KR20120023476A - 인체 두부 모델링 데이터 획득 방법과, 이를 이용한 로봇 치료 시스템 - Google Patents

Abstract

각 개인의 특징을 적절히 반영하면서 실질적 활용가능성이 높은 두부 모델링 데이터 획득 방법과, 이 두부 모델링 데이터를 이용하는 로봇 치료 시스템.
두부 모델링 데이터를 획득함에 있어서는, 두개골의 윤곽 형상과, 두개골의 크기, 얼굴 형상을 결정한 다음, 두개골 표면 및 얼굴 표면의 각 점에 대한 좌표를 구좌표계를 기준으로 결정하게 된다. 상기 구좌표계는 상기 사람의 좌우 특이점, 예컨대 좌우 하악관절두의 중심점의 연결선을 기준축으로 하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 로봇 치료 시스템은 환자의 양쪽 귀에 각각 접촉시키기 위한 제1 및 제2 플랜지; 상기 제1 및 제2 플랜지를 접속해주며 제1 및 제2 플랜지가 상기 양쪽 귀에 밀착될 수 있도록 그 길이가 가변될 수 있는 지지대; 환자의 시술을 위한 제1 핸드 피스; 상기 제1 핸드 피스에 일 단부가 연결되고 타 단부는 상기 제1 플랜지에 연결되며, 복수 개의 링크암을 포함하고, 소정 지점의 가속도를 감지하기 위한 제1 가속도 센서가 마련되어 있는 제1 시리얼 링크; 두부 모델링 데이터를 토대로 정해지는 참조 데이터를 저장하기 위한 저장 수단; 및 상기 제1 가속도 센서의 감지신호를 토대로 상기 제1 핸드 피스의 3차원 위치를 실시간으로 계산하여 상기 참조 데이터와 비교하는 연산부;를 구비한다.

Description

인체 두부 모델링 데이터 획득 방법과, 이를 이용한 로봇 치료 시스템{Method of Acquiring Human Head Modeling Data, and Robot Treatment System Using Data Acquired by the Method}

본 발명은 입체적 구조물에 대한 구조 해석 데이터를 획득하는 방법에 관한 것으로서, 특히, 사람의 머리의 형상 및 구조에 대한 구조 해석 데이터를 획득하는 방법에 관한 것이다. 아울러, 본 발명은 이와 같은 방법에 의하여 획득된 데이터를 치료에 활용하는 장치에 관한 것이다.

의공학 기술이 괄목할 만큼 발전하고 있지만, 아직은 여타 분야에 비하여 첨단 과학기술의 적용 수준이 더디다. 이는 본질적으로 의학은 인체를 대상으로 하는 까닭에, 시행착오가 용납될 수 없고, 생소한 기계를 사용한 치료에 대한 환자들의 거부감이 높을 뿐만 아니라, 환자들이 의사의 손 감각을 더 높이 평가하기 때문이다.

그렇지만, 치료나 시술 중 일부 단순 작업은 의사의 모니터링 하에 기계에 의해 이루어지더라도 적정하게 이루어질 수 있고, 오히려 기계의 도움을 적절히 활용하는 것은 의사의 오류 가능성을 크게 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

본 발명자는 의료 분야 중에서도, 각 사람간의 차이가 다른 부위에 비해 상대적으로 적은 두부 즉, 머리에 주목하고 있다.

머리와 관련된 의료 분야, 예컨대 성형수술에서 장기적으로 기계의 도움을 확대하기 위해서는 머리의 형상과 두개골 구조에 대한 적절한 모델링이 필요하다. 지금까지 다양한 모델링 방법이 제안된 바 있지만, 대부분의 방법은 수학적 엄격함에 치중해 있고, 실제 활용 방안이 미흡한 실정이다. 따라서, 각 개인의 신체적 특징을 반영하면서 실질적으로 활용할 수 있는 두부 모델링 방법이 요구된다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 각 개인의 특징을 적절히 반영하면서 실질적 활용가능성이 높은 두부 모델링 데이터를 획득하는 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 이와 같이 획득된 두부 모델링 데이터를 이용하는 로봇 치료 시스템을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 두부 모델링 데이터 획득 방법에 있어서는, 먼저 사람의 두부를 촬영한 영상을 토대로 두개골의 윤곽 형상을 결정하고, 사람의 두개골의 크기를 결정한다. 그리고, 두개골 윤곽 형상과 두개골 크기 데이터를 토대로 두개골의 표면에 있는 각 점에 대한 좌표를 상기 사람의 좌우 하악관절두의 중심점의 연결선을 기준축으로 하는 구좌표계를 기준으로 결정한다. 이어서, 상기 사람의 얼굴 형상을 결정한 다음, 두개골 크기 데이터와 얼굴 형상을 토대로 얼굴 표면의 각 점에 대한 좌표를 상기 구좌표계를 기준으로 결정하게 된다. 결정된 좌표들은 저장 수단에 저장되어 활용될 수 있다.

