KR20140056772A - 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템 및 제어방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 조작부를 조작하는 조작자의 파지력을 감지하여, 감지되는 파지력에 따라 바늘을 삽입하는 힘을 조절함으로써, 시술의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
본 발명은 시술 부위에 삽입하는 바늘을 포함하는 바늘삽입로봇; 파지부 및 상기 파지부를 파지하는 조작자의 파지력을 감지하여, 감지된 파지력을 출력하는 센서를 포함하는 조작부; 및 상기 파지력을 수신하고, 수신한 파지력에 따라 상기 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템을 제공한다.
본 발명은 시술 부위에 삽입하는 바늘을 포함하는 바늘삽입로봇; 파지부 및 상기 파지부를 파지하는 조작자의 파지력을 감지하여, 감지된 파지력을 출력하는 센서를 포함하는 조작부; 및 상기 파지력을 수신하고, 수신한 파지력에 따라 상기 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘을 제어하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 상세하게는 조작부를 조작하는 조작자의 파지력을 감지하여, 감지되는 파지력에 따라 바늘을 삽입하는 힘을 조절함으로써, 시술의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템 및 제어방법에 관한 것이다.
의료 기술이 발달함에 따라 직접 절개하지 않고 인체의 최소 부위만 구멍을 낸 뒤 영상을 보며 병변이 있는 부위에 애블레이터(Ablator) 또는 바이옵시(Biopsy) 등의 의료용 바늘을 삽입하여 치료나 검사를 하는 기술이 이용되고 있다.
이러한 방법은 의학 영상장비로 인체 내부를 관찰하면서 시술을 행하기 때문에 “영상을 이용하는 시술법” 또는 “중재적 시술”이라고 한다.
즉, 중재적 시술은, 방사선과에서 사용하는 영상 장비인 CT(Computerized Tomography), 혹은 MRI(Magnetic Resonance Imager) 등으로부터 얻은 영상을 시술 중에 보면서 피부를 통하여 의료용 바늘을 검사를 원하는 부위 또는 치료를 원하는 병변에 직접 도달시켜 진단이나 치료를 하는 시술을 말한다.
이때, 바늘삽입용 중재시술로봇(‘바늘삽입로봇’)을 이용하여 바늘을 삽입하는 경우, 시술자가 바늘삽입로봇 조작부를 조작하여 바늘삽입로봇을 제어함으로써, 검사 부위 또는 치료 부위에 바늘을 삽입(‘투침’)하게 되며, 일반적으로 조작부로 햅틱장치가 사용된다.
의료용 분야에 사용되는 햅틱장치에는 햅틱 피드백이 없거나 있다고 하더라도 위치 편차량에만 의존하여 바늘을 삽입하기 때문에, 정밀한 힘 제어가 불가능하므로 피검자의 피부나 장기를 손상시킬 수 있는 문제점이 있다.
즉, 바늘이 삽입되는 지점과 현재 바늘이 삽입되는 지점 사이의 편차에만 의존하여 바늘을 삽입하기 때문에, 바늘삽입 힘을 정밀하게 제어할 수 있는 시스템이 마련되어 있지 않아 피검자의 피부나 장기를 손상시킬 수 있는 문제점이 발생하게 되는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 조작부를 조작하는 조작자의 파지력을 감지하여, 감지되는 파지력에 따라 바늘을 삽입하는 힘을 조절함으로써, 시술의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템 및 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 시술 부위에 삽입하는 바늘을 포함하는 바늘삽입로봇; 파지부 및 상기 파지부를 파지하는 조작자의 파지력을 감지하여, 감지된 파지력을 출력하는 센서를 포함하는 조작부; 및 상기 파지력을 수신하고, 수신한 파지력에 따라 상기 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템을 제공한다.
이때, 상기 제어부는 상기 파지력을 수신하고, 수신한 파지력을 신호 처리한 후, 가공 데이터를 송출하는 신호처리부; 및 상기 가공 데이터를 수신하고, 수신한 가공 데이터에 따라 상기 제어신호를 출력하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제어부는 상기 파지력이 강하면, 강한 힘으로 상기 바늘을 삽입하도록 하고, 상기 파지력이 약하면, 약한 힘으로 상기 바늘을 삽입하도록 하기 위한 제어신호를 출력한다.
또한, 본 발명은 파지부를 파지하는 조작자의 파지력을 감지하고, 감지된 파지력에 따라 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고, 상기 제어신호에 따라 바늘삽입로봇이 제어되어, 시술 부위에 바늘을 삽입하는 것을 특징으로 하는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어방법을 제공한다.
이때, 상기 시술 부위가 강한 조직이면, 상기 파지부를 강하게 파지하여 강한 힘으로 바늘을 삽입하고, 상기 시술 부위가 약한 조직이면, 상기 파지부를 약하게 파지하여 약한 힘으로 바늘을 삽입하도록 제어한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘을 파지부를 파지하는 조작자의 파지력을 기반으로 제어할 수 있으므로, 바늘을 시술 부위에 유연하게 삽입할 수 있다.
