KR102060865B1 - Dental care simulation apparatus using haptic interface - Google Patents
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Abstract
본 발명은 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치에 관한 것으로 햅틱 인터페이스가 구비되어 치과 치료 연습을 하도록 구비되는 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치에 있어서, 박스 형태로 형성됨과 아울러 내측에 수용 가능한 공간이 형성되며, 전방 상부에는 전방측으로 개방된 관통공이 형성되고, 관통공의 하부에는 전방으로 연장 돌출되어 사용자의 팔을 거치할 수 있는 거치대가 형성되며, 전방 하부에는 사용자의 발을 올려놓을 수 있는 연장부가 전방으로 연장 형성되고, 후방 하부에는 개폐 가능한 도어가 구비됨과 아울러 도어의 후방에는 손잡이가 구비되는 케이스와, 상기 케이스의 하부 각 모서리에 각각 연결 구비되어 케이스의 높낮이를 조절할 수 있도록 하는 높이조절구와, 상기 높이조절구와 연결 구비되어 높이조절구를 조작하도록 구비되는 높이조절리모컨과, 상기 높이조절구의 하부에 평판형으로 구비됨과 아울러 하부 각 모서리에는 각각 바퀴를 갖는 베이스와, 상기 케이스의 내측에 구비됨과 아울러 도어의 전방에 구비되며, 치과 치료 실습에 필요한 시뮬레이션 데이터를 갖는 컴퓨터와, 상기 케이스의 내측 관통공의 후방에 평판형으로 형성되어 구비되며, 전방은 케이스와 힌지 연결되고, 후방에는 반원형의 원판 형상으로 형성됨과 아울러 외주연에 기어가 형성되는 햅틱안착판과, 상기 햅틱안착판의 상부에 안착 고정됨과 아울러 컴퓨터와 연결되어 연동 작동되는 햅틱 인터페이스와, 상기 햅틱안착판의 후방에 구비됨과 아울러 기어와 대응되게 형성되는 경사조절기어를 갖는 모터와, 상기 모터와 연결되어 모터의 정역 회전을 조절하도록 구비되는 경사조절리모컨과, 상기 케이스의 상부에 연결되어 상부측으로 연장 형성되며, 내측에는 수용 가능한 공간부가 형성됨과 아울러 컴퓨터의 신호를 전달받아 작동되는 스피커가 구비되며, 양측에는 다수개의 타공이 형성되어 이루어지는 스피커홀이 각각 형성되는 스피커안착부와, 상기 스피커안착부의 전방에 연결되어 전방측으로 하향 경사지게 연장 형성되며, 내측에는 수용 가능한 공간부가 형성됨과 아울러 상부에는 관통된 모니터홀이 형성되고, 모니터홀에는 컴퓨터와 연결되어 시뮬레이션 데이터를 출력하도록 하는 모니터가 내입 구비되는 모니터안착부와, 상기 모니터안착부의 모니터홀과 스피커안착부 사이에 형성됨과 아울러 상부에서 하부로 관통 형성되어 사용자가 햅틱 인터페이스의 위치를 확인할 수 있도록 하는 투시공과, 상기 스피커안착부의 상부에 구미되며, 사용자의 머리 방향과 위치를 읽어 컴퓨터로 데이터를 전송하여 모니터에 나타나는 3D 치아 모형의 움직임을 사용자의 머리 방향과 위치에 따라 움직여 동기화하는 역활을 하는 헤드트레킹카메라와, 상기 케이스의 일측에 구비되며, 일측 방향으로 연장됨과 아울러 단부가 상부측으로 절곡 형성되는 평판형의 걸림구와, 상기 케이스의 일측에 평판형으로 형성되는 선반이 연결 구비됨과 아울러 선반의 상부에 모니터와 동일한 시뮬레이션 데이터 화면을 출력하도록 구비되는 보조모니터와, 상기 케이스의 일측에는 컴퓨터와 연결 구비됨과 아울러 키보드, 마우스, 메모리스틱을 연결할 수 있는 USB단자가 구비되며, USB단자의 전방에는 컴퓨터와 연결됨과 아울러 사용자의 카드를 읽어 카드의 데이터를 컴퓨터에 전송하는 카드리더기가 구비되어 이루어진다.The present invention relates to a dental treatment simulation apparatus using a haptic interface. In the dental treatment simulation apparatus using a haptic interface provided with a haptic interface to practice dental treatment, the space is formed in a box shape and an inner space is formed. The front upper portion is formed with a through-hole open to the front side, the lower portion of the through-hole is protruded forward to form a cradle for mounting the user's arm, the lower portion in front of the extension to put the user's foot It is formed extending in the front, the rear lower portion is provided with a door that can be opened and closed at the rear of the door, the case is provided with a handle, and the height adjustment opening for adjusting the height of the case is connected to each of the lower corners of the case, The height adjustment port and the connector And a height adjusting remote control provided to operate the height adjusting mechanism, and a base having a wheel at each lower portion of the height adjusting opening, and a base having wheels at each of the lower corners, and being provided inside the case and at the front of the door. And a computer having simulation data necessary for dental treatment practice, and being formed in a flat shape at the rear of the inner through hole of the case, the front being hinged to the case, and having a semicircular disc shape at the rear. A haptic seat plate with gears formed at its periphery, a haptic interface fixed to the upper part of the haptic seat plate, connected to a computer, and interlocked with the computer, and provided at the rear of the haptic seat plate and inclined to correspond to the gear. A motor having an adjustment gear, and connected to the motor to regulate forward and reverse rotation of the motor. It is provided with an inclination adjustment remote control, and connected to the upper portion of the case is formed extending to the upper side, the inner space is formed in the accommodating and the speaker is operated by receiving a signal from the computer, a plurality of perforations are formed on both sides A speaker seat formed with a speaker hole formed therein, and connected to the front of the speaker seat, extending downwardly inclined toward the front side, an accommodating space part is formed on the inside, and a penetrated monitor hole is formed on the upper part. It is formed between the monitor seat and the monitor seat and the speaker seat, which has a monitor connected to a computer to output simulation data. The monitor seat and the speaker seat are formed through the upper part and the lower part, so that the user can check the position of the haptic interface. Perspective to help The head tracking camera, which is located in the upper part of the speaker seat, reads the direction and position of the user's head and transmits data to the computer to synchronize the movement of the 3D tooth model displayed on the monitor according to the direction and position of the user's head. And, it is provided on one side of the case, extending in one direction and the end is bent in the form of a flat plate-shaped latch opening, and a shelf formed in a flat form on one side of the case is provided with a monitor on the top of the shelf The secondary monitor is provided to output the same simulation data screen, and one side of the case is provided with a connection to the computer and a USB terminal for connecting a keyboard, mouse, memory stick, and the front of the USB terminal is connected to the computer and In addition, by reading the user's card, the card data to the computer A card reader for transmitting is provided.
