KR20230015988A - 자동 보조 보정 장치 및 그 방법 - Google Patents

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KR20230015988A
KR20230015988A KR1020227045351A KR20227045351A KR20230015988A KR 20230015988 A KR20230015988 A KR 20230015988A KR 1020227045351 A KR1020227045351 A KR 1020227045351A KR 20227045351 A KR20227045351 A KR 20227045351A KR 20230015988 A KR20230015988 A KR 20230015988A
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steel ball
tube
calibration
tool
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KR1020227045351A
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지아롱 샹구안
티앤 치아오
쓰아오 두
보한 간
지앤 롱
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항저우 지앤지아 메디칼 테크놀로지 캄파니 리미티드
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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

본 발명에 의해 개시되는 자동 보조 보정 장치 및 이의 방법은 보정 스틸볼을 포함하며, 보정 스틸볼의 외표면은 보조기에 끼워지고, 보조기의 외표면에는 보정관이 연결되며, 보조기를 이용하거나 직접 보정관을 보정 스틸볼 외표면에 연결해 거리를 슬라이딩 테스트하는 방법으로 보다 정확한 TCP를 얻는다. 본 발명에 의해 제공되는 빠르고 조작이 용이하며 정확한 관형 공구의 TCP 보정 방법은, 보조기를 사용해 공구의 이동 시 보정 스틸볼에서 이탈되는 위험을 줄일 수 있고, 이의 이동이 제한됨에 따라, 자동 보정 프로세스가 구현된다. 공구로 보정 스틸볼을 고정하는 방법은 특정 포인트로 팁을 정확하게 터치해야 하는 종래의 TCP 보정에 비해 조작 및 구현이 더 용이하다. 전자동 보정 방법을 사용하면 인위적 조작에 의한 오차가 방지되며, 전자동 연산과 자동화된 테스트를 통해 이송 및 피킹의 효율성이 높아지고, 나아가 수술 전 준비 시간이 단축된다.

Description

자동 보조 보정 장치 및 그 방법
관련 출원에 대한 교차 인용
본 출원은 2020년 09월 05일 중국 특허국에 제출된 출원 번호 202010924485.9, 명칭 "자동 보조 보정 장치 및 그 방법"의 중국 특허 출원에 대한 우선권을 주장하며, 그 전체 내용은 인용을 통해 본 출원에 포함된다.
본 발명은 의료기기 기술 영역에 관한 것이며, 구체적으로 자동 보조 보정 장치 및 이의 방법에 관한 것이다.
매니퓰레이터의 TCP(Tool centre point: 공구 중심점) 보정은 매니퓰레이터 플랜지와의 연결, 및 플랜지 연결 및 플랜지의 자세 매개변수 보정과 같이 매니퓰레이터 엔드 이펙터라고도 칭하는 매니퓰레이터 응용의 핵심 단계이며, 플랜지에 대한 TCP의 자세 매개변수를 구하기 위해서는 4포인트 방법 원리를 사용해 TCP를 계산할 수 있다. 엔드 이펙터가 중공의 관형 공구일 때, 보조 공구를 통해 수동 피킹 조작을 완료하지만, 정밀도에 대한 요구 사항이 높은 의료기기의 경우, 수동 피킹은 사람이 가하는 힘이 균일하지 않기 때문에 이의 정밀도에 영향을 미치기 쉽고, 수동 피킹의 효율성이 낮아져 수술 전 준비 시간이 지연된다.
본 발명의 목적은 상기 발명의 배경 기술에서 제시된 문제 중 적어도 하나를 해결할 수 있는 자동 보조 보정 장치 및 이의 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의해 제공되는 기술적 방안은 하기와 같다. 자동 보조 보정 장치는 보정 스틸볼을 포함하며, 상기 보정 스틸볼의 외표면에는 보조기가 연결되고, 상기 보조기는 보빈을 포함하며, 상기 보빈의 후면에는 연결 기둥이 장착되고, 상기 보빈의 후단 가장자리 위치에는 모따기가 제공되며, 상기 연결 기둥의 외표면에는 보정관이 연결되며, 상기 보정 스틸볼은 포지셔닝 스틸볼을 포함하고, 상기 보빈의 전면에는 슬롯이 개구되고, 상기 슬롯은 스틸볼의 외표면에 끼워지며, 상기 포지셔닝 스틸볼의 외표면에는 커넥팅 로드가 장착되고, 상기 보정관의 외측 끝에는 매니퓰레이터가 장착된다.