따라서, 조작부를 조작하였으나 투침되지 않는 상황이나, 투침력이 부족하여 투침이 안 되는 상황에서 임계점을 초과한 힘이 계속적으로 가해질 경우 투침거리 조절 실패로 피검자의 피부나 장기를 손상시킬 수 있는 상황을 방지할 수 있어, 시술의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템을 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템은 조작부(10), 제어부(20) 및 바늘삽입로봇(30)을 포함한다.
상기 조작부(10)는 상기 바늘삽입로봇(30)의 출력을 제어함으로써, 상기 바늘삽입로봇(30)의 바늘삽입 힘을 제어하기 위한 수단이다.
상기 조작부(10)는 조작자가 상기 바늘삽입로봇(30)의 바늘삽입 힘의 정도를 조절하기 위해 파지하는 파지부(11) 및 상기 파지부(11)에 설치되는 센서(12)를 포함하며, 상기 센서(12)는 하나 또는 다수일 수 있다.
이때, 상기 센서(12)는 상기 파지부(11)를 파지하는 조작자의 파지력을 감지하여 출력하며, 출력된 파지력은 상기 제어부(20)로 전송된다. 즉, 상기 센서(12)에 의해 감지되는 조작자의 파지력이 상기 제어부(20)로 전송된다.
따라서, 상기 센서(12)에 의해 감지되는 파지력은 상기 바늘삽입로봇(30)의 바늘삽입 힘을 제어하기 위한 데이터가 되므로, 상기 센서(12)는 파지력을 정밀하게 감지할 수 있는 위치에 설치되는 것이 바람직하며, 파지부(11)를 파지하는 조작자의 파지력에 민감하게 반응할 수 있는 센서인 것이 바람직하다.
한편, 상기 센서(12)의 설치 개수, 설치 위치 및 특성에 대해 본 발명에서 한정하고자 하는 것은 아니며, 조작자의 파지력을 정밀하게 감지할 수 있고, 파지력에 민감하게 반응할 수 있도록 설치되면 무방하다.
상기 제어부(20)는 상기 센서(12)로부터 출력된 파지력을 수신하고, 수신한 파지력에 따라 상기 바늘삽입로봇(30)의 바늘삽입 힘을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 수단이다.
이때, 상기 제어부(20)는 신호처리부(21) 및 컨트롤러(22)로 구성될 수 있으며, 상기 신호처리부(21)는 파지력을 수신하고, 수신한 파지력을 신호 처리하여, 신호 처리된 가공 데이터를 송출한다.
이때, 상기 제어부(20)는 상기 센서(12)와 유선 통신 방식 또는 무선 통신 방식으로 연결될 수 있으며, 신호 처리는 전송 과정에서 파지력에 포함된 노이즈 성분을 제거하는 작업, 파지력에 대한 평균화 작업 등을 포함한다.
한편, 상기 컨트롤러(22)는 상기 신호처리부(21)로부터 송출되는 가공 데이터를 수신하고, 수신한 가공 데이터에 따라 상기 바늘삽입로봇(30)에 제어신호를 출력하여, 상기 바늘삽입로봇(30)의 바늘삽입 힘을 제어한다.
상기 바늘삽입로봇(30)은 바늘(32)을 포함하고 있으며, 상기 제어부(20)로부터 출력되며, 상기 조작부(10)의 센서(12)에 의해 감지되는 파지력을 기반으로 하는 제어신호에 따라 바늘(32)을 삽입하고자 하는 시술 부위에 삽입하게 된다.
이때, 상기 바늘삽입로봇(30)은 엔드이펙터(31)에 바늘(32)이 설치된 로봇암일 수 있다.
즉, 상기 바늘삽입로봇(30)은 상기 제어부(20)의 제어신호에 따라 동작하며, 상기 제어신호는 파지력에 대응하는 신호이므로, 결과적으로 파지력에 따라 동작하게 된다.
이때, 파지력과 제어신호는 정(正)의 관계를 가지는 것으로, 파지력이 강하면, 상기 제어부(20)는 제어신호를 출력하되, 상기 바늘삽입로봇(30)의 바늘삽입 힘을 증대시켜 강한 힘으로 바늘이 시술 부위에 삽입되도록 제어한다.
반대로, 파지력이 약하면, 상기 제어부(20)는 제어신호를 출력하되, 상기 바늘삽입로봇(30)의 바늘삽입 힘을 감소시켜 약한 힘으로 바늘이 시술 부위에 삽입되도록 제어한다.
즉, 상기 센서(12)에 의해 감지되는 파지력에 상응하여, 상기 바늘삽입로봇(30)의 바늘삽입 힘을 제어하며, 파지력이 강하면, 바늘을 강한 힘으로 삽입하고, 파지력이 약하면, 바늘을 약한 힘으로 삽입하게 된다.
이때, 바늘삽입 힘의 강약은 절대적은 수치가 아닌 상대적인 수치로서, 바늘삽입 힘에 따른 바늘삽입 정도는 시술 부위에 따라 다양하게 설정할 수 있다.
