KR101527176B1

KR101527176B1 - 수술 로봇 장치 및 수술 로봇 장치의 제어 방법

Info

Publication number: KR101527176B1
Application number: KR1020130152632A
Authority: KR
Inventors: 최승희
Original assignee: (주)미래컴퍼니
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-06-09
Also published as: CN104688347A; CN104688347B; US20150157411A1; US9433470B2

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 장치는, 수술 도구가 장착되는 복수의 로봇 암을 구비하는 슬레이브 로봇과, 오퍼레이터의 조작에 대응하여 상기 슬레이브 로봇을 원격 제어하는 마스터 콘솔과, 상기 슬레이브 로봇의 주변에 배치되는 제1디스플레이와, 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔에서 이벤트가 발생하면, 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔의 형상에 대응되는 이미지에 상기 이벤트의 위치 정보를 함께 표시하는 영상 정보를 상기 제1디스플레이로 출력하는 제어부를 구비한다.

Description

수술 로봇 장치 및 수술 로봇 장치의 제어 방법{Surgical Robot Apparatus and Method for Controlling Surgical Robot Apparatus}

본 발명의 실시예들은 수술 로봇 장치 및 이의 제어 방법에 관한 것이다.

최근 마스터 콘솔(master console) 및 슬레이브 로봇(slave robot)을 구비하는 최소 침습 수술(minimally invasive surgery)용 로봇 시스템이 병원에서 도입되어 운용 중에 있다. 이러한 최소 침습 수술 로봇 장치는 운영 중에 이상 상황 또는 특이 상황이 발생할 수 있는데, 안전한 수술을 위해서는 이러한 이벤트가 발생하면 그에 대한 즉각적인 조치가 절실히 요구된다.

이러한 요구로 인하여 최소 침습 수술 로봇 장치는, 최소 침습 수술 로봇 이상 상태 또는 특이 상황의 발생 등과 같은 이벤트 발생 시에 수술실에 있는 오퍼레이터 혹은 보조 오퍼레이터에 이를 즉각적으로 알릴 수 있도록 이상 상태 또는 특이 상황 발생 시에 작동하는 발광 장치 혹은 소리 발생 장치를 구비하기도 한다.

그러나 발광 또는 소리를 통하여 이벤트의 발생을 알리는 경우에는 수술실 내에 있는 오퍼레이터 혹은 보조 오퍼레이터에게 즉각적으로 경고를 줄 수 있기는 하지만, 이벤트가 발생한 위치나 이벤트의 종류에 대한 정확한 정보를 전달하기 어렵다는 문제가 있다. 또한 이벤트의 발생 원인이 무엇인지 또는 그 이벤트에 대하여 어떠한 조치를 취해야 하는지에 대한 정보를 전달하기 어렵기 때문에 이벤트에 대응하여 즉각적인 조처를 유도하기에는 한계가 있다.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

한국등록특허 KR 0789012 (발명의 명칭: 소부재 용접로봇 자가진단시스템)

본 발명의 실시예들은 수술 로봇 장치에서 이벤트가 발생한 경우, 그 이벤트의 발생 위치를 포함한 이벤트의 관련 정보를 주변의 오퍼레이터 또는 보조 오퍼레이터에게 정확하고 신속하게 전달함으로써, 로봇 수술 과정에서 발생할 수 있는 이벤트에 효과적으로 대처할 수 있는 수술 로봇 장치 및 그의 제어 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 장치는, 수술 도구가 장착되는 복수의 로봇 암을 구비하는 슬레이브 로봇과, 오퍼레이터의 조작에 대응하여 상기 슬레이브 로봇을 원격 제어하는 마스터 콘솔과, 상기 슬레이브 로봇의 주변에 배치되는 제1디스플레이와, 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔에서 이벤트가 발생하면 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔의 형상에 대응되는 이미지에 상기 이벤트의 위치 정보를 함께 표시하는 영상 정보를 상기 제1디스플레이로 전송하는 제어부를 구비한다.

또한 상기 제어부는 상기 영상 정보와 함께, 상기 이벤트에 관련된 문자 정보를 상기 제1디스플레이로 전송할 수 있다.

또한 상기 문자 정보는 상기 이벤트의 종류에 대한 정보, 상기 이벤트의 원인 또는 상기 이벤트에 대한 조치 방법에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한 상기 이벤트는, 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔의 초기화, 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔의 동작 준비 완료, 상기 슬레이브 로봇과 마스터 콘솔의 통신 상태 이상, 상기 슬레이브 로봇의 구동 장치의 이상, 상기 슬레이브 로봇에 구비된 센서 신호의 이상, 상기 슬레이브 로봇의 전력 이상, 상기 수술 도구의 장착 이상, 상기 수술 도구의 교체, 상기 슬레이브 로봇의 동작 한계 도달 또는 상기 슬레이브 로봇에 장착된 전기 수술 도구의 작동, 상기 오퍼레이터의 머리의 상기 마스터 콘솔로부터 이탈, 상기 오퍼레이터에 의한 미리 정해진 지시의 입력, 보조 오퍼레이터에 의한 미리 정해진 지시의 입력, 상기 슬레이브 로봇의 위치를 이동하고자 하는 조작의 발생 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한 상기 수술 로봇 장치는 상기 마스터 콘솔에 배치되는 제2디스플레이를 더 구비하며, 상기 제2디스플레이는 상기 제1디스플레이에 표시되는 영상에 상응하는 영상을 표시할 수 있다.

또한 상기 수술 로봇 장치에서, 상기 이벤트는 상기 오퍼레이터의 지시에 따라 발생하며, 상기 제어부는 상기 이벤트의 위치 정보를 상기 오퍼레이터로부터 입력받을 수 있다.

또한 상기 수술 로봇 장치에서, 상기 제1디스플레이는 마스터 콘솔에 배치되며, 상기 이벤트는 보조 오퍼레이터의 지시에 따라 발생하며, 상기 제어부는 상기 이벤트의 위치 정보를 상기 보조 오퍼레이터로부터 입력받고, 상기 영상 정보를 상기 제1디스플레이로 전송할 수 있다.

또한 상기 제어부는, 상기 슬레이브 로봇의 센서 정보를 이용하여, 상기 슬레이브 로봇의 형상에 대응하는 상기 슬레이브 로봇의 이미지를 실시간으로 생성하는 실시간 로봇 영상 생성부를 더 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 수술 로봇 장치의 제어 방법은, 수술 도구가 장착되는 복수의 로봇 암을 구비하는 슬레이브 로봇과, 오퍼레이터의 조작에 대응하여 상기 슬레이브 로봇을 원격 제어하는 마스터 콘솔과, 상기 슬레이브 로봇의 주변에 배치되는 제1디스플레이를 구비하는 수술 로봇 장치의 제어 방법으로서,

(a) 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔에서 이벤트가 발생하는 단계;

(b) 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔에 대응되는 이미지 상에 상기 이벤트의 위치 정보를 함께 표시한 영상 정보를 생성하는 단계;

(c) 상기 영상 정보를 상기 제1디스플레이로 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

또한 상기 영상 정보는 상기 이벤트에 관련된 문자 정보를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 문자 정보는 상기 이벤트의 종류에 대한 정보와, 상기 이벤트의 원인 또는 이벤트에 대한 조치 방법에 대한 정보를 포함할 수 있다.

또한 상기 수술 로봇 장치는 상기 마스터 콘솔에 배치되는 제2디스플레이를 더 구비하며, 상기 제어 방법은 상기 제2디스플레이에 상기 제1디스플레이에 표시되는 영상에 상응되는 영상을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 이벤트는 상기 오퍼레이터의 지시에 의해 발생하며, 상기 (b) 단계는 상기 오퍼레이터로부터 상기 이벤트의 위치 정보를 입력받는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 제1디스플레이는 상기 마스터 콘솔에 배치되며, 상기 이벤트는 보조 오퍼레이터의 지시에 따라 발생하며, 상기 (b) 단계는 상기 보조 오퍼레이터로부터 상기 이벤트의 위치 정보를 입력받는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 제어 방법은 상기 슬레이브 로봇의 센서 정보를 이용하여, 상기 슬레이브 로봇의 형상에 대응하는 상기 슬레이브 로봇의 이미지를 실시간으로 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명에 일 실시예에 따른 수술 로봇 장치 및 그의 제어 방법에 따르면, 수술 로봇 장치의 운용 중에 이벤트가 발생할 경우 그 이벤트의 발생 위치를 포함한 이벤트의 관련 정보를 오퍼레이터 혹은 보조 오퍼레이터에게 정확하고 신속하게 전달할 수 있다.

또한 본 발명에 일 실시예에 따른 수술 로봇 장치 및 그의 제어 방법에 있어서, 이벤트 발생 위치에 대한 정보와 함께 그 이벤트의 원인 또는 조치 방법에 대한 정보를 제공할 경우에는, 오퍼레이터 및 보조 오퍼레이터의 신속한 조치를 유도할 수 있다.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따르면 수술 로봇 장치의 이벤트를 신속하고 정확하게 처리할 수 있어서, 이벤트 발생에 따른 수술 시간의 지연이나 대처의 실수 및 그로 인한 의료 사고의 발생을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 수술 로봇 장치의 슬레이브 로봇을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 수술 로봇 장치의 마스터 콘솔을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 수술 로봇 장치의 비전 카트를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 수술 로봇 장치의 일부 동작 형태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수술 로봇 장치의 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 7a 및 도 7b는 오퍼레이터가 디스플레이를 조작하는 것을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8은 오퍼레이터의 조작에 따라 비전 카트의 디스플레이에서 표시되는 화면을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 9는 오퍼레이터의 조작에 따른 수술 로봇 장치의 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 10은 오퍼레이터에 의한 이벤트가 발생하는 과정을 도시한 개략적인 흐름도이다.
도 11은 보조 오퍼레이터에 의한 이벤트가 처리되는 과정을 도시한 개략적인 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일부 실시 예에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 장치의 구성을 개략적으로 도시한 평면도이다.

도 1을 참조하면, 수술실 내에는 수술대(10) 위에 누워있는 환자(P)와, 수술 로봇 장치를 조종하는 오퍼레이터(O)와, 슬레이브 로봇(100) 측에서 로봇 수술을 보조하는 보조 오퍼레이터(A)가 있고, 수술대(10)의 주변으로 수술 로봇용 수술 도구(120)가 놓여진 테이블(20) 및 수술 로봇 장치(1)이 배치된다. 본 실시예의 수술 로봇 장치(1)은 오퍼레이터(O)의 제어에 따라 로봇에 의한 최소 침습 수술을 수행하기 위한 것으로, 슬레이브 로봇(100), 마스터 콘솔(200), 비전 카트(vision cart)(300) 및 제어부(400)를 구비한다.

슬레이브 로봇(100)은 복수의 로봇 암(robot arm)(110)을 구비하며, 각 로봇 암(110)에는 수술 도구(120) 또는 내시경이 장착된다. 각 로봇 암(110)에 장착된 수술 도구(120) 또는 내시경은 최소 침습 수술을 수행할 수 있도록 수술대(10)에 위치한 환자(P)의 신체 내에 삽입되며, 환자(P)의 체내에 삽입된 수술 도구(120)는 로봇 암(110)에 의해서 동작 및 위치가 제어된다.

도 2는 슬레이브 로봇의 일례를 개략적으로 도시한 도면으로, 도 2를 참조하면 슬레이브 로봇(100)은 베이스부(130)와, 베이스부(130)에 직립되게 설치된 타워(132)와, 그에 배치되는 복수의 로봇 암(110)을 구비한다.

베이스부(130)는 필요 시에 슬레이브 로봇(100)의 이동이 가능하도록 하부에 복수의 휠(140)을 구비한다. 복수의 휠(140) 중 적어도 일부는 모터로부터 구동력을 전달받을 수도 있다. 또한 베이스부(130)에는 슬레이브 로봇(100)이 최소 침습 수술을 시행하는 중에 위치가 변동되지 않도록 휠(140)을 고정시키는 브레이킹 시스템(breaking system)(미도시)이 마련될 수도 있다. 또한 베이스부(130)에는 슬레이브 로봇(100)을 이동시킬 때 이동 방향을 용이하게 조절할 수 있도록 조향을 수행하는 스티어링 핸들(150)이 마련될 수 있다.

타워(132) 는 복수의 로봇 암(110)을 지지하며, 로봇 암(110)이 상하로 위치를 변동할 수 있도록 승강 레일(134)을 구비한다. 승강 레일(134)에는 로봇 암(110)의 무게를 상쇄하기 위한 카운터 웨이트(counter-weight) 기구(미도시)가 설치될 수 있다.

로봇 암(110)은 타워(132)의 승강 레일(134)에 결합되는 결합부(111), 복수의 관절 및 구동 장치를 구비하는 로보틱 링크(113), 수술 도구(120)가 장착되는 수술 도구 장착부(112)를 구비한다. 결합부(111) 혹은 타워(132)에는 로봇 암(110)의 승강을 위한 모터 및 로봇 암의 상하 위치를 측정할 수 있는 센서, 예를 들면 리니어 엔코더를 구비할 수 있다. 로보틱 링크(113)는 구동을 위한 모터뿐만 아니라 구동량을 측정하기 위한 센서, 예를 들면 관절의 회전 각도를 측정하기 위한 엔코더를 구비할 수 있다. 수술 도구 장착부(112)는 수술 도구(120)의 작동을 위하여 수술 도구(120)에 구동력을 전달하는 동력 전달부가 마련되며, 수술 도구(120)의 샤프트 몸체 부분을 붙잡아 주기 위한 홀더(114)를 포함할 수 있다. 한편, 로봇 암(110) 각각에는 로봇 암(110)의 식별을 위해서 식별 기호, 예를 들면 1,2,3,4 또는 A,B,C,D 등과 같은 문자, 혹은 색깔 등이 표시될 수 있다. 또한 각 로봇 암(110)에는 정상 작동 여부 등을 표시하기 위한 발광 장치 또는 소리 생성 장치가 배치될 수도 있다.

슬레이브 로봇(100)은 마이크로프로세서를 포함한 연산 장치로 이루어지는 제어부(160)를 구비할 수 있다. 슬레이브 로봇(100)의 제어부(160)는 슬레이브 로봇(100)에 직접 설치되는 것일 수도 있으나, 슬레이브 로봇(100)과 이격된 장소에 위치되며 슬레이브 로봇(100)과 유/무선을 통하여 전기적으로 연결되는 형태로 구성될 수도 있다. 슬레이브 로봇의 제어부(160)는 로봇 암(110)의 상태, 수술 도구(120)의 상태, 마스터 콘솔(200)과의 통신 상태 등을 모니터링 하는 시스템 감시부(162)와, 슬레이브 로봇(100)의 센서로부터 얻어진 계측값을 포함한 키네마틱 정보를 이용하여 슬레이브 로봇의 실시간 기하학적 형태를 산출하는 로봇 형상 계산부(164)를 구비한다. 시스템 감시부(162) 및 로봇 형상 계산부(164)는 물리적으로 구분되는 하드웨어로 구성될 수도 있으나 소프트웨어로 구현되어 물리적으로는 구분되지 않을 수도 있다. 슬레이브 로봇의 제어부(160)는 수술 로봇 장치 전체의 제어부(400)와 전기적으로 연결되어 마스터 콘솔(200), 비전 카트(300)와 상호 작용할 수 있다.

최소 침습 수술을 수행 시에 슬레이브 로봇(100)은 드레이프(미도시)에 의해 감싸져 수술실 내의 멸균 환경과 격리된다. 다만, 수술 도구(120)는 환자(P)의 체내에 삽입되어야 하므로 적어도 부분적으로 멸균 영역에 위치되는데, 드레이프에는 그 내부에 있는 로봇 암(110)과 그 외부에 있는 수술 도구(120)의 전기적/기계적 결합을 위한 인터페이스 어댑터(interface adaptor)가 마련될 수 있다.

마스터 콘솔(200)은 오퍼레이터(O)의 조작 행위에 따라 슬레이브 로봇(100)을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 장치이다. 도 3은 마스터 콘솔을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 3을 참조하면 마스터 콘솔(200)은 슬레이브 로봇(100)의 로봇 암(110)에 장착된 내시경의 촬영 영상을 오퍼레이터(O)에게 보여주기 위한 내시경 영상 디스플레이(220)와, 핸드 콘트롤러(210), 풋 페달(240), 보조 디스플레이(250), 헤드 센서(230) 및 마스터 콘솔의 제어부(260)를 구비한다. 마스터 콘솔(200)은 슬레이브 로봇(100)과 함께 수술실에 배치되는 것이 일반적이나, 반드시 그러한 것은 아니며 마스터 콘솔(200)은 경우에 따라서 수술실의 외부에 배치될 수도 있다. 나아가 마스터 콘솔(200)은 최소 침습 수술이 진행되는 병원 밖에 위치되어 원거리 원격 수술을 진행하는데 이용될 수도 있다. 또한 마스터 콘솔(200)은 수술실 내에 복수 개가 배치될 수도 있다. 이처럼 수술 로봇 장치가 복수 개의 마스터 콘솔(200)을 구비하는 경우에 각 마스터 콘솔을 제어하는 복수의 오퍼레이터는 역할을 분담하여 로봇 수술을 진행할 수도 있다.

내시경 영상 디스플레이(220)는 슬레이브 로봇(100)에 장착된 스테레오 내시경으로부터 취득된 좌안 및 우안 영상을 오퍼레이터(O)에게 전달하기 위한 것으로, 좌안 및 우안 영상을 각각 디스플레이하는 한 쌍의 접안식 디스플레이를 구비한다. 본 실시예에서는 내시경 영상 디스플레이(220)가 접안식으로 이루어지는 것으로 설명하였으나, 내시경 영상 디스플레이(220)는 공지의 비접안식 스테레오 비전 디스플레이(stereo vision display)로 구성될 수도 있다.

핸드 콘트롤러(210)는 오퍼레이터(O)의 손동작에 따라서 슬레이브 로봇(100)을 제어하기 위한 것으로, 복수의 관절로 이루어진 링크를 구비하고 각 관절에는 엔코더 등의 센서가 구비되어 관절의 움직임을 측정한다. 또한 핸드 콘트롤러(210)는 수술 도구(120)의 엔드 이펙터(end effector)의 작동을 제어할 수 있도록 그립 콘트롤러(212)를 구비할 수 있다. 또한 핸드 콘트롤러(210)에는 오퍼레이터(O)의 동작 범위를 제한하거나 오퍼레이터(O)에게 포스 피드백(force feedback)을 수행할 수 있도록 액추에이터가 장착될 수도 있다.

한편, 마스터 콘솔(200)에는 오퍼레이터(O)가 핸드 콘트롤러(210)를 편하게 조작할 수 있도록 암 레스트(arm rest)(215)가 마련될 수 있고, 암 레스트(215)에는 오퍼레이터가 수술 로봇 장치의 정보를 취득하거나 제어할 수 있는 유저 인터페이스를 제공하는 터치 스크린(미도시)이 마련될 수도 있다.

풋 페달(240)은 오퍼레이터(O)가 핸드 콘트롤러(210)를 조작하는 제어 방식 외에 추가적인 제어 방식을 제공하는 것으로, 오퍼레이터(O)가 발로 밟아 작동시킬 수 있도록 마스터 콘솔(200)의 하부에 복수 개로 마련된다. 풋 페달(240)은 각각 클러치 모드(clutch mode)를 온/오프 하거나, 전기 수술 도구의 작동을 인가하는 등의 제어를 수행하도록 설정될 수 있다.

보조 디스플레이(250)는 오퍼레이터(O)가 보는 화면을 다른 사람들도 볼 수 있도록 내시경 영상을 디스플레이 하거나, 수술 로봇 장치의 상태 등의 영상을 표시하게 할 수 있다. 보조 디스플레이(250)는 서포트 암(252)에 의해서 지지되는데 서포트 암(252)은 오퍼레이터(O)가 보조 디스플레이(250)를 자신이 원하는 위치로 이동시킬 수 있도록 관절을 구비하는 형태로 구성될 수 있다. 또한 보조 디스플레이(250)는 오퍼레이터(O)의 입력을 수신할 수 있도록 터치 스크린의 형태로 구성될 수 있다.

헤드 센서(230)는 오퍼레이터(O)의 머리의 위치를 감지하는 것으로, 오퍼레이터(O)가 내시경 영상 디스플레이(220)에서 머리를 뗀 경우에 이를 감지할 수 있다. 헤드 센서(230)는 사물의 접근 및 이탈을 인식하는 근접 센서로 이루질 수 있다.

마스터 콘솔의 제어부(260)는 마스터 콘솔(200)을 제어하며, 수술 로봇 장치의 제어부(400)로 마스터 콘솔(200)의 핸드 콘트롤러(210) 및 풋 페달(240)의 조작 신호를 전달하여 슬레이브 로봇(100)이 그에 따라 연동되어 동작하도록 한다. 마스터 콘솔의 제어부(260)는 마이크로프로세서를 구비하여 이루어질 수 있으며, 시스템 감시부(262), 콘트롤러 위치 계산부(264), 오퍼레이터 이벤트 발생부(266)를 구비할 수 있다. 시스템 감시부(262), 콘트롤러 위치 계산부(264), 오퍼레이터 이벤트 발생부(266)는 하드웨어적으로 구분되는 형태로 구성될 수도 있고 소프트웨어적으로 구현되어 물리적으로는 구분되지 않는 형태로 구성될 수도 있다.

시스템 감시부(262)는 마스터 콘솔(200)에서 발생하는 각종의 이벤트를 감지하는 부분으로, 예를 들어 마스터 콘솔(200)에서 에러가 발생하였다든지, 오퍼레이터(O)가 내시경 영상 디스플레이(220)에서 머리를 떼었다든지 혹은 오퍼레이터(O)가 보조 디스플레이(250)에 터치 입력을 하였다든지 하는 상황이 발생하였는지를 감지하는 부분이다. 시스템 감시부(262)에서 이벤트 상황의 발생을 감지하면 이를 수술 로봇 장치의 제어부(400)로 전달한다.

콘트롤러 위치 계산부(264)는 핸드 콘트롤러(210)의 센서들의 계측값을 이용하여 핸드 콘트롤러(210) 의 형상을 실시간으로 계산하고 이에 따라서 슬레이브 로봇(100)의 제어 신호를 수술 로봇 장치의 제어부(400)로 전달한다. 또한 콘트롤러 위치 계산부(264)는 슬레이브 로봇(100)에 장착된 수술 도구가 과도한 범위로 작동하지 않도록 핸드 콘트롤러(210)의 위치가 설정된 움직임의 범위에 접근한 경우에는, 핸드 콘트롤러(210)의 이동을 제한하거나, 핸드 콘트롤러(210)의 이동에 저항하는 방식으로 포스 피드백을 수행하도록 핸드 콘트롤러(210)의 구동부를 작동시킬 수도 있다.

오퍼레이터 이벤트 발생부(266)는 마스터 콘솔(200)의 오류 발생 등의 상황과는 별도로 오퍼레이터(O)가 보조 오퍼레이터(A)에게 지시 사항 또는 전달 사항이 있어서 수술 로봇 장치를 제어할 필요가 있는 경우에, 오퍼레이터(O)가 마스터 콘솔(200)에 입력한 명령을 수술 로봇 장치의 제어부(400)로 전달한다. 이때 오퍼레이터(O)에 의한 제어 명령의 입력은 보조 디스플레이(250)에 제공된 그래픽 유저 인터페이스(Graphic user interface)를 통하여 터치 방식으로 이루어질 수 있다. 즉 오퍼레이터(O)가 보조 디스플레이(250)를 터치 조작하면 오퍼레이터 이벤트 발생부(266)가 그러한 이벤트에 대한 정보를 수술 로봇 장치의 제어부(400)로 전달하여 처리하도록 할 수 있다.

비전 카트(300)는 디스플레이(350)를 구비하여 수술실에 있는 인원, 예를 들면 보조 오퍼레이터(A)에게 수술 상황에 따른 필요 정보를 전달할 수 있다. 도 4는 비전 카트를 개략적으로 도시한 것으로, 도 4를 참조하면 비전 카트는 디스플레이(350) 외에도 수술에 필요한 기체를 담은 기체 용기(G), 환자의 상태를 표시하여 주는 장치 및 이들을 지지하는 프레임(310)을 더 구비할 수 있으며, 이동이 용이하도록 바퀴(312)를 구비할 수 있다. 본 실시예에서 비전 카트(300)는 특히 이벤트의 발생 시에 이를 보조 오퍼레이터(A)에 전달하는 역할을 할 수 있는데, 더욱 구체적으로는 보조 오퍼레이터(A)에게 이벤트의 종류, 이벤트의 발생 위치, 이벤트의 발생 원인, 이벤트의 처리 방법을 표시할 수 있다. 이를 위해서 수술 로봇 장치의 제어부(400)는 슬레이브 로봇(100) 혹은 마스터 콘솔(200)에서 이벤트가 발생하면 이에 대응되는 영상 정보를 디스플레이(350)로 전달하여 표시하도록 한다.

도 5는 슬레이브 로봇(100)에서 이벤트가 발생한 경우에 이를 수술 로봇 장치의 제어부(400)가 처리하는 과정을 예시하여 설명한 도면이다.

도 5에 도시된 바와 같이 슬레이브 로봇(100)의 복수의 로봇 암(110) 중 어느 하나에서 이벤트, 예컨대 내시경을 장착한 로봇 암(110)에서 위치 오류가 발생하면 이를 로봇 시스템의 제어부(400)가 감지하여 그에 따라서 비전 카트(300)와 마스터 콘솔(200)을 제어하는 방식으로 이벤트를 처리한다.

이러한 기능을 수행하기 위하여 수술 로봇 장치의 제어부(400)는 이벤트 감지부(410), 이벤트 정보 데이터베이스(420), 영상 신호 생성부(430), 영상 출력부(440)를 구비할 수 있다.

이벤트 감지부(410)는 슬레이브 로봇(100), 마스터 콘솔(200) 및 비전 카트(300)를 포함한 수술 로봇 장치에서 이벤트가 발생하였음을 감지하여 이벤트 처리 절차를 개시한다. 이벤트 감지부(410)는 이벤트의 발생을 감지하기 위하여 슬레이브 로봇의 제어부(160) 혹은 마스터 콘솔의 제어부(260)로부터 이벤트 발생 신호를 수신하는 형태로 구성될 수도 있고, 직접적으로 슬레이브 로봇(100) 혹은 마스터 콘솔(200)의 센서 신호를 취득하여 이로부터 이벤트 발생을 검출하는 형태로 구성될 수도 있다.

이벤트 정보 데이터베이스(420)는 각 이벤트의 종류, 이벤트의 발생 원인 및 이벤트의 형태에 따른 처리 방법에 대한 정보를 기억하고 있는 것으로서, 발생한 이벤트에 대응하여 그에 맞는 정보를 출력한다. 본 실시예에서와 같이 내시경이 장착된 로봇 암(110)의 일부(E1)에서 오류가 발생한 경우, 이벤트 정보 데이터베이스(420)는 그 이벤트에 대응되는 조치 방법에 대한 정보를 출력한다.

영상 신호 생성부(430)는 슬레이브 로봇(100) 또는 마스터 콘솔(200)에 대응되는 이미지와 함께, 그 이벤트가 발생한 위치를 표시한 영상 정보를 생성한다. 본 실시예에서와 같이 슬레이브 로봇(100)에서 내시경을 장착한 로봇 암(110)에서 오류가 발생한 경우라면, 영상 신호 생성부(430)는 슬레이브 로봇(100)의 이미지(100')와, 그 오류가 발생한 로봇 암(110')을 지시하는 표식(E1')을 함께 나타낸 영상 정보를 생성한다. 오류가 발생한 로봇 암(110')을 지시하는 표식(E1')은 주변 이미지와 구분될 수 있도록 색상, 지시선, 도형, 점멸 등의 형태로 구성될 수 있다.

이때 슬레이브 로봇의 이미지(100')는 슬레이브 로봇(100)이 작동하면서 형상이 변동되면 그에 대응되게 실시간으로 변동되는 이미지일 수 있다. 이를 위해서 제어부(400)는 슬레이브 로봇(100)의 센서의 신호를 이용하여 슬레이브 로봇(100)의 현재 형상을 실시간으로 재구성하는 로봇 이미지 생성부(432)를 구비할 수 있다. 또한 제어부(400)는 슬레이브 로봇(100)의 이미지(100')가 실시간으로 변동됨에 따라서 출력 영상(IM1, IM2) 상에서 이벤트 위치의 표식(E1')도 함께 위치 변동되므로 이를 반영하기 위한 이벤트 위치 산출부(434)를 더 구비할 수 있다.

영상 신호 생성부(430)는 슬레이브 로봇(100) 또는 마스터 콘솔(200)의 이미지와 함께 이벤트 정보 데이터베이스(420)에서 얻은 정보를 이미지 상에 추가할 수 있다. 즉 슬레이브 로봇(100)의 내시경을 장착한 로봇 암(110)에 에러가 발생한 경우에는 그와 같은 에러가 발생하였다는 문자 정보(T1)와 함께, 그 에러에 대한 대처 방법에 관한 문자 정보(T2)를 영상에 합성할 수 있다.

또한 영상 신호 생성부(430)는 이벤트의 종류에 따라서 수술 로봇 장치의 전체 혹은 일부를 확대한 이미지 상에 이벤트 발생 위치를 표시한 영상을 생성할 수도 있다. 예를 들어 영상 신호 생성부(430)는 슬레이브 로봇(100)과 마스터 콘솔(200)과의 통신 라인에 오류가 있는 경우에는 슬레이브 로봇(100)과 마스터 콘솔(200)을 함께 표시한 이미지와 함께 그 사이의 통신 라인을 지시하는 표식을 표시한 영상을 생성하고, 통신 라인의 오류가 있다는 문자 정보 및 이를 해결하는 방법에 대한 문자 정보를 함께 표시할 수 있다. 한편, 에러가 수술 도구(120)와 같이 작은 영역에서 발생한 경우라면, 영상 신호 생성부(430)는 에러 발생 위치를 보다 명확하게 표시하기 위하여 슬레이브 로봇(100)에서 수술 도구(120) 부분을 확대한 이미지 상에 오류 발생 위치를 표시하거나, 슬레이브 로봇(100) 전체에 대한 이미지와 함께 수술 도구의 에러 발생 위치를 확대한 영상을 동시에 도시한 영상 신호를 생성할 수도 있다. 이 경우에도 에러에 대한 설명 및 에러에 대한 조치 방법에 대한 문자 정보가 함께 영상에 포함될 수 있다.

영상 신호 출력부(440)는 영상 신호 생성부(430)에 생성한 영상 정보를 마스터 콘솔(200)의 보조 디스플레이(250) 또는 비전 카트(300)의 디스플레이(350)로 출력하는 역할을 한다. 영상 신호 출력부(440)는 이벤트의 종류에 따라서 마스터 콘솔(200)의 보조 디스플레이(250) 및 비전 카트(300)의 디스플레이(350) 모두로 영상을 출력할 수도 있고, 둘 중 어느 하나로만 영상을 출력할 수도 있다. 영상 신호 출력부(440)가 마스터 콘솔(200)의 보조 디스플레이(250) 및 비전 카트(300)의 디스플레이(350)로 동시에 영상을 출력하는 경우에 출력되는 영상은 동일 내지 서로 상응하는 영상일 수 있다.

상술한 바와 같이 슬레이브 로봇(100)의 일부에서 이벤트가 발생한 경우, 예를 들어 내시경을 장착한 로봇 암(110)에서 에러가 발생한 경우에 비전 카트(300)의 디스플레이(350) 및 마스터 콘솔(200)의 보조 디스플레이(350)에 에러 발생 위치의 표식(E1')이 표시된 슬레이브 로봇의 이미지(100')가 표시되며, 그에 대한 정보(T1) 및 대처 방안(T2)이 표시된다. 따라서 수술실에 있는 오퍼레이터 또는 보조 오퍼레이터(A)는 에러의 발생한 위치를 손쉽게 파악할 수 있고, 발생한 에러에 대한 대처 방안을 즉각적으로 인식할 수 있게 된다.

특히 슬레이브 로봇(100)은 복잡한 기계적 구조를 가지고 있기 때문에 에러의 발생 위치를 알기 어렵거나 착각하는 경우가 많을 뿐 아니라 에러가 발생했을 때 어떠한 조치를 취해야 하는지를 알기가 매우 어려운데, 본 실시예의 수술 로봇 장치에 따르면 이러한 어려움을 효과적으로 해결할 수 있다. 수술 도중에 수술 로봇 장치의 에러와 같은 이벤트가 발생하였을 때, 그 이벤트가 어디서 발생하였고 또 어떻게 해결해야 하는지를 알지 못하여 우왕좌왕하거나 올바른 처리 절차를 무시할 경우에 환자의 생명을 위험에 빠뜨릴 수도 있는데, 본 실시예의 수술 로봇 장치는 그러한 로봇 수술의 잠재적인 위험 요소를 효과적으로 제거하여 의료 사고의 가능성을 크게 줄일 수 있다.

또한 본 실시예의 수술 로봇 장치는 수술 로봇 장치, 특히 슬레이브 로봇(100) 또는 마스터 콘솔(200)에 대응되는 이미지를 실시간으로 형성함으로써 수술 로봇이 작동 중에 시시각각으로 기하학적 형상이 변화되더라도 이를 반영하여 비전 카트(300)의 디스플레이(350) 상에 표시하므로, 수술실 내의 인원이 이벤트의 발생 위치를 더욱 직관적으로, 더욱 신속하게 파악할 수 있다.

한편, 수술 로봇 장치에서 이벤트가 발생하여 이를 디스플레이에 표시할 때, 오퍼레이터(O) 또는 보조 오퍼레이터(A)의 주의를 끌기 위해서 발광 또는 소리와 함께 표시될 수도 있다. 이를 위해서 수술 로봇 장치에는 발광 장치 또는 스피커가 마련될 수도 있다.

이상에서는 수술 로봇 장치에서 발생할 수 있는 이벤트의 일례로 슬레이브 로봇(100)의 로봇 암(110)에서 에러가 발생하는 것을 들었으나, 수술 로봇 장치에서 발생할 수 있는 이벤트로는 슬레이브 로봇(100)의 초기화 동작 시행 여부 확인 또는 마스터 콘솔(200)의 초기화 동작 시행 여부 확인과 같은 수술 로봇 장치의 초기화, 수술 로봇 장치의 동작 준비 완료의 알림, 각종 모터 및 전력의 제어기의 통신 이상의 알림, 서보 모터의 오작동, 엔코더를 포함한 각종 센서 값의 읽기 실패, 배터리 잔량의 부족 또는 과도 전류의 발생 등과 같은 전력의 이상 발생, 수술 도구의 사용 회수 초과, 수술 도구의 장착 불량, 제어 신호 또는 영상 데이터의 손실 등과 같은 수술 로봇 장치의 상태와 관련된 이벤트가 있을 수 있다. 또한 오퍼레이터(O)가 내시경 영상 디스플레이(220)에서 머리를 떼고 다른 곳을 바라보는 경우와 같이 슬레이브 로봇(100)의 동작을 일시적으로 중지시킬 필요가 있을 때에도 이를 이벤트로 인식할 수 있고, 전기 소작기의 전류가 인가된 경우, 슬레이브 로봇(100)의 동작의 한계 위치에 도달한 경우, 로봇 암(110)들간의 충돌 발생 가능성이 있는 경우, 슬레이브 로봇(100)의 동작 중에 스티어링 핸들(150)을 조작하고자 하는 경우 등도 이벤트로 인식하여 비전 카트(300)의 디스플레이(350) 또는 마스터 콘솔(200)의 디스플레이(250)에 표시할 수 있다. 또한 수술 도구(120)의 교체가 필요하거나, 내시경의 세척이 필요한 경우 등과 같이 오퍼레이터(O)가 보조 오퍼레이터(A)에게 지시를 전달할 필요가 있는 경우에 오퍼레이터(O)가 직접 이벤트를 발생시켜 지시 사항을 비전 카트(300)의 디스플레이(350)에 표시하도록 할 수도 있다. 또한 본 실시예의 수술 로봇 장치는 복수 개의 마스터 콘솔(200)이 수술 로봇 장치에 연결되었거나, 일부 로봇 암(110)만 동작한다거나, 의도치 않은 로봇 암(110)의 위치 이동이 발생한 경우에도 이를 이벤트로 인식하여, 그 이벤트의 발생 위치를 표시한 이미지와 이벤트에 대한 조치 방법을 비전 카트(300)의 디스플레이(350) 또는 마스터 콘솔(200)의 보조 디스플레이(250)로 표시할 수도 있다.

다음으로 본 발명의 다른 측면에 따른 수술 로봇 장치의 제어 방법에 대해서 설명한다. 본 실시예의 수술 로봇 장치의 제어 방법을 보다 쉽게 설명하기 위하여, 상술한 수술 로봇 장치에 본 실시예의 수술 로봇 장치의 제어 방법이 적용되는 것을 예로 들도록 한다.

도 6은 본 실시예에 따른 수술 로봇 장치의 제어 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도 6을 참조하면 본 실시예의 수술 로봇 장치의 제어 방법은 이벤트를 감지하는 단계(S10), 이벤트 관련 정보를 검색하는 단계(S20), 영상 신호를 생성하는 단계(S30), 디스플레이로 영상을 출력하는 단계(S40)를 포함한다.

이벤트를 감지하는 단계(S10)는 수술 로봇 장치의 제어부(400)가 이벤트가 발생하였음을 감지하는 단계이다. 수술 로봇 장치에서 발생할 수 있는 이벤트로는 수술 로봇 장치의 에러의 발생 또는 인터럽트의 발생, 오퍼레이터(O)가 보조 오퍼레이터(A)에게 지시를 내리고자 하는 경우에 있어서 오퍼레이터(O)에 의한 제어 명령의 입력 등이 있다.

이벤트 관련 정보를 검색하는 단계(S20)는 이벤트에 관련된 정보를 저장해 놓은 데이터베이스를 검색하여 이벤트에 대응되는 정보, 예컨대 이벤트의 발생 원인 및 대처 방안을 독출하는 단계이다.

영상 신호를 생성하는 단계(S30)는 수술 로봇 장치의 전부 또는 일부의 이미지와 이벤트의 발생 위치를 표시한 이미지와, 이벤트 관련 정보를 검색하여 얻어진 데이터를 합성한 영상을 생성하는 단계이다. 예를 들어 본 단계에서 생성된 영상 신호는 수술 로봇 장치에 대응되는 이미지(100')에 에러가 발생한 위치의 표식(E1')을 부가하고, 그 에러의 종류의 정보(T1) 및 대처 방법의 정보(T2)를 함께 표시한 영상 신호일 수 있다. 또한 본 단계에서 생성되는 이미지는 수술 로봇 장치, 특히 슬레이브 로봇(100)의 실시간 이미지 상에 이벤트의 위치를 표시한 것일 수 있다. 이를 위하여 수술 로봇 장치의 센서 정보를 이용하여 수술 로봇 장치의 기하학적 형태를 실시간으로 산출하는 과정(S32) 및 이벤트 발생 위치를 실시간 수술 로봇 장치의 이미지 상에 합성하기 위하여 이벤트의 발생 위치를 독출하는 과정(S34)을 더 포함할 수 있다.

디스플레이로 영상을 출력하는 단계(S40)는, 수술 로봇 장치에 마련된 비전 카트(300)의 디스플레이(350) 또는 마스터 콘솔(200)의 보조 디스플레이(250)로 이벤트 발생 위치의 표식(E1')을 표시한 수술 로봇 장치의 이미지(100') 및 이벤트에 관련한 문자 정보(T1,T2)를 포함하는 영상(IM1,IM2)을 표시하는 단계이다. 이와 같이 디스플레이(250,350)에 영상이 출력되면 수술실 내의 오퍼레이터(O) 및 보조 오퍼레이터(A)는 용이하게 이벤트의 종류, 이벤트의 발생 원인 및 대처 방안을 알 수 있고 신속한 대응이 가능하므로 의료 사고의 위험을 효과적으로 감소시킬 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이 이벤트 중에는 수술 로봇 장치가 스스로 발생시키는 에러 혹은 인터럽트 외에도, 오퍼레이터(O)의 의사에 따라서 발생하는 경우도 있는데, 이하에서는 이러한 경우를 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.

도 7a 및 도 7b는 오퍼레이터(O)가 마스터 콘솔(200)의 보조 디스플레이(250)를 조작하여 이벤트를 발생시키는 것을 예시한 도면이며, 도 8은 그러한 이벤트의 발생에 따라서 비전 카트(300)의 디스플레이(350)에서 표시되는 영상(IM1)을 개략적으로 도시한 도면이다. 도 7a, 7b 및 도 8에서는 오퍼레이터에 의한 이벤트의 하나로서 수술 도구의 교체를 지시하는 경우를 예시한다.

도 7a 에 도시된 바와 같이, 오퍼레이터(O)가 슬레이브 로봇(100)에 장착된 수술 도구(120)를 다른 수술 도구(120)로 교체할 필요가 있다고 판단하는 경우에 오퍼레이터(O)는 마스터 콘솔(200)의 보조 디스플레이(250)에 표시된 수술 도구 교체 메뉴를 선택하고, 교체하고자 하는 수술 도구를 터치하여 선택할 수 있다. 그러면 교체가 필요한 수술 도구를 지시하는 표식(E2')이 표시된다. 또한 이때, 마스터 콘솔(200)의 제어부(260)는 교체 가능한 수술 도구(RT1,RT2,RT3)의 리스트(PI)를 화면(IM2) 상에 표시할 수 있다. 한편, 이 과정에 앞서서 오퍼레이터(O)는 머리를 들어 내시경 영상 디스플레이(220)로부터 눈을 뗄 것이기 때문에, 수술 로봇 장치의 제어부(400)는 오퍼레이터(O)가 머리를 떼었다는 이벤트를 감지하여 이를 먼저 비전 카트(300)의 디스플레이(350)에 표시할 수도 있다.

도 7b를 참조하면, 교체가 가능한 수술 도구(RT1,RT2,RT3)가 화면 상에 표시되면 오퍼레이터(O)가 그 중 하나를 터치하여 선택할 수 있다. 새로운 수술 도구가 선택되면 선택된 수술 도구(RT1)가 무엇인지를 오퍼레이터가 인식할 수 있도록 표식(ST)이 표시된다. 또한 화면 상에는 선택이 완료되었음을 묻는 내용이 표시될 수 있다.

이와 같이 교체할 수술 도구 및 새로운 수술 도구의 선택이 완료되면 수술 로봇 장치의 제어부(400)는 이를 이벤트로 감지하여 그에 대응한 절차를 수행한다. 즉 수술 로봇 장치의 제어부(400)는 수술 로봇 장치의 이미지, 이벤트의 위치 및 이벤트에 대한 처리 방법을 표시한 영상(IM2)을 생성하고, 이를 비전 카트(300)의 디스플레이(350)로 출력한다. 따라서 비전 카트(300)의 디스플레이(350)에는 도 8에 도시된 바와 같이, 슬레이브 로봇의 이미지(100')와 함께 교체 대상이 되는 수술 도구의 위치를 표시하는 표식(E2')이 표시되고, 어떠한 수술 도구를 어떠한 것으로 교체하라는 오퍼레이터의 지시 사항과, 교체 시의 절차에 대한 안내하는 정보(T3)가 표시된다.

이와 같이 오퍼레이터(O)의 지시 사항이 처리되면, 보조 오퍼레이터(A)가 오퍼레이터(O)의 지시 사항을 명확하게 인식할 수 있어 오퍼레이터(O)가 육성으로 지시하는 기존의 방법에 비해서 의사 전달의 효율성이 크게 높아진다. 따라서 보조 오퍼레이터(A)가 수술 도구를 잘못 교체함에 따른 수술의 지연 또는 의료 사고의 발생 문제를 효과적으로 감소시킬 수 있게 된다.

이상에는 오퍼레이터(O)의 지시에 의한 이벤트 발생의 예로서 수술 도구(120)의 교체 지시를 들었으나, 이외에도 내시경의 세척 명령, 로봇 암(110)의 수동 정렬, 기타 수술과 관련된 지시 등도 상술한 방법으로 처리될 수 있다.

도 9는 오퍼레이터(O)의 조작에 따른 이벤트가 처리되는 과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 앞서 설명한 바와 같이 오퍼레이터(O)가 마스터 콘솔(200)을 조작하여 이벤트가 발생되면(S14 단계), 수술 로봇 장치는 이를 이벤트로 인식하고 수술 로봇 장치의 이미지(100'), 이벤트의 위치(E2') 및 지시 사항에 대한 정보(T3) 등을 표시한 영상을 생성한다(S31 단계). 이때 수술 로봇 장치의 전체 혹은 부분에 대한 이미지(100')는 수술 로봇 장치의 현재 상태를 반영하는 실시간 이미지일 수 있다(S32 단계). 생성된 영상은 보조 오퍼레이터(A)가 볼 수 있도록 비전 카트(300)의 디스플레이(350)에 출력된다(S41 단계).

이때, 오퍼레이터(O)가 이벤트를 발생시키는 과정은 더욱 구체적으로 도 10에 도시된 바와 같이, 마스터 콘솔(200)이 오퍼레이터(O)의 입력을 수신하는 단계(S142), 수술 로봇 장치의 일부 또는 전부를 표시하는 단계(S144), 오퍼레이터가 선택한 이벤트 위치를 수신하는 단계(S146), 오퍼레이터가 선택한 지시 사항 또는 전달 사항을 수신하는 단계(S148)를 포함할 수 있다.

마스터 콘솔(200)이 오퍼레이터(O)의 입력을 수신하는 단계(S142)는, 오퍼레이터(O)가 마스터 콘솔(200)의 보조 디스플레이(250) 상에 표시된 메뉴, 예컨대 수술 도구의 교체 지시, 내시경의 세척 지시 등의 메뉴를 선택한 것을 감지하는 단계이다.

수술 로봇의 시스템을 표시하는 단계(S144)는, 마스터 콘솔(200)의 보조 디스플레이(250) 상에 수술 로봇 장치의 전부 또는 일부를 표시하는 단계로서, 수술 로봇 장치를 그래픽 화면으로 보여줌으로써 오퍼레이터(O)는 보조 오퍼레이터의 작업이 필요한 부분을 직관적으로 손쉽게 선택할 수 있다.

오퍼레이터(O)가 선택한 이벤트 위치를 수신하는 단계(S146)는 마스터 콘솔(200)의 제어부(260)에서 오퍼레이터(O)가 화면 터치 등의 방법으로 선택한 이벤트의 위치를 감지하는 단계이다. 오퍼레이터(O)가 이벤트 위치를 선정하면 제어부(260)는 화면(IM1)에 여러 가지 지시 사항 또는 전달 사항으로 이루어지는 선택지를 표시할 수 있다. 이에 따라서 오퍼레이터(O)는 원하는 선택지를 선택하고 제어부(260)는 이를 감지하여 오퍼레이터(O)에 의한 이벤트에 관련한 구체적인 정보를 취득할 수 있다(S148 단계).

이와 같이 마스터 콘솔(200)의 제어부(260)가 오퍼레이터(O)에 의한 이벤트를 감지하면 이를 수술 로봇 장치의 제어부(400)로 전달하고, 비전 카트(300)의 디스플레이(350)에 대응되는 이미지 및 정보를 표시함으로써 오퍼레이터(O)의 의도를 시각적으로 수술실 내의 다른 인원에게 확실하게 전달할 수 있게 된다.

한편 이상에서는 수술 로봇 장치가 스스로 수술 로봇 장치의 상태에 따라 이벤트를 발생시키거나, 오퍼레이터(O)의 지시에 의해서 이벤트가 발생되는 것으로 설명하였는데, 이벤트는 보조 오퍼레이터(A)의 조작에 의해서도 발생될 수 있다. 예를 들어 로봇 수술 도중에 수술 로봇 장치에서 감지되지 않는 이상을 보조 오퍼레이터가 발견하였거나, 보조 오퍼레이터(A)가 오퍼레이터(O)에게 전달할 사항이 있는 경우에는 보조 오퍼레이터(A)가 수술 로봇 장치에 이벤트를 발생시킬 수도 있다.

도 11은 보조 오퍼레이터(A)가 이벤트를 발생시키는 경우에 이를 처리하는 과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도 11을 참조하면 보조 오퍼레이터(A)가 이벤트를 입력하는 경우의 처리 과정은, 보조 오퍼레이터에 의한 이벤트가 발생되는 단계(S52), 수술 로봇 장치의 이미지와 함께 이벤트와 관련된 정보를 포함한 시각적 정보를 생성하는 단계(S54) 및 마스터 콘솔에서 상기 시각적 정보를 영상으로써 출력하는 단계(S56)를 포함한다.

보조 오퍼레이터(A)에 의한 이벤트가 발생하는 단계는, 보조 오퍼레이터(A)가 비전 카트(300)의 디스플레이(350)를 터치 조작하거나 혹은 비상 정지 버튼을 조작하는 등의 미리 정해진 행위를 하여 수술 로봇 장치에 이벤트를 발생시키는 단계이다. 보조 오퍼레이터(A)가 이벤트를 발생시키면 제어부(400)가 이를 감지하여 처리한다. 구체적으로 제어부(400)는 비전 카트(300)의 디스플레이(350)에 슬레이브 로봇(100) 및 마스터 콘솔(200)을 포함한 수술 로봇 장치의 이미지를 표시하고, 보조 오퍼레이터(A)에게 이벤트의 위치, 이벤트 종류 및 전달 사항 등의 이벤트 관련 정보를 입력할 수 있는 그래픽 유저 인터페이스를 제공할 수 있다. 이에 따라 보조 오퍼레이터(A)는 비전 카트(300)의 디스플레이(350)에 표시된 수술 로봇 장치의 이미지에서 이벤트의 위치를 터치하여 이벤트의 위치 정보를 입력할 수 있고, 이벤트의 종류, 원인, 조치 방법 등도 함께 입력할 수 있다.

수술 로봇 장치의 이미지와 함께 이벤트와 관련된 정보를 포함한 시각적 정보를 생성하는 단계(S54)는, 보조 오퍼레이터(A)에 의해서 이벤트의 정보를 이용하여 제어부(400)가 슬레이브 로봇(100) 또는 마스터 콘솔(200)을 포함하는 수술 로봇 장치의 이미지의 전부 또는 일부의 이미지와 함께 이벤트의 위치 정보 및 전달 사항 등의 이벤트 관련 정보를 포함하는 영상 정보를 합성하는 단계이다.

마스터 콘솔로 영상을 출력하는 단계(S56)는 제어부(400)가 생성한 상기 영상 정보를 마스터 콘솔(200)의 내시경 영상 디스플레이(220) 또는 보조 디스플레이(250)로 출력하는 단계이다. 따라서 보조 오퍼레이터에 의한 이벤트와 관련된 정보는 오퍼레이터(O)가 시각적으로 인식할 수 있게 된다. 한편, 제어부(400)는 마스터 콘솔(200)로 출력한 영상에 상응하는 영상을 비전 카트(300)의 디스플레이(350)로도 출력할 수 있다.

이와 같이 보조 오퍼레이터에 의한 이벤트 및 그의 위치 및 전달 사항 등의 이벤트 관련 정보가 오퍼레이터(O)에게 시각적으로 전달됨에 따라서 보조 오퍼레이터와 오퍼레이터 사이의 의사 전달이 매우 신속하고 정확하게 이루어질 수 있게 된다.

이상 본 발명의 일부 실시예에 대해서 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 형태로 구체화될 수 있다.

예를 들어, 상술한 실시예에서는 비전 카트(300)에 디스플레이(350)가 배치되는 것으로 설명하였으나, 이벤트에 관한 영상을 표시하기 위한 디스플레이는 비전 카트(300)가 아닌 수술실 내의 다른 위치, 예컨대 벽면, 천장 또는 마스터 콘솔(200) 등과 같이 보조 오퍼레이터가 잘 볼 수 있는 위치라면 어디에든지 설치될 수 있다.

또한 이상에서는 마스터 콘솔(200)이 내시경 영상 디스플레이(220)와 보조 디스플레이(250)를 별도로 구비하는 것으로 설명하였으나, 마스터 콘솔(200)은 별도의 보조 디스플레이를 구비하지 않고 내시경 영상 디스플레이(220)의 내시경 영상에 이벤트와 관련된 영상을 픽쳐 인 픽쳐(picture-in-picture)의 형태 또는 팝업(pop-up)의 형태 등으로 표시할 수도 있다.

또한 상기의 실시예에서는 오퍼레이터(O)에 의한 이벤트의 발생 및 그 이벤트에 대한 정보는 오퍼레이터(O)가 마스터 콘솔(200)의 보조 디스플레이(250)를 통하여 입력하는 것으로 설명하였으나, 오퍼레이터(O)에 의한 이벤트 발생 및 그 관련 정보의 입력은 마스터 콘솔(200)의 암 레스트(215)에 별도로 마련된 터치 패널에 의해서 이루어질 수도 있고, 혹은 핸드 콘트롤러(210)에 의해서 입력될 수도 있다.

또한 오퍼레이터(O)에 의해서 이벤트가 발생되는 기능이 필요하지 않거나, 오퍼레이터(O)에 의한 이벤트의 입력이 보조 디스플레이(250)를 통하여 이루어지지 않는 경우라면, 마스터 콘솔(200)은 보조 디스플레이를 구비하지 않을 수도 있다.

또한 상기의 실시예에서는 이벤트의 위치가 표시된 수술 로봇 장치의 이미지, 특히 슬레이브 로봇의 이미지(100')는 실시간 이미지인 것으로 설명하였으나 이벤트의 위치(E1', E2')가 표시되는 수술 로봇 장치의 이미지는 수술 로봇 장치를 단순화한 고정 이미지일 수 있다.

또한 상기의 실시예에서는 수술 로봇 장치가 인간에 대한 최소 침습 수술을 수행하는데 사용되는 것으로 설명하였지만 수술 로봇 장치는 인간 이외에 동물에도 적용될 수 있다.

이외에도 본 발명은 다양한 형태로 구체화될 수 있음은 물론이다.

1: 수술 로봇 장치
100: 슬레이브 로봇
110: 로봇 암
200: 마스터 콘솔
250: 보조 디스플레이
300: 비전 카트
350: 디스플레이
400: 제어부
100': 슬레이브 로봇의 이미지
E1: 이벤트 위치
E1': 슬레이브 로봇의 이미지 상에 표시된 이벤트 위치에 대한 표식

Claims

수술 도구가 장착되는 복수의 로봇 암을 구비하는 슬레이브 로봇과,
오퍼레이터의 조작에 대응하여 상기 슬레이브 로봇을 원격 제어하는 마스터 콘솔과,
상기 슬레이브 로봇의 주변에 배치되는 제1디스플레이와,
상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔에서 이벤트가 발생하면, 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔의 형상에 대응되는 이미지에 상기 이벤트의 위치 정보를 함께 표시하는 영상 정보를 상기 제1디스플레이로 출력하는 제어부를 구비하는,
수술 로봇 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 영상 정보와 함께, 상기 이벤트에 관련된 문자 정보를 상기 제1디스플레이로 출력하는,
수술 로봇 장치.
제2항에 있어서,
상기 문자 정보는,
상기 이벤트의 종류에 대한 정보, 상기 이벤트의 원인 또는 상기 이벤트에 대한 조치 방법에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함하는,
수술 로봇 장치.
제1항에 있어서,
상기 이벤트는,
상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔의 초기화, 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔의 동작 준비 완료, 상기 슬레이브 로봇과 마스터 콘솔의 통신 상태 이상, 상기 슬레이브 로봇의 구동 장치의 이상, 상기 슬레이브 로봇에 구비된 센서 신호의 이상, 상기 슬레이브 로봇의 전력 이상, 상기 수술 도구의 장착 이상, 상기 수술 도구의 교체, 상기 슬레이브 로봇의 동작 한계 도달 또는 상기 슬레이브 로봇에 장착된 전기 수술 도구의 작동, 상기 오퍼레이터의 머리의 상기 마스터 콘솔로부터 이탈, 상기 오퍼레이터에 의한 미리 정해진 지시의 입력, 보조 오퍼레이터에 의한 미리 정해진 지시의 입력, 상기 슬레이브 로봇의 위치를 이동하고자 하는 조작의 발생 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
수술 로봇 장치.
제1항에 있어서,
상기 마스터 콘솔에 배치되는 제2디스플레이를 더 구비하며,
상기 제2디스플레이는 상기 제1디스플레이에 표시되는 영상에 상응하는 영상정보를 표시하는,
수술 로봇 장치.
제1항에 있어서,
상기 이벤트는 상기 오퍼레이터의 지시에 따라 발생하며,
상기 제어부는,
상기 이벤트의 위치 정보를 상기 오퍼레이터로부터 입력받는,
수술 로봇 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1디스플레이는 마스터 콘솔에 배치되며,
상기 이벤트는 보조 오퍼레이터의 지시에 따라 발생하며,
상기 제어부는,
상기 이벤트의 위치 정보를 상기 보조 오퍼레이터로부터 입력받고, 상기 영상 정보를 상기 제1디스플레이로 출력하는,
수술 로봇 장치.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 슬레이브 로봇의 센서 정보를 이용하여, 상기 슬레이브 로봇의 형상에 대응하는 상기 슬레이브 로봇의 이미지를 실시간으로 생성하는 실시간 로봇 영상 생성부를 더 구비하는,
수술 로봇 장치.
수술 도구가 장착되는 복수의 로봇 암을 구비하는 슬레이브 로봇과, 오퍼레이터의 조작에 대응하여 상기 슬레이브 로봇을 원격 제어하는 마스터 콘솔과, 상기 슬레이브 로봇의 주변에 배치되는 제1디스플레이를 구비하는 수술 로봇 장치의 제어 방법으로서,
(a) 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔에서 이벤트가 발생하는 단계;
(b) 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔에 대응되는 이미지 상에 상기 이벤트의 위치 정보를 함께 표시한 영상 정보를 생성하는 단계;
(c) 상기 영상 정보를 상기 제1디스플레이로 출력하는 단계를 포함하는,
수술 로봇 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 영상 정보는,
상기 이벤트에 관련된 문자 정보를 더 포함하는,
수술 로봇 장치의 제어 방법.
제10항에 있어서,
상기 문자 정보는,
상기 이벤트의 종류에 대한 정보와, 상기 이벤트의 원인 또는 이벤트에 대한 조치 방법에 대한 정보를 포함하는,
수술 로봇 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 이벤트는,
상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔의 초기화, 상기 슬레이브 로봇 또는 상기 마스터 콘솔의 동작 준비 완료, 상기 슬레이브 로봇과 마스터 콘솔의 통신 상태 이상, 상기 슬레이브 로봇의 구동 장치의 이상, 상기 슬레이브 로봇에 구비된 센서 신호의 이상, 상기 슬레이브 로봇의 전력 이상, 상기 수술 도구의 장착 이상, 상기 수술 도구의 교체, 상기 슬레이브 로봇의 동작 한계 도달 또는 상기 슬레이브 로봇에 장착된 전기 수술 도구의 작동, 상기 오퍼레이터의 머리의 상기 마스터 콘솔로부터 이탈, 상기 오퍼레이터에 의한 미리 정해진 지시의 입력, 보조 오퍼레이터에 의한 미리 정해진 지시의 입력, 상기 슬레이브 로봇의 위치를 이동하고자 하는 조작의 발생 중 적어도 어느 하나를 포함하는,
수술 로봇 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 수술 로봇 장치는,
상기 마스터 콘솔에 배치되는 제2디스플레이를 더 구비하며,
상기 제2디스플레이에 상기 제1디스플레이에 표시되는 영상에 상응되는 영상을 표시하는 단계를 더 포함하는,
수술 로봇 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 이벤트는,
상기 오퍼레이터의 지시에 의해 발생하며,
상기 (b) 단계는,
상기 오퍼레이터로부터 상기 이벤트의 위치 정보를 입력받는 단계를 더 포함하는,
수술 로봇 장치의 제어 방법.
제9항에 있어서,
상기 제1디스플레이는 상기 마스터 콘솔에 배치되며,
상기 이벤트는 보조 오퍼레이터의 지시에 따라 발생하며,
상기 (b) 단계는,
상기 보조 오퍼레이터로부터 상기 이벤트의 위치 정보를 입력받는 단계를 더 포함하는,
수술 로봇 장치의 제어 방법.
제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬레이브 로봇의 센서 정보를 이용하여, 상기 슬레이브 로봇의 형상에 대응하는 상기 슬레이브 로봇의 이미지를 실시간으로 생성하는 단계를 더 포함하는,
수술 로봇 장치의 제어 방법.