KR101719054B1 - A joint apparatus - Google Patents
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Abstract
이상의 설명은 관절 기구에 관한 것이다. 일 실시 예에 따르면, 관절 기구는, 파이프; 상기 파이프에 연결되는 제 1 관절부; 상기 파이프에 슬라이딩 가능한 슬라이딩 부재; 상기 제 1 관절부에 대한 경사가 변경될 수 있는 제 2 관절부; 및 상기 슬라이딩 부재 및 제 2 관절부를 연결하는 힘 전달 바를 포함할 수 있다.The above description relates to a joint mechanism. According to one embodiment, the articulating mechanism comprises: a pipe; A first joint connected to the pipe; A sliding member slidable on the pipe; A second joint capable of changing a tilt with respect to the first joint; And a force transmission bar connecting the sliding member and the second joint.
Description
아래의 설명은 관절 기구에 관한 것이다.
The description below relates to the joint mechanism.
관절 기구는 다양한 분야에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 자동차 등 제품 생산을 위한 공장 라인에서 사용되는 생산 로봇 암이나, 의료 분야의 수술 로봇 암이나, 의료용 내시경, 산업용 내시경 등 말단이 구부러지는 관절 기구를 사용하는 모든 분야에서 사용될 수 있다. Joint devices can be used in various fields. For example, it can be used in all fields where a production robot arm used in a factory line for production of a product such as a car, a surgical robot arm in a medical field, a medical endoscope, an endoscope or the like is used.
예를 들어, 의료 분야에서는 관절 기구를 이용한 수술 로봇이 다양하게 활용되고 있는 추세이며, 특히, 환자에게 침습이 최소화되는 방향으로 수술이 발전하고 있다. 이에 따라 관절 기구들을 소형화시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. For example, in the medical field, surgical robots using joint apparatuses are being used variously, and in particular, surgery is being developed in the direction of minimizing the invasion to the patient. Therefore, researches for miniaturization of joint mechanisms have been actively carried out.
도 1은 종래 기술에 따른 관절 기구를 나타내는 도면이고, 도 2는 종래 기술에 따른 관절 기구의 구동 수단으로 사용되는 와이어 케이블을 나타내는 도면이다.FIG. 1 is a view showing a conventional articulation mechanism, and FIG. 2 is a view showing a wire cable used as a driving means of a conventional articulation mechanism.
도 1 및 도 2를 참조하면, 의료 분야에서는 관절 기구들을 소형화 하기 위하여, 얇고 긴 파이프의 말단부에 집게(forceps), 소작기(cautery) 등 다양한 기능을 가진 팁(tip)을 부착한 도구들이 사용하고 있다. 이러한 기구들은 복강경 수술에만 국한되는 것이 아니라 거의 전 분야의 수술에서 사용되고 있다. 복강 내에서 좀 더 자유로운(dexterous) 움직임을 만들기 위하여 말단부에 관절이 포함된 형태의 수술 도구가 다수 개발되고 있는데, 이러한 관절은 대부분 도 2와 같은 다수개의 가닥으로 구성된 와이어 케이블을 당기거나 밀어서 구동(actuation)되고 있다.Referring to FIGS. 1 and 2, in the medical field, a tool having a tip having various functions such as a forceps and a cautery is attached to a distal end of a thin and long pipe in order to miniaturize joint instruments. . These instruments are not limited to laparoscopic surgery but are used in almost all surgical procedures. In order to make dexterous movement in the abdominal cavity, a number of surgical instruments including joints at the distal end have been developed. These joints are mostly driven by pulling or pushing a wire cable composed of a plurality of strands as shown in Fig. actuation).
이러한 종래의 관절 기구는, 관절부의 가공 한계, 와이어 케이블의 강성 부족, 와이어 케이블과 관절부 사이의 접합방법의 부재로 인하여 관절 기구를 소형화시키는 데 한계가 있었다. 특히, 와이어 케이블의 경우 직경이 작아질수록 잘 끊어지며, 관절부의 힘이 작아지는 문제점이 있었다.Such a conventional articulation mechanism has a limitation in miniaturizing the articulation mechanism due to the limitation of the joint part, the lack of rigidity of the wire cable, and the method of joining the wire cable and the joint part. Particularly, in the case of the wire cable, the smaller the diameter is, the more it is broken, and the force of the joint part becomes smaller.
또한, 와이어 케이블의 경우, 인장력에 의하여 길이 변화 및 히스테리시스(hysteresis)가 생기므로, 정확도가 떨어지고, 제어가 어려우며, 그 정확한 해석이 어렵다는 문제점이 있었다.
In addition, in the case of a wire cable, a length change and hysteresis are caused by a tensile force, so that the accuracy is lowered, control is difficult, and accurate interpretation is difficult.
실시 예의 목적은, 와이어 케이블을 대체하거나 또는 이와 병행 사용할 수 있는 수단으로써, 와이어 케이블 대신 강성한(rigid) 바(bar) 형태의 힘 전달 부재를 이용하는 관절 기구를 제공하는 것이다.