자동 보조 보정 방법은 하기의 단계를 포함한다.
A. 보정관을 매니퓰레이터 말단 플랜지 외표면에 설치하는 단계.
플랜지 좌표계의 중심 Of의 좌표계 값을 {Xf, Yf, Zf}로 한다.
마찬가지로, 매니퓰레이터 기본 좌표계의 중심 Or의 좌표계 값을 {Xr, Yr, Zr}로 한다.
마찬가지로, 보정관 말단의 좌표계 중심 Ot의 좌표계 값은 {Xt, Yt, Zt}이다.
B. 매니퓰레이터 좌표계에 반경이 rb인 보정 스틸볼을 고정하는 단계, 즉, 보정 스틸볼과 매니퓰레이터는 엄격하게 상대적으로 고정되어야 하며, 동시에 보정관을 매니퓰레이터 말단 플랜지의 외표면에 설치한다.
C. 보조기를 보정관의 내표면에 설치하고, 보조기를 보정 스틸볼 외표면에 고정시키는 단계, 이때 보정관의 축선
Figure pct00001
을 고선으로 하고, 보정 스틸볼의 구의 중심을 꼭지점으로 하여 꼭지각이 120°인 원뿔 곡면을 생성하며, 그 원뿔 곡면과 보정 스틸볼 구면의 교선이 바로 보정관의 운동 경로이다.
D. 매니퓰레이터를 임피던스 모드로 설정하고, 보정관 축선
Figure pct00002
을 따라 스틸볼 방향으로 일정한 힘을 가하여, 보정관이 스틸볼 표면에 고정되는 단계, 이때 보정관의 축선
Figure pct00003
을
Figure pct00004
로, 원뿔 곡면의 모선을
Figure pct00005
로 한다.
공간에서
Figure pct00006
의 자세 데이터는 하기와 같다.
Figure pct00007
공간에서
Figure pct00008
의 자세 데이터는 하기와 같다.
Figure pct00009
두 직선이 구의 중심에서 교차하기 때문에 동일한 위치로 간주되지만 방향이 다르므로, 매니퓰레이터가 수행하는 운동량은
Figure pct00010
이다.
E. 매니퓰레이터의 운동 궤적에서, 일정한 간격의 각도마다 플랜지의 자세 데이터를 수집하고, 4개의 자세 데이터를 그룹화하며, 4포인트 방법을 통해 TCP 데이터를 얻는 단계. 두 그룹 TCP의 오차가 허용값보다 작으면 계산을 중지하고, 그렇지 않으면 상기 자동 운동 단계 A-D를 반복한다.
하나 이상의 실시양태에서, 보조기를 사용하지 않을 때, 보정관 TCP 포인트의 물리적 위치는 보정관 축선
Figure pct00011
과 일치한다.
하나 이상의 실시양태에서, 보조기를 사용할 때, 보정관 TCP 포인트의 물리적 위치는 보정관 축선
Figure pct00012
과 일치한다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 보조기가 보정관 전단에 설치되면 보조기에 있는 구면의 구의 중심이 공구의 중심점으로 사용된다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 보조기의 내벽 단면은 원형이다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 보조기는 오목한 구면을 사용하여 동일한 크기의 보정 스틸볼과 매치시킴에 따라, 공구가 공구 표면에 있지 않은 점을 공구 중심으로 결정하는 것을 돕도록 구성된다.
하나 이상의 실시양태에서, 보정관의 상단면
Figure pct00013
이 내벽과 교차되는 부분은 표준원이고, 표준원은 원의 중심을 지날 수 있도록 구면에 고정되며, 원이 위치하는 평면의 법선 방향을 향해 확장되는 직선은 반드시 보정 스틸볼 구의 중심을 통과해야 하고, 구의 중심과 원의 중심 사이의 거리는 변하지 않는다.
하나 이상의 실시양태에서, 상기 보정관(2)은 직선 배럴 유형의 보정관(2)이다.
