[go: up one dir, main page]

KR102701549B1 - 내시경 수술 로봇 시스템 - Google Patents

내시경 수술 로봇 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102701549B1
KR102701549B1 KR1020210173659A KR20210173659A KR102701549B1 KR 102701549 B1 KR102701549 B1 KR 102701549B1 KR 1020210173659 A KR1020210173659 A KR 1020210173659A KR 20210173659 A KR20210173659 A KR 20210173659A KR 102701549 B1 KR102701549 B1 KR 102701549B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pitch
pitch rotation
arm
rotation axis
roll
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
KR1020210173659A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20230085465A (ko
Inventor
천병식
권동수
Original Assignee
주식회사 로엔서지컬
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 로엔서지컬 filed Critical 주식회사 로엔서지컬
Priority to KR1020210173659A priority Critical patent/KR102701549B1/ko
Priority to US17/974,797 priority patent/US20230157777A1/en
Priority to EP22204275.6A priority patent/EP4183313A1/en
Priority to CN202211341468.8A priority patent/CN116138881A/zh
Publication of KR20230085465A publication Critical patent/KR20230085465A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102701549B1 publication Critical patent/KR102701549B1/ko
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
    • A61B34/74—Manipulators with manual electric input means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30—Surgical robots
    • A61B2034/301—Surgical robots for introducing or steering flexible instruments inserted into the body, e.g. catheters or endoscopes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

일 실시 예에 따른 내시경 수술 로봇 시스템은, 삽입 튜브 및 삽입 튜브의 단부 영상을 촬영하는 내시경 카메라를 구비하는 내시경 장치; 상기 내시경 장치에 연결되어 상기 삽입 튜브의 피치 회전 구동 또는 롤 회전 구동을 수행하는 구동 모듈; 사용자가 상기 내시경 장치의 상기 피치 회전 구동 또는 상기 롤 회전 구동에 필요한 입력 신호를 생성하기 위해 회동 조작되는 조작 모듈; 및 상기 조작 모듈로부터 생성되는 입력 신호에 기초하여 상기 구동 모듈의 구동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

