랫폼에 결합되는 복수의 구동 모듈과, 상기 구동 모듈에 결합되어 상기 구동 모듈에 의해 자세가 변화하는 운동 플랫폼을 포함하고, 상기 복수의 구동 모듈 각각은, 원호 형태의 제1가이드 부재와, 상기 제1가이드 부재에 결합되는 이동 부재와, 일단 부가 상기 이동 부재에 결합되고, 타단 부가 상기 운동 플랫폼에 고정되는 다리 부재를 포함하며, 상기 이동 부재는 상기 제1가이드 부재를 따라 활주하고, 상기 다리 부재의 타단 부는 상기 운동 플랫폼에 대해 회전 가능하게 연결되는 로봇이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a portable terminal including a fixed platform, a plurality of driving modules coupled to the fixed platform, and a moving platform coupled to the driving module, Each of the plurality of drive modules includes a first guide member in the form of an arc, a moving member coupled to the first guide member, a leg member having one end coupled to the moving member and the other end fixed to the moving platform, Wherein the moving member is slid along the first guide member and the other end of the leg member is rotatably connected to the moving platform.

일 실시예에 따르면, 상기 다리 부재는 일자형 부재로 형성되고, 그 길이 방향을 따라 길이 신축이 가능하며, 상기 이동 부재의 상기 제1가이드 부재를 따르는 회전 운동에 더하여 상기 다리 부재의 신축 운동을 통해 상기 운동 플랫폼의 자세를 변화시킨다. According to one embodiment, the leg member is formed as a straight member and is capable of extending and contracting along the longitudinal direction thereof. In addition to the rotational movement of the moving member along the first guide member, Thereby changing the posture of the exercise platform.

일 실시예에 따르면, 상기 다리 부재의 일단 부는 상기 이동 부재에 회전 가능하게 연결된다. According to one embodiment, one end of the leg member is rotatably connected to the moving member.

일 실시예에 따르면, 상기 다리 부재의 일단 부는 2축의 제2유니버설 조인트에 의해 상기 이동 부재에 대해 두 방향으로 회전 가능하게 연결되고, 상기 제1유니버설 조인트의 상기 2축은 상기 제1가이드 부재가 형성하는 원호의 법선 방향과 평행하게 연장되는 제1회전축과, 상기 제1회전축과 수직하며 다리 부재의 길이방향으로 연장되는 제2회전축이다. According to one embodiment, one end of the leg member is rotatably connected in two directions to the moving member by a second universal joint of two axes, and the two axes of the first universal joint are formed by the first guide member And a second rotation axis which is perpendicular to the first rotation axis and extends in the longitudinal direction of the leg member.

일 실시예에 따르면, 상기 다리 부재의 타단 부는 2축의 제2유니버설 조인트에 의해 상기 운동 플랫폼에 대해 두 방향으로 회전 가능하게 연결되고, 상기 제2유니버설 조인트의 2축은, 상기 제1회전축과 평행하게 연장되는 제3회전축과, 상기 제2회전축과 수직하며, 상기 제3회전축과 수직한 제4회전축이다. According to one embodiment, the other end of the leg member is rotatably connected in two directions with respect to the moving platform by a second universal joint of two axes, and the two axes of the second universal joint are parallel to the first rotational axis And a fourth rotation axis that is perpendicular to the second rotation axis and perpendicular to the third rotation axis.

일 실시예에 따르면, 상기 복수의 구동 모듈의 제1가이드 부재들은 서로 나란하게 평행 배치된다. According to one embodiment, the first guide members of the plurality of drive modules are arranged in parallel to each other.

일 실시예에 따르면, 상기 복수의 구동 모듈 각각은, 상기 제1가이드 부재 옆으로 서로 나란하게 평행 배치되는 제2가이드 부재를 더 포함하고, 상기 제2가이드 부재는 상기 제1가이드 부재에 대응하는 원호 형태를 가지며, 상기 운동 부재는 상기 제1가이드 부재 및 상기 제2가이드 부재를 따라 운동한다. According to one embodiment, each of the plurality of drive modules further includes a second guide member disposed parallel to and parallel to the first guide member, and the second guide member includes a second guide member corresponding to the first guide member And the motion member moves along the first guide member and the second guide member.

일 실시예에 따르면, 상기 제1가이드 부재에는 기어치가 형성되고, 상기 이동 부재에는 곡선 구동기에 의해 회전하는 회전 샤프트가 회전 가능하게 연결되고, 상기 회전 샤프트의 둘레에는 상기 기어치와 치합되는 피니언이 형성되며, 상기 곡선 구동기에 의해 상기 회전 샤프트가 회전하면, 상기 피니언이 상기 기어치와 치합된 상태로 회전하여, 상기 이동 부재가 상기 제1가이드 부재를 따라 운동한다. According to an embodiment of the present invention, a gear is formed in the first guide member, a rotating shaft rotatable by a curved driver is rotatably connected to the moving member, and a pinion meshing with the gear teeth is formed around the rotating shaft And when the rotation shaft is rotated by the curved driver, the pinion is rotated with the gear teeth engaged with each other, and the moving member moves along the first guide member.

일 실시예에 따르면, 상기 이동 부재는 상기 회전 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 프레임과, 상기 프레임에 연결되며, 상기 제2가이드 부재를 따라 이동하도록 상기 가이드 부재에 결합되는 주행체를 포함한다. According to one embodiment, the moving member includes a frame rotatably supporting the rotating shaft, and a traveling member connected to the frame and coupled to the guide member to move along the second guide member.

일 실시예에 따르면, 로봇은 상기 다리 부재를 길이 신축시키는 병진 구동기를 포함한다. According to one embodiment, the robot includes a translational actuator for stretching the leg members.

일 실시예에 따르면, 상기 복수의 구동 모듈은 회전 프레임에 고정되어 상기 고정 플랫폼에 연결되고, 상기 회전 프레임은 상기 고정 플랫폼에 대해 회전 가능하다. According to one embodiment, the plurality of drive modules are fixed to the rotating frame and connected to the stationary platform, and the rotating frame is rotatable with respect to the stationary platform.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 로봇과, 상기 운동 플랫폼에 결합되며 생체에 자극을 가하는 자극기를 포함하고, 상기 운동 플랫폼의 자세 변화에 따라 상기 자극기가 상기 생체의 자극 부위로 위치 이동하는 생체 자극 시스템이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a robot comprising: a robot; and a stimulator that is coupled to the movement platform and applies a stimulus to the body, wherein the stimulus is moved to a stimulation region of the body according to a change in posture of the movement platform, System is provided.

