KR100421426B1 - A Bone-Mountable Surgical Robot For Total Hip Replacement - Google Patents

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KR100421426B1
KR100421426B1 KR10-2001-0021237A KR20010021237A KR100421426B1 KR 100421426 B1 KR100421426 B1 KR 100421426B1 KR 20010021237 A KR20010021237 A KR 20010021237A KR 100421426 B1 KR100421426 B1 KR 100421426B1
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정종하
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Abstract

본 발명은 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇에 관한 것으로, 특히 환자의 고관절을 가공하는 과정에서 제어기에 의해 계획된 경로로 동작되는 수술로봇의 운용과, 사용자의 판단에 따라 직접 조종하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇에 관한 것이다. 이를 위해, 고관절에 고정되도록 고정클램프를 구비하고, 상기 고정클램프의 일단과 결합된 지지대에 의해 소정가격 만큼 이격되어 고정프래임과 결합 고정되는 고정지지부와; 상기 고정프래임의 상단에 한쌍의 서보모터와 제 1 액츄에이터가 수직방향에 대해 소정각도를 유지하도록 장착되어, 상기 서보모터에 의해 제 1 액츄에이터가 길이방향으로 왕복운동하는 다수개의 구동부와; 상기 각 구동부의 상기 제 1 액츄에이터 일단과 링크 결합된 삼각형상의 회동프래임과;상기 회동프래임의 중앙영역에 고정되고 제 2 액츄에이터가 수직방향으로 장착되며, 상기 제 2 액츄에이터에 장착된 구동모터에 의해 밀링툴이 구동되면서, 수직축 방향으로 동작되는 가공부와;상기 가공부로부터 연장된 커넥팅 로드에 연결된 힘/토크 센서로 구성되어 상기 힘/토크 센서의 출력신호에 따라, 상기 구동부와 상기 가공부를 동작시켜 고관절을 가공하는 마스터부를 포함하는 것이 특징이다.The present invention relates to a mounting type surgical robot for total hip replacement surgery, in particular the operation of the surgical robot operated by a path planned by the controller in the process of processing the hip joint of the patient, and direct hip joint replacement according to the user's judgment The present invention relates to a mounted surgical robot for surgery. To this end, the fixed support having a fixed clamp to be fixed to the hip joint, spaced apart by a predetermined price by a support coupled to one end of the fixed clamp coupled to the fixed frame and fixed; A plurality of driving parts mounted on the upper end of the fixed frame such that the pair of servomotors and the first actuator maintain a predetermined angle with respect to the vertical direction, the first actuator reciprocating in the longitudinal direction by the servomotor; A triangular pivot frame coupled to one end of the first actuator of each of the driving units; The tool is driven, the processing unit is operated in the vertical axis direction; consisting of a force / torque sensor connected to the connecting rod extending from the processing unit, in accordance with the output signal of the force / torque sensor to operate the drive unit and the processing unit It is characterized by including a master portion for processing the hip joint.

Description

고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇{A Bone-Mountable Surgical Robot For Total Hip Replacement}A Bone-Mountable Surgical Robot For Total Hip Replacement}

본 발명은 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인공 보철물을 환자에게 삽입하기 위해 고관절을 가공하는 과정에서, 환자의 고관절에 직접 장착하여 미리 계획된 경로에 따라 가공하도록 적용하거나, 로봇에 의한 상기 고관절의 가공 정밀도를 유지하면서 사용자의 판단에 따라 마스터부를 조종하여, 고관절의 정밀한 가공과 함께 안전성을 확보할 수 있는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇에 관한 것이다.The present invention relates to a mounting surgical robot for total hip arthroplasty surgery, and more particularly, in the process of processing the hip joint to insert the artificial prosthesis into the patient, it is applied directly to the hip joint of the patient to be processed according to a pre-planned route Or, to maintain the machining precision of the hip joint by the robot to control the master unit according to the user's judgment, and to a surgical robot for the hip joint replacement surgery that can ensure safety with precision machining of the hip joint.

일반적으로, 고관절은 인체 관절 중 두 번째로 운동범위가 큰 관절로, 격심한 운동이나 외상, 질병, 감염등에 의해서 조직이 손상을 입게 된다. 상기 고관절 부위의 손상이 심한 경우, 손상된 대퇴 골두를 제거한 후 인공 관절로 치환하는 고관절 전치환술(Total Hip Arthorplasty, THA)이 유일한 치료 방법이다.In general, the hip joint is the second largest joint of the human joint, and tissues are damaged by intense movement, trauma, disease, and infection. If the hip joint is severely damaged, total hip arthorplasty (THA) is the only treatment method that removes the damaged femoral head and replaces it with an artificial joint.

상기 고관절 전치환술은 인공관절을 고정시키는 방법에 따라 시멘트를 사용하는 치환술과 시멘트를 사용하지 않는 치환술로 구분되며, 현재 의료계에서는 이 두 방법이 동시에 사용되고 있다.The total hip arthroplasty is divided into cement-based replacement surgery and cement-free replacement surgery according to the method of fixing the artificial joint, and these two methods are used simultaneously in the medical field.

여기서, 상기 시멘트를 이용하지 않는 치환술은 고관절 조직이 인공관절로 자라 들어가 고정을 하게 되는 방식이며, 상기 시멘트를 이용하지 않는 치환술은 가공된 고관절의 표면과 인공관절 표면 사이의 일치도가 수술 후 환자의 회복과 인공관절의 수명에 큰 영향을 미친다.Here, the cement-free replacement surgery is a method in which hip tissue grows into an artificial joint and is fixed. In the replacement surgery without cement, the degree of coincidence between the processed hip joint surface and the artificial joint surface is increased. Significantly affect the recovery and life of the artificial joint.

이에 대해, 최근에는 인공관절을 삽입하기 위한 고관절 가공에서, 수술로봇을 통한 가공이 수술도구를 통해 직접 시술하는 것에 비해 수술 결과를 향상시키는 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.On the other hand, in recent years in the hip joint processing for inserting artificial joints, the research on how to improve the surgical results compared to the direct processing through the surgical tool through the surgical tool has been in progress.

그러나, 이러한 수술로봇은 산업용 로봇처럼 정해진 수술 계획에 따라 자동으로 대퇴골을 가공하므로, 수술에 대한 의사의 전문적인 지식이나 경험을 수술로봇에 적용되지 못하는 문제점이 발생되었다.However, such a surgical robot automatically processes the femur according to a predetermined surgical plan like an industrial robot, and thus a problem arises in that a doctor's professional knowledge or experience about surgery cannot be applied to the surgical robot.

