KR20100000494A - Robot system for remote diagnosing and treating and the method controlling robot part - Google Patents
Robot system for remote diagnosing and treating and the method controlling robot part Download PDFInfo
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따르는 원격 진료용 로봇시스템을 이루는 로봇부를 도시한 일부 투시 정면도이다.1 is a partial perspective front view showing a robot unit forming a telemedicine robot system according to the present invention.
도 2는 도 1에 도시한 로봇부의 일부 투시 측면도이다.2 is a partial perspective side view of the robot unit shown in FIG. 1.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 로봇부의 개략적인 평면도이다.3 is a schematic plan view of the robot unit illustrated in FIGS. 1 and 2.
도 4는 본 발명 원격 진료용 로봇시스템의 구성도이다.Figure 4 is a block diagram of the present invention telemedicine robot system.
도 5 및 도 6은 로봇부의 센싱 구조를 설명하기 위하여 도시한 것이다.5 and 6 are diagrams for explaining the sensing structure of the robot unit.
도 7 내지 도 16은 본 발명에 따르는 로봇시스템에서 로봇부의 제어방법을 도시하기 위하여 도시한 것이다.7 to 16 are diagrams for illustrating a control method of the robot unit in the robot system according to the present invention.
도 17은 장애물 통과 과정을 도시한 일부 측면도이다.17 is a partial side view illustrating an obstacle passing process.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
100 : 로봇부 110 : 구동부100: robot part 110: driving part
120 : 센서부 120: sensor
130 : 제1 전달부 150 : 제1 제어부130: first delivery unit 150: first control unit
160 : 의료기구부 200 : 조정부160: medical device 200: adjustment unit
210 : 조정수단 230 : 제2 전달부210: adjusting means 230: second delivery unit
250 : 제2 제어부250: second control unit
본 발명은 원격 진료용 로봇시스템 및 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진료의 시간을 단축할 수 있으며, 진료의 효율성이 향상되고, 더 많은 환자를 진료하는 것이 가능하게 되며, 장애물을 용이하게 넘을 수 있고 장애물을 빠짐없이 감지하는 것이 가능하며, 장애물의 상대 위치를 정확하게 감지하는 것이 가능한 원격 진료용 로봇시스템 및 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a remote medical robot system and a control method, and more particularly, it is possible to shorten the time of medical treatment, improve the efficiency of medical treatment, make it possible to treat more patients, and to facilitate obstacles. The present invention relates to a telemedicine robot system and a control method capable of crossing over and detecting an obstacle completely, and capable of accurately detecting a relative position of an obstacle.
과거에는 로봇이 주로 노동 대체인력의 산업용으로 사용돼 왔으나 현재는 인간 친화형 고부가가치 서비스 지능형 로봇으로 로봇산업의 패러다임이 전환되고 있다. 지능형 로봇 개발은 저출산 고령화의 부작용인 노동력의 감소와 소외, 약자에 대한 서비스의 수요 증대에 크게 기여할 것으로 기대된다. 이러한 지능형 로봇의 응용 및 활용 방안으로 의료용 서비스 로봇 개발이 급증하고 있다. In the past, robots have been used mainly for industrial replacement of labor, but now the paradigm of the robot industry is shifting to human-friendly, high value-added service intelligent robots. The development of intelligent robots is expected to greatly contribute to the reduction of labor force, the side effect of low birthrate aging, and the increase of demand for services for the weak. The development of medical service robots is increasing rapidly as the application and utilization of such intelligent robots.
