KR20220072092A - 마사지 로봇 및 이의 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마사지를 받는 사람의 체형을 측정하고, 체형을 기반으로 마사지를 수행할 수 있는 마사지 로봇 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명은 사용자를 스캔하거나 촬영하여 상기 사용자의 3차원 형상정보를 획득하는 형상정보 획득부와, 상기 3차원 형상정보를 기반으로, 상기 사용자의 신체를 따라 이동하고, 상기 신체에 접촉하여 일정한 접촉힘이 발생하는 깊이정보를 측정하는 깊이정보 측정로봇팔과, 상기 3차원 형상정보와 상기 깊이정보를 매칭하여 일정하중 맵(constant force map)을 구성하는 맵 구성부를 포함하는 제어부와, 상기 일정하중 맵을 기준으로 이동하여 상기 사용자의 신체를 마사지하는 마사지 로봇팔을 포함하는 것을 특징으로 하는 마사지 로봇을 제공한다.

Description

마사지 로봇 및 이의 제어 방법{Massage robot and control method thereof}

본 발명은 마사지 로봇 및 이의 제어 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 마사지를 받는 사람의 체형을 측정하고, 체형을 기반으로 마사지를 수행할 수 있는 마사지 로봇 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

마사지 요법은 현대 의학에서 전통적 수기적 요법으로, 치료적 마사지로 현재 대부분의 병원에서는 인력에 의한 시술에 의존하고 있다.

또한, 디바이스를 사용한 헬스케어 및 마사지 산업의 국내외시장 확대가 진행중이며, 마사지 서비스로봇은 인구감소에 따른 의료 인력의 부족 완화 및 고령자 및 장애인의 삶의 질을 향상시킬 수 있는 대안으로 부상하고 있다.

정량화된 힘, 반복성, 정확성, 현장신뢰도가 확인된 기존의 산업용 협동로봇을 마사지분야에 적용함으로써 마사지의 위치, 강도 등을 고려한 맞춤형 테라피을 개발함으로써 마사지 로봇의 효율성을 높일 수 있다.

실질적으로, 마사지 로봇의 운용을 위해서는 먼저 사람을 인식하고 사람의 움직임 및 근골격위치를 추정하는 것이 필수적이다.

이를 위하여, 종래 기술에서는 마사지 로봇에 장착된 포스센서가 지속적으로 신체를 센싱하며 마사지를 받는 사람의 체형 및 움직임을 확인해야 하므로, 센서를 오랜시간 사용하게 되고, 이에 따라 센서의 고장율이 증가해 마사지 로봇의 고장의 원인이 되는 문제점을 가진다.

대한민국 등록특허공보 제10-1222519호(발명의 명칭: 침대형 자동 멀티플렉스 마사지기, 공고일: 2013.01.15)

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 사용자의 3차원 형상정보 및 접촉힘이 발생하는 깊이정보를 기반으로 마사지 경로를 생성하여 사용자의 신체에 전체적으로 동일한 마사지 효과를 얻을 수 있도록 하는 마사지 로봇 및 이의 제어 방법을 제공한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 사용자를 스캔하거나 촬영하여 상기 사용자의 3차원 형상정보를 획득하는 형상정보 획득부와, 상기 3차원 형상정보를 기반으로, 상기 사용자의 신체를 따라 이동하고, 상기 신체에 접촉하여 일정한 접촉힘이 발생하는 깊이정보를 측정하는 깊이정보 측정로봇팔과, 상기 3차원 형상정보와 상기 깊이정보를 매칭하여 일정하중 맵(constant force map)을 구성하는 맵 구성부를 포함하는 제어부와, 상기 일정하중 맵을 기준으로 이동하여 상기 사용자의 신체를 마사지하는 마사지 로봇팔을 포함하는 것을 특징으로 하는 마사지 로봇을 제공한다.

