KR101114234B1 - Surgical robot system and laparoscope handling method thereof - Google Patents

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KR101114234B1
KR101114234B1 KR1020110046585A KR20110046585A KR101114234B1 KR 101114234 B1 KR101114234 B1 KR 101114234B1 KR 1020110046585 A KR1020110046585 A KR 1020110046585A KR 20110046585 A KR20110046585 A KR 20110046585A KR 101114234 B1 KR101114234 B1 KR 101114234B1
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최승욱
민동명
이민규
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주식회사 이턴
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Abstract

PURPOSE: A surgical robot system and a laparoscope handling method thereof are provided to increase the accuracy of an operation by automatically controlling the position of a celioscope and image input angle through recognizing a surgical part. CONSTITUTION: A telescopic display unit(20) visually recognizes an image of a target area to be operated. A movement sensor(310) detect the direction and size of a face. A manipulation command generator(320) generates a manipulation command to control the position of a celioscope and an image input angle. A transmitting unit(330) transmits the manipulation command to a slave robot.

Description

수술 로봇 시스템 및 그 복강경 조작 방법{Surgical robot system and laparoscope handling method thereof}Surgical robot system and laparoscope handling method

본 발명은 수술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수술 로봇 시스템 및 그 복강경 조작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to surgery, and more particularly to a surgical robot system and a laparoscopy manipulation method thereof.

수술 로봇은 의사에 의해 시행되던 수술 행위를 대신할 수 있는 기능을 가지는 로봇을 말한다. 이러한 수술 로봇은 사람에 비하여 정확하고 정밀한 동작을 할 수 있으며 원격 수술이 가능하다는 장점을 가진다.A surgical robot refers to a robot having a function that can replace a surgical operation performed by a doctor. Such a surgical robot has the advantage of being capable of accurate and precise operation and remote surgery compared to humans.

현재 전세계적으로 개발되고 있는 수술 로봇은 뼈 수술 로봇, 복강경(復腔鏡) 수술 로봇, 정위 수술 로봇 등이 있다. 여기서 복강경 수술 로봇은 복강경과 소형 수술도구를 이용하여 최소 침습적 수술을 시행하는 로봇이다.Surgical robots currently being developed worldwide include bone surgery robots, laparoscopic surgery robots, and stereotactic surgery robots. The laparoscopic surgical robot is a robot that performs minimally invasive surgery using a laparoscope and a small surgical tool.

복강경 수술은 배꼽 부위에 1cm 정도의 구멍을 뚫고 배 안을 들여다보기 위한 내시경인 복강경을 집어넣은 후 수술하는 첨단 수술기법으로서 향후 많은 발전이 기대되는 분야이다.Laparoscopic surgery is an advanced surgical technique that involves surgery after inserting a laparoscope, which is an endoscope for looking into the belly with a hole about 1 cm in the navel area, and is expected to be developed in the future.

최근의 복강경은 컴퓨터칩이 장착되어 육안으로 보는 것보다도 더 선명하면서도 확대된 영상을 얻을 수 있으며, 또 모니터를 통해 화면을 보면서 특별히 고안된 복강경용 수술 기구들을 사용하면 어떠한 수술도 가능할 정도로 발전되었다.Recent laparoscopic is equipped with a computer chip to obtain a clearer and enlarged image than the naked eye, and has been developed so that any operation can be performed using specially designed laparoscopic surgical instruments while viewing the screen through the monitor.

더욱이 복강경 수술은 그 수술 범위가 개복 수술과 거의 같으면서도, 개복수술에 비해 합병증이 적고, 시술 후 훨씬 빠른 시간 안에 치료를 시작할 수 있으며, 수술 환자의 체력이나 면역기능을 유지시키는 능력이 우수한 이점이 있다. 이로 인해 미국과 유럽 등지에서는 대장암 치료 등에 있어서는 복강경 수술이 점차 표준 수술로 인식되어 가는 추세이다.Moreover, laparoscopic surgery has the same range of surgery as laparotomy, but has fewer complications than laparotomy, and can start treatment much faster after the procedure, and it has the advantage of maintaining the stamina or immune function of the patient. have. As a result, laparoscopic surgery is increasingly recognized as a standard surgery for treating colorectal cancer in the US and Europe.

수술 로봇 시스템은 일반적으로 마스터 로봇과 슬레이브 로봇으로 구성된다. 수술자가 마스터 로봇에 구비된 조종기(예를 들어 핸들)를 조작하면, 슬레이브 로봇의 로봇 암에 결합되거나 로봇 암이 파지하고 있는 수술도구가 조작되어 수술이 수행된다.The surgical robot system generally consists of a master robot and a slave robot. When the operator manipulates a manipulator (for example, a handle) provided in the master robot, a surgical tool coupled to the robot arm of the slave robot or held by the robot arm is operated to perform surgery.

그러나 종래의 수술 로봇 시스템은 수술자가 수술 부위에 대한 영상을 얻기 위해서는 복강경을 원하는 위치로 이동하거나 영상 입력 각도를 조절하기 위한 별도의 사용자 조작을 요구한다. 즉, 수술자는 수술 과정 중에 손 또는 발을 이용하여 별도로 복강경의 제어를 위한 조작을 입력하여야 한다.However, the conventional surgical robot system requires a separate user operation for the operator to move the laparoscope to a desired position or to adjust the image input angle in order to obtain an image of the surgical site. That is, the operator must input a manipulation for the control of the laparoscope separately using the hands or feet during the surgical procedure.

그러나 이는 고도한 수준의 집중력을 유지하여야 하는 수술 진행 과정에서 수술자의 집중력을 약화시키는 원인이 될 수 있으며, 집중력의 약화에 따른 불완전한 수술은 수술 환자에게 심각한 후유증을 야기할 수 있는 문제점도 있다.However, this may be a cause of weakening the operator's concentration in the course of the surgery to maintain a high level of concentration, and incomplete surgery due to the weakened concentration has a problem that can cause serious sequelae to the surgical patient.

본 발명은 수술자가 원하는 수술 부위를 보고자 하는 행위만으로 복강경의 위치 및 영상 입력 각도가 제어되도록 할 수 있는 수술 로봇 시스템 및 그 복강경 조작 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a surgical robot system and a laparoscopy manipulation method that allows the operator to control the position and image input angle of the laparoscope only by looking at the desired surgical site.

또한 본 발명은 복강경의 조작을 위한 수술자의 별도의 조작이 불필요하여 수술자는 수술 행위에만 집중할 수 있도록 하는 수술 로봇 시스템 및 그 복강경 조작 방법을 제공하기 위한 것이다.In another aspect, the present invention is to provide a surgical robot system and a laparoscopy manipulation method that allows the operator to concentrate only on the surgical operation is not necessary because the operator does not need a separate operation for the operation of the laparoscope.

또한, 본 발명은 안면 인식을 이용한 기기 조작 방법에 관한 학습이 필요하지 않고 직관적으로 조작 방법이 이해될 수 있도록 하는 수술 로봇 시스템 및 그 복강경 조작 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a surgical robot system and a laparoscopic operation method that does not require learning about the device operation method using face recognition, and intuitively understand the operation method.

또한, 본 발명은 팔을 사용하지 않고 3차원 공간상에서의 얼굴 움직임만으로 다양한 방식으로 내시경 장치의 제어가 가능한 수술 로봇 시스템 및 그 복강경 조작 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, the present invention is to provide a surgical robot system and a laparoscopy manipulation method capable of controlling the endoscope device in a variety of ways by using only the movement of the face in three-dimensional space without using the arm.

본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
The technical problems other than the present invention can be easily understood from the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 조작신호를 이용하여 비젼부의 위치 및 영상 입력 각도 중 하나 이상을 제어하는 수술용 로봇으로서, 접촉된 수술자 얼굴의 움직임 방향 및 크기에 상응하는 방향 및 크기로 유동(遊動)되는 접면부와, 접면부가 유동되는 방향 및 크기에 상응하는 센싱 정보를 출력하는 움직임 감지부와, 센싱 정보를 이용하여 비젼부의 위치 및 영상 입력 각도 중 하나 이상에 대한 조작명령을 생성하여 출력하는 조작 명령 생성부를 포함하는 수술용 로봇이 제공된다.According to an aspect of the present invention, a surgical robot for controlling at least one of the position and the image input angle of the vision unit using the operation signal, the flow in the direction and size corresponding to the movement direction and size of the contacted operator's face ) And a motion detector for outputting sensing information corresponding to the direction and size of the contact of the contact part, and generating and outputting an operation command for at least one of the position and the image input angle of the vision part using the sensing information. There is provided a surgical robot including an operation command generation unit.

조작명령이 비젼부의 직선 조작 및 회전 조작 중 하나 이상에 관한 것인 경우, 수술용 로봇의 조작 핸들 방향이 그에 상응하도록 변경 조작될 수 있다.If the operation command relates to one or more of straight line operation and rotational operation of the vision unit, the operation handle direction of the surgical robot can be changed and operated accordingly.

접면부는 수술용 로봇의 콘솔(console) 패널의 일부로서 형성될 수 있다.The contact portion may be formed as part of a console panel of the surgical robot.

수술자 얼굴의 위치를 고정하기 위해 지지부가 접면부의 하나 이상의 개소에 돌출되어 형성될 수 있다.The support may be formed to protrude at one or more points of the contact portion to fix the position of the operator's face.

비젼부에 의해 획득된 영상이 시각(視覺) 정보로서 보여지도록 접안부가 접면부에 천공될 수 있다.The eyepiece may be perforated in the contacting portion such that the image obtained by the vision portion is shown as visual information.

비젼부에 의해 획득된 영상이 시각(視覺) 정보로서 보여지도록 접면부는 빛이 투과되는 재질의 재료로 형성될 수 있다.The contact portion may be formed of a material of light transmitting material so that the image obtained by the vision portion is shown as visual information.

수술용 로봇은, 접면부 또는 지지부에 수술자 얼굴이 접촉되었는지 여부를 감지하는 접촉 감지부와, 접촉 감지부의 감지에 의해 접촉 해제가 인식되면, 접면부가 디폴트(default)로 지정된 위치 및 상태인 기준 상태로 복귀되도록 처리하는 원상태 복원부를 더 포함할 수 있다.The surgical robot includes a touch sensing unit for detecting whether the operator's face is in contact with the contact portion or the support, and a reference state in which the contact portion is designated as a default position and state when the contact release is recognized by the sensing of the contact sensing unit. It may further include an original state recovery unit for processing to return to.

원상태 복원부는 센싱 정보에 따른 접면부 유동 방향 및 크기의 역 조작으로서 접면부가 기준 상태로 복귀되도록 처리할 수 있다.The original state restoration unit may process the contact portion to return to the reference state by reverse manipulation of the contact portion flow direction and size according to the sensing information.

수술용 로봇은, 순차적으로 생성된 이미지 데이터를 시간순으로 비교 판단하여 눈동자의 위치 변화, 눈 모양의 변화 및 주시방향 중 하나 이상을 해석한 해석 정보를 생성하는 아이트래커부를 더 포함할 수 있다. 또한, 수술용 로봇의 내측에서 접면부를 향해 촬상하여 이미지 데이터를 생성하는 카메라부와, 생성된 이미지 데이터를 저장하는 저장부가 더 포함될 수도 있다.The surgical robot may further include an eye tracker unit configured to compare the sequentially generated image data in order of time to generate analysis information for analyzing one or more of a change in the position of the eye, a change in the shape of the eye, and a gaze direction. The camera unit may further include a camera unit for generating image data by capturing toward the contact portion inside the surgical robot, and a storage unit for storing the generated image data.

조작 명령 생성부는 해석 정보가 임의의 조작명령으로서 미리 설정된 변화를 만족하는지 여부를 판단하고, 만족하는 경우 상응하는 조작명령을 출력할 수 있다.The operation command generation unit may determine whether the analysis information satisfies a preset change as an arbitrary operation command, and output a corresponding operation command when the operation information is satisfied.

비젼부는 현미경, 내시경 중 어느 하나일 수 있고, 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상일 수 있다.The vision portion may be any one of a microscope and an endoscope, and the endoscope may be one or more of laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, parenteral, bladder, rectal, duodenum, mediastinal and cardiac.

접면부는 탄성체에 의해 지지되도록 콘솔 패널의 전면에 형성되고, 탄성체는 접면부의 움직임을 위한 외력이 제거되면 접면부가 원위치로 복귀되도록 복원력을 제공할 수 있다.
The contact portion is formed on the front surface of the console panel to be supported by the elastic body, the elastic body may provide a restoring force so that the contact portion is returned to its original position when the external force for the movement of the contact portion is removed.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 조작신호를 이용하여 비젼부의 위치 및 영상 입력 각도 중 하나 이상을 제어하는 수술용 로봇으로서, 비젼부에 의해 획득된 영상을 시각(視覺) 정보로 제공하기 위한 접안부와, 접안부를 통해 보여지는 눈동자의 위치 변화, 눈 모양의 변화 및 주시방향 중 하나 이상을 해석한 해석 정보를 생성하는 아이트래커부와, 해석 정보가 임의의 조작명령으로서 미리 설정된 변화를 만족하는지 여부를 판단하고, 만족하는 경우 비젼부를 조작하기 위한 조작명령을 출력하는 조작 명령 생성부를 포함하는 수술용 로봇이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a surgical robot for controlling at least one of the position and the image input angle of the vision unit using the operation signal, the eyepiece for providing the image obtained by the vision unit as visual information; The eye tracker unit for generating analysis information analyzing one or more of a change in the position of the pupil, a change in the shape of the eye, and a viewing direction seen through the eyepiece; and whether the analysis information satisfies a preset change as an arbitrary operation command. There is provided a surgical robot including an operation command generation unit that determines and outputs an operation command for operating the vision unit when satisfied.

아이트래커부는, 수술용 로봇의 내측에서 접안부를 향해 촬상하여 이미지 데이터를 생성하는 카메라 유닛과, 생성된 이미지 데이터를 저장하는 저장 유닛과, 순차적으로 생성된 이미지 데이터를 시간순으로 비교 판단하여 눈동자의 위치 변화, 눈 모양의 변화 및 주시방향 중 하나 이상을 해석한 해석 정보를 생성하는 아이트래커 유닛을 포함할 수 있다.The eye tracker unit includes a camera unit for imaging the eyepiece from the inside of the surgical robot to generate image data, a storage unit for storing the generated image data, and sequentially comparing the image data generated sequentially to determine the position of the pupil. It may include an eye tracker unit for generating analysis information that interprets one or more of a change, an eye shape change, and a viewing direction.

접안부는 수술용 로봇의 콘솔(console) 패널의 일부로서 형성된 접면부에 천공될 수 있다.
The eyepiece may be perforated in a contact portion formed as part of a console panel of the surgical robot.

본 발명의 또 다른 측면에 다르면, 조작신호를 이용하여 비젼부를 제어하는 수술용 로봇으로서, 피사체를 촬상하여 이미지 데이터를 생성하는 촬상부와, 이미지 데이터에 포함된 얼굴에서 양안(兩眼)의 중심점을 연장한 직선과 화면 중심선이 이루는 내각의 크기 및 회전 방향을 해석하고, 이전에 촬영된 이미지 데이터에 대해 해석된 내각의 크기 및 회전 방향을 비교하여 얼굴의 회전 방향 및 회전 각도에 관한 변위량 정보를 생성하는 각도 및 거리 산출부와, 변위량 정보에 상응하여 비젼부가 조작되도록 하기 위한 조작 명령을 생성하여 출력하는 조작 명령 생성부를 포함하는 수술용 로봇이 제공된다.According to still another aspect of the present invention, there is provided a surgical robot for controlling a vision unit by using an operation signal, comprising: an imaging unit for imaging an object to generate image data, and a center point of both eyes in a face included in the image data Analyze the size and rotation direction of the cabinet formed by the straight line extending from the screen and the center line of the screen, and compare the size and rotation direction of the analyzed cabinet with respect to previously photographed image data to obtain displacement information on the rotation direction and rotation angle of the face. There is provided a surgical robot including an angle and distance calculator to generate and an operation command generator for generating and outputting an operation command for operating the vision unit according to the displacement information.

각도 및 거리 산출부는 이전에 촬영된 이미지 데이터에서 해석된 상기 얼굴 내의 기준점과 이미지 데이터에서 해석된 얼굴 내의 기준점간의 거리 정보를 더 산출하되, 산출된 거리 정보는 비젼부의 평행 이동 조작을 위해 변위량 정보에 포함될 수 있다.The angle and distance calculator further calculates distance information between the reference point in the face interpreted from the previously photographed image data and the reference point in the face interpreted from the image data, and the calculated distance information is applied to the displacement amount information for parallel movement manipulation of the vision unit. May be included.

각도 및 거리 산출부는 이전에 촬영된 이미지 데이터에서 해석된 얼굴 내 양안의 간격과 이미지 데이터에서 해석된 얼굴 내 양안의 간격 간의 변화량을 더 산출하되, 양안의 간격간의 변화량은 비젼부의 영상 배율 조절을 위해 변위량 정보에 포함될 수 있다.The angle and distance calculator further calculates the amount of change between the distance between the two eyes in the face analyzed in the previously photographed image data and the distance between the eyes in the face interpreted in the image data. It may be included in the displacement information.

비젼부는 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상일 수 있다.The vision part may be one or more of laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, parenteral, bladder, rectal, duodenum, mediastinal, cardiac, or cardiac.

비젼부는 3차원 영상 획득을 위한 장치일 수 있으며, 얼굴, 눈의 위치에 따라 3차원 영상 처리를 위한 좌/우 영상이 겹치는 정도가 조절될 수 있다.The vision unit may be a device for acquiring 3D images, and the degree of overlapping the left and right images for 3D image processing may be adjusted according to positions of the face and eyes.

수술용 로봇은 인증된 사용자의 사진 이미지를 저장하는 저장부와, 이미지 데이터에 포함된 얼굴의 특징 요소와 사진 이미지에 포함된 얼굴의 특징 요소간의 유사도를 산출하고, 산출된 유사도가 미리 지정된 값 이상인 경우에만 조작 명령을 생성하여 출력하도록 조작 명령 생성부를 제어하는 판단부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 얼굴의 특징 요소는 구성 부위의 위치 및 모양, 눈동자 색상, 얼굴의 모양, 피부 색상, 피부 주름의 형태, 홍채 중 하나 이상일 수 있고, 구성 부위는 눈, 눈썹, 코 및 입 중 하나 이상일 수 있다.The surgical robot calculates a similarity between a storage unit storing a photographic image of an authenticated user, a feature of a face included in the image data and a feature of a face included in the photo image, and the calculated similarity is equal to or greater than a predetermined value. The apparatus may further include a determining unit configured to control the manipulation command generator to generate and output the manipulation command only. Here, the feature elements of the face may be one or more of the position and shape of the constituent parts, the color of the eyes, the shape of the face, the skin color, the form of skin wrinkles, the iris, the constituent parts may be one or more of the eyes, eyebrows, nose and mouth have.

수술용 로봇은, 얼굴 모습이 위치되어야 하는 영역 정보 및 이미지 데이터에 포함되는 얼굴 크기의 기준값 중 하나 이상인 유효 사용자 정보를 저장하는 저장부와, 이미지 데이터에 포함된 얼굴이 유효 사용자 정보를 만족하는지 여부를 판단하여 만족하는 경우에만 조작 명령을 생성하여 출력하도록 조작 명령 생성부를 제어하는 판단부를 더 포함할 수 있다.The surgical robot includes a storage unit for storing effective user information that is one or more of area information on which a face shape is to be located and reference value of a face size included in the image data, and whether the face included in the image data satisfies the effective user information. The apparatus may further include a determiner configured to control the manipulation command generation unit to generate and output the manipulation command only when it is determined and satisfied.

수술용 로봇은 이미지 데이터에 포함된 얼굴 움직임 상태가 일정 시간 이상 유지되는지 여부를 판단하여, 일정 시간 이상 얼굴 움직임 상태가 유지되는 경우에만 조작 명령을 생성하여 출력하도록 조작 명령 생성부를 제어하는 판단부를 더 포함할 수 있다.The surgical robot determines whether the facial motion state included in the image data is maintained for a predetermined time or more, and further determines a control unit for controlling the operation command generation unit to generate and output an operation command only when the facial motion state is maintained for a predetermined time or more. It may include.

수술용 로봇은 이미지 데이터에 포함된 얼굴 움직임 정도가 미리 설정된 범위를 초과하는지 여부를 판단하여, 미리 설정된 범위를 초과하는 경우에만 조작 명령을 생성하여 출력하도록 조작 명령 생성부를 제어하는 판단부를 더 포함할 수 있다.The surgical robot may further include a determination unit configured to determine whether the degree of facial movement included in the image data exceeds a preset range, and to control the manipulation command generation unit to generate and output the manipulation command only when the degree of movement of the face exceeds the preset range. Can be.

수술용 로봇은, 머리의 움직임 및 얼굴 표정 중 하나 이상의 변화에 대해 생성될 조작 명령 정보를 저장하는 저장부와, 복수의 이미지 데이터를 해석하여 얼굴 표정 및 머리 움직임 중 하나 이상의 변화 정보를 생성하고 상응하는 조작 명령 정보에 따른 조작 명령을 생성하여 출력하도록 조작 명령 생성부를 제어하는 판단부를 더 포함할 수 있다.
The surgical robot includes a storage unit which stores operation command information to be generated for at least one change of the head movement and the facial expression, and generates a change information corresponding to at least one of the facial expression and the head movement by interpreting the plurality of image data. The apparatus may further include a determining unit configured to control the operation command generator to generate and output an operation command according to the operation command information.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 수술용 로봇이 비젼부의 위치 및 영상 입력 각도 중 하나 이상을 제어하기 위한 조작 방법으로서, 접면부가 유동(遊動)되는 방향 및 크기에 상응하는 센싱 정보를 출력하는 단계와, 센싱 정보를 이용하여 비젼부의 위치 및 영상 입력 각도 중 하나 이상에 대한 조작명령을 생성하여 출력하는 단계를 포함하되, 접면부는 수술용 로봇의 콘솔 패널의 일부로서 형성되고, 접촉된 수술자 얼굴의 움직임 방향 및 크기에 상응하는 방향 및 크기로 유동되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 비젼부 조작 방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, the surgical robot for controlling one or more of the position of the vision portion and the image input angle, the step of outputting the sensing information corresponding to the direction and the size of the contact portion flows; And generating and outputting an operation command for at least one of the position and the image input angle of the vision unit using the sensing information, wherein the contact portion is formed as part of the console panel of the surgical robot, Provided is a method for operating a vision unit, which is configured to flow in a direction and a size corresponding to the direction and size of movement.

비젼부 조작 방법은, 접면부에 수술자 얼굴이 접촉된 상태인지 여부를 판단하는 단계와, 접촉된 상태인 경우, 센싱 정보의 출력이 개시되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.The vision unit manipulation method may further include determining whether the operator's face is in contact with the contact portion, and if the contact is in contact with the operator, controlling to start output of sensing information.

비젼부 조작 방법은, 접촉이 해제된 상태인 경우, 접면부가 디폴트(default)로 지정된 위치 및 상태인 기준 상태로 존재하는지 여부를 판단하는 단계와, 기준 상태로 존재하지 않는 경우, 기준 상태로 복귀되도록 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.The operation method of the vision unit includes determining whether the contact portion exists as a reference state which is a position and state designated as default when the contact is released, and when the contact state is not present, returning to the reference state. It may further comprise the step of processing.

기준 상태로의 복귀는, 센싱 정보에 따른 접면부 유동 방향 및 크기의 역 조작에 의해 수행될 수 있다.The return to the reference state may be performed by inverse manipulation of the contact portion flow direction and size according to the sensing information.

비젼부 조작 방법은, 수술용 로봇의 내측에서 접면부를 향해 촬상한 이미지 데이터를 생성하여 저장하는 단계와, 저장된 이미지 데이터를 시간순으로 비교 판단하여 눈동자의 위치 변화, 눈 모양의 변화 및 주시방향 중 하나 이상을 해석한 해석 정보를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.Vision operating method includes the steps of generating and storing the image data taken from the inner side of the surgical robot toward the contact portion, and comparing the stored image data in chronological order to determine the position of the pupil, the change of the eye shape and the direction of attention The method may further include generating interpretation information of one or more interpretations.

비젼부 조작 방법은, 해석 정보가 임의의 조작명령으로서 미리 설정된 변화를 만족하는지 여부를 판단하는 단계와, 만족하는 경우 상응하도록 미리 설정된 조작명령을 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.The vision unit manipulation method may further include determining whether the analysis information satisfies a preset change as an arbitrary manipulation command, and outputting a corresponding manipulation command that is preset accordingly if satisfied.

접면부는 탄성체에 의해 지지되도록 콘솔 패널의 전면에 형성되고, 탄성체는 접면부의 움직임을 위한 외력이 제거되면 접면부가 원위치로 복귀되도록 복원력을 제공할 수 있다.
The contact portion is formed on the front surface of the console panel to be supported by the elastic body, the elastic body may provide a restoring force so that the contact portion is returned to its original position when the external force for the movement of the contact portion is removed.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 조작신호를 이용하여 비젼부의 위치 및 영상 입력 각도 중 하나 이상을 제어하는 수술용 로봇으로서, 비젼부에 의해 획득된 영상을 시각(視覺) 정보로 제공하기 위한 접면부와, 접면부를 통해 보여지는 얼굴의 움직임을 해석한 해석 정보를 생성하는 분석 처리부와, 해석 정보가 임의의 조작명령으로서 미리 설정된 변화를 만족하는지 여부를 판단하고, 만족하는 경우 비젼부를 조작하기 위한 조작명령을 출력하는 조작 명령 생성부를 포함하는 수술용 로봇이 제공된다.According to another aspect of the present invention, a surgical robot for controlling at least one of the position and the image input angle of the vision unit using the operation signal, a contact for providing the image obtained by the vision unit as visual information An analysis processor for generating analysis information for analyzing the face part, the movement of the face seen through the contact part, and determining whether the analysis information satisfies a preset change as an arbitrary operation command, and if so, to operate the vision part. There is provided a surgical robot including an operation command generation unit for outputting an operation command.

분석 처리부는, 수술용 로봇의 내측에서 상기 접면부를 향해 촬상하여 이미지 데이터를 생성하는 카메라 유닛과, 생성된 이미지 데이터를 저장하는 저장 유닛과, 순차적으로 생성된 이미지 데이터에서 소정의 특징점의 위치 변화를 시간순으로 비교 판단하여 얼굴의 움직임에 대한 해석 정보를 생성하는 분석 유닛을 포함할 수 있다.The analysis processing unit includes a camera unit for generating image data by imaging toward the contact portion inside the surgical robot, a storage unit for storing the generated image data, and a change in position of a predetermined feature point in the sequentially generated image data. It may include an analysis unit for generating the analysis information on the movement of the face by comparing and determining in chronological order.

접면부는 상기 수술용 로봇의 콘솔(console) 패널의 일부로서 형성될 수 있으며, 비젼부에 의해 획득된 영상이 시각(視覺) 정보로서 보여지도록 접면부는 빛이 투과되는 재질의 재료로 형성될 수 있다.
The contact portion may be formed as part of a console panel of the surgical robot, and the contact portion may be formed of a material of light transmitting material so that the image obtained by the vision part is viewed as visual information. Can be.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 수술용 로봇이 비젼부의 위치 및 영상 입력 각도 중 하나 이상을 제어하기 위한 조작 방법으로서, 접안부를 통해 보여지는 눈동자의 위치 변화, 눈 모양의 변화 및 주시방향 중 하나 이상을 해석한 해석 정보를 생성하는 단계와, 해석 정보가 임의의 조작명령으로서 미리 설정된 변화를 만족하는지 여부를 판단하는 단계와, 만족하는 경우, 비젼부의 위치 및 영상 입력 각도 중 하나 이상에 대한 조작명령을 생성하여 출력하는 단계를 포함하는 비젼부 조작 방법이 제공된다.According to another aspect of the invention, the surgical robot is a control method for controlling one or more of the position and the image input angle of the vision portion, one of the position change, eye shape change and the direction of eye viewing through the eyepiece Generating analysis information that interprets the above, determining whether the analysis information satisfies a preset change as an arbitrary operation command, and if satisfactory, manipulating at least one of the position of the vision unit and the image input angle. A vision operation method is provided that includes generating and outputting a command.

해석 정보를 생성하는 단계는, 수술용 로봇의 내측에서 접안부를 향해 촬상한 이미지 데이터를 생성하여 저장하는 단계와, 저장된 이미지 데이터를 시간순으로 비교 판단하여 눈동자의 위치 변화, 눈 모양의 변화 및 주시방향 중 하나 이상을 해석한 해석 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
The generating of the analysis information includes generating and storing image data photographed toward the eyepiece from the inside of the surgical robot, and comparing the stored image data in chronological order to determine the position of the pupil, the change of the eye shape, and the gaze direction. It may include generating analysis information that interprets one or more of the.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 수술용 로봇이 비젼부를 조작하기 위한 방법으로서, 피사체를 촬상하여 이미지 데이터를 생성하는 단계와, 이미지 데이터에 포함된 얼굴에서 양안(兩眼)의 중심점을 연장한 직선과 화면 중심선이 이루는 내각의 크기 및 회전 방향을 해석하고, 이전에 촬영된 이미지 데이터에 대해 해석된 내각의 크기 및 회전 방향을 비교하여 얼굴의 회전 방향 및 회전 각도에 관한 변위량 정보를 생성하는 단계와, 변위량 정보에 상응하여 비젼부가 조작되도록 하기 위한 조작 명령을 생성하여 출력하는 단계를 포함하는 비젼부 조작 방법이 제공된다.According to still another aspect of the present invention, a method for operating a vision unit by a surgical robot includes imaging an object to generate image data, and extending a center point of both eyes from a face included in the image data. Analyzing the size and rotation direction of the cabinet formed by the straight line and the center line of the screen, and generating displacement information on the rotation direction and the rotation angle of the face by comparing the size and rotation direction of the analyzed cabinet with respect to previously photographed image data. And generating and outputting an operation command for causing the vision unit to be operated in correspondence with the displacement amount information.

변위량 정보를 생성하는 단계는, 이전에 촬영된 이미지 데이터에서 해석된 얼굴 내의 기준점과 이미지 데이터에서 해석된 얼굴 내의 기준점간의 거리 정보를 산출하는 단계와, 산출된 거리 정보를 비젼부의 평행 이동 조작을 위해 변위량 정보에 포함시키는 단계를 포함할 수 있다.The generating of the displacement information may include calculating distance information between a reference point in the face interpreted from previously photographed image data and a reference point in the face interpreted in the image data, and converting the calculated distance information into a vision unit for parallel movement operation. It may include the step of including in the displacement information.

변위량 정보를 생성하는 단계는, 이전에 촬영된 이미지 데이터에서 해석된 얼굴 내 양안의 간격과 이미지 데이터에서 해석된 얼굴 내 양안의 간격 간의 변화량을 산출하는 단계와, 양안의 간격간의 변화량을 비젼부의 영상 배율 조절을 위해 변위량 정보에 포함시키는 단계를 포함할 수 있다.The generating of the displacement information may include calculating a change amount between the distance between the both eyes in the face analyzed from the previously photographed image data and the distance between the both eyes in the face interpreted from the image data; It may include the step of including in the displacement information for scaling.

비젼부는 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상일 수 있다.The vision part may be one or more of laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, parenteral, bladder, rectal, duodenum, mediastinal, cardiac, or cardiac.

비젼부는 3차원 영상 획득을 위한 장치일 수 있으며, 얼굴, 눈의 위치에 따라 3차원 영상 처리를 위한 좌/우 영상이 겹치는 정도가 조절될 수 있다.The vision unit may be a device for acquiring 3D images, and the degree of overlapping the left and right images for 3D image processing may be adjusted according to positions of the face and eyes.

비젼부 조작 방법은, 이미지 데이터에 포함된 얼굴의 특징 요소와 저장부에 미리 저장된 인증된 사용자의 사진 이미지간의 유사도를 산출하는 단계와, 산출된 유사도가 미리 지정된 값 이상인 경우에만 조작 명령을 생성하여 출력하는 단계가 수행되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 얼굴의 특징 요소는 구성 부위의 위치 및 모양, 눈동자 색상, 얼굴의 모양, 피부 색상, 피부 주름의 형태, 홍채 중 하나 이상일 수 있고, 구성 부위는 눈, 눈썹, 코 및 입 중 하나 이상일 수 있다.The operation method of the vision unit includes calculating a similarity between a feature element of a face included in the image data and a photographic image of an authenticated user previously stored in the storage unit, and generating an operation command only when the calculated similarity is equal to or greater than a predetermined value. The method may further include controlling the outputting to be performed. Here, the feature elements of the face may be one or more of the position and shape of the constituent parts, the color of the eyes, the shape of the face, the skin color, the form of skin wrinkles, the iris, the constituent parts may be one or more of the eyes, eyebrows, nose and mouth have.

비젼부 조작 방법은, 이미지 데이터에 포함된 얼굴이 미리 저장된 유효 사용자 정보를 만족하는지 여부를 판단하는 단계와, 만족하는 경우에만 조작 명령을 생성하여 출력하는 단계가 수행되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 저장부에는 이미지 데이터 내에서 얼굴 모습이 위치되어야 하는 영역 정보 및 이미지 데이터에 포함되는 얼굴 크기의 기준값 중 하나 이상인 유효 사용자 정보가 미리 저장될 수 있다.The vision unit manipulation method may further include determining whether a face included in the image data satisfies pre-stored effective user information, and controlling to generate and output an operation command only when the face is satisfied. Can be. The storage unit may store in advance effective user information that is one or more of area information on which a face shape is to be located in the image data and reference values of a face size included in the image data.

비젼부 조작 방법은, 이미지 데이터에 포함된 얼굴 움직임 상태가 일정 시간 이상 유지되는지 여부를 판단하는 단계와, 일정 시간 이상 얼굴 움직임 상태가 유지되는 경우에만 조작 명령을 생성하여 출력하는 단계가 수행되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.The vision unit manipulation method includes controlling whether the face motion state included in the image data is maintained for a predetermined time or more, and generating and outputting an operation command only when the face motion state is maintained for a predetermined time or more. It may further comprise the step.

비젼부 조작 방법은, 이미지 데이터에 포함된 얼굴 움직임 정도가 미리 설정된 범위를 초과하는지 여부를 판단하는 단계와, 미리 설정된 범위를 초과하는 경우에만 조작 명령을 생성하여 출력하는 단계가 수행되도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.The operation method of the vision unit includes determining whether the degree of facial movement included in the image data exceeds a preset range, and controlling to perform a step of generating and outputting an operation command only when the preset range is exceeded. It may further include.

비젼부 조작 방법은, 복수의 이미지 데이터를 해석하여 얼굴 표정 및 머리 움직임 중 하나 이상의 변화 정보를 생성하는 단계와, 얼굴 표정 및 머리 움직임 중 하나 이상의 변화 정보에 상응하는 조작 명령 정보에 따른 조작 명령을 생성하여 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다. 저장부에는 머리의 움직임 및 얼굴 표정의 변화에 대해 생성될 조작 명령 정보가 미리 저장될 수 있다.
The vision unit manipulation method includes: generating a change information of at least one of facial expression and head movement by analyzing a plurality of image data, and performing an operation command according to operation command information corresponding to at least one change information of facial expression and head movement. The method may further include generating and outputting. The storage unit may store in advance manipulation command information to be generated for changes in head movement and facial expression.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 수술자가 원하는 수술 부위를 보고자 하는 행위만으로 복강경의 위치 및 영상 입력 각도가 제어되도록 할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, the operator can control the position of the laparoscope and the image input angle only by the act of seeing the desired surgical site.

또한, 복강경의 조작을 위한 수술자의 별도의 조작이 불필요하여 수술자는 수술 행위에만 집중할 수 있도록 하는 효과도 있다.In addition, the operator does not need a separate operation for the operation of the laparoscopic has the effect of allowing the operator to focus on the operation only.

또한, 안면 인식을 이용한 기기 조작 방법에 관한 학습이 필요하지 않고 직관적으로 조작 방법이 이해될 수 있도록 하는 효과도 있다.In addition, there is an effect that the operation method can be intuitively understood without learning about a device operation method using face recognition.

또한, 팔을 사용하지 않고 3차원 공간상에서의 얼굴 움직임만으로 다양한 방식으로 내시경 장치의 제어가 가능한 효과도 있다.
In addition, there is an effect that can control the endoscope device in a variety of ways by using only the movement of the face in three-dimensional space without using the arm.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 전체구조를 나타낸 평면도.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 마스터 인터페이스를 나타낸 개념도.
도 2b 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 접면부의 움직임 형태를 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복강경 조작 명령을 생성하기 위한 텔레스코픽 표시부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령을 생성하기 위한 텔레스코픽 표시부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령을 생성하기 위한 텔레스코픽 표시부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법을 나타낸 순서도.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법을 나타낸 순서도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 텔레스코픽 표시부에 의한 영상 표시 형태를 예시한 도면.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법을 나타낸 순서도.
도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수술용 로봇의 마스터 인터페이스를 나타낸 개념도.
도 13a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.
도 13b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 유닛의 동작 개념을 나타낸 도면.
도 14 및 도 15는 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작을 위한 안면 움직임을 예시한 도면.
도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 유닛의 동작 과정을 나타낸 순서도.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 16의 단계 1610을 구체화하여 나타낸 순서도.
1 is a plan view showing the overall structure of a surgical robot according to an embodiment of the present invention.
Figure 2a is a conceptual diagram showing a master interface of the surgical robot according to an embodiment of the present invention.
2b to 2e are diagrams illustrating the movement form of the contact portion according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a block diagram schematically showing the configuration of a telescopic display unit for generating a laparoscopic operation command according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of transmitting a laparoscope manipulation command according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a telescopic display unit for generating a laparoscopic manipulation command according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of transmitting a laparoscope manipulation command according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a telescopic display unit for generating a laparoscopic manipulation command according to another embodiment of the present invention. FIG.
8 is a flowchart illustrating a method of transmitting a laparoscopic manipulation command according to another embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating a method of transmitting a laparoscopic manipulation command according to another embodiment of the present invention.
10 is a view illustrating an image display form by a telescopic display unit according to an embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a method of transmitting a laparoscopic manipulation command according to another embodiment of the present invention.
12 is a conceptual diagram showing a master interface of a surgical robot according to another embodiment of the present invention.
13A is a block diagram schematically showing the configuration of a laparoscopic manipulation unit according to another embodiment of the present invention.
13B is a view showing an operation concept of a laparoscopic manipulation unit according to another embodiment of the present invention.
14 and 15 illustrate facial movements for laparoscopic manipulation, respectively, according to another embodiment of the present invention.
Figure 16 is a flow chart showing the operation of the laparoscopic operation unit according to another embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a flow diagram specifically illustrating step 1610 of FIG. 16 in accordance with another embodiment of the present invention. FIG.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

또한, 명세서에 기재될 수 있는 "...부", "...기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.In addition, the terms "... unit", "... group", "module" and the like that can be described in the specification means a unit for processing at least one function or operation, which means hardware or software or hardware and It can be implemented in a combination of software.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the following description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding components are given the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. Shall be.

또한, 본 발명의 다양한 실시예들을 설명함에 있어, 각 실시예가 독립적으로 해석되거나 실시되어야 하는 것은 아니며, 각 실시예에서 설명되는 특징 요소 및/또는 기술적 사상들이 개별적으로 설명되는 다른 실시예에 조합되어 해석되거나 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.In addition, in describing various embodiments of the present invention, each embodiment should not be interpreted or implemented independently, and the feature elements and / or technical ideas described in each embodiment may be combined with other embodiments separately described. It is to be understood that it may be interpreted or practiced.

또한, 이하의 설명을 통해 본 발명이 내시경, 현미경 등의 비젼부가 이용되는 수술이나 실험 등에 범용적으로 사용될 수 있는 기술적 사상임이 명확해질 것이다. 아울러, 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 등으로 다양화될 수도 있다. 다만, 이하에서는 설명 및 이해의 편의를 도모하기 위해 비젼부가 일종의 내시경, 즉 복강경인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
In addition, through the following description it will be apparent that the present invention is a technical idea that can be used universally for surgery or experiments in which vision parts such as endoscopes and microscopes are used. In addition, the endoscope may be diversified into laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, parenteral, bladder, rectal, duodenum, mediastinal, cardiac, and the like. However, hereinafter, the case of the vision unit is a kind of endoscope, that is, laparoscope for the convenience of explanation and understanding will be described as an example.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 전체구조를 나타낸 평면도이고, 도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 마스터 인터페이스를 나타낸 개념도이며, 도 2b 내지 도 2e는 본 발명의 일 실시예에 따른 접면부의 움직임 형태를 예시한 도면이다.1 is a plan view showing the overall structure of a surgical robot according to an embodiment of the present invention, Figure 2a is a conceptual diagram showing a master interface of the surgical robot according to an embodiment of the present invention, Figures 2b to 2e FIG. Is a view illustrating a movement form of a contacting unit according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1 및 도 2a를 참조하면, 수술용 로봇 시스템은 수술대에 누워있는 환자에게 수술을 행하는 슬레이브 로봇(2)과 슬레이브 로봇(2)을 수술자가 원격 조종하는 마스터 로봇(1)을 포함한다. 마스터 로봇(1)과 슬레이브 로봇(2)이 반드시 물리적으로 독립된 별도의 장치로 분리되어야 하는 것은 아니며, 하나로 통합되어 일체형으로 구성될 수 있으며, 이 경우 마스터 인터페이스(4)는 예를 들어 일체형 로봇의 인터페이스 부분에 상응할 수 있다.1 and 2A, a surgical robot system includes a slave robot 2 performing surgery on a patient lying on an operating table and a master robot 1 remotely controlling a slave robot 2. The master robot 1 and the slave robot 2 are not necessarily separated into separate devices that are physically independent, but may be integrated into one and integrally formed, in which case the master interface 4 may be, for example, of an integrated robot. May correspond to an interface portion.

마스터 로봇(1)의 마스터 인터페이스(4)는 모니터부(6), 텔레스코픽 표시부(20) 및 마스터 조종기를 포함하고, 슬레이브 로봇(2)은 로봇 암(3) 및 복강경(5)을 포함한다. The master interface 4 of the master robot 1 comprises a monitor 6, a telescopic display 20 and a master manipulator, and the slave robot 2 comprises a robot arm 3 and a laparoscope 5.

마스터 인터페이스(4)의 모니터부(6)는 하나 이상의 모니터들로 구성될 수 있으며, 각 모니터에 수술시 필요한 정보들이 개별적으로 표시되도록 할 수 있다. 도 1 및 2에는 모니터부(6)가 텔레스코픽 표시부(20)를 기준으로 양 측면에 하나씩 포함되는 경우가 예시되었으나, 모니터의 수량은 표시를 요하는 정보의 유형이나 종류 등에 따라 다양하게 결정될 수 있다.The monitor unit 6 of the master interface 4 may be composed of one or more monitors, and each monitor may be individually displayed information necessary for the operation. 1 and 2 illustrate a case in which the monitor unit 6 is included on each side of the telescopic display unit 20 one by one, but the quantity of the monitor may be variously determined according to the type or type of information requiring display. .

모니터부(6)는 예를 들어 환자에 대한 하나 이상의 생체 정보를 출력할 수 있다. 이 경우, 모니터부(6)의 하나 이상의 모니터를 통해 환자의 상태를 나타내는 지표, 예를 들면, 체온, 맥박, 호흡 및 혈압 등과 같은 생체 정보 중 하나 이상이 출력될 수 있으며, 복수의 정보가 출력되는 경우 각 정보는 영역별로 나뉘어져 출력될 수도 있다. 이러한 생체 정보를 마스터 로봇(1)으로 제공하기 위해, 슬레이브 로봇(2)은 체온 측정 모듈, 맥박 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 혈압 측정 모듈, 심전도 측정 모듈 등 중 하나 이상을 포함하는 생체 정보 측정 유닛을 포함할 수 있다. 각 모듈에 의해 측정된 생체 정보는 아날로그 신호 또는 디지털 신호의 형태로 슬레이브 로봇(2)에서 마스터 로봇(1)으로 전송될 수도 있으며, 마스터 로봇(1)은 수신된 생체 정보를 모니터부(6)를 통해 디스플레이할 수 있다.The monitor unit 6 may output one or more biometric information about the patient, for example. In this case, at least one of indicators indicating the patient's condition, for example, biometric information such as body temperature, pulse rate, respiration and blood pressure may be output through at least one monitor of the monitor unit 6, and a plurality of pieces of information may be output. In this case, each piece of information may be divided and output by area. In order to provide such biometric information to the master robot 1, the slave robot 2 includes a biometric information measuring unit including at least one of a body temperature measuring module, a pulse measuring module, a respiratory measuring module, a blood pressure measuring module, an electrocardiogram measuring module, and the like. It may include. The biometric information measured by each module may be transmitted from the slave robot 2 to the master robot 1 in the form of an analog signal or a digital signal, and the master robot 1 monitors the received biometric information. Can be displayed via

마스터 인터페이스(4)의 텔레스코픽 표시부(20)는 수술자에게 수술 부위로서 복강경(5)을 통해 입력되는 영상을 제공한다. 수술자는 텔레스코픽 표시부(20)의 접면부(210)에 형성된 접안부(220)를 통해 해당 영상을 보고, 마스터 조종기를 조종하여 로봇 암(3) 및 단부 이펙터(effector)를 조작함으로써 수술부위에 대한 수술을 진행한다. 도 2a에는 접면부(210)의 일예로서 패널(panel) 형태로 구현된 경우가 예시되었으나, 접면부(210)는 마스터 인터페이스(4)의 내측을 향하도록 함입되어 형성될 수도 있다. 또한, 도 2a에는 접면부(210)에 수술자가 복강경(5)에 의해 획득된 영상을 보기위한 접안부(220)가 형성된 경우가 예시되었으나, 접면부(210)가 그 뒷면의 영상이 투과되어 보여지는 재료로 형성되는 경우 접안부(220)의 형성은 생략될 수도 있다. 접면부(210) 뒷면의 영상이 투과되어 수술자에게 보여질 수 있도록 접면부(210)는 예를 들어 투명 재질의 재료로 형성되거나, 편광 필름으로 코팅되거나 3D IMAX 영화를 보기 위해 사용되는 색안경 등의 빛 투과성 재료에 의해 형성될 수도 있다.The telescopic display unit 20 of the master interface 4 provides the operator with an image input through the laparoscope 5 as a surgical site. The operator views the image through the eyepiece 220 formed on the contact portion 210 of the telescopic display portion 20, and manipulates the robot arm 3 and the end effector by manipulating the master controller to operate on the surgical site. Proceed. 2A illustrates a case in which a panel portion 210 is implemented as an example of the folding portion 210, the folding portion 210 may be recessed to face the inside of the master interface 4. In addition, FIG. 2A illustrates a case in which the eyepiece 220 for the operator to view the image acquired by the laparoscope 5 is formed on the contacting part 210, but the contacting part 210 is shown through the image of the back side. When formed of a losing material, the formation of the eyepiece 220 may be omitted. For example, the folding unit 210 may be formed of a transparent material, coated with a polarizing film, or used to watch a 3D IMAX film so that an image of the rear surface of the folding unit 210 may be transmitted to the operator. It may be formed by a light transmissive material.

텔레스코픽 표시부(20)는 수술자가 접안부(220)를 통해 복강경(5)에 의한 영상을 확인하기 위한 표시 장치로서의 기능뿐 아니라, 복강경(5)의 위치 및 영상 입력 각도 제어를 위한 제어 명령 입력부로서의 기능을 함께 구비하도록 구성된다.The telescopic display unit 20 functions not only as a display device for the operator to check the image of the laparoscope 5 through the eyepiece 220, but also as a control command input unit for controlling the position and image input angle of the laparoscope 5. It is configured to have together.

텔레스코픽 표시부(20)의 접면부(210)에 수술자의 얼굴이 접촉 또는 근접되고, 수술자의 얼굴 움직임이 인식될 수 있도록 하기 위한 복수의 지지부(230, 240)가 돌출되어 형성된다. 예를 들어, 상부에 형성된 지지부(230)는 수술자의 이마에 접촉하여 이마 위치가 고정되도록 이용될 수 있고, 측부에 형성된 지지부(240)는 수술자의 눈 밑 부위(예를 들어, 광대뼈 부위)에 접촉되어 얼굴 위치가 고정되도록 이용될 수 있다. 도 2a에 예시된 지지부의 위치 및 수량은 예시적인 것으로서, 지지부의 위치나 형상은 예를 들어 턱 고정용 받침, 얼굴 좌우받침(290) 등으로 다양할 수 있으며, 지지부의 수량 역시 다양할 수 있다. 얼굴 좌우받침의 경우 얼굴 왼쪽이나 오른쪽을 움직일 때 접면부(210)가 상응하는 방향으로 움직이도록 지지하기 위해 예를 들어 막대나 벽 등의 형태로 형성될 수 있다.The operator's face is in contact with or close to the contact portion 210 of the telescopic display unit 20, and a plurality of supports 230 and 240 are formed to protrude so that the operator's face movement can be recognized. For example, the support 230 formed at the top may be used to contact the operator's forehead to fix the forehead position, and the support 240 formed at the side may be located at an area under the operator's eye (for example, the cheekbone area). It can be used to contact and fix the face position. Position and quantity of the support illustrated in FIG. 2A are exemplary, and the position or the shape of the support may be varied, for example, a jaw fixing support, a left or right support 290, or the like. . In the case of the left and right face support, for example, when the left or right side of the face moves, the contact portion 210 may be formed in the form of a rod or a wall to support the movement in the corresponding direction.

이와 같이 형성된 지지부(230, 240)에 의해 수술자의 얼굴 위치가 고정되어지며, 수술자가 접안부(220)를 통해 복강경(5)에 의한 영상을 보는 중에 임의의 방향으로 얼굴을 돌리면 이에 따른 얼굴 움직임이 감지되어 이를 복강경(5)의 위치 및/또는 영상 입력 각도의 조절을 위한 입력 정보로서 이용할 수 있다. 예를 들어, 수술자가 현재 영상으로 표시되는 수술부위보다 왼쪽의 부위(즉, 표시화면상 왼쪽에 위치된 부위)를 확인하고자 하는 경우, 얼굴이 상대적으로 왼쪽을 향하도록 고개를 돌리는 것만으로 이에 상응하도록 복강경(5)이 조작되어 해당 부위의 영상이 출력되도록 제어될 수 있다. The position of the operator's face is fixed by the support parts 230 and 240 formed as described above, and when the operator turns the face in an arbitrary direction while viewing the image by the laparoscope 5 through the eyepiece 220, the facial movement accordingly This can be detected and used as input information for adjusting the position of the laparoscope 5 and / or the image input angle. For example, if the operator wants to check the area on the left side (i.e., the area on the left side of the display screen) rather than the surgical area displayed on the current image, the operator can turn his head so that his face is relatively left. The laparoscope 5 may be manipulated so that the image of the corresponding area is output.

즉, 텔레스코픽 표시부(20)의 접면부(210)는 수술자의 얼굴 움직임에 따라 연동되어 그 위치 및/또는 각도가 변형되도록 마스터 인터페이스(4)에 결합되어 구성된다. 이를 위해, 마스터 인터페이스(4)와 텔레스코픽 표시부(20)의 접면부(210)는 유동부(240)에 의해 상호 결합될 수 있다. 유동부(250)는 텔레스코픽 표시부(20)의 위치 및/또는 각도 변형이 용이하고, 수술자의 얼굴 움직임에 의한 외력이 제거된 경우 원상태로 복원할 수 있도록 예를 들어 탄성체로 형성될 수 있다. 또한, 유동부(250)가 비탄성체로 형성되는 경우에도 텔레스코픽 표시부(20)가 원상태 복원부(도 5 참조)를 제어함으로써 텔레스코픽 표시부(20)가 원상태로 복원되도록 할 수도 있다. In other words, the contact portion 210 of the telescopic display unit 20 is coupled to the master interface 4 so that the position and / or the angle is changed in accordance with the operator's face movement. To this end, the master interface 4 and the contact portion 210 of the telescopic display portion 20 may be coupled to each other by the flow portion 240. The flow unit 250 may be formed of, for example, an elastic body so as to easily change the position and / or angle of the telescopic display unit 20 and restore the original state when the external force caused by the operator's face movement is removed. In addition, even when the flow unit 250 is formed of an inelastic material, the telescopic display unit 20 may control the original state restoration unit (see FIG. 5) to restore the telescopic display unit 20 to the original state.

유동부(250)에 의해 접면부(210)는 XYZ축으로 형성된 3차원 공간상에서 가상의 중심점 및 좌표를 기준으로 직선방향 이동 조작되거나, 임의의 방향(예를 들어, 시계방향, 반시계 방향 등 중 하나 이상)으로 회전 이동 조작될 수 있다. 여기서, 가상의 중심점은 접면부(210) 내의 임의의 한 점 또는 축일 수 있으며, 예를 들어 접면부(210)의 중심점일 수 있다.The contact part 210 is moved by the flow part 250 based on a virtual center point and coordinates in a three-dimensional space formed on the XYZ axis, or is operated in any direction (eg, clockwise, counterclockwise, etc.). Rotational movement). Here, the virtual center point may be any one point or axis in the contact portion 210, for example, the center point of the contact portion 210.

도 2b 내지 도 2e에 접면부(210)의 움직임 형태가 예시되어 있다. 2b to 2e illustrate the movement of the contact portion 210.

수술자의 얼굴 움직임 방향이 X, Y 또는 Z축에 평행한 경우, 접면부(210)는 도 2b에 예시된 바와 같이 얼굴 움직임에 의한 힘이 가해지는 방향으로 평행이동되어진다. When the operator's face movement direction is parallel to the X, Y or Z axis, the contact portion 210 is moved in a direction in which a force due to the face movement is applied as illustrated in FIG. 2B.

수술자의 얼굴 움직임 방향이 X-Y 평면상에서 회전하는 경우, 접면부(210)는 도 2c에 예시된 바와 같이 얼굴 움직임에 의한 힘이 가해지는 방향으로 회전이동되어진다. 이때, 힘이 가해지는 방향에 따라 접면부(210)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전이동될 수 있다.When the operator's face movement direction rotates on the X-Y plane, the contact portion 210 is rotated in a direction in which a force caused by the face movement is applied as illustrated in FIG. 2C. At this time, the contact portion 210 may be rotated in a clockwise or counterclockwise direction depending on the direction in which the force is applied.

수술자의 얼굴 움직임 방향이 X, Y 또는 Z축을 중심으로 회전하는 경우, 접면부(210)는 도 2d에 예시된 바와 같이 기준되는 축을 중심으로 얼굴 움직임에 의한 힘이 가해지는 방향으로 회전이동되어진다. 이때, 힘이 가해지는 방향에 따라 접면부(210)는 시계방향 또는 반시계방향으로 회전 이동될 수 있다.When the operator's face movement direction is rotated about the X, Y or Z axis, the contact portion 210 is rotated in a direction in which a force by the face movement is applied about the reference axis as illustrated in FIG. 2D. . In this case, the contact portion 210 may be rotated in a clockwise or counterclockwise direction according to the direction in which the force is applied.

수술자의 얼굴 움직임에 따른 힘이 X, Y 및 Z축 중 두 개의 축에 대해 가해지는 경우, 접면부(210)는 도 2e에 예시된 바와 같이 가상의 중심점 및 힘이 가해지는 두 개의 축을 기준으로 회전이동되어진다. When the force according to the operator's face movement is applied to two of the X, Y, and Z axes, the contact portion 210 is based on the virtual center point and the two axes to which the force is applied, as illustrated in FIG. 2E. Rotation is moved.

이와 같이 접면부(210)의 수직/수평 방향의 이동 및 회전 이동은 얼굴 움직임에 의해 가해지는 힘의 방향에 의해 결정되며, 앞서 설명한 하나 이상의 움직임 형태가 조합적으로 나타날 수도 있음은 당연하다.As described above, the vertical and horizontal movements of the contact portion 210 and the rotational movement are determined by the direction of the force applied by the face movement, and one or more types of movements described above may be combined.

텔레스코픽 표시부(20)가 수술자의 얼굴 움직임을 감지하여 이에 따른 조작 명령을 생성하는 방법 및 구성은 이후 관련 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.A method and a configuration in which the telescopic display unit 20 detects an operator's face movement and generates an operation command according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 및 도 2a에 예시된 바와 같이, 마스터 인터페이스(4)는 수술자가 양손에 각각 파지되어 조작할 수 있도록 마스터 조종기를 구비한다. 마스터 조종기는 두 개의 핸들(10) 또는 그 이상의 수량의 핸들(10)로 구현될 수 있으며, 수술자의 핸들(10) 조작에 따른 조작신호가 슬레이브 로봇(2)으로 전송되어 로봇 암(3)이 제어된다. 수술자의 핸들(10) 조작에 의해 로봇 암(3)의 위치 이동, 회전, 절단 작업 등의 수술 동작이 수행될 수 있다.As illustrated in FIGS. 1 and 2A, the master interface 4 is provided with a master manipulator so that the operator can grip and manipulate each hand. The master controller may be implemented by two handles 10 or more handles 10, and an operation signal according to the operator's manipulation of the handle 10 is transmitted to the slave robot 2 so that the robot arm 3 may be moved. Controlled. By operating the handle 10 of the operator, a surgical operation such as a position movement, rotation, and cutting operation of the robot arm 3 may be performed.

예를 들어, 핸들(10)은 메인 핸들(main handle)과 서브 핸들(sub handle)을 포함하여 구성될 수 있다. 수술자는 메인 핸들만으로 슬레이브 로봇 암(3)이나 복강경(5) 등을 조작하거나, 서브 핸들을 조작하여 동시에 복수의 수술 장비가 실시간 조작되도록 할 수도 있다. 메인 핸들 및 서브 핸들은 그 조작방식에 따라 다양한 기구적 구성을 가질 수 있으며, 예를 들면, 조이스틱 형태, 키패드, 트랙볼, 터치스크린 등 슬레이브 로봇(2)의 로봇 암(3) 및/또는 기타 수술 장비를 작동시키기 위한 다양한 입력수단이 사용될 수 있다.For example, the handle 10 may be configured to include a main handle and a sub handle. The operator may operate the slave robot arm 3 or the laparoscope 5 or the like only by the main handle, or may operate the sub handles to simultaneously operate a plurality of surgical equipments in real time. The main handle and the sub handle may have various mechanical configurations depending on the operation method thereof. For example, the robot arm 3 and / or other surgery of the slave robot 2, such as a joystick type, a keypad, a trackball, and a touch screen, may be used. Various input means for operating the equipment can be used.

마스터 조종기는 핸들(10)의 형상으로 제한되지 않으며, 네트워크를 통해 로봇 암(3)의 동작을 제어할 수 있는 형태이면 아무런 제한 없이 적용될 수 있다.The master manipulator is not limited to the shape of the handle 10 and may be applied without any limitation as long as it can control the operation of the robot arm 3 through a network.

마스터 로봇(1)과 슬레이브 로봇(2)은 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 상호 결합되어 조작신호, 복강경(5)을 통해 입력된 복강경 영상 등이 상대방으로 전송될 수 있다. 만일, 마스터 인터페이스(4)에 구비된 복수의 핸들(10)에 의한 복수의 조작신호 및/또는 복강경(5) 조정을 위한 조작신호가 동시에 및/또는 유사한 시점에서 전송될 필요가 있는 경우, 각 조작신호는 상호 독립적으로 슬레이브 로봇(2)으로 전송될 수 있다. 여기서 각 조작신호가 '독립적으로' 전송된다는 것은, 조작신호 간에 서로 간섭을 주지 않으며, 어느 하나의 조작신호가 다른 하나의 신호에 영향을 미치지 않음을 의미한다. 이처럼, 복수의 조작신호가 서로 독립적으로 전송되도록 하기 위해서는, 각 조작신호의 생성 단계에서 각 조작신호에 대한 헤더 정보를 부가하여 전송시키거나, 각 조작신호가 그 생성 순서에 따라 전송되도록 하거나, 또는 각 조작신호의 전송 순서에 관하여 미리 우선순위를 정해 놓고 그에 따라 전송되도록 하는 등 다양한 방식이 이용될 수 있다. 이 경우, 각 조작신호가 전송되는 전송 경로가 독립적으로 구비되도록 함으로써 각 조작신호간에 간섭이 근본적으로 방지되도록 할 수도 있을 것이다.The master robot 1 and the slave robot 2 may be coupled to each other through a wired communication network or a wireless communication network so that an operation signal and a laparoscope image input through the laparoscope 5 may be transmitted to the counterpart. If a plurality of operation signals by the plurality of handles 10 provided in the master interface 4 and / or an operation signal for adjusting the laparoscope 5 need to be transmitted at the same time and / or at a similar time point, each The operation signal may be transmitted to the slave robot 2 independently of each other. Herein, when each operation signal is 'independently' transmitted, it means that the operation signals do not interfere with each other and one operation signal does not affect the other signal. As described above, in order to transmit the plurality of operation signals independently of each other, in the generation step of each operation signal, header information for each operation signal is added and transmitted, or each operation signal is transmitted in the generation order thereof, or Various methods may be used such as prioritizing each operation signal in advance and transmitting the operation signal accordingly. In this case, the transmission path through which each operation signal is transmitted may be provided independently so that interference between each operation signal may be fundamentally prevented.

슬레이브 로봇(2)의 로봇 암(3)은 다자유도를 가지며 구동되도록 구현될 수 있다. 로봇 암(3)은 예를 들어 환자의 수술 부위에 삽입되는 수술기구, 수술기구를 수술 위치에 따라 요(yaw)방향으로 회전시키는 요동 구동부, 요동 구동부의 회전 구동과 직교하는 피치(pitch) 방향으로 수술기구를 회전시키는 피치 구동부, 수술기구를 길이 방향으로 이동시키는 이송 구동부와, 수술기구를 회전시키는 회전 구동부, 수술기구의 끝단에 설치되어 수술 병변을 절개 또는 절단하는 수술기구 구동부를 포함하여 구성될 수 있다. 다만, 로봇 암(3)의 구성이 이에 제한되지 않으며, 이러한 예시가 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 수술자가 핸들(10)을 조작함에 의해 로봇 암(3)이 상응하는 방향으로 회전, 이동하는 등의 실제적인 제어 과정은 본 발명의 요지와 다소 거리감이 있으므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.The robot arm 3 of the slave robot 2 can be implemented to be driven with multiple degrees of freedom. The robot arm 3 includes, for example, a surgical instrument inserted into a surgical site of a patient, a rocking drive unit for rotating the surgical instrument in the yaw direction according to the surgical position, and a pitch direction perpendicular to the rotational drive of the rocking drive unit. It comprises a pitch drive unit for rotating the surgical instruments, a transfer drive for moving the surgical instruments in the longitudinal direction, a rotation drive for rotating the surgical instruments, a surgical instrument drive unit installed on the end of the surgical instruments to cut or cut the surgical lesion Can be. However, the configuration of the robot arm 3 is not limited thereto, and it should be understood that this example does not limit the scope of the present invention. In addition, the actual control process, such as the operator rotates the robot arm 3 in the corresponding direction by operating the handle 10 is somewhat distanced from the subject matter of the present invention, so a detailed description thereof will be omitted.

슬레이브 로봇(2)은 환자를 수술하기 위하여 하나 이상으로 이용될 수 있으며, 수술 부위가 접안부(220)를 통해 확인할 수 있는 영상(즉, 화상 이미지)로 표시되도록 하기 위한 복강경(5)은 독립된 슬레이브 로봇(2)으로 구현될 수도 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 복강경 이외의 다양한 수술용 내시경(예를 들어, 흉강경, 관절경, 비경 등)이 이용되는 수술들에 범용적으로 사용될 수 있다.
One or more slave robots 2 may be used to operate the patient, and the laparoscope 5 for allowing the surgical site to be displayed as an image (that is, an image image) that can be seen through the eyepiece 220 is an independent slave. It may be implemented by the robot (2). In addition, as described above, embodiments of the present invention may be used universally in operations in which various surgical endoscopes (eg, thoracoscopic, arthroscopy, parenteral, etc.) other than laparoscopic are used.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 복강경 조작 명령을 생성하기 위한 텔레스코픽 표시부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법을 나타낸 순서도이다.3 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a telescopic display unit for generating a laparoscopic manipulation command according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of transmitting a laparoscopic manipulation command according to an embodiment of the present invention. to be.

도 3을 참조하면, 텔레스코픽 표시부(20)는 움직임 감지부(310), 조작 명령 생성부(320) 및 전송부(330)를 포함한다. 이외에, 텔레스코픽 표시부(20)는 복강경(5)을 통해 입력되는 수술 부위의 영상을 수술자가 접안부(220)를 통해 시각적으로 인식할 수 있도록 하는 구성 요소를 더 포함할 수 있으나, 이는 본 발명의 요지와는 다소 거리감이 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.Referring to FIG. 3, the telescopic display unit 20 includes a motion detector 310, an operation command generator 320, and a transmitter 330. In addition, the telescopic display unit 20 may further include a component that allows the operator to visually recognize the image of the surgical site input through the laparoscope 5 through the eyepiece 220, but this is the gist of the present invention. Since there is a little distance from the description thereof will be omitted.

움직임 감지부(310)는 접면부(210)의 지지부(230 및/또는 240)에 수술자가 얼굴을 접촉한 상태에서 어느 방향으로 얼굴을 움직였는지를 감지하여 센싱 정보를 출력한다. 움직임 감지부(310)는 얼굴이 움직인 방향 및 크기(예를 들어 거리)를 감지하기 위한 센싱 수단을 포함할 수 있다. 센싱 수단은 접면부(210)가 어느 방향으로 어느 정도 움직였는지를 감지할 수 있는 센싱 수단이면 충분하며, 예를 들어 접면부(210)를 지지하는 탄성력을 가지는 유동부(250)가 어느 방향으로 어느 크기만큼 인장(引張)되었는지를 감지하는 센서이거나, 마스터 로봇(1)의 내측에 구비되어 접면부(210)의 내측 표면에 형성된 특징점이 어느 정도 근접 또는/및 회전하였는지 감지하는 센서 등일 수 있다.The motion detector 310 detects in which direction the operator moves the face in contact with the support 230 and / or 240 of the contact unit 210 and outputs sensing information. The motion detector 310 may include sensing means for detecting a direction and a size (eg, a distance) of the movement of the face. The sensing means is sufficient as sensing means capable of detecting how much the contact portion 210 has moved in which direction, for example, in which direction the flow portion 250 having an elastic force supporting the contact portion 210 is directed. It may be a sensor that detects to what extent the tension (引 張), or a sensor provided to the inside of the master robot 1 to detect how close or / and rotated feature points formed on the inner surface of the contact portion 210, and the like. .

조작 명령 생성부(320)는 움직임 감지부(310)로부터 수신되는 센싱 정보를 이용하여 수술자의 얼굴 움직임 방향 및 크기를 해석하고, 해석된 결과에 따라 복강경(5)의 위치 및 영상 입력 각도를 제어하기 위한 조작명령을 생성한다.The manipulation command generator 320 analyzes the operator's face movement direction and size using the sensing information received from the motion detector 310, and controls the position and image input angle of the laparoscope 5 according to the analyzed result. Create an operation command to

전송부(330)는 조작 명령 생성부(320)에 의해 생성된 조작명령을 슬레이브 로봇(2)으로 전송하여, 복강경(5)의 위치 및 영상 입력 각도가 조작되도록 하고 이에 따른 영상이 제공되도록 한다. 전송부(330)는 로봇 암(3)의 조작을 위한 조작명령을 전송하기 위해 마스터 로봇(1)에 이미 구비된 전송부일 수도 있다.The transmission unit 330 transmits the operation command generated by the operation command generation unit 320 to the slave robot 2 so that the position and image input angle of the laparoscope 5 are manipulated, and an image is provided accordingly. . The transmission unit 330 may be a transmission unit already provided in the master robot 1 to transmit an operation command for the operation of the robot arm 3.

도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법이 도시되어 있다. Figure 4 shows a method for transmitting a laparoscope manipulation command according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 텔레스코픽 표시부(20)는 단계 410에서 수술자의 얼굴 움직임을 감지하고, 단계 420으로 진행하여 얼굴 움직임의 감지에 의해 생성된 센싱 정보를 이용하여 복강경(5)의 조작을 위한 조작명령을 생성한다.Referring to FIG. 4, the telescopic display unit 20 detects the operator's face movement in step 410, and proceeds to step 420 to manipulate the laparoscopic 5 using the sensing information generated by the detection of the face movement. Create a command.

이어서, 단계 430에서 복강경(5)의 조작을 위해 단계 420에 의해 생성된 조작 명령이 슬레이브 로봇(2)으로 전송된다.Subsequently, in step 430, the manipulation command generated by step 420 is transmitted to the slave robot 2 for manipulation of the laparoscope 5.

여기서, 복강경(5)의 조작을 위해 생성된 조작 명령은 마스터 로봇(1)에 대해서도 특정의 동작이 수행되도록 기능될 수 있다. 예를 들어, 얼굴 회전을 감지하여 복강경(5)을 회전시키고자 하는 경우, 회전에 대한 조작 명령이 슬레이브 로봇(2)으로 전달됨과 동시에 마스터 로봇(1)의 조작핸들의 방향도 이에 상응하여 변경되도록 함으로써 수술자의 직관성 및 수술 편의성이 유지되도록 할 수 있다. 예를 들어, 접면부(210)에 의한 회전신호가 감지되면 생성된 조작신호에 의해 복강경(5)이 회전을 하게 되고, 이때 화면에 표시되는 영상 및 그 영상에 보이는 수술용도구의 위치가 현재 조작핸들의 손의 위치와 일치하지 않을 수 있으므로, 조작핸들의 위치를 움직여 화면상에 표시되는 수술용 도구의 위치와 일치시키는 동작이 수행될 수 있다. 이러한 조작핸들 방향의 제어는 접면부(210)의 회전운동의 경우뿐 아니라 직선운동의 경우에도 화면상에 표시되는 수술용 도구의 위치/방향과 실제적인 조작핸들의 위치/방향이 불일치하는 경우라면 동일하게 적용될 수 있다.
Here, the operation command generated for the operation of the laparoscope 5 may be functioned so that a specific operation is performed also on the master robot 1. For example, when the face is rotated to detect the rotation of the laparoscope 5, a manipulation command for the rotation is transmitted to the slave robot 2 and the direction of the manipulation handle of the master robot 1 is correspondingly changed. By doing so, it is possible to maintain the intuition and ease of operation of the operator. For example, when the rotation signal is detected by the contact unit 210, the laparoscope 5 is rotated by the generated operation signal, and the image displayed on the screen and the position of the surgical tool shown in the image are currently Since it may not coincide with the position of the hand of the manipulation handle, an operation of matching the position of the surgical tool displayed on the screen by moving the position of the manipulation handle may be performed. The control of the operation handle direction is a case where the position / direction of the surgical tool displayed on the screen and the actual operation handle position / direction are not only in the case of the rotary motion of the contact portion 210 but also in the case of the linear motion. The same may apply.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령을 생성하기 위한 텔레스코픽 표시부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법을 나타낸 순서도이다.FIG. 5 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a telescopic display unit for generating a laparoscopic manipulation command according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of transmitting a laparoscopic manipulation command according to another embodiment of the present invention. to be.

도 5를 참조하면, 텔레스코픽 표시부(20)는 움직임 감지부(310), 조작 명령 생성부(320), 전송부(330), 접촉 감지부(510), 원상태 복원부(520)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 5, the telescopic display unit 20 may include a motion detector 310, an operation command generator 320, a transmitter 330, a contact detector 510, and an original state restorer 520. have.

도시된 움직임 감지부(310), 조작 명령 생성부(320) 및 전송부(330)에 대해서는 앞서 도 3을 참조하여 설명하였으므로 이에 대한 설명은 생략한다. 다만, 움직임 감지부(310)는 접촉 감지부(510)에 의한 센싱 정보로서 수술자 얼굴이 지지부(230 또는/및 240)에 접촉되었음이 인식되는 동안 동작을 수행할 수 있을 것이다.The illustrated motion detector 310, the manipulation command generator 320, and the transmitter 330 have been described above with reference to FIG. 3, and thus description thereof will be omitted. However, the motion detector 310 may perform an operation while it is recognized that the operator's face is in contact with the support 230 or / and 240 as the sensing information by the touch detector 510.

접촉 감지부(510)는 수술자의 얼굴이 지지부(230 또는/및 240)에 접촉되었는지 여부를 감지하여 센싱 정보를 출력한다. 이를 위해, 예를 들어 지지부의 단부에 접촉 감지 센서가 구비될 수 있으며, 이외에도 얼굴의 접촉 여부를 감지할 수 있는 다양한 센싱 방식이 적용될 수도 있음은 당연하다.The touch detector 510 detects whether the operator's face is in contact with the support 230 or / and 240 and outputs sensing information. To this end, for example, a touch sensor may be provided at the end of the support, and in addition, various sensing schemes may be applied to detect whether a face is in contact.

원상태 복원부(520)는 접촉 감지부(510)에 의한 센싱 정보로서 수술자의 얼굴이 지지부(230 또는/및 240)와의 접촉이 종료된 것으로 인식되면, 모터 구동부(530)를 제어하여 접면부(210)가 원상태로 복귀되도록 한다. 원상태 복원부(520)는 이하에서 설명될 모터 구동부(530)를 포함할 수 있다. The original state restoring unit 520 controls the motor driver 530 when the face of the operator is sensed to be in contact with the supporting unit 230 or / and 240 as the sensing information by the contact detecting unit 510. 210 is returned to its original state. The original state restorer 520 may include a motor driver 530 to be described below.

도 5에는 접면부(210)가 원상태로 복귀되도록 하는 동작 수단으로 모터를 이용하는 모터 구동부(530)가 예시되었으나, 동일한 목적 달성을 위한 동작 수단이 이에 제한되지 않음은 당연하다. 예를 들어, 공압이나 유압 등과 같은 다양한 방법에 의해 접면부(210)가 원상태로 복귀되도록 처리될 수도 있을 것이다.In FIG. 5, the motor driving unit 530 using the motor is illustrated as an operation means for returning the contact portion 210 to its original state, but an operation means for achieving the same purpose is not limited thereto. For example, the contact portion 210 may be treated to return to its original state by various methods such as pneumatic or hydraulic pressure.

원상태 복원부(520)는 예를 들어 접면부(210)의 기준 상태(즉, 위치 및/또는 각도)에 관한 정보를 이용하여 모터 구동부(530)를 제어하거나, 조작 명령 생성부(320)에 의해 해석된 얼굴 움직임 방향 및 크기를 이용하여 그 역의 방향 및 크기로 조작되도록 모터 구동부(530)를 제어하여 접면부(210)가 원위치로 복귀되도록 할 수 있다.The original state restoring unit 520 controls the motor driving unit 530 using, for example, information on the reference state (ie, position and / or angle) of the contacting unit 210, or the operation command generation unit 320. The motor driver 530 may be controlled to be manipulated in the reverse direction and size using the face movement direction and size analyzed by the face movement, so that the contact portion 210 may be returned to its original position.

예를 들어, 수술자가 현재 영상으로 표시되는 수술부위와는 다른 부위를 확인하거나 해당 부위에 조치를 하기 위해 해당 방향으로 얼굴을 돌려(이에 의해 접면부(210)도 이동 또는 회전됨) 복강경(5)이 이에 상응하도록 조작된 상태에서 접면부(210)에 대한 얼굴 접촉이 종료되었음을 감지하면, 원상태 복원부(520)는 접면부(210)가 디폴트(default)로 지정된 기준 상태로 복귀되도록 모터 구동부(530)를 제어할 수 있다.For example, the operator turns his face in the corresponding direction (by which the contact portion 210 is also moved or rotated) in order to check a region different from the surgical region displayed in the current image or to take an action on the region. ) Detects that the face contact with the contacting unit 210 has ended in a state where it is operated accordingly, the original state restoring unit 520 may return the motor unit to return to the reference state designated by the contacting unit 210 as the default. 530 may be controlled.

모터 구동부(530)는 원상태 복원부(520)의 제어에 의해 회전하는 모터를 포함할 수 있고, 모터의 회전에 의해 접면부(210)의 상태(즉, 위치 및/또는 각도)가 조정되도록 모터 구동부(530)와 접면부(210)는 상호 결합된다. 모터 구동부(530)는 마스터 인터페이스(4)의 내측에 수납되도록 형성될 수 있다. 모터 구동부(530)에 포함되는 모터는 예를 들어 다 자유도(degree of freedom) 운동이 가능하도록 하기 위한 구형 모터일 수 있으며, 기울어지는 각도의 한계를 없애기 위해 구형 모터의지지 구조는 구형 베어링과 원형의 회전자로 구성되거나, 원형의 회전자를 지지하기 위한 3 자유도를 가지는 프레임 구조로 구성될 수도 있다.The motor driving unit 530 may include a motor that rotates under the control of the original state restoring unit 520, and the motor (eg, position and / or angle) of the contacting unit 210 is adjusted by the rotation of the motor. The driving unit 530 and the contacting unit 210 are coupled to each other. The motor driver 530 may be formed to be received inside the master interface 4. The motor included in the motor driving unit 530 may be, for example, a spherical motor for allowing a degree of freedom movement, and the support structure of the spherical motor may be a spherical bearing in order to remove the limitation of the inclination angle. It may be composed of a circular rotor or a frame structure having three degrees of freedom for supporting the circular rotor.

전술한 각 구성요소의 동작에 의해 접면부(210)가 원 상태로 복원될지라도 조작 명령 생성부(320)는 이에 대한 조작명령을 생성 및 전송하지 않으므로 복강경(5)에 의해 입력되어 출력되는 영상 이미지는 변경되지 않는다. 따라서 수술자가 이후 접안부(220)를 통해 복강경(5) 영상을 확인하며 수술을 진행함에 있어 일관성이 유지될 수 있다.Even if the contact unit 210 is restored to its original state by the operation of each of the above-described components, the operation command generation unit 320 does not generate and transmit an operation command for the image, and thus is input and output by the laparoscope 5. The image does not change. Therefore, after the operator checks the laparoscopic (5) image through the eyepiece 220 may be consistent in the operation.

이제까지 도 5를 참조하여 텔레스코픽 표시부(20)의 접면부(210)의 원상태 복귀가 모터 구동부(350)의 조작에 의해 이루어지는 경우를 설명하였으나, 탄성력을 가지는 탄성체 재질의 유동부(250)에 의해 수술자의 얼굴 움직임에 의한 외력이 제거된 경우 원상태로 복귀되도록 할 수도 있음은 당연하다. 탄성력에 의해 접면부(210)가 원상태로 복귀되는 경우에도 복강경(5)의 조작을 위한 조작신호는 생성되지 않을 것이다.Although the case where the original state of the contact portion 210 of the telescopic display unit 20 returns to the original state has been described with reference to FIG. 5, the operation is performed by the flow unit 250 made of an elastic material having elastic force. Naturally, if the external force caused by the movement of the face of the child is removed, it may be returned to its original state. Even when the contact portion 210 is returned to its original state by the elastic force, an operation signal for manipulating the laparoscope 5 will not be generated.

도 6에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법이 도시되어 있다. Figure 6 shows a method for transmitting a laparoscope manipulation command according to another embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 텔레스코픽 표시부(20)는 단계 410에서 수술자의 얼굴 움직임을 감지하고, 단계 420으로 진행하여 얼굴 움직임의 감지에 의해 생성된 센싱 정보를 이용하여 복강경(5)의 조작을 위한 조작명령을 생성한다. 이후, 단계 430에서 복강경(5)의 조작을 위해 단계 420에 의해 생성된 조작 명령이 슬레이브 로봇(2)으로 전송된다.Referring to FIG. 6, the telescopic display unit 20 detects the operator's face movement in step 410, and proceeds to step 420 to manipulate the laparoscopic 5 using the sensing information generated by the detection of the face movement. Create a command. Thereafter, in step 430, the manipulation command generated by step 420 is transmitted to the slave robot 2 for the manipulation of the laparoscope 5.

이어서, 텔레스코픽 표시부(20)는 단계 610에서 수술자가 접면부(210)에 대한 접촉을 해제하였는지 여부를 판단한다. 만일 접촉이 유지되는 상태라면 단계 410으로 다시 진행하되, 접촉이 해제된 상태라면 단계 620으로 진행하여 접면부(210)가 원위치로 복귀되도록 제어한다.
Subsequently, the telescopic display unit 20 determines whether the operator releases contact with the contacting unit 210 in step 610. If the contact is maintained, the process proceeds to step 410 again. If the contact is released, the process proceeds to step 620 to control the contact unit 210 to return to its original position.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령을 생성하기 위한 텔레스코픽 표시부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.7 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a telescopic display unit for generating a laparoscopic manipulation command according to another embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 텔레스코픽 표시부(20)는 접촉 감지부(510), 카메라부(710), 저장부(720), 아이트래커부(730), 조작 명령 생성부(320), 전송부(330) 및 제어부(740)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 7, the telescopic display unit 20 includes a contact detector 510, a camera unit 710, a storage unit 720, an eye tracker unit 730, an operation command generation unit 320, and a transmission unit 330. And the controller 740.

접촉 감지부(510)는 수술자의 얼굴이 접면부(210)에 돌출되도록 형성된 지지부(230 또는/및 240)에 접촉되었는지 여부를 감지하여 센싱 정보를 출력한다. The touch detector 510 detects whether the operator's face is in contact with the support 230 or / and 240 formed to protrude from the contact portion 210 and outputs sensing information.

카메라부(710)는 접촉 감지부(510)의 센싱 정보에 의해 수술자의 얼굴이 접면부(210)에 접촉되었음이 감지되면 수술자의 눈에 대한 영상을 실시간 촬영한다. 카메라부(710)는 마스터 인터페이스(4)의 내측에서 접안부(220)를 통해 보이는 수술자의 눈을 촬영하도록 배치된다. 카메라부(710)에 의해 촬영된 수술자의 눈에 대한 이미지는 아이트래커부(730)의 아이트래킹(eye tracking) 처리를 위해 저장부(720)에 저장된다. When the camera unit 710 detects that the operator's face is in contact with the contacting unit 210 by sensing information of the contact sensor 510, the camera unit 710 photographs an image of the operator's eyes in real time. The camera unit 710 is arranged to photograph the operator's eye seen through the eyepiece 220 inside the master interface 4. The image of the operator's eye photographed by the camera unit 710 is stored in the storage unit 720 for the eye tracking process of the eye tracker unit 730.

카메라부(710)에 의해 촬영되는 이미지는 아이트래커부(730)의 아이트래킹 처리가 가능한 형태이면 충분하며, 아이트래커부(730)의 처리를 위해 필요한 전처리가 수행된 후 저장부(720)에 저장될 수도 있다. 아이트래킹 처리를 위한 이미지 생성 방법 및 생성되는 이미지 유형은 당업자에게 자명하므로 이에 대한 설명은 생략한다.The image photographed by the camera unit 710 is sufficient that the eye tracking process of the eye tracker unit 730 is possible, and after the preprocessing necessary for the processing of the eye tracker unit 730 is performed, the storage unit 720 is stored. May be stored. Since the image generating method and the generated image type for the eye tracking process will be apparent to those skilled in the art, a description thereof will be omitted.

아이트래커부(730)는 실시간 또는 소정의 주기로 저장부(720)에 저장된 이미지를 시간 순서대로 비교 분석하여 수술자의 눈동자 위치 변화와 이에 의한 주시 방향을 해석하여 해석 정보를 출력한다. 또한, 아이트래커부(730)는 눈동자의 모양(예를 들어 눈 깜빡임 등)을 더 해석하여 이에 대한 해석 정보를 출력할 수도 있다. The eye tracker unit 730 analyzes the images stored in the storage unit 720 in real time or at predetermined intervals in chronological order, and analyzes the change of the pupil position of the operator and the gaze direction by the operator and outputs the analysis information. In addition, the eye tracker unit 730 may further analyze the shape of the pupil (for example, blinking eyes, etc.) and output analysis information thereof.

조작 명령 생성부(320)는 아이트래커부(730)에 의한 해석 정보를 참조하여 수술자의 주시 방향이 변화된 경우 이에 상응하여 복강경(5)의 위치 및/또는 영상 입력 각도가 제어되도록 하기 위한 조작 명령을 생성한다. 또한, 조작 명령 생성부(320)는 눈동자의 모양 변화가 미리 지정된 명령을 입력하기 위한 것이라면 이를 위한 조작 명령을 생성할 수도 있다. 예를 들어, 눈동자의 모양 변화에 따른 지정 명령은 예를 들어, 오른쪽 눈의 연속 2회 깜빡임의 경우 수술부위로의 복강경(5) 접근, 왼쪽 눈의 연속 2회 깜빡임의 경우 시계방향으로 회전 등과 같이 미리 지정될 수 있다.The operation command generation unit 320 refers to the analysis information by the eye tracker unit 730, when the operator's gaze direction is changed, the operation command for controlling the position and / or image input angle of the laparoscope 5 accordingly. Create In addition, the manipulation command generation unit 320 may generate a manipulation command for this if the shape change of the pupil is for inputting a predetermined command. For example, the designation command according to the change in the shape of the pupil is, for example, the laparoscopic (5) approach to the surgical site in the case of two consecutive blinks of the right eye, and the clockwise rotation in the case of two consecutive blinks of the left eye. It can be specified in advance.

전송부(330)는 조작 명령 생성부(320)에 의해 생성된 조작명령을 슬레이브 로봇(2)으로 전송하여, 복강경(5)의 위치 및 영상 입력 각도가 조작되도록 하고 이에 따른 영상이 제공되도록 한다. 전송부(330)는 로봇 암(3)의 조작을 위한 조작명령을 전송하기 위해 마스터 로봇(1)에 이미 구비된 전송부일 수도 있다.The transmission unit 330 transmits the operation command generated by the operation command generation unit 320 to the slave robot 2 so that the position and image input angle of the laparoscope 5 are manipulated, and an image is provided accordingly. . The transmission unit 330 may be a transmission unit already provided in the master robot 1 to transmit an operation command for the operation of the robot arm 3.

제어부(740)는 상술한 각 구성요소가 지정된 동작을 수행하도록 제어한다.The controller 740 controls each of the above components to perform a specified operation.

이제까지 도 7을 참조하여, 눈동자의 움직임을 아이트래킹 기술을 이용하여 인식 및 처리하는 텔레스코픽 표시부(20)를 설명하였다. 그러나, 이에 제한되지 않고, 텔레스코픽 표시부(20)는 수술자의 얼굴 자체의 움직임을 감지하여 인식 및 처리하는 방식으로 구현될 수도 있음은 당연하다. 일 예로, 카메라부(710)가 얼굴 이미지를 촬영하고, 아이트래커부(730)를 대체하는 분석 처리부가 촬영된 이미지 중 특징점(예를 들어, 두 눈의 위치, 코의 위치, 인중의 위치 등 중 하나 이상)의 위치 및 변화를 해석하면 조작 명령 생성부(320)가 이에 상응하는 조작명령을 생성할 수도 있다.
Up to now, the telescopic display unit 20 that recognizes and processes eye movements using eye tracking technology has been described. However, the present invention is not limited thereto, and the telescopic display unit 20 may be implemented in a manner that detects, recognizes, and processes the movement of the operator's face itself. For example, the camera unit 710 captures a face image, and the analysis processing unit replacing the eye tracker unit 730 captures a feature point (for example, a position of two eyes, a position of a nose, a position of a person, etc.). If the position and change of one or more) is analyzed, the operation command generation unit 320 may generate a corresponding operation command.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법을 나타낸 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method of transmitting a laparoscopic manipulation command according to another embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 단계 810에서 텔레스코픽 표시부(20)는 접촉 감지부(510)에 의해 수술자 얼굴의 접촉이 감지되면, 카메라부(710)를 활성화하여 접안부(220)를 통해 보이는 수술자의 눈에 대한 디지털 이미지 데이터를 생성하여 저장부(720)에 저장되도록 한다.Referring to FIG. 8, in operation 810, when the contact of the operator's face is detected by the contact sensor 510, the telescopic display unit 20 activates the camera unit 710 to the eye of the operator visible through the eyepiece 220. The digital image data is generated and stored in the storage unit 720.

단계 820에서 텔레스코픽 표시부(20)는 실시간 또는 소정의 주기로 저장부(720)에 저장된 디지털 이미지 데이터를 비교 판단하여 수술자의 눈동자 위치 및 주시 방향의 변화에 대한 해석 정보를 생성한다. 비교 판단시 텔레스코픽 표시부(20)는 일정한 오차를 허용하여 일정한 범위의 위치 정보의 변화는 눈동자의 위치가 변동하지 않은 것으로 인식하도록 할 수도 있다.In operation 820, the telescopic display unit 20 compares and determines digital image data stored in the storage unit 720 in real time or at predetermined intervals, and generates analysis information about changes in the pupil position and the gaze direction of the operator. In the comparison determination, the telescopic display unit 20 may allow a certain error so that a change in the position information of a certain range may be recognized as not changing the position of the pupil.

단계 830에서 텔레스코픽 표시부(20)는 미리 설정된 임계 시간 이상 변경된 수술자의 주시 방향이 유지되는지 여부를 판단한다.In operation 830, the telescopic display unit 20 determines whether the operator's gaze direction changed over a predetermined threshold time is maintained.

만일 임계 시간 이상 변경된 주시 방향이 유지되면, 단계 840에서 텔레스코픽 표시부(20)는 복강경(5)이 해당 위치의 영상을 입력받도록 조작(예를 들어, 이동 또는/및 영상 입력 각도의 변경)하기 위한 조작 명령을 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송한다. 여기서, 임계 시간은 수술자의 눈동자 흔들림이나 수술 부위의 전체적인 개괄적 확인 등을 위한 눈동자가 움직임에 의해 복강경(5)이 조작되지 않도록 하기 위한 시간으로 설정될 수 있으며, 그 시간값은 실험적, 통계적으로 설정되거나 수술자 등에 의해 설정될 수도 있다.If the changed gaze direction is maintained for more than a threshold time, the telescopic display unit 20 at step 840 manipulates the laparoscope 5 to receive an image of the corresponding position (for example, to move or change the image input angle). An operation command is generated and transmitted to the slave robot 2. Here, the threshold time may be set to a time for preventing the laparoscopic 5 from being manipulated by the movement of the pupil for movement of the operator's pupils or general overview of the surgical site, and the time value is set experimentally and statistically. Or set by an operator or the like.

그러나 만일 임계 시간 이상 변경된 주시 방향이 유지되지 않는다면 단계 810으로 다시 진행한다.
However, if the changed gaze direction is not maintained for more than the threshold time, the process proceeds to step 810 again.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법을 나타낸 순서도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 텔레스코픽 표시부에 의한 영상 표시 형태를 예시한 도면이다.9 is a flowchart illustrating a method of transmitting a laparoscopic manipulation command according to another embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a view illustrating an image display form by a telescopic display unit according to an embodiment of the present invention.

도 9를 참조하면, 단계 810에서 텔레스코픽 표시부(20)는 접촉 감지부(510)에 의해 수술자 얼굴의 접촉이 감지되면, 카메라부(710)를 활성화하여 접안부(220)를 통해 보이는 수술자의 눈에 대한 디지털 이미지 데이터를 생성하여 저장부(720)에 저장되도록 한다.9, in operation 810, when the contact of the operator's face is detected by the contact sensor 510, the telescopic display unit 20 activates the camera unit 710 to the operator's eye visible through the eyepiece 220. The digital image data is generated and stored in the storage unit 720.

단계 820에서 텔레스코픽 표시부(20)는 실시간 또는 소정의 주기로 저장부(720)에 저장된 디지털 이미지 데이터를 비교 판단하여 수술자의 눈동자 위치 및 주시 방향의 변화에 대한 해석 정보를 생성한다. In operation 820, the telescopic display unit 20 compares and determines digital image data stored in the storage unit 720 in real time or at predetermined intervals, and generates analysis information about changes in the pupil position and the gaze direction of the operator.

단계 910에서 텔레스코픽 표시부(20)는 수술자의 주시 위치가 미리 지정된 설정인지 여부를 판단한다.In operation 910, the telescopic display unit 20 determines whether the operator's gaze position is a predetermined setting.

도 10에는 텔레스코픽 표시부(20)에 의한 영상 표시 형태가 예시되어 있다. 10 illustrates an image display form by the telescopic display unit 20.

도 10에 예시된 바와 같이, 접안부(220)를 통해 수술자는 복강경(5)을 통해 제공되는 영상 이미지(1010)를 확인할 수 있으며, 해당 영상 이미지는 수술 부위와 인스트루먼트(1020)를 포함할 수 있다. 또한, 텔레스코픽 표시부(20)에 의한 영상은 수술자의 주시 위치(1030)가 오버랩되어 표시될 수 있으며, 설정 위치들도 함께 표시될 수 있다. As illustrated in FIG. 10, through the eyepiece 220, the operator may check an image image 1010 provided through the laparoscope 5, and the image image may include a surgical part and an instrument 1020. . In addition, the image by the telescopic display unit 20 may be displayed by overlapping the gaze position 1030 of the operator, and the setting positions may be displayed together.

설정 위치로는 외곽 테두리(1040), 제1 회전 지시 위치(1050) 및 제2 회전 지시 위치(1060) 등 중 하나 이상이 포함될 수 있다. 예를 들어, 수술자가 외곽 테두리(1040) 중 임의의 방향에 위치한 변을 임계 시간 이상 주시하고 있는 경우 복강경(5)이 해당 방향으로 이동되도록 제어될 수 있다. 즉, 외곽 테두리(1040) 중 왼쪽의 변을 임계 시간 이상 주시하면 복강경(5)은 현재 표시 위치보다 왼쪽의 부위를 촬영하기 위해 왼쪽으로 이동되도록 제어될 수 있다. 또한, 수술자가 제1 회전 지시 위치(1050)를 임계 시간 이상 주시하면 복강경이 반시계 방향으로 회전하도록 제어되고, 수술자가 제2 회전 지시 위치(1060)를 임계 시간 이상 주시하면 복강경이 시계 방향으로 회전하도록 제어될 수도 있다.The setting position may include one or more of an outer edge 1040, a first rotation instruction position 1050, a second rotation instruction position 1060, and the like. For example, when the operator watches the side positioned in any direction of the outer edge 1040 or more for a threshold time, the laparoscope 5 may be controlled to move in the corresponding direction. That is, when the left side of the outer edge 1040 is watched for more than a threshold time, the laparoscope 5 may be controlled to be moved to the left to photograph the left side of the current display position. In addition, when the operator watches the first rotational instruction position 1050 for a threshold time or more, the laparoscope is controlled to rotate in a counterclockwise direction, and when the operator watches the second rotational instruction position 1060 for more than the threshold time, the laparoscope is in a clockwise direction. It may be controlled to rotate.

다시 도 9를 참조하여, 수술자가 주시 위치가 전술한 설정 위치가 아닌 경우에는 단계 810으로 다시 진행한다.Referring back to FIG. 9, if the operator has a gaze position other than the above-described setting position, the operation proceeds to step 810 again.

그러나 다시 도 9를 참조하여, 수술자가 주시 위치가 전술한 설정 위치인 경우에는 단계 920으로 진행하여 미리 설정된 임계 시간 이상 수술자의 주시가 유지되는지 여부를 판단한다.However, referring back to FIG. 9, when the operator has the gaze position as described above, the controller proceeds to step 920 to determine whether the gaze of the operator is maintained for a predetermined time or more.

만일 임계 시간 이상 설정 위치에 대한 수술자의 주시가 유지되면, 단계 930에서 텔레스코픽 표시부(20)는 해당 설정 위치에 대해 지정된 명령에 따라 복강경(5)이 조작되도록 조작 명령을 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송한다. If the operator's attention to the set position is maintained for more than the threshold time, the telescopic display unit 20 generates an operation command so that the laparoscope 5 is operated according to the command specified for the set position in step 930 so that the slave robot 2 can be operated. To send.

그러나 만일 임계 시간 이상 해당 설정 위치에 대한 수술자의 주시가 유지되지 않으면 단계 810으로 다시 진행한다.
However, if the operator's attention to the set position is not maintained for more than the threshold time, the process proceeds to step 810 again.

도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 명령 전송 방법을 나타낸 순서도이다.11 is a flowchart illustrating a method of transmitting a laparoscopy manipulation command according to another embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 단계 810에서 텔레스코픽 표시부(20)는 접촉 감지부(510)에 의해 수술자 얼굴의 접촉이 감지되면, 카메라부(710)를 활성화하여 접안부(220)를 통해 보이는 수술자의 눈에 대한 디지털 이미지 데이터를 생성하여 저장부(720)에 저장되도록 한다.Referring to FIG. 11, when the contact of the operator's face is detected by the contact sensor 510 in step 810, the telescopic display unit 20 activates the camera unit 710 to the eye of the operator visible through the eyepiece 220. The digital image data is generated and stored in the storage unit 720.

단계 1110에서 텔레스코픽 표시부(20)는 실시간 또는 소정의 주기로 저장부(720)에 저장된 이미지 정보를 비교 판단하여 운전자의 눈 모양 변화에 대한 해석 정보를 생성한다. 예를 들어, 해석 정보는 일정한 시간 동안에 수술자의 눈이 몇 번 깜빡였는지, 깜빡였다면 어느 쪽 눈이 깜빡였는지 등에 대한 정보일 수 있다.In operation 1110, the telescopic display unit 20 compares and determines image information stored in the storage unit 720 in real time or at a predetermined period to generate analysis information about a change in the shape of the driver's eyes. For example, the interpretation information may be information about how many times the operator's eyes blinked during a certain time, and which eyes blinked when the operator blinked.

단계 1120에서 텔레스코픽 표시부(20)는 눈 모양 변화에 대한 해석 정보가 미리 지정된 지정 조건을 만족하는지 여부를 판단한다. 예를 들어 눈 모양 변화에 따른 지정 조건은 예를 들어, 소정 시간 내에 오른쪽 눈의 연속 2회 깜빡임인지 여부, 소정 시간 내에 왼쪽 눈의 연속 2회 깜빡임인지 여부 등으로 미리 설정될 수 있다.In operation 1120, the telescopic display unit 20 determines whether analysis information regarding the change in eye shape satisfies a predetermined predetermined condition. For example, the designated condition according to the change of the eye shape may be set in advance, for example, whether the right eye blinks twice in a predetermined time or whether the left eye blinks twice in a predetermined time.

만일 눈 모양 변화에 대한 해석 정보가 미리 지정된 조건을 만족하는 경우라면, 단계 1130으로 진행하여 해당 조건을 만족하는 경우의 지정 명령으로서 복강경(5) 조작을 위한 조작 명령을 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송한다. 예를 들어, 눈 모양 변화에 따른 지정 명령은 예를 들어, 오른쪽 눈의 연속 2회 깜빡임의 경우 수술부위로의 복강경(5) 접근, 왼쪽 눈의 연속 2회 깜빡임의 경우 시계방향으로 회전 등과 같이 미리 지정될 수 있다.If the analysis information on the change in eye shape satisfies a predetermined condition, the flow advances to step 1130 and generates an operation command for manipulating the laparoscope 5 as a designated command in the case of satisfying the condition, thereby generating the slave robot 2. To send. For example, the designation command according to the change of the eye shape may be, for example, the laparoscopic (5) approach to the surgical site in the case of two consecutive blinks of the right eye, or the clockwise rotation in the case of two consecutive blinks of the left eye. It may be specified in advance.

그러나 만일 눈 모양 변화에 대한 해석 정보가 미리 지정된 조건을 만족하지 않는다면 단계 910으로 진행한다.
However, if the interpretation information on the eye shape change does not satisfy the predetermined condition, the process proceeds to step 910.

도 12는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수술용 로봇의 마스터 인터페이스를 나타낸 개념도이다.12 is a conceptual diagram illustrating a master interface of a surgical robot according to another embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 마스터 로봇(1)의 마스터 인터페이스(4)는 모니터부(6), 마스터 조종기 및 촬상 수단(1210)을 포함한다. 도시되지는 않았으나, 앞서 설명한 바와 같이 슬레이브 로봇(2)은 로봇 암(3) 및 복강경(5)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12, the master interface 4 of the master robot 1 includes a monitor unit 6, a master controller, and an imaging unit 1210. Although not shown, as described above, the slave robot 2 may include a robot arm 3 and a laparoscope 5.

마스터 인터페이스(4)의 모니터부(6)는 도시된 바와 같이 하나 이상의 모니터들로 구성될 수 있으며, 각 모니터에 수술시 필요한 정보(예를 들어, 복강경(5)에 의해 촬영된 영상, 환자의 생태 정보 등)들이 개별적으로 표시되도록 할 수 있다. 물론, 모니터의 수량은 표시를 요하는 정보의 유형이나 종류 등에 따라 다양하게 결정될 수 있다. The monitor unit 6 of the master interface 4 may be composed of one or more monitors as shown, and information necessary for the operation of each monitor (for example, an image taken by the laparoscope 5, the patient's Ecological information, etc.) may be displayed separately. Of course, the quantity of the monitor can be variously determined according to the type or type of information requiring display.

모니터부(6)를 통해 표시되는 환자의 생태 정보(예를 들어, 맥박, 호흡, 혈압, 체온 등)는 영역별로 나뉘어져 출력될 수도 있으며, 이러한 생체 정보는 슬레이브 로봇(2)에 구비된 생체 정보 측정 유닛에 의해 측정되어 마스터 로봇(1)으로 제공될 수 있다.The patient's ecological information (for example, pulse, respiration, blood pressure, body temperature, etc.) displayed through the monitor 6 may be divided and output for each region, and such biometric information may be biometric information provided in the slave robot 2. It can be measured by the measuring unit and provided to the master robot 1.

촬상 수단(1210)은 비접촉식으로 수술자의 모습(예를 들어, 얼굴 영역)을 촬영하기 위한 수단이다. 촬상 수단(1210)은 예를 들어 이미지 센서를 포함하는 카메라 장치로 구현될 수 있다.The imaging means 1210 is a means for photographing the operator's appearance (eg, a face region) in a non-contact manner. The imaging means 1210 may be implemented as a camera device including an image sensor, for example.

촬상 수단(1210)에 의해 촬영된 영상은 복강경 조작 유닛(1200, 도 13a 참조)으로 제공되고, 복강경 조작 유닛(1200)은 해당 영상의 해석을 통해 피사체에 대한 변화량 정보를 이용하여 복강경(5)의 회전, 이동 조작이 수행되도록 하거나 영상의 확대/축소 조작이 수행되도록 제어한다.The image photographed by the imaging means 1210 is provided to the laparoscopy manipulation unit 1200 (see FIG. 13A), and the laparoscopy manipulation unit 1200 uses the amount of change information on the subject through the interpretation of the image to determine the laparoscope 5. Control to rotate, move, or enlarge / reduce an image.

또한, 마스터 인터페이스(4)는 수술자가 양손에 각각 파지되어 조작할 수 있도록 마스터 조종기를 구비한다. 마스터 조종기는 두 개 이상의 핸들(10)로 구현될 수 있고, 수술자의 핸들(10) 조작에 따른 조작신호가 슬레이브 로봇(2)으로 전송되어 로봇 암(3)이 제어된다. 수술자의 핸들(10) 조작에 의해 로봇 암(3)의 위치 이동, 회전, 절단 작업 등의 수술 동작이 수행될 수 있다.In addition, the master interface 4 is provided with a master controller so that the operator can be gripped and manipulated by both hands. The master controller may be implemented with two or more handles 10, and an operation signal according to the operator's manipulation of the handle 10 is transmitted to the slave robot 2 to control the robot arm 3. By operating the handle 10 of the operator, a surgical operation such as a position movement, rotation, and cutting operation of the robot arm 3 may be performed.

예를 들어, 핸들(10)은 메인 핸들과 서브 핸들을 포함하여 구성될 수 있고, 수술자는 메인 핸들만으로 다자유도를 가지어 구동되도록 구현된 슬레이브 로봇(2)의 로봇 암(3)이나 복강경(5) 등을 조작하거나, 서브 핸들을 조작하여 동시에 복수의 수술 장비가 실시간 조작되도록 할 수도 있다. 물론, 마스터 조종기는 핸들 형상으로 제한되지 않으며, 네트워크를 통해 로봇 암(3)의 동작을 제어할 수 있는 형태이면 아무런 제한 없이 적용될 수 있다.For example, the handle 10 may be configured to include a main handle and a sub handle, and the operator may operate the robot arm 3 or the laparoscope of the slave robot 2 implemented to have multiple degrees of freedom with only the main handle. 5) or a plurality of surgical equipment can be operated in real time by operating the sub handle. Of course, the master manipulator is not limited to the shape of the handle, and may be applied without any limitation as long as it can control the operation of the robot arm 3 through a network.

슬레이브 로봇(2)은 환자를 수술하기 위하여 하나 이상으로 이용될 수 있으며, 수술 부위가 표시부(6)를 통해 확인할 수 있는 영상(즉, 화상 이미지)로 표시되도록 하기 위한 복강경(5)은 독립된 슬레이브 로봇(2)으로 구현될 수도 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 복강경 이외의 다양한 수술용 내시경(예를 들어, 흉강경, 관절경, 비경 등)이 이용되는 수술들에 범용적으로 사용될 수 있다.
One or more slave robots 2 may be used to operate the patient, and the laparoscope 5 for allowing the surgical site to be displayed as an image (that is, an image image) that can be confirmed through the display unit 6 is an independent slave. It may be implemented by the robot (2). In addition, as described above, embodiments of the present invention may be used universally in operations in which various surgical endoscopes (eg, thoracoscopic, arthroscopy, parenteral, etc.) other than laparoscopic are used.

도 13a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 유닛의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이고, 도 13b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 유닛의 동작 개념을 나타낸 도면이며, 도 14 및 도 15는 각각 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작을 위한 안면 움직임을 예시한 도면이다.13A is a block diagram schematically illustrating a configuration of a laparoscopic manipulation unit according to another embodiment of the present invention, and FIG. 13B is a view illustrating an operation concept of a laparoscopic manipulation unit according to another embodiment of the present invention. 14 and 15 are views illustrating facial movements for laparoscopy manipulation according to another embodiment of the present invention, respectively.

도 13을 참조하면, 복강경 조작 유닛(1200)은 저장부(1220), 각도 및 거리 산출부(1230), 조작 명령 생성부(1240) 및 전송부(1250)를 포함한다. 도시된 구성 요소들 중 하나 이상은 소프트웨어 프로그램으로 구현되거나 하드웨어 및 소프트웨어 프로그램의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 도시된 하나 이상의 구성 요소는 생략될 수 있다.Referring to FIG. 13, the laparoscopic manipulation unit 1200 includes a storage unit 1220, an angle and distance calculator 1230, an operation command generator 1240, and a transmitter 1250. One or more of the illustrated components may be implemented as a software program or may be a combination of hardware and software programs. In addition, one or more components shown may be omitted.

저장부(1220)에는 촬상 수단(1210)에 의해 촬영된 영상 이미지, 각도 및 거리 산출부(1230)에 의해 산출된 변위량 정보를 저장한다. The storage unit 1220 stores the image image captured by the imaging unit 1210, the displacement amount information calculated by the angle and distance calculator 1230.

변위량 정보는 예를 들어, 산출 주기에서 연속된 두 장의 영상 이미지를 이용하여 산출된 두 눈의 연장선과 화면 중심선(즉, 영상 이미지의 가로 및 세로 중심점을 지나는 가로선)간의 내각 및 회전 방향에 관한 정보, 얼굴 내의 기준점간의 이동 거리 정보, 두 눈의 중심점간의 간격 변화량 정보 등이 포함될 수 있다.The amount of displacement information is, for example, information about the angle and rotation direction between the extension line of the two eyes and the center line of the screen (that is, the horizontal line passing through the horizontal and vertical center points of the image image) calculated by using two consecutive image images in the calculation cycle. The moving distance information between the reference points in the face and the distance change amount information between the center points of the two eyes may be included.

물론 변위량 정보 등을 산출하기 위해 연속된 두 장의 영상 이미지가 이용되도록 제한되지는 않으며, 현재의 영상 이미지와 그 이전에 임의의 시점에서 촬영된 영상 이미지가 이용될 수도 있음은 당연하다. 예를 들어, n-3번째 촬영된 영상 이미지, n-2번째 촬영된 영상 이미지, n-1번째 촬영된 영상 이미지, 현재 시점인 n번째 촬영된 영상 이미지가 존재하는 경우, 해석시 이용되는 영상 이미지의 촬영 주기가 3인 경우 n-3번째 촬영된 영상 이미지와 n번째 촬영된 영상 이미지를 이용하여 변위량 정보 등이 산출될 수 있을 것이다. 이러한 원칙은 별도의 설명을 생략할지라도 변위량 정보뿐 아니라 각도 및 거리 산출 등의 경우에도 동일하게 적용될 수 있음은 당연하다. 다만, 본 명세서에서는 설명 및 이해의 편의를 위해 특정 정보의 생성을 위한 영상 이미지 해석시 현재 촬영된 영상 이미지와 직전에 촬영된 영상 이미지가 이용되는 경우를 예로 들어 설명한다.Of course, it is not limited to use two consecutive video images to calculate the displacement information, etc., it is natural that the current video image and the video image photographed at any point in time can be used. For example, when there is an n-3th video image, an n-2th video image, an n-1th video image, and an nth video image that is the current view point, an image used for analysis When the photographing period of the image is 3, the displacement information may be calculated using the n-3 th image image and the n th image image. Even if the description is omitted, it is natural that the principle can be equally applied to the angle and distance calculation as well as the displacement information. However, in the present specification, for the convenience of explanation and understanding, the case where the current image image and the image image immediately before is used when the image image is interpreted for generating specific information will be described as an example.

각도 및 거리 산출부(1230)는 촬상 수단(1210)에 의해 촬영되어 저장부(1220)에 저장된 영상 이미지들 중 산출 주기에서 연속된 두 장의 영상 이미지(즉, 현재 촬영된 영상 이미지와 직전에 촬영된 영상 이미지)를 이용하여 영상 이미지들간의 변위량 정보를 생성하여 저장부(1220)에 저장한다. The angle and distance calculator 1230 is captured by the image pickup means 1210 and is captured immediately before two video images consecutively calculated in a calculation cycle among the image images stored in the storage unit 1220 (that is, immediately before the currently captured image image). Image information) to generate displacement information between the image images and store it in the storage unit 1220.

여기서, 각도 및 거리 산출부(1230)는 연속된 두 장의 영상 이미지를 이용하여 산출된 두 눈의 연장선과 화면 중심선간의 내각 및 회전 방향에 관한 정보, 얼굴 내의 기준점간의 이동 거리 정보, 두 눈의 중심점간의 간격 변화량 정보 등을 생성할 수 있다. Here, the angle and distance calculator 1230 is the information about the angle and rotation direction between the extension line of the two eyes and the screen center line calculated using two consecutive image images, the movement distance information between the reference point in the face, the center point of both eyes Interval change amount information and the like can be generated.

이하, 각도 및 거리 산출부(1230)에서 변위량 정보를 생성하는 방법에 대해 설명한다. 다만, 영상 이미지를 해석하여 얼굴 영역, 눈의 위치 및 기준점(예를 들어, 코의 중심점)의 위치를 인식하는 영상 해석 기법은 당업자에게 자명한 사항이므로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다. Hereinafter, a method of generating displacement amount information in the angle and distance calculator 1230 will be described. However, an image analysis technique for recognizing an image image and recognizing a location of a face region, an eye position, and a reference point (for example, a center point of the nose) is obvious to those skilled in the art, and thus a detailed description thereof will be omitted.

먼저, 얼굴의 회전과 관련한 정보를 생성하기 위하여, 도 14에 도시된 바와 같이 각도 및 거리 산출부(1230)는 촬상 수단(1210)에 의해 촬영되어 저장부(1220)에 저장된 영상 이미지에서 양안(兩眼, 두 눈)의 연장선과 화면 중심선과의 내각의 크기를 산출하고, 이전의 영상 이미지에 대해 해석된 내각의 크기와 대비함으로써 회전 방향 및 회전 각도에 대한 정보를 생성한다.First, in order to generate information related to the rotation of the face, as illustrated in FIG. 14, the angle and distance calculator 1230 is photographed by the imaging unit 1210 and stored in the image image stored in the storage unit 1220. 크기, the size of the angle between the extension line of the two eyes) and the screen center line is calculated, and information about the rotation direction and the angle of rotation is generated by comparing the size of the angle with the size of the angle analyzed for the previous video image.

즉, 각도 및 거리 산출부(1230)는 도 14의 (b) 및 (c)에 예시된 바와 같이, 촬상 수단(1210)에 의해 촬영되어 생성된 영상 이미지에서 양안의 위치 및 형상을 예를 들어 엣지 검출 기법 등의 영상 처리 기법에 의해 인식함으로써 각 눈의 중심점을 획득한 후, 각 눈의 중심점을 연결하는 가상의 직선과 화면 중심선이 이루는 내각의 크기 및 안면의 회전 방향을 산출한다. 예를 들어, 직전에 생성된 영상 이미지가 (a)의 원시 영상 이미지이고, 현재 생성된 영상 이미지가 (b)와 같은 영상 이미지라면 각 영상 이미지에 대해 화면 중심선과 두 눈의 중심점을 연결한 직선이 이루는 교점이 얼굴의 어느 위치에 형성되었는지 및 이에 따른 내각의 크기를 상호 비교함으로써 얼굴이 어느 방향으로 어느 각도만큼 회전하였는지 인식할 수 있게 된다. In other words, the angle and distance calculator 1230 may be configured to include, for example, the position and shape of both eyes in an image image generated by the imaging unit 1210, as illustrated in FIGS. 14B and 14C. After recognition by image processing techniques such as an edge detection technique, the center point of each eye is obtained, and then the size of the inner angle formed by the virtual straight line connecting the center point of each eye and the screen center line and the direction of rotation of the face are calculated. For example, if the previous video image generated is the raw video image of (a) and the currently generated video image is the video image of (b), a straight line connecting the center line of the screen and the center of the eyes for each video image. By comparing the intersections formed at which positions of the face and the size of the cabinet according to each other, it is possible to recognize in which direction and by which angle the face is rotated.

다음으로, 얼굴의 평행 이동에 관한 정보를 생성하기 위해, 각도 및 거리 산출부(1230)는 촬상 수단(1210)에 의해 촬영되어 저장부(1220)에 저장된 영상 이미지에서 얼굴 내의 미리 설정된 기준점(예를 들어, 코의 중심점)이 영상 이미지의 가로 및 세로 중심점으로부터 어느 정도 이동되었는지를 검출한다. Next, in order to generate information about the parallel movement of the face, the angle and distance calculator 1230 is photographed by the imaging means 1210 and stored in the image 12 stored in the storage unit 1220 in a preset reference point (eg, in the face). For example, it detects how much the center of the nose is moved from the horizontal and vertical centers of the video image.

즉, 도 14의 (d)와 같은 경우, 점선으로 표시된 원시 영상 이미지에서는 기준점이 영상 이미지의 중심점과 일치한 상태이지만 현재의 영상 이미지에서는 기준점이 영상 이미지의 중심점에서 오른쪽으로 임의의 거리만큼 평행 이동한 것으로 인식할 수 있다. 물론, 평행 이동의 방향은 상하좌우 등으로 다양할 수 있음은 당연하다.That is, in the case of (d) of FIG. 14, in the raw image image indicated by the dotted line, the reference point is in agreement with the center point of the image image, but in the current image image, the reference point is moved in parallel to a right distance from the center point of the image image. It can be recognized as one. Of course, the direction of the parallel movement can be varied, such as up, down, left and right.

다음으로, 화면 확대 및 축소에 관련한 정보를 생성하기 위하여, 각도 및 거리 산출부(1230)는 촬상 수단(1210)에 의해 촬영되어 저장부(1220)에 저장된 영상 이미지에서 양안의 거리(도 15의 d1, d2 또는 d3)를 산출하고, 산출된 거리가 직전에 촬영되어 저장된 영상 이미지에서의 양안의 거리보다 증가하였는지(즉, 촬상 수단(1210)에 근접하는 방향으로 수술자의 얼굴이 이동) 아니면 감소하였는지(즉, 촬상 수단(1210)에 멀어지는 방향으로 수술자의 얼굴이 이동)를 연산한다. 양안의 거리는 예를 들어 각 눈의 중심점간의 거리이거나, 각 눈의 외곽선간의 최단 거리 등으로 다양하게 지정 및 적용될 수 있다. Next, in order to generate information related to enlargement and reduction of the screen, the angle and distance calculation unit 1230 is photographed by the imaging unit 1210 and the distance of both eyes in the image image stored in the storage unit 1220 (see FIG. 15). d1, d2 or d3), and the calculated distance is increased than the distance of both eyes in the image image taken and stored immediately before (i.e., the operator's face moves toward the imaging means 1210) or decreases. The face of the operator in a direction away from the imaging means 1210 is calculated. The distance between the two eyes may be variously designated and applied, for example, the distance between the center point of each eye or the shortest distance between the outlines of each eye.

조작 명령 생성부(1240)는 각도 및 거리 산출부(1230)에 의해 산출된 변위량 정보를 이용하여 복강경(5)의 위치(예를 들어, 이동, 회전 등) 및 영상 배율(예를 들어, 확대, 축소 등)을 제어하기 위한 조작명령을 생성한다. The operation command generation unit 1240 uses the displacement information calculated by the angle and distance calculation unit 1230 to determine the position of the laparoscope 5 (eg, movement, rotation, etc.) and the image magnification (eg, enlargement). Create a control command to control

만일, 수술자의 얼굴이 임의의 방향으로 회전된 것으로 인식되면 조작 명령 생성부(1240)는 복강경(5)의 회전을 위한 조작 명령을 생성할 것이고, 수술자의 얼굴이 임의의 방향으로 평행 이동된 것으로 인식되면 조작 명령 생성부(1240)는 복강경(5)을 상응하는 방향 및 거리만큼 이동시키기 위한 조작 명령을 생성할 것이며, 수술자의 얼굴이 촬상 수단(1210) 방향으로 가까워지거나 멀어진 것으로 인식되면 조작 명령 생성부(1240)는 복강경(5)에 의해 촬영되어 생성되는 영상 이미지의 배율을 확대하거나 축소하도록 하는 조작 명령을 생성할 것이다. If it is recognized that the operator's face is rotated in an arbitrary direction, the operation command generation unit 1240 will generate an operation command for rotating the laparoscope 5, and the operator's face is moved in parallel in an arbitrary direction. If it is recognized, the operation command generation unit 1240 will generate an operation command for moving the laparoscope 5 by a corresponding direction and distance, and if it is recognized that the operator's face is closer or farther away from the imaging means 1210, the operation command. The generation unit 1240 may generate an operation command to enlarge or reduce the magnification of the video image generated by the laparoscope 5.

물론, 조작 명령 생성부(1240)에 의해 생성되는 조작 명령은 복강경의 회전, 이동 및 배율 조정 등 중 둘 이상에 대한 제어가 가능하도록 생성될 수도 있음은 당연하다.Of course, the operation command generated by the operation command generation unit 1240 may be generated to enable the control of two or more of the rotation, movement and magnification of the laparoscope.

전송부(1250)는 조작 명령 생성부(1240)에 의해 생성된 조작 명령을 슬레이브 로봇(2)으로 전송하여 복강경(5)의 위치 등에 대해 조작되도록 하고 이에 따른 영상이 제공되도록 한다. 전송부(1250)는 로봇 암(3)의 조작을 위한 조작명령을 전송하기 위해 마스터 로봇(1)에 이미 구비된 전송부일 수도 있다.The transmission unit 1250 transmits the operation command generated by the operation command generation unit 1240 to the slave robot 2 to be manipulated with respect to the position of the laparoscope 5, and provides an image accordingly. The transmission unit 1250 may be a transmission unit already provided in the master robot 1 to transmit an operation command for the operation of the robot arm 3.

또한, 도 13a에는 도시되지 않았으나 촬상 수단(1210)을 통해 현재 촬영되는 영상 이미지 내의 사용자가 인증된 사용자인지를 판단하기 위한 판단부를 더 포함할 수도 있다. In addition, although not shown in FIG. 13A, a determination unit may be further included to determine whether a user in the image image currently being captured by the imaging unit 1210 is an authenticated user.

즉, 판단부는 현재 촬영된 영상 이미지 내의 얼굴 모습과 인증된 사용자로서 저장부(1220)에 미리 저장된 영상 이미지 내의 얼굴 모습이 오차 범위 내에서 일치하는지 여부를 판단한 후, 일치하는 경우에만 전술한 방식에 따른 복강경 조작이 가능하도록 할 수 있다. 물론, 판단부가 인증된 사용자인지 여부를 판단함에 있어 얼굴의 모양이라는 특징 요소뿐 아니라 눈/눈썹/코/입의 위치 및 형상, 눈동자 색상, 피부 색상, 피부 주름, 홍채 등의 특징 요소 중 하나 이상을 이용할 수도 있음은 당연하다.That is, the determining unit determines whether the face image in the image image currently captured and the face image in the image image pre-stored in the storage unit 1220 as an authenticated user match within an error range, and then, if it matches, the method described above. According to the laparoscopy operation can be made. Of course, in determining whether the determination unit is an authenticated user, one or more of the features such as the shape and shape of the eyes / eyebrows / nose / mouth, eye color, skin color, skin wrinkles, and iris, as well as the features of the shape of the face. Of course it can also be used.

이와 같이, 판단부를 추가적으로 구비함으로써, 촬상 수단(1210)을 통해 촬상된 영상 이미지 내에 복수의 사람이 촬영되더라도 수술자의 얼굴 모습 변화에만 연동하여 복강경 조작이 가능하도록 하는 효과가 있다.In this way, by additionally providing a determination unit, even when a plurality of people are photographed in the image image captured by the imaging unit 1210, the laparoscopic operation can be performed in association with only the change in the appearance of the operator's face.

또한, 판단부는 영상 이미지 내의 얼굴 모습이 미리 지정된 영역에 위치하는지 또한 얼굴의 크기가 미리 지정된 크기 이상인지 여부를 판단하여 전술한 복강경 조작 유닛(1200)이 기능하도록 할 것인지 여부를 더 판단할 수 있다. 물론, 판단부는 얼굴의 크기가 미리 지정된 크기 이상인지를 판단하는 대신 얼굴의 크기가 미리 지정된 크기 조건에 해당되는지 여부를 판단할 수도 있다. 이는 수술자가 얼굴을 너무 가까이 들이대는 경우에도 오동작의 원인이 될 수 있기 때문이다.In addition, the determination unit may further determine whether the above-described laparoscopic manipulation unit 1200 functions by determining whether the face shape in the video image is located in a predetermined area and whether the size of the face is greater than or equal to the predetermined size. . Of course, the determination unit may determine whether the size of the face corresponds to a predetermined size condition instead of determining whether the size of the face is greater than or equal to a predetermined size. This is because it may cause malfunction even if the operator presses the face too close.

예를 들어, 도 13b에 예시된 바와 같이, 판단부는 촬상 수단(1210)에 의해 촬영된 영상 이미지가 표시되는 표시 영역(1310) 내에서 미리 지정된 영역(1320) 내에 얼굴이 위치하는지 여부를 판단하여 복강경 조작 유닛(1200)이 기능하도록 할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 물론, 얼굴이 미리 지정된 영역(1320) 전부를 포함하도록 위치되도록 제한되지는 않으며, 얼굴의 일부라도 미리 지정된 영역(1320)에 포함되기만 하면 충분한 것으로 미리 설정될 수도 있을 것이다.For example, as illustrated in FIG. 13B, the determination unit determines whether the face is located in the predetermined area 1320 in the display area 1310 in which the image image photographed by the imaging unit 1210 is displayed. It may be determined whether or not the laparoscopic manipulation unit 1200 is to function. Of course, the face is not limited to be positioned to include all of the predetermined area 1320, and may be preset to be sufficient as long as a part of the face is included in the predetermined area 1320.

만일, 얼굴이 미리 지정된 영역(1320) 내에 위치하는 경우라면 복강경 조작 유닛(1200)이 기능하도록 처리할 수 있고, 그렇지 않은 경우에는 복강경 조작 유닛(1200)이 기능하지 않도록 처리할 수 있을 것이다.If the face is located in the predetermined area 1320, the laparoscopy manipulation unit 1200 may be processed to function. Otherwise, the laparoscopy manipulation unit 1200 may be processed to not function.

또한, 도 13b에 예시된 바와 같이, 판단부는 영상 이미지 내에 포함된 얼굴의 크기가 미리 지정된 영역(1320)의 크기보다 큰지 여부를 판단하여 복강경 조작 유닛(1200)이 기능하도록 할 것인지 여부를 결정할 수 있다. 얼굴의 크기가 미리 지정된 영역(1320)의 크기보다 큰지 여부는 예를 들어 얼굴 외곽선 검출에 의해 계산된 면적이 미리 지정된 영역(1320)의 크기와 어떤 관계를 가지는지 여부로서 판단될 수 있다. 이 경우, 전술한 바와 같이 얼굴의 크기가 지정된 임계값보다는 작은지 여부가 더 판단될 수 있다.In addition, as illustrated in FIG. 13B, the determination unit may determine whether the size of the face included in the image image is larger than the size of the predetermined area 1320 to determine whether the laparoscopic manipulation unit 1200 is to function. have. Whether the size of the face is larger than the size of the predetermined area 1320 may be determined as, for example, how the area calculated by face outline detection has a relationship with the size of the predetermined area 1320. In this case, as described above, it may be further determined whether the size of the face is smaller than the specified threshold.

만일 (a)에 도시된 바와 같이 얼굴의 크기가 미리 지정된 영역의 크기보다 작은 경우라면 수술자가 아닌 마스터 인터페이스(4)에서 멀리 위치하는 제3의 인물이거나 수술자일지라도 마스터 인터페이스(4)에서 멀리 위치하여 수술 동작을 진행하지 않는 중이므로 복강경 조작 유닛(1200)이 기능하지 않도록 할 수 있을 것이다. If the size of the face is smaller than the size of the predetermined area as shown in (a), even if the operator is a third person who is located far from the master interface 4 or the operator is located far from the master interface 4 Since the surgical operation is not in progress, the laparoscopic manipulation unit 1200 may be prevented from functioning.

이와 같이, 판단부는 정해진 크기 이상의 얼굴이 미리 지정된 영역(1320)에 부합하도록 표시되는 경우에만 복강경 조작 유닛(1200)이 기능하도록 함으로써, 수술자가 아닌 제3의 인물의 얼굴 움직임이나 수술동작과 무관한 움직임에 의해 복강경(5)이 오조작(誤操作)됨을 방지할 수 있다. As described above, the determination unit allows the laparoscopic manipulation unit 1200 to function only when a face having a predetermined size or more is displayed to correspond to the predetermined area 1320, thereby irrelevant to facial movements or surgical operations of a third person other than the operator. It is possible to prevent the laparoscopic 5 from being misoperated by the movement.

또한, 판단부는 촬상 수단(1210)에 의해 촬영된 영상 이미지 내에서의 얼굴 움직임이 일정 시간 유지되는 경우에만 전술한 복강경 조작 유닛(1200)이 기능하도록 처리할 수도 있다. 예를 들어, 수술자가 전면을 주시하는 정상 상태에서 고개를 오른쪽으로 일정 각도 기울인 후 일정시간(예를 들어, 2초) 동안 유지함이 인식된 상태에서만 복강경 조작 유닛(1200)은 복강경이 오른쪽으로 해당 각도만큼 회전 또는/및 이동하도록 하는 조작명령을 생성하여 전송하도록 미리 설정될 수 있을 것이다. 물론, 판단부가 얼굴 움직임이 일정 시간 유지되는 경우뿐 아니라 얼굴 움직임이 미리 지정된 범위를 넘어설 때 전술한 복강경 조작 유닛(1200)이 기능하도록 처리할 수도 있음은 당연하다. In addition, the determination unit may process the above-described laparoscopic manipulation unit 1200 to function only when the facial movement in the video image captured by the imaging unit 1210 is maintained for a predetermined time. For example, the laparoscopic operation unit 1200 is a laparoscope to the right only when it is recognized that the operator tilts the head to the right in a normal state facing the front and then maintains it for a predetermined time (for example, 2 seconds). It may be preset to generate and transmit an operation command to rotate or / and move by an angle. Of course, it is natural that the determination unit may process the aforementioned laparoscopic manipulation unit 1200 to function not only when the facial movement is maintained for a predetermined time but also when the facial movement exceeds a predetermined range.

이를 통해, 수술자가 의식적 또는 무의식적으로 옆을 돌아보거나 움직이거나 하는 등의 행동을 취한 경우, 환자의 복부에 삽입된 복강경(5)이 수술자의 움직임에 따라 급격히 조작되는 위험을 방지할 수 있다. 이는, 예를 들어 앞서 설명한 접촉식 구조에서 얼굴을 떼었을 때 수술자의 움직임이 슬레이브 로봇(2)의 전달됨을 차단하여 환자의 안전을 확보하는 방법과 유사하게 처리될 수 있을 것이다.In this way, when the operator takes an action such as consciously or unconsciously looking back or moving, the laparoscopic 5 inserted into the abdomen of the patient may be prevented from being rapidly manipulated according to the operator's movement. This may be handled similarly to the method of securing the safety of the patient by blocking the transfer of the operation of the slave robot 2 when the face is removed from the contact structure described above, for example.

또한, 판단부는 촬상 수단(1210)에 의해 촬영된 영상 이미지 내에서의 얼굴내의 특정 부위 변화(예를 들어, 눈 깜빡임)가 인식되는 경우, 조작 명령 생성부(1240)로 상응하는 조작 명령을 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송하도록 요청하는 기능을 더 수행할 수도 있다. 특정 부위 변화의 경우 어떤 조작 명령이 생성되어야 하는지에 대한 정보는 저장부(1220)에 미리 저장될 수 있다.In addition, the determination unit generates a corresponding operation command to the operation command generation unit 1240 when a change of a specific part (for example, eye blinking) in the face in the image image captured by the imaging unit 1210 is recognized. May further perform a function of requesting transmission to the slave robot 2. In the case of a specific part change, information on which manipulation command should be generated may be stored in advance in the storage unit 1220.

예를 들어, 수술 도중 촬상 수단(1210)에 의해 촬영된 영상 이미지가 연기로 흐려져 피사체가 정확히 보이지 않는 경우 등에서 수술자가 왼쪽 눈만을 깜빡이면 조작 명령 생성부(1240)는 복강 내의 이산화탄소 배출을 위해 밸브를 열도록 하는 조작 명령을 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송할 수 있을 것이다. 다른 예로서, 수술 도중 수술자가 오른쪽 눈만을 깜빡이면 마스터 인터페이스(4)의 모니터(6)에 현재 수술중인 부위에 대한 수술 이전 영상이 증강현실로 표시되도록 하거나, 사라지도록 하기 위한 조작 명령을 생성하여 출력할 수도 있을 것이다.For example, if the operator blinks only the left eye, for example, when the image captured by the imaging unit 1210 is blurred by smoke during surgery, the operator blinks only the left eye, the operation command generation unit 1240 may provide a valve for discharging carbon dioxide in the abdominal cavity. The operation command to open the can be generated and transmitted to the slave robot (2). As another example, if the operator blinks only the right eye during the operation, a manipulation command for displaying the pre-operational image of the current operating area on the monitor 6 of the master interface 4 is displayed as augmented reality or disappearing. You can also print

물론, 판단부는 영상 이미지 내에서의 얼굴내의 특정 부위 변화를 인식하여 조작 명령을 생성하도록 지시하는 방법 외에, 고개를 상하로 끄덕이거나 가로젓는 동작을 영상 해석 기법을 이용하여 인식하고 상응하는 조작 명령이 생성되도록 지시할 수도 있음은 당연하다. 예를 들어, 수술자가 머리 끄덕이는 동작을 취한 것으로 인식되면 긍정 반응으로 인식되도록 하고, 수술자가 머리를 가로젓는 동작을 취한 것으로 인식되면 부정 반응으로 인식되도록 할 수 있을 것이다. Of course, in addition to the method of instructing the controller to generate a manipulation command by recognizing a change in a specific part of the face in the image, the image recognition technique recognizes a motion of nodding or shaking the head up and down, and a corresponding manipulation command is generated. Naturally, it can be instructed to be generated. For example, if it is recognized that the operator has taken a nodding motion, it may be recognized as a positive response, and if it is recognized that the operator has taken a head stroke, it may be recognized as a negative response.

이를 이용하여, 특정 상황에서 수술용 로봇이 수술자에게 어떤 동작의 수행에 대한 예/아니오에 대한 선택을 요구하는 경우 수술자는 콘솔이나 조작 핸들에 구비된 버튼을 누를 필요없이 머리를 끄덕이거나 가로젓는 행위만으로도 수술용 로봇에게 응답을 제공할 수 있게 된다.Using this, in certain situations, when the surgical robot requires the operator to make a choice of yes / no to perform an action, the operator nods or intercepts the head without having to press a button on the console or the steering wheel. It is possible to provide a response to the surgical robot alone.

또한, 본 실시예에 따른 비접촉 방식의 복강경 제어 방법은 3차원 복강경이 적용되는 경우 얼굴, 눈의 위치에 따라 3차원 영상 처리를 위한 좌/우 영상이 겹치는 정도의 조절도 가능하다.
In addition, in the non-contact laparoscopic control method according to the present embodiment, when the 3D laparoscope is applied, the degree of overlapping the left and right images for 3D image processing may be adjusted according to the position of the face and the eye.

도 16은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 복강경 조작 유닛의 동작 과정을 나타낸 순서도이다.16 is a flowchart illustrating an operation process of a laparoscopic manipulation unit according to another embodiment of the present invention.

도 16을 참조하면, 복강경 조작 유닛(1200)은 단계 1610에서 수술자의 얼굴이 촬영된 영상 이미지를 해석하여 얼굴 영역, 눈의 위치 및 기준점(예를 들어, 코의 중심점)의 위치를 검출한다.Referring to FIG. 16, in operation 1610, the laparoscopic manipulation unit 1200 analyzes an image of a face in which an operator's face is photographed, and detects a face region, a position of an eye, and a position of a reference point (eg, a center point of a nose).

이어서, 단계 1620에서 복강경 조작 유닛(1200)은 해당 영상 이미지에 대해 두 눈의 연장선과 화면 중심선간의 내각 및 회전 방향을 산출하고, 직전에 촬영된 영상 이미지에 대해 산출된 내각 및 회전 방향과의 차이를 이용하여 현재 수술자의 얼굴 회전 방향 및 회전 각도를 산출한다.Subsequently, in step 1620, the laparoscopic manipulation unit 1200 calculates the cabinet angle and rotation direction between the extension lines of the two eyes and the center line of the screen with respect to the corresponding video image, and the difference between the cabinet angle and the rotation direction calculated for the immediately previous image image. Calculate the face rotation direction and angle of rotation of the current operator.

또한, 단계 1630에서 복강경 조작 유닛(1200)은 해당 영상 이미지에 대해 얼굴 내의 기준점이 직전에 촬영된 영상 이미지에서의 얼굴 기준점간의 거리 변화량을 산출한다.In addition, in operation 1630, the laparoscopic manipulation unit 1200 calculates a distance change amount between the face reference points in the image image immediately before the reference point in the face is captured with respect to the corresponding image.

또한, 단계 1640에서 복강경 조작 유닛(1200)은 해당 영상 이미지에 대해 두 눈의 중심점간의 거리를 산출하고, 직전에 촬영된 영상 이미지에 대해 산출된 두 눈의 중심점간의 거리를 참조하여 두 눈간의 간격 변화량을 산출한다.In addition, in step 1640, the laparoscopic manipulation unit 1200 calculates the distance between the center points of the two eyes with respect to the corresponding video image, and refers to the distance between the two eyes by referring to the distance between the center points of the two eyes calculated with respect to the immediately captured image image. Calculate the amount of change.

전술한 단계 1620 내지 단계 1640은 순차적 또는 비순차적으로 수행되거나, 동시에 수행될 수도 있다.The above-described steps 1620 to 1640 may be performed sequentially or nonsequentially or simultaneously.

단계 1650에서 복강경 조작 유닛(1200)은 단계 1620 내지 단계 1640에 의해 산출된 변위량 정보에 상응하는 조작 명령을 생성하고, 복강경(5) 조작을 위해 슬레이브 로봇(2)으로 제공한다.
In step 1650, the laparoscopic manipulation unit 1200 generates an operation command corresponding to the displacement amount information calculated by steps 1620 through 1640, and provides the slave command 2 to the laparoscopic 5.

도 17은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 16의 단계 1610을 구체화하여 나타낸 순서도이다.FIG. 17 is a flowchart specifically illustrating step 1610 of FIG. 16 according to another embodiment of the present invention.

앞서 도 16의 단계 1610은 복강경 조작 유닛(1200)이 수술자의 얼굴이 촬영된 영상 이미지를 해석하여 얼굴 영역, 눈의 위치 및 기준점(예를 들어, 코의 중심점)의 위치를 검출하는 단계에 관한 것이다.Step 1610 of FIG. 16 relates to a step in which the laparoscopic manipulation unit 1200 detects the position of the face region, the position of the eye, and the reference point (for example, the center point of the nose) by analyzing the image image of the operator's face. will be.

단계 1610이 구체화되어 예시된 도 17을 참조하면, 복강경 조작 유닛(1200)은 단계 1710에서 수술자의 얼굴이 촬영된 영상 이미지를 제공받고, 단계 1720으로 진행하여 해당 영상 이미지를 해석하여 얼굴 영역, 눈의 위치 및 기준점(예를 들어, 코의 중심점)의 위치를 검출한다.Referring to FIG. 17 in which step 1610 is embodied and illustrated, the laparoscopic manipulation unit 1200 is provided with an image image in which the operator's face is photographed in step 1710, and proceeds to step 1720 to interpret the image image to analyze the face region and eyes. The position of and the position of the reference point (eg, the center point of the nose) are detected.

이어서, 복강경 조작 유닛(1200)은 단계 1730에서 수술자의 해당 움직임 상태가 일정 시간 유지되는지 여부를 판단한다. Subsequently, the laparoscopy manipulation unit 1200 determines whether the corresponding movement state of the operator is maintained for a predetermined time in step 1730.

만일 해당 움직임이 일정 시간 유지된다면 복강경(5) 조작을 위한 것으로 인식하여 단계 1620 내지 단계 1640으로 진행한다. If the movement is maintained for a certain time, it is recognized that the laparoscopic 5 is for manipulating and proceeds to steps 1620 to 1640.

그러나 만일 해당 움직임이 일정 시간 유지되지 않는다면 복강경(5) 조작과 무관한 움직임인 것으로 인식하여 단계 1710으로 다시 진행한다.However, if the movement is not maintained for a certain time, it is recognized that the movement is irrelevant to the operation of the laparoscope 5, and the flow proceeds to step 1710 again.

이와 같이, 단계 1610은 복강경(5) 조작 여부의 정확성을 가지기 위해 복수의 단계의 구체화될 수 있다.As such, step 1610 may be embodied in a plurality of steps to have an accuracy of whether or not the laparoscope 5 is manipulated.

이외에도, 단계 1610은 다양한 방식으로 구체화될 수 있다.In addition, step 1610 can be embodied in a variety of ways.

일 예로, 제공받은 영상 이미지 내의 얼굴 모습이 인증된 사용자로서 저장부(1220)에 미리 지정된 얼굴 모습과 오차범위 내에서 일치하는지 여부를 판단하여, 오차범위 내에서 일치하는 경우에만 단계 1620 내지 단계 1640으로 진행하도록 구체화될 수 있다.For example, it is determined whether the face image in the received video image is the authenticated user in the error range and the face shape predetermined in the storage unit 1220, and only if the face image matches within the error range, steps 1620 to 1640. It can be embodied to proceed.

다른 예로, 제공받은 영상 이미지 내의 얼굴 모습이 미리 지정된 영역에 위치하는지 또한 얼굴의 크기가 미리 지정된 크기 이상이고 또한 미리 지정된 크기 이하인지 여부를 판단하여, 얼굴의 크기가 지정된 크기 이상이고 지정된 영역에 부합하도록 위치하는 경우에만 단계 1620 내지 단계 1640으로 진행하도록 구체화될 수 있다.As another example, it is determined whether the face in the provided video image is located in a predetermined area, and whether the face is larger than or equal to the predetermined size and less than or equal to the predetermined size. It may be embodied to proceed to step 1620 to step 1640 only when located.

이외에도 다양한 방식으로 단계 1610은 구체화될 수 있으며, 하나 이상의 실시예들이 복합적으로 포함되어 구체화될 수도 있음은 당연하다.
In addition, it is obvious that step 1610 may be embodied in various ways, and one or more embodiments may be embodied in combination.

상술한 복강경 조작 방법은 소프트웨어 프로그램 등으로 구현될 수도 있다. 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.The above-described laparoscopic manipulation method may be implemented by a software program or the like. Codes and code segments constituting a program can be easily inferred by a computer programmer in the art. The program is also stored in a computer readable media, and read and executed by a computer to implement the method. The information storage medium includes a magnetic recording medium, an optical recording medium and a carrier wave medium.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It will be understood that the invention may be varied and varied without departing from the scope of the invention.

1: 마스터 로봇 2: 슬레이브 로봇
3: 로봇 암 4: 마스터 인터페이스
5: 복강경 6: 모니터부
10: 핸들 20: 텔레스코픽 표시부
210: 접면부 220: 접안부
230, 240: 지지부 250: 유동부
310: 움직임 감지부 320, 1240 : 조작 명령 생성부
330, 1250 : 전송부 510: 접촉 감지부
520: 원상태 복원부 710: 카메라부
720, 1220: 저장부 730: 아이트래커부
740: 제어부 1200 : 복강경 조작 유닛
1230 : 각도 및 거리 산출부
1: master robot 2: slave robot
3: robot arm 4: master interface
5: Laparoscope 6: Monitor
10: handle 20: telescopic display portion
210: contact portion 220: eyepiece
230, 240: support part 250: flow part
310: motion detection unit 320, 1240: operation command generation unit
330, 1250: transmission unit 510: contact detection unit
520: Restore the original state 710: Camera unit
720 and 1220: storage unit 730: eye tracker unit
740: control unit 1200: laparoscopic operation unit
1230: angle and distance calculator

Claims (14)

조작신호를 이용하여 비젼부의 위치 및 영상 입력 각도 중 하나 이상을 제어하는 수술용 로봇으로서,
접촉된 수술자 얼굴의 움직임 방향 및 크기에 상응하는 방향 및 크기로 유동(遊動)되는 접면부;
상기 접면부가 유동되는 방향 및 크기에 상응하는 센싱 정보를 출력하는 움직임 감지부; 및
상기 센싱 정보를 이용하여 상기 비젼부의 위치 및 영상 입력 각도 중 하나 이상에 대한 조작명령을 생성하여 출력하는 조작 명령 생성부를 포함하는 수술용 로봇.
A surgical robot for controlling one or more of the position and the image input angle of the vision unit using the operation signal,
A contact portion flowing in a direction and a size corresponding to the movement direction and the size of the contacted operator's face;
A motion detector for outputting sensing information corresponding to a direction and a magnitude in which the contact part flows; And
And a manipulation command generation unit configured to generate and output a manipulation command for at least one of the position and the image input angle of the vision unit by using the sensing information.
제1항에 있어서,
상기 조작명령이 상기 비젼부의 직선 조작 및 회전 조작 중 하나 이상에 관한 것인 경우, 상기 수술용 로봇의 조작 핸들 방향이 그에 상응하도록 변경 조작되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
The method of claim 1,
And the manipulation command relates to one or more of straight line operation and rotational operation of the vision unit, wherein the operation handle direction of the surgical robot is changed to correspond thereto.
제1항에 있어서,
상기 접면부는 상기 수술용 로봇의 콘솔(console) 패널의 일부로서 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
The method of claim 1,
And the contact portion is formed as part of a console panel of the surgical robot.
제1항에 있어서,
상기 수술자 얼굴의 위치를 고정하기 위해 지지부가 상기 접면부의 하나 이상의 개소에 돌출되어 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
The method of claim 1,
Surgical robot is characterized in that the support is formed to protrude at one or more points of the contact portion to fix the position of the operator's face.
제1항에 있어서,
상기 비젼부에 의해 획득된 영상이 시각(視覺) 정보로서 보여지도록 접안부가 상기 접면부에 천공되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
The method of claim 1,
And the eyepiece is perforated in the contact portion such that the image obtained by the vision portion is viewed as visual information.
제1항에 있어서,
상기 비젼부에 의해 획득된 영상이 시각(視覺) 정보로서 보여지도록 상기 접면부는 빛이 투과되는 재질의 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
The method of claim 1,
And the contact portion is formed of a material of light transmitting material so that the image obtained by the vision portion is viewed as visual information.
제4항에 있어서,
상기 접면부 또는 상기 지지부에 상기 수술자 얼굴이 접촉되었는지 여부를 감지하는 접촉 감지부; 및
상기 접촉 감지부의 감지에 의해 접촉 해제가 인식되면, 상기 접면부가 디폴트(default)로 지정된 위치 및 상태인 기준 상태로 복귀되도록 처리하는 원상태 복원부를 더 포함하는 수술용 로봇.
The method of claim 4, wherein
A touch sensing unit configured to detect whether the operator's face is in contact with the contacting unit or the support unit; And
And a home state restoration unit configured to process the contact portion to return to a reference state which is a position and state designated as default when the contact release is recognized by the detection of the touch sensing unit.
제7항에 있어서,
상기 원상태 복원부는 상기 센싱 정보에 따른 상기 접면부 유동 방향 및 크기의 역 조작으로서 상기 접면부가 상기 기준 상태로 복귀되도록 처리하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
The method of claim 7, wherein
And the original state restoration unit processes the contact portion to return to the reference state by reverse manipulation of the contact portion flow direction and size according to the sensing information.
제1항에 있어서,
순차적으로 생성된 이미지 데이터를 시간순으로 비교 판단하여 눈동자의 위치 변화, 눈 모양의 변화 및 주시방향 중 하나 이상을 해석한 해석 정보를 생성하는 아이트래커부를 더 포함하는 수술용 로봇.
The method of claim 1,
A surgical robot further comprising an eye tracker unit for generating analysis information by analyzing one or more of a change in eye position, a change in eye shape, and a gaze direction by comparing and sequentially determining sequentially generated image data.
제9항에 있어서,
상기 수술용 로봇의 내측에서 상기 접면부를 향해 촬상하여 상기 이미지 데이터를 생성하는 카메라부; 및
상기 생성된 이미지 데이터를 저장하는 저장부를 더 포함하는 수술용 로봇.
10. The method of claim 9,
A camera unit for imaging the inner surface of the surgical robot toward the contact portion to generate the image data; And
Surgical robot further comprising a storage unit for storing the generated image data.
제9항에 있어서,
상기 조작 명령 생성부는 상기 해석 정보가 임의의 조작명령으로서 미리 설정된 변화를 만족하는지 여부를 판단하고, 만족하는 경우 상응하는 조작명령을 출력하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
10. The method of claim 9,
And the manipulation command generation unit determines whether the analysis information satisfies a preset change as an arbitrary manipulation command, and outputs a corresponding manipulation command when the manipulation information is satisfied.
제1항에 있어서,
상기 비젼부는 현미경, 내시경 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
The method of claim 1,
The vision unit is a surgical robot, characterized in that any one of the microscope, the endoscope.
제12항에 있어서,
상기 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
The method of claim 12,
The endoscope is a surgical robot, characterized in that at least one of the laparoscope, thoracoscopic, arthroscopy, parenteral, bladder, rectal, duodenum, mediastinoscope, cardiac.
제3항에 있어서,
상기 접면부는 탄성체에 의해 지지되도록 상기 콘솔 패널의 전면에 형성되고,
상기 탄성체는 상기 접면부의 움직임을 위한 외력이 제거되면 상기 접면부가 원위치로 복귀되도록 복원력을 제공하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.
The method of claim 3,
The contact portion is formed on the front of the console panel to be supported by an elastic body,
The elastic body is a surgical robot, characterized in that to provide a restoring force so that the contact portion returns to its original position when the external force for the movement of the contact portion is removed.
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