하나 이상의 실시양태에서, 보조기를 통해 보정 스틸볼 구면에 고정되는 보정관 및 보정 스틸볼을 일체로 간주하여 공구라 명명하며, 상기 보조기가 슬리브 배럴의 전단에 설치되면 보조기에 있는 구면의 구의 중심이 공구 중심점으로 사용된다.
하나 이상의 실시양태에서, 공구 TCP 포인트의 물리적 위치는 보정관의 축선
Figure pct00014
과 일치하며, 보정관 상단면
Figure pct00015
까지의 사이에는 일정한 오프셋이 존재하고, 오프셋 방향은 공구에서 멀어지는 방향이다.
하나 이상의 실시양태에서, 공구 TCP 포인트의 물리적 위치와 보정관 상단면
Figure pct00016
사이의 오프셋 거리는
Figure pct00017
이고, 보정관에서 멀리 떨어지는 일측에 위치하며,
Figure pct00018
은 슬리브 배럴 내벽의 반경이다.
하나 이상의 실시양태에서, 공구 TCP 포인트와 보정관 상단면
Figure pct00019
사이의 오프셋 거리는 보조 보정 공구 크기
Figure pct00020
에 의해 결정되며,
Figure pct00021
는 보정관이 보조기에 장착된 후 보정관 상단면
Figure pct00022
에서 보조 장치의 오목한 구면의 구의 중심까지의 거리이다.
하나 이상의 실시양태에서, 사용 시, 매니퓰레이터가 보정관 축 방향으로 적절한 크기의 힘을 가하고, 그 방향을 Z축 방향으로 설정한다. 동시에, 매니퓰레이터를 임피던스 모드로 설정하며, 이때 각 방향의 회전과 병진 임피던스가 감소함에 따라, 비교적 자유롭게 운동할 수 있다. 이어서 사전 설정된 궤적에 따라 구면에서 상대 운동을 시작한다. 이때 보조 공구를 통해 보정 스틸볼 구면에 고정된 보정관 및 스틸볼을 일체, 즉 하나의 새로운 공구로 간주할 수 있으므로, 스틸볼 표면 주위를 도는 그 보정관의 상대 회전 역시 새로운 공구의 고정점 운동으로 간주될 수 있다. 상대 운동은 X축, Y축 방향 주위를 도는 회전이고, 병진 운동량을 0으로 설정한다. 이때, 보정관을 따르는 힘이 존재하므로 매니퓰레이터의 감쇠가 비교적 적고, 보조 공구의 도움으로 보정관이 쉽게 이탈되지 않기 때문에, 보정관은 자세 데이터가 필요하지 않은 상태에서 구면 주위를 도는 자동 운동이 시작되고, 자세 데이터를 실시간으로 수집하며, 4포인트 방법을 사용해 TCP 데이터를 계산한다.
하나 이상의 실시양태에서, 복수의 TCP 데이터 간의 차이가 허용 오차보다 작으면, 운동이 중지되고, 계산 결과가 출력된다.
종래의 기술에 비해, 본 발명의 유익한 효과는 하기와 같다. 본 발명에 의해 제공되는 빠르고 조작이 용이하며 정확한 관형 공구의 TCP 보정 방법은, 보조기를 사용해 공구가 이동 시 보정 스틸볼에서 이탈되는 위험을 줄일 수 있고, 이의 이동이 제한됨에 따라, 자동 보정 프로세스가 구현된다. 공구로 보정 스틸볼을 고정하는 방법은 특정 포인트로 팁을 정확하게 터치해야 하는 종래의 TCP 보정에 비해 조작 및 구현이 더 용이하다. 전자동 보정 방법을 사용하면 인위적 조작에 의한 오차가 방지되며, 전자동 연산과 자동화된 테스트를 통해 이송 및 피킹의 효율성이 높아지고, 나아가 수술 전 준비 시간이 단축된다.
도 1은 본 발명에 의해 제공되는 슬리브 보정법의 단면 설명도,
도 2는 본 발명에 의해 제공되는 슬리브 보정법의 보정 단계 설명도,
도 3은 본 발명에 의해 제공되는 보정 스틸볼 및 보조기 조립 설명도,
도 4는 본 발명에 의해 제공되는 보정 스틸볼 및 보조기 단면 구조 설명도,
도 5는 본 발명에 의해 제공되는 보조기 구조 설명도,
도 6은 본 발명에 의해 제공되는 보조기 단면 구조 설명도,
도 7은 본 발명에 의해 제공되는 보조기 보정법의 단면 설명도,
도 8은 본 발명에 의해 제공되는 보정 구조 설명도이다.