또한, 환자의 고관절과 수술로봇의 실시간 정합과 CT(Computerized Tomography)촬영 및 영상처리 등의 복잡한 과정이 발생되어, 높은 가격과 부피가 커 수술의 절차 또한 다소 복잡하였다.In addition, complex processes such as real-time registration of the hip joint and surgical robot of the patient, computerized tomography (CT) imaging, and image processing have occurred.

따라서, 수술로봇으로 계획된 경로를 따라 가공하여 고관절의 가공 정밀도를 유지할 수 있지만 사용자(의사)의 전문적인 지식이 수술에 개입할 여지가 없어서, 의사들이 환자의 고관절을 가공하여 인공 관절로 치환하는 고관절 전치환술을 이루어 내기에는 많은 어려움이 초래되었다.Therefore, it is possible to maintain the processing precision of the hip joint by processing it according to the planned route with the surgical robot, but there is no room for the user's (doctor's) expertise to intervene in the surgery, so that the doctor processes the hip joint of the patient and replaces it with an artificial joint. It was difficult to achieve total replacement.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로, 본 발명의 목적은, 인공 보철물을 환자에게 삽입하기 위해 고관절을 가공하는 과정에서, 환자의 고관절에 직접 장착하여 미리 계획된 경로에 따른 가공과, 상기 고관절의 가공 정밀도를 유지하면서 사용자의 판단에 따라 마스터부를 조종하여, 고관절의 정밀한 가공과 함께 안전성을 확보할 수 있는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇을 제공하는 것이다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention, in the process of processing the hip joint to insert the artificial prosthesis to the patient, the process according to the pre-planned path by mounting directly on the hip joint of the patient, and While maintaining the precision of the hip joint to control the master according to the user's judgment, to provide a surgical robot for the hip replacement surgery that can ensure the safety and precision of the hip joint.

상기 목적을 달성하기 위한 구성으로, 고관절(10)에 고정되도록 고정클램프(120)를 구비하고, 상기 고정클램프(120)의 일단과 결합된 지지대(140)에 의해 소정가격 만큼 이격되어 고정프래임(160)과 결합 고정되는 고정지지부(100)와; 상기 고정프래임(160)의 상단에 한쌍의 서보모터(220)와 제 1 액츄에이터(240)가 수직방향에 대해 소정각도를 유지하도록 장착되어, 상기 서보모터(220)에 의해 제 1 액츄에이터(240)가 길이방향으로 왕복운동하는 다수개의 구동부(200)와; 상기 각 구동부(200)의 상기 제 1 액츄에이터(240) 일단과 링크 결합된 삼각형상의 회동프래임(300)과; 상기 회동프래임(300)의 중앙영역에 고정되고 제 2 액츄에이터(420)가 수직방향으로 장착되며, 상기 제 2 액츄에이터(420)에 장착된 구동모터(440)에 의해 밀링툴(460)이 구동되면서, 수직축 방향(Z축)으로 동작되는 가공부(400)와; 상기 가공부(400)로부터 연장된 커넥팅 로드(480)에 연결된 힘/토크 센서(520)로 구성되어 상기 힘/토크 센서(520)의 출력신호에 따라, 상기구동부(200)와 상기 가공부(400)를 동작시켜 고관절을 가공하는 마스터부(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇에 의하여 달성된다.In order to achieve the above object, having a fixed clamp 120 to be fixed to the hip joint 10, the fixed frame is spaced apart by a predetermined price by a support 140 coupled to one end of the fixed clamp 120 ( A fixed support part 100 fixedly coupled with the 160; The pair of servomotors 220 and the first actuator 240 are mounted on the upper end of the fixed frame 160 so as to maintain a predetermined angle with respect to the vertical direction, so that the first actuator 240 by the servomotor 220. A plurality of driving units 200 reciprocating in the longitudinal direction; A triangular rotating frame (300) coupled to one end of the first actuator (240) of each of the driving units (200); The milling tool 460 is driven by the driving motor 440 mounted to the second actuator 420 and fixed to the center region of the rotation frame 300 and mounted in the vertical direction. And, the processing unit 400 is operated in the vertical axis direction (Z axis); It consists of a force / torque sensor 520 connected to the connecting rod 480 extending from the processing unit 400 in accordance with the output signal of the force / torque sensor 520, the driving unit 200 and the processing unit ( It is achieved by a mounting surgical robot for hip replacement surgery, characterized in that it comprises a master 500 for operating the hip joint by operating 400).

여기서, 상기 회동프래임(300)은 3개의 상기 구동부(200)가 120° 간격으로 결합 고정된, 상기 구동부(200)의 동작에 따라 수평축 방향(X축,Y축)으로 회동되는 것이 바람직하다.Here, the rotation frame 300 is preferably rotated in the horizontal axis direction (X-axis, Y-axis) in accordance with the operation of the drive unit 200, the three driving unit 200 is fixedly coupled at 120 ° intervals.

그리고, 상기 가공부(400)의 상기 제 2 액츄에이터(420)는 상기 밀링툴(460)을 수직축 방향(Z축)에서 하향으로 동작시키는 것이 바람직하다.In addition, the second actuator 420 of the processing unit 400 may operate the milling tool 460 downward in the vertical axis direction (Z axis).

그리고, 상기 힘/토크 센서(520)에 사용자가 원하는 동작방향으로 힘을 가하면, 사용자의 의도대로 상기 구동부(200)와 상기 가공부(400)가 동작되도록 일측에 핸들(80)을 구비한 것이 바람직하다.In addition, when the user applies a force to the force / torque sensor 520 in a desired operation direction, the driving unit 200 and the processing unit 400 are provided with a handle 80 at one side to operate as the user intends. desirable.

또한, 상기 힘/토크 센서(520)의 출력신호에 의해 밀링툴(460)의 추종위치를 생성하는 제어기(30)를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to further include a controller 30 for generating a tracking position of the milling tool 460 by the output signal of the force / torque sensor 520.

여기서, 상기 제어기(30)에 의해 생성된 추종위치는 가상벽(50)의 경계 데이터 내측에서만 동작될 수 있도록 생성되는 것이 바람직하다.Here, the tracking position generated by the controller 30 is preferably generated to be operated only inside the boundary data of the virtual wall 50.

그리고, 상기 추종위치는 상기 가상벽(50) 내부에서 내부영역(60)과 외부영역(70)으로 나누어, 각 영역마다 상기 밀링툴(460)의 가공속도가 서로 다르도록 추종위치를 생성하는 것이 바람직하다.In addition, the tracking position is divided into an inner region 60 and an outer region 70 in the virtual wall 50 to generate a tracking position so that the processing speed of the milling tool 460 is different for each region. desirable.

그리고, 상기 고정클램프(120)의 일단에 결합된 상기 지지대(140)는 상기 고정클램프(120)와 상기 고정프래임(160) 사이의 간격을 조정하는 것이 바람직하다.In addition, the support 140 coupled to one end of the fixed clamp 120 preferably adjusts a gap between the fixed clamp 120 and the fixed frame 160.

그리고, 상기 구동부(200)에 구비된 회동체(280)는 상기 회동프래임(300)에 대해 회동 가능하도록 연결되는 것이 바람직하다.In addition, the rotating body 280 provided in the driving unit 200 may be connected to the rotating frame 300 so as to be rotatable.

아울러, 상기 구동부(200)는 사각형상의 상기 고정프래임(160)에 120°간격으로 장착되는 것이 가장 바람직하다.In addition, the driving unit 200 is most preferably mounted at intervals of 120 ° to the rectangular fixed frame 160.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로 부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇을 나타내는 사시도,1 is a perspective view showing a mounting surgical robot for hip replacement surgery according to the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇을 나타내는 정면도,Figure 2 is a front view showing a mounting surgical robot for hip replacement surgery according to the present invention,

도 3는 본 발명에 따른 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇을 나타내는 사용상태도,Figure 3 is a use state showing the mounting surgical robot for total hip replacement surgery according to the present invention,

도 4는 본 발명에 따른 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇의 동작방법을 나타내는 흐름도,Figure 4 is a flow chart showing the operation method of the mounting surgical robot for total hip replacement surgery according to the present invention,

도 5는 본 발명의 고관절을 가공하기 위한 가상벽을 나타내는 파형도,5 is a waveform diagram showing a virtual wall for processing the hip joint of the present invention,

도 6은 5에 도시된 A-A선에 따른 단면도이다.6 is a cross-sectional view taken along the line A-A shown in FIG.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10: 고관절 30: 제어기10: hip 30: controller

50: 가상벽 60: 내부영역50: virtual wall 60: interior area

70: 외부영역 80: 핸들70: outer area 80: handle

100: 고정지지부 120: 고정클램프100: fixed support portion 120: fixed clamp

140: 지지대 160: 고정프래임140: support 160: fixed frame

200: 구동부 220: 서보모터200: drive unit 220: servo motor

240: 제 1 액츄에이터 260: 위치센서240: first actuator 260: position sensor

280: 회동체 300: 회동프래임280: rotating body 300: rotating frame

400: 가공부 420: 제 2 액츄에이터400: processing portion 420: second actuator

440: 구동모터 460: 밀링툴440: drive motor 460: milling tool

480: 커넥팅 로드 500: 마스터부480: connecting rod 500: master unit

520: 힘/토크 센서520: force / torque sensor

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇을 나타내는 정면도이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이,본원발명은 뼈를 가공하되 뼈의 형태에 따른 가상벽을 미리 설정하고, 상기 가상벽의 범위내에서 작업자가 자유롭게 뼈를 깍도록 하는 장치를 제공코자 하는 것이다.이를 위해, 본원발명은 뼈를 고정하는 고정 클램프(120)와, 상기 고정 클램프(120)를 지지하는 고정프레임(160)과; 상기 고정프레임(160)의 세방향으로부터 연결되어 고정프레임(160)을 지지점으로 수직방향으로 유동하는 구동부(200)와; 상기 구동부(200)의 타단이 각각 연결되어 구동부(200)의 유동에 따라 xy 평면 방향으로 유동하는 삼각형태의 회동프레임(300)과; 상기 회동프레임(300)에 일측이 점접촉에 의해 결합되어 회동프레임의 xy 평면 이동에 따라 일정한 각도로 이동되며 하부에 장착되는 커넥팅 로드 축(490)을 상승 및 하강시키는 제 2 엑츄에이터(420)와; 상기 커넥팅 로드(480) 축에 결합되며 자체 회전력을 발생하는 모터(440)와; 상기 모터(440)에 장착되어 회전하여 뼈를 가공하는 밀링툴(460)로 이루어진다.상기에서 구동부(200)는 서보모터(220)와 제 1 엑츄에이터(240)로 이루어져 있으며 기어박스에 의해 결합되어 서보모터(220)를 회동시키면 상기 제 1 엑츄에이터(240)가 구동되어 고정편(170)을 기점으로 회동 프레임(300)을 xy 방향으로 움직이게 된다.본 발명의 동작을 거시적인 관점에서 살펴보면, 본 발명은 밀링툴(460)을 효율적으로 움직여 뼈를 가공토록 하는바, 상기 밀링툴(460)을 움직이는 메커니즘은 xy방향은 회동프레임(300)의 작동에 근거하고, 회동프레임(300)은 제 1 엑츄에이터(240)의 작동에 근거하며, z축 방향은 제 2 엑츄에이터(420)의 작동에 근거하고 있다.결국, 밀링툴(460)은 제 1 엑츄에이터(240)와 제 2 엑츄에이터(420)의 작동에 의하여 x, y, z 방향으로 움직이도록 한다.보다 상세하게는 밀링툴(460)을 움직이는 마스터부(500)를 수동으로 조작하면 움직이고자 하는 방향을 제어기(30)에서 센싱하게 되며, 센싱된 데이터에 따라 제어기(30)에서 엑츄에이터(240, 420)를 작동명령을 내려 회전하고 있는 밀링툴(460)을 원하는 위치에 쉽게 이동시켜 뼈를 가공토록 하는 것이다.상기에서 만약에 자동으로 뼈를 깍는 기능을 선택하게 되면 가상벽의 범위내에서 엑츄에이터(240, 420) 및 모터(440)를 이용하여 프로그램된 위치에 따라 뼈를 깍게 되며, 수동모드를 선택하게 되면 가상벽의 범위내에서 사용자가 가하는 마스터부(500)의 방향을 인지하여 이를 엑츄에이터(240, 420) 구동을 위한 동력장치에 제공하여 필요한 만큼 밀링툴(460)을 움직이게 한다.상기에서 제 1 엑츄에이터(240)를 움직이는 구동원은 서보모터(220)이고, 제 2 엑츄에이터(420)를 움직이는 구동원은 도시하지 않았지만 내부에 장착되며 서보모터 또는 공압모터등이 사용되어진다.상기 서보모터(220)는 전기적인 힘에 의하여 회전동력을 발생시키며, 상기 회전동력은 기어박스(230)를 통해 제 1 엑츄에이터(240)에 제공되어 제 1 엑츄에이터가 피스톤 동작에 의해 왕복하여 회동 프레임(300)을 움직이게 된다.상기 제 1 엑츄에이터(240)는 120도 간격으로 3개가 구비되므로 마치 외부에서 보면 밀링툴(460)을 수평하게 움직이기 위해 회동 프레임(300)을 움직이게 되면, 제 1 엑츄에이터(240)들이 서로 다른 거리의 상승 작용을 하여 고정편(170)을 기점으로 회전각도가 변하게 되어 상기 고정편(170)을 중심점으로 하여 회동프레임(300)이 움직이는 것 처럼 보인다.결국, 상기 제 1 엑츄에이터(240)들은 고정프레임(160)에 장착된 고정편(170)을 고정 지지점으로 하여 회동프레임(300)의 움직임을 지지하게 되며, 3지점에서의 지지가 이루어지도록 각기 제 1 엑츄에이터(240)들의 길이를 달리하여 회동프레임(300)의 위치에 따라 적당한 이동거리를 확보하게 되는 것이다.이들의 이동거리는 마스터(500)의 움직임을 추종하여 자동으로 계산되며, 이렇게 계산된 결과에 따라서 상기 제 1 엑츄에이터(240)의 길이를 적당히 변화시켜 회동프레임(300)의 움직임을 결정하고, 상기 회동 프레임(300)이 움직이게 되면 밀링툴이 적당한 평면 이동이 가능하게 된다.그리고, 제 2 엑츄에이터(420) 역시 외부의 동력공급원으로부터 전기적인 동력을 공급받아 유동되며, 본원발명에서는 z축으로 이동이 가능토록 하여, 상기 제 1 엑츄에이터(240)와 제 2 엑츄에이터(420)의 작용에 의해 밀링툴은 3차원 운동을 하여 어느지점이든지 사용자가 원하는 지점의 뼈를 가공할 수 있게 된다.이하에서 각 구성부분에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.환자의 고관절(10)에 고정된 고정지지부(100)는 상기 고관절(10)의 일단에 고정되도록 고정클램프(120)를 구비한다.1 is a perspective view showing a mounting surgical robot for a total hip replacement surgery according to the present invention, Figure 2 is a front view showing a mounting surgical robot for a total hip replacement surgery according to the present invention. As shown in Figures 1 and 2, the present invention is to provide a device for processing bone but pre-set the virtual wall according to the shape of the bone, the operator to freely cut the bone within the range of the virtual wall To this end, the present invention is a fixing clamp 120 for fixing the bone, a fixing frame 160 for supporting the fixing clamp 120; A driving unit 200 connected from three directions of the fixed frame 160 to vertically move the fixed frame 160 to a support point; The other end of the driving unit 200 is connected to each other and the rotation frame 300 of the triangular shape flowing in the xy plane direction in accordance with the flow of the driving unit 200; The second actuator 420 is coupled to the rotating frame 300 by a point contact and is moved at a predetermined angle in accordance with the xy plane movement of the rotating frame to raise and lower the connecting rod shaft 490 mounted below. ; A motor 440 coupled to the connecting rod 480 shaft and generating a rotational force thereof; It is made of a milling tool 460 mounted on the motor 440 to rotate the bone. The drive unit 200 is composed of a servo motor 220 and the first actuator 240 is coupled by a gearbox. When the servo motor 220 is rotated, the first actuator 240 is driven to move the rotation frame 300 in the xy direction based on the fixed piece 170. Referring to the operation of the present invention from a macro perspective, the present invention The invention is to move the milling tool 460 to process bones efficiently, the mechanism for moving the milling tool 460 is based on the operation of the rotation frame 300 in the xy direction, the rotation frame 300 is the first Based on the operation of the actuator 240, the z-axis direction is based on the operation of the second actuator 420. In the end, the milling tool 460 is the operation of the first actuator 240 and the second actuator 420. To move in the x, y, and z directions. In detail, when the master unit 500 that moves the milling tool 460 is manually operated, the controller 30 senses the direction to be moved, and the actuators 240 and 420 in the controller 30 according to the sensed data. By operating the command to rotate the milling tool 460 is rotated to the desired position to easily process the bone. If you select the function to cut bone automatically in the above actuator (240) within the range of the virtual wall , 420 and the motor 440 to cut the bone according to the programmed position, if the manual mode is selected the direction of the master unit 500 applied by the user within the range of the virtual wall actuator 240 It is provided to the power unit for driving to drive the milling tool 460 as necessary. The driving source for moving the first actuator 240 is the servo motor 220, the second actuator 420 is moved. Although not shown in the drawing, the driving source is mounted inside and a servo motor or a pneumatic motor is used. The servo motor 220 generates rotational power by an electric force, and the rotational power is a gearbox 230. It is provided to the first actuator 240 through the first actuator to reciprocate by the piston movement to move the rotation frame 300. Since the first actuator 240 is provided with three at intervals of 120 degrees, as if seen from the outside When the rotating frame 300 is moved to move the milling tool 460 horizontally, the first actuators 240 move upwards at different distances so that the rotation angle is changed based on the fixing piece 170. The pivot frame 300 appears to move with the piece 170 as the center point. In the end, the first actuators 240 have the fixed piece 170 mounted to the fixed frame 160 as a fixed support point. It is to support the movement of the rotation frame 300, and to secure the appropriate movement distance according to the position of the rotation frame 300 by varying the length of the first actuator 240, respectively, so that the support at three points is made. These movement distances are automatically calculated by following the movement of the master 500, and the movement of the rotation frame 300 is determined by appropriately changing the length of the first actuator 240 according to the calculated result. When the rotating frame 300 is moved, the milling tool can be moved in a suitable plane. The second actuator 420 is also flowed by receiving electric power from an external power supply, and moves in the z-axis according to the present invention. To this end, by the action of the first actuator 240 and the second actuator 420, the milling tool is a three-dimensional motion by the user at any point It will be able to process the bone of the point. Hereinafter, each component will be described in more detail. The fixed support portion 100 fixed to the hip joint 10 of the patient is fixed to one end of the hip joint 10. A fixed clamp 120 is provided.

그리고, 상기 고정클램프(120)의 일단과 결합된 지지대(140)는 소정간격 만큼 이격된 사각형상의 고정프래임(160)과 결합 고정된다. 그리고, 상기 고정프래임(160)의 상단에 장착되어진 구동부(200)는 한쌍의 서보모터(220), 제 1 액츄에이터(240), 위치센서(260)로 구성되어, 삼각형상의 회동프래임(300)과 링크 결합된다.The support 140 coupled to one end of the fixing clamp 120 is fixedly coupled with the square fixing frame 160 spaced by a predetermined interval. In addition, the driving unit 200 mounted on the upper end of the fixed frame 160 includes a pair of servomotors 220, a first actuator 240, a position sensor 260, and a triangular rotation frame 300. Link is combined.