Description
본 발명은 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 볼륨 모델 기반의 햅틱 인터페이스가 적용된 가상의 치아 모델 및 가상의 치료장비를 통해, 사용자가 실제 치과 치료 시술과 거의 동일한 물리적·시각적 치과 시술 경험을 할 수 있도록 하는 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a dental treatment simulation apparatus using a haptic interface, and more specifically, through a virtual tooth model and a virtual treatment device to which a volume model-based haptic interface is applied, the user is almost physically and visually identical to the actual dental treatment. The present invention relates to a dental treatment simulation apparatus using a haptic interface to enable a dental treatment experience.
일반적으로 컴퓨터 기술은 인간과 컴퓨터가 정보를 주고받는 데 시청각 정보가 주로 이용되었으나 사용자는 가상현실을 통해 더욱 구체적이고 실감나는 정보를 원하게 되고, 이를 충족시키기 위해 개발된 것이 촉각과 힘까지 전달하는 햅틱 기술이며, 햅틱스(Haptics)는 컴퓨터의 기능 가운데 사용자의 입력장치인 키보드, 마우스, 조이스틱 및 터치스크린 등을 통해 촉각, 힘 및 운동감 등을 느끼게 하는 감각 인터페이스 기술을 의미한다.In general, computer technology has mainly used audiovisual information to exchange information between humans and computers, but users want more specific and realistic information through virtual reality, and the technology developed to satisfy the tactile sense and power is transmitted. Haptics is a haptic technology, and haptics refers to a sensory interface technology that allows a user to feel haptics, power, and movement through a keyboard, a mouse, a joystick, and a touch screen as a user's input device.
이때, 상기 햅틱 기술을 이용한 시뮬레이터를 만들려면 햅틱 장치와 햅틱 렌더링 및 컴퓨터 그래픽 기술이 필요한 것이며, 상기 햅틱 장치는 펜(Pen) 형태의 조작부를 가진 기계적 장치로서, 인간과 가상환경과의 상호 작용을 위해 고안된 것임과 아울러 사용자는 햅틱 장치를 통해 가상 환경에 명령을 내리고 가상 환경에서 오는 촉감이나 힘을 느끼게 되는 것이다.In this case, in order to create a simulator using the haptic technology, a haptic device, haptic rendering, and computer graphic technology are required. The haptic device is a mechanical device having a pen-shaped control unit, and interacts with a human and a virtual environment. In addition to being designed for a user, a user can command a virtual environment through a haptic device and feel a touch or power coming from the virtual environment.
이러한, 상기 햅틱 기술은 최근 햅틱 장치 기술뿐만 아니라 컴퓨터 환경의 진보로 인하여 의학분야에서 햅틱 피드백의 의료 시뮬레이션과 관련된 연구들이 무수히 제안되고 있으며, 수술 시뮬레이션의 관심은 날로 증가하는 중이다.The haptic technology has recently been proposed a number of studies related to the medical simulation of haptic feedback in the medical field due to the advancement of the computer environment as well as haptic device technology, the interest of surgical simulation is increasing day by day.
특히, 치과 치료와 관련하여 종래에는 치과 치료 경험이 많은 전문 치과의사를 제외하고는 능숙하게 치과 치료도구를 다루는 방법을 배우고 환자의 치아와 치과 치료도구가 접촉할 때의 느낌을 습득하여야 하나, 종래의 치과 치료 훈련을 받는 치과대 학생들은 치과 환자들의 발치 된 치아 및 인공치아를 이용하여 치과 치료 훈련을 받았었다.In particular, with regard to dental treatment, except for a professional dentist who has a long history of dental treatment, one should learn to handle dental treatment skillfully and acquire a feeling when a patient's teeth and dental treatment tool are in contact. Dental students receiving dental training were trained using dental and artificial teeth extracted from dental patients.
한편, 상기와 같은 치과대 학생들의 숙달된 치과 치료 경험을 위해서는 고가의 인공치아 및 시체의 뼈가 다량으로 사용되기 때문에 경제적으로 비용이 많이 소요되는 문제점이 있는 것이었다.On the other hand, for the experienced dental treatment experience of the dental students as described above was a problem that the expensive artificial teeth and the bones of the body are used in a large amount of cost economically.