일 실시예에 따르면, 상기 자극기는, 상기 생체에 자기를 인가하는 자기 자극기, 전류를 인가하는 전기 자극기 또는 초음파를 인가하는 초음파 자극기이다. According to one embodiment, the stimulator is a magnetic stimulator that applies magnetism to the living body, an electric stimulator that applies current, or an ultrasonic stimulator that applies ultrasonic waves.

일 실시예에 따르면, 상기 생체 자극 시스템은 생체의 뇌를 자극하는 뇌 자극 시스템이다. According to one embodiment, the biomedical system is a brain stimulation system that stimulates the brain of a living body.

일 실시예에 따르면, 상기 자극기 및 상기 생체에는 광학 측정기를 통해 인식할 수 있는 마커가 부착되고, 상기 생체의 움직임에 따른 상기 자극기와 상기 생체와의 상대적 위치 변화를 상기 마커를 통해 감지하여, 상기 생체의 움직임을 보상하도록 상기 복수의 구동 모듈을 제어한다. According to one embodiment, a marker recognizable through the optical measuring instrument is attached to the stimulator and the living body, and a change in relative position between the stimulator and the living body according to the movement of the living body is sensed through the marker, And controls the plurality of drive modules to compensate for movement of the living body.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 모듈의 사시도이다.
도 4는 도 3의 구동 모듈의 이동 부재를 도시한 것이다.
도 5는 고정 플랫폼에 대해 구동 모듈들이 회전한 모습을 도시한 것이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 구동 모듈들을 독립적으로 제어하여, 운동 플랫폼의 자세를 변화시키는 모습을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇의 동작 제어를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 자극 시스템을 개념적으로 도시한 것이다.
1 and 2 are perspective views of a robot according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view of a driving module according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows the moving member of the drive module of Figure 3;
Figure 5 shows the drive modules rotated relative to the stationary platform.
FIGS. 6A through 6C illustrate a method of independently controlling the driving modules of the robot according to an embodiment of the present invention to change the posture of the exercise platform.
7 is a conceptual diagram for explaining an operation control of a robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 conceptually illustrates a biostimulation system according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, it is to be understood that the technical idea of the present invention and its essential structure and operation are not limited thereby.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(1)의 사시도이다. 1 and 2 are perspective views of a robot 1 according to an embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 로봇(1)은 지면 또는 다른 구조물에 고정되는 기둥 형태의 고정 플랫폼(20)과, 상기 고정 플랫폼(200에 결합되는 복수의 구동 모듈(10, 10', 10") 및 상기 구동 모듈(10, 10', 10")들 각각에 결합되어 운동하는 운동 플랫폼(40)을 포함한다. 1 and 2, the robot 1 includes a fixed platform 20 in the form of a column fixed to a floor or other structure, a plurality of driving modules 10, 10 'coupled to the fixed platform 200, , 10 ") and a motion platform (40) that is coupled to and moves with each of the drive modules (10, 10 ', 10").

복수의 구동 모듈(10, 10', 10")은 대략 중심에 대략 아치(arch) 형태의 공간을 형성하며, 해당 아치형 공간에 사람 등 피작업 대상이 위치할 수 있도록 한다(도 2 참조). The plurality of drive modules 10, 10 ', 10 "form a substantially arch-shaped space approximately at the center, so that the workpiece such as a human being can be positioned in the arched space (see FIG.

본 실시예에 따르면, 세 개의 구동 모듈(10, 10', 10")이 구비된다. According to the present embodiment, three drive modules 10, 10 ', 10 "are provided.

도 3은 구동 모듈(10)의 구성을 도시한 것이다. 본 실시예에 따르면, 세 개의 구동 모듈(10, 10', 10")의 구성은 서로 동일하다. 따라서, 하나의 구동 모듈(10)에 대해서만 설명하고, 나머지 구동 모듈들에 대해서는 중복된 설명을 생략한다. Fig. 3 shows the configuration of the drive module 10. Fig. According to the present embodiment, the configurations of the three drive modules 10, 10 ', 10 "are the same. Therefore, only one drive module 10 will be described, It is omitted.

도 3에서는 설명의 편의를 위해 구동 모듈(10)의 일부만을 도시하였다. In FIG. 3, only a part of the drive module 10 is shown for convenience of explanation.

도 3에 도시된 바와 같이, 구동 모듈(10)은 원호 형태의 제1가이드 부재(300) 및 제2가이드 부재(400)와, 제1가이드 부재(300) 및 제2가이드 부재(400)와 결합되어 가이드 부재들이 형성하는 원호 형태의 궤적을 따라 활주하는 이동 부재(100) 및, 일단 부는 이동 부재(100)에 결합되고 타단 부는 운동 플랫폼(40)에 고정되는 다리 부재(200)를 포함한다.3, the driving module 10 includes a first guide member 300 and a second guide member 400 in the form of an arc, a first guide member 300 and a second guide member 400, And a leg member 200 which is coupled to the moving member 100 at one end and is fixed to the moving platform 40 at the other end .

제1가이드 부재(300)는 약간 넓은 판 형태로 형성되며, 제1가이드 부재(300)의 외부면에는 기어치(310)가 형성되어 있다. 후술하는 바와 같이 제1가이드 부재(300)는 일종의 렉 기어의 역할을 수행하여, 이동 부재(100)가 이동하기 위한 추진력을 전달하는 역할을 한다. The first guide member 300 is formed in a slightly wider plate shape and the gear teeth 310 are formed on the outer surface of the first guide member 300. As will be described later, the first guide member 300 serves as a kind of a gear to transmit the driving force for moving the moving member 100.

제2가이드 부재(400)는 제1가이드 부재(300)에 비해서는 면적이 적은 얇은 형태로 형성되어 있다. 제2가이드 부재(400)는, 이동 부재(100)가 제1가이드 부재(300)를 따라 이동할 때 발생할 수 있는 진동을 억제하여 이동 부재(100)가 부드러운 원호 궤적을 그리며 이동할 수 있도록 해준다. The second guide member 400 is formed in a thin shape having a smaller area than the first guide member 300. The second guide member 400 suppresses vibrations that may occur when the movable member 100 moves along the first guide member 300, thereby allowing the movable member 100 to move along a smooth arc locus.

제2가이드 부재(400)에는 이동 부재(100)의 주행체(116)(도 4 참조)가 결합될 수 있는 가이드 홈(410)이 형성되어 있다. The second guide member 400 is formed with a guide groove 410 through which the traveling member 116 (see FIG. 4) of the moving member 100 can be coupled.

