KR100390860B1 - Moving Merchine of An Endoscope for Inspecting Large Intestine - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장 내시경 이동장치에 관한 것으로, 특히 여러개의 기어열과, 각 기어에 연결된 링크 기구들로 벌레의 이동시 발 운동과 유사한 진행방법으로 로봇이 이동할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 장 내시경 이동장치에 관한 것으로, 하우징의 중심축상에 설치되어 회전동력을 제공하는 동력전달부와; 하우징의 내측에 위치하며 상기 동력전달부의 수평 원운동을 수직 원운동으로 변환하여 중계하는 동력중계부와; 하우징을 관통하는 수직바 형태이며, 상기 동력 중계부의 수직 원운동을 수평 왕복운동으로 변환하는 수평 왕복 운동부를 포함하여 구성함이 특징이다.The present invention relates to an intestinal endoscopy moving device, and in particular, the intestinal endoscopy moving device comprising a plurality of gear trains and link mechanisms connected to each gear to allow the robot to move in a similar manner to a foot movement during the movement of a worm. A power transmission unit is provided on a central axis of the housing and provides rotational power. A power relay unit which is located inside the housing and converts the horizontal circular motion of the power transmission unit into a vertical circular motion and relays the vertical circular motion; It has a vertical bar form penetrating the housing, characterized in that it comprises a horizontal reciprocating unit for converting the vertical circular motion of the power repeater into a horizontal reciprocating motion.
Description
본 발명은 장 내시경 이동장치에 관한 것으로, 특히 여러개의 기어열과, 각 기어에 연결된 링크 기구들로 벌레의 이동시 발 운동과 유사한 진행방법으로 로봇이 이동할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 장 내시경 이동장치에 관한 것이다.The present invention relates to an intestinal endoscopy moving device, and in particular, the intestinal endoscopy moving device comprising a plurality of gear trains and link mechanisms connected to each gear to allow the robot to move in a similar manner to a foot movement during the movement of a worm. It is about.
지금까지 알려진 대장을 검사하기 위한 마이크로 로봇은, 공압 시스템을 이용한 자벌레 구동방식만을 채택한 로봇으로서, 대장 내에서 자벌레와 같이 움직이면서 대장 내부의 정보를 얻는다.The microrobot for examining the large intestine known so far is a robot adopting only the insect-legging method using a pneumatic system, and moves inside the large intestine to obtain information inside the large intestine.
그러나, 대장은 그 부위에 따라 25 - 50mm의 지름 차이가 있기 때문에 상기와 같은 자벌레 구동방식을 마이크로 로봇은, 대장 내부에서 쉽게 움직이지 못할 뿐만 아니라 대장 벽에 손상을 준다.However, since the large intestine has a diameter difference of 25-50 mm depending on the site, the microrobot can not only move easily inside the large intestine but also damage the large intestine wall.
곧, 상기 자벌레형 마이크로 로봇은, 공압 시스템이 제공하는 공기에 의하여, 대장 벽에 부착하여 장벽을 잡아당겨 이동하기 때문에 장벽에 손상을 주는 문제점을 가지고 있다.In other words, the insect-type microrobot has a problem of damaging the barrier because it is attached to the large intestine wall by the air provided by the pneumatic system and pulls the barrier.
따라서, 종래 기술에 따른 자벌레형 마이크로 로봇은, 대장 내벽에 상처를 주고, 그에 따라 대장 내부의 정보를 정확하게 제공할 수 없다.Therefore, the insect-shaped microrobot according to the prior art injures the inner wall of the colon and thus cannot accurately provide information inside the colon.