본 발명의 실시 예에 의해 제공되는 기술적 방안은 본 발명의 실시 예에 첨부된 도면을 결합하여 하기에서 명확하고 완전하게 설명되며, 명백하게, 개시된 실시 예는 본 발명에 의해 제공되는 전부의 실시 예가 아니라 일부의 실시 예일 뿐이다. 본 발명에 의해 제공되는 실시 예를 기반으로, 당업자가 창조적인 노력이 없는 전제 하에 획득한 모든 기타 실시 예는 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 의해 제공되는 기술적 방안은 하기와 같다. 본 발명에 의해 제공되는 자동 보조 보정 장치는 보정 스틸볼(1)을 포함하며, 보정 스틸볼(1)의 외표면에는 보조기(3)가 연결되고, 보조기(3)는 보빈(31)을 포함하며, 보빈(31)의 후면에는 연결 기둥(33)이 장착되고, 보빈(31)의 후단 가장자리 위치에는 모따기(32)가 제공되며, 연결 기둥(33)의 외표면에는 보정관(2)이 연결되며, 보정 스틸볼(1)은 포지셔닝 스틸볼(11)을 포함하고, 보빈(31)의 전면에는 슬롯(34)이 개구되고, 슬롯(34)은 스틸볼(11)의 외표면에 끼워지며, 포지셔닝 스틸볼(11)의 외표면에는 커넥팅 로드(12)가 장착되고, 보정관(2)의 외측 끝에는 매니퓰레이터(4)가 장착된다.
본 발명은 자동 보조 보정 방법을 제공하며, 그 방법은 하기의 단계를 포함한다.
A. 보정관(2)을 매니퓰레이터(4)의 말단 플랜지 외표면에 설치하는 단계.
예를 들어, 플랜지 좌표계의 중심 Of의 좌표계 값을 {Xf, Yf, Zf}로 한다.
마찬가지로, 매니퓰레이터(4) 기본 좌표계의 중심 Or의 좌표계 값을 {Xr, Yr, Zr}로 한다.
마찬가지로, 보정관(2) 말단의 좌표계 중심 Ot의 좌표계 값은 {Xt, Yt, Zt}이다.
B. 매니퓰레이터(4)의 좌표계에 반경이 rb인 보정 스틸볼(1)을 고정하는 단계, 즉, 보정 스틸볼(1)과 매니퓰레이터(4)는 엄격하게 상대적으로 고정되어야 하며, 동시에 보정관(2)을 매니퓰레이터(4)의 말단 플랜지 외표면에 설치한다.
C. 보조기(3)를 보정관(2)의 내표면에 설치하고, 보조기(3)를 보정 스틸볼(1) 외표면에 고정시키는 단계, 이때 보정관(2)의 축선
Figure pct00023
을 고선으로 하고, 보정 스틸볼(1)의 구의 중심을 꼭지점으로 하여 꼭지각이 120°인 원뿔 곡면을 생성하며, 그 원뿔 곡면과 보정 스틸볼(1) 구면의 교선이 바로 보정관(2)의 운동 경로이다.
D. 매니퓰레이터(4)를 임피던스 모드로 설정하고, 보정관(2)의 축선
Figure pct00024
을 따라 스틸볼 방향으로 일정한 힘을 가하여, 보정관(2)이 스틸볼 표면에 고정되는 단계, 이때 보정관(2)의 축선
Figure pct00025
을
Figure pct00026
로, 원뿔 곡면의 모선을
Figure pct00027
로 한다.
공간에서
Figure pct00028
의 자세 데이터 T1은 하기와 같다.
Figure pct00029
공간에서
Figure pct00030
의 자세 데이터 T2는 하기와 같다.
Figure pct00031
두 직선이 구의 중심에서 교차하기 때문에 동일한 위치로 간주되지만 방향이 다르므로, 매니퓰레이터(4)가 수행하는 운동량은
Figure pct00032
이다.