내시경 수술 로봇 시스템{ENDOSCOPE SURGERY ROBOT SYSTEM}
이하의 설명은 내시경 수술 로봇 시스템에 관한 것이다.
내시경 수술이란, 체내로 초소형 카메라가 부착된 기구를 집어넣어 특정 부위를 제거하거나 수술하는 외과적 기법을 의미한다. 내시경 수술에 의하면, 절개 부위가 작아 회복 속도가 빠르고 미용상 장점이 있으며, 최근에는 로봇을 이용한 내시경 수술 방법이 이루어지고 있다.
내시경용 수술 로봇은 사용자의 조작에 의해 내시경 장치 구동에 필요한 입력 신호를 생성하여 전송하는 마스터 장치와, 마스터 장치로부터 신호를 받아 직접 내시경 장치에 필요한 조작을 가하는 슬레이브 장치로 구성된다.
일반적으로 내시경 수술 로봇용 마스터 장치는 a)삽입 튜브의 병진 구동 입력을 위해 사용자로부터 병진 조작 가능한 병진 조작부와, b)삽입 튜브의 롤 회전 구동 입력을 위해 사용자로부터 롤 축을 중심으로 관절 회동 가능한 롤 회전 조작부와, c)삽입 튜브의 피치 회전 구동 입력을 위해 사용자로부터 피치 축을 중심으로 관절 회동 가능한 피치 회전 조작부의 구성을 포함할 수 있다.
종래의 내시경 수술 로봇용 마스터 장치의 경우 사용자가 파지하는 조작 핸들이 피치 회전 조작부에 연결되고, 피치 회전 조작부는 롤 회전 조작부로부터 회동 가능하게 연결되는 구조를 가지며, 다시 말하면 마스터 장치의 조작의 기준이 되는 베이스를 기준으로, 관절 회동되는 롤 회전 조작부 및 피치 회전 조작부 중, 롤 회전 조작부가 피치 회전 조작부보다 베이스에 가까운 근위 관절 회동부의 구성을 갖는 것이 일반적이었다.
이상의 구조에 의하면, 사용자가 디스플레이를 보면서 마스터 장치를 조작하는 과정에서, 사용자가 삽입 튜브의 롤 회전 구동을 위해 롤 회전 조작부를 회동시킬 경우, 도 6에 도시되는 바와 같이 롤 회전 조작부의 회전에 따라 피치 회전 조작부도 함께 롤 회전축을 기준으로 회전하게 됨으로써, 피치 회전 조작부의 구동 축 역시 회전하게 된다.
이 경우, 디스플레이로 출력되는 영상 또는 그 좌표계가 고정되어 있을 경우, 디스플레이를 보면서 마스터 장치를 조작하는 사용자는 롤 회전 조작 이후에 피치 회전 조작을 수행할 경우, 실제 마스터 장치의 피치 회전축과 디스플레이 상에서의 피치 회전축의 방향이 상이하게 되어 직관적 조작에 불편함을 초래하는 문제점이 존재하였다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
일 실시 예의 목적은 내시경 수술 로봇 시스템을 제공하는 것이다.
일 실시 예에 따른 내시경 수술 로봇 시스템은, 삽입 튜브 및 삽입 튜브의 단부 영상을 촬영하는 내시경 카메라를 구비하는 내시경 장치; 상기 내시경 장치에 연결되어 상기 삽입 튜브의 피치 회전 구동 또는 롤 회전 구동을 수행하는 구동 모듈; 사용자가 상기 내시경 장치의 상기 피치 회전 구동 또는 상기 롤 회전 구동에 필요한 입력 신호를 생성하기 위해 회동 조작되는 조작 모듈; 및 상기 조작 모듈로부터 생성되는 입력 신호에 기초하여 상기 구동 모듈의 구동을 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 조작 모듈은, 상기 삽입 튜브의 상기 피치 회전 구동에 따른 회전축에 대응하는 피치 회전축을 따라서 관절 회동가능한 피치 회동부; 및 상기 피치 회동부로부터 연결되어 사용자로부터 파지되고, 상기 피치 회동부에 대해 상기 피치 회전축에 수직한 롤 회전축을 중심으로 회동 가능하게 연결되는 조작 핸들;을 포함할 수 있다.
상기 피치 회동부는, 상기 조작 모듈의 고정된 지점으로부터 연결되는 부재에 대해 상기 피치 회전축을 중심으로 관절 회동 가능하게 설치되는 피치 회전 암; 및 일측은 상기 피치 회전 암에 연결되고, 타측은 상기 피치 회전축을 따라서 연장되어 상기 조작 핸들이 상기 피치 회전축에 수직한 롤 회전축을 중심으로 관절 회동 가능하게 연결되는 절곡 암; 을 포함하고, 상기 조작 핸들은, 상기 절곡 암에 상기 롤 회전축을 중심으로 회동 가능하게 연결되는 회전 연결부; 및 상기 회전 연결부로부터 적어도 일부가 상기 롤 회전축을 따라서 멀어지는 방향으로 연장되어 사용자로부터 파지되어 조작되는 파지 조작부;를 포함할 수 있다.
상기 절곡 암은, 상기 피치 회전 암에 대해 상기 롤 회전축과 평행한 회전축을 중심으로 회동 가능하게 연결되고, 상기 조작 핸들의 상기 회전 연결부 및 상기 절곡 암은 상호간의 회동 상태와 무관하게 서로 수직한 배치 구조를 갖고, 상기 절곡 암 및 상기 피치 회전 암은 상호간의 회동 상태와 무관하게 서로 수직한 배치를 가질 수 있다.
상기 조작 모듈은, 상기 롤 회전축과 평행한 방향을 따라서 연장된 슬라이딩 가이드; 및 일측은 상기 슬라이딩 가이드에 가이드되어 슬라이딩 가능하고, 타측은 상기 피치 회전 암이 상기 피치 회전축을 중심으로 관절 회동 가능하게 연결되는 슬라이딩 암; 을 포함하는 병진 이동부를 더 포함할 수 있다.
상기 슬라이딩 암의 부분 중, 상기 슬라이딩 가이드에 연결되는 일측은 상기 피치 회전축을 따라서 상기 슬라이딩 가이드로부터 멀어지는 방향으로 연장되고, 타측은 상기 피치 회전축에 수직한 상측 방향으로 절곡되어 연장되고 돌출된 부분에서 상기 피치 회전 암과 관절 조인트를 형성하고, 상기 절곡 암은, 상기 피치 회전 암에 연결되는 부분으로부터 상기 피치 회전축과 평행한 방향을 따라서 상기 슬라이딩 가이드에 가까워지는 방향으로 연장된 형상을 가질 수 있다.
상기 슬라이딩 암, 상기 피치 회전 암, 상기 절곡 암 및 상기 조작 핸들은, 상호간에 일정 거리 이상으로 이격된 상태를 유지하며 상대적으로 내측으로 수직하게 절곡되어 순차적으로 연결되는 관절 링크 구조를 가질 수 있다.
일 실시 예에 따른 내시경 수술 로봇 시스템에 의하면, 사용자가 조작 핸들을 롤 회전 구동시키더라도 조작 모듈의 피치 회전 축은 항상 일정하게 유지될 수 있고, 디스플레이 상에 출력되는 이미지 좌표 상에서의 피치 회전 구동 방향과 실제 피치 회동부의 회동 방향이 롤 회전 구동과는 무관하게 동일하게 유지될 수 있기 때문에, 조작 모듈을 조작하는 사용자에게는 직관적인 조작감을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 내시경 수술 로봇 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 내시경 수술 로봇 시스템의 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 조작 모듈의 사시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 조작 모듈의 구동에 따른 디스플레이부의 출력 이미지 및 내시경 장치의 동작 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 조작 모듈의 구동에 따른 디스플레이부의 출력 이미지의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 조작 모듈의 구동에 따른 디스플레이부의 출력 이미지의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 내시경 수술 로봇 시스템의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 내시경 수술 로봇 시스템의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 체결 장치의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 내시경 수술 로봇 시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 내시경 수술 로봇 시스템의 블록도이고, 도 3은 일 실시 예에 따른 조작 모듈의 사시도이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 조작 모듈의 구동에 따른 디스플레이부의 출력 이미지 및 내시경 장치의 동작 구성을 나타내는 도면이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 조작 모듈의 구동에 따른 디스플레이부의 출력 이미지의 구성을 나타내는 도면이고, 도 6은 일 실시 예에 따른 조작 모듈의 구동에 따른 디스플레이부의 출력 이미지의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 일 실시 예에 따른 내시경 수술 로봇 시스템(1)은 내시경용 수술 로봇은 사용자의 조작에 의해 필요한 입력 신호를 생성하여 전송하는 마스터 장치에 해당하는 조작 모듈(12)로부터 입력 신호를 받아 직접 내시경 장치(11)에 연결되어 해당 입력 신호에 상응하는 구동을 수행하는 슬레이브 장치를 통해 내시경 장치(11)의 삽입 튜브(111)의 구동을 수행할 수 있다.
예를 들어, 내시경 수술 로봇 시스템(1)은, 내시경 장치(11), 구동 모듈(13), 조작 모듈(12), 디스플레이부(14) 및 제어부(15)를 포함할 수 있다.
내시경 장치(11)는, 환자의 체내에 삽입되어 병진 구동 및 회전 구동 가능한 삽입 튜브(111) 및 삽입 튜브(111)의 단부에서의 영상 이미지를 촬영하는 내시경 카메라(112)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 내시경 장치(11)는 구동 모듈(13)에 연결될 수 있고, 구동 모듈(13)의 구동을 통해 삽입 튜브(111)의 병진 구동 및 회전 구동이 수행될 수 있다.
구동 모듈(13)은, 내시경 장치(11)에 연결되어 삽입 튜브(111)의 병진 및 회전 구동을 수행할 수 있다. 예를 들어, 구동 모듈(13)은 마스터 장치에 해당하는 조작 모듈(12)로부터 입력 신호를 받아 직접 내시경 장치(11)에 필요한 조작을 가하는 슬레이브 장치일 수 있다.
예를 들어, 구동 모듈(13)은, 삽입 튜브(111)의 길이 방향을 기준으로 병진 이동축(X_T)을 따라서 삽입 튜브(111)의 병진 구동(P_translation)을 수행하는 병진 구동부(131)와, 삽입 튜브(111)의 길이 방향에 평행한 롤 회전축(X_R)을 중심으로 롤 회전 구동(R_roll)을 수행하는 롤 구동부(132)와, 롤 회전축(X_R)에 수직한 피치 회전축(X_P)을 기준으로 삽입 튜브(111)를 벤딩시키는 피치 회전 구동(R_pitch)을 수행하는 피치 구동부(133)를 포함할 수 있다.
조작 모듈(12)은, 사용자로부터 조작되는 입력 장치일 수 있다. 예를 들어, 조작 모듈(12)은, 사용자가 내시경 장치(11)의 구동에 필요한 입력 신호를 생성하기 위해 조작하는 마스터 장치일 수 있다.
예를 들어, 조작 모듈(12)은, 병진 이동부(121), 피치 회동부(122) 및 조작 핸들(124)을 포함할 수 있다.
병진 이동부(121)는, 사용자가 조작 핸들(124)을 파지한 상태로 삽입 튜브(111)의 전/후진 방향에 대응하는 병진 이동축(X_T)을 따라서 슬라이딩 이동될 수 있고, 이에 따라 제어부(15)는 병진 이동부(121)의 병진 이동 변위에 기초하여 삽입 튜브(111)의 전/후진 구동을 수행하는 병진 구동부(131)의 구동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 병진 이동부(121)는 병진 이동축(X_T)을 따라서 연장된 슬라이딩 가이드(1211)와, 슬라이딩 가이드(1211)에 가이드 되어 병진 이동축(X_T)을 따라서 슬라이딩되는 슬라이더(1213)와, 슬라이더(1213)에 고정되고 상측으로 돌출 형성되는 슬라이딩 암(1212)을 포함할 수 있다.
슬라이딩 암(1212)은 피치 회동부(122)가 피치 회전축(X_P)을 기준으로 회동가능하게 지지하는 연결 부재일 수 있다. 예를 들어, 슬라이딩 암(1212)은 병진 이동축(X_T)에 수직한 방향을 돌출 형성될 수 있고, 상측으로 돌출된 부분에서 피치 회동부(122)의 피치 회전 암(1221)과 함께 피치 회전축(X_P)을 중심으로 회동 가능한 관절 조인트를 형성할 수 있다.
예를 들어, 슬라이딩 암(1212)의 부분 중, 슬라이더(1213)로부터 연결되는 일측은 피치 회전축(X_P) 방향을 따라서 슬라이딩 가이드(1211)로부터 멀어지는 방향으로 연장될 수 있고, 이후 피치 회전 암(1221)에 연결되는 타측은 롤 회전축(X_R) 및 피치 회전축(X_P)에 수직한 방향으로 절곡되어 연장되어 돌출된 부분에서 피치 회전 암(1221)과 관절 조인트를 형성할 수 있다.
예를 들어, 조작 모듈(12)을 통해 내시경 장치(11)의 피치 회전 구동 및 롤 회전 구동 뿐만 아니라 요우(yaw) 회전 구동을 수행할 수 있으며, 이 경우 도 3에 도시되는 바와 같이 슬라이딩 암(1212)이 슬라이더(1213)에 대해 롤 회전축(X_R) 및 피치 회전축(X_P)에 수직한 요우 회전축(X_Y)을 중심으로 회동할 수 있고, 제어부(15)는 슬라이딩 암(1212)이 요우 회전축(X_Y)을 중심으로 회전된 방향 및 회전 변위에 대한 입력 신호에 기초하여 내시경 장치(11)의 요우 회전 구동을 수행할 수 있다.
피치 회동부(122)는, 사용자가 조작 핸들(124)을 파지한 상태로 삽입 튜브(111)의 피치 회전 구동(R_pitch)의 회전축에 대응하는 피치 회전축(X_P)을 따라서 관절 회동할 수 있고, 이에 따라 제어부(15)는 피치 회동부(122)의 회동 변위에 기초하여 삽입 튜브(111)의 피치 회전 구동(R_pitch)을 수행하는 피치 구동부(133)의 구동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 피치 회동부(122)는, 슬라이딩 암(1212)에 대해 피치 회전축(X_P)을 중심으로 관절 회동 가능하게 설치되는 피치 회전 암(1221)과, 피치 회전 암(1221)의 피치 회전 운동을 계측하는 제 1 회전 인코더(1223)와, 피치 회전 암(1221)에 연결되어 피치 회전 암(1221)의 길이 방향에 수직하게 절곡된 방향으로 연장되는 절곡 암(1222)을 포함할 수 있다.
피치 회전 암(1221)은, 피치 회전축(X_P)을 중심으로 슬라이딩 암(1212)에 회동 가능하게 연결되는 제 1 조인트(12211)와, 피치 회전축(X_P)과 평행한 회전축을 중심으로 절곡 암(1222)을 회동 가능하게 연결하는 제 2 조인트(12212)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3 내지 도 6에 도시되는 바와 같이 피치 회전 암(1221)은, 피치 회전축(X_P)과 평행한 회전축을 갖는 제 1 조인트(12211) 및 제 2 조인트(12212) 각각을 양단으로 갖는 링크 부재일 수 있다.
제 1 회전 인코더(1223)는, 피치 회전축(X_P)을 중심으로 피치 회전 암(1221)이 슬라이딩 암(1212)에 대해 회전되는 운동을 계측할 수 있다.
절곡 암(1222)은 피치 회전 암(1221)의 연장 방향에 수직한 방향, 즉 피치 회전축(X_P)에 평행한 방향으로 연장되는 연결 링크 부재일 수 있다.
예를 들어, 절곡 암(1222)은 피치 회전 암(1221)에 연결되는 부분으로부터 피치 회전축(X_P)과 평행한 방향을 따라서 슬라이딩 가이드(1211)에 가까워지는 방향으로 돌출되는 형상을 가질 수 있다. 이상의 구조에 의하면, 절곡 암(1222)으로부터 연결되는 조작 핸들(124)이 피치 회전축(X_P) 방향(수평 방향)을 기준으로 슬라이딩 가이드(1211)와 인접한 거리를 갖도록 유지할 수 있어서, 조작 핸들(124)을 통한 이동/회전 동작 또는 자중에 의한 모멘트를 최적화하기 유리할 수 있다.
예를 들어, 절곡 암(1222)은 피치 회전 암(1221)으로부터 피치 회전축(X_P)과 평행한 방향을 따라서 연장된 부분에서 피치 회전축(X_P)에 수직한 롤 회전축(X_R)을 중심으로 조작 핸들(124)을 회동 가능하게 지지하는 회전 조인트(12221)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 절곡 암(1222)은 피치 회전 암(1221)에 대해 롤 회전축(X_R)과 평행한 회전축을 갖고 회동 가능하게 연결될 수 있다. 이 경우, 도 5 및 도 6에 도시되는 바와 같이 피치 회전 암(1221)이 회전하더라도 절곡 암(1222), 조작 핸들(124) 및 상호 회동되는 롤 회전축(X_R)이 함께 회전되지 않도록 함으로써, 조작 핸들(124)이 피치 회전축(X_P)을 제외한 방향으로의 불필요한 자세 또는 위상의 변화가 이루어지지 않도록 가이드하는 역할을 할 수 있다.
다른 예로, 절곡 암(1222)은 피치 회전 암(1221)에 대해 회전되지 않는 일체의 구성으로 이루어질 수도 있다는 점을 밝혀둔다.
조작 핸들(124)은, 피치 회동부(122)로부터 연결되어 사용자로부터 파지되는 부재로서, 절곡 암(1222)에 대해 롤 회전축(X_R)을 중심으로 회동 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 사용자는 조작 핸들(124)을 파지한 상태로 조작 핸들(124)을 병진 이동축(X_T), 롤 회전축(X_R) 및 피치 회전축(X_P) 중 어느 하나 이상의 축을 따라서 이동 또는 회전시킬 수 있다.
예를 들어, 조작 핸들(124)은 절곡 암(1222)에 롤 회전축(X_R)을 중심으로 회동 가능하게 연결되는 회전 연결부(1241)와, 회전 연결부(1241)에 연결되어 사용자로부터 파지되어 조작되는 파지 조작부(1242)와, 절곡 암(1222)의 회전 조인트(12221)에 대한 회전 연결부(1241)의 롤 회전 운동을 계측하는 제 2 회전 인코더(1243)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 조작 핸들(124)의 회전 연결부(1241)는 절곡 암(1222)에 대한 회동 상태와는 무관하게 서로 수직한 배치를 가질 수 있고, 마찬가지로 절곡 암(1222)은 피치 회전 암(1221)에 대한 회동 상태와는 무관하게 서로 수직한 배치를 유지할 수 있다.
도 3에 도시되는 바와 같이, 순차적으로 슬라이딩 암(1212), 피치 회전 암(1221), 절곡 암(1222) 및 조작 핸들(124)은 상호간에 일정 거리 이상으로 이격된 상태를 유지하며 상대적으로 내측으로 절곡되어 차례대로 연결되는 관절 링크 구조를 갖게 됨으로써, 각각의 조인트 부분의 회전 동작 또는 자중에 의한 모멘트를 감소시키는데 유리한 구조를 가질 수 있으며, 더불어, 사용자가 조작 핸들(124)을 파지한 상태로 각종 이동 또는 회전 동작을 수행하면서 슬라이딩 암(1212), 피치 회전 암(1221) 또는 절곡 암(1222)에 간섭되지 않도록 적절한 여유 공간을 제공할 수 있는 이점이 존재한다.
파지 조작부(1242)는 내시경 장치(11) 또는 함께 사용되는 각종 수술 도구들의 구동을 제어하기 위한 입력 인터페이스를 제공할 수 있다.
