KR101967635B1 - 엔드 이펙터 및 원격 제어 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대상물과의 접촉으로 인해 물리적으로 변화되는 변형부재를 가지는 팁부; 변형부재의 물리적 변화에 의한 게이지 정보를 표시하는 게이지 표시부; 팁부에 연결되어 상기 팁부를 동작시키는 커넥팅 로드부를 포함한다.
본 발명은 팁부에 접촉된 대상물로 인해 변화되는 물리적 정보를 게이지 표시부에 표시하는 엔드 이펙터; 엔드 이펙터의 팁부와 게이지 표시부의 영상을 획득하는 내시경; 내시경에서 획득된 영상의 전송을 제어하고 상기 팁부와 내시경의 동작을 제어하는 제어부를 가지는 머니퓰레이터를 포함한다.
본 발명은 대상물의 접촉에 따른 물리적 정보의 검출 정확도를 향상시킬 수 있다. 즉 외부의 마스터부에서 대상물의 물리적 정보 획득 시 검출된 물리적 정보를 전기 신호로 변환시키는 과정이 생략되기 때문에 노이즈의 영향을 줄일 수 있다.
또한 원격 제어 장치의 로봇과 콘솔 사이에 물리적 정보를 엔드 이펙터의 영상과 함께 전송하기 때문에 원격 제어 장치의 로봇과 콘솔 사이에 물리적 정보의 검출에 따른 전기 신호를 전송하는 과정을 생략할 수 있어 로봇과 콘솔 사이의 정보의 흐름을 간략화할 수 있을 뿐만 아니라 네트워크 트래픽을 감소시킬 수 있다.

Description

엔드 이펙터 및 원격 제어 장치 {End effector and remote control apparatus}

본 발명은 물리적 정보의 검출 정확도를 향상시키기 위한 엔드 이펙터 및 이를 포함하는 원격 제어 장치에 관한 것이다.

원격 제어 장치는 마스터부와 슬레이브부를 포함하는 장치로, 마스터부를 이용하여 원격지에 위치한 슬레이브부를 원격 제어한다. 이때 마스터부는 슬레이브부에서 검출된 힘, 촉감, 온도, 습도 및 조도 등과 같은 각종 물리적 정보에 기초하여 슬레이브부의 동작을 원격에서 제어한다.

이러한 원격 제어 장치로는 수술 로봇, 위험물 처리 로봇, 순찰 로봇, 국방 로봇 및 우주 항공 원격 장치 등이 있다.

이 중 수술 로봇은 사용자의 명령에 따라 수술 도구를 움직여 환부를 치료 또는 수술을 수행하는 로봇으로, 마스터부에 해당하는 콘솔, 슬레이브부에 해당하는 머니퓰레이터 및 엔드 이펙터를 포함한다.

이러한 수술 로봇에 의해 수행되는 수술은, 환부의 크기를 최소화 하는 최소침습수술(Minimal Invasive Surgery), 로봇수술(Robotic surgery) 등이 있다. 여기서 최소침습수술은 배를 완전히 열고 수술을 하는 개복수술(Open Surgery)과 달리 몇 개의 작은 절개구(Small Incision)을 내고 배에 가스를 채워 수술 공간을 만든 후, 절개구를 통해 복강경(Laparoscope)과 수술용 엔드 이펙터를 넣어 복강 안의 영상을 보면서 수술용 엔드 이펙터를 이용하여 수술을 하는 것이다.

이러한 최소침습수술은 수술 후 통증이 적고, 장 운동의 조기회복 및 음식물의 조기 섭취가 가능하며 입원 기간이 짧고 정상 상태로의 복귀가 빠르며 절개범위가 작아 미용효과가 우수하다. 이로 인해 최소침습수술은 담낭 절재술, 전립선 암 수술, 탈장 교정술 등에 사용되고 있고 그 분야를 점점 더 넓혀가고 있는 추세이다.

하지만 최소침습수술은 수술용 엔드 이펙터의 조정이 어렵고 절개구를 통하여 수술용 엔드 이펙터를 움직여야 하는 어려움이 있다. 또한 최소침습수술은 복강 내의 실제 위치와 사용자가 영상을 통해 표시되는 위치가 상하좌우 반전되기 때문에 숙련된 의사와 의료진을 필요로 한다.

이러한 최소침습수술의 단점을 극복한 것이 다빈치 로봇(daVinci robot)을 이용한 수술이다. 여기서 다빈치 로봇은 사용자에게 좌우 반전 없이 10배 내지 15배의 확대된 입체 영상을 전달하고 사용자의 움직임을 정교하게 머니퓰레이터 및 수술용 엔드 이펙터에 전달한다.

이와 같은 수술 로봇은 힘과 촉감(Tactile)의 피드백 기능이 없었다. 이로 인해 사용자(즉, 의사)는 봉합 시술 중 수술용 엔드 이펙터에 인가되는 힘을 알 수 없는 문제가 있었다. 이에 따라 봉합 시술 중 실이 과도하게 당겨져 실이 끊어지거나 장기 조직에 과도한 힘이 인가되어 장기 조직을 손상시키는 문제가 있었다.

이로 인해 수술용 엔드 이펙터에 포함된 스트레인 게이지와 같은 센서를 이용하여 힘과 촉감(Tactile) 정보를 피드백받고 피드백된 힘과 촉감 정보에 기초하여 수술용 엔드 이펙터를 제어하는 기술이 개발되었다.

이 경우 검출된 힘 정보를 전기적 신호로 변환한 후 콘솔에 전송하는데, 이때 물리적 정보인 힘 정보가 전기적 신호로 변화하는 과정에서 노이즈가 더해져 검출된 힘 정보에 대한 신뢰성을 저하시키는 문제가 있다.

또한 수술 로봇의 콘솔과 엔드 이펙터 간에 힘 정보의 송수신 과정이 추가되어 네트워크 트래픽(network traffic)을 증가시키는 문제가 있고, 힘 정보의 검출 시점과 힘 정보의 디스플레이 시점의 시간 동기화가 필요한 문제가 있으며 수술 중 힘 정보의 영상과 수술용 엔드 이펙터의 영상을 각각 확인해야 하는 문제가 있다.

아울러 증강 현실을 이용하여 수술 중 수술용 엔드 이펙터의 영상 주변에 힘 정보의 영상을 디스플레이하는 경우, 수술 로봇에 증강 현실을 위한 별도의 프로그램을 설치해야 하는 문제가 있다.

일 측면은 대상물의 접촉에 따른 대상물의 물리적 정보를 표시하는 엔드 이펙터를 제공한다.

다른 측면은 엔드 이펙터의 팁부에 대상물 접촉 시 대상물의 접촉에 따른 대상물의 물리적 정보의 표시 영상과 팁부의 영상을 동시에 획득하여 외부로 전송하는 로봇을 가지는 원격 제어 장치를 제공한다.