여기서, 상기 제어부는 상기 형상정보 획득부가 상기 사용자의 이동을 검출한 경우, 상기 사용자의 이동거리를 계산하는 이동거리 계산부와, 상기 이동거리만큼 상기 3차원 형상정보를 이동시켜, 상기 일정하중 맵을 갱신하는 맵 갱신부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제어부는 상기 형상정보 획득부로부터 상기 3차원 형상정보를 전달받아 저장하는 형상정보 저장부와, 상기 깊이정보 측정로봇팔의 움직임을 제어하는 상기 깊이정보 측정로봇팔 이동제어부와, 상기 깊이정보 측정로봇팔로부터 상기 깊이정보를 전달받아 저장하는 깊이정보 저장부와, 상기 일정하중 맵을 기준으로 상기 마사지 로봇팔의 움직임을 제어하는 마사지 로봇팔 이동제어부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 깊이정보 측정로봇팔은 상기 사용자의 신체와 접촉하여 접촉힘을 측정하는 포스센서와, 상기 포스센서와 결합되어, 상기 포스센서를 상기 사용자의 신체를 따라 이동시키는 센서이동바를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 형상정보 획득부가 사용자를 스캔하거나 촬영하여 상기 사용자의 3차원 형상정보를 획득하는 형상정보 획득단계와, 상기 3차원 형상정보를 기반으로, 깊이정보 측정로봇팔이 상기 사용자의 신체를 따라 이동하고, 상기 신체에 접촉하여 일정한 접촉힘이 발생하는 깊이정보를 측정하는 깊이정보 측정단계와, 상기 3차원 형상정보와 상기 깊이정보를 매칭하여 일정하중 맵(constant force map)을 구성하는 맵 구성단계와, 상기 일정하중 맵을 기준으로 이동하여 상기 사용자의 신체를 마사지하는 마사지단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마사지 로봇의 제어 방법을 제공한다.

여기서, 상기 맵 구성단계 이후, 상기 형상정보 획득부가 상기 사용자의 이동을 검출한 경우, 상기 사용자의 이동거리를 계산하는 이동거리 계산단계와, 상기 이동거리만큼 상기 3차원 형상정보를 이동시켜, 상기 일정하중 맵을 갱신하는 맵 갱신단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 마사지 로봇 및 이의 제어 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 3차원 형상정보와 깊이정보를 매칭하여 일정하중 맵(constant force map)을 구성하고, 마사지 로봇팔이 일정하중 맵을 기준으로 이동하여 사용자의 신체를 마사지하여, 지속적인 포스센서의 센싱 없이 사용자의 신체형상에 맞는 마사지를 수행할 수 있게 됨으로써 포스센서의 사용시간 감소 및 내구도 향상으로 고장 비율이 낮아지므로, 교체비용이 절감되는 이점이 있다.

둘째, 이동거리 계산부가 사용자의 이동 시, 사용자의 이동거리를 검출하고, 이동거리와 3차원 형상정보를 일치시켜, 일정하중 맵을 갱신함으로써 마사지 도중 사람이 움직여도 포스센서의 센싱 없이 사용자의 신체형상에 맞는 마사지를 수행할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마사지 로봇의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 마사지 로봇의 3차원 형상정보의 예시를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 마사지 로봇의 깊이정보의 예시를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 마사지 로봇의 일정하중 맵의 예시를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 마사지 로봇의 접촉힘 변경부에 의하여 변경된 일정하중 맵의 예시를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 마사지 로봇의 이동거리 계산부 및 맵 갱신부의 예시를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 마사지 로봇의 제어 방법의 단계를 도시한 도면이다.

이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며, 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.

도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 마사지 로봇을 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 마사지 로봇의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마사지 로봇은 형상정보 획득부(100), 깊이정보 측정로봇팔(200), 제어부(300) 및 마사지 로봇팔(400)을 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 마사지 로봇의 3차원 형상정보(SD)의 예시를 도시한 도면이며, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 형상정보 획득부(100)는 카메라 또는 스캐너로 구성되어 상기 사용자의 3차원 형상정보인 3차원 형상정보(SD)를 획득한다.

