KR20140008728A - 로봇을 이용한 촉진 장치 및 방법 - Google Patents

로봇을 이용한 촉진 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140008728A
KR20140008728A KR1020120075664A KR20120075664A KR20140008728A KR 20140008728 A KR20140008728 A KR 20140008728A KR 1020120075664 A KR1020120075664 A KR 1020120075664A KR 20120075664 A KR20120075664 A KR 20120075664A KR 20140008728 A KR20140008728 A KR 20140008728A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
robot
force
gripper
fed back
magnitude
Prior art date
Application number
KR1020120075664A
Other languages
English (en)
Inventor
임수철
박준아
이형규
이보람
한승주
이현정
Original Assignee
삼성전자주식회사
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020120075664A priority Critical patent/KR20140008728A/ko
Priority to US13/746,736 priority patent/US20140018820A1/en
Publication of KR20140008728A publication Critical patent/KR20140008728A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/76—Manipulators having means for providing feel, e.g. force or tactile feedback
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00—Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/06—Measuring instruments not otherwise provided for
    • A61B2090/064—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension
    • A61B2090/065—Measuring instruments not otherwise provided for for measuring force, pressure or mechanical tension for measuring contact or contact pressure

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

로봇을 이용한 촉진 장치 및 방법이 개시된다. 로봇을 이용한 촉진 장치는 사용자의 입력에 따라 로봇의 동작을 제어하는 동작 제어부; 및 상기 로봇에 부착된 센서를 이용하여 상기 동작에 따라 로봇과 접촉한 물체가 로봇에 피드백한 힘을 측정하는 힘 측정부를 포함할 수 있다.

Description

로봇을 이용한 촉진 장치 및 방법{PALPATION APPARATUS AND METHOD USING ROBOT}
이하의 일실시예들은 로봇을 이용한 촉진 장치 및 방법에 관한 것으로 수술 로봇을 원격 제어할 경우 사용자에게 촉진 정보를 제공하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
의사는 환자를 수술하는 과정에서 손으로 환자의 장기를 촉진하여 수술 전에 인지하지 못한 환부나 병을 찾을 수 있다.
그러나, 수술 로봇은 의사가 환자와의 접촉 없이 카메라로 촬영한 영상으로 수술을 진행하므로 촉진을 할 수 없었다. 따라서, 종래의 수술 로봇은 영상으로 인식하기 어려운 환부를 찾거나 수술 전에 인지하지 못한 병을 찾기 어려운 실정이다.
즉, 수술 로봇을 사용하여 촉진을 할 수 있는 방법이 요구된다.
일실시예에 따른 로봇을 이용한 촉진 장치는 사용자의 입력에 따라 로봇의 동작을 제어하는 동작 제어부; 및 상기 로봇에 부착된 센서를 이용하여 상기 동작에 따라 로봇과 접촉한 물체가 로봇에 피드백한 힘을 측정하는 힘 측정부를 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 로봇을 이용한 촉진 장치는 물체가 로봇에 피드백한 힘의 크기와 방향에 따라 사용자에게 제공할 피드백의 크기와 방향을 결정하는 피드백 결정부를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 로봇을 이용한 촉진 장치는 물체가 로봇에 피드백한 힘의 크기와 방향을 사용하여 물체의 물성치를 판단하는 물성치 판단부; 물체의 물성치에 따른 물체의 상태 정보인 레퍼런스 정보와, 판단한 물체의 물성치를 사용하여 물체의 상태를 판단하는 상태 판단부; 및 물체의 상태 또는 물체의 상태와 관련된 병명을 사용자에게 표시하는 상태 표시부를 더 포함할 수 있다.
일실시예에 따른 로봇을 이용한 촉진 장치의 힘 측정부는, 로봇에서 물체를 잡는 그립퍼(gripper)의 내면에 부착된 센서를 사용하여 그립퍼로 잡은 물체가 그립퍼에 피드백한 힘을 측정하고, 로봇의 그립퍼의 외면에 부착된 센서를 사용하여 그립퍼의 외면과 접촉한 물체가 그립퍼의 외면에 피드백한 힘을 측정할 수 있다.
일실시예에 따른 로봇을 이용한 촉진 장치의 힘 측정부는, 로봇의 프로브에 부착된 센서를 사용하여 물체가 프로브에 피드백한 힘 또는 물체의 표면 형상을 측정할 수 있다.
