KR20200137554A

KR20200137554A - Stiffness Measurement Device

Info

Publication number: KR20200137554A
Application number: KR1020190064099A
Authority: KR
Inventors: 최영진; 오동훈; 이슬아; 성민창
Original assignee: 한양대학교 에리카산학협력단
Priority date: 2019-05-30
Filing date: 2019-05-30
Publication date: 2020-12-09

Abstract

According to an embodiment of the present invention, an elasticity measuring device includes: an intender having a contact surface in direct contact with an object and applying a force pressing the object through the contact surface; an angle measuring unit coupled to one side of the intender and measuring a contact angle of the contact surface of the intender; a motor for providing a force to press the object by translating the intender in one axis direction; a force measuring unit which measures the force with which the intender presses the object; and an elasticity measuring unit reflecting the contact angle measured by the angle measuring unit to the force measured by the force measuring unit, wherein, among the forces measured by the force measurement unit, the intender obtains normal force pressed against the object surface in the normal direction, thereby providing more accurate elasticity measurement results.

Description

Elasticity Measurement Device {Stiffness Measurement Device}

본 발명은 탄성도 측정 장치에 관련된 것으로, 보다 구체적으로는, 보다 정확한 탄성도 측정 결과를 제공하는 탄성도 측정 장치에 관련된 것이다. The present invention relates to an elasticity measurement device, and more specifically, to an elasticity measurement device that provides a more accurate elasticity measurement result.

최근 연구조사에 따르면 세계적으로 상·하지 절단환자의 비율은 매년 증가하고 있다. 또한 미국의 경우 매년 약 185,000명의 상·하지 절단 환자가 발생하며, 2050년까지 약 2배 가량 비율이 증가할 것이라고 한다. 때문에 상·하지 절단환자를 위한 로봇 의지(Robotic prosthesis)의 연구가 활발히 진행되고 있다.According to a recent study, the proportion of upper and lower extremity amputations worldwide is increasing every year. In addition, about 185,000 cases of amputation of the upper and lower extremities occur in the United States each year, and the proportion is expected to increase by about twice by 2050. Therefore, research on the robotic prosthesis for upper and lower limb amputation patients is actively being conducted.

이러한 로봇 의지는 의지 착용 시 외형에 대한 거부감과 비용 부담이 적어야 하며, 일상생활 활동(activity of daily living)에서 사용자들에게 우수한 착용감(wear-ability)을 제공할 수 있어야 한다.Such a robot's will should have low resistance to appearance and cost burden when wearing a prosthesis, and should be able to provide excellent wear-ability to users in an activity of daily living.

로봇 의지는 소켓을 통하여 절단되고 남은 신체 부위에 착용되게 되는데, 남은 신체 부위에 대한 고려가 부족한 경우, 소켓 사용에 대한 피로감과 불편함을 느끼고, 염증 및 조직 손상 등의 피부 문제가 발생하게 된다.The robot's will is cut through the socket and worn on the remaining body part. If consideration of the remaining body part is insufficient, fatigue and discomfort with the use of the socket are felt, and skin problems such as inflammation and tissue damage occur.

이에 따라, 소켓이 착용될 신체의 탄성도를 고려하여, 소켓을 설계하는 방안이 떠오르고 있다.Accordingly, a method of designing a socket has emerged in consideration of the elasticity of the body to which the socket is to be worn.

이에 본 발명자들은, 신체의 탄성도를 정확하게 측정할 수 있는 탄성도 측정 장치를 발명하게 되었다. Accordingly, the inventors of the present invention have invented an elasticity measurement device capable of accurately measuring the elasticity of a body.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 보다 정확한 탄성도 측정 결과를 제공하는 탄성도 측정 장치를 제공하는 데 있다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide an elasticity measurement device that provides a more accurate elasticity measurement result.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 사용 편의성이 우수한 탄성도 측정 장치를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an apparatus for measuring elasticity with excellent ease of use.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 탄성도 측정 시 신체의 움직임을 최소화할 수 있는 탄성도 측정 장치를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide an elasticity measuring device capable of minimizing the movement of the body when measuring the elasticity.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 장치는, 대상체와 직접 접촉하는 접촉면을 가지며, 상기 접촉면을 통하여 상기 대상체를 누르는 힘을 가하는 압자(intender); 상기 압자의 일 측에 결합되어, 상기 압자의 접촉면의 접촉각도를 측정하는 각도 측정부; 상기 압자를 일 축 방향으로 병진 이송시켜 상기 대상체를 누르는 힘을 제공하는 모터; 상기 압자가 상기 대상체를 누르는 힘을 측정하는 힘 측정부; 및 상기 힘 측정부에서 측정된 힘에, 상기 각도 측정부에서 측정된 접촉각도를 반영하여, 상기 힘 측정부에서 측정된 힘 중, 상기 압자가 상기 대상체 표면에 대하여 법선방향으로 누르는 법선방향 힘을 획득하는 탄성도 측정부;를 포함할 수 있다.An apparatus for measuring elasticity according to an embodiment of the present invention includes: an indenter having a contact surface in direct contact with an object, and applying a force pressing the object through the contact surface; An angle measuring unit coupled to one side of the indenter and measuring a contact angle of the contact surface of the indenter; A motor for providing a force for pressing the object by translating the indenter in one axis direction; A force measuring unit for measuring the force of the indenter pressing the object; And reflecting the contact angle measured by the angle measuring unit to the force measured by the force measuring unit, among the forces measured by the force measuring unit, a normal force pressed by the indenter in a normal direction with respect to the object surface. It may include; an elasticity measurement unit to obtain.

일 실시 예에 따르면, 상기 모터가 상기 압자를 병진 이송 시킨 병진 이송 거리를 측정하는 거리 측정부를 더 포함하며, 상기 탄성도 측정부는, 상기 획득한 법선방향 힘과, 상기 거리 측정부에서 측정된 상기 병진 이송 거리를 고려하여, 상기 대상체의 탄성도를 획득할 수 있다.According to an embodiment, the motor further includes a distance measuring unit for measuring a translational transport distance through which the indenter has been translated, and the elasticity measuring unit includes the obtained normal force and the measured by the distance measuring unit. In consideration of the translational travel distance, the elasticity of the object may be obtained.

일 실시 예에 따르면, 상기 모터의 회전축에 결합되며, 상기 모터의 회전 운동을 상기 압자를 일 축 방향으로 병진 이송시키는 일 축의 직선 운동으로 변환하는 볼 스크류를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, a ball screw coupled to the rotational shaft of the motor may further include a ball screw that converts the rotational motion of the motor into a linear motion of one axis for translating the indenter in one axis direction.

일 실시 예에 따르면, 상기 각도 측정부는, 상기 접촉각도를 측정하되, 2 축 방향으로 측정하며, 상기 모터가 상기 압자를 병진 이송시키는 일 축 방향과, 상기 각도 측정부가 측정하는 접촉각도의 2 축 방향은, 서로 독립적인 직교 좌표계 성분을 이룰 수 있다.According to an embodiment, the angle measuring unit measures the contact angle, and measures the contact angle in a two-axis direction, the motor translating the indenter, and two axes of the contact angle measured by the angle measuring unit. The directions may form a Cartesian coordinate system component independent from each other.

일 실시 예에 따르면, 상기 각도 측정부는, 상기 대상체의 접촉면에 순응하여 자세를 변형하는 수동 2축 조인트를 통하여 상기 압자와 결합될 수 있다.According to an embodiment, the angle measuring unit may be coupled to the indenter through a manual two-axis joint that changes a posture in conformity with the contact surface of the object.

일 실시 예에 따르면, 상기 모터가 수용되는, 하우징; 상기 하우징의 일 측에 마련된 압자의 상기 대상체에 대한 상대적인 위치를 결정하는 링크 메커니즘; 및 상기 링크 메커니즘의 자세를 결정하는 액츄에이터;를 더 포함하되, 상기 탄성도 측정부는, 상기 액츄에이터를 통하여 상기 링크 메커니즘의 자세를 변화시키되, 상기 압자가 상기 대상체의 길이방향으로 서로 다른 위치에 접촉하도록, 상기 액츄에이터를 구동할 수 있다.According to an embodiment, the motor is accommodated, the housing; A link mechanism for determining a relative position of an indenter provided on one side of the housing with respect to the object; And an actuator for determining a posture of the link mechanism; wherein the elasticity measurement unit changes the posture of the link mechanism through the actuator, so that the indenter contacts different positions in the longitudinal direction of the object. , It is possible to drive the actuator.

일 실시 예에 따르면, 베이스 프레임;을 더 포함하며, 상기 베이스 프레임의 일 측에 마련되어, 상기 대상체를 고정시키되, 상기 대상체의 원주방향으로 이격 배치되어, 상기 대상체를 고정시키는 고정 모듈을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, a base frame; further comprising, a fixing module provided on one side of the base frame to fix the object, but spaced apart in the circumferential direction of the object to fix the object I can.

이에 따라, 탄성도 측정부는 대상체의 탄성도를 측정하되, 대상체의 표면에 대하여 법선방향으로의 탄성도를 측정할 수 있다. 이에 따라, 대상체가 접촉하는 소켓을 설계 함에 있어서, 소켓과 대상체가 서로 접촉하는 대상체의 법선방향으로의 탄성도를 알 수 있기 때문에 소켓이 보다 우수한 착용 편의성을 가지도록, 소켓의 부위 별 탄성도를 달리 설계할 수 있다.Accordingly, the elasticity measurement unit may measure the elasticity of the object, but may measure the elasticity in a direction normal to the surface of the object. Accordingly, when designing a socket in contact with the object, the elasticity of the socket and the object in contact with each other can be known in the normal direction of the object, so that the socket has better wearing convenience, the elasticity of each portion of the socket is determined. Can be designed differently.

또한 일 실시 예에 따르면, 베이스 프레임;을 더 포함하며, 상기 베이스 프레임의 일 측에 마련되어, 상기 대상체를 고정시키되, 상기 대상체의 원주방향으로 이격 배치되어, 상기 대상체를 고정시키는 고정 모듈을 더 포함할 수 있다. In addition, according to an embodiment, further comprising a base frame; further comprising a fixing module provided on one side of the base frame to fix the object, but spaced apart in the circumferential direction of the object to fix the object can do.

이에 따라, 탄성도 측정 중, 대상체의 움직임을 최소화할 수 있으므로, 탄성도 측정 정확도가 향상될 수 있다.Accordingly, during the measurement of the elasticity, the movement of the object can be minimized, so that the accuracy of measuring the elasticity can be improved.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 모듈을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 링크 메커니즘을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.
도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 장치의 동작 예를 설명하기 위한 도면이다. 1 to 3 are views for explaining an apparatus for measuring elasticity according to an embodiment of the present invention.
4 to 7 are views for explaining in detail an elasticity measurement module according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram for explaining in detail a link mechanism according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are views for explaining an operation example of the elasticity measuring device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical idea of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 형상 및 크기는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In the present specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be formed directly on the other component or that a third component may be interposed between them. In addition, in the drawings, the shape and size are exaggerated for effective description of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, and third are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another component. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment. Each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. In addition, in the present specification,'and/or' is used to include at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서 "연결"은 복수의 구성 요소를 간접적으로 연결하는 것, 및 직접적으로 연결하는 것을 모두 포함하는 의미로 사용된다. In the specification, expressions in the singular include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, elements, or a combination of the features described in the specification, and one or more other features, numbers, steps, and configurations It is not to be understood as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof. In addition, in the present specification, "connection" is used as a meaning including both indirectly connecting a plurality of constituent elements and direct connecting.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.Further, in the following description of the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.1 to 3 are views for explaining an apparatus for measuring elasticity according to an embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 장치(1000)는. 지지대(100), 베이스 프레임(110), 고정 모듈(200), 탄성도 측정 모듈(300) 중 적어도 하나를 포함하여 이루어질 수 있다.1 to 3, the elasticity measuring apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention. It may include at least one of the support 100, the base frame 110, the fixing module 200, and the elasticity measurement module 300.

상기 지지대(100)는 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 장치(1000)가 측정 테이블에 안착될 수 있도록 지지면을 제공할 수 있다. 이를 위하여, 상기 지지대(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, “”형상을 가질 수 있다. 다만, 상기 지지대(100)의 형상은 일 예이며, 다른 형상을 가질 수 있음은 물론이다.The support 100 may provide a support surface so that the apparatus 1000 for measuring elasticity according to an embodiment may be seated on a measurement table. To this end, the support 100 may have a “” shape, as shown in FIG. 1. However, the shape of the support 100 is an example, and it goes without saying that it may have a different shape.

상기 베이스 프레임(110)은 상기 지지대(100)의 일 측 예를 들어, 높이 방향으로 마련되어, 고정 모듈(200) 및 탄성도 측정 모듈(300)이 장착될 수 있도록 연결부를 제공할 수 있다. The base frame 110 may be provided on one side of the support 100, for example, in a height direction, and may provide a connection part to allow the fixing module 200 and the elasticity measurement module 300 to be mounted.

상기 베이스 프레임(110)의 일 측에는 고정 모듈(200)이 마련될 수 있다. A fixing module 200 may be provided on one side of the base frame 110.

상기 고정 모듈(200)은, 대상체 예를 들어, 절단되고 남은 신체의 일 측을 고정하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 신체의 전완의 일부가 절단된 경우, 상기 고정 모듈(200)은 전완의 남은 부위의 자세를 고정시킬 수 있다. 이를 위하여, 상기 고정 모듈(200)은 대상체의 원주 방향으로 대상체를 안정적으로 고정할 수 있도록 도 3 에 도시된 바와 같이, 4개의 고정 모듈로 구성될 수 있다. 상기 고정 모듈(200)은 예를 들어, 공기 실린더에 의하여 구동될 수 있다. 이에 따라, 상기 고정 모듈(200)은, 상기 탄성도 측정 모듈(300)이 탄성도를 측정하는 중에, 대상체의 움직임을 최소화할 수 있다. 상기 고정 모듈(200)의 동작은 탄성도 측정부(미도시)에 의하여 제어될 수 있다.The fixing module 200 may perform a function of fixing an object, for example, one side of the body remaining after being cut. For example, when a part of the forearm of the body is cut, the fixing module 200 may fix the posture of the remaining portion of the forearm. To this end, the fixing module 200 may be composed of four fixing modules as shown in FIG. 3 to stably fix the object in the circumferential direction of the object. The fixing module 200 may be driven by, for example, an air cylinder. Accordingly, the fixing module 200 may minimize the movement of the object while the elasticity measurement module 300 is measuring the elasticity. The operation of the fixing module 200 may be controlled by an elasticity measuring unit (not shown).

상기 베이스 프레임(110)의 일 측에는 탄성도 측정 모듈(300)의 일 단이 결합될 수 있다. 상기 탄성도 측정 모듈(300)은, 대상체의 탄성도를 측정하되, 원하는 부위의 탄성도를 측정할 수 있도록, 소정 방향으로 이송 제어될 수 있다. 이를 위하여, 상기 탄성도 측정 모듈(300)은, 상기 탄성도 측정 모듈(300)을 이송시키는 액츄에이터(310)을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 탄성도 측정 모듈(300) 단부의 위치는 제1 액츄에이터(310a) 및 제2 액츄에이터(310b)에 의하여 제어될 수 있다. 즉 탄성도를 측정하는 압자(intender)가 마련된 탄성도 측정 모듈(300) 단부의 위치가 제1 액츄에이터(310a) 및 제2 액츄에이터(310b)에 의하여 제어될 수 있는 것이다. 보다 구체적으로, 상기 탄성도 측정 모듈(300)은 일 단이 압자 측에 연결되고, 타 단이 액츄에이터(310) 측에 연결된 링크 메커니즘을 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 액츄에이터(310)가 구동되는 경우, 상기 링크 메커니즘의 자세가 제어되며, 링크 메커니즘의 자세 제어에 따라, 대상체에 대한 압자의 상대적인 위치가 결정될 수 있다. 상기 링크 메커니즘에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.One end of the elasticity measurement module 300 may be coupled to one side of the base frame 110. The elasticity measurement module 300 may measure the elasticity of the object, but may be transferred in a predetermined direction to measure the elasticity of a desired portion. To this end, the elasticity measurement module 300 may further include an actuator 310 for transferring the elasticity measurement module 300. For example, as shown in FIG. 2, the position of the end of the elasticity measurement module 300 may be controlled by the first actuator 310a and the second actuator 310b. That is, the position of the end of the elasticity measurement module 300 in which the indenter for measuring the elasticity is provided may be controlled by the first actuator 310a and the second actuator 310b. More specifically, the elasticity measurement module 300 may further include a link mechanism having one end connected to the indenter side and the other end connected to the actuator 310 side. Accordingly, when the actuator 310 is driven, the posture of the link mechanism is controlled, and the relative position of the indenter with respect to the object may be determined according to the posture control of the link mechanism. A detailed description of the link mechanism will be described later.

상기 액츄에이터(310)도 상기 베이스 프레임(110)에 장착될 수 있으며, 이 때, 상기 액츄에이터(310)도 탄성도 측정부에 의하여 제어될 수 있다.The actuator 310 may also be mounted on the base frame 110, and at this time, the actuator 310 may also be controlled by an elasticity measuring unit.

일 실시 예에 따르면, 상기 탄성도 측정 모듈(300)은 대상체의 탄성도를 다 축으로 측정하기 위하여, 대상체의 원주 방향으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 탄성도 측정 모듈(300)이 소정의 원주각으로 이격하되, 4 개로 구성된 경우, 대상체의 4개의 지점에 대한 탄성도를 동시에 측정할 수 있는 것이다.According to an embodiment, the elasticity measurement module 300 may be arranged in a circumferential direction of the object in order to measure the elasticity of the object in multiple axes. For example, as shown in Figs. 1 to 3, when the elasticity measurement module 300 is spaced apart at a predetermined circumferential angle, but consists of four, the elasticity of four points of the object can be simultaneously measured. There is.

또한, 일 실시 예에 따르면, 상기 탄성도 측정 모듈(300)은 대상체의 길이 방향으로 서로 다른 부위의 탄성도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성도 측정 모듈(300)은 대상체의 제1 부위와 제1 부위로부터 대상체의 길이방향으로 이격된 제2 부위의 탄성도를 측정할 수 있다. 이를 위하여, 상기 액츄에이터(310)가 제어될 수 있다. 즉, 액츄에이터(310)의 구동에 따라, 링크 메커니즘의 자세가 제어되는데, 이 때, 링크 메커니즘의 자세에 따라 제1 부위 및 제2 부위의 탄성도가 측정될 수 있는 것이다. 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.In addition, according to an embodiment, the elasticity measurement module 300 may measure elasticity of different parts in the length direction of the object. For example, the elasticity measurement module 300 may measure the elasticity of a first portion of the object and a second portion spaced apart from the first portion in the length direction of the object. To this end, the actuator 310 may be controlled. That is, as the actuator 310 is driven, the posture of the link mechanism is controlled. In this case, the elasticity of the first part and the second part can be measured according to the posture of the link mechanism. A detailed description of this will be described later.

이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 모듈(300)이 상세히 설명된다. Hereinafter, the elasticity measurement module 300 according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 모듈을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.4 to 7 are views for explaining in detail an elasticity measurement module according to an embodiment of the present invention.

상기 탄성도 측정 모듈(300)은 하우징(320), 모터(330), 볼 스크류(332), 힘 측정부(340), 결합부(342, 344), 각도 측정부(350), 수용부(360) 및 압자(370, intender) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The elasticity measurement module 300 includes a housing 320, a motor 330, a ball screw 332, a force measurement unit 340, a coupling unit 342, 344, an angle measurement unit 350, and a receiving unit ( 360) and the indenter 370 may include at least one of the intender.

상기 하우징(320)은, 상기 탄성도 측정 모듈(300)이 수용되는 공간을 제공할 수 있다. 상기 하우징(320)의 일 측은 링크 메커니즘(도 8의 380, 390 참조)을 통하여 액츄에이터(310)에 연결될 수 있다.The housing 320 may provide a space in which the elasticity measurement module 300 is accommodated. One side of the housing 320 may be connected to the actuator 310 through a link mechanism (see 380 and 390 in FIG. 8 ).

상기 하우징(320) 내부에는 상기 모터(330)가 수용될 수 있다. 상기 모터(330)는 상기 압자(370)를 소정 방향으로 예를 들어, 1 축 방향(도 6의 Y 축 방향)으로 병진 이송시킬 수 있다. The motor 330 may be accommodated in the housing 320. The motor 330 may translate the indenter 370 in a predetermined direction, for example, in one axis direction (Y axis direction in FIG. 6 ).

상기 모터(330)의 회전 축에는, 볼 스크류(332)가 마련될 수 있다. 상기 볼 스크류(332)는 상기 모터(330)의 회전 운동을 병진 운동으로 변환시킬 수 있다. 즉, 상기 볼 스크류(332)가 모터(330)의 회전 운동을 병진 운동으로 변환함으로써, 상기 압자(370)로 하여금 대상체를 1 축 방향(도 6의 Y 축 방향)으로 누르게 할 수 있다.A ball screw 332 may be provided on the axis of rotation of the motor 330. The ball screw 332 may convert the rotational motion of the motor 330 into a translational motion. That is, the ball screw 332 converts the rotational motion of the motor 330 into a translational motion, thereby causing the indenter 370 to press the object in one axis direction (Y-axis direction in FIG. 6 ).

상기 모터(330)에는 엔코더(encoder)가 마련될 수 있다. 상기 엔코더는, 상기 모터(330)의 회전량을 감지할 수 있다. 상기 엔코더는, 모터의 회전 축이 1 회전하는 경우, 256 펄스를 제공할 수 있다. 즉, 엔코더가 감지하는 펄스의 수에 볼 스크류(332)의 리드 (모터의 1 회전 시 전진 거리) 거리가 고려됨으로써, 압자(370)가 대상체를 누름에 따른 대상체의 변형량이 획득될 수 있다. An encoder may be provided in the motor 330. The encoder may detect the amount of rotation of the motor 330. The encoder may provide 256 pulses when the rotation axis of the motor rotates by one. That is, the distance of the lead of the ball screw 332 (advance distance during one rotation of the motor) is considered in the number of pulses detected by the encoder, so that the amount of deformation of the object as the indenter 370 presses the object may be obtained.

일 예에 따르면, 상기 모터(330)는 엔코더를 가지는 기어리스(gearless) DC 모터일 수 있다.According to an example, the motor 330 may be a gearless DC motor having an encoder.

상기 볼 스크류(332)의 일 측에는 힘 측정부(340)가 마련될 수 있다. 상기 힘 측정부(340)는 상기 압자(370)가 대상체를 누르는 힘을 측정할 수 있다. 다른 관점에서, 상기 압자(370)가 대상체를 누름에 따른 반력을 측정할 수 있다. 이를 위하여, 상기 힘 측정부(340)는 상기 압자(370)의 일 측에 마련될 수 있으며, 로드 셀(load cell)로 이루어질 수 있다. 상기 힘 측정부(340)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 결합부(342, 344)에 수용될 수 있다.A force measuring unit 340 may be provided on one side of the ball screw 332. The force measuring unit 340 may measure a force by which the indenter 370 presses the object. In another aspect, the reaction force when the indenter 370 presses the object may be measured. To this end, the force measurement unit 340 may be provided on one side of the indenter 370 and may be formed of a load cell. The force measuring unit 340 may be accommodated in the first and second coupling portions 342 and 344, as shown in FIG. 5.

상기 제2 결합부(344)의 일 측에는 각도 측정부(350)가 마련될 수 있다. 상기 각도 측정부(350)는 상기 압자(370)가, 대상체를 누르는 시점에서의 상기 압자(370)가 대상체가 접촉하는 접촉각도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 각도 측정부(350)는 2 축 방향으로의 접촉각도를 측정할 수 있다. 이를 위하여 상기 각도 측정부(350)는 포텐셔미터로 이루어질 수 있다. 상기 포텐셔미터로 이루어진 각도 측정부(350)는, 접촉각도를 전압으로 출력할 수 있다. 즉, 접촉각도와 출력전압은 선형의 관계를 가지며, 접촉각도가 증가할수록 출력전압은 증가할 수 있다. 이에 따라, 각도 측정부(350)의 출력전압을 통하여 접촉각도를 알 수 있다. An angle measuring part 350 may be provided on one side of the second coupling part 344. The angle measuring unit 350 may measure a contact angle at which the indenter 370 contacts the object when the indenter 370 presses the object. For example, the angle measuring unit 350 may measure a contact angle in a two-axis direction. To this end, the angle measuring unit 350 may be formed of a potentiometer. The angle measuring unit 350 made of the potentiometer may output a contact angle as a voltage. That is, the contact angle and the output voltage have a linear relationship, and the output voltage may increase as the contact angle increases. Accordingly, the contact angle can be known through the output voltage of the angle measuring unit 350.

일 실시 예에 따르면, 상기 각도 측정부(350)가 측정하는 2 축의 방향은, 상기 모터(330)에 의하여 압자(370)가 병진 이송되는 일 방향과 서로 독립적인 직교 좌표계를 구성할 수 있다. 예를 들어, 각도 측정부(350)는 X, Z 축 방향(도 6 참조)의 각도를 측정하고, 모터(330)는 압자(370)를 Y 축 방향(도 6 참조)으로 병진 이송시킬 수 있다. 상기 각도 측정부(350)의 상세한 기능에 대해서는 후술하기로 한다.According to an embodiment, the direction of the two axes measured by the angle measuring unit 350 may constitute a Cartesian coordinate system independent from one direction in which the indenter 370 is translated by the motor 330. For example, the angle measuring unit 350 measures an angle in the X and Z axis directions (see FIG. 6), and the motor 330 can translate the indenter 370 in the Y axis direction (see FIG. 6). have. Detailed functions of the angle measuring unit 350 will be described later.

상기 압자(370)의 자세는 대상체의 접촉면에 순응하여 변경될 수 있다. 즉, 상기 압자(370)의 일 단에 마련된 수동 2 자유도 조인트에 의하여 상기 압자(370)의 접촉면이 대상체의 접촉면에 순응하여 변경될 수 있다. 이를 위하여, 상기 각도 측정부(350)의 일 단에는 수동 2 자유도 조인트가 마련될 수 있다. 수동 2 자유도 조인트는 +30 도 내지 -30 도 범위에서 압자(370)의 접촉방향을 조절할 수 있다.The posture of the indenter 370 may be changed according to the contact surface of the object. That is, the contact surface of the indenter 370 may be changed in conformity with the contact surface of the object by a manual two-degree of freedom joint provided at one end of the indenter 370. To this end, a manual 2-degree of freedom joint may be provided at one end of the angle measuring unit 350. The manual two-degree of freedom joint can adjust the contact direction of the indenter 370 in the range of +30 degrees to -30 degrees.

상기 각도 측정부(350)는 수용부(360)에 수용될 수 있다. 상기 수용부(360)에는 상기 각도 측정부(350)의 조인트 예를 들어, 수동 2 자유도 조인트가 관통하는 조인트 홀이 마련될 수 있다. 상기 수용부(360)의 조인트 홀을 관통하는, 조인트 일 단에는 압자(370)가 연결될 수 있다. The angle measuring unit 350 may be accommodated in the receiving unit 360. The receiving part 360 may be provided with a joint hole through which the joint of the angle measuring part 350, for example, a manual two-degree of freedom joint passes. An indenter 370 may be connected to one end of the joint that passes through the joint hole of the receiving part 360.

상기 압자(370)는 대상체와 직접 접촉하는 접촉면을 가지며, 상기 접촉면을 통하여 대상체에 압력을 가할 수 있다. 즉, 모터(330) 및 볼 스크류(332)의 구동에 의하여 상기 압자(370)는 대상체의 표면을 대상체의 내부 방향으로 밀 수 있는 것이다.The indenter 370 has a contact surface in direct contact with the object, and pressure may be applied to the object through the contact surface. That is, by driving the motor 330 and the ball screw 332, the indenter 370 can push the surface of the object in the inner direction of the object.

통상적으로 대상체의 탄성도를 측정하기 위해서는, 대상체를 누르는 힘(F)와 대상체를 누르는 힘(반력)에 의한 대상체의 변형량(xdis)이 측정되어야 한다. 이 때, 정확한 탄성도를 측정하기 위해서는, 대상체를 대상체의 표면에 대하여 법선방향으로 누르는 힘을 측정하는 것이 중요하다.In general, in order to measure the degree of elasticity of an object, a force F pressing the object and a deformation amount xdis of the object due to the force pressing the object (reaction force) must be measured. In this case, in order to accurately measure the degree of elasticity, it is important to measure the force pressing the object in the normal direction with respect to the surface of the object.

보다 구체적인 설명을 위하여, 도 6 및 도 7을 참조하기로 한다. 도 7을 참조하면, 측정하고자 하는 대상체의 표면은 인체의 굴곡에 의하여 소정 방향 경사를 가지게 된다. For a more detailed description, reference will be made to FIGS. 6 and 7. Referring to FIG. 7, the surface of an object to be measured has a slope in a predetermined direction due to the curvature of the human body.

압자(370)가 대상체의 표면이 접촉하게 되면, 압자(370)는, 대상체의 표면 접촉각도에 순응하여 자세를 변형하게 된다. 이는 상술한 바와 같이, 압자(370)가 각도 측정부(350)와 연결되되, 수동 2 자유도 조인트를 통하여 연결되기 때문에, 압자(370)의 자세가 대상체의 표면 접촉각도에 순응하여 변환될 수 있는 것이다.When the indenter 370 contacts the surface of the object, the indenter 370 changes its posture in conformity with the surface contact angle of the object. As described above, since the indenter 370 is connected to the angle measuring unit 350 but is connected through a manual two-degree of freedom joint, the posture of the indenter 370 can be converted to conform to the surface contact angle of the object. There is.