E. 매니퓰레이터(4)의 운동 궤적에서, 예를 들어, 일정한 간격의 각도마다 플랜지의 자세 데이터를 수집하고, 4개의 자세 데이터를 그룹화하며(4개의 자세 데이터를 포함하나 이에 국한되지 않음), 4포인트 방법을 통해 TCP 데이터를 얻는 단계. 두 그룹 TCP의 오차가 허용값보다 작으면 계산을 중지하고, 그렇지 않으면 상기 자동 운동 단계 A-D를 반복한다.
본 방법은 힘의 제어와 보조 공구가 결합된 방식을 통해 매니퓰레이터의 자세를 수동으로 조정하고 데이터를 수집할 필요가 없이 전자동으로 보정이 수행되며, 그 프로세스는 모두 매니퓰레이터의 제어 장치를 통해 자세 이동을 자동으로 수행하고 해당되는 힘 피드백 데이터를 수집하여, 4포인트 방법의 계산에 사용하며, 자동화된 프로세스를 이용해, 수동 조작으로 인한 오차를 줄이고 작업량을 줄이며, 보정 속도를 높인다.
본 방법은 4포인트 방법 원리를 사용해 TCP를 보정하지만, 보정을 위해 4개 포인트의 데이터 수집에 국한되지 않고 유사한 구조 또는 방법을 사용한다. 본 방법은 복수의 TCP 데이터 그룹을 자동 수집하고 계산하며, 오차가 허용 범위보다 작은 경우에만 TCP 데이터로 출력하고 유사한 구조 및 방법을 사용한다.
또한 본 발명은 보조기(3) 및 보정관(2)의 두 가지 방안을 사용해 스틸볼의 외표면에 끼워 보정하는 방법으로 공구 중심점을 연산하여 매니퓰레이터를 보정하는 데 사용한다. 두 가지 방안의 테스트 방법은 동일하며, 보정관(2) 또는 보조기(3)를 사용하는 방식만 다를 뿐이다. 그 방안은 부품의 가공 정밀도, 즉 보정 결과의 정확도만 확보될 수 있으면 된다.
구체적으로, 보조기(3)를 사용하지 않을 때, 보정관(2)의 TCP 포인트의 물리적 위치는 보정관(2)의 축선
Figure pct00033
과 일치하며, 보정관(2)의 축선은 도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이
Figure pct00034
이고, 보정관(2)의 상단면은
Figure pct00035
이다.
구체적으로, 보조기(3)를 사용할 때, 보정관(2)의 TCP 포인트의 물리적 위치는 보정관(2)의 축선
Figure pct00036
과 일치하고, 보조기(3)가 보정관(2) 전단에 설치되면 도 7에 상세하게 도시된 바와 같이 보조기(3)에 있는 구면의 구의 중심이 공구의 중심점으로 사용되며, 보조기(3)와 보정 공구가 매칭되어 설치되므로, 보조기(3)는 공구 내벽 단면이 원형일 수 있으나 이에 국한되지 않는다. 보조기(3)의 혁신 포인트 및 보호 포인트는, 오목한 구면을 사용해 동일한 크기의 보정 스틸볼(1)과 매치시킴에 따라, 공구가 공구 표면에 있지 않은 점을 공구 중심으로 결정하도록 도움이 될 수 있는 데에 있다.
구체적으로, 보정관(2)의 상단면
Figure pct00037
이 내벽과 교차되는 부분은 표준원이고, 표준원은 원의 중심을 지날 수 있도록 구면에 고정되며, 원이 위치하는 평면의 법선 방향을 향해 확장되는 직선은 반드시 스틸볼(1)의 구의 중심을 통과해야 하고, 구의 중심과 원의 중심 사이의 거리는 변하지 않는다. 직선 배럴 유형의 보정관(2)의 경우, 도 1 및 도 7에 상세하게 도시된 바와 같이 보정관(2)의 축선
Figure pct00038
은 반드시 구의 중심을 통과해야 하지만, 그 방법은 직선 배럴 유형의 공구일 수 있으나 이에 국한되지 않으며, 상단면과 내벽이 교차하는 부분이 원형인 기타 관형 구조의 경우, 보정 스틸볼(1)을 사용해 보정관(2)을 보조하는 보정 방법이 여전히 적용된다.