또한, 대장 내부의 정보를 얻는데 걸리는 시간이 많이 소요되기 때문에, 환자에게 고통을 오랜 시간동안 주는 문제점이 있었다.In addition, since it takes a long time to obtain information inside the large intestine, there was a problem that gives a patient a pain for a long time.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결코자 하는 것으로,The present invention is to solve the above problems,
벌레의 이동시 발 운동을 모사한 기구를 이용하여 마이크로 로봇이 장 내부에서 자연스럽게 이동할 수 있는 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a device that can naturally move the micro robot inside the intestine by using a mechanism that simulates the movement of the foot during the movement of the worm.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,As a means for achieving the above object,
본 발명은 하우징의 중심축상에 설치되어 회전동력을 제공하는 동력전달부와;The present invention is a power transmission unit is provided on the central axis of the housing to provide a rotational power;
하우징의 내측에 위치하며 상기 동력전달부의 수평 원운동을 수직 원운동으로 변환하여 중계하는 동력중계부와;A power relay unit which is located inside the housing and converts the horizontal circular motion of the power transmission unit into a vertical circular motion and relays the vertical circular motion;
하우징을 관통하는 수직바 형태이며, 상기 동력 중계부의 수직 원운동을 수평 왕복운동으로 변환하는 수평 왕복 운동부를 포함하여 이루어짐이 특징이다.It has a vertical bar shape penetrating the housing, characterized in that it comprises a horizontal reciprocating unit for converting the vertical circular motion of the power repeater into a horizontal reciprocating motion.
또한, 상기 동력 중계부 및 수평 왕복 이동부는 동력 전달부의 원통 워엄을 중심으로 방사선으로 다수개 설치되는 것이 특징이다.In addition, the power relay unit and the horizontal reciprocating moving unit is characterized in that a plurality of radiation is installed around the cylindrical worm of the power transmission unit.
또한, 상기 동력 중계부 및 수평 왕복 이동부는 수평방향으로 다수의 쌍이 설치되는 것이 특징이다.In addition, the power relay unit and the horizontal reciprocating moving unit is characterized in that a plurality of pairs are installed in the horizontal direction.
도 1은 본 발명의 구성을 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing a configuration of the present invention.
도 2는 본 발명의 하우징의 원통면을 자른 상태의 내부 단면도.2 is an internal cross-sectional view of the cylindrical surface of the housing of the present invention;
도 3은 본 발명의 하우징을 수평하게 자른 상태의 내부 단면도.Figure 3 is an internal cross-sectional view of the housing of the present invention in a horizontal cut.
도 4는 본 발명의 수직바의 동작을 설명하기 위한 동작 상태도.4 is an operation state diagram for explaining the operation of the vertical bar of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10: 하우징 20: 동력 발생수단10: housing 20: power generating means
30: 동력 중계수단 40: 왕복 이동 수단30: power relay means 40: reciprocating means
50: 소형 기어50: small gear
이하에서 도면을 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 구성을 나타내는 사시도.1 is a perspective view showing a configuration of the present invention.
도 2는 본 발명의 하우징의 원통면을 자른 상태의 내부 단면도.2 is an internal cross-sectional view of the cylindrical surface of the housing of the present invention;
도 3은 본 발명의 하우징을 수평하게 자른 상태의 내부 단면도.Figure 3 is an internal cross-sectional view of the housing of the present invention in a horizontal cut.
도 4는 본 발명의 수직바의 동작을 설명하기 위한 동작 상태도로서,4 is an operation state diagram for explaining the operation of the vertical bar of the present invention,
하우징(10)의 중심축상에 설치되어 전기 에너지를 회전운동으로 변환하여 회전동력을 제공하는 모터(21)와, 상기 모터(21)의 회전축에 결합되어 모터의 회전력을 외부에 전달하는 원통 워엄(22)으로 이루어지는 동력발생부(20)와;The motor 21 is installed on the central axis of the housing 10 to convert the electrical energy into a rotational movement to provide rotational power, and a cylindrical worm coupled to the rotational shaft of the motor 21 to transmit the rotational force of the motor to the outside ( A power generator 20 formed of 22;
하우징(10)의 내측에 위치하며 상기 동력전달부(20)의 수평 원운동을 수직원운동으로 변환하여 모터(21)의 회전력을 중계하는 동력중계부(30)와;A power repeater 30 positioned inside the housing 10 and converting a horizontal circular motion of the power transmission unit into a vertical circular motion to relay the rotational force of the motor 21;
하우징(10)의 내측과 외측을 가로질러 위치하며, 상기 동력 중계부(30)의 수직 원운동을 직선 왕복운동으로 변환하는 수평 왕복 운동부(40)를 포함하여 구성한다.Located across the inside and outside of the housing 10, and comprises a horizontal reciprocating portion 40 for converting the vertical circular motion of the power repeater 30 into a linear reciprocating motion.