또 다른 측면은 외부에서 전송된 엔드 이펙터의 팁부의 영상과 대상물의 접촉에 따른 물리적 정보의 영상을 출력하는 콘솔을 가지는 원격 제어 장치를 제공한다.

일 측면에 따른 엔드 이펙터는 대상물과의 접촉으로 인해 물리적으로 변화되는 변형부재를 가지는 팁부; 변형부재의 물리적 변화에 의한 게이지 정보를 표시하는 게이지 표시부; 팁부에 연결되어 팁부를 동작시키는 커넥팅 로드부를 포함한다.

엔드 이펙터는 변형부재에 봉입된 유체; 변형부재와 게이지 표시부 사이에 연결된 연결관을 더 포함하고, 유체는 연결관을 통해 변형부재와 게이지 표시부 사이를 유동한다.

유체는, 대상물과의 접촉 시 팁부에 인가되는 힘에 대응하는 양이 변형부재에서 게이지 표시부로 된다.

팁부는, 변형부재 및 연결관을 수용하는 몸체; 변형부재에 접촉되도록 몸체에 연결되고 대상물이 접촉되는 접촉부재를 포함한다.

몸체에 접촉부재가 이동 가능하게 연결되고, 접촉부재의 이동에 의해 변형부재가 물리적으로 변화된다.

팁부는, 몸체의 내부에 배치되고 접촉부재에 복원력을 제공하는 탄성 부재를 더 포함한다.

게이지 표시부는, 연결관에 연결되는 실린더; 실린더 내에 배치되고 유체의 유동에 대응하여 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤을 포함한다.실린더는, 투명하다.

실린더는, 게이지 정보에 대응하는 눈금을 포함한다. 유체는 색상을 가진다.

게이지 표시부는, 피스톤의 왕복 운동에 대응하여 지침을 회전시키는 다이얼 게이지를 포함한다.실린더는 게이지 정보에 대응하는 서로 다른 색상의 반투명 코팅막을 포함한다.

게이지 표시부는, 게이지 정보에 대응하는 피스톤의 위치를 검출하는 위치 검출부; 검출된 위치를 전기 신호로 변환하고 전기 신호의 표시를 제어하는 제어부; 게이지 정보를 전기 신호로 표시하는 인디케이터를 포함한다.

인디케이터는, 변환된 전기 신호에 기초하여 색상을 변화시키는 RGB LED이다.

인디케이터는, 서로 다른 색상 띠로 위험 레벨을 표시하는 색상 패널과, 변환된 전기 신호에 대응하는 어느 하나의 색상 띠를 지시하도록 제어부의 명령에 따라 어느 하나의 색상 띠의 위치로 이동하는 지시바를 포함하는 바 게이지이다.

인디케이터는, 서로 다른 색상의 복수의 LED를 포함하고, 변환된 전기 신호에 기초하여 적어도 하나의 LED를 점등시킨다.

인디케이터는, 변환된 전기 신호에 대응하는 수치를 표시하는 적어도 하나의 세븐 세그먼트를 포함한다.

게이지 표시부는, 커넥팅 로드부에 위치한다.

유체는, 온도, 습도 및 조도 중 어느 하나의 물리적 정보에 따라 색상 또는 부피를 변화시킨다.

다른 측면에 따른 원격 제어 장치는, 팁부에 접촉된 대상물로 인해 변화되는 물리적 정보를 게이지 표시부에 표시하는 엔드 이펙터; 엔드 이펙터의 팁부와 게이지 표시부의 영상을 획득하는 내시경; 내시경에서 획득된 영상의 전송을 제어하고 팁부와 내시경의 동작을 제어하는 제어부를 가지는 머니퓰레이터를 포함한다.

원격 제어 장치는, 제어부에서 전송된 영상을 표시하는 디스플레이부를 더 가진다.

엔드 이펙터의 커넥팅 로드부가 연결되는 제1암 및 내시경이 연결되는 제2암을 더 가지고, 제어부는 제1, 2암의 이동을 제어한다.

엔드 이펙터는, 대상물을 그립하기 위한 제1팁부와 제2팁부를 포함한다.

제1팁부와 제2팁부 중 적어도 하나의 팁부는, 몸체; 몸체에 수용되고 유체가 봉입되는 변형부재; 몸체에 이동 가능하게 설치되고 대상물 접촉 시 대상물에 인가되는 힘에 대응하여 변형부재를 변형시키는 접촉부재; 변형부재와 게이지 표시부 사이에 연결된 연결관을 포함하고, 유체는 연결관을 통해 변형부재와 게이지 표시부 사이를 유동한다.팁부는, 몸체의 내부에 배치되고 접촉부재에 복원력을 인가하는 탄성 부재를 더 포함한다.

게이지 표시부는, 연결관에 연결되는 실린더; 실린더 내에 배치되고 유체의 유동에 대응하여 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤을 포함한다.

게이지 표시부는, 피스톤의 위치를 검출하는 위치 검출부; 검출된 위치를 전기 신호로 변환하는 제어부; 제어부의 명령에 대응하여 게이지 정보를 전기적으로 표시하는 인디케이터를 포함한다.

또 다른 측면에 따른 원격 제어 장치는 머니퓰레이터와 통신을 수행하는 통신부; 머니퓰레이터로부터 전송된 영상이 표시되도록 제어하는 제어부; 영상을 표시하는 출력부를 가지는 콘솔을 포함하고, 영상은 엔드 이펙터의 팁부와 엔드 이펙터의 게이지 정보에 대한 영상을 포함한다.

콘솔은, 엔드 이펙터의 동작 제어 신호를 머니퓰레이터에 전송한다.

콘솔은, 엔드 이펙터 영상의 주변에 게이지 정보의 영상을 확대 표시한다.

일 측면에 따르면, 대상물의 접촉에 따른 물리적 정보의 검출 정확도를 향상시킬 수 있다. 즉 외부의 마스터부에서 대상물의 물리적 정보 획득 시 검출된 물리적 정보를 전기 신호로 변환시키는 과정이 생략되기 때문에 노이즈의 영향을 줄일 수 있다.

이로 인해 오퍼레이터는 신속하고 안전하게 수술 등과 같은 작업을 수행할 수 있다.

또한 원격 제어 장치의 로봇과 콘솔 사이에 물리적 정보를 엔드 이펙터의 영상과 함께 전송하기 때문에 원격 제어 장치의 로봇과 콘솔 사이에 물리적 정보의 검출에 따른 전기 신호를 전송하는 과정을 생략할 수 있어 로봇과 콘솔 사이의 정보의 흐름을 간략화할 수 있을 뿐만 아니라 네트워크 트래픽을 감소시킬 수 있다.