이에 따라, 상기 압자(370)의 접촉면의 법선방향과 대상체의 접촉면의 법선방향이 서로 일치하게 된다.Accordingly, the normal direction of the contact surface of the indenter 370 and the normal direction of the contact surface of the object coincide with each other.

이 때, 상기 각도 측정부(350)는 상기 대상체와 상기 압자(370)의 접촉면 간의 접촉각도를 측정할 수 있다.In this case, the angle measuring unit 350 may measure a contact angle between the object and the contact surface of the indenter 370.

이 후, 모터(330) 및 볼 스크류(332)에 의하여, 상기 압자(370)는 대상체를 누르게 된다. 상기 압자(370)가 대상체를 누르는 경우, 대상체에 변형이 발생하고, 상술한 엔코더는 대상체의 변형량을 측정할 수 있다.After that, by the motor 330 and the ball screw 332, the indenter 370 presses the object. When the indenter 370 presses the object, deformation occurs in the object, and the above-described encoder may measure the amount of deformation of the object.

한편, 상기 힘 측정부(340)는 상기 압자(370)가 대상체를 누르는 힘을 측정할 수 있다. 그러나, 힘 측정부(340)가 측정하는 대상체를 누르는 힘의 방향과, 대상체의 접촉면의 법선방향은 상이할 수 있다. 이는 압자(370)를 병진 이송시키는 방향과, 대상체의 법선방향의 차이에 의한 것이다. 즉 도 6 및 도 7(b)에 도시된 바와 같이, 힘 측정부(340)가 측정하는 대상체를 누르는 힘의 방향은 F인 반면, 대상체의 접촉면의 법선방향은 Fθ 일 수 있다. Meanwhile, the force measuring unit 340 may measure a force by which the indenter 370 presses the object. However, a direction of a force pressing the object measured by the force measuring unit 340 and a normal direction of a contact surface of the object may be different. This is due to the difference between the direction in which the indenter 370 is translated and the normal direction of the object. That is, as shown in FIGS. 6 and 7B, the direction of the force pressing the object measured by the force measuring unit 340 may be F, while the normal direction of the contact surface of the object may be Fθ.

따라서, 힘 측정부(340)가 측정하는 힘(F) 중, 대상체의 접촉면의 법선방향 성분인 Fθ를 추출할 필요가 있는 것이다. 이에 따라, 탄성도 측정부는 상기 힘 측정부(340)가 측정한 힘(F)에 상기 각도 측정부(350)가 측정한 접촉각도를 반영할 수 있다.Therefore, it is necessary to extract Fθ, which is a component in the normal direction of the contact surface of the object, of the force F measured by the force measurement unit 340. Accordingly, the elasticity measurement unit may reflect the contact angle measured by the angle measurement unit 350 to the force F measured by the force measurement unit 340.

즉, 아래 수학식 1에 따라, 탄성도 측정부는, 대상체의 법선방향으로 가해지는 법선방향 힘을 측정할 수 있다.That is, according to Equation 1 below, the elasticity measurement unit may measure a normal force applied in the normal direction of the object.

(여기서, θ는 각도 측정부(350)까 측정한 두 축의 각도 θx, θy를 의미(도 6 참조))(Here, θ means the angles θx and θy of the two axes measured to the angle measuring unit 350 (see FIG. 6))

이에 따라, 탄성도 측정부는, 대상체를 법선방향으로 누르는 힘(Fθ)을 획득할 수 있는 것이다.Accordingly, the elasticity measurement unit may obtain a force (Fθ) pressing the object in the normal direction.

따라서, 탄성도 측정부는, 아래 수학식 2에 따라, 대상체의 특정 지점의 탄성도를 보다 정확하게 측정할 수 있다.Accordingly, the elasticity measurement unit may more accurately measure the elasticity of a specific point of the object according to Equation 2 below.

(k는 탄성도, Fθ는 대상체의 표면을 대상체의 법선방향으로 누르는 힘, xdis는 대상체와 압자가 접촉한 순간부터 압자가 움직인 거리)(k is the degree of elasticity, Fθ is the force pressing the surface of the object in the normal direction of the object, xdis is the distance the indenter moves from the moment the object and the indenter are in contact)

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 링크 메커니즘을 상세하게 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for explaining in detail a link mechanism according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 링크 메커니즘은 제1 링크 메커니즘(380)과 제2 링크 메커니즘(390)으로 이루어지되, 액츄에이터(310)와 압자(370) 사이에 마련될 수 있다.Referring to FIG. 8, the link mechanism according to an embodiment includes a first link mechanism 380 and a second link mechanism 390, but may be provided between the actuator 310 and the indenter 370.

상기 제1 링크 메커니즘(380)은, 제1 내지 제6 링크(381, 382, 383, 384, 386, 387) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 때, 제1, 제2, 제5 및 제6 링크(381, 382, 386, 387)는 평행사변형을 이룰 수 있고, 제4 링크(384)에는 압자(370)가 연결될 수 있다.The first link mechanism 380 may include at least one of first to sixth links 381, 382, 383, 384, 386, and 387. In this case, the first, second, fifth and sixth links 381, 382, 386, and 387 may form a parallelogram, and an indenter 370 may be connected to the fourth link 384.

상기 제2 링크 메커니즘(390)은 제1 내지 제7 링크(391, 392, 393, 394, 395, 396, 397) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The second link mechanism 390 may include at least one of first to seventh links 391, 392, 393, 394, 395, 396, and 397.

이 때, 상기 제1 링크 메커니즘(380)의 제1 링크(381)의 일 단과 제2 링크 메커니즘(390)의 제1 및 제2 링크(391, 392)의 일 단은 서로 같은 노드로 공유될 수 있다. 이에 따라 상기 제1 및 제2 링크 메커니즘(380, 390)은 서로 종속되어 움직일 수 있다.At this time, one end of the first link 381 of the first link mechanism 380 and one end of the first and second links 391 and 392 of the second link mechanism 390 are shared by the same node. I can. Accordingly, the first and second link mechanisms 380 and 390 may be dependent on each other to move.