여기서, 상기 고정프래임(160)은 사각형상으로 하여 밀링툴(460)이 고관절(10)을 가공하기 위한 여유공간으로 갖도록 하며, 상기 고정프래임(160)의 상단에 3개의 상기 구동부(200)를 수직방향에 대해 120°간격으로 소정각도를 유지하도록 장착한다.Here, the fixed frame 160 has a quadrangular shape so that the milling tool 460 has a free space for processing the hip joint 10, and the three driving units 200 are arranged on the top of the fixed frame 160. It is installed to maintain a predetermined angle at intervals of 120 ° to the vertical direction.

그리고, 상기 구동부(200)의 제 1 액츄에이터(240)와 링크 결합된 회동프래임(300)은 수평축 방향(X축,Y축)으로 회동된다. 상기 회동프래임(300)은 상기 제 1 액츄에이터(240)의 일단에 결합된 회동체(280)에 의해 링크 결합되는 것이다.In addition, the rotation frame 300 coupled to the first actuator 240 of the driving unit 200 is rotated in the horizontal axis direction (X axis, Y axis). The pivot frame 300 is link coupled by a pivot 280 coupled to one end of the first actuator 240.

그리고, 상기 회동프래임(300)의 중앙영역에 고정된 가공부(400)의 제 2 액츄에이터(420)가 수직방향으로 장착되어 밀링툴(460)이 수직축 방향(Z축)으로 움직임을 가능케 한다. 상기 제 2 액츄에이터(420)의 외측면에 장착된 구동모터(440)는 상기 밀링툴(460)을 회전시켜 고관절(10)을 가공하도록 한다.In addition, the second actuator 420 of the processing unit 400 fixed to the center area of the rotation frame 300 is mounted in the vertical direction, thereby allowing the milling tool 460 to move in the vertical axis direction (Z axis). The driving motor 440 mounted on the outer surface of the second actuator 420 rotates the milling tool 460 to process the hip joint 10.

상기 가공부(400)의 커넥팅 로드(480)로부터 연장된 마스터부(500)의 핸들(80)을 통해 힘/토크 센서(520)에 사용자가 움직이기를 원하는 방향으로 힘을 가하면, 그 방향에 따라 상기 힘/토크 센서(520)가 접촉된 힘 정보를 측정하여 추종위치(동작할 점)를 생성한다. 그리고, 상기 추종위치를 기반으로 위치제어를 함으로서 상기 구동부(200)와 상기 가공부(400)를 동작시킨다.When a force is applied to the force / torque sensor 520 in a direction that the user wants to move through the handle 80 of the master unit 500 extending from the connecting rod 480 of the processing unit 400, according to the direction The force / torque sensor 520 measures the force information contacted to generate a tracking position (point to operate). Then, the driving unit 200 and the processing unit 400 are operated by performing position control based on the following position.

다시 말하면, 인공 보철물을 환자에게 삽입하기 위해 고관절(10)을 가공하는 과정에서, 고관절(10)을 가공하고자 하는 가상벽(50) 내에서 사용자(의사)의 판단에 따라 마스터부(500)를 조종할 때 측정된 힘을 이용하여 추종할 위치를 생성하여서, 고관절(10)의 정밀한 가공과 동시에 안전성을 높일 수 있다.In other words, in the process of processing the hip joint 10 to insert the artificial prosthesis into the patient, the master unit 500 is determined in accordance with the judgment of the user (doctor) within the virtual wall 50 to which the hip joint 10 is to be processed. By generating the position to follow using the measured force when maneuvering, it is possible to increase the safety at the same time as the precise processing of the hip joint (10).

이는, 자동으로 이미 계획된 경로를 따라 수술로봇이 고관절(10)의 가공할 수 있음과 동시에, 또한 수동으로 사용자(의사)가 마스터부(500)를 조작하여 사용자(의사)의 전문적인 지식이나 판단, 경험을 접목시키면서 가공할 수도 있는 것이다.This means that the surgical robot can automatically process the hip joint 10 along the already planned path, and at the same time, the user (doctor) manually manipulates the master unit 500 to determine the expert knowledge or judgment of the user (doctor). In other words, it can be processed while combining experience.

도 3는 본 발명에 따른 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇을 나타내는 사용상태도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 인공 보철물을 환자에게 삽입하기 위해 고관절(10)을 가공하는 과정에서, 제어기(30)를 통해 미리 계획된 경로에 따른 고관절(10)의 가공과, 상기 고관절(10)의 가공 정밀도를 유지하면서 사용자(의사)가 마스터부(500)를 조종하여 고관절(10)을 가공할 수 있다.Figure 3 is a use state diagram showing the mounting surgical robot for total hip replacement surgery according to the present invention. As shown in FIG. 3, in the process of processing the hip joint 10 to insert an artificial prosthesis into the patient, the hip joint 10 is processed through the controller 30 according to a predetermined path, and the hip joint 10. While maintaining the processing accuracy of the user (doctor) can manipulate the hip joint 10 by controlling the master unit 500.

사용자가 상기 마스터부(500)를 직접 조종하여 고관절(10)을 가공하는 경우, 상기 마스터부(500)를 조종하여 구동부(200)와 가공부(400)를 사용자의 의도대로 움직임을 유도하는 것으로써, 사용자의 비교적 큰 힘이 소요되는 고관절(10)의 가공작업을 수술로봇이 보조하여 적은 힘으로 수술을 쉽게 진행할 수 있다.When the user directly manipulates the master part 500 to process the hip joint 10, the master part 500 controls the drive part 200 and the processing part 400 to induce movement as the user intends. By using the operation robot assists the operation of the hip joint 10, which requires a relatively large force of the user, the operation can be easily performed with a small force.

아울러, 사용자가 직접 시술하는 동안 축적된 지식과 경험을 정밀한 동작이 가능한 수술로봇에 결합시켜, 정밀도를 유지하면서 사용자의 판단에 따른 고관절(10)을 가공할 수 있는 것이다.In addition, by combining the knowledge and experience accumulated during the procedure directly to the surgical robot capable of precise operation, it is possible to process the hip joint 10 according to the judgment of the user while maintaining precision.

상기 마스터부(500)를 사용하지 않는 제어기(30)를 통해 고관절(10)이 가공되는 경우, 상기 제어기(30)에 입력된 상용 보철물의 스캐닝 데이터에 의해 미리 경로를 결정하여 구동부(200)와 가공부(400)를 동작시켜 고관절(10)을 가공한다.When the hip joint 10 is processed through the controller 30 that does not use the master unit 500, a path is determined in advance by scanning data of a commercial prosthesis input to the controller 30, and the driving unit 200 and The hip joint 10 is processed by operating the machining unit 400.

이는, 상기 제어기(30)에 입력된 가공하고자 하는 정보에 따라 구동부(200)와 가공부(400)를 동작시켜, 상기 구동부(200)에 의한 X축과 Y축, 상기 가공부(400)에 의한 Z축으로 동작을 가능케 하여 여러가지 형태의 고관절(10)을 가공할 수 있는 것이다.This, by operating the drive unit 200 and the processing unit 400 according to the information to be processed input to the controller 30, to the X-axis and Y-axis by the drive unit 200, to the processing unit 400 It is possible to process the hip joint 10 of various forms by enabling the operation in the Z axis.

도 4는 본 발명에 따른 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇의 동작방법을 나타내는 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명이 초기화된 이후(S10) 사용자(의사)는 수술로봇이 스스로 가공할 수 있는 자동 가공방법과 사용자(의사)가 직접 조종하는 수동 가공방법을 선택한다(S20).Figure 4 is a flow chart illustrating a method of operation of the mounting surgical robot for hip replacement surgery according to the present invention. As shown in FIG. 4, after the present invention is initialized (S10), the user (doctor) selects an automatic processing method that the surgical robot can process by itself and a manual processing method directly controlled by the user (doctor) (S20). ).

이에 선택된 자동 가공방법은 상용 보철물의 스캐닝 자료가 입력된 제어기(30)에 가공경로의 파일을 읽어 들여 계획된 경로로부터 추종위치(동작할 점)를 생성시킨다(S30).The selected automatic machining method reads the file of the machining path into the controller 30 into which the scanning data of the commercial prosthesis is input, and generates a tracking position (point to operate) from the planned path (S30).

그리고, 생성된 추종위치에 따라 동작될 수 있도록 위치를 제어한 후, 밀링툴(460)을 이용하여 고관절(10)을 가공한다(S40). 이로써, 가공이 완료된 고관절(10)은 인공 관절로 치환되는 고관절 전치환술을 이룰 수 있는 것이다(S140).Then, after controlling the position to be operated according to the generated following position, the hip joint 10 is processed using the milling tool 460 (S40). As a result, the completed hip joint 10 may achieve a total hip arthroplasty replaced with an artificial joint (S140).

이는, 마스터부(500)에 의하지 않은 채 고관절(10)을 가공하는 것으로, 상기 제어기(30)에 입력된 상용 보철물의 스캐닝 데이터에 의해 구동부(200)와 가공부(400)를 동작시켜 가공하는 것이다.This is to process the hip joint 10 not by the master unit 500, by operating the driving unit 200 and the processing unit 400 by the scanning data of the commercial prosthesis input to the controller 30 will be.

상기 사용자(의사)가 마스터부(500)를 직접 조종하는 가공방법은, 구동부(200)에 설치된 위치센서(260)에 의해 현재 밀링툴(460)의 위치를 구한 뒤(S50) 현재의 영역을 판단한다(S60). 그리고, 사용자가 마스터부(500)에 가하는힘을 이용하여 임시적인 추종위치(동작할 점)를 생성시킨다(S70).The processing method of directly controlling the master unit 500 by the user (doctor), after obtaining the position of the current milling tool 460 by the position sensor 260 installed in the drive unit (S50) to the current area Determine (S60). Then, the user generates a temporary following position (point to operate) by using the force applied to the master unit 500 (S70).

이렇게 생성된 임시적인 추종위치에서 가상벽(50)의 위치를 판단하여(S80) 추종위치가 가상벽(50)의 내부에 있으면 바로 이를 최종적인 추종위치를 생성하고(S90), 임시적인 추종위치가 가상벽(50)의 외부에 존재하거나 내부일지라도 가상벽(50) 근처에 매우 가깝게 위치해 있다면 가공 정밀도를 향상시키기 위하여 가상벽(50)으로 정사 시킨다(S100).By determining the position of the virtual wall 50 at the temporary tracking position generated in this way (S80), if the tracking position is inside the virtual wall 50, the final tracking position is generated immediately (S90), and the temporary tracking position. If is present outside or inside the virtual wall 50 is located very close to the virtual wall 50 is close to the virtual wall 50 in order to improve the machining precision (S100).

그리고, 최종적인 추종위치가 생성되면 자동가공 방법과 마찬가지로 위치를 제어한 후(S110), 밀링툴(460)을 이용하여 고관절(10)을 가공한다(S130). 이때, 사용자(의사)는 고관절(10)의 가공이 적절하게 이루어지는 지를 판단하여 적절한 힘을 가하면서 자신의 경험과 지식을 접목시킬 수 있도록 직접 조종하여 가공한다(S120). 이로써, 가공이 완료된 고관절(10)은 인공 관절로 치환되는 고관절 전치환술을 이룰 수 있는 것이다(S140).Then, when the final tracking position is generated, after controlling the position as in the automatic machining method (S110), the hip joint 10 is processed using the milling tool 460 (S130). At this time, the user (doctor) is directly processed so as to graft his experience and knowledge while applying the appropriate force to determine whether the processing of the hip joint 10 is appropriate (S120). As a result, the completed hip joint 10 may achieve a total hip arthroplasty replaced with an artificial joint (S140).

이는, 환자의 고관절(10)을 가공하고자 하는 가상벽(50) 내에서 사용자가 마스터부(500)를 직접 조종하여, 고관절(10)의 정밀한 가공과 안전성을 확보할 수 있는 것이다.This, the user directly manipulates the master unit 500 in the virtual wall 50 to be processed the hip joint 10 of the patient, it is possible to ensure the precise processing and safety of the hip joint 10.

따라서, 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇은 가공하고자 하는 계획된 경로가 입력된 제어기(30)에 의해 운용될 수 있으며, 사용자가 가상벽(50) 내에서 마스터부(500)를 직접 조종하여 고관절(10)의 정밀한 가공과 안전성을 확보할 수 있는 것이다.Therefore, the mounted surgical robot for total hip replacement surgery may be operated by the controller 30 in which the planned path to be processed is input, and the user directly manipulates the hip joint within the virtual wall 50 by the hip joint. Precise machining and safety of (10) can be ensured.

도 5는 본 발명의 고관절을 가공하기 위한 가상벽을 나타내는 파형도이고, 도 6은 5에 도시된 A-A선에 따른 단면도이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 환자의 고관절(10)을 가공하기 위해 제한된 동작할 점을 생성시킬 때, X축과 Y축상에 형성된 가상벽(50)을 넘지 못하게 한다. 이러한, 가상벽(50)은 상용화된 보철물이나 제작할 보철물의 표면 데이터를 이용하여 구축된다.참고로, 본원발명에서 적용하는 가상벽(50)은 뼈의 외부로부터 일정한 길이만큼 축소하여 내부로 일정길이 진입한 가상의 면을 정의하는 것으로, 이는 가공할 뼈의 최대가공범위를 한정하는 것이다.상기 가상벽은 뼈를 가공시 더이상 깍으면 안되는 지점이며, 이는 그동안의 의학적인 시술결과의 축적에 따른 경험치에 의해서 가상벽(50)의 범위가 결정되어지며, 이러한 정보는 제어기(30)에 미리 입력하게 된다.상기에서 가상벽(50)은 통상적으로 외부로 부터 동일한 두께만큼 안으로 파고든 거리로 설정되므로, 제어기(30)는 외형정보가 입력되면 뼈의 두께에 상응하여 동일한 두께만큼 감산하여 가상벽을 설정하게 된다.즉, 상기 가상벽(50)과 뼈의 외부와는 거의 동일한 간격을 유지하게 되며, 뼈를 가공하기 전에 3차원으로 뼈의 외형을 정확히 촬영한 후 이를 제어기(30)에 입력하면 제어기(30)에서 자동으로 일정한 거리만큼 뺀 가상벽을 계산하여 뼈를 가공시 적용할 수 있고, 또한 나이 성별 등 다양한 데이터로 부터 뼈의 외형을 추종하여 가상벽을 계산할 수도 있다.결국, 상기 가상벽(50)은 그동안의 의료시술결과로 최대한 허용되는 뼈를 깍는 범위이므로, 뼈의 외형에 대한 3차원 정보와 허용범위의 두께 정보가 입력되면 제어기(30)에서 이를 근거로 3차원의 가상벽을 계산하게 되는 것이며, 이에 따라 자동으로 가공을 하든지 수동으로 가공을 하든지 상기 가상벽(50)을 뛰어넘지 못하도록 하여 의사의 실수를 방지하고 환자를 보호할 수 있도록 한다.5 is a waveform diagram illustrating a virtual wall for processing the hip joint of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 5. As shown in FIGS. 5 and 6, when creating a limited operating point for processing the hip 10 of the patient, it does not exceed the virtual wall 50 formed on the X and Y axes. The virtual wall 50 is constructed using surface data of a commercially available prosthesis or a prosthesis to be manufactured. For reference, the virtual wall 50 applied in the present invention is reduced by a predetermined length from the outside of the bone to a predetermined length inside It defines the virtual plane entered, which defines the maximum processing range of the bone to be processed. The virtual wall is a point that should not be cut anymore when processing the bone, which is the experience of accumulating medical results. The range of the virtual wall 50 is determined, and this information is input to the controller 30 in advance. In the above, the virtual wall 50 is usually set to a distance indented by the same thickness from the outside. The controller 30 sets the virtual wall by subtracting the same thickness according to the thickness of the bone when the external form information is input. That is, the virtual wall 50 and the outside of the bone The same distance is maintained, and before the bone is processed, the shape of the bone is accurately photographed in three dimensions, and then input to the controller 30, the controller 30 automatically calculates the virtual wall subtracted by a certain distance to process the bone. The virtual wall can be calculated by following the appearance of the bone from various data such as age and gender. In the end, the virtual wall 50 is a range of cutting the bone as much as the result of the medical procedure. When the three-dimensional information about the shape of the bone and the thickness information of the allowable range are input, the controller 30 calculates a three-dimensional virtual wall based on this, and accordingly, whether the processing is performed automatically or manually. By preventing the jumping over the virtual wall 50 to prevent the mistake of the doctor and to protect the patient.

본 발명에서 채택한 어드미턴스 모델을 사용하면 의사가 느끼는 가공환경을 정의할 수 있으며 수술의 효율을 위해서는 영역을 나누는 것이 필요하다. 특히, 본 발명을 환자의 고관절(10)에 직접 장착하기 위해서는 정합 기준을 잡기 위해 고관절(10)의 가운데 일부는 이미 제거되어 있는 상태가 된다. 이러한, 부분은 적은 힘으로도 큰 속도를 갖을 수 있도록 한다.Using the admittance model adopted in the present invention, it is possible to define the processing environment felt by the doctor, and it is necessary to divide the area for the efficiency of the surgery. In particular, in order to directly mount the present invention to the hip joint 10 of the patient, a part of the hip joint 10 is already removed to set the registration criteria. This part allows for a large speed with little force.

즉, 내부영역(60)은 정밀한 가공이 불필요한 영역으로 로봇이 비교적 빠르게 이동할 수 있도록 하여 작업시간을 단축시켜 준다. 그리고, 외부영역(70)의 경우에는 천천히 가공하여 가공 정밀도를 높이도록 한다.That is, the inner region 60 shortens the working time by allowing the robot to move relatively quickly to an area where precise processing is unnecessary. In the case of the outer region 70, the machining process is performed slowly to increase the machining precision.

또한, 인공보철물 형상의 가상벽(50)을 설정된 경계면 근처에서는 밀링툴(460)이 더 이상 전진을 하지 못하도록 하여, 가공시 매우 단단한 것을 깎는 것처럼 느끼게 만든다. 이러한 과정은 사용자(의사)의 실수를 미연에 방지함과 동시에, 가공시간을 효과적으로 감소시킬 수 있도록 하는 것이다.In addition, near the set boundary surface of the artificial prosthesis-shaped virtual wall 50, the milling tool 460 no longer advances, making it feel like cutting a very hard thing during processing. This process prevents mistakes of the user (doctor) and at the same time effectively reduces the machining time.

이상에서 상술한 바와같이 본 발명에 따른 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇에 의하면, 인공 보철물을 환자에게 삽입하기 위해 고관절을 가공하는 과정에서, 미리 계획된 경로를 따라 수행하는 수술로봇의 운용과 사용자가 마스터부를 잡고 직접 수술로봇을 조종할 수 있다.As described above, according to the wearable surgical robot for total hip arthroplasty according to the present invention, in the process of processing the hip joint to insert the artificial prosthesis into the patient, the operation and operation of the surgical robot performed along a pre-planned path Can hold the master and control the surgical robot directly.

이러한, 본 발명에 의한 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇은 제어기에 따른 고관절의 가공 정밀도를 유지하면서, 사용자의 판단에 따라 수술로봇을 조종하여 고관절의 정밀한 가공과 안전성을 확보할 수 있다.Such a surgical robot for total hip arthroplasty according to the present invention can ensure precise processing and safety of the hip joint by manipulating the surgical robot according to the user's judgment while maintaining the processing precision of the hip joint according to the controller.

또한, 환자의 고관절에 직접 장착하여 고정되기 때문에, 정합의 정확성과 수술시간을 효과적으로 단축시켜 환자의 신체적, 정신적인 부담을 감소시킬 수 있는 것이다.In addition, since it is directly fixed to the hip joint of the patient, it is possible to reduce the physical and mental burden of the patient by effectively shortening the accuracy of the registration and the operation time.