예를 들어, 파지 조작부(1242)는 회전 연결부(1241)에 연결되는 부분으로부터 롤 회전축(X_R)을 따라서 멀어지는 방향으로 연장되는 형상을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시되는 바와 같이 파지 조작부(1242)가 롤 회전축(X_R)을 중심으로 회전 되지 않은 기본 상태를 기준으로, 롤 회전축(X_R)을 따라서 돌출하는 파지 조작부(1242)의 일부는 사용자가 용이하게 파지할 수 있도록 하측으로 설정 각도로 비스듬히 절곡된 상태로 연장될 수 있다.
디스플레이부(14)는, 내시경 카메라(112)로부터 촬영되는 영상 이미지를 전달받아 출력할 수 있다. 예를 들어, 제어부(15)는 내시경 카메라(112)로부터 촬영되는 이미지를 입력받을 수 있고, 이를 디스플레이부(14)로 전달하여 해당 이미지가 출력되도록 할 수 있다.
제어부(15)는, 사용자가 조작 모듈(12)를 조작하여 생성된 입력 신호를 전달받을 수 있고, 입력 신호에 기초하여 구동 모듈(13)의 구동을 제어하여 입력 신호에 대응하는 내시경 장치(11)의 구동을 수행하도록 할 수 있다.
예를 들어, 제어부(15)는 제 1 회전 인코더(1223)로부터 계측되는 신호에 기초하여 사용자가 피치 회전 암(1221)을 피치 회전축(X_P)을 중심으로 회전시킨 방향 및 회전 변위를 계산할 수 있고, 제어부(15)는 피치 구동부(133)의 구동을 통해 삽입 튜브(111)를 계산된 피치 회전 암(1221)의 회전 방향 및 회전 변위에 상응하도록 피치 회전 구동(R_pitch)시킬 수 있다.
예를 들어, 제어부(15)는 제 2 회전 인코더(1243)로부터 계측되는 신호에 기초하여 사용자가 조작 핸들(124)을 롤 회전축(X_R)을 중심으로 회전시킨 방향 및 회전 변위를 계산할 수 있고, 제어부(15)는 롤 구동부(132)의 구동을 통해 삽입 튜브(111)를 계산된 롤 회전 방향 및 롤 회전 변위에 상응하도록 롤 회전 구동(R_roll)시킬 수 있다.
종래의 내시경 수술 로봇 시스템의 마스터 장치 중, 사용자가 파지하는 단부를 기준으로 삽입 튜브의 피치 회전 구동 입력을 위해 회동되는 피치 회전 관절부의 구성이 삽입 튜브의 회전 구동 입력을 위해 회동되는 롤 회전 관절부의 구성보다 선행하는 지점에서 관절 조인트를 형성하는 구성의 경우, 사용자의 롤 회전 조작에 따라 피치 회전 관절부 전체가 마찬가지로 롤 방향으로 회전 하게 됨으로써, 결과적으로 피치 회전 관절부의 피치 회전축이 회전하게 되어 사용자로 하여금 디스플레이에서 출력되는 이미지(내시경 카메라 영상) 좌표에서의 피치 구동 방향과 실제로 조작하는 마스터 장치의 피치 회동 방향이 일치되지 않는 문제점이 존재하였다.
일 실시 예에 따른 내시경 수술 로봇 시스템(1)에 의하면, 사용자가 디스플레이부(14)를 관찰하면서 조작 모듈(12)을 통해 내시경 장치(11)를 원격 구동하는 과정에서, 도 4 내지 도 5에 도시되는 바와 같이 조작 핸들(124)을 롤 회전축(X_R)을 기준으로 회전 구동하여 삽입 튜브(111)를 롤 회전 구동(R_roll) 시켰을 경우, 피치 회동부(122)의 피치 회전축(X_P)은 조작 핸들(124)의 회동 동작과는 무관하게 피치 회전축(X_P)은 고정된 상태를 유지하기 때문에, 도 5 내지 도 6에 도시되는 바와 같이 출력되는 이미지 좌표 상에서의 피치 회전 구동(R_pitch) 방향과 실제 피치 회동부(122)의 회동 방향이 항상 동일하게 설정되어 사용자에게 직관적인 조작이 가능하도록 할 수 있다.
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 삽입 튜브 및 삽입 튜브의 단부 영상을 촬영하는 내시경 카메라를 구비하는 내시경 장치;
    상기 내시경 장치에 연결되어 상기 삽입 튜브의 피치 회전 구동 또는 롤 회전 구동을 수행하는 구동 모듈;
    사용자가 상기 내시경 장치의 상기 피치 회전 구동 또는 상기 롤 회전 구동에 필요한 입력 신호를 생성하기 위해 회동 조작되는 조작 모듈; 및
    상기 조작 모듈로부터 생성되는 입력 신호에 기초하여 상기 구동 모듈의 구동을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 조작 모듈은,
    상기 삽입 튜브의 상기 피치 회전 구동에 따른 회전축에 대응하는 피치 회전축을 따라서 관절 회동가능한 피치 회동부; 및
    상기 피치 회동부로부터 연결되어 사용자로부터 파지되고, 상기 피치 회동부에 대해 상기 피치 회전축에 수직한 롤 회전축을 중심으로 회동 가능하게 연결되는 조작 핸들을 포함하며,
    상기 조작 핸들이 롤 회전 구동하는 경우,