일실시예에 따른 로봇을 이용한 촉진 방법은 사용자의 입력에 따라 로봇의 동작을 제어하는 단계; 및 상기 로봇에 부착된 센서를 이용하여 상기 동작에 따라 로봇과 접촉한 물체가 로봇에 피드백한 힘을 측정하는 단계를 포함할 수 있다.
도 1은 일실시예에 따른 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 일실시예에 따른 촉진 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 3은 그립퍼의 외면에 부착된 센서로 그립퍼가 잡은 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
도 4는 그립퍼의 외면에 부착된 센서로 그립퍼와 접촉한 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
도 5는 그립퍼의 내면에 부착된 센서로 그립퍼가 잡은 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
도 6은 그립퍼의 끝에 부착된 센서로 그립퍼와 접촉한 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
도 7은 프로브에 부착된 센서로 프로브에 접촉한 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
도 8은 유연 암에 부착된 센서로 유연 암에 접촉한 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
도 9는 그립퍼와 프로브가 독립적으로 구성된 로봇의 도면이다.
도 10은 일실시예에 따른 로봇을 이용한 촉진 방법을 도시한 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 일실시예에 따른 시스템을 도시한 도면이다.
일실시예에 따른 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 사용자(101)가 카메라(110)가 촬영한 영상(120)을 보면서 양손으로 조종 장치(130)들에 제어 명령을 입력할 수 있다. 다음으로, 촉진 장치(100)는 조종 장치(130)에 입력된 제어 명령에 따라 로봇(140)를 제어하여 환자의 장기와 같은 물체(150)에 접촉하거나, 물체(150)를 조작할 수 있다. 이때, 물체(150)는 환자의 장기나 피부 및 수술 부위일 수 있다.
이때, 촉진 장치(100)는 로봇에 부착된 센서(141)를 사용하여 물체(150)를 촉진하고, 촉진 결과를 영상(120)에 표시할 수 있다.
구체적으로 촉진 장치(100)는 로봇(140)과 접촉한 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘을 사용하여 물체(150)의 물성치를 식별할 수 있다. 다음으로 촉진 장치(100)는 물체(150)의 물성치나 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘을 사용하여 환자의 병변(lesion)을 식별함으로써, 사용자(101)가 직접 물체(150)를 촉진한 것과 같은 촉진 결과를 생성할 수 있다. 이때, 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘은 물체(150)의 반력일 수 있다.
그리고, 촉진 장치(100)는 식별한 물체(150)의 병변(121)을 영상(120)에 표시함으로써, 사용자가 시각적으로 병변(121)의 위치와 상태를 인식하도록 할 수 있다.
또한, 촉진 장치(100)는 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘의 크기나 물성치를 수치(value)(122)으로 표시함으로써, 사용자가 시각적으로 로봇(140)에 피드백한 힘의 크기나 물성치를 인식하도록 할 수 있다.
도 2는 일실시예에 따른 촉진 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2를 참고하면, 촉진 장치(100)는 동작 제어부(210), 힘 측정부(220), 피드백 결정부(230), 물성치 판단부(240), 상태 판단부(250) 및 상태 표시부(260)를 포함한다.
동작 제어부(210)는 사용자의 입력에 따라 로봇(140)의 동작을 제어하여 물체와 접촉할 수 있다. 구체적으로 동작 제어부(210)는 조종 장치(130)가 사용자로부터 입력 받은 제어 명령에 따라 로봇(140)의 동작을 제어할 수 있다.
이때, 로봇(140)는 장기나 수술 도구와 같은 물체(150)를 잡고 조작하는 그립퍼(gripper)와, 그립퍼의 위치를 이동하는 암(arm)을 포함할 수 있다. 또한, 로봇(140)는 물체(150)와 접촉하는 프로브(probe)와 프로브의 위치를 이동하는 암을 포함할 수 있다. 이때, 상기 암들은 복수의 관절들로 구성되어 다양한 형상으로 구부러질 수 있는 유연 암일 수도 있다.
힘 측정부(220)는 로봇(140)에 부착된 센서(141)를 이용하여 로봇(140)과 접촉한 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘을 측정할 수 있다. 이때, 센서(141)는 물체가 로봇에 피드백한 힘의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정하는 3축 센서일 수 있다.
또한, 센서(141)는 로봇(140)에서 그립퍼의 내면, 외면, 끝(tip), 암, 및 프로브에 부착될 수 있다. 이때, 그립퍼의 내면은 그립퍼가 물체를 잡는 면이고, 그립퍼의 외면은 그립퍼에서 내면을 제외한 나머지 면일 수 있다.