의료용 로봇으로서 수술시 의사를 보조해 절개 위치 유도하거나 절단 작업을 수행하는 수술용 로봇과 위장이나 대장 내부를 진단하는 내시경 로봇, 혈액과 체액을 검사하는 검사 로봇, 환자의 재활 치료를 돕는 재활 보조 로봇 등이 개발되고 있다. 그러나, 전문 의료인력이 부족하고 고령화의 진행에 따라서 의사의 도움을 필요로 하는 환자의 수요는 증가하고 있음에도, 의사들이 모든 환자가 입원하고 있는 병실이나 응급실을 방문하여야 환자의 상태를 확인하고 진단할 수 있으므로, 불 필요하게 시간을 낭비하고 위급 시 효과적으로 대처할 수 없는 문제점이 있었다. 그리고 아침이나 야간 회진시 환자의 정보를 종이에 기록함으로써 간호사와 의료진과의 의사 소통에 착오가 발생할 염려도 있었다. As a medical robot, a surgical robot that assists a doctor during surgery to guide or cut an incision location, an endoscope robot that diagnoses the stomach or intestine, an inspection robot that checks blood and fluids, and a rehabilitation assistant robot that helps rehabilitation of patients. Etc. are being developed. However, despite the shortage of specialized medical personnel and the demand for patients who need medical help as the aging population increases, doctors should visit the hospital or emergency room where all patients are hospitalized to check and diagnose the patient's condition. As it can, wasted time unnecessarily and there was a problem that can not effectively cope with emergencies. In the morning or night rounds, patients' information was recorded on paper, which could cause errors in communication between nurses and medical staff.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 제안된 것으로, 의사가 환자를 직접 방문하지 않고 진단할 수 있으므로 진료의 시간을 단축할 수 있으며, 진료 기록이 자동 저장되므로 진료의 효율성이 향상되고, 환자에게 접근하는 동안 장애물을 용이하게 넘을 수 있고 장애물을 빠짐없이 감지하는 것이 가능하며, 장애물의 상대 위치를 정확하게 감지하는 것이 가능한 원격 진료용 로봇시스템 및 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the problems of the prior art as described above, it is possible to shorten the time of medical treatment because the doctor can diagnose without visiting the patient directly, the medical records are automatically stored so that the efficiency of medical care It is an object of the present invention to provide a telemedicine robot system and control method which can be improved, can easily overcome obstacles while approaching a patient, can detect obstacles without exception, and can accurately detect a relative position of obstacles.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르는 원격 진료용 로봇시스템은 로봇부와, 상기 로봇부와 무선 통신되는 조정부로 이루어지며; 상기 로봇부는 상부본체와, 상기 상부본체의 하부로 구비되며 수용 공간에 형성된 하부본체와, 상기 하부본체의 수용 공간에 구비되어 로봇부를 이동시키는 구동부와, 상기 하부본체에 구비되어 로봇부 주위의 장애물을 감지하는 센서부와, 상기 상부본체에 구비되어 제1 제어부를 통하여 의사의 음성과 이미지를 환자에게 전달하고 환자의 음성과 이미지를 의사에게 전달하는 제1 전달부와, 상기 구동부, 센서부 및 제1 전달부에 연결되는 제1 제어부와, 상기 제1 제어부에 연결되어 구비되는 의료기구부를 포함하여 구성되며; 상기 조정부는 제2 제어부를 통하여 로봇부로 전달되는 구동명령을 발생시키는 조정수단과, 제2 제어부를 통하여 의사의 음성, 이미지를 환자에게 전달하고 환자의 음성과 이미지를 의사에게 전달하는 제2 전달부와, 조정수단과 제2 전달부에 연결되는 제2 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.Telemedicine robot system according to the present invention for achieving the above object is composed of a robot unit, an adjustment unit in wireless communication with the robot unit; The robot unit includes an upper body, a lower body provided below the upper body and formed in the accommodation space, a driving unit provided in the accommodation space of the lower body to move the robot unit, and an obstacle around the robot unit provided in the lower body. A sensor unit for detecting a first transmission unit provided in the upper body to transmit a voice and an image of a doctor to the patient and a voice and image of the patient to the doctor through a first control unit; A first control unit connected to a first delivery unit, and a medical instrument unit connected to the first control unit; The adjusting unit may include adjusting means for generating a driving command transmitted to the robot unit through a second control unit, and a second transmission unit transmitting the voice and image of the doctor to the patient and transmitting the voice and image of the patient to the doctor through the second control unit. And a second control unit connected to the adjusting unit and the second transmission unit.
상기에서 구동부는 하부본체의 수용 공간에 회전 가능하게 설치되며 하부본체의 하부로 돌출되는 두 개의 구동륜과, 상기 구동륜에 각각 연결되는 두 개의 구동모터와, 상기 구동륜의 회전축에 대하여 구동륜의 회전 방향으로 후방에 구비되는 제1 캐스터와, 상기 구동륜의 회전축에 대하여 구동륜의 회전 방향으로 전방에 구비되는 제2 캐스터로 이루어지며; 상기 구동륜과 제1 캐스터가 지면에 접촉한 상태에서 제2 캐스터는 지면으로부터 이격되어 설치되는 것을 특징으로 한다.The drive unit is rotatably installed in the accommodation space of the lower body and two drive wheels protruding to the lower portion of the lower body, two drive motors respectively connected to the drive wheels, in the direction of rotation of the drive wheel relative to the axis of rotation of the drive wheels A first caster provided at a rear side and a second caster provided at a front side in a rotational direction of the drive wheel with respect to the axis of rotation of the drive wheel; In a state in which the driving wheel and the first caster are in contact with the ground, the second caster may be spaced apart from the ground.
상기에서 하부본체의 평면 형상은 다각형 또는 원형으로 이루어지고 높이를 가지며, 상기 센서부는 상기 하부본체에 원주 방향을 따라 서로 각도를 가지도록 구비되는 복수의 센서로 이루어지는 제1 센서부와, 상기 제1 센서부의 하부로 제1 센서부로부터 이격하여 설치되며 원주 방향을 따라 서로 각도를 가지도록 구비되는 복수의 센서로 이루어지는 제2 센서부를 포함하며; 상기 제1 센서부와 제2 센서부의 센서는 서로 교차되도록 설치되는 것을 특징으로 한다.The planar shape of the lower body is made of a polygon or a circle and has a height, wherein the sensor unit comprises a first sensor unit comprising a plurality of sensors provided on the lower body to have an angle to each other along the circumferential direction, and the first A second sensor part disposed below the sensor part and spaced apart from the first sensor part, the second sensor part including a plurality of sensors provided to have angles to each other along the circumferential direction; The sensors of the first sensor unit and the second sensor unit may be installed to cross each other.
