KR101740286B1 - Surgical robot system and adaptive control method thereof - Google Patents

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KR101740286B1
KR101740286B1 KR1020150181305A KR20150181305A KR101740286B1 KR 101740286 B1 KR101740286 B1 KR 101740286B1 KR 1020150181305 A KR1020150181305 A KR 1020150181305A KR 20150181305 A KR20150181305 A KR 20150181305A KR 101740286 B1 KR101740286 B1 KR 101740286B1
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민동명
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(주)미래컴퍼니
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Abstract

수술용 로봇 시스템 및 적응 제어 방법이 개시된다. 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체가 장착되는 수술용 로봇 시스템에 포함되어 상기 제어객체의 위치를 제어하는 마스터 인터페이스는, 제어객체의 이동 조작을 위한 사용자 명령을 입력받는 조작부와, 수술용 내시경으로부터 제공되는 영상 정보들 중 하나 이상인 기준 이미지와 기준 이미지에 상응하는 이동 스케일 팩터를 저장하는 저장부와, 수술용 내시경으로부터 현재 제공되는 현재 영상 정보가 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하고, 그 축소 또는 확대 정도에 비례하도록 이동 스케일 팩터를 조정하여 재설정하는 스케일 팩터 연산부와, 조작부를 이용한 사용자 명령을 재설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 제어객체에 대한 조작 신호를 생성하는 조작 신호 생성부를 포함할 수 있다. 본 발명은, 수술 시간의 단축 및 수술 진행 과정에서의 수술자의 피로감 경감이 가능하고, 표시되는 영상 정보를 토대로 수술 도구의 이동 거리를 직관적으로 인식할 수 있도록 하는 효과가 있다.A surgical robot system and an adaptive control method are disclosed. A master interface for controlling a position of the control object included in a surgical robot system to which a control object, which is at least one of a surgical endoscope and a surgical tool, is mounted, includes a manipulator for inputting a user command for manipulating a control object, A storage unit for storing a moving image scale factor corresponding to at least one of the image information provided from the endoscope and the reference image; and a determination unit for determining whether the current image information currently provided from the surgical endoscope is reduced or enlarged, , A scale factor arithmetic unit for adjusting and resetting a moving scale factor so as to be proportional to a degree of reduction or enlargement of the control signal, and an operation signal generating unit for generating an operation signal for the control object by converting the user command using the operation unit to a reset motion scale factor Section. The present invention is capable of shortening the operation time and alleviating the fatigue of the operator during the operation progress, and intuitively recognizing the movement distance of the surgical tool based on the displayed image information.

Description

수술 로봇 시스템 및 적응 제어 방법{Surgical robot system and adaptive control method thereof}[0001] The present invention relates to a surgical robot system and an adaptive control method,

본 발명은 수술 로봇 시스템 및 적응 제어 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a surgical robot system and an adaptive control method.

의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 의료 기계를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 치료하는 행위를 말한다. 특히, 수술부위의 피부를 절개하여 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하는 개복 수술 등은 출혈, 부작용, 환자의 고통, 흉터 등의 문제로 인하여 최근에는 로봇(robot)을 사용한 수술이 대안으로서 각광받고 있다.Medically, surgery refers to the act of treating a skin, mucous membrane, or other tissue using a medical device, cutting, manipulating, or manipulating the disease. Particularly, due to problems such as hemorrhage, side effects, patient's pain, scarring, etc., the incision is made by cutting the skin of the surgical site and opening, treating, And is attracting attention as an alternative.

수술 로봇 시스템은 일반적으로 마스터 로봇과 슬레이브 로봇으로 구성되며, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇은 독립적으로 구현되거나 일체형으로 구현될 수도 있다. The surgical robot system is generally composed of a master robot and a slave robot, and the master robot and the slave robot may be implemented independently or integrally.

수술자가 마스터 로봇에 구비된 조종기(예를 들어 핸들)를 조작하면, 슬레이브 로봇의 로봇 암에 결합되거나 로봇 암이 파지하고 있는 수술도구(즉, 인스트루먼트(instrument))가 조작되어 수술이 수행된다.When the operator manipulates a manipulator (e.g., a handle) provided in the master robot, the surgical tool (i.e., an instrument) coupled to the robot arm of the slave robot or held by the robot arm is operated to perform the operation.

수술자의 조종기 조작에 따른 수술이 진행되도록 하기 위해 수술 로봇 시스템은 다양한 동작 모드에서 지정된 동작을 수행한다. 다양한 동작 모드들 중 일부 동작 모드인 마스터 재위치 모드, 복강경 위치제어 모드, 홀드모드에 대해 설명하면 다음과 같다.In order to allow the operation according to manipulation of the manipulator of the operator to proceed, the surgical robot system performs the specified operation in various operation modes. The master repositioning mode, the laparoscopic position control mode, and the hold mode, which are some of the various operation modes, will be described as follows.

마스터 재위치 모드는 구비된 마스터 재위치 버튼이 눌려졌을 때의 수술 로봇 시스템의 동작 모드로서, 수술자가 조종기를 움직이더라도 조종기 조작에 따른 조작 명령이 슬레이브 로봇으로 전달되지 않는 동작 모드이다. 마스터 재위치 모드로의 진입을 위한 마스터 재위치 버튼은 이후 설명되는 바와 같이 클러치 버튼으로 구현될 수 있다.The master repositioning mode is an operation mode of the surgical robot system when the provided master repositioning button is depressed and is an operation mode in which an operation command according to the manipulation of the manipulator is not transmitted to the slave robot even if the operator moves the manipulator. The master repositioning button for entry into the master repositioning mode may be implemented with a clutch button, as will be described below.

복강경 위치제어 모드는 수술자가 조종기를 움직이면 슬레이브 로봇에 장착된 수술도구 대신 복강경이 조작되도록 하는 동작 모드이다. 수술자는 마스터 로봇에 미리 구비된 카메라 버튼(예를 들어, 페달)을 누른 상태에서 조종기를 움직임으로써 복강경 위치제어 모드에서 복강경 이동 등의 방식으로 복강경이 조작되도록 할 수 있다. The laparoscopic position control mode is an operation mode in which, when the operator moves the manipulator, the laparoscope is operated instead of the surgical tool mounted on the slave robot. The operator can manipulate the laparoscope in a laparoscopic position control mode or the like in a laparoscopic position control mode by moving the manipulator while pressing a camera button (e.g., a pedal) provided in advance in the master robot.

홀드 모드는 현재의 동작 상태를 그대로 고정시키는 동작 모드로서, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇이 모두 현재 상태 그대로 정지되도록 하는 동작 모드이다. 수술자가 미리 설정된 버튼을 누르거나 콘솔(console)에서 얼굴을 떼는 등의 동작에 의해 수술 로봇 시스템은 홀드 모드로 진입될 수 있다. The hold mode is an operation mode that fixes the current operation state as it is, and is an operation mode in which both the master robot and the slave robot are stopped as they are. The surgical robot system can enter the hold mode by an operation such as pressing the preset operator or removing the face from the console.

이하, 관련 도면을 참조하여 종래 기술에 따른 수술 로봇 시스템의 마스터 재위치 모드 및 복강경 위치제어 모드의 동작에 대해 간략히 설명한다.Hereinafter, operations of the master repositioning mode and the laparoscopic position control mode of the surgical robot system according to the prior art will be briefly described with reference to the related drawings.

도 1은 종래 기술에 따른 수술용 로봇 시스템의 전체 구조를 나타낸 평면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 수술용 로봇 시스템의 마스터 인터페이스를 나타낸 개념도이며, 도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 수술용 로봇 시스템에 구비된 인스트루먼트의 이동 제어 과정을 나타낸 개념도이다.FIG. 1 is a plan view showing the entire structure of a surgical robot system according to the related art, FIG. 2 is a conceptual view showing a master interface of a surgical robot system according to the related art, FIGS. 3a and 3b are cross- FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a movement control process of an instrument provided in the robot system. FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 수술용 로봇 시스템은 수술대에 누워있는 환자에게 직접적으로 수술을 행하는 슬레이브 로봇(2)과 슬레이브 로봇(2)을 수술자가 원격 조종하는 마스터 로봇(1)을 포함하여 구성된다. 마스터 로봇(1)과 슬레이브 로봇(2)이 일체형으로 구성되는 경우, 마스터 인터페이스(4)는 일체화된 수술용 로봇의 인터페이스 부분에 상응될 수 있다.1 and 2, the surgical robot system includes a slave robot 2 for directly performing surgery on a patient lying on a surgical table and a master robot 1 for remotely controlling the slave robot 2 . When the master robot 1 and the slave robot 2 are integrally formed, the master interface 4 may correspond to the interface part of the integrated surgical robot.

슬레이브 로봇(2)은 로봇 암(3) 및 복강경(5)을 포함한다. 마스터 로봇(1)의 마스터 인터페이스(4)는 모니터(6), 핸들(10), 마스터 재위치 버튼 및 카메라 버튼을 포함한다. 마스터 재위치 버튼 및 카메라 버튼 각각은 클러치 버튼(14) 또는 페달(30) 등의 형태로 구현될 수 있다. The slave robot 2 includes a robot arm 3 and a laparoscope 5. [ The master interface 4 of the master robot 1 includes a monitor 6, a handle 10, a master repositioning button and a camera button. Each of the master repositioning button and the camera button may be implemented in the form of a clutch button 14 or a pedal 30 or the like.

마스터 로봇(1)과 슬레이브 로봇(2)은 유선 통신망 또는 무선 통신망을 통해 상호 결합되어 조작 신호 등이 상대방으로 전송될 수 있다. 만일, 마스터 인터페이스(4)에 구비된 두 개의 핸들(10)에 의한 두 개의 조작신호 및/또는 복강경(5)의 위치 조정을 위한 조작신호가 동시에 및/또는 유사한 시점에서 전송될 필요가 있는 경우, 각 조작신호는 상호 독립적으로 슬레이브 로봇(2)으로 전송될 수 있다. The master robot 1 and the slave robot 2 are coupled to each other via a wired communication network or a wireless communication network, and operation signals and the like can be transmitted to the other party. If two operation signals by the two handles 10 provided in the master interface 4 and / or operation signals for adjusting the position of the laparoscope 5 need to be transmitted at the same time and / , The respective operation signals can be transmitted to the slave robot 2 independently of each other.

슬레이브 로봇(2)의 로봇 암(3)은 다자유도를 가지며 구동되도록 구현될 수 있다. 로봇 암(3)은 예를 들어 환자의 수술 부위에 삽입되는 수술도구, 수술도구를 수술 위치에 따라 요(yaw)방향으로 회전시키는 요동 구동부, 요동 구동부의 회전 구동과 직교하는 피치(pitch) 방향으로 수술도구를 회전시키는 피치 구동부, 수술도구를 길이 방향으로 이동시키는 이송 구동부와, 수술도구를 회전시키는 회전 구동부, 수술도구의 끝단에 설치되어 수술 병변을 절개 또는 절단하는 수술도구 구동부를 포함하여 구성될 수 있다. The robot arm 3 of the slave robot 2 can be implemented to be driven with multiple degrees of freedom. The robot arm 3 includes, for example, a surgical tool inserted into a surgical site of a patient, a swinging drive unit for rotating the surgical tool in a yaw direction according to a surgical position, a pitch direction , A pitch driving part for rotating the surgical tool, a feed driving part for moving the surgical tool in the longitudinal direction, a rotation driving part for rotating the surgical tool, and a surgical tool driving part for cutting or cutting the surgical lesion, .

마스터 인터페이스(4)에 구비된 두 개의 핸들(10)은 수술자가 양손에 각각 파지하여 조작할 수 있도록 형성되며, 수술자의 핸들(10) 조작에 따른 조작 신호가 슬레이브 로봇(2)으로 전송되어 로봇 암(3)이 제어된다. The two handles 10 provided on the master interface 4 are formed so that the operator can grasp the hands and grasp the hands so that an operation signal corresponding to the operation of the operator's handle 10 is transmitted to the slave robot 2, The arm 3 is controlled.

마스터 인터페이스(4)의 모니터(6)에는 복강경(5)에 의해 입력되는 영상이 화상 이미지로 표시된다. 또한, 모니터(6)에는 예시된 바와 같이 환자의 심전도 그래프 등이 부가적으로 더 표시될 수도 있다.In the monitor 6 of the master interface 4, an image input by the laparoscope 5 is displayed as an image image. Further, the monitor 6 may additionally display a patient electrocardiogram graph or the like as illustrated.

마스터 인터페이스(4)에 구비되는 마스터 재위치 버튼은 수술자가 수술을 진행하는 중에, 수술 진행을 위한 작업영역(예를 들어, 수술도구의 조작을 위해 복강경(5)에 의해 촬영되는 영역)을 제1 위치에서 다른 위치인 제2 위치로 이동시킨 후 마스터 인터페이스(4)의 핸들(10)의 조작을 위한 행동영역을 재조정(예를 들어, 현재 작업영역의 중심위치가 핸들(10)의 기본 위치로 복귀 조정)하고자할 때 이용할 수 있는 제어 버튼이다. The master repositioning button provided in the master interface 4 is used to set a work area for the operation progression (for example, an area photographed by the laparoscope 5 for operation of the surgical tool) (For example, the center position of the current working area is moved to the basic position of the handle 10) This is a control button that can be used when you want to return to the menu.

수술자가 마스터 재위치 버튼을 입력한 상태(예를 들어, 페달(30)을 밟은 상태)에서 핸들(10)을 어느 방향으로 조작하더라도 이에 따른 수술도구 조작 명령이나 복강경(5) 조작 명령이 슬레이브 로봇(2)으로 제공되지 않으므로, 수술자는 수술 동작의 편의를 위해 핸들(10)을 원래의 상태로 복귀시킬 수 있다. When the operator operates the steering wheel 10 in any direction in which the master repositioning button is pressed (for example, the pedal 30 is stepped on), a manipulation command for manipulating the manipulation tool or a manipulation command for the laparoscope 5, (2), the operator can return the handle (10) to the original state for the convenience of operation.

즉, 수술자는 작업영역을 제1 위치에서 제2 위치로 이동시키고자 하는 경우, 우선 복강경(5) 이동을 위한 카메라 버튼 입력을 입력(즉, 복강경 위치제어 모드로의 진입)하고, 핸들(10) 조작에 의해 복강경(5)을 원하는 위치로 이동시킨 후, 복강경(5) 이동을 위해 임의의 방향으로 조작된 핸들(10)이 원래의 위치로 복귀될 때 복강경(5)이 이동되지 않도록 하기 위해 마스터 재위치 버튼을 누른 상태(마스터 재위치 모드)에서 핸들(10)을 원래의 위치로 복귀 조작한 후 마스터 재위치 버튼의 누름 상태를 종료함으로써, 변경된 작업영역 내에서 수술도구의 조작을 위한 핸들(10) 조작이 가능하도록 행동영역을 재조정할 수 있다. That is, when the operator wishes to move the work area from the first position to the second position, the operator first inputs a camera button input for moving the laparoscope 5 (that is, enters the laparoscopic position control mode) To move the laparoscope 5 to a desired position and then to prevent the laparoscope 5 from moving when the handle 10, which has been manipulated in an arbitrary direction for movement of the laparoscope 5, is returned to its original position After the handle 10 is returned to its original position in the state where the master master repositioning button is depressed (master repositioning mode), the pressing of the master repositioning button is terminated, The behavior area can be readjusted so that the handle 10 can be operated.

그러나 복강경 위치제어 모드에서의 핸들(10) 조작에 의해 복강경(5)이 상응하는 방향으로 이동되는 정도가 미리 설정된 크기의 작업영역(310)의 크기로 제한되어, 도 3a에 도시된 바와 같이 작업영역(310)을 (a) 영역에서 (b) 영역으로 이동하고자 하는 경우 수술자에게 큰 불편함을 야기하는 원인이 된다.However, by the operation of the handle 10 in the laparoscopic position control mode, the degree to which the laparoscope 5 is moved in the corresponding direction is limited to the size of the work area 310 of a predetermined size, If the user wants to move the area 310 from the area (a) to the area (b), it causes a great inconvenience to the operator.

즉, (a) 영역인 작업영역(310)을 (b) 영역으로 이동시키고자 할 때, 도 3b에 예시된 바와 같이, 수술자는 작업영역(310)을 (a), (p1), (p2), (p3) 및 (b)의 단계로 순차적 이동하도록 제약되며, 각 이동 단계에서 수술자는 복강경(5) 이동을 위한 카메라 버튼 입력, 핸들(10) 조작에 따른 복강경(5) 이동, 핸들(10)을 원래의 위치로 복귀하도록 하기 위한 마스터 재위치 버튼의 입력 및 입력 종료의 과정을 반복하여야 하며 작업영역(310)을 이동시키는 경로가 달라진다면 카메라 버튼 및 마스터 재위치 버튼의 입력 횟수는 더 많아질 수 있다. 여기서, 도 3b의 c_a, c_b 등은 핸들(10) 조작에 따른 복강경(5)의 이동 위치를 나타낸다.That is, when the operator wants to move the work area 310, which is the area (a), to the area (b), the operator inserts the work area 310 into (a), (p1), the operator is required to input a camera button for moving the laparoscope 5, move the laparoscope 5 according to the operation of the handle 10, move the handle 5, If the path for moving the work area 310 is changed, the number of times of inputting the camera button and the master repositioning button is more Can be increased. Here, c_a, c_b, and the like in FIG. 3B indicate the moving position of the laparoscope 5 in accordance with the operation of the handle 10.

또한 종래기술에 따른 수술용 로봇 시스템에서의 수술도구 이동 방식의 문제점은 복강경(5)을 통해 입력되는 영상 정보의 배율에 관계없이 유지되는 것이다. Further, the problem of the surgical tool moving method in the surgical robot system according to the related art is maintained regardless of the magnification of the image information inputted through the laparoscope 5. [

이는, 수술도구의 이동 간격을 정의하는 이동 스케일 팩터(MSF, Motion Scale Factor)가 미리 설정된 작업 영역(310) 내에서 최적의 움직임을 가지도록 일정하게 고정되어 있을 뿐, 복강경(5)을 통해 입력되는 영상 정보가 어느 부분 및 어느 영역을 포함하고 있는지가 전혀 고려되지 않기 때문이다. This is because the MSF (Motion Scale Factor) defining the movement interval of the surgical tool is fixed to be constant in the preset work area 310 so as to have an optimal movement, and is input through the laparoscope 5 It is not considered at all which area and which area of the image information is included.

또한, 작업 영역 단위의 복강경(5) 이동 메커니즘은 결과적으로 수술 시간의 장기화를 초래하며, 고도의 긴장 상태에서 수술을 진행하는 의사에게 심각한 피로감을 유발시키는 문제점도 있다. In addition, the laparoscopic (5) movement mechanism in the work area unit results in prolongation of the operation time, and also causes serious fatigue to the physician who performs the operation under the high tension condition.

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.
The above-described background technology is technical information that the inventor holds for the derivation of the present invention or acquired in the process of deriving the present invention, and can not necessarily be a known technology disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.

본 발명은, 복강경을 통해 촬영된 영상 정보가 어느 영역 및 어느 범위의 피사체에 관한 것인지에 따라 수술도구의 이동 스케일 팩터를 적응적으로 가변할 수 있는 수술용 로봇 시스템 및 적응 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a surgical robot system and an adaptive control method capable of adaptively varying a moving scale factor of a surgical tool according to which area and a range of subjects the image information photographed through the laparoscope is related to .

본 발명은, 수술 시간의 단축 및 수술 진행 과정에서의 수술자의 피로감 경감이 가능하고, 표시되는 영상 정보를 토대로 수술 도구의 이동 거리를 직관적으로 인식할 수 있도록 하는 수술용 로봇 시스템 및 적응 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a surgical robot system and an adaptive control method capable of shortening an operation time and alleviating fatigue of an operator during a surgical procedure and intuitively recognizing the moving distance of the surgical tool based on the displayed image information .

본 발명은, 복강경 및/또는 수술도구의 조작 편의성을 극대화할 수 있는 수술용 로봇 시스템 및 적응 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to provide a surgical robot system and an adaptive control method capable of maximizing the operational convenience of laparoscopic and / or surgical instruments.

본 발명은, 복강경의 조작을 위해 이용되는 카메라 버튼을 개선하고 별도의 위치제어/속도제어 버튼을 추가함으로써 새로운 동작을 구현할 수 있는 수술용 로봇 시스템 및 적응 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
An object of the present invention is to provide a surgical robot system and an adaptive control method capable of realizing a new operation by improving a camera button used for laparoscopic operation and adding a separate position control / speed control button.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체가 장착되는 수술용 로봇 시스템에 포함되어 상기 제어객체의 위치를 제어하는 마스터 인터페이스로서, 제어객체의 이동 조작을 위한 사용자 명령을 입력받는 조작부와, 수술용 내시경으로부터 제공되는 영상 정보들 중 하나 이상인 기준 이미지와 기준 이미지에 상응하는 이동 스케일 팩터(Motion Scale Factor)를 저장하는 저장부와, 수술용 내시경으로부터 현재 제공되는 현재 영상 정보가 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하고, 그 축소 또는 확대 정도에 선형적 또는 비선형적으로 비례하도록 이동 스케일 팩터를 조정하여 재설정하는 스케일 팩터 연산부와, 조작부를 이용한 사용자 명령을 재설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 제어객체에 대한 조작 신호를 생성하는 조작 신호 생성부를 포함하는 마스터 인터페이스가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a master interface for controlling a position of a control object included in a surgical robot system to which a control object, which is at least one of a surgical endoscope and a surgical tool, A storage unit for storing a reference image which is at least one of image information provided from the surgical endoscope and a motion scale factor corresponding to the reference image, A scale factor arithmetic unit for determining whether the information is scaled or enlarged relative to the reference image and adjusting the scaling factor so as to be linear or nonlinearly proportional to the scaling or non-linearity of the scaling factor; The scale factor is converted to correspond to the control person And an operation signal generating section for generating an operation signal for the sieve.