The purpose of the embodiment is to provide a joint mechanism that uses a force transmission member in the form of a rigid bar instead of a wire cable as a means for replacing or using the wire cable.
일 실시 예에 따르면, 관절 기구는, 파이프; 상기 파이프에 연결되는 제 1 관절부; 상기 파이프에 슬라이딩 가능한 슬라이딩 부재; 상기 제 1 관절부에 대한 경사가 변경될 수 있는 제 2 관절부; 및 상기 슬라이딩 부재 및 제 2 관절부를 연결하는 힘 전달 바를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the articulating mechanism comprises: a pipe; A first joint connected to the pipe; A sliding member slidable on the pipe; A second joint capable of changing a tilt with respect to the first joint; And a force transmission bar connecting the sliding member and the second joint.
상기 힘 전달 바의 일측은 상기 슬라이딩 부재에 회동 가능하게 연결되고, 타측은 상기 제 2 관절부에 회동 가능하게 연결될 수 있다. One side of the force transmission bar may be rotatably connected to the sliding member, and the other side may be rotatably connected to the second joint.
상기 제 1 관절부 및 제 2 관절부는, 제 1 통로부 및 제 2 통로부를 각각 포함하고, 상기 슬라이딩 부재는, 상기 파이프의 외측에 슬라이딩 가능하게 배치될 수 있다.The first joint part and the second joint part may include a first passage part and a second passage part, respectively, and the sliding member may be slidably disposed outside the pipe.
상기 관절 기구는, 상기 제 1 관절부 및 제 2 관절부를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 상기 제 1 통로부 및 제 2 통로부의 외측에 마련될 수 있다.The joint mechanism may further include a connecting portion connecting the first joint portion and the second joint portion, and the connecting portion may be provided outside the first passage portion and the second passage portion.
상기 연결부 및 힘 전달 바는, 상기 제 1 관절부 및 제 2 관절부의 중심을 기준으로 서로 마주보는 방향으로 설치될 수 있다.The connecting portion and the force transmitting bar may be installed in directions opposite to each other with respect to the center of the first joint portion and the second joint portion.
상기 연결부는, 힌지 결합 구조, 구름 접촉 구조 또는 기어 결합 구조를 포함할 수 있다.The connecting portion may include a hinge coupling structure, a rolling contact structure, or a gear coupling structure.
상기 연결부는, 탄성을 갖는 재질을 포함할 수 있다.The connecting portion may include a material having elasticity.
상기 연결부는, 유연한 재질로 형성되고, 상기 연결부의 유연성을 증가시키기 위한 복수 개의 슬릿부를 포함할 수 있다.The connection part may be formed of a flexible material and may include a plurality of slits for increasing the flexibility of the connection part.
상기 연결부는, 상기 제 1 관절부 및 제 2 관절부를 연결하는 지지부; 상기 지지부를 기준으로 상기 힘 전달 바의 반대편에 형성되는 제 1 슬릿부; 및 상기 지지부를 기준으로 상기 제 1 슬릿부의 반대편에 형성되는 제 2 슬릿부를 포함할 수 있다.Wherein the connection portion includes: a support portion connecting the first joint portion and the second joint portion; A first slit portion formed on the opposite side of the force transmission bar with respect to the support portion; And a second slit portion formed on the opposite side of the first slit portion with respect to the support portion.
상기 파이프는, 상기 제 1 관절부에 대하여 회전 가능하게 설치되고, 상기 관절 기구는, 상기 파이프에 연결되는 토크 전달 부재; 및 상기 토크 전달 부재에 연결되며, 상기 제 2 관절부에 대하여 회전 가능한 제 3 관절부를 더 포함할 수 있다.Wherein the pipe is rotatably installed with respect to the first joint, and the joint mechanism comprises: a torque transmitting member connected to the pipe; And a third joint part connected to the torque transmitting member and rotatable with respect to the second joint part.
상기 토크 전달 부재는, 상기 제 2 관절부의 내부에 형성되는 통로부를 따라서 연장될 수 있다.The torque transmitting member may extend along a passage portion formed inside the second joint portion.
상기 토크 전달 부재는, 상기 파이프와 일체로 형성될 수 있다.The torque transmitting member may be formed integrally with the pipe.
일 실시 예에 따르면, 파이프; 상기 파이프에 연결되는 제 1 관절부; 상기 파이프에 슬라이딩 가능한 슬라이딩 부재; 및 일측은 상기 제 1 관절부에 연결되고, 타측은 상기 슬라이딩 부재에 연결되는 제 2 관절부를 포함할 수 있다.According to one embodiment, a pipe; A first joint connected to the pipe; A sliding member slidable on the pipe; And a second joint part connected to the first joint part at one side and to the sliding member at the other side.
상기 관절 기구는, 상기 슬라이딩 부재 및 제 2 관절부 사이에 설치되는 힘 전달 바를 더 포함하고, 상기 힘 전달 바는, 상기 슬라이딩 부재의 이동 방향에 따라서, 상기 제 2 관절부를 상기 제 1 관절부에 대하여 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회동시킬 수 있다.