본 실시예에 따른, 제1가이드 부재(300)와 제2가이드 부재(400)는 동일한 곡률을 가지는 원호 형태로 형성되며, 제1가이드 부재(300)와 제2가이드 부재(400)는 서로 나란하게 평행 배치된다. The first guide member 300 and the second guide member 400 are formed in an arc shape having the same curvature and the first guide member 300 and the second guide member 400 are arranged in parallel with each other .

본 명세서에서 원호형의 부재가 "나란하게 평행 배치"된다는 것은 각 부재의 (원호의) 원점이 동일 축 상에 위치하고, 각 부재가 서로 겹치지 않도록 평행하게 배치되는 상태임을 의미한다. In this specification, the arcuate members are "arranged side by side in parallel ", meaning that the origin of each member is on the same axis, and the members are arranged in parallel so as not to overlap each other.

본 실시예에 따르면, 제2가이드 부재(400)의 반경이 제1가이드 부재(300)의 반경보다 살짝 커서, 제2가이드 부재(400)의 외측 둘레면이 제1가이드 부재(300)의 기어치의 끝선보다 살짝 반경 방향 외측으로 위치한다. The radius of the second guide member 400 is slightly larger than the radius of the first guide member 300 so that the outer circumferential surface of the second guide member 400 is in contact with the gears of the first guide member 300, Slightly radially outward than the end line of the tooth.

본 실시예에서, 제1가이드 부재(300)와 제2가이드 부재(400)의 중심각은 180도를 넘는 것으로 도시되었지만, 필요에 따라 180도 또는 그 이하가 되도록 할 수도 있다. In this embodiment, the center angles of the first guide member 300 and the second guide member 400 are shown to exceed 180 degrees, but may be 180 degrees or less if necessary.

도 4는 이동 부재(100)의 구성을 도시한 것이다. Fig. 4 shows the structure of the movable member 100. Fig.

도 4에 도시된 바와 같이, 이동 부재(100)는 프레임(110)과, 상기 프레임(110)에 회전 가능하게 고정되는 회전 샤프트(124) 및 상기 회전 샤프트(124)를 회전시키는 곡선 구동기(120)를 포함한다. 4, the shifting member 100 includes a frame 110, a rotating shaft 124 rotatably fixed to the frame 110, and a curved driver 120 for rotating the rotating shaft 124 ).

프레임(110)은 회전 사프트(124)와 수직하게 배치되는 상면 프레임(113) 및 하면 프레임(112)과, 상면 프레임(113) 및 하면 프레임(112)을 연결 지지하는 제1측면 프레임(114) 및 제2측면 프레임(115)을 포함한다. 아울러, 프레임(110)은 제1측면 프레임(114) 및 제2측면 프레임(115)에 대해 수직한 제3측면 프레임(118)을 포함한다. The frame 110 includes a top frame 113 and a bottom frame 112 vertically arranged with the rotary shaft 124 and a first side frame 114 connecting and supporting the top frame 113 and the bottom frame 112, And a second side frame 115. In addition, the frame 110 includes a first side frame 114 and a third side frame 118 perpendicular to the second side frame 115.

회전 샤프트(124)는 상면 프레임(113) 및 하면 프레임(112)을 관통하며, 상면 프레임(113) 및 하면 프레임(112)에 대해 회전 가능하게 지지된다. The rotary shaft 124 passes through the upper face frame 113 and the lower face frame 112 and is rotatably supported with respect to the upper face frame 113 and the lower face frame 112.

상면 프레임(113)의 외측에는 주행체(116)가 결합된다. 주행체(116)는 이동 부재(100)를 제2가이드 부재(400)에 지지시키는 역할을 한다. The traveling body 116 is coupled to the outside of the upper surface frame 113. The traveling body 116 serves to support the moving member 100 to the second guide member 400.

주행체(116)에는 주행체(116)의 길이방향 전체에 걸쳐 형성되며, 외측으로 개방된 연결홈(117)이 형성되어 있다. The traveling body 116 is formed with a connecting groove 117 which is formed in the entire lengthwise direction of the traveling body 116 and which is open to the outside.

연결홈(117)에는 제2가이드 부재(400)가 결합(더 자세하게는, 제2가이드 부재(400)의 가이드홈(410)을 기준으로 제2가이드 부재(400)의 내측 부분이 연결홈(117)에 삽입되어 결합)된다. The inner side portion of the second guide member 400 is connected to the connection groove 117 with the second guide member 400 coupled to the guide groove 410 of the second guide member 400 117).

주행체(116)는 제2가이드 부재(400)에 결합된 상태로 제2가이드 부재(400)의 길이방향을 따라 슬라이드 이동 가능하다. The traveling body 116 is slidable along the longitudinal direction of the second guide member 400 while being coupled to the second guide member 400.

제3 측면 프레임(118)의 외측에는 두 개의 회전축 연결 블록(111)이 형성되어 있으며, 회전축 연결 블록(111)에는 제1유니버설 조인트(200)의 일 회전 샤프트가 삽입될 수 있는 통공이 형성되며, 두 통공의 중심을 지나는 선이 제1회전축(S1)(도 3 참조)이 된다. Two rotary shaft connecting blocks 111 are formed on the outer side of the third side frame 118 and a through hole through which one rotary shaft of the first universal joint 200 can be inserted is formed in the rotary shaft connecting block 111 , And a line passing through the center of the two through holes becomes the first rotation axis S 1 (see FIG. 3).

곡선 구동기(120)는 플랫 모터(flat motor)인 모터(121), 상기 모터(121)의 모터 축에 연결되어 회전을 감속하는 하모닉 드라이브(123)를 포함한다. 하모닉 드라이브(123)를 통해 높은 토크가 회전 샤프트(124)로 전달될 수 있도록 한다. The curve driver 120 includes a motor 121 which is a flat motor and a harmonic drive 123 which is connected to the motor shaft of the motor 121 and decelerates rotation. So that a high torque can be transmitted to the rotating shaft 124 through the harmonic drive 123.

모터(121)에는 브레이크가 구비될 수 있으며, 브레이크는 모터(121)에 전원이 공급되지 않은 상태에서도 회전 샤프트(124)가 고정되도록 모터(121)의 모터축을 고정함으로써, 로봇(1)이 자세를 유지할 수 있게 해준다. The motor 121 may be provided with a brake and the brake may be configured such that the motor shaft of the motor 121 is fixed such that the rotating shaft 124 is fixed even when power is not supplied to the motor 121, .