이에, 종래에는 치료도구의 실제 느낌을 구현하는 힘 또는 촉각의 반향 장치로서, 조작부의 기계적 변위에 따른 신호를 출력하고, 반력(Feedback Force)에 대한 정보를 갖는 입력 신호에 따라 상기 조작부가 변위되는 햅틱장치와, 치료를 필요로 하는 환부의 뼈 형상모델 및 상기 환부를 치료하는데 사용되는 치료도구 형상모델을 가상의(Virtual) 영상으로 출력하는 디스플레이부와, 상기 햅틱장치로부터 입력된 신호에 따라 상기 디스플레이부 상에 영상 출력되는 상기 뼈 형상모델과 치료도구 형상모델의 형태 및 위치 정보를 실시간 갱신하며, 볼륨모델을 기반으로 상기 뼈 형상모델 및 치료도구 형상모델의 충돌에 따른 반력을 연산하여 연산된 반력에 대한 정보를 갖는 신호를 상기 햅틱장치로 전달하는 제어부를 포함하고, 상기 뼈 형상모델 및 치료도구 형상모델의 충돌에 대한 검사는, 상기 뼈 형상모델의 포인트 쉘과 치료도구 형상 모델의 디스턴스 필드를 적용하여 수행되되, 상기 치료도구 형상모델의 경계구(Bounding sphere)에 포함되는 상기 뼈 형상모델의 포인트 쉘을 추출하며, 추출된 포인트에서 디스턴스 필스의 값을 질의하고 부호를 판단하여 상기 뼈 형상모델과 치료도구 형상모델의 충돌 여부를 검사하는 것을 특징으로 하는 기술이 등록특허공보 제10-1021595호에서와 같이 공개된 바 있다.Accordingly, in the related art, as a force or tactile echo device for realizing the actual feeling of a treatment tool, the control unit outputs a signal according to a mechanical displacement of the operation unit, and the operation unit is displaced according to an input signal having information on feedback force. A haptic device, a display unit for outputting a bone shape model of the affected area requiring treatment and a treatment tool shape model used to treat the affected area as a virtual image, and the signal according to a signal input from the haptic device. The shape and position information of the bone shape model and the treatment tool shape model displayed on the display unit are updated in real time, and calculated by calculating the reaction force according to the collision between the bone shape model and the treatment tool shape model based on the volume model. And a control unit for transmitting a signal having information on reaction force to the haptic device, wherein the bone shape model and treatment tool The inspection of the collision of the upper model is performed by applying the point shell of the bone shape model and the distance field of the treatment tool shape model, and the bone shape model included in the boundary sphere of the treatment tool shape model. The technique of extracting the point shell, and querying the value of the distance field from the extracted point and judges the sign to check the collision between the bone shape model and the treatment tool shape model is disclosed in Korean Patent No. 10-1021595 It was published as in
하지만, 상기와 같은 기술은 임플란트만을 목적으로 하는 것으로서 치과에서 행해지는 다양한 치료에는 사용할 수 없는 문제점이 있는 것이었다.However, such a technique is intended for implants only, there is a problem that can not be used for various treatments performed in the dentist.
따라서, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결한 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치가 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a need for a dental treatment simulation apparatus using a haptic interface that solves the above-mentioned problems.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 볼륨 모델 기반의 햅틱 인터페이스가 적용된 가상의 치아 모델 및 가상의 치료장비를 통해, 사용자가 실제 치과 치료 시술과 거의 동일한 물리적·시각적 치과 시술 경험을 할 수 있도록 하는 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치를 제공하는데에 있다.The present invention has been invented to solve the problems of the prior art as described above, through the virtual tooth model and the virtual treatment device to which the volume model-based haptic interface is applied, the user is almost the same physical and visual as the actual dental treatment procedure An object of the present invention is to provide a dental treatment simulation apparatus using a haptic interface that enables a dental treatment experience.
상기와 같은 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은 햅틱 인터페이스가 구비되어 치과 치료 연습을 하도록 구비되는 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치에 있어서, 박스 형태로 형성됨과 아울러 내측에 수용 가능한 공간이 형성되며, 전방 상부에는 전방측으로 개방된 관통공이 형성되고, 관통공의 하부에는 전방으로 연장 돌출되어 사용자의 팔을 거치할 수 있는 거치대가 형성되며, 전방 하부에는 사용자의 발을 올려놓을 수 있는 연장부가 전방으로 연장 형성되고, 후방 하부에는 개폐 가능한 도어가 구비됨과 아울러 도어의 후방에는 손잡이가 구비되는 케이스와, 상기 케이스의 하부 각 모서리에 각각 연결 구비되어 케이스의 높낮이를 조절할 수 있도록 하는 높이조절구와, 상기 높이조절구와 연결 구비되어 높이조절구를 조작하도록 구비되는 높이조절리모컨과, 상기 높이조절구의 하부에 평판형으로 구비됨과 아울러 하부 각 모서리에는 각각 바퀴를 갖는 베이스와, 상기 케이스의 내측에 구비됨과 아울러 도어의 전방에 구비되며, 치과 치료 실습에 필요한 시뮬레이션 데이터를 갖는 컴퓨터와, 상기 케이스의 내측 관통공의 후방에 평판형으로 형성되어 구비되며, 전방은 케이스와 힌지 연결되고, 후방에는 반원형의 원판 형상으로 형성됨과 아울러 외주연에 기어가 형성되는 햅틱안착판과, 상기 햅틱안착판의 상부에 안착 고정됨과 아울러 컴퓨터와 연결되어 연동 작동되는 햅틱 인터페이스와, 상기 햅틱안착판의 후방에 구비됨과 아울러 기어와 대응되게 형성되는 경사조절기어를 갖는 모터와, 상기 모터와 연결되어 모터의 정역 회전을 조절하도록 구비되는 경사조절리모컨과, 상기 케이스의 상부에 연결되어 상부측으로 연장 형성되며, 내측에는 수용 가능한 공간부가 형성됨과 아울러 컴퓨터의 신호를 전달받아 작동되는 스피커가 구비되며, 양측에는 다수개의 타공이 형성되어 이루어지는 스피커홀이 각각 형성되는 스피커안착부와, 상기 스피커안착부의 전방에 연결되어 전방측으로 하향 경사지게 연장 형성되며, 내측에는 수용 가능한 공간부가 형성됨과 아울러 상부에는 관통된 모니터홀이 형성되고, 모니터홀에는 컴퓨터와 연결되어 시뮬레이션 데이터를 출력하도록 하는 모니터가 내입 구비되는 모니터안착부와, 상기 모니터안착부의 모니터홀과 스피커안착부 사이에 형성됨과 아울러 상부에서 하부로 관통 형성되어 