한편, 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 로봇 치료 시스템은 환자의 양쪽 귀에 각각 접촉시키기 위한 제1 및 제2 플랜지; 상기 제1 및 제2 플랜지를 접속해주며 제1 및 제2 플랜지가 상기 양쪽 귀에 밀착될 수 있도록 그 길이가 가변될 수 있는 지지대; 환자의 시술을 위한 제1 핸드 피스; 상기 제1 핸드 피스에 일 단부가 연결되고 타 단부는 상기 제1 플랜지에 연결되며, 복수 개의 링크암을 포함하고, 소정 지점의 가속도를 감지하기 위한 제1 가속도 센서가 마련되어 있는 제1 시리얼 링크; 두부 모델링 데이터를 토대로 정해지는 참조 데이터를 저장하기 위한 저장 수단; 및 상기 제1 가속도 센서의 감지신호를 토대로 상기 제1 핸드 피스의 3차원 위치를 실시간으로 계산하여 상기 참조 데이터와 비교하는 연산부;를 구비한다.

바람직한 실시예에 있어서, 로봇 치료 시스템은 환자의 시술을 위한 제2 핸드 피스; 및 상기 제2 핸드 피스에 일 단부가 연결되고 타 단부는 상기 제2 플랜지에 연결되며, 복수 개의 링크암을 포함하고, 소정 지점의 가속도를 감지하기 위한 제2 가속도 센서가 마련되어 있는 제2 시리얼 링크;를 더 구비한다. 이와 같은 경우, 연산부는 제2 가속도 센서의 감지신호를 토대로 제2 핸드 피스의 3차원 위치를 추가적으로 계산하게 된다.

일 실시예에 있어서, 연산부는 제1 핸드 피스의 3차원 위치가 참조 데이터와 동일해지도록 제1 시리얼 링크를 제어한다.

그렇지만, 변형된 실시예에 있어서는, 연산부가 제1 핸드 피스의 3차원 위치가 참조 데이터와 다른 경우 안내 메시지를 출력할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 각 개인의 머리의 형태 차이를 적절히 반영하면서 실질적 활용가능성이 높은 두부 모델링 데이터를 획득할 수 있다. 특히 본 발명에 의한 두부 모델링 데이터는 인체상의 특정 지점들을 토대로 중심축을 정하고, 두부의 각 점을 위 중심축에 의해 결정되는 구좌표계로 나타내기 때문에, 기계 뿐만 아니라 사람도 각 좌표 데이터의 의미를 위도와 경도로 나타낸 지구상의 지리적 위치를 해석하는 것과 동일한 방식으로 쉽게 인지할 수 있다.

그리고, 위와 같은 두부 모델링 데이터를 활용하는 로봇 치료 시스템은 환자의 자세나 위치에 관계없이 필요한 지점에 핸드 피스가 정확히 향하게 할 수 있으며, 이에 따라, 예컨대 병원에서 다양한 치료나 시술 시행 과정에서 기계의 도움을 받아 치료나 시술의 적정성을 높일 수 있게 된다.