또한, 곡선 구동기(120)는 모터(121)의 회전각을 감지할 수 있는 회전각 센서(122)를 포함한다. The curved driver 120 also includes a rotation angle sensor 122 capable of sensing the rotation angle of the motor 121. [

상면 프레임(113)과 하면 프레임(112) 사이에 위치하는 회전 샤프트(124)의 중간 부분에는 회전 샤프트(124)의 둘레 방향으로 피니언(125)이 형성된다. A pinion 125 is formed in the circumferential direction of the rotating shaft 124 at an intermediate portion of the rotating shaft 124 positioned between the upper frame 113 and the lower frame 112.

제1가이드 부재(300)의 기어치(310)는 회전 샤프트(124)의 피니언(125)에 치합된다. The gear teeth 310 of the first guide member 300 are engaged with the pinions 125 of the rotating shaft 124.

모터(121)가 구동하여 회전 샤프트(124)가 회전하면, 제1가이드 부재(300)가 일종의 렉 기어로 작용하여, 회전 샤프트(124)가 제1가이드 부재(300)의 원주 방향을 타고 구름 운동하게 된다. 이에 따라서, 회전 샤프트(124)에 연결된 이동 부재(100)가 이동하게 된다. When the motor 121 is driven to rotate the rotary shaft 124, the first guide member 300 acts as a kind of a gear, and the rotary shaft 124 rotates in the circumferential direction of the first guide member 300 Exercise. Accordingly, the moving member 100 connected to the rotating shaft 124 is moved.

이동 부재(100)의 제3측면 프레임(118)에는 제1유니버설 조인트(220)가 결합되며, 제1유니버설 조인트(220)를 길이 방향으로 관통하는 샤프트(221)에는 일자 형태로 연장되는 다리 부재(200)가 결합된다. A first universal joint 220 is coupled to the third side frame 118 of the movable member 100 and a shaft 221 extending through the first universal joint 220 in the longitudinal direction is connected to a leg member (200).

제1유니버설 조인트(220)는 제1가이드 부재가 형성하는 원호의 법선 방향과 평행하게 연장되는 제1회전축(S1)과, 제1회전축(S1)과 수직하며 다리 부재(200)의 길이 방향으로 연장되는 제2회전축(S2)의 2 축 구조를 가진다. The first universal joint 220 has a first rotation axis S 1 extending parallel to the normal direction of an arc formed by the first guide member and a second rotation axis S 1 perpendicular to the first rotation axis S 1 , Axis direction and a second rotation axis S 2 extending in the direction of the first axis.

제1유니버설 조인트(220)의 몸체가 제1회전축(S1)을 기준으로 회전함에 따라서 다리 부재(200)가 제1회전축(S1)을 중심으로 이동 부재(100)에 대해 회전할 수 있다. 아울러, 다리 부재(200)는 제2회전축(S2)을 중심으로 제1유니버설 조인트(220)의 몸체를 중심으로 회전가능하여, 제2회전축(S2)을 중심으로 이동 부재(100)에 대해 회전할 수 있다. As the body of the first universal joint 220 rotates with respect to the first rotation axis S 1 the leg member 200 can rotate about the first rotation axis S 1 relative to the shifting member 100 . In addition, the bridge member 200 is the second rotation axis (S 2) centered in the first and able to rotate around the body of the universal joint 220, the second rotation axis center of the movable member 100 is a (S 2) the .

다리 부재(200)는 일자 형태로 연장되는 몸체부(210)를 포함하고, 몸체부(210)는 제1유니버설 조인트(220)에 연결되는 제1몸체(212)과 상기 제1몸체(212)의 길이방향으로 슬라이드 이동 가능한 제2몸체(211)를 포함한다. The leg member 200 includes a body portion 210 extending in a straight line shape and the body portion 210 includes a first body 212 connected to the first universal joint 220 and a second body 212 connected to the first body 212, And a second body 211 slidable in the longitudinal direction of the second body 211.

제2몸체(211)가 제1몸체(212)를 따라 슬라이드 이동함에 따라서 다리 부재(200)의 길이가 신장 또는 수축될 수 있다. As the second body 211 slides along the first body 212, the length of the leg member 200 may be stretched or contracted.

제2몸체(211)가 제1몸체(212) 사이에는 제2몸체(211)를 슬라이드 이동시키기 위한 병진 구동기(230)가 구비된다. 병진 구동기(230)는 공압 피스튼일 수도 있고, 회전을 직선으로 바꾸는 메커니즘을 동반하는 모터일 수도 있다. A translating driver 230 is provided between the first body 212 and the second body 211 to slide the second body 211. The translational actuator 230 may be a pneumatic piston or may be a motor with a mechanism to change the rotation to a straight line.

제2몸체(211)의 단부에는 운동 플랫폼(400)에 연결될 수 있는 제2유니버설 조인트(240)가 형성된다. At the end of the second body 211 is formed a second universal joint 240 which can be connected to the motion platform 400.

제2유니버설 조인트(240)는 제1회전축(S1)과 평행하게 연장되는 제3회전축(S3)과, 제2회전축(S2) 및 제3회전축(S3)과 수직한 제4회전축(S4)을 정의하는 2축 구조이다. The second universal joint 240 includes a third rotation axis S 3 extending in parallel with the first rotation axis S 1 and a third rotation axis S 3 extending in parallel to the fourth rotation axis S 1 perpendicular to the second rotation axis S 2 and the third rotation axis S 3 . (S 4 ).

제2유니버설 조인트(240)를 통해 다리 부재(200)에 연결되는 운동 플랫폼(40)은 다리 부재(200)에 대해 제3회전축(S3)과 제4회전축(S4)을 중심으로 두 방향으로 회전 가능하다. The moving platform 40 connected to the leg member 200 through the second universal joint 240 is movable in two directions about the third rotational axis S 3 and the fourth rotational axis S 4 with respect to the leg member 200 .

다시 도 1을 참조하면, 구동 모듈(10, 10', 10") 각각의 제1가이드 부재(300, 300', 300")들은 서로 나란하게 평행 배치된다. 아울러, 구동 모듈(10, 10', 10") 각각의 제2가이드 부재(400, 400', 400")들 역시 서로 나란하게 평행 배치된다. 즉, 구동 모듈(10, 10', 10")들의 모든 가이드 부재들은 서로 나란하게 평행 배치되는 관계에 있다. Referring again to FIG. 1, the first guide members 300, 300 ', 300 "of each of the drive modules 10, 10', 10" are arranged in parallel to each other. In addition, the second guide members 400, 400 ', 400 "of the drive modules 10, 10', 10" are also arranged in parallel to each other. That is, all the guide members of the drive modules 10, 10 ', 10 "are arranged in parallel to each other in parallel.