The articulated mechanism may further include a force transmission bar provided between the sliding member and the second joint portion, and the force transmission bar may move the second joint portion with respect to the first joint portion according to the moving direction of the sliding member Direction or counterclockwise.
실시 예에 의하면, 와이어 케이블을 대체하거나, 이와 병행하여 강성한(rigid) 재질의 힘 전달 부재를 이용함으로써, 외력에 강인하고 큰 힘을 낼 수 있는 효과를 갖는다.According to the embodiment, by using a force transmission member made of a rigid material in place of or in place of the wire cable, it has an effect of being able to exert a strong and strong force against an external force.
또한, 실시 예의 힘 전달 부재는 강체(rigid body)이거나 강체에 가깝기 때문에, 와이어 케이블에 비하여 인장력에 대한 길이 변화 및 히스테리시스(hysteresis)가 훨씬 감소되고, 결과적으로 정확도가 향상되며, 보다 정확한 해석 및 동작 범위의 예측이 가능해져서 제어가 용이해진다는 장점을 갖는다.
In addition, since the force transmitting member of the embodiment is a rigid body or near a rigid body, the length change and hysteresis with respect to the tensile force are significantly reduced compared to the wire cable, and consequently the accuracy is improved, The range can be predicted and the control is facilitated.
도 1은 종래 기술에 따른 관절 기구를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 관절 기구의 구동 수단으로 사용되는 와이어 케이블을 나타내는 도면이다.
도 3은 제 1 실시 예에 따른 관절 기구의 사시도이다.
도 4는 제 1 실시 예에 따른 관절 기구의 측면도이다.
도 5는 제 1 실시 예에 따른 제 2 관절부가 제 1 관절부에 대하여 회동하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 6은 제 1 실시 예에 따른 제 2 관절부가 제 1 관절부에 대하여 최대로 회동한 모습을 나타내는 도면이다.
도 7은 제 2 실시 예에 따른 관절 기구의 부분 분해 사시도이다.
도 8은 제 2 실시 예에 따른 제 2 관절부가 제 1 관절부에 대하여 회동하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 9는 제 2 실시 예에 따른 제 1 관절부 및 제 2 관절부가 파이프에 대하여 회전하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 10은 제 2 실시 예에 따른 제 3 관절부가 제 2 관절부에 대하여 회전하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 11은 제 3 실시 예에 따른 관절 기구를 나타내는 도면이다.
도 12는 제 4 실시 예에 따른 관절 기구를 나타내는 도면이다.
도 13은 제 5 실시 예에 따른 관절 기구를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a conventional articulation mechanism.
2 is a view showing a wire cable used as driving means of a joint mechanism according to the prior art.
3 is a perspective view of a joint mechanism according to the first embodiment.
4 is a side view of a joint mechanism according to the first embodiment.
5 is a view showing a state in which the second joint according to the first embodiment rotates relative to the first joint;
6 is a view showing a state in which the second joint part according to the first embodiment is rotated at a maximum with respect to the first joint part.
7 is a partially exploded perspective view of the articulation mechanism according to the second embodiment.
8 is a view showing a state in which the second joint according to the second embodiment rotates relative to the first joint.
9 is a view showing a state in which the first joint part and the second joint part according to the second embodiment are rotated with respect to the pipe.
10 is a view showing a state in which the third joint part according to the second embodiment is rotated with respect to the second joint part.
11 is a view showing a joint mechanism according to the third embodiment.
12 is a view showing a joint mechanism according to the fourth embodiment.