이때, 힘 측정부(220)는 로봇에서 그립퍼의 외면에 부착된 센서를 사용하여 그립퍼의 외면과 접촉한 물체가 그립퍼의 외면에 피드백한 힘, 또는 그립퍼로 잡은 물체가 그립퍼에 피드백한 힘을 측정할 수 있다.
힘 측정부(220)가 그립퍼의 외면에 부착된 센서로 피드백한 힘을 측정하는 실시예는 이하 도 3과 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
또한, 힘 측정부(220)는 로봇에서 그립퍼의 내면에 부착된 센서를 사용하여 그립퍼로 잡은 물체가 그립퍼에 피드백한 힘을 측정할 수 있다.
힘 측정부(220)가 그립퍼의 내면에 부착된 센서로 피드백한 힘을 측정하는 실시예는 이하 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
그리고, 힘 측정부(220)는 로봇의 프로브에 부착된 센서를 사용하여 물체가 프로브에 피드백한 힘 또는 물체의 표면 형상을 측정할 수도 있다.
힘 측정부(220)가 그립퍼의 끝(tip)이나 프로브에 부착된 센서로 피드백한 힘을 측정하는 실시예는 이하 도 6과 도 7를 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 힘 측정부(220)가 암에 부착된 센서로 피드백한 힘을 측정하는 실시예는 이하 도 8을 참조하여 상세히 설명한다.
피드백 결정부(230)는 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘의 크기와 방향에 따라 사용자에게 제공할 피드백의 크기와 방향을 결정할 수 있다. 이때, 피드백 결정부(230)는 결정한 피드백의 크기와 방향에 따라 조종 장치(130)를 제어함으로써, 사용자에게 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘의 크기와 방향과 동일한 크기와 방향의 힘을 제공할 수 있다.
즉, 피드백 결정부(230)는 조종 장치(130)를 통하여 사용자가 자신의 손으로 물체(150)를 잡았을 때와 동일한 감각을 제공할 수 있다.
이때, 조종 장치(130)는 근 감각(Kinesthetic) 피드백과 손가락의 변형을 일으키는 구조의 어레이 액츄에이터(array actuator)를 이용하여 사용자의 손가락에 힘 또는 압력을 피드백 할 수 있다. 또한, 조종 장치(130)는 빠르게 움직일 수 있는 어레이 액츄에이터를 사용하여 사용자에게 진동 어레이 피드백을 제공할 수도 있다.
물성치 판단부(240)는 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘의 크기와 방향을 사용하여 물체의 물성치를 판단할 수 있다.
로봇(140)이 동일한 힘을 물체(150)에 가한 경우, 물체(150)는 탄성과 같은 물성치에 따라 각각 다른 크기와 방향의 힘을 로봇(140)에 피드백 할 수 있다. 따라서, 물성치 판단부(240)는 로봇(140)이 물체(150)에 가한 힘과, 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘을 비교하여 물체(150)의 물성치를 판단할 수 있다.
상태 판단부(250)는 레퍼런스 정보와 물성치 판단부(240)가 판단한 물체의 물성치를 사용하여 물체의 상태를 판단할 수 있다. 이때, 레퍼런스 정보는 레퍼런스 정보는 물체(150)의 물성치가 일정 범위인 경우, 물체(150)가 어떤 상태인지를 나타내는 상태 정보일 수 있다.
예를 들어, 물체(150)에서 염증이 발생한 부분은 염증으로 인하여 탄성 값이 낮아질 수 있다. 이때, 물체(150)의 레퍼런스 정보는 물체(150)의 물성치가 기준 값인 경우 정상임을 나타내는 정보와, 물체(150)의 물성치가 기준 값보다 낮은 경우, 염증임을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 따라서, 상태 판단부(250)는 물체(150)의 물성치가 기준 값보다 낮은 경우, 물체(150)에서 로봇(140)과 접촉한 부분에 염증이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상태 표시부(260)는 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘의 방향과 크기를 시각적으로 표시할 수 있다. 이때, 상태 표시부(260)는 물체(150)를 표시하는 영상의 일부분에 피드백 결정부(230)가 사용자에게 제공하는 피드백과 동일한 크기와 방향의 힘을 수치(122)나 그래프로 표시할 수 있다.
또한, 상태 표시부(260)는 상태 판단부(250)가 판단한 물체의 상태를 사용자에게 표시할 수 있다. 예를 들어, 상태 판단부(250)가 물체(150)에 염증이 발생한 것으로 판단한 경우, 상태 표시부(260)는 영상에 표시된 물체(150)에 염증(121)을 표시할 수 있다. 이때, 상태 표시부(260)는 염증이 발생하였다는 메시지를 영상에 표시할 수 있다.