구동 모듈(10, 10', 10")들의 모든 가이드 부재(300, 400, 300', 400', 300", 400")들의 양단은 프레임(31, 32)에 고정되어 있다. Both ends of all the guide members 300, 400, 300 ', 400', 300 "and 400" of the drive modules 10, 10 ', 10 "are fixed to the frames 31, 32.

도 5에 도시된 바와 같이, 두 프레임(31, 32) 중 회전 프레임(32)은 고정 프렛폼(20)에 고정되며, 회전 구동기(21)에 의해 고정 플랫폼(20)에 대해 회전 가능하다. 5, the rotating frame 32 of the two frames 31 and 32 is fixed to the fixed folio 20 and is rotatable with respect to the fixed platform 20 by a rotary actuator 21. As shown in Fig.

이로써, 로봇(1)은 총 7자유도로 구동되며, 하나의 회전 구동기(21)와 그에 연결된 6자유도 병렬형 로봇으로 구성된다. 6자유도 병렬형 로봇은 평행하게 놓여진 3개의 곡선형 가이드(제1가이드 부재 및 제2가이드 부재)를 따라 각각 움직이는3개의 이동 부재와, 그에 연결되는 3개의 다리 부재로 구성되고, 3개의 다리 부재는 폐루프(closed-loop)를 구성하며 운동 플랫폼(40)과 연결된다.Thus, the robot 1 is driven by a total of 7 degrees of freedom, and is constituted by one rotation actuator 21 and a six-degree-of-freedom parallel robot connected thereto. The six-degree-of-freedom parallel type robot is composed of three moving members each moving along three curved guides (first guide member and second guide member) placed in parallel, and three leg members connected thereto, The member constitutes a closed-loop and is connected to the movement platform 40.

본 실시예에 따른 로봇(1)은 구동 모듈(10, 10', 10") 각각의 곡선 구동기와 병진 구동기를 독립적으로 제어하여 이동 부재(100, 100', 100")가 대응하는 제1가이드 부재(300, 300', 300")를 따라 회전 운동 및/또는 다리 부재(200, 200', 200")가 신축 운동하도록 함으로써, 그에 연결된 운동 플랫폼(40)의 자세를 변화시킬 수 있다. The robot 1 according to the present embodiment independently controls the curved driver and the translating driver of each of the driving modules 10, 10 ', 10 "so that the moving members 100, 100', 100" The rotational motion and / or the leg members 200, 200 ', 200 "may extend and contract along the members 300, 300', 300" to change the posture of the exercise platform 40 connected thereto.

도 6a 내지 도 6c는 구동 모듈(10, 10', 10")을 독립적으로 제어하여, 운동 플랫폼(40)의 자세를 변화시키는 모습을 도시한 것이다. 6A to 6C show how the driving module 10, 10 ', 10 "is independently controlled to change the posture of the exercise platform 40. [

도 6a은, 도 2의 기준 위치와 비교하여 제1구동 모듈(10)의 이동 부재(100)를 반시계 방향으로 회전 / 다리 부재(200)는 신장시키고, 제2구동 모듈(10')의 이동 부재(100')는 시계 방향으로 회전 / 다리 부재(200')는 신장시키며, 제3구동 모듈(10")의 다리 부재(200")는 수축시킨 상태를 도시한 것이다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 운동 플랫폼(40)은 기준 위치에 비해 피험자(H)의 머리의 전방측을 향하도록 자세 제어된 것을 알 수 있다. 6A shows a state in which the moving member 100 of the first driving module 10 is rotated counterclockwise and the leg member 200 is extended and the second driving module 10 ' The moving member 100 'extends the rotation / leg member 200' in the clockwise direction and the leg member 200 '' of the third driving module 10 '' is contracted. As shown in FIG. 6A, it can be seen that the exercise platform 40 is posture-controlled so as to face the front side of the head of the subject H, as compared with the reference position.

도 6b는, 도 2의 기준 위치와 비교하여, 구동 모듈(10, 10', 10")들의 이동 부재(100, 100', 100")들이 전체적으로 동일각도로 시계방향으로 회전하고, 다리 부재들의 길이는 불변하도록 제어된 상태를 도시한 것이다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 운동 플랫폼(40)은 기준 위치에 비해 피험자(H)의 머리의 측방을 향하도록 자세 제어된 것을 알 수 있다. 6B shows a state in which the moving members 100, 100 ', 100 "of the driving modules 10, 10', 10" rotate clockwise at the same angle as a whole, And the length is controlled to be unchanged. 6B, it can be seen that the exercise platform 40 is posture-controlled so as to face the side of the head of the subject H, as compared with the reference position.

도 6c는, 도 6b의 위치를 기준으로, 제1구동 모듈(10)의 이동 부재(100)를 반시계 방향으로 회전 / 다리 부재(200)는 신장시키고, 제2구동 모듈(10')의 이동 부재(100')는 시계 방향으로 회전 / 다리 부재(200')는 신장시키며, 제3구동 모듈(10")의 이동 부재(100")는 시계 방향으로 회전 / 다리 부재(200")는 수축시킨 상태를 도시한 것이다. 도 6c에 도시된 바와 같이, 운동 플랫폼(40)은 기준 위치에 비해 피험자(H)의 머리의 전방 및 측방을 향하도록 자세 제어된 것을 알 수 있다. 6C shows a state in which the moving member 100 of the first driving module 10 is rotated in the counterclockwise direction and the leg member 200 is extended and the second driving module 10 ' The movable member 100 'of the third drive module 10' 'extends clockwise and the rotational / leg member 200' 'of the third drive module 10' As shown in FIG. 6C, the movement platform 40 is posture-controlled so as to face the front and the side of the head of the subject H, as compared with the reference position.

이와 같이, 본 실시예에 따른 로봇(1)은 구동 모듈(10, 10', 10")의 두 구동기(곡선 구동기, 병진 구동기)를 독립적으로 제어하여, 운동 플랫폼(40)의 자세를 다양하게 제어할 수 있다. As described above, the robot 1 according to the present embodiment independently controls two actuators (curved driver, translator) of the drive modules 10, 10 ', 10 "to vary the posture of the exercise platform 40 Can be controlled.

도 7은 본 실시예에 따른 로봇(1)의 동작 제어를 설명하기 위한 개념도이다. 도 7에서는 설명의 편의를 위해 제2구동 모듈(10')의 구성만을 표시하였다. 7 is a conceptual diagram for explaining the operation control of the robot 1 according to the present embodiment. In FIG. 7, only the configuration of the second drive module 10 'is shown for convenience of explanation.