상기에 있어서, 제1 선세부의 복수의 센서는 초음파 센서이고, 상기 제2 센서부의 복수의 센서는 적외선 센서이며; 상기 제1 선세부는 구동륜의 진행 방향으로 구동륜의 회전축에 대하여 전방으로 구비되는 진행센서와, 구동륜의 회전축에 대하여 후방으로 구비되는 또 하나의 진행센서와, 상기 하부본체의 중심에 대하여 상기 전방의 진행센서와 직각 방향으로 양측으로 구비되는 2개의 수평센서와, 상기 진행센서와 각 수평센서 사이에 구비되는 하나 이상의 보조센서를 포함하여 구성되며; 상기 제2 센서부는 상기 진행센서와 각 보조센서 사이로 하부로 이격하여 설치되는 복수의 적외선 센서와, 상기 각 보조센서와 수평센서 사이로 하부로 이격하여 설치되는 복수의 적외선 센서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the above, the plurality of sensors of the first preliminary portion is an ultrasonic sensor, and the plurality of sensors of the second sensor portion are infrared sensors; The first predecessor includes a forward sensor provided forward with respect to the rotational axis of the drive wheel in the direction of travel of the drive wheel, another forward sensor provided rearward with respect to the rotational axis of the drive wheel, and the front sensor relative to the center of the lower body. Two horizontal sensors provided at both sides in a direction perpendicular to the progress sensor, and at least one auxiliary sensor provided between the progress sensor and each horizontal sensor; The second sensor unit may include a plurality of infrared sensors installed to be spaced apart downwardly between the traveling sensor and each auxiliary sensor, and a plurality of infrared sensors installed to be spaced apart downward between each auxiliary sensor and the horizontal sensor.
상기에 있어서, 제1 센서부를 이루는 진행센서, 수평센서 및 보조센서의 설치 높이는 구동륜의 하단으로부터 상부로 24∼26㎝ 범위이며, 제2 센서부를 이루는 복수의 적외선 센서의 설치높이는 구동륜의 하단으로부터 상부로 4∼6㎝ 범위이며, 제2 캐스터의 이격 높이는 1∼3㎝ 범위인 것을 특징으로 한다.In the above, the installation height of the traveling sensor, the horizontal sensor and the auxiliary sensor constituting the first sensor unit is in the range of 24 to 26 cm from the lower end of the driving wheel to the top, and the installation height of the plurality of infrared sensors constituting the second sensor unit is from the lower end of the driving wheel.
상기 원격 진료용 로봇시스템의 로봇부가 제어되는 방법에 있어서, 진행센서에서 측정된 장애물과의 거리를 연산하고, 이웃하는 보조센서에서 측정된 장애물과의 거리를 연산하는 단계와; 상기 진행센서에서 측정되어 연산된 장애물과의 거리와 이웃하는 보조센서에서 측정되어 연산된 장애물과의 거리로부터 진행센서의 기울기를 연산하는 단계와; 보조센서에서 측정되어 연산된 장애물과의 거리로부터 보조센서의 기울기를 연산하는 단계와; 진행센서의 기울기 변화와 보조센서의 기울기 변화로부터 장애물의 위치 변화를 판단하여 구동모터의 정지와 회전을 제어하는 것을 특징으로 한다.A method of controlling the robot unit of the telemedicine robot system, the method comprising: calculating a distance from an obstacle measured by a progress sensor and calculating a distance from an obstacle measured by a neighboring auxiliary sensor; Calculating a slope of the progress sensor from the distance from the obstacle measured and calculated by the traveling sensor and the distance measured from the neighboring auxiliary sensor; Calculating an inclination of the auxiliary sensor from a distance from an obstacle measured and calculated by the auxiliary sensor; It is characterized by controlling the stop and rotation of the drive motor by determining the position change of the obstacle from the change in the tilt of the progress sensor and the change in the tilt of the auxiliary sensor.