상기 하우징(10)의 테두리에는 수평 왕복 운동부(40)의 유동을 가이드하는 수평 가이드 홀(11) 및 수평 왕복 운동부(40)의 수직 가이드 홀(42)을 가이드 하는 가이드 핀(12)을 더 포함하여 이루어진다.The edge of the housing 10 further includes a horizontal guide hole 11 for guiding the flow of the horizontal reciprocating portion 40 and a guide pin 12 for guiding the vertical guide hole 42 of the horizontal reciprocating portion 40. It is done by
상기의 로봇 하우징(10)에는 장내부를 촬영하는 촬영장치 및 조명장치가 탑재됨은 물론이며, 본 발명에서는 마이크로 로봇의 이동 메커니즘만을 다루기 때문에 부수적인 장치의 기재는 공지의 기술로서 더이상의 설명은 생략하기로 한다.Of course, the robot housing 10 is equipped with a photographing apparatus and a lighting apparatus for photographing the inside of the intestine, and in the present invention, since only the moving mechanism of the micro robot is dealt with, the description of the incidental apparatus is a well-known technique and further description is omitted. Let's do it.
상기 원통형 하우징(10)은 장벽 통과를 용이하게 하기 위한 구조이며, 상기와 같이 원형으로 하우징을 제작하는 이유는 장의 단면이 원형 형상이기 때문이다.The cylindrical housing 10 is a structure for facilitating passage of the barrier, and the reason for manufacturing the housing in a circular shape as described above is that the cross section of the sheet is circular in shape.
원통형 하우징(10)의 수평 중심축에는 동력 발생부(20)로서 모터(21)를 설치하는바, 상기 모터(21)의 끝단에는 원통 워엄(22)이 결합되어 있어 모터(21)의 회전에 따라 상기 원통 워엄(22)이 이에 상응한 속도로 회전하게 된다.The horizontal center axis of the cylindrical housing 10 is provided with a motor 21 as a power generator 20, the end of the motor 21 is a cylindrical worm 22 is coupled to the rotation of the motor 21 Thus, the cylindrical worm 22 is rotated at a corresponding speed.
상기 모터는 원형 하우징(10)의 축 중심에 떠 있어야 하기 때문에 브라켓 (13)을 이용하여 고정시키며, 워엄 휠(31) 역시 하우징 내부에 자체적으로 떠 있어야 하기 때문에 기어축 고정 프레임(32)을 이용하여 고정시킨다.The motor is fixed using the bracket 13 because it has to be floating in the center of the shaft of the circular housing 10, and the gear shaft fixing frame 32 is used because the worm wheel 31 also has to float itself inside the housing. To fix it.
상기 원통 워엄(22)에는 동력 중계부(30)로서 워엄 휠(31)이 연결되는바, 상기 워엄 휠(31)은 원통 워엄(22)의 회전방향을 90도 변환시킨다.The worm wheel 31 is connected to the cylindrical worm 22 as a power relay 30, and the worm wheel 31 converts the rotation direction of the cylindrical worm 22 by 90 degrees.