완전 자동화된 로봇 치료 시스템 뿐만 아니라 의사의 시술을 지원해주는 차원의 시스템도 제작될 수 있으며, 이와 같은 경우 시스템은 시각적으로 3차원 영상을 통해서 수술 경로를 가이드함으로써 환자에게는 안심을 주고 의사에게는 실수를 방지하는 효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 의한 모델링 데이터는 치료나 시술뿐만 아니라 인류학적 자료 수집에도 활용할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 도면 중,
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 두부 모델링 데이터를 획득하기 위한 좌표계의 중심축 설정을 설명하기 위한 도면;
도 2는 두개골을 기준으로 좌표계 중심축의 위치를 보여주는 도면;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 두부 모델링 데이터를 획득하는 과정을 보여주는 흐름도;
도 4는 본 발명에 의한 측정/치료용 기준틀의 일 실시예의 사시도;
도 5는 본 발명에 의한 로봇 치료 시스템의 일 실시예를 보여주는 사시도; 그리고
도 6은 도 5의 로봇 치료 시스템의 전기적 구성을 보여주는 블록도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 두부 모델링 데이터를 획득하기 위한 좌표계는 다음과 같이 설정된다.

먼저, 좌표계의 중심축을 설정함에 있어서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 좌우 하악관절두의 중심점의 연결선을 x-축으로 설정하고, 상기 x-축의 중심에서 코의 하방을 연결하는 선을 y-축으로 설정한다. 이와 같은 중심축을 토대로, 하악을 제외한 두개골 표면과 피부 상의 각 점은 구좌표계(Spherical Coordinate System)에 의해 표현된다. 도 2는 두개골을 기준으로 상기 중심축의 위치를 보여준다.

이와 같은 구좌표계에 따르면, 지구상의 각 지점을 위도와, 경도, 높이로 나타내는 것과 마찬가지로, 두개골 또는 피부상의 각 점은 천정각(zenith angle), 방위각(azimuth angle), 및 원점으로부터의 거리(range)의 세 좌표값으로 일률적으로 나타낼 수 있게 된다.

한편, 예컨대 본 발명에 의한 두부 모델링 데이터를 치과 치료에 사용하고자 하는 경우에는, 추가적인 좌표계가 설정될 수도 있다. 즉, 위와 같이 설정된 좌표계를 제1 좌표계라 할 때, 이 제1 좌표계는 하악을 제외한 두개골 표면과 피부 상의 각 점을 표시하는데 사용되고, 이와 별도로 두개골 중 하악 부분과 입술 이하의 피부 부분을 표시하기 위한 제2 좌표계가 설정된다. 제2 좌표계는 제1 좌표계를 입을 벌린 각도만큼 하방으로 회전시킨 다음, y-z 평면 상에서 일정 벡터만큼 평행이동시킴으로써 설정된다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 두부 모델링 데이터를 획득하는 과정을 보여준다.

먼저, 개별 환자의 CT영상 또는 X-선 영상을 촬영한 다음, 촬영된 영상을 토대로 두개골의 윤곽 형상을 결정한다(제10단계).

이어서, 상기 환자의 머리 크기를 측정하여 두개골의 크기를 결정한다(제12단계). 머리 크기의 측정은 상기 영상으로부터 직접 결정할 수도 있고, 자(ruler)를 사용하여 하나 이상의 길이를 측정할 수도 있다. 또한, 후술하는 기준틀 장치를 활용하여, 자에 의해 측정하거나 센서에 의해 크기를 검출할 수도 있다.

그 다음, 제10단계에서 결정된 두개골 윤곽 형상과 제12단계에서 결정된 두개골 크기 데이터를 토대로, 두개골 표면의 각 점에 대한 좌표를 결정한다(제14단계). 위에서 언급한 바와 같이, 두개골 표면의 각 점에 대한 좌표는 구좌표계로 나타내는 것이 바람직하다.

제16단계에서는, 3차원 스캐너를 사용하여 상기 환자의 두부를 촬영하고, 촬영된 영상을 토대로 얼굴의 형상을 결정한다(제16단계).

마지막으로, 제12단계에서 결정된 두개골 크기 데이터와 제16단계에서 획득된 얼굴 형상을 토대로, 얼굴 표면의 각 점에 대한 좌표를 결정한다(제18단계). 얼굴 표면의 각 점에 대한 좌표도 구좌표계로 나타내는 것이 바람직하다. 한편, 얼굴 표면의 각 점에 대한 좌표를 결정함에 있어서는, 제10단계에서 결정된 두개골 윤곽 형상을 추가적으로 참조할 수도 있다.

두개골 표면의 점들에 대한 좌표와, 얼굴 표면의 점들에 대한 좌표는 비례식에 의하여 용이하게 결정할 수 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.