도 2를 참조하여 본 발명에 따른 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어방법을 살펴보면, 먼저 파지부(11)를 파지하는 조작자의 파지력을 감지하는 파지력 감지단계(S10)가 이루어진다.
이후, 감지된 파지력에 따라 바늘삽입로봇(30)의 바늘삽입 힘을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어신호 출력단계(S20)가 이루어진다.
이때, 환부의 조직에 따라 투침이 가능한 힘이 상이할 수 있는데, 시술 부위가 강한 조직이면, 파지부를 강하게 파지하여 강한 힘으로 바늘을 삽입하고, 시술 부위가 약한 조직이면, 파지부를 약하게 파지하여 약한 힘으로 바늘을 삽입하도록 제어하기 위한 제어신호를 출력한다.
이후, 상기 제어신호에 따라 바늘삽입로봇이 제어되어, 시술 부위에 바늘을 삽입하는 바늘삽입단계(S30)가 이루어진다.
이와 같은 본 발명에 따르면, 바늘삽입로봇(30)의 바늘삽입 힘을 파지부(11)를 파지하는 조작자의 파지력을 기반으로 제어할 수 있으므로, 바늘을 시술 부위에 유연하게 삽입할 수 있다.
따라서, 환부의 조직에 따라 투침이 가능한 힘이 상이할 수 있는데, 상기 시술 부위가 강한 조직이면, 상기 파지부를 강하게 파지하여 강한 힘으로 바늘을 삽입하고, 상기 시술 부위가 약한 조직이면, 상기 파지부를 약하게 파지하여 약한 힘으로 바늘을 삽입하도록 제어할 수 있다.
따라서, 조작부를 조작하였으나 투침되지 않는 상황이나, 투침력이 부족하여 투침이 안 되는 상황에서 임계점을 초과한 힘이 계속적으로 가해질 경우 투침거리 조절 실패로 피검자의 피부나 장기를 손상시킬 수 있는 상황을 방지할 수 있어, 시술의 안정성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템 및 제어방법을 한정된 실시 예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 범위 내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 기재된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 조작부 11 : 파지부
12 : 센서 20 : 제어부
21 : 신호처리부 22 : 컨트롤러
30 : 바늘삽입로봇 31 : 엔드이펙터
32 : 바늘
12 : 센서 20 : 제어부
21 : 신호처리부 22 : 컨트롤러
30 : 바늘삽입로봇 31 : 엔드이펙터
32 : 바늘
Claims (5)
- 시술 부위에 삽입하는 바늘을 포함하는 바늘삽입로봇;
파지부 및 상기 파지부를 파지하는 조작자의 파지력을 감지하여, 감지된 파지력을 출력하는 센서를 포함하는 조작부; 및
상기 파지력을 수신하고, 수신한 파지력에 따라 상기 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘을 제어하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 포함하는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 파지력을 수신하고, 수신한 파지력을 신호 처리한 후, 가공 데이터를 송출하는 신호처리부; 및
상기 가공 데이터를 수신하고, 수신한 가공 데이터에 따라 상기 제어신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 제어부는 상기 파지력이 강하면, 강한 힘으로 상기 바늘을 삽입하도록 하고, 상기 파지력이 약하면, 약한 힘으로 상기 바늘을 삽입하도록 하기 위한 제어신호를 출력하는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템. - 파지부를 파지하는 조작자의 파지력을 감지하고,
감지된 파지력에 따라 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘을 제어하기 위한 제어신호를 출력하고,
상기 제어신호에 따라 바늘삽입로봇이 제어되어, 시술 부위에 바늘을 삽입하는 것을 특징으로 하는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어방법. - 제 4 항에 있어서,
상기 시술 부위가 강한 조직이면, 상기 파지부를 강하게 파지하여 강한 힘으로 바늘을 삽입하고, 상기 시술 부위가 약한 조직이면, 상기 파지부를 약하게 파지하여 약한 힘으로 바늘을 삽입하는 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120122464A KR20140056772A (ko) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템 및 제어방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120122464A KR20140056772A (ko) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템 및 제어방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140056772A true KR20140056772A (ko) | 2014-05-12 |
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ID=50887854
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| KR1020120122464A KR20140056772A (ko) | 2012-10-31 | 2012-10-31 | 바늘삽입로봇의 바늘삽입 힘 제어시스템 및 제어방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20140056772A (ko) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160069180A (ko) | 2014-12-08 | 2016-06-16 | 현대중공업 주식회사 | 중재시술 로봇용 공간정합 시스템 |
| KR20160138780A (ko) | 2015-05-26 | 2016-12-06 | 현대중공업 주식회사 | 바늘 가이드형 중재시술 로봇시스템 |
| KR20160148326A (ko) | 2015-06-16 | 2016-12-26 | 현대중공업 주식회사 | 바늘가이드형 중재시술 로봇시스템용 환자측 광학툴 |
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| US11202685B2 (en) | 2015-11-27 | 2021-12-21 | Curexo, Inc. | System for identifying position of marker for orthopedic surgery and method for identifying same |
-
2012
- 2012-10-31 KR KR1020120122464A patent/KR20140056772A/ko not_active Application Discontinuation
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