스케일 팩터 연산부는 현재 영상 정보가 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하기 위해, 현재 영상 정보가 기준 이미지 중 일치하는 영역을 미리 설정된 영상 해석 기법에 따라 검출하여 구역 설정할 수 있다.The scale factor operation unit can detect the current image information in the reference image in accordance with a preset image analysis technique to determine whether the current image information is reduced or enlarged relative to the reference image.

스케일 팩터 연산부는 설정된 구역의 가로 사이즈, 세로 사이즈, 대각선 길이 및 넓이 중 하나 이상인 환산 정보와 기준 이미지에서 환산 정보에 대응되는 정보간의 비례 관계를 이용하여 이동 스케일 팩터를 조정할 수 있다.The scale factor operation unit can adjust the movement scale factor using the proportional relationship between the conversion information that is at least one of the horizontal size, the vertical size, the diagonal line length, and the width of the set region and the information corresponding to the conversion information in the reference image.

사용자 명령에 따른 제어객체의 이동 거리는 이동 스케일 팩터에 종속되어 조정될 수 있다.The moving distance of the control object according to the user command can be adjusted depending on the moving scale factor.

수술용 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상일 수 있다.
Surgical endoscopy may be one or more of laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, non-operative, cystoscopic, rectal, duodenal, mediastinal, and cardiac.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체가 장착되는 수술용 로봇 시스템에 포함되어 상기 제어객체의 위치를 제어하는 마스터 인터페이스로서, 제어객체의 이동 조작을 위한 사용자 명령을 입력받는 조작부와, 수술용 내시경의 촬영 조건에 따른 하나 이상의 이동 스케일 팩터를 저장하는 저장부와, 수술용 내시경의 촬영 조건에 관한 정보를 제공받아 상응하는 이동 스케일 팩터를 저장부에서 검색하여 적용할 이동 스케일 팩터로 설정하는 스케일 팩터 연산부와, 조작부를 이용한 사용자 명령을 설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 제어객체에 대한 조작 신호를 생성하는 조작 신호 생성부를 포함하는 마스터 인터페이스가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a master interface for controlling a position of a control object included in a surgical robot system to which a control object, which is at least one of a surgical endoscope and a surgical tool, A storage unit for storing at least one moving scale factor according to a photographing condition of the endoscope for surgery; and a search unit for searching the storage unit for a corresponding moving scale factor by receiving information on photographing conditions of the endoscope for surgery, And a manipulation signal generator for generating an manipulation signal for the control object by converting the user command using the manipulation unit to correspond to the set scaling factor.

촬영 조건은 수술용 내시경의 영상 촬영 줌 배율, 촬영 위치, 수술 부위 표면과의 거리 및 촬영되는 수술 부위의 실제 크기 중 하나 이상일 수 있다.The photographing conditions may be at least one of the image capturing zoom magnification, the photographing position, the distance from the surgical site surface, and the actual size of the surgical site to be photographed.

영상 촬영 줌 배율이 고배율인 경우의 이동 스케일 팩터가 영상 촬영 줌 배율이 저배율인 경우의 이동 스케일 팩터보다 상대적으로 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor in the case where the image capturing zoom magnification factor is high can be a value relatively smaller than the moving scale factor in the case where the image capturing zoom factor is low.

수술용 내시경이 상대적으로 더 인체 내부로 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터가 수술용 내시경이 상대적으로 덜 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터보다 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor when the surgical endoscope is relatively inserted into the human body may be smaller than the moving scale factor when the surgical endoscope is inserted relatively less.

수술 부위 표면과의 거리를 감지하기 위해 구비된 센서로부터 센싱값을 수신하되, 수술부위 표면과의 거리가 가까울수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.The mobile scale factor may be set to a relatively small value as the distance from the surface of the surgical site is closer to the sensed value from a sensor provided to sense the distance to the surgical site surface.

촬영되는 수술부위의 실제 크기가 작아질수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.The smaller the actual size of the surgical site to be photographed, the smaller the moving scale factor can be set to a relatively small value.

사용자 명령에 따른 수술 도구의 이동 거리는 이동 스케일 팩터에 종속되어 조정될 수 있다.The moving distance of the surgical tool according to the user command can be adjusted depending on the moving scale factor.

사용자 명령이 수술용 내시경의 이동 조작을 위한 명령인 경우, 수술용 내시경의 이동 거리는 이동 스케일 팩터에 종속되어 조정될 수 있다.If the user command is a command for a movement operation of the surgical endoscope, the movement distance of the surgical endoscope may be adjusted depending on the movement scale factor.

촬영 조건의 변동에 따라 이동 스케일 팩터는 실시간 연산되어 저장부에 저장 처리될 수 있다.The moving scale factor can be computed in real time and stored in the storage unit according to the variation of the photographing condition.

스케일 팩터 연산부는, 제어객체의 이동 조작을 위해 조작부가 상대적으로 큰 조작량으로 조작되는 경우, 조작부가 상대적으로 적은 조작량으로 조작되는 경우보다 큰 이동 스케일 팩터를 설정할 수 있다.
The scale factor operating section can set a larger moving scale factor than when the operating section is operated with a relatively small manipulated variable when the operating section is operated with a relatively large manipulated variable for the moving operation of the controlled object.

수술용 내시경이 3차원 영상 획득 장치인 경우, 촬영 조건에 관한 정보는 수술용 내시경에 의해 촬영된 영상 정보의 해석을 통해 계산된 깊이(depth) 정보일 수 있다.When the surgical endoscope is a three-dimensional image acquisition device, the information about the photographing condition may be depth information calculated through analysis of image information taken by the endoscope for surgery.

수술용 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상일 수 있다.
Surgical endoscopy may be one or more of laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, non-operative, cystoscopic, rectal, duodenal, mediastinal, and cardiac.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 마스터 인터페이스에서 수행되는 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체의 적응적 제어 방법으로서, 수술용 내시경으로부터 제공되는 영상 정보들 중 하나 이상인 기준 이미지와 기준 이미지에 상응하는 이동 스케일 팩터(Motion Scale Factor)를 저장하는 단계와, 수술용 내시경으로부터 현재 제공되는 현재 영상 정보가 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하는 단계와, 판단된 축소 또는 확대 정도에 선형적 또는 비선형적으로 비례하도록 이동 스케일 팩터를 조정하여 재설정하는 단계와, 제어객체의 이동 조작을 위해 입력된 사용자 명령을 재설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 제어객체의 조작 신호를 생성하는 단계를 포함하는 제어객체의 적응적 제어 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of adaptively controlling a control object, the control object being at least one of a surgical endoscope and a surgical tool performed in a master interface, The method comprising the steps of: storing a corresponding motion scale factor; determining whether the current image information currently provided from the surgical endoscope has been reduced or enlarged relative to the reference image; Or adjusting the moving scale factor so as to be non-linearly proportional to the moving scale factor of the control object, and converting the user command inputted for the moving operation of the control object to correspond to the reset moving scale factor to generate an operation signal of the control object A method of controlling an adaptive control object is provided.

판단하는 단계는, 현재 영상 정보가 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하기 위해, 현재 영상 정보가 기준 이미지 중 일치하는 영역을 미리 설정된 영상 해석 기법에 따라 검출하여 구역 설정할 수 있다.In the determining step, it is possible to detect and match the area of the current image information that matches the current image information according to a predetermined image analyzing technique in order to determine whether the current image information is reduced or enlarged compared to the reference image.

조정하여 재설정하는 단계는, 설정된 구역의 가로 사이즈, 세로 사이즈, 대각선 길이 및 넓이 중 하나 이상인 환산 정보와 기준 이미지에서 환산 정보에 대응되는 정보간의 비례 관계를 이용하여 이동 스케일 팩터를 조정할 수 있다.The adjusting and resetting step may adjust the moving scale factor using the proportional relationship between the converted information, which is at least one of the horizontal size, the vertical size, the diagonal length and the width of the set area, and the information corresponding to the converted information in the reference image.

사용자 명령에 따른 제어객체의 이동 거리는 이동 스케일 팩터에 종속되어 조정될 수 있다.The moving distance of the control object according to the user command can be adjusted depending on the moving scale factor.

수술용 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상일 수 있다.
Surgical endoscopy may be one or more of laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, non-operative, cystoscopic, rectal, duodenal, mediastinal, and cardiac.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 마스터 인터페이스에서 수행되는 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체의 적응적 제어 방법으로서, 수술용 내시경의 촬영 조건에 따른 하나 이상의 이동 스케일 팩터들을 저장하는 단계와, 수술용 내시경의 촬영 조건에 관한 정보를 제공받아 상응하는 이동 스케일 팩터를 저장부에서 검색하여 적용할 이동 스케일 팩터로 설정하는 단계와, 제어객체의 이동 조작을 위해 입력된 사용자 명령을 재설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 제어객체에 대한 조작 신호를 생성하는 단계를 포함하는 수술 도구의 적응적 제어 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of adaptively controlling a control object, which is at least one of a surgical endoscope and a surgical tool performed at a master interface, comprising: storing one or more moving scale factors according to an imaging condition of a surgical endoscope; A step of searching for a corresponding moving scale factor in a storage unit and setting the corresponding moving scale factor as a moving scale factor to be applied, and a step of receiving a user command inputted for a moving operation of the control object, And generating a manipulation signal for the control object by transforming the manipulation signal corresponding to the scale factor to provide an adaptive control method of the surgical tool.

촬영 조건은 수술용 내시경의 영상 촬영 줌 배율, 촬영 위치, 수술 부위 표면과의 거리 및 촬영되는 수술 부위의 실제 크기 중 하나 이상일 수 있다.The photographing conditions may be at least one of the image capturing zoom magnification, the photographing position, the distance from the surgical site surface, and the actual size of the surgical site to be photographed.

영상 촬영 줌 배율이 고배율인 경우의 이동 스케일 팩터가 영상 촬영 줌 배율이 저배율인 경우의 이동 스케일 팩터보다 상대적으로 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor in the case where the image capturing zoom magnification factor is high can be a value relatively smaller than the moving scale factor in the case where the image capturing zoom factor is low.

수술용 내시경이 상대적으로 더 인체 내부로 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터가 수술용 내시경이 상대적으로 덜 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터보다 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor when the surgical endoscope is relatively inserted into the human body may be smaller than the moving scale factor when the surgical endoscope is inserted relatively less.

센서에 의해 감지된 수술 부위 표면과의 거리 정보를 제공받는 단계를 더 포함하되, 수술부위 표면과의 거리가 가까울수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.The method further includes receiving distance information from the surface of the surgical site detected by the sensor, wherein the moving scale factor may be set to a relatively small value as the distance from the surface of the surgical site is closer.

촬영되는 수술부위의 실제 크기가 작아질수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.The smaller the actual size of the surgical site to be photographed, the smaller the moving scale factor can be set to a relatively small value.

사용자 명령에 따른 제어객체의 이동 거리는 이동 스케일 팩터에 종속되어 조정될 수 있다.The moving distance of the control object according to the user command can be adjusted depending on the moving scale factor.

촬영 조건의 변동에 따라 이동 스케일 팩터는 실시간 연산되어 저장부에 저장 처리될 수 있다.The moving scale factor can be computed in real time and stored in the storage unit according to the variation of the photographing condition.

설정하는 단계는, 제어객체의 이동 조작을 위해 사용자 명령이 상대적으로 큰 조작부의 조작량에 대한 것인 경우, 조작부가 상대적으로 적은 조작량으로 조작되는 경우보다 큰 이동 스케일 팩터로 설정할 수 있다.The setting step can be set to a larger moving scale factor than when the operating section is operated with a relatively small manipulated variable when the user command is for a relatively large manipulated variable of the manipulating section for the manipulating manipulation of the controlled object.

수술용 내시경이 3차원 영상 획득 장치인 경우, 촬영 조건에 관한 정보는 수술용 내시경에 의해 촬영된 영상 정보의 해석을 통해 계산된 깊이(depth) 정보일 수 있다.When the surgical endoscope is a three-dimensional image acquisition device, the information about the photographing condition may be depth information calculated through analysis of image information taken by the endoscope for surgery.

수술용 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상일 수 있다.
Surgical endoscopy may be one or more of laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, non-operative, cystoscopic, rectal, duodenal, mediastinal, and cardiac.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체가 장착되는 수술용 로봇 시스템에 포함되어 제어객체의 위치를 제어하는 마스터 인터페이스로서, 제어객체의 이동 조작을 위한 사용자 명령을 입력받는 조작부와, 도구/비전 선택(Instrument/Vision Selection) 입력수단의 선택 정보에 따라 상응하는 제어객체의 위치 제어를 위한 조작 신호를 조작부의 조작량에 상응하도록 생성하는 조작 신호 생성부를 포함하는 마스터 인터페이스가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a master interface for controlling a position of a control object included in a surgical robot system to which a control object, which is at least one of a surgical endoscope and a surgical tool, And an operation signal generation unit for generating an operation signal for controlling the position of the corresponding control object in accordance with the selection information of the tool / vision selection input means in accordance with the manipulated variable of the manipulation unit Interface is provided.

조작 신호 생성부는 위치제어 모드가 선택되었는지 여부를 판단하여, 선택된 경우에만 상기 위치 제어를 위한 조작 신호를 생성할 수 있다.The operation signal generating unit may determine whether or not the position control mode is selected and generate an operation signal for the position control only when the position control mode is selected.

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체는 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상으로 지정될 수 있다.According to the selection information of the tool / vision selection input means, the control object may be designated as at least one of a surgical endoscope and a surgical tool.

도구/비전 선택 입력수단은 제어객체의 지정을 위해 하나 이상의 버튼으로 구성될 수 있다.The tool / vision selection input means may be constituted by one or more buttons for specifying the control object.

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체가 수술용 내시경 및 수술도구로 지정된 경우, 조작 신호 생성부는 조작부의 조작 방향에 상응하는 방향으로 수술용 내시경 및 수술도구가 정렬 상태를 유지하며 이동되도록 하는 조작 신호를 생성할 수 있다.When the control object is designated as the surgical endoscope and the surgical tool according to the selection information of the tool / vision selection input means, the operation signal generating unit maintains the alignment state of the surgical endoscope and the surgical tool in the direction corresponding to the operation direction of the operation unit, Can be generated.

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체가 수술용 내시경 및 수술도구로 지정된 경우, 수술부위 중 임의의 부위를 잡고 있는 상태인 수술도구, 수술용 내시경에 의해 그 끝단이 촬영되지 않는 수술도구, 죠(jaw)가 다물어져 있는 상태인 수술도구, 수술자에 의해 고정 상태를 유지하도록 지정된 수술도구 및 복수의 조작부에 각각 구비된 고정 상태 유지 버튼 중 임의의 고정 상태 버튼이 눌려진 경우 해당 조작부에 상응하도록 설정된 수술도구 중 하나 이상은 조작부의 조작에 관계없이 이동하지 않고 그 위치를 유지할 수 있다.When the control object is designated as a surgical endoscope and a surgical tool according to the selection information of the tool / vision selection input means, the surgical tool holding the arbitrary portion of the surgical site, the surgery in which the end is not taken by the surgical endoscope, When a certain fixed state button among the fixed state maintaining buttons provided on the operation tool, the surgical tool in a state where the jaws are closed, the surgical tool designated to keep the fixed state by the operator, and the plurality of operation parts, One or more of the correspondingly set surgical tools can maintain their position without moving regardless of the operation of the operating portion.

조작부의 조작량에 상응하도록 제어되는 제어객체의 위치 이동량은 이동 스케일 팩터(Motion Scale Factor)에 종속되어 결정될 수 있다.The amount of movement of the control object controlled to correspond to the manipulation amount of the manipulation portion can be determined depending on the motion scale factor.

수술용 내시경으로부터 제공되는 영상 정보들 중 하나 이상인 기준 이미지와 기준 이미지에 상응하는 이동 스케일 팩터를 저장하는 저장부와, 수술용 내시경으로부터 현재 제공되는 현재 영상 정보가 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하고, 그 축소 또는 확대 정도에 선형적 또는 비선형적으로 비례하도록 이동 스케일 팩터를 조정하여 재설정하는 스케일 팩터 연산부를 더 포함하되, 조작 신호 생성부는 조작부의 조작량을 재설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 조작 신호를 생성할 수 있다.A storage unit for storing a moving image scale factor corresponding to a reference image and at least one of image information provided from a surgical endoscope; and a storage unit for storing current image information currently provided from the surgical endoscope, Further comprising a scale factor arithmetic unit for adjusting and resetting the motion scale factor so as to linearly or nonlinearly proportional to a degree of reduction or enlargement of the motion scale factor, wherein the manipulation signal generator converts the manipulated variable of the manipulation unit into a corresponding motion scale factor So that an operation signal can be generated.

스케일 팩터 연산부는 현재 영상 정보가 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하기 위해, 현재 영상 정보가 기준 이미지 중 일치하는 영역을 미리 설정된 영상 해석 기법에 따라 검출하여 구역 설정할 수 있다.The scale factor operation unit can detect the current image information in the reference image in accordance with a preset image analysis technique to determine whether the current image information is reduced or enlarged relative to the reference image.

스케일 팩터 연산부는 설정된 구역의 가로 사이즈, 세로 사이즈, 대각선 길이 및 넓이 중 하나 이상인 환산 정보와 기준 이미지에서 환산 정보에 대응되는 정보간의 비례 관계를 이용하여 이동 스케일 팩터를 조정할 수 있다.The scale factor operation unit can adjust the movement scale factor using the proportional relationship between the conversion information that is at least one of the horizontal size, the vertical size, the diagonal line length, and the width of the set region and the information corresponding to the conversion information in the reference image.

수술용 내시경의 촬영 조건에 따른 하나 이상의 이동 스케일 팩터를 저장하는 저장부와, 수술용 내시경의 촬영 조건에 관한 정보를 제공받아 상응하는 이동 스케일 팩터를 저장부에서 검색하여 적용할 이동 스케일 팩터로 설정하는 스케일 팩터 연산부를 더 포함하되, 조작 신호 생성부는 조작부의 조작량을 설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 조작 신호를 생성할 수 있다.A storage unit for storing at least one moving scale factor according to a photographing condition of the endoscope for surgery; a storage unit for receiving information on photographing conditions of the endoscope for operation and searching for a corresponding moving scale factor in a storage unit, The operation signal generating unit may generate an operation signal by converting the operation amount of the operation unit to a value corresponding to the set moving scale factor.

촬영 조건은 수술용 내시경의 영상 촬영 줌 배율, 촬영 위치, 수술 부위 표면과의 거리 및 촬영되는 수술 부위의 실제 크기 중 하나 이상일 수 있다.The photographing conditions may be at least one of the image capturing zoom magnification, the photographing position, the distance from the surgical site surface, and the actual size of the surgical site to be photographed.

영상 촬영 줌 배율이 고배율인 경우의 이동 스케일 팩터가 영상 촬영 줌 배율이 저배율인 경우의 이동 스케일 팩터보다 상대적으로 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor in the case where the image capturing zoom magnification factor is high can be a value relatively smaller than the moving scale factor in the case where the image capturing zoom factor is low.

수술용 내시경이 상대적으로 더 인체 내부로 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터가 수술용 내시경이 상대적으로 덜 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터보다 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor when the surgical endoscope is relatively inserted into the human body may be smaller than the moving scale factor when the surgical endoscope is inserted relatively less.

수술 부위 표면과의 거리를 감지하기 위해 구비된 센서로부터 센싱값을 수신하되, 수술부위 표면과의 거리가 가까울수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.The mobile scale factor may be set to a relatively small value as the distance from the surface of the surgical site is closer to the sensed value from a sensor provided to sense the distance to the surgical site surface.

촬영되는 수술부위의 실제 크기가 작아질수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.The smaller the actual size of the surgical site to be photographed, the smaller the moving scale factor can be set to a relatively small value.

촬영 조건의 변동에 따라 이동 스케일 팩터는 실시간 연산되어 저장부에 저장 처리될 수 있다.The moving scale factor can be computed in real time and stored in the storage unit according to the variation of the photographing condition.

스케일 팩터 연산부는, 수술 도구의 이동 조작을 위해 조작부가 상대적으로 큰 조작량으로 조작되는 경우, 조작부가 상대적으로 적은 조작량으로 조작되는 경우보다 큰 이동 스케일 팩터를 설정할 수 있다.The scale factor operating section can set a larger moving scale factor than when the operating section is operated with a relatively small manipulated variable when the operating section is operated with a relatively large manipulated variable for the moving operation of the surgical tool.