사용자가 햅틱 인터페이스의 위치를 확인할 수 있도록 하는 투시공과, 상기 스피커안착부의 상부에 구미되며, 사용자의 머리 방향과 위치를 읽어 컴퓨터로 데이터를 전송하여 모니터에 나타나는 3D 치아 모형의 움직임을 사용자의 머리 방향과 위치에 따라 움직여 동기화하는 역활을 하는 헤드트레킹카메라와, 상기 케이스의 일측에 구비되며, 일측 방향으로 연장됨과 아울러 단부가 상부측으로 절곡 형성되는 평판형의 걸림구와, 상기 케이스의 일측에 평판형으로 형성되는 선반이 연결 구비됨과 아울러 선반의 상부에 모니터와 동일한 시뮬레이션 데이터 화면을 출력하도록 구비되는 보조모니터와, 상기 케이스의 일측에는 컴퓨터와 연결 구비됨과 아울러 키보드, 마우스, 메모리스틱을 연결할 수 있는 USB단자가 구비되며, USB단자의 전방에는 컴퓨터와 연결됨과 아울러 사용자의 카드를 읽어 카드의 데이터를 컴퓨터에 전송하는 카드리더기가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치를 제공한다.In order to realize the above object, the present invention is a dental treatment simulation device using a haptic interface provided with a haptic interface to practice the dental treatment, is formed in the form of a box and the inner space is formed, The front upper part is formed with a through hole opened to the front side, the lower part of the through hole is formed to protrude forward to mount the user's arms, the lower front is an extension for placing the user's foot forward Is formed extending, the rear lower portion is provided with a door that can be opened and closed at the rear of the door is provided with a handle, the height adjustment port for connecting the respective lower corners of the case to adjust the height of the case, and the height It is connected to the control knob to operate the height adjuster It is provided with a height adjustment remote control and a flat plate at the lower portion of the height adjustment, each base having a wheel at each of the lower corners, and the inside of the case and at the front of the door, The haptic has a computer having simulation data and is formed in a flat shape at the rear of the inner through hole of the case, the front is hinged to the case, and is formed in a semicircular disc shape at the rear and a gear is formed at the outer circumference. A motor having a seating plate, a haptic interface fixed to the upper portion of the haptic seating plate and connected to a computer and interlocked with the computer, and a rear side of the haptic seating plate and a tilt adjusting gear formed to correspond to the gear; An inclination adjustment remote control connected to the motor and provided to adjust the forward and reverse rotation of the motor; It is connected to the upper part of the case and is formed to extend to the upper side, the inner space is formed in the accommodating and is provided with a speaker that is operated by receiving a signal from the computer, the speaker hole is formed on each side is formed a plurality of perforations It is connected to the speaker seat and the front of the speaker seat is formed to be inclined downward toward the front side, an accommodating space portion is formed on the inside and a penetrated monitor hole is formed on the upper side, and the monitor hole is connected to a computer to simulate data. And a monitor seat having a monitor for outputting therein, and formed between the monitor hole and the speaker seat of the monitor seat, and penetrating from the top to the bottom so that the user can check the position of the haptic interface. In the upper part of the speaker seat And a head tracking camera which reads the direction and position of the user's head and transmits data to the computer to synchronize the movement of the 3D tooth model displayed on the monitor according to the direction and position of the user's head, and on one side of the case. It is provided with a plate-shaped latch that extends in one direction and the end is bent to the upper side, the shelf formed in a flat plate on one side of the case is connected, and outputs the same simulation data screen on the top of the shelf A second monitor and a side of the case are provided with a computer and a USB terminal for connecting a keyboard, a mouse, and a memory stick. A USB terminal is connected to the computer and a user's card reads a card. A card reader is provided to transfer data from the computer to the computer. Provides a dental simulation device using a haptic interface which comprises.
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치는 볼륨 모델 기반의 햅틱 인터페이스가 적용된 가상의 치아 모델 및 가상의 치료장비를 통해, 사용자가 실제 치과 치료 시술과 거의 동일한 물리적·시각적 치과 시술 경험할 수 있음으로 고가의 인공치아 및 시체의 뼈가 필요치 않는 이점이 있는 것이다.The dental treatment simulation apparatus using the haptic interface according to the present invention has a physical and visual dental procedure that is almost the same as the actual dental treatment through the virtual tooth model and the virtual treatment equipment to which the haptic interface based on the volume model is applied. It can be experienced that expensive artificial teeth and bones of the body do not need.
도 1은 본 발명에 의한 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치를 사시 방향에서 바라본 개략도,
도 2는 본 발명에 의한 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치를 측면에서 바라본 개략도,
도 3은 본 발명에 의한 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치의 측단면 개략도이다.1 is a schematic view of a dental treatment simulation apparatus using a haptic interface according to the present invention viewed in a perspective direction;
2 is a schematic side view of a dental treatment simulation apparatus using a haptic interface according to the present invention;
3 is a side cross-sectional schematic diagram of a dental treatment simulation apparatus using a haptic interface according to the present invention.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 3을 참조하여 보면 본 발명에 의한 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치는 햅틱 인터페이스(24)가 구비되어 치과 치료 연습을 하도록 구비되는 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치(2)에 있어서, 박스 형태로 형성됨과 아울러 내측에 수용 가능한 공간이 형성되며, 전방 상부에는 전방측으로 개방된 관통공(10)이 형성되고, 관통공(10)의 하부에는 전방으로 연장 돌출되어 사용자의 팔을 거치할 수 있는 거치대(11)가 형성되며, 전방 하부에는 사용자의 발을 올려놓을 수 있는 연장부(12)가 전방으로 연장 형성되고, 후방 하부에는 개폐 가능한 도어(13)가 구비됨과 아울러 도어(13)의 후방에는 손잡이(14)가 구비되는 케이스(15)와, 상기 케이스(15)의 하부 각 모서리에 각각 연결 구비되어 케이스(15)의 높낮이를 조절할 수 있도록 하는 높이조절구(16)와, 상기 높이조절구(16)와 연결 구비되어 높이조절구(16)를 조작하도록 구비되는 높이조절리모컨(17)과, 상기 높이조절구(16)의 하부에 평판형으로 구비됨과 아울러 하부 각 모서리에는 각각 바퀴(18)를 갖는 베이스(19)와, 상기 케이스(15)의 내측에 구비됨과 아울러 도어(13)의 전방에 구비되며, 치과 치료 실습에 필요한 시뮬레이션 데이터를 갖는 컴퓨터(20)와, 상기 케이스(15)의 내측 관통공(10)의 후방에 평판형으로 형성되어 구비되며, 전방은 케이스(15)와 힌지(21) 연결되고, 후방에는 반원형의 원판 형상으로 형성됨과 아울러 외주연에 기어(22)가 형성되는 햅틱안착판(23)과, 상기 햅틱안착판(23)의 상부에 안착 고정됨과 아울러 컴퓨터(20)와 연결되어 연동 작동되는 햅틱 인터페이스(24)와, 상기 햅틱안착판(23)의 후방에 구비됨과 아울러 기어(22)와 대응되게 형성되는 경사조절기어(25)를 갖는 모터(26)와, 상기 모터(26)와 연결되어 모터(26)의 정역 회전을 조절하도록 구비되는 경사조절리모컨(27)과, 상기 케이스(15)의 상부에 연결되어 상부측으로 연장 형성되며, 내측에는 수용 가능한 공간부가 형성됨과 아울러 컴퓨터(20)의 신호를 전달받아 작동되는 스피커(28)가 구비되며, 양측에는 다수개의 타공이 형성되어 이루어지는 스피커홀(29)이 각각 형성되는 스피커안착부(30)와, 상기 스피커안착부(30)의 전방에 연결되어 전방측으로 하향 경사지게 연장 형성되며, 내측에는 수용 가능한 공간부가 형성됨과 아울러 상부에는 관통된 모니터홀(31)이 형성되고, 모니터홀(31)에는 컴퓨터(20)와 연결되어 시뮬레이션 데이터를 출력하도록 하는 모니터(32)가 내입 구비되는 모니터안착부(33)와, 상기 모니터안착부(33)의 모니터홀(31)과 스피커안착부(30) 사이에 형성됨과 아울러 상부에서 하부로 관통 형성되어 사용자가 햅틱 인터페이스(24)의 위치를 확인할 수 있도록 하는 투시공(34)으로 이루어진다.1 to 3, the dental treatment simulation apparatus using the haptic interface according to the present invention is provided in the dental
먼저, 햅틱 인터페이스(24)가 구비되어 치과 치료 연습을 하도록 구비되는 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치(2)에 있어서, 박스 형태로 형성됨과 아울러 내측에 수용 가능한 공간이 형성되며, 전방 상부에는 전방측으로 개방된 관통공(10)이 형성되고, 관통공(10)의 하부에는 전방으로 연장 돌출되어 사용자의 팔을 거치할 수 있는 거치대(11)가 형성되며, 전방 하부에는 사용자의 발을 올려놓을 수 있는 연장부(12)가 전방으로 연장 형성되고, 후방 하부에는 개폐 가능한 도어(13)가 구비됨과 아울러 도어(13)의 후방에는 손잡이(14)가 구비되는 케이스(15)가 구비된다.First, in the dental
이때, 상기 케이스(15)의 내측에는 후술되는 컴퓨터(20) 및 스피커(28)가 안착되는 것이며, 관통공(10)의 후방에는 후술되는 햅틱 인터페이스(24)가 구비되어 사용자가 관통공(10)을 통해 햅틱 인터페이스(24)를 조작할 수 있게 되는 것이다.In this case, a
또한, 상기 케이스(15)에 형성되는 거치대(11)는 사용자의 팔을 거치할 수 있도록 형성되는 것이며, 연장부(12)는 사용자의 발을 올려놓을 수 있도록 형성됨으로써 사용자가 팔과 다리를 거치하여 보다 안정적으로 후술되는 햅틱 인터페이스(24)를 조작할 수 있게 되는 것이다.In addition, the
상기 케이스(15)의 하부 각 모서리에 각각 연결 구비되어 케이스(15)의 높낮이를 조절할 수 있도록 하는 높이조절구(16)가 구비됨과 아울러 상기 높이조절구(16)와 연결 구비되어 높이조절구(16)를 조작하도록 구비되는 높이조절리모컨(17)이 구비된다.Each of the lower corners of the
이때, 상기 높이조절구(16) 및 높이조절리모컨(17)은 사용자의 키 또는 사용자의 자세에 맞게 케이스(15)의 높낮이를 조절하도록 구비되는 것이며, 통상적인 높이조절장치를 사용하는 것이므로 자세한 설명은 생략한다.At this time, the
상기 높이조절구(16)의 하부에 평판형으로 구비됨과 아울러 하부 각 모서리에는 각각 바퀴(18)를 갖는 베이스(19)가 구비된다.A
이때, 상기 베이스(19) 및 바퀴(18)는 케이스(15)의 이동이 용이하도록 구비되는 것이며, 사용자가 치과 치료 연습을 시행할 시에는 바퀴(18)를 고정함으로써 베이스(19)의 이동을 방지하는 것이다.At this time, the
상기 케이스(15)의 내측에 구비됨과 아울러 도어(13)의 전방에 구비되며, 치과 치료 실습에 필요한 시뮬레이션 데이터를 갖는 컴퓨터(20)가 구비된다.The
이때, 상기 컴퓨터(20)에는 치과 치료 연습에 필요한 각종 시뮬레이션 데이터가 저장되어 있는 것이며, 컴퓨터(20)는 후술되는 햅틱 인터페이스(24), 스피커(28), 모니터(32), 헤드트레킹카메라(35), USB단자(39), 카드리더기(40) 및 미도시된 보조모니터(38)와 연동되어 작동되는 것이다.At this time, the
상기 케이스(15)의 내측 관통공(10)의 후방에 평판형으로 형성되어 구비되며, 전방은 케이스(15)와 힌지(21) 연결되고, 후방에는 반원형의 원판 형상으로 형성됨과 아울러 외주연에 기어(22)가 형성되는 햅틱안착판(23)이 구비되며, 상기 햅틱안착판(23)의 상부에 안착 고정됨과 아울러 컴퓨터(20)와 연결되어 연동 작동되는 햅틱 인터페이스(24)가 구비되고, 상기 햅틱안착판(23)의 후방에 구비됨과 아울러 기어(22)와 대응되게 형성되는 경사조절기어(25)를 갖는 모터(26)가 구비되며, 상기 모터(26)와 연결되어 모터(26)의 정역 회전을 조절하도록 구비되는 경사조절리모컨(27)이 구비된다.It is formed in the form of a flat plate at the rear of the inner through
이때, 상기 햅틱 인터페이스(24)가 안착되는 햅틱안착판(23)은 모터(26)의 정역 회전에 의해 각도가 조절되는 것이며, 사용자가 햅틱 인터페이스(24)를 사용할 시에 가장 최적의 자세로 사용할 수 있도록 구비되는 것이다.In this case, the
또한, 상기 경사조절리모컨(27)으로 한번 조작된 데이터는 컴퓨터(20)에 자동 저장되어 사용자가 추후에 다시 사용할 시에 동일한 각도로 사용할 수 있도록 자동으로 조작되는 것이다.In addition, the data once manipulated by the inclination
한편, 상기 햅틱 인터페이스(24)는 통상적인 햅틱 장치를 사용하는 것이므로 부가적인 설명은 생략한다.Meanwhile, since the
상기 케이스(15)의 상부에 연결되어 상부측으로 연장 형성되며, 내측에는 수용 가능한 공간부가 형성됨과 아울러 컴퓨터(20)의 신호를 전달받아 작동되는 스피커(28)가 구비되며, 양측에는 다수개의 타공이 형성되어 이루어지는 스피커홀(29)이 각각 형성되는 스피커안착부(30)가 구비된다.Is connected to the upper portion of the
이때, 상기 스피커안착부(30)에 구비되는 스피커(28)는 컴퓨터(20)의 신호를 전달받아 작동되는 것이며, 사용자가 햅틱 인터페이스(24)를 작동할 시에 사용자의 작동에 따라 실제 치과 치료를 할 시에 발생되는 다양한 소리를 사용자에게 전달하게 되는 것이다.At this time, the
한편, 상기 스피커안착부(30)의 상부에는 사용자의 머리 방향과 위치를 읽어 컴퓨터(20)로 데이터를 전송하는 헤드트레킹카메라(35)가 구비되며, 헤드트레킹카메라(35)는 사용자의 머리 방향과 위치를 읽어 후술되는 모니터(32)에 나타나는 3D 치아 모형의 움직임을 사용자의 머리 방향과 위치에 따라 움직여 동기화하는 역할을 하는 것이다.On the other hand, the upper part of the
상기 스피커안착부(30)의 전방에 연결되어 전방측으로 하향 경사지게 연장 형성되며, 내측에는 수용 가능한 공간부가 형성됨과 아울러 상부에는 관통된 모니터홀(31)이 형성되고, 모니터홀(31)에는 컴퓨터(20)와 연결되어 시뮬레이션 데이터를 출력하도록 하는 모니터(32)가 내입 구비되는 모니터안착부(33)가 구비된다.It is connected to the front of the
이때, 상기 모니터안착부(33)에 구비되는 모니터(32)는 컴퓨터(20)로부터 데이터를 전달받아 사용자가 햅틱 인터페이스(24)를 사용할 시에 가상의 3D 치아 모형을 출력하여 사용자가 모니터(32)를 보며 실제 치과 치료를 하는 것처럼 느끼게 하는 역할을 하는 것이다.In this case, the
또한, 상기 모니터(32)에서 출력되는 3D 치아 모형은 사용자가 미도시된 3D 안경을 착용함으로써 더욱 입체적으로 영상을 시청할 수도 있는 것이다.In addition, the 3D tooth model output from the
상기 모니터안착부(33)의 모니터홀(31)과 스피커안착부(30) 사이에 형성됨과 아울러 상부에서 하부로 관통 형성되어 사용자가 햅틱 인터페이스(24)의 위치를 확인할 수 있도록 하는 투시공(34)이 형성된다.
이때, 상기 투시공(34)은 사용자가 햅틱 인터페이스(24)를 사용할 시에 햅틱 인터페이스(24)의 위치를 용이하게 파악하여 파지할 수 있도록 형성되는 것이다.In this case, the see-through
상기 케이스(15)의 일측에는 일측 방향으로 연장됨과 아울러 단부가 상부측으로 절곡 형성되는 평판형의 걸림구(36)가 구비된다.One side of the
이때, 상기 걸림구(36)는 사용자가 치과 치료 시뮬레이션을 할 시에 사용자의 안경, 가방 등의 소지품 또는 미도시된 3D 안경, 이어폰 등을 걸어 보관할 수 있도록 형성되는 것이다.In this case, the
상기 케이스(15)의 일측에는 평판형으로 형성되는 선반(37)이 연결 구비됨과 아울러 선반(37)의 상부에는 모니터(32)와 동일한 시뮬레이션 데이터 화면을 출력하도록 하는 보조모니터(38)가 연결 구비된다.One side of the
이때, 상기 선반(37)에 구비되는 미도시된 보조모니터(38)는 실습을 하는 사용자 외에 다른 사람들이 실습하는 과정을 확인할 수 있도록 구비되는 것이며, 보조모니터(38)가 구비되어 다수의 사람이 실습 과정을 확인하며 동시에 이론 교육을 받을 수 있도록 구비됨이 더욱 바람직한 것이다.At this time, the auxiliary monitor 38 not shown in the
상기 케이스(15)의 일측에는 컴퓨터(20)와 연결 구비됨과 아울러 키보드, 마우스, 메모리스틱을 연결할 수 있는 USB단자(39)가 구비되며, USB단자(39)의 전방에는 컴퓨터(20)와 연결됨과 아울러 사용자의 카드를 읽어 카드의 데이터를 컴퓨터(20)에 전송하는 카드리더기(40)가 구비된다.One side of the
이때, 상기 USB단자(39)에는 키보드, 마우스, 메모리스틱 등이 연결되어 컴퓨터(20)를 조작할 수 있도록 함이 자명한 것이며, 카드리더기(40)는 햅틱 인터페이스(24)를 사용하는 사용자의 카드 데이터를 읽어 컴퓨터(20)에 전송함으로써 사용자의 카드 데이터 값에 따라 높이조절구(16)의 높이를 이전에 사용하던 높이로 자동으로 조절하거나 모터(26)를 조절하여 이전에 사용하던 햅틱안착판(23)의 각도로 조절하는 등의 역할 및 사용자가 자동으로 햅틱 인터페이스(24)를 사용하는 비용을 결재할 수 있도록 하는 역할 등을 하는 것이다.At this time, it is obvious that the
이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션장치(2)는 볼륨 모델 기반의 햅틱 인터페이스(24)가 적용된 가상의 치아 모델 및 가상의 치료장비를 통해, 사용자가 실제 치과 치료 시술과 거의 동일한 물리적·시각적 치과 시술 경험할 수 있음으로 고가의 인공치아 및 시체의 뼈가 필요하지 않는 이점이 있는 것이다.The dental
2 : 치과 치료 시뮬레이션 장치 10 : 관통공
11 : 거치대 12 : 연장부
13 : 도어 14 : 손잡이
15 : 케이스 16 : 높이조절구
17 : 높이조절리모컨 18 : 바퀴
19 : 베이스 20 : 컴퓨터
21 : 힌지 22 : 기어
23 : 햅틱안착판 24 : 햅틱 인터페이스
25 : 경사조절기어 26 : 모터
27 : 경사조절리모컨 28 : 스피커
29 : 스피커홀 30 : 스피커안착부
31 : 모니터홀 32 : 모니터
33 : 모니터안착부 34 : 투시공
35 : 헤드트레킹카메라 36 : 걸림구
37 : 선반 38 : 보조모니터
39 : USB단자 40 : 카드리더기2: dental treatment simulation apparatus 10: through hole
11: holder 12: extension part
13
15: case 16: height adjustment
17: height adjustment remote control 18: wheels
19: base 20: computer
21: hinge 22: gear
23: Haptic seating plate 24: Haptic interface
25: inclination adjustment gear 26: motor
27: tilt control remote control 28: speaker
29: speaker hole 30: speaker seat
31: monitor hole 32: monitor
33: monitor mounting part 34: see-through
35: head tracking camera 36: hook
37: shelf 38: secondary monitor
39: USB terminal 40: card reader
Claims (5)
박스 형태로 형성됨과 아울러 내측에 수용 가능한 공간이 형성되며, 전방 상부에는 전방측으로 개방된 관통공(10)이 형성되고, 관통공(10)의 하부에는 전방으로 연장 돌출되어 사용자의 팔을 거치할 수 있는 거치대(11)가 형성되며, 전방 하부에는 사용자의 발을 올려놓을 수 있는 연장부(12)가 전방으로 연장 형성되고, 후방 하부에는 개폐 가능한 도어(13)가 구비됨과 아울러 도어(13)의 후방에는 손잡이(14)가 구비되는 케이스(15);
상기 케이스(15)의 하부 각 모서리에 각각 연결 구비되어 케이스(15)의 높낮이를 조절할 수 있도록 하는 높이조절구(16);
상기 높이조절구(16)와 연결 구비되어 높이조절구(16)를 조작하도록 구비되는 높이조절리모컨(17);
상기 높이조절구(16)의 하부에 평판형으로 구비됨과 아울러 하부 각 모서리에는 각각 바퀴(18)를 갖는 베이스(19);
상기 케이스(15)의 내측에 구비됨과 아울러 도어(13)의 전방에 구비되며, 치과 치료 실습에 필요한 시뮬레이션 데이터를 갖는 컴퓨터(20);
상기 케이스(15)의 내측 관통공(10)의 후방에 평판형으로 형성되어 구비되며, 전방은 케이스(15)와 힌지(21) 연결되고, 후방에는 반원형의 원판 형상으로 형성됨과 아울러 외주연에 기어(22)가 형성되는 햅틱안착판(23);
상기 햅틱안착판(23)의 상부에 안착 고정됨과 아울러 컴퓨터(20)와 연결되어 연동 작동되는 햅틱 인터페이스(24);
상기 햅틱안착판(23)의 후방에 구비됨과 아울러 기어(22)와 대응되게 형성되는 경사조절기어(25)를 갖는 모터(26);
상기 모터(26)와 연결되어 모터(26)의 정역 회전을 조절하도록 구비되는 경사조절리모컨(27);
상기 케이스(15)의 상부에 연결되어 상부측으로 연장 형성되며, 내측에는 수용 가능한 공간부가 형성됨과 아울러 컴퓨터(20)의 신호를 전달받아 작동되는 스피커(28)가 구비되며, 양측에는 다수개의 타공이 형성되어 이루어지는 스피커홀(29)이 각각 형성되는 스피커안착부(30);
상기 스피커안착부(30)의 전방에 연결되어 전방측으로 하향 경사지게 연장 형성되며, 내측에는 수용 가능한 공간부가 형성됨과 아울러 상부에는 관통된 모니터홀(31)이 형성되고, 모니터홀(31)에는 컴퓨터(20)와 연결되어 시뮬레이션 데이터를 출력하도록 하는 모니터(32)가 내입 구비되는 모니터안착부(33);
상기 모니터안착부(33)의 모니터홀(31)과 스피커안착부(30) 사이에 형성됨과 아울러 상부에서 하부로 관통 형성되어 사용자가 햅틱 인터페이스(24)의 위치를 확인할 수 있도록 하는 투시공(34);
상기 스피커안착부(30)의 상부에 구비되며, 사용자의 머리 방향과 위치를 읽어 컴퓨터(20)로 데이터를 전송하여 모니터(32)에 나타나는 3D 치아 모형의 움직임을 사용자의 머리 방향과 위치에 따라 움직여 동기화하는 역활을 하는 헤드트레킹카메라(35);
상기 케이스(15)의 일측에 구비되며, 일측 방향으로 연장됨과 아울러 단부가 상부측으로 절곡 형성되는 평판형의 걸림구(36);
상기 케이스(15)의 일측에 평판형으로 형성되는 선반(37)이 연결 구비됨과 아울러 선반(37)의 상부에 모니터(32)와 동일한 시뮬레이션 데이터 화면을 출력하도록 구비되는 보조모니터(38);
상기 케이스(15)의 일측에는 컴퓨터(20)와 연결 구비됨과 아울러 키보드, 마우스, 메모리스틱을 연결할 수 있는 USB단자(39)가 구비되며, USB단자(39)의 전방에는 컴퓨터(20)와 연결됨과 아울러 사용자의 카드를 읽어 카드의 데이터를 컴퓨터(20)에 전송하는 카드리더기(40)가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 햅틱 인터페이스를 이용한 치과 치료 시뮬레이션 장치.In the dental treatment simulation device (2) using the haptic interface provided with a haptic interface 24 to practice the dental treatment,
In addition to being formed in a box shape, a space that can be accommodated is formed in the inside, and a through hole 10 open to the front side is formed in the front upper portion, and protrudes forward in the lower portion of the through hole 10 to mount the user's arm. A cradle 11 is formed, and an extension part 12 capable of placing a user's foot on the front lower part extends forward, and a door 13 that is openable and closed at the rear lower part is provided. The rear of the case is provided with a handle 14;
A height adjusting opening 16 connected to each lower corner of the case 15 so as to adjust the height of the case 15;
A height adjusting remote control unit 17 connected to the height adjusting unit 16 so as to operate the height adjusting unit 16;
A base 19 provided at a lower portion of the height adjustment opening 16 and having wheels 18 at each lower corner thereof;
A computer (20) provided inside the case (15) and provided in front of the door (13) and having simulation data necessary for dental treatment practice;
It is formed in the form of a flat plate at the rear of the inner through hole 10 of the case 15, the front is connected to the case 15 and the hinge 21, the rear is formed in a semi-circular disk shape and at the outer periphery A haptic seating plate 23 on which a gear 22 is formed;
A haptic interface 24 fixed to the upper part of the haptic seating plate 23 and connected to and connected to the computer 20 to operate in conjunction with the computer;
A motor 26 provided at the rear of the haptic seating plate 23 and having an inclination adjusting gear 25 formed to correspond to the gear 22;
A tilt control remote control 27 connected to the motor 26 and provided to adjust the forward and reverse rotation of the motor 26;
Is connected to the upper portion of the case 15 is formed extending to the upper side, the inner space is formed in the accommodating and the speaker 28 which is operated by receiving a signal from the computer 20 is provided, a plurality of perforations on both sides A speaker seating unit 30 having respective speaker holes 29 formed therein;
It is connected to the front of the speaker seating portion 30 is formed to be inclined downward downward to the front side, an accommodating space portion is formed on the inside and a penetrated monitor hole 31 is formed on the upper side, the monitor hole 31 is a computer ( A monitor seating part 33 having a monitor 32 interposed therebetween in connection with 20) to output simulation data;
Perforated hole 34 is formed between the monitor hole 31 and the speaker seating portion 30 of the monitor seating portion 33 and penetrated from the top to the bottom so that the user can check the position of the haptic interface 24. );
The speaker seating unit 30 is provided above, and reads the direction and position of the user's head and transmits data to the computer 20 to the movement of the 3D tooth model appearing on the monitor 32 according to the direction and position of the user's head Head tracking camera 35 to play a role of synchronizing;
It is provided on one side of the case (15), and extends in one direction and the end of the flat plate-shaped hook 36 is formed bent to the upper side;
A secondary monitor 38 is provided on one side of the case 15 is connected to the shelf (37) formed in a flat plate shape and outputs the same simulation data screen as the monitor 32 on the shelf 37;
One side of the case 15 is provided with a connection to the computer 20 and a USB terminal 39 for connecting a keyboard, a mouse, and a memory stick, and connected to the computer 20 in front of the USB terminal 39. And a card reader 40 which reads the user's card and transmits the data of the card to the computer 20. The dental treatment simulation apparatus using the haptic interface.
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|---|---|---|---|
| KR1020170170229A KR102060865B1 (en) | 2017-12-12 | 2017-12-12 | Dental care simulation apparatus using haptic interface |
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Non-Patent Citations (1)
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|---|
| Roy 외, "The need for virtual reality simulators in dental education: A review, the saudi dental journal 29, 41-47(2017.03.06)* |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20190069887A (en) | 2019-06-20 |
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