KR101181613B1 - 사용자 지정에 따라 결정되는 변위 정보에 기초하여 수술을 수행하는 수술용 로봇 시스템과 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자 지정에 따라 결정되는 변위 정보에 기초하여 수술을 수행하는 수술용 로봇 시스템과 그 제어 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 수술용 로봇 시스템으로서, 로봇, 제어 시스템, 및 사용자 제어 장치를 포함하고, 상기 로봇은 내시경과 적어도 하나의 수술 도구를 포함하며, 상기 사용자 제어 장치는 사용자가 신체 내 부위에 대하여 소정의 지정을 행할 수 있는 디스플레이 수단을 포함하고, 상기 제어 시스템은, 상기 디스플레이 수단에서의 사용자 지정에 따른 선이나 윤곽의 상기 디스플레이 수단에서의 변위에 관한 정보와 상기 내시경 및 상기 내시경이 보고 있는 신체 내 부위 간의 거리에 기초하여, 상기 로봇의 기준 좌표에 따른 변위 정보를 결정하는 변위 정보 처리부, 및 상기 로봇의 기준 좌표에 따른 상기 변위 정보에 기초하여, 상기 로봇의 수술 도구가 이동, 배치되도록 제어하거나, 상기 수술 도구가 소정의 수술 동작을 수행하도록 제어하는 수술 도구 제어부를 포함하는 수술용 로봇 시스템이 제공된다.

Description

사용자 지정에 따라 결정되는 변위 정보에 기초하여 수술을 수행하는 수술용 로봇 시스템과 그 제어 방법{SURGICAL ROBOT SYSTEM FOR PERFORMING SURGERY BASED ON DISPLACEMENT INFORMATION DETERMINED BY USER DESIGNATION AND CONTROL METHOD THEREFOR}
본 발명은 사용자 지정에 따라 결정되는 변위 정보에 기초하여 수술을 수행하는 수술용 로봇 시스템과 그 제어 방법에 관한 것이다.
예전부터 수술은 훈련된 의사에 의하여만 행하여져 온 것이 사실이다. 하지만, 수술용 로봇 시스템이 점진적으로 발달함에 따라, 의사들은 수술의 일부 영역을 수술용 로봇 시스템에 점차 양보하게 되고 있다. 이러한 수술용 로봇 시스템의 대표적인 예로서 미국의 Intuitive Surgical, Inc.의 다빈치(상표명)를 들 수 있다. 그러나, 가장 현대적인 수술용 로봇 시스템 중 하나인 다빈치로도, 특수한 조종 훈련을 받은 의사가 모니터를 보면서 핸들, 스틱, 발판 등을 조종함으로써 수술 도구의 동작을 일일이 제어하여야만 비로소 수술이 수행될 수 있는 형편이므로, 제대로 된 지능을 갖춘 수술용 로봇 시스템이 현존한다고 말하기는 어려운 것이 사실이다.
이에, 본 발명자는 의사와 같은 사용자가 자신의 직관에 따라 소정의 지정을 행하면 그에 기초하여 수술 도구를 지능적으로 동작시켜 수술을 수행할 수 있는 수술용 로봇 시스템과 그 제어 방법을 고안하기에 이르렀다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명은 사용자가 자신의 직관에 따라 소정의 지정을 행하면 그에 기초하여 수술 도구를 지능적으로 동작시켜 수술을 수행할 수 있는 수술용 로봇 시스템과 그 제어 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은 사용자 편의는 극대화시키고 사용자에 대한 조종 요구는 최소화시키는 지능적인 수술용 로봇 시스템과 그 제어 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은 수술을 정확하고 신속하며 용이하게 수행할 수 있는 수술용 로봇 시스템과 그 제어 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 수술용 로봇 시스템으로서, 로봇, 제어 시스템, 및 사용자 제어 장치를 포함하고, 상기 로봇은 내시경과 적어도 하나의 수술 도구를 포함하며, 상기 사용자 제어 장치는 사용자가 신체 내 부위에 대하여 소정의 지정을 행할 수 있는 디스플레이 수단을 포함하고, 상기 제어 시스템은, 상기 디스플레이 수단에서의 사용자 지정에 따른 선이나 윤곽의 상기 디스플레이 수단에서의 변위에 관한 정보와 상기 내시경 및 상기 내시경이 보고 있는 신체 내 부위 간의 거리에 기초하여, 상기 로봇의 기준 좌표에 따른 변위 정보를 결정하는 변위 정보 처리부, 및 상기 로봇의 기준 좌표에 따른 상기 변위 정보에 기초하여, 상기 로봇의 수술 도구가 이동, 배치되도록 제어하거나, 상기 수술 도구가 소정의 수술 동작을 수행하도록 제어하는 수술 도구 제어부를 포함하는 수술용 로봇 시스템이 제공된다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 로봇과 사용자 제어 장치를 포함하는 수술용 로봇 시스템 - 상기 로봇은 내시경과 적어도 하나의 수술 도구를 포함하고, 상기 사용자 제어 장치는 사용자가 신체 내 부위에 대하여 소정의 지정을 행할 수 있는 디스플레이 수단을 포함함 - 을 제어하는 방법으로서, 상기 디스플레이 