이하, 본 발명에 따르는 원격 진료용 로봇시스템 및 로봇시스템의 로봇부 제어 방법에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.It will be described below in detail with reference to the accompanying drawings with respect to the remote medical robot system and the robot control method of the robot system according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따르는 원격 진료용 로봇시스템을 이루는 로봇부를 도시한 일부 투시 정면도이며, 도 2는 도 1에 도시한 로봇부의 일부 투시 측면도이며, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시한 로봇부의 개략적인 평면도이며, 도 4는 본 발명 원격 진료용 로봇시스템의 구성도이다. 도 5 및 도 6은 로봇부의 센싱 구조를 설명하기 위하여 도시한 것이며, 도 7 내지 도 16은 본 발명에 따르는 로봇시스템에서 로봇부의 제어방법을 도시하기 위하여 도시한 것이며, 도 17은 장애물 통과 과정을 도시한 일부 측면도이다.1 is a partial perspective front view showing a robot part constituting a telemedicine robot system according to the present invention, FIG. 2 is a partial perspective side view of the robot part shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a robot shown in FIGS. 1 and 2. Figure 4 is a schematic plan view of the part, Figure 4 is a block diagram of the present invention for remote medical care robot system. 5 and 6 illustrate the sensing structure of the robot unit, and FIGS. 7 to 16 illustrate a control method of the robot unit in the robot system according to the present invention, and FIG. 17 illustrates an obstacle passing process. Some side views shown.
도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따르는 원격 진료용 로봇시스템은 로봇부(100)와, 상기 로봇부(100)와 무선 통신되는 조정부(200)로 이루어진다. 상기 로봇부(100)는 간호사와 함께 환자를 방문하는 구성이며, 조정부(200)는 의사가 로봇부(100)를 조정하기 위한 구성이다. 상기 로봇부(100)와 조정부(200)는 서로 무선 통신되면서 조정부(200)의 조정수단(210)에서 발생한 신호는 제2 제어부(250)를 통하여 도시하지 않은 송수신부에서 발신되고, 로봇부(100)에 구비된 제1 제어부(150)에 연결된 도시하지 않은 송부신부에서 수신되어 구동부(110)를 구동하게 된다.As shown in FIG. 4, the telemedicine robot system according to the present invention includes a
상기 조정부(200)는 도 4에 도시한 바와 같이 제2 제어부(250)를 통하여 로봇부(100)로 전달되는 구동명령을 발생시키는 조이스틱인 조정수단(210)과, 제2 제어부(250)를 통하여 의사의 음성, 이미지를 환자에게 전달하고 환자의 음성과 이미지를 의사에게 전달하는 제2 전달부(230)와, 조정수단(210)과 제2 전달부(230)에 연결되는 제2 제어부(250)를 포함하여 구성된다. 상기 제2 전달부(230)는 의사를 촬영하는 제2 카메라(233)와, 로봇부(100)에 구비되는 제1 카메라(133)에서 촬영되어 제1 제어부(150)를 통하여 제1 제어부(150)에 연결된 송수신부로부터 송신되는 환자의 영상을 디스플레이하는 제2 모니터(231)와, 로봇부(100)에 구비되는 제1 스피커(138)에서 입력되어 제1 제어부(150)를 통하여 제1 제어부(150)에 연결된 송수신부로부터 송신되는 환자의 음성 신호를 출력하는 제2 스피커(238)와, 의사의 음성을 입력받는 제2 마이크(237)를 포함하여 구성된다. 상기에서 음성 신호와 영상 신호가 입력되어 변환되며 송수신되는 과정은 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다. 상기 제2 모니터(231)에는 디스플레이 영역이 분할되어 로봇부(100)로부터 전송되어 도시하지 않은 송수신부에서 수신된 영상과, 제2 카메라(233)에서 촬영된 영상이 모두 디스플레이 되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 제2 카메라(233), 제2 모니터(231), 제2 마이크(237) 및 제2 스피커(238)는 상기 제2 제어부(250)에 연결되어 제어된다. 그리고 상기 제어부(250)에는 도시하지 않은 저장부가 연결되어 상기 제2 전달부(230)에서 입출력되는 영상 및 음성 자료들이 저장될 수 있다. 도 4에서 도면부호 261은 조정부(200)와 로봇부(100)를 구동하는 키를 도시한 것이다.As shown in FIG. 4, the adjusting