즉, 원통 워엄(22)의 회전이 하우징(10)의 수평축을 중심으로 이루어지게 되면, 워엄 휠(31)은 상기 원통 워엄(22)에 수직한 방향으로 회전하게 되는 것이다.That is, when the rotation of the cylindrical worm 22 is made about the horizontal axis of the housing 10, the worm wheel 31 is to rotate in a direction perpendicular to the cylindrical worm 22.
또한, 상기 워엄 휠(31)의 가장자리 일단에는 수평 왕복 운동부(40)의 구성 수단인 수직바(41)가 설치되는바, 도 4에 나타낸 바와 같이 상기 수직바(41)의 일단은 워엄 휠(31)의 회전에 따라 회전하게 되고, 그 타단은 직선상의 호를 따라 왕복 직선운동을 하게 된다.In addition, one end of the rim wheel 31 is provided with a vertical bar 41, which is a constituent means of the horizontal reciprocating motion 40, one end of the vertical bar 41 as shown in FIG. It rotates according to the rotation of 31, and the other end is reciprocating linear movement along the straight arc.
왜냐하면 수직바(41)의 중심부가 가이드 핀(12) 및 수직 가이드 홀(11)을 따라 유동하므로 상기 워엄 휠(31)의 회전에 따라 수직왕복운동을 하게 되고, 이에 의해 그 끝단은 일정한 호를 그리면서 수평 왕복 직선운동을 하게 되는 것이다.Because the center of the vertical bar 41 flows along the guide pin 12 and the vertical guide hole 11, the vertical reciprocating motion is caused by the rotation of the worm wheel 31, whereby the end is a constant arc. In doing so, they make a horizontal reciprocating linear motion.
이때 하우징(10)에 형성되는 수평 가이드 홀(11)은 수직바(41)의 왕복 유동시 발생하는 운동범위 만큼의 크기를 갖는다.In this case, the horizontal guide hole 11 formed in the housing 10 has a size corresponding to a range of motion generated when the vertical bar 41 reciprocates.
도 4에서 1, 2, 3, 4의 순서로 워엄 휠(31)의 회전에 상응하여 수직바(41)가 유동하는 것을 나타내었다.4 shows that the vertical bar 41 flows in correspondence with the rotation of the worm wheel 31 in the order of 1, 2, 3, and 4.
본 발명의 워엄 휠(31)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 원통 워엄(22)의 외주연에 4개 결합된 형태이며, 따라서 총 4개의 수직바(41)가 도 1에 도시한 바와 같이, 하우징(10)의 외부로 돌출된 형상이다.As shown in FIG. 2, the worm wheel 31 of the present invention has a form in which four worm wheels 31 are coupled to the outer circumference of the cylindrical worm 22, so that a total of four vertical bars 41 are shown in FIG. 1. It is a shape protruding out of the housing 10.
물론, 워엄 휠(31)의 갯수 및 수직바(41)의 갯수는 필요에 따라서 늘리거나 줄일 수 있다.Of course, the number of worm wheels 31 and the number of vertical bars 41 can be increased or decreased as necessary.
그리고, 본 발명에서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 4개의 워엄 휠(31) 및 수직바(41)를 한 쌍으로 하여 3쌍의 워엄 휠(31)과 수직바(41)가 설치되어 있고(도 1과 같이 총 12개의 수직바가 하우징으로부터 돌출된다), 각각의 워엄 휠(31)은 소형 기어(50)에 맞물려 있으므로, 맨 앞단의 워엄 휠(31)이 유동하게 되면 그 후단에 설치되는 워엄 휠(31)도 동일한 방향 및 동일한 속도로 회전하게 된다.In the present invention, as shown in FIG. 3, three pairs of the worm wheels 31 and the vertical bars 41 are provided using the four worm wheels 31 and the vertical bars 41 as a pair ( A total of 12 vertical bars protrude from the housing as shown in FIG. 1), and each worm wheel 31 is engaged with the small gear 50, so that the worm wheel 31 installed at the rear end of the worm wheel 31 at the foremost end flows. The wheel 31 also rotates in the same direction and at the same speed.
이는 워엄 휠(31)의 회전방향을 소형기어(50)가 한 번 바꾸고 상기 소형기어 (50)에 맞물린 다른 워엄 휠(31) 역시 소형기어(50)의 회전 방향과 반대로 회전하기 때문에 전체적으로는 동일한 방향으로 워엄 휠(31)이 회전하게 된다.This is because the small gear 50 changes the rotation direction of the worm wheel 31 once and the other worm wheel 31 meshed with the small gear 50 also rotates in the opposite direction to the rotation direction of the small gear 50. The worm wheel 31 rotates in the direction.
따라서, 모터(21)의 회전방향에 따라 워엄 휠(31) 전체가 한 방향으로 움직이게 되고, 이에 연동하여 수직바(41)의 유동 방향도 방향이 결정되게 되므로, 모터(21)를 정회전 및 역회전 시킴에 따라 하우징(10)의 전진 및 후진이 결정되게 된다.Therefore, the whole worm wheel 31 moves in one direction according to the rotational direction of the motor 21, and the direction of the flow of the vertical bar 41 is determined in association with the rotation of the motor 21. As the reverse rotation, the forward and backward of the housing 10 is determined.
상기의 수직바(41)들은 원활한 이동을 위해 수직바(41)의 최초 위치를 다르게 설정함이 바람직하다. 본 발명에서는 90도의 위상차를 유지하여 설치되도록 하였다.The vertical bars 41 are preferably set differently from the initial position of the vertical bars 41 for smooth movement. In the present invention, the phase difference of 90 degrees is maintained.
이는 벌레가 기어갈때 순차적으로 다리를 이용하여 전진 하는 것과 같이, 수직바(41)가 순차적으로 힘을 받도록 하여 전진시키도록 하기 위함이다.This is to allow the vertical bar 41 to receive the force in order to move forward as the worm crawls by using the legs in sequence.
즉, 첫번째 수직바가 가장 긴 지름으로 유동하여 장을 박차고 전진하게 되면, 이후에는 그 다음단의 수직바 가장 긴 지름을 유지하여 장을 박차고 전진하도록 하고, 이후에는 마지막 단의 수직바가 가장 긴 지름을 유지하여 장을 박차고 전지토록 한다.In other words, when the first vertical bar flows to the longest diameter to spur the chapter forward, the next vertical bar keeps the longest diameter to spur the field forward and then the last vertical bar has the longest length. Maintain the diameter so that the intestines are full and full.
또한, 같은 쌍을 이루는 수직바(41) 역시 다른 각도를 유지하도록 하여 벌레의 이동과 같은 자연스러운 유동이 가능토록 한다.In addition, the vertical bar 41 of the same pair also maintains a different angle to allow a natural flow, such as the movement of the worm.
이는 장의 주름을 따라 이동시 장의 단면 전체에 걸쳐지면서 이동하기 때문이며, 장의 단면 전체에 걸쳐지지 않은 구간에서도 용이하게 이동할 수 있기 때문이다.This is because when moving along the pleats of the intestine, it moves across the entire cross-section of the intestine, and can be easily moved even in a section that does not cover the entire intestine cross-section.
따라서, 본 발명을 이용하게 되면 벌레가 기어가는 동작과 유사하게 하우징을 이동시킬 수가 있게 되어, 장 내부를 용이하게 진행할 수 있게 된다.Therefore, using the present invention, the housing can be moved similarly to the crawling motion of the worm, and thus the inside of the intestine can be easily moved.
상술한 바와 같이 본 발명은 축을 중심으로 방사형으로 다수개의 왕복 운동 수단을 설치함으로서, 장 내부에서 자연스러운 왕복 운동을 할 수 있다.As described above, the present invention provides a natural reciprocating motion in the intestine by installing a plurality of reciprocating means radially about an axis.
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