13 is a view showing a joint mechanism according to the fifth embodiment.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals whenever possible, even if they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the best of an understanding clear.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
In describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected,""coupled," or "connected. &Quot;
도 3은 제 1 실시 예에 따른 관절 기구의 사시도이고, 도 4는 제 1 실시 예에 따른 관절 기구의 측면도이다.FIG. 3 is a perspective view of a joint mechanism according to the first embodiment, and FIG. 4 is a side view of a joint mechanism according to the first embodiment.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제 1 실시 예에 따른 관절 기구(10)는, 제 1 관절부(110), 파이프(120), 제 2 관절부(130), 연결부(140), 슬라이딩 부재(150) 및 힘 전달 바(160)를 포함할 수 있다. 3 and 4, the
제 1 관절부(110)는, 파이프(120)에 연결될 수 있다. 제 1 관절부(110) 및 파이프(120)는 일체로 형성되는 것도 가능하다. 제 1 관절부(110)는, 제 1 통로부(115), 제 1 각도 제한부(117)와, 슬라이딩 제한부(118)를 포함할 수 있다. The
제 1 통로부(115)는, 제 1 관절부(110)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 관절부(110)는, 내부에 제 1 통로부(115)를 포함하는 속이 빈 원통 형상으로 제공될 수 있다. 다만, 본 발명에서 제 1 관절부(110)의 형상이 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 관절 기구(10)가 수술용 로봇 암 등에 사용되는 경우, 제 1 통로부(115)로는, 수술용 인스트루먼트(surgical instrument) 또는 카메라가 삽입되거나, 약물 등이 주입될 수도 있다. 수술용 인스트루먼트는, 집게(forceps), 소작기(cautery) 등 다양한 기능을 가진 팁(tip)을 부착한 도구를 포함할 수 있다. The
제 1 각도 제한부(117)는, 제 1 관절부(110)에 대하여 회동하는 제 2 관절부(130)의 회동 각을 제한할 수 있다. 예를 들어, 제 1 각도 제한부(117)는, 도 3을 기준으로 하향 경사진 빗면일 수 있다. 제 1 각도 제한부(117)에 의하면, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(130)가 이루는 최소 각도를 제한할 수 있다.The first
슬라이딩 제한부(118)는, 슬라이딩 부재(150)의 슬라이딩 거리를 제한할 수 있다. 예를 들어, 슬라이딩 제한부(118)는, 파이프(120)의 외경보다 더 큰 외경을 갖는 돌출부일 수 있다. 슬라이딩 제한부(118)는, 슬라이딩 부재(150)가 제 1 관절부(110)로부터 이탈되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 슬라이딩 제한부(118)는, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(130)가 이루는 최대 각도를 제한할 수 있다. 예를 들어, 슬라이딩 제한부(118)의 외경은, 슬라이딩 부재(150)의 외경과 동일한 높이로 형성될 수 있다. The sliding
파이프(120)는, 로봇 암 등에 연결되어, 제 1 관절부(110) 및 슬라이딩 부재(150) 등을 지지하는 역할을 할 수 있다. 파이프(120)는, 상기 로봇 암 등에 탈부착 가능하게 제공될 수도 있다. 파이프(120)의 내부에는 제 1 통로부(115)와 연통되는 통로부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 파이프(120)의 상기 통로부의 직경은 제 1 통로부(115)의 직경과 동일할 수 있다. The
제 2 관절부(130)는, 제 1 관절부(110)에 대한 경사가 변경될 수 있게 구비될 수 있다. 제 2 관절부(130)는, 제 1 관절부(110)에 대하여 회동될 수 있다. 제 2 관절부(130)의 일측은 제 1 관절부(110)에 연결되고, 타측은 슬라이딩 부재(150)에 연결될 수 있다. 제 2 관절부(130)는, 제 2 통로부(135), 제 2 각도 제한부(137)를 포함할 수 있다. The second
제 2 통로부(135)는, 제 2 관절부(130)의 길이 방향을 따라 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 관절부(130)는, 내부에 제 2 통로부(135)를 포함하는 속이 빈 원통 형상으로 제공될 수 있다. 다만, 본 발명에서 제 1 관절부(130)의 형상이 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 관절 기구(10)가 수술용 로봇 암 등에 사용되는 경우, 제 2 통로부(135)로는, 수술용 인스트루먼트(surgical instrument) 또는 카메라가 삽입되거나, 약물 등이 주입될 수도 있다. 수술용 인스트루먼트는, 집게(forceps), 소작기(cautery) 등 다양한 기능을 가진 팁(tip)을 부착한 도구를 포함할 수 있다. The
제 2 각도 제한부(137)는, 제 1 관절부(110)에 대하여 회동하는 제 2 관절부(130)의 회동 각을 제한할 수 있다. 예를 들어, 제 1 각도 제한부(137)는, 도 3을 기준으로 상향 경사진 빗면일 수 있다. 제 1 각도 제한부(137)에 의하면, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(130)가 이루는 최소 각도를 제한할 수 있다. 제 2 각도 제한부(137)의 단부는, 제 1 각도 제한부(117)의 단부와 형합하는 형상으로 제공될 수 있다. The second
연결부(140)는, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(130)를 연결할 수 있다. 예를 들어, 연결부(140)는, 제 1 통로부(115) 및 제 2 통로부(135)의 외측에 마련될 수 있다. 연결부(140)는, 도 3과 같이, 제 1 통로부(115) 및 제 2 통로부(135)의 중심을 기준으로 힘 전달 바(160와 서로 마주보는 방향으로 설치될 수 있다. The
슬라이딩 부재(150)는, 파이프(120)에 슬라이딩 가능하게 설치될 수 있다. 예를 들면, 슬라이딩 부재(150)는, 파이프(120)의 외측에 슬라이딩 가능하게 배치될 수 있다. The sliding
힘 전달 바(160)는, 슬라이딩 부재(150) 및 제 2 관절부(130) 사이에 설치되어, 슬라이딩 부재(150) 및 제 2 관절부(130)를 연결할 수 있다. 힘 전달 바(160)의 일측은 슬라이딩 부재(150)에 회동 가능하게 연결되고, 타측은 제 2 관절부(130)에 회동 가능하게 연결될 수 있다. 힘 전달 바(160)의 상기 일측 및 타측에는 각각 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(130)의 회동 축과 평행한 회동 축을 갖는 힌지가 구비될 수 있다. 힘 전달 바(160)는, 슬라이딩 부재(150)의 이동 방향에 따라서, 제 2 관절부(130)를 제 1 관절부(110)에 대하여 회동되게 할 수 있다. 예를 들어, 힘 전달 바(160)는 강성한 재질(rigid material)로 형성될 수 있다.