수단에서의 사용자 지정에 따른 선이나 윤곽의 상기 디스플레이 수단에서의 변위에 관한 정보와 상기 내시경 및 상기 내시경이 보고 있는 신체 내 부위 간의 거리에 기초하여, 상기 로봇의 기준 좌표에 따른 변위 정보를 결정하는 단계, 및 상기 로봇의 기준 좌표에 따른 상기 변위 정보에 기초하여, 상기 로봇의 수술 도구가 이동, 배치되도록 제어하거나, 상기 수술 도구가 소정의 수술 동작을 수행하도록 제어하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 시스템과 방법이 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 사용자가 자신의 직관에 따라 소정의 지정을 행하면 그에 기초하여 수술 도구를 지능적으로 동작시켜 수술을 수행할 수 있는 수술용 로봇 시스템과 그 제어 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 사용자 편의는 극대화시키고 사용자에 대한 조종 요구는 최소화시키는 지능적인 수술용 로봇 시스템과 그 제어 방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 수술을 정확하고 신속하며 용이하게 수행할 수 있는 수술용 로봇 시스템과 그 제어 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 전체적인 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 이러한 수술용 로봇 시스템을 이용하여 사용자가 실제로 수술을 행하기 전의 모습을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 시스템의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 로봇의 내시경과 수술 도구가 상호 배치되어 있는 모습을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자가 디스플레이 패널 상에서 신체 내 부위에 대하여 소정의 지정을 행한 모습을 도시하는 도면이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 바람직한 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
[본 발명의 바람직한 실시예]
전체 시스템의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 전체적인 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 수술용 로봇 시스템은 로봇(또는, 동작 로봇)(100), 제어 시스템(200) 및 사용자 제어 장치(300)를 포함하여 구성될 수 있다. 한편, 도 2는 이러한 수술용 로봇 시스템을 이용하여 사용자가 실제로 수술을 행하기 전의 모습을 도시하는 도면이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 로봇(100)은 베이스, 다수의 로봇 암, 내시경, 적어도 하나의 수술 도구 등을 포함하여, 제어 시스템(200)의 제어에 따라 수술을 수행하기 위한 기계 장치일 수 있다. 특히, 로봇(100)의 내시경은 그 단부에 또는 다른 곳에 초음파 거리 측정기와 같은 거리 측정 모듈(미도시됨)을 구비하고 있을 수 있다. 이러한 거리 측정 모듈에서 결정된 데이터나 정보는 후술하는 바와 같이 제어 시스템(200)에서 사용될 수 있다. 로봇(100)은, 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 범위 내에서, 당업자에 의하여 얼마든지 자유롭게 구성될 수 있다. 이러한 로봇(100)의 구체적인 구성 예에 관하여는 한국특허출원 제2008-108103호 등의 명세서가 참조될 수 있다. 여기서, 상기 한국특허출원의 명세서는 그 전체로서 본 명세서에 편입된 것으로 간주되어야 한다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 시스템(200)은, 사용자가 사용자 제어 장치(300)의 디스플레이 수단에서 소정의 지정을 행하면, 상기 디스플레이 수단에서의 상기 사용자 지정에 관한 정보와 로봇(100)의 내시경 및 상기 내시경이 보고 있는 신체 내 부위 간의 거리에 기초하여 로봇(100)의 기준 좌표에 따른 변위 정보를 결정하고, 이러한 변위 정보에 기초하여 로봇(100)의 해당 수술 도구가 동작하도록 제어하기 위한 컴퓨터 시스템일 수 있다. 제어 시스템(200)의 구체적인 구성 예에 관하여는 도 3 등을 참조하여 아래에서 상술하기로 한다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 제어 장치(300)는 디스플레이 수단, 사용자 지정 수단, 사용자 명령 수단 등을 포함하여, 사용자가 소정의 지정을 행하거나 이동, 배치된 수술 도구에 대하여 소정의 명령을 행할 수 있도록 하기 위한 제어 장치일 수 있다.