구체적으로, 보조기(3)를 통해 보정 스틸볼 구면에 고정되는 보정관(2) 및 보정 스틸볼(1)을 일체로 간주하여 공구라 명명하며, 보조기(3)가 슬리브 배럴의 전단에 설치되면 보조기(3)에 있는 구면의 구의 중심이 공구 중심점으로 사용된다.
구체적으로, 공구 TCP 포인트의 물리적 위치는 보정관(2)의 축선
Figure pct00039
과 일치하며, 보정관(2) 상단면
Figure pct00040
까지의 사이에는 일정한 오프셋이 존재하고, 오프셋 방향은 공구에서 멀어지는 방향이다.
구체적으로, 공구 TCP 포인트의 물리적 위치와 보정관(2)의 상단면
Figure pct00041
사이의 오프셋 거리는
Figure pct00042
이고, 보정관(2)에서 멀리 떨어지는 일측에 위치하며,
Figure pct00043
은 슬리브 배럴 내벽의 반경이다.
구체적으로, 공구 TCP 포인트와 보정관(2)의 상단면
Figure pct00044
사이의 오프셋 거리는 보조 보정 공구 크기
Figure pct00045
에 의해 결정되며,
Figure pct00046
는 보정관(2)이 보조기(3)에 장착된 후 보정관(2)의 상단면
Figure pct00047
에서 보조 장치의 오목한 구면의 구의 중심까지의 거리이다.
사용 시, 매니퓰레이터(4)가 보정관(2)의 축 방향으로 적절한 크기의 힘을 가하고, 그 방향을 Z축 방향으로 설정한다. 동시에, 매니퓰레이터(4)를 임피던스 모드로 설정하며, 이때 각 방향의 회전과 병진 임피던스가 감소함에 따라, 비교적 자유롭게 운동할 수 있다. 이어서 사전 설정된 궤적에 따라 구면에서 상대 운동을 시작한다. 이때 보조 공구를 통해 보정 스틸볼(1) 구면에 고정된 보정관(2) 및 스틸볼을 일체, 즉 하나의 새로운 공구로 간주할 수 있으므로, 스틸볼 표면 주위를 도는 그 보정관(2)의 상대 회전 역시 새로운 공구의 고정점 운동으로 간주될 수 있다. 상대 운동은 X축, Y축 방향 주위를 도는 회전이고, 병진 운동량을 0으로 설정한다. 이때, 보정관(2)을 따르는 힘이 존재하므로 매니퓰레이터(4)의 감쇠가 비교적 적고, 보조 공구의 도움으로 보정관(2)이 쉽게 이탈되지 않기 때문에, 보정관(2)은 자세 데이터가 필요하지 않은 상태에서 구면 주위를 도는 자동 운동이 시작되고, 자세 데이터를 실시간으로 수집하며, 4포인트 방법을 사용해 TCP 데이터를 계산한다.
복수의 TCP 데이터 간의 차이가 허용 오차보다 작으면, 운동이 중지되고, 계산 결과가 출력된다.
비록 본 발명에 의해 제공되는 실시 예를 도시 및 개시하였더라도, 당업자는 본 발명의 원리 및 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 이들 실시 예를 다양하게 변화, 변경, 대체 및 변형할 수 있으므로, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위 및 그 등가물에 의해 정의된다.
본 발명에 의해 제공되는 빠르고 조작이 용이하며 정확한 관형 공구의 TCP 보정 방법은, 보조기를 사용해 공구가 이동 시 보정 스틸볼에서 이탈되는 위험을 줄일 수 있고, 이의 이동이 제한됨에 따라, 자동 보정 프로세스가 구현된다. 공구를 사용해 보정 스틸볼을 고정하는 방법은 특정 포인트로 팁을 정확하게 터치해야 하는 종래의 TCP 보정에 비해 조작 및 구현이 더 용이하다. 전자동 보정 방법을 사용하면 인위적 조작에 의한 오차가 방지되며, 전자동 연산과 자동화된 테스트를 통해 이송 및 피킹의 효율성이 높아지고, 나아가 수술 전 준비 시간이 단축된다.
1: 보정 스틸볼
11: 포지셔닝 스틸볼
12: 커넥팅 로드
2: 보정관
3: 보조기
31: 보빈
32: 모따기
33: 연결 기둥
34: 슬롯
4: 매니퓰레이터

Claims (15)

  1. 보정 스틸볼(1)을 포함하는 자동 보조 보정 장치에 있어서,
    상기 보정 스틸볼(1)의 외표면에는 보조기(3)가 연결되고, 상기 보조기(3)는 보빈(31)을 포함하며, 상기 보빈(31)의 후면에는 연결 기둥(33)이 장착되고, 상기 보빈(31)의 후단 가장자리 위치에는 모따기(32)가 제공되며, 상기 연결 기둥(33)의 외표면에는 보정관(2)이 연결되며, 상기 보정 스틸볼(1)은 포지셔닝 스틸볼(11)을 포함하고, 상기 보빈(31)의 전면에는 슬롯(34)이 개구되고, 상기 슬롯(34)은 스틸볼(11)의 외표면에 끼워지며, 상기 포지셔닝 스틸볼(11)의 외표면에는 커넥팅 로드(12)가 장착되고, 상기 보정관(2)의 외측 끝에는 매니퓰레이터(4)가 장착되는 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치.
  2. 제 1 항에 기재된 자동 보조 보정 장치에 사용되는 자동 보조 보정 장치의 보정 방법에 있어서,
    A. 보정관(2)을 매니퓰레이터(4)의 말단 플랜지 외표면에 설치하는 단계 ― 플랜지 좌표계의 중심 Of의 좌표계 값을 {Xf, Yf, Zf}로 하며,
    마찬가지로, 매니퓰레이터(4) 기본 좌표계의 중심 Or의 좌표계 값을 {Xr, Yr, Zr}로 하며,
    마찬가지로, 보정관(2) 말단의 좌표계 중심 Ot의 좌표계 값은 {Xt, Yt, Zt}임 ―,
    B. 매니퓰레이터(4) 좌표계에 반경이 rb인 보정 스틸볼(1)을 고정하는 단계 ― 즉, 보정 스틸볼(1)과 매니퓰레이터(4)는 엄격하게 상대적으로 고정되어야 하며, 동시에 보정관(2)을 매니퓰레이터(4) 말단 플랜지의 외표면에 설치함 ―,
    C. 보조기(3)를 보정관(2)의 내표면에 설치하고, 보조기(3)를 보정 스틸볼(1) 외표면에 고정시키는 단계 ― 이때 보정관(2)의 축선
    Figure pct00048
    을 고선으로 하고, 보정 스틸볼(1)의 구의 중심을 꼭지점으로 하여 꼭지각이 120°인 원뿔 곡면을 생성하며, 그 원뿔 곡면과 보정 스틸볼(1) 구면의 교선이 바로 보정관(2)의 운동 경로임 ―,
    D. 매니퓰레이터(4)를 임피던스 모드로 설정하고, 보정관(2)의 축선
    Figure pct00049
    을 따라 스틸볼 방향으로 일정한 힘을 가하여, 보정관(2)이 스틸볼 표면에 고정되는 단계 ― 이때 보정관(2)의 축선
    Figure pct00050
    을
    Figure pct00051
    로, 원뿔 곡면의 모선을
    Figure pct00052
    로 하며,
    공간에서
    Figure pct00053
    의 자세 데이터는 하기와 같으며,
    Figure pct00054

    공간에서
    Figure pct00055
    의 자세 데이터는 하기와 같으며,
    Figure pct00056

    두 직선이 구의 중심에서 교차하기 때문에 동일한 위치로 간주되지만 방향이 다르므로, 매니퓰레이터(4)가 수행하는 운동량은
    Figure pct00057
    임 ―,
    E. 매니퓰레이터(4)의 운동 궤적에서, 일정한 간격의 각도마다 플랜지의 자세 데이터를 수집하고, 4개의 자세 데이터를 그룹화하며, 4포인트 방법을 통해 TCP 데이터를 얻는 단계 ― 두 그룹 TCP의 오차가 허용값보다 작으면 계산을 중지하고, 그렇지 않으면 상기 자동 운동 단계 A-D를 반복함 ― 를 포함하는 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    보조기(3)를 사용하지 않을 때, 보정관(2) TCP 포인트의 물리적 위치는 보정관(2)의 축선
    Figure pct00058
    과 일치하는 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    보조기(3)를 사용할 때, 보정관(2) TCP 포인트의 물리적 위치는 보정관(2)의 축선
    Figure pct00059
    과 일치하는 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 보조기(3)가 보정관(2) 전단에 설치되면 보조기(3)에 있는 구면의 구의 중심이 공구의 중심점으로 사용되는 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 보조기(3)의 내벽 단면은 원형인 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조기(3)는 오목한 구면을 사용하여 동일한 크기의 보정 스틸볼(1)과 매치시킴에 따라, 공구가 공구 표면에 있지 않은 점을 공구 중심으로 결정하는 것을 돕도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    보정관(2)의 상단면
    Figure pct00060
    이 내벽과 교차되는 부분은 표준원이고, 표준원은 원의 중심을 지날 수 있도록 구면에 고정되며, 원이 위치하는 평면의 법선 방향을 향해 확장되는 직선은 반드시 보정 스틸볼(1) 구의 중심을 통과해야 하고, 구의 중심과 원의 중심 사이의 거리는 변하지 않는 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보정관(2)은 직선 배럴 유형의 보정관(2)인 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    보조기(3)를 통해 보정 스틸볼 구면에 고정되는 보정관(2) 및 보정 스틸볼(1)을 일체로 간주하여 공구라 명명하며, 상기 보조기(3)가 슬리브 배럴의 전단에 설치되면 보조기(3)에 있는 구면의 구의 중심이 공구 중심점으로 사용되는 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    공구 TCP 포인트의 물리적 위치는 보정관(2)의 축선
    Figure pct00061
    과 일치하며, 보정관(2) 상단면
    Figure pct00062
    까지의 사이에는 일정한 오프셋이 존재하고, 오프셋 방향은 공구에서 멀어지는 방향인 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    공구 TCP 포인트의 물리적 위치와 보정관(2) 상단면
    Figure pct00063
    사이의 오프셋 거리는
    Figure pct00064
    이고, 보정관(2)에서 멀리 떨어지는 일측에 위치하며,
    Figure pct00065
    은 슬리브 배럴 내벽의 반경인 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    공구 TCP 포인트와 보정관(2) 상단면
    Figure pct00066
    사이의 오프셋 거리는 보조 보정 공구 크기
    Figure pct00067
    에 의해 결정되며,
    Figure pct00068
    는 보정관(2)이 보조기(3)에 장착된 후 보정관(2) 상단면
    Figure pct00069
    에서 보조 장치의 오목한 구면의 구의 중심까지의 거리인 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  14. 제 2 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    사용 시, 상기 매니퓰레이터(4)가 상기 보정관(2)의 축 방향으로 적절한 크기의 힘을 가하고, 그 방향을 Z축 방향으로 설정하며,
    동시에, 상기 매니퓰레이터(4)를 임피던스 모드로 설정하며, 이때 각 방향의 회전과 병진 임피던스가 감소함에 따라, 비교적 자유롭게 운동할 수 있으며,
    이어서 사전 설정된 궤적에 따라 구면에서 상대 운동이 시작되며,
    이때 보조 공구를 통해 상기 보정 스틸볼(1) 구면에 고정된 보정관(2) 및 스틸볼을 일체, 즉 하나의 새로운 공구로 간주할 수 있으므로, 스틸볼 표면 주위를 도는 그 상기 보정관(2)의 상대 회전 역시 새로운 공구의 고정점 운동으로 간주될 수 있으며, 여기서 상대 운동은 X축, Y축 방향 주위를 도는 회전이고, 병진 운동량을 0으로 설정하며,
    이때, 상기 보정관(2)을 따르는 힘이 존재하므로 상기 매니퓰레이터(4)의 감쇠가 비교적 적고, 보조 공구의 도움으로 상기 보정관(2)이 쉽게 이탈되지 않기 때문에, 상기 보정관(2)은 자세 데이터가 필요하지 않은 상태에서 구면 주위를 도는 자동 운동이 시작되고, 자세 데이터를 실시간으로 수집하며, 4포인트 방법을 사용해 TCP 데이터를 계산하는 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    복수의 TCP 데이터 간의 차이가 허용 오차보다 작으면, 운동이 중지되고, 계산 결과가 출력되는 것을 특징으로 하는
    자동 보조 보정 장치의 보정 방법.
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