The
도 5는 제 1 실시 예에 따른 제 2 관절부가 제 1 관절부에 대하여 회동하는 모습을 나타내는 도면이다. 5 is a view showing a state in which the second joint according to the first embodiment rotates relative to the first joint;
도 5를 참조하면, 슬라이딩 부재(150)가 파이프(120)에 대하여 상하 방향으로 슬라이딩되면, 힘 전달 바(160)가 함께 움직인다. 한편, 제 1 관절부(110)는, 상하 방향으로는 파이프(120)에 대하여 고정이 되어 있기 때문에, 슬라이딩 부재(150)가 상하 방향으로 움직여도 영향을 받지 않고 고정된 위치를 유지하게 된다. 따라서, 힘 전달 바(160)의 움직임에 따라, 연결부(140)를 기준으로 관절부(130)의 각도는 변경될 수 있다. Referring to FIG. 5, when the sliding
구체적으로 먼저 슬라이딩 부재(150)가 하측으로 이동될 때, 슬라이딩 부재(150)에 연결된 힘 전달 바(160)가 제 2 관절부(130)로 힘을 전달하고, 결과적으로 제 2 관절부(130)는 제 1 관절부(110)에 대하여 시계 방향으로 회동될 수 있다. 따라서, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(130) 사이의 각도가 작아질 수 있다. The
반대로 슬라이딩 부재(150)가 상측으로 이동되면, 슬라이딩 부재(150)에 연결된 힘 전달 바(160)가 제 2 관절부(130)로 힘을 전달하고, 결과적으로 제 2 관절부(130)는 제 1 관절부(110)에 대하여 반시계 방향으로 회동될 수 있다. 따라서, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(130) 사이의 각도가 커질 수 있다. Conversely, when the sliding
한편, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(130) 사이의 각도가 커질수록, 힘 전달 바(160)에서 작용하는 모멘트 암의 길이(L, length of moment arm)가 커지므로, 더 큰 모멘트를 작용할 수 있게 된다.
As the angle between the first
도 6은 제 1 실시 예에 따른 제 2 관절부가 제 1 관절부에 대하여 최대로 회동한 모습을 나타내는 도면이다. 6 is a view showing a state in which the second joint part according to the first embodiment is rotated at a maximum with respect to the first joint part.
도 6을 참조하면, 슬라이딩 부재(150)가 계속하여 하측으로 이동될 때, 제 1 각도 제한부(117) 및 제 2 각도 제한부(137)가 서로 맞닿아서, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(130)의 최소 각도를 제한하는 것을 알 수 있다.
6, when the sliding
이하 상기한 실시 예에 포함된 구성요소와, 중복적인 기능을 포함하는 구성요소에 대하여, 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 상기한 실시 예에 대한 설명은 이하의 실시 예들에도 적용될 수 있다. 이하 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
Hereinafter, components included in the above embodiments and components including redundant functions will be described using the same names. Unless otherwise stated, the description of the above embodiment can be applied to the following embodiments. A detailed description will be omitted below.
도 7은 제 2 실시 예에 따른 관절 기구의 부분 분해 사시도이다.7 is a partially exploded perspective view of the articulation mechanism according to the second embodiment.