조정부(200)에서는 제1 카메라(133)에서 촬영되는 영상을 확인하면서 조이스틱인 조정수단(210)으로 로봇부(100)의 주행 방향이나 주행 속도를 제어할 수 있으나, 제1 카메라(133)로부터 확인되지 않는 장애물과의 간섭을 방지하기 위하여 로봇부(100)에는 센서부(120)를 구비한다. The adjusting
도 1, 도 2 및 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 로봇부(100)는 상부본체(101)와, 상기 상부본체(101)의 하부로 구비되며 수용 공간에 형성된 하부본체(103)와, 상기 하부본체(103)의 수용 공간으로 구비되어 로봇부(100)를 이동시키는 구동 부(110)와, 상기 하부본체(103)에 구비되어 로봇부(100) 주위의 장애물을 감지하는 센서부(120)와, 상기 상부본체(101)에 구비되어 제1 제어부(150)를 통하여 의사의 음성과 이미지를 환자에게 전달하고 환자의 음성과 이미지를 의사에게 전달하는 제1 전달부(130)와, 상기 구동부(110), 센서부(120) 및 제1 전달부(130)에 연결되는 제1 제어부(150)와, 상기 로봇제어부(150)에 연결되어 구비되는 의료기구부(160)를 포함하여 구성된다. 도 1에서 도면부호 135는 제1 카메라(133)를 지지하는 지지부재를 도시한 것이다.1, 2 and 4, the
상기 제1 전달부(130)는 도 4에 도시한 바와 같이 환자의 영상을 촬영하는 제1 카메라(133)와, 환자나 간호사의 음성이 입력되는 제1 마이크(137)와, 조정부(200)의 제2 카메라(233)에서 촬영되어 전송된 의사의 영상과 상기 제1 카메라(133)에서 촬영된 영상이 디스플레이되는 제1 모니터(131)와, 상기 제2 마이크(237)에서 입력되어 전송된 의사의 음성이 출력되는 제1 스피커(138)를 포함하여 구성된다. 상기 제1 카메라(133), 제1 마이크(137), 제1 모니터(131) 및 제1 스피커(138)는 상기 제1 제어부(150)에 연결되어 제1 제어부(150)에 의하여 제어된다. 상기 제1 제어부(150)에는 도시하지 않은 저장부가 연결되어 상기 제1 전달부(130)에서 입출력되는 영상 및 음성 자료들을 저장하는 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, the
상기 구동부(110)는 도 1, 도 2, 도 4 및 도 17에 도시한 바와 같이, 하부본체(103)의 수용 공간에 회전 가능하게 설치되며 하부본체(130)의 하부로 돌출되는 두 개의 구동륜(111)을 포함한다. 상기 각 구동륜(111)에는 별도의 구동모터(113)가 연결된다. 상기 별도의 구동모터(113)의 회전 속도를 제어하여 직진, 좌우회전 등의 운전이 용이하게 이루어진다. 그리고 상기 구동륜(111)에 대하여 후방으로 제1 캐스터(115)를 구비하며, 전방으로 제2 캐스터(117)를 구비한다. 상기 제1 캐스터(115)는 상기 구동륜(111)의 회전축에 대하여 후방에 구비되며, 상기 제2 캐스터(117)는 구동륜(111)의 회전축에 대하여 전방에 구비된다. 상기에서 상기 구동륜(111)과 제1 캐스터(115)가 지면에 접촉한 상태에서 제2 캐스터(117)는 지면으로부터 이격하도록 설치된다. 상기 구동모터(113)는 제1 제어부(150)에 연결되어 센서부(120)로부터의 신호와 조정수단(210)으로 전달되는 명령에 따라 구동된다. 센서부(120)에서 장애물이 감지되는 경우 조정수단(210)으로부터 전달된 명령에 우선하여 센서부(120)로부터 전달되는 신호에 따라 구동되도록 하는 것이 바람직하다. 도 4에서 도면부호 118은 전원 공급 수단인 배터리를 도시한 것이며, 상기 제1 제어부(150)에 연결된 별도의 모터 제어부(119)를 구비하는 것도 가능하다.1, 2, 4 and 17, the
도 17의 (a)에 도시한 바와 같이 로봇부(100)가 턱(1003)을 넘어야 하는 경우에, (b)에 도시한 바와 같이 구동륜(111)의 전방으로 구비되며 지면과 이격하여 설치된 제2 캐스터(117)가 먼저 턱(1003)에 접촉하게 된다. 상기 제2 캐스터(117)는 지면과 이격하여 설치되므로 걸림 충격을 최소화하면서 턱(1003)을 넘을 수 있다. 이어서 (c)에 도시한 바와 같이 구동륜(111)이 턱(1003)을 넘게 된다. 그리고 (d)에 도시한 바와 같이 후방에 구비되는 제1 캐스터(115)가 턱(1003)을 넘게 된다. 상기에서 제1 캐스터(115)가 턱(1003)을 넘을 때 전방으로 기울어질 수 있으며, 구동륜(111)의 전방에 구비되는 제2 캐스터(117)가 지지하므로 안정한 상태를 유지하면서 부드럽게 턱(1003)을 넘을 수 있게 된다. 도 3에 도시한 제2 캐스 터(117)의 이격 높이는 1∼3㎝로 하였다.As shown in (a) of FIG. 17, when the
상기 의료기구부(160)는 상부본체(101) 또는 하부본체(103)의 일측으로 구비될 수 있으며, 상기 상부본체(101)에 서랍과 같은 수납부를 형성하여 수납부에 구비되는 것도 가능하다. 상기 의료기구부(160)는 환자의 상태를 진단하기 위한 것으로 도 4에 도시한 바와 같이 혈압, 맥박, 심전도 등을 측정하는 측정기로 이루어진다. 상기 의료기구부(160)에 구비되는 측정기는 제1 제어부(150)에 연결되며 측정 결과는 도시하지 않은 저장부에 저장되는 한편, 조정부(200)로 송신되어 제2 모니터(231)에 디스플레이된다. The