수술용 내시경이 3차원 영상 획득 장치인 경우, 촬영 조건에 관한 정보는 수술용 내시경에 의해 촬영된 영상 정보의 해석을 통해 계산된 깊이(depth) 정보일 수 있다.When the surgical endoscope is a three-dimensional image acquisition device, the information about the photographing condition may be depth information calculated through analysis of image information taken by the endoscope for surgery.

수술용 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상일 수 있다.
Surgical endoscopy may be one or more of laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, non-operative, cystoscopic, rectal, duodenal, mediastinal, and cardiac.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 마스터 인터페이스에서 수행되는 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체에 대한 위치 제어 방법으로서, 조작부를 이용하여 제어객체의 이동 조작을 위한 사용자 명령을 입력받는 단계와, 도구/비전 선택(Instrument/Vision Selection) 입력수단의 선택 정보에 따라 상응하는 제어객체의 위치 제어를 위한 조작 신호를 조작부의 조작량에 상응하도록 생성하는 단계를 포함하는 제어객체에 대한 위치 제어 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a position control method for a control object, the control object including at least one of a surgical endoscope and a surgical tool performed at a master interface, the method comprising: receiving a user command for moving a control object using an operation unit; And generating an operation signal for controlling the position of the corresponding control object in accordance with the selection information of the tool / vision selection input means in accordance with the manipulation amount of the manipulation portion. / RTI >

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체는 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상으로 지정될 수 있다.According to the selection information of the tool / vision selection input means, the control object may be designated as at least one of a surgical endoscope and a surgical tool.

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체가 수술용 내시경 및 수술도구로 지정된 경우, 생성하는 단계는 조작부의 조작 방향에 상응하는 방향으로 수술용 내시경 및 수술도구가 정렬 상태를 유지하며 이동되도록 하는 조작 신호를 생성할 수 있다.When the control object is designated as the surgical endoscope and the surgical tool according to the selection information of the tool / vision selection input means, the generating step maintains the alignment state of the surgical endoscope and the surgical tool in the direction corresponding to the operation direction of the operation portion, Can be generated.

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체가 수술용 내시경 및 수술도구로 지정된 경우, 수술부위 중 임의의 부위를 잡고 있는 상태인 수술도구, 수술용 내시경에 의해 그 끝단이 촬영되지 않는 수술도구, 죠(jaw)가 다물어져 있는 상태인 수술도구, 수술자에 의해 고정 상태를 유지하도록 지정된 수술도구 및 복수의 조작부에 각각 구비된 고정 상태 유지 버튼 중 임의의 고정 상태 버튼이 눌려진 경우 해당 조작부에 상응하도록 설정된 수술도구 중 하나 이상은 조작부의 조작에 관계없이 이동하지 않고 그 위치를 유지할 수 있다.When the control object is designated as a surgical endoscope and a surgical tool according to the selection information of the tool / vision selection input means, the surgical tool holding the arbitrary portion of the surgical site, the surgery in which the end is not taken by the surgical endoscope, When a certain fixed state button among the fixed state maintaining buttons provided on the operation tool, the surgical tool in a state where the jaws are closed, the surgical tool designated to keep the fixed state by the operator, and the plurality of operation parts, One or more of the correspondingly set surgical tools can maintain their position without moving regardless of the operation of the operating portion.

조작부의 조작량에 상응하도록 제어되는 제어객체의 위치 이동량은 이동 스케일 팩터(Motion Scale Factor)에 종속되어 결정될 수 있다.The amount of movement of the control object controlled to correspond to the manipulation amount of the manipulation portion can be determined depending on the motion scale factor.

생성하는 단계는, 수술용 내시경으로부터 현재 제공되는 현재 영상 정보가 수술용 내시경에 의해 제공된 영상 정보들 중 어느 하나인 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하는 단계와, 축소 또는 확대된 경우 그 축소 또는 확대 정도에 선형적 또는 비선형적으로 비례하도록 이동 스케일 팩터를 조정하여 재설정하는 단계와, 재설정된 이동 스케일 팩터에 부합하도록 변환된 조작량에 상응하는 조작 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어객체에 대한 위치 제어 방법이 제공된다.Wherein the generating step includes the steps of: determining whether the current image information currently provided from the surgical endoscope has been reduced or enlarged relative to the reference image that is one of the image information provided by the surgical endoscope; Adjusting the moving scale factor so as to linearly or nonlinearly proportional to the degree of magnification or the degree of magnification, and generating an operation signal corresponding to the manipulated variable converted to match the reset moving scale factor A position control method for a control object is provided.

축소되었는지 확대되었는지를 판단하는 단계에서, 현재 영상 정보가 기준 이미지 중 일치하는 영역을 미리 설정된 영상 해석 기법에 따라 검출하여 구역 설정할 수 있다.The current image information may be detected and regioned according to a predetermined image analysis technique by matching an area of the reference image that corresponds to the current image information.

생성하는 단계는, 수술용 내시경의 촬영 조건에 관한 정보를 제공받는 단계와, 저장부에 미리 저장된 촬영 조건에 따른 하나 이상의 이동 스케일 팩터 중 제공받은 정보에 상응하는 이동 스케일 팩터를 추출하는 단계와, 조작부의 조작량을 추출된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 조작 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the generating step includes the steps of: receiving information on an imaging condition of a surgical endoscope; extracting a moving scale factor corresponding to information provided from one or more moving scale factors according to an imaging condition stored in advance in a storage unit; And converting the manipulated variable of the manipulating portion into an equivalent to the extracted moving scale factor to generate an manipulation signal.

촬영 조건은 수술용 내시경의 영상 촬영 줌 배율, 촬영 위치, 수술 부위 표면과의 거리 및 수술용 내시경에 의해 촬영되는 수술 부위의 실제 크기 중 하나 이상일 수 있다.The photographing conditions may be at least one of the image capturing zoom magnification of the surgical endoscope, the photographing position, the distance from the surface of the surgical site, and the actual size of the surgical site photographed by the surgical endoscope.

영상 촬영 줌 배율이 고배율인 경우의 이동 스케일 팩터가 영상 촬영 줌 배율이 저배율인 경우의 이동 스케일 팩터보다 상대적으로 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor in the case where the image capturing zoom magnification factor is high can be a value relatively smaller than the moving scale factor in the case where the image capturing zoom factor is low.

수술용 내시경이 상대적으로 더 인체 내부로 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터가 수술용 내시경이 상대적으로 덜 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터보다 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor when the surgical endoscope is relatively inserted into the human body may be smaller than the moving scale factor when the surgical endoscope is inserted relatively less.

수술 부위 표면과의 거리를 감지하기 위해 구비된 센서로부터 센싱값을 수신하는 단계를 더 포함하되, 수술부위 표면과의 거리가 가까울수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.Receiving a sensing value from a sensor provided to sense a distance to a surgical site surface, wherein a moving scale factor may be set to a relatively small value as the distance from the surface of the surgical site is closer.

촬영되는 수술부위의 실제 크기가 작아질수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.The smaller the actual size of the surgical site to be photographed, the smaller the moving scale factor can be set to a relatively small value.

촬영 조건의 변동에 따라 이동 스케일 팩터는 실시간 연산되어 저장부에 저장 처리될 수 있다.The moving scale factor can be computed in real time and stored in the storage unit according to the variation of the photographing condition.

제어객체의 위치 제어를 위해 조작부가 상대적으로 큰 조작량으로 조작되는 경우, 조작부가 상대적으로 적은 조작량으로 조작되는 경우보다 큰 이동 스케일 팩터가 설정될 수 있다.A larger moving scale factor can be set when the operating portion is operated with a relatively large manipulated variable for controlling the position of the control object, when the operating portion is operated with a relatively small manipulated variable.

수술용 내시경이 3차원 영상 획득 장치인 경우, 촬영 조건에 관한 정보는 수술용 내시경에 의해 촬영된 영상 정보의 해석을 통해 계산된 깊이(depth) 정보일 수 있다.
When the surgical endoscope is a three-dimensional image acquisition device, the information about the photographing condition may be depth information calculated through analysis of image information taken by the endoscope for surgery.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체가 장착되는 수술용 로봇 시스템에 포함되어 제어객체의 이동 속도를 제어하는 마스터 인터페이스로서, 제어객체의 이동 조작을 위한 사용자 명령을 입력받는 조작부와, 도구/비전 선택(Instrument/Vision Selection) 입력수단의 선택 정보에 따라 상응하는 제어객체의 이동 속도를 제어하기 위한 조작 신호를 조작부의 조작량에 상응하도록 생성하는 조작 신호 생성부를 포함하는 마스터 인터페이스가 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a master interface for controlling a movement speed of a control object included in a surgical robot system to which a control object, which is at least one of a surgical endoscope and a surgical tool, An operation signal generation unit for generating an operation signal for controlling the movement speed of the corresponding control object in accordance with the selection information of the tool / vision selection input means in accordance with the operation amount of the operation unit; A master interface is provided.

조작 신호 생성부는 속도제어 모드가 선택되었는지 여부를 판단하고, 선택된 경우에만 상기 이동 속도를 제어하기 위한 조작 신호를 생성할 수 있다.The operation signal generation unit may determine whether or not the speed control mode is selected and generate an operation signal for controlling the movement speed only when the speed control mode is selected.

조작부의 조작량이 상대적으로 클수록 제어객체의 이동 속도는 상대적으로 큰 값으로 지정될 수 있다.The movement speed of the control object can be set to a relatively large value as the operation amount of the operation portion is relatively large.

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체는 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상으로 지정될 수 있다.According to the selection information of the tool / vision selection input means, the control object may be designated as at least one of a surgical endoscope and a surgical tool.

도구/비전 선택 입력수단은 제어객체의 지정을 위해 하나 이상의 버튼으로 구성될 수 있다.The tool / vision selection input means may be constituted by one or more buttons for specifying the control object.

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체가 수술용 내시경 및 수술도구로 지정된 경우, 조작 신호 생성부는 조작부의 조작 방향에 상응하는 방향으로 수술용 내시경 및 수술도구가 정렬 상태를 유지하며 이동되도록 하는 조작 신호를 생성할 수 있다.When the control object is designated as the surgical endoscope and the surgical tool according to the selection information of the tool / vision selection input means, the operation signal generating unit maintains the alignment state of the surgical endoscope and the surgical tool in the direction corresponding to the operation direction of the operation unit, Can be generated.

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체가 수술용 내시경 및 수술도구로 지정된 경우, 수술부위 중 임의의 부위를 잡고 있는 상태인 수술도구, 수술용 내시경에 의해 그 끝단이 촬영되지 않는 수술도구, 죠(jaw)가 다물어져 있는 상태인 수술도구, 수술자에 의해 고정 상태를 유지하도록 지정된 수술도구 및 복수의 조작부에 각각 구비된 고정 상태 유지 버튼 중 임의의 고정 상태 버튼이 눌려진 경우 해당 조작부에 상응하도록 설정된 수술도구 중 하나 이상은 조작부의 조작에 관계없이 이동하지 않고 그 위치를 유지할 수 있다.When the control object is designated as a surgical endoscope and a surgical tool according to the selection information of the tool / vision selection input means, the surgical tool holding the arbitrary portion of the surgical site, the surgery in which the end is not taken by the surgical endoscope, When a certain fixed state button among the fixed state maintaining buttons provided on the operation tool, the surgical tool in a state where the jaws are closed, the surgical tool designated to keep the fixed state by the operator, and the plurality of operation parts, One or more of the correspondingly set surgical tools can maintain their position without moving regardless of the operation of the operating portion.

조작부의 조작량에 상응하도록 제어되는 제어객체의 이동 속도는 이동 스케일 팩터(Motion Scale Factor)에 종속되어 결정될 수 있다.The moving speed of the control object controlled to correspond to the manipulated variable of the manipulation portion can be determined depending on the motion scale factor.

수술용 내시경으로부터 제공되는 영상 정보들 중 하나 이상인 기준 이미지와 기준 이미지에 상응하는 이동 스케일 팩터를 저장하는 저장부와, 수술용 내시경으로부터 현재 제공되는 현재 영상 정보가 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하고, 그 축소 또는 확대 정도에 선형적 또는 비선형적으로 비례하도록 이동 스케일 팩터를 조정하여 재설정하는 스케일 팩터 연산부를 더 포함하되, 조작 신호 생성부는 조작부의 조작량을 재설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 조작 신호를 생성할 수 있다.A storage unit for storing a moving image scale factor corresponding to a reference image and at least one of image information provided from a surgical endoscope; and a storage unit for storing current image information currently provided from the surgical endoscope, Further comprising a scale factor arithmetic unit for adjusting and resetting the motion scale factor so as to linearly or nonlinearly proportional to a degree of reduction or enlargement of the motion scale factor, wherein the manipulation signal generator converts the manipulated variable of the manipulation unit into a corresponding motion scale factor So that an operation signal can be generated.

스케일 팩터 연산부는 현재 영상 정보가 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하기 위해, 현재 영상 정보가 기준 이미지 중 일치하는 영역을 미리 설정된 영상 해석 기법에 따라 검출하여 구역 설정할 수 있다.The scale factor operation unit can detect the current image information in the reference image in accordance with a preset image analysis technique to determine whether the current image information is reduced or enlarged relative to the reference image.

스케일 팩터 연산부는 설정된 구역의 가로 사이즈, 세로 사이즈, 대각선 길이 및 넓이 중 하나 이상인 환산 정보와 기준 이미지에서 환산 정보에 대응되는 정보간의 비례 관계를 이용하여 이동 스케일 팩터를 조정할 수 있다.The scale factor operation unit can adjust the movement scale factor using the proportional relationship between the conversion information that is at least one of the horizontal size, the vertical size, the diagonal line length, and the width of the set region and the information corresponding to the conversion information in the reference image.

수술용 내시경의 촬영 조건에 따른 하나 이상의 이동 스케일 팩터를 저장하는 저장부와, 수술용 내시경의 촬영 조건에 관한 정보를 제공받아 상응하는 이동 스케일 팩터를 저장부에서 검색하여 적용할 이동 스케일 팩터로 설정하는 스케일 팩터 연산부를 더 포함하되, 조작 신호 생성부는 조작부의 조작량을 설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 조작 신호를 생성할 수 있다.A storage unit for storing at least one moving scale factor according to a photographing condition of the endoscope for surgery; a storage unit for receiving information on photographing conditions of the endoscope for operation and searching for a corresponding moving scale factor in a storage unit, The operation signal generating unit may generate an operation signal by converting the operation amount of the operation unit to a value corresponding to the set moving scale factor.

촬영 조건은 수술용 내시경의 영상 촬영 줌 배율, 촬영 위치, 수술 부위 표면과의 거리 및 촬영되는 수술 부위의 실제 크기 중 하나 이상일 수 있다.The photographing conditions may be at least one of the image capturing zoom magnification, the photographing position, the distance from the surgical site surface, and the actual size of the surgical site to be photographed.

영상 촬영 줌 배율이 고배율인 경우의 이동 스케일 팩터가 영상 촬영 줌 배율이 저배율인 경우의 이동 스케일 팩터보다 상대적으로 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor in the case where the image capturing zoom magnification factor is high can be a value relatively smaller than the moving scale factor in the case where the image capturing zoom factor is low.

수술용 내시경이 상대적으로 더 인체 내부로 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터가 수술용 내시경이 상대적으로 덜 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터보다 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor when the surgical endoscope is relatively inserted into the human body may be smaller than the moving scale factor when the surgical endoscope is inserted relatively less.

수술 부위 표면과의 거리를 감지하기 위해 구비된 센서로부터 센싱값을 수신하되, 수술부위 표면과의 거리가 가까울수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.The mobile scale factor may be set to a relatively small value as the distance from the surface of the surgical site is closer to the sensed value from a sensor provided to sense the distance to the surgical site surface.

촬영되는 수술부위의 실제 크기가 작아질수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.The smaller the actual size of the surgical site to be photographed, the smaller the moving scale factor can be set to a relatively small value.

촬영 조건의 변동에 따라 이동 스케일 팩터는 실시간 연산되어 저장부에 저장 처리될 수 있다.The moving scale factor can be computed in real time and stored in the storage unit according to the variation of the photographing condition.

스케일 팩터 연산부는, 수술 도구의 이동 조작을 위해 조작부가 상대적으로 큰 조작량으로 조작되는 경우, 조작부가 상대적으로 적은 조작량으로 조작되는 경우보다 큰 이동 스케일 팩터를 설정할 수 있다.The scale factor operating section can set a larger moving scale factor than when the operating section is operated with a relatively small manipulated variable when the operating section is operated with a relatively large manipulated variable for the moving operation of the surgical tool.

수술용 내시경이 3차원 영상 획득 장치인 경우, 촬영 조건에 관한 정보는 수술용 내시경에 의해 촬영된 영상 정보의 해석을 통해 계산된 깊이(depth) 정보일 수 있다.When the surgical endoscope is a three-dimensional image acquisition device, the information about the photographing condition may be depth information calculated through analysis of image information taken by the endoscope for surgery.

수술용 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상일 수 있다.
Surgical endoscopy may be one or more of laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, non-operative, cystoscopic, rectal, duodenal, mediastinal, and cardiac.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체가 장착되는 수술용 로봇 시스템에서 수행되는 제어객체의 이동 속도 제어 방법으로서, 조작부를 이용하여 제어객체의 이동 조작을 위한 사용자 명령을 입력받는 단계와, 도구/비전 선택(Instrument/Vision Selection) 입력수단의 선택 정보에 따라 상응하는 제어객체의 이동 속도를 제어하기 위한 조작 신호를 조작부의 조작량에 상응하도록 생성하는 단계를 포함하는 제어객체의 이동 속도 제어 방법이 제공된다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a movement speed of a control object performed in a surgical robot system, the control object being mounted on at least one of a surgical endoscope and a surgical tool, A step of receiving a user command and a step of generating an operation signal for controlling the movement speed of the corresponding control object according to the selection information of the instrument / A control method for controlling the moving speed of the control object is provided.

생성하는 단계에서, 조작부의 조작량이 상대적으로 클수록 제어객체의 이동 속도는 상대적으로 큰 값으로 지정될 수 있다.In the generating step, the movement speed of the control object can be set to a relatively large value as the manipulation amount of the manipulation portion is relatively large.

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체는 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상으로 지정될 수 있다.According to the selection information of the tool / vision selection input means, the control object may be designated as at least one of a surgical endoscope and a surgical tool.

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체가 수술용 내시경 및 수술도구로 지정된 경우, 생성하는 단계는, 조작부의 조작 방향에 상응하는 방향으로 수술용 내시경 및 수술도구가 정렬 상태를 유지하며 이동되도록 하는 조작 신호를 생성할 수 있다. When the control object is designated as the surgical endoscope and the surgical tool according to the selection information of the tool / vision selection input means, the generating step maintains the alignment state of the surgical endoscope and the surgical tool in the direction corresponding to the operation direction of the operation unit It is possible to generate an operation signal to be moved.

도구/비전 선택 입력수단의 선택 정보에 따라 제어객체가 수술용 내시경 및 수술도구로 지정된 경우, 수술부위 중 임의의 부위를 잡고 있는 상태인 수술도구, 수술용 내시경에 의해 그 끝단이 촬영되지 않는 수술도구, 죠(jaw)가 다물어져 있는 상태인 수술도구, 수술자에 의해 고정 상태를 유지하도록 지정된 수술도구 및 복수의 조작부에 각각 구비된 고정 상태 유지 버튼 중 임의의 고정 상태 버튼이 눌려진 경우 해당 조작부에 상응하도록 설정된 수술도구 중 하나 이상은 조작부의 조작에 관계없이 이동하지 않고 그 위치를 유지할 수 있다.When the control object is designated as a surgical endoscope and a surgical tool according to the selection information of the tool / vision selection input means, the surgical tool holding the arbitrary portion of the surgical site, the surgery in which the end is not taken by the surgical endoscope, When a certain fixed state button among the fixed state maintaining buttons provided on the operation tool, the surgical tool in a state where the jaws are closed, the surgical tool designated to keep the fixed state by the operator, and the plurality of operation parts, One or more of the correspondingly set surgical tools can maintain their position without moving regardless of the operation of the operating portion.

조작부의 조작량에 상응하도록 제어되는 제어객체의 이동 속도는 이동 스케일 팩터(Motion Scale Factor)에 종속되어 결정될 수 있다.The moving speed of the control object controlled to correspond to the manipulated variable of the manipulation portion can be determined depending on the motion scale factor.

생성하는 단계는, 수술용 내시경으로부터 현재 제공되는 현재 영상 정보가 수술용 내시경에 의해 제공된 영상 정보들 중 어느 하나인 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하는 단계와, 축소 또는 확대된 경우 그 축소 또는 확대 정도에 선형적 또는 비선형적으로 비례하도록 이동 스케일 팩터를 조정하여 재설정하는 단계와, 재설정된 이동 스케일 팩터에 부합하도록 변환된 조작량에 상응하는 조작 신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제어객체에 대한 위치 제어 방법이 제공된다.Wherein the generating step includes the steps of: determining whether the current image information currently provided from the surgical endoscope has been reduced or enlarged relative to the reference image that is one of the image information provided by the surgical endoscope; Adjusting the moving scale factor so as to linearly or nonlinearly proportional to the degree of magnification or the degree of magnification, and generating an operation signal corresponding to the manipulated variable converted to match the reset moving scale factor A position control method for a control object is provided.

축소되었는지 확대되었는지를 판단하는 단계에서, 현재 영상 정보가 기준 이미지 중 일치하는 영역을 미리 설정된 영상 해석 기법에 따라 검출하여 구역 설정할 수 있다.The current image information may be detected and regioned according to a predetermined image analysis technique by matching an area of the reference image that corresponds to the current image information.

생성하는 단계는, 수술용 내시경의 촬영 조건에 관한 정보를 제공받는 단계와, 저장부에 미리 저장된 촬영 조건에 따른 하나 이상의 이동 스케일 팩터 중 제공받은 정보에 상응하는 이동 스케일 팩터를 추출하는 단계와, 조작부의 조작량을 추출된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 조작 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the generating step includes the steps of: receiving information on an imaging condition of a surgical endoscope; extracting a moving scale factor corresponding to information provided from one or more moving scale factors according to an imaging condition stored in advance in a storage unit; And converting the manipulated variable of the manipulating portion into an equivalent to the extracted moving scale factor to generate an manipulation signal.

촬영 조건은 수술용 내시경의 영상 촬영 줌 배율, 촬영 위치, 수술 부위 표면과의 거리 및 수술용 내시경에 의해 촬영되는 수술 부위의 실제 크기 중 하나 이상일 수 있다.The photographing conditions may be at least one of the image capturing zoom magnification of the surgical endoscope, the photographing position, the distance from the surface of the surgical site, and the actual size of the surgical site photographed by the surgical endoscope.

영상 촬영 줌 배율이 고배율인 경우의 이동 스케일 팩터가 영상 촬영 줌 배율이 저배율인 경우의 이동 스케일 팩터보다 상대적으로 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor in the case where the image capturing zoom magnification factor is high can be a value relatively smaller than the moving scale factor in the case where the image capturing zoom factor is low.

수술용 내시경이 상대적으로 더 인체 내부로 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터가 수술용 내시경이 상대적으로 덜 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터보다 작은 값을 가질 수 있다.The moving scale factor when the surgical endoscope is relatively inserted into the human body may be smaller than the moving scale factor when the surgical endoscope is inserted relatively less.

수술 부위 표면과의 거리를 감지하기 위해 구비된 센서로부터 센싱값을 수신하는 단계를 더 포함하되, 수술부위 표면과의 거리가 가까울수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.Receiving a sensing value from a sensor provided to sense a distance to a surgical site surface, wherein a moving scale factor may be set to a relatively small value as the distance from the surface of the surgical site is closer.

촬영되는 수술부위의 실제 크기가 작아질수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정될 수 있다.The smaller the actual size of the surgical site to be photographed, the smaller the moving scale factor can be set to a relatively small value.

촬영 조건의 변동에 따라 이동 스케일 팩터는 실시간 연산되어 저장부에 저장 처리될 수 있다.The moving scale factor can be computed in real time and stored in the storage unit according to the variation of the photographing condition.

제어객체의 위치 제어를 위해 조작부가 상대적으로 큰 조작량으로 조작되는 경우, 조작부가 상대적으로 적은 조작량으로 조작되는 경우보다 큰 이동 스케일 팩터가 설정될 수 있다.A larger moving scale factor can be set when the operating portion is operated with a relatively large manipulated variable for controlling the position of the control object, when the operating portion is operated with a relatively small manipulated variable.

수술용 내시경이 3차원 영상 획득 장치인 경우, 촬영 조건에 관한 정보는 수술용 내시경에 의해 촬영된 영상 정보의 해석을 통해 계산된 깊이(depth) 정보일 수 있다.When the surgical endoscope is a three-dimensional image acquisition device, the information about the photographing condition may be depth information calculated through analysis of image information taken by the endoscope for surgery.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 실시예에 따르면, 복강경을 통해 촬영된 영상 정보가 어느 영역 및 어느 범위의 피사체에 관한 것인지에 따라 수술도구의 이동 스케일 팩터를 적응적으로 가변할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, there is an effect that the moving scale factor of the surgical tool can be adaptively changed according to the area and the range of the object of the image information photographed through the laparoscope.

또한, 수술 시간의 단축 및 수술 진행 과정에서의 수술자 피로감 감소가 가능하고, 표시되는 영상 정보를 토대로 수술 도구의 이동 거리를 직관적으로 인식할 수 있도록 하는 효과도 있다.Further, it is possible to shorten the operation time and reduce the fatigue of the operator during the operation progress, and also to intuitively recognize the moving distance of the surgical tool based on the displayed image information.

또한, 복강경 및/또는 수술도구의 조작 편의성을 극대화할 수 있는 효과도 있다.In addition, there is also an effect of maximizing the operation convenience of the laparoscope and / or the surgical tool.

또한, 복강경의 조작을 위해 이용되는 카메라 버튼을 개선하고 별도의 위치제어/속도제어 버튼을 추가함으로써 새로운 동작을 구현할 수 있는 효과도 있다.
Further, there is an effect that a new operation can be realized by improving the camera button used for laparoscopic operation and adding a separate position control / speed control button.

도 1은 종래 기술에 따른 수술용 로봇 시스템의 전체 구조를 나타낸 평면도.
도 2는 종래 기술에 따른 수술용 로봇 시스템의 마스터 인터페이스를 나타낸 개념도.
도 3a 및 도 3b는 종래 기술에 따른 수술용 로봇 시스템에 구비된 인스트루먼트의 이동 제어 과정을 나타낸 개념도.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도.
도 4b 및 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정(fixed) MSF(Motion Scale Factor) 적용 개념을 나타낸 도면.
도 4d 및 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적(adaptive) MSF 적용 개념을 나타낸 도면.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 스케일 팩터의 적응적 조정 개념을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 스케일 팩터의 적응적 조정 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 위치제어 모드 결정 방법을 나타낸 순서도.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 속도제어 모드 결정 방법을 나타낸 순서도.
1 is a plan view showing the entire structure of a surgical robot system according to the prior art;
2 is a conceptual diagram showing a master interface of a surgical robot system according to the prior art;
FIG. 3A and FIG. 3B are conceptual views illustrating a movement control process of an instrument included in the surgical robot system according to the related art.
FIG. 4A is a block diagram schematically showing a configuration of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention; FIG.
4B and 4C illustrate a concept of applying a fixed MSF (Motion Scale Factor) according to an embodiment of the present invention.
Figures 4D and 4E illustrate an adaptive MSF application concept in accordance with an embodiment of the present invention.
5A and 5B illustrate the concept of adaptive adjustment of a moving scale factor according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of adaptively adjusting a moving scale factor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart illustrating a method of determining a position control mode of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention. FIG.
8 is a flowchart illustrating a method for determining a speed control mode of a surgical robot system according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In the present application, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there is a feature, a number, a step, an operation, an element, a component or a combination thereof described in the specification, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, .

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이고, 도 4b 및 4c는 본 발명의 일 실시예에 따른 고정(fixed) MSF(Motion Scale Factor) 적용 개념을 나타낸 도면이며, 도 4d 및 4e는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적(adaptive) MSF 적용 개념을 나타낸 도면이고, 도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 스케일 팩터의 적응적 조정 개념을 나타낸 도면이다.FIG. 4A is a block diagram schematically showing the configuration of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention. FIG. 4B and FIG. 4C are views showing a fixed MSF (Motion Scale Factor) applied according to an embodiment of the present invention FIGS. 4D and 4E are views showing an adaptive MSF application concept according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5A and 5B are views showing adaptation of a mobile scale factor according to an embodiment of the present invention FIG.

도 4a를 참조하면, 수술용 로봇 시스템은 마스터 로봇(1)과 슬레이브 로봇(2)을 포함하여 구성될 수 있으며, 마스터 로봇(1)과 슬레이브 로봇(2)은 독립적으로 구현되거나 일체형으로 구현될 수 있다. 4A, the surgical robot system may include a master robot 1 and a slave robot 2. The master robot 1 and the slave robot 2 may be implemented independently or integrally, .

마스터 로봇(1)은 영상 입력부(410), 화면 표시부(420), 암 조작부(430), 조작신호 생성부(450), 스케일 팩터 연산부(440) 및 제어부(460)를 포함한다. 도시되지는 않았으나, 마스터 로봇(1)은 저장부를 더 구비할 수 있다. 슬레이브 로봇(2)은 로봇 암(3) 및 복강경(5)을 포함한다.The master robot 1 includes an image input unit 410, a screen display unit 420, a dark operation unit 430, an operation signal generation unit 450, a scale factor operation unit 440 and a control unit 460. Although not shown, the master robot 1 may further include a storage unit. The slave robot 2 includes a robot arm 3 and a laparoscope 5. [

영상 입력부(410)는 슬레이브 로봇(2)의 복강경(5)에 구비된 카메라를 통해 입력된 영상을 유선 또는 무선 통신망을 통해 수신한다.The image input unit 410 receives an image input through a camera provided in the laparoscope 5 of the slave robot 2 via a wired or wireless communication network.

화면 표시부(420)는 영상 입력부(410)를 통해 수신된 영상에 상응하는 화상 이미지를 시각(視覺)적 정보로 출력한다. 화면 표시부(420)는 모니터(6) 등의 형태로 구현될 수 있으며, 수신된 영상이 화면 표시부(420)를 통해 화상 이미지로 출력되도록 하기 위한 영상 처리 프로세스가 제어부(460) 또는 영상 처리부(도시되지 않음)에 의해 수행될 수 있다.The screen display unit 420 outputs visual images corresponding to images received through the image input unit 410 as visual information. The screen display unit 420 may be realized in the form of a monitor 6 or the like and an image processing process for causing the received image to be output as an image image through the screen display unit 420 may be performed by the control unit 460 or the image processing unit ). ≪ / RTI >

암 조작부(430)는 슬레이브 로봇(2)의 로봇 암(3) 및/또는 복강경(5)의 위치 및 기능을 수술자가 조작할 수 있도록 하는 수단이다. 암 조작부(430)는 도 2에 예시된 바와 같이 핸들의 형상으로 형성될 수 있으나, 그 형상이 이에 제한되지 않으며 동일한 목적 달성을 위한 다양한 형상으로 변형 구현될 수 있다. 또한, 예를 들어 일부는 핸들 형상으로, 다른 일부는 클러치 버튼 등의 다른 형상으로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 수술자는 암 조작부(430)를 파지한 상태에서 임의의 방향으로 암 조작부(430)를 조작하는 경우 그 방향으로 수술도구가 움직이도록 조작할 수 있다. 암 조작부(430)는 예를 들어 3차원 공간상에서 기울임 조작될 수도 있으나, 암 조작부(430)의 구현 방식에 따라 조작 방식은 다양할 수 있을 것이다. 즉, 본 명세서에서 수술도구 및/또는 복강경(5)의 움직임 조작 등을 위해 일 단부가 고정되고 임의의 방향으로 타 단부를 기울여 조작 명령을 입력받는 구조의 암 조작부(430)를 예로 들어 설명하지만, 수술자의 조작 명령을 입력받기 위한 암 조작부(430)의 구조가 다양할 수 있으며, 채택된 구조에 따라 조작 명령을 입력하는 방식은 다양할 수 있다.The arm control section 430 is a means for enabling an operator to operate the position and function of the robot arm 3 and / or the laparoscope 5 of the slave robot 2. [ The arm control unit 430 may be formed in the shape of a handle as illustrated in FIG. 2. However, the shape is not limited thereto, and may be modified into various shapes to achieve the same purpose. Further, for example, a part may be formed in a handle shape, and the other part may be formed in another shape such as a clutch button or the like. For example, when the operator manipulates the arm control part 430 in an arbitrary direction while holding the arm control part 430, the operator can manipulate the surgical tool to move in that direction. The dark operation unit 430 may be tilted in three-dimensional space, for example, but the operation mode may vary depending on the implementation of the dark operation unit 430. [ That is, in the present specification, the arm control unit 430 having a structure in which one end is fixed and the other end is tilted in an arbitrary direction and an operation command is inputted for the operation of the surgical tool and / or the laparoscope 5 And the arm operation unit 430 for receiving an operation command of the operator may be various, and the manner of inputting the operation command according to the adopted structure may be various.

상술한 바와 같이, 마스터 로봇(1)의 마스터 인터페이스(4)에는 하나 이상의 기능 버튼이 구비될 수 있으며, 각 기능 버튼은 물리적 실체를 가지는 기구적 형태의 버튼/스위치로 구현되거나, 화면 표시부(420)를 통해 디스플레이되고 수술자의 터치에 의해 동작되는 소프트웨어 형태의 버튼/스위치로 구현될 수 있습니다.As described above, the master interface 4 of the master robot 1 may include one or more function buttons, and each function button may be implemented as a mechanical button / switch having a physical entity, ) And can be implemented as software-like buttons / switches that are operated by the operator's touch.

마스터 인터페이스(4)에 구비되는 기능 버튼은 예를 들어 마스터 재위치 버튼, 도구/비전 선택 버튼 및 위치제어/속도제어 모드 버튼 중 하나 이상을 포함할 수 있다. The function buttons included in the master interface 4 may include at least one of a master repositioning button, a tool / vision selection button, and a position control / speed control mode button, for example.

마스터 재위치(Master Reposition, MR) 버튼은 수술자가 마스터 로봇(1)을 이용한 조작에 따른 조작 명령이 슬레이브 로봇(2)으로 전달되지 않도록 하기 위해 수술 로봇 시스템이 마스터 재위치 모드에서 동작되도록 하는 버튼이다. 수술자는 마스터 재위치 버튼을 이용하여 암 조작부(430)를 원래의 위치로 복귀시킴으로써 이후 설명되는 위치제어/속도제어 모드에서의 위치/속도 제어를 위한 시작점을 새로 설정할 수 있다. The Master Reposition (MR) button is a button for allowing the surgical robot system to operate in the master repositioning mode in order to prevent an operation command by the operator using the master robot 1 from being transmitted to the slave robot 2 to be. The operator can newly set the starting point for the position / speed control in the position control / speed control mode, which will be described later, by returning the arm control portion 430 to the original position by using the master repositioning button.

도구/비전 선택(Instrument/Vision Selection, IVS) 버튼은 수술자가 마스터 로봇(1)의 암 조작부(430) 등을 이용한 조작을 수행할 때, 조작 결과에 따라 복강경(5) 및 수술도구 중 하나 이상이 조작되도록 하기 위한 버튼이다. 이는 종래 기술에 따른 수술 로봇 시스템에 적용된 카메라 버튼의 용도 및 기능을 개량 확장한 것으로서, 수술자는 도구/비전 선택 버튼을 이용하여 암 조작부(430)의 조작에 따라 수술도구가 움직이는 도구제어 모드, 암 조작부(430)의 조작에 따라 복강경(5)이 움직이는 비전제어 모드 및 암 조작부(430)의 조작에 따라 수술도구와 복강경(5)이 모두 움직이는 통합제어 모드 중 하나 이상인 동작 모드를 지정할 수 있다. The Instrument / Vision Selection (IVS) button is used to select one or more of the laparoscope 5 and the surgical instrument according to the operation result when the operator performs an operation using the arm control unit 430 or the like of the master robot 1 Is operated. This is an extension of the use and function of the camera button applied to the surgical robot system according to the prior art. The operator uses a tool / vision selection button to select a tool control mode in which the surgical tool moves according to the operation of the arm control unit 430, An operation mode that is one or more of a vision control mode in which the laparoscope 5 moves according to an operation of the operation unit 430 and an integrated control mode in which both the surgical tool and the laparoscope 5 are moved in accordance with the operation of the arm operation unit 430 can be designated.

전술한 바와 같이, IVS 버튼을 이용하여 복수의 동작 모드 중 임의의 동작 모드 선택이 가능하도록 하기 위해 예를 들어 IVS 버튼은 비전제어 버튼과 통합제어 버튼인 2개의 버튼으로 구성될 수 있다. 이 경우, 어느 하나의 버튼도 눌려지지 않은 상태에서는 도구제어 모드에서 구동되고, 비전제어 버튼만 눌려진 상태에서는 비전제어 모드에서 구동되며, 통합제어 버튼만 눌려진 상태에서는 통합제어 모드로서 구동되도록 할 수 있다. 이때, 2개의 버튼이 모두 눌려진 상태에서는 앞서 설명한 홀드 모드에서 구동되도록 할 수 있다. As described above, for example, the IVS button may be composed of a vision control button and an integrated control button, in order to enable an arbitrary operation mode selection among a plurality of operation modes using the IVS button. In this case, it is possible to drive in the tool control mode in the state where no button is pressed, in the vision control mode in the state in which only the vision control button is pressed, and in the integrated control mode in the state in which only the integrated control button is pressed . At this time, when both of the two buttons are pressed, it is possible to drive in the hold mode described above.

물론, IVS 버튼은 하나의 버튼으로 구현될 수도 있다. 예를 들어 IVS 버튼은 복수의 동작 모드 중 임의의 동작 모드 선택이 가능하도록 회전 조작되도록 구현될 수 있다. 다른 예로서, IVS 버튼은 누름 가능한 구조로 형성되어, 해당 버튼이 눌려지지 않은 상태에서는 도구제어 모드에서 구동되고, 누름 상태가 유지되면 비전제어 모드에서 구동되며, 더블클릭하면 통합제어 모드의 개시 및 추가로 1회 더 누르면 통합제어 모드가 종료되도록 구현될 수도 있다. Of course, the IVS button may also be implemented as a single button. For example, the IVS button can be configured to be rotated so as to be able to select any operation mode among a plurality of operation modes. As another example, the IVS button may be formed in a pushable structure. When the button is not pressed, the IVS button is driven in the tool control mode. When the pushing state is maintained, the IVS button is driven in thevision control mode. It may be implemented so that the integrated control mode is terminated when it is further pressed one more time.

수술자에 의해 IVS 버튼의 조작 상태, 즉 동작 모드에 대한 정보는 화면 표시부(420)를 통해 디스플레이될 수 있음은 당연하다.It is a matter of course that information on the operation state of the IVS button, that is, the operation mode, can be displayed by the operator through the screen display unit 420.

이와 같이, 수술 로봇 시스템의 동작 모드 지정을 위해 버튼의 구현 형태 및 버튼의 조작 형태는 다양할 수 있으며, 이러한 개념은 이하에서 설명되는 위치제어/속도제어 모드 버튼에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.As described above, the implementation mode of the button and the operation mode of the button may be various for specifying the operation mode of the surgical robot system, and the same concept can be applied to the position control / speed control mode button described below.

위치제어/속도제어 모드(Position/Velocity Mode, PVM) 버튼은 수술자가 마스터 로봇(1)의 암 조작부(430) 등을 이용한 조작이 위치제어 모드에서 기능하도록 할 것인지 속도제어 모드에서 기능하도록 할 것인지를 지정하기 위한 버튼이다. 여기서, 위치제어 모드는 암 조작부(430) 등의 조작에 따라 수술도구 또는 복강경의 위치가 이동(예를 들어, 수술도구 등의 조작)되도록 하기 위한 동작 모드이고, 속도제어 모드는 암 조작부(430) 등의 조작에 따라 수술도구 또는 복강경이 이동하는 속도(방향이 더 포함될 수 있음)가 변경되도록 하기 위한 동작 모드이다.The Position / Velocity Mode (PVM) button is used to determine whether the operator uses the arm control unit 430 of the master robot 1 to operate in the position control mode or in the speed control mode Button. Here, the position control mode is an operation mode for allowing the position of the surgical tool or the laparoscope to be moved (for example, operation of a surgical tool or the like) according to the operation of the arm control unit 430 or the like, ) To change the speed at which the surgical tool or the laparoscope moves (which may further include the direction).

PVM 버튼의 선택에 의해 수술 로봇 시스템은 위치제어 모드 또는 속도제어 모드에서 동작하게 되고, 각 동작 모드에서 조작되는 대상을 중심으로 정리하면 아래 [표 1]과 같다.
When the PVM button is selected, the surgical robot system operates in the position control mode or the speed control mode, and Table 1 summarizes the operation target in each operation mode.


제어대상Controlled object
위치제어 Position control 모드mode
(( PVMPVM 버튼 : 위치제어 선택) Button: select position control)
속도제어 Speed control 모드mode
(( PVMPVM 버튼 : 속도제어 선택) Button: select speed control)
수술도구Surgical tool
제어Control
- 수술도구의 위치제어 모드
- IVS 버튼 : 도구제어 선택
- Position control mode of surgical instruments
- IVS button: Select tool control
- 수술도구의 이동속도제어 모드
- IVS 버튼 : 도구제어 선택
- Movement speed control mode of surgical tool
- IVS button: Select tool control
복강경 제어Laparoscopic control - 복강경의 위치제어 모드
- IVS 버튼 : 비전제어 선택
- Laparoscopic position control mode
- IVS button: Vision control selection
- 복강경의 이동속도제어 모드
- IVS 버튼 : 비전제어 선택
- Laparoscopic movement speed control mode
- IVS button: Vision control selection
통합제어Integrated control - 수술도구 및 복강경의 위치제어 모드
- IVS 버튼 : 통합제어 선택
- Surgical tools and laparoscopic position control mode
- IVS button: select integrated control
- 수술도구 및 복강경의 이동속도제어 모드
- IVS 버튼 : 통합제어 선택
- Surgical tool and laparoscopic movement speed control mode
- IVS button: select integrated control

이하 도 4a 내지 도 5b를 계속 참조하여 수술용 로봇 시스템 및 이동 스케일 팩터의 적응적 조정 개념을 우선 설명한 후, 이후 도 7 및 도 8을 참조하여 위치제어 모드와 속도제어 모드에 대해 구체적으로 각각 설명하기로 한다. Hereinafter, the concept of adaptive adjustment of the surgical robot system and the moving scale factor will be described first with reference to FIGS. 4A to 5B, and thereafter, the position control mode and the speed control mode will be specifically described with reference to FIGS. 7 and 8 .