도 4는 본 발명에 의한 측정용 기준틀의 일 실시예를 보여주는데, 도시된 기준틀은 두개골 또는 얼굴의 크기를 측정하는데 사용하기에 적합한 것이다.

상기 기준틀은 좌우에 마련되는 내측 플랜지(20a, 20b)와, 상기 내측 플랜지(20a, 20b)와 축(22a)에 의해 접속되는 외측 플랜지(30a)와, 내측 플랜지들(20a, 20b)의 상단부에 양단부가 결합되는 U-자 형의 상부지지대(40)와, 상기 상부지지대(40)에 접속되는 두개골 고정부(50)와, 각각의 일 단부가 상기 축(22a)에 회동가능하게 결합되는 코끝 고정부(60), 상악 고정부(70), 하악 고정부(80), 및 턱받침부(90)를 구비한다.

상부지지대(40)는 상방에서 횡방향으로 배치된 슬리브(42)와, 제1 단부가 상기 내측 플랜지(20a)의 상단에 결합되어 있고 상방향으로 연장되어 내측으로 구부러지도록 형성되어 있고 제2 단부가 상기 슬리브(42)의 일 단부 내측에 수납되는 제1 지지부(44a)와, 제1 단부가 상기 내측 플랜지(20b)의 상단에 결합되어 있고 상방향으로 연장되어 내측으로 구부러지도록 형성되어 있고 제2 단부가 상기 슬리브(42)의 타 단부 내측에 수납되는 제2 지지부(44b)와, 제1 및 제2 지지부(44a, 44b)의 제2 단부를 슬리브(42) 내에서 고정시키기 위한 조정 노브(46a, 46b)를 구비한다.

두개골 고정부(50)는 상기 상부지지대(40)의 슬리브(42)의 중앙으로부터 전방을 향하여 연이어진 슬리브(52), 상기 슬리브(52)를 따라 미끄럼운동할 수 있게 설치되는 수평부와 상기 수평부의 전방에서 마련되어 상하방향으로 연장된 수직부를 구비하는 지지부(54), 상하 방향으로 배치되며 길이 방향으로 길게 관통 슬롯이 형성된 슬라이딩 바(56), 상기 지지부(54)를 상기 슬리브(42)에 선택적으로 고정시키기 위한 조정 노브(58a), 상기 슬라이딩 바(56)의 관통 슬롯에 삽입된 상태로 상기 지지부(54)에 결합되어 상기 슬라이딩 바(56)를 상기 지지부(54)에 선택적으로 고정시키는 조정 노브(58b), 및 상기 슬라이딩 바(56)의 하단 또는 어느 한 지점의 후방에 마련되는 이마 밀착부(59)를 구비한다.

코끝 고정부(60)는 좌우의 축(22a)에 회동가능하게 접속되는 축 결합부(62a), 상기 축결합부(62a)에서 전방을 향하여 연장되는 지지 아암(64a, 64b), 상기 지지 아암(64a, 64b)의 전방에서 좌우 방향으로 연장되며 신축가능한 가로바(66), 상기 가로바(66)가 전후방향으로 이동가능하게 상기 지지 아암(64a, 64b)에 결합시키는 링크 부재(68a, 68b)를 구비한다.

상악 고정부(70)는 좌우의 축(22a)에 회동가능하게 접속되는 축 결합부(72a), 상기 축결합부(62a)에서 전방 하측을 향하여 연장되는 지지 아암(74a, 74b), 상기 지지 아암(74a, 74b)의 전방 하측에서 좌우 방향으로 연장되며 신축가능한 가로바(76), 상기 가로바(76)가 상기 지지 아암(74a, 74b) 방향으로 이동가능하게 상기 지지 아암(74a, 74b)에 결합시키는 링크 부재(78a, 78b)를 구비한다. 가로바(76)의 중앙 내측에는 지지 아암(74a, 74b)과 배치되어 있고 상악에 또는 상악 외측의 얼굴면에 밀착시키기 위한 상악 밀착부(79)가 마련될 수 있는데, 일 실시예에 있어서, 상악 밀착부(79)는 말굽자석 형태를 가진다.

