KR20140008728A - 로봇을 이용한 촉진 장치 및 방법 - Google Patents
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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
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.
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
110: 카메라
120: 영상
130: 조종 장치
140: 로봇
150: 물체
Claims (17)
- 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. - 제1항에 있어서,
물체가 로봇에 피드백한 힘의 크기와 방향에 따라 사용자에게 제공할 피드백의 크기와 방향을 결정하는 피드백 결정부
를 더 포함하는 로봇을 이용한 촉진 장치. - 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. - 제3항에 있어서,
상기 상태 표시부는,
물체가 로봇에 피드백한 힘의 방향과 크기를 시각적으로 표시하는 로봇을 이용한 촉진 장치. - 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. - 제1항에 있어서,
상기 힘 측정부는,
로봇의 그립퍼의 외면에 부착된 센서를 사용하여 그립퍼의 외면과 접촉한 물체가 그립퍼의 외면에 피드백한 힘을 측정하는 로봇을 이용한 촉진 장치. - 제1항에 있어서,
상기 힘 측정부는,
로봇의 프로브에 부착된 센서를 사용하여 물체가 프로브에 피드백한 힘 또는 물체의 표면 형상을 측정하는 로봇을 이용한 촉진 장치. - 제1항에 있어서,
상기 센서는,
물체가 로봇에 피드백한 힘의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정하는 로봇을 이용한 촉진 장치. - 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. - 제9항에 있어서,
물체가 로봇에 피드백한 힘의 크기와 방향에 따라 사용자에게 제공할 피드백의 크기와 방향을 결정하는 단계
를 더 포함하는 로봇을 이용한 촉진 방법. - 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. - 제11항에 있어서,
상기 표시하는 단계는,
물체가 로봇에 피드백한 힘의 방향과 크기를 시각적으로 표시하는 로봇을 이용한 촉진 방법. - 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. - 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. - 제9항에 있어서,
상기 힘을 측정하는 단계는,
로봇의 프로브에 부착된 센서를 사용하여 물체가 프로브에 피드백한 힘 또는 물체의 표면 형상을 측정하는 로봇을 이용한 촉진 방법. - 제9항에 있어서,
상기 센서는,
물체가 로봇에 피드백한 힘의 X축 방향 크기와, Y축 방향 크기, 및 Z축 방향 크기를 측정하는 로봇을 이용한 촉진 방법. - 제9항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
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