조작신호 생성부(450)는 로봇 암(3) 및/또는 복강경(5)의 위치 이동 또는 수술을 위한 조작을 위해 수술자가 암 조작부(430)를 조작하는 경우, 수술 로봇 시스템의 동작 모드 및 암 조작부(430)의 조작 상태에 상응하는 조작신호를 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송한다. 이때, 조작신호 생성부(450)는 제어부(460)의 제어에 의해 수술자가 선택한 동작 모드(예를 들어, 위치제어 모드, 속도제어 모드 등)에 상응하는 조작신호를 생성할 수 있다. 생성된 조작신호는 유선 또는 무선 통신망을 통해 송수신될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다. The operation signal generating unit 450 may control the operating mode of the surgical robot system and the operation mode of the surgical robot system when the operator operates the arm manipulating unit 430 for positional movement of the robot arm 3 and / An operation signal corresponding to the operation state of the operation unit 430 is generated and transmitted to the slave robot 2. [ At this time, the operation signal generating unit 450 can generate an operation signal corresponding to the operation mode (for example, the position control mode, the speed control mode, and the like) selected by the operator under the control of the controller 460. [ The generated operation signal can be transmitted and received through a wired or wireless communication network as described above.

또한, 조작신호 생성부(450)는 후술되는 바와 같이 스케일 팩터 연산부(440)가 이동 스케일 팩터를 갱신하여 설정하는 경우 이에 상응하는 조작신호를 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송한다.When the scale factor computing unit 440 updates and sets the moving scale factor as described later, the operation signal generating unit 450 generates an operation signal corresponding to the moving scale factor and transmits the operation signal to the slave robot 2.

스케일 팩터 연산부(440)는 복강경(5)에 의해 촬영되는 영상이 어느 크기 및/또는 어느 영역에 대한 피사체인 것인지를 인식하고, 수술자의 암 조작부(430) 조작량에 상응하도록 복강경(5) 또는/및 수술도구가 조작될 수 있도록 이동 스케일 팩터(MSF, Motion Scale Factor)를 조정한다. 예를 들어, 수술도구의 움직임과 암 조작부(430)간의 조작 관계는 "수술도구의 움직임량 = k x MSF x 암 조작부의 조작량"으로 정의될 수 있다. 여기서, k는 비례상수이다. 이러한 조작 관계는 암 조작부(430)의 조작량과 복강경(5)의 움직임량에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.The scale factor calculator 440 recognizes the size and / or the area of the subject photographed by the laparoscope 5 and recognizes the size of the laparoscope 5 and / And the motion scale factor (MSF) so that the surgical tool can be manipulated. For example, the operation relationship between the movement of the surgical tool and the arm operation unit 430 can be defined as "movement amount of the surgical tool = k x MSF x operation amount of the arm operation unit ". Here, k is a proportional constant. This manipulation relationship can be similarly applied to the manipulated variable of the arm control section 430 and the amount of motion of the laparoscope 5. [

스케일 팩터 연산부(440)에 의해 조정되는 MSF는 고정된 값들 중에서 수술자가 임의로 선택하여 지정할 수도 있으나, 수술 상황에 따라 적응적으로 조정되어 적용될 수 있다.The MSF adjusted by the scale factor calculator 440 may be arbitrarily selected by the operator from fixed values, but can be adaptively adjusted according to a surgical situation.

도 4b 및 4c에 예시된 바와 같이, 미리 설정되어 고정된 모드들(즉, 노멀 모드, 파인 모드, 울트라 파인 모드) 중에서 하나를 선택하면 선택된 모드에 따라 미리 지정된 MSF가 적용되도록 할 수 있다. 예를 들어, 노멀 모드에서는 마스터와 슬레이브의 비율인 MSF가 1:1로 지정된 경우, 암 조작부(430)를 이용하여 1만큼 이동 조작되면 슬레이브(즉, 수술도구 또는/및 복강경)도 동일한 크기인 1만큼 움직이도록 조작된다. 도시된 예를 참조하면, 파인 모드에서는 마스터가 3만큼 움직여야 슬레이브가 1만큼 움직이도록 조작될 것이고, 울트라 파인 모드에서는 마스터가 5만큼을 움직여야 슬레이브가 1만큼 움직이도록 조작될 것이다.As illustrated in FIGS. 4B and 4C, if one of the preset and fixed modes (i.e., the normal mode, the fine mode, and the ultra-fine mode) is selected, a predetermined MSF may be applied according to the selected mode. For example, in the normal mode, when the MSF, which is the ratio of the master to the slave, is set to 1: 1, when the slave (i.e., the surgical tool and / or the laparoscope) is moved by 1 using the arm control unit 430, 1 < / RTI > Referring to the illustrated example, in the fine mode, the master must be moved by three to operate the slave by one, and in the ultra-fine mode, the master must move by five to operate the slave by one.

MSF를 고정된 값으로 적용하는 방식으로, 전술한 바와 같이 각 모드별로 MSF가 미리 설정될 수도 있으나, 수술자가 화면 표시부(420)에 표시되는 복수의 선택값들(예를 들어, 1:1, 3:1, 5:1, 7:1, 10:1 등) 중 임의의 값을 선택하여 MSF로 지정할 수도 있음은 당연하다.The MSF may be set in advance for each mode as described above by applying the MSF to a fixed value. However, the MSF may be preset for a plurality of selection values (for example, 1: 1, 3: 1, 5: 1, 7: 1, 10: 1, etc.).

이와 같이, 마스터 또는 슬레이브 상황(예를 들어, 암 조작부의 조작량, 복강경의 삽입 정도, 환부와의 거리 등)에 의해 MSF가 변동되지 않고 고정하여 적용할 수도 있다(도 4c 참조).As described above, the MSF can be fixed and applied by the master or slave (for example, the manipulated amount of the female manipulation part, the insertion degree of the laparoscope, the distance to the affected part, and the like) (see FIG.

또한, 전술한 바와 같이 MSF는 수술 상황(예를 들어, 마스터 및/또는 슬레이브의 현재 상황 등)에 따라 적응적으로 조정되어 적용(adaptive MSF)될 수 있다.Also, as described above, the MSF can be adapted to adaptive MSF according to the surgical situation (e.g., the current situation of the master and / or the slave, etc.).

MSF가 적응적으로 조정되어 적용되는 경우로서, 화면 표시부(420)를 통해 출력되는 영상의 특성(예를 들어, 화면에 보이는 영상의 실제 크기)에 따라 적응적으로 조정되도록 할 수 있다. 예를 들어, 복강경(5)을 환부(즉, 수술 부위)에서 멀리 위치시키거나 배율 줌 아웃(zoom out)한 경우 화면 표시부(420)에는 상대적으로 덜 세밀하지만 넓은 부위에 대한 영상이 표시될 것이며, 이 경우 MSF는 상대적으로 큰 값을 가지도록 적응적 조정될 수 있다. 반대로, 복강경(5)을 환부(즉, 수술 부위)에 가까이 위치시키거나 배율 줌 인(zoom in)한 경우 화면 표시부(420)에는 상대적으로 세밀하지만 좁은 부위에 대한 영상이 표시될 것이며, 이 경우 MSF는 상대적으로 작은 값을 가지도록 적응적 조정될 수 있다. The MSF may be adaptively adjusted according to the characteristics of the image output through the screen display unit 420 (for example, the actual size of the image displayed on the screen) when the MSF is adaptively adjusted. For example, if the laparoscope 5 is positioned far away from the affected area (i.e., the surgical site) or zoomed out, the image on the screen display 420 will be relatively less detailed but wider , In which case the MSF can be adaptively adjusted to have a relatively large value. In contrast, when the laparoscope 5 is positioned close to the affected area (i.e., the surgical site) or zoomed in, the image on the relatively small but narrow area will be displayed on the screen display unit 420, The MSF can be adaptively adjusted to have a relatively small value.

다른 경우로서, 도 4d에 예시된 바와 같이 슬레이브가 처한 상황에 따라 MSF를 결정하기 위한 방법으로 SASC(Slave-dependent Adaptive Scaling Control) 방식이 적용될 수도 있으며, 이 경우 MSF는 슬레이브 상태의 함수로 표현될 수 있다. 예를 들어, 영상 해석을 통해 화면의 확대 또는 축소 여부를 파악하고 그에 따라 MSF를 변경할 수 있으며, 복강경(5)이 얼마나 삽입되었는지에 따라 MSF를 변경할 수 있으며, 복강경(5) 끝단에 거리감지 센서를 구비하여 환부와의 거리(depth)를 측정하고 그에 따라 MSF를 변경할 수 있고, 3차원 복강경(5)의 경우 영상처리에 의해 환부와의 거리(depth)를 측정하고 그에 따라 MSF를 변경할 수 있으며, 화면 표시부(420)를 통해 디스플레이되는 영역의 실제 크기에 따라 MSF를 변경(도 5a 및 5b 참조)하는 등의 다양한 방법이 적용될 수 있다. 각각의 경우에 대해서는 이후 도 5a 및 도 5b를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Alternatively, as illustrated in FIG. 4D, a slave-dependent adaptive scaling control (SASC) scheme may be applied as a method for determining an MSF according to a situation where a slave is located. In this case, the MSF may be expressed as a function of a slave state . For example, it is possible to determine whether the image is enlarged or reduced by the image analysis, change the MSF accordingly, change the MSF according to how much the laparoscope 5 is inserted, Dimensional laparoscope 5 can measure the distance to the affected part by the image processing and change the MSF according to the measured depth. , And changing the MSF according to the actual size of the area displayed through the screen display unit 420 (see FIGS. 5A and 5B). Each case will be described later in detail with reference to Figs. 5A and 5B.

이와 같이, 마스터 또는 슬레이브 상황(예를 들어, 암 조작부의 조작량, 복강경의 삽입 정도, 환부와의 거리 등)에 의해 MSF가 고정되지 않고 적응적 조정되어 적용할 수도 있다.As described above, the MSF may be adaptively adjusted without being fixed by the master or slave situation (for example, the manipulated amount of the female manipulation part, the insertion degree of the laparoscope, and the distance to the affected part).

마찬가지로, 도 4e에 예시된 바와 같이 마스터가 처한 상황에 따라 MSF를 결정하기 위한 방법으로 MASC(Master-dependent Adaptive Scaling Control) 방식이 적용될 수도 있고, 이 경우 MSF는 마스터 상태의 함수로 표현될 수 있다. Similarly, as illustrated in FIG. 4E, a master-dependent adaptive scaling control (MASC) scheme may be applied as a method for determining an MSF according to a situation of a master, in which case the MSF may be expressed as a function of the master state .

예를 들어, 암 조작부(430)가 이동 시작위치에서부터 조금 움직이면 MSF가 상대적으로 작은 값을 가지지만(즉, 슬레이브가 미세하게 천천히 움직임), 이동 시작 위치로부터 멀리 움직이면 MSF가 상대적으로 커지도록(즉, 슬레이브가 빨리 많이 움직이도록) 조정할 수 있을 것이다. 이 경우, 전술한 마스터 재위치 버튼이 눌려지면 이동 시작위치를 재설정할 수 있으며, 재설정된 이동 시작위치로부터의 조작시 전술한 바와 같이 MSF가 움직임량에 따라 조정되도록 할 수 있다.For example, if the arm control portion 430 moves a little from the movement start position, the MSF is relatively large (that is, the slave moves slightly slowly), but moves away from the movement start position , So that the slave moves a lot faster). In this case, the movement start position can be reset when the above-described master repositioning button is pressed, and the MSF can be adjusted according to the movement amount as described above in the operation from the reset movement start position.

이 때, MSF는 선형적으로 변할 수도 있고, 비선형적으로 변할 수도 있음은 당연하다. 또한, MSF는 실시간으로 계산된 값이 사용될 수도 있고, 미리 저장된 값이 사용될 수도 있다.At this time, it is natural that the MSF may change linearly or nonlinearly. Also, the MSF may use a value calculated in real time, or a pre-stored value may be used.

이하, 도 5a 및 5b를 참조하여, 스케일 팩터 연산부(440)에 의한 이동 스케일 팩터의 적응적 조정 방식을 간략히 설명한다. 도 5a 및 도 5b의 식별번호 510은 현재 복강경(5)에 의해 촬영되는 현재 촬영 영역을 나타내고, 식별번호 520은 복강경(5)에 의해 촬영될 수 있는 기준 촬영 영역을 나타낸다. 복강경(5)에 의해 촬영되는 촬영 영역의 실제 크기는 복강경(5)이 환부에 가까운 정도, 줌 인/아웃 정도 등의 요인에 의해 다양할 수 있으며, 배율 조정 등의 방식으로 현재 촬영 영역과 기준 촬영 영역은 일치할 수도 있다.Hereinafter, an adaptive adjustment method of the moving scale factor by the scale factor operator 440 will be briefly described with reference to FIGS. 5A and 5B. 5A and 5B show the current photographing region currently photographed by the laparoscope 5, and the reference numeral 520 designates a reference photographing region which can be photographed by the laparoscope 5. FIG. The actual size of the imaging region photographed by the laparoscope 5 may vary depending on factors such as the degree of proximity of the laparoscope 5 to the affected area, the degree of zoom in / out, and the like. The shooting area may match.

만일, 복강경(5)의 촬영 배율이 고배율로 설정되거나 복강경(5)이 수술 부위로 근접되도록 이동되는 경우, 도 5a의 510 및 도 5b에 도시된 바와 같이 복강경(5)에 의해 촬영되는 현재 촬영 영역(510)은 해당 복강경(5)이 수술 부위를 미리 설정된 위치 및 배율에서 촬영한 기준 촬영 영역(520)보다 작을 것이다.If the imaging magnification of the laparoscope 5 is set to a high magnification or the laparoscope 5 is moved so as to approach the surgical site, as shown in 510 and 5B in FIG. 5A, The region 510 may be smaller than the reference imaging region 520 in which the laparoscope 5 has taken the surgical site at a preset position and magnification.

그러나 만일, 복강경(5)의 촬영 배율이 저배율로 설정되거나 복강경(5)이 수술 부위에서 멀어지도록 이동되는 경우, 복강경(5)에 의해 촬영되는 현재 촬영 영역(510)은 기준 촬영 영역(520)과 일치하거나 커질 수 있을 것이다.However, if the imaging magnification of the laparoscope 5 is set at a low magnification or the laparoscope 5 is moved away from the surgical site, the current imaging area 510, which is taken by the laparoscope 5, Or greater.

도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같이, 현재 촬영 영역(510)이 기준 촬영 영역(520)보다 작은 경우에는, 수술자가 좁은 영역에서 세밀한 수술을 진행함이 일반적이므로 암 조작부(430)의 조작에 따른 수술 도구의 이동 스케일이 세밀하게 조정될 필요가 있다. 그러나 반대로, 현재 촬영 영역(510)이 기준 촬영 영역(520)과 일치하거나 커지는 경우에는, 수술자가 수술 부위를 전체적으로 관찰하거나 수술하고자 하는 작업 영역을 다른 부위로 이동함이 일반적이므로 암 조작부(430)의 조작에 따른 수술 도구의 이동 스케일이 상대적으로 크게 조정되어야 수술자의 직관적인 수술 도구 조작이 가능할 것이다. 5A and 5B, when the current photographing area 510 is smaller than the reference photographing area 520, it is common that the operator performs a detailed operation in a narrow area. Therefore, The movement scale of the surgical tool according to the present invention needs to be finely adjusted. On the contrary, when the current photographing area 510 is coincident with or larger than the reference photographing area 520, it is common that the operator observes the entire operation part or moves the operation area to be operated to another part. The manipulation scale of the surgical instrument according to the manipulation of the manipulator should be adjusted to a relatively large extent so that the operator can manipulate the surgical tool intuitively.

이와 같이, 복강경(5)이 촬영하는 피사체의 크기 및 이에 상응하도록 화면 표시부(420)를 통해 표시되는 영상 정보의 내용에 따라 이동 스케일 팩터(MSF)를 적응적 조정하는 방법은 다양할 것이다. There may be a variety of methods for adaptively adjusting the moving scale factor MSF according to the size of the subject photographed by the laparoscope 5 and the content of the image information displayed through the screen display unit 420 correspondingly.

이동 스케일 팩터를 적응적 조정하는 방법들 중 몇 가지를 예시적으로 설명하면 다음과 같다. 물론, 이동 스케일 팩터의 적응적 조정 방법이 이하에서 예시적 설명되는 사항만으로 제한되지는 않으며, 또한 이하의 예시적 설명에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지도 않음을 유의하여야 한다.Some of the methods of adaptively adjusting the mobile scale factor will be described as follows. Of course, it should be noted that the adaptive adjustment method of the moving scale factor is not limited to only those exemplified below, and the scope of the present invention is not limited by the following exemplary explanations.

일예로, 스케일 팩터 연산부(440)는 도 5a 및 도 5b에 예시된 바와 같이, 저장부에 저장되는 기준 이미지를 활용하여 기준 촬영 영역(520)의 크기와 현재 촬영 영역(510)의 크기 차이에 비례하도록 이동 스케일 팩터를 조정할 수 있다.5A and 5B, the scale factor calculator 440 calculates the scale factor using the reference image stored in the storage unit, and calculates the scale factor calculator 440 based on the size of the reference photographing area 520 and the size difference between the current photographing area 510 The moving scale factor can be adjusted to be proportional.

즉, 도 5a에 예시된 바와 같이, 기준 촬영 영역(520)에 의해 촬영되어 표시장치에 표시되는 영상 정보가 실제 크기 세로 12cm인 환부에 대한 것으로 가정하면, 이때의 윈도우 사이즈를 1로 정의하고, 이동 스케일 팩터 역시 1로 정의할 수 있다. 이 상황에서는 수술자가 암 조작부(430)를 임의의 방향으로 조작하면, 수술 도구는 기준 촬영 영역(520)의 중심점으로부터 암 조작부(430)가 조작된 방향으로 이동하게 된다.5A, assuming that the image information photographed by the reference photographing region 520 and displayed on the display device is for a lesion having an actual size of 12 cm in height, the window size at this time is defined as 1, The mobile scale factor can also be defined as 1. In this situation, when the operator operates the arm control unit 430 in an arbitrary direction, the surgical tool is moved in the direction in which the arm control unit 430 is operated from the center point of the reference photographing area 520.

그러나 도 5a 및 5b에 예시된 바와 같이, 복강경(5)이 수술 부위로의 접근 또는 줌인(zoom-in) 조작에 의해 기준 촬영 영역(520)의 일부 영역으로서의 현재 촬영 영역(510)인 실제 크기 세로 4cm인 환부가 촬영되는 경우라면, 이때의 윈도우 사이즈를 0.33(즉, 4cm/12cm)인 것으로 해석하여, 이동 스케일 팩터를 낮춰(예를 들어, 0.33) 새롭게 설정할 수 있다. 이 경우, 화면 표시부(420)의 표시 영역에는 현재 촬영 영역(510)이 전체로 표시(즉, 전체 수술 부위 중 일부가 확대되어 세밀하게 표시)되지만 이동 스케일 팩터가 낮아져 보다 세밀한 제어가 가능해질 수 있다. However, as illustrated in Figs. 5A and 5B, when the laparoscope 5 is moved to the actual area of the current photographing area 510 as a partial area of the reference photographing area 520 by an approach to or zoom- In the case where the affected part having a length of 4 cm is photographed, the window size at this time is interpreted as 0.33 (i.e., 4 cm / 12 cm), and the moving scale factor can be lowered (for example, 0.33). In this case, in the display area of the screen display part 420, the current photographing area 510 is displayed in its entirety (that is, a part of the entire surgical area is enlarged and displayed finely), but the moving scale factor is lowered, have.

이때, 현재 촬영 영역(510)이 기준 촬영 영역(520)에 비해 어느 정도의 크기를 가지고 있는지는 예를 들어 기준 촬영 영역(520)에서 촬영된 영상 정보를 기준 이미지로서 저장부에 저장한 후, 배율 조정 및/또는 복강경(5)의 길이 방향(샤프트의 축방향)으로의 이동에 따른 현재 촬영 영역(510)의 영상 정보가 기준 이미지에서 어느 영역 및 어느 크기인지를 영상 해석 기법(예를 들어, 2장의 이미지에서 동일한 영역을 검출하고 구역 설정하는 영상 해석 기법)을 이용하여 인식할 수 있다. For example, the image information photographed in the reference photographing area 520 is stored as a reference image in the storage unit, and then the magnification The image information of the current photographing area 510 in accordance with the adjustment and / or the movement of the laparoscope 5 in the lengthwise direction (the axial direction of the shaft) is determined by the image analysis technique (for example, An image analysis technique for detecting and zoning the same area in two images).

전술한 예에서 이동 스케일 팩터를 조정하는 기준이 세로 길이인 경우를 가정하여 설명하였으나, 이동 스케일 팩터의 조정 기준은 예를 들어, 대각선 길이, 가로 길이, 넓이 등으로 다양할 수 있다.In the above-described example, it is assumed that the reference for adjusting the moving scale factor is a vertical length. However, the adjustment standard of the moving scale factor may vary depending on, for example, the diagonal length, the width, and the width.

다른 예로서, 스케일 팩터 연산부(440)는 복강경(5)의 영상 촬영 배율, 위치 이동, 수술 부위의 표면과의 거리 등을 이용하여 이동 스케일 팩터를 조정할 수 있다.
As another example, the scale factor calculator 440 may adjust the moving scale factor using the imaging magnification, the positional shift, the distance from the surface of the surgical site, etc. of the laparoscope 5.

즉, 스케일 팩터 연산부(440)는 좁은 범위를 촬영하기 위해 복강경(5)의 영상 촬영 배율이 고배율로 설정되었다면 수술 도구에 대한 세밀한 조작이 가능하도록 이동 스케일 팩터를 낮추고, 넓은 범위를 촬영하기 위해 복강경의 영상 촬영 배율이 저배율로 설정되었다면 이동 스케일 팩터를 높이는 방식으로 이동 스케일 팩터를 조정할 수 있다. 복강경(5)에 설정될 수 있는 각 배율 값에 대한 이동 스케일 팩터는 실험적 통계적으로 미리 산출되어 저장부에 미리 저장될 수 있다. That is, if the image capturing magnification of the laparoscope 5 is set to a high magnification for capturing a narrow range, the scale factor calculator 440 lowers the moving scale factor so that the operator can finely manipulate the surgical tool, The moving scale factor can be adjusted in such a manner that the moving scale factor is increased. The moving scale factor for each magnification value that can be set in the laparoscope 5 can be calculated experimentally and statistically in advance and stored in advance in the storage unit.

또한, 스케일 팩터 연산부(440)는 복강경(5)이 기준 위치(예를 들어, 수술 환자의 복부에 삽입된 초기 위치)로부터 상대적으로 어느 정도 길이 방향(예를 들면, 인체에 삽입 또는 인출)으로 이동하는지에 따라 스케일 팩터를 조정할 수도 있다. 복강경(5)의 위치에 대한 정보는 마스터 로봇(1)이 직접 산출하거나 슬레이브 로봇(2)으로부터 제공받을 수 있으며, 기준 위치는 예를 들어 복강경(5)이 체내에 삽입된 후 최초의 암 조작부(430)가 조작되는 위치로 지정되거나 수술자에 의해 임의로 지정될 수 있을 것이다. The scale factor calculator 440 may calculate the scale factor calculator 440 in a manner that the laparoscope 5 is relatively long in the longitudinal direction (for example, inserted or drawn into the human body) relative to the reference position (for example, You can adjust the scale factor depending on whether you are moving. Information about the position of the laparoscope 5 can be directly calculated by the master robot 1 or can be provided from the slave robot 2 and the reference position can be obtained, for example, after the laparoscope 5 is inserted into the body, Or may be arbitrarily designated by the operator.

만일 복강경(5)이 인체 내부로 더 삽입(즉, 수술 부위쪽으로 근접)되었다면 수술 도구에 대한 세밀한 조작이 가능하도록 이동 스케일 팩터를 낮추고, 복강경(5)이 인체 외부로 인출되는 방향으로 이동(즉, 수술 부위쪽에서 멀어짐)하였다면 이동 스케일 팩터를 높일 수 있다. 복강경(5)이 기준 위치로부터의 길이 방향 이동 거리에 따른 이동 스케일 팩터는 실험적 통계적으로 미리 산출되어 저장부에 미리 저장될 수 있다. If the laparoscope 5 is further inserted into the human body (i.e., closer to the surgical site), the mobile scale factor is lowered so that the surgical tool can be finely manipulated, and the laparoscope 5 is moved in the direction , Away from the surgical site), the mobile scale factor can be increased. The moving scale factor according to the moving distance of the laparoscope 5 in the longitudinal direction from the reference position can be previously calculated statistically and stored in advance in the storage unit.

또한, 스케일 팩터 연산부(440)는 복강경(5)에 구비된 거리감지 센서로부터 제공되는 수술 부위 표면까지의 거리 값을 이용하여 스케일 팩터를 조정할 수도 있다. 만일 복강경(5)과 수술 부위 표면까지의 거리가 가깝다면 수술 도구에 대한 세밀한 조작이 가능하도록 이동 스케일 팩터를 낮추고, 복강경(5)과 수술 부위 표면까지의 거리가 상대적으로 멀다면 이동 스케일 팩터를 높일 수 있다. 복강경(5)과 수술 부위 표면까지의 거리에 따른 이동 스케일 팩터는 실험적 통계적으로 미리 산출되어 저장부에 미리 저장될 수 있다. The scale factor calculator 440 may adjust the scale factor using the distance value from the distance sensor provided in the laparoscope 5 to the surface of the surgical site. If the distance from the laparoscope (5) to the surface of the surgical site is close, lower the moving scale factor to allow more precise manipulation of the surgical instrument. If the distance from the laparoscope (5) . The moving scale factor according to the distance from the laparoscope 5 to the surface of the surgical site can be previously calculated statistically and stored in advance in the storage unit.

또한, 화면 표시부(420)를 통해 표시되는 영상이 3차원 영상 획득 장치인 복강경(5)에 의해 제공된 영상인 경우, 영상처리를 통해 깊이(depth)를 계산할 수 있고 이 값을 이용하여 이동 스케일 팩터를 연산할 수도 있음은 당연하다.When the image displayed through the screen display unit 420 is the image provided by the laparoscope 5, which is a three-dimensional image acquiring apparatus, the depth can be calculated through image processing. Using this value, May be calculated.

다시 도 4a를 참조하면, 제어부(460)는 상술한 기능이 수행될 수 있도록 각 구성 요소들의 동작을 제어한다. 제어부(460)는 영상 입력부(410)를 통해 입력되는 영상이 화면 표시부(420)를 통해 표시될 화상 이미지로 변환하는 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 제어부(460)는 수술자에 의한 마스터 재위치 버튼 입력이 있으면 복강경(5) 및 수술도구의 위치 이동없이 핸들(10)의 복귀 조작이 가능하도록 하는 처리를 수행할 수도 있다.Referring again to FIG. 4A, the controller 460 controls the operation of each component so that the above-described functions can be performed. The control unit 460 may convert the image input through the image input unit 410 into an image to be displayed through the screen display unit 420. [ In addition, the controller 460 may perform processing for enabling the return operation of the handle 10 without moving the position of the laparoscope 5 and the surgical tool when the master repositioning button is input by the operator.

이하, 관련도면을 참조하여 이동 스케일 팩터(MSF)의 적응적 조정 방법의 일 실시예를 설명한 후, 관련 도면들을 참조하여 위치제어 모드 및 속도제어 모드에 대해 각각 설명하기로 한다. Hereinafter, an embodiment of the adaptive adjustment method of the moving scale factor (MSF) will be described with reference to the related drawings, and the position control mode and the speed control mode will be described with reference to the related drawings, respectively.

각 설명 과정에서 별도로 설명되지 않더라도 앞서 설명한 이동 스케일 팩터(MSF)에 대한 개념이 적용될 수 있음은 당연하다. Although not separately described in each description process, it is of course possible to apply the concept of the moving scale factor (MSF) described above.

이에 관해 간략히 설명하면, 고정식 MSF 위치제어 모드에서는 마스터(예를 들어, 암 조작부 등)가 1cm 움직이면 슬레이브도 1cm 움직이거나(예를 들어, 노멀 모드), 마스터가 3cm 움직이면 슬레이브가 1cm 움직일 수 있다(예를 들어, 파인 모드). In the fixed MSF position control mode, if the master (for example, the arm control unit) moves 1 cm, the slave moves 1 cm (for example, in the normal mode) or the slave moves 1 cm if the master moves 3 cm For example, Fine mode).

이에 비해, 적응적 MSF 위치제어 모드에서는 현재 보고 있는 화면이 확대, 축소된 정도, 내시경이 삽입된 정도, 내시경 끝단과 환부와의 거리, 또는 마스터가 시작점으로부터 이동된 정도 등에 따라 MSF가 선형 또는 비선형적으로 달라지고, 이에 따라 슬레이브의 움직임이 결정된다.
On the other hand, in the adaptive MSF position control mode, the MSF may be linear or non-linear depending on the degree of enlargement, reduction, insertion of the endoscope, distance between the end of the endoscope and the affected part, The movement of the slave is determined accordingly.

마찬가지로, 고정식 MSF 속도제어 모드에서는 마스터나 슬레이브의 상황과 관계없이, 마스터가 시작점으로부터 1cm 움직이면 슬레이브가 1cm/sec로 움직이고, 마스터가 시작점으로부터 5cm 움직이면 슬레이브가 5cm/sec로 움직이도록 제어될 수 있다. Likewise, in the fixed MSF speed control mode, the slave can be controlled to move at 1 cm / sec when the master moves 1 cm from the starting point and the slave moves at 5 cm / sec when the master moves 5 cm from the starting point, regardless of the status of the master or slave.

이에 비해, 적응적 MSF 속도제어 모드에서는 마스터가 시작점으로부터 똑같이 1cm를 움직이더라도, 화면이 확대되어 있는 상황, 내시경이 깊이 삽입된 경우 또는 환부와의 거리가 가까운 경우 등에서는 슬레이브가 0.5cm/sec로 움직이고, 화면이 축소되어 있는 상황, 내시경이 얕게 삽입된 경우 또는 환부와의 거리가 먼 경우 등에서는 슬레이브가 1.5cm/sec로 움직일 수 있다. 즉, 마스터 또는 슬레이브의 상황에 따라 MSF가 선형 또는 비선형적으로 달라지고, 결국 마스터의 움직임에 따라 속도가 변하는 변화량이 MSF에 따라 적응적으로 변할 수 있다.
In contrast, in the adaptive MSF speed control mode, the slave moves at a rate of 0.5 cm / sec when the master moves 1 cm from the starting point, when the screen is enlarged, when the endoscope is inserted deeply, The slave can move at 1.5cm / sec when moving, when the screen is reduced, when the endoscope is inserted shallowly, or when the distance from the affected part is long. That is, the MSF varies linearly or nonlinearly depending on the state of the master or the slave, and the amount of change in which the speed changes according to the motion of the master may adaptively change according to the MSF.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동 스케일 팩터의 적응적 조정 방법을 나타낸 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a method of adaptively adjusting a moving scale factor according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 단계 610에서 마스터 로봇(1)은 복강경(5)에 의해 촬영되어 제공되는 영상 정보를 이동 스케일 팩터의 적응적 조정을 위한 기준 이미지로서 저장한다. Referring to FIG. 6, in step 610, the master robot 1 stores the image information photographed by the laparoscope 5 as a reference image for adaptive adjustment of the moving scale factor.

단계 620에서, 마스터 로봇(1)은 기준 이미지 재설정 요청이 입력되는지 여부를 판단한다. In step 620, the master robot 1 determines whether a reference image reset request is input.

만일 기준 이미지 재설정 요청이 입력되었다면 단계 630으로 진행하여 수술 부위에 대한 기준 이미지를 재설정한다.If a reference image reset request has been input, the flow advances to step 630 to reset the reference image for the surgical site.

단계 620의 판단에 의해 기준 이미지 재설정 요청이 입력되지 않은 경우이거나 단계 630에 의해 기준 이미지가 재설정되었다면 단계 640으로 진행한다.If the reference image reset request is not inputted by the judgment of the step 620 or if the reference image is reset by the step 630, the process goes to the step 640.

단계 640에서 마스터 로봇(1)은 수술자의 암 조작부(430) 조작에 의해 복강경(5)이 촬영하는 촬영 영역에 대한 축소 요청이 입력되는지 여부를 판단한다. 촬영 영역에 대한 축소 요청은 예를 들어 복강경(5)이 환부로 접근하거나, 줌 인 처리 등을 통해 보다 좁은 영역에 대한 촬영을 지시하기 위한 것으로, 화면 표시부(420)를 통해서는 보다 세밀하지만 좁은 영역에 대한 영상(즉, 확대된 영상)이 표시된다.In step 640, the master robot 1 determines whether a reduction request for the imaging area photographed by the laparoscope 5 is input by operating the operator's manipulation part 430. For example, the laparoscope 5 approaches the affected area, or instructs to take a picture of a narrower area through a zoom-in process or the like. Through the screen display unit 420, An image (i.e., an enlarged image) for the area is displayed.

만일 촬영 영역 축소 요청이 입력되지 않으면, 단계 660으로 진행한다.If the shooting area reduction request is not input, the process proceeds to step 660.

그러나 만일 촬영 영역 축소 요청이 입력되었다면, 마스터 로봇(1)은 단계 650으로 진행하여 이동 스케일 팩터를 재설정한다. However, if a shooting area reduction request has been input, the master robot 1 proceeds to step 650 to reset the moving scale factor.

즉, 복강경(5)에 의해 촬영되는 영상이 전체 수술 부위 중 일정 영역을 확대한 영상이므로 수술 도구의 세밀한 조작이 이루어지도록 하기 위해 이동 스케일 팩터는 작아진다. 이때, 마스터 로봇(1)은 촬영 영역 축소 요청에 따른 복강경(5)의 현재 촬영 영역(510)의 영상 정보가 단계 610 또는 단계 630에서 설정된 기준 이미지 내에서 어느 영역 및 어느 크기인지를 영상 해석 기법(예를 들어, 2장의 이미지에서 동일한 영역을 검출하고 구역 설정하는 영상 해석 기법)을 이용하여 인식함으로써 이동 스케일 팩터를 어느 수준으로 조정할 것인지를 판단할 수 있다.That is, since the image taken by the laparoscope 5 is an enlarged image of a certain region of the entire operation region, the movement scale factor becomes smaller in order to perform detailed manipulation of the surgical tool. At this time, the master robot 1 determines which region and which size of the image information of the current photographing region 510 of the laparoscope 5 according to the request for reduction of the photographing region within the reference image set in Step 610 or Step 630, (For example, an image analysis technique for detecting and zoning the same area in two images), thereby determining to what level the moving scale factor is to be adjusted.

단계 660에서 마스터 로봇(1)은 수술자의 암 조작부(430) 조작에 의해 복강경(5)이 촬영하는 영상의 촬영 영역에 대한 확대 요청이 입력되는지 여부를 판단한다. 촬영 영역에 대한 확대 요청은 예를 들어 복강경(5)이 환부로부터 멀어지거나, 줌 아웃 처리 등을 통해 보다 넓은 영역에 대한 촬영을 지시하기 위한 것으로, 화면 표시부(420)를 통해서는 세밀하지는 않지만 보다 넓은 영역에 대한 영상(즉, 축소된 영상)이 표시된다.In step 660, the master robot 1 determines whether an enlargement request for the image capturing area of the image taken by the laparoscope 5 is input by operating the operator's manipulation part 430. For example, the enlargement request for the imaging area is for instructing the laparoscope 5 to move away from the affected area, or to take a picture of a wider area through a zoom-out process or the like. An image for a large area (i.e., a reduced image) is displayed.

만일 촬영 영역 확대 요청이 입력되지 않으면, 단계 620으로 다시 진행한다.If the photographing area enlargement request is not input, the process returns to step 620. [

그러나, 단계 660의 판단에 의해 촬영 영역에 대한 확대 요청이 입력되었다면 단계 670으로 진행하여, 마스터 로봇(1)은 설정된 기준 이미지를 기준으로 촬영 영역이 확대된 현재 촬영 영역(510)에 대한 이동 스케일 팩터를 재설정한다.However, if it is determined in step 660 that an enlargement request for the imaging area has been input, the master robot 1 proceeds to step 670. In step 670, the master robot 1 determines a moving scale for the current imaging area 510, Reset the factor.

이제까지 도 6을 참조하여, 기준 이미지를 이용한 이동 스케일 팩터의 적응적 조정 방법을 설명하였으나, 이동 스케일 팩터의 적응적 조정을 위해 앞서 설명한 바와 같이 복강경(5)의 영상 촬영 배율, 위치 이동, 수술 부위의 표면과의 거리 등이 독립적으로 또는 추가적으로 이용될 수 있음은 당연하다.
6, an adaptive adjustment method of the moving scale factor using the reference image has been described. However, as described above, in order to adaptively adjust the moving scale factor, the imaging magnification, And the like can be used independently or additionally.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 위치제어 모드 결정 방법을 나타낸 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a method for determining a position control mode of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.

앞서 설명한 바와 같이, 수술자는 마스터 로봇(1)에 구비된 위치제어/속도제어 모드(PVM) 버튼을 이용하여 수술 로봇 시스템이 위치제어 모드에서 구동되도록 할 것인지, 속도제어 모드에서 구동되도록 할 것인지를 지정할 수 있다. 또한, 수술자는 도구/비전 선택(IVS) 버튼을 이용하여 암 조작부(430)의 조작에 의해 조작되는 대상이 수술도구인지, 복강경인지 아니면 수술도구와 복강경 모두인지를 결정할 수 있다.As described above, the operator uses the position control / speed control mode (PVM) button provided in the master robot 1 to determine whether the surgical robot system is to be driven in the position control mode or the speed control mode Can be specified. In addition, the operator can determine whether the object manipulated by the manipulation of the arm manipulation part 430 is a surgical tool, a laparoscope, or both a surgical tool and a laparoscope using a tool / vision selection (IVS) button.

또한, 앞서 설명한 바와 같이 PVM 버튼과 IVS 버튼은 개별적으로 그 기능이 지정된 복수의 버튼으로 구성되거나, 다양한 조작 방식으로 구동 모드의 선택이 가능하도록 구현된 하나의 버튼일 수도 있다. 물론, 이외에도 PVM 버튼과 IVS 버튼의 구현 방식은 다양할 것이다.In addition, as described above, the PVM button and the IVS button may be constituted by a plurality of buttons whose functions are individually designated, or may be a single button implemented so that a driving mode can be selected by various operating modes. Of course, the implementation of PVM and IVS buttons will be different.

본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 위치제어 모드에는 수술 도구의 위치 제어를 위한 수술도구 위치 제어 모드, 복강경(5)의 위치 제어를 위한 복강경 위치제어 모드 및 수술도구와 복강경을 통합적으로 위치 제어하기 위한 통합 위치제어 모드가 포함될 수 있다. 이하, 도 7을 참조하여 수술 로봇 시스템의 위치제어 모드 결정 방법을 설명하기로 한다. The position control mode of the surgical robot system according to the present embodiment includes a position control mode for controlling the position of the surgical tool, a laparoscopic position control mode for controlling the position of the laparoscope (5), and an integrated position control of the surgical tool and the laparoscope An integrated position control mode may be included. Hereinafter, a method of determining the position control mode of the surgical robot system will be described with reference to FIG.

도 7을 참조하면, 단계 705에서 암 조작부(430)가 수술자에 의해 조작된다.Referring to FIG. 7, in step 705, the arm control unit 430 is operated by the operator.

단계 710에서 제어부(460)는 위치제어/속도제어 모드(PVM) 버튼이 수술 로봇 시스템이 위치제어 모드에서 동작되도록 선택되었는지 여부를 판단한다. 위치제어/속도제어 모드(PVM) 버튼은 마스터 로봇(1)의 암 조작부(430) 등을 이용한 조작이 위치제어 모드에서 기능하도록 할 것인지 속도제어 모드에서 기능하도록 할 것인지를 지정하기 위한 버튼이다.In step 710, the control unit 460 determines whether the position control / speed control mode (PVM) button is selected so that the surgical robot system is operated in the position control mode. The position control / speed control mode (PVM) button is used to designate whether the operation using the arm control unit 430 or the like of the master robot 1 functions in the position control mode or the speed control mode.

단계 710의 판단 결과로, 만일 PVM 버튼이 수술 로봇 시스템이 속도제어 모드에서 동작되도록 선택되었다면 도 8의 단계 810으로 진행한다.As a result of the determination in step 710, if the PVM button has been selected to operate in the speed control mode, the surgical robot system proceeds to step 810 of FIG.

그러나 만일 PVM 버튼이 수술도구 및 복강경(5) 중 하나 이상의 위치 제어를 위한 위치제어 모드로서 선택되었다면 단계 720으로 진행한다.However, if the PVM button has been selected as the position control mode for position control of at least one of the surgical tool and the laparoscope 5,

단계 720에서 제어부(460)는 도구/비전 선택(IVS) 버튼이 수술 로봇 시스템이 도구제어 모드에서 동작되도록 선택되었는지 여부를 판단한다. 도구/비전 선택(IVS) 버튼은 수술자가 마스터 로봇(1)의 암 조작부(430) 등을 이용한 조작을 수행할 때, 조작 결과에 따라 복강경(5) 및 수술도구 중 하나 이상이 조작되도록 하기 위한 버튼이다. In step 720, the control unit 460 determines whether the tool / vision selection (IVS) button has been selected so that the surgical robot system is operated in the tool control mode. The tool / vision selection (IVS) button is used to allow the operator to operate one or more of the laparoscope 5 and the surgical tool in accordance with the operation result when performing an operation using the dark operation unit 430 or the like of the master robot 1 Button.

단계 720의 판단 결과로, 만일 IVS 버튼이 도구제어 모드로 동작하도록 선택된 경우라면, 단계 730으로 진행하여, 조작신호 생성부(450)는 단계 705에 따른 암 조작부(430)의 조작에 따른 조작 명령이 수술도구의 위치제어에 적용되도록 하기 위한 조작 신호를 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송한다. 이때, 생성되는 조작 신호는 앞서 설명한 고정적 또는 적응적 이동 스케일 팩터를 적용하여 생성될 수 있다.As a result of the determination in step 720, if the IVS button is selected to operate in the tool control mode, the operation signal generating unit 450 proceeds to step 730, where the operation signal generating unit 450 generates an operation command Generates an operation signal to be applied to the position control of the surgical tool, and transmits it to the slave robot (2). At this time, the generated operation signal can be generated by applying the fixed or adaptive moving scale factor as described above.

단계 730에 의해 슬레이브 로봇(2)에 전송되는 조작 신호에 의해 슬레이브 로봇(2)에 구비된 수술도구가 암 조작부(430)의 조작에 상응하도록 이동 제어될 것이다.The surgical tool provided to the slave robot 2 is controlled to move in accordance with the operation of the arm control unit 430 by the operation signal transmitted to the slave robot 2 in step 730. [

그러나 만일 단계 720의 판단 결과로 IVS 버튼이 도구제어 모드로 동작하도록 선택되지 않은 경우라면 단계 740으로 진행한다.However, if it is determined in step 720 that the IVS button is not selected to operate in the tool control mode, the process proceeds to step 740.

단계 740에서 제어부(460)는 도구/비전 선택(IVS) 버튼이 수술 로봇 시스템이 비전제어 모드에서 동작되도록 선택되었는지 여부를 판단한다. In step 740, the control unit 460 determines whether the tool / vision selection (IVS) button has been selected so that the surgical robot system is operated in the vision control mode.

단계 740의 판단 결과로, 만일 IVS 버튼이 비전제어 모드로 동작하도록 선택된 경우라면, 단계 750으로 진행하여, 조작신호 생성부(450)는 단계 705에 따른 암 조작부(430)의 조작에 따른 조작 명령이 복강경(5)의 위치제어에 적용되도록 하기 위한 조작 신호를 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송한다. 이때, 생성되는 조작 신호는 앞서 설명한 고정적 또는 적응적 이동 스케일 팩터를 적용하여 생성될 수 있다.As a result of the determination in step 740, if the IVS button is selected to operate in the vision control mode, the operation signal generator 450 proceeds to step 750. In step 750, the operation signal generator 450 generates an operation command Generates an operation signal to be applied to the position control of the laparoscope 5, and transmits it to the slave robot 2. At this time, the generated operation signal can be generated by applying the fixed or adaptive moving scale factor as described above.

단계 750에 의해 슬레이브 로봇(2)에 전송되는 조작 신호에 의해 슬레이브 로봇(2)에 구비된 복강경(5)이 암 조작부(430)의 조작에 상응하도록 이동 제어될 것이다.The laparoscope 5 provided in the slave robot 2 will be controlled so as to correspond to the operation of the arm control unit 430 by the operation signal transmitted to the slave robot 2 by the step 750.

그러나 만일 단계 740의 판단 결과로 IVS 버튼이 비전제어 모드로 동작하도록 선택되지 않은 경우라면 단계 760으로 진행한다.However, if it is determined in step 740 that the IVS button is not selected to operate in the vision control mode, the process proceeds to step 760.

단계 760에서 제어부(460)는 도구/비전 선택(IVS) 버튼이 수술 로봇 시스템이 통합제어 모드에서 동작되도록 선택되었는지 여부를 판단한다. In step 760, the control unit 460 determines whether the tool / vision selection (IVS) button has been selected so that the surgical robot system is operated in the integrated control mode.

단계 760의 판단 결과로, 만일 IVS 버튼이 통합제어 모드로 동작하도록 선택된 경우라면, 단계 770으로 진행하여, 조작신호 생성부(450)는 암 조작부(430)의 조작에 따라 수술도구 및 복강경(5) 모두의 위치 제어가 수행되도록 하기 위한 조작 신호를 생성하여 슬레이브 로봇으로 전송한다. As a result of the determination in step 760, if the IVS button is selected to operate in the integrated control mode, the operation signal generation unit 450 proceeds to step 770, where the operation tool 430 and the laparoscope 5 ) Is generated and transmitted to the slave robot.

여기서, 조작 신호는 암 조작부(430)가 조작된 방향으로 수술도구와 복강경(5)이 함께 움직이되, 상호간에 정렬된 상태(예를 들어, 상호간의 상대적 위치 등)가 그대로 유지되며 이동되도록 하기 위한 것이다. 즉, 복강경(5)의 이동에 따라 촬영 영역의 물리적 위치가 변경될지라도 수술자가 화면 표시부(420)를 통해 확인하는 표시화면 상에서 촬영 영역의 중심점을 기준으로 수술도구의 배치에 관한 상대 위치는 일정하게 유지된다. 수술자는 예를 들어 마스터 재위치 버튼을 선택하거나, 동작 모드를 다른 모드로 전환시키는 등의 조작을 통해 복강경(5)과 수술도구의 연동적 이동을 종료시킬 수 있다.Here, the operation signal is set so that the surgical tool and the laparoscope 5 move together in the direction in which the arm control part 430 is operated, and the aligned states (for example, mutual relative positions, etc.) . That is, even if the physical position of the imaging region is changed in accordance with the movement of the laparoscope 5, the relative position of the surgical instrument with respect to the center of the imaging region on the display screen confirmed by the surgeon through the screen display unit 420, Lt; / RTI > The operator can terminate the interlocking movement of the laparoscope 5 and the surgical tool by, for example, selecting a master repositioning button, switching the operation mode to another mode, and the like.

통합 위치제어 모드의 동작 상태를 예를 들어 간략히 설명하면 다음과 같다.The operation state of the integrated position control mode will be briefly described as follows, for example.

수술자가 촬영 영역(510)의 변경 등의 목적으로 PVM 버튼은 위치제어 모드로 선택하고, IVS 버튼은 통합 제어 모드로 선택한 경우, 조작신호 생성부(450)는 암 조작부(430)가 조작된 방향으로 복강경(5)과 수술도구가 함께 이동되도록 하기 위한 조작 신호를 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송한다. When the operator selects the PVM button in the position control mode for the purpose of changing the shooting area 510 and the IVS button is selected in the integrated control mode, the operation signal generating unit 450 generates the operation signal in the direction in which the arm control unit 430 is operated And transmits an operation signal to the slave robot 2 to move the laparoscope 5 and the surgical tool together.

이때, 복강경(5)과 수술도구 상호간의 정렬 상태는 유지되어 이동되지만, 어느 하나의 수술도구가 무엇인가를 잡고 있는 상태(예를 들어, 수술 부위 중 임의의 부위를 잡고 있는 상태로서 도 5a 및 5b 참조)라면 수술환자의 안전을 도모하기 위해 해당 수술도구는 복강경(5)과 연동적으로 이동하지 않고 해당 위치에 대기할 수도 있음은 당연하다. At this time, although the alignment state between the laparoscope 5 and the surgical tool is maintained and moved, a state in which any one of the surgical tools holds something (for example, 5b), in order to ensure the safety of the surgical patients, it is natural that the surgical instruments do not move interlockedly with the laparoscope (5) and can wait at the position.

또한, 화면 표시부(420)를 통해 표시되는 영상 정보를 참조할 때, 그 끝단이 표시 화면 내에 표시되지 않는 수술도구(즉, 복강경(5)에 의해 촬영되는 촬영 범위 이외에 끝단이 위치된 수술도구)도 복강경(5)과 연동적으로 이동하지 않고 해당 위치에 대기할 수도 있음은 당연하다.When referring to the image information displayed through the screen display section 420, a surgical tool whose end is not displayed in the display screen (that is, a surgical tool whose end is located outside the imaging range photographed by the laparoscope 5) It is of course possible to wait at the corresponding position without moving interlockingly with the laparoscope 5.

또한, 수술도구의 죠(jaw)가 다물어져 있는 경우, 해당 수술도구는 환자의 안전을 위해 이동되지 않도록 제어될 수도 있다. Further, when the jaws of the surgical tool are closed, the surgical tool may be controlled so as not to be moved for the safety of the patient.

이외에도, 임의의 수술도구가 이동되지 않도록 제어하는 방법은 보다 다양할 수 있음은 당연하다. 예를 들어 수술자가 직접 지정한 수술도구는 움직이지 않도록 할 수 있으며, 또한 좌우 암 조작부(430)에 특정 버튼(예를 들어 마스터 재위치 버튼이 암 조작부(430)에 각각 위치할 수도 있음)이 구비되어 있어 해당 버튼을 누르면 버튼이 눌러진 암 조작부(430)가 관할하는 수술도구는 움직이지 않도록 할 수도 있을 것이다.In addition, it is natural that the method for controlling the movement of any surgical instrument may be more various. For example, a surgical tool directly designated by the operator can be prevented from moving, and a specific button (for example, a master repositioning button may be located in each of the arm control portions 430) is provided in the left and right lock operation portions 430 So that the surgical tool to which the button is pushed can be prevented from moving when the corresponding button is pressed.

그러나, 단계 760의 판단 결과로, 만일 IVS 버튼이 통합제어 모드로 동작하도록 선택되지 않은 경우라면, 단계 780으로 진행하여, 조작신호 생성부(450)는 지정된 동작 모드에서 수술도구 및/또는 복강경(5)이 조작되도록 하기 위한 조작 신호를 생성하여 슬레이브 로봇으로 전송한다. 예를 들어 홀드 모드나 마스터 재위치 모드에서는 마스터의 조작에 상관없이 수술도구 및/또는 복강경(5)이 마지막 제어 위치를 그대로 유지할 수 있도록 조작 신호를 생성하여 슬레이브 로봇으로 전송한다.
However, if it is determined in step 760 that the IVS button is not selected to operate in the integrated control mode, the operation signal generation unit 450 proceeds to step 780 to determine whether the operation tool and / or the laparoscope 5) is operated and transmitted to the slave robot. For example, in the hold mode or the master repositioning mode, an operation signal is generated and transmitted to the slave robot so that the surgical tool and / or the laparoscope 5 can maintain the last control position regardless of the operation of the master.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 속도제어 모드 결정 방법을 나타낸 순서도이다.8 is a flowchart illustrating a method for determining a speed control mode of a surgical robot system according to another embodiment of the present invention.

앞서 설명한 바와 같이, 수술자는 마스터 로봇(1)에 구비된 위치제어/속도제어 모드(PVM) 버튼을 이용하여 수술 로봇 시스템의 동작 모드를 위치제어 모드 또는 속도제어 모드로 지정할 수 있다. 또한, 수술자는 도구/비전 선택(IVS) 버튼을 이용하여 암 조작부(430)의 조작에 의해 조작되는 대상을 수술도구 및 복강경 중 하나 이상으로 결정할 수 있다.As described above, the operator can designate the operation mode of the surgical robot system as the position control mode or the speed control mode by using the position control / speed control mode (PVM) button provided in the master robot 1. In addition, the operator can determine, using at least one of the tool / vision selection (IVS) buttons, one or more of the surgical tool and the laparoscope to be manipulated by manipulation of the arm manipulation part 430. [

본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 속도제어 모드에는 수술 도구의 이동 속도 제어를 위한 수술도구 속도제어 모드, 복강경(5)의 이동 속도 제어를 위한 복강경 속도제어 모드 및 수술도구와 복강경 모두의 이동 속도를 제어하기 위한 통합 속도제어 모드가 포함될 수 있다. 이하, 도 8을 참조하여 수술 로봇 시스템의 속도제어 모드 결정 방법을 설명하기로 한다. The speed control mode of the surgical robot system according to the present embodiment includes a speed control mode for controlling the moving speed of the surgical tool, a laparoscopic speed control mode for controlling the moving speed of the laparoscope 5, An integrated speed control mode may be included. Hereinafter, a method for determining the speed control mode of the surgical robot system will be described with reference to FIG.

앞서 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 단계 710에서 제어부(460)는 위치제어/속도제어 모드(PVM) 버튼이 수술 로봇 시스템이 위치제어 모드에서 동작되도록 선택되었는지 여부를 판단하고, 만일 PVM 버튼이 수술 로봇 시스템이 속도제어 모드에서 동작되도록 선택되었다면 도 8의 단계 810으로 진행한다.As described above with reference to FIG. 7, in step 710, the control unit 460 determines whether the position control / speed control mode (PVM) button is selected so that the surgical robot system is operated in the position control mode, If the surgical robot system is selected to operate in the speed control mode, the process proceeds to step 810 of FIG.

도 8을 참조하면, 단계 810에서 제어부(460)는 도구/비전 선택(IVS) 버튼이 수술 로봇 시스템이 도구제어 모드에서 동작되도록 선택되었는지 여부를 판단한다. 8, in step 810, the control unit 460 determines whether the tool / vision selection (IVS) button has been selected so that the surgical robot system is operated in the tool control mode.

단계 810의 판단 결과로, 만일 IVS 버튼이 도구제어 모드로 동작하도록 선택된 경우라면, 단계 820으로 진행하여, 조작신호 생성부(450)는 단계 705(도 7 참조)에 따른 암 조작부(430)의 조작에 따른 조작 명령이 수술도구의 속도제어에 적용되도록 하기 위한 조작 신호를 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송한다. 단계 820에 의해 슬레이브 로봇(2)에 전송되는 조작 신호에 의해 슬레이브 로봇(2)에 구비된 수술도구가 암 조작부(430)의 조작에 상응하도록 이동 제어될 것이다.As a result of the determination in step 810, if the IVS button is selected to operate in the tool control mode, the operation signal generator 450 proceeds to step 820, Generates an operation signal for applying an operation command according to the operation to the speed control of the surgical tool, and transmits the operation signal to the slave robot 2. The surgical tool provided to the slave robot 2 will be controlled so as to correspond to the operation of the arm control unit 430 by the operation signal transmitted to the slave robot 2 by the step 820. [

이때, 생성되는 조작 신호는 앞서 설명한 고정적 또는 적응적 이동 스케일 팩터를 적용하여 생성될 수 있다. At this time, the generated operation signal can be generated by applying the fixed or adaptive moving scale factor as described above.

또한, 조작 신호는 암 조작부(430)가 시작점으로부터 얼마나 움직였는지에 따라 수술도구가 움직이는 속도가 달라지도록 생성될 수 있다. 즉, 암 조작부(430)가 어느 특정한 방향으로 조금 움직이면(즉, 약간의 움직임 후 암 조작부(430)의 조작 상태를 유지하면) 수술도구는 그 방향으로 지속적으로 천천히 움직이고, 암 조작부(430)가 해당 방향으로 많이 움직이면(즉, 큰 움직임 후 암 조작부(430)의 조작 상태를 유지하면) 수술도구가 지속적으로 빠른 속도로 움직이도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 암 조작부(430)가 도 2에 도시된 바와 같이 형성되는 경우, 암 조작부(430)가 임의의 방향으로 5도만큼 조작된 경우의 수술도구 이동 속도보다 암 조작부(430)가 해당 방향으로 30도만큼 조작된 경우의 수술도구 이동 속도가 더 크도록 할 수 있다. In addition, the operation signal may be generated such that the speed at which the surgical tool moves varies depending on how far the arm control unit 430 has moved from the starting point. That is, when the arm control part 430 moves a little in a specific direction (that is, when the operation state of the arm control part 430 is maintained after a slight movement), the surgical tool continuously and slowly moves in that direction, If the user moves a lot in the corresponding direction (that is, if the operation state of the arm operation unit 430 is maintained after the large movement), the surgical tool can be controlled to move at a high speed continuously. For example, when the arm control section 430 is formed as shown in FIG. 2, the arm control section 430 may control the moving speed of the arm control section 430 so that the arm control section 430 is moved more than the moving speed of the surgical tool when the arm control section 430 is operated by 5 degrees in an arbitrary direction So that the moving speed of the surgical tool can be increased.

암 조작부(430)의 조작량이 커질수록 수술도구가 이동되는 속도는 커지도록 미리 설정될 수 있으며, 암 조작부(430)의 조작량에 상응하는 수술도구의 이동 속도에 대한 정보는 미리 마스터 인터페이스(4)에 구비된 저장부에 저장될 수 있다.The information on the moving speed of the surgical tool corresponding to the manipulated variable of the arm control unit 430 may be previously set in advance in the master interface 4, And may be stored in a storage unit.

물론, 암 조작부(430)가 시작점으로 복귀되면 전술한 수술도구의 움직임은 중지될 것이다. 참고로, 위치제어 모드에서 암 조작부(430)가 시작점으로 복귀되면 수술도구도 원 위치로 복귀되지만, 속도제어 모드에서는 암 조작부(430)가 시작점으로 복귀되면 속도가 0(즉, 움직임이 정지)된다.Of course, when the arm control portion 430 returns to the starting point, the movement of the surgical tool described above will be stopped. In the speed control mode, when the arm control unit 430 returns to the start position, the speed is set to 0 (i.e., the motion is stopped). However, when the arm control unit 430 returns to the start position, do.

그러나 만일 단계 810의 판단 결과로 IVS 버튼이 도구제어 모드로 동작하도록 선택되지 않은 경우라면 단계 830으로 진행한다.However, if it is determined in step 810 that the IVS button is not selected to operate in the tool control mode, the process proceeds to step 830.

단계 830에서 제어부(460)는 도구/비전 선택(IVS) 버튼이 수술 로봇 시스템이 비전제어 모드에서 동작되도록 선택되었는지 여부를 판단한다. In step 830, the control unit 460 determines whether the tool / vision selection (IVS) button has been selected so that the surgical robot system is operated in the vision control mode.

단계 830의 판단 결과로, 만일 IVS 버튼이 비전제어 모드로 동작하도록 선택된 경우라면, 단계 840으로 진행하여, 조작신호 생성부(450)는 암 조작부(430)의 조작에 따른 조작 명령이 복강경(5)의 이동 속도의 제어를 위해 적용되도록 하는 조작 신호를 생성하여 슬레이브 로봇(2)으로 전송한다. 이때, 생성되는 조작 신호는 앞서 설명한 고정적 또는 적응적 이동 스케일 팩터를 적용하여 생성될 수 있다. 단계 840에 의해 슬레이브 로봇(2)에 전송되는 조작 신호에 의해 슬레이브 로봇(2)에 구비된 복강경(5)이 암 조작부(430)의 조작에 상응하도록 이동 제어될 것이다.As a result of the determination in step 830, if the IVS button is selected to operate in the vision control mode, the operation signal generation unit 450 proceeds to step 840 to determine whether the operation instruction according to the operation of the arm operation unit 430 is a laparoscope 5 And transmits the generated operation signal to the slave robot 2. At this time, the generated operation signal can be generated by applying the fixed or adaptive moving scale factor as described above. The laparoscope 5 provided in the slave robot 2 will be controlled so as to correspond to the operation of the arm control unit 430 by the operation signal transmitted to the slave robot 2 in step 840. [

복강경(5)의 이동 속도 제어 방식은 앞서 설명한 수술 도구의 이동 속도 제어 방식과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.The moving speed control method of the laparoscope 5 is the same as the moving speed control method of the surgical tool described above, so that a description thereof will be omitted.

그러나 만일 단계 830의 판단 결과로 IVS 버튼이 비전제어 모드로 동작하도록 선택되지 않은 경우라면 단계 850으로 진행한다.However, if it is determined in step 830 that the IVS button is not selected to operate in the vision control mode, the process proceeds to step 850.

단계 850에서 제어부(460)는 도구/비전 선택(IVS) 버튼이 수술 로봇 시스템이 통합제어 모드에서 동작되도록 선택되었는지 여부를 판단한다. In step 850, the control unit 460 determines whether the tool / vision selection (IVS) button has been selected to operate the surgical robot system in the integrated control mode.

단계 850의 판단 결과로, 만일 IVS 버튼이 통합제어 모드로 동작하도록 선택된 경우라면, 단계 860으로 진행하여, 조작신호 생성부(450)는 암 조작부(430)의 조작에 따라 수술도구 및 복강경(5) 모두의 이동 속도에 대한 제어가 수행되도록 하기 위한 조작 신호를 생성하여 슬레이브 로봇으로 전송한다. As a result of the determination in step 850, if the IVS button has been selected to operate in the integrated control mode, the operation signal generator 450 proceeds to step 860, and the operation signal generator 450 controls the surgical tool and the laparoscope 5 ) Is generated and transmitted to the slave robot.