도 3은 그립퍼의 외면에 부착된 센서로 그립퍼가 잡은 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 힘 측정부(220)는 그립퍼가 물체(300)를 집을 경우, 그립퍼의 외면에 부착된 제1 센서(310)과 제2 센서(320)로 물체(300)가 그립퍼에 피드백 하는 힘을 측정할 수 있다. 또한, 힘 측정부(220)는 그립퍼가 물체(300)를 잡아 당길 경우, 그립퍼의 외면에 부착된 제1 센서(310)과 제2 센서(320)로 물체(300)가 그립퍼에 피드백 하는 힘을 측정할 수 있다. 이때, 물성치 판단부(240)는 힘 측정부(220)가 측정한 힘을 기초로 물체(300)의 물성치를 판단할 수 있다. 그리고, 상태 판단부(250)는 물성치 판단부(240)가 판단한 물성치를 기초로 환자의 병변을 판단할 수 있다.
이때, 제1 센서(310)와 제2 센서(320)는 물체(300)가 그립퍼에 피드백한 힘의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정할 수 있다. 이때, 제2 센서(320)는 물체(300)의 아래쪽에 위치하고 있으므로, 제2 센서(320)가 측정하는 힘(321)에는 물체(300)가 그립퍼에 피드백한 힘과 물체의 무게에 따라 그립퍼에 가해지는 힘이 포함될 수 있다. 따라서, 제2 센서(320)가 측정한 힘(321)는 물체(300)의 무게에 의하여 제1 센서(310)가 측정한 힘(311)보다 클 수 있다.
도 4는 그립퍼의 외면에 부착된 센서로 그립퍼와 접촉한 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 동작 제어부(210)의 제어에 따라 그립퍼의 외면이 물체(400)에 접촉하는 경우, 힘 측정부(220)는 그립퍼의 외면에 부착된 제2 센서(420)로 물체(400)가 그립퍼에 피드백 하는 힘을 측정할 수 있다. 이때, 물성치 판단부(240)는 힘 측정부(220)가 측정한 힘을 기초로 물체(400)의 물성치를 판단할 수 있다. 그리고, 상태 판단부(250)는 물성치 판단부(240)가 판단한 물성치를 기초로 환자의 병변을 판단할 수 있다.
이때, 그립퍼의 외면에 부착된 제1 센서(410)와 제2 센서(420)는 물체(400)가 그립퍼에 피드백한 힘의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정할 수 있다. 다만, 제1 센서(410)는 물체(400)와 접촉하지 않았으므로 도 4에 도시된 바와 같이 각 방향으로 0의 힘(411)을 측정할 수 있다. 그리고, 제2 센서(420)는 물체(400)와 접촉한 위치를 기준으로 물체(400)가 그립퍼에 피드백한 힘(421)의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정할 수 있다
도 5는 그립퍼의 내면에 부착된 센서로 그립퍼가 잡은 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 힘 측정부(220)는 그립퍼가 물체(500)를 집을 경우, 그립퍼의 내면에 부착된 제1 센서(510)와 제2 센서(520)로 물체(500)가 그립퍼에 피드백 하는 힘을 측정할 수 있다. 이때, 물성치 판단부(240)는 힘 측정부(220)가 측정한 힘을 기초로 물체(500)의 물성치를 판단할 수 있다. 그리고, 상태 판단부(250)는 물성치 판단부(240)가 판단한 물성치를 기초로 환자의 병변을 판단할 수 있다.
이때, 제1 센서(510)와 제2 센서(520)는 물체(500)가 그립퍼의 쥐는 힘에 대응하여 그립퍼에 피드백한 힘의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정할 수 있다. 이때, 제2 센서(520)는 물체(500)의 아래쪽에 위치하고 있으므로, 제2 센서(520)가 측정하는 힘(521)에는 물체(500)가 그립퍼에 피드백한 힘과 물체의 무게에 따라 그립퍼에 가해지는 힘이 포함될 수 있다. 따라서, 제2 센서(520)가 측정한 힘(521)는 물체(500)의 무게에 의하여 제1 센서(510)가 측정한 힘(511)보다 클 수 있다.