도 1 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 하부본체(103)의 평면 형상은 다각형 또는 원형으로 이루어지며, 상기 하부본체(103)는 높이를 가진다. 상기 센서부(120)는 상기 하부본체(103)에 원주 방향을 따라 구비되며, 서로 원주 방향으로 각도를 가지는 복수의 센서로 이루어지는 제1 센서부(121)를 포함한다. 상기 제1 센서부(121)는 복수의 초음판 센서로 이루어진다. 상기 각 초음파 센서는 초음파를 발생시키는 초음파 발신부와, 반사되어 되돌아오는 초음파 수신부로 이루어진다. 상기 초음파 센서의 수평 방향으로 약 57°의 각도로, 수직 방향으로 68°의 각도의 감지 범위를 갖는다. 상기 초음파 센서를 하부본체(103)에 설치할 때, 지면에 가깝게 설치하는 경우 지면에 반사된 초음파와 초음파 발신부에 발신된 초음파가 서로 간섭을 일으키게 되어 장애물까지의 거리 정확하게 측정할 수 없게 된다. 따라서 복수의 초음판 센서로 이루어지는 제1 센서부(121)의 설치 높이(H2)는 구동륜(111)의 하단인 지면으로부터 24∼26㎝ 범위에 설치하는 것이 바람직하다. 상기 초음파 센서는 초음파 센서로부터 3m까지의 장애물을 감지할 수 있다.As shown in Figures 1 to 6, the planar shape of the
상기 초음파 센서로서 장애물을 감지하는 경우 도 5에 도시한 바와 같이 수평 방향으로 장애물을 감지할 수 없는 영역(A)이 발생하게 된다. 그리고 도 6에 도시한 바와 같이 수직 방향으로도 장애물을 감지할 수 없는 영역이 발생하게 된다. 따라서 본 발명에서는 상기와 같이 장애물을 감지할 수 없는 영역의 장애물을 감지하기 위하여 상기 제1 센서부(121)의 하부로 복수의 적외선 센서로 이루어지는 제2 센서부(123)를 구비한다. 상기 제2 센서부(123)를 이루는 적외선 센서는 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이 원주 방향으로 상기 제1 센서부(121)를 이루는 초음파 센서 사이에 교차되도록 설치되며, 수직 방향으로 도 6에 도시한 바와 같이 초음파 센서의 하부로 설치된다. 상기와 같이 설치되는 제2 센서부(123)를 구비함으로써 제1 센서부(121)에서 감지되지 않는 장애물을 감지할 수 있게 된다. 상기 제2 센서부(123)의 설치높이(H1)는 구동륜(113)의 하단으로부터 상부로 4∼6㎝ 범위로 하는 것이 바람직하다. 설치높이(H1)를 낮게 하는 경우 감지되지 않아도 되는 턱과 같은 장애물까지 감지하여 주행 시간을 지연시키며, 높게 설치하는 경우 장애물을 감지하지 못하여 높은 장애물에 의하여 주행이 정지되는 문제가 발생한다. 따라서 상기 제2 센서부(123)의 설치높이(H1)는 제2 캐스터(117)의 이격 높이의 2배로 하는 것이 바람직하다. When the obstacle is detected as the ultrasonic sensor, as shown in FIG. 5, an area A in which the obstacle cannot be detected in the horizontal direction is generated. As shown in FIG. 6, an area in which the obstacle cannot be detected even in the vertical direction occurs. Therefore, in the present invention, the
상기 제1 선세부(121)는 도 3 및 도 7에 도시한 바와 같이 구동륜(111)의 진행 방향으로 구동륜(111)의 회전축에 대하여 전방으로 구비되는 진행센서(121-1)와, 구동륜(111)의 회전축에 대하여 후방으로 구비되는 또 하나의 진행센서(121-5) 와, 상기 하부본체(103)의 중심에 대하여 상기 진행센서(121-1)와 직각 방향으로 양측으로 구비되는 2개의 수평센서(121-3, 121-7)와, 상기 진행센서(121-1)와 수평센서(121-3) 사이에 구비되는 보조센서(121-2)와, 상기 진행센서(121-1)와 수평센서(121-7) 사이에 구비되는 또 하나의 보조센서(121-8)를 포함한다. 상기에서 진행센서와 수평센서 사이에는 복수의 보조센서를 구비하는 것도 물론 가능하다. 상기와 같이 진행센서(121-1), 보조센서(121-2, 121-8), 수평센서(121-3, 121-7)를 구비함으로써 장애물에 대한 대응을 정확하게 하는 것이 가능하다. 도 7, 도 11 및 도 15에서 도면부호 121-4와 121-6은 후방에 구비되는 진행센서(121-5)와 수평센서(121-3, 121-7) 사이에 설치되는 보조센서를 도시한 것이다. As shown in FIGS. 3 and 7, the first
상기와 같이 제1 센서부(121)와 제2 센서부(123)를 구비하여 장애물을 감지하고, 장애물까지의 거리를 연산하며, 연산 결과에 의하여 제1 제어부(150)에서 구동모터(113)로 제어 명령을 보내 각 구동모터(113)의 회전 속도를 제어한다. 상기에서 센서부(120)와 제1 제어부(150) 사이에 연산을 담당하는 연산부를 별도로 구비하는 것도 가능하다.As described above, the
본 발명에서는 센서부(120)에서 감지한 신호로부터 거리뿐만 아니라 이웃하는 센서에 대한 기울기를 연산하고 기울기로부터 장애물과의 관계를 정확하게 판단하여 구동모터(113)를 제어한다.In the present invention, the
도 7에 도시한 바와 같이 로봇부(100)가 전진할 때 장애물(1001)의 상대적인 위치가 ①에서 ②를 통하여 ③으로 이동한다고 가정한다.As shown in FIG. 7, it is assumed that the relative position of the