도 7을 참조하면, 제 2 실시 예에 따른 관절 기구(20)는, 제 1 관절부(210), 파이프(220), 제 2 관절부(130), 연결부(140), 슬라이딩 부재(150), 힘 전달 바(160), 제 3 관절부(270), 토크 전달 부재(280) 및 툴팁(290)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7, the
제 1 관절부(210) 및 파이프(220)는 서로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 파이프(220)는, 제 1 관절부(210)에 대하여 회전 가능하고, 슬라이딩 이동은 불가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 통상의 돌기 및 홈의 구조 등을 이용함으로써 구현할 수 있을 것이며, 다른 어떠한 방법이라도 가능함을 밝혀 둔다. The first joint 210 and the
제 3 관절부(270)는, 제 3 관절부(270)의 길이 방향을 따라서 형성되는 제 3 통로부를 포함할 수 있다. 제 3 관절부(270)는, 제 2 관절부(130)와 동일한 축을 중심으로 회전될 수 있다. 제 3 관절부(270)는, 토크 전달 부재(180)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 3 관절부(270)는, 토크 전달 부재(180)에 나선 결합 또는 억지 끼움 결합 가능한 체결부(272)를 포함할 수 있다. The third joint 270 may include a third passage formed along the longitudinal direction of the third joint 270. The third joint 270 may be rotated about the same axis as the
토크 전달 부재(280)는, 파이프(220)에 연결되어, 파이프(220)의 회전 방향에 따라서 회전될 수 있다. 예를 들어, 토크 전달 부재(280)는, 제 2 관절부(270)의 내부에 형성되는 통로부를 따라서 연장될 수 있다. 예를 들어, 토크 전달 부재(280)는 가요성의 튜브 등의 유연한 재질로 형성될 수 있다. 토크 전달 부재(280)는, 파이프(220)와 일체로 형성될 수도 있다. The
한편, 토크 전달 부재(280)의 일 단부는 파이프(220)의 단부에 연결되고, 토크 전달 부재(280)의 타 단부는 제 3 관절부(270)에 연결될 수 있다. 이 경우, 토크 전달 부재(280)가 파이프(220)의 내부에 별도의 층으로 구비되는 경우와 비교하여, 전체 관절 기구(20)를 보다 소형화시킬 수 있다. One end of the
또한, 토크 전달 부재(280)가 튜브 형태를 갖는 경우, 토크 전달 부재(280)의 내경이, 파이프(220)의 내경과 동일한 직경을 갖도록 할 수 있다. 이 경우, 토크 전달 부재(280)가 파이프(220)의 내부에 별도의 층으로 구비되는 경우와 비교하여, 보다 넓은 단면을 갖는 통로부를 확보할 수 있다. Further, when the
툴팁(290)은, 제 3 관절부(270)의 말단부에 배치될 수 있다. 툴팁(290)은, 제 3 관절부(270)의 회전 방향에 따라서, 회전될 수 있다. 도 7에는, 툴팁(290)이 제 3 관절부(270)에 고정된 것으로 도시하였으며, 이 경우 제 3 관절부(270) 자체가 툴팁인 것으로 이해될 수도 있다. 한편, 이와 달리, 제 3 관절부(270)의 내부에 형성된 제 3 통로부를 따라 삽입되어, 제 3 관절부(270)의 말단부에 탈부착되는 형태일 수도 있다. 또한, 제 3 관절부(270) 및 툴팁(290) 사이에 추가적인 관절부가 더 구비되는 것도 가능할 것이다. 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. The
이상의 제 2 실시 예에 따른 관절 기구(20)는, 적어도 3자유도로 동작될 수 있다. 이하의 도 8 내지 도 10을 통하여 구체적으로 살펴보기로 한다.
The
도 8은 제 2 실시 예에 따른 제 2 관절부가 제 1 관절부에 대하여 회동하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 9는 제 2 실시 예에 따른 제 1 관절부 및 제 2 관절부가 파이프에 대하여 회전하는 모습을 나타내는 도면이고, 도 10은 제 2 실시 예에 따른 제 3 관절부가 제 2 관절부에 대하여 회전하는 모습을 나타내는 도면이다.FIG. 8 is a view showing a state in which the second joint according to the second embodiment rotates relative to the first joint, and FIG. 9 is a view showing a state in which the first joint and the second joint according to the second embodiment rotate about the
먼저 도 8을 참조하여 제 1 자유도를 설명한다. 도 8과 같이, 슬라이딩 부재(150)가 하측으로 이동되면, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(230) 사이의 각도가 작아지고, 반대로 슬라이딩 부재(150)가 상측으로 이동되면, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(230) 사이의 각도가 커질 수 있다. 즉, 슬라이딩 부재(150)의 슬라이딩 거리에 따라서, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(230) 사이의 각도가 조절될 수 있다. First, the first degree of freedom will be described with reference to FIG. 8, when the sliding
다음으로 도 9를 참조하여 제 2 자유도를 설명한다. 도 9와 같이, 슬라이딩 부재(150)가 파이프(220)를 중심으로 회전되면, 슬라이딩 부재(150)에 연결된 힘 전달 바(160), 제 2 관절부(130) 및 제 1 관절부(210)가 모두 슬라이딩 부재(150)와 동일한 방향으로 회전될 수 있음을 알 수 있다. 즉, 슬라이딩 부재(150)의 회전량에 따라서, 제 2 관절부(130)의 말단부의 방향이 조절될 수 있다. Next, the second degree of freedom will be described with reference to FIG. 9, when the sliding
한편, 파이프(220)에 연결된 토크 전달 부재(280)는, 파이프(220)와 마찬가지로 회전되지는 않으며, 제 2 관절부(130)의 회전 방향에 따라서 휘어지는 방향이 변경될 수는 있다. The
마지막으로 도 10을 참조하여 제 3 자유도를 설명한다. 도 10과 같이, 파이프(220)가 회전되면, 파이프(220)에 연결된 토크 전달 부재(280)가 회전되고, 결과적으로 제 3 관절부(270) 또는 툴팁(290)이 회전될 수 있다. 이 경우, 슬라이딩 부재(150), 제 1 관절부(210), 제 2 관절부(130)는 회전되지 않고, 동일한 방향을 지향할 수 있다. 즉, 파이프(220)의 회전량에 따라서, 제 3 관절부(270) 또는 툴팁(290)의 회전량이 조절될 수 있다.