상기 제1 링크 메커니즘(380)의 액티브 조인트(active joint)에는 제1 링크(381)를 회전시키는 제1 액츄에이터(310a)가 연결되고, 상기 제1 링크 메커니즘(380)의 액티브 조인트(active joint)에는 제2 링크(382)를 회전시키는 제2 액츄에이터(310b)가 연결될 수 있다.A first actuator 310a for rotating the first link 381 is connected to an active joint of the first link mechanism 380, and an active joint of the first link mechanism 380 A second actuator 310b for rotating the second link 382 may be connected to.

이에 따라, 상기 압자(370)의 위치는, 상기 제1 및 제2 액츄에이터(310)의 회전 각도 및 링크 메커니즘의 형상에 따라 결정될 수 있다. 구체적으로 아래 수학식 3에 따라, 상기 압자(370)의 위치가 결정될 수 있다.Accordingly, the position of the indenter 370 may be determined according to the rotation angle of the first and second actuators 310 and the shape of the link mechanism. Specifically, according to Equation 3 below, the position of the indenter 370 may be determined.

(xe, ye는 압자의 좌표, l1은 제1 링크(381)의 길이, l3은 제3 리크(383)의 길이, l4는 하우징(320)의 일 측에서 압자(370)까지의 거리(수평 거리), l5는 하우징(320)의 저면에서 압자(370)까지의 거리(수직 거리), θ1은 제1 액츄에이터(310a)의 회전 각도, θ2는 제2 액츄에이터(310b)의 회전 각도)(xe, ye are the coordinates of the indenter, l1 is the length of the first link 381, l3 is the length of the third leak 383, and l4 is the distance from one side of the housing 320 to the indenter 370 (horizontal Distance), l5 is the distance from the bottom of the housing 320 to the indenter 370 (vertical distance), θ1 is the rotation angle of the first actuator 310a, θ2 is the rotation angle of the second actuator 310b)

이에 따라, 상기 탄성도 측정부는, 제1 및 제2 액츄에이터(310)을 구동함으로써, 링크 메커니즘의 자세를 변화시킬 수 있고, 이에 따라 압자를 통하여 원하는 부위의 탄성도를 측정할 수 있다. Accordingly, the elasticity measurement unit may change the posture of the link mechanism by driving the first and second actuators 310, and accordingly, measure the elasticity of a desired portion through the indenter.

도 9 및 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 장치의 동작 예를 설명하기 위한 도면이다. 9 and 10 are views for explaining an operation example of the elasticity measuring device according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 상기 탄성도 측정부는, 먼저 고정 모듈(200)을 통하여 대상체의 일 측 예를 들어, 단부(FP)를 고정할 수 있다. 이에 따라, 탄성도 측정 중 대상체의 움직임이 최소화될 수 있다.Referring to FIG. 9, the elasticity measurement unit may first fix one side of the object, for example, the end FP through the fixing module 200. Accordingly, movement of the object may be minimized while measuring the elasticity.

상기 탄성도 측정부는 신체에 착용될 소켓의 크기를 고려하여 탄성도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄성도 측정부는, 탄성도 측정 모듈(300)을 통하여 제1 부위(MP_1)의 탄성도와 제2 부위(MP_2)의 탄성도를 측정할 수 있다. 예를 들어, 제1 부위는 고정 부위로부터 70mm 이격된 부위이고, 제2 부위는 고정 부위로부터 120mm 이격된 부위일 수 있다. 즉, 대상체의 길이방향으로 서로 다른 부위의 탄성도가 측정될 수 있는 것이다. 대상체의 길이방향 탄성도가 고려됨으로써, 대상체와 소켓의 접촉면적을 넓힐 수 있으므로, 소켓 착용 편의성이 향상될 수 있다.The elasticity measurement unit may measure the elasticity in consideration of the size of the socket to be worn on the body. For example, the elasticity measurement unit may measure the elasticity of the first portion MP_1 and the elasticity of the second portion MP_2 through the elasticity measurement module 300. For example, the first portion may be a portion separated by 70 mm from the fixed portion, and the second portion may be a portion separated by 120 mm from the fixed portion. That is, the elasticity of different parts in the longitudinal direction of the object can be measured. Since the elasticity in the longitudinal direction of the object is considered, the contact area between the object and the socket can be increased, so that the convenience of wearing the socket can be improved.

이를 위하여, 상기 탄성도 측정부는 상기 액츄에이터(310)를 구동하여, 압자(370)를 제1 부위(MP_1) 상측으로 이동시킬 수 있다. 이 후, 상기 탄성도 측정부는 모터(330)를 구동시켜 압자(370)를 대상체의 접촉면과 접촉시킬 수 있다. 또한, 상기 탄성도 측정부는, 엔코더를 통하여, 압자(370)가 대상체와 접촉한 이후부터 대상체의 변형량을 측정할 수 있다. 또한, 상기 탄성도 측정부는 각도 측정부(350) 및 힘 측정부(340)를 통하여 대상체의 법선방향으로 작용한 힘을 측정할 수 있다. 이를 통하여 탄성도 측정부는, 대상체의 법선방향으로의 탄성도를 측정할 수 있는 것이다. To this end, the elasticity measurement unit may drive the actuator 310 to move the indenter 370 upwards of the first portion MP_1. Thereafter, the elasticity measurement unit may drive the motor 330 to bring the indenter 370 into contact with the contact surface of the object. In addition, the elasticity measurement unit may measure the amount of deformation of the object after the indenter 370 contacts the object through an encoder. In addition, the elasticity measurement unit may measure a force applied in the normal direction of the object through the angle measurement unit 350 and the force measurement unit 340. Through this, the elasticity measurement unit is capable of measuring the elasticity in the normal direction of the object.

탄성도 측정 모듈이 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 4 개인 경우, 도 9에 도시된 1, 2, 3, 4 지점의 탄성도가 동시에 측정될 수 있다. As shown in FIGS. 1 to 3, when there are 4 elasticity measuring modules, the elasticity of points 1, 2, 3, and 4 shown in FIG. 9 may be measured simultaneously.