①위치에서 진행센서(121-1)에서 장애물(1001)이 감지되면 장애물(1001)까지 의 거리가 연산되며, 각 센서에 대하여 이웃하는 센서에 대한 감지 거리 기울기가 연산된다. 도 8에서와 같이 진행센서(121-1)에서 장애물(1001)이 감지되었다고 할 때, 진행센서(121-1)와 장애물(1001)까지의 거리가 연산된다. 나머지 센서에서는 장애물(1001)이 감지되지 않았다고 하면 나머지 센서에서 장애물까지의 센싱 거리(L1)는 3m로 가정한다. 센서 사이의 거리는 임의로 설정할 수 있다. 예를 들어 1㎝로 설정되었다고 하면, 진행센서(121-1)와 이웃하는 보조센서(121-2)의 감지 거리 차와 진행센서(121-1)와 이웃하는 보조센서(121-2)까지의 거리로부터 기울기(a1)를 연산할 수 있다. 마찬가지로 보조센서(121-8)에 대한 진행센서(121-1)의 기울기(a1)도 연산할 수 있다.When the
장애물(1001)의 상대적인 위치가 ②라고 하면, 상기와 같은 방법으로 도 9에 도시한 바와 같이 진행센서(121-1)의 기울기와 보조센서(121-2)의 기울기를 연산하는 것이 가능하고, 위치 ③에 대해서는 도 10에 도시한 바와 같이 보조센서(121-2)의 기울기를 연산하는 것이 가능하다.If the relative position of the
진행센서(121-1)와 보조센서(121-2)에 대하여 기울기의 변화를 대비하면, 진행센서(121-1)에서는 기울기가 감소하며, 보조센서(121-2)에서는 증가하게 되는 것을 알 수 있다. 장애물(1001)은 진행센서(121-1)로부터 멀어지는 방향으로 상대적인 위치가 변하게 되며, 보조센서(121-2)에 대해서는 가까워지는 방향으로 상대적인 위치가 변하게 된다. 상기 진행센서(121-1)와 보조센서(121-2)의 기울기 변화로부터 장애물(1001)의 상대적인 이동 경로를 판단하는 것이 가능하며, 상기에서 장애물(1001)은 위험 영역(로봇부의 전방 영역)으로부터 멀어지는 방향으로 진행되 는 것으로 판단하게 되어 시간의 경과에 따라 구동모터(111)의 감속 정도를 감소시킬 수 있게 된다.In contrast to the change of the inclination with respect to the progress sensor 121-1 and the auxiliary sensor 121-2, it is understood that the inclination decreases in the progress sensor 121-1 and increases in the auxiliary sensor 121-2. Can be. The
도 11에 도시한 바와 같이 로봇부(100)가 전진할 때 장애물(1001)의 상대적인 위치가 ①에서 ②를 통하여 ③으로 이동한다고 가정하면, As shown in FIG. 11, it is assumed that when the
①위치에서 보조센서(121-2)에서 장애물(1001)이 감지되면 장애물(1001)까지의 거리가 연산되며, 각 센서에 대하여 이웃하는 센서에 대한 감지 거리 기울기가 연산된다. 도 12에서와 같이 보조센서(121-2)에서만 장애물(1001)이 감지되었다고 할 때, 보조센서(121-2)와 장애물(1001)까지의 거리가 연산된다. 나머지 센서에서는 장애물(1001)이 감지되지 않았다고 하면 나머지 센서에서 장애물까지의 센싱 거리(L1)는 3m로 가정한다. 그리고 상기에서와 같이 보조센서(121-2)와 이웃하는 센서의 감지 거리 차와 보조센서(121-2)와 이웃하는 센서까지의 거리로부터 기울기(a2)을 연산할 수 있다. When the
장애물(1001)의 상대적인 위치가 ②라고 하면, 상기와 같은 방법으로 도 13에 도시한 바와 같이 진행센서(121-1)의 기울기와 보조센서(121-2)의 기울기를 연산하는 것이 가능하고, 위치 ③에 대해서는 도 10에 도시한 바와 같이 진행센서(121-1)의 기울기를 연산하는 것이 가능하다.If the relative position of the
진행센서(121-1)와 보조센서(121-2)에 대하여 기울기의 변화를 대비하면, 진행센서(121-1)에서는 증가하게 되나, 보조센서(121-2)에 대해서는 감소하게 되는 것을 알 수 있다. 장애물(1001)은 진행센서(121-1)에 가까워지는 방향으로 상대적인 위치가 변하게 되며, 보조센서(121-2)에 대해서는 멀어지는 방향으로 상대적인 위치가 변하게 된다. 따라서 장애물(1001)은 위험 영역(로봇부의 전방)으로 진행되는 것을 판단하게 되어 시간의 경과에 따른 구동모터(111)의 감속 정도를 크게 한다.In contrast to the change in the inclination with respect to the progress sensor 121-1 and the auxiliary sensor 121-2, the progress sensor 121-1 increases, but the auxiliary sensor 121-2 decreases. Can be. The
상기에서 예를 들어 설명한 바와 같이 이웃하는 센서에 대한 감지거리 기울기를 기준으로 진행센서(121-1)와 보조센서(121-2, 121-8)에 대한 장애물(1001)의 상대적인 위치를 기울기로서 판단하므로 보다 정확하게 장애물(1001)의 상태를 파악하여 구동모터(111)의 속도를 제어할 수 있다.As described above, for example, as the slope of the relative position of the