도 6은 그립퍼의 끝에 부착된 센서로 그립퍼와 접촉한 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 동작 제어부(210)의 제어에 따라 그립퍼의 끝 부분이 물체(600)에 접촉하는 경우, 힘 측정부(220)는 그립퍼의 끝에 부착된 제2 센서(620)로 물체(600)가 그립퍼에 피드백 하는 힘을 측정할 수 있다. 이때, 물성치 판단부(240)는 힘 측정부(220)가 측정한 힘을 기초로 물체(600)의 물성치를 판단할 수 있다. 그리고, 상태 판단부(250)는 물성치 판단부(240)가 판단한 물성치를 기초로 환자의 병변을 판단할 수 있다.
또한, 제1 센서(610)와 제2 센서(620)는 물체(600)가 그립퍼에 피드백한 힘의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정할 수 있다. 다만, 제1 센서(610)는 물체(600)와 접촉하지 않았으므로 도 6에 도시된 바와 같이 각 방향으로 0의 힘(611)을 측정할 수 있다. 그리고, 제2 센서(620)는 물체(600)와 접촉한 위치를 기준으로 물체(600)가 그립퍼에 피드백한 힘(621)의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정할 수 있다
도 7은 프로브에 부착된 센서로 프로브에 접촉한 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
로봇은 도 7에 도시된 바와 같이 그립퍼 이외에도 물체가 피드백 하는 힘을 측정하기 위한 프로브를 포함할 수도 있다. 이때, 센서(710)는 물체(700)가 프로브에 피드백한 힘의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정할 수 있다.
그리고, 동작 제어부(210)의 제어에 따라 프로브의 끝 부분이 물체(700)에 접촉하는 경우, 힘 측정부(220)는 프로브의 끝에 부착된 센서(710)로 물체(700)가 프로브에 피드백 하는 힘을 측정할 수 있다. 이때, 물성치 판단부(240)는 힘 측정부(220)가 측정한 힘을 기초로 물체(700)의 물성치를 판단할 수 있다. 그리고, 상태 판단부(250)는 물성치 판단부(240)가 판단한 물성치를 기초로 환자의 병변을 판단할 수 있다.
또한, 힘 측정부(220)는 프로브의 끝에 부착된 센서(710)로 물체(700) 표면의 형상을 측정할 수 있다. 구체적으로, 프로브를 물체(700) 표면에서 동일한 높이로 이동할 경우, 물체(700) 표면에서 돌출된 부분은 프로브에 의하여 받는 압력이 크므로 다른 부분보다 프로브에 피드백 하는 힘이 클 수 있다. 또한, 물체(700) 표면에서 홈이 형성된 부분은 프로브에 의하여 받는 압력이 적으므로 다른 부분보다 프로브에 피드백 하는 힘이 적을 수 있다.
따라서, 힘 측정부(220)는 프로브의 이동에 따라 센서(710)가 측정한 힘의 변화를 저장하고, 힘의 변화를 기초로 물체(700) 표면의 굴곡을 추정함으로써, 물체(700) 표면의 형상을 측정할 수 있다.
도 8은 유연 암에 부착된 센서로 유연 암에 접촉한 물체가 피드백한 힘을 측정하는 도면이다.
로봇은 도 8에 도시된 바와 같이 유연 암으로 그립퍼나 프로브의 위치를 제어할 수 있다.
이때, 유연 암은 도 8에 도시된 바와 같이 복수의 관절들이 연속으로 연결됨으로써 물체(800)과 접촉하는 면적이나 형상을 변경할 수 있다. 예를 들어 도 8에서 유연 암은 위쪽 방향으로 굽힌 상태이므로 물체(800)와 접촉하는 면적이 넓어지며, 물체(800)와 접촉하는 면이 볼록한 형상일 수 있다. 반대로, 유연 암을 아래쪽 방향으로 굽힌 경우, 물체(800)와 접촉하는 면적이 넓어지며, 물체(800)와 접촉하는 면이 오목한 형상일 수 있다.
그리고, 로봇은 도 8에 도시된 바와 같이 유연 암의 일면, 또는 양면에 센서(810)를 부착할 수 있다. 이때, 힘 측정부(220)는 센서(810)로 물체(800)가 접촉한 유연 암에 피드백 하는 힘을 측정할 수 있다. 또한, 물성치 판단부(240)는 힘 측정부(220)가 측정한 힘을 기초로 물체(800)의 물성치를 판단할 수 있다. 그리고, 상태 판단부(250)는 물성치 판단부(240)가 판단한 물성치를 기초로 환자의 병변을 판단할 수 있다.
그리고, 센서(810)는 물체(800)가 유연 암에 피드백한 힘의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정할 수 있다.