또한 엔드 이펙터와, 이 엔드 이펙터에 작용하는 대상물의 물리적 정보를 영상으로 함께 표시하기 때문에 별도의 증강 현실(AR)을 위한 프로그램 및 알고리즘 연산을 생략할 수 있어 비용을 절감할 수 있고 유지보수성을 향상시킬 수 있다.

또한 엔드 이펙터에 대상물의 물리적 정보가 포함된 상태에서 영상을 출력하기 때문에 엔드 이펙터의 영상과 물리적 정보의 영상을 표시하기 위한 시간의 동기화 과정을 생략할 수 있다. 이로 인해 원격 제어 장치의 콘솔과 로봇 사이에 프로그램을 간소화할 수 있다.

또한 콘솔에 운동감각과 촉감 피드백을 위한 고가의 햅틱 장치(Haptic device) 없이도 힘과 촉감(force 및 tactile)을 고려한 원격제어를 수행할 수 있다.

도 1은 일 실시예에 따른 원격 제어 장치의 머니퓰레이터의 예시도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 원격 제어 장치의 제어 구성도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 원격 제어 장치의 콘솔을 통해 영상을 확대 표시하는 예시도이다.
도 4는 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 사시도이다.
도 5는 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 단면도이다.
도 6은 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 팁부의 분해 사시도이다.
도 7은 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 게이지 표시부의 사시도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 게이지 표시부의 게이지 표시 예시도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 게이지 표시부의 예시도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 제어 구성도이다.
도 11 내지 도 14는 또 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터에 포함된 인디케이터의 예시도이다.
도 15는 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 일 실시예에 따른 원격 제어 장치의 머니퓰레이터의 예시도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 원격 제어 장치의 제어 구성도이다.

본 실시예는 원격 제어 장치 중 수술 로봇을 예로 들어 설명한다.

수술 로봇은 수술대나 수술대의 근처에 설치된 머니퓰레이터(100)와, 사용자가 환부를 관찰하고 머니퓰레이터(100)를 제어하는 콘솔(200)을 포함한다.

그리고 머니퓰레이터(100)에는 치료나 수술을 위한 엔드 이펙터(300) 또는 환부, 엔드 이펙터 및 그 주변의 영상을 획득하는 내시경(400)이 기계적, 전기적으로 접속된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 머니퓰레이터(100)는 본체(110)와, 본체(110)에 이동 가능하게 장착되는 암(120)과, 엔드 이펙터(300) 또는 내시경(400)이 분리 가능하게 결합되는 결합 부재(130)를 포함한다. 여기서 암(120)은 복수로 이루어질 수 있다.

즉 암(120)은 엔드 이펙터(300)가 분리 가능하게 결합되는 수술용 암과, 내시경(400)이 분리 가능하게 결합되는 내시경용 암으로 구분 가능하다.

암(120)은 다 축 방향으로 이동 가능하도록 복수의 링크 및 적어도 하나의 관절을 포함한다.

암(120)은 복수의 링크(121, 122, 123, 124)를 포함하고 서로 인접한 링크 사이에는 관절이 포함되어 있고 이 관절에는 모터가 포함되어 있다. 이에 따라 각 링크는 회전 가능하다.

즉 암(120)은 본체(110)에 연결되는 제1링크(121), 관절을 통해 제1링크(121)에 연결되는 제2링크(122), 관절을 통해 제2링크(122)에 연결되는 제3링크(123), 관절을 통해 제3링크(123)에 연결되고 결합부재(130)가 장착되는 제4링크(124)를 포함할 수 있다. 암(120)은 각 링크가 이동되도록 각 링크에 이동력을 인가하는 모터(125, 126, 127)를 포함할 수 있다.

좀 더 구체적으로 암(120)은 제1링크(121) 내에 설치되어 다른 링크(122, 123, 124)를 회전시키는 제1모터(125)와, 제2링크(122) 내에 설치되어 제3, 4 링크(123, 124)를 회전시키는 제2모터(126)와, 제3링크(123) 내에 설치되어 제4링크(124)를 상하 이동시키는 제3모터(127)를 포함할 수 있다.

즉 암(120)은 콘솔(200)의 명령에 따라 복수의 모터를 각각 회전시킴으로써 엔드 이펙터(300)의 위치가 조절되도록 한다. 이러한 암(120)은 자유로운 움직임이 가능하여 오퍼레이터(즉, 의사)의 명령을 엔드 이펙터(300)에 정교하게 전달할 수 있다.

결합 부재(130)는 제 4링크(124)에 위치한다. 이러한 결합부재(130)에는 엔드 이펙터(300) 또는 내시경(400)이 분리 가능하게 결합된다. 이때 결합 부재(130)에 결합된 엔드 이펙터(300) 또는 내시경(400)은 컨트롤러(150)에 전기적으로 연결된다.

아울러 머니퓰레이터(100)는 내시경(400)을 통해 획득된 영상을 표시하는 제1 영상 패널(140)을 더 포함할 수 있다.

제1영상 패널(140)은 의사인 오퍼레이터보다는 보조자를 위해 포함된 장치로, 환부, 환부를 치료하는 엔드 이펙터 및 그 주변의 영상을 2차원 또는 3차원으로 출력한다.

아울러 머니퓰레이터(100)는 본체(110) 상에 버튼 또는 스위치 등을 더 포함하여 보조자로부터 동작 명령을 직접 입력받는 것도 가능하다.

그리고 머니퓰레이터(100)는 콘솔(200)과 통신을 수행하고, 콘솔(200)로부터 전송된 명령에 대응하여 암(120), 엔드 이펙터(300) 및 내시경(400)의 동작을 제어하기 위한 컨트롤러(150)를 더 포함한다.

이러한 머니퓰레이터(100)의 컨트롤러(150)와 콘솔(200)과의 제어 구성을 도 2를 참조하여 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이 컨트롤러(150)는 영상 획득부(151), 제1제어부(152), 제1 구동부(153), 제 2구동부(154) 및 제1통신부(155)를 포함할 수 있다.

영상 획득부(151)는 내시경(400) 내의 카메라(410)로부터 수집된 영상을 획득한다.

영상 획득부(151)는 획득된 영상을 영상 처리하는 것도 가능하다.

여기서 영상은, 환부, 환부 주변 및 적어도 하나의 엔드 이펙터의 영상으로, 엔드 이펙터(300)의 영상은 팁부와 게이지 표시부의 영상을 포함한다.

제1제어부(152)는 콘솔(200)로부터 전송된 명령에 기초하여 암(120)의 동작을 제어한다. 여기서 암의 동작을 제어하는 것은, 암에 포함된 복수의 모터 중 적어도 하나의 모터의 각도 또는 토크를 제어하는 것이다.

제1제어부(152)는 환자의 환부 관찰을 위해 내시경(400) 내의 적어도 하나의 카메라(410) 및 조명(420)의 동작을 제어하고, 환부의 치료 또는 수술을 위해 엔드 이펙터(300) 내 적어도 하나의 모터(350)의 각도를 제어한다. 아울러 모터(350)의 토크를 제어하는 것도 가능하다.

제1 구동부(153)는 제1제어부(152)의 명령에 대응하여 내시경(400) 내의 카메라(410) 및 조명(420)을 구동시킨다.

여기서 내시경(400) 내의 카메라(410)는 이차원(2D) 영상 수집을 위해 하나를 이용하거나 또는 삼차원(3D) 영상 수집을 위해 두 개를 이용하는 것도 가능하고 조명(420)은 하나 또는 두 개 이상을 포함 가능하다. 또한 카메라(410)는 줌 인/아웃 기능을 포함하는 것도 가능하다.

내시경(400)은 수술 시 조명(420)을 조사하고 카메라(410)를 구동시켜 환부의 영상과, 엔드 이펙터(300)의 팁부와 게이지 표시부의 영상을 수집한다.

제2 구동부(154)는 제1제어부(152)의 명령에 대응하여 팁부가 동작되도록 엔드 이펙터(300)에 포함된 적어도 하나의 모터(350)를 구동시킨다.

제1통신부(155)는 제1제어부(152)의 명령에 따라 영상을 콘솔(200)에 전송하고 콘솔(200)로부터 전송된 각 모터의 구동 명령을 수신하여 제1제어부(152)에 전송한다. 여기서 각 모터는, 복수의 암 및 엔드 이펙터에 포함된 모터이다.

여기서 영상은, 환부 및 적어도 하나의 엔드 이펙터의 영상으로, 엔드 이펙터(300)의 영상은 팁부와 게이지 표시부의 영상을 포함한다.

제1통신부(155)는 암(120)에 포함된 각 모터의 토크 및 각도 데이터를 콘솔(200)에 전송하는 것도 가능하다.

콘솔(200)은 머니퓰레이터(100)의 내시경(400)을 통해 수집된 영상을 오퍼레이터에게 제공하고, 오퍼레이터로부터 수술 명령을 입력받고 입력된 수술 명령에 대응하는 암(120), 엔드 이펙터(300) 및 내시경(400)의 구동 명령을 생성하여 머니퓰레이터(100)에 전송함으로써 암(120), 엔드 이펙터(300) 및 내시경(400)이 동작되도록 하여 환부의 치료 또는 수술이 가능하도록 하는 기기이다.

이러한 콘솔(200)은 입력부(210), 제2제어부(220), 제2통신부(230) 및 제2영상패널(240)을 포함한다.

입력부(210)는 머니퓰레이터(100)에 포함된 암(120), 엔드 이펙터(300), 내시경(400)을 제어하기 위한 명령을 오퍼레이터로부터 입력받는다.

여기서 입력부(210)는 소형 손목 짐벌, 조이스틱, 글러브(glove), 트리거-건(trigger-gun), 음성 인식 장치 중 적어도 하나를 포함한다.

입력부(210)는 전기 소작을 하여 지혈을 유도하거나 암(120) 의 상하좌우 움직임을 제어할 수 있는 발판 등을 더 포함하는 것도 가능하다.

제2제어부(220)는 입력된 수술 명령에 대응하는 암(120), 엔드 이펙터(300) 및 내시경(400)의 구동 명령을 생성한다.

제2제어부(220)는 생성된 구동 명령인 암(120) 내 모터의 구동 명령, 엔드 이펙터(300)의 구동 명령, 내시경(400)의 구동 명령의 전송을 제어한다.

제 2 제어부(220)는 암(120)에 포함된 복수의 모터, 엔드 이펙터(300)에 포함된 복수 모터의 각도 또는 토크의 저장을 제어한다.

제 2 제어부(220)는 머니퓰레이터(100)로부터 전송된 영상의 출력을 제어한다.

제 2 제어부(220)는 입력부(210)를 통해 입력된 오퍼레이터의 명령에 따라 영상 표시를 제어하여 엔드 이펙터(300)의 게이지 표시부가 확대 표시되도록 하는 것도 가능하다.

제2통신부(230)는 머니퓰레이터(100)의 제1통신부(155)와 유무선 통신을 수행한다.

제2통신부(230)는 머니퓰레이터(100)에 포함된 암(120), 엔드 이펙터(300), 내시경(400)을 제어하기 위한 신호를 송신하고, 머니퓰레이터(100)로부터 영상 신호를 수신한다.

또한 제 2 통신부(230)는 머니퓰레이터(100)의 암(120), 엔드 이펙터(300) 에 포함된 모터의 각도 또는 토크를 수신하는 것도 가능하다.

제2영상 패널(240)은 수술 영상을 표시한다. 이를 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한다.

도 3a에 도시된 바와 같이 제2영상 패널(240)은 머니퓰레이터(100)로부터 전송된 영상을 표시함으로써 오퍼레이터에게 수술 영상을 제공한다.

여기서 영상은, 환부, 환부 주변 및 적어도 하나의 엔드 이펙터(300)의 영상으로, 엔드 이펙터(300)의 영상은 팁부(320)와 게이지 표시부(340)의 영상을 포함한다.

도 3b에 도시된 바와 같이 제2영상 패널(240)은 제2제어부(220)의 명령에 따라 엔드 이펙터 영상의 주변에 게이지 표시부의 영상을 확대한 확대 영상(241)을 표시하는 것도 가능하다.

이에 따라 오퍼레이터는 대상물과의 접촉에 따른 대상물의 물리적 정보의 게이지를 용이하게 확인할 수 있다.

제2영상 패널(240)은 최적의 생생한 현장감(true presence)으로 환부를 관찰하여 오퍼레이터가 암(120), 엔드 이펙터(300), 내시경(400) 등을 조작할 수 있도록, 머니퓰레이터(100)에서 전송된 영상을 실시간 입체 영상(stereo image)으로 변환시켜 표시하는 것이 가능하다.

콘솔(200)은 제2영상 패널(240)을 통해 표시되는 영상을 입체로 볼 수 있도록 하는 영안 렌즈를 포함하는 것도 가능하다.

도 4는 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터(300)의 사시도이고 도 5는 엔드 이펙터(300)의 단면도로, 도 6 내지 도 9를 참조하여 설명한다.

도 4및 도 5에 도시된 바와 같이 엔드 이펙터(300)는 커넥팅 로드부(310), 팁부(320), 관절부(330) 및 게이지 표시부(340)를 포함한다.

커넥팅 로드부(310)는 암(120)에 분리 가능하게 기계적으로 고정되고, 또한 암(120)에 전기적으로 연결되어 암(120)을 통해 관절부(330)의 구동 명령을 전송받고 전송받은 구동 명령을 관절부(330)에 전송한다.

팁(Tip)부(320)는 치료 또는 수술을 직접 수행한다. 이 팁부(320)는 가위, 그리퍼, 바늘 홀더, 미세 해부기구(micro-dissector), 스테이플 어플라이어(staple applier), 태커(tacker), 흡입 세척 도구(suction irrigation tool), 클립 어플라이어, 컷팅 블레이드, 관주기(irrigator), 카테터 및 흡입 오리피스 중 어느 하나로 이루어진다.

또한, 팁부(320)는 조직의 용해 제거(ablating), 절제(resecting), 절개(cutting) 응고(coagulating)를 위한 전기 수술 프로브 중 어느 하나로 이루어지는 것도 가능하다.

그리퍼로 이루어진 팁부(320)를 예를 들어 설명한다. 이러한 팁부(320)는 대상물을 파지하기 위해 한 쌍으로 이루어진다.

한 쌍의 팁부는 도 5a에 도시된 바와 같이 서로 동일한 구조로 형성하여 한 쌍의 팁부를 이용하여 대상물에 인가되는 힘을 검출하는 것도 가능하고, 도 5b에 도시된 바와 같이 서로 다른 구조로 형성하여 하나의 팁부를 이용하여 대상물에 인가되는 힘을 검출하고, 나머지 하나의 팁부를 이용하여 그립의 기능만을 수행하도록 하는 것도 가능하다.

대상물과의 접촉에 따른 물리적 정보인 힘의 크기를 검출하기 위한 팁부 (320)의 구조를 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 팁부(320)는 몸체(321), 변형부재(322), 접촉부재(323), 탄성부재(324) 및 유체(325)를 포함한다.

몸체(321)는 팁부(320)의 외관을 형성한다. 이러한 몸체(321)는 관절부(330)에 연결되는 연결부재를 포함한다.

변형부재(322)는 몸체(320)의 내부에 수용되고 대상물 접촉 시 대상물과의 접촉에 따른 물리적 정보가 변경되는 부재로, 변경된 물리적 정보가 게이지 표시부(340)에 전달된다.

여기서 물리적 정보는 대상물의 온도 및 습도, 주변의 조도, 대상물에 인가된 힘의 정보 중 어느 하나의 정보이다.

이 중, 물리적 정보가 대상물에 인가된 힘인 경우, 변형부재(322)는 대상물 접촉 시 대상물에 인가되는 힘에 따라 그 외형이 변화된다.

이러한 변형 부재(322) 내에는 유체(325)가 봉입되고, 대상물에 인가되는 힘에 의해 가압되어 내부에 봉입된 유체(325)가 외부로 유동된다. 여기서 유체(325)는 유동 가능한 가스, 액체 등으로 이루어진다.

접촉부재(323)는 대상물이 직접 접촉되는 부재로, 몸체(321)에 장착되되 몸체(321) 내부로 이동 가능하게 장착된다.

접촉부재(323)는 대상물에 인가되는 힘에 의해 몸체(321) 내부로 이동하면서 변형 부재(322)를 가압한다.

이러한 접촉부재(323)의 표면에는 마찰부가 형성되어 있다. 이 마찰부에 의해 대상물과의 마찰력이 향상되어 파지 성능을 높일 수 있다.

탄성부재(324)는 몸체(321)와 접촉부재(323) 사이에 위치하고, 파지력 인가에 따라 접촉부재(323)가 몸체(321) 내부로 이동된 상태에서 대상물의 파지력이 낮아지면 접촉부재(323)에 복원력을 인가한다.

이때 접촉부재(323)의 복원과 함께 외부로 유동된 유체가 다시 변형 부재(322) 내로 유입된다.

이러한 탄성부재(324)는 적어도 하나의 스프링을 포함한다.

아울러 엔드 이펙터는 팁부(320)의 변형 부재(322)와 게이지 표시부(340) 사이에 유체(325) 전달을 위한 제1연결관(326) 및 제2연결관(327)을 더 포함한다.

제1 연결관(326)은 변형 부재(322)에 연결되어 있고, 제2연결관(327)은 게이지 표시부(340)에 연결된 제3연결관(343)과 제1연결관(326) 사이에 배치되어 제3연결관(343)과 제1연결관(326)을 연결한다.

여기서 제1연결관(326)과 제2연결관(327)은 일체로 형성하는 것도 가능하다.

아울러 제1연결관(326), 제2연결관(327) 및 제3연결관(343)을 모두 일체로 형성하는 것도 가능하다.

관절부(330)는 적어도 하나의 모터(350)를 포함하고, 모터(350)의 구동에 의해 팁부(320)가 이동되도록 한다. 이로 인해 대상물이 팁부(320) 사이에 파지되도록 한다.

이러한 관절부(330)는 커넥팅 로드부(310)의 연장 방향에 형성되어 연장 방향의 직선 축을 중심으로 회전하는 제1관절(331)과, 제1관절(331)과 팁부(320) 사이에 연결되어 연장 방향의 수직 축을 중심으로 회전하는 제2관절(332)을 포함한다.

그리고 제1관절(331) 및 제2관절(332)에는 모터(350)가 각각 포함되어 있어, 이 모터(350)의 구동에 의해 팁부(320)를 다 축 방향으로 동작시킨다.

아울러 제1관절(331)과 제2 관절(332) 내의 모터(350)는 커넥팅 로드부(310)와 케이블(미도시)을 통해 전기적으로 연결되어 있다. 즉 케이블은 암(120)을 통해 전달된 전기적 신호를 모터(350)에 각각 전송한다.

여기서는 두 개의 관절과 모터를 예를 들어 설명하였지만, 엔드 이펙터 내 관절과 모터는 하나 또는 세 개 이상으로 이루어지는 것도 가능하다.

게이지 표시부(340)는 제1, 2, 3연결관(326, 327, 343)을 통해 변형부재(322)로부터 전달된 유체(325)의 양을 표시한다. 여기서 유체의 양은, 대상물과의 접촉에 따른 물리적 정보인 대상물에 인가된 힘의 크기에 대응한다.

좀 더 구체적으로, 한 쌍의 팁부(320)를 이용하여 대상물을 파지할 때 파지력에 대해 대상물에 반발력을 생성한다. 이 반발력에 의하여 팁부(320)의 접촉부재(323)에 이동 압력이 발생되고 접촉부재(323)에 인가된 이동 압력에 의해 변형 부재(322)가 가압된다.

이때 변형부재(322) 내의 유체(325)는 파스칼의 원리에 의해 압력을 받아 제1, 2, 3연결관(326, 327, 343)을 통해 게이지 표시부(340)로 유동 후 게이지 표시부(340)에서 압력을 발생시킨다.