상기 형상정보 획득부(100)가 카메라인 경우, 상기 형상정보 획득부(100)는 상기 사용자를 촬영하고, 촬영한 영상을 기반으로 3차원 형상정보(SD)를 획득하며, 상기 형상정보 획득부(100)가 스캐너인 경우, 상기 형상정보 획득부(100)는 상기 사용자의 실루엣을 스캔거나 촬영하여, 이를 기반으로 3차원 형상정보(SD)를 획득한다.

도 3은 본 발명에 따른 마사지 로봇의 깊이정보(CD)의 예시를 도시한 도면이며, 상기 깊이정보 측정로봇팔(200)은 상기 3차원 형상정보를 기반으로, 상기 사용자의 신체를 따라 이동하고, 상기 깊이정보 측정로봇팔(200)이 상기 신체에 접촉하여 일정한 접촉힘이 발생하는 깊이정보를 측정한다.

상기 깊이정보 측정로봇팔(200)은 포스센서(210)와 센서이동바(220)를 포함하며, 상기 포스센서(210)는 상기 사용자의 신체와 접촉하여 발생되는 접촉힘을 측정하고, 상기 센서이동바(220)는 상기 포스센서(210)와 결합되어, 상기 포스센서(210)를 상기 사용자의 신체를 따라 XY방향으로 이동하는 동시에 Z축 방향으로 이동시킨다.

상기 센서이동바(220)는 상기 사용자의 신체를 따라 X축 및 Y축 방향으로 이동하되, 동시에 Z축으로 상하이동하면서 상기 사용자 신체의 부위별로 상기 접촉힘이 발생하는 Z축의 깊이정보를 측정하며, 이때 상기 접촉힘이 측정된 상기 사용자 신체의 부위는 점촉점에 해당한다.

이때, 상기 접촉힘은 사용자를 마사지하기 위하여 상기 깊이정보 측정로봇팔(200)이 상기 사용자의 신체에 일정 기준 이상의 압력을 가해지도록 하는 값을 기본값으로 하여 세팅될 수도 있다.

즉, 상기 센서이동바(220)의 이동에 따라 상기 포스센서(210)가 측정하는 접촉힘의 크기가 변화되며, 상술한 깊이정보는 상기 포스센서(210)에서 일정한 접촉힘을 측정될 때 상기 센서이동바(220)의 이동거리를 의미한다.

상기 제어부(300)는 형상정보 저장부(310), 측정로봇팔 이동제어부(320), 깊이정보 저장부(330), 맵 구성부(340), 접촉힘 변경부(350), 이동거리 계산부(360), 맵 갱신부(370) 및 마사지 로봇팔 이동제어부(380)를 포함한다.

상기 형상정보 저장부(310)는 상기 형상정보 획득부(100)로부터 상기 3차원 형상정보를 전달받아 저장한다.

상기 측정로봇팔 이동제어부(320)는 상기 깊이정보 측정로봇팔(200)의 X,Y,Z 축 움직임을 제어한다.

상기 깊이정보 저장부(330)는 상기 깊이정보 측정로봇팔(200)로부터 상기 깊이정보를 전달받아 저장한다.

도 4는 본 발명에 따른 마사지 로봇의 일정하중 맵의 예시를 도시한 도면이며, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 맵 구성부(340)는 상기 3차원 형상정보(SD)와 상기 깊이정보(CD)를 매칭하여 일정하중 맵(constant force map)을 구성한다.

이때, 상기 접촉힘의 기본값이 제1 힘인 경우, 상기 일정하중 맵은 상기 마사지 로봇팔(400)이 상기 신체에 가하는 힘은 F1의 압력값으로 상기 사용자를 마사지하도록 상기 마사지 로봇팔(400)이 이동하는 Z값으로 구성되며(도 4 (a)의 S1), 상기 접촉힘의 기본값이 상기 제1 힘보다 센 제2 힘인 경우, 상기 일정하중 맵은 상기 마사지 로봇팔(400)이 상기 신체에 F2의 압력값으로 상기 사용자를 마사지하도록 상기 마사지 로봇팔(400)이 이동하는 Z값으로 구성된다(도 4 (b)의 S2).