후술하는 바와 같이, 운동 플랫폼(40)에는 자극기 등과 같은 엔드 이펙터가 결합되며, 구동 모듈(10, 10', 10")의 제어 대상은 엔드 이펙터의 위치가 된다. As will be described later, an end effector such as a stimulator is coupled to the motion platform 40, and an object to be controlled by the drive modules 10, 10 ', 10 "becomes the position of the end effector.

엔드 이펙터의 끝단의 위치 벡터

Figure 112015019789701-pat00001
와 기준 위치에 대한 회전행렬(R)(3×3 행렬)이 주어지면, 원점에서 운동 플랫폼(40)의 제2유니버설 조인트(240)까지의 거리 벡터(qi)는 하기 [수학식 1]과 같이 정해진다.
Position vector of end effector end
Figure 112015019789701-pat00001
And the rotation matrix (R) with respect to a reference position (3 × 3 matrix) to the distance vector (q i) to the second universal joint 240 of the motion platform 40 in a given, the origin Equation 1 .

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112015019789701-pat00002

Figure 112015019789701-pat00002

여기서 아래 첨자 i는 다리 부재의 번호를 나타내며, bi는 운동 플랫폼(40)의 국지좌표계에서 본 운동 플랫폼(40)의 제2유니버설 조인트(240)까지의 거리 벡터이다. Where b i is the distance vector from the local coordinate system of the motion platform 40 to the second universal joint 240 of the motion platform 40.

이렇게 정해진,

Figure 112015019789701-pat00003
를 만족시키기 위한 제1구동 입력값(θi)(제1구동기(121')의 회전각)를 하기 [수학식 2]를 이용해 구할 수 있다.
In this way,
Figure 112015019789701-pat00003
The first drive input value (θ i) to satisfy to the (rotation angle of the first actuator 121 ') can be determined using Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure 112015019789701-pat00004

Figure 112015019789701-pat00004

상기 [수학식 2]에서 얻어진 구동 입력값(θi)을 이용하여, 다리 부재(200')의 신축거리에 해당하는 제2구동 입력값(di)를 하기 [수학식 3]과 같이 구할 수 있다.
The second driving input value d i corresponding to the expansion and contraction distance of the leg member 200 'is obtained by the following equation (3) using the driving input value? I obtained in the above-mentioned equation (2) .

[수학식 3]&Quot; (3) "

Figure 112015019789701-pat00005

Figure 112015019789701-pat00005

상기 [수학식 2] 및 [수학식 3]에서 구해진 총 6개의 구동기 입력값(θi, di)를 얻을 수 있고, 각각의 구동 모듈(10, 10', 10")은 두 개(이동 부재의 회전 운동을 위한 곡선 구동기 및 다리 부재의 신축을 위한 병진 구동기)씩 총 6개의 구동기를 포함하므로, 입력값만큼 6개의 구동기를 동시 구동하여 엔드 이펙터의 위치 및 각도를 원하는대로 제어할 수 있다. The Equation (2), and it is possible to obtain the [Equation 3] of six actuator input value (θ i, d i) determined in each drive module (10, 10 ', 10 ") is two (mobile A curved driver for rotational movement of the member, and a translational driver for the extension / contraction of the leg member), the position and angle of the end effector can be controlled as desired by simultaneously driving six actuators as much as the input value .

상기 엔드 이펙터의 종류는 제한이 없지만, 본 실시예에 따르면 엔드 이펙터로서 생체에 자극을 가하는 자극기가 운동 플랫폼(40)에 부착되어, 로봇(1)이 생체 자극 시스템을 구성한다. There is no limitation on the kind of the end effector, but according to the present embodiment, a stimulator that applies a stimulus to the living body as an end effector is attached to the exercise platform 40, and the robot 1 constitutes a biomedical stimulation system.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 생체 자극 시스템을 개념적으로 도시한 것이다. FIG. 8 conceptually illustrates a biostimulation system according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이 운동 플랫폼(40)에는 엔드 이펙터로서 자극기(500)가 부착된다. 본 실시예에 따른 생체 자극 시스템은 피험자(H)의 뇌에 자극을 인가하는 뇌 자극 시스템이다. 자극기(500)는 필요에 따라 교체될 수 있으며, 자기를 인가하는 자기 자극기, 전류를 인가하는 전기 자극기 또는 초음파를 인가하는 초음파 자극기일 수 있다. As shown in FIG. 8, a stimulator 500 is attached to the exercise platform 40 as an end effector. The biomedical stimulation system according to the present embodiment is a brain stimulation system that applies stimulation to the brain of the subject H. The stimulator 500 may be replaced as needed, and may be a magnetic stimulator for applying magnetism, an electric stimulator for applying current, or an ultrasonic stimulator for applying ultrasonic waves.

상술한 제어 방식에 따라 운동 플랫폼(40)의 자세를 변화시켜, 자극기(500)가 원하는 생체(피험자(H)의 머리)의 자극 부위로 위치 이동할 수 있다(도 6 참조). 이때, 대략 구 형태로 볼 수 있는 피험자(H)의 머리에 자극기(500)가 운동 중 충돌하는 것을 방지하기 위해, 운동 플랫폼(40)은 머리 주변에서는 구 형태의 운동 범위(워크 스페이스)를 가지고 이동하도록 제어되는 것이 바람직하다. The attitude of the exercise platform 40 can be changed according to the control method described above so that the stimulator 500 can move to the stimulation site of the desired living body (head of the subject H) (see FIG. 6). At this time, in order to prevent the stimulator 500 from colliding with the head of the examinee H, which can be seen in a substantially spherical shape, during the movement, the exercise platform 40 has a spherical motion range (work space) around the head It is preferable to control it to move.

도 8에 도시된 바와 같이, 생체 자극 시스템은 광학 측정기(600)를 포함하고, 자극기(500)에는 광학 측정기(600)에 의해 포착될 수 있는 마커(510)가 부착되고, 피험자(H)의 자극 부위에도 마커(520)가 부착된다. 8, the biomedical system includes an optical meter 600, a stimulator 500 is attached with a marker 510, which can be captured by the optical meter 600, A marker 520 is also attached to the stimulation site.

광학 측정기(600)는 마커(510, 520)를 감지하여, 자극기(500)와 피험자(H)의 자극 부위 위치를 감지할 수 있도록 해준다. 또한, 광학 측정기(600)는 마커(510, 520)의 이동을 기초로 자극기(500)와 피험자(H)의 위치를 모니터에 시뮬레이션할 수 있는 비전 인식을 제공한다. The optical measuring instrument 600 senses the markers 510 and 520 to detect the positions of the stimulation parts of the stimulator 500 and the subject H. [ In addition, the optical meter 600 provides a vision awareness capable of simulating the positions of the stimulator 500 and the subject H on a monitor based on the movement of the markers 510, 520.

본 실시예에 따른 생체 자극 시스템은 다음과 같은 순서로 동작한다. The biomedical stimulation system according to this embodiment operates in the following order.

먼저, 피험자의 머리에 비전 시스템 인식용 마커(520)를 부착하고, 자극기(500)에 비전 시스템 인식용 마커(500)를 부착한다. 피험자(H)의 머리에 대한 CT 및 fMRI 정보 등을 이용하여, 비전 시스템의 광학 측정기(optical tracker)(600)에서 본 피험자의 뇌 부위의 좌표계 정보를 준비한다. First, a vision system recognition marker 520 is attached to the subject's head and a vision system recognition marker 500 is attached to the stimulator 500. The coordinate system information of the subject's brain region is prepared in the optical tracker 600 of the vision system by using CT and fMRI information about the head of the subject H and the like.

다음으로, 자극기(500)를 이용한 원하는 뇌 자극 부위 및 각도과, 자극량을 지정한다. Next, a desired brain stimulation region and angle and stimulation amount using the stimulator 500 are specified.

각 구동 모듈에서 큰 운동을 담당하는 저속, 고출력의 회전 구동기(21)가 구동하여, 자극기(500)를 작업 영역 근처로 이동시킨다.A low-speed, high-output rotary actuator 21, which is responsible for a large motion in each drive module, is driven to move the stimulator 500 near the work area.

역기구학 해석을 통해 로봇(1)의 6개 구동기(곡선 구동기 3개, 병진 구동기 3개)가 동시 구동하여, 원하는 뇌자극 위치 및 각도로 자극기(500)를 이동시킨다.Through the inverse kinematic analysis, six actuators (three curved actuators and three translational actuators) of the robot 1 are simultaneously driven to move the stimulator 500 at a desired brain stimulation position and angle.

해당 위치에서 자극기(500)를 작동하여, 지정한 자극량만큼 뇌자극이 수행된다.By operating the stimulator 500 at the position, the brain stimulation is performed for the specified amount of stimulation.

이때, 피험자(H)의 움직임은 머리에 붙어있는 마커(520)를 통해 감시되며, 피험자의 움직임 발생시 에러를 보상하도록 제어신호가 입력되어 로봇(1)은 뇌 자극 작업 동안 지정한 위치 및 각도를 유지하도록 구동한다.At this time, the movement of the subject H is monitored through a marker 520 attached to the head, and a control signal is inputted to compensate for an error when a subject moves, so that the robot 1 maintains a position and an angle specified during a brain stimulation operation .

본 실시예에 따른 로봇(1)과 이를 구비한 생체 자극 시스템은, 곡선 가이드를 따라 병렬형 로봇이 구동하는 구조를 지닌다. The robot 1 according to the present embodiment and the biomedical stimulation system having the robot 1 have a structure in which a parallel robot is driven along a curved guide.

이러한 구조로 인해, 예를 들어, 사람 머리 주변이라는 특수한 형태의 작업영역에 대해 장치 크기 대비 넓은 작업영역을 확보할 수 있으며, 머리와 자극기 간의 충돌 가능 부분이 최소화되어 피자극자의 안전성을 극대화 할 수 있다.Due to this structure, it is possible to secure a wide work area relative to the device size, for example, for a special type of work area around the human head, and to minimize the possibility of collision between the head and the stimulator, have.

일반적으로 머리와 장치의 충돌 발생시, 위험도는 충돌에 의한 운동에너지에 비례한다. 제안한 장치는 병렬형 장치의 특성상 장치 작업단의 관성 효과를 작게 할 수 있어 큰 감속비를 사용하지 않고도 충돌시 발생하는 운동에너지를 낮출 수 있으며, 이로 인해 갑작스러운 피험자의 운동을 보상하기 위한 구동 성능이 크게 향상될 수 있다.Generally, when a head collision occurs, the risk is proportional to the kinetic energy due to the collision. Since the proposed device can reduce the inertia effect of the device operation stage due to the characteristics of the parallel device, it is possible to lower the kinetic energy generated at the time of collision without using a large reduction ratio, Can be greatly improved.

결과적으로 본 실시예에 따른 생체 자극 시스템은 안전하고 정밀한 뇌자극을 가능케하며, 뇌자극 치료의 효과를 극대화하고, 관련 연구의 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다. As a result, the biostimulation system according to the present embodiment enables safe and precise brain stimulation, maximizes the effect of the brain stimulation therapy, and greatly improves the reliability of the related research.

Claims (15)