먼저, 사용자 제어 장치(300)의 디스플레이 수단은 로봇(100)의 내시경이 보고 있는 신체 내 부위를 소정의 배율에 따라 사용자에게 디스플레이하여 주고, 사용자 지정에 따라 결정되는 선이나 윤곽의 디스플레이 수단에서의 변위에 관한 정보를 제어 시스템(200)에 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위하여, 디스플레이 수단은 2차원 디스플레이를 위한 디스플레이 패널이나 3차원 디스플레이를 위한 디스플레이 공간(미도시됨)과, 디스플레이 패널이나 디스플레이 공간에 결합되어 사용자 지정에 따른 선이나 윤곽의 디스플레이 패널이나 디스플레이 공간에서의 변위에 관한 정보를 결정할 수 있는 프로세서(미도시됨)를 포함할 수 있다. 여기서, 디스플레이 패널은 시각적 표시를 2차원적으로 디스플레이할 수 있는, LCD 패널, PDP 패널, LED 디스플레이 장치 등의 공지의 2차원 디스플레이 장치일 수 있고, 디스플레이 공간은 홀로그래피 디스플레이 장치 등의 공지의 3차원 디스플레이 장치일 수 있다. 한편, 상기와 같은 프로세서의 예로서, 공지의 터치 패널용 프로세서나 공지의 3차원 위치 인식 프로세서를 들 수 있다. 한편, 위와 같은 디스플레이 공간 대신에 신체 내의 특정 부위나 기관을 본떠서 제작되는 모형(예를 들면, 표면 등에 전자 감응 수단을 갖는 모형)이 이용될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 사용자가 디스플레이 패널 상에서 신체 내 부위에 대하여 소정의 지정을 행한 모습을 도시하는 도면이다. 위의 설명 외에 도 5를 더 참조함으로써, 디스플레이 수단 상에서의 사용자 지정에 관하여 더 잘 이해할 수 있다.
다음으로, 사용자 제어 장치(300)의 사용자 지정 수단은 사용자가 들고 디스플레이 수단에서 소정의 지정을 행하면, 이것이 디스플레이 수단에 의하여 인식될 수 있도록 하는 기능을 수행하는 도구로서, 그 예로는 마우스, 전자 펜, 라이트 펜, 트랙 볼 등과 같은 다양한 공지의 도구를 들 수 있다.
마지막으로, 사용자 제어 장치(300)의 사용자 명령 수단은 사용자가 원하는 수술 도구를 선택할 수 있도록 하거나, 수술 도구가 사용자 지정에 따라 이동, 배치된 후에 사용자 지정된 신체 내 부위에 대하여 잡기, 조이기, 지지기, 절개, 봉합 등의 수술 동작을 수행하게끔 사용자가 명령할 수 있도록 하는 다양한 형태의 명령 수단일 수 있다. 이러한 사용자 명령 수단은 디스플레이 수단과 분리되어 조종 패널이나 조종 버튼의 형태로 구현될 수도 있지만, 디스플레이 수단과 결합되어 구성될 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 수단이 터치 패널인 경우에는, 사용자 명령 수단이 터치 패널의 창이나 그래픽 버튼일 수 있다.
제어 시스템의 구성
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 시스템(200)의 내부 구성을 상세하게 도시하는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어 시스템(200)은 변위 정보 처리부(210), 수술 도구 제어부(220), 정보 관리부(230), 데이터베이스(240), 통신부(250) 및 제어부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 변위 정보 처리부(210), 수술 도구 제어부(220), 정보 관리부(230), 데이터베이스(240), 통신부(250) 및 제어부(260)는 그 중 적어도 일부가 로봇(100)이나 사용자 제어 장치(300)와 통신하는 프로그램 모듈일 수 있다.　 이러한 프로그램 모듈은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 또는 기타 프로그램 모듈의 형태로 제어 시스템(200)에 포함될 수 있고, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치에 저장될 수 있다.　 또한, 이러한 프로그램 모듈은 제어 시스템(200)과 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다.　 한편, 이러한 프로그램 모듈은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트, 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
한편, 제어 시스템(200)은, 당업자의 선택에 따라, 로봇(100) 및/또는 사용자 제어 장치(300)로부터 분리되어 구성될 수도 있고, 로봇(100) 및/또는 사용자 제어 장치(300)에 물리적으로 결합되어 구성될 수도 있다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 변위 정보 처리부(210)는 사용자가 사용자 제어 장치(300)의 디스플레이 수단에서 소정의 지정을 행하면, 상기 디스플레이 수단에서의 상기 사용자 지정에 관한 정보와 로봇(100)의 내시경 및 상기 내시경이 보고 있는 신체 내 부위 간의 거리에 기초하여 로봇(100)의 기준 좌표에 따른 변위 정보를 결정하는 처리를 수행할 수 있다. 이러한 처리에 관하여 단계별로 살펴보면 아래와 같다:
1. 사용자 지정에 따른 선이나 윤곽의 디스플레이 수단에서의 변위에 관한 정보의 수신
변위 정보 처리부(210)는 디스플레이 수단으로부터 사용자 지정에 따른 선이나 윤곽의 디스플레이 수단에서의 변위(예를 들면, 디스플레이 수단의 중심을 원점으로 하는 변위)에 관한 정보를 수신할 수 있다. 이러한 변위에 관한 정보는 다수의 2차원 또는 3차원 변위 벡터의 집합일 수 있다. 이러한 집합을 이하에서는 D'라고 표기하기로 한다(이하의 설명에서, 일반적으로 영어 대문자는 벡터를, 영어 소문자는 스칼라 값을 나타낸다).
2. 로봇(100)의 내시경 및 상기 내시경이 보고 있는 신체 내 부위 간의 거리의 결정
변위 정보 처리부(210)는 로봇(100)으로부터 그 내시경 및 상기 내시경이 보고 있는 신체 내 부위 간의 거리에 관한 기초 데이터(예를 들면, 초음파 턴어라운드(turnaround) 시간)나 거리 자체에 관한 정보를 수신하여 이로써 상기 거리 d를 결정할 수 있다.
3. 로봇(100)의 기준 좌표에 따른 변위 정보의 결정
변위 정보 처리부(210)는 사용자 지정에 따른 선이나 윤곽의 디스플레이 수단에서의 변위에 대응되는, 로봇(100)의 기준 좌표(예를 들면, 로봇(100)의 내시경의 관찰 위치를 원점으로 하는 좌표)에 따른 변위 정보를 결정할 수 있다. 이러한 변위 정보 역시 다수의 2차원 또는 3차원 변위 벡터의 집합일 수 있다. 이러한 집합을 이하에서는 D라고 표기하기로 한다.
위의 경우, 다음의 수학식 1이 성립할 수 있다:
[수학식 1]
D = F(d) x D'
여기서, F(d)는 d에 따라 결정되는 벡터 함수로서 D'를 적절한 D로 근사 변환하기 위한 벡터 함수이다. F(d)는 적절한 실험을 거쳐 결정될 수 있는 실험식이거나 내시경의 관찰 배율에 기초하여 결정되는 단순한 배율 결정 공식일 수 있다.
한편, F가 충분한 횟수의 실험을 거쳐 확정되는 경우에는 수학식 1은 다음과 같이 변경될 수도 있다:
[수학식 2]
D = F(d, D')
즉, F는 단지 근사 변환을 위한 벡터 함수가 아니라 D'를 D로 (거의) 정확하게 변환시키기 위한 벡터 함수가 될 수도 있다.
따라서, 변위 정보 처리부(210)는 로봇(100)의 기준 좌표에 따른 변위 정보(즉, D)를 결정할 수 있다.
한편, 변위 정보 처리부(210)는, 사용자에 의하여 사용자 지정이 변경되면, 일단 결정된 로봇(100)의 기준 좌표에 따른 변위 정보를 수정할 수도 있다. 즉, 사용자가 후술하는 바와 같은 수술 도구 제어부(220)의 작용에 의하여 수술 도구가 신체 내 부위에 대하여 실제로 이동, 배치된 것을 디스플레이 수단을 통하여 관찰한 후에, 기존의 사용자 지정을 디스플레이 수단에서 변경하는 경우(예를 들면, 사용자가 자신이 지정한 윤곽을 고쳐 그리는 경우), 변위 정보 처리부(210)는 변경된 사용자 지정에 따라 로봇(100)의 기준 좌표에 따른 변위 정보를 수정할 수도 있다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 도구 제어부(220)는, 변위 정보 처리부(210)에서 결정된 로봇(100)의 기준 좌표에 따른 변위 정보에 기초하여, 로봇(100)의 해당 수술 도구가 실제로 이동, 배치되도록 제어하거나, 이동, 배치된 수술 도구가 소정의 수술 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.
우선, 수술 도구 제어부(220)는, 로봇(100)의 수술 도구가 사용자 지정에 따라 이동, 배치되도록 하기 위하여, 상기 수술 도구가 결과적으로 취하여야 할 변위에 관한 정보(즉, 실제로 수술 동작을 수행하는 수술 도구의 엔드 이펙터(end effector)가 취하여야 할 변위 벡터의 집합)를 결정할 수 있다. 이하에서는, 이를 Dt(Dtool)라고 표기하기로 한다.
위의 경우, 다음의 수학식 3이 성립할 수 있다:
[수학식 3]
Dt = D - Rt
여기서, Rt는 로봇(100)의 기준 좌표에 대한 수술 도구의 기본 변위를 나타내는 벡터이다. Rt는 각 수술 도구마다 미리 결정되어 있는 벡터일 수 있다.
도 4를 참조하여 더 살펴본다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 로봇(100)의 내시경(50)과 수술 도구(60)가 상호 배치되어 있는 모습을 도시하는 도면이다. 예를 들어, 로봇(100)의 좌표 기준이 내시경(50)의 단부인 경우에는, 수술 도구(60)의 엔드 이펙터는 도시된 바와 같은 Dt에 따라 이동, 배치될 수 있다.
또한, 수술 도구 제어부(220)는 사용자가 사용자 명령 수단을 통하여 명령한 내용에 따라 수술 도구가 선택되도록 하거나, 수술 도구가 해당 Dt에 따라 이동, 배치되면서 사용자가 사용자 명령 수단을 통하여 명령한 내용에 따른 수술 동작을 수행하도록 제어할 수 있다. 수술 도구의 엔드 이펙터의 종류에 따라 가능한 수술 동작의 예는 상술한 바와 같다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 정보 관리부(230)는 수술용 로봇 시스템에 의한 수술의 대상이 된 신체 내 부위의 종류, 프로파일, 크기, 연관된 질병의 이름, 연관된 질병의 기(期) 등에 따라 숙련된 사용자가 행한 지정이나 명령에 관한 정보를 저장하고 관리할 수 있다. 이러한 정보는 해당 신체 내 부위의 수술 전 이미지와 함께 데이터베이스(240)에 저장될 수 있다.
따라서, 사용자는 수술 전에 일단 해당 신체 내 부위를 촬영한 후에 촬영된 이미지로, 경우에 따라, 해당 신체 내 부위의 종류 등도 특정하여, 그와 유사한 이미지를 데이터베이스(240)로부터 검색할 수 있다. 이렇게 검색된 이미지는 이전의 사용자가 행한 지정이나 명령에 관한 정보와 함께 저장되어 있으므로, 사용자가 상기 정보를 참조하거나 그대로 이용함으로써 보다 정확하고 신속하며 용이하게 수술을 행할 수 있게 된다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터베이스(240)에는, 상술된 바와 같이, 사용자가 수술을 수행하는 과정에서 행한 지정이나 명령에 관한 정보가 저장될 수 있다. 비록 도 3에서 데이터베이스(240)가 제어 시스템(200)에 포함되어 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명을 구현하는 당업자의 필요에 따라, 데이터베이스(240)는 제어 시스템(200)과 별개로 구성될 수도 있다. 예를 들면, 데이터베이스(240)는 웹 서버(미도시됨)에 구축되어 곳곳에 흩어져 있는 다수의 사용자에 의하여 참조될 수도 있을 것이다.
다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신부(250)는 변위 정보 처리부(210), 수술 도구 제어부(220), 정보 관리부(230) 및 데이터베이스(240)로부터의/로의 데이터 송수신이 가능하도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
마지막으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(260)는 변위 정보 처리부(210), 수술 도구 제어부(220), 정보 관리부(230), 데이터베이스(240) 및 통신부(250) 간의 데이터의 흐름을 제어하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 제어부(260)는 제어 시스템(200)의 외부로부터의/외부로의 데이터 흐름 또는 제어 시스템(200)의 각 구성요소 간의 데이터 흐름을 제어함으로써, 변위 정보 처리부(210), 수술 도구 제어부(220), 정보 관리부(230), 데이터베이스(240) 및 통신부(250)에서 각각 고유 기능을 수행하도록 제어할 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
210: 변위 정보 처리부
220: 수술 도구 제어부
230: 정보 관리부
240: 데이터베이스
250: 통신부
260: 제어부

Claims (25)

  1. 수술용 로봇 시스템으로서,
    로봇,
    제어 시스템, 및
    사용자 제어 장치
    를 포함하고,
    상기 로봇은 내시경과 적어도 하나의 수술 도구를 포함하며,
    상기 사용자 제어 장치는 사용자가 신체 내 부위에 대하여 소정의 지정을 행할 수 있는 디스플레이 수단을 포함하고,
    상기 제어 시스템은,
    상기 디스플레이 수단에서의 사용자 지정에 따른 선이나 윤곽의 상기 디스플레이 수단에서의 변위에 관한 정보와 상기 내시경 및 상기 내시경이 보고 있는 신체 내 부위 간의 거리에 기초하여, 상기 로봇의 기준 좌표에 따른 변위 정보를 결정하는 변위 정보 처리부, 및
    상기 로봇의 기준 좌표에 따른 상기 변위 정보에 기초하여, 상기 로봇의 수술 도구가 이동, 배치되도록 제어하거나, 상기 수술 도구가 소정의 수술 동작을 수행하도록 제어하는 수술 도구 제어부
    를 포함하는
    수술용 로봇 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내시경은 거리 측정 모듈을 포함하는 수술용 로봇 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내시경은 그 단부에 상기 거리 측정 모듈을 포함하는 수술용 로봇 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이 수단은 2차원 디스플레이를 위한 디스플레이 패널이나 3차원 디스플레이를 위한 디스플레이 공간인 수술용 로봇 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로봇의 기준 좌표에 따른 상기 변위 정보(D)는,
    (수학식 1)
    D = F(d) x D'
    (여기서, d는 상기 거리이고, D'는 상기 디스플레이 수단에서의 상기 사용자 지정에 따른 상기 변위에 관한 정보임.)
    에 의하여 결정되는
    수술용 로봇 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 로봇의 기준 좌표에 따른 상기 변위 정보(D)는,
    (수학식 2)
    D = F(d, D')
    (여기서, d는 상기 거리이고, D'는 상기 디스플레이 수단에서의 상기 사용자 지정에 따른 상기 변위에 관한 정보임.)