하악 고정부(80)는 상악 고정부(70)의 하측에 마련되며, 좌우의 축(22a)에 회동가능하게 접속되는 축 결합부(미도시됨), 상기 축결합부에서 전방 하측을 향하여 연장되는 지지 아암(84a, 84b), 상기 지지 아암(84a, 84b)의 전방 하측에서 좌우 방향으로 연장되며 신축가능한 가로바(86), 상기 가로바(86)가 상기 지지 아암(84a, 84b) 방향으로 이동가능하게 상기 지지 아암(84a, 84b)에 결합시키는 링크 부재(88a, 88b)를 구비한다. 가로바(86)의 중앙 내측에는 지지 아암(84a, 84b)과 평행한 방향으로 배치되어 있고 하악에 또는 하악 외측의 얼굴면에 밀착시키기 위한 하악 밀착부(89)가 마련될 수 있는데, 일 실시예에 있어서, 하악 밀착부(89)는 말굽자석 형태를 가진다.

턱받침부(90)는 좌우의 축(22a)에 회동가능하게 접속되는 축 결합부(미도시됨), 상기 축결합부에서 하방을 향하여 연장되는 지지 아암(94a, 94b), 상기 지지 아암(94a, 94b)의 하방에서 좌우 방향으로 연장되며 신축가능한 가로바(96), 상기 가로바(96)가 상기 지지 아암(94a, 94b) 방향으로 이동가능하게 상기 지지 아암(94a, 94b)에 결합시키는 링크 부재(98a, 98b)를 구비한다. 가로바(96)의 중앙 상측에는 상방으로 돌출되도록 형성된 턱 지지부(99)가 더 마련될 수 있다.

도 4의 기준틀은 다음과 같이 사용할 수 있다.

먼저, 상부지지대(40)의 조정 노브(46a, 46b)를 헐겁게 풀어준 후, 제1 및 제2 지지부(44a, 44b)의 제2 단부를 슬리브(42) 내측으로 밀어넣어, 내측 플랜지들(20a, 20b)의 중심점이 사람의 양쪽 귀의 이주(tragus)에 밀착되도록 한다. 그 다음, 턱받침부(90)의 턱 지지부(99)가 사람의 턱 하단에 접촉되도록 한다. 이어서, 두개골 고정부(50)의 이마 밀착부(59)가 이마의 정중앙에 밀착되도록 하고, 코끝 고정부(60)의 가로바(66)가 코 끝에 접촉되도록 한다. 마지막으로, 상악 고정부(70)의 상악 밀착부(79)를 상악 또는 상악 외측 얼굴면에 밀착되도록 하고, 하악 고정부(80)의 하악 밀착부(89)를 하악 또는 하악 외측 얼굴면에 밀착되도록 한다.

이와 같은 상태에서, 코끝 고정부(60), 상악 고정부(70), 하악 고정부(80), 및 턱받침부(90)의 회전량 즉 기준위치로부터의 회전각과, 상부지지대(40)에서의 슬리브(42)에 대한 제1 및 제2 지지부(44a, 44b)의 상대적 이동량, 두개골 고정부(50)에서의 슬리브(52)에 대한 지지부(54)의 이동량, 코끝 고정부(60)에서의 지지 아암(64a, 64b)에 대한 링크 부재(68a, 68b)의 이동량, 상악 고정부(70)에서의 지지 아암(74a, 74b)에 대한 링크 부재(78a, 78b)의 이동량, 하악 고정부(80)에서의 지지 아암(84a, 84b)에 대한 링크 부재(88a, 88b)의 이동량, 턱받침부(90)에서의 지지 아암(94a, 94b)에 대한 링크 부재(98a, 98b)의 이동량을 결정한다. 그리고, 이들 양을 토대로 얼굴의 크기를 결정한다.

한편, 도 4의 실시예가 변형된 실시예에 있어서는, 상기 양들을 자동으로 감지하기 위한 센서들이 상부지지대(40), 두개골 고정부(50), 코끝 고정부(60), 상악 고정부(70), 하악 고정부(80), 및 턱받침부(90)에 마련될 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 이들 센서들은 위치센서 및/또는 홀센서(Hall Sensor)에 의해 구현될 수 있다. 이와 같은 센서의 설치는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 명세서를 토대로 용이하게 구현할 수 있으므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명에 의해 획득된 두부 모델링 데이터는 로봇 치료 시스템, 예컨대 로봇 성형수술 시스템에 적용될 수 있다. 이와 같은 로봇 치료 시스템에 있어서, 두부 모델링 데이터는 시술계획 수립과, 시술 시행 및/또는 시술과정 모니터링에 활용된다.