고정 플랫폼;
상기 고정 플랫폼에 결합되는 복수의 구동 모듈;
상기 구동 모듈에 결합되어 상기 구동 모듈에 의해 자세가 변화하는 운동 플랫폼을 포함하고,
상기 복수의 구동 모듈 각각은,
원호 형태의 제1가이드 부재;
상기 제1가이드 부재에 결합되는 이동 부재;
일단 부가 상기 이동 부재에 결합되고, 타단 부가 상기 운동 플랫폼에 고정되는 다리 부재를 포함하고,
상기 다리 부재는 그 길이 방향을 따라 길이 신축이 가능하고,
각각의 다리 부재의 일단 부는 대응하는 이동 부재에 회전 가능하게 연결되고,
각각의 다리 부재의 타단 부는 상기 운동 플랫폼에 대해 회전 가능하게 연결되며,
각각의 이동 부재가 대응하는 제1가이드 부재를 따라 독립적으로 위치 이동하고, 각각의 상기 다리 부재가 독립적으로 신축하여, 상기 운동 플랫폼의 자세를 변화시키는 것을 특징으로 하는 로봇.
Fixed platform;
A plurality of drive modules coupled to the stationary platform;
And a motion platform coupled to the drive module, the motion platform changing its posture by the drive module,
Wherein each of the plurality of drive modules includes:
A first guide member having an arc shape;
A moving member coupled to the first guide member;
A leg member having one end coupled to the moving member and the other end fixed to the moving platform,
Wherein the leg member is capable of extending and contracting along its longitudinal direction,
One end of each leg member is rotatably connected to a corresponding shifting member,
The other end of each leg member is rotatably connected to the moving platform,
Each of the movable members is independently moved along the corresponding first guide member, and each of the leg members is independently expanded and contracted to change the attitude of the movement platform.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 다리 부재의 일단 부는 2축의 제1유니버설 조인트에 의해 상기 이동 부재에 대해 두 방향으로 회전 가능하게 연결되고,
상기 제1유니버설 조인트의 상기 2축은,
상기 제1가이드 부재가 형성하는 원호의 법선 방향과 평행하게 연장되는 제1회전축과,
상기 제1회전축과 수직하며 다리 부재의 길이방향으로 연장되는 제2회전축인 것을 특징으로 하는 로봇.
The method according to claim 1,
One end of the leg member is rotatably connected to the moving member in two directions by a first universal joint of two axes,
Wherein the two axes of the first universal joint
A first rotation axis extending parallel to a normal direction of an arc formed by the first guide member,
And a second rotation axis which is perpendicular to the first rotation axis and extends in the longitudinal direction of the leg member.
제4항에 있어서,
상기 다리 부재의 타단 부는 2축의 제2유니버설 조인트에 의해 상기 운동 플랫폼에 대해 두 방향으로 회전 가능하게 연결되고,
상기 제2유니버설 조인트의 2축은,
상기 제1회전축과 평행하게 연장되는 제3회전축과,
상기 제2회전축과 수직하며, 상기 제3회전축과 수직한 제4회전축인 것을 특징으로 하는 로봇.
5. The method of claim 4,
And the other end of the leg member is rotatably connected in two directions with respect to the movement platform by a second universal joint of two axes,
And the two shafts of the second universal joint,
A third rotation axis extending parallel to the first rotation axis,
And a fourth rotation axis that is perpendicular to the second rotation axis and perpendicular to the third rotation axis.
제1항에 있어서,
상기 복수의 구동 모듈의 제1가이드 부재들은 서로 나란하게 평행 배치되는 것을 특징으로 하는 로봇.
The method according to claim 1,
Wherein the first guide members of the plurality of drive modules are arranged in parallel to each other.
제6항에 있어서,
상기 복수의 구동 모듈 각각은,
상기 제1가이드 부재 옆으로 서로 나란하게 평행 배치되는 제2가이드 부재를 더 포함하고,
상기 제2가이드 부재는 상기 제1가이드 부재에 대응하는 원호 형태를 가지며,
상기 이동 부재는 상기 제1가이드 부재 및 상기 제2가이드 부재를 따라 운동하는 것을 특징으로 하는 로봇.
The method according to claim 6,
Wherein each of the plurality of drive modules includes:
And a second guide member disposed parallel to and parallel to the first guide member,
The second guide member has an arc shape corresponding to the first guide member,
And the moving member moves along the first guide member and the second guide member.
제7항에 있어서,
상기 제1가이드 부재에는 기어치가 형성되고,
상기 이동 부재에는 곡선 구동기에 의해 회전하는 회전 샤프트가 회전 가능하게 연결되고,
상기 회전 샤프트의 둘레에는 상기 기어치와 치합되는 피니언이 형성되며,
상기 곡선 구동기에 의해 상기 회전 샤프트가 회전하면, 상기 피니언이 상기 기어치와 치합된 상태로 회전하여, 상기 이동 부재가 상기 제1가이드 부재를 따라 운동하는 것을 특징으로 하는 로봇.
8. The method of claim 7,
The first guide member is provided with gear teeth,
A rotating shaft rotatable by a curved driver is rotatably connected to the moving member,
A pinion that engages with the gear teeth is formed around the rotating shaft,
And when the rotary shaft is rotated by the curved driver, the pinion is rotated in a state engaged with the gear teeth, and the moving member moves along the first guide member.
제8항에 있어서,
상기 이동 부재는,
상기 회전 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 프레임;
상기 프레임에 연결되며, 상기 제2가이드 부재를 따라 이동하도록 상기 제2가이드 부재에 결합되는 주행체를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
9. The method of claim 8,
The moving member includes:
A frame rotatably supporting the rotating shaft;
And a traveling body connected to the frame and coupled to the second guide member to move along the second guide member.
제1항에 있어서,
상기 다리 부재를 길이 신축시키는 병진 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇.
The method according to claim 1,
And a translational actuator for stretching the leg member to a length.
제1항에 있어서,
상기 복수의 구동 모듈은, 회전 프레임에 고정되어 상기 고정 플랫폼에 연결되고,
상기 회전 프레임은 상기 고정 플랫폼에 대해 회전 가능한 것을 특징으로 하는 로봇.
The method according to claim 1,
Wherein the plurality of drive modules are fixed to the rotating frame and connected to the fixed platform,
Wherein the rotating frame is rotatable with respect to the fixed platform.
청구항 제1항 및 제4항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 로봇;
상기 운동 플랫폼에 결합되며, 생체에 자극을 가하는 자극기를 포함하고,
상기 운동 플랫폼의 자세 변화에 따라 상기 자극기가 상기 생체의 자극 부위로 위치 이동하는 것을 특징으로 하는 생체 자극 시스템.
A robot according to any one of claims 1 and 4 to 11;
A stimulator coupled to the exercise platform for applying a stimulus to the living body,
Wherein the stimulator is moved to a stimulation region of the living body according to a change in posture of the exercise platform.
제12항에 있어서,
상기 자극기는, 상기 생체에 자기를 인가하는 자기 자극기, 전류를 인가하는 전기 자극기 또는 초음파를 인가하는 초음파 자극기인 것을 특징으로 하는 생체 자극 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the stimulator is a magnetic stimulator for applying magnetism to the living body, an electric stimulator for applying a current, or an ultrasonic stimulator for applying ultrasonic waves.
제12항에 있어서,
상기 생체 자극 시스템은 생체의 뇌를 자극하는 뇌 자극 시스템인 것을 특징으로 하는 생체 자극 시스템.
13. The method of claim 12,
Wherein the biomedical stimulation system is a brain stimulation system for stimulating a brain of a living body.
제12항에 있어서,
상기 자극기 및 상기 생체에는 광학 측정기를 통해 인식할 수 있는 마커가 부착되고,
상기 생체의 움직임에 따른 상기 자극기와 상기 생체와의 상대적 위치 변화를 상기 마커를 통해 감지하여, 상기 생체의 움직임을 보상하도록 상기 복수의 구동 모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 생체 자극 시스템.
13. The method of claim 12,
A marker recognizable through an optical measuring instrument is attached to the stimulator and the living body,
Wherein the controller controls the plurality of driving modules to detect a change in relative position between the stimulator and the living body according to the movement of the living body through the marker to compensate for the movement of the living body.
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