한편, 도 15에 도시한 바와 같이 수평센서(121-7)에 대한 장애물(1001)의 감지 거리나 기울기가 일정하게 유지되는 경우에는 장애물(1001)을 벽으로 인식하거나, 로봇부(100)와 동행하는 간호사로 인식하여 구동모터(111)의 속도를 감속하지 않게 된다.On the other hand, as shown in FIG. 15, when the sensing distance or the inclination of the
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 상부본체(101)에는 한 쌍의 베어링(147)으로 상하가 회전 가능하게 지지되며 하단에 베벨기어 등으로 이루어지는 동력전달부(149)를 통하여 모터(148)로 연결되는 회전부재(145)를 구비하고 상기 회전부재(145)에 힌지 결합되는 고정부재(141)로 이루어지는 가동부(140)를 설치하고, 상기 제1 모니터(131)를 고정부재(141)에 고정함으로써 상기 제1 모니터(131)는 상하 좌우로 조정하는 것이 가능하게 된다. 상기 모터(148)도 제1 제어부(150)에 연결되어 조정수단(210)으로 입력된 신호에 의하여 제어되도록 하는 것이 가능하다.As shown in FIG. 2, the
이상에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변경, 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.While the invention has been shown and described with respect to specific embodiments thereof, it is conventional in the art that various changes, modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the appended claims. Anyone who knows the knowledge of is easy to know.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따르는 원격 진료용 로봇시스템 및 로봇부 제어방법은 의사가 직접 환자의 병실을 방문하지 않고 환자와 대화를 나누면서 간호사를 통하여 환자의 혈압, 심전도, 맥박 등을 측정하여 환자의 상태를 확인하는 것이 가능하므로, 진료의 시간을 단축할 수 있으며, 진료의 효율성을 향상시키는 것이 가능하고, 더 많은 환자를 진료하는 것이 가능하게 되며, 구동륜(111)을 사이에 두고 지면에 접촉하는 제1 캐스터(115)에 더하여 지면에 접촉하지 않는 제2 캐스터(117)를 구비함으로써 장애물을 용이하게 넘을 수 있으며, 하부본체(103)에 상하로 이격된 복수의 센서로 이루어지는 제1 센서부(121)와 제2 센서부(123)를 구비함으로써 장애물을 빠짐없이 효과적으로 센싱하여 운전되도록 하는 것이 가능하며, 원주 방향으로 진행센서(121-1)와 수평센서(121-3, 121-7)와 보조센서(121-2, 121-8)를 구비함으로써 장애물의 상대 위치를 정확하게 감지하는 것이 가능하며, 센서의 센싱 거리를 기울기로 연산하여 판단하므로 장애물이 실질적으로 장애가 되는지 여부를 정확하게 판단하는 것이 가능하게 되는 효과가 있다.In the remote medical robot system and the robot control method according to the present invention as described above, the doctor measures the blood pressure, electrocardiogram, pulse, etc. of the patient through the nurse while talking to the patient without directly visiting the patient's room. Since it is possible to check the condition of the patient, it is possible to shorten the time of medical treatment, to improve the efficiency of medical care, to be able to treat more patients, and to contact the ground with the
Claims (6)
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KR1020080060014A KR100991853B1 (en) | 2008-06-25 | 2008-06-25 | Robot System For Remote Diagnosing And Treating And the Method Controlling Robot Part |
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2008
- 2008-06-25 KR KR1020080060014A patent/KR100991853B1/en active IP Right Grant
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CN117617910B (en) * | 2024-01-23 | 2024-04-05 | 季华实验室 | Pulse positioning model training method, electronic equipment and storage medium |
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