도 5는 본 발명에 의한 로봇 치료 시스템의 일 실시예를 보여주는 사시도이고, 도 6은 도 5의 시스템의 전기적 구성을 보여주는 블록도이다.

도 5를 참조하면, 로봇 치료 시스템은 제1 및 제2 핸드 피스(100, 120)와, 제1 및 제2 시리얼 링크(140, 160)를 포함한다.

제1 및 제2 핸드 피스(100, 120)는 얼굴 피부, 또는 두개골을 자르기 위한 메스나 레이저 투사기, 또는 자른 부위를 봉합하기 위한 꿰매는 기계 또는 레이저 투사기가 될 수 있다.

제1 시리얼 링크(140)는 상기 제1 핸드 피스(100)에 일 단부가 고정되고, 타 단부는 미리 결정된 시스템의 제1 고정부(142)에 고정되며, 복수 개의 링크암(144)을 포함한다. 제1 시리얼 링크(140)에서 제1 핸드 피스(100)가 고정되는 부위 근처에는 말단에 있는 링크암의 회전 각도를 실시간으로 감지하기 위한 제1 가속도 센서(도 6의 182)가 장착되어 있다.

제2 시리얼 링크(160)는 제2 핸드 피스(120)에 일 단부가 고정되고, 타 단부는 미리 결정된 시스템의 제2 고정부(162)에 연결되며, 복수 개의 링크암(164)을 포함한다. 제2 시리얼 링크(160)에서 제2 핸드 피스(120)가 고정되는 부위 근처에는 말단에 있는 링크암의 회전 각도를 실시간으로 감지하기 위한 제2 가속도 센서(도 2의 184)가 장착되어 있다.

일 실시예에 있어서, 제1 및 제2 핸드 피스(100, 120)를 연결하기 위한 제1 및 제2 고정부(142, 162)로는 도 4에 도시된 기준틀 또는 이와 유사한 도구가 사용될 수 있다. 즉, 도 4의 기준틀에서, 축(22a), 외측 플랜지(30a), 두개골 고정부(50), 코끝 고정부(60), 상악 고정부(70), 하악 고정부(80) 및 턱받침부(90)를 분리해내고, 내측 플랜지(20a, 20b)와 상부지지대(40)만을 남겨둔 상태에서, 제1 핸드 피스(100)를 내측 플랜지(20a) 내측에 고정시키고, 제2 핸드 피스(120)를 내측 플랜지(20b)에 고정시킬 수 있다.

도 6을 참조하면, 로봇 치료 시스템은 연산부(180)와, 제1 및 제2 가속도 센서(182, 184)와, 두부 모델 DB(186)와, 시술계획 DB(187)와, 디스플레이(188)와, 스피커(190)를 포함한다.

연산부(180)는 제1 가속도 센서(182)로부터의 감지 신호를 받아들이고 적분하여 제1 시리얼 링크(140)의 단부 내지 제1 핸드 피스(100)의 위치와 방향을 실시간으로 연산한다. 또한, 연산부(180)는 제2 가속도 센서(184)로부터의 감지 신호를 받아들이고 적분하여 제2 시리얼 링크(160)의 단부 내지 제2 핸드 피스(120)의 위치와 방향을 실시간으로 연산한다.