비록, 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위내에 속하는 그러한 수정 및 변형을 포함할 것이라고 여겨진다.Although the present invention has been described in connection with the above-mentioned preferred embodiments, various other modifications and variations may be made without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the appended claims cover such modifications and variations as fall within the true scope of the invention.

Claims (10)

고관절(10)에 고정되도록 고정클램프(120)를 구비하고, 상기 고정클램프(120)의 일단과 결합된 지지대(140)에 의해 소정가격 만큼 이격되어 고정프래임(160)과 결합 고정되는 고정지지부(100)와;A fixed support 120 having a fixed clamp 120 to be fixed to the hip joint 10 and spaced apart by a predetermined price by a support 140 coupled to one end of the fixed clamp 120 is fixedly coupled to the fixed frame 160. 100); 상기 고정프래임(160)의 상단에 한쌍의 서보모터(220)와 제 1 액츄에이터(240)가 수직방향에 대해 소정각도를 유지하도록 장착되어, 상기 서보모터(220)에 의해 제 1 액츄에이터(240)가 길이방향으로 왕복운동하는 다수개의 구동부(200)와;The pair of servomotors 220 and the first actuator 240 are mounted on the upper end of the fixed frame 160 so as to maintain a predetermined angle with respect to the vertical direction, so that the first actuator 240 by the servomotor 220. A plurality of driving units 200 reciprocating in the longitudinal direction; 상기 각 구동부(200)의 상기 제 1 액츄에이터(240) 일단과 링크 결합된 삼각형상의 회동프래임(300)과;A triangular rotating frame (300) coupled to one end of the first actuator (240) of each of the driving units (200); 상기 회동프래임(300)의 중앙영역에 고정되고 제 2 액츄에이터(420)가 수직방향으로 장착되며, 상기 제 2 액츄에이터(420)에 장착된 구동모터(440)에 의해 밀링툴(460)이 구동되면서, 수직축 방향(Z축)으로 동작되는 가공부(400)와;The milling tool 460 is driven by the driving motor 440 mounted to the second actuator 420 and fixed to the center region of the rotation frame 300 and mounted in the vertical direction. And, the processing unit 400 is operated in the vertical axis direction (Z axis); 상기 가공부(400)로부터 연장된 커넥팅 로드(480)에 연결된 힘/토크 센서(520)로 구성되어 상기 힘/토크 센서(520)의 출력신호에 따라, 상기 구동부(200)와 상기 가공부(400)를 동작시켜 고관절을 가공하는 마스터부(500)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇.It consists of a force / torque sensor 520 connected to the connecting rod 480 extending from the processing unit 400 in accordance with the output signal of the force / torque sensor 520, the driving unit 200 and the processing unit ( Mounted surgical robot for hip replacement surgery, characterized in that it comprises a master 500 for processing the hip joint by operating 400). 제 1 항에 있어서, 상기 회동프래임(300)은 3개의 상기 구동부(200)가 120°간격으로 결합 고정된, 상기 구동부(200)의 동작에 따라 수평축 방향(X축,Y축)으로 회동되는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇.According to claim 1, The rotation frame 300 is rotated in the horizontal axis direction (X-axis, Y-axis) in accordance with the operation of the drive unit 200, the three driving unit 200 is fixedly coupled at 120 ° intervals Mounted surgical robot for total hip replacement surgery, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 상기 가공부(400)의 상기 제 2 액츄에이터(420)는 상기 밀링툴(460)을 수직축 방향(Z축)에서 하향으로 동작시키는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇.The method of claim 1, wherein the second actuator 420 of the processing unit 400 is mounted for the total hip replacement surgery, characterized in that for operating the milling tool 460 downward in the vertical axis direction (Z axis). Surgical Robot. 제 1 항에 있어서, 상기 힘/토크 센서(520)에 사용자가 원하는 동작방향으로 힘을 가하면, 사용자의 의도대로 상기 구동부(200)와 상기 가공부(400)가 동작되도록 일측에 핸들(80)을 구비한 것을 특징으로 하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇.The handle 80 of claim 1, wherein when the force is applied to the force / torque sensor 520 in a desired direction of operation, the driving unit 200 and the processing unit 400 are operated as the user intends. Mounted surgical robot for total hip replacement surgery, characterized in that provided with. 제 1 항에 있어서, 상기 힘/토크 센서(520)의 출력신호에 의해 밀링툴(460)의 추종위치를 생성하는 제어기(30)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇.The method of claim 1, further comprising a controller 30 for generating a tracking position of the milling tool 460 by the output signal of the force / torque sensor 520, the surgical operation for total hip replacement surgery robot. 제 5 항에 있어서, 상기 제어기(30)에 의해 생성된 추종위치는 가상벽(50)의 경계 데이터 내측에서만 동작될 수 있도록 생성되는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇.The robot according to claim 5, wherein the tracking position generated by the controller (30) is generated to be operated only inside the boundary data of the virtual wall (50). 제 6 항에 있어서, 상기 추종위치는 상기 가상벽(50) 내부에서 내부영역(60)과 외부영역(70)으로 나누어, 각 영역마다 상기 밀링툴(460)의 가공속도가 서로 다르도록 추종위치를 생성하는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇.The tracking position of claim 6, wherein the tracking position is divided into an inner region 60 and an outer region 70 in the virtual wall 50, and the machining position of the milling tool 460 is different for each region. Mounted surgical robot for hip replacement surgery, characterized in that for generating. 제 1 항에 있어서, 상기 고정클램프(120)의 일단에 결합된 상기 지지대(140)는 상기 고정클램프(120)와 상기 고정프래임(160) 사이의 간격을 조정하는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇.The total hip replacement surgery of claim 1, wherein the support 140 coupled to one end of the fixed clamp 120 adjusts a gap between the fixed clamp 120 and the fixed frame 160. Mounted Surgical Robot. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부(200)에 구비된 회동체(280)는 상기 회동프래임(300)에 대해 회동 가능하도록 연결되는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇.According to claim 1, wherein the rotating body provided in the drive unit (280) is mounted surgical robot for hip replacement surgery, characterized in that connected to the rotation frame 300 so as to be rotatable. 제 1 항에 있어서, 상기 구동부(200)는 사각형상의 상기 고정프래임(160)에 120°간격으로 장착되는 것을 특징으로 하는 고관절 전치환 수술을 위한 장착형 수술로봇.The method of claim 1, wherein the drive unit 200 is a mounting surgical robot for hip replacement surgery, characterized in that mounted to the rectangular fixed frame 160 at intervals of 120 °.
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