KR101080950B1 - Device for moving of microrobot - Google Patents

Device for moving of microrobot Download PDF

Info

Publication number
KR101080950B1
KR101080950B1 KR1020080132176A KR20080132176A KR101080950B1 KR 101080950 B1 KR101080950 B1 KR 101080950B1 KR 1020080132176 A KR1020080132176 A KR 1020080132176A KR 20080132176 A KR20080132176 A KR 20080132176A KR 101080950 B1 KR101080950 B1 KR 101080950B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
linear
magnet
rotation
spiral
moving
Prior art date
Application number
KR1020080132176A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20100073485A (en
Inventor
전도영
임세혁
Original Assignee
주식회사 엠아이텍
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 엠아이텍 filed Critical 주식회사 엠아이텍
Priority to KR1020080132176A priority Critical patent/KR101080950B1/en
Publication of KR20100073485A publication Critical patent/KR20100073485A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101080950B1 publication Critical patent/KR101080950B1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J7/00Micromanipulators
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B10/00Other methods or instruments for diagnosis, e.g. instruments for taking a cell sample, for biopsy, for vaccination diagnosis; Sex determination; Ovulation-period determination; Throat striking implements
    • A61B10/02Instruments for taking cell samples or for biopsy
    • A61B10/04Endoscopic instruments
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J5/00Manipulators mounted on wheels or on carriages
    • B25J5/02Manipulators mounted on wheels or on carriages travelling along a guideway
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K41/00Propulsion systems in which a rigid body is moved along a path due to dynamo-electric interaction between the body and a magnetic field travelling along the path
    • H02K41/02Linear motors; Sectional motors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S901/00Robots
    • Y10S901/01Mobile robot

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Endoscopes (AREA)

Abstract

본 발명은 인체내 유기체관을 이동하는 마이크로로봇의 이동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나선형 이동방식으로 전진하는 동시에 회전운동을 직선운동으로 전환하면서 발생하는 부가적인 추진력을 이용하여 비침습적으로 이동하는 마이크로로봇의 이동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a moving device of a microrobot for moving an organic tube in a human body, and more particularly, to move in a non-invasive manner by using an additional propulsion force generated by converting a rotational movement into a linear movement while advancing in a spiral movement. It relates to a mobile device of a micro robot.

이를 위하여 본 발명은 선단부에 마이크로모터가 삽입설치되고, 상기 모터장착부 아래로 가이드홈이 길이방향으로 형성된 리니어가이드가 형성되는 본체; 상기 마이크로모터의 모터축이 삽입고정되는 회전커플러; 상기 회전커플러가 내측에 삽입설치되는 로테이션자석; 상기 가이드홈에 끼워지는 가이드레일이 내벽면에 형성되는 선형커플러; 상기 선형커플러가 내측에 삽입설치되며, 상기 로테이션자석의 회전운동에 의해 인력 및 척력이 발생하여 마이크로모터의 회전주기와 동일한 선형왕복운동주기를 갖는 리니어자석; 상기 리니어가이드의 끝단에 고정되어 리니어자석의 이동거리를 제한하는 리미터; 하나 이상의 나선형 리브를 형성하여 상기 로테이션자석에 외접하여 설치되는 나선필름;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로로봇의 이동장치를 제공한다.To this end, the present invention is a micromotor is inserted into the front end portion, the main body is formed with a linear guide formed in the longitudinal direction under the motor mounting portion; A rotary coupler to which the motor shaft of the micromotor is inserted and fixed; A rotation magnet having the rotary coupler inserted therein; A linear coupler having a guide rail fitted into the guide groove formed on an inner wall thereof; A linear magnet having the linear coupler inserted therein and having a linear reciprocating cycle equal to the rotation cycle of the micromotor due to the attraction and repulsive forces generated by the rotational movement of the rotation magnet; A limiter fixed to an end of the linear guide to limit a moving distance of the linear magnet; It provides a moving device of the microrobot, characterized in that it comprises a; spiral film is formed to circumscribe the rotation magnet to form one or more spiral ribs.

마이크로모터, 유기체관, 커베쳐, curvature, 자석 Micromotor, organ tube, cavercher, curvature, magnet

Description

마이크로로봇의 이동장치{Device for moving of microrobot}Device for moving of microrobot

본 발명은 인체내 유기체관을 이동하는 마이크로로봇의 이동장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 나선형 이동방식으로 전진하는 동시에 회전운동을 직선운동으로 전환하면서 발생하는 부가적인 추진력을 이용하여 비침습적으로 이동하는 마이크로로봇의 이동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a moving device of a microrobot for moving an organic tube in a human body, and more particularly, to move in a non-invasive manner by using an additional propulsion force generated by converting a rotational movement into a linear movement while advancing in a spiral movement. It relates to a mobile device of a micro robot.

인체내 유기체관(organic tube)을 이동하는 마이크로로봇의 이동장치는 장기의 진단이나 치료같은 실용적 분야에 활용될 수 있으므로 활발한 연구가 진행되고 있다. 혈관 내를 이동할 수 있는 밀리미터 이하 수준의 로봇뿐 아니라, 위장관을 이동하는 10mm내외의 내시경로봇에 이르기까지 다양한 형태의 마이크로로봇이 제시되고 있다.Since the moving device of a micro robot moving an organic tube in the human body can be utilized in practical fields such as diagnosis and treatment of organs, active research is being conducted. Various types of microrobots have been proposed, ranging from sub-millimeter robots that can move through blood vessels, as well as endoscope robots that move around the gastrointestinal tract about 10 mm.

특히 캡슐내시경은 자율주행기능을 부가할 경우 실시간 진단도구로 전환이 가능해 다양한 방식의 이동기제가 제시되고 있다. 장벽을 붙잡고 선형구동시킴으로써 로봇을 전진시키는 수동적인 클램핑장치가 가장 일반적이며, SMA 2개를 이용하 는 선형구동기로 마이크로 훅이 달린 클램퍼를 왕복운동시켜 전진하는 방안과, 노젓기 원리를 모사하여 수동적인 방사형 다리로 장벽을 밀고 전진하는 방안 등이 제시되었다.In particular, the capsule endoscope can be switched to a real-time diagnostic tool when the autonomous driving function is added, and various mechanisms of moving mechanisms are proposed. Passive clamping device that advances robot by holding barrier and linear driving is the most common. Passive radial type by simulating the method of reciprocating the clamper with micro hook by linear actuator using two SMA and the rowing principle. Pushing the barrier with the bridge and moving forward has been suggested.

또한 대장내시경의 이동기제로 2-3개의 클램프가 팽창하여 순차적으로 장벽을 붙잡고 전진하는 장치가 제시된바 있다.In addition, as a mobile mechanism of colonoscopy, 2-3 clamps have been expanded to sequentially hold and advance the barrier.

이외에도 전기자극으로 장의 연동운동을 촉진한다거나 생체모방형 다리를 접이식으로 왕복운동시킴으로써 이동하는 장치 등이 제시되었다.In addition, electric stimulation has been suggested to promote peristalsis of the intestine or to move by reciprocating the biomimetic leg foldable.

이러한 체내이동로봇의 개발은 인체 내를 이동한다는 관점에서 매우 획기적인 전환점이 될 수 있으나, 의학적으로 환자 등 대상자에게 잠재적인 위험을 유발할 가능성이 있는 경우 상용화가 불가능하므로, 적용기관에 관계없이 안정성과 비침습성을 갖춰야 한다.The development of such a mobile robot can be a significant turning point in terms of moving within the human body, but it is impossible to commercialize it if it is possible to medically cause a potential risk to a subject such as a patient. It must be invasive.

그러나, 기존에 제시된 마이크로로봇의 이동장치는 대부분 유기체관을 직접 자극하는 방식의 날카로운 스파이크나 다리 등의 클램핑장치를 사용하므로 유기체관에 상처를 입힐 수 있는 문제가 있다.However, the conventional microrobot moving device has a problem in that it may injure the organic tube because most of them use a clamping device such as a sharp spike or leg that directly stimulates the organic tube.

이를 해결하기 위하여 기존에 나선구조의 회전을 통해 이동하는 장치가 제시되었으나, 이는 점액과 나선구조와의 상호작용에 의한 추진력을 이용하기 때문에 마이크로로봇의 이동력으로 충분하지 못한 문제가 있다. In order to solve this problem, a device for moving through the rotation of the spiral structure has been proposed in the related art, but it has a problem that the moving force of the microrobot is not sufficient because it uses the driving force by the interaction between the slime and the spiral structure.

자체적으로 높은 추진력을 얻기 위해서는 유기체관의 충분한 인장력을 가정하거나 회전수를 증가시켜야 하는데, 인장력은 주변환경에 따라 지속적으로 변화하며 회전속도는 관을 꼬이게 하는 등의 부작용을 초래할 수 있는 문제가 있다.In order to obtain high propulsion by itself, it is necessary to assume a sufficient tensile force of the organic tube or increase the number of revolutions. The tensile force continuously changes according to the surrounding environment, and the rotational speed may cause side effects such as twisting the tube.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 나선운동으로 전진하는 로테이션자석과 회전운동을 선형왕복운동으로 변환하여 전진하는 리니어자석을 이용하여 유기체관을 이동하되, 이동방향에 따라 항력이 다른 나선필름을 이용하여 클램핑 기능을 구현하는 마이크로로봇의 이동장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve the above problems, while moving the organic tube by using a linear magnet to move the rotating magnet and the rotational movement to advance the linear reciprocating motion in a spiral motion, the drag according to the direction of movement It is an object of the present invention to provide a moving device of a micro robot that implements a clamping function using another spiral film.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 선단부에 마이크로모터가 삽입설치되고, 상기 모터장착부 아래로 가이드홈이 길이방향으로 형성된 리니어가이드가 형성되는 본체; 상기 마이크로모터의 모터축이 삽입고정되는 회전커플러; 상기 회전커플러가 내측에 삽입설치되는 로테이션자석; 상기 가이드홈에 끼워지는 가이드레일이 내벽면에 형성되는 선형커플러; 상기 선형커플러가 내측에 삽입설치되며, 상기 로테이션자석의 회전운동에 의해 인력 및 척력이 발생하여 마이크로모터의 회전주기와 동일한 선형왕복운동주기를 갖는 리니어자석; 상기 리니어가이드의 끝단에 고정되어 리니어자석의 이동거리를 제한하는 리미터; 하나 이상의 나선형 리브를 형성하여 상기 로테이션자석에 외접하여 설치되는 나선필름;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로로봇의 이동장치를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a micromotor is inserted into the front end portion, the main body is formed with a linear guide formed in the longitudinal direction of the guide groove below the motor mounting portion; A rotary coupler to which the motor shaft of the micromotor is inserted and fixed; A rotation magnet having the rotary coupler inserted therein; A linear coupler having a guide rail fitted into the guide groove formed on an inner wall thereof; A linear magnet having the linear coupler inserted therein and having a linear reciprocating cycle equal to the rotation cycle of the micromotor due to the attraction and repulsive forces generated by the rotational movement of the rotation magnet; A limiter fixed to an end of the linear guide to limit a moving distance of the linear magnet; It provides a moving device of the microrobot, characterized in that it comprises a; spiral film is formed to circumscribe the rotation magnet to form one or more spiral ribs.

바람직하게, 상기 나선형 리브는 로테이션자석의 전진방향으로는 작은 커베쳐(curvature)로 형성되고 후진방향으로는 큰 커베쳐로 형성되어 이동방향에 따른 마찰정도가 다르게 형성되는 것을 특징으로 하며,Preferably, the helical rib is formed as a small (curvature) in the forward direction of the rotation magnet and a large cavitation in the backward direction is characterized in that the friction degree according to the moving direction is formed differently,

더욱 바람직하게, 상기 리니어자석의 선형왕복운동을 지속하기 위하여, 상기 리니어가이드는 상기 리니어자석과 로테이션자석 간에 인력으로 리니어자석과 로테이션자석의 접촉을 보장하는 최대거리 이하의 길이로 형성되는 것을 특징으로 하며,More preferably, in order to continue the linear reciprocating motion of the linear magnet, the linear guide is formed with a length less than the maximum distance to ensure contact between the linear magnet and the rotation magnet by the attraction force between the linear magnet and the rotation magnet. ,

더욱 바람직하게, 상기 로테이션자석에 외접된 나선필름의 나선형 리브의 커베쳐(curvature)에 대칭되는 나선형 리브가 형성된 별도의 나선필름이 상기 리미터에 외접하여 설치되는 것을 특징으로 한다.More preferably, a separate spiral film having a spiral rib symmetric to a curvature of a spiral rib of the spiral film circumscribed to the rotation magnet is installed externally to the limiter.

그리고, 상기 마이크로모터와 리니어가이드 사이에 상기 리니어자석의 선형왕복운동으로 인한 충격을 완화하는 안전판이 더 구성되는 것을 특징으로 하며,And, between the micromotor and the linear guide is characterized in that the safety plate is further configured to mitigate the impact caused by the linear reciprocating motion of the linear magnet,

또한, 상기 나선필름의 재질은 고무인 것을 특징으로 한다.In addition, the spiral film is characterized in that the rubber.

본 발명에 따른 마이크로로봇의 이동장치는 나선형 이동방식을 기본으로 하여 전진하는 동시에 회전운동을 직선운동으로 전환하여 부가적인 추진력을 발생하고, 커베쳐(curvature)를 이동방향에 따라 형성한 나선형 리브를 통해 비침습적인 클램핑 기능을 구현함으로써 유기체관 내 획기적인 자율이동이 가능하다.The moving device of the microrobot according to the present invention generates an additional propulsion force by moving forward and converting a rotational movement into a linear movement based on the spiral movement method, and generates a spiral rib formed with a curvature according to the moving direction. Through this non-invasive clamping function, a revolutionary autonomous movement in the organic tube is possible.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며, 단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present disclosure, and the singular forms “a”, “an” and “the” include plural forms unless the context clearly indicates otherwise.

본 발명의 실시 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 설명에 있어서 종래의 기술과 동일한 부분에 대하여 중복되는 설명은 생략되는 것도 있다.There may be a plurality of embodiments of the present invention, and overlapping descriptions of the same parts as in the prior art may be omitted.

본 발명은 모터축에 결합되어 회전운동하는 로테이션자석(200)을 기본으로 나선이동하면서, 선형왕복운동만 하도록 자유도가 제한된 리니어자석(300)을 이용하여 로테이션자석(200)의 회전운동을 선형운동으로 변환하여 부가적인 추진력을 발생하고, 방향에 따른 항력계수가 다른 나선구조의 필름(220)을 이용하여 비침습적 클램핑기능을 구현함으로써 유기체관에서의 자율이동이 가능한 마이크로로봇의 이동장치를 제공한다.The present invention is a linear movement of the rotational movement of the rotation magnet 200 using the linear magnet 300 is limited to freedom only linear reciprocating movement while the spiral movement based on the rotation magnet 200 coupled to the motor shaft It provides additional propulsive force by converting to and implements non-invasive clamping function by using spiral film 220 with different drag coefficient according to direction. .

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로로봇의 이동장치를 도시한 분해사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 마이크로로봇의 이동장치를 도시한 결합사시도이다.1 is an exploded perspective view showing a moving device of a micro robot according to the present invention, Figure 2 is a combined perspective view showing a moving device of a micro robot according to the present invention.

본 발명에 따라 바람직하게 구현된 마이크로로봇의 이동장치는 크게 저전력 마이크로모터(140)를 이용하여 회전운동하는 원통형의 로테이션자석(200)과, 상기 로테이션자석(200)의 회전운동을 통해 선형운동하는 원통형의 리니어자석(300)과, 하나 이상의 나선형 리브(221)를 구비하여 상기 로테이션자석(200)에 외접하는 나 선필름(220)과, 상기 리니어자석(300)의 이동자유도를 제한하는 리니어가이드(110)를 일체로 하는 본체(100)를 포함하여 구성된다.The microrobot moving device preferably implemented according to the present invention includes a cylindrical rotation magnet 200 that rotates greatly using the low power micromotor 140 and linear movement through the rotational movement of the rotation magnet 200. The linear guide 300 is provided with a cylindrical linear magnet 300, one or more spiral ribs 221 to circumscribe the rotation magnet 200, and a linear guide for limiting the freedom of movement of the linear magnet 300. It is comprised including the main body 100 which unites 110. As shown in FIG.

상기 리니어가이드(110)는 리니어자석(300)이 선형왕복운동만 하도록 자유도를 제한하기 위하여 원통형 본체의 길이방향으로 가이드홈(111)을 형성하여 마련되고, 리니어가이드(110)와 일체로 연결되는 상기 본체(100)의 선단부에는 로테이션자석(200)의 회전운동을 위한 구동력을 공급하는 마이크로모터(140)가 내측으로 삽설되는 모터장착부(120)가 마련된다.The linear guide 110 is provided by forming a guide groove 111 in the longitudinal direction of the cylindrical body in order to limit the degree of freedom so that the linear magnet 300 is only linear reciprocating movement, is integrally connected to the linear guide 110 The front end of the main body 100 is provided with a motor mounting portion 120 is inserted into the micromotor 140 for supplying a driving force for the rotational movement of the rotation magnet 200.

그리고, 상기 리니어자석(300)의 선형운동으로 인한 충격으로부터 마이크로모터(140)를 보호하기 위하여 상기 리니어가이드(110)와 일체로 연결되는 본체 선단부의 모터장착부(120)와 리니어가이드(110) 사이에 안전판(130)을 구성한다.In addition, between the motor mounting portion 120 and the linear guide 110 of the main body front end connected integrally with the linear guide 110 in order to protect the micromotor 140 from the impact caused by the linear movement of the linear magnet 300. Configure the safety plate 130 to.

상기 로테이션자석(200)을 마이크로모터(140)의 모터축(141)에 결합하기 위하여 구성되는 회전커플러(210)는, 상단부 내측에 상기 모터축(141)이 삽입고정되는 고정홀(211)을 형성하고 하단부에는 상기 모터장착부(120)가 삽입되는 삽입홀(213)을 형성하여, 상기 로테이션자석(200) 내에 부착고정된다.The rotary coupler 210 configured to couple the rotation magnet 200 to the motor shaft 141 of the micromotor 140 has a fixing hole 211 into which the motor shaft 141 is fixed. And an insertion hole 213 into which the motor mounting part 120 is inserted is formed at a lower end thereof, and is fixed to be attached to the rotation magnet 200.

상기 리니어자석(300)의 내측에 삽입고정되는 선형커플러(310)는 리니어가이드(110)의 가이드홈(111)을 따라 직선운동하는 것으로, 이를 위해 상기 가이드홈(111)에 끼워지는 가이드레일(311)이 내벽면에 형성된다.The linear coupler 310 inserted into and fixed to the inside of the linear magnet 300 moves linearly along the guide groove 111 of the linear guide 110, and a guide rail fitted to the guide groove 111 for this purpose. 311 is formed on the inner wall surface.

그리고, 선형왕복운동하는 리니어자석(300)이 상기 리니어가이드(110)에서 이탈되는 것을 방지하는 리미터(320)가 구성된다. In addition, the limiter 320 is configured to prevent the linear reciprocating linear magnet 300 from being separated from the linear guide 110.

여기서, 상기 리미터(320)와 회전커플러(210)는 유기체관 내 이동을 위해 상 단부가 반구형으로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the limiter 320 and the rotary coupler 210 is preferably formed in a hemispherical upper end for movement in the organic tube.

도 3은 본 발명에 따른 로테이션자석과 리니어자석의 거동분석을 위한 단순화모델을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명에 따른 이동장치의 동작상태를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a simplified model for analyzing the behavior of a rotation magnet and a linear magnet according to the present invention, and FIG. 4 is a view schematically showing an operating state of the mobile device according to the present invention.

상기 로테이션자석(200)과 리니어자석(300)은 N극과 S극으로 구성된 원통형 영구자석으로 형성되는데, 힘이 작용하는 축방향으로의 자기력을 최대화하기 위해 단면 2극 자석이나 도 3과 같이 양면 4극 자석으로 구성한다.The rotation magnet 200 and the linear magnet 300 is formed of a cylindrical permanent magnet consisting of the N pole and the S pole, in order to maximize the magnetic force in the axial direction in which the force acts, the double-sided magnet or both sides as shown in FIG. It consists of a 4-pole magnet.

도 3의 (a)와 같은 원통형 자석은 도 3의 (b)와 같이 수개의 봉형 자석으로 단순화시킬 수 있으며, 상부의 회전운동하는 봉형자석과 하부의 직선이동하는 봉형자석들 사이에서 발생하는 자속에 의해 자기력이 발생한다. 자석간의 힘 고려시 도 3의 (c)와 같이 가장 가까운 두 개의 자석간의 힘만을 반영한다면, 인력을 발생시키는 자석들의 비율과 척력을 발생시키는 자석들의 비율은 주기적으로 변화한다. 이러한 방향/가중치 인자를 c(t)라고 설정하고 모터회전주기를 T라고 가정할 때 시간변수에 대한 방향/가중치 인자함수는 아래 수학식 1과 같이 나타낸다. 도 4의 (a)는 주기 T=1일 때, 회전에 따른 방향/가중치 요소의 변화를 나타낸다.The cylindrical magnet as shown in (a) of FIG. 3 can be simplified into several rod magnets as shown in (b) of FIG. 3, and the magnetic flux generated between the rod magnets rotating in the upper part and the rod magnets linearly moving in the lower part. Magnetic force is generated by When considering the force between the magnets, as shown in (c) of FIG. 3 only reflects the force between the two closest magnets, the ratio of the magnets that generate the attraction force and the ratio of the magnets that generate the repulsive force periodically changes. When this direction / weighting factor is set to c (t) and the motor rotation period is assumed to be T, the direction / weighting factor function for the time variable is expressed by Equation 1 below. 4 (a) shows the change of the direction / weighting element according to the rotation when the period T = 1.

Figure 112008088315186-pat00001
Figure 112008088315186-pat00001

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 마이크로모터(140)의 회전에 의해 로테이 션자석(200)이 회전운동하여 리니어자석(300)과 동일한 극이 마주할 때 척력이 작용하여 전진이동하게 되고, 타극이 접근하여 인력이 발생하게 되면 후진이동하게 된다. 이때 후술되는 나선필름(220)의 나선형 리브(221)에 의한 방향적 마찰에 의해 로테이션자석(200)의 전진이동과 후진이동이 달라지게 된다.Therefore, as shown in FIG. 4, when the rotation magnet 200 rotates by the rotation of the micromotor 140 and the same pole as the linear magnet 300 faces, the repulsive force acts to move forward. When the other pole approaches and a manpower is generated, it moves backward. At this time, the forward movement and the backward movement of the rotation magnet 200 are changed by the directional friction by the spiral rib 221 of the spiral film 220 to be described later.

결국, 상기 리니어자석(300)의 선형왕복운동주기는 마이크로모터(140)의 회전주기와 일치하게 되고, 로테이션자석(200)의 단방향 회전운동이 리니어자석(300)의 선형왕복운동으로 전환되어 부가적인 추진력을 발생할 수 있게 된다.As a result, the linear reciprocating motion period of the linear magnet 300 coincides with the rotation period of the micromotor 140, and the unidirectional rotational motion of the rotation magnet 200 is converted into the linear reciprocation motion of the linear magnet 300. It can generate the driving force.

이러한 선형왕복운동이 지속되기 위해서는 로테이션자석(200)과 리니어자석(300) 간에 인력이 작용하는 동안 리니어자석(300)이 리니어가이드(110) 상에 초기위치로 이동하여 다음 주기를 연속적으로 수행함을 보장하는 최대거리로서 리니어자석(300)의 스트로크에 대한 제한이 필요하며, 이에 따라 상기 리니어가이드(110)의 길이를 적정하게 설정한다.In order for the linear reciprocating movement to continue, the linear magnet 300 moves to the initial position on the linear guide 110 to continuously perform the next cycle while the attraction force is applied between the rotation magnet 200 and the linear magnet 300. It is necessary to limit the stroke of the linear magnet 300 as the maximum distance to ensure, so that the length of the linear guide 110 is appropriately set.

만약 리니어자석(300)의 스트로크를 제한하지 않는다면 도 4의 (d)~(e)과정에서 작용한 척력으로 멀어진 리니어자석(300)이 인력이 작용하여도 초기위치로 끌려오지 않을 수 있다.If the stroke of the linear magnet 300 is not limited, the linear magnet 300, which is separated by the repulsive force acting in the process of FIGS. 4 (d) to 4 (e), may not be attracted to the initial position even when the attraction force is applied.

도 5는 본 발명에 따른 나선필름의 나선형 리브에 의한 이동방향에 따른 마찰정도를 개념적으로 도시한 도면이고, 도 6은 커베쳐(curvature) 분석을 위한 도면이다.5 is a view conceptually illustrating the degree of friction in the moving direction of the spiral film of the spiral film according to the present invention, Figure 6 is a view for the analysis (curvature).

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 로테이션자석(200)에 외접하여 설치되는 나선필름(220)의 나선형 리브(221)는 로테이션자석(200)의 전진방향으로는 작은 커베 쳐(curvature)로 형성되고 후진방향으로는 큰 커베쳐로 형성되어 이동방향에 따른 마찰정도가 다르게 된다.As shown in FIG. 5, the spiral rib 221 of the spiral film 220 which is installed externally to the rotation magnet 200 is formed as a small curvature in the forward direction of the rotation magnet 200. The reverse direction is formed by a large cavity, the friction degree is different according to the moving direction.

즉, 상기 리니어자석(300)이 로테이션자석(200)과의 척력에 의해 전진하는 경우 점진적으로 증가하는 나선형 리브(221)의 라이징 에지(rising edge)에 의해 항력이 증가하지 않는 반면, 인력에 의해 후진하는 경우 급격하게 감소하는 나선형 리브(221)의 폴링 에지(falling edge)가 유기체관 내 점액에 대해 상대적으로 큰 항력을 발생시키게 된다. 이에 따라 로테이션자석(200)의 이동방향에 따른 항력의 차이가 발생하여 점액층에 대하여 클램핑 기능을 함으로써 본 발명에 따른 이동장치가 부가적인 추진력에 의해 획기적으로 전진하게 된다.That is, when the linear magnet 300 is advanced by the repulsive force with the rotation magnet 200, the drag does not increase due to the rising edge of the spiral rib 221, which gradually increases, The falling edge of the spiral rib 221, which is rapidly decreasing when reversing, generates a relatively large drag against the mucus in the organic tube. Accordingly, a difference in drag occurs according to the direction of movement of the rotation magnet 200, thereby clamping the slime layer, and the moving device according to the present invention is advanced by additional propulsion force.

또한, 상기 나선필름(220)은 체내에서의 안정성과 편의성을 위하여 연성을 갖는 고무재질로 마련하며, 예를 들어 아래 표 1과 같이 설계할 수 있다.In addition, the spiral film 220 is provided with a ductile rubber material for stability and convenience in the body, for example, it can be designed as shown in Table 1 below.

Figure 112008088315186-pat00002
Figure 112008088315186-pat00002

유기체관 내에서 마이크로로봇의 활동은 외부에서 공급되는 힘을 이용하지 않는 이상 내부에 이동을 위한 기준점이 없기 때문에 상대적인 운동을 하게 된다. The activity of the microrobot in the organism tube is relative because there is no reference point for movement inside unless the externally supplied force is used.

따라서 상기 로테이션자석(200)이 본체(100)를 기준으로 회전할지라도 나선필름(330)에 큰 항력이 작용하게 되면 로테이션자석(200)은 정지상태가 되고 상기 본체(100)가 회전하는 문제가 발생할 수 있다.Therefore, even if the rotation magnet 200 is rotated relative to the main body 100, when a large drag acts on the spiral film 330, the rotation magnet 200 is stopped and the main body 100 rotates. May occur.

특히 유기체관이 원주방향으로의 인장력(혹은 조이는 힘)이 작용하거나 유기체관 막이 매우 얇은 경우 상기 로테이션자석(200)은 정지하고 본체(100)만 회전할 우려가 있다.In particular, when the organic tube has a tensile force (or tightening force) in the circumferential direction or the organic tube membrane is very thin, the rotation magnet 200 may stop and rotate only the main body 100.

따라서, 상기 리미터(320)에도 나선필름(330)을 외접하게 설치하되, 로테이션자석(200)에 설치된 나선필름(220)의 나선형 리브(221)와 대칭되는 방향의 나선형 리브(331)가 형성된 별도의 나선필름(330)을 장착하여, 로테이션자석(200)의 회전시 본체(100)의 회전을 방지한다.Therefore, the spiral film 330 is also externally installed on the limiter 320, but the spiral rib 331 in a direction symmetrical with the spiral rib 221 of the spiral film 220 installed on the rotation magnet 200 is formed. By mounting the spiral film 330, to prevent the rotation of the main body 100 during the rotation of the rotation magnet 200.

본 발명에 따른 마이크로로봇의 이동장치는 한 방향 이동만 가능하므로 먹어서 삼키는 내시경로봇 등에 적용하는 경우 문제가 없으나, 대장에 직접 삽입하고 회수하는 마이크로로봇에 적용하는 경우 전진뿐 아니라 후진이 가능한 양방향 이동성이 요구된다.Since the moving device of the microrobot according to the present invention can move only in one direction, there is no problem when it is applied to an endoscope robot that eats and swallows. Required.

따라서, 본 발명에 따른 이동장치 2개를 실 등의 연결수단을 이용하여 서로 맞은편을 향하도록 전후로 배치구성하여, 전진시에는 전방 이동장치를 구동하고 후진시에는 후방 이동장치를 구동하여 양방향 이동이 가능하도록 구성할 수 있다.Therefore, the two moving apparatuses according to the present invention are arranged back and forth so as to face each other by using a connecting means such as a thread, driving the front moving apparatus when moving forward and driving the rear moving apparatus when moving backwards. This can be configured to be possible.

실험예 1Experimental Example 1

도 7은 본 발명에 따른 나선필름을 이용함에 따라 이동방향에 따른 마찰이 다르게 나타나는지 확인하는 실험장치를 개략적으로 도시한 도면이다.7 is a view schematically showing an experimental apparatus for checking whether friction according to a moving direction is different according to the spiral film according to the present invention.

마찰력 측정은 기존에 제시된 방법으로 진행하였으며, 이를 위하여 먼저 이송계(13) 위에 절개되지 않은 소장(11)을 올려놓고, 소장(11)의 양측 끝을 클램프(12)로 고정시킨다. 나선필름만이 장착된 시험편(10)을 도 7과 같이 소장(11) 속에 삽입하고, 시험편(10)의 뒤쪽에 실(14)을 장착하고 실(14)의 다른 끝을 스트레인게이지(15)가 부착된 칸틸레버(16)에 연결한다.Friction force measurement was performed in the conventionally presented method, and for this purpose, the small intestine 11, which is not cut, is placed on the feed system 13, and both ends of the small intestine 11 are fixed with the clamp 12. Insert the test piece 10 equipped with only the spiral film into the small intestine 11 as shown in FIG. 7, mount the seal 14 to the rear of the test piece 10, and strain the other end of the seal 14. Is attached to the cantilever (16) attached.

이송계(13)를 2㎜/sec의 속도로 이동시키면 소장(11)도 이송계(13)에 따라 이동하며, 소장(11)과 시험편(10) 사이에서 발생하는 마찰력에 의해 칸틸레버(16)가 굽히게 된다.When the feed system 13 is moved at a speed of 2 mm / sec, the small intestine 11 also moves along the feed system 13, and the cantilever 16 is driven by the frictional force generated between the small intestine 11 and the test piece 10. ) Bends.

스트레인게이지(15)의 저항이 변화되면, 휘트스톤브리지를 통해 마찰력이 전압의 형태로 출력되며 마찰력이 측정되고, 나선구조 필름은 대칭형으로 2개를 장착하였으며, 시험편 양단의 필렛은 동일하게 설정하였다. 유기체관은 돼지소장을 사용하였으며, 장액 내 수분의 증발로 인하여 점도가 변화하는 것을 막기 위해 유사한 특성을 나타내는 실리콘오일을 장내에 코팅하였다. 실험은 나선필름을 회전시킨 경우와 정지시킨 경우에 대해서, 마찰력이 적을 것으로 예상되는 정방향과, 클 것으로 예상되는 역방향으로 움직였을 때의 경우를 총 4가지로 나누어 마찰력을 측정하였다. 측정된 데이터(샘플링주기 1ms)는 매우 노이즈가 크므로 100개를 mav하는 형태로 필터링하였다.When the resistance of the strain gauge 15 was changed, the friction force was output in the form of voltage through the Wheatstone bridge, the friction force was measured, and two spiral films were mounted symmetrically, and the fillets at both ends of the specimen were set identically. . The organ tube was made of porcine intestine, and the intestine was coated with silicone oil showing similar characteristics to prevent the viscosity from changing due to the evaporation of water in the intestinal fluid. In the experiments, the frictional force was measured by dividing the spiral film and the stationary case into four directions, one for which the frictional force was expected to be low and the other for which the frictional force was to be reversed. The measured data (sampling period 1ms) was very noisy, so we filtered 100 mav.

도 8은 도 7의 실험에 따른 이동방향과 회전에 따른 마찰력 측정치를 나타낸 그래프이다.FIG. 8 is a graph illustrating a friction force measurement value according to a moving direction and a rotation according to the experiment of FIG. 7.

도 8의 (a)는 모터가 회전하지 않았을 경우 이동장치의 이동방향에 따른 마찰력의 차이를 보여주는 그래프로서, 초기과정이 지난 후 피크값은 정방향의 경우 약 30~40gf사이, 역방향의 경우 이보다 약 2배정도 더 큰 70~80gf사이에서 형성되었으며, 도 8의 (b)는 모터가 회전하였을 경우의 측정치를 보여주며 피크값은 각각 20-30gf, 140-160gf이 측정되었다.Figure 8 (a) is a graph showing the difference in frictional force according to the moving direction of the moving device when the motor does not rotate, the peak value after the initial process is about 30 ~ 40gf in the forward direction, about less than this in the reverse direction It was formed between 70 to 80 gf, which is about twice as large, and FIG. 8 (b) shows the measured value when the motor rotates, and peak values of 20-30 gf and 140-160 gf were measured, respectively.

상기와 같은 실험으로 이동방향에 따른 커베쳐를 다르게 성형한 나선형 리브(221)가 방향에 따른 마찰력의 차이를 유발하여 클램핑 역할을 하는 것을 확인할 수 있었으며, 회전시 이러한 격차가 커진다는 것을 확인할 수 있었다.In the experiment as described above, it was confirmed that the spiral ribs 221 formed by forming the cavities according to the moving direction acted as a clamping role by causing a difference in the frictional force according to the directions, and this gap was increased during rotation. .

실험예 2Experimental Example 2

로테이션자석(200)의 나선운동에 의한 전진과 리니어자석(300)의 선형이동에 의한 전진이 동시에 관찰되는가를 확인하기 위하여 아래와 같은 실험을 실시하였다.The following experiment was conducted to confirm whether the forward movement due to the spiral movement of the rotation magnet 200 and the forward movement due to the linear movement of the linear magnet 300 are simultaneously observed.

도 9는 본 발명에 따른 마이크로로봇의 이동장치를 구현한 시험편을 보여주는 도면이다.9 is a view showing a test piece implementing a microrobot moving device according to the present invention.

먼저, 실험환경에 적합하게 하기 위하여 도 9와 같이 2개의 나선필름(220,330)을 로테이션자석(200)과 리미터(320)에 대칭형으로 장착한 시험편과, 로테이션자석(200)에만 나선필름(220)을 장착한 시험편으로 준비하였다.First, in order to be suitable for the experimental environment, as shown in FIG. 9, the test piece mounted symmetrically on the rotation magnet 200 and the limiter 320 and two spiral films 220 and 330, and the spiral film 220 only on the rotation magnet 200. It was prepared as a test piece equipped with.

본 발명에 따른 이동장치의 성능실험은 두가지 방식으로 이루어진다. 체외에서 유기체관을 모사한 실험환경을 제작하여 실험하는 것과, 동물의 장기표본에 직접 이동장치를 삽입하여 성능을 검증하는 것으로 실시된다.The performance test of the mobile device according to the invention is carried out in two ways. Experimental experiments were carried out to simulate the organism tube in vitro and to verify the performance by inserting a mobile device directly into the organ specimens of animals.

첫번째 모사관내 실험에서는 비닐파이프와 실리콘오일을 이용하여 인체 내 유기체관을 모사하였다. 도 10은 직경이 변하지 않는 유기체관에서의 이동을 가정한 실험장면을 보여준다. In the first simulated tube experiment, the organic tube in the human body was simulated using vinyl pipe and silicon oil. 10 shows an experimental scene assuming movement in an organic tube of which diameter does not change.

이를 위하여 먼저 점도 1000의 실리콘오일을 수조에 채우고 직경 15mm인 비닐파이프를 수조 안에 지면과 평행하게 설치하였다. 도 10의 (a)~(b)과정은 로테이션자석(200)의 나선운동에 의해 이동하게 되고, 리니어자석(300)에 척력이 작용하면 점액질을 밀어내며 도 10의 (b)~(c)와 같이 획기적으로 전진한다. 그리고, 리니어자석(300)에 인력이 작용하기 전까지 다시 나선구조의 회전운동에 의해 도 10의 (c)~(d)와 같이 전진한다.To this end, first, a silicone oil having a viscosity of 1000 was filled in the tank, and a vinyl pipe having a diameter of 15 mm was installed in the tank parallel to the ground. 10 (a) ~ (b) process is moved by the spiral movement of the rotation magnet 200, when the repulsive force acting on the linear magnet 300 pushes out the mucous and (b) ~ (c) of FIG. Advances dramatically as Then, before the attraction force acts on the linear magnet 300, the spiral is moved forward as shown in FIGS.

도 10의 (d)~(e)단계에서는 전방으로 이동하는 리니어자석(300)에 의해 이동장치가 후진하게 되지만, 방향적 마찰에 의해 도 10의 (b)~(c)단계에 비하여 변위가 작음을 알 수 있다. 도 10의 (a)~(e)까지 모든 과정에서 나선운동에 의한 전진과 선형이동이 혼합되어 나타났으며, 주기는 0.8초이고, 도 12의 (a)와 같이 30초간 50mm를 전진하였다. In the steps (d) to (e) of FIG. 10, the moving device moves backward by the linear magnet 300 moving forward, but the displacement is lower than that of the steps (b) to (c) of FIG. 10 due to the directional friction. You can see that it is small. 10 (a) to 10 (e), the advancing and the linear movements were mixed in all processes, and the period was 0.8 seconds, and 50 mm was advanced for 30 seconds as shown in (a) of FIG.

도 12는 본 발명에 따른 모사관내 실험과 동물 실험결과를 보여주는 도면이다.12 is a view showing the results of the intra-mockula experiment and the animal experiment according to the present invention.

두 번째 모사관내 실험은 생체 유기체관을 좀 더 유사하게 모사하여 환경을 설정하였다. 직경이 변화하는 유기체관을 실험환경으로 설정하기 위하여 비닐파이프를 길이방향으로 절개하여 잔류응력으로 인하여 원주방향으로의 인장력(tensile force)이 지속적으로 작용하게 하였다. The second in-situ experiment set up the environment by simulating a living organism tube more similarly. In order to set the diameter of the organic tube to the experimental environment, the vinyl pipe was cut in the longitudinal direction so that the tensile force in the circumferential direction was continuously operated due to the residual stress.

그럼 비닐파이프의 직경이 이동장치의 직경에 따라 변화하며, 유체막의 두께가 얇게 형성된다. 또한 유체막의 이동에 따라 비닐파이프의 직경이 지속적로 변화하여 실제 유기체관과 더 가까운 환경이 설정된다.Then, the diameter of the vinyl pipe changes according to the diameter of the moving device, and the thickness of the fluid film is made thin. In addition, as the fluid film moves, the diameter of the vinyl pipe continuously changes, thereby establishing an environment closer to the actual organic tube.

도 11은 인장력이 고려된 환경에서 이동장치의 전진형태를 보여준다. 이는 도 10의 실험과 동일하게 전과정에서 나선형이동과 선형이동이 관찰되나, 도 10의 (d)~(e)과정에서 관찰되는 원치 않는 후진이 도 11의 (c)~(d)에서는 발생하지 않았다. 이는 방향적 마찰의 효과가 유체막이 얇게 형성될 때 더 크다는 사실을 보여준다. 또한 이동과정에서 주기적으로 비닐파이프의 직경이 변화했다. Figure 11 shows the forward shape of the mobile device in a tensile force considered environment. This is the same as the experiment of FIG. 10, the spiral movement and linear movement is observed in the whole process, but the unwanted backward observed in (d) ~ (e) of Figure 10 does not occur in (c) ~ (d) of FIG. Did. This shows that the effect of directional friction is greater when the fluid film is formed thin. In addition, the diameter of the vinyl pipe changed periodically during the movement.

도 11의 실험은 도 12의 (b)와 같이 약 30초동안 60mm를 전진하였으며, 이는 도 10의 실험보다 약 20% 더 좋은 성능을 보여준다. 이러한 결과는 적용기관의 관내직경에 따라 적합한 크기의 나선구조를 제작하는 것이 방향적 마찰구조의 기능을 최대화 할 수 있다는 사실을 보여준다.The experiment of FIG. 11 advanced 60mm for about 30 seconds as shown in FIG. 12 (b), which shows about 20% better performance than the experiment of FIG. These results show that the fabrication of a spiral structure of appropriate size can be maximized by the directional friction structure according to the pipe diameter of the application organ.

동물 체내에 이동창치를 삽입하여 실시하는 실험은 도 12의 (c)와 같이 돼지에서 적출된 소장으로 환경을 구성하였다. 소장액에서 수분이 증발하면 소화액의 점성이 높아지므로 나선형 이동시 회전방향으로 많은 항력을 유발하며, 소장조직은 매우 얇기 때문에 조직이 뒤틀리기도 하므로 양쪽이 고정되어 있는 소장에 실리콘오일을 투입하여 실험하였다. 그 결과 6초 동안 약 10mm를 전진하였으며, 첫번째 모사관내 실험결과와 동일함을 알 수 있다.Experiments were carried out by inserting a moving window into the body of the animal was composed of the small intestine extracted from pigs as shown in Figure 12 (c). Moisture evaporates from the small intestine, which increases the viscosity of the digestive fluid, causing a lot of drag in the direction of rotation during spiral movement, and because the small intestine tissue is very thin, the tissue is warped. . As a result, it advanced about 10mm for 6 seconds, and it can be seen that it is the same as the result of the first simulation.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.While the invention has been shown and described with respect to certain preferred embodiments thereof, the invention is not limited to these embodiments, and has been claimed by those of ordinary skill in the art to which the invention pertains. It includes all the various forms of embodiments that can be implemented without departing from the spirit.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로로봇의 이동장치를 도시한 분해사시도1 is an exploded perspective view showing a moving device of a micro robot according to the present invention;

도 2는 본 발명에 따른 마이크로로봇의 이동장치를 도시한 결합사시도Figure 2 is a perspective view showing a coupling device for moving the microrobot according to the present invention

도 3은 본 발명에 따른 로테이션자석과 리니어자석의 거동분석을 위한 단순화모델을 도시한 도면3 is a view showing a simplified model for the behavior analysis of a rotation magnet and a linear magnet according to the present invention

도 4는 본 발명에 따른 이동장치의 동작상태를 개략적으로 도시한 도면4 is a view schematically showing an operating state of a mobile device according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 나선필름의 나선형 리브에 의한 이동방향에 따른 마찰정도를 개념적으로 도시한 도면5 is a view conceptually showing the degree of friction according to the moving direction of the spiral film of the spiral film according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 나선형 리브의 커베쳐(curvature) 분석을 위한 도면6 is a view for the analysis (curvature) of the spiral rib in accordance with the present invention

도 7은 본 발명에 따른 나선필름을 이용함에 따라 이동방향에 따른 마찰이 다르게 나타나는지 확인하는 실험장치를 개략적으로 도시한 도면7 is a view schematically showing an experimental apparatus for checking whether friction according to a moving direction is different according to the use of the spiral film according to the present invention.

도 8은 도 7의 실험에 따른 이동방향과 회전에 따른 마찰력 측정치를 나타낸 그래프FIG. 8 is a graph illustrating a friction force measurement value according to a moving direction and a rotation according to the experiment of FIG.

도 9는 본 발명에 따른 마이크로로봇의 이동장치를 구현한 시험편을 보여주는 도면9 is a view showing a test piece implementing a moving device of the microrobot according to the present invention

도 10은 본 발명에 따라 직경이 변하지 않는 유기체관에서의 이동을 가정한 실험장면을 보여주는 도면10 is a view showing an experimental scene assuming the movement in the organic tube does not change the diameter in accordance with the present invention

도 11은 본 발명에 따라 인장력이 고려된 환경에서 이동장치의 전진형태를 보여주는 도면11 is a view showing a forward form of the moving device in an environment in which tension is considered according to the present invention;

도 12는 본 발명에 따른 모사관내 실험과 동물 실험결과를 보여주는 도면Figure 12 is a view showing the results of the experimental and animal experiments in the simulated duct according to the present invention

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

100 : 본체 110 : 리니어가이드100: main body 110: linear guide

111 : 가이드홈 120 : 모터장착부111: guide groove 120: motor mounting portion

130 : 안전판 140 : 마이크로모터130: safety plate 140: micromotor

200 : 로테이션자석 210 : 회전커플러200: rotation magnet 210: rotary coupler

220, 330 : 나선필름 221, 331 : 나선형 리브220, 330: spiral film 221, 331: spiral rib

300 : 리니어자석 310 : 선형커플러300: linear magnet 310: linear coupler

311 : 가이드레일 320 : 리미터311: guide rail 320: limiter

Claims (6)

선단부에 마이크로모터(140)가 내측으로 삽입설치되는 모터장착부(120)가 마련되고, 상기 모터장착부(120) 아래로 가이드홈(111)이 길이방향으로 형성된 리니어가이드(110)가 형성되는 본체(100);The main body is provided with a motor mounting part 120 is inserted into the micro motor 140 is installed in the front end portion, the linear guide 110 is formed in the longitudinal direction under the motor mounting portion 120 is formed ( 100); 상기 마이크로모터(140)의 모터축(141)이 삽입고정되는 회전커플러(210);A rotary coupler 210 into which the motor shaft 141 of the micromotor 140 is inserted and fixed; 상기 회전커플러(210)가 내측에 삽입설치되는 로테이션자석(200);A rotation magnet 200 in which the rotary coupler 210 is inserted into the rotation coupler; 상기 가이드홈(111)에 끼워지는 가이드레일(311)이 내벽면에 형성되는 선형커플러(310);A linear coupler 310 having a guide rail 311 fitted into the guide groove 111 formed on an inner wall surface thereof; 상기 선형커플러(310)가 내측에 삽입설치되며, 상기 로테이션자석(200)의 회전운동에 의해 인력 및 척력이 발생하여 마이크로모터(140)의 회전주기와 동일한 선형왕복운동주기를 갖는 리니어자석(300);The linear coupler 310 is installed inside the linear magnet 300 having a linear reciprocating movement period equal to the rotation period of the micromotor 140 by the attraction and repulsive force generated by the rotational movement of the rotation magnet 200 ); 상기 리니어가이드(110)의 끝단에 고정되어 리니어자석(300)의 이동거리를 제한하는 리미터(320);A limiter 320 fixed to the end of the linear guide 110 to limit the moving distance of the linear magnet 300; 하나 이상의 나선형 리브(221)를 형성하여 상기 로테이션자석(200)에 외접하여 설치되는 나선필름(220);A spiral film 220 formed to form one or more spiral ribs 221 externally to the rotation magnet 200; 을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로로봇의 이동장치.Moving device of a micro robot, characterized in that comprises a. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 나선형 리브(221)는 로테이션자석(200)의 전진방향으로는 작은 커베쳐(curvature)로 형성되고 후진방향으로는 큰 커베쳐로 형성되어 이동방향에 따른 마찰정도가 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로로봇의 이동장치.The helical rib 221 is formed of a small (curvature) in the forward direction of the rotation magnet 200 and a large cavitation in the backward direction is characterized in that the friction degree according to the moving direction is formed differently Micro robot moving device. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 리니어자석(300)의 선형왕복운동을 지속하기 위하여, 상기 리니어가이드(110)는 상기 리니어자석(300)과 로테이션자석(200) 간에 인력으로 리니어자석(300)과 로테이션자석(200)의 접촉을 보장하는 최대거리 이하의 길이로 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로로봇의 이동장치.In order to continue the linear reciprocation of the linear magnet 300, the linear guide 110 is a contact between the linear magnet 300 and the rotation magnet 200 by the attraction force between the linear magnet 300 and the rotation magnet 200. Moving device of a micro robot, characterized in that formed in the length of less than the maximum distance to ensure. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 로테이션자석(200)에 외접된 나선필름(220)의 나선형 리브(221)의 커베쳐(curvature)에 대칭되는 나선형 리브(331)가 형성된 별도의 나선필름(330)이 상기 리미터(320)에 외접하여 설치되는 것을 특징으로 하는 마이크로로봇의 이동장치.A separate spiral film 330 having a spiral rib 331 symmetrical with a curvature of the spiral rib 221 of the spiral film 220 circumscribed to the rotation magnet 200 is formed on the limiter 320. Moving device of a micro robot, characterized in that the external installation. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 본체(100)의 선단부에 마련되는 모터장착부(120)와 리니어가이드(110) 사이에 상기 리니어자석(300)의 선형왕복운동으로 인한 충격을 완화하는 안전판(130)이 더 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로로봇의 이동장치.Between the motor mounting portion 120 and the linear guide 110 provided at the front end of the main body 100 is characterized in that the safety plate 130 is further configured to mitigate the impact caused by the linear reciprocating motion of the linear magnet 300 Microrobot moving device. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 나선필름(220)의 재질은 고무인 것을 특징으로 하는 마이크로로봇의 이동장치.The spiral film 220 is a material of the moving device of a micro robot, characterized in that the rubber.
KR1020080132176A 2008-12-23 2008-12-23 Device for moving of microrobot KR101080950B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080132176A KR101080950B1 (en) 2008-12-23 2008-12-23 Device for moving of microrobot

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080132176A KR101080950B1 (en) 2008-12-23 2008-12-23 Device for moving of microrobot

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100073485A KR20100073485A (en) 2010-07-01
KR101080950B1 true KR101080950B1 (en) 2011-11-08

Family

ID=42636439

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080132176A KR101080950B1 (en) 2008-12-23 2008-12-23 Device for moving of microrobot

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101080950B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101543708B1 (en) 2015-01-19 2015-08-11 한양대학교 산학협력단 Dual-body magnetic helical robot and magnetic helical robot system comprising the same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101236986B1 (en) * 2011-01-17 2013-02-25 인하대학교 산학협력단 Friction control of snake robot by using Magneto-Rheological Elastomer
KR102093362B1 (en) * 2019-05-07 2020-03-25 테크노포스 주식회사 Apparatus and method for repairing under ground pipe with brushing and lining process selective or sequential

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004243034A (en) 2003-02-17 2004-09-02 Manabu Sato Clinical capsule for measuring optical tomographic image
KR100540758B1 (en) 2003-06-17 2006-01-10 한국과학기술연구원 Capsule type robot system
US20070197870A1 (en) 2002-04-08 2007-08-23 Olympus Corporation Encapsulated endoscope system in which endoscope moves in lumen by itself and rotation of image of region to be observed is ceased
EP2064998A2 (en) 2007-11-29 2009-06-03 Olympus Medical Systems Corporation Capsule medical device for obtaining a body-tissue sample

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070197870A1 (en) 2002-04-08 2007-08-23 Olympus Corporation Encapsulated endoscope system in which endoscope moves in lumen by itself and rotation of image of region to be observed is ceased
JP2004243034A (en) 2003-02-17 2004-09-02 Manabu Sato Clinical capsule for measuring optical tomographic image
KR100540758B1 (en) 2003-06-17 2006-01-10 한국과학기술연구원 Capsule type robot system
EP2064998A2 (en) 2007-11-29 2009-06-03 Olympus Medical Systems Corporation Capsule medical device for obtaining a body-tissue sample

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101543708B1 (en) 2015-01-19 2015-08-11 한양대학교 산학협력단 Dual-body magnetic helical robot and magnetic helical robot system comprising the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100073485A (en) 2010-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Menciassi et al. Robotic solutions and mechanisms for a semi-autonomous endoscope
Phee et al. Analysis and development of locomotion devices for the gastrointestinal tract
Bernth et al. A novel robotic meshworm with segment-bending anchoring for colonoscopy
EP3585239A1 (en) A robotic device
US8268009B2 (en) Mechanical extension implants for short bowel syndrome
Park et al. Paddling based microrobot for capsule endoscopes
Zuo et al. A micro creeping robot for colonoscopy based on the earthworm
JP2009542272A (en) Callus extension device
EP3609423B1 (en) Propeller
US11464397B2 (en) Soft robot to navigate the natural lumens of a living organism using undulatory locomotion generated by a rotating magnetic dipole field
KR101080950B1 (en) Device for moving of microrobot
KR20150022206A (en) Capsule with biopsy tool
Sendoh et al. Spiral type magnetic micro actuators for medical applications
Gao et al. Design, analysis, and testing of a motor-driven capsule robot based on a sliding clamper
Behkam et al. E. coli inspired propulsion for swimming microrobots
Makishi et al. Active bending electric endoscope using shape memory alloy coil actuators
Phee et al. Analysis of robotic locomotion devices for the gastrointestinal tract
Nagase et al. Funicular flexible crawler for colonoscopy
Shikanai et al. Development of a robotic endoscope that locomotes in the colon with fle xible helical fins
Cheng et al. Development of autonomous microrobotics in endoscopy
Guo et al. Design and Evaluation of a Novel Magnetoactive Biopsy Capsule Endoscope Robot
Quirini et al. Development of a legged capsule for the gastrointestinal tract: an experimental set-up
Guozheng et al. A self-propelling endoscope system by squirmy robot
KR100996487B1 (en) in-vivo moving robot having movement by extension and contraction motion and propulsion method thereof
US9131833B2 (en) Locomotion device for endoscopic applications and related methods

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee