KR101466705B1 - 비등방성 패턴을 갖는 튜브 연속체 로봇 및 튜브 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 튜브 연속체 로봇 및 튜브 제조 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 복수의 튜브가 겹쳐진 형태의 로봇에서 튜브의 굽힘 강성과 비틀림 강성 등과 같은 물성치를 조절하기 위한 비등방성 패턴을 갖는 튜브 연속체 로봇 및 튜브 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 연속체 로봇은 하나 이상의 튜브가 굽혀진 형태를 가지며, 복수의 튜브가 겹쳐진 형태로서, 상기 하나 이상의 튜브의 외주면에는 튜브의 길이방향 또는 원주방향을 따라 가공된 다수의 비등방성 패턴들이 형성된다.

Description

비등방성 패턴을 갖는 튜브 연속체 로봇 및 튜브 제조 방법 {TUBE CONTINUUM ROBOT AND MANUFACTURING METHOD OF TUBE HAVING ANISOTROPIC PATTERNS}
본 발명은 튜브 연속체 로봇 및 튜브 제조 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 복수의 튜브가 겹쳐진 형태의 로봇에서 튜브의 굽힘 강성과 비틀림 강성 등과 같은 물성치를 조절하기 위한 비등방성 패턴을 갖는 튜브 연속체 로봇 및 튜브 제조 방법에 관한 것이다.
최소침습수술이란 배를 열지 않고 절개 부위를 최소화해 시행하는 수술로, 절개 부위가 작아 흉터나 후유증이 거의 없고 회복이 빠른 장점이 있다. 이러한 최소침습수술을 시행하기 위해서는 미세 수술용 기기들이 사용되어야 하며, 이러한 미세 수술용 기기들의 제작 및 그 제어에 관한 많은 연구가 진행되고 있다.
도 1은 종래의 튜브 연속체 로봇을 나타내는 도면이며, 미국출원공개 2013/0018303호에 개시된 로봇이다.
도 1을 참조하면, 튜브 연속체 로봇은 곡률을 가진 초탄성의 형상기억합금을 재료로 하며, 지름과 곡률이 서로 다른 튜브를 서로 겹쳐 움직이고, 튜브끼리의 상호작용으로 인해 입력 각도에 따라 엔드-이펙터(end-effector)(125)의 위치가 달라진다. 3개의 튜브(110, 115, 120)를 사용하는 경우 사용되는 튜브(110, 115, 120)의 지름의 범위는 2~5mm 내외이며 길이는 10~20cm 내외이다. 이렇게 얇고 긴 튜브(110, 115, 120)는 사람의 콧구멍이나 입을 통해 들어가 비절개식 최소침습술(Minimally Invasive Surgery)에 사용되는 기기들이 들어갈 수 있는 통로 역할을 할 수 있다. 또한, 에너지 식을 사용해 겹쳐진 튜브(110, 115, 120)가 가질 수 있는 에너지를 최소화하는 결과 각도와 엔드-이펙터(125)의 최종 위치를 예측하게 된다.
상기 3개의 튜브(110, 115, 120)는 외부 가요성 튜브(110), 중간 가요성 튜브(115) 및 내부 가요성 튜브(120)로 구분되며, 각각의 튜브(110, 115, 120)는 다른 튜브와 독립적으로 내부 회전 자유도(305, 315, 325) 및 내부 평행 이동 자유도(310, 320, 330)를 갖는다.
이러한 로봇의 가장 큰 문제점 중의 하나는 에너지 식을 해석할 때, 특정 입력 각도 차이에서 국소 에너지 최소점이 2개 존재한다는 것이다. 두 개의 에너지 최소점이 서로 멀리 떨어져 있기 때문에 해당 입력 각도 이상의 입력을 가하면 순간적으로 튜브의 위치가 튀는 현상이 발생하게 되며, 이는 바이퍼케이션(bifurcation) 현상이라 불린다. 바이퍼케이션 현상은 곡률이 있는 초탄성의 튜브 두 개가 상대적으로 다른 각도 입력값을 가질 때 저장되었던 비틀림 에너지가 순간적으로 방출되면서 나타나는 현상이다. 예를 들어, 도 1에서 내부 가요성 튜브(120)가 도면부호 325로 표시되는 회전 방향으로 부드럽게 회전하는 것 아니라, 순간적으로 제1 지점에서 제2 지점으로 급격하게 회전하는 것을 의미한다.
이러한 바이퍼케이션(Bifurcation) 문제는 로봇 제어의 불안정성을 만들 뿐만 아니라 수술 시행에 있어서 많은 위험성을 내포하게 된다.
미국출원공개 2013/0018303호 (The Johns Hopkins University) 2013.1.17. 미국등록특허 7,687,380호 (Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.) 2010.03.30. 미국등록특허 8,241,554호 (Advanced Cardiovascular Systems, Inc.) 2012.08.14.
전술한 종래 기술의 바이퍼케이션(Bifurcation) 문제를 해결하기 위해서는, 튜브의 물성치를 변화시킬 필요가 있다. 이는 굽힘 강성에 관한 EI 값과 비틀림 강성에 관한 GJ 값의 비율인 EI/GJ 값을 최소화함으로써 달성될 수 있을 것으로 예상된다. 여기서, E는 영률(young's modulus), I는 단면계수(area moment of inertia), G는 전단계수(shear modulus), J는 극관성 모멘트(polar moment of inertia)이다.
본 발명의 목적은 튜브의 외주면에 비등방성 패턴을 가공함으로써, 튜브 전체의 굽힘 강성과 비틀림 강성 같은 물성치를 변화시킬 수 있는 튜브 연속체 로봇 및 튜브 제조 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 연속체 로봇은 하나 이상의 튜브가 굽혀진 형태를 가지며, 복수의 튜브가 겹쳐진 형태로서, 상기 하나 이상의 튜브의 외주면에는 튜브의 길이방향 또는 원주방향을 따라 가공된 다수의 비등방성 패턴들이 형성된다.
상기 비등방성 패턴들은 상기 튜브의 외주면을 절단하거나(cutting), 필링하거나(peeling), 에칭하거나(etching), 적층하거나(deposition) 또는 열처리하는(annealing) 가공을 통해 형성될 수 있다.
상기 튜브의 비등방성 패턴들 각각은, 굽힘 강성과 비틀림 강성이 감소되는 비율이 조절되도록, 상기 튜브의 길이방향에 따른 면적 또는 길이와 상기 튜브의 원주방향에 따른 면적 또는 길이의 비율이 조절될 수 있다.
상기 튜브의 비등방성 패턴들 각각은, 굽힘 강성이 비틀림 강성보다 더 감소하도록, 상기 튜브의 길이방향에 따른 면적 또는 길이가 상기 튜브의 원주방향에 따른 면적 또는 길이보다 작게 구성될 수 있다.
상기 튜브의 비등방성 패턴들 각각은, 비틀림 강성이 굽힘 강성보다 더 감소하도록, 상기 튜브의 길이방향에 따른 면적 또는 길이가 상기 튜브의 원주방향에 따른 면적 또는 길이보다 크게 구성될 수 있다.
상기 비등방성 패턴들은 상기 튜브의 길이방향 또는 원주방향에 대해 소정 각도로 경사지게 형성될 수 있다.
상기 비등방성 패턴들의 양 말단은 굽혀지거나, 원형으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 튜브 제조 방법은, 복수의 튜브가 겹쳐진 튜브 연속체 로봇에 사용되는 튜브를 제조하는 방법으로서, 상기 튜브에 형성할 패턴의 크기, 간격, 종류 결정 및 패터닝이 필요한 구역을 설정하는 단계; 및 상기 튜브의 외주면에 길이방향 또는 원주방향을 따라 다수의 비등방성 패턴들을 가공하는 단계를 포함한다.
상기 가공하는 단계는, 상기 튜브의 외주면을 절단하거나(cutting), 필링하거나(peeling), 에칭하거나(etching), 적층하거나(deposition) 또는 열처리하는(annealing) 가공을 포함한다.
상기 절단 또는 필링 가공 시, 레이저를 이용하는 경우, 레이저 스캐너의 가공 범위를 벗어나는 패턴 영역을 인식하여 이를 새로운 가공 범위로 표시하고, 새로운 범위 가공 시, 이전 범위의 끝점을 새로운 범위의 시작점으로 설정하여 연속적으로 가공을 수행하도록 프로그래밍 될 수 있다.
상기 가공하는 단계는, 상기 튜브의 굽힘 강성과 비틀림 강성이 감소되는 비율이 조절되도록, 상기 튜브의 비등방성 패턴들 각각에 대해, 상기 튜브의 길이방향에 따른 면적 또는 길이와 상기 튜브의 원주방향에 따른 면적 또는 길이의 비율을 조절하여 가공할 수 있다.
상기 가공하는 단계는, 소정 곡률로 굽혀진 튜브에 패턴을 형성하는 경우, 굽혀진 부분의 안쪽, 바깥쪽, 옆쪽에 형성되는 비등방성 패턴들의 크기, 길이 또는 모양을 달리하여 가공할 수 있다.