Finally, the third degree of freedom will be described with reference to FIG. 10, when the
도 11은 제 3 실시 예에 따른 관절 기구를 나타내는 도면이다.11 is a view showing a joint mechanism according to the third embodiment.
도 11을 참조하면, 제 3 실시 예에 따른 관절 기구(30)는, 제 1 관절부(110), 파이프(120), 제 2 관절부(130), 연결부(340), 슬라이딩 부재(150) 및 힘 전달 바(160)를 포함할 수 있다. 11, the
도 11과 같이 연결부(340)는, 힌지 결합 구조를 가질 수 있다. 연결부(340)는, 도 11을 기준으로 전후 방향으로 서로 대향하도록 설치되는 한 쌍의 힌지를 가질 수 있다. 한 쌍의 힌지의 회전 축은, 힘 전달 바(160)의 회전 축과 서로 직교하는 방향을 가질 수 있다.
As shown in FIG. 11, the
도 12는 제 4 실시 예에 따른 관절 기구를 나타내는 도면이다.12 is a view showing a joint mechanism according to the fourth embodiment.
도 12를 참조하면, 제 4 실시 예에 따른 관절 기구(40)는, 제 1 관절부(110), 파이프(120), 제 2 관절부(130), 연결부(440), 슬라이딩 부재(150) 및 힘 전달 바(160)를 포함할 수 있다. 12, the
도 12와 같이 연결부(440)는, 구름 접촉 구조를 가질 수 있다. 연결부(440)는, 도 12를 기준으로 전후 방향으로 서로 대향하도록 설치되는 한 쌍의 접촉부를 가질 수 있다. 12, the connecting
한편, 도시한 바와 달리, 연결부(440)에는 서로 맞물리는 기어를 포함할 수 있으며, 이러한 구조를 기어 결합 구조라고 할 수 있다.
Meanwhile, unlike the illustrated embodiment, the connecting
도 13은 제 5 실시 예에 따른 관절 기구를 나타내는 도면이다.13 is a view showing a joint mechanism according to the fifth embodiment.
도 13을 참조하면, 제 5 실시 예에 따른 관절 기구(50)는, 제 1 관절부(110), 파이프(120), 제 2 관절부(130), 연결부(540), 슬라이딩 부재(150) 및 힘 전달 바(160)를 포함할 수 있다. 13, the
연결부(540)는, 유연한 재질을 포함할 수 있다. 연결부(540)는, 연결부(540)의 유연성을 증가시키기 위한 복수 개의 슬릿부를 포함할 수 있다.The
예를 들어, 연결부(540)는, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(130)를 연결하는 지지부(546)와, 지지부(546)를 기준으로 힘 전달 바(160)의 반대편에 형성되는 제 1 슬릿부(542)와, 지지부(546)를 기준으로 제 1 슬릿부(542)의 반대편에 형성되는 제 2 슬릿부(544)를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 제 1 슬릿부(542) 및 제 2 슬릿부(544)는 지지부(546)를 중심으로 대향하도록 형성될 수 있다. 제 1 슬릿부(542) 및 제 2 슬릿부(544)는, 제 1 관절부(110) 및 제 1 관절부(130)의 길이 방향을 기준으로 직교하는 방향으로 형성될 수 있다.For example, the
연결부(540)는, 탄성을 갖는 재질을 포함할 수 있다. 이 경우 탄성력은 변형량에 비례하여 증가하게 되므로, 통상적인 경우, 제 1 관절부(110) 및 제 2 관절부(130) 사이의 각도를 줄이기 위해 더 큰 힘이 요구된다. 그러나 실시 예들의 구조에 따르면, 변형량이 커질수록 모멘트 암의 길이가 증대되므로, 더 큰 모멘트를 작용할 수 있게 되고, 결과적으로 더 작은 힘으로도 변형시킬 수 있다는 장점을 갖는다.
The
실시 예에 의하면, 와이어 케이블을 대체하거나, 이와 병행하여 강성한(rigid) 재질의 힘 전달 부재를 이용함으로써, 외력에 강인하고 큰 힘을 낼 수 있는 효과를 갖는다. 또한, 실시 예의 힘 전달 부재는 강체(rigid body)이거나 강체에 가깝기 때문에, 와이어 케이블에 비하여 인장력에 대한 길이 변화 및 히스테리시스(hysteresis)가 훨씬 감소되고, 결과적으로 정확도가 향상되며, 보다 정확한 해석 및 동작 범위의 예측이 가능해져서 제어가 용이해진다는 장점을 갖는다.
According to the embodiment, by using a force transmission member made of a rigid material in place of or in place of the wire cable, it has an effect of being able to exert a strong and strong force against an external force. In addition, since the force transmitting member of the embodiment is a rigid body or near a rigid body, the length change and hysteresis with respect to the tensile force are significantly reduced compared to the wire cable, and consequently the accuracy is improved, The range can be predicted and the control is facilitated.