도 5는 본 발명에 따른 마사지 로봇의 접촉힘 변경부(350)에 의하여 변경된 일정하중 맵의 예시를 도시한 도면이며, 상기 접촉힘 변경부(350)는 복수개의 상기 접촉점(CP) 중, 사용자가 원하는 위치에 원하는 압력으로 마사지를 받을 수 있도록 접촉힘을 변경하는 것이다.

예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 접촉힘의 기본값이 F2로 세팅되어 일정하중 맵이 구성되고, 상기 접촉점(CP) 중, 사용자의 허리 영역에 해당하는 허리영역 접촉점(CP')만 접촉힘의 기본값이 F2보다 센 F3로 세팅 된 경우, 상기 깊이정보 측정로봇팔(200)은 상기 허리영역 접촉점(CP')에서 접촉힘이 F3일 때의 깊이정보를 측정한다.

이후, 상기 맵 구성부(340)는 상기 허리영역 접촉점(CP')의 깊이정보를 반영하여 일정하중 맵을 갱신할 수 있다(도 5 (a)의 S3).

도 6은 본 발명에 따른 마사지 로봇의 이동거리 계산부(360) 및 맵 갱신부(370)의 예시를 도시한 도면이며, 상기 이동거리 계산부(360)는 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 사용자가 이동할 경우, 상기 형상정보 획득부(100)는 상기 사용자의 이동을 검출하고, 상기 사용자의 이동거리를 계산한다.

즉, 상기 사용자가 Y축 방향으로 Y1만큼 이동한 경우, 상기 이동거리 계산부(360)는 상기 사용자의 이동거리인 Y1을 검출하고, 상기 맵 갱신부(370)가 상기 3차원 형상정보(SD)를 상기 이동거리인 Y1만큼 이동시킴으로써 상기 이동거리와 상기 3차원 형상정보를 일치시켜 상기 일정하중 맵을 갱신한다(도 6의 S4).

이에 따라, 마사지 도중 사용자가 움직여도 상기 깊이정보 측정로봇팔(200)의 포스센서(210)가 상기 사용자의 신체 부위별 접촉힘을 다시 측정하는 과정 없이 사용자의 신체형상에 맞는 마사지를 수행할 수 있게 된다.

상기 마사지 로봇팔 이동제어부(380)는 상기 일정하중 맵을 기준으로 상기 마사지 로봇팔(400)의 움직임을 제어한다.

도 1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명에 따른 마사지 로봇의 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 7은 본 발명에 따른 마사지 로봇의 제어 방법의 단계를 도시한 도면이며, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마사지 로봇의 제어 방법의 단계는 형상정보 획득단계, 깊이정보 측정단계, 맵 구성단계, 이동거리 계산단계, 맵 갱신단계 및 마사지 단계를 포함할 수 있다.

상기 형상정보 획득단계에서는 상기 형상정보 획득부(100)가 사용자를 스캔하거나 촬영하여 상기 사용자의 3차원 형상정보(SD)를 획득한다.

상기 깊이정보 측정단계에서는 상기 깊이정보 측정로봇팔(200)이 상기 사용자의 신체를 따라 이동하고, 상기 신체에 접촉하여 일정한 접촉힘이 발생하는 깊이정보를 측정한다.

상기 맵 구성단계에서는 상기 맵 구성부(340)가 상기 3차원 형상정보와 상기 깊이정보를 매칭하여 일정하중 맵(constant force map)을 구성한다.

상기 이동거리 계산단계에서는 상기 형상정보 획득부(100)가 상기 사용자의 이동을 검출한 경우, 상기 이동거리 계산부(360)가 상기 사용자의 이동거리를 계산하며, 상기 맵 갱신단계에서는 상기 맵 갱신부(370)가 상기 이동거리만큼 상기 3차원 형상정보를 이동시켜, 상기 일정하중 맵을 갱신한다.