상기 가공하는 단계는, 소정 곡률로 굽혀진 튜브에 패턴을 형성하기 전, 상기 튜브 안에 원형 막대를 집어넣어 직선으로 펴는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가공하는 단계는, 직선형 튜브 상에 패터닝을 수행하는 경우, 절단하거나(cutting), 필링하거나(peeling), 에칭하거나(etching), 적층하거나(deposition) 또는 열처리하는(annealing) 가공을 통해 비등방성 패턴들을 형성한 후, 튜브를 소정 곡률로 굽혀서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 튜브 연속체 로봇 및 튜브 제조 방법은, 튜브 전체의 굽힘 강도와 비틀림 강도를 임의로 조절하여 튜브를 제조할 수 있으므로, 이들 튜브가 조립된 튜브 연속체 로봇의 바이퍼케이션(Bifurcation) 현상을 완화하면서, 로봇을 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 튜브 연속체 로봇을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비등방성 패턴을 갖는 튜브를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비등방성 패턴을 갖는 튜브를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비등방성 패턴을 갖는 튜브를 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비등방성 패턴들이 형성된 튜브들을 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 비등방성 패턴을 갖는 튜브를 제조하기 위한 가공 장비를 도시하는 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 레이저 가공을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8a 및 도 8b는 튜브의 굽힘 강도와 비틀림 강도를 측정하기 위한 실험 장치들을 도시한다.
도 9는 굽힘 강도와 비틀림 강도를 측정하기 위한 튜브를 도시하는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비등방성 패턴을 갖는 튜브 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 비등방성 패턴을 갖는 튜브 연속체 로봇 및 튜브의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비등방성 패턴을 갖는 튜브를 도시하는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 커팅 가공을 통해 튜브(10)의 외주면에 다수의 비등방성 패턴들(12)이 형성된다. 이러한 비등방성 패턴들(12)이 형성되면, 튜브(10)의 굽힘 강성과 비틀림 강성이 극적으로 감소할 수 있다. 또한, 도 2와 같이 튜브(10)의 원주방향을 따라 다수의 비등방성 패턴들(12)이 형성되는 경우, 굽힘 강성이 비틀림 강성보다 월등히 감소하게 된다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 커팅 가공이 아닌 에칭 또는 증착(deposition)을 통해 도 2와 같은 다수의 비등방성 패턴들(12)을 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비등방성 패턴을 갖는 튜브를 도시하는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 필링 가공을 통해 튜브(10)의 외주면이 특정 두께만큼 벗겨지면서 다수의 비등방성 패턴들(14)이 형성된다. 이와 같은, 필링 가공의 경우 커팅 가공과 마찬가지로 굽힘 강성과 비틀림 강성이 모두 감소하게 되지만 그 비율은 상대적으로 작다. 도 3에서도 비등방성 패턴들(14)이 원주방향을 따라 형성되므로, 굽힘 강성이 비틀림 강성에 비해서 많이 감소하게 된다. 한편, 비등방성 패턴들이 튜브(10)의 길이방향을 따라 형성되면, 비틀림 강성이 굽힘 강성에 비해서 많이 감소하게 된다. 또한, 에칭과 증착을 통해서도 도 3과 같은 다수의 비등방성 패턴들(14)을 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비등방성 패턴을 갖는 튜브를 도시하는 사시도이다.
도 4를 참조하면, 튜브(10)의 외주면에 국부 열처리를 하여 다수의 비등방성 패턴(16) 영역을 형성한다. 이는 커팅 가공, 필링 가공과 마찬가지로 레이저 가공 장비나 히트 패드(heat pad)에 의해 수행될 수 있다. 일 예로, 특정 온도를 유지시키기 위한 레이저 조건을 통해서 튜브(10)를 국부적으로 가열할 수 있으며, 이를 통해서 물성치가 다른 물질이 특정 패턴으로 섞인 튜브와 같은 효과를 낼 수 있다.
앞서의 도 2 내지 도 4에 도시된 비등방성 패턴을 갖는 튜브(10)는 복수의 튜브가 겹쳐진 도 1에서와 같은 튜브 연속체 로봇에 사용될 수 있다. 또한, 튜브(10)는 금속으로 제조될 수 있으며, 예를 들어, 튜브(10)가 초탄성 니티놀로 이루어진 튜브 연속체 로봇을 제조함으로써, 곡률이 있는 초탄성 니티놀 튜브끼리의 상대운동에 의해 저장된 탄성 에너지로부터 최종 작용체의 위치가 제어될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비등방성 패턴들이 형성된 튜브들을 도시하는 도면이다.
도 5를 참조하면, 튜브의 외주면에 길이방향 또는 원주방향을 따라 다수의 비등방성 패턴들이 형성된다. 도 5에는 직선형의 튜브 상에 비등방성 패턴들이 형성된 상태를 도시하고 있으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 소정 곡률로 굽혀진 튜브에도 비등방성 패턴들을 형성시킬 수 있다.
상기 비등방성 패턴들은 튜브의 외주면을 절단(cutting)하거나, 필링하거나(peeling), 에칭하거나(etching), 적층하거나(deposition) 또는 열처리(annealing)하는 가공을 통해 형성될 수 있다. 에칭, 적층, 열처리의 경우, 패턴 모양이 새겨진 마스크를 튜브 위에 감싼 후, 비등방성 패턴 가공을 수행할 수 있다.
상기 절단 가공은, 레이저 가공을 통하여 튜브 상에 특정 패턴으로 커팅을 수행함으로써 이루어질 수 있다. 커팅 패턴에 따라 다양한 튜브 물성치를 얻을 수 있다. 레이저 패턴 커팅은 열영향부(HAZ)로 인해 튜브끼리의 원치 않은 마찰 증가, 록킹(locking), 균열(crack) 등의 부작용이 발생할 수 있으나, 부분적으로 패턴 모양을 열처리하여 튜브의 물성치를 변화시킴으로써, 부작용을 훨씬 완화할 수 있다.
상기 필링 가공은, 레이저 가공을 통하여 튜브 상에 특정 패턴 모양을 벗겨내는 방법이다. 레이저 커팅보다 물성치 변화 효과는 작지만 구멍이 뚫리지 않는다는 장점이 있다.
상기 에칭 가공은, 튜브의 외주면에 패턴 모양대로 마스킹 후 식각하는 방법이다. 에칭 가공은 강한 산이나 식각액을 이용하여 대상이 되는 재료의 보호되지 않은 부분을 부식시켜 원하는 결과물을 얻어내는 화학적 가공 기술을 의미한다. 마스킹 기술에 따라 초미세 가공이 가능하기 때문에 주로 MEMS 가공이나 반도체 공정에서 많이 활용되며, 본 발명의 튜브에 미세한 비등방성 패턴을 형성하기 위해 사용될 수 있다.
상기 적층 가공은, 튜브의 외주면을 깍아내는 것이 아니라 비등방성 패턴이 형성될 영역을 제외한 나머지 부분에 박막을 증착시킴으로써, 튜브의 외주면에 비등방성 패턴이 새겨진 것과 같은 효과를 준다. 적층 가공은 주로 반도체 공정에서 이용되는 가공 방법으로 다양한 박막을 쌓음으로써 원하는 결과물을 얻어내는 가공 기술을 의미한다. 방법에 따라 크게 물리적 증기 증착법(Physical vapor deposition, PVD)과 화학적 증기 증착법(Chemical vapor deposition, CVD)로 나뉘게 된다. PVD에는 증착시킬 금속을 녹는점까지 온도를 높여 기체화된 금속이 기판 표면에 붙도록 하는 증기 증착 방법과 증착하려는 물질에 에너지를 가진 이온을 충돌시켜 이를 웨이퍼에 증착시키는 스퍼터링 방법이 있다. CVD는 가스 형태의 화합물의 반응을 통하여 생성된 입자들이 대상 표면 위에 박막을 형성하도록 하는 방법이다. 본 발명에서는 튜브의 재료에 따라 PVD 또는 CVD 어느 것도 사용될 수 있다.
상기 열처리 가공은 튜브의 외주면에 열처리를 함으로써 튜브의 경도나 연성 등의 성질을 변화시킨다. 이는 특정 온도 이상으로 비등방성 패턴에 해당하는 영역을 가열하고 일정 시간 그 온도를 유지한 후 냉각시킴으로써 원하는 성질을 얻을 수 있다. 국소 열처리를 위해 패턴 모양과 같은 히트 패드(heat pad)를 붙여 가열하거나 레이저의 초점을 흩뜨려 튜브를 자르지 않고 가열만 할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 도 5의 (a) 내지 (f)에서, 우측의 직경이 큰 튜브 내측에 좌측의 직경이 작은 튜브가 삽입되어 겹쳐지면서 튜브 연속체 로봇을 구성하게 된다. 좌측과 우측의 튜브들의 직경의 크기는 도면에 도시된 비율로 제한되지 않으며, 튜브들의 직경이 다양한 비율로 변화될 수 있다.
도 5의 (a) 및 (b)는 튜브의 외주면에 형성된 비등방성 패턴이 튜브의 길이방향 또는 원주방향에 대해 소정 각도로 경사진 형태를 도시한다. 또, (c) 및 (d)는 비등방성 패턴의 양 말단이 굽혀진 형태를 도시하며, 직경이 큰 튜브와 직경이 작은 튜브에 형성되는 비등방성 패턴의 양 말단의 굽혀지는 방향을 반대로 함으로써, 스트레스 집중과 내외측 튜브 간의 간섭을 줄일 수 있다. 또, (e) 및 (f)는 비등방성 패턴의 양 말단이 원형으로 이루어진 형태를 도시하며, 이와 같은 형태의 경우 응력 집중을 조절할 수 있다.
도 5에 도시된 비등방성 패턴들의 모양은 예시적인 것으로, 이들을 조합하여 사용하거나, 다양한 모양으로 변형이 가능하다. 일반적으로 튜브의 길이방향에 따른 패턴은 비틀림 강성을 약화시키고, 원주방향에 따른 패턴은 굽힘 강성을 약화시킨다. 또한, 패턴의 개수가 너무 많아지면 튜브 자체의 강인성이 크게 감소하여 이른 파괴를 유발하고, 패턴의 크기가 커지면 겹쳐진 튜브끼리의 간섭이 심해진다. 따라서, 상기와 같은 패턴 형성의 제약 조건을 고려하면서, 비등방성 패턴의 모양을 다양하게 설계할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 소정 곡률로 굽혀진 튜브에 패턴을 형성하는 경우, 굽혀진 부분의 안쪽, 바깥쪽, 옆쪽에 형성되는 비등방성 패턴의 크기, 길이 또는 모양을 달리하여 응력 집중을 조절할 수 있다. 또한, 소정 곡률로 굽혀진 튜브에 패턴을 형성하기 전, 튜브 안에 원형 막대를 집어넣어 직선으로 편 후, 패터닝을 실시할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 직선형 튜브 상에 패터닝을 수행하는 경우, 앞서의 절단하거나(cutting), 필링하거나(peeling), 에칭하거나(etching), 적층하거나(deposition) 또는 열처리(annealing)하는 가공을 통해 비등방성 패턴들을 형성하고, 튜브를 소정 곡률로 굽혀서 열처리 한 후, 튜브 연속체 로봇의 제조에 이용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 튜브의 비등방성 패턴들 각각은, 굽힘 강성과 비틀림 강성이 감소되는 비율이 조절되도록, 상기 튜브의 길이방향에 따른 면적 또는 길이와 상기 튜브의 원주방향에 따른 면적 또는 길이의 비율이 조절될 수 있다. 예를 들어, 튜브의 비등방성 패턴들 각각은, 굽힘 강성이 비틀림 강성보다 더 감소하도록, 튜브의 길이방향에 따른 면적 또는 길이가 튜브의 원주방향에 따른 면적 또는 길이보다 작게 구성될 수 있다. 또한, 튜브의 비등방성 패턴들 각각은, 비틀림 강성이 굽힘 강성보다 더 감소하도록, 튜브의 길이방향에 따른 면적 또는 길이가 튜브의 원주방향에 따른 면적 또는 길이보다 크게 구성될 수도 있다.
도 6은 본 발명의 비등방성 패턴을 갖는 튜브를 제조하기 위한 가공 장비를 도시하는 사시도이다.
도 6을 참조하면, 가공 장비(20)는 드릴 척(21), 베어링 지지대(22), 리니어 가이드(23), 랩 잭(lab jack)(24) 및 회전 스테이지(25)를 포함한다.
드릴 척(21)은 전동 드릴용 척으로서 튜브의 일단을 고정한다. 튜브는 직선형 또는 곡선형으로 이루어질 수 있으며, 튜브 자체가 갖는 곡률 및 자중에 의해 처짐이 발생할 수 있다. 따라서, 튜브의 타단은 베어링 지지대(22)에 수용된 베어링(미도시)으로 지지되는데, 리니어 가이드(23)는 베어링 위치를 조절할 수 있으므로, 다양한 길이의 튜브를 가공할 수 있다.
랩 잭(24)은 상하로 이동가능하므로, 레이저 가공 시, 렌즈의 초점 거리를 조절하게 된다.
회전 스테이지(25)는 모터(미도시)의 동력을 전달받아 선단에 연결된 드릴 척(21)을 회전시키며, 이에 따라 드릴 척(21)에 일단이 고정된 튜브(10)도 같이 회전시킬 수 있다. 회전 스테이지(25)는 회전 정밀도 오차가 레이저 선폭(약 10㎛)을 넘지 않으며, 백래시 오차 최소화를 위해 자동 원점 복귀 기능을 갖는 것이 바람직하다.
상기와 같은 가공 장비(20)와 레이저를 사용하여 본 발명의 비등방성 패턴을 갖는 튜브를 제조할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 레이저 가공을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 레이저(30)에서 출력된 레이저빔은 레이저 스캐너(32)를 통해 가공 대상인 튜브(10)의 외주면에 조밀한 간격으로 주사된다. 튜브(10)를 레이저(30)로 가공하기 위해서 레이저(30)는 고정시키고, 튜브(10)가 회전 스테이지(25)와 축 방향으로의 이송 스테이지(미도시)에 의해 움직임과 동시에 레이저빔 출력을 효과적으로 조절해야 한다. 따라서, 회전 스테이지(25) 및 모터를 이용해 레이저(30)와의 연동 프로그램이 선행하여 구축되는 것이 바람직하다. 레이저(30)를 이용해 튜브(10)를 가공하는 경우 고려해야 할 변수들은 재료의 종류, 두께, 표면 상태와 같은 '재료 변수'와 빔 출력, 빔 모드, 빔 점유주기와 같은 '레이저빔 변수'가 있다. 따라서 이러한 변수들과 특성을 고려하여 실험을 통해 최적의 가공조건을 찾은 후, 정립된 가공조건을 기반으로 다양한 크기와 재료의 튜브(10)에 패턴을 가공할 수 있다.
도 7b에서, 레이저 스캐너(32)의 가공 범위는 한정되어 있으며, 전체 패턴을 형성하기 위해 스테이지를 이동시키면서 패턴 가공을 연속적으로 수행하게 된다. 이때, 레이저 스캐너(32)의 가공 범위를 벗어나는 패턴 영역을 인식하여 이를 새로운 가공 범위로 표시하고, 새로운 범위 가공 시, 이전 범위의 끝점을 새로운 범위의 시작점으로 설정하여 연속적으로 가공을 수행하도록 프로그래밍 될 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 튜브의 굽힘 강도와 비틀림 강도를 측정하기 위한 실험 장치들을 도시한다.
우선 도 8a를 참조하면, 튜브(10)의 외주면에는 비등방성 패턴이 형성되어 있으며, 튜브(10)의 일단은 드릴 척(42)에 고정하고 타단은 사각 아크릴(44)에 억지 끼워 맞춤을 하여 위치를 고정한다. 사각 아크릴(44)의 상단 2개 지점에는 연결 끈(46)이 연결되며, 연결 끈(46)을 위로 잡아당기면서, 힘과 변위 관계를 로드 셀(48)로 측정한다. 로드 셀(48)에서 측정된 힘과 변위 관계를 분석하면 패턴이 형성된 튜브(10)의 굽힘 강도를 산출할 수 있다.
다음으로 도 8b를 참조하면, 튜브(10)의 외주면에는 비등방성 패턴이 형성되어 있으며, 튜브(10)의 일단은 드릴 척(42)에 고정하고 타단은 내부에 베어링이 수용된 베어링 지지대(52)에 의해 지지된다. 또한, 베어링 지지대(52)에 가까운 쪽의 튜브(10)의 일부분은 원형 아크릴(54)에 억지 끼워 맞춤된다. 원형 아크릴(54)에는 연결 끈(56)이 감겨 있으며, 연결 끈(56)을 위로 잡아당기면서, 회전력과 변위 관계를 로드 셀(48)로 측정한다. 로드 셀(48)에서 측정된 회전력과 변위 관계를 분석하면 패턴이 형성된 튜브(10)의 비틀림 강도를 산출할 수 있다.
도 9는 굽힘 강도와 비틀림 강도를 측정하기 위한 튜브를 도시하는 사시도이다.
도 9를 참조하면, 튜브의 외주면에는 원주방향을 따라 다수의 비등방성 패턴들이 형성되어 있으며, 외경은 3mm, 두께 200㎛, 길이 10mm이다. 상기 형태의 튜브와 동일한 형태를 갖는 패턴이 없는 튜브의 굽힘 강도와 비틀림 강도를 비교해 보았다.
우선 굽힘 강성에 관한 EI 값을 대비하면, 패턴이 없는 튜브의 경우, EI = Fz3 / 2d = (0.05 * 103) / (2 * 0.057) = 438.6 이며, 패턴이 있는 튜브의 경우, EI = Fz3 / 2d = (0.05 * 103) / (2 * 0.596) = 41.9로, EI 값이 대략 90.4% 감소하였다. 여기서, d는 굽힘 방향으로 가해지는 힘에 대한 변위 값이다.
다음으로, 비틀림 강성에 관한 GJ 값을 대비하면, 패턴이 없는 튜브의 경우, GJ = ML / θ = Fr2L / d = (2 * 1.52 * 10) / 0.149 = 302 이며, 패턴이 있는 튜브의 경우, GJ = ML / θ = Fr2L / d = (2 * 1.52 * 10) / 0.48 = 93.75로, GJ 값이 대략 68.9% 감소하였다. 여기서, d는 비틀림 방향으로 가해지는 힘에 대한 변위 값이다.
계속하여, 양 튜브의 EI/GJ 값을 대비해 보면, 패턴이 없는 튜브의 경우, EI/GJ = 438.6 / 302 = 1.45 이며, 패턴이 있는 튜브의 경우, EI/GJ = 41.9 / 93.75 = 0.45로, EI/GJ 값이 대략 31.1% 감소하여, 패턴이 없는 경우보다 유리한 물성치를 갖는다는 것을 확인하였다. 이와 같이 튜브의 외주면에 패턴을 형성하여 물성치를 변화시킴으로써, 바이퍼케이션(Bifurcation) 문제를 해결하면, 튜브 연속체 로봇의 위험성, 제어 한계 등과 같은 문제를 해결할 수 있을 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비등방성 패턴을 갖는 튜브 제조 방법을 도시하는 순서도이다.
도 10을 참조하면, 우선 튜브(10)에 형성할 패턴의 크기, 간격, 종류 결정 및 패터닝이 필요한 구역을 설정한다(S10). 이는 튜브(10)에 부여하고자 하는 물성치에 따라 제어부를 통해 다양하게 설계될 수 있다.
다음으로, 튜브(10)의 외주면에 비등방성 패턴을 가공한다(S20). 전술한 바와 같이 비등방성 패턴은 절단하거나(cutting), 필링하거나(peeling), 에칭하거나(etching), 적층하거나(deposition) 또는 열처리하는(annealing) 가공을 통해 형성될 수 있다.
또한, 소정 곡률로 굽혀진 튜브에 패턴을 형성하는 경우, 굽혀진 부분의 안쪽, 바깥쪽, 옆쪽에 형성되는 비등방성 패턴의 크기, 길이 또는 모양을 달리하여 응력 집중을 조절할 수 있다. 또한, 소정 곡률로 굽혀진 튜브에 패턴을 형성하기 전, 튜브 안에 원형 막대를 집어넣어 직선으로 편 후, 패터닝을 실시할 수도 있다.
또한, 직선형 튜브 상에 패터닝을 수행하는 경우, 앞서의 절단하거나(cutting), 필링하거나(peeling), 에칭하거나(etching), 적층하거나(deposition) 또는 열처리하는(annealing) 가공을 통해 비등방성 패턴들을 형성한 후, 튜브를 소정 곡률로 굽혀서 열처리 한 후, 튜브 연속체 로봇의 제조에 이용할 수 있다.
또한, 절단 또는 필링 가공 시, 레이저를 이용하는 경우, 레이저 스캐너의 가공 범위를 벗어나는 패턴 영역을 인식하여 이를 새로운 가공 범위로 표시하고, 새로운 범위 가공 시, 이전 범위의 끝점을 새로운 범위의 시작점으로 설정하여 연속적으로 가공을 수행하도록 프로그래밍 될 수 있다.
본 발명은 원하는 물성치를 갖도록 튜브(10)에 패턴을 형성함으로써, 튜브형 기계요소가 사용되는 다양한 분야에 응용이 가능하다. 일 예로, 튜브형 요소가 많이 사용되는 의료용 로봇이나 유체 전달 시스템 등의 분야에서 활용이 가능할 것이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
10: 튜브
12, 14, 16: 비등방성 패턴
20: 가공 장비
21, 42: 드릴 척
22: 베어링 지지대
23: 리니어 가이드
24: 랩 잭
25: 회전 스테이지
30: 레이저
32: 레이저 스캐너
44: 사각 아크릴
46, 56: 연결 끈
48: 로드 셀
52: 베어링 지지대
54: 원형 아크릴

Claims (14)

  1. 초탄성의 형상기억 재료로 형성되는 가요성의 복수의 튜브를 포함하고, 복수의 튜브 중 직경이 큰 튜브 내측에 직경이 작은 튜브가 삽입되어 겹쳐져 구성되는 튜브 연속체 로봇으로서,
    각각의 튜브는 독립적인 회전 자유도 및 평행 이동 자유도를 가지고 상대운동하고,
    상기 복수의 튜브는 소정의 곡률로 굽혀진 부분을 포함하는 하나 이상의 곡선형 튜브를 포함하며,
    상기 곡선형 튜브에는 상기 곡선형 튜브의 길이방향 또는 원주방향을 따라 가공된 다수의 비등방성 패턴들이 형성된 것을 특징으로 하는 튜브 연속체 로봇.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비등방성 패턴들은 상기 곡선형 튜브의 외주면을 절단하거나(cutting), 필링하거나(peeling), 에칭하거나(etching), 적층하거나(deposition) 또는 열처리하는(annealing) 가공을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 튜브 연속체 로봇.
  3. 제1항에 있어서, 상기 비등방성 패턴들 각각은, 굽힘 강성과 비틀림 강성이 감소되는 비율이 조절되도록, 상기 곡선형 튜브의 길이방향에 따른 면적 또는 길이와 원주방향에 따른 면적 또는 길이의 비율이 조절되는 것을 특징으로 하는 튜브 연속체 로봇.
  4. 제3항에 있어서, 상기 비등방성 패턴들 각각은, 굽힘 강성이 비틀림 강성보다 더 감소하도록, 상기 곡선형 튜브의 길이방향에 따른 면적 또는 길이가 원주방향에 따른 면적 또는 길이보다 작게 구성되는 것을 특징으로 하는 튜브 연속체 로봇.
  5. 제3항에 있어서, 상기 비등방성 패턴들 각각은, 비틀림 강성이 굽힘 강성보다 더 감소하도록, 상기 곡선형 튜브의 길이방향에 따른 면적 또는 길이가 원주방향에 따른 면적 또는 길이보다 크게 구성되는 것을 특징으로 하는 튜브 연속체 로봇.
  6. 제1항에 있어서, 상기 비등방성 패턴들은 상기 곡선형 튜브의 길이방향 또는 원주방향에 대해 소정 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 튜브 연속체 로봇.
  7. 제1항에 있어서, 상기 비등방성 패턴들의 양 말단은 굽혀지거나, 원형으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 튜브 연속체 로봇.
  8. 제1항에 따른 튜브 연속체 로봇에 사용되는 곡선형 튜브를 제조하는 튜브 제조 방법으로서,
    상기 곡선형 튜브에 형성할 패턴의 크기, 간격, 종류 결정 및 패터닝이 필요한 구역을 설정하는 단계; 및
    상기 곡선형 튜브의 길이방향 또는 원주방향을 따라 다수의 비등방성 패턴들을 가공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 가공하는 단계는,
    상기 곡선형 튜브의 외주면을 절단하거나(cutting), 필링하거나(peeling), 에칭하거나(etching), 적층하거나(deposition) 또는 열처리하는(annealing) 가공을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 절단 또는 필링 가공 시, 레이저를 이용하는 경우, 레이저 스캐너의 가공 범위를 벗어나는 패턴 영역을 인식하여 이를 새로운 가공 범위로 표시하고, 새로운 범위 가공 시, 이전 범위의 끝점을 새로운 범위의 시작점으로 설정하여 연속적으로 가공을 수행하도록 프로그래밍 되는 것을 특징으로 하는 튜브 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서, 상기 가공하는 단계는,
    상기 곡선형 튜브의 굽힘 강성과 비틀림 강성이 감소되는 비율이 조절되도록, 상기 비등방성 패턴들 각각에 대해, 상기 곡선형 튜브의 길이방향에 따른 면적 또는 길이와 원주방향에 따른 면적 또는 길이의 비율을 조절하여 가공하는 것을 특징으로 하는 튜브 제조 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 가공하는 단계는,
    상기 굽혀진 부분의 안쪽, 바깥쪽, 옆쪽에 형성되는 비등방성 패턴들의 크기, 길이 또는 모양을 달리하여 가공하는 것을 특징으로 하는 튜브 제조 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 가공하는 단계는,
    상기 곡선형 튜브에 패턴을 형성하기 전, 상기 곡선형 튜브 안에 원형 막대를 집어넣어 직선으로 펴는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 제조 방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 가공하는 단계는,
    직선형 튜브를 절단하거나(cutting), 필링하거나(peeling), 에칭하거나(etching), 적층하거나(deposition) 또는 열처리하는(annealing) 가공을 통해 비등방성 패턴들을 형성한 후, 상기 직선형 튜브를 굽혀서 열처리하여 상기 곡선형 튜브를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 제조 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9993308B2 (en) 2015-06-23 2018-06-12 Korea Institute Of Science And Technology Tube continuum robot having a tube body capable of linear control and robot system for operation using thereof
KR20190140308A (ko) * 2018-06-11 2019-12-19 한국과학기술연구원 가변 강성 메커니즘이 적용된 튜브 구조체

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105855722B (zh) * 2016-05-06 2019-02-01 微刻（北京）科技有限公司 基于激光偏振系统的曲面零件表面目标图形的加工方法
KR101998226B1 (ko) 2018-01-24 2019-07-09 서울대학교산학협력단 오그제틱 슬릿 패턴이 형성된 튜브
US20200230359A1 (en) * 2019-01-21 2020-07-23 Transit Scientific, LLC Hypotube catheters
KR102321836B1 (ko) * 2019-12-09 2021-11-08 한국과학기술연구원 가변 강성 구조를 갖는 니들 제어 시스템 및 방법
US11964387B2 (en) * 2021-06-25 2024-04-23 University Of Tennessee Research Foundation Methods for improving stability of concentric tube steerable devices using asymmetric flexural rigidity

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050177131A1 (en) * 2004-02-09 2005-08-11 Lentz David J. Catheter articulation segment with alternating cuts
JP2007282791A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Olympus Corp 内視鏡用可撓管及びその製造方法
US20090177185A1 (en) * 2008-01-03 2009-07-09 Boston Scientific Scimed, Inc. Cut tubular members for a medical device and methods for making and using the same
JP2012075618A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Kaneka Corp 医療用カテーテル

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2117088A1 (en) * 1991-09-05 1993-03-18 David R. Holmes Flexible tubular device for use in medical applications
US7985215B2 (en) * 2007-12-28 2011-07-26 St. Jude Medical, Atrial Fibrillation Division, Inc. Deflectable catheter with distal deflectable segment
CN103764216B (zh) * 2011-05-03 2016-08-17 施菲姆德控股有限责任公司 可转向输送护套

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050177131A1 (en) * 2004-02-09 2005-08-11 Lentz David J. Catheter articulation segment with alternating cuts
JP2007282791A (ja) * 2006-04-14 2007-11-01 Olympus Corp 内視鏡用可撓管及びその製造方法
US20090177185A1 (en) * 2008-01-03 2009-07-09 Boston Scientific Scimed, Inc. Cut tubular members for a medical device and methods for making and using the same
JP2012075618A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Kaneka Corp 医療用カテーテル

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9993308B2 (en) 2015-06-23 2018-06-12 Korea Institute Of Science And Technology Tube continuum robot having a tube body capable of linear control and robot system for operation using thereof
KR20190140308A (ko) * 2018-06-11 2019-12-19 한국과학기술연구원 가변 강성 메커니즘이 적용된 튜브 구조체
KR102069601B1 (ko) * 2018-06-11 2020-01-23 한국과학기술연구원 가변 강성 메커니즘이 적용된 튜브 구조체

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