    상기 피치 회전축은,
    상기 조작 핸들의 롤 회전 구동 동작과 무관하게 고정된 상태로 유지하는 내시경 수술 로봇 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 피치 회동부는,
    상기 조작 모듈의 고정된 지점으로부터 연결되는 부재에 대해 상기 피치 회전축을 중심으로 관절 회동 가능하게 설치되는 피치 회전 암; 및
    일측은 상기 피치 회전 암에 연결되고, 타측은 상기 피치 회전축을 따라서 연장되어 상기 조작 핸들이 상기 피치 회전축에 수직한 롤 회전축을 중심으로 관절 회동 가능하게 연결되는 절곡 암;
    을 포함하고,
    상기 조작 핸들은,
    상기 절곡 암에 상기 롤 회전축을 중심으로 회동 가능하게 연결되는 회전 연결부; 및
    상기 회전 연결부로부터 적어도 일부가 상기 롤 회전축을 따라서 멀어지는 방향으로 연장되어 사용자로부터 파지되어 조작되는 파지 조작부;
    를 포함하는 내시경 수술 로봇 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 절곡 암은, 상기 피치 회전 암에 대해 상기 롤 회전축과 평행한 회전축을 중심으로 회동 가능하게 연결되고,
    상기 조작 핸들의 상기 회전 연결부 및 상기 절곡 암은 상호간의 회동 상태와 무관하게 서로 수직한 배치 구조를 갖고, 상기 절곡 암 및 상기 피치 회전 암은 상호간의 회동 상태와 무관하게 서로 수직한 배치를 갖는 것을 특징으로 하는 내시경 수술 로봇 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 조작 모듈은,
    상기 롤 회전축과 평행한 방향을 따라서 연장된 슬라이딩 가이드; 및
    일측은 상기 슬라이딩 가이드에 가이드되어 슬라이딩 가능하고, 타측은 상기 피치 회전 암이 상기 피치 회전축을 중심으로 관절 회동 가능하게 연결되는 슬라이딩 암;
    을 포함하는 병진 이동부를 더 포함하는 내시경 수술 로봇 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 암의 부분 중, 상기 슬라이딩 가이드에 연결되는 일측은 상기 피치 회전축을 따라서 상기 슬라이딩 가이드로부터 멀어지는 방향으로 연장되고, 타측은 상기 피치 회전축에 수직한 상측 방향으로 절곡되어 연장되고 돌출된 부분에서 상기 피치 회전 암과 관절 조인트를 형성하고,
    상기 절곡 암은, 상기 피치 회전 암에 연결되는 부분으로부터 상기 피치 회전축과 평행한 방향을 따라서 상기 슬라이딩 가이드에 가까워지는 방향으로 연장된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 내시경 수술 로봇 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 슬라이딩 암, 상기 피치 회전 암, 상기 절곡 암 및 상기 조작 핸들은, 상호간에 일정 거리 이상으로 이격된 상태를 유지하며 상대적으로 내측으로 수직하게 절곡되어 순차적으로 연결되는 관절 링크 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 내시경 수술 로봇 시스템.
KR1020210173659A 2021-11-22 2021-12-07 내시경 수술 로봇 시스템 Active KR102701549B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210173659A KR102701549B1 (ko) 2021-12-07 2021-12-07 내시경 수술 로봇 시스템
US17/974,797 US20230157777A1 (en) 2021-11-22 2022-10-27 System and device for endoscope surgery robot
EP22204275.6A EP4183313A1 (en) 2021-11-22 2022-10-28 System and device for endoscope surgery robot
CN202211341468.8A CN116138881A (zh) 2021-11-22 2022-10-28 内窥镜手术机器人控制装置及内窥镜手术机器人系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210173659A KR102701549B1 (ko) 2021-12-07 2021-12-07 내시경 수술 로봇 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20230085465A KR20230085465A (ko) 2023-06-14
KR102701549B1 true KR102701549B1 (ko) 2024-09-02