그리고, 연산부(180)는 연산에 의해 결정된 제1 및 제2 핸드 피스(100, 120)의 3차원 위치와 방향을 시술계획 DB(187)에서 확인하고, 두 데이터가 일치되도록 제1 및 제2 핸드 피스(100, 120)를 제어한다. 아울러, 연산부(180)는 연산에 의해 결정된 제1 및 제2 핸드 피스(100, 120)의 3차원 위치와 방향이 시술계획 DB(186)에 저장된 값과 다른 경우에는 시각적 안내 메시지를 디스플레이(188)에 표시함과 아울러, 청각적 경고음을 스피커(190)를 통해 출력한다. 연산 과정에서, 연산부(180)는 두부 모델 DB(186)를 추가적으로 참조할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다양한 방식으로 변형될 수 있고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

20a, 20b: 내측 플랜지, 22a: 축, 30a: 외측 플랜지
40: 상부지지대, 42: 슬리브, 44a: 제1 지지부
44b: 제2 지지부, 46a, 46b: 조정 노브
50: 두개골 고정부, 52: 슬리브, 54: 지지부, 56: 슬라이딩 바
58a, 58b: 조정 노브, 59: 이마 밀착부
60: 코끝 고정부, 62a: 축 결합부, 64a, 64b: 지지 아암
66: 가로바, 68a, 68b: 링크 부재
70: 상악 고정부, 72a: 축 결합부, 74a, 74b: 지지 아암,
76: 가로바, 78a, 78b: 링크 부재, 79: 상악 밀착부
80: 하악 고정부, 82a: 축 결합부, 84a, 84b: 지지 아암,
86: 가로바, 88a, 88b: 링크 부재, 89: 하악 밀착부
90: 턱받침부, 94a, 94b: 지지 아암, 96: 가로바
98a, 98b: 링크 부재, 99: 턱 지지부
100: 제1 핸드 피스, 120: 제2 핸드 피스
140: 제1 시리얼 링크, 160: 제2 시리얼 링크

Claims (5)

1. 사람의 두부를 촬영한 영상을 토대로 두개골의 윤곽 형상을 결정하는 단계;
   상기 사람의 두개골의 크기를 결정하는 단계;
   상기 두개골 윤곽 형상과 상기 두개골 크기 데이터를 토대로 상기 두개골의 표면에 있는 각 점에 대한 좌표를 상기 사람의 좌우 하악관절두의 중심점의 연결선을 기준축으로 하는 구좌표계를 기준으로 결정하는 단계;
   상기 사람의 얼굴 형상을 결정하는 단계; 및
   상기 두개골 크기 데이터와 상기 얼굴 형상을 토대로 얼굴 표면의 각 점에 대한 좌표를 상기 구좌표계를 기준으로 결정하는 단계;
   를 포함하는 두부 모델링 데이터 획득 방법.
2. 환자의 양쪽 귀에 각각 접촉시키기 위한 제1 및 제2 플랜지;
   상기 제1 및 제2 플랜지를 접속해주며 상기 제1 및 제2 플랜지가 상기 양쪽 귀에 밀착될 수 있도록 그 길이가 가변될 수 있는 지지대;
   환자의 시술을 위한 제1 핸드 피스;
   상기 제1 핸드 피스에 일 단부가 연결되고, 타 단부는 상기 제1 플랜지에 연결되며, 복수 개의 링크암을 포함하고, 소정 지점의 가속도를 감지하기 위한 제1 가속도 센서가 마련되어 있는 제1 시리얼 링크;
   두부 모델링 데이터를 토대로 정해지는 참조 데이터를 저장하기 위한 저장 수단; 및
   상기 제1 가속도 센서의 감지신호를 토대로 상기 제1 핸드 피스의 3차원 위치를 실시간으로 계산하여 상기 참조 데이터와 비교하는 연산부;
   를 구비하는 로봇 치료 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   환자의 시술을 위한 제2 핸드 피스; 및
   상기 제2 핸드 피스에 일 단부가 연결되고, 타 단부는 상기 제2 플랜지에 연결되며, 복수 개의 링크암을 포함하고, 소정 지점의 가속도를 감지하기 위한 제2 가속도 센서가 마련되어 있는 제2 시리얼 링크;
   를 구비하고,
   상기 연산부가 상기 제2 가속도 센서의 감지신호를 토대로 상기 제2 핸드 피스의 3차원 위치를 추가적으로 계산하는 로봇 치료 시스템.
4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 연산부가 상기 제1 핸드 피스의 상기 3차원 위치가 상기 참조 데이터와 동일해지도록 상기 제1 시리얼 링크를 제어하는 로봇 치료 시스템.
5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
   상기 연산부가 상기 제1 핸드 피스의 상기 3차원 위치가 상기 참조 데이터와 다른 경우 안내 메시지를 출력하는 로봇 치료 시스템.

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