한편 제1 부위(MP_1)의 탄성도 측정이 종료된 후에, 탄성도 측정부는 액츄에이터(310)을 구동하여 압자(370)를 제2 부위(MP_2) 상측으로 이동시킬 수 있다. 동일한 방식으로 탄성도 측정부는 제2 부위(MP_2)의 1, 2, 3, 4 지점의 탄성도를 측정할 수 있다.Meanwhile, after the measurement of the elasticity of the first portion MP_1 is finished, the elasticity measurement unit may move the indenter 370 to the upper side of the second portion MP_2 by driving the actuator 310. In the same manner, the elasticity measurement unit may measure the elasticity at points 1, 2, 3, and 4 of the second part MP_2.

도 10은 상술된 동작 예에 따라 실제 탄성도를 측정한 예를 도시한다. 실험은 3회 실시 되었으며, 도 9의 제1 부위 MP_1에서 탄성도를 측정한 결과이다.10 shows an example of measuring an actual elasticity according to the above-described operation example. The experiment was carried out three times, and it is the result of measuring the elasticity at the first part MP_1 of FIG. 9.

도 10에 도시된 바와 같이, 1 지점은 0.111N의 대상체 법선방향 작용 힘에 대해 0.871mm의 변형이 있었고, 2 지점은 0.112N의 대상체 법선방향 작용 힘에 대해, 0.961mm의 변형이 있었고, 3 지점은 0.11N의 대상체 법선방향 작용 힘에 대해 0.93mm의 변형이 있었고, 4 지점은 0.066N의 힘에 대해 0.279mm의 변형이 있음을 확인할 수 있다. 이를 통하여 탄성도가 측정될 수 있고, 탄성도 측정 결과에 따라 소켓이 맞춤형으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 탄성도 측정 결과에 따라 단단한 부위(예를 들어, 뼈 부위)에는 부드러운 소재가 접촉하도록 할 수 있고, 부드러운 부위(예를 들어, 연 조직)에는 다소 단단한 소재가 접촉하도록 할 수 있다.As shown in FIG. 10, point 1 had a deformation of 0.871 mm with respect to a force acting in the normal direction of the object of 0.111 N, point 2 had a deformation of 0.961 mm with a force acting in the normal direction of the object of 0.112 N, and 3 It can be seen that there was a deformation of 0.93mm for the force applied in the normal direction of the object of 0.11N at the point, and the deformation of 0.279mm for the force of 0.066N at the four points. Through this, the elasticity can be measured, and the socket can be customized according to the elasticity measurement result. For example, depending on the elasticity measurement result, a soft material may be in contact with a hard area (eg, a bone area), and a somewhat hard material may be in contact with a soft area (eg, a soft tissue). .

이상 본 발명의 일 실시 예를 설명함에 있어서, 탄성도가 측정되는 대상체가 인체 특히 피부인 것을 상정하였으나, 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 장치가 인체 외에 다른 대상체의 탄성도를 측정하는 데 적용될 수 있음은 물론이다.In the above description of an embodiment of the present invention, it is assumed that the object for which the elasticity is measured is the human body, especially the skin, but the elasticity measurement apparatus according to the embodiment can be applied to measure the elasticity of an object other than the human body. Yes, of course.

또한, 일 실시 예에 따른 탄성도 측정 장치를 설명함에 있어서, 탄성도 측정 모듈이 4 개인 것을 상정하였으나, 이 보다 더 많거나 적은 탄성도 측정 모듈이 구비될 수 있다.In addition, in describing the elasticity measurement apparatus according to an embodiment, it is assumed that there are four elasticity measurement modules, but more or less elasticity measurement modules may be provided.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.In the above, the present invention has been described in detail using preferred embodiments, but the scope of the present invention is not limited to specific embodiments, and should be interpreted by the appended claims. In addition, those who have acquired ordinary knowledge in this technical field should understand that many modifications and variations can be made without departing from the scope of the present invention.

1000 : 탄성도 측정 장치
200: 고정 모듈
300: 탄성도 측정 모듈
330: 모터
332: 볼 스크류
340: 힘 측정부
350: 각도 측정부
370: 압자1000: elasticity measuring device
200: fixed module
300: elasticity measurement module
330: motor
332: ball screw
340: force measuring unit
350: angle measuring unit
370: indenter

Claims

An indenter having a contact surface in direct contact with the object and applying a force pressing the object through the contact surface;
An angle measuring unit coupled to one side of the indenter and measuring a contact angle of the contact surface of the indenter;
A motor for providing a force for pressing the object by translating the indenter in one axis direction;
A force measuring unit for measuring the force of the indenter pressing the object; And
By reflecting the contact angle measured by the angle measuring unit to the force measured by the force measuring unit, from the force measured by the force measuring unit, a normal force that the indenter presses against the object surface in a normal direction is obtained. The elasticity measurement device including;

The method of claim 1,
The motor further comprises a distance measuring unit for measuring the translational transport distance through the translation of the indenter,
The elasticity measurement unit, in consideration of the obtained normal force and the translational transport distance measured by the distance measurement unit, to obtain the elasticity of the object, the elasticity measurement apparatus.

The method of claim 1,
A ball screw coupled to the rotational shaft of the motor and converting the rotational motion of the motor into a linear motion of one axis for translating the indenter in one axial direction.

The method of claim 3,
The angle measuring unit measures the contact angle, but measures in two directions,
One axial direction in which the motor translates the indenter and two axial directions of the contact angle measured by the angle measuring unit constitute a mutually independent Cartesian coordinate system component.

The method of claim 1,
The angle measuring unit,
The elasticity measuring device is coupled to the indenter through a manual biaxial joint that conforms to the contact surface of the object to change a posture.

The method of claim 1,
A housing in which the motor is accommodated;
A link mechanism for determining a relative position of an indenter provided on one side of the housing with respect to the object; And
Further comprising; an actuator for determining the posture of the link mechanism,
The elasticity measurement unit changes the posture of the link mechanism through the actuator, and drives the actuator so that the indenter contacts different positions in the longitudinal direction of the object.

The method of claim 1,
It further includes a base frame;
An elasticity measurement apparatus further comprising a fixing module provided on one side of the base frame to fix the object, and spaced apart from the object in a circumferential direction to fix the object.