    에 의하여 결정되는
    수술용 로봇 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 사용자 지정은 상기 사용자에 의하여 상기 디스플레이 수단 상에서 수정될 수 있는 수술용 로봇 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 수술 도구 제어부는 상기 수술 도구가 취하여야 할 변위에 관한 정보를 결정하는 수술용 로봇 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 수술 도구가 취하여야 할 상기 변위에 관한 정보는 상기 수술 도구의 엔드 이펙터가 취하여야 할 변위 벡터의 집합인 수술용 로봇 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 수술 도구 제어부는 상기 수술 도구가 이동, 배치되면서 상기 사용자가 명령한 내용에 따른 수술 동작을 수행하도록 상기 수술 도구를 제어하는 수술용 로봇 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수술 동작은 잡기, 조이기, 지지기, 절개 및 봉합 중 적어도 하나인 수술용 로봇 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제어 시스템은 정보 관리부를 더 포함하고,
    상기 정보 관리부는 이전에 수술의 대상이 된 신체 내 부위의 종류, 프로파일, 크기, 연관된 질병의 이름 또는 연관된 질병의 기에 따라 이전의 사용자가 행한 지정이나 명령에 관한 정보를 소정의 데이터베이스에서 저장하고 관리하는 수술용 로봇 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 정보 관리부는 상기 이전에 수술의 대상이 된 신체 내 부위의 이미지를 상기 데이터베이스에서 더 저장하고 관리하는 수술용 로봇 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 이미지는 상기 데이터베이스로부터 이미지 검색될 수 있는 수술용 로봇 시스템.
  15. 로봇과 사용자 제어 장치를 포함하는 수술용 로봇 시스템 - 상기 로봇은 내시경과 적어도 하나의 수술 도구를 포함하고, 상기 사용자 제어 장치는 사용자가 신체 내 부위에 대하여 소정의 지정을 행할 수 있는 디스플레이 수단을 포함함 - 을 제어하는 방법으로서,
    상기 디스플레이 수단에서의 사용자 지정에 따른 선이나 윤곽의 상기 디스플레이 수단에서의 변위에 관한 정보와 상기 내시경 및 상기 내시경이 보고 있는 신체 내 부위 간의 거리에 기초하여, 상기 로봇의 기준 좌표에 따른 변위 정보를 결정하는 단계, 및
    상기 로봇의 기준 좌표에 따른 상기 변위 정보에 기초하여, 상기 로봇의 수술 도구가 이동, 배치되도록 제어하거나, 상기 수술 도구가 소정의 수술 동작을 수행하도록 제어하는 단계
    를 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 로봇의 기준 좌표에 따른 상기 변위 정보(D)는,
    (수학식 1)
    D = F(d) x D'
    (여기서, d는 상기 거리이고, D'는 상기 디스플레이 수단에서의 상기 사용자 지정에 따른 상기 변위에 관한 정보임.)
    에 의하여 결정되는
    방법.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 로봇의 기준 좌표에 따른 상기 변위 정보(D)는,
    (수학식 2)
    D = F(d, D')
    (여기서, d는 상기 거리이고, D'는 상기 디스플레이 수단에서의 상기 사용자 지정에 따른 상기 변위에 관한 정보임.)
    에 의하여 결정되는
    방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 사용자 지정은 상기 사용자에 의하여 상기 디스플레이 수단 상에서 수정될 수 있는 방법.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 수술 도구가 취하여야 할 변위에 관한 정보를 결정하는 단계를 더 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 수술 도구가 취하여야 할 상기 변위에 관한 정보는 상기 수술 도구의 엔드 이펙터가 취하여야 할 변위 벡터의 집합인 방법.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 수술 도구가 이동, 배치되면서 상기 사용자가 명령한 내용에 따른 수술 동작을 수행하도록 상기 수술 도구를 제어하는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 수술 동작은 잡기, 조이기, 지지기, 절개 및 봉합 중 적어도 하나인 방법.
  23. 제15항에 있어서,
    이전에 수술의 대상이 된 신체 내 부위의 종류, 프로파일, 크기, 연관된 질병의 이름 또는 연관된 질병의 기에 따라 이전의 사용자가 행한 지정이나 명령에 관한 정보를 소정의 데이터베이스에서 저장하고 관리하는 단계를 더 포함하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 데이터베이스는 상기 이전에 수술의 대상이 된 신체 내 부위의 이미지를 더 저장하고 관리하는 것인 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 이미지는 상기 데이터베이스로부터 이미지 검색될 수 있는 것인 방법.
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