즉, 팁부(320)의 접촉부재(323)에 압력이 증가됨에 따라 게이지 표시부(340) 내의 유체(325)의 양이 증가되고, 증가된 유체의 양에 대응하는 피스톤의 이동 거리에 따라 대상물에 인가되는 힘을 알 수 있다. 이는 아래의 식으로부터 확인할 수 있다.

Pt/At = Pg/Ag, At×Lt = Ag×Lg

여기서 Pt는 접촉부재에 인가된 압력, At는 접촉부재와 변형 부재가 접촉된 단면적, Pg 는 게이지 표시부(340)의 실린더에 유도된 압력, Ag는 게이지 표시부(340)의 실린더의 단면적, Lt는 접촉부재(323)의 이동 변위, Lg는 게이지 표시부(340)의 실린더 내의 유체의 이동 변위(즉, 피스톤의 이동 변위)이다.

이러한 게이지 표시부(340)는 실린더(341) 및 피스톤(342)을 포함한다. 이를 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7에 도시된 바와 같이 실린더(341)는 대상물의 파지 여부 및 파지력의 크기에 따라 변형 부재(322) 내의 유체(325)가 유입 또는 유출되는 원기둥 형상의 용기이다.

실린더(341)에는 홀이 형성되어 있고, 이 홀에는 제3연결관(343)이 연결되어 제3연결관(343)을 통해 유체(325)가 유입 또는 유출된다.

여기서 실린더(341)는 내부 피스톤(342)의 위치를 용이하게 식별할 수 있도록 투명한 물질로 이루어지는 것도 가능하다.

아울러, 실린더(341) 내의 유체 유동의 용이한 식별을 위해, 색상을 갖는 유체를 이용하는 것도 가능하다.

피스톤(342)은 실린더(341)의 내부에 밀착되어 위치하고 제3연결관(343)을 통해 변형 부재(322)로부터 유입 또는 유출되는 유체(325)에 의해 발생되는 압력에 따라 실린더(341) 내를 왕복 운동한다.

즉, 변형 부재(322)로부터 유입 또는 유출되는 유체(325)의 압력에 따라 왕복 운동하는 피스톤(342)의 위치로부터 팁부(320)에 파지된 대상물에 인가되는 힘의 크기를 검출하는 것이 가능하다.

게이지 표시부(340)는 피스톤(342)에게 복원력을 제공하는 복원부재(344)를 더 포함한다.

즉, 대상물을 놓거나 대상물을 파지하는 힘이 작아지는 경우 복원부재(344)는 피스톤(342)의 위치 복원을 위해 피스톤(342)에 복원력을 제공한다. 이때 피스톤(342)이 복원되는 힘에 의해 실린더(341) 내의 유체(325)가 변형부재(322)로 전달된다.

게이지 표시부(340)는 실린더(341)를 보호하는 하우징(345)을 더 포함한다.

이 하우징(345) 또한 실린더(341) 내 피스톤(342)의 위치 식별이 용이하도록 투명한 물질로 형성시킨다.

또한 하우징(345)의 일부분만을 투명하게 형성시키고 나머지 부분을 불투명하게 형성시키는 것도 가능하다. 이때 투명한 일부분을 통해서 피스톤(342)의 위치인 힘의 크기를 식별할 수 있다.

게이지 표시부(340)는 대상물에 인가되는 힘의 크기를 식별할 수 있도록 힘의 크기를 나타내는 적어도 하나의 눈금(346)을 포함한다.

이때 눈금(346)은 안전, 주의, 위험 등의 경계선 위치에 형성되어 있다.

오퍼레이터는 피스톤(342)의 위치와 대응되는 위치에 형성된 눈금(346)을 확인함으로써 대상물에 인가되는 힘의 크기를 알 수 있다.

아울러 실린더(341)는 힘의 크기를 나타내는 서로 다른 반투명 색상 물질이 코팅된 코팅막을 더 포함하는 것도 가능하다.

예를 들어, 실린더(341)의 표면에는 안전한 범위임을 나타내는 녹색 코팅막, 주의가 필요한 범위임을 나타내는 주황색 코팅막, 위험한 범위임을 나타내는 빨간색의 코팅막이 코팅되어 있다. 이때 피스톤(342)은 불투명 재질로 이루어진다.

이에 따라 반투명의 실린더(341)를 통해 불투명의 피스톤(342)이 위치가 나타나도록 한다.

즉 오퍼레이터는 피스톤(342)의 위치에 대응되는 코팅막의 색상을 확인함으로써 대상물에 인가되는 힘의 크기를 알 수 있다.

게이지 표시부(340)는 커넥팅 로드부(310)에 위치시키되, 팁부(320)와 인접된 부분의 커넥팅 로드부(310)에 위치시키는 것도 가능하다.

이로써, 게이지 표시부(340)는 내시경(400) 내 카메라(410)의 FOV(Field of view) 안에 위치한다.

이와 같이 게이지 표시부(340)를 엔드 이펙터(300)의 팁부(320) 주변에 위치시킴으로써 엔드 이펙터(300)의 팁부(320)에 작용하는 대상물에 대한 물리적 정보가 영상으로 용이하게 수집될 수 있도록 한다.

아울러, 게이지 표시부(340)의 실린더(341) 전체를 투명하게 형성시킴으로써 실린더(341) 내의 피스톤(342)의 위치를 다양한 각도에서 확인할 수 있도록 한다.

즉, 내시경(400)을 통한 영상 수집 시 다양한 각도에서 엔드 이펙터(300)의 게이지 표시부(340)의 영상을 용이하게 수집할 수 있다.

이와 같이 대상물에 인가되는 힘에 대한 물리적 정보가 영상으로 획득되도록 한 후 힘과 같은 물리적 정보에 대한 영상을 콘솔(200)로 전달하고, 이를 콘솔(200)의 제2영상 패널(240)을 통해 표시함으로써 오퍼레이터가 엔드 이펙터(300)에서 발생되는 힘이나 촉감 등을 간접적으로 느끼도록 할 수 있다.

도 8은 실시예에 따른 원격 제어 장치의 머니퓰레이터에 장착되는 엔드 이펙터의 게이지 표시부의 게이지 표시 예시도로, 대상물(500)에 인가되는 힘에 대응되는 유체의 유동에 따른 피스톤(342)의 위치 예시도이다.

도 8a는 한 쌍의 팁부(320)를 통해 대상물(500) 파지 전 피스톤(342)은 초기 위치에 위치한다.

이때 한 쌍의 팁부(320)로부터 대상물(500)에 힘이 인가되지 않아 변형 부재(322)로부터 실린더(341)에 유체(325)가 전달되지 않은 상태이다. 즉 실린더(341) 내의 피스톤(342)은 움직임이 발생되지 않아 초기 위치에 위치하는 것이다.

도 8b는 한 쌍의 팁부(320)를 통해 대상물(500) 파지 후 대상물(500)에 적절한 힘을 인가한 상태로, 피스톤(342)은 안전 영역에 위치한다.

이때 한 쌍의 팁부(320)로부터 대상물(500)에 적절한 힘이 인가되고, 인가된 힘에 대응되는 양의 유체(325)가 변형 부재(322)로부터 실린더(341)에 전달된 상태이다. 즉 적절한 양의 유체(325)로부터 전달되는 압력에 따라 피스톤(342)은 안전 범위에 위치한다.

도 8c는 한 쌍의 팁부(320)를 통해 대상물(500) 파지 후 대상물(500)에 과도한 힘을 인가한 상태로, 피스톤(342)은 위험 범위에 위치한다.

이때 한 쌍의 팁부(320)로부터 대상물(500)에 과도한 힘이 인가되고, 인가된 힘에 대응되는 많은 양의 유체가 변형 부재(322)로부터 실린더(341)에 전달된 상태이다. 이에 따라 많은 양의 유체로부터 전달되는 압력에 따라 피스톤(342)은 위험 범위에 위치한다.

도 9는 또 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 게이지 표시부의 다른 예이다.

도 9에 도시된 바와 같이 엔드 이펙터(300)의 게이지 표시부(340)는 다이얼 게이지(347)를 더 포함한다.

다이얼 게이지(347)는 게이지 표시부(340)의 피스톤(342)에 연결된 스핀들(미도시)의 움직임을 기어로 확대하여 눈금판 위에 지침을 회전시킨다.

여기서 스핀들은 래크를 포함하고 이 래크의 움직임을 기어에 전달한다.

다이얼 게이지(347)의 지침은 피스톤(342)의 초기 위치와 이동 위치 사이의 거리에 기초하여 회전한다.

아울러 피스톤(342)의 왕복 운동과 연동하는 연동 부재(미도시)를 더 포함하고, 이 연동 부재와 스핀들을 연결하는 것도 가능하다.

도 10은 또 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 예시도로, 엔드 이펙터(300)는 위치 검출부(360), 제3제어부(370) 및 인디케이터(380)를 더 포함한다.

모터(350)는 엔드 이펙터(300)의 일 예에서와 동일하게 관절부(330)에 위치하고 커넥팅 로드부(310)를 통해 구동 명령을 입력받아 구동함으로써 팁부(320)를 동작시킨다.

위치 검출부(360)는 피스톤(342)의 위치를 검출한다.

제3제어부(370)는 위치 검출부(360)를 통해 검출된 피스톤(342)의 위치에 대응하는 전기 신호를 생성하고, 생성된 전기 신호에 대응하는 게이지 정보를 전기적으로 표시한다.

인디케이터(380)는 제3 제어부(370)의 명령에 따라 전기 신호에 대응하는 게이지 정보를 전기적으로 표시한다.

이러한 인디케이터(380)의 예를 도 11 내지 도 14를 참조하여 설명한다.

도 11에 도시된 바와 같이 인디케이터(380)는 안전 레벨 및 위험 레벨이 서로 다른 색상의 서로 다른 명도로 표시된 색상 패널(381a)과, 색상 패널(381a)과 인접 설치되고 제3제어부(370)의 명령에 따라 이동되는 지시바(381b)를 가지는 바 게이지를 포함한다.

좀 더 구체적으로 색상 패널(381a)은 안전 범위에 녹색의 띠가 안전 레벨에 따라 명도를 달리하여 연속 배치되어 있고, 위험 범위에 적색의 띠가 위험 레벨에 따라 명도를 달리하여 연속 배치되어 있다. 아울러 명도 대신 채도를 달리하는 것도 가능하다.

지시바(381b)는 대상물에 인가된 힘의 크기에 대응하는 색 띠의 위치로 이동한다.

이 경우 제3 제어부(370)는 피스톤(342)의 위치에 대응하는 힘의 크기를 판단하고 판단된 힘의 크기에 대응하는 색 띠의 위치를 판단한 후 판단된 위치로 지시바(381b)가 이동되도록 지시바(381b)의 구동을 제어한다.

여기서 바 게이지는 수직 바 게이지(horizontal bar gauge) 또는 수평 바 게이지(vertical bar gauge)로 구현 가능하다.

도 12에 도시된 바와 같이 인디케이터(380)는 안전 범위, 주의 범위, 위험 범위에 대응되는 색상으로 표시되도록 하는 RGB LED(382)를 포함한다.

즉, RGB LED(382)는 제3제어부(370)의 명령에 대응하는 색상이 표시되도록 내부의 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광 다이오드(LED)의 점소등 및 밝기를 조절한다.

이에 따라 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 대상물(500)에 인가된 힘의 크기에 따라 RGB LED(382)는 서로 다른 색상으로 점등을 수행한다.

이 경우 제3 제어부(370)는 피스톤(342)의 위치에 대응하는 힘의 크기를 판단하고 판단된 힘의 크기에 대응하는 색상을 확인하고 확인된 색상이 점등되도록 적색, 녹색, 청색의 발광 다이오드의 구동 명령을 생성하여 RGB LED(382)에 전송한다.

도 13에 도시된 바와 같이 인디케이터(380)는 안전 범위, 주의 범위, 위험 범위에 대응되는 색상이 점등되도록 하는 복수의 발광 다이오드(LED, 383)를 포함한다.

즉, 복수의 발광 다이오드(383)는 제3제어부(370)의 명령에 따라 적어도 하나의 발광 다이오드를 점등한다.

이 경우 제3 제어부(370)는 피스톤(342)의 위치에 대응하는 힘의 크기를 판단하고 판단된 힘의 크기에 대응하는 발광다이오드의 색상을 확인하고, 확인된 색상의 발광 다이오드가 점등되도록 복수의 발광 다이오드의 점소등을 제어한다.

도 14에 도시된 바와 같이 인디케이터(380)는 대상물에 인가되는 힘의 크기에 대응하는 수치를 표시하는 적어도 하나의 세븐 세그먼트(384)를 포함한다.

본 실시예는 세 개의 세븐 세그먼트(384a, 384b, 384c)를 예를 들어 도시하였다.

세 개의 세븐 세그먼트(384a, 384b, 384c)는 제3제어부(370)의 명령에 따라 적어도 하나의 발광 다이오드를 각각 점등시켜 0에서 9 의 숫자를 표현한다. 이 세 개의 세븐 세그먼트(384a, 384b, 384c)를 통해 표시된 수치가 대상물(500)에 인가되는 힘의 크기에 해당한다.