일실시예에 따른 로봇은 그립퍼나 프로브를 물체(800)에 접촉하지 않거나 못하는 경우, 그립퍼나 프로브의 위치를 제어하는 유연 암을 물체(800)과 접촉하고, 유연 암에 부착된 센서(810)로 물체(800)를 촉진할 수 있다.
도 9는 그립퍼와 프로브가 독립적으로 구성된 로봇의 도면이다.
도 9는 하나의 유연 암(900)에 복수의 수술 도구가 포함된 실시예이다.
이때, 유연 암(900)은 물체를 집는 그립퍼(910) 및 물체를 촉진하는 프로브(920)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 유연 암(900)는 동작 제어부(210)의 제어에 따라 그립퍼(910)를 동작하여 물체를 잡거나 자를 수 있다. 이때, 유연 암(900)는 프로브(920)를 그립퍼(910)이 잡고 있는 물체에 접촉할 수 있다.
이때, 힘 측정부(220)는 프로브(920)에 부착된 센서를 사용하여 물체가 프로브(920)에 피드백 하는 힘을 측정하고, 측정한 힘을 사용하여 표면의 미세 형상을 추정할 수 있다. 또한, 물성치 판단부(240)는 힘 측정부(220)가 측정한 힘을 기초로 물체의 물성치를 판단할 수 있다. 그리고, 상태 판단부(250)는 물성치 판단부(240)가 판단한 물성치를 기초로 병명이나 병변을 판단할 수 있다.
유연 암(900)는 물체를 제어하는 그립퍼와 물체가 피드백한 힘을 측정하는 프로브를 독립적으로 포함함으로써, 사용자가 그립퍼로 물체를 제어하는 동안 그립퍼와 접촉한 부분과 다른 부분의 물성치를 측정할 수 있다.
도 10은 일실시예에 따른 촉진 방법을 도시한 도면이다.
단계(1010)에서 동작 제어부(210)는 사용자의 입력에 따라 로봇(140)의 동작을 제어하여 물체와 접촉할 수 있다.
단계(1020)에서 힘 측정부(220)는 로봇(140)에 부착된 3축 센서(141)를 이용하여 단계(1010)에서 로봇(140)과 접촉한 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘을 측정할 수 있다.
단계(1030)에서 피드백 결정부(230)는 단계(1020)에서 측정한 힘의 크기와 방향에 따라 사용자에게 제공할 피드백의 크기와 방향을 결정할 수 있다. 이때, 피드백 결정부(230)는 결정한 피드백의 크기와 방향에 따라 조종 장치(130)를 제어함으로써, 사용자에게 물체(150)가 로봇(140)에 피드백한 힘의 크기와 방향과 동일한 크기와 방향의 힘을 제공할 수 있다.
단계(1040)에서 물성치 판단부(240)는 단계(1020)에서 측정한 힘의 크기와 방향을 사용하여 물체의 물성치를 판단할 수 있다.
단계(1050)에서 상태 판단부(250)는 레퍼런스 정보와 단계(1040)에서 판단한 물체의 물성치를 사용하여 물체의 상태를 판단할 수 있다. 이때, 레퍼런스 정보는 레퍼런스 정보는 물체(150)의 물성치가 일정 범위인 경우, 물체(150)가 어떤 상태인지를 나타내는 상태 정보일 수 있다.
단계(1060)에서 상태 표시부(260)는 단계(1050)에서 판단한 물체의 상태를 표시할 수 있다. 또한, 상태 표시부(260)는 단계(1020)에서 측정한 힘의 방향과 크기를 시각적으로 표시할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.　
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.　