여기서, 조작 신호는 암 조작부(430)가 조작된 방향으로 수술도구와 복강경(5)이 함께 움직이되, 상호간에 정렬된 상태(예를 들어, 상호간의 상대적 위치 등)가 그대로 유지되며 암 조작부(430)의 조작량에 상응하는 속도로 이동되도록 하기 위한 것이다. 즉, 복강경(5)의 이동에 따라 촬영 영역의 물리적 위치가 변경될지라도 수술자가 화면 표시부(420)를 통해 확인하는 표시화면 상에서 촬영 영역의 중심점을 기준으로 수술도구의 배치에 관한 상대 위치는 일정하게 유지된다. Here, the operation signal moves the surgical tool and the laparoscope 5 together in the direction in which the arm control unit 430 is operated, and the aligned states (for example, mutual relative positions, etc.) To be moved at a speed corresponding to the operation amount of the operation lever 430. That is, even if the physical position of the imaging region is changed in accordance with the movement of the laparoscope 5, the relative position of the surgical instrument with respect to the center of the imaging region on the display screen confirmed by the surgeon through the screen display unit 420, Lt; / RTI >

또한, 속도제어 모드에서 수술도구가 이동되는 경우에도 앞서 통합 위치제어 모드의 동작 상태에서 예를 들어 설명한 바와 같이 수술도구의 이동이 제한되는 경우가 존재할 수 있다. 예를 들어, 어느 하나의 수술도구가 무엇인가를 잡고 있는 상태(예를 들어, 수술 부위 중 임의의 부위를 잡고 있는 상태로서 도 5a 및 5b 참조)이거나, 수술도구의 끝단이 표시 화면내에 표시되지 않는 상태이거나, 수술도구의 죠(jaw)가 다물어져 있는 경우이거나, 수술자가 고정 상태를 유지하도록 지정한 수술도구이거나, 암 조작부(430)에 구비된 고정 상태 유지 버튼이 눌려진 경우 이에 상응하는 수술도구인 경우 등에서 해당 수술도구는 이동이 제한될 수 있을 것이다.Also, even when the surgical tool is moved in the speed control mode, there may be a case where the movement of the surgical tool is limited as described above in the operation state of the integrated position control mode. For example, in a state in which one of the surgical tools holds something (for example, a state in which a certain portion of the surgical site is held, see FIGS. 5A and 5B), or the end of the surgical tool is not displayed in the display screen Or a jaw of the surgical tool is closed or a surgical tool designated to keep the operator in a fixed state or when the fixed state maintenance button provided on the arm control part 430 is depressed, In the case of such a surgical tool, the movement may be restricted.

그러나, 단계 850의 판단 결과로, 만일 IVS 버튼이 통합제어 모드로 동작하도록 선택되지 않은 경우라면, 단계 870으로 진행하여, 조작신호 생성부(450)는 지정된 동작 모드에서 수술도구 및/또는 복강경(5)이 조작되도록 하기 위한 조작 신호를 생성하여 슬레이브 로봇으로 전송한다. 예를 들어 홀드 모드나 마스터 재위치 모드에서는 마스터의 조작에 상관없이 수술도구 및/또는 복강경(5)이 마지막 제어 위치를 그대로 유지할 수 있도록 조작 신호를 생성하여 슬레이브 로봇으로 전송한다.
However, if it is determined in step 850 that the IVS button has not been selected to operate in the integrated control mode, the operation signal generator 450 proceeds to step 870 to determine whether the operation tool and / or the laparoscope 5) is operated and transmitted to the slave robot. For example, in the hold mode or the master repositioning mode, an operation signal is generated and transmitted to the slave robot so that the surgical tool and / or the laparoscope 5 can maintain the last control position regardless of the operation of the master.

상술한 이동 스케일 팩터의 적응적 조정 방법 및 암 조작 특성에 따른 적응적 제어 방법은 디지털 처리 장치에 내장된 소프트웨어 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
It is a matter of course that the adaptive adjustment method of the moving scale factor and the adaptive control method according to the cancer operation characteristic can be performed in an automated procedure according to a time series sequence by a software program or the like built in the digital processing device. The codes and code segments that make up the program can be easily deduced by a computer programmer in the field. In addition, the program is stored in a computer readable medium, readable and executed by a computer, thereby implementing the method. The information storage medium includes a magnetic recording medium, an optical recording medium, and a carrier wave medium.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill 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. And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.

1 : 마스터 로봇 2 : 슬레이브 로봇
3 : 로봇 암 5 : 복강경
410 : 영상 입력부 420 : 화면 표시부
430 : 암 조작부 440 : 스케일 팩터 연산부
450 : 조작신호 생성부 460 : 제어부
1: Master robot 2: Slave robot
3: Robot arm 5: Laparoscope
410: image input unit 420:
430: Cancer control unit 440: Scale factor calculation unit
450: Operation signal generator 460:

Claims (33)

수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체가 장착되는 수술용 로봇 시스템에 포함되어 상기 제어객체의 위치를 제어하는 마스터 인터페이스로서,
상기 제어객체의 이동 조작을 위한 사용자 명령을 입력받는 조작부;
상기 수술용 내시경으로부터 제공되는 영상 정보들 중 하나 이상인 기준 이미지와 상기 기준 이미지에 상응하는 이동 스케일 팩터(Motion Scale Factor)를 저장하는 저장부;
상기 수술용 내시경으로부터 현재 제공되는 현재 영상 정보가 상기 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하고, 그 축소 또는 확대 정도에 선형적 또는 비선형적으로 비례하도록 상기 이동 스케일 팩터를 조정하여 재설정하는 스케일 팩터 연산부; 및
상기 조작부를 이용한 사용자 명령을 상기 재설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 상기 제어객체에 대한 조작 신호를 생성하는 조작 신호 생성부를 포함하되, 상기 사용자 명령에 따른 상기 제어객체의 이동 거리는 상기 이동 스케일 팩터에 종속되어 조정되는 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
A master interface for controlling a position of the control object in a surgical robot system to which a control object, which is at least one of a surgical endoscope and a surgical tool,
An operation unit for receiving a user command for moving the control object;
A storage unit for storing a reference image which is at least one of image information provided from the surgical endoscope and a motion scale factor corresponding to the reference image;
A scaling factor for determining whether the current image information currently provided from the surgical endoscope is reduced or enlarged relative to the reference image and adjusting the moving scale factor so as to linearly or non- An operation unit; And
And a control signal generation unit for generating a control signal for the control object by converting a user command using the control unit to correspond to the reset moving scale factor, The master interface being adapted to be subordinate to the master interface.
제1항에 있어서,
상기 스케일 팩터 연산부는 상기 현재 영상 정보가 상기 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하기 위해, 상기 현재 영상 정보가 상기 기준 이미지 중 일치하는 영역을 미리 설정된 영상 해석 기법에 따라 검출하여 구역 설정하는 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
The method according to claim 1,
The scale factor operation unit may detect the current image information based on a preset image analysis technique and determine a zone in which the current image information matches the reference image in order to determine whether the current image information is enlarged or reduced compared to the reference image Features a master interface.
제2항에 있어서,
상기 스케일 팩터 연산부는 상기 설정된 구역의 가로 사이즈, 세로 사이즈, 대각선 길이 및 넓이 중 하나 이상인 환산 정보와 상기 기준 이미지에서 상기 환산 정보에 대응되는 정보간의 비례 관계를 이용하여 상기 이동 스케일 팩터를 조정하는 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
3. The method of claim 2,
The scale factor operation unit may adjust the moving scale factor using a proportional relationship between conversion information that is at least one of a horizontal size, a vertical size, a diagonal line length, and an area of the set region and information corresponding to the conversion information in the reference image Features a master interface.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 수술용 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
The method according to claim 1,
Wherein the surgical endoscope is at least one of a laparoscope, a thoracoscopic, an arthroscope, a non-diameter, a cystoscope, a rectum, a duodenal, a mediastinum, and a heart.
수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체가 장착되는 수술용 로봇 시스템에 포함되어 상기 제어객체의 위치를 제어하는 마스터 인터페이스로서,
상기 제어객체의 이동 조작을 위한 사용자 명령을 입력받는 조작부;
수술용 내시경의 촬영 조건에 따른 하나 이상의 이동 스케일 팩터를 저장하는 저장부;
상기 수술용 내시경의 촬영 조건에 관한 정보를 제공받아 상응하는 이동 스케일 팩터를 상기 저장부에서 검색하여 적용할 이동 스케일 팩터로 설정하는 스케일 팩터 연산부; 및
상기 조작부를 이용한 사용자 명령을 상기 설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 상기 제어객체에 대한 조작 신호를 생성하는 조작 신호 생성부를 포함하는 마스터 인터페이스.
A master interface for controlling a position of the control object in a surgical robot system to which a control object, which is at least one of a surgical endoscope and a surgical tool,
An operation unit for receiving a user command for moving the control object;
A storage unit for storing one or more moving scale factors according to photographing conditions of a surgical endoscope;
A scale factor operation unit for receiving information on an imaging condition of the surgical endoscope and setting a corresponding mobile scale factor as a mobile scale factor to be applied to the storage unit; And
And an operation signal generation section for converting the user command using the operation section to correspond to the set mobile scale factor to generate an operation signal for the control object.
제6항에 있어서,
상기 촬영 조건은 상기 수술용 내시경의 영상 촬영 줌 배율, 촬영 위치, 수술 부위 표면과의 거리 및 촬영되는 수술 부위의 실제 크기 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
The method according to claim 6,
Wherein the photographing condition is at least one of a photographing zoom magnification of the surgical endoscope, a photographing position, a distance from the surface of the surgery part, and an actual size of a surgical part to be photographed.
제7항에 있어서,
상기 영상 촬영 줌 배율이 고배율인 경우의 이동 스케일 팩터가 상기 영상 촬영 줌 배율이 저배율인 경우의 이동 스케일 팩터보다 상대적으로 작은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
8. The method of claim 7,
Wherein the moving scale factor when the imaging zoom magnification is high is relatively smaller than the moving scale factor when the imaging zoom factor is low.
제7항에 있어서,
상기 수술용 내시경이 상대적으로 더 인체 내부로 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터가 상기 수술용 내시경이 상대적으로 덜 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터보다 작은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
8. The method of claim 7,
Wherein a moving scale factor when the surgical endoscope is relatively inserted into the human body is smaller than a moving scale factor when the surgical endoscope is inserted relatively less.
제7항에 있어서,
상기 수술 부위 표면과의 거리를 감지하기 위해 구비된 센서로부터 센싱값을 수신하되,
상기 수술부위 표면과의 거리가 가까울수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
8. The method of claim 7,
Receiving a sensing value from a sensor provided to sense a distance to the surgical site surface,
Wherein the mobile scale factor is set to a relatively small value as the distance from the surface of the surgical site is closer.
제7항에 있어서,
상기 촬영되는 수술부위의 실제 크기가 작아질수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
8. The method of claim 7,
Wherein the moving scale factor is set to a relatively small value as the actual size of the surgical region to be photographed is reduced.
제6항에 있어서,
상기 사용자 명령에 따른 상기 제어객체의 이동 거리는 상기 이동 스케일 팩터에 종속되어 조정되는 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
The method according to claim 6,
Wherein the moving distance of the control object according to the user command is adjusted depending on the moving scale factor.
제7항에 있어서,
상기 촬영 조건의 변동에 따라 이동 스케일 팩터는 실시간 연산되어 상기 저장부에 저장 처리되는 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
8. The method of claim 7,
Wherein the moving scale factor is computed in real time according to the variation of the photographing condition and stored in the storage unit.
제6항에 있어서,
상기 스케일 팩터 연산부는,
상기 수술 도구의 이동 조작을 위해 상기 조작부가 상대적으로 큰 조작량으로 조작되는 경우, 상기 조작부가 상대적으로 적은 조작량으로 조작되는 경우보다 큰 이동 스케일 팩터를 설정하는 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
The method according to claim 6,
Wherein the scale factor calculator comprises:
Wherein the master interface sets a larger scale factor than when the operating section is operated with a relatively small manipulated variable when the operating section is operated with a relatively large manipulated variable for a moving operation of the surgical tool.
제6항에 있어서,
상기 수술용 내시경이 3차원 영상 획득 장치인 경우, 상기 촬영 조건에 관한 정보는 상기 수술용 내시경에 의해 촬영된 영상 정보의 해석을 통해 계산된 깊이(depth) 정보인 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
The method according to claim 6,
Wherein the information about the photographing condition is depth information calculated by analyzing image information photographed by the surgical endoscope when the surgical endoscope is a three-dimensional image acquiring device.
제6항에 있어서,
상기 수술용 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 마스터 인터페이스.
The method according to claim 6,
Wherein the surgical endoscope is at least one of a laparoscope, a thoracoscopic, an arthroscope, a non-diameter, a cystoscope, a rectum, a duodenal, a mediastinum, and a heart.
제1항에 기재된 마스터 인터페이스에서 수행되는 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체의 적응적 제어 방법으로서,
상기 저장부에서, 상기 수술용 내시경으로부터 제공되는 영상 정보들 중 하나 이상인 기준 이미지와 상기 기준 이미지에 상응하는 이동 스케일 팩터(Motion Scale Factor)를 저장하는 단계;
상기 스케일 팩터 연산부에서, 상기 수술용 내시경으로부터 현재 제공되는 현재 영상 정보가 상기 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하는 단계;
상기 스케일 팩터 연산부에서, 판단된 축소 또는 확대 정도에 선형적 또는 비선형적으로 비례하도록 상기 이동 스케일 팩터를 조정하여 재설정하는 단계; 및
상기 조작 신호 생성부에서, 상기 제어객체의 이동 조작을 위해 입력된 사용자 명령을 상기 재설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 상기 제어객체에 대한 조작 신호를 생성하는 단계를 포함하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
An adaptive control method of a control object, which is at least one of a surgical endoscope and a surgical tool performed in the master interface according to claim 1,
Storing, in the storage, a reference image that is at least one of image information provided from the surgical endoscope and a motion scale factor corresponding to the reference image;
Determining whether the current image information currently provided from the surgical endoscope is reduced or enlarged in comparison with the reference image, in the scale factor operation unit;
Adjusting and resetting the moving scale factor in a linear or nonlinearly proportional manner to the determined reduction or enlargement degree in the scale factor computing unit; And
And generating an operation signal for the control object by converting the user command input for the movement operation of the control object to correspond to the reset mobile scale factor in the operation signal generation unit, Control method.
제17항에 있어서,
상기 판단하는 단계는, 상기 현재 영상 정보가 상기 기준 이미지에 비해 축소되었는지 확대되었는지를 판단하기 위해, 상기 현재 영상 정보가 상기 기준 이미지 중 일치하는 영역을 미리 설정된 영상 해석 기법에 따라 검출하여 구역 설정하는 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
18. The method of claim 17,
The determining may include detecting and matching a region of the current image information that matches the current image information according to a predetermined image analysis technique to determine whether the current image information is reduced or expanded relative to the reference image Wherein the control object is an adaptive control object.
제18항에 있어서,
상기 조정하여 재설정하는 단계는, 상기 설정된 구역의 가로 사이즈, 세로 사이즈, 대각선 길이 및 넓이 중 하나 이상인 환산 정보와 상기 기준 이미지에서 상기 환산 정보에 대응되는 정보간의 비례 관계를 이용하여 상기 이동 스케일 팩터를 조정하는 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
19. The method of claim 18,
The adjusting and resetting may further include adjusting the moving scale factor using a proportional relationship between conversion information that is at least one of a horizontal size, a vertical size, a diagonal length, and an area of the set region and information corresponding to the conversion information in the reference image, Wherein the control object is a control object.
제17항에 있어서,
상기 사용자 명령에 따른 상기 제어객체의 이동 거리는 상기 이동 스케일 팩터에 종속되어 조정되는 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the moving distance of the control object according to the user command is adjusted depending on the moving scale factor.
제17항에 있어서,
상기 수술용 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
18. The method of claim 17,
Wherein the surgical endoscope is at least one of a laparoscope, a thoracoscopic, an arthroscope, a nystagmus, a bladder, a rectum, a duodenal, a mediastinum, and a heart.
제6항에 기재된 마스터 인터페이스에서 수행되는 수술용 내시경 및 수술도구 중 하나 이상인 제어객체의 적응적 제어 방법으로서,
상기 저장부에서, 상기 수술용 내시경의 촬영 조건에 따른 하나 이상의 이동 스케일 팩터들을 저장하는 단계;
상기 스케일 팩터 연산부에서, 상기 수술용 내시경의 촬영 조건에 관한 정보를 제공받아 상응하는 이동 스케일 팩터를 상기 저장부에서 검색하여 적용할 이동 스케일 팩터로 설정하는 단계; 및
상기 조작 신호 생성부에서, 상기 제어객체의 이동 조작을 위해 입력된 사용자 명령을 상기 설정된 이동 스케일 팩터에 상응하도록 변환하여 상기 제어객체에 대한 조작 신호를 생성하는 단계를 포함하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
An adaptive control method of a control object, which is at least one of a surgical endoscope and a surgical tool performed in the master interface according to claim 6,
Storing, in the storage, one or more moving scale factors according to an imaging condition of the surgical endoscope;
Receiving information on the imaging condition of the endoscope for operation in the scale factor operation unit and setting a corresponding mobile scale factor as a mobile scale factor to be applied to the storage unit; And
And generating an operation signal for the control object by converting the user command inputted for the movement operation of the control object to correspond to the set mobile scale factor in the operation signal generator, Way.
제22항에 있어서,
상기 촬영 조건은 상기 수술용 내시경의 영상 촬영 줌 배율, 촬영 위치, 수술 부위 표면과의 거리 및 촬영되는 수술 부위의 실제 크기 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
23. The method of claim 22,
Wherein the photographing condition is at least one of an imaging zoom magnification of the endoscope for surgery, a photographing position, a distance from a surface of a surgical site, and an actual size of a surgical site to be photographed.
제23항에 있어서,
상기 영상 촬영 줌 배율이 고배율인 경우의 이동 스케일 팩터가 상기 영상 촬영 줌 배율이 저배율인 경우의 이동 스케일 팩터보다 상대적으로 작은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the moving scale factor when the image capturing zoom factor is high is relatively smaller than the moving scale factor when the image capturing zoom factor is low.
제23항에 있어서,
상기 수술용 내시경이 상대적으로 더 인체 내부로 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터가 상기 수술용 내시경이 상대적으로 덜 삽입된 경우의 이동 스케일 팩터보다 작은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the moving scale factor when the surgical endoscope is relatively inserted into the human body has a smaller value than the moving scale factor when the surgical endoscope is relatively less inserted. .
제23항에 있어서,
센서에 의해 감지된 상기 수술 부위 표면과의 거리 정보를 제공받는 단계를 더 포함하되,
상기 수술부위 표면과의 거리가 가까울수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
24. The method of claim 23,
And receiving distance information from the surface of the surgical site sensed by the sensor,
Wherein the moving scale factor is set to a relatively small value as the distance from the surface of the surgical site is closer.
제23항에 있어서,
상기 촬영되는 수술부위의 실제 크기가 작아질수록 이동 스케일 팩터는 상대적으로 작은 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the moving scale factor is set to a relatively small value as the actual size of the surgical region to be imaged becomes smaller.
제22항에 있어서,
상기 사용자 명령에 따른 상기 제어객체의 이동 거리는 상기 이동 스케일 팩터에 종속되어 조정되는 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
23. The method of claim 22,
Wherein the moving distance of the control object according to the user command is adjusted depending on the moving scale factor.
제23항에 있어서,
상기 촬영 조건의 변동에 따라 이동 스케일 팩터는 실시간 연산되어 상기 저장부에 저장 처리되는 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
24. The method of claim 23,
Wherein the moving scale factor is computed in real time according to the variation of the photographing condition and stored in the storage unit.
제22항에 있어서,
상기 설정하는 단계는,
상기 제어객체의 이동 조작을 위해 상기 사용자 명령이 상대적으로 큰 조작부의 조작량에 대한 것인 경우, 상기 조작부가 상대적으로 적은 조작량으로 조작되는 경우보다 큰 이동 스케일 팩터로 설정하는 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
23. The method of claim 22,
Wherein the setting step comprises:
Wherein when the user command is for a manipulation amount of a relatively large manipulation part for the manipulation of the control object, the manipulation part is set to a larger moving scale factor than when the manipulation part is manipulated with a relatively small manipulation amount Adaptive control method.
제22항에 있어서,
상기 수술용 내시경이 3차원 영상 획득 장치인 경우, 상기 촬영 조건에 관한 정보는 상기 수술용 내시경에 의해 촬영된 영상 정보의 해석을 통해 계산된 깊이(depth) 정보인 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
23. The method of claim 22,
Wherein the information about the photographing condition is depth information calculated through analysis of image information photographed by the surgical endoscope when the surgical endoscope is a three-dimensional image acquiring apparatus. Control method.
제22항에 있어서,
상기 수술용 내시경은 복강경, 흉강경, 관절경, 비경, 방광경, 직장경, 십이지장경, 종격경, 심장경 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 제어객체의 적응적 제어 방법.
23. The method of claim 22,
Wherein the surgical endoscope is at least one of a laparoscope, a thoracoscopic, an arthroscope, a nystagmus, a bladder, a rectum, a duodenal, a mediastinum, and a heart.
삭제delete
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