이 경우 제3 제어부(370)는 피스톤(342)의 위치에 대응하는 힘의 크기를 판단하고 판단된 힘의 크기에 대응하는 수치를 확인하고 이 수치를 표시하기 위해 점등시켜야 할 각 세븐 세그먼트의 발광 다이오드를 판단하고, 판단된 발광 다이오드의 구동 명령을 세 개의 세븐 세그먼트(384a, 384b, 384c)에 전송한다.

도 15는 또 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 예시도로, 엔드 이펙터(300)는 커넥팅 로드부(310), 팁부(320), 관절부(330) 및 게이지 표시부(340)를 포함한다.

또 다른 실시예에 따른 엔드 이펙터의 커넥팅 로드부(310), 관절부(330)는 도 4에 도시된 엔드 이펙터의 커넥팅 로드부(310), 관절부(330)와 동일하여 설명을 생략한다.

팁부(320)는 대상물(500)과의 접촉에 따른 물리적 정보인 온도 또는 습도를 검출한다. 이러한 팁부(320)의 구조를 설명한다.

도 15에 도시된 바와 같이, 팁부(320)는 외관을 형성하는 몸체(321)와, 몸체(320)의 내부에 수용되고 대상물(500) 접촉 시 대상물(500)과의 접촉에 따른 물리적 정보가 변화되는 유체(325)가 봉입된 변형부재(322)와, 대상물(500)이 접촉되고 대상물(500)의 물리적 정보를 변형부재(322)에 전달하는 접촉부재(323) 및 유체(325)를 포함한다. 여기서 접촉부재(323)는 생략 가능하다.

여기서 물리적 정보는 대상물(500)의 온도 또는 습도이고, 유체(325)는 온도 또는 습도에 따라 색상이 변화되는 액체 또는 기체이다. 아울러 유체(325)는 온도 또는 습도에 따라 부피가 변화되는 액체 또는 기체인 것도 가능하다

아울러 물리적 정보는 주변의 조도인 것도 가능하다. 즉, 주변의 조도에 따라 색상이 변화되는 유체를 사용하여, 주변의 조도를 검출하고 이를 엔드 이펙터(300)를 통해 직접 표시해 주도록 한다.

아울러 엔드 이펙터(300)는 팁부(320)의 변형 부재(322)와 게이지 표시부(340) 사이에 유체 전달을 위한 제1연결관(326) 및 제2연결관(327)을 더 포함한다.

즉, 유체(325)가 온도 또는 습도에 따라 색상이 변화되는 액체나 기체인 경우, 온도 또는 습도의 영향을 받아 제1, 2, 3연결관(326, 327, 343))을 통해 유체(325)가 유동되도록 하여 게이지 표시부(340)에 수용된 유체(325)의 색상도 변화되도록 한다.

아울러 유체가 온도 또는 습도에 따라 부피가 변화되는 액체나 기체인 경우, 온도 또는 습도에 따른 부피의 변화로 피스톤을 왕복 운동시켜 온도 또는 습도에 따른 물리적 정보가 게이지 표시부(340)에 표시되도록 한다.

100: 머니퓰레이터 110: 본체
120: 암 130: 결합 부재
140: 제1영상패널 150: 컨트롤러
200: 콘솔 300: 엔드 이펙터
400: 내시경

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20. 머니퓰레이터를 포함하는 원격 제어 장치에 있어서,
    상기 머니퓰레이터는:
    대상물과의 접촉으로 인한 팁부 내 변형부재의 물리적 변화에 의한 게이지 정보를 표시하는 게이지 표시부를 가지는 엔드 이펙터;
    상기 엔드 이펙터의 팁부의 영상과 상기 게이지 표시부의 영상을 획득하는 내시경; 및
    상기 내시경에서 획득된 상기 팁부의 영상과 상기 게이지 표시부의 영상의 전송을 제어하고, 상기 팁부와 상기 내시경의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 원격 제어 장치.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 머니퓰레이터는,
    상기 제어부에서 전송된 상기 팁부의 영상과 상기 게이지 표시부의 영상을 표시하는 영상 패널을 더 포함하는 원격 제어 장치.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 머니퓰레이터는,
    상기 엔드 이펙터의 커넥팅 로드부가 연결되는 제1암 및 상기 내시경이 연결되는 제2암을 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 제1암 및 상기 제2암의 이동을 제어하는 원격 제어 장치.
23. 제 20 항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는,
    상기 대상물을 파지하기 위한 제1팁부와 제2팁부를 포함하는 원격 제어 장치.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 제1팁부와 상기 제2팁부 중 적어도 하나의 팁부는,
    몸체;
    상기 몸체에 수용되고 유체가 봉입되는 변형부재;
    상기 몸체에 이동 가능하게 설치되고 상기 대상물과의 접촉 시 상기 대상물에 인가되는 힘에 대응하여 상기 변형부재를 변형시키는 접촉부재; 및
    상기 변형부재와 상기 게이지 표시부 사이에 연결된 연결관을 포함하고,
    상기 유체는 상기 연결관을 통해 상기 변형부재와 상기 게이지 표시부 사이를 유동하는 원격 제어 장치.
25. 제 24 항에 있어서, 상기 팁부는,
    상기 몸체의 내부에 배치되고 상기 접촉부재에 복원력을 인가하는 탄성 부재를 더 포함하는 원격 제어 장치.
26. 제 24 항에 있어서, 상기 게이지 표시부는,
    상기 연결관에 연결되는 실린더; 및
    상기 실린더 내에 배치되고 상기 유체의 유동에 대응하여 상기 실린더 내에서 왕복 운동하는 피스톤을 포함하는 원격 제어 장치.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는,
    상기 피스톤의 위치를 검출하는 위치 검출부;
    상기 검출된 피스톤의 위치를 전기 신호로 변환하는 제어부; 및
    상기 제어부의 명령에 따라 상기 변환된 전기 신호에 대응하는 상기 게이지 정보를 전기적으로 표시하는 인디케이터를 포함하는 원격 제어 장치.
28. 콘솔을 포함하는 원격 제어 장치에 있어서,
    상기 콘솔은:
    머니퓰레이터와 통신을 수행하는 통신부;
    영상을 표시하는 영상 패널;
    상기 머니퓰레이터로부터 전송된 영상이 표시되도록 상기 영상 패널을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 머니퓰레이터로부터 전송된 영상은 상기 머니퓰레이터의 엔드 이펙터의 팁부에 대한 영상과 상기 엔드 이펙터의 게이지 표시부에 대한 영상을 포함하는 원격 제어 장치.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 통신부는,
    상기 엔드 이펙터의 동작 제어 신호를 상기 머니퓰레이터에 전송하는 원격 제어 장치.
30. 제 28 항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 엔드 이펙터의 팁부에 대한 영상의 주변에 상기 게이지 표시부에 대한 영상을 확대 표시하도록 상기 영상 패널을 제어하는 원격 제어 장치.

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