상기 마사지단계에서는 상기 일정하중 맵을 기준으로 이동하여 상기 사용자의 신체를 마사지

본 발명에 따른 마사지 로봇의 제어 방법은 상기 접촉힘 변경단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 접촉힘 변경단계는 상기 맵 구성단계 이후, 상기 접촉힘 변경부(350)가 복수개의 상기 접촉점(CP) 중, 사용자가 원하는 위치에 원하는 압력으로 마사지를 받을 수 있도록 접촉힘을 변경한다.

이 외, 본 발명에 따른 마사지 로봇의 제어 방법의 상세한 설명은 상술한 본 발명에 따른 마사지 로봇의 설명과 대응되므로, 이에 대한 설명은 생략한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.

100: 형상정보 획득부
200: 깊이정보 측정로봇팔
210: 포스센서
220: 센서이동바
300: 제어부
310: 형상정보 저장부
320: 측정로봇팔 이동제어부
330: 깊이정보 저장부
340: 맵 구성부
350: 접촉힘 변경부
360: 이동거리 계산부
370: 맵 갱신부
380: 마사지 로봇팔 이동제어부
400: 마사지 로봇팔

Claims (6)

1. 사용자를 스캔하거나 촬영하여 상기 사용자의 3차원 형상정보를 획득하는 형상정보 획득부;
   상기 3차원 형상정보를 기반으로, 상기 사용자의 신체를 따라 이동하고, 상기 신체에 접촉하여 일정한 접촉힘이 발생하는 깊이정보를 측정하는 깊이정보 측정로봇팔;
   상기 3차원 형상정보와 상기 깊이정보를 매칭하여 일정하중 맵(constant force map)을 구성하는 맵 구성부를 포함하는 제어부; 및
   상기 일정하중 맵을 기준으로 이동하여 상기 사용자의 신체를 마사지하는 마사지 로봇팔을 포함하는 것을 특징으로 하는 마사지 로봇.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 형상정보 획득부가 상기 사용자의 이동을 검출한 경우, 상기 사용자의 이동거리를 계산하는 이동거리 계산부; 및
   상기 사용자의 이동거리와 상기 3차원 형상정보를 일치시켜, 상기 일정하중 맵을 갱신하는 맵 갱신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마사지 로봇.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 형상정보 획득부로부터 상기 3차원 형상정보를 전달받아 저장하는 형상정보 저장부;
   상기 깊이정보 측정로봇팔의 움직임을 제어하는 상기 깊이정보 측정로봇팔 이동제어부;
   상기 깊이정보 측정로봇팔로부터 상기 깊이정보를 전달받아 저장하는 깊이정보 저장부; 및
   상기 일정하중 맵을 기준으로 상기 마사지 로봇팔의 움직임을 제어하는 마사지 로봇팔 이동제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마사지 로봇.
4. 제1항에 있어서,
   상기 깊이정보 측정로봇팔은 상기 사용자의 신체와 접촉하여 접촉힘을 측정하는 포스센서; 및
   상기 포스센서와 결합되어, 상기 포스센서를 상기 사용자의 신체를 따라 이동시키는 센서이동바;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마사지 로봇.
5. 형상정보 획득부가 사용자를 스캔하거나 촬영하여 상기 사용자의 3차원 형상정보를 획득하는 형상정보 획득단계;
   상기 3차원 형상정보를 기반으로, 깊이정보 측정로봇팔이 상기 사용자의 신체를 따라 이동하고, 상기 신체에 접촉하여 일정한 접촉힘이 발생하는 깊이정보를 측정하는 깊이정보 측정단계;
   상기 3차원 형상정보와 상기 깊이정보를 매칭하여 일정하중 맵(constant force map)을 구성하는 맵 구성단계; 및
   상기 일정하중 맵을 기준으로 이동하여 상기 사용자의 신체를 마사지하는 마사지단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마사지 로봇의 제어 방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 맵 구성단계 이후, 상기 형상정보 획득부가 상기 사용자의 이동을 검출한 경우, 상기 사용자의 이동거리를 계산하는 이동거리 계산단계; 및
   상기 사용자의 이동거리와 상기 3차원 형상정보를 일치시켜, 상기 일정하중 맵을 갱신하는 맵 갱신단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마사지 로봇.

Images