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100: 촉진 장치
110: 카메라
120: 영상
130: 조종 장치
140: 로봇
150: 물체

Claims (17)

  1. 사용자의 입력에 따라 로봇의 동작을 제어하는 동작 제어부; 및
    상기 로봇에 부착된 센서를 이용하여 상기 동작에 따라 로봇과 접촉한 물체가 로봇에 피드백한 힘을 측정하는 힘 측정부
    를 포함하는 로봇을 이용한 촉진 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    물체가 로봇에 피드백한 힘의 크기와 방향에 따라 사용자에게 제공할 피드백의 크기와 방향을 결정하는 피드백 결정부
    를 더 포함하는 로봇을 이용한 촉진 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    물체가 로봇에 피드백한 힘의 크기와 방향을 사용하여 물체의 물성치를 판단하는 물성치 판단부;
    물체의 물성치에 따른 물체의 상태 정보인 레퍼런스 정보와, 판단한 물체의 물성치를 사용하여 물체의 상태를 판단하는 상태 판단부; 및
    물체의 상태 또는 물체의 상태와 관련된 병명을 사용자에게 표시하는 상태 표시부
    를 더 포함하는 로봇을 이용한 촉진 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상태 표시부는,
    물체가 로봇에 피드백한 힘의 방향과 크기를 시각적으로 표시하는 로봇을 이용한 촉진 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 힘 측정부는,
    로봇에서 물체를 잡는 그립퍼(gripper)의 내면에 부착된 센서를 사용하여 그립퍼로 잡은 물체가 그립퍼에 피드백한 힘을 측정하는 로봇을 이용한 촉진 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 힘 측정부는,
    로봇의 그립퍼의 외면에 부착된 센서를 사용하여 그립퍼의 외면과 접촉한 물체가 그립퍼의 외면에 피드백한 힘을 측정하는 로봇을 이용한 촉진 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 힘 측정부는,
    로봇의 프로브에 부착된 센서를 사용하여 물체가 프로브에 피드백한 힘 또는 물체의 표면 형상을 측정하는 로봇을 이용한 촉진 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 센서는,
    물체가 로봇에 피드백한 힘의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정하는 로봇을 이용한 촉진 장치.
  9. 사용자의 입력에 따라 로봇의 동작을 제어하는 단계; 및
    상기 로봇에 부착된 센서를 이용하여 상기 동작에 따라 로봇과 접촉한 물체가 로봇에 피드백한 힘을 측정하는 단계
    를 포함하는 로봇을 이용한 촉진 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    물체가 로봇에 피드백한 힘의 크기와 방향에 따라 사용자에게 제공할 피드백의 크기와 방향을 결정하는 단계
    를 더 포함하는 로봇을 이용한 촉진 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    물체가 로봇에 피드백한 힘의 크기와 방향을 사용하여 물체의 물성치를 판단하는 단계;
    물체의 물성치에 따른 물체의 상태 정보인 레퍼런스 정보와, 판단한 물체의 물성치를 사용하여 물체의 상태를 판단하는 단계; 및
    물체의 상태 또는 물체의 상태와 관련된 병명을 사용자에게 표시하는 단계
    를 더 포함하는 로봇을 이용한 촉진 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 표시하는 단계는,
    물체가 로봇에 피드백한 힘의 방향과 크기를 시각적으로 표시하는 로봇을 이용한 촉진 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 힘을 측정하는 단계는,
    로봇에서 물체를 잡는 그립퍼(gripper)의 내면에 부착된 센서를 사용하여 그립퍼로 잡은 물체가 그립퍼에 피드백한 힘을 측정하는 로봇을 이용한 촉진 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 힘을 측정하는 단계는,
    로봇의 그립퍼의 외면에 부착된 센서를 사용하여 그립퍼의 외면과 접촉한 물체가 그립퍼의 외면에 피드백한 힘을 측정하는 로봇을 이용한 촉진 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 힘을 측정하는 단계는,
    로봇의 프로브에 부착된 센서를 사용하여 물체가 프로브에 피드백한 힘 또는 물체의 표면 형상을 측정하는 로봇을 이용한 촉진 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 센서는,
    물체가 로봇에 피드백한 힘의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정하는 로봇을 이용한 촉진 방법.