이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. For example, it is contemplated that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described structures, devices, and the like may be combined or combined in other ways than the described methods, Appropriate results can be achieved even if they are replaced or replaced.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다. Therefore, other implementations, other embodiments and equivalents to the claims are within the scope of the following claims.
Claims (12)
상기 파이프의 외면에 연결되는 제 1 관절부;
상기 파이프의 외면에 슬라이딩 가능하게 배치되고, 상기 제 1 관절부의 단부에 걸림으로써 슬라이딩 거리가 제한되는 슬라이딩 부재;
상기 제 1 관절부에 대한 경사가 변경될 수 있는 제 2 관절부;
상기 슬라이딩 부재 및 제 2 관절부를 연결하는 힘 전달 바;
상기 파이프에 연결되는 토크 전달 부재; 및
상기 토크 전달 부재에 연결되며, 상기 제 2 관절부에 대하여 회전 가능한 제 3 관절부를 포함하고,
상기 파이프는, 상기 제 1 관절부에 대하여 회전 가능하게 설치되는 관절 기구.
A pipe having a passage portion formed therein;
A first joint part connected to an outer surface of the pipe;
A sliding member slidably disposed on an outer surface of the pipe and having a sliding distance limited by being hooked to an end of the first joint;
A second joint capable of changing a tilt with respect to the first joint;
A force transmission bar connecting the sliding member and the second joint;
A torque transmitting member connected to the pipe; And
And a third joint part connected to the torque transmitting member and rotatable with respect to the second joint part,
Wherein the pipe is rotatably provided with respect to the first joint.
상기 힘 전달 바의 일측은 상기 슬라이딩 부재에 회동 가능하게 연결되고, 타측은 상기 제 2 관절부에 회동 가능하게 연결되는 관절 기구.
The method according to claim 1,
Wherein one side of the force transmission bar is rotatably connected to the sliding member and the other side is rotatably connected to the second joint.
상기 제 1 관절부 및 제 2 관절부는, 제 1 통로부 및 제 2 통로부를 각각 포함하고,
상기 슬라이딩 부재는, 상기 파이프의 외측에 슬라이딩 가능하게 배치되는 관절 기구.
The method according to claim 1,
Wherein the first joint part and the second joint part each include a first passage part and a second passage part,
Wherein the sliding member is slidably disposed on an outer side of the pipe.
상기 제 1 관절부 및 제 2 관절부를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부는, 상기 제 1 통로부 및 제 2 통로부의 외측에 마련되는 관절 기구.
The method according to claim 1,
And a connecting portion connecting the first joint portion and the second joint portion, wherein the connecting portion is provided outside the first passage portion and the second passage portion.
상기 연결부 및 힘 전달 바는, 상기 제 1 관절부 및 제 2 관절부의 중심을 기준으로 서로 마주보는 방향으로 설치되는 관절 기구.
5. The method of claim 4,
Wherein the connecting portion and the force transmitting bar are installed in directions opposite to each other with respect to the center of the first joint portion and the second joint portion.
상기 연결부는, 탄성을 갖는 재질을 포함하는 관절 기구.
5. The method of claim 4,
Wherein the connecting portion includes a material having elasticity.
상기 연결부는, 유연한 재질로 형성되고, 상기 연결부의 유연성을 증가시키기 위한 복수 개의 슬릿부를 포함하는 관절 기구.
5. The method of claim 4,
Wherein the connection portion is formed of a flexible material and includes a plurality of slit portions for increasing the flexibility of the connection portion.
상기 연결부는,
상기 제 1 관절부 및 제 2 관절부를 연결하는 지지부;
상기 지지부를 기준으로 상기 힘 전달 바의 반대편에 형성되는 제 1 슬릿부; 및
상기 지지부를 기준으로 상기 제 1 슬릿부의 반대편에 형성되는 제 2 슬릿부를 포함하는 관절 기구.
8. The method of claim 7,
The connecting portion
A support portion connecting the first joint portion and the second joint portion;
A first slit portion formed on the opposite side of the force transmission bar with respect to the support portion; And
And a second slit portion formed on the opposite side of the first slit portion with respect to the support portion.
상기 토크 전달 부재는, 상기 제 2 관절부의 내부에 형성되는 통로부를 따라서 연장되는 관절 기구.The method according to claim 1,
Wherein the torque transmitting member extends along a passage formed inside the second joint.
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Citations (3)
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KR101237893B1 (en) * | 2011-04-28 | 2013-02-27 | (주)미래컴퍼니 | Surgical joint, surgical tool, and apparatus |
KR101330256B1 (en) | 2011-12-21 | 2013-11-15 | 국립암센터 | Flexible surgical tool for laparoscopic operation |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101237893B1 (en) * | 2011-04-28 | 2013-02-27 | (주)미래컴퍼니 | Surgical joint, surgical tool, and apparatus |
KR101330256B1 (en) | 2011-12-21 | 2013-11-15 | 국립암센터 | Flexible surgical tool for laparoscopic operation |
KR101447266B1 (en) * | 2014-04-28 | 2014-10-10 | 정화경 | Appratus for laparoscpoic surgery |
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