Family

ID=86744777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210173659A Active KR102701549B1 (ko) 2021-11-22 2021-12-07 내시경 수술 로봇 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102701549B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015110929A1 (en) 2014-01-24 2015-07-30 Koninklijke Philips N.V. Robotic control of an endoscope orientation
WO2021046658A1 (en) * 2019-09-14 2021-03-18 Revolve Surgical Inc. A hybrid, direct-control and robotic-assisted surgical system

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100960289B1 (ko) * 2008-02-29 2010-06-07 한국항공대학교산학협력단 내시경 시스템
KR20110114421A (ko) * 2010-04-13 2011-10-19 주식회사 이턴 체감형 수술용 영상 처리 장치 및 방법
KR102235895B1 (ko) * 2019-04-23 2021-04-05 주식회사 이지엔도서지컬 수술 로봇용 마스터 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015110929A1 (en) 2014-01-24 2015-07-30 Koninklijke Philips N.V. Robotic control of an endoscope orientation
WO2021046658A1 (en) * 2019-09-14 2021-03-18 Revolve Surgical Inc. A hybrid, direct-control and robotic-assisted surgical system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230085465A (ko) 2023-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105407827B (zh) 医疗用系统及其控制方法
CN113876434B (zh) 主从运动的控制方法、机器人系统、设备及存储介质
CN116370080B (zh) 用于控制机器人操纵器或相关工具的系统和方法
CN112384339B (zh) 用于主机/工具配准和控制以进行直观运动的系统和方法
KR102858565B1 (ko) 마스터 슬레이브 운동의 제어 방법, 로봇 시스템, 장비 및 저장 매체
JP5750122B2 (ja) ロボット内視鏡の作動制御方法およびシステム
US20190192239A1 (en) Flexible surgical tool system and a method for controlling the same with motion constraints
JP4911701B2 (ja) マスタ・スレーブ式マニピュレータシステム
JP5737796B2 (ja) 内視鏡操作システムおよび内視鏡操作プログラム
JPWO2018159155A1 (ja) 医療用観察システム、制御装置及び制御方法
CN111278350B (zh) 定位外科手术机器人系统的摄像头以捕获患者体腔内的图像
JP6053358B2 (ja) 手術支援装置
CN116138881A (zh) 内窥镜手术机器人控制装置及内窥镜手术机器人系统
CN104394751B (zh) 机械手系统
KR20230058115A (ko) 수술 로봇에 의한 내시경의 제어
JP7265916B2 (ja) 外科手術システム及び外科手術システムの制御方法
CN116784984A (zh) 手术机器人的控制方法、系统及介质
KR102701549B1 (ko) 내시경 수술 로봇 시스템
KR102625436B1 (ko) 내시경 수술 로봇 시스템 및 그것의 이미지 보정 방법
KR102856503B1 (ko) 내시경 수술 로봇 제어 장치 및 내시경 수술 로봇 시스템
CN121041043A (zh) 一种手术机器人系统的控制方法、装置及手术机器人系统
CN121196750A (zh) 用于手术机器人系统的控制方法、手术机器人系统
WO2023272375A1 (en) Method for controlling an articulating instrument
CN120379613A (zh) 手术用机器人系统及其控制方法
CN115299854A (zh) 内窥镜调镜装置及手术控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PA0109 Patent application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A12-nap-PA0109

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

R17-X000 Change to representative recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R17-oth-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

R15-X000 Change to inventor requested

St.27 status event code: A-3-3-R10-R15-oth-X000

R16-X000 Change to inventor recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R16-oth-X000

D13-X000 Search requested

St.27 status event code: A-1-2-D10-D13-srh-X000

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R18-oth-X000

D14-X000 Search report completed

St.27 status event code: A-1-2-D10-D14-srh-X000

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

T11-X000 Administrative time limit extension requested

St.27 status event code: U-3-3-T10-T11-oth-X000

T11-X000 Administrative time limit extension requested

St.27 status event code: U-3-3-T10-T11-oth-X000

T11-X000 Administrative time limit extension requested

St.27 status event code: U-3-3-T10-T11-oth-X000

E13-X000 Pre-grant limitation requested

St.27 status event code: A-2-3-E10-E13-lim-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

R17-X000 Change to representative recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R17-oth-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-2-2-P10-P22-nap-X000

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U11-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

R18 Changes to party contact information recorded

Free format text: ST27 STATUS EVENT CODE: A-5-5-R10-R18-OTH-X000 (AS PROVIDED BY THE NATIONAL OFFICE)

R18-X000 Changes to party contact information recorded

St.27 status event code: A-5-5-R10-R18-oth-X000

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000