WO2011065697A2 - 레이저 거리측정기를 이용한 맥파측정로봇장치 및 이를 이용한 맥파측정방법 - Google Patents

레이저 거리측정기를 이용한 맥파측정로봇장치 및 이를 이용한 맥파측정방법 Download PDF

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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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Definitions

  • the present invention relates to a pulse wave measuring robot apparatus using a laser range finder and a pulse wave measuring method using the same, the pulse wave measuring robot apparatus using a laser range finder that can measure the pulse wave by automatically positioning the pulse sensor at the pulse position and the pulse wave using the same It relates to a measuring method.
  • the pulse generator is a device that objectively displays and analyzes the information obtained when the pulse is pulsed.
  • the conventional pulse wave measurement method allows the examiner to precisely designate the measurement position of the pulse on the subject's wrist, and then manually moves the pulse sensor of the pulse generator to the designated position. The process is necessary.
  • the conventional pulse wave measuring method is quite inconvenient for the examiner because the examinee has to work manually to move the pulse sensor to the pulse wave measuring position.
  • the mark on the subject's wrist should be marked in black or white, so the examinee feels unpleasant, and since the examiner directly identifies the position with the pulse, the mark is displayed. There is a problem that an error may occur when the mark is displayed.
  • the present invention has been made to solve the above problems, a pulse wave measuring robot device using a laser range finder that can measure the pulse wave by automatically positioning the pulsation sensor in the measurement position of the pulse specified by the examiner and pulse wave using the same
  • the purpose is to provide a measurement method.
  • Another object of the present invention is to remove the discomfort by not displaying the mark on the wrist of the examinee, and when using the laser range finder to prevent the inconvenience of having to re-display the mark when the position of the Mac is corrected It is to provide a device and a pulse wave measuring method using the same.
  • Still another object of the present invention is to move the pulsation sensor to the pulsation position by the absolute coordinate value of the pulsation position, and even if it is necessary to change the approach angle of the pulsation sensor according to the direction of the wrist, the pulsation sensor with the modified approach angle.
  • the present invention provides a pulse wave measuring robot apparatus using a laser range finder capable of approaching and a pulse wave measuring method using the same.
  • the pulse wave measuring robot apparatus using the laser range finder includes a base part, a horizontal moving part which is horizontally guided by the base part and has a vertical guide part formed thereon, and the vertical A vertical moving part which is guided by the guide part and is vertically moved and has a first connection member formed on one side, and a first connection member connected to the first connection member and rotated about any one axis and having a second connection member formed on one side thereof; And a second rotating member having a pulsing sensor vertically moved from a bottom surface thereof, and having a laser distance measuring device connected to the second connecting member and rotating about an arbitrary axis and generating a laser beam on one side thereof.
  • the absolute coordinate of the mac position is generated, and the absolute left
  • the horizontal moving unit may include a motor (motor) can be slidably moved in the base portion along any one axis.
  • the vertical movement unit may include a motor (motor) may be included in the vertical guide portion along any one axis and can be slidingly moved.
  • first rotating member and the second rotating member may include a motor to rotate about any one axis.
  • the pulsation sensor may be vertically moved on the bottom surface of the second rotating member along any one axis by a motor (motor).
  • the calculation result of the inverse kinematics when the moving path is beyond the limit of the motor (limit), may further include a notification generating unit for generating a notification signal.
  • the notification generator may generate a notification signal when the absolute coordinate is out of the moving radius of the pulse wave detecting robot device.
  • the notification generating unit may generate a notification signal and may inform the range of the possible climax angle so that a moving path may be generated without departing from the limitation of the motor.
  • the pulse wave measuring method includes a first step of the examinee detects the pulse position of the examinee, a second step of matching the target position of the laser beam from the laser position and the laser position, and the laser A third step of calculating absolute coordinates of the pulse position by using a distance value to a target point measured by a distance measurer, and approaching the pulse sensor to the pulse position at a pulse angle set by the examiner using the absolute coordinates; And a fifth step of measuring a pulse wave at the pulse position when the pulse angle of the pulse sensor matches the pulse angle set by the examiner.
  • the second step is a laser beam matching process for matching the pulse position and the target point of the laser beam so that the laser beam indicates the pulse position that the examiner has evolved, and the examiner re-treats the target point of the laser beam. It may include a mac positioning process for identifying the mac position.
  • the second step may be a step of correcting the position of the pulse of the examiner to modify the position of the pulse when the target point of the laser beam is different from the detected position of the laser beam and the laser beam to point to the position of the pulse modified by the examinee Laser beam re-matching to re-match the pulse position and the target point of the laser beam.
  • the third step is a distance information measuring process for measuring the distance from the laser range finder to the position of the pulse pointed by the laser beam and the absolute coordinates of the position of the vein by calculating the distance information and kinematics of the position of the pulse. It may include an absolute coordinate calculation process for calculating the.
  • the fourth step is a step of setting the angle of diagnosis of the pulse sensor and the diagnosis of the pulse sensor and the inverse kinematics (Calculate inverse kinematics) so that the pulse sensor at the pulse position at the set vibration angle of the pulse sensor
  • a movement path generation process of generating a movement path and a pulse sensor movement process of moving the pulsation sensor through the movement path may be included.
  • the fifth step may be performed again if the equatorial angle of the pulse sensor does not match the equatorial angle set by the examiner.
  • the examinee may move the pulse sensor to an intermediate position of the regenerated pulse sensor by calculating inverse kinematics after resetting the pulse angle of the pulse sensor. .
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a pulse wave measuring robot apparatus using a laser range finder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a coordinate system of a pulse wave measuring robot apparatus using a laser range finder according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a motor definition of a pulse wave measuring robot apparatus using a laser range finder according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates a link definition of a pulse wave measuring robot apparatus using a laser range finder according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view showing a state of determining the position of the laser range finder according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing a state of determining the position of the mac according to the present invention.
  • FIG. 7 illustrates the calculation of link kinematics in accordance with the present invention to generate absolute coordinates of the Mac position Tar1.
  • FIG 8 is a view showing a state in which the position of Tar 0 , which is an intermediate position, from the vein position Tar 1 according to the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram of a pulse wave measuring method according to the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram of a second step of the pulse wave measuring method according to the present invention.
  • FIG. 11 is another block diagram of a second step of the pulse wave measuring method according to the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram of a third step of the pulse wave measuring method according to the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram of a fourth step of the pulse wave measuring method according to the present invention.
  • base portion 200 horizontal moving portion
  • first hollow portion 220 vertical guide portion
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a pulse wave measuring robot apparatus using a laser range finder according to an embodiment of the present invention.
  • Pulse wave measuring robot device using a laser range finder according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, the base unit 100, the horizontal moving unit 200, the vertical moving unit 300, And a first rotating member 400 and a second rotating member 500.
  • the base part 100 guides the horizontal movement of the horizontal moving part 200.
  • the horizontal moving part 200 has a first hollow part 210 formed therein, and slides in the base part 100 to the first hollow part 210.
  • the first hollow portion 210 of course has to be made of the same shape as the base portion 100.
  • the horizontal moving unit 200 includes a motor, guided by the base unit 100 by the operation of the motor (horizontal movement along any one axis, for example x-axis) Can be.
  • the motor may be a linear motor or other motor.
  • the horizontal moving part 200 may be formed with a vertical guide part 220 to guide the vertical movement of the vertical moving part 300 at the top.
  • the vertical moving part 300 has a second hollow part 310 formed therein, and is slidably moved in the vertical hollow part 310 by embedding the vertical guide part 220 into the second hollow part 310.
  • the second hollow portion 310 must also have the same shape as the vertical guide portion 220.
  • the vertical movement unit 300 includes a motor, guided by the vertical guide unit 220 by the operation of the motor (vertical along any one axis, for example z-axis) Can be moved.
  • the motor may be a linear motor or other motor.
  • the vertical moving part 300 may have a first connection member 320 connected to the first rotation member 400 on one side.
  • the first rotating member 400 is connected to the first connecting member 320, the second connecting member 410 is formed on one side.
  • the first rotating member 400 includes a motor, and may be rotated about any one axis, for example, the x-axis by the operation of the motor.
  • the motor may be made of a rotational motor (rotational motor) or other motor (motor).
  • the second rotating member 500 is connected to the second connecting member 410, the third hollow portion 510 is formed therein, the laser distance measuring device 600 for generating a laser beam 610 on one side ), And a pulsation sensor 700 is vertically moved from the bottom.
  • the second rotating member 500 includes a motor, and may be rotated about any one axis, for example, the x-axis by the operation of the motor.
  • the motor may be made of a rotational motor (rotational motor) or other motor (motor).
  • the laser range finder 600 measures distance information to the pulse position 800 by matching the target position of the laser beam 610 with the pulse position 800 of the examinee.
  • the pulse sensor 700 is slid from the bottom surface of the second rotating member 500, and then press the pulse position 800 to measure the pulse wave.
  • the pulse sensor 700 is installed at the end of the link (guide) guided by the third hollow portion 510 by the operation of the motor (motor) along any one axis, for example, z axis It may be vertically moved on the bottom surface of the second rotating member 500.
  • the third hollow portion 510 should have the same shape as the link.
  • the pulse wave measuring robot apparatus 1 using the laser range finder according to the present invention calculates distance information and kinematics of the pulse position 800 to generate absolute coordinates of the pulse position 800, and the absolute coordinates. Inverse kinematics are calculated by the approach angle input to the robot device 1 to generate a movement path, and the pulse wave is moved after moving the pulse sensor 700 to the pulse position 800 along the movement path. It can be measured.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a coordinate system of a pulse wave measuring robot apparatus using a laser range finder according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a motor definition
  • FIG. 4 is a link definition. It is a figure which shows.
  • the pulse wave measuring robot apparatus using the laser range finder according to the present invention may define a plurality of coordinate systems, a plurality of motors, and a plurality of links, as shown in FIGS. 2 to 4.
  • t 0 is a linear motor in the x 0 axis direction
  • t 1 is a linear motor in the -z 1 axis direction
  • t 2 is a rotational motor around the x 3 axis. motor).
  • t 3 is a rotational motor around the x 4 axis
  • t 4 is a linear motor in the -y 5 axis direction.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the generation of absolute coordinates of the vein position Tar 1 by calculating link kinematics according to the present invention.
  • the x value of the tip position which is the pulse position 800, is determined only by t 0 , and to obtain the y and z values of the tip position, the yz plane is obtained. It may be defined as a 2D xy plane as shown in FIG.
  • P 0 shown in FIG. 7 is O 1
  • P 1 is O 2
  • P 2 is O 4
  • P 3 is O 5
  • l 1 is L 1 ht 1
  • l 2 is L 2 d
  • l 3 is L 4 d + t 4 .
  • the position of tip (P 3 ) with respect to P 0 based on the coordinate system shown in FIG. 7 may be calculated as shown in Equation 1 below.
  • inverse kinematics are viewed from the position when the MAC P 0 (tip position, 0 P 3) is given, to calculate the value of each motor.
  • the 2D model parameter consisting of the motors t 0 , t 1 , t 2 , t 3 , t 4 is ⁇ 1 , ⁇ 2 , l 3 .
  • the tip position consists of three given equations of x, y, ⁇ and three unknown values.
  • Equation 3 The given equation is the same as Equation 3 below, and the unknown value is ⁇ 1 , ⁇ 2 , l 3 .
  • Equation 8 To summarize Equation 7 with respect to ⁇ 1 To sum up, it is as shown in Equation 8 below.
  • Equation 10 may be obtained by adding squares of both sides of Equation 4 above.
  • Equation 11 By arranging Equation 10 with respect to l 3 , a quadratic equation as shown in Equation 11 below can be obtained.
  • Equation 13 ⁇ 1 , ⁇ 2 , l 3 obtained when x, y '(yl 1 ) and ⁇ are given by inverse kinematics are represented by Equation 13 below.
  • the pulse wave measuring robot device using a laser range finder may further include a notification generating unit (not shown).
  • the notification generator (not shown) may generate a notification signal when the movement path is outside the limit of the motor as a result of the calculation of the inverse kinematics, and the absolute coordinates are moved by the robot apparatus 1. If it is out of the radius may generate a notification signal.
  • the notification generating unit may generate a notification signal and may inform the range of the climax angle that can be set so that a moving path can be generated without departing from the limitation of the motor.
  • FIG. 9 is a block diagram of a pulse wave measuring method according to the present invention.
  • the pulse wave measuring method includes a first step S10, a second step S20, a third step S30, and a fourth step S40. And a fifth step (S50).
  • the examinee detects the position of the examinee's pulse.
  • the first step S10 is a step in which the examinee, that is, the oriental medicine doctor accurately detects the measurement position of the pulse on the wrist of the examinee.
  • FIGS. 10 and 11 are block diagrams of a second step of the pulse wave measuring method according to the present invention.
  • the second step S20 is to match the target position of the laser beam 610 from the pulse position 800 and the laser range finder 600.
  • the second step S20 includes a laser beam matching process S21 and a pulse positioning process S22.
  • the laser beam matching process S21 moves the robot device 1 so that the laser beam 610 indicates the pulse position at which the examiner has advanced, and thus, the target position of the pulse position 800 and the laser beam 610 is determined. It is a matching process.
  • the robot apparatus 1 calculates forward kinematics to rotate each motor. The angle is calculated, and the motor of the robot device 1 can be driven by the calculated angle.
  • the pulse positioning step (S22) is a process for the examiner to check the pulse position 800 by re-tanching the target point of the laser beam 610.
  • the second step (S20) is, as shown in Fig. 11, after the laser beam matching step (S21) and the mac positioning step (S22), the pulse position correction step (S23) and laser beam matching process ( S24) may be included.
  • the pulse position correcting step (S23) is a process in which the examiner corrects the pulse position when the target point of the laser beam 610 is different from the detected pulse position.
  • the robot apparatus 1 is moved again so that the laser beam 610 points to the pulse position modified by the examiner, so that the modified pulse position and the target point of the laser beam 610 are changed. It is a process of matching.
  • FIG. 12 is a block diagram of a third step of the pulse wave measuring method according to the present invention.
  • the third step (S30) is a step of calculating the absolute coordinates of the pulse position 800 using the distance value to the target point measured by the laser range finder 600.
  • the third step includes a distance information measuring step S31 and an absolute coordinate calculation step S32.
  • the distance information measuring step S31 is a step of measuring the distance from the laser range finder 600 to the pulse position 800 indicated by the laser beam 610.
  • FIG 5 is a view showing a state of determining the position of the laser range finder according to the present invention
  • Figure 6 is a view showing a state of determining the position of the pulse in accordance with the present invention.
  • the distance to the laser range finder 600 may be defined as LaserX, LaserY from the position of O 4 of FIG. 2, as shown in FIG. 5, and from the laser range finder 600 to Tar 1 , the position of the mac. Due to the straightness of the laser, the distance measured by the angle t 3 of the second rotating member 500 equipped with the laser is separated, and the intermediate position Tar 0 is the angle when the robot device 1 holds the subject's pulse. It may be configured to maintain a certain distance from the Tar 1 to maintain.
  • Tar 1 Dist and Tar 0 Dist is a 6-cost the same as, the Tar 1 Dist is the the subject's vein located in a laser (800 measured from the laser range finder 600 shown in determining the Tar 1 and Tar 0 Tar 0 Dist is the distance that the pulsation sensor 700 will move from Tar 0 to Tar 1 .
  • the absolute coordinate calculation step S32 is a step of calculating absolute coordinates of the vein position 800 by calculating distance information of the vein position 800 and forward kinematics of the robot apparatus 1.
  • the position of the vein position Tar 1 in the 2D xy plane is the same as [Equation 2], and the vein position Tar 1 is converted by converting the value of the 2D xy plane into the 3D coordinate system shown in FIG. 2. It is obtained as shown in Equation 14 below.
  • FIG. 13 is a block diagram of a fourth step of the pulse wave measuring method according to the present invention.
  • the fourth step (S40) is a step of approaching the pulse sensor 700 to the pulse position 800 at the pulse angle set by the examiner using the absolute coordinates.
  • the fourth step S40 includes a step of setting a vein angle (S41), a moving path generation step (S42), and a pulse sensor moving step (S43).
  • the vein angle setting step (S41) is a process for the examiner to set the vein angle of the pulse sensor 700.
  • FIG 8 is a view showing a state of generating the position of Tar 0 , which is an intermediate position from the vein position (Tar 1 ) according to the present invention.
  • the target angle Tar 1 which is the true angle of the pulse sensor 700 in the true pulse angle setting process S41, is determined by the examinee using ⁇ (tarAng) in Equation 13. Can be created by specifying. In this case, ⁇ (tarAng) is equally applied to a target angle in Tar 0 .
  • the movement path generation step (S42) is a process of generating an inverse kinematics by moving the pulse sensor 700 at the pulse position 800 at the set pulse angle to generate a movement path of the pulse sensor 700. to be.
  • the pulse sensor movement step (S43) is a process of moving the pulse sensor through the generated movement path.
  • the fifth step (S50) is a step of measuring the pulse wave of the pulse position 800 when the pulse angle of the pulse sensor 700 coincides with the pulse angle set by the examiner.
  • the fifth step (S50) may re-perform the fourth step (S40) when the equatorial angle of the pulse sensor 700 does not match the equatorial angle set by the examiner.
  • the pulsation sensor 700 may be moved.
  • the pulsatile angle of the pulsation sensor 700 does not match the set climax angle, or after the pulsation sensor 700 automatically moves to the position of the subject's vein, the examinee determines the pulsatile angle. If you want to change it, you can enter that angle (tarAng) to have it automatically move to the modified vegetation angle.
  • the pulse sensor 700 is called tar 0 , tar 1
  • the modified target is called tar 0 ' , tar 1'
  • the pulse sensor is via tar 0 to tar 1 and tar 0 ' Is moved to tar 1 ' .
  • the tar 0 ' may be calculated by Equation 16 below because the tip angle is changed in tar 1 .
  • the pulse sensor 700 When the motor is driven by calculating the inverse kinematics of the newly obtained tar 0 ' using the newly entered angle (tarAng) and the existing tar 0 Dist, tar 1 , the pulse sensor 700 is moved from tar 1 to tar 0'. Since the x, y, z positions of tar 1 and tar 1 ' are the same, inverse kinematics can be obtained using the existing tar 1 x, y, z coordinates and the newly input angle (tarAng). ), The pulse sensor 700 can be moved from tar 0 ' to tar 1' by driving the motor by calculating a new value.
  • the pulse wave measuring robot apparatus using the laser range finder according to the present invention and the pulse wave measuring method using the same have an effect of automatically measuring the pulse wave by automatically placing a pulse sensor at a measuring position of a pulse designated by an examiner.
  • the pulse sensor can be moved to the pulse position by the absolute coordinate value of the pulse position, and even if it is necessary to change the approach angle of the pulse sensor according to the direction of the wrist, the pulse sensor is modified with the corrected approach angle. There is an effect that can be approached.

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Abstract

본 발명은 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 검진자가 지정한 맥의 측정위치에 맥진센서를 자동으로 위치시켜 맥파를 측정할 수 있는 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 방법을 제공하는 데 있다. 이를 위해 본 발명에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치는 베이스부와, 상기 베이스부에 의해 가이드되어 수평이동되며 상부에 수직 가이드부가 형성된 수평이동부와, 상기 수직 가이드부에 의해 가이드되어 수직이동되며 일 측에 제 1연결부재가 형성된 수직이동부와, 상기 제 1연결부재에 연결되어 임의의 일 축을 중심으로 회전되며 일 측에 제 2연결부재가 형성된 제 1회전부재와, 상기 제 2연결부재에 연결되어 임의의 일 축을 중심으로 회전되고 일 측에 레이저 빔을 발생시키는 레이저 거리 측정기가 구비되며 저면에서 수직이동되는 맥진센서가 구비된 제 2회전부재를 포함하되, 상기 레이저 빔의 타겟 지점과 피검진자의 맥 위치를 일치시켜 상기 맥 위치의 절대 좌표를 생성하고, 상기 절대 좌표에 입력된 접근 각도로 역기구학(inverse kinematics)을 계산하여 이동 경로를 생성하며, 상기 이동 경로를 따라 상기 맥진센서를 맥 위치로 이동시킨 후 맥파를 측정하는 것을 특징으로 한다.

Description

레이저 거리측정기를 이용한 맥파측정로봇장치 및 이를 이용한 맥파측정방법
본 발명은 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 방법에 관한 것으로서 맥진센서를 맥 위치에 자동으로 위치시켜 맥파를 측정할 수 있는 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 맥진기는 맥진 시 얻어지는 정보를 객관적으로 표기하고 분석하는 장치이다.
상기 맥진기가 맥의 측정위치를 직접 찾는 것은 어렵기 때문에, 종래의 맥파 측정방법은 검진자가 피검진자의 손목에서 맥의 측정위치를 정확하게 지정한 후, 상기 맥진기의 맥진센서를 지정 위치로 수동으로 이동시키는 과정이 필요하다.
상술한 바와 같이, 종래의 맥파 측정방법은 상기 맥진센서를 맥파 측정위치로 이동시키는데 검진자가 수동으로 작업을 해야 하므로 검진자에게는 상당히 불편하다.
또한, 상기 맥진센서를 지정 위치로 정확하게 이동시키기 위해서는 피검진자의 손목에 검정색 또는 흰색으로 마크를 표시해 두어야 하므로 피검진자는 불쾌감을 느끼게 되고, 검진자가 직접 맥진으로 위치를 식별한 후 마크를 표시하므로, 마크 표시시 오차가 발생될 수 있는 문제점이 있다.
더불어, 맥의 측정위치에 오차가 발생되어 이를 수정해야 할 필요가 있는 경우, 검진자는 피검진자의 손목에 마크를 재표시해야 하는 불편함이 있고, 손목 위의 전체 영역을 스캔하기 때문에 마크를 찾는 시간이 오래 걸리며, 손목 방향에 따라 맥진센서의 접근 각도를 다르게 할 경우 다시 손목의 마크를 찾는 시간이 오래 걸리는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 검진자가 지정한 맥의 측정위치에 맥진센서를 자동으로 위치시켜 맥파를 측정할 수 있는 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 피검진자의 손목에 마크를 표시하지 않아 불쾌감을 없앨 수 있고, 맥의 위치를 수정하는 경우 마크를 재표시해야하는 불편함을 방지할 수 있는 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 맥 위치의 절대 좌표값에 의해 맥진센서를 맥 위치로 이동시킬 수 있고, 손목의 방향에 따라 맥진센서의 접근 각도를 변경시켜야할 경우에도 수정된 접근 각도로 맥진센서를 접근시킬 수 있는 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치는 베이스부와, 상기 베이스부에 의해 가이드되어 수평이동되며 상부에 수직 가이드부가 형성된 수평이동부와, 상기 수직 가이드부에 의해 가이드되어 수직이동되며 일 측에 제 1연결부재가 형성된 수직이동부와, 상기 제 1연결부재에 연결되어 임의의 일 축을 중심으로 회전되며 일 측에 제 2연결부재가 형성된 제 1회전부재와, 상기 제 2연결부재에 연결되어 임의의 일 축을 중심으로 회전되고 일 측에 레이저 빔을 발생시키는 레이저 거리 측정기가 구비되며 저면에서 수직이동되는 맥진센서가 구비된 제 2회전부재를 포함하되, 상기 레이저 빔의 타겟 지점과 피검진자의 맥 위치를 일치시켜 상기 맥 위치의 절대 좌표를 생성하고, 상기 절대 좌표에 입력된 접근 각도로 역기구학(inverse kinematics)을 계산하여 이동 경로를 생성하며, 상기 이동 경로를 따라 상기 맥진센서를 맥 위치로 이동시킨 후 맥파를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 수평이동부는 모터(motor)가 포함되어 임의의 일 축을 따라 상기 베이스부를 내재하며 슬라이딩 이동될 수 있다.
또한, 상기 수직이동부는 모터(motor)가 포함되어 임의의 일 축을 따라 상기 수직 가이드부를 내재하며 슬라이딩 이동될 수 있다.
또한, 상기 제 1회전부재 및 제 2회전부재는 모터(motor)가 포함되어 임의의 일 축을 중심으로 회전될 수 있다.
또한, 상기 맥진센서는 모터(motor)에 의해 임의의 일 축을 따라 상기 제 2회전부재 저면에서 수직 이동될 수 있다.
또한, 상기 역기구학(inverse kinematics)의 계산 결과, 상기 이동 경로가 모터의 제한(limit)을 벗어나는 경우, 알림신호를 발생하는 알림발생부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 알림발생부는 상기 절대 좌표가 맥파 검출 로봇 장치의 이동 반경을 벗어나는 경우 알림신호를 발생할 수 있다.
또한, 상기 알림발생부는 알림신호를 발생하고 모터의 제한을 벗어나지 않는 이동 경로가 생성될 수 있도록 설정가능한 진맥 각도의 범위를 알려줄 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 맥파 측정 방법은 검검진자가 피검진자의 맥 위치를 검출하는 제 1단계와, 상기 맥 위치와 레이저 거리 측정기로부터 나오는 레이저 빔의 타겟 지점을 일치시키는 제 2단계와, 상기 레이저 거리 측정기로 측정된 타겟 지점까지의 거리값을 이용하여 상기 맥 위치의 절대 좌표를 계산하는 제 3단계와, 상기 절대 좌표를 이용하여 상기 검진자가 설정한 진맥 각도로 상기 맥진센서를 맥 위치에 접근시키는 제 4단계 및 상기 맥진센서의 진맥 각도가 검진자가 설정한 진맥 각도와 일치하는 경우 상기 맥 위치의 맥파를 측정하는 제 5단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2단계는 상기 검진자가 진맥한 맥 위치를 상기 레이저 빔이 가리키도록 맥 위치와 레이저 빔의 타겟 지점을 일치시키는 레이저 빔 일치공정 및 상기 검진자가 레이저 빔의 타겟 지점을 재진맥하여 맥 위치를 확인하는 맥 위치 확인공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 2단계는 상기 레이저 빔의 타겟 지점이 기 검출된 맥 위치와 다른 경우 검진자가 맥 위치를 수정하는 맥 위치 수정공정 및 상기 검진자가 수정한 맥 위치를 상기 레이저 빔이 가리키도록 수정된 맥 위치와 레이저 빔의 타겟 지점을 재일치시키는 레이저 빔 재일치공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 3단계는 상기 레이저 거리 측정기로부터 레이저 빔이 가리키는 맥 위치까지의 거리를 측정하는 거리 정보 측정공정 및 상기 맥 위치의 거리 정보와 기구학(forward kinematics)을 계산하여 상기 맥 위치의 절대 좌표를 계산하는 절대 좌표 계산공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 4단계는 상기 검진자가 맥진센서의 진맥 각도를 설정하는 진맥 각도 설정공정과, 상기 맥진센서가 상기 설정된 진맥 각도로 맥 위치에서 진맥하도록 역기구학(inverse kinematics)을 계산하여 맥진센서의 이동 경로를 생성하는 이동 경로 생성공정 및 상기 맥진센서를 상기 이동 경로를 통해 이동시키는 맥진센서 이동공정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 5단계는 상기 맥진센서의 진맥 각도가 검진자가 설정한 진맥 각도와 일치하지 않은 경우, 상기 제 4단계를 재수행할 수 있다.
또한, 상기 재수행되는 제 4단계는 상기 검진자가 맥진센서의 진맥 각도를 재설정한 후 역기구학(inverse kinematics)을 계산하여 재생성된 맥진센서의 이동 경로 중 중간 위치로 상기 맥진센서를 이동시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치의 개략적인 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치의 좌표계를 나타내는 도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치의 모터 정의(motor definition)를 나타내는 도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치의 링크 정의(link definition)를 나타내는 도.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 거리 측정기의 위치를 결정하는 모습을 보여주는 도.
도 6은 본 발명에 따른 맥 위치를 결정하는 모습을 보여주는 도.
도 7은 본 발명에 따른 링크(link) 기구학(forward kinematics)을 계산하여 맥 위치(Tar1)의 절대 좌표를 생성하는 모습을 보여주는 도.
도 8은 본 발명에 따른 맥 위치(Tar1)로부터 중간 위치인 Tar0의 위치를 생성하는 모습을 보여주는 도.
도 9는 본 발명에 따른 맥파 측정 방법의 일 블록도.
도 10은 본 발명에 따른 맥파 측정 방법 중 제 2단계의 일 블록도.
도 11은 본 발명에 따른 맥파 측정 방법 중 제 2단계의 다른 블록도.
도 12는 본 발명에 따른 맥파 측정 방법 중 제 3단계의 일 블록도.
도 13은 본 발명에 따른 맥파 측정 방법 중 제 4단계의 일 블록도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
1:맥파 측정 로봇 장치
100:베이스부 200:수평이동부
210:제 1중공부 220:수직 가이드부
300:수직이동부 310:제 2중공부
320:제 1연결부재 400:제 1회전부재
410:제 2연결부재 500:제 2회전부재
510:제 3중공부 600:레이저 거리 측정기
610:레이저 빔 700:맥진센서
800:맥 위치
S10: 제 1단계 S20: 제 2단계
S21:레이저 빔 일치공정 S22:맥 위치 확인공정
S23:맥 위치 수정공정 S24:레이저 빔 재일치공정
S30: 제 3단계 S31:거리 정보 측정공정
S32:절대 좌표 계산공정 S40: 제 4단계
S41: 진맥 각도 설정공정 S42: 이동 경로 생성공정
S43: 맥진센서 이동공정 S50: 제 5단계
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치의 개략적인 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 베이스부(100)와, 수평이동부(200)와, 수직이동부(300)와, 제 1회전부재(400) 및 제 2회전부재(500)를 포함한다.
상기 베이스부(100)는 상기 수평이동부(200)의 수평 이동을 가이드한다.
상기 수평이동부(200)는 내부에 제 1중공부(210)가 형성되고, 상기 제 1중공부(210)로 상기 베이스부(100)를 내재하며 슬라이딩 이동된다. 이때, 상기 제 1중공부(210)는 상기 베이스부(100)와 동일한 형상으로 이루어져야 함은 물론이다.
구체적으로, 상기 수평이동부(200)는 모터(motor)가 포함되며, 상기 모터(motor)의 작동으로 상기 베이스부(100)에 의해 가이드되어 임의의 일 축, 예를 들면 x축을 따라 수평이동될 수 있다. 여기서, 상기 모터(motor)는 선형모터(linear motor) 또는 기타 다른 모터(motor)로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 수평이동부(200)는 상부에 상기 수직이동부(300)의 수직 이동을 가이드하는 수직 가이드부(220)가 형성될 수 있다.
상기 수직이동부(300)는 내부에 제 2중공부(310)가 형성되고, 상기 제 2중공부(310)로 상기 수직 가이드부(220)를 내재하며 슬라이딩 이동된다. 이때, 상기 제 2중공부(310) 또한 상기 수직 가이드부(220)와 동일한 형상으로 이루어져야 함은 물론이다.
구체적으로, 상기 수직이동부(300)는 모터(motor)가 포함되며, 상기 모터(motor)의 작동으로 상기 수직 가이드부(220)에 의해 가이드되어 임의의 일 축, 예를 들면 z축을 따라 수직이동될 수 있다. 여기서, 상기 모터(motor)는 선형모터(linear motor) 또는 기타 다른 모터(motor)로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 수직이동부(300)는 일 측에 상기 제 1회전부재(400)와 연결되는 제 1연결부재(320)가 형성될 수 있다.
상기 제 1회전부재(400)는 상기 제 1연결부재(320)에 연결되고, 일 측에 제 2연결부재(410)가 형성된다.
구체적으로, 상기 제 1회전부재(400)는 모터(motor)가 포함되며, 상기 모터(motor)의 작동으로 임의의 일 축, 예를 들면 x축을 중심으로 회전될 수 있다. 여기서, 상기 모터(motor)는 회전모터(rotational motor) 또는 기타 다른 모터(motor)로 이루어질 수 있다.
상기 제 2회전부재(500)는 상기 제 2연결부재(410)에 연결되고, 내부에 제 3중공부(510)가 형성되며, 일 측에 레이저 빔(610)을 발생시키는 레이저 거리 측정기(600)와, 저면에서 수직이동되는 맥진센서(700)가 구비된다.
구체적으로, 상기 제 2회전부재(500)는 모터(motor)가 포함되며, 상기 모터(motor)의 작동으로 임의의 일 축, 예를 들면 x축을 중심으로 회전될 수 있다. 여기서, 상기 모터(motor)는 회전모터(rotational motor) 또는 기타 다른 모터(motor)로 이루어질 수 있다.
상기 레이저 거리 측정기(600)는 상기 레이저 빔(610)의 타겟 지점과 피검진자의 맥 위치(800)를 일치시켜 상기 맥 위치(800)까지의 거리 정보를 측정한다.
상기 맥진센서(700)는 상기 제 2회전부재(500)의 저면에서 슬라이딩 이동된 후, 상기 맥 위치(800)를 가압하여 맥파를 측정한다.
구체적으로, 상기 맥진센서(700)는 모터(motor)의 작동으로 상기 제 3중공부(510)에 의해 가이드되는 링크(link)의 끝 딴에 설치되어 임의의 일 축, 예를 들면 z축을 따라 상기 제 2회전부재(500) 저면에서 수직이동될 수 있다. 이때, 상기 제 3중공부(510)는 상기 링크(link)와 동일한 형상으로 이루어져야 함은 물론이다.
본 발명에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치(1)는 상기 맥 위치(800)의 거리 정보와 기구학(forward kinematics)을 계산하여 맥 위치(800)의 절대 좌표를 생성하고, 상기 절대 좌표에 입력된 접근 각도로 역기구학(inverse kinematics)을 계산하여 로봇 장치(1)의 이동 경로를 생성하며, 상기 이동 경로를 따라 상기 맥진센서(700)를 맥 위치(800)로 이동시킨 후 맥파를 측정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치의 좌표계를 나타내는 도이고, 도 3은 모터 정의(motor definition)를 나타내는 도이며, 도 4는 링크 정의(link definition)를 나타내는 도이다.
본 발명에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 좌표계와, 복수의 모터 및 복수의 링크를 정의할 수 있다.
도 3에 도시된 t0는 x0축 방향의 선형 모터(linear motor)이고, t1은 -z1축 방향의 선형 모터(linear motor)이며, t2는 x3축 중심의 회전 모터(rotational motor)이다. 또한, t3는 x4축 중심의 회전 모터(rotational motor)이고, t4는 -y5축 방향의 선형 모터(linear motor)이다.
도 7은 본 발명에 따른 링크(link) 기구학(forward kinematics)을 계산하여 맥 위치(Tar1)의 절대 좌표를 생성하는 모습을 보여주는 도이다.
상기 맥파 측정 로봇 장치(10)에서 x 방향의 자유도는 t0 밖에 없으므로, 맥 위치(800)인 tip position의 x값은 t0에 의해서만 결정되며, tip position의 y, z 값을 구하기 위해서는 y-z 평면을 도 7에 도시된 바와 같이 2D x-y 평면으로 정의할 수 있다.
도 7에 도시된 P0는 O1이고, P1은 O2이며, P2는 O4이다. 또한, P3는 O5이고, l1은 L1h-t1이며, l2는 L2d이다. 더불어, l3는 L4d+t4이다.
도 7에 도시된 좌표계를 기준으로 tip(P3)의 P0에 대한 위치(position)는 하기의 [수학식 1]과 같이 계산될 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000001
따라서, P0를 기준으로 바라본 맥 위치(tip position)의 x,y의 좌표는 하기의 [수학식 2]와 같다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000002
한편, 역기구학(inverse kinematics)은 P0에서 바라본 맥 위치(tip position,0P3)가 주어졌을 때, 각 모터의 값을 계산하는 것이다.
본 발명에 따른 맥파 측정 로봇 장치(1)에서 각 모터(t0,t1,t2,t3,t4)로 이루어진 2D 모델 파라미터는 θ1,θ2,l3이다.
따라서, 맥 위치(tip position)는 x,y,θ의 3개의 given 식과 3개의 unknown value로 이루어진다.
한편, 1개의 자유도의 리던던시(redundancy)를 가지는 장치의 역기구학(inverse kinematics)을 계산하기 위해 하기와 같이 가정할 수 있다.
즉, 맥파 측정 로봇 장치(1)의 끝이 P1에서 다음 위치인 P2로 이동할 때 그 거리가 가까우며 최소의 움직임으로 이동하기 위해 맥 위치(tip position)에 가까운 자유도를 움직여서 이동하게 된다. 따라서, 맥 위치(tip position)에서 가장 멀리 있는 t1을 고정시키고 움직이게 되면 P2로 이동하기 위한 l1은 P1에서의l1으로 고정될 수 있다.
따라서, 역기구학(inverse kinematics)은 l1을 주어진 값이라고 가정하고 다음과 같이 계산할 수 있다.
상기 given 식은 하기의 [수학식 3]과 같으며, 상기 unknown value는 θ1,θ2,l3이다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000003
여기서, l1은 y에만 영향을 미치므로, y' = y-l1이라고 정의하면 하기의 [수학식 4]와 같다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000004
먼저, 첫번째 미지수와, 두번째 미지수인 θ1,θ2를 구해보면, θ1,θ2는 θ = θ1+θ2을 만족하므로, 하기의 [수학식 5]와 같은 관계를 가진다.
[수학식 5]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000005
이때, s1c2 + c1s2 = tanθ(c1c2 - s1s2)를 [수학식 4]에 대입하면 하기의 [수학식 6]과 같다.
[수학식 6]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000006
상기 [수학식 6]의 y'식의 양변에 tanθ를 곱하여 x식과의 차를 구하면 하기의 [수학식 7]과 같다.
[수학식 7]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000007
상기 [수학식 7]을 θ1에 대하여 정리하기 위하여
Figure PCTKR2010008100-appb-I000008
을 대입하여 정리하면, 하기의 [수학식 8]과 같다.
[수학식 8]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000009
상기 [수학식 8]은 c1에 대한 2차 방정식이므로, 근의 공식을 이용하면 θ1은 하기의 [수학식 9]에서 얻을 수 있고, θ2는 θ2 = θ - θ1의 관계를 통해 쉽게 구할 수 있다.
[수학식 9]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000010
다음으로, 세 번째 미지수인 l3를 구해보면, 상기 [수학식 4]의 양변을 제곱하여 더하면 하기의 [수학식 10]을 얻을 수 있다.
[수학식 10]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000011
상기 [수학식 10]을 l3에 대하여 정리하면 하기의 [수학식 11]과 같은 2차 방정식을 얻을 수 있다.
[수학식 11]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000012
따라서, 근의 공식에 의해 l3는 하기의 [수학식 12]와 같이 구해진다.
[수학식 12]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000013
상술한 바와 같이, 역기구학(inverse kinematics)에 의하여 x, y'(y-l1), θ가 주어졌을 때 구해진 θ1,θ2,l3는 하기의 [수학식 13]과 같다.
[수학식 13]
Figure PCTKR2010008100-appb-I000014
한편, 본 발명에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치는 알림발생부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 알림발생부(미도시)는 상기 역기구학(inverse kinematics)의 계산 결과 상기 이동 경로가 모터의 제한(limit)을 벗어나는 경우 알림신호를 발생할 수 있고, 상기 절대 좌표가 로봇 장치(1)의 이동 반경을 벗어나는 경우 알림신호를 발생할 수 있다.
또한, 상기 알림발생부(미도시)는 알림신호를 발생하고 모터의 제한을 벗어나지 않는 이동 경로가 생성될 수 있도록 설정가능한 진맥 각도의 범위를 알려줄 수 있다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 측정 방법을 상세히 설명한다.
도 9는 본 발명에 따른 맥파 측정 방법의 일 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 맥파 측정 방법은 도 9에 도시된 바와 같이, 제 1단계(S10)와, 제 2단계(S20)와, 제 3단계(S30)와, 제 4단계(S40) 및 제 5단계(S50)를 포함한다.
상기 제 1단계(S10)는 검진자가 피검진자의 맥 위치를 검출하는 단계이다.
상기 제 1단계(S10)는 구체적으로, 검진자, 즉, 한의사가 피검진자의 손목에서 맥의 측정 위치를 정확하게 검출하는 단계이다.
도 10 및 도 11은 본 발명에 따른 맥파 측정 방법 중 제 2단계의 블록도이다.
상기 제 2단계(S20)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 맥 위치(800)와 레이저 거리 측정기(600)로부터 나오는 레이저 빔(610)의 타겟 지점을 일치시키는 단계이다.
상기 제 2단계(S20)는 도 10에 도시된 바와 같이, 레이저 빔 일치공정(S21) 및 맥 위치 확인공정(S22)을 포함한다.
상기 레이저 빔 일치공정(S21)은 검진자가 진맥한 맥 위치를 상기 레이저 빔(610)이 가리키도록 로봇 장치(1)를 이동시켜 상기 맥 위치(800)와 레이저 빔(610)의 타겟 지점을 일치시키는 공정이다.
상기 레이저 빔 일치공정(S21)에서 로봇 장치(1)의 끝을 x,y,z축을 따라 이동하라고 명령하면, 로봇 장치(1)에서 기구학(forward kinematics)을 계산하여 각각의 모터가 회전해야 할 각도를 계산하고, 계산된 각도 만큼 로봇 장치(1)의 모터가 구동될 수 있다.
상기 맥 위치 확인공정(S22)은 검진자가 레이저 빔(610)의 타겟 지점을 재진맥하여 맥 위치(800)를 확인하는 공정이다.
한편, 상기 제 2단계(S20)는 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 레이저 빔 일치공정(S21) 및 맥 위치 확인공정(S22) 이후, 맥 위치 수정공정(S23) 및 레이저 빔 재일치 공정(S24)을 포함할 수 있다.
상기 맥 위치 수정공정(S23)은 상기 레이저 빔(610)의 타겟 지점이 기 검출된 맥 위치와 다른 경우, 검진자가 맥 위치를 수정하는 공정이다.
상기 레이저 빔 재일치공정(S24)은 검진자가 수정한 맥 위치를 상기 레이저 빔(610)이 가리키도록 로봇 장치(1)를 재이동시켜 상기 수정된 맥 위치와 레이저 빔(610)의 타겟 지점을 재일치시키는 공정이다.
도 12는 본 발명에 따른 맥파 측정 방법 중 제 3단계의 일 블록도이다.
상기 제 3단계(S30)는 상기 레이저 거리 측정기(600)로 측정된 타겟 지점까지의 거리값을 이용하여 상기 맥 위치(800)의 절대 좌표를 계산하는 단계이다.
상기 제 3단계는 도 12에 도시된 바와 같이, 거리 정보 측정공정(S31) 및 절대 좌표 계산공정(S32)을 포함한다.
상기 거리 정보 측정공정(S31)은 상기 레이저 거리 측정기(600)로부터 레이저 빔(610)이 가리키는 맥 위치(800)까지의 거리를 측정하는 공정이다.
도 5는 본 발명에 따른 레이저 거리 측정기의 위치를 결정하는 모습을 보여주는 도이고, 도 6은 본 발명에 따른 맥 위치를 결정하는 모습을 보여주는 도이다.
상기 레이저 거리 측정기(600)까지의 거리는 도 5에 도시된 바와 같이, 도 2의 O4의 위치로부터 LaserX, LaserY로 정의될 수 있고, 상기 레이저 거리 측정기(600)에서 맥의 위치인 Tar1까지는 레이저의 직진성 때문에 레이저가 구비된 제 2회전부재(500)의 각도(t3)로 측정된 거리만큼 떨어져 있으며, 중간 위치인 Tar0은 로봇 장치(1)가 피검자의 맥을 짚을 때의 각도를 유지하며 상기 Tar1로부터 일정 거리 떨어지도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 Tar1과 Tar0을 결정하는 Tar1Dist와 Tar0Dist는 도 6에 도시된 바와 같으며, 상기 Tar1Dist는 레이저 거리 측정기(600)에서 측정된 레이저에서 피검자의 맥 위치(800)까지의 거리이고, 상기 Tar0Dist는 맥진센서(700)가 Tar0에서 Tar1까지 움직일 거리이다.
상기 절대 좌표 계산공정(S32)은 상기 맥 위치(800)의 거리 정보와 로봇 장치(1)의 기구학(forward kinematics)을 계산하여 상기 맥 위치(800)의 절대 좌표를 계산하는 공정이다.
상기 로봇 장치(1)를 이동시켜 맥 위치(Tar1)에 레이저 빔이 위치되었을 때, 각 모터의 값 중 t0,t1,t2,t3을 알면 도 7에 도시된 바와 같은 링크(link)의 기구학(forward kinematics)을 계산하여 맥 위치(Tar1)의 절대 좌표를 얻을 수 있다.
상기 맥 위치(Tar1)의 2D x-y 평면에서의 위치는 상기 [수학식 2]와 같으며, 상기 2D x-y 평면의 값을 도 2에 도시된 3D 좌표계로 변환하여 상기 맥 위치(Tar1)를 구하면 하기의 [수학식 14]와 같다.
[수학식 14]
tarx1 = -t0 + L1w + L2w + LaserX
tary1 = -x
tarx1 = y
도 13은 본 발명에 따른 맥파 측정 방법 중 제 4단계의 일 블록도이다.
상기 제 4단계(S40)는 상기 절대 좌표를 이용하여 상기 검진자가 설정한 진맥 각도로 상기 맥진센서(700)를 맥 위치(800)에 접근시키는 단계이다.
상기 제 4단계(S40)는 도 12에 도시된 바와 같이, 진맥 각도 설정공정(S41)과, 이동 경로 생성공정(S42) 및 맥진센서 이동공정(S43)을 포함한다.
상기 진맥 각도 설정공정(S41)은 상기 검진자가 맥진센서(700)의 진맥 각도를 설정하는 공정이다.
도 8은 본 발명에 따른 맥 위치(Tar1)로부터 중간 위치인 Tar0의 위치를 생성하는 모습을 보여주는 도이다.
상기 진맥 각도 설정공정(S41)에서 상기 맥진센서(700)의 진맥 각도인 타겟 각도(target angle) Tar1은 도 8에 도시된 바와 같이, 검진자가 상기 [수학식 13]의 θ(tarAng)를 지정하여 생성할 수 있다. 이때, 상기 θ(tarAng)는 Tar0에서의 타겟 각도(target angle)에도 동일하게 적용된다.
한편, 상기 Tar1의 위치에서 상기 θ(tarAng)의 방향으로 Tar0Dist만큼 떨어져 있는 위치가 Tar0이므로, 상기 Tar0의 위치는 하기의 [수학식 15]에서 생성할 수 있다.
[수학식 15]
tarx0 = tarx1
tary0 = tary1 + tar0Dist*cos(tarAng)
tarz0 = tarz1 + tar0Dist*sin(tarAng)
상기 이동 경로 생성공정(S42)은 상기 맥진센서(700)가 상기 설정된 진맥 각도로 맥 위치(800)에서 진맥하도록 역기구학(inverse kinematics)을 계산하여 맥진센서(700)의 이동 경로를 생성하는 공정이다.
상기 맥진센서 이동공정(S43)은 상기 맥진센서를 상기 생성된 이동 경로를 통해 이동시키는 공정이다.
상기 제 5단계(S50)는 상기 맥진센서(700)의 진맥 각도가 검진자가 설정한 진맥 각도와 일치하는 경우, 상기 맥 위치(800)의 맥파를 측정하는 단계이다.
한편, 상기 제 5단계(S50)는 상기 맥진센서(700)의 진맥 각도가 검진자가 설정한 진맥 각도와 일치하지 않은 경우 상기 제 4단계(S40)를 재수행할 수 있다.
이때, 상기 재수행되는 제 4단계(S40)는 상기 검진자가 맥진센서(700)의 진맥 각도를 재설정한 후, 역기구학(inverse kinematics)을 계산하여 재생성된 맥진센서의 이동 경로 중 중간 위치로 상기 맥진센서(700)를 이동시킬 수 있다.
상기 제 5단계(S50)에서는 상기 맥진센서(700)의 진맥 각도가 설정된 진맥 각도와 일치하지 않거나, 상기 맥진센서(700)가 자동으로 피검자의 맥의 위치까지 이동한 후, 검진자가 진맥 각도를 변경하고자 하는 경우, 그 각도(tarAng)을 입력하면 자동으로 수정된 진맥 각도로 움직이게 할 수 있다.
구체적으로, 상기 맥진센서(700)의 최초 타겟을 tar0, tar1이라 하고, 수정된 타겟을 tar0', tar1'이라 하면, 상기 맥진센서는 tar0에서 tar1 및 tar0'을 경유하여 tar1'로 이동된다.
상기 맥진센서가 tar0에서 tar1로 이동된 이후에 각도(tarAng)를 수정하여 입력하면 tar0'를 다시 계산하고, tar0'에 해당하는 역기구학(inverse kinematics)을 다시 계산한다.
상기 tar0'는 tar1에서 tip angle이 달라졌기 때문에 하기의 [수학식 16]에 의해 계산할 수 있다.
[수학식 16]
tary0' = tary1 + tar0Dist*cos(tarAng)
tarz0' = tarz1 + tar0Dist*sin(tarAng)
새로 입력한 각도(tarAng)와 기존의 tar0Dist, tar1을 이용하여 새로 구한 tar0'의 역기구학(inverse kinematics)을 계산하여 모터를 구동하면 맥진센서(700)를 tar1에서 tar0'으로 이동시킬 수 있으며, tar1과 tar1'의 x,y,z 위치는 같으므로, 기존의 tar1의 x,y,z 좌표와 새로 입력 받은 각도(tarAng)를 이용하여 역기구학(inverse kinematics)을 새로 계산하여 모터를 구동함으로써 상기 맥진센서(700)를 tar0'에서 tar1'로 이동시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 레이저 거리 측정기를 이용한 맥파 측정 로봇 장치 및 이를 이용한 맥파 측정 방법에 의하면 검진자가 지정한 맥의 측정위치에 맥진센서를 자동으로 위치시켜 맥파를 측정할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 피검진자의 손목에 마크를 표시하지 않아 불쾌감을 없앨 수 있고, 맥의 위치를 수정하는 경우 마크를 재표시해야하는 불편함을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 맥 위치의 절대 좌표값에 의해 맥진센서를 맥 위치로 이동시킬 수 있고, 손목의 방향에 따라 맥진센서의 접근 각도를 변경시켜야할 경우에도 수정된 접근 각도로 맥진센서를 접근시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 베이스부와,
    상기 베이스부에 의해 가이드되어 수평이동되며 상부에 수직 가이드부가 형성된 수평이동부와,
    상기 수직 가이드부에 의해 가이드되어 수직이동되며 일 측에 제 1연결부재가 형성된 수직이동부와,
    상기 제 1연결부재에 연결되어 임의의 일 축을 중심으로 회전되며, 일 측에 제 2연결부재가 형성된 제 1회전부재와,
    상기 제 2연결부재에 연결되어 임의의 일 축을 중심으로 회전되고, 일 측에 레이저 빔을 발생시키는 레이저 거리 측정기가 구비되며, 저면에서 수직이동되는 맥진센서가 구비된 제 2회전부재를 포함하되, 상기 레이저 빔의 타겟 지점과 피검진자의 맥 위치를 일치시켜 상기 맥 위치의 절대 좌표를 생성하고, 상기 절대 좌표에 입력된 접근 각도로 역기구학(inverse kinematics)을 계산하여 이동 경로를 생성하며, 상기 이동 경로를 따라 상기 맥진센서를 맥 위치로 이동시킨 후 맥파를 측정하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리측정기를 이용한 맥파측정로봇장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수평이동부는 모터(motor)가 포함되어 임의의 일 축을 따라 상기 베이스부를 내재하며 슬라이딩 이동되는 것을 특징으로 하는 레이저 거리측정기를 이용한 맥파측정로봇장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 수직이동부는 모터(motor)가 포함되어 임의의 일 축을 따라 상기 수직 가이드부를 내재하며 슬라이딩 이동되는 것을 특징으로 하는 레이저 거리측정기를 이용한 맥파측정로봇장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1회전부재 및 제 2회전부재는 모터(motor)가 포함되어 임의의 일 축을 중심으로 회전되는 것을 특징으로 하는 레이저 거리측정기를 이용한 맥파측정로봇장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 맥진센서는 모터(motor)에 의해 임의의 일 축을 따라 상기 제 2회전부재 저면에서 수직 이동되는 것을 특징으로 하는 레이저 거리측정기를 이용한 맥파측정로봇장치.
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 역기구학(inverse kinematics)의 계산 결과, 상기 이동 경로가 모터(motor)의 제한(limit)을 벗어나는 경우, 알림신호를 발생하는 알림발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리측정기를 이용한 맥파측정로봇장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 알림발생부는 상기 절대 좌표가 맥파 검출 로봇 장치의 이동 반경을 벗어나는 경우 알림신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 레이저 거리측정기를 이용한 맥파측정로봇장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 알림발생부는 알림신호를 발생하고 모터의 제한을 벗어나지 않는 이동 경로가 생성될 수 있도록 설정가능한 진맥 각도의 범위를 알려주는 것을 특징으로 하는 레이저 거리측정기를 이용한 맥파측정로봇장치.
  9. 검진자가 피검진자의 맥 위치를 검출하는 제 1단계와,
    상기 맥 위치와 레이저 거리 측정기로부터 나오는 레이저 빔의 타겟 지점을 일치시키는 제 2단계와,
    상기 레이저 거리 측정기로 측정된 타겟 지점까지의 거리값을 이용하여 상기 맥 위치의 절대 좌표를 계산하는 제 3단계와,
    상기 절대 좌표를 이용하여 상기 검진자가 설정한 진맥 각도로 상기 맥진센서를 맥 위치에 접근시키는 제 4단계 및
    상기 맥진센서의 진맥 각도가 검진자가 설정한 진맥 각도와 일치하는 경우, 상기 맥 위치의 맥파를 측정하는 제 5단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파측정방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2단계는,
    상기 검진자가 진맥한 맥 위치를 상기 레이저 빔이 가리키도록 맥 위치와 레이저 빔의 타겟 지점을 일치시키는 레이저 빔 일치공정 및
    상기 검진자가 레이저 빔의 타겟 지점을 재진맥하여 맥 위치를 확인하는 맥 위치 확인공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파측정방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 2단계는,
    상기 레이저 빔의 타겟 지점이 기 검출된 맥 위치와 다른 경우, 검진자가 맥 위치를 수정하는 맥 위치 수정공정 및
    상기 검진자가 수정한 맥 위치를 상기 레이저 빔이 가리키도록 수정된 맥 위치와 레이저 빔의 타겟 지점을 재일치시키는 레이저 빔 재일치공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파측정방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제 3단계는,
    상기 레이저 거리 측정기로부터 레이저 빔이 가리키는 맥 위치까지의 거리를 측정하는 거리 정보 측정공정 및
    상기 맥 위치의 거리 정보와 기구학(forward kinematics)을 계산하여 상기 맥 위치의 절대 좌표를 계산하는 절대 좌표 계산공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파측정방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제 4단계는,
    상기 검진자가 맥진센서의 진맥 각도를 설정하는 진맥 각도 설정공정과,
    상기 맥진센서가 상기 설정된 진맥 각도로 맥 위치에서 진맥하도록 역기구학(inverse kinematics)을 계산하여 맥진센서의 이동 경로를 생성하는 이동 경로 생성공정 및
    기 맥진센서를 상기 이동 경로를 통해 이동시키는 맥진센서 이동공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 맥파측정방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 제 5단계는,
    상기 맥진센서의 진맥 각도가 검진자가 설정한 진맥 각도와 일치하지 않은 경우, 상기 제 4단계를 재수행하는 것을 특징으로 하는 맥파측정방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 재수행되는 제 4단계는 상기 검진자가 맥진센서의 진맥 각도를 재설정한 후 역기구학(inverse kinematics)을 계산하여 재생성된 맥진센서의 이동 경로 중 중간 위치로 상기 맥진센서를 이동시키는 것을 특징으로 하는 맥파측정방법.
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