  17. 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
KR1020120075664A 2012-07-11 2012-07-11 로봇을 이용한 촉진 장치 및 방법 KR20140008728A (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120075664A KR20140008728A (ko) 2012-07-11 2012-07-11 로봇을 이용한 촉진 장치 및 방법
US13/746,736 US20140018820A1 (en) 2012-07-11 2013-01-22 Palpation apparatus and method using robot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120075664A KR20140008728A (ko) 2012-07-11 2012-07-11 로봇을 이용한 촉진 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140008728A true KR20140008728A (ko) 2014-01-22

Family

ID=49914620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120075664A KR20140008728A (ko) 2012-07-11 2012-07-11 로봇을 이용한 촉진 장치 및 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20140018820A1 (ko)
KR (1) KR20140008728A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113598714A (zh) * 2021-08-17 2021-11-05 深圳市罗湖医院集团 自动触诊方法、装置、电子设备和存储介质
KR20220064632A (ko) * 2020-11-12 2022-05-19 주식회사 제우기술 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템 및 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20200275942A1 (en) * 2017-10-27 2020-09-03 The Johns Hopkins University Distal force sensing in three dimensions for actuated instruments: design, calibration, and force computation
KR102543596B1 (ko) * 2018-08-31 2023-06-19 삼성전자주식회사 외력의 측정을 위한 적어도 하나의 파라미터를 산출하는 방법 및 이를 수행하는 전자 장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0515091B1 (en) * 1991-05-21 1997-01-02 Jack Fisher System and method for the measurement of mechanical properties of elastic materials
US6142959A (en) * 1992-12-21 2000-11-07 Armed L.L.C. Device for palpation and mechanical imaging of the prostate
US5922018A (en) * 1992-12-21 1999-07-13 Artann Corporation Method for using a transrectal probe to mechanically image the prostate gland
US5265612A (en) * 1992-12-21 1993-11-30 Medical Biophysics International Intracavity ultrasonic device for elasticity imaging
US6569108B2 (en) * 2001-03-28 2003-05-27 Profile, Llc Real time mechanical imaging of the prostate
US7877243B2 (en) * 2001-07-16 2011-01-25 Immersion Corporation Pivotable computer interface
JP4052504B2 (ja) * 2002-01-29 2008-02-27 学校法人日本大学 生体組織の弾力特性測定装置
US7747311B2 (en) * 2002-03-06 2010-06-29 Mako Surgical Corp. System and method for interactive haptic positioning of a medical device
US7922674B2 (en) * 2005-05-06 2011-04-12 Artann Laboratories Inc Method and device for real time mechanical imaging of prostate
EP1915963A1 (en) * 2006-10-25 2008-04-30 The European Atomic Energy Community (EURATOM), represented by the European Commission Force estimation for a minimally invasive robotic surgery system
US8551002B2 (en) * 2008-12-12 2013-10-08 Immersion Corporation Spatial array of sensors mounted on a tool
KR20120030174A (ko) * 2010-09-17 2012-03-28 삼성전자주식회사 촉각 피드백을 제공하는 수술 로봇 시스템 및 수술 장치, 그리고 그의 촉각 피드백 제공 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220064632A (ko) * 2020-11-12 2022-05-19 주식회사 제우기술 로봇 암을 이용한 검체 채취 시스템 및 방법
CN113598714A (zh) * 2021-08-17 2021-11-05 深圳市罗湖医院集团 自动触诊方法、装置、电子设备和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
US20140018820A1 (en) 2014-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11344374B2 (en) Detection of unintentional movement of a user interface device
JP5982542B2 (ja) 低侵襲外科システムにおいて手の存在を検出するための方法およびシステム
JP6112300B2 (ja) マスタースレーブロボットの制御装置及び制御方法、マスタースレーブロボット、並びに、制御プログラム
JP6000387B2 (ja) 低侵襲外科システムにおいて使用するマスターフィンガー追跡システム
JP5702797B2 (ja) 遠隔操作される低侵襲スレーブ手術器具の手による制御のための方法およびシステム
KR102218244B1 (ko) 영상 포착 장치 및 조작 가능 장치 가동 아암들의 제어된 이동 중의 충돌 회피
KR102254024B1 (ko) 경직 평가 장치, 방법 및 시스템
JP6491476B2 (ja) ロボットとイメージとの間の自動オンライン・レジストレーション及びその方法
JP2014134530A (ja) 力計測装置、力計測方法、力計測プログラム、力計測用集積電子回路、並びに、マスタースレーブ装置
US9387043B2 (en) Medical master/slave type device for minimally invasive surgery
WO2017180643A1 (en) Organ motion compensation
KR20140008728A (ko) 로봇을 이용한 촉진 장치 및 방법
Kim et al. Experimental evaluation of contact-less hand tracking systems for tele-operation of surgical tasks
KR102085588B1 (ko) 시술도구 위치 추적 시스템
KR20200084025A (ko) 엔드 이펙터 공구 경로 외부에서 뼈에 하드웨어를 장착하기 위한 시스템 및 방법
EP3414686A1 (en) Autonomic detection of malfunctioning in surgical tools
JP2015085484A (ja) 指先刺激システム
JP2007011460A (ja) 物体の変位シミュレーション方法及び物体の変位シミュレーション装置、並びに力覚提示装置
US11926062B2 (en) Methods and apparatus for controlling a continuum robot
JP2021502187A5 (ko)
JP6233961B2 (ja) 指先刺激システム
JP2015159840A (ja) 医療装置
US12118150B2 (en) Control device, force sense presentation apparatus, and control method
Jolaei Design, Development and Force Control of a Tendon-driven Steerable Catheter with a Learning-based Approach
EP3649650B1 (en) Efficient brake boost for mechatronic articulable arm

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid