KR101123129B1 - Robot arm and surgical robot therewith - Google Patents

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KR101123129B1
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이병주
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Abstract

본 발명은 로봇암에 관한 것으로, 본 발명에 따른 로봇암은, 생체 내에 삽입되는 작업부; 상기 작업부를 작동시키는 액추에이터가 장착된 구동부; 상기 작업부와 상기 구동부 사이에 결합되어 상기 액추에이터의 힘을 상기 작업부로 전달하는 위치조절부를 포함하되, 상기 액추에이터에 의해 상기 작업부의 동작이 이루어지도록, 4절링크를 포함하는 복수개의 링크장치가 적층결합되고, 상기 위치조절부에는, 상기 링크장치의 4절링크가 적층결합되는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 로봇암을 사용함으로써, 생체 내에 삽입되는 로봇암의 부피가 축소되어 수술 부위의 절개 폭을 줄일 수 있고, 주변 장기와의 접촉을 최소화할 수 있으며, 로봇암의 재질 및 작업부에 장착되는 수술 도구를 용이하게 교체할 수 있다.The present invention relates to a robot arm, the robot arm according to the present invention, the work portion is inserted into the living body; A drive unit equipped with an actuator for operating the work unit; Is coupled between the work unit and the drive unit includes a position adjusting unit for transmitting the force of the actuator to the work unit, so that the operation of the work unit by the actuator, a plurality of link devices including a four-link link is stacked Combined, the position adjusting portion, characterized in that the four-section link of the linkage device is laminated and coupled, by using the robot arm according to the invention, the volume of the robot arm inserted into the living body is reduced incision of the surgical site The width can be reduced, the contact with surrounding organs can be minimized, and the material of the robot arm and the surgical tool mounted on the work part can be easily replaced.

Description

로봇암 및 이를 포함하는 수술용 로봇{ROBOT ARM AND SURGICAL ROBOT THEREWITH}Robot arm and surgical robot including the same {ROBOT ARM AND SURGICAL ROBOT THEREWITH}

본 발명은 로봇암에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절개부위를 최소로 하면서 수술도구가 장착된 작업부의 위치이동이 원활하며 작업부가 안정적으로 지지되는 로봇암에 관한 것이다. The present invention relates to a robot arm, and more particularly, to a robot arm in which the position of the working part equipped with the surgical tool is smooth and the working part is stably supported while minimizing the incision site.

수술용 로봇의 로봇암은, 생체 내에서 조직을 절개하거나 봉합하는 등의 작업을 수행하여야 하기 때문에, 공간적 제약을 많이 받는다. 따라서, 수술을 진행하는 로봇암은 크기에 제한이 있다. 일반적인 수술용 로봇의 로봇암은, 각 관절 부위 및 수술용 도구가 장착된 로봇암의 선단에 액추에이터를 장착함으로써 수술 부위 내에서 로봇암을 작동시켰다. 따라서, 생체 내에 삽입되는 로봇암의 부피가 증가하는 것을 방지하기 위해서는 로봇암에 장착되는 액추에이터의 숫자를 제한해야만 했다. 이로 인하여, 일반적인 로봇암이 수술하고자 하는 조직에 근접한 위치로 이동하기 위해서는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 피부(1)의 여러 부위를 절개한 뒤 각각의 위치에서 수술이 진행되어야만 했다. 이러한 로봇암(r1, r2)의 경우, 절개 부위가 많이 필요하며 수술의 목적에 따라 절개부위의 위치가 달라져야만 했고, 이로 인하여 수술 부위의 흉터가 다수 개 남게 되어 미관상의 문제점이 발생하였다. 특히 수술부위가 일상적인 생활에 노출되기 쉬운 부위일 경우, 이러한 미관상의 문제가 더욱 심화되었다. 뿐만 아니라, 액추에이터로 인하여 로봇암(r1, r2)의 무게가 증가하기 때문에, 로봇암(r1, r2)에 걸리는 하중이 전체적으로 증가한다는 문제점이 발생하였다. 게다가, 상기 로봇암(r1, r2)이 장착되는 위치가 각각 다르기 때문에, 상기 로봇암(r1, r2)의 위치를 조정하는 로봇암 스탠드의 개수도 증가하기 때문에 설치 장소가 협소해져서 수술을 진행하기 어렵다는 문제점이 있었다.Since the robotic arm of the surgical robot has to perform operations such as cutting or suturing tissue in vivo, it is subject to a lot of spatial constraints. Therefore, the robot arm undergoing surgery is limited in size. The robotic arm of a general surgical robot operates the robotic arm within the surgical site by mounting an actuator at each joint site and the tip of the robotic arm equipped with the surgical tool. Therefore, in order to prevent the volume of the robot arm inserted into the living body from increasing, the number of actuators mounted on the robot arm had to be limited. For this reason, in order to move the general robot arm closer to the tissue to be operated, as shown in FIG. 1A, surgery has to be performed at each position after incision of various parts of the skin 1. In the case of the robot arm (r 1 , r 2 ), the incision site is required a lot and the position of the incision site should be changed according to the purpose of the operation, which causes a large number of scars in the surgical site, resulting in aesthetic problems. . In particular, when the surgical site is a site that is likely to be exposed to daily life, these aesthetic problems are intensified. In addition, since the weight of the robot arm (r 1 , r 2 ) is increased due to the actuator, a problem that the load on the robot arm (r 1 , r 2 ) is increased as a whole. In addition, since the positions where the robot arms r 1 and r 2 are mounted are different from each other, the number of robot arm stands for adjusting the positions of the robot arms r 1 and r 2 also increases, so that the installation place becomes narrower. There was a problem that the operation is difficult to proceed.

종래에는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 도 1b에 도시된 대한민국 공개특허공보 제2009-0124552호의 로봇암을 사용하였다. 상기 로봇암은 다수의 마디(20)와, 다수의 마디(20) 중 인접한 마디(20)를 연결하여 관절을 형성하는 탄성 부재(16) 및 다수의 마디(20)를 관통하여 구비되는 관절 구동 와이어(12, 14)를 포함하여, 관절 구동 와이어(12, 14)의 견인에 의해 탄성 부재(16)가 수축 또는 신장되어 관절이 절곡되게 하였다.Conventionally, in order to solve the above problems, the robot arm of the Republic of Korea Patent Publication No. 2009-0124552 shown in Figure 1b was used. The robot arm drives a joint provided through a plurality of nodes 20 and elastic members 16 and a plurality of nodes 20 that form joints by connecting adjacent nodes 20 of the plurality of nodes 20. Including the wires 12, 14, the retraction or extension of the resilient member 16 by traction of the joint drive wires 12, 14 causes the joints to bend.

그러나 이러한 경우, 상기 관절 구동 와이어(12, 14)가 수술도구(30) 뿐만 아니라, 로봇암의 관절 부위의 구동도 제어해야만 했기 때문에, 로봇암의 부피가 극히 제한된 상태에서 관절의 제어를 위해 장착할 수 있는 구동와이어(12, 14)의 개수가 제한되고, 이로 인하여, 여전히 로봇암이 수술 부위에 근접하기 위해서는 이전에 사용되던 로봇암과 마찬가지로 여러 부위를 절개해야만 한다는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 로봇암의 길이가 길어지면, 상기 로봇암에 걸리는 하중이 증가하여 수술도구(30)가 작업을 진행할 때 걸리는 하중에 의하여 상기 로봇암에 진동발생하게 되고, 이로 인하여 로봇암의 세밀한 제어가 어렵다는 문제점이 있다.However, in this case, since the joint drive wires 12 and 14 had to control not only the surgical tool 30 but also the driving of the joint portion of the robot arm, the robot arm was mounted for control of the joint in a state where the volume of the robot arm is extremely limited. The number of driving wires 12 and 14 that can be made is limited, and thus, there is a problem that the robot arm must be cut in several parts as in the robot arm used previously to approach the surgical site. In addition, if the length of the robot arm is longer, the load on the robot arm is increased, the vibration is generated in the robot arm by the load applied when the surgical tool 30 proceeds, thereby fine control of the robot arm There is a problem that is difficult.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 부피를 최소화하면서 관절의 구동 능력이 향상된 로봇암을 제공하는 것이다.Accordingly, the first problem to be solved by the present invention is to provide a robot arm with improved joint driving ability while minimizing volume.

본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 상기 로봇암을 장착함으로써, 수술부위의 절개를 최소화할 수 있고, 설치면적이 감소되고, 로봇암이 안정적으로 제어되는 수술용 로봇을 제공하는 것이다.The second problem to be solved by the present invention is to provide a surgical robot that can minimize the incision of the surgical site, the installation area is reduced, the robot arm is stably controlled by mounting the robot arm.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는, 생체 내에 삽입되는 작업부;Therefore, the first problem to be solved by the present invention, the work unit is inserted into the living body;

상기 작업부를 작동시키는 액추에이터가 장착된 구동부;A drive unit equipped with an actuator for operating the work unit;

상기 작업부와 상기 구동부 사이에 결합되어 상기 액추에이터의 힘을 상기 작업부로 전달하는 위치조절부를 포함하되,Is coupled between the working part and the drive unit includes a position adjusting unit for transmitting the force of the actuator to the working part,

상기 액추에이터에 의해 상기 작업부의 동작이 이루어지도록, 4절링크를 포함하는 복수개의 링크장치가 적층결합되고,A plurality of link devices including four-links are stacked and stacked so that the working part is operated by the actuator,

상기 위치조절부에는, 상기 링크장치의 4절링크가 적층 결합되는 것을 특징으로 하는 로봇암을 제공하는 것이다.
The position adjusting unit is to provide a robot arm, characterized in that the four-link link of the link device is laminated.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 링크장치는 상기 구동부에 위치한 입력링크부, 상기 위치조절부에 위치한 4절링크부, 및 상기 4절링크부의 말단에 결합된 출력링크부를 포함하고,According to an embodiment of the present invention, the link device includes an input link unit located in the driving unit, a four-section link unit located in the position control unit, and an output link unit coupled to the end of the four-section link unit,

상기 4절링크부는, 제1링크, 상기 제1링크의 맞은편에 위치한 커넥팅로드, 상기 제1링크와 커넥팅로드의 일측 단부를 연결하는 입력측 전달링크, 및 상기 입력측 전달링크의 맞은편에 위치한 출력측 전달링크로 구성되는 4개의 링크를 서로 힌지결합하는 4절링크를 포함할 수 있다.The four-section link unit may include a first link, a connecting rod positioned opposite the first link, an input side transfer link connecting one end of the first link and the connecting rod, and an output side positioned opposite the input side transfer link. It may include a four-section link hinged to each other four links consisting of a transmission link.

또한, 상기 4절링크부는 상기 제1링크가 위치가 고정된 고정링크인 고정4절링크 한 개를 포함하고,In addition, the four-section link unit includes a fixed four-section link is a fixed link of the fixed position of the first link,

상기 입력측 전달링크의 양단 사이에 힌지 결합되며, 액추에이터가 장착된 입력링크부, 및An input link unit hinged between both ends of the input side transmission link and equipped with an actuator, and

상기 출력측 전달링크에 일정한 각도로 고정 결합된 출력링크부를 포함하는 1자유도 링크장치가 장착될 수 있다.A one degree of freedom link device including an output link unit fixedly coupled to the output side transmission link at an angle may be mounted.

또, 상기 1자유도 링크장치, 및In addition, the one degree of freedom link device, and

상기 고정4절링크와, 상기 제1링크가 가동링크인 가동4절링크를 하나씩 포함하되, 상기 고정링크와 가동링크가 힌지결합된 4절링크부, 상기 고정4절링크에 구비된 입력측 전달링크의 양단 사이에 힌지 결합되며 액추에이터가 장착된 입력링크부, 및 상기 가동4절링크의 출력측 전달링크에 고정결합되어 상기 출력측 전달링크에 의해 회동하는 출력링크부를 포함하는 2자유도 링크장치를 적층결합하되,The fixed four-section link, and the first link is a movable four-section link is a movable link, including a four-section link portion hinged to the fixed link and the movable link, the input side transmission link provided in the fixed four-section link The two-degree of freedom link device is hinged between both ends of the coupling, including an input link unit equipped with an actuator, and an output link unit fixedly coupled to the output side transfer link of the movable four-link link and rotated by the output side transfer link. But

상기 고정4절링크의 출력측 전달링크의 구동을 상기 가동4절링크의 입력측 전달링크로 전달하는 연결관절이 상기 고정4절링크와 상기 가동4절링크 사이에 결합되고,A connection joint for transferring the drive of the output side transmission link of the fixed four-link to the input side transmission link of the movable four-link is coupled between the fixed four-link and the movable four-link;

상기 2자유도 링크장치의 출력이 모두 제어 가능하도록 상기 1자유도 링크장치의 출력이 상기 2자유도 링크장치에 입력되는 2자유도 적층형 링크기구가 장착될 수 있다.A two-degree of freedom stack type link mechanism in which the output of the one degree of freedom link device is input to the two degree of freedom link device may be mounted so that the output of the two degree of freedom link device can be controlled.

이때, 상기 1자유도 링크장치의 출력링크부가 상기 2자유도 링크장치의 상기 가동링크에 고정결합되는 것이 바람직하다.At this time, the output link portion of the one degree of freedom link device is preferably fixedly coupled to the movable link of the two degree of freedom link device.

또한, 상기 연결관절이 상기 고정4절링크의 출력측 전달링크와, 상기 가동4절링크의 입력측 전달링크에 고정결합되는 것이 바람직하다.
In addition, the connection joint is preferably fixedly coupled to the output side transmission link of the fixed four-section link and the input side transmission link of the movable four-section link.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 로봇암은 상기 1자유도 링크장치, 및According to another embodiment of the present invention, the robot arm is the one degree of freedom link device, and

각각 2 내지 n개의 4절링크를 포함하되 상기 제1링크가 가동링크인 가동4절링크와 상기 고정4절링크를 포함하고 인접한 상기 제1링크가 서로 힌지결합된 4절링크부, 상기 4절링크부를 구성하는 첫번째 4절링크에 구비된 상기 입력측 전달링크의 양단 사이에 힌지결합되며, 액추에이터가 장착된 입력링크부, 및 상기 각각의 4절링크부의 마지막 4절링크의 상기 출력측 전달링크에 고정결합된 출력링크부를 포함하는 n-1개의 링크장치를 적층 결합하여 형성되되,A four-section link including two to n four-section links, each of which includes a movable four-section link, wherein the first link is a movable link, and the fixed four-section link, and wherein the adjacent first link is hinged to each other; It is hinged between the both ends of the input side transmission link provided in the first four-section link constituting the link portion, and fixed to the output side transmission link of the last four-section link with the actuator is mounted, and the last four-section link of each four-section link portion It is formed by stacking n-1 link devices including a combined output link unit,

n자유도 링크장치의 출력이 모두 제어가능하도록 1 내지 n-1자유도 링크장치의 출력이, 각각 2 내지 n자유도 링크장치에 입력되도록 상기 n개의 링크장치가 적층결합되고,The n link devices are stacked and coupled so that the outputs of the 1 to n-1 degree of freedom link devices are respectively input to the 2 to n degree of freedom link devices so that the outputs of the n degree of freedom link devices are all controllable.

인접한 상기 4절링크의 출력측 전달링크와 입력측 전달링크 사이에 결합되어 상기 4절링크 간의 구동력을 전달하는 연결관절을 포함하고, A connection joint coupled between an output side transmission link and an input side transmission link of the adjacent four-section link, and transmitting a driving force between the four-section links;

각각의 상기 링크장치는, 상기 4절링크부의 첫번째 4절링크가 상기 고정4절링크이고, 나머지 4절링크는 가동4절링크인 n자유도 적층형 링크기구를 장착하는 것이 바람직하다. 여기서, n은 3 이상의 정수임.It is preferable that each of the link devices is equipped with an n degree of freedom stacked link mechanism in which the first four-section link of the four-section link portion is the fixed four-section link and the remaining four-section link is a movable four-section link. Where n is an integer of 3 or more.

또한, 상기 n자유도 적층형 링크기구는, 상기 연결관절이 인접한 4절링크의 상기 출력측 전달링크와, 상기 입력측 전달링크에 고정결합될 수 있다.In addition, the n degree of freedom stacked link mechanism, the connection joint may be fixedly coupled to the output side transmission link and the input side transmission link of the adjacent four-section link.

또, 상기 n자유도 적층형 링크기구는 상기 1 내지 n-1자유도 링크장치 각각의 출력링크부가, 상기 2 내지 n자유도 링크장치 각각의 마지막 4절링크의 가동링크에 고정결합되는 것이 바람직하다.In addition, the n degree of freedom link type link mechanism, it is preferable that the output link portion of each of the 1 to n-1 degree of freedom link device is fixedly coupled to the movable link of the last four links of each of the 2 to n degree of freedom link device. .

이때, 상기 n자유도 적층형 링크기구는 동일한 순서에 위치한 제1링크가 적층결합되는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the n-degree-of-freedom stacking link mechanism is stacked on the first link in the same order.

여기서, 상기 작업부는 방사선 투과물질로 형성될 수 있다.
Here, the working part may be formed of a radiation transmitting material.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는, 상기 로봇암과, 상기 로봇암의 위치를 조절해 주는 로봇암 스탠드를 포함하는 로봇구동부; 및In addition, a second problem to be solved by the present invention, the robot arm and a robot driving unit including a robot arm stand for adjusting the position of the robot arm; And

상기 로봇구동부의 동작명령을 입력하는 로봇콘솔을 포함하는 수술용 로봇을 제공하는 것이다.It is to provide a surgical robot including a robot console for inputting the operation command of the robot driver.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 로봇콘솔에서 입력되는 동작명령을 상기 작업부에 전달하는 와이어; 및 According to an embodiment of the present invention, a wire for transmitting the operation command input from the robot console to the work unit; And

상기 로봇암의 위치조절부에 결합되어 상기 와이어의 설치위치를 고정하는 가이드를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable to further include a guide coupled to the position adjusting portion of the robot arm to fix the installation position of the wire.

본 발명에 따르면, 액추에이터가 구동부 위치에만 구비되어도 위치조절부가 작업부의 구동위치를 자유롭게 조정할 수 있기 때문에, 로봇암이 삽입되는 절개위치 및, 절개폭이 감소될 뿐만 아니라, 체내에서의 로봇암의 위치와 상관없이 수술 상태를 확인할 수 있고, 위치조절부에 포함되는 병렬형 링크인 4절링크에 의해 로봇암의 하중이 고르게 분산되어 로봇암의 구동을 안정적으로 조절할 수 있고, 액추에이터 및 액추에이터를 제어하는 장치의 무게 및 크기의 제약없이 로봇암을 구동할 수 있고, 작업부를 제어하는 와이어의 개수를 최소화할 수 있기 때문에, 로봇암의 부피가 축소되며, 동일한 위치에 복수개의 로봇암이 장착되어도 작업부의 작동위치를 자유롭게 조절할 수 있기 때문에 로봇암 스탠드가 설치되는 면적을 최소화할 수 있다.According to the present invention, even if the actuator is provided only at the position of the driving unit, since the position adjusting unit can freely adjust the driving position of the work unit, the cutting position and the cutting width at which the robot arm is inserted are reduced, as well as the position of the robot arm in the body. Irrespective of the operation status, the operation of the robot arm can be stably controlled by the four-link link, which is a parallel link included in the position control unit, so that the robot arm can be stably controlled, and the actuator and the actuator are controlled. Since the robot arm can be driven without limiting the weight and size of the device, and the number of wires controlling the work part can be minimized, the volume of the robot arm is reduced, and even if a plurality of robot arms are mounted at the same position, Since the operating position can be freely adjusted, the area where the robot arm stand is installed can be minimized.

도 1a 및 도 1b는 일반적인 로봇암의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇암을 구성하는 링크장치가 결합된 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇암을 구성하는 링크장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 여러가지 실시예에 따른 로봇암의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇암의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수술용 로봇의 일부 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇암에 장착되는 1자유도 링크장치의 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 로봇암에 장착되는 2자유도 적층형 링크기구의 동작 원리가 도시된 개념도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇암에 장착되는 n자유도 적층형 링크기구의 동작원리가 도시된 개념도이다.1A and 1B are front views of a typical robot arm.
2 is a front view combined with a link device constituting the robot arm according to an embodiment of the present invention.
3 is a front view of a link device constituting a robot arm according to an embodiment of the present invention.
4 is a front view of a robotic arm in accordance with various embodiments of the present invention.
5 is a perspective view of a robot arm according to another embodiment of the present invention.
6 is a partial perspective view of a surgical robot according to an embodiment of the present invention.
7 is a conceptual diagram of a one degree of freedom linkage device mounted on the robot arm according to an embodiment of the present invention.
8 is a conceptual diagram illustrating an operation principle of a two degree of freedom stacked link mechanism mounted on a robot arm according to an embodiment of the present invention.
9 is a conceptual diagram illustrating an operation principle of an n degree of freedom stacked link mechanism mounted on a robot arm according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명에 따른 로봇암은, 생체 내에 삽입되는 작업부;Robot arm according to the present invention, the work portion is inserted into the living body;

상기 작업부를 작동시키는 액추에이터가 장착된 구동부;A drive unit equipped with an actuator for operating the work unit;

상기 작업부와 상기 구동부 사이에 결합되어 상기 액추에이터의 힘을 상기 작업부로 전달하는 위치조절부를 포함하되,Is coupled between the working part and the drive unit includes a position adjusting unit for transmitting the force of the actuator to the working part,

상기 액추에이터에 의해 상기 작업부의 동작이 이루어지도록, 4절링크를 포함하는 복수개의 링크장치가 적층결합되고,A plurality of link devices including four-links are stacked and stacked so that the working part is operated by the actuator,

상기 위치조절부에는, 병렬형 링크인 상기 링크장치의 4절링크가 적층결합되어 있다.The four-section link of the link device, which is a parallel link, is stacked and coupled to the position adjusting unit.

본 발명에 따른 로봇암은, 상기와 같이 병렬형 링크인 4절링크를 포함하는 복수개의 링크장치를 적층하여 결합하기 때문에, 큰 힘을 지지할 수 있는 구조적 특성이 있다. 즉, 로봇암의 관절에 액추에이터를 구비하지 않아도, 상기 링크장치에 포함된 상기 4절링크를 구성하는 각 링크에 하중이 분산되는 것과 동시에, 복수개의 링크장치가 적층 결합되어 있기 때문에 로봇암의 작업부에서 걸리는 힘이 각각의 링크장치에 고르게 분산되어 본 발명에 따른 로봇암이 큰 힘을 지지할 수 있는 것이다. Since the robot arm according to the present invention stacks and combines a plurality of link devices including a four-link link as a parallel link as described above, there is a structural characteristic capable of supporting a large force. That is, even if the actuator is not provided in the joint of the robot arm, the load is distributed to each link constituting the four-section link included in the link device, and a plurality of link devices are stacked and coupled so that the robot arm works. The force applied at the part is distributed evenly to each link device so that the robot arm according to the present invention can support a large force.

본 발명에 따른 로봇암은, 수술도구가 장착되는 상기 작업부가 수술부위로 용이하게 이동하도록, 복수개로 적층된 링크장치를 구동하여 상기 위치조절부가 절곡되는 각도를 조절한다. 따라서, 종래와 같이 위치조절부의 각 관절에 액추에이터나 와이어를 설치하지 않아도, 상기 위치조절부가 안정적으로 구동된다. 즉, 본 발명에 따른 로봇 암은 수술 부위를 한 곳만 절개하여도 수술이 원활하게 진행될 수 있기 때문에, 수술 흉터가 생기는 것을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라, 수술 부위에서 다소 거리가 먼 곳을 절개하여도 수술이 원활하게 진행될 수 있기 때문에 일상 생활에 노출되지 않는 부위를 절개하여 수술을 진행할 수 있다는 장점이 있다.The robot arm according to the present invention adjusts an angle at which the position adjusting unit is bent by driving a plurality of stacked link devices so that the work unit on which the surgical tool is mounted is easily moved to the surgical site. Therefore, even if the actuator or the wire is not provided to each joint of the position adjusting portion as in the related art, the position adjusting portion is stably driven. In other words, the robot arm according to the present invention can be smoothly proceeded even if the surgical site is cut in only one place, not only to minimize the occurrence of the surgical scar, but also to cut a little distance from the surgical site Since the operation can be performed smoothly, there is an advantage that the operation can be performed by dissecting the part that is not exposed to daily life.

또한, 상기 작업부의 동작을 제어하기 위하여 액추에이터나, 상기 액추에이터를 제어하는 제어회로 또는 와이어가 상기 로봇암에 설치되더라도, 상기 위치조절부는 상기 복수개의 링크장치만으로도 동작의 제어가 가능하기 때문에, 액추에이터가 별도로 구비될 필요가 없다. 따라서, 종래에 비해 로봇암의 위치조절부에 장착되는 액추에이터, 그 제어회로, 및 와이어의 개수가 감소하게 되고, 이로 인하여 수술부위에 삽입되는 로봇암을 소형경량화 할 수 있다. 게다가, 상기 로봇암은 상기 위치조절부에서 실제로 지지하는 하중이 감소하는 것과 더불어, 적층결합되는 복수개의 상기 링크장치 각각에, 상기 로봇암이 지지해야하는 하중이 분산되기 때문에, 상기 작업부의 위치를 보다 안정적으로 제어할 수 있다. 또한, 각각의 상기 링크장치는 병렬형 링크인 4절링크를 포함하기 때문에 상기 링크장치에 걸리는 각각의 하중이 한번 더 상기 4절링크에서 분산되기 때문에 본 발명에 따른 로봇암이 안정적으로 구동될 수 있는 것이다. In addition, even if an actuator or a control circuit or wire for controlling the actuator is installed in the robot arm for controlling the operation of the work unit, the position adjusting unit can control the operation only by the plurality of link devices. It does not need to be provided separately. Therefore, compared with the prior art, the number of actuators, control circuits, and wires mounted on the position adjusting portion of the robot arm is reduced, thereby making it possible to reduce the weight of the robot arm inserted into the surgical site. In addition, since the load actually supported by the position adjusting unit decreases, and the load that the robot arm must support is distributed to each of the plurality of link apparatuses which are stacked and coupled, the position of the working part is more limited. Stable control In addition, since each of the linkage device includes a four-way link, which is a parallel link, the robot arm according to the present invention can be stably driven because each load applied to the linkage is once again distributed in the four-way link. It is.

이러한 수술용 로봇(Surgery robot)에 사용되는 로봇암은 가는 구조의 팔과 내시경 덕분에 최소침습수술(MIS,Minimum Invasive Surgery)을 수행할 수 있다. 따라서, 환자의 회복속도가 빨라지고, 최적의 수술부위를 정확하게 수술할 수 있어 수술 성공율을 높일 수 있다. 따라서, 로봇을 이용한 수술은 의료진, 환자 모두가 만족하는 새로운 수술방법으로 각광을 받고 있다. 현재 사용되는 수술용 로봇은 전립선이나 위장, 심장부위 등과 같은 연부조직(Soft Tissue)을 수술하는 복강경 수술로봇, 무릎관절과 같은 경부조직(Hard Tisssue)을 수술하는 인공관절 수술로봇, 혈관에 카테터등을 통해 수술하는 혈관 수술로봇 등으로 크게 나눌 수 있다.Robotic arms used in such surgical robots can perform Minimally Invasive Surgery (MIS) thanks to the thin arms and endoscopes. Therefore, the recovery speed of the patient can be increased, and the optimal surgical site can be accurately operated to increase the surgical success rate. Therefore, surgery using a robot is in the limelight as a new surgical method that both medical staff and patients are satisfied with. Currently used surgical robots include laparoscopic surgery robots that operate on soft tissues such as the prostate, stomach, and heart, artificial joint surgery robots that operate on hard tissues such as knee joints, catheter in blood vessels, etc. It can be divided into vascular surgery robot to operate through.

이러한 수술용 로봇을 사용함으로써, 손 떨림 없는 미세 봉합능력이 향상되고 기존 기구에 비해 기구의 회전 능력이 향상된다. 따라서, 최소침습수술(Minimal Invasive Surgery, MIS)이 가능해 진 것이다.
By using such a surgical robot, the micro-sewing ability without shaking is improved and the rotational ability of the instrument is improved as compared to the existing instrument. Therefore, Minimally Invasive Surgery (MIS) is possible.

이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred examples. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.

도 2 및 도 3에는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇암을 구성하는 링크장치가 도시되어 있다.2 and 3 show a link device constituting a robot arm according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 로봇암은 크게 구동부, 위치조절부, 작업부로 구분할 수 있는데, 상기 로봇암의 구동부, 위치조절부, 및 작업부 전체에 걸쳐 복수개의 링크장치가 적층결합된다. 상기 링크장치의 입력링크부는 상기 로봇암의 상기 구동부에 위치하고, 상기 4절링크를 하나 이상 포함하는 4절링크부는 상기 로봇암의 상기 위치조절부에 위치하게 되며, 상기 링크장치의 출력링크부는 상기 4절링크부의 말단에 결합된다. 상기 링크장치의 출력링크부의 일부는 상기 로봇암의 위치조절부에 위치하고, 나머지 일부는 상기 로봇암의 작업부에 위치하게 된다. Robot arm according to the present invention can be largely divided into a driving unit, a position adjusting unit, a working unit, a plurality of link devices are laminated and coupled throughout the driving unit, the position adjusting unit, and the working unit of the robot arm. The input link part of the link device is located in the driving part of the robot arm, the four-section link part including one or more four-section links is located in the position adjusting part of the robot arm, and the output link part of the link device is It is coupled to the end of the four-link portion. A part of the output link part of the link device is located in the position adjusting part of the robot arm, and the other part is located in the working part of the robot arm.

도 2에 도시된 링크장치는 1자유도 링크장치(100)와, 2자유도 링크장치(200)로서, 여기서 상기 1자유도 링크장치(100)의 출력링크부(130)는 상기 로봇암의 위치조절부에 위치하고, 상기 2자유도 링크장치(200)의 출력링크부(230)는 상기 로봇암의 작업부에 위치하는 것을 알 수 있다. The link device shown in FIG. 2 is a one degree of freedom link device 100 and a two degree of freedom link device 200, wherein the output link unit 130 of the one degree of freedom link device 100 is connected to the robot arm. Located in the position adjusting unit, it can be seen that the output link unit 230 of the two degree of freedom link device 200 is located in the working part of the robot arm.

상기와 같이 병렬형 링크인 4절링크를 포함한 각각의 링크장치가 적층 결합하게 되면, 상기 링크장치가 결합하여 형성되는 상기 로봇암은, 상기 위치조절부의 길이가 길어져도 상기 작업부에서 큰 힘을 견딜 수 있는 구조적 장점이 있다.
When each link device including the four-section link, which is a parallel link, is stacked and coupled as described above, the robot arm formed by coupling the link device has a large force in the working part even if the length of the position adjusting part is increased. There is a structural advantage to withstand.

상기 링크장치의 4절링크부는 하나 이상의 4절링크를 포함할 수 있는데, 상기 1자유도 링크장치(100)의 4절링크부에는 한 개의 4절링크(122)가 구비되어 있고, 상기 2자유도 링크장치(200)의 4절링크부에는 두 개의 4절링크(222, 224)가 구비되어 있다.The four-section link of the link device may include one or more four-section link, the four-section link portion of the one degree of freedom link device 100 is provided with one four-section link 122, the two freedom The four-section link part of the link device 200 is provided with two four-section links 222 and 224.

상기 링크장치가 결합된 적층형 링크기구는 상기 1자유도 링크장치(100)의 출력링크부(130)와, 상기 2자유도 링크장치(200)의 두 번째 4절링크(224)가, 일체로 결합된다. 따라서, 2 자유도를 갖는 상기 2자유도 링크장치(200)의 출력링크부(230)가 구동가능하다. 상기 2자유도 링크장치(200)는 자유도가 2인 링크장치이지만, 상기 입력링크부(210)에 의해 제공되는 입력값은 1개이다. 따라서, 상기 1자유도의 링크장치(100)와 상기 2자유도의 링크장치(200)의 결합에 의해, 상기 1자유도 링크장치(100)의 출력값이 상기 2자유도 링크장치(200)에 입력되도록 할 수 있고, 이로 인하여 자유도가 2인 상기 2자유도 링크장치(200)에 2개의 입력값이 제공되는 효과를 얻게되는 것이다. In the stacked link mechanism coupled with the link device, the output link unit 130 of the one degree of freedom link device 100 and the second four-section link 224 of the two degree of freedom link device 200 are integrally formed. Combined. Therefore, the output link unit 230 of the two degree of freedom link device 200 having two degrees of freedom is driveable. The two degree of freedom link device 200 is a link device having two degrees of freedom, but the input value provided by the input link unit 210 is one. Therefore, by combining the linkage device 100 of the 1 degree of freedom and the linkage device 200 of the 2 degree of freedom, the output value of the 1 degree of freedom link device 100 is input to the 2 degree of freedom link device 200. It is possible to obtain an effect of providing two input values to the two degree of freedom linkage device 200 having two degrees of freedom.

4절링크는 4개의 링크가 회동가능하게 핀 결합되고, 어떤 링크를 고정하느냐에 따라 상기 4절링크의 구동방법이 달라진다. 본 발명에 사용되는 4절링크는, 입력링크부(110, 210) 측에 위치한 입력측 전달링크(122a, 222a, 224a), 출력링크부 측에 위치한 출력측 전달링크(122c, 222c, 224c), 상기 입력측 전달링크(122a, 222a, 224a)와 출력측 전달링크(122c, 222c, 224c) 사이에 결합된 커넥팅로드(122b, 222b, 224b) 및 상기 커넥팅로드(122b, 222b, 224b)의 맞은 편에 위치한 제1링크(122d, 222d, 224d)를 포함한다. 상기 4절링크를 구성하는 4개의 링크는 서로 힌지결합하는데, 상기 4절링크는 상기 제1링크가 고정링크인지 가동링크인지에 따라서 고정4절링크와 가동4절링크로 구분할 수 있다.In the four-section link, four links are pivotally coupled to each other, and the driving method of the four-section link varies depending on which link is fixed. The four-section link used in the present invention, the input side transmission link (122a, 222a, 224a) located on the input link unit 110, 210 side, the output side transmission link (122c, 222c, 224c) located on the output link unit side, the The connecting rods 122b, 222b and 224b coupled between the input side transmission links 122a, 222a and 224a and the output side transmission links 122c, 222c and 224c and opposite the connecting rods 122b, 222b and 224b. First links 122d, 222d, and 224d are included. Four links constituting the four-section link is hinged to each other, the four-section link may be divided into a fixed four-section link and a movable four-section link depending on whether the first link is a fixed link or a movable link.

상기 고정4절링크(122, 222)에 포함되는 상기 고정링크는 그 위치가 고정된 제1링크(122d, 222d)이고, 상기 가동4절링크(224)에 포함되는 상기 가동링크는 그 위치가 고정되지는 않지만, 타 링크장치와의 결합에 의해 그 이동궤적이 제한되는 제1링크(224d)를 지칭한다. 즉, 상기 2자유도 링크장치의 두번째 4절링크(224)에 위치한 제1링크(224d)는 가동링크이기 때문에, 상기 1자유도 링크장치(100) 및 2자유도 링크장치(200)의 첫 번째 4절링크(122, 222)에 위치한 제1링크(122d, 222d)와 같이 한 곳에 고정되지 않는다. 그러나 그 이동 궤적이 상기 출력링크부(130)에 의해 제한된다. 따라서, 1자유도 링크장치(100) 및 2자유도 링크장치(200)의 첫번째 4절링크(122, 222)는 고정4절링크이고, 상기 2자유도 링크장치(200)의 두 번째 4절링크(224)는 가동4절링크이다. The fixed link included in the fixed four-link link (122, 222) is the first link (122d, 222d) is fixed in position, the movable link included in the movable four-link link (224) is the position Although not fixed, it refers to the first link 224d whose movement trajectory is limited by coupling with another link device. That is, since the first link 224d located in the second four-section link 224 of the two-degree of freedom link device is a movable link, the first of the one-degree of freedom link device 100 and the two-degree of freedom link device 200 first. The first links 122d and 222d positioned in the fourth four link links 122 and 222 are not fixed in one place. However, the movement trajectory is limited by the output link unit 130. Accordingly, the first four-section links 122 and 222 of the one degree of freedom link device 100 and the two degrees of freedom link device 200 are fixed four-section links, and the second four sections of the two degree of freedom link device 200. The link 224 is a movable four link.

상기 출력링크부(130, 230)는 상기 4절링크부의 말단에 위치한 4절링크(122, 224)의 출력측 전달링크(122c, 224c)에 고정결합되어 있기 때문에 4절링크부를 통해서 상기 출력링크부(130, 230)가 구동하게 된다. 이를 위하여, 본 발명의 일실시예에 따른 링크장치에서는 상기 출력측 전달링크와 상기 출력링크부 사이에 고정관절(J1, J2)을 고정결합하였다.Since the output link unit 130, 230 is fixedly coupled to the output side transmission links 122c and 224c of the four-section link 122, 224 located at the end of the four-section link unit, the output link unit through the four-section link unit 130 and 230 are driven. To this end, in the link device according to an embodiment of the present invention, the fixed joints J 1 and J 2 are fixedly coupled between the output side transmission link and the output link unit.

또한, 상기 4절링크(222, 224)는, 제1링크(222d, 224d)가 서로 힌지 결합되어 있고, 상기 제1링크(222d, 224d)가 서로 힌지결합된 위치에는 연결관절(223)이 형성되어 있기 때문에, 앞에 위치한 4절링크(222)의 구동이 뒤에 위치한 4절링크(224)에 전달된다. 이때, 상기 연결관절(223)은, 서로 연결된 출력측 전달링크(222d)와 입력측 전달링크(224a)에 힌지결합될 수도 있고, 상기 출력측 전달링크(222d)와 입력측 전달링크(224a)가 일정한 각도를 유지할 수 있도록 고정 결합될 수도 있다.In addition, the four-section link (222, 224), the first link (222d, 224d) is hinged to each other, the first link (222d, 224d) hinged to each other the position where the connection joint 223 is Since it is formed, the driving of the four-section link 222 located in front is transmitted to the four-section link 224 located in the back. In this case, the connection joint 223 may be hinged to the output side transmission link 222d and the input side transmission link 224a connected to each other, and the output side transmission link 222d and the input side transmission link 224a have a constant angle. It can also be fixedly coupled to hold.

이러한 구조는 상기 2자유도 적층형 링크기구에 장착되는 링크장치(100, 200)뿐만 아니라, 후에 설명할 n자유도 적층형 링크기구에 장착되는 링크장치들에도 동일하게 적용가능하다.
This structure is equally applicable to link devices 100 and 200 mounted on the two degree of freedom stacked link mechanism, as well as link devices mounted on the n degree of freedom stacked link mechanism described later.

도 4는 본 발명의 여러가지 실시예에 따른 로봇암이 생체 내에서 작동되는 형상이 도시된 정면도로서, 도 4a 및 도 4b에는 동일한 위치에 걸합된 복수개의 로봇암의 정면도가 도시되어 있고, 도 4c 및 도 4d에는 각각 다른 위치에 결합된 복수개의 로봇암의 정면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 로봇암에 와이어가 장착된 정면도가 도시되어 있다. 4 is a front view illustrating a shape in which a robot arm operates in a living body according to various embodiments of the present disclosure, and FIGS. 4A and 4B show front views of a plurality of robot arms fitted in the same position, and FIG. 4C. 4D shows a front view of a plurality of robot arms coupled to different positions, respectively, and FIG. 5 shows a front view of wires mounted to a robot arm according to another embodiment of the present invention.

상기 로봇암(RA)은 복수개의 링크장치로 이루어진 적층형 링크기구에 의해, 생체 내에서 작동한다. 생체 내에 삽입된 상기 로봇암(RA)은, 도 4a 내지 도 4b에 도시된 바와 같이, 액추에이터가 장착된 구동부(510)로부터 힘을 전달받으면, 관절들이 절곡되면서 상기 위치조절부(520)의 형상이 변형됨과 아울러, 상기 작업부(530)에서 수술부위(S)에 가하고자 하는 동작을 수행하게 된다. 예를 들어, 절개가 필요할 때에는 상기 작업부(530) 위치에 수술용 가위 등을 장착하여 시술을 수행하고, 혈관 등을 잡는 동작이 필요시에는 집게를 장착하여 시술이 수행되도록 할 수 있다. 상기 수술이 진행될 때 생체 내에 삽입되는 로봇암(RA)은 복수 개일 수 있는데, 상기 로봇암(RA)은 상기 위치조절부(520)의 구동에 의해 상기 작업부(530)의 위치 이동이 자유롭기 때문에 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 동일한 위치에 장착된 복수 개의 로봇암(RA)이 하나의 절개부위에 동시에 삽입되어도 각각 수술 부위에 접근이 용이하다. The robot arm RA is operated in vivo by a stacked link mechanism composed of a plurality of link devices. The robot arm RA inserted into the living body, as shown in FIGS. 4A to 4B, receives a force from the driving unit 510 on which the actuator is mounted, and the joints are bent to form the position adjusting unit 520. In addition to the deformation, the operation unit 530 performs an operation to be applied to the surgical site (S). For example, when an incision is required, the surgical scissors may be mounted at the position of the working part 530 to perform the procedure, and when an operation of catching blood vessels is required, the procedure may be performed by mounting the forceps. There may be a plurality of robot arms RA inserted into the living body when the surgery is performed. Since the robot arms RA are free to move in the working part 530 by the driving of the position adjusting part 520, the robot arms RA may be freely moved. As shown in Figure 4a and 4b, even if a plurality of robot arms (RA) mounted at the same position is inserted into one incision at the same time, each of the surgical site is easy to access.

또한, 도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 로봇암(RA)이 분리된 상태로 결합되더라도, 본 발명에 따른 로봇암(RA)은, 절개부위를 통해 삽입될 때의 로봇암(RA)의 각도와 상관없이, 상기 수술부위(S)에 근접한 위치에 상기 작업부(530)가 이동하도록 상기 위치조절부(520)를 조절할 수 있다.In addition, as shown in Figure 4c and 4d, even when the robot arm (RA) is coupled in a separated state, the robot arm (RA) according to the present invention, the robot arm (RA) when inserted through the incision site Irrespective of the angle of), the position adjusting unit 520 may be adjusted to move the working unit 530 to a position close to the surgical site (S).

또한, 상기 로봇암(RA)은, 생체 내에 삽입될 때, 도 4d에 도시된 바와 같이, 그 부피를 최소화하여 삽입하는 것이 바람직하다. 상기 로봇암(RA)을 피부(1)의 최소 부위만 절개한 후, 그 절개 부위를 견인기(550)로 고정한 후에 삽입될 수 있다. 여기서 상기 견인기(550)의 형상은 여러가지가 될 수 있다.In addition, when the robot arm RA is inserted into a living body, as shown in FIG. 4D, the robot arm RA is preferably inserted with a minimum volume. After cutting the robot arm RA only a minimum portion of the skin 1, the robot arm RA may be inserted after fixing the cut portion with the retractor 550. Here, the shape of the retractor 550 may be various.

본 발명에 따른 로봇암(RA)은 상기와 같이 위치조절부(520)에 형성된 상기 로봇암(RA)의 관절에 액추에이터를 구비하지 않아도 그 형상을 자유자재로 변경 가능하고, 로봇암(RA)의 관절과, 이를 구동하는 액추에이터 및 액추에이터 시스템의 위치가 분리되어 있기 때문에, 액추에이터의 무게 및 크기에 제약 없이 로봇암(RA)을 구동할 수 있다
The robot arm RA according to the present invention can be freely changed in shape without providing an actuator in the joint of the robot arm RA formed in the position adjusting unit 520 as described above, and the robot arm RA Since the joint of the, and the position of the actuator and the actuator system for driving it are separated, it is possible to drive the robot arm (RA) without restriction on the weight and size of the actuator.

상기 로봇암(RA)의 상기 작업부(530)는 적층형성된 복수개의 링크장치와 결합함으로써, 상기 작업부(530)에 장착되는 수술도구의 구동을 제어할 수 있다. 이때, 상기 작업부(530)를 좀 더 세밀하게 제어하기 위해서, 상기 로봇암에는 상기 작업부(530)의 구동을 제어하는 액추에이터 또는 상기 액추에이터에 전기적 신호를 전달하는 와이어(w)가 더 구비될 수도 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 로봇암(RA)은 상기 와이어(w)가 장착되는 공간을 확보할 수 있다. 이를 위하여, 상기 로봇암(RA)에는 상기 와이어(w)의 위치를 고정시키는 가이드(g)가 일정 간격으로 형성될 수 있다. 상기 가이드(g)는 도 5에 도시된 바와 같이, 관통된 부분을 상기 와이어(w)가 통과하도록 형성될 수도 있고, 상기 로봇암을 구성하는 링크장치의 제1링크가 관(管) 형상으로 형성되어 제1링크가 가이드의 역할을 수행하도록 할 수도 있다. 여기서, 상기 와이어(w)는 상기 작업부(530)에 장착된 수술도구의 구동만을 제어하기 때문에 상기 로봇암의 부피가 커지는 것을 최소 한도로 제한할 수 있다.The working part 530 of the robot arm RA may be coupled to a plurality of stacked link devices to control driving of a surgical tool mounted on the working part 530. In this case, in order to control the work unit 530 more precisely, the robot arm may further include an actuator for controlling the driving of the work unit 530 or a wire w for transmitting an electrical signal to the actuator. It may be. That is, as shown in FIG. 5, the robot arm RA may secure a space in which the wire w is mounted. To this end, the guide arm (g) for fixing the position of the wire (w) may be formed at a predetermined interval on the robot arm (RA). As shown in FIG. 5, the guide g may be formed so that the wire w passes through the penetrated portion, and the first link of the link device constituting the robot arm has a tubular shape. The first link may be formed to serve as a guide. Here, since the wire (w) only controls the driving of the surgical tool mounted on the work unit 530, the volume of the robot arm can be limited to a minimum.

상기 작업부(530)는 상기 링크장치의 출력링크부가 직접 수술도구 역할을 수행할 수도 있고, 상기 작업부(530)에 별도의 수술도구를 장착함으로써, 상기 링크장치의 출력링크부를 통하여 상기 수술도구가 작동하거나, 상기 출력링크부에 결합된 수술도구가 상기 와이어(w)를 통해 전달되는 제어 명령에 의해 구동될 수도 있다.The work unit 530 may directly serve as a surgical tool of the output link unit of the link device, by attaching a separate surgical tool to the work unit 530, the surgical tool through the output link unit of the link device May be operated, or a surgical tool coupled to the output link unit may be driven by a control command transmitted through the wire w.

여기서 상기 로봇암(RA)을 구성하는 상기 작업부(530)는 방사선 투과물질로 제조하여, 수술이 원활하게 진행되는지 확인할 수 있다. 예를 들어, 생체 내에 상기 로봇암(RA)을 삽입하여 수술을 진행한다고 할 때, 상기 로봇암(RA)에 의해 수술이 원활하게 진행되는지, 혹은 수술이 제대로 완료되었는지를 α선, β선, γ선, X선, 중성자선 등의 방사선을 투과하여 확인할 수 있다. 이때, 상기 작업부(530) 또는 상기 로봇암(RA) 전체를 방사선이 투과되는 물질로 형성하면, 상기 로봇암(RA)을 생체에서 배출시키지 않아도, 시야가 가려지지 않기 때문에 수술의 진행상태를 파악할 수 있다. 따라서, 상기 로봇암을 구성하는 상기 작업부(530) 또는 상기 로봇암(RA) 전체를 플라스틱과 같은 고분자 물질이나 세라믹 등의 방사선 투과물질로 형성하는 것이 바람직하다. 즉, 경우에 따라서는 상기 작업부(530)에 위치하는 수술도구 역시 방사선 투과물질로 형성된 것을 사용하여 수술이 진행되도록 할 수 있다.
Here, the working part 530 constituting the robot arm RA may be made of a radiation transmitting material to check whether the surgery proceeds smoothly. For example, when the operation is performed by inserting the robot arm RA into a living body, whether the operation is smoothly performed by the robot arm RA or whether the operation is properly completed is performed by α-ray, β-ray, It can confirm by transmitting radiation, such as a gamma ray, an X ray, and a neutron beam. In this case, when the working part 530 or the entire robot arm RA is formed of a material that transmits radiation, even if the robot arm RA is not discharged from the living body, the visual field is not obscured so that the operation state of the operation may be changed. I can figure it out. Therefore, it is preferable to form the whole working part 530 or the robot arm RA constituting the robot arm from a polymer material such as plastic or a radiation transmitting material such as ceramic. That is, in some cases, the surgical tool located in the working part 530 may also be operated by using a thing formed of a radio transmitting material.

도 6에는, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 개략도가 도시되어 있다.6 is a schematic diagram of a surgical robot according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 로봇암(RA)은, 도 6에 도시된 바와 같이, 수술용 로봇에 장착하여 사용한다. 본 발명에 따른 수술용 로봇은, 상기의 로봇암(RA)과, 상기 로봇암(RA)이 수술 부위로 이동하도록 위치를 조절하는 로봇암 스탠드(RS)를 포함하는 로봇구동부; 및, 상기 로봇구동부의 동작명령을 입력하는 로봇콘솔(RC)을 포함한다. 상기 로봇암(RA)에는 상기 로봇암(RA)의 삽입부위를 촬영하는 카메라가 설치될 수 있다.Robot arm (RA) according to the present invention, as shown in Figure 6, is used by mounting to a surgical robot. Surgical robot according to the present invention, the robot arm (RA), the robot arm including a robot arm stand (RS) for adjusting the position to move the robot arm (RA) to the surgical site; And a robot console RC for inputting an operation command of the robot driver. The robot arm RA may be provided with a camera for photographing the insertion portion of the robot arm RA.

도 6에는 상기 로봇암 스탠드(RS)와 로봇암(RA)과의 결합관계를 용이하게 설명하기 위하여 하나의 로봇암(RA)이 상기 로봇암 스탠드(RS)에 장착된 것으로 도시되어 있지만, 실제로는 하나의 로봇암 스탠드(RS)에 여러개의 로봇암(RA)이 장착될 수 있다. 이는 상기 위치조절부에 의해 상기 작업부가 용이하게 위치를 변경할 수 있기 때문이다. 즉, 종래에는 생체내에 삽입되는 로봇암(RA)의 위치 및 각도가 한정되었어야 했던데 비해, 본 발명에 따른 로봇암(RA)은 복수 개의 로봇암(RA)이 하나의 로봇암 스탠드(RS)에 장착되어도 상기 작업부가 수술부위로 용이하게 위치 변경할 수 있다. 이로 인하여, 수술실에 로봇암 스탠드(RS)를 한대만 설치하여도 수술이 원활하게 진행될 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 수술용 로봇은 종래의 수술용 로봇에 비해 수술용 로봇을 설치하는 데 필요한 면적이 감소하게 되며, 수술실 내의 활동 공간이 넓어지기 때문에 수술이 보다 원활하게 진행될 수 있다.In FIG. 6, one robot arm RA is illustrated as being mounted on the robot arm stand RS in order to easily explain the coupling relationship between the robot arm stand RS and the robot arm RA. The robot arm RA may be mounted on one robot arm stand RS. This is because the working part can be easily changed in position by the position adjusting part. That is, while the position and angle of the robot arm RA inserted into the living body should be limited in the related art, the robot arm RA according to the present invention has a plurality of robot arms RA having one robot arm stand RS. The working part can be easily repositioned to the surgical site even if it is mounted on the back panel. Because of this, since the operation can proceed smoothly even if only one robot arm stand (RS) is installed in the operating room, the surgical robot according to the present invention has an area required to install the surgical robot compared to the conventional surgical robot It will be reduced, and the operation space can be more smoothly because the active space in the operating room is expanded.

본 발명에 따른 수술용 로봇을 이용하여 수술을 진행하는 방법은 다음과 같다. 먼저 환자를 수술대에 눕혀 마취가 완료되면, 상기 로봇암 스탠드(RS)의 길이를 조절하거나 적절히 회전하여, 로봇암(RA)이 환자 복강내에 삽입되도록 한다. 설정된 삽입위치로 로봇암(RA)이 위치하게 되면, 로봇콘솔(RC)을 통해 상기 로봇암(RA)의 형상을 제어하면서 수술을 진행하게 된다.
The method of performing the surgery using the surgical robot according to the present invention is as follows. First, when the patient is placed on the operating table and anesthesia is completed, the length of the robot arm stand RS is adjusted or properly rotated so that the robot arm RA is inserted into the patient's abdominal cavity. When the robot arm RA is positioned at the set insertion position, the robot arm RA is operated while controlling the shape of the robot arm RA through the robot console RC.

이하, 본 발명에 따른 로봇암의 동작원리를 더욱 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the operation principle of the robot arm according to the present invention will be described in more detail.

도 7에는 본 발명의 일실시예에 따른 로봇암에 사용되는 1자유도 링크장치의 개념도가 도시되어 있다.7 is a conceptual diagram of a one degree of freedom linkage device used in the robot arm according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 로봇암은 다자유도를 갖는 적층형 링크기구를 포함하는데 이를 설명하기 전에 여기에 사용되는 용어 및 수학 기호 등을 1 자유도 링크장치를 통하여 설명하고자 한다.The robot arm according to the present invention includes a stacked link mechanism having multiple degrees of freedom. Before describing this, the terms and mathematical symbols used herein will be described through the one degree of freedom linkage device.

도 7a은 도 3에 도시된 1자유도 링크장치의 입력링크부를 상세히 표시하였다.
FIG. 7A shows the input link unit of the one degree of freedom link device shown in FIG. 3 in detail.

여기서 L02는 입력링크부의 2번째 링크의 길이를 나타내며 이를 일반화 하여 임의의 상수 Ljk와 임의의 변수 θjk는 입력링크부에서 j번째 4절링크부의 k번째 링크와 관절을 각각 의미한다. 기구학적 해석을 위해 L03의 가운데 지점을 임의의 목표점(P0)으로 지정하고 X, Y 좌표 및 방향각φ를 Loop 1로 표현하면 다음 식과 같다. Here, L 02 represents the length of the second link of the input link part, and generalizes it, and the arbitrary constant L jk and the arbitrary variable θ jk mean the k-th link and the joint of the j-th section link part of the input link part, respectively. For kinematic analysis, the center point of L 03 is designated as an arbitrary target point (P 0 ), and the X, Y coordinates and the direction angle φ are represented by Loop 1 as follows.

Figure 112010020577309-pat00001
Figure 112010020577309-pat00001

또한 도 6a의 목표점(P0)을 Loop 2로 표현하면 다음과 같다. In addition, the target point P 0 of FIG. 6A is expressed as Loop 2 as follows.

Figure 112010020577309-pat00002
Figure 112010020577309-pat00002

식 1과 식 2는 동일점에 대한 기구학을 각각 다른 경로로 표현하고 있다. 식 1과 식 2를 시간에 대해 미분하면 다음과 같다. Equations 1 and 2 express kinematics for the same point in different paths. Differentiating Equations 1 and 2 with respect to time gives

Figure 112010020577309-pat00003
Figure 112010020577309-pat00003

Figure 112010020577309-pat00004
Figure 112010020577309-pat00004

식 3과 식 4는 동일 지점의 속도에 관한 식이기 때문에 다음과 같이 간략하게 표현 할 수 있다. Equations 3 and 4 are related to the velocity at the same point, so they can be briefly expressed as follows.

Figure 112010020577309-pat00005
Figure 112010020577309-pat00005

여기서

Figure 112010020577309-pat00006
,
Figure 112010020577309-pat00007
,
Figure 112010020577309-pat00008
는 식 3의 3X3 행렬의 첫 번째, 두 번째, 세 번째 열(column)벡터를 각각 의미한다. 입력링크부 <0>의 모빌리티(Mobility)가 1이므로 병진운동과 회전운동 관절로 구성된 4개의 관절 중에서 임의의 하나를 입력으로 하면 나머지 3개 관절의 운동 및 각도는 모두 결정된다. 여기서 입력을 제공하는 관절을 능동(Active)관절, 나머지 관절을 수동(Passive)관절로 정의 한다. 식 5의 능동관절을 우변, 수동관절을 좌변에 위치하도록 정리하면 다음 식 6과 같다. 여기서
Figure 112010020577309-pat00009
을 능동관절로 설정하였다. here
Figure 112010020577309-pat00006
,
Figure 112010020577309-pat00007
,
Figure 112010020577309-pat00008
Denotes the first, second, and third column vectors of the 3X3 matrix of Equation 3, respectively. Since the mobility of the input link unit is 1, if any one of the four joints composed of the translational and rotational joints is input, the motions and angles of the remaining three joints are all determined. Here, the joint providing the input is defined as an active joint, and the remaining joint is defined as a passive joint. The active joint of Equation 5 is arranged on the right side and the passive joint on the left side. here
Figure 112010020577309-pat00009
Was set as the active joint.

Figure 112010020577309-pat00010
Figure 112010020577309-pat00010

식 6에서 특이점(singular point)이 없다고 가정하면 식 6은 다음과 같이 변환된다.Assuming that there is no singular point in Equation 6, Equation 6 is converted as follows.

Figure 112010020577309-pat00011
Figure 112010020577309-pat00011

여기서,

Figure 112010020577309-pat00012
이다.
here,
Figure 112010020577309-pat00012
to be.

식 7을 통해 입력 능동관절로부터 수동관절에 이르는 속도 관계식을 얻을 수 있다. 도 7a에서의 출력

Figure 112010020577309-pat00013
와 입력
Figure 112010020577309-pat00014
의 관계식은 식 7로부터 다음과 같이 얻을 수 있다. Equation 7 gives the speed relation from the input active joint to the passive joint. Output in FIG. 7A
Figure 112010020577309-pat00013
And input
Figure 112010020577309-pat00014
Can be obtained from Equation 7 as follows.

Figure 112010020577309-pat00015
Figure 112010020577309-pat00015

여기서

Figure 112010020577309-pat00016
는 열백터
Figure 112010020577309-pat00017
의 세 번째 성분을 의미한다.
here
Figure 112010020577309-pat00016
The heat vector
Figure 112010020577309-pat00017
Means the third ingredient.

식 8을 일반화하여 다음과 같이 표현 하고자 한다. Equation 8 is generalized and expressed as follows.

Figure 112010020577309-pat00018
Figure 112010020577309-pat00018

여기서

Figure 112010020577309-pat00019
는 입력링크부에서의 입력에 대한 출력의 속도 관계식이며
Figure 112010020577309-pat00020
는 입력링크부의 최종 출력이다. 예를 들어 웜 기어가 입력링크부에 위치한 경우, 입력에 대한 출력의 속도는 식 10과 같이 기어비로 표현된다. here
Figure 112010020577309-pat00019
Is the relation of speed of output with respect to input at input link part.
Figure 112010020577309-pat00020
Is the final output of the input link section. For example, when the worm gear is located in the input link part, the speed of the output with respect to the input is expressed by the gear ratio as shown in Equation 10.

Figure 112010020577309-pat00021
Figure 112010020577309-pat00021

여기서

Figure 112010020577309-pat00022
는 웜 기어의 기어 비이다. 본 발명에 따른 로봇암에 사용되는 링크장치는 다양한 입력방법에 대해서 식 9 및 식 10과 같이 입력링크부의 속도 관계식을 구할 수 있다.
here
Figure 112010020577309-pat00022
Is the gear ratio of the worm gear. The link apparatus used in the robot arm according to the present invention can obtain a speed relation expression of the input link unit as shown in Equations 9 and 10 for various input methods.

도 7b은 4절링크인 <1> 및 출력링크부인 <fix>를 나타낸 것이다. 일반적인 4절링크는 4개의 관절과 4개의 고정된 길이의 링크로 구성된다. 하지만 상기 로봇구동기구가 다자유도로 확장할 경우 제1링크(

Figure 112010020577309-pat00023
)의 각도가 변화 될 수 있으므로 5개의 변수로 정의 한다. 식 1 내지 식 9의 입력링크부의 기구학 해석과 동일한 방법으로 4절링크의 능동 관절에 대한 수동 관절의 속도 관계식을 다음과 같이 얻을 수 있다. 7B shows <1> which is a four-section link and <fix> which is an output link unit. A typical four-section link consists of four joints and four fixed length links. However, when the robot driving mechanism expands to multiple degrees of freedom, the first link (
Figure 112010020577309-pat00023
The angle of) can be changed, so it is defined as 5 variables. In the same manner as the kinematic analysis of the input link unit of Equation 1 to Equation 9, the velocity relation of the passive joint with respect to the active joint of the four-section link can be obtained as follows.

Figure 112010020577309-pat00024
Figure 112010020577309-pat00024

여기서,

Figure 112010020577309-pat00025
이며
Figure 112010020577309-pat00026
는 4절링크의 입력인 능동관절이다.
Figure 112010020577309-pat00027
는 제1링크(
Figure 112010020577309-pat00028
)가 기준축과 이루는 각도이며 가상의 능동관절 이다. 즉,
Figure 112010020577309-pat00029
는 수동관절이지만 기구학적 해석을 위해 우선 능동관절처럼 정의한다. 상기 4절링크의 입력에 대한 출력의 관계식을 표현하면 다음과 같다. here,
Figure 112010020577309-pat00025
And
Figure 112010020577309-pat00026
Is the active joint that is the input of the 4 link.
Figure 112010020577309-pat00027
Is the first link (
Figure 112010020577309-pat00028
) Is the angle between the reference axis and the virtual active joint. In other words,
Figure 112010020577309-pat00029
Is a passive joint, but for kinematic interpretation we first define it as an active joint. Expressing the relation of the output to the input of the section 4 link as follows.

Figure 112010020577309-pat00030
Figure 112010020577309-pat00030

만약 제1링크(

Figure 112010020577309-pat00031
)가 지면에 고정되어 있는 고정링크라면 식 12는 다음과 같이 축약하여 표현할 수 있다. If the first link (
Figure 112010020577309-pat00031
) Is a fixed link fixed to the ground, Equation 12 can be abbreviated as follows.

Figure 112010020577309-pat00032
Figure 112010020577309-pat00032

상기 1자유도 링크장치와 도 7b에 도시된 4절링크인 <1>을 비교하여 다음의 관계를 알 수 있다. The following relationship can be seen by comparing the one degree of freedom link device and <1> which is a four-section link shown in FIG. 7B.

Figure 112010020577309-pat00033
Figure 112010020577309-pat00033

그리고And

Figure 112010020577309-pat00034
Figure 112010020577309-pat00034

식 14 및 식 15의 관계를 이용하여 입력링크부인 <0> , 첫 번째 4절링크인 <1>, 4절링크에 고정된 출력링크부인 <fix>의 결합에 의해, 첫 번째 4절링크 <1>의 입력

Figure 112010020577309-pat00035
에 대한 출력
Figure 112010020577309-pat00036
의 속도 관계식을 얻을 수 있다. Using the relationship between Equation 14 and Equation 15, the first four-section link <is combined by the input link section <0>, the first four-section link <1>, and the output link section <fix> fixed to the four-section link. 1> input
Figure 112010020577309-pat00035
Output for
Figure 112010020577309-pat00036
You can get the speed relation of.

Figure 112010020577309-pat00037
Figure 112010020577309-pat00037

식 9를 이용하여 식 16을 입력

Figure 112010020577309-pat00038
에 관한 식으로 정리하면 다음과 같다.Enter Equation 16 using Equation 9
Figure 112010020577309-pat00038
In the following equation, it is as follows.

Figure 112010020577309-pat00039
Figure 112010020577309-pat00039

여기서

Figure 112010020577309-pat00040
는 식 9에서 설명한 것과 같이 입력링크부에 관한 관계식이며,
Figure 112010020577309-pat00041
은 1개의 4절링크로 구성된, 1자유도 링크장치의 4절링크의 입력과 출력의 속도 관계식이다. 그러므로 식 17과 같은 1자유도 링크장치의 입력
Figure 112010020577309-pat00042
에 대한 출력
Figure 112010020577309-pat00043
의 속도 관계식을 얻을 수 있다.
here
Figure 112010020577309-pat00040
Is a relational expression regarding the input link unit as described in Equation 9.
Figure 112010020577309-pat00041
Is the speed relation between the input and output of the four-section link of the one-degree-of-freedom link device composed of one four-section link. Therefore, input of 1 degree of freedom linkage
Figure 112010020577309-pat00042
Output for
Figure 112010020577309-pat00043
You can get the speed relation of.

본 발명에 따른 로봇암을 구성하는 적층형 링크기구는 다양한 자유도를 갖게 된다. The stacked link mechanism constituting the robot arm according to the present invention has various degrees of freedom.

아래에서는 상기 링크장치의 첫 번째 4절링크의 입력에 대해서 상기 4절링크부의 말단에 위치한 4절링크가 어떻게 구동되는지 결정할 수 있는 관계식을 설명하고자 한다.Hereinafter, a relational expression for determining how the four-section link located at the end of the four-section link unit is driven with respect to the input of the first four-section link of the link device.

본 발명에 따른 로봇암은 복수개의 링크장치를 결합하여 다자유도 적층형 링크기구를 구성한다. 이때, 상기 다자유도 적층형 링크기구는 입력이 한 개이고, 출력이 한 개 이상인 복수개의 상기 링크장치가 서로 순차적으로 결합하되, 결합된 상기 복수 개의 링크장치의 입력의 합과, 출력의 개수가 가장 많은 링크장치의 출력의 개수가 동일하게 형성되어 있다.
The robot arm according to the present invention combines a plurality of link devices to form a multi-degree of freedom stacked link mechanism. In this case, the multi-degree of freedom stack type link mechanism has one input, and the plurality of link apparatuses having one or more outputs are sequentially combined with each other, and the sum of the inputs of the plurality of link apparatuses combined and the number of outputs are the most. The number of outputs of many linkages is the same.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇암과 같이 2자유도 적층형 링크기구의 링크장치 결합방법에 대해 설명하고자 한다.First, a linking method for coupling a link device of a two degree of freedom stacked link mechanism like the robot arm according to an embodiment of the present invention will be described.

도 8에는 본 발명에 따른 로봇암을 구성하는 2자유도 적층형 링크기구의 개략도가 도시되어 있다.8 is a schematic view of a two degree of freedom stacked link mechanism constituting the robot arm according to the present invention.

상기 로봇구동기구는, 출력이 하나인 1자유도 링크장치(DOF1)와, 출력이 두 개인 2자유도 링크장치(DOF2)가 결합하되, 상기 2자유도 링크장치(DOF2)의 출력이 모두 제어 가능하도록, 상기 1자유도 링크장치(DOF1)의 출력링크부(1L1,out)가 상기 2자유도 링크장치(DOF2)에 입력될 수 있다. 상기 1자유도 링크장치(DOF1)의 상기 4절링크부에는, 한 개의 4절링크인 <1, 1>이 구비되고, 상기 2자유도 링크장치(DOF2)의 상기 4절링크부에는, 두 개의 4절링크인 <2, 1> 및 <2, 2>가 구비되는 것을 볼 수 있다. 특히, 상기 1자유도 링크장치(DOF1)의 출력링크부(1L1, out) 는, 상기 2자유도 링크장치(DOF2)의 입력링크부인 <2, 0>으로부터 두 번째 위치한 상기 가동4절링크 <2, 2>의 가동링크인 제1링크(2L24)에 일체로 고정 결합될 수 있다. The robot drive mechanism is coupled to a one degree of freedom link device (DOF 1 ) having one output, and a two degree of freedom link device (DOF 2 ) having two outputs, the output of the two degree of freedom link device (DOF 2 ) are all to be controlled, the one-degree-of-freedom can be input to the output link unit (1, L 1, out) is the two-degree-of-freedom link mechanism (2 DOF) of the link device (1 DOF). The four-section link portion of the one degree of freedom link device (DOF 1 ) is provided with one four-section link <1, 1>, and the four-section link portion of the two degree of freedom link device (DOF 2 ) is provided. It can be seen that two four-section links <2, 1> and <2, 2> are provided. In particular, the one degree-of-freedom link mechanism (DOF 1) output link unit (1, L 1, out) of the said two Mrs. input link of freedom link mechanism (DOF 2) <2, 0 > from the second in the moving It can be integrally fixed to the first link ( 2 L 24 ) that is the movable link of the four-section link <2, 2>.

도 8은 도 3과 같은 2자유도 적층형 링크기구의 각각의 링크장치를 자세히 나타낸 것이다. 여기서 각각의 링크장치는 적층결합되어 있다. 여기서 1자유도 링크장치(DOF1)는 4절링크가 하나인 링크장치를 말하고, 2자유도 링크장치(DOF2)는 4절링크가 두 개인 링크장치를 지칭하는 것이다. 상기 2자유도 적층형 링크기구는 1자유도 링크장치(DOF1)의 출력링크부(

Figure 112010020577309-pat00044
)와 2자유도 링크장치(DOF2)의 가동링크인 제1링크(
Figure 112010020577309-pat00045
)의 위치와 방향각이 항상 일치하도록 고정한다. 여기서 1자유도 링크장치(DOF1)의 첫 번째 4절링크인 <1, 1>의 고정링크인 제1링크(
Figure 112010020577309-pat00046
)는 지면에 항상 고정되어 있으므로 다음과 같이 표현 할 수 있다. FIG. 8 shows each link device of the two degree of freedom stacked link mechanism as shown in FIG. 3 in detail. Here, each link device is laminated. Here, the 1 degree of freedom link device (DOF 1 ) refers to a link device having one four-link link, and the two degree of freedom link device (DOF 2 ) refers to a link device having two four-link links. The stacked-layer type two-degree of freedom link mechanism has an output of the first degree of freedom link device (1 DOF) link unit (
Figure 112010020577309-pat00044
) And the first link, which is a movable link of the two degree of freedom link device (DOF 2 )
Figure 112010020577309-pat00045
) So that the position and orientation angle always match. Here, the first link, which is a fixed link of <1, 1>, which is the first four-section link of the 1 degree of freedom link device (DOF 1 )
Figure 112010020577309-pat00046
) Is always fixed to the ground, so it can be expressed as

Figure 112010020577309-pat00047
Figure 112010020577309-pat00047

여기서 <1, 1>은 1자유도 링크장치(DOF1)의 첫 번째 4절링크, 즉, 자유도가 1인 링크장치의 첫 번째 4절링크를 나타낸다. 이를 일반화 하면 <i, j>는 i자유도 링크장치의 j번째 4절링크를 나타내며

Figure 112010020577309-pat00048
,
Figure 112010020577309-pat00049
는 i자유도 링크장치의 j번째 4절링크의 k번째 관절 및 링크를 각각 나타낸다. 도 8b는 2자유도 링크장치(DOF2)를 나타낸다. 여기서 <2, 2>의 가동링크인 제1링크(
Figure 112010020577309-pat00050
)는 지면에 고정되지 않은 4절링크이므로 입력
Figure 112010020577309-pat00051
에 대한 출력
Figure 112010020577309-pat00052
의 관계식을 다음과 같이 얻을 수 있다. Here, <1, 1> represents the first four-section link of the DOF 1 , that is, the first four-section link of the link device having 1 degree of freedom. Generalizing this, <i, j> represents the j th section 4 link of the i degree of freedom link device.
Figure 112010020577309-pat00048
,
Figure 112010020577309-pat00049
Denotes the k-th joint and the link of the j-th section link of the i degree of freedom linkage device, respectively. 8B shows a two degree of freedom linkage (DOF 2 ). Here, the first link, which is the movable link of <2, 2> (
Figure 112010020577309-pat00050
) Is a four-section link that is not fixed to the ground.
Figure 112010020577309-pat00051
Output for
Figure 112010020577309-pat00052
The relation of can be obtained as

Figure 112010020577309-pat00053
Figure 112010020577309-pat00053

여기에서

Figure 112010020577309-pat00054
는 도 8b에 도시된 2자유도 링크장치(DOF2)의 가상 입력인, 가상 능동 관절이다. From here
Figure 112010020577309-pat00054
Is a virtual active joint, which is the virtual input of the two degree of freedom linkage (DOF 2 ) shown in FIG. 8B.

또한 <2, 1>의 고정링크인 제1링크(

Figure 112010020577309-pat00055
)는 고정되어 있으므로 식 13으로부터 다음과 같이 표현 할 수 있다. In addition, the first link (<2, 1> fixed link)
Figure 112010020577309-pat00055
) Is fixed, and can be expressed as follows from Equation 13.

Figure 112010020577309-pat00056
Figure 112010020577309-pat00056

도 8b로부터 다음과 같은 관계를 알 수 있다.The following relationship can be seen from FIG. 8B.

Figure 112010020577309-pat00057
Figure 112010020577309-pat00057

상기 2자유도 링크장치(DOF2)의 첫번째 4절링크인 <2, 1>의 출력이, 두번째 4절링크인 <2, 2>의 입력으로 작용하므로 식 21을 속도에 관한 식으로 정리하면 다음과 같다. Since the output of the first four-section link <2, 1> of the two degree of freedom link device (DOF 2 ) acts as an input of the second four-section link <2, 2>, As follows.

Figure 112010020577309-pat00058
Figure 112010020577309-pat00058

또한 식 22의 관계와 식 20을 이용하여 식 19를 정리하면 다음과 같다. In addition, equation 19 is summarized using the relationship of equation 22 and equation 20 as follows.

Figure 112010020577309-pat00059
Figure 112010020577309-pat00059

식 23과 같이 도 8b의 2자유도 링크장치(DOF2)는 입력 변수 2개에 출력 변수 1개를 가지는 시스템으로 정의 됨을 알 수 있다. 즉, 여기서

Figure 112010020577309-pat00060
는 가상의 능동관절이다. 이는, 입력
Figure 112010020577309-pat00061
에 의해
Figure 112010020577309-pat00062
와
Figure 112010020577309-pat00063
의 각도가 모두 변화 될 수 있다는 것을 뜻한다. 따라서 입력 1개에 출력 2개인 자유도가 하나 부족한 시스템이기 때문에 다음과 같은 구속조건을 고려한다.As shown in Equation 23, the two degree of freedom link device DOF 2 of FIG. 8B is defined as a system having two input variables and one output variable. That is, here
Figure 112010020577309-pat00060
Is a virtual active joint. This is the input
Figure 112010020577309-pat00061
By
Figure 112010020577309-pat00062
Wow
Figure 112010020577309-pat00063
It means that the angle can all be changed. Therefore, the following constraints are considered because the system lacks one degree of freedom with one input and two outputs.

1자유도 링크장치(DOF1)와 2자유도 링크장치(DOF2)는, 도 8에서 알 수 있듯이 고정링크인, 1자유도 링크장치(DOF1)의 제1링크(

Figure 112010020577309-pat00064
)와 2자유도 링크장치(DOF2)의 제1링크(
Figure 112010020577309-pat00065
), 및 1자유도 링크장치(DOF1)의 출력링크부(
Figure 112010020577309-pat00066
)와 2자유도 링크장치(DOF2)의 제1링크(2L24)는 서로 결합되어 있다. 다시 말해서, 1자유도 링크장치(DOF1)의 출력
Figure 112010020577309-pat00067
는 2자유도 링크장치(DOF2)의 두 번째 4절링크의
Figure 112010020577309-pat00068
와 같으므로 다음과 같은 식을 얻을 수 있다. As shown in FIG. 8, the one degree of freedom link device DOF 1 and the two degree of freedom link device DOF 2 are the first link (DOF 1 ) of the one degree of freedom link device DOF 1 , which is a fixed link.
Figure 112010020577309-pat00064
) And the first link (DOF 2 )
Figure 112010020577309-pat00065
), And the output link unit of the 1 degree of freedom link device (DOF 1 )
Figure 112010020577309-pat00066
) And the first link 2 L 24 of the two degree of freedom link device DO 2 are coupled to each other. In other words, the output of the 1 degree of freedom link device (DOF 1 )
Figure 112010020577309-pat00067
Is the second section of the 2nd degree of freedom link device (DOF 2 ).
Figure 112010020577309-pat00068
Since the following equation can be obtained.

Figure 112010020577309-pat00069
Figure 112010020577309-pat00069

식 24의 관계를 이용하여 1자유도 링크장치(DOF1)의 관계식인 식 18과 2자유도 링크장치(DOF2)의 관계식인 식 23을 정리하면 다음과 같다.Using Equation 24, Equation 18, which is the relational expression of the 1 degree of freedom link device (DOF 1 ), and Equation 23, which is the relational expression of the 2 degree of freedom link device (DOF 2 ), can be summarized as follows.

Figure 112010020577309-pat00070
Figure 112010020577309-pat00070

이를 간략히 표시하면 다음과 같다. Briefly, this is as follows.

Figure 112010020577309-pat00071
Figure 112010020577309-pat00071

도 8과 같이 1자유도 링크장치(DOF1) 및 2자유도 링크장치(DOF2)로 구성된 로봇구동기구의 입력에 대한 출력의 속도 관계식은 식 26과 같이 구할 수 있다. 식 26은 입력 변수 2개에 출력 변수 2개의 관계식이다. 이와 같이 2개의 4절링크로 구성된 2자유도 링크장치(DOF2)와 1개의 4절링크로 구성된 1자유도 링크장치(DOF1)가 결합하면 직렬형 메니퓰레이터와 같이 작동할 수 있는 2자유도 시스템이 됨을 알 수 있다.
As shown in FIG. 8, a speed relation equation of an output with respect to an input of a robot drive mechanism composed of a 1 degree of freedom link device (DOF 1 ) and a 2 degree of freedom link device (DOF 2 ) can be obtained as shown in Equation 26. Equation 26 is the relationship between two input variables and two output variables. Thus, a two degree of freedom link device (DOF 2 ) consisting of two four-links and one degree of freedom link device (DOF 1 ) consisting of four four-links are combined to operate as a series manipulator. It can be seen that it becomes a degree of freedom system.

또한 각각의 평면의 첫 번째 4절링크인 <1, 1>, <2, 1>의 입력에, 입력링크부인 <1, 0>, <2, 0>을 각각 적용하여 표현하면 다음과 같다.In addition, <1, 0>, <2, 0>, which are input link sections, are applied to the inputs of <1, 1>, <2, 1>, which are the first four-links of each plane, are as follows.

Figure 112010020577309-pat00072
Figure 112010020577309-pat00072

여기서

Figure 112010020577309-pat00073
,
Figure 112010020577309-pat00074
는 각각 i자유도 링크장치 입력링크부인 <i, 0>의 입력에 대한 출력의 관계 식과 i자유도 링크장치의 입력을 각각 나타낸다. 그러므로 식 27과 같이 2자유도 적층형 링크기구의 속도 관계식을 얻을 수 있다. 앞서 언급한 2자유도 링크장치(DOF2)의
Figure 112010020577309-pat00075
는 실제로는 수동관절인 가상의 능동 관절이기 때문에 식 23은 1개의 자유도가 부족한 링크장치였지만, 1자유도 링크장치(DOF1)를 적층함으로써 부족한 1자유도를 1자유도 링크장치(DOF1)의 출력
Figure 112010020577309-pat00076
으로 구속함으로써 완전한 2자유도 적층형 링크기구를 구성 할 수 있다.
here
Figure 112010020577309-pat00073
,
Figure 112010020577309-pat00074
Denotes the relational expression of the output to the inputs of <i, 0> which are the i degree of freedom link device input link units, respectively, and the input of the i degree of freedom link device, respectively. Therefore, as shown in Equation 27, a speed relation equation of a two degree of freedom stacked link mechanism can be obtained. Of the above mentioned two degree of freedom linkage (DOF 2 )
Figure 112010020577309-pat00075
Since in practice it is passive joints of the virtual active joints of the expression 23 is one, but the lack of linkage degree of freedom, one degree of freedom link mechanism (DOF 1) a 1 degree of freedom for one degree of freedom link mechanism (DOF 1) insufficient by laminating Print
Figure 112010020577309-pat00076
By constraining this, it is possible to construct a complete two degree of freedom stacked link mechanism.

이하, n 자유도 적층형 링크기구에 대해 상세히 설명하고자 한다.Hereinafter, the n degree of freedom stacked link mechanism will be described in detail.

도 9에는 본 발명에 따른 로봇암을 구성하는 n자유도 적층형 링크기구 결합방법의 개략도가 도시되어 있다. 9 is a schematic diagram of a method of coupling the n degree of freedom stacked link mechanism constituting the robot arm according to the present invention.

본 발명에 따른 로봇암에 적용되는 n자유도의 적층형 링크기구는 자유도가 1 내지 n인 링크장치들이 적층결합된다. 이때, n자유도 링크장치(DOFn)의 출력이 모두 제어가능하도록 1 내지 n-1자유도 링크장치의 출력이 각각 2 내지 n자유도 링크장치에 입력된다. 여기서, n은 3 이상의 정수이다. In the n-degree-of-freedom stacking link mechanism applied to the robot arm according to the present invention, link devices having 1 to n degrees of freedom are stacked. At this time, the outputs of the 1 to n-1 degree of freedom link devices are input to the 2 to n degree of freedom link devices so that all of the outputs of the n degree of freedom link device DO n can be controlled. N is an integer of 3 or more.

따라서, 상기 n이 3인 경우, 1자유도 링크장치(DOF1) 및 2자유도 링크장치(DOF2)의 출력이 각각 2자유도 링크장치(DOF2) 및 3자유도 링크장치(DOF3)에 입력되도록 상기 적층형 링크기구를 구성하게 된다. 상기 n-1자유도 링크장치(DOFn -1)의 상기 4절링크부에는 <n-1, 1> 내지 <n-1, n-1>로 구성되는 n-1개의 4절링크가 구비되고, 상기 n자유도 링크장치(DOFn)의 상기 4절링크부에는 <n, 1> 내지 <n, n>으로 구성되는 n개의 4절링크가 구비된다. 여기서 상기 적층형 링크기구가 완전한 다(多) 자유도 적층형 링크기구가 되도록, 상기 1 내지 n-1자유도 링크장치의 출력링크부는 각각 상기 2 내지 n자유도 링크장치의 4절링크부의 마지막에 위치한 상기 4절링크에 고정결합하는 것이 바람직하다. 특히 상기 2 자유도의 적층형 링크기구과 같이, 1 내지 n-1자유도 링크장치의 출력링크부(1L1 , out, 2L2 , out, 3L3 , out,…,n-1Ln -1, out)는, 2 내지 n자유도 링크장치 각각의 마지막 4절링크의 가동링크(2L24, 3L34,…,nLn4)에 일체로 결합되는 것이 바람직하다. 즉, n-1자유도 링크장치(DOFn -1)의 출력링크부(n-1Ln-1,out)는, n자유도 링크장치(DOFn)의 n번째 4절링크의 가동링크(nLn4)에, n-2자유도 링크장치의 출력링크부는, n-1자유도 링크장치(DOFn -1)의 n-1번째 4절링크의 가동링크(n-1Ln -1,4)에, n-3자유도 링크장치의 출력링크부는, n-2자유도 링크장치의 n-2번째 4절링크의 가동링크에 일체로 결합되는 방식으로 나머지 링크장치의 출력링크부와 가동링크가 일체로 결합될 수 있는 것이다.Accordingly, when n is 3, the outputs of the 1 degree of freedom link device (DOF 1 ) and the 2 degree of freedom link device (DOF 2 ) are respectively the 2 degree of freedom link device (DOF 2 ) and the 3 degree of freedom link device (DOF 3). The laminated link mechanism is configured to be input to The four-section link unit of the n-1 degree of freedom link device (DOF n- 1 ) includes n-1 four-section links composed of <n-1, 1> to <n-1, n-1>. The four-section link portion of the n degree of freedom link device (DOF n ) is provided with n four-section links composed of <n, 1> to <n, n>. Wherein the output link portions of the 1 to n-1 degree of freedom linkages are positioned at the end of the four-section link portion of the 2 to n degree of freedom linkages such that the stacked link mechanism is a complete multi-degree of freedom stacked linkage. It is preferable to be fixed to the four-section link. In particular, like the two-degree-of-freedom stacking link mechanism, the output link unit 1 L 1 , out , 2 L 2 , out , 3 L 3 , out ,..., N-1 L n − 1, out ) is preferably integrally coupled to the movable links 2 L 24 , 3 L 34 ,..., N L n4 of the last four-links of each of the 2 to n degree of freedom link devices. That is, n-1 degrees of freedom link mechanism (DOF n -1) output link unit (n-1 L n-1 , out) of the, n n the movable link of the second four-bar linkage of the degree-of-freedom link mechanism (DOF n) In ( n L n4 ), the output link portion of the n-2 degree of freedom link device is the movable link (n-1 L n − ) of the n-1 th 4th link of the n-1 degree of freedom link device (DOF n −1 ). 1,4 ), the output link portion of the n-3 degree of freedom linkage is connected to the movable link of the n-2nd four-section link of the n-2 degree of freedom linkage in a manner that is integrally coupled to the output link portion of the remaining linkage. And the movable link can be combined integrally.

또한, 상기 다자유도 링크장치는 적층결합될 때, 동일한 순서에 위치한 4절링크의 제1링크가 서로 일체로 결합되는 것이 바람직하다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 동일한 해칭으로 표현된 4절링크의 제1링크가 서로 적층결합되는 것이 바람직하다.In addition, when the multiple degree of freedom link device is stacked coupled, it is preferable that the first link of the four-section link located in the same order is integrally coupled to each other. That is, as shown in Figure 9, it is preferable that the first link of the four-link link represented by the same hatching is laminated to each other.

또, 상기 각각의 다자유도 링크장치는 인접한 위치의 상기 4절링크의 제1링크가 서로 힌지결합하고, 상기 제1링크가 힌지결합된 위치에 연결관절을 형성함으로써, 앞에 위치한 출력측 전달링크의 구동이 뒤에 위치한 입력측 전달링크로 전달되도록 할 수 있다. 도 9에서는 제1링크가 힌지결합된 각각의 4절링크들이 서로 출력측 전달링크와 입력측 전달링크의 일부를 공유하도록 형성한다. 따라서, 인접해 있는 상기 4절링크의 상기 출력측 전달링크와 상기 입력측 전달링크에 상기 연결관절이 고정결합된 것과 동일한 효과를 얻도록 각각의 링크장치를 형성할 수 있다.Further, each of the multiple degree of freedom link device is formed by connecting the first link of the four-section link in the adjacent position hinged with each other, and forming a connection joint at the position where the first link is hinged, thereby The drive can be delivered to the input side transfer link located behind it. In FIG. 9, the four linkages in which the first link is hinged are formed to share a part of the output side transmission link and the input side transmission link. Therefore, each link device can be formed to achieve the same effect as the connection joint is fixedly coupled to the output side transmission link and the input side transmission link of the adjacent four-section link.

여기서, 상기 1 내지 n자유도 링크장치는 첫번째 4절링크의 제1링크가 고정링크일 수 있다. 또한, 상기 1자유도 링크장치의 제1링크만이 고정링크이고, 가동링크인 상기 2 내지 n자유도 링크장치의 제1링크가 상기 고정링크에 고정결합되는 형상으로 적층결합될 수도 있다.
Here, in the 1 to n degree of freedom link device, the first link of the first four sections link may be a fixed link. In addition, only the first link of the 1 degree of freedom linkage device may be a fixed link, and the first link of the 2 to n degree of freedom linkage device that is a movable link may be laminated in a shape that is fixedly coupled to the fixed link.

상기 2자유도 적층형 링크기구의 관계식을 통해 상기 다자유도 적층형 링크기구의 입력에 대한 출력 관계식을 구할 수 있다. 식 18 내지 식 26과 같은 과정을 반복하여 n자유도 적층형 링크기구의 입력 속도와 출력 속도의 관계식을 얻을 수 있다. Through the relational expression of the two degree of freedom stacked link mechanism, an output relational expression with respect to the input of the multiple degree of freedom stacked link mechanism can be obtained. It is possible to obtain a relationship between the input speed and the output speed of the n degree of freedom lamination type link mechanism by repeating the same process as the equations (18) to (26).

Figure 112010020577309-pat00077
Figure 112010020577309-pat00077

여기서

Figure 112010020577309-pat00078
은 n자유도 적층형 링크기구의 n개의 출력링크부의 각도
Figure 112010020577309-pat00079
과 1 내지 n자유도 링크장치의 첫 번째 4절링크의 입력측 전달링크와 입력링크부 연장선과의 각도를 나타내는
Figure 112010020577309-pat00080
의 속도 관계식이다.
here
Figure 112010020577309-pat00078
Is the angle of the n output link portions of the n degree of freedom stacked link mechanism.
Figure 112010020577309-pat00079
And 1 to n degrees of freedom indicating the angle between the input link transmission line and the input link extension of the first four links of the link device
Figure 112010020577309-pat00080
Is a speed relation.

다음 식 29는 n자유도 적층형 링크기구의 입력에 대한 출력의 속도 관계식이다. 이와 같은 방법으로 자유도가 n인 적층형 링크기구로 로봇암의 속도 관계식을 일반적으로 얻을 수 있다. Equation 29 is a relation of the speed of the output with respect to the input of the n degree of freedom stacked link mechanism. In this way, it is possible to obtain a general relation between the speed of the robot arm with a stacked link mechanism having n degrees of freedom.

Figure 112010020577309-pat00081
Figure 112010020577309-pat00081

본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

100: 1자유도 링크장치 200: 2자유도 링크장치
110, 210: 입력링크부 122, 222: 첫 번째 4절링크
122a, 222a, 224a: 입력측 전달링크 122b, 222b, 224b: 커넥팅로드
122c, 222c, 224c: 출력측전달링크 122d, 222d, 224d: 제1링크
130, 230: 출력링크부 223: 연결관절
224: 두 번째 4절링크 J1 ,J2: 고정관절
RA: 로봇암 RS: 로봇암 스탠드
RC: 로봇콘솔100: 1 degree of freedom linkage 200: 2 degree of freedom linkage
110, 210: input link unit 122, 222: first four-section link
122a, 222a, 224a: Input side transmission link 122b, 222b, 224b: Connecting rod
122c, 222c, 224c: output side transmission link 122d, 222d, 224d: first link
130, 230: output link unit 223: connection joint
224: Second section 4 link J 1 , J 2 : Fixed joint
RA: Robot Arm RS: Robot Arm Stand
RC: Robot Console

Claims (13)

생체 내에 삽입되는 작업부;
상기 작업부를 작동시키는 액추에이터가 장착된 구동부;
상기 작업부와 상기 구동부 사이에 결합되어 상기 액추에이터의 힘을 상기 작업부로 전달하는 위치조절부를 포함하되,
상기 액추에이터에 의해 상기 작업부의 동작이 이루어지도록, 4절링크를 포함하는 복수개의 링크장치가 적층결합되고,
상기 위치조절부에는, 상기 링크장치의 4절링크가 적층결합되는 것을 특징으로 하는 로봇암.A work part inserted into the living body;
A drive unit equipped with an actuator for operating the work unit;
Is coupled between the working part and the drive unit includes a position adjusting unit for transmitting the force of the actuator to the working part,
A plurality of link devices including four-links are stacked and stacked so that the working part is operated by the actuator,
The position adjusting portion, the robot arm, characterized in that the four-section link of the link device is laminated. 제1항에 있어서,
상기 링크장치는 상기 구동부에 위치한 입력링크부, 상기 4절링크를 하나 이상 포함하는 4절링크부, 및 상기 4절링크부의 말단에 결합된 출력링크부를 포함하고,
상기 4절링크부는, 제1링크, 상기 제1링크의 맞은편에 위치한 커넥팅로드, 상기 제1링크와 커넥팅로드의 일측 단부를 연결하는 입력측 전달링크, 및 상기 입력측 전달링크의 맞은편에 위치한 출력측 전달링크로 구성되는 4개의 링크를 서로 힌지결합하는 4절링크를 포함하는 것을 특징으로 하는 로봇암.The method of claim 1,
The link device includes an input link unit located at the driving unit, a four-section link unit including at least one four-section link, and an output link unit coupled to an end of the four-section link unit.
The four-section link unit may include a first link, a connecting rod positioned opposite the first link, an input side transfer link connecting one end of the first link and the connecting rod, and an output side positioned opposite the input side transfer link. Robot arm, characterized in that it comprises a four-section link hinged to each other four links consisting of a transmission link. 제2항에 있어서,
상기 4절링크부는 상기 제1링크가 위치가 고정된 고정링크인 고정4절링크 한 개를 포함하고,
상기 입력측 전달링크의 양단 사이에 힌지 결합되며, 액추에이터가 장착된 입력링크부, 및
상기 출력측 전달링크에 일정한 각도로 고정 결합된 출력링크부를 포함하는 1자유도 링크장치가 장착되는 것을 특징으로 하는 로봇암.The method of claim 2,
The four-section link unit includes a fixed four-section link is a fixed link of the first link is fixed position,
An input link unit hinged between both ends of the input side transmission link and equipped with an actuator, and
Robot arm characterized in that the one degree of freedom link device including an output link unit fixedly coupled to the output side transmission link at a predetermined angle. 제3항에 있어서,
상기 1자유도 링크장치, 및
상기 고정4절링크와, 상기 제1링크가 가동링크인 가동4절링크를 하나씩 포함하되, 상기 고정링크와 가동링크가 힌지결합된 4절링크부, 상기 고정4절링크에 구비된 입력측 전달링크의 양단 사이에 힌지 결합되며 액추에이터가 장착된 입력링크부, 및 상기 가동4절링크의 출력측 전달링크에 고정결합되어 상기 출력측 전달링크에 의해 회동하는 출력링크부를 포함하는 2자유도 링크장치를 적층결합하되,
상기 고정4절링크의 출력측 전달링크의 구동을 상기 가동4절링크의 입력측 전달링크로 전달하는 연결관절이 상기 고정4절링크와 상기 가동4절링크 사이에 결합되고,
상기 2자유도 링크장치의 출력이 모두 제어 가능하도록 상기 1자유도 링크장치의 출력이 상기 2자유도 링크장치에 입력되는 2자유도 적층형 링크기구가 장착되는 것을 특징으로 하는 로봇암.The method of claim 3,
The one degree of freedom link device, and
The fixed four-section link, and the first link is a movable four-section link is a movable link, including a four-section link portion hinged to the fixed link and the movable link, the input side transmission link provided in the fixed four-section link The two-degree of freedom link device is hinged between both ends of the coupling, including an input link unit equipped with an actuator and an output link unit fixedly coupled to the output side transmission link of the movable four-link link and rotated by the output side transmission link. But
A connection joint for transferring the drive of the output side transmission link of the fixed four-link to the input side transmission link of the movable four-link is coupled between the fixed four-link and the movable four-link;
And a two-degree-of-freedom stacking link mechanism in which the output of the one-degree-of-freedom link device is input to the two-degree-of-freedom link device so that the outputs of the two-degree-of-freedom link device can be controlled. 제4항에 있어서,
상기 1자유도 링크장치의 출력링크부가 상기 2자유도 링크장치의 상기 가동링크에 고정결합된 것을 특징으로 하는 로봇암.The method of claim 4, wherein
And the output link portion of the one degree of freedom linkage device is fixedly coupled to the movable link of the two degree of freedom linkage. 제4항에 있어서,
상기 연결관절이 상기 고정4절링크의 출력측 전달링크와, 상기 가동4절링크의 입력측 전달링크에 고정결합된 것을 특징으로 하는 로봇암.The method of claim 4, wherein
And the connecting joint is fixedly coupled to the output side transmission link of the fixed four-section link and the input side transmission link of the movable four-section link. 제3항에 있어서,
상기 1자유도 링크장치, 및
각각 2 내지 n개의 4절링크를 포함하되 상기 제1링크가 가동링크인 가동4절링크와 상기 고정4절링크를 포함하고 인접한 상기 제1링크가 서로 힌지결합된 4절링크부, 상기 4절링크부를 구성하는 첫번째 4절링크에 구비된 상기 입력측 전달링크의 양단 사이에 힌지결합되며, 액추에이터가 장착된 입력링크부, 및 상기 각각의 4절링크부의 마지막 4절링크의 상기 출력측 전달링크에 고정결합된 출력링크부를 포함하는 n-1개의 링크장치를 적층 결합하여 형성되되,
n자유도 링크장치의 출력이 모두 제어가능하도록 1 내지 n-1자유도 링크장치의 출력이, 각각 2 내지 n자유도 링크장치에 입력되도록 상기 n개의 링크장치가 적층결합되고,
인접한 상기 4절링크의 출력측 전달링크와 입력측 전달링크 사이에 결합되어 상기 4절링크 간의 구동력을 전달하는 연결관절을 포함하고,
각각의 상기 링크장치는, 상기 4절링크부의 첫번째 4절링크가 상기 고정4절링크이고, 나머지 4절링크는 가동4절링크인 n자유도 적층형 링크기구를 장착하는 것을 특징으로 하는 로봇암:
여기서, n은 3 이상의 정수임.The method of claim 3,
The one degree of freedom link device, and
A four-section link including two to n four-section links, each of which includes a movable four-section link, wherein the first link is a movable link, and the fixed four-section link, and wherein the adjacent first link is hinged to each other; It is hinged between the both ends of the input side transmission link provided in the first four-section link constituting the link portion, and fixed to the output side transmission link of the last four-section link with the actuator is mounted, and the last four-section link of each four-section link portion It is formed by stacking n-1 link devices including a combined output link unit,
The n link devices are stacked and coupled so that the outputs of the 1 to n-1 degree of freedom link devices are respectively input to the 2 to n degree of freedom link devices so that the outputs of the n degree of freedom link devices are all controllable.
A connection joint coupled between an output side transmission link and an input side transmission link of the adjacent four-section link, and transmitting a driving force between the four-section links;
Each link device is equipped with an n degree of freedom stacked link mechanism, wherein the first four links of the four-section link unit is the fixed four-section link, and the remaining four-section links are movable four-section links.
Where n is an integer of 3 or more. 제7항에 있어서,
상기 n자유도 적층형 링크기구는 상기 연결관절이, 인접한 4절링크의 상기 출력측 전달링크와 상기 입력측 전달링크에 고정결합된 것을 특징으로 하는 로봇암.The method of claim 7, wherein
The n degree of freedom stacked link mechanism is a robot arm, characterized in that the connecting joint is fixedly coupled to the output side transmission link and the input side transmission link of the adjacent four-section link. 제7항에 있어서,
상기 n자유도 적층형 링크기구는 상기 1 내지 n-1자유도 링크장치 각각의 출력링크부가, 각각의 상기 2 내지 n자유도 링크장치의 마지막 4절링크의 가동링크에 고정결합된 것을 특징으로 하는 로봇암.The method of claim 7, wherein
The n degree of freedom stacked link mechanism is characterized in that the output link portion of each of the 1 to n-1 degree of freedom link device is fixedly coupled to the movable link of the last four links of each of the 2 to n degree of freedom link device. Robotic arm. 제7항에 있어서,
상기 n자유도 적층형 링크기구는 동일한 순서에 위치한 제1링크가 적층결합되는 것을 특징으로 하는 로봇암.The method of claim 7, wherein
The n-degree of freedom stacked link mechanism is a robot arm, characterized in that the first link in the same order is stacked. 제1항에 있어서,
상기 작업부는 방사선 투과물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 로봇암.The method of claim 1,
The working arm is a robotic arm, characterized in that formed by a radiation transmitting material. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 로봇암과, 상기 로봇암의 위치를 조절해 주는 로봇암 스탠드를 포함하는 로봇구동부; 및
상기 로봇구동부의 동작명령을 입력하는 로봇콘솔을 포함하는 수술용 로봇.A robot driver comprising a robot arm according to any one of claims 1 to 11 and a robot arm stand for adjusting the position of the robot arm; And
Surgical robot including a robot console for inputting the operation command of the robot driver. 제12항에 있어서,
상기 로봇콘솔에서 입력되는 동작명령을 상기 작업부에 전달하는 와이어; 및
상기 로봇암의 위치조절부에 결합되어 상기 와이어의 설치위치를 고정하는 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇.The method of claim 12,
A wire for transmitting an operation command input from the robot console to the work unit; And
Surgical robot further comprises a guide coupled to the position adjusting portion of the robot arm to fix the installation position of the wire.
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