KR101798590B1 - Master robot, surgical robot system using thereof, control method thereof, and recording medium thereof - Google Patents

Master robot, surgical robot system using thereof, control method thereof, and recording medium thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101798590B1
KR101798590B1 KR1020110018219A KR20110018219A KR101798590B1 KR 101798590 B1 KR101798590 B1 KR 101798590B1 KR 1020110018219 A KR1020110018219 A KR 1020110018219A KR 20110018219 A KR20110018219 A KR 20110018219A KR 101798590 B1 KR101798590 B1 KR 101798590B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
robot
virtual
display member
displayed
information
Prior art date
Application number
KR1020110018219A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120098342A (en
Inventor
최재순
최승욱
김희찬
이민규
이정찬
김선권
Original Assignee
주식회사 미래컴퍼니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 미래컴퍼니 filed Critical 주식회사 미래컴퍼니
Priority to KR1020110018219A priority Critical patent/KR101798590B1/en
Publication of KR20120098342A publication Critical patent/KR20120098342A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101798590B1 publication Critical patent/KR101798590B1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B34/37Master-slave robots
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/30Surgical robots
    • A61B34/35Surgical robots for telesurgery
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00Controls for manipulators
    • B25J13/06Control stands, e.g. consoles, switchboards
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B2017/00017Electrical control of surgical instruments
    • A61B2017/00199Electrical control of surgical instruments with a console, e.g. a control panel with a display

Abstract

마스터 로봇과 슬레이브 로봇을 구비하는 수술 로봇 시스템에서 보조 수술자의 도움없이 주 수술자가 단독으로 모든 수술 작업을 수행하는 단독 수술이 가능하도록, 수술 로봇 시스템의 각종 동작을 수술자가 마스터 로봇의 조작 레버를 파지하고 있는 상태에서 모니터 화면을 보면서 수행하기 위해, 본 발명은 수술용 내시경 및 로봇 암을 포함하는 슬레이브 로봇을 제어하는 마스터 로봇에 있어서, 상기 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상을 디스플레이하는 디스플레이 부재; 상기 디스플레이 부재 상에 가상 조작판을 디스플레이하는 가상 조작판 표시부; 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 로봇 암이 상기 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하는지 여부를 판단하는 모션 매칭부; 및 상기 수행된 가상 조작판의 조작 동작에 해당하는 실제 동작을 수행하기 위한 동작 구현 신호를 생성하는 동작 구현 신호 생성부;를 포함하는 마스터 로봇을 제공한다. In the surgical robot system including the master robot and the slave robot, various operations of the surgical robot system are performed by the operator to grasp the operation lever of the master robot so that the main operator can perform the single operation without performing the assistant The present invention provides a master robot for controlling a slave robot including a surgical endoscope and a robot arm, the master robot comprising: a display member for displaying an image photographed through the surgical endoscope; A virtual operation panel display unit for displaying a virtual operation panel on the display member; A motion matching unit for determining whether the robot arm displayed on the display member performs an operation of operating the virtual operation board; And an operation implementation signal generation unit for generating an operation implementation signal for performing an actual operation corresponding to the operation operation of the virtual operation board performed.

Description

마스터 로봇, 이를 포함하는 수술 로봇 시스템 및 그 제어 방법과, 이를 기록한 기록매체{Master robot, surgical robot system using thereof, control method thereof, and recording medium thereof}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a master robot, a surgical robot system including the robot, a control method thereof, and a recording medium on which the master robot is recorded,

본 발명은 마스터 로봇, 이를 포함하는 수술 로봇 시스템 및 그 제어 방법과, 이를 기록한 기록매체에 관한 것으로, 상세하게는 마스터 로봇과 슬레이브 로봇을 구비하는 수술 로봇 시스템에서 보조 수술자의 도움 없이 주 수술자가 단독으로 모든 수술 작업을 수행하는 단독 수술이 가능하도록, 수술 로봇 시스템의 각종 동작을 수술자가 마스터 로봇의 조작 레버를 파지하고 있는 상태에서 모니터 화면을 보면서 수행할 수 있는 마스터 로봇, 이를 포함하는 수술 로봇 시스템 및 그 제어 방법과, 이를 기록한 기록매체에 관한 것이다. The present invention relates to a master robot, a surgical robot system including the master robot, a control method thereof, and a recording medium on which the master robot is mounted. More particularly, the present invention relates to a master robot, A master robot capable of performing various operations of the surgical robot system while watching the monitor screen while the operator is holding the operation lever of the master robot, and a surgical robot system including the same A control method thereof, and a recording medium recording the same.

수술 로봇은 외과의사에 의해 시행되던 수술 행위를 대신할 수 있는 기능을 가지는 로봇을 말한다. 이러한 수술 로봇은 사람에 비하여 정확하고 정밀한 동작을 할 수 있으며 원격 수술이 가능하다는 장점을 가진다.The surgical robot refers to a robot having a function of substituting surgical operation performed by a surgeon. Such a surgical robot has an advantage that it can perform accurate and precise operation compared to a human and can perform a remote operation.

현재 전 세계적으로 개발되고 있는 수술 로봇은 뼈 수술 로봇, 복강경(復腔鏡) 수술 로봇, 정위 수술 로봇 등이 있다. 여기서 복강경 수술 로봇은 복강경과 소형 수술도구를 이용하여 최소 침습적 수술을 시행하는 로봇이다.Surgical robots currently being developed around the world include bone surgery robots, laparoscopic surgery robots, and stereotactic robots. Here, a laparoscopic surgical robot is a robot that performs minimally invasive surgery using laparoscopic and small surgical instruments.

복강경 수술은 배꼽 부위에 1cm 정도의 구멍을 뚫고 배 안을 들여다보기 위한 내시경인 복강경을 집어넣은 후 수술하는 첨단 수술기법으로서 향후 많은 발전이 기대되는 분야이다. 최근의 복강경은 컴퓨터칩이 장착되어 육안으로 보는 것보다도 더 선명하면서도 확대된 영상을 얻을 수 있으며, 또 모니터를 통해 화면을 보면서 특별히 고안된 복강경용 수술 기구들을 사용하면 어떠한 수술도 가능할 정도로 발전하고 있다. Laparoscopic surgery is an advanced surgical technique that inserts a laparoscope, which is an endoscope for inserting a 1 cm hole in the umbilicus and looks into the abdomen. A recent laparoscope is equipped with a computer chip to provide a sharper, more magnified image than is seen with the naked eye, and the laparoscopic surgical instruments specially designed by looking at the screen through the monitor have developed enough to perform any operation.

더욱이 복강경 수술은 그 수술 범위가 개복 수술과 거의 같으면서도, 개복수술에 비해 합병증이 적고, 시술 후 훨씬 이른 시간 안에 치료를 시작할 수 있으며, 수술 환자의 체력이나 면역기능을 유지시키는 능력이 우수한 이점이 있다. 이로 인해 미국과 유럽 등지에서는 대장암 치료 등에 있어서는 복강경 수술이 점차 표준 수술로 인식되어 가는 추세이다.In addition, laparoscopic surgery has the advantage of being less complicated than open surgery, initiating treatment within a very short time after surgery, and maintaining the physical strength and immune function of the surgical patients, have. Therefore, in the United States and Europe, laparoscopic surgery is becoming increasingly recognized as a standard surgery for colorectal cancer treatment and the like.

한편, 수술 로봇 시스템은 일반적으로 마스터 로봇과 슬레이브 로봇으로 구성된다. 수술자가 마스터 로봇에 구비된 조종 레버(예를 들어 핸들)를 조작하면, 슬레이브 로봇의 로봇 암에 결합되거나 로봇 암이 파지하고 있는 수술도구가 조작되어 수술이 수행된다. On the other hand, the surgical robot system generally comprises a master robot and a slave robot. When the operator manipulates a steering lever (for example, a steering wheel) provided on the master robot, the surgical tool held by the robot arm is coupled to the robot arm of the slave robot.

상술한 복강경 수술에서 내시경의 조작은 수술 작업에 주요한 역할을 하는 과정이며, 수술 로봇 시스템을 사용하지 않는 종래의 복강경 수술 등에서는 내시경의 조작만을 위해 별도의 보조 수술자가 작업을 맡아 수행하였다. 또한, 내시경의 조작을 자동화한 수술 로봇 시스템 혹은 내시경과 수술 도구 조작을 모두 포함한 수술 로봇 시스템에서는 이러한 보조 수술자가 필요하지 않고, 수술자가 수술도중 직접 내시경의 조작을 할 수 있으며, 이를 일컬어 보조 수술자 없이 주 수술자가 혼자 모든 수술 작업을 수행해 내는 형태의 수술이라는 의미로, 단독 수술이라고 칭한다.In the laparoscopic surgery described above, the manipulation of the endoscope plays a major role in the surgical operation. In the conventional laparoscopic surgery without using the surgical robot system, a separate auxiliary operation is performed only for manipulation of the endoscope. In addition, a surgical robot system that automates the operation of an endoscope or a surgical robot system including both an endoscope and a surgical tool manipulator does not require such an assistant operator, and the operator can directly manipulate the endoscope during the operation. It is called "single operation" in the sense that the main operator performs all the surgical operations alone.

본 발명은 마스터 로봇과 슬레이브 로봇을 구비하는 수술 로봇 시스템에서 보조 수술자의 도움 없이 주 수술자가 단독으로 모든 수술 작업을 수행하는 단독 수술이 가능하도록, 수술 로봇 시스템의 각종 동작을 수술자가 마스터 로봇의 조작 레버를 파지하고 있는 상태에서 모니터 화면을 보면서 수행할 수 있는 마스터 로봇, 이를 포함하는 수술 로봇 시스템 및 그 제어 방법과, 이를 기록한 기록매체를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention relates to a surgical robot system including a master robot and a slave robot, in which various operations of a surgical robot system are operated by a master robot The present invention provides a master robot, a surgical robot system including the same, and a control method thereof, and a recording medium on which the master robot can be operated while viewing the monitor screen while holding the lever.

본 발명은 수술용 내시경 및 로봇 암을 포함하는 슬레이브 로봇을 제어하는 마스터 로봇에 있어서, 상기 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상을 디스플레이하는 디스플레이 부재; 상기 디스플레이 부재 상에 가상 조작판을 디스플레이하는 가상 조작판 표시부; 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 로봇 암이 상기 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하는지 여부를 판단하는 모션 매칭부; 및 상기 수행된 가상 조작판의 조작 동작에 해당하는 실제 동작을 수행하기 위한 동작 구현 신호를 생성하는 동작 구현 신호 생성부;를 포함하는 마스터 로봇을 제공한다. A master robot for controlling a slave robot including a surgical endoscope and a robot arm, the master robot comprising: a display member for displaying an image photographed through the surgical endoscope; A virtual operation panel display unit for displaying a virtual operation panel on the display member; A motion matching unit for determining whether the robot arm displayed on the display member performs an operation of operating the virtual operation board; And an operation implementation signal generation unit for generating an operation implementation signal for performing an actual operation corresponding to the operation operation of the virtual operation board performed.

본 발명에 있어서, 상기 가상 조작판 표시부는 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이되는 상기 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상에 상기 가상 조작판을 중첩하여 디스플레이시킬 수 있다. In the present invention, the virtual operation panel display unit may superimpose the virtual operation panel on an image photographed through the surgical endoscope displayed on the display member.

본 발명에 있어서, 상기 가상 조작판 표시부는 기(旣) 설정된 소정의 가상 조작판 활성화 신호가 수신되면 상기 디스플레이 부재 상에 상기 가상 조작판을 디스플레이할 수 있다. In the present invention, the virtual operation panel display unit may display the virtual operation panel on the display member when a preset virtual operation panel activation signal is received.

본 발명에 있어서, 상기 가상 조작판 표시부는 상기 수술용 내시경 또는 상기 로봇 암의 동작 제어, 다수 개의 상기 로봇 암 중 상기 마스터 로봇을 이용하여 조작하고자 하는 로봇 암의 선택, 전기소작기의 출력 제어, 상기 마스터 로봇과 상기 슬레이브 로봇의 동작 축척 관계의 설정, 상기 슬레이브 로봇의 일시 정지 및 재개, 마취기의 작동 조종, CO2 주입기(insufflator)의 온/오프(ON/OFF) 및 가스 압력 조절 중 하나 이상의 동작을 수행하기 위한 기능 조작부를 상기 가상 조작판 상에 디스플레이할 수 있다. In the present invention, the virtual operation panel display unit may be configured to control operation of the surgical endoscope or the robot arm, selection of a robot arm to be operated using the master robot among the plurality of robot arms, Wherein at least one of setting of an operation scale relationship between the master robot and the slave robot, pause and resumption of the slave robot, operation control of an anesthesia machine, on / off of a CO2 insulator, and gas pressure control On the virtual operation panel can be displayed.

본 발명에 있어서, 상기 가상 조작판 표시부는 피시술자의 생체 정보 및/또는 피시술자의 의학 영상 정보를 디스플레이하기 위한 정보 표시부를 상기 가상 조작판 상에 디스플레이할 수 있다. In the present invention, the virtual operation panel display unit may display, on the virtual operation panel, an information display unit for displaying the biometric information of the subject and / or the medical image information of the subject.

여기서, 상기 생체 정보 및 상기 의학 영상 정보 중의 적어도 일부는 상기 디스플레이 부재 상의 소정 위치에 고정되어 디스플레이될 수 있다. Here, at least a part of the biometric information and the medical image information may be fixed and displayed at a predetermined position on the display member.

본 발명에 있어서, 상기 로봇 암이 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하면, 상기 동작에 대응하는 소정의 반력을 상기 마스터 로봇의 조작 레버에 제공하는 반력 제공부를 더 포함할 수 있다. In the present invention, when the robot arm performs the operation of manipulating the virtual manipulation plate displayed on the display member, the reaction force providing section for providing the manipulation lever of the master robot with a predetermined reaction force corresponding to the motion .

본 발명에 있어서, 상기 가상 조작판의 확대/축소 및 상기 가상 조작판이 확대된 상태에서의 상기 마스터 로봇의 조작 레버의 동작 거리에 대비한 상기 슬레이브 로봇의 로봇 암의 동작 거리의 비를 제어하는 동작-스케일링 제어부를 더 포함할 수 있다. In the present invention, an operation of controlling the ratio of the operation distance of the robot arm of the slave robot in relation to the enlargement / reduction of the virtual operation plate and the operation distance of the operation lever of the master robot in a state in which the virtual operation plate is enlarged - a scaling control unit.

본 발명에 있어서, 상기 디스플레이 부재는 입체 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. In the present invention, the display member may include a stereoscopic display device.

다른 측면에 따른 본 발명은, 수술 부위를 조영하는 수술용 내시경; 및 다자유도를 가지며 구동하는 로봇 암;을 포함하는 슬레이브 로봇과, 상기 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상을 디스플레이하는 디스플레이 부재; 및 상기 디스플레이 부재 상에 가상 조작판을 디스플레이하고, 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 로봇 암의 상기 가상 조작판을 조작하는 동작에 의해 상기 조작 동작에 해당하는 실제 동작을 수행하기 위한 동작 구현 신호를 생성하는 가상 조작판 구현부;를 포함하는 마스터 로봇을 포함하는 수술 로봇 시스템을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a surgical endoscope comprising: a surgical endoscope for imaging a surgical site; And a robot arm for driving the robot arm with multiple degrees of freedom, a display member for displaying an image photographed through the surgical endoscope; And an operation implementing signal for performing an actual operation corresponding to the operation operation by displaying a virtual operation board on the display member and operating the virtual operation board of the robot arm displayed on the display member And a virtual manipulation plate implementing unit for generating a manipulation robot manipulating the manipulation robot.

본 발명에 있어서, 상기 가상 조작판 구현부는, 상기 디스플레이 부재 상에 상기 가상 조작판을 디스플레이하는 가상 조작판 표시부; 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 로봇 암이 상기 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하는지 여부를 판단하는 모션 매칭부; 및 상기 수행된 가상 조작판의 조작 동작에 해당하는 실제 동작을 수행하기 위한 동작 구현 신호를 생성하는 동작 구현 신호 생성부;를 포함할 수 있다. In the present invention, the virtual operation panel implementing unit may include: a virtual operation panel display unit displaying the virtual operation panel on the display member; A motion matching unit for determining whether the robot arm displayed on the display member performs an operation of operating the virtual operation board; And an operation implementation signal generator for generating an operation implementation signal for performing an actual operation corresponding to the operation operation of the virtual operation board performed.

본 발명에 있어서, 상기 로봇 암이 기(旣) 설정된 소정의 동작을 수행하면 상기 디스플레이 부재 상에 가상 조작판을 디스플레이하는 가상 조작판 활성화 신호가 생성될 수 있다. In the present invention, when the robot arm performs predetermined predetermined operations, a virtual operation panel activation signal for displaying a virtual operation panel on the display member may be generated.

본 발명에 있어서, 상기 로봇 암이 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하면 소정의 반력을 상기 마스터 로봇의 조작 레버에 제공하는 반력 제공부를 더 포함할 수 있다. In the present invention, the robot arm may further include a reaction force providing unit for providing a predetermined reaction force to the operation lever of the master robot when the robot arm performs an operation of operating the virtual operation board displayed on the display member.

본 발명에 있어서, 상기 가상 조작판의 확대/축소 및 상기 가상 조작판이 확대된 상태에서의 상기 마스터 로봇의 조작 레버의 동작 거리에 대비한 상기 슬레이브 로봇의 로봇 암의 동작 거리의 비를 제어하는 동작-스케일링 제어부를 더 포함할 수 있다. In the present invention, an operation of controlling the ratio of the operation distance of the robot arm of the slave robot in relation to the enlargement / reduction of the virtual operation plate and the operation distance of the operation lever of the master robot in a state in which the virtual operation plate is enlarged - a scaling control unit.

본 발명에 있어서, 상기 가상 조작판 표시부는 상기 수술용 내시경 또는 상기 로봇 암의 동작 제어, 다수 개의 상기 로봇 암 중 상기 마스터 로봇을 이용하여 조작하고자 하는 로봇 암의 선택, 전기소작기의 출력 제어, 상기 마스터 로봇과 상기 슬레이브 로봇의 동작 축척 관계의 설정, 상기 슬레이브 로봇의 일시 정지 및 재개, 마취기의 작동 조종, CO2 주입기(insufflator)의 온/오프(ON/OFF) 및 가스 압력 조절 중 하나 이상의 동작을 수행하기 위한 기능 조작부를 상기 가상 조작판 상에 디스플레이할 수 있다. In the present invention, the virtual operation panel display unit may be configured to control operation of the surgical endoscope or the robot arm, selection of a robot arm to be operated using the master robot among the plurality of robot arms, Wherein at least one of setting of an operation scale relationship between the master robot and the slave robot, pause and resumption of the slave robot, operation control of an anesthesia machine, on / off of a CO2 insulator, and gas pressure control On the virtual operation panel can be displayed.

본 발명에 있어서, 상기 가상 조작판은 피시술자의 생체 정보 및/또는 피시술자의 의학 영상 정보를 디스플레이하기 위한 정보 표시부를 포함할 수 있다. In the present invention, the virtual operation board may include an information display unit for displaying biometric information of the subject and / or medical image information of the subject.

여기서, 상기 의학 영상 정보는 엑스-레이(X-Ray) 영상, 컴퓨터단층촬영(CT) 영상, 자기공명영상촬영(MRI) 영상 및 상기 컴퓨터단층촬영(CT) 영상 데이터에 기반하여 재구성된 3차원 영상 자료 또는 수치화된 모델 중 하나 이상을 포함할 수 있다. Here, the medical image information may be reconstructed based on X-ray images, computed tomography (CT) images, magnetic resonance imaging (MRI) images, and computed tomography (CT) Image data or a numerical model.

여기서, 상기 슬레이브 로봇은 체온 측정 모듈, 맥박 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 혈압 측정 모듈, 심전도 측정 모듈 등 중 하나 이상을 포함하는 생체 정보 측정 유닛 등을 더 포함하고, 상기 생체 정보 측정 유닛에서 측정된 정보가 상기 정보 표시부에 디스플레이될 수 있다. Here, the slave robot may further include a bio-information measuring unit including at least one of a body temperature measuring module, a pulse measuring module, a respiration measuring module, a blood pressure measuring module, an electrocardiogram measuring module, etc., Information can be displayed on the information display section.

여기서, 상기 생체 정보 및 상기 의학 영상 정보 중의 적어도 일부는 상기 디스플레이 부재 상의 소정 위치에 고정되어 디스플레이될 수 있다. Here, at least a part of the biometric information and the medical image information may be fixed and displayed at a predetermined position on the display member.

본 발명에 있어서, 상기 디스플레이 부재는 입체 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. In the present invention, the display member may include a stereoscopic display device.

또 다른 측면에 관한 본 발명은 마스터 로봇 및 슬레이브 로봇을 포함하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법에 있어서, 상기 슬레이브 로봇의 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상이 상기 마스터 로봇의 디스플레이 부재 상에 디스플레이되는 단계; 소정의 가상 조작판 활성화 신호가 생성되는 단계; 상기 마스터 로봇의 디스플레이 부재 상에 상기 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상과 상기 가상 조작판이 중첩되어 디스플레이되는 단계; 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 슬레이브 로봇의 로봇 암이 상기 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하는 단계; 및 상기 가상 조작판 상에서 상기 로봇 암에 의해 조작된 동작이 실제로 수행되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법을 제공한다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a control method of a surgical robot system including a master robot and a slave robot, comprising: displaying an image photographed through a surgical endoscope of the slave robot on a display member of the master robot; Generating a virtual manipulation plate activation signal; Displaying an image photographed through the surgical endoscope on a display member of the master robot and the virtual operation panel superimposed on the display member; Performing a manipulation of the robot arm of the slave robot displayed on the display member to manipulate the virtual manipulation plate; And a step of actually performing an operation operated by the robot arm on the virtual operation board.

본 발명에 있어서, 상기 소정의 가상 조작판 활성화 신호가 생성되는 단계는, 수술자가 마스터 로봇의 조작 레버를 파지하고 있는 상태에서, 상기 마스터 로봇의 조작에 의해 상기 로봇 암이 기(旣) 설정된 소정의 동작을 수행함으로써, 상기 소정의 가상 조작판 활성화 신호가 생성될 수 있다. In the present invention, the step of generating the predetermined virtual manipulation plate activating signal may include a step of, when the operator holds the manipulation lever of the master robot, The predetermined virtual operation plate activation signal can be generated.

여기서, 상기 기(旣) 설정된 소정의 동작은, 상기 마스터 로봇의 조작 레버에 형성된 가상 조작판 활성화 신호 생성 버튼을 누르거나 잡는 동작, 상기 로봇 암이 허공 중에서 회전하는 동작, 상기 로봇 암이 일정 속도 이상 일정 방향으로 직진 운동하는 동작, 상기 로봇 암이 허공에서 소정의 표식을 그리는 동작 및 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 소정의 아이콘을 상기 로봇 암이 누르거나 잡는 동작 중 하나 이상을 포함할 수 있다. Here, the predetermined operation may include an operation of pressing or holding a virtual operation panel activation signal generation button formed on an operation lever of the master robot, an operation of rotating the robot arm in the air, An operation of linearly moving the robot arm in a predetermined direction, an operation in which the robot arm draws a predetermined mark in the air, and an operation in which the robot arm presses and holds a predetermined icon displayed on the display member.

본 발명에 있어서, 상기 가상 조작판은 상기 수술용 내시경 또는 상기 로봇 암의 동작 제어를 위한 기능 조작부를 포함할 수 있다. In the present invention, the virtual operation plate may include a function operation unit for controlling the operation of the surgical endoscope or the robot arm.

여기서, 상기 가상 조작판 상에서 상기 슬레이브의 로봇 암에 의해 조작된 동작이 상기 기능 조작부를 조작하는 동작일 경우, 상기 가상 조작판 상에서 상기 슬레이브의 로봇 암에 의해 조작된 동작이 실제로 수행되는 단계는, 상기 슬레이브 로봇의 로봇 암 또는 수술용 내시경에 대한 제어 동작이 수행될 수 있다. Here, when the operation operated by the robot arm of the slave on the virtual operation board is the operation of operating the functional operation unit, the operation performed by the robot arm of the slave on the virtual operation board is actually performed, A control operation for the robot arm or the surgical endoscope of the slave robot may be performed.

본 발명에 있어서, 상기 가상 조작판은 피시술자의 생체 정보 및/또는 피시술자의 의학 영상 정보를 디스플레이하기 위한 정보 표시부를 포함할 수 있다. In the present invention, the virtual operation board may include an information display unit for displaying biometric information of the subject and / or medical image information of the subject.

여기서, 상기 가상 조작판 상에서 상기 슬레이브의 로봇 암에 의해 조작된 동작이 상기 정보 표시부를 조작하는 동작일 경우, 상기 가상 조작판 상에서 상기 슬레이브의 로봇 암에 의해 조작된 동작이 실제로 수행되는 단계는, 상기 디스플레이 부재 내에 도시된 정보 표시부에 대한 제어 동작이 수행될 수 있다. Here, when the operation operated by the robot arm of the slave on the virtual operation board is an operation of operating the information display unit, the operation performed by the robot arm of the slave on the virtual operation board is actually performed, A control operation for the information display unit shown in the display member can be performed.

여기서, 상기 가상 조작판 상에서 상기 슬레이브의 로봇 암에 의해 조작된 동작이 상기 정보 표시부의 적어도 일부를 상기 디스플레이 부재 상의 특정 위치로 이동하는 동작일 경우, 상기 생체 정보 및 상기 의학 영상 정보 중의 적어도 일부는 상기 디스플레이 부재 상의 소정 위치에 고정되어 디스플레이될 수 있다. Here, when the operation operated by the robot arm of the slave on the virtual operation board is an operation of moving at least a part of the information display part to a specific position on the display member, at least part of the biometric information and the medical image information And can be fixedly displayed at a predetermined position on the display member.

본 발명에 있어서, 상기 마스터 로봇의 디스플레이 부재 상에 상기 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상과 상기 가상 조작판이 중첩되어 디스플레이되는 단계는, 상기 가상 조작판이 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 수술 부위로부터 상기 디스플레이 부재의 사용자 측으로 일정 정도 부상(浮上)한 상태로 디스플레이될 수 있다. In the present invention, the step of superimposing and displaying the image photographed through the surgical endoscope on the display member of the master robot and the virtual operation plate may be performed by the virtual operation plate from the surgical site displayed on the display member, And can be displayed with a certain degree of floating on the user side of the member.

본 발명에 있어서, 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 슬레이브 로봇의 로봇 암이 상기 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하면, 소정의 반력이 상기 마스터 로봇의 조작 레버에 제공되는 단계;를 더 포함할 수 있다. In the present invention, when the robot arm of the slave robot displayed on the display member performs the operation of manipulating the virtual manipulation plate, a predetermined reaction force is provided to the manipulation lever of the master robot .

또 다른 측면에 따른 본 발명은, 상기 어느 하나에 기재된 수술 로봇 시스템의 제어 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체를 제공한다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a surgical robot system comprising: a display unit that displays a program of instructions executable by a digital processing apparatus to perform a control method of a surgical robot system described in any one of the above aspects, A recording medium on which a program is recorded is provided.

이와 같은 본 발명에 의해서, 전체 수술 로봇 시스템 및 각종 생체정보, 의료영상정보 등 정보 시스템을 단일한 체계 내에서 용이하게 조작할 수 있게 하여 단독 수술이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 본 기술의 방식에서와 같은 단독 수술은 수술자의 주의 집중도를 높여 수술의 정확도 제고, 수술시간 단축 등 수술의 효과를 높일 수 있음은 물론, 단독 수술의 장점인 수술작업 효율 제고와 의료 비용 절감의 효과를 부수적으로 제공할 수 있다. According to the present invention, it is possible to easily operate an information system such as a whole surgical robot system and various kinds of biometric information, medical image information, etc. in a single system, thereby achieving an effect of enabling a single operation. In addition, the single operation as in the technique of the present invention can increase the attention of the operator to improve the accuracy of the operation, shorten the operation time, increase the efficiency of the operation, Can be provided incidentally.

또한, 수술 로봇 시스템에 햅틱 인터페이스를 적용하여, 수술자의 동작 입력의 정확도와 직관성을 제고하며, 증강현실 인터페이스를 적용하여 더욱 다양한 조작기능을 보다 직관적으로 수행할 수 있게 하는 효과를 얻을 수 있다. In addition, by applying the haptic interface to the surgical robot system, it is possible to enhance the accuracy and intuitiveness of the operation input of the operator, and to perform more various operation functions more intuitively by applying the augmented reality interface.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 전체 구조를 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 수술 로봇 시스템의 마스터 로봇을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 로봇과 슬레이브 로봇의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 4는 도 3의 마스터 로봇에 구비된 가상 조작판 구현부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 5는 복강경에서 촬영된 영상이 디스플레이 부재를 통해 출력되는 화면 표시 형태를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 디스플레이 부재에 가상 조작판이 중첩되어 디스플레이되는 화면 표시 형태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 제어 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
1 is a plan view showing the entire structure of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a master robot of the surgical robot system of FIG.
3 is a block diagram schematically showing the configuration of a master robot and a slave robot according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a configuration of a virtual operation plate implementing unit provided in the master robot of FIG. 3. FIG.
5 is a view showing a screen display mode in which an image photographed by a laparoscope is output through a display member.
FIG. 6 is a view showing a screen display mode in which a virtual operation panel is superimposed on the display member of FIG. 5 to be displayed.
7 is a flowchart schematically showing a control method of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. The present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

여기서, 본 발명은 수술용 내시경(예를 들어, 복강경, 흉강경, 관절경, 비경 등)이 이용되는 수술들에 범용적으로 사용될 수 있는 기술적 사상이지만, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 설명의 편의를 위해 복강경이 이용되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.Herein, the present invention is a technical idea that can be used universally for surgeries using surgical endoscopes (for example, laparoscopic, thoracoscopic, arthroscopic, non-rigid, etc.), but in describing the embodiments of the present invention, For convenience, a laparoscope is used as an example.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 전체 구조를 나타낸 평면도이고, 도 2는 도 1의 수술 로봇 시스템의 마스터 로봇을 나타낸 사시도이다. FIG. 1 is a plan view showing an overall structure of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing a master robot of the surgical robot system of FIG.

도 1 및 도 2를 참조하면, 수술 로봇 시스템(1)은 수술대에 누워있는 환자에게 수술을 행하는 슬레이브 로봇(200)과, 상기 슬레이브 로봇(200)을 수술자가 원격 조종하도록 하는 마스터 로봇(100)을 포함한다. 마스터 로봇(100)과 슬레이브 로봇(200)이 반드시 물리적으로 독립된 별도의 장치로 분리되어야 하는 것은 아니며, 하나로 통합되어 일체형으로 구성될 수 있다.1 and 2, the surgical robot system 1 includes a slave robot 200 for performing surgery on a patient lying on the operating table, a master robot 100 for allowing the operator to remotely operate the slave robot 200, . The master robot 100 and the slave robot 200 are not necessarily separated from each other by a separate device that is physically independent and may be integrated into one unit.

마스터 로봇(100)은 조작 레버(110) 및 디스플레이 부재(120)를 포함하고, 슬레이브 로봇(200)은 로봇 암(210) 및 복강경(220)을 포함한다. The master robot 100 includes an operation lever 110 and a display member 120 and the slave robot 200 includes a robot arm 210 and a laparoscope 220.

상세히, 마스터 로봇(100)은 수술자가 양손에 각각 파지하여 조작할 수 있도록 조작 레버(110)를 구비한다. 조작 레버(110)는 도 1 및 도 2에 예시된 바와 같이 두 개 또는 그 이상의 수량의 핸들로 구현될 수 있으며, 수술자의 핸들 조작에 따른 조작 신호가 유선 또는 무선 통신망을 통해 슬레이브 로봇(200)으로 전송되어 로봇 암(210)이 제어된다. 즉, 수술자의 핸들 조작에 의해 로봇 암(210)의 위치 이동, 회전, 절단 작업 등의 수술 동작이 수행될 수 있다.In detail, the master robot 100 is provided with an operation lever 110 so that the operator can grasp and operate the operator's hands, respectively. The manipulation lever 110 may be implemented by two or more handles as illustrated in FIGS. 1 and 2. The manipulation lever 110 may be manipulated by a slave robot 200 through a wired or wireless communication network, And the robot arm 210 is controlled. That is, the operation of the robot arm 210, such as the movement, rotation, cutting, etc., of the robot arm 210 can be performed by operating the handle of the operator.

예를 들어, 수술자는 핸들 형태의 조작 레버를 이용하여 슬레이브 로봇 암(210)이나 복강경(220) 등을 조작 할 수 있다. 이와 같은 조작 레버는 그 조작방식에 따라 다양한 기구적 구성을 가질 수 있으며, 슬레이브 로봇 암(210)이나 복강경(220) 등의 동작을 조작하는 마스터 핸들과, 전체 시스템의 기능을 조작하기 위해 마스터 로봇(100)에 부가된 조이스틱, 키패드, 트랙볼, 터치스크린과 같은 각종 입력도구와 같이, 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210) 및/또는 기타 수술 장비를 작동시키기 위한 다양한 형태로 구비될 수 있다. 여기서, 조작 레버(110)는 핸들의 형상으로 제한되지 않으며, 유선 또는 무선 통신망과 같은 네트워크를 통해 로봇 암(210)의 동작을 제어할 수 있는 형태이면 아무런 제한 없이 적용될 수 있다.For example, the operator can manipulate the slave robot arm 210, the laparoscope 220, and the like using a handle-shaped operation lever. Such an operation lever may have various mechanical configurations according to its operation mode, and may include a master handle for operating operations of the slave robot arm 210 and the laparoscope 220 and the like, and a master robot Such as various input devices such as a joystick, a keypad, a trackball, and a touch screen, which are added to the slave robot 100, for operating the robot arm 210 and / or other surgical equipment of the slave robot 200 . Here, the operation lever 110 is not limited to the shape of the handle, and can be applied without any limitation as long as it can control the operation of the robot arm 210 through a network such as a wired or wireless communication network.

마스터 로봇(100)의 디스플레이 부재(120)에는 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상이 화상 이미지로 표시된다. 또한 디스플레이 부재(120)에는 소정의 가상 조작판이 상기 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상과 함께 표시되거나 또는 독립적으로 표시될 수 있다. 이와 같은 가상 조작판의 배치, 구성 등에 관해서는 이후 관련 도면을 참조하여 상세히 설명한다.An image photographed through the laparoscope 220 is displayed as an image image on the display member 120 of the master robot 100. In addition, a predetermined virtual operation plate may be displayed on the display member 120 together with the image taken through the laparoscope 220, or may be independently displayed. The arrangement, configuration, and the like of the virtual operation plate will be described in detail with reference to related drawings hereinafter.

여기서, 디스플레이 부재(120)는 하나 이상의 모니터들로 구성될 수 있으며, 각 모니터에 수술시 필요한 정보들이 개별적으로 표시되도록 할 수 있다. 도 1 및 도 2에는 디스플레이 부재(120)가 세 개의 모니터를 포함하는 경우가 예시되었으나, 모니터의 수량은 표시를 요하는 정보의 유형이나 종류 등에 따라 다양하게 결정될 수 있다.Here, the display member 120 may be constituted by one or more monitors, and information necessary for operation may be displayed on each monitor individually. Although FIGS. 1 and 2 illustrate the case where the display member 120 includes three monitors, the number of monitors can be variously determined according to the type and kind of information required to be displayed.

한편, 슬레이브 로봇(200)은 하나 이상의 로봇 암(210)을 포함할 수 있다. 일반적으로 로봇 암은 인간의 팔 및/또는 손목과 유사한 기능을 가지고 있으며 손목 부위에 소정의 도구를 부착시킬 수 있는 장치를 의미한다. 본 명세서에서 로봇 암(210)이란 상박, 하박, 손목, 팔꿈치 등의 구성 요소 및 상기 손목 부위에 결합되는 수술용 인스트루먼트 등을 모두 포괄하는 개념으로 정의할 수 있다. 이와 같은, 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210)은 다자유도를 가지며 구동되도록 구현될 수 있다. 로봇 암(210)은 예를 들어 환자의 수술 부위에 삽입되는 수술기구, 수술기구를 수술 위치에 따라 요(yaw)방향으로 회전시키는 요동 구동부, 요동 구동부의 회전 구동과 직교하는 피치(pitch) 방향으로 수술기구를 회전시키는 피치 구동부, 수술기구를 길이 방향으로 이동시키는 이송 구동부와, 수술기구를 회전시키는 회전 구동부, 수술기구의 끝단에 설치되어 수술 병변을 절개 또는 절단하는 수술기구 구동부를 포함하여 구성될 수 있다. 다만, 로봇 암(210)의 구성이 이에 제한되지는 않으며, 이러한 예시가 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 여기서, 수술자가 조작 레버(110)를 조작함에 의해 로봇 암(210)이 상응하는 방향으로 회전, 이동하는 등의 실제 제어 과정에 대한 구체적인 설명은 생략한다.Meanwhile, the slave robot 200 may include one or more robot arms 210. Generally, a robot arm has a function similar to a human arm and / or wrist, and means a device capable of attaching a predetermined tool to a wrist part. In the present specification, the robot arm 210 may be defined as a concept including both upper and lower components such as upper arm, lower arm, wrist, and elbow, and a surgical instrument coupled to the wrist. The robot arm 210 of the slave robot 200 may be configured to be driven with multiple degrees of freedom. For example, the robot arm 210 may include a surgical instrument inserted into a surgical site of a patient, a swinging drive unit that rotates the surgical instrument in a yaw direction according to a surgical position, a pitch direction , A pitch driving part for rotating the surgical instrument, a feed driving part for moving the surgical instrument in the longitudinal direction, a rotation driving part for rotating the surgical instrument, and a surgical instrument driving part installed at the end of the surgical instrument for cutting or cutting the surgical lesion. . However, the configuration of the robot arm 210 is not limited thereto, and it should be understood that these examples do not limit the scope of the present invention. Here, a detailed description of the actual control process, such as rotation and movement of the robot arm 210 in the corresponding direction by operating the operation lever 110 by the operator, will be omitted.

슬레이브 로봇(200)은 환자를 수술하기 위하여 하나 이상으로 이용될 수 있으며, 수술 부위가 디스플레이 부재(120)를 통해 화상 이미지로 표시되도록 하기 위한 복강경(220)은 독립된 슬레이브 로봇(200)으로 구현될 수도 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예들은 복강경 이외의 다양한 수술용 내시경(예를 들어, 흉강경, 관절경, 비경 등)이 이용되는 수술들에 범용적으로 사용될 수 있다.
The slave robot 200 may be used more than once to perform a surgery on a patient and the laparoscope 220 for displaying a surgical site through a display member 120 as an image image may be implemented as an independent slave robot 200 It is possible. Further, as described above, the embodiments of the present invention can be widely used in surgeries in which a variety of surgical endoscopes other than laparoscopes (e.g., thoracoscopic, arthroscopic, non-circumferential, etc.) are used.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 로봇과 슬레이브 로봇의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.3 is a block diagram schematically showing the configuration of a master robot and a slave robot according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 마스터 로봇(100)은 영상 입력부(130), 화면 표시부(140), 암 조작부(150), 조작신호 생성부(160), 가상 조작판 구현부(170) 및 제어부(180)를 포함한다. 슬레이브 로봇(200)은 로봇 암(210) 및 복강경(220)을 포함한다. 도 3에는 도시되지는 않았으나, 슬레이브 로봇(200)은 환자에 대한 생체 정보를 측정하여 제공하기 위한 생체 정보 측정 유닛 등을 더 포함할 수 있다. 3, the master robot 100 includes an image input unit 130, a screen display unit 140, a dark operation unit 150, an operation signal generation unit 160, a virtual operation plate implementation unit 170, and a control unit 180 ). The slave robot 200 includes a robot arm 210 and a laparoscope 220. Although not shown in FIG. 3, the slave robot 200 may further include a bio-information measuring unit for measuring and providing bio-information about the patient.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템(1)은 수술 중에 로봇 암(210)을 이용해 소정의 동작을 수행하면 디스플레이 부재(120) 상에 가상 조작판이 실제 영상과 중첩되어 디스플레이되며, 디스플레이 부재(120) 상에 표시된 로봇 암(210)을 조작하여 가상 조작판을 작동시키면, 이에 해당하는 실제 동작이 수행되는 것을 일 특징으로 한다. Here, in the surgical robot system 1 according to the embodiment of the present invention, when a predetermined operation is performed using the robot arm 210 during the operation, the virtual operation panel is displayed on the display member 120 in superposition with the actual image, When the virtual operation plate is operated by operating the robot arm 210 displayed on the display member 120, the corresponding actual operation is performed.

상세히, 마스터-슬레이브 구조의 내시경 기반의 수술 로봇 시스템에서 시술자는 마스터 로봇의 두 개의 조작 레버를 양손으로 쥐고 슬레이브 로봇의 로봇 암의 움직임을 조종하는 것이 일반적이다. 그런데, 이와 같은 로봇 수술 과정 중에는 슬레이브 로봇의 로봇 암의 움직임 이외의 다양한 시스템 조작 명령의 입력이 필요하다. 예를 들어, 내시경 카메라의 위치 이동, 자세 변경, 시야 확대/축소, 마스터 로봇과 슬레이브 로봇의 동작 축척 관계의 설정, 세 개 이상의 슬레이브 로봇 팔이 있는 시스템의 경우 마스터 로봇의 두 개의 조작 레버로 현재 조종하고자 하는 두 개의 로봇 암의 선정 및 연결/해제, 슬레이브 로봇의 일시 정지, 전기소작기의 작동 조종 등의 시스템 조작 명령의 입력 등이 필요하다.In detail, in an endoscope-based surgical robot system of a master-slave structure, a practitioner generally grasps the two operation levers of the master robot with both hands and controls the movement of the robot arm of the slave robot. However, during such a robot operation procedure, it is necessary to input various system operation commands other than the motion of the robot arm of the slave robot. For example, if the position of the endoscope camera, the posture change, the magnification / reduction of the field of view, the setting of the scale relationship between the master robot and the slave robot, and the system having three or more slave robot arms, Selection of the two robot arms to be controlled, connection / disconnection of the two robot arms to be controlled, pause of the slave robot, and operation control of the electric squeezer are required.

이와 같은 시스템 조작 명령의 입력을 위해 종래에는 수술 도중 시스템 조작 명령의 입력이 필요한 경우, 수술자가 수술 로봇 시스템을 일시 정지시키고, 마스터 로봇을 조작하던 양손 혹은 그 중 하나를 마스터 로봇 외부의 조작판으로 옮겨 버튼 스위치를 누르는 등의 동작을 수행하여 해당 명령을 입력하였다. 이 경우, 수술 작업을 일시 중단하고 작업하던 손을 마스터 로봇에서 물리적으로 이탈시키고, 주의를 다른 조종간에 옮겨야 하므로 심리적으로 수술자의 주의가 분산되는 문제점이 존재하였다. In order to input such a system operation command, conventionally, when inputting a system operation command is required during operation, the operator temporarily stops the surgical robot system, and either one of the hands manipulating the master robot, or one of them, The user presses a button switch to perform the operation, and the corresponding command is input. In this case, there is a problem that the operator 's attention is dispersed psychologically since it is necessary to temporarily suspend the surgical operation and physically remove the hand from the master robot and transfer the attention to the other manipulator.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 수술자로부터 음성 명령을 입력받고 명령 내용을 인식하여 기능을 수행하는 장치를 이용하거나, 수술자의 머리에 부착한 센서 도구를 이용하여 그 자세의 변화, 즉 제스쳐를 인식하여 해당 기능을 수행하는 장치가 개발되었다. 이와 같은 경우, 시스템을 정지시키거나 마스터 로봇의 조작 레버에서 손을 뗄 필요는 없어졌지만, 이 경우에도 심리적으로 수술자의 주의가 분산되는 문제점이 여전히 존재하였다. 또한, 이러한 음성 입력이나 헤드 제스쳐 입력 방식 등의 경우에는, 명령 인식(컴퓨터의 신호처리 연산을 통한 음성 인식 또는 동작 신호의 패턴 인식 등) 과정에서 정확한 인식을 해 내지 못할 가능성이 상존하였다. 특히 음성 입력 방식의 한 사례에서는 오류 방지를 위해 음성의 입력 후 시스템에서의 합성음성 발신을 통한 재확인 과정을 거치고, 연속된 명령 간 수 초간의 불응기를 두는 등의 방식으로 작업이 이루어져, 신속하고 직관적인 내시경 조작을 수행하기에는 어려움이 존재하였다. In order to solve such a problem, a voice command is input from an operator, and a device performing a function by recognizing the contents of the command is used, or a change in the posture, that is, a gesture is recognized using a sensor tool attached to the head of the operator A device has been developed to perform this function. In such a case, it is not necessary to stop the system or to release the operation lever of the master robot, but there is still a problem that the operator's attention is dispersed psychologically. In the case of such a voice input or a head gesture input method, there is a possibility that accurate recognition can not be performed during command recognition (speech recognition through computer signal processing calculation or pattern recognition of operation signal). In particular, in one case of voice input method, in order to prevent the error, after the input of voice, the system is reconfirmed through the synthetic voice transmission in the system, and the operation is performed in such a manner that a few seconds between consecutive commands are refused, There was a difficulty in performing endoscopic manipulation.

나아가, 현재의 수술 로봇 시스템에서는 상대적으로 적은 수의 조작 명령 입력만이 요구되나, 지능형 시스템으로의 발전 추세에 따라 환자의 다양한 실시간 생체 정보 및 각종 의학 영상 자료 등과 같은 보다 안전하고 정확한 수술을 위한 각종의 정보를 수술 로봇 시스템 환경 내에 통합하는 기술들이 개발되고 있다. 따라서 이러한 다양한 정보의 열람과 사용을 위한 입력 조작 명령들이 추가로 다수 필요하게 된다. 현재 일부 상용화된 시스템에서는 환자의 생체 정보가 수술자의 디스플레이 화면에 별도로 도시되도록 선택할 수 있는 기능들이 구현되고 있지만, 수술자가 이를 제어할 수 있도록 하는 기능은 구현되어 있지 아니하므로, 이의 조작을 위해서는 별도의 수술 보조자가 필요하다. 따라서, 수술자가 수술 작업 중에 추가적인 보조 수술자나 수술 보조 인력의 필요 없이, 수술 로봇 시스템의 조작 작업은 물론 각종의 통합 정보 시스템의 다양한 조작 작업을, 주의 분산을 최소화하며, 마스터 로봇에서의 손의 이탈이 없는 가운데, 신속하고 직관적인 방식으로 조작할 수 있도록 해주는 단독수술을 위한 개선된 인터페이스 방식이 필요하게 된다.In addition, the current surgical robot system requires only a relatively small number of manipulation command inputs. However, according to the development trend of the intelligent system, various kinds of real-time biometric information and various medical image data Are integrated into a surgical robot system environment. Therefore, a large number of input operation commands for reading and using such various information are required. In some commercialized systems, functions for selecting the biometric information of the patient to be displayed separately on the operator's display screen have been implemented. However, since the function for allowing the operator to control the biometric information is not implemented, Surgical assistant is needed. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a surgical robot that minimizes distraction of attention by not only requiring operation of a surgical robot system, but also various kinds of operation of various integrated information systems, There is a need for an improved interface for single surgery that allows for quick and intuitive manipulation.

이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템(1)은 수술 중에 로봇 암(210)을 이용해 소정의 동작을 수행하면 디스플레이 부재(120) 상에 가상 조작판이 실제 영상과 중첩되어 디스플레이되며, 디스플레이 부재(120) 상에 표시된 로봇 암(210)을 조작하여 가상 조작판을 작동시키면, 이에 해당하는 실제 동작이 수행되는 것이다. To this end, in the surgical robot system 1 according to the embodiment of the present invention, when a predetermined operation is performed using the robot arm 210 during the operation, the virtual operation panel is displayed on the display member 120 in superposition with the actual image , When the virtual operation plate is operated by operating the robot arm 210 displayed on the display member 120, the corresponding actual operation is performed.

다시 도 3을 참조하여 마스터 로봇(100)의 각 구성 요소를 상세히 설명한다. Referring again to FIG. 3, each component of the master robot 100 will be described in detail.

영상 입력부(130)는 슬레이브 로봇(200)의 복강경(220)에 구비된 카메라를 통해 촬영된 영상을 유선 또는 무선 통신망을 통해 수신한다.The image input unit 130 receives an image photographed through a camera provided in the laparoscope 220 of the slave robot 200 through a wired or wireless communication network.

화면 표시부(140)는 영상 입력부(130)를 통해 수신된 영상에 상응하는 화상 이미지를 시각(視覺)적 정보로 출력한다. 또한, 화면 표시부(140)는 슬레이브 로봇(200)으로부터 피시술자의 생체 정보가 입력되는 경우, 이에 상응하는 정보를 더 출력할 수 있다. 또한, 화면 표시부(140)는 수술 부위에 대한 환자의 관련 이미지 데이터(예를 들어, X-ray 이미지, CT 이미지, MRI 이미지 등)를 더 출력할 수도 있다. 여기서, 화면 표시부(140)는 디스플레이 부재(도 2의 120 참조) 등의 형태로 구현될 수 있으며, 수신된 영상이 화면 표시부(140)를 통해 화상 이미지로 출력되도록 하기 위한 영상 처리 프로세스가 제어부(180), 가상 조작판 구현부(170) 또는 영상 처리부(도시되지 않음)에 의해 수행될 수 있다.The screen display unit 140 outputs visual images corresponding to the images received through the image input unit 130 as visual information. In addition, when biometric information of the subject is input from the slave robot 200, the screen display unit 140 can output more information corresponding to the biometric information. Further, the screen display unit 140 may further output the patient-related image data (for example, an X-ray image, a CT image, an MRI image, and the like) for the surgical site. Here, the screen display unit 140 may be implemented in the form of a display member (see 120 in FIG. 2), and an image processing process for causing the received image to be output as an image image through the screen display unit 140 may be performed by a control unit 180), a virtual operation panel implementing section 170 or an image processing section (not shown).

여기서, 화면 표시부(140)(즉, 도 2의 디스플레이 부재(120))는 입체 디스플레이 장치로 구비될 수도 있다. 상세히, 입체 디스플레이 장치는 스테레오스코픽(stereoscopic) 기술을 적용하여 2차원 영상에 깊이(depth) 정보를 부가하고, 이 깊이 정보를 이용하여 관찰자가 3차원의 생동감과 현실감을 느낄 수 있게 하는 화상표시장치를 지칭한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템(1)은 화면 표시부로 입체 디스플레이 장치를 구비하여 사용자에게 보다 실제적인 가상환경을 제공하는 것을 일 특징으로 하는바, 이에 대해서는 뒤에서 더욱 상세히 설명하도록 한다. Here, the screen display unit 140 (i.e., the display member 120 of FIG. 2) may be provided as a stereoscopic display device. In detail, the stereoscopic display device applies depth information to a two-dimensional image by applying a stereoscopic technique, and uses an image display device (not shown) to allow the observer to feel three- Quot; The surgical robot system 1 according to an embodiment of the present invention includes a stereoscopic display device as a screen display unit to provide a more realistic virtual environment to the user, which will be described in detail later.

암 조작부(150)는 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210)의 위치 및 기능을 수술자가 조작할 수 있도록 하는 수단이다. 암 조작부(150)는 도 2에 예시된 바와 같이 핸들 형상의 조작 부재(도 2의 110 참조) 형태로 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 상이한 형상으로 형성될 수도 있으며, 수술도구의 조작을 용이하도록 하기 위해 수술자의 손가락을 삽입 고정할 수 있도록 하는 손가락 삽입관 또는 삽입 고리가 더 형성될 수도 있다.The arm control unit 150 is a means for allowing the operator to operate the position and function of the robot arm 210 of the slave robot 200. 2, the shape of the arm control unit 150 is not limited thereto, but may be modified into various shapes for achieving the same purpose. . Further, for example, a part of the finger may be formed in a handle shape and the other part may be formed in a different shape such as a clutch button, and a finger insertion tube or insertion More rings may be formed.

조작신호 생성부(160)는 로봇 암(210) 및/또는 복강경(220)의 위치 이동 또는 수술 동작에 대한 조작을 위해 수술자가 암 조작부(150)를 조작하는 경우, 이에 상응하는 조작신호를 생성하여 슬레이브 로봇(200)으로 전송한다. 조작신호는 유선 또는 무선 통신망을 통해 송수신될 수 있음은 앞서 설명한 바와 같다.The manipulation signal generating unit 160 generates a manipulation signal corresponding to the manipulation of the arm manipulation unit 150 by the operator in order to move the robot arm 210 and / or the laparoscope 220, And transmits it to the slave robot 200. The operation signal can be transmitted and received through a wired or wireless communication network as described above.

가상 조작판 구현부(170)는 디스플레이 부재(도 2의 120 참조) 상에 가상 조작판을 디스플레이하고, 디스플레이 부재(도 2의 120 참조) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)이 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하면 상기 조작 동작에 해당하는 실제 동작을 수행하기 위한 동작 구현 신호를 생성한다. 가상 조작판 구현부(170)의 구체적인 기능, 다양한 세부 구성 등은 이후 관련 도면을 참조하여 상세히 설명한다. The virtual operating plate implementing section 170 displays a virtual operating panel on the display member (see 120 in FIG. 2), and the robot arm 210 displayed on the display member (see 120 in FIG. 2) And generates an operation implementation signal for performing an actual operation corresponding to the operation operation. The specific functions, various detailed configurations, and the like of the virtual operation plate implementing unit 170 will be described in detail below with reference to related drawings.

제어부(180)는 상술한 기능이 수행될 수 있도록 각 구성 요소들의 동작을 제어한다. 제어부(180)는 영상 입력부(130)를 통해 입력되는 영상이 화면 표시부(140)를 통해 표시될 화상 이미지로 변환하는 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 제어부(180)는 영상 입력부(130)에서 입력되는 영상을 가상 조작판 구현부(170)에 전달하고, 가상 조작판 구현부(170)에서 생성된 동작 구현 신호를 실행하는 역할을 수행할 수도 있다.
The control unit 180 controls the operation of each component so that the above-described functions can be performed. The control unit 180 may convert the image input through the image input unit 130 into an image to be displayed through the screen display unit 140. The control unit 180 transmits the image input from the image input unit 130 to the virtual operation panel implementing unit 170 and executes the operation implementing signal generated by the virtual operation panel implementing unit 170 It is possible.

도 4는 도 3의 마스터 로봇에 구비된 가상 조작판 구현부의 구성을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.FIG. 4 is a block diagram schematically showing a configuration of a virtual operation plate implementing unit provided in the master robot of FIG. 3. FIG.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템(1)의 마스터 로봇(100)의 가상 조작판 구현부(170)는 가상 조작판 표시부(171), 모션 매칭부(173), 동작 구현 신호 생성부(175), 반력 출력부(177) 및 동작-스케일링 제어부(179)를 포함한다. 가상 조작판 구현부(170)에 포함된 하나 이상의 구성 요소들은 프로그램 코드들의 조합에 의한 소프트웨어 프로그램의 형태로 구현될 수도 있다.4, the virtual operation plate implementation unit 170 of the master robot 100 of the surgical robot system 1 according to the embodiment of the present invention includes a virtual operation panel display unit 171, a motion matching unit 173, An operation implementation signal generation unit 175, a reaction force output unit 177, and an operation-scaling control unit 179. One or more components included in the virtual operation board implementing section 170 may be implemented in the form of a software program by a combination of program codes.

상세히, 가상 조작판 표시부(171)는 디스플레이 부재(120) 상에 가상 조작판을 디스플레이하는 역할을 수행한다. 이와 같은 가상 조작판(도 6의 300 참조)은 기능 조작부(도 6의 310 참조)와 정보 표시부(도 6의 320 참조)를 포함한다. In detail, the virtual operation panel display section 171 serves to display a virtual operation panel on the display member 120. [ Such a virtual operation panel (see 300 in Fig. 6) includes a function control section (see 310 in Fig. 6) and an information display section (see 320 in Fig. 6).

여기서, 가상 조작판(도 6의 300 참조)은 가상의 입체 공간 상에 존재하는 소정 형상의 조작판일 수 있다. 상술한 바와 같이, 디스플레이 부재(120)로는 입체 디스플레이 장치로 구비될 수도 있다. 그리고, 가상 조작판(도 6의 300 참조)은 입체 디스플레이 장치 상에 디스플레이되는 3차원의 평판형 또는 입방형 등의 구조물일 수 있다. 이 가상 조작판(도 6의 300 참조)은 현실 세계에 실재하는 물체가 아니라 디스플레이 부재(120) 상에만 존재하는 가상의 구조물로써, 사방 수 밀리미터 크기의 작은 구조물 형태로 디스플레이 부재(120) 상에서 수술 부위 수직 상방 허공 중에 떠 있도록 디스플레이될 수 있다. 평소에 가상 조작판(도 6의 300 참조)이 위치하는 영역은 로봇 암(210)의 본체(예를 들어, 로봇 암의 상박, 하박, 손목, 팔꿈치 등의 구성 요소) 혹은 이러한 본체에 결합되는 수술용 인스트루먼트 가 이동 및 변형을 하면서 수시로 지나치는 부분으로, 수술 작업과 연관성이 없고, 따라서 사용자는 실제 로봇 암(210)을 가지고 가상 조작판(도 6의 300 참조)을 조작하지만 수술 부위는 이로부터 많이 이격되어 있어 안전성이 보장될 수 있는 것이다. 이와 같은 가상 조작판(도 6의 300 참조)의 구성에 대해서는 도 5 및 6에서 상세히 설명한다. Here, the virtual operation plate (see 300 in Fig. 6) may be an operation plate of a predetermined shape existing on the virtual three-dimensional space. As described above, the display member 120 may be provided as a stereoscopic display device. The virtual operation plate (see 300 in FIG. 6) may be a three-dimensional plate-like or cubic structure displayed on the stereoscopic display device. 6) is a virtual structure existing only on the display member 120, not on an object existing in the real world, but on the display member 120 in the form of a small structure of four millimeters in size. The site can be displayed to float upright above the air. The area where the virtual operating plate (see 300 in FIG. 6) is normally located is the area of the robot arm 210 (or the upper arm of the robot arm, the lower arm, the wrist, the elbow, etc.) The operator often manipulates the virtual manipulation plate (see 300 in FIG. 6) with the actual robot arm 210, but the surgical site is not affected by the movement of the surgical instrument. So that safety can be guaranteed. The configuration of such a virtual operation plate (see 300 in FIG. 6) will be described in detail in FIGS. 5 and 6. FIG.

여기서, 가상 조작판 표시부(171)는 마스터 로봇(100)에 구비된 소정의 버튼을 누르거나 잡는 동작을 수행하거나, 또는 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이되고 있는 로봇 암(210)이 기(旣) 설정된 소정의 동작을 수행하여 가상 조작판 활성화 신호가 생성되면, 디스플레이 부재(120) 상에 가상 조작판이 활성화되도록 제어할 수 있다. Here, the virtual operation panel display unit 171 performs an operation of pressing or holding a predetermined button provided on the master robot 100, or when the robot arm 210 displayed on the display member 120 is operated The virtual operation panel can be controlled to be activated on the display member 120 when the virtual operation panel activation signal is generated by performing the predetermined operation.

예를 들어, 마스터 로봇(100)의 조작 레버(110)에 별도의 가상 조작판 활성화 신호 생성 버튼(미도시)을 구비하고, 사용자가 조작 레버(110)를 파지하고 있는 상태에서 조작 레버(110)의 가상 조작판 활성화 신호 생성 버튼(미도시)을 누르거나 잡는 동작에 의해 디스플레이 부재(120) 상에 가상 조작판이 원하는 크기로 디스플레이되도록 제어할 수 있다. For example, the master robot 100 may be provided with a separate virtual operation panel activation signal generation button (not shown) in the operation lever 110. When the user holds the operation lever 110, the operation lever 110 (Not shown) of the virtual operation panel on the display member 120 by pressing or holding the virtual operation panel activation signal generating button (not shown) of the virtual operation panel.

또는, 로봇 암(210)에 구비된 수술용 인스트루먼트가 허공 중에서 회전하거나 또는 일정 속도 이상 일정 방향으로 직진 운동하거나 또는 정해진 특정 동작(예를 들어, 수술용 인스트루먼트가 허공에서 "Z" 형태와 같은 소정의 표식을 그리는 동작 등)을 수행하는 등, 수술 작업과 무관하게 가능한 동작을 가상 조작판 활성화 동작으로 설정하여, 이와 같은 동작이 수행될 경우 가상 조작판 활성화 신호가 생성되어 디스플레이 부재(120) 상에 가상 조작판이 원하는 크기로 디스플레이되도록 제어할 수도 있다. Or, if the surgical instrument provided in the robot arm 210 rotates in the air or moves linearly in a certain direction at a predetermined speed or in a predetermined specific operation (for example, when the surgical instrument is in a predetermined "Z" A virtual operation panel activation signal is generated when such operation is performed, and a virtual operation panel activation signal is generated and displayed on the display member 120 So that the virtual operation panel is displayed at a desired size.

또는 디스플레이 부재(120) 상에 최소화된 가상 조작판이 아이콘 형태로 디스플레이되어 있고, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이되고 있는 로봇 암(210)이 상기 아이콘 형태의 최소화된 가상 조작판을 누르거나 잡는 동작에 의하여 가상 조작판 활성화 신호가 생성되어 디스플레이 부재(120) 상에 가상 조작판이 디스플레이되도록 제어할 수도 있다.Or when the minimized virtual operation panel on the display member 120 is displayed in the form of an icon and the robot arm 210 displayed on the display member 120 presses or holds the minimized virtual operation panel in the icon form The virtual operation panel activation signal may be generated by the virtual operation panel display unit 120 so that the virtual operation panel is displayed on the display member 120. [

즉, 본 명세서에서 가상 조작판의 활성화란, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이되지 않고 있던 가상 조작판이 디스플레이 되는 것을 의미할 수도 있고, 디스플레이 부재(120) 상에 최소화된 상태로 디스플레이되고 있던 가상 조작판이 원하는 크기로 확대되어 디스플레이되는 것을 말할 수도 있다. That is, in the present specification, the activation of the virtual operation board may mean that the virtual operation board that has not been displayed on the display member 120 is displayed, and the virtual operation that has been displayed in the minimized state on the display member 120 It may be said that the plate is enlarged and displayed to a desired size.

여기서, 가상 조작판 표시부(171)는 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이되고 있는 영상, 즉 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상에 가상 조작판을 중첩하여 디스플레이시킬 수 있다. 이와 같이 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상에 가상 조작판을 중첩하여 디스플레이시키는 것은 증강 현실(augmented reality)을 이용하여 수행할 수 있다. 증강 현실(augmented reality)이란 사용자가 눈으로 보는 현실세계에 가상 물체를 겹쳐 보여주는 기술로써, 현실세계에 실시간으로 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여주므로 혼합현실(Mixed Reality, MR)이라고도 한다. 이와 같은 증강 현실(augmented reality)에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서는 생략하도록 한다. Here, the virtual operation panel display unit 171 can display a virtual operation panel superimposed on an image displayed on the display member 120, that is, an image photographed through the laparoscope 220. As described above, the virtual manipulation plate can be superimposed and displayed on the image photographed through the laparoscope 220 by using augmented reality. Augmented reality is a technique of superimposing virtual objects on the real world that the user sees. The augmented reality is a mixed reality (MR) system because it displays the virtual world combined with the additional information in real- . A detailed description of such augmented reality will be omitted herein.

다음으로, 모션 매칭부(173)는 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)이 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하는지 여부를 판단하는 역할을 수행한다. 상세히, 로봇 암(210)의 움직임은 실제의 움직임인 반면, 로봇 암의 움직임을 통해 작동되는 가상 조작판은 실제 존재하는 것이 아니라 디스플레이 부재(120) 상에 단순히 디스플레이되고 있는 이미지이다. 그러나, 로봇 암의 움직임을 통해 가상 조작판을 작동시키는 모션을 취하면, 그 모션에 해당하는 동작이 실제로 수행되도록 하는 것이 본 발명의 일 특징이다. 따라서, 이와 같은 동작을 수행하기 위해서, 모션 매칭부(173)는 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)이 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하는지 여부를 판단하는 것이다. 즉, 로봇 암(210)의 실제 움직임은 허공 상에서 수행되지만, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)의 움직임이 가상 조작판 상의 소정의 버튼을 누르거나 잡는 모션일 경우, 이에 해당하는 동작이 실제로 수행되는 것이다. 다시 말하면, 모션 매칭부(173)는 로봇 암(210)의 모션이, 예를 들어 가상 조작판 상의 소정의 버튼을 누르거나, 가상 조작판 상의 다이얼을 돌리거나, 가상 조작판 상의 스위치를 온/오프 시키거나, 가상 조작판 상의 특정 부분을 집어서 다른 영역으로 이동시키는 모션인지 여부를 판단하는 것이다. Next, the motion matching unit 173 performs a role of determining whether the robot arm 210 displayed on the display member 120 performs the operation of operating the virtual operation board. Specifically, while the movement of the robot arm 210 is an actual movement, the virtual operation plate operated through the movement of the robot arm is not actually present, but is an image that is simply being displayed on the display member 120. However, it is a feature of the present invention that when a motion for operating the virtual operation board is taken through the motion of the robot arm, an operation corresponding to the motion is actually performed. Therefore, in order to perform such operation, the motion matching unit 173 determines whether or not the robot arm 210 displayed on the display member 120 performs the operation of operating the virtual operation board. That is, if the movement of the robot arm 210 displayed on the display member 120 is a motion to press or hold a predetermined button on the virtual operation plate, the actual movement of the robot arm 210 is performed on the air, Is actually performed. In other words, the motion matching unit 173 determines whether or not the motion of the robot arm 210 is in a state in which the motion of the robot arm 210 is detected by, for example, pressing a predetermined button on the virtual operation plate, rotating the dial on the virtual operation plate, Off, or to move a specific portion on the virtual operation board to another area.

다음으로, 동작 구현 신호 생성부(175)는 상기 수행된 가상 조작판의 조작 동작에 해당하는 실제 동작을 수행하기 위한 동작 구현 신호를 생성한다. 상세히, 모션 매칭부(173)가 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)의 동작을 분석한 결과, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)의 동작이 가상 조작판을 조작하는 동작일 경우, 동작 구현 신호 생성부(175)는 실제 그 동작을 수행하기 위한 동작 구현 신호를 생성한다. Next, the operation implementation signal generation unit 175 generates an operation implementation signal for performing an actual operation corresponding to the operation operation of the performed virtual operation board. More specifically, the motion matching unit 173 analyzes the operation of the robot arm 210 displayed on the display member 120, so that the operation of the robot arm 210 displayed on the display member 120 is controlled by the virtual operation plate The operation implementation signal generation unit 175 generates an operation implementation signal for actually performing the operation.

예를 들어, 모션 매칭부(173)의 판단 결과 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)의 동작이 가상 조작판 상의 복강경 이동 버튼을 누르거나 잡는 동작일 경우, 동작 구현 신호 생성부(175)는 복강경 이동 신호를 생성하여 이를 제어부(180)에 전달한다. 그리고 제어부(180)는 상기 슬레이브 로봇(200)의 복강경(220)을 제어하여, 실제로 복강경(220)을 소정 거리만큼 이동시키는 것이다. For example, when the motion matching unit 173 determines that the operation of the robot arm 210 displayed on the display member 120 is an operation of pressing or holding the laparoscopic movement button on the virtual operation plate, (175) generates a laparoscopic movement signal and transmits it to the controller (180). The control unit 180 controls the laparoscope 220 of the slave robot 200 to actually move the laparoscope 220 by a predetermined distance.

또는 모션 매칭부(173)의 판단 결과 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)의 동작이 가상 조작판 상의 MRI 영상 확대 버튼을 누르거나 잡는 동작일 경우, 동작 구현 신호 생성부(175)는 MRI 영상 확대 신호를 생성하여 이를 제어부(180)에 전달한다. 그리고 제어부(180)는 실제로 디스플레이 부재(120) 상에 확대된 MRI 영상을 디스플레이하는 것이다. Or when the operation of the robot arm 210 displayed on the display member 120 is an operation of pressing or holding the MRI image enlargement button on the virtual operation plate as a result of the determination by the motion matching unit 173, Generates an MRI image enlargement signal, and transmits it to the controller 180. And the control unit 180 actually displays the magnified MRI image on the display member 120. [

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템(1)의 가상 조작판 구현부(170)는 로봇 암(210)이 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하면, 상기 동작에 대응하는 소정의 반력을 마스터 로봇(100)의 조작 레버(110)에 제공하는 반력 출력부(177)를 더 포함할 수 있다. Meanwhile, the virtual operation plate implementing unit 170 of the surgical robot system 1 according to an embodiment of the present invention performs an operation of manipulating the virtual operation board displayed on the display member 120 by the robot arm 210 A reaction force output unit 177 for providing the reaction lever 110 of the master robot 100 with a predetermined reaction force corresponding to the operation.

상세히, 수술자가 마스터 로봇을 통해 슬레이브 로봇의 로봇 암을 실제로 움직여 가상 조작판의 스위치를 조작하거나, 가상 조작판 자체에 조작을 가하는 동작(예를 들어, 가상 조작판에 접촉하거나, 가상 조작판을 일부 분리하여 화면상의 임의의 위치로 옮기는 동작 등)을 수행할 때, 반력 출력부(177)는 실제 스위치를 누를 때의 반력감이나, 실제 조작판과 접촉할 때의 접촉감이나, 실제 조작판을 이동할 때 소정의 무게를 가진 물체를 옮기는 듯한 중력감과 같은 햅틱감이 영상과 동기화되어 조작 레버(110)로 출력되게 함으로써, 사실감 있고 직관적인 인터랙션이 구현될 수 있게 하는 것이다. 이와 같은 본 발명의 반력 출력부(177)에 의해서, 수술자가 가상 조작판 내의 가상 스위치를 조작하였을 때 직관적인 반력감을 제공하며, 이를 통해 해당 기능이 정확히 선택되었음을 직관적으로 확인하는 효과를 얻을 수 있다. In detail, the operator can actually move the robot arm of the slave robot through the master robot to operate the switch of the virtual operation board, or to perform an operation on the virtual operation board itself (for example, contact with the virtual operation board, The reaction force output section 177 outputs a reaction force when an actual switch is pressed or a contact feeling when the contact is made with the actual operation plate, A haptic sense such as a gravity sense that moves an object having a predetermined weight when it is moved is synchronized with the image and is outputted to the operation lever 110, realizing intuitive and intuitive interaction. The reactive force output unit 177 of the present invention provides an intuitive reaction force when the operator manipulates the virtual switch in the virtual operation plate, thereby obtaining an effect of intuitively confirming that the function is correctly selected .

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템(1)의 가상 조작판 구현부(170)는 마스터 로봇(100)의 조작 레버(110)의 동작 거리에 대비한 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210)의 동작 거리의 비를 제어하는 동작-스케일링 제어부(179)를 더 포함할 수 있다. The virtual operation plate implementation unit 170 of the surgical robot system 1 according to an embodiment of the present invention may be configured such that the virtual operation plate implementation unit 170 of the slave robot 200, And an operation-scaling control unit 179 for controlling the ratio of the working distance of the arm 210. [

상술한 바와 같이, 가상 조작판(도 6의 300 참조)은 가상의 입체 공간 상에 존재하는 소정 형상의 조작판일 수 있다. 여기서, 가상 조작판(도 6의 300 참조)은 입체 디스플레이 장치 상에 디스플레이되는 3차원의 평판형 또는 입방형 등의 구조물일 수 있다. 이 가상 조작판(도 6의 300 참조)은 사방 수 밀리미터 크기의 작은 구조물로써 디스플레이 부재(120) 상에서 수술 부위 수직 상방 허공 중에 떠 있도록 디스플레이될 수 있다. 그리고, 이와 같이 매우 작은 크기의 가상 조작판(도 6의 300 참조)이 디스플레이되고 있는 상태에서, 가상 조작판 활성화 신호가 생성되면, 가상 조작판이 활성화되어 디스플레이 부재(120) 상에서 적절한 크기로 확대되어 디스플레이된다. As described above, the virtual operation plate (see 300 in Fig. 6) may be an operation plate of a predetermined shape existing on the virtual three-dimensional space. Here, the virtual operation plate (see 300 in FIG. 6) may be a three-dimensional plate-like or cubic structure displayed on the stereoscopic display device. This virtual manipulation plate (see 300 in FIG. 6) can be displayed to float in the vertical upper air space of the surgical site on the display member 120 as a small structure of the size of four millimeters in size. Then, when a virtual operation panel activation signal is generated in a state in which a very small virtual operation panel (see 300 in FIG. 6) is being displayed, the virtual operation panel is activated and enlarged to an appropriate size on the display member 120 Is displayed.

여기서, 동작-스케일링 제어부(179)는 평상시에는 가상 조작판(도 6의 300 참조)이 최소화된 상태로 디스플레이되다가, 가상 조작판 활성화 신호가 생성되면 가상 조작판(도 6의 300 참조) 부분만 확대되도록 하는 역할을 수행하는 동시에, 이와 같이 가상 조작판(도 6의 300 참조)이 확대된 상태에서의 마스터 로봇과 슬레이브 로봇의 동작 스케일링을 제어하는 역할을 수행한다. 이는 일반 수술 작업 중의 마스터-슬레이브 간 모션 스케일링 개념과는 별도의 개념으로써, 가상 조작판이 활성화되어 확대되었을 때의 가상 조작판의 제어를 위해 구비되는 기능이다. 이와 같은 본 발명의 동작-스케일링 제어부(179)에 의해서, 가상 조작판 동작을 위한 슬레이브 로봇의 로봇 암의 움직임이 수술 중인 환부에 영향을 줄 가능성을 제거하는 효과를 얻을 수 있다. Here, the operation-scaling control unit 179 displays only the virtual operation panel (see 300 in FIG. 6) when the virtual operation panel is normally displayed while minimizing the virtual operation panel And controls the operation scaling of the master robot and the slave robot in a state in which the virtual operation panel (see 300 in FIG. 6) is enlarged in this way. This is a function separate from the concept of master-slave motion scaling during general operation, and is a function provided for controlling the virtual operation plate when the virtual operation plate is activated and enlarged. The operation-scaling controller 179 of the present invention can eliminate the possibility that the movement of the robot arm of the slave robot for the virtual manipulation plate operation affects the affected part during surgery.

한편, 가상 조작판이 디스플레이되는 부위는 실제 수술 부위와 안전하게 이격되어 있는 공간이어야 한다. 그런데 일반적으로 모든 수술 작업에서 내시경 화면 중심부에서 수술 부위 직상단의 공간은 수술 작업 시야 확보를 위해 비어 있게 되므로, 실제와 가상 공간이 중첩된 전체 공간 좌표계 내에서 이 부위에 입방체 형태의 공간을 정의하고, 그 공간 내에 가상 조작판을 배치할 수 있다. 나아가, 더욱 안전한 수술 공간 구성을 위해, 수술 전 혹은 수술 중 필요시에 가상 조작판이 위치하게 될 공간상의 위치를 수술자가 직접 안전한 공간으로 지정하게 할 수도 있다. 또한, 수술 중 로봇 암의 움직임을 제어 시스템이 지속적으로 관찰하면서, 가상 조작판이 위치하여도 안전한 공간, 즉 로봇 팔의 몸체가 반복적으로 거쳐 지나는 경로가 구성하는 공간(장애물 혹은 주의를 요하는 인체 부위가 해당 경로 상에 없는 것으로 상정할 수 있는 공간)을 자동으로 인식하여, 항상 가장 안전한 위치에 가상 조작판이 위치할 수 있도록 적응적으로 위치를 자동 조정하게 할 수도 있다.On the other hand, the area where the virtual manipulation plate is displayed should be a space that is securely separated from the actual operation site. In general, in all surgical operations, the space at the upper end of the endoscope at the center of the endoscopic screen is empty for securing the visual field of the surgical operation. Therefore, a cubic space is defined in the entire space coordinate system , The virtual operation board can be arranged in the space. Further, in order to construct a safer surgical space, it is possible to allow the operator to directly designate a safe space as a position on the space where the virtual operation plate is to be positioned before or during surgery. In addition, while the control system constantly observes the movement of the robot arm during surgery, the space that the robot arm repeatedly passes through (the obstacle or the body part requiring attention) Is automatically determined to be not in the path), so that the position can be automatically adjusted adaptively so that the virtual operation panel can always be positioned at the safest position.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템(1)은 상술한 바와 같이 디스플레이 부재(120) 상에 표시된 로봇 암(210)을 실제로 움직임으로써 가상 조작판을 작동시키면, 이에 해당하는 실제 동작이 수행되는 것으로 기술하였으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 즉, 디스플레이 부재(120) 상에 가상 조작판이 디스플레이되면, 이와 동시에 디스플레이 부재(120) 상에는 가상의 마우스 또는 가상의 포인터 또는 가상의 손가락 등이 디스플레이되고, 이 상태에서 사용자가 마스터 로봇의 핸들을 조작하면 로봇 암(210)이 실제로 움직이는 것이 아니라 디스플레이된 가상의 마우스/포인터/손가락이 이동하면서 가상 조작판을 작동시키는 것도 가능하다 할 것이다.
Meanwhile, in the surgical robot system 1 according to the embodiment of the present invention, when the virtual operation plate is operated by actually moving the robot arm 210 displayed on the display member 120 as described above, Has been described as being performed, the spirit of the present invention is not limited thereto. That is, when a virtual operation panel is displayed on the display member 120, a virtual mouse or a virtual pointer or a virtual finger or the like is displayed on the display member 120 at the same time, and in this state, It is also possible that the robot arm 210 does not actually move but the virtual manipulation plate is operated while the displayed virtual mouse / pointer / finger moves.

도 5는 복강경에서 촬영된 영상이 디스플레이 부재를 통해 출력되는 화면 표시 형태의 일 예이고, 도 6은 도 5의 디스플레이 부재에 가상 조작판이 중첩되어 디스플레이되는 화면 표시 형태를 나타내는 도면이다. FIG. 5 is an example of a screen display mode in which an image photographed by a laparoscope is output through a display member, and FIG. 6 is a diagram illustrating a screen display mode in which a virtual operation panel is superimposed on a display member of FIG.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 수술자는 복강경(220)을 통해 촬영된 수술 부위의 영상을 디스플레이 부재(120)를 통해 확인하면서 수술을 시행한다. 이때 디스플레이 부재(120)를 통해 출력되는 화면에는 제1 로봇 암(211), 제2 로봇 암(212) 등이 표시된다. 이와 같은 도 5의 상태는 가상 조작판이 활성화되기 이전의 상태이다. First, as shown in FIG. 5, the operator performs an operation while confirming the image of the surgical site photographed through the laparoscope 220 through the display member 120. At this time, the first robot arm 211, the second robot arm 212, and the like are displayed on the screen output through the display member 120. 5 is a state before the virtual operation plate is activated.

이 상태에서, 수술자가 마스터 로봇(100)의 조작 레버(110)를 조작하여 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210)을 움직여서 소정의 동작을 수행하여 가상 조작판 활성화 신호가 생성되면, 도 6에 도시된 바와 같은 가상 조작판(Virtual operating panel)(300)이 디스플레이 부재(120) 상에 나타난다. 이와 같은 가상 조작판(300)은 기능 조작부(310)와 정보 표시부(320)를 포함한다. In this state, when the operator operates the operation lever 110 of the master robot 100 to move the robot arm 210 of the slave robot 200 to perform a predetermined operation to generate a virtual operation plate activation signal, A virtual operating panel 300 as shown in FIG. The virtual operation board 300 includes a function operation unit 310 and an information display unit 320. [

상세히, 기능 조작부(310)는 복강경(220)의 조작, 슬레이브 로봇(200)의 다수 개의 로봇 암 중 마스터 로봇(100)을 이용하여 조작하고자 하는 로봇 암의 선택 과 같은 슬레이브 로봇(200)의 작동 및 제어 기능을 수행한다. 이와 같은 기능 조작부(310)는 로봇 암 선택 버튼(311), 복강경 이동 버튼(312), 전기소작기 제어 버튼(313) 등을 포함할 수 있다. 이와 같은 기능 조작부(310)를 이용하여 복강경(220)의 위치 이동, 자세 변경, 시야 확대/축소, 마스터 로봇(100)과 슬레이브 로봇(200)의 동작 축척 관계의 설정, 슬레이브 로봇(200)에 세 개 이상의 로봇 암(210)이 있는 시스템의 경우 마스터 로봇(100)의 두 개의 조작 레버(110)로 현재 조종하고자 하는 두 개의 로봇 암(210)의 선정 및 연결/해제, 슬레이브 로봇(200)의 일시 정지, 전기소작기의 작동 조종, 마취기의 작동 조종, CO2 주입기(insufflator)의 온/오프(ON/OFF) 및 가스 압력 조절 등의 시스템 조작 명령의 입력 등을 수행할 수 있는 것이다. More specifically, the function control unit 310 controls operation of the slave robot 200 such as operation of the laparoscope 220, selection of a robot arm to be operated by using the master robot 100 among the plurality of robot arms of the slave robot 200, And control functions. The function control unit 310 may include a robot arm selection button 311, a laparoscopic movement button 312, an electric dimmer control button 313, and the like. The positional shift, the posture change, the field of view enlargement / reduction of the laparoscope 220 using the function control unit 310, the setting of the operation scale relationship between the master robot 100 and the slave robot 200, In the case of a system having three or more robot arms 210, the two operation levers 110 of the master robot 100 can select and connect / disconnect two robot arms 210 to be operated at present, The operation control of the electric decanter, the operation control of the anesthesia machine, the ON / OFF of the CO2 insufflator, and the input of system operation commands such as the gas pressure control.

나아가, 기능 조작부(310)는 수술 로봇 시스템 자체의 제어 뿐만이 아니라, 수술실 내부의 기타 환경들까지도 제어 가능하도록 함으로써, 수술자가 마스터 로봇의 조작 핸들을 파지한 상태에서 단독으로 수술실 내의 모든 기구 및 환경을 제어하도록 할 수도 있다. 예를 들어, 기능 조작부(310)를 이용하여 수술실 내의 조도를 제어하거나, 복강경의 밝기를 제어하거나, 또는 수술용 침대의 높이 및 자세 등을 제어하는 것도 가능하다 할 것이다. In addition, the function operation unit 310 can control not only the operation of the surgical robot system itself but also other environments inside the operation room, so that the operator can operate all the apparatuses and environments in the operating room alone while holding the operation handle of the master robot. Control. For example, it is also possible to control the illuminance in the operating room, control the brightness of the laparoscope, or control the height and posture of the surgical bed by using the function control unit 310.

예를 들어, 수술자가 마스터 로봇(100)의 조작 레버(110)를 조작하여 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210)을 움직여서, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)이 가상 조작판(300)의 기능 조작부(310)의 복강경 이동 버튼(312)을 누르거나 잡게 되면, 복강경(220)이 버튼 방향으로 이동하게 된다. 여기서, 도면에는 복강경 이동 버튼(312)이 4방향 버튼으로 제공되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 조이스틱, 트랙볼 등 다양한 형태로 방향 지정이 가능한 다양한 형태로 제공될 수 있을 것이다. For example, when the operator operates the operation lever 110 of the master robot 100 to move the robot arm 210 of the slave robot 200, the robot arm 210 displayed on the display member 120 is moved When the laparoscopic movement button 312 of the function control unit 310 of the operation plate 300 is pressed or held, the laparoscope 220 moves in the button direction. Although the laparoscopic movement button 312 is illustrated as being provided as a four-way button in the drawing, the concept of the present invention is not limited thereto and may be provided in various forms such as a joystick, a trackball, will be.

또는 수술자가 마스터 로봇(100)의 조작 레버(110)를 조작하여 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210)을 움직여서, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)이 가상 조작판(300)의 기능 조작부(310)의 전기소작기 제어 버튼(313)을 누르거나 잡게 되면, 전기소작기의 작동 및 조종이 수행되는 것이다. 즉, 로봇 암(210)의 조작을 통해 전기소작기의 온/오프(ON/OFF), 전기소작기의 출력 조절 등 다양한 동작이 수행될 수 있을 것이다. Or the operator operates the operation lever 110 of the master robot 100 to move the robot arm 210 of the slave robot 200 so that the robot arm 210 displayed on the display member 120 is moved to the virtual operation plate The operation and manipulation of the electric groomer are performed when the electric groomer control button 313 of the function control unit 310 of the electric power source 300 is pressed or held. That is, various operations such as ON / OFF of the electric groomer and control of the output of the electric groomer may be performed through the operation of the robot arm 210.

한편, 정보 표시부(320)에는 환자에 대한 하나 이상의 실시간 생체 정보 또는 수술 부위에 대한 환자의 의학 영상 정보(예를 들어, X-ray 이미지, CT 이미지, MRI 이미지 등) 등이 디스플레이될 수 있다. 이와 같은 정보 표시부(320)는 생체 정보 표시부(321), 의학 영상 정보 표시부(322) 및 선택 버튼부(323)를 포함할 수 있다. 여기서, 선택 버튼부(323)의 조작을 통해 생체 정보 표시부(321)에 디스플레이되는 각각의 실시간 생체 정보 또는 의학 영상 정보 표시부(322)에 디스플레이되는 환자의 관련 이미지 각각의 온/오프(ON/OFF), 확대/축소, 위치 이동 등을 제어할 수 있다. On the other hand, the information display unit 320 may display one or more real-time biometric information about the patient or medical image information (e.g., X-ray image, CT image, MRI image, etc.) of the patient on the operation site. The information display unit 320 may include a biometric information display unit 321, a medical image information display unit 322, and a selection button unit 323. The ON / OFF of each of the related images of the patient displayed on the medical image information display unit 322 is displayed on the biometric information display unit 321 through the operation of the selection button unit 323, ), Enlargement / reduction, position movement, and the like.

생체 정보 표시부(321)에는 환자의 상태를 나타내는 지표, 예를 들면, 환자의 심전도, 체온, 맥박, 호흡 및 혈압 등과 같은 실시간 생체 정보가 하나 이상 출력될 수 있으며, 각 정보는 영역별로 나뉘어져 출력될 수도 있다. One or more pieces of real-time biometric information such as an electrocardiogram, a body temperature, a pulse, respiration, a blood pressure, etc. of the patient can be output to the biometric information display unit 321, It is possible.

이와 같은 생체 정보 표시부(321)의 경우, 다중 채널 심전도, 여러 부위에서의 실시간 혈압 등 다양한 실시간 수치 혹은 파형 정보를 전체 혹은 부분으로 선택해서 열람하고, 필요에 따라 이 중 일부를 분리하여 화면상의 한 부분에 지속적으로 디스플레이되도록 할 수도 있다. 예를 들어, 심장 수술 시에 심장의 여러 부위에서 수집되는 혈압 신호 중 지속적인 주의를 요하는 특정 신호 파형을, 마치 조작판에서 한 채널만 화면을 떼어내어 전체 내시경 화면의 다른 특정 부위에 가져다가 붙여두는 것과 같은 직관적인 조작으로, 디스플레이 부재(120) 내의 정보 도시 형태를 수술자가 재구성할 수 있게 한다. In the case of such a bio-information display unit 321, various real-time numerical values or waveform information such as a multi-channel electrocardiogram and real-time blood pressure at various sites can be selected as a whole or a part thereof, Portion of the image. For example, a specific signal waveform requiring continuous attention among the blood pressure signals collected from various parts of the heart during heart surgery is taken off the display panel of only one channel on the operation panel, and is taken to another specific part of the entire endoscopic screen Thereby allowing the operator to reconstruct the information urban form within the display member 120. [0064]

이러한 생체 정보를 마스터 로봇(100)으로 제공하기 위해, 슬레이브 로봇(200)은 체온 측정 모듈, 맥박 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 혈압 측정 모듈, 심전도 측정 모듈 등 중 하나 이상을 포함하는 생체 정보 측정 유닛(미도시)을 포함할 수 있다. 각 모듈에 의해 측정된 생체 정보는 아날로그 신호 또는 디지털 신호의 형태로 슬레이브 로봇(200)에서 마스터 로봇(100)으로 전송될 수도 있으며, 마스터 로봇(100)은 수신된 생체 정보를 디스플레이 부재(120)의 가상 조작판(300)을 통해 디스플레이할 수 있다.In order to provide the biometric information to the master robot 100, the slave robot 200 may include a body-part measuring unit including at least one of a body temperature measuring module, a pulse measuring module, a respiration measuring module, a blood pressure measuring module, (Not shown). The biometric information measured by each module may be transmitted from the slave robot 200 to the master robot 100 in the form of an analog signal or a digital signal and the master robot 100 transmits the received biometric information to the display member 120, Can be displayed through the virtual operating plate 300 of the display unit 300. [

의학 영상 정보 표시부(322)에는 X-Ray 이미지, CT 이미지, MRI 이미지와 같은 수술 부위에 대한 환자의 관련 이미지 데이터가 디스플레이될 수 있다. 나아가, 의학 영상 정보 표시부(322)에는 컴퓨터단층촬영(CT) 영상 데이터에 기반하여 재구성된 3차원 영상 자료 또는 수치화된 모델까지도 디스플레이될 수 있을 것이다. 이와 같은 의학 영상 자료도 2차원 및 3차원 자료의 특성에 따라 다양한 멀티 터치 제스쳐 방식 혹은 3차원 마우스, 3차원 햅틱 인터페이스에서와 유사한 방식으로 화면의 스크롤, 확대/축소, 3차원 시각 회전 변경 등을 용이하게 수행하여 열람하게 할 수 있다. The medical image information display unit 322 may display relevant image data of the patient on the surgical site such as an X-ray image, a CT image, and an MRI image. Further, the medical image information display unit 322 may display reconstructed three-dimensional image data or a numerical model based on the CT image data. Such medical image data can also be scrolled, zoomed in / out, and changed in three-dimensional visual rotation in a manner similar to various multi-touch gesture methods or three-dimensional mouse and three-dimensional haptic interfaces depending on the characteristics of two- and three- It can be easily performed and read.

한편, 인터랙션이 가능한 본 발명의 특성을 활용하여, 정보 표시부(320)에서 단순히 생체 정보 혹은 의학 영상만을 보여주는 것이 아니라, 특정 수술 작업 과정에 필요한 정보만을 선택하고, 이를 화면 상의 원하는 위치로 이동하여 고정할 수도 있을 것이다. 예를 들어, 생리학적으로 환자 상태의 순간 변화가 주의깊게 관찰되어야 할 과정에서는 특정채널의 심전도와 특정부위의 혈압 (파형 및) 수치를 따로 떼어서 화면 상에 고정적으로 보면서 수술할 수 있다. 또는, 해부학적 구조 정보가 필요한 작업 과정 중에는, 의학 영상 중 특정 장면을 골라서 화면 한 쪽에 고정해 두고 참고해 가면서 수술을 진행할 수도 있을 것이다. 이와 같이, 생체 정보 및 의학 영상에 대한 취사 선택이 가능해짐으로써, 수술자의 조작 용이성이 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
On the other hand, by utilizing the characteristic of the present invention capable of interacting, the information display unit 320 does not merely display biometric information or a medical image, but selects only information necessary for a specific operation work process, You can do it. For example, physiologically, in a process of carefully observing a momentary change in a patient's condition, an electrocardiogram of a specific channel and blood pressure (waveform and) values of a specific region can be separated and fixedly viewed on the screen. Or, during a work process that requires anatomical structure information, you can select a specific scene from a medical image and fix it on one side of the screen, and proceed with the operation while referring to it. In this manner, biometric information and medical images can be selected for cooking, thereby making it possible to obtain an effect of further improving ease of operation of the operator.

이하에서는 관련 도면을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 제어 방법에 대해 설명한다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 제어 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다. Hereinafter, a method of controlling a surgical robot system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to related drawings. 7 is a flowchart schematically showing a control method of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 제어 방법은 슬레이브 로봇(200)의 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상이 마스터 로봇(100)의 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이되는 단계(S110 단계), 가상 조작판 활성화 신호가 생성되는 단계(S120 단계), 마스터 로봇(100)의 디스플레이 부재(120) 상에 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상과 가상 조작판(300)이 중첩되어 디스플레이되는 단계(S130 단계), 마스터 로봇(100)의 조작을 통해 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)이 가상 조작판(300) 상의 조작 부재를 조작하는 동작을 수행하는 단계(S140 단계) 및 가상 조작판(300) 상에서 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210)에 의해 조작된 동작이 실제로 수행되는 단계(S150 단계)를 포함한다. 7, an image captured through the laparoscope 220 of the slave robot 200 is displayed on the display member 120 of the master robot 100. In the control method of the surgical robot system according to the embodiment of the present invention, The image captured through the laparoscope 220 on the display member 120 of the master robot 100 and the image captured through the virtual operation panel 300 (step S120) The robot arm 210 displayed on the display member 120 through the operation of the master robot 100 operates to operate the operation member on the virtual operation board 300 (Operation S140) and the operation performed by the robot arm 210 of the slave robot 200 on the virtual operation board 300 is actually performed (operation S150).

먼저, 슬레이브 로봇(200)의 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상이 마스터 로봇(100)의 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이(S110 단계)된다. 이와 같이 복강경(220)에서 촬영된 영상이 디스플레이 부재(120)를 통해 출력되는 화면 표시 형태가 도 5에 도시되어 있다. First, an image photographed through the laparoscope 220 of the slave robot 200 is displayed on the display member 120 of the master robot 100 (step S110). FIG. 5 shows a screen display form in which an image photographed by the laparoscope 220 is output through the display member 120. FIG.

다음으로, 가상 조작판 활성화 신호가 생성되었는지 여부를 판단(S120 단계)한다. 상세히, 마스터 로봇(100)의 가상 조작판 구현부(170)는 마스터 로봇(100)에 구비된 소정의 버튼을 누르거나 잡는 동작을 수행하거나, 또는 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이되고 있는 로봇 암(210)이 기(旣) 설정된 소정의 동작을 수행하였는지 여부를 판단한다. 여기서, 기(旣) 설정된 소정의 동작은 예를 들어, 로봇 암(210)이 허공 중에서 회전하거나 또는 일정 속도 이상 일정 방향으로 직진 운동하는 등, 수술 작업과 무관하게 가능한 동작일 수도 있고, 디스플레이 부재(120) 상에 최소화된 가상 조작판이 소정의 아이콘 형태로 디스플레이되어 있고, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이되고 있는 로봇 암(210)이 상기 최소화된 가상 조작판을 누르거나 잡는 동작일 수도 있다. 이와 같이 로봇 암(210)이 기(旣) 설정된 소정의 동작을 수행하였을 경우, 가상 조작판 구현부(170)는 가상 조작판 활성화 신호를 생성한다. Next, it is determined whether or not a virtual operation panel activation signal is generated (step S120). In detail, the virtual operating plate implementing section 170 of the master robot 100 performs an operation of pressing or holding a predetermined button provided on the master robot 100, or performing a pressing operation of the robot arm 100 displayed on the display member 120 (210) has performed a predetermined set operation. Here, the predetermined motion may be a motion that is possible regardless of a surgical operation, for example, the robot arm 210 rotates in the air or linearly moves in a constant direction over a predetermined speed, The minimized virtual operation panel on the display member 120 may be displayed in a predetermined icon form and the robot arm 210 displayed on the display member 120 may be an operation of pressing or holding the minimized virtual operation panel. When the robot arm 210 performs the preset predetermined operation, the virtual operation panel implementing unit 170 generates the virtual operation panel activation signal.

다음으로, 가상 조작판 활성화 신호가 생성되었을 경우, 마스터 로봇(100)의 디스플레이 부재(120) 상에 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상과 가상 조작판(300)이 중첩되어 디스플레이(S130 단계)된다. 상세히, 마스터 로봇(100)의 가상 조작판 구현부(170)의 가상 조작판 표시부(171)는 가상 조작판 활성화 신호를 수신하면, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이되고 있는 영상, 즉 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상에 가상 조작판(300)을 중첩하여 디스플레이시킬 수 있다. 이와 같이 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상에 가상 조작판(300)을 중첩하여 디스플레이시키는 것은 증강 현실(augmented reality)을 이용하여 수행할 수 있다. 디스플레이 부재(120)에 가상 조작판(300)이 중첩되어 디스플레이되는 화면 표시 형태가 도 6에 도시되어 있다. Next, when the virtual operation plate activation signal is generated, the image photographed through the laparoscope 220 on the display member 120 of the master robot 100 is overlapped with the virtual operation plate 300 and displayed (step S130) do. In detail, when the virtual operation panel display unit 171 of the virtual operation panel implementing unit 170 of the master robot 100 receives the virtual operation panel activation signal, the image displayed on the display member 120, that is, the laparoscope 220 The virtual operation panel 300 can be superimposed and displayed on an image photographed through the virtual operation panel 300. The virtual manipulation plate 300 can be superimposed and displayed on an image photographed through the laparoscope 220 by using augmented reality. A screen display mode in which the virtual operation board 300 is superimposed and displayed on the display member 120 is shown in FIG.

이와 같은 가상 조작판(300)은 기능 조작부(310)와 정보 표시부(320)를 포함한다. 상세히, 기능 조작부(310)는 복강경(220)의 조작, 슬레이브 로봇(200)의 다수 개의 로봇 암 중 마스터 로봇(100)을 이용하여 조작하고자 하는 로봇 암의 선택 과 같은 슬레이브 로봇(200)의 작동 및 제어 기능을 수행한다. 이와 같은 기능 조작부(310)는 로봇 암 선택 버튼(311), 복강경 이동 버튼(312), 전기소작기 제어 버튼(313) 등을 포함할 수 있다. 한편, 정보 표시부(320)에는 환자에 대한 하나 이상의 실시간 생체 정보 또는 수술 부위에 대한 환자의 의학 영상 정보(예를 들어, X-Ray 이미지, CT 이미지, MRI 이미지 등) 등이 디스플레이될 수 있다. 이와 같은 정보 표시부(320)는 생체 정보 표시부(321), 의학 영상 정보 표시부(322) 및 선택 버튼부(323)를 포함할 수 있다. The virtual operation board 300 includes a function operation unit 310 and an information display unit 320. [ More specifically, the function control unit 310 controls operation of the slave robot 200 such as operation of the laparoscope 220, selection of a robot arm to be operated by using the master robot 100 among the plurality of robot arms of the slave robot 200, And control functions. The function control unit 310 may include a robot arm selection button 311, a laparoscopic movement button 312, an electric dimmer control button 313, and the like. On the other hand, the information display unit 320 may display one or more real-time biometric information about the patient or medical image information (e.g., X-ray image, CT image, MRI image) of the patient on the operation site. The information display unit 320 may include a biometric information display unit 321, a medical image information display unit 322, and a selection button unit 323.

다음으로, 마스터 로봇(100)의 조작을 통해 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)이 가상 조작판(300) 상의 조작 부재를 조작하는 동작을 수행(S140 단계)한다. 이를 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다. Next, the robot arm 210 displayed on the display member 120 operates the operation member on the virtual operation board 300 through the operation of the master robot 100 (step S140). This will be described in more detail as follows.

수술자는 마스터 로봇(100)의 조작 레버(110)를 조작하여, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)이 가상 조작판(300) 상의 소정의 조작 부재를 조작하는 액션을 취한다. 여기서 소정의 조작 부재는 기능 조작부(310) 또는 정보 표시부(320)의 각 버튼들일 수 있다. 또는 정보 표시부(320)에 도시된 영상 자체를 회전시키는 등의 조작도 가능할 것이다. The operator operates the operation lever 110 of the master robot 100 to take an action that the robot arm 210 displayed on the display member 120 operates a predetermined operation member on the virtual operation board 300 . Here, the predetermined operating member may be one of the buttons of the function operating unit 310 or the information displaying unit 320. Or to rotate the image itself displayed on the information display unit 320, for example.

이때, 로봇 암(210)의 실제 움직임은 허공 상에서 수행되지만, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)의 움직임은 가상 조작판(300) 상의 소정의 버튼을 누르거나 잡는 모션일 수 있다. 따라서 모션 매칭부(173)는 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)이 가상 조작판(300)을 조작하는 동작을 수행하는지 여부를 판단한다. 즉, 로봇 암(210)의 움직임은 실제의 움직임인 반면, 로봇 암의 움직임을 통해 작동되는 가상 조작판은 실제 존재하는 것이 아니라 디스플레이 부재(120) 상에 단순히 디스플레이되고 있는 이미지이다. 그러나, 본 발명에서는 로봇 암의 움직임을 통해 가상 조작판을 작동시키는 모션을 취하면, 그 모션에 해당하는 동작이 실제로 수행되도록 한다. 이를 위해 모션 매칭부(173)는 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)이 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하는지 여부를 판단하는 것이다. At this time, although the actual movement of the robot arm 210 is performed on the air, the movement of the robot arm 210 displayed on the display member 120 may be a motion to press or hold a predetermined button on the virtual operation board 300 have. The motion matching unit 173 determines whether or not the robot arm 210 displayed on the display member 120 performs an operation of operating the virtual operation board 300. [ That is, while the movement of the robot arm 210 is an actual movement, the virtual operation plate operated through the movement of the robot arm is not actually present but is an image that is simply displayed on the display member 120. However, in the present invention, when a motion for operating the virtual operation board is taken through the motion of the robot arm, an operation corresponding to the motion is actually performed. To this end, the motion matching unit 173 determines whether or not the robot arm 210 displayed on the display member 120 performs the operation of operating the virtual operation board.

다음으로, 가상 조작판(300) 상에서 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210)에 의해 조작된 동작이 실제로 수행되는 단계(S150 단계)를 포함한다. Next, the operation performed by the robot arm 210 of the slave robot 200 on the virtual operation board 300 is actually performed (step S150).

상세히, 동작 구현 신호 생성부(175)는 상기 수행된 가상 조작판(300)의 조작 동작에 해당하는 실제 동작을 수행하기 위한 동작 구현 신호를 생성한다. 즉, 모션 매칭부(173)가 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)의 동작을 분석한 결과, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)의 동작이 가상 조작판을 조작하는 동작일 경우, 동작 구현 신호 생성부(175)는 실제 그 동작을 수행하기 위한 동작 구현 신호를 생성한다. In detail, the operation implementation signal generation unit 175 generates an operation implementation signal for performing an actual operation corresponding to the operation operation of the virtual operation board 300 performed. That is, when the motion matching unit 173 analyzes the operation of the robot arm 210 displayed on the display member 120, it is determined that the operation of the robot arm 210 displayed on the display member 120 is & The operation implementation signal generation unit 175 generates an operation implementation signal for actually performing the operation.

예를 들어, 모션 매칭부(173)의 판단 결과 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)의 동작이 가상 조작판 상의 복강경 이동 버튼을 누르거나 잡는 동작일 경우, 동작 구현 신호 생성부(175)는 복강경 이동 신호를 생성하여 이를 제어부(180)에 전달한다. 그리고 제어부(180)는 상기 슬레이브 로봇(200)의 복강경(220)을 제어하여, 실제로 복강경(220)을 소정 거리만큼 이동시키는 것이다. 또는, 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)의 동작이 가상 조작판 상의 복강경의 시야 위치 이동 버튼 또는 확대/축소 버튼을 누르거나 잡는 동작일 경우, 동작 구현 신호 생성부(175)는 복강경 시야 위치 이동 또는 확대/축소 신호를 생성하여 이를 제어부(180)에 전달한다. 그리고 제어부(180)는 상기 슬레이브 로봇(200)의 복강경(220)을 제어하여, 실제로 복강경(220)이 전진/후퇴하거나 또는 영상 자체를 확대/축소하는 것이다. For example, when the motion matching unit 173 determines that the operation of the robot arm 210 displayed on the display member 120 is an operation of pressing or holding the laparoscopic movement button on the virtual operation plate, (175) generates a laparoscopic movement signal and transmits it to the controller (180). The control unit 180 controls the laparoscope 220 of the slave robot 200 to actually move the laparoscope 220 by a predetermined distance. Alternatively, when the operation of the robot arm 210 displayed on the display member 120 is an operation of pressing or holding the position change button or the zoom button of the laparoscopic view position on the virtual operation plate, Generates a laparoscopic field-of-view position movement or an enlargement / reduction signal, and transmits it to the controller 180. The control unit 180 controls the laparoscope 220 of the slave robot 200 so that the laparoscope 220 actually advances or retreats or enlarges / reduces the image itself.

또는 모션 매칭부(173)의 판단 결과 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이된 로봇 암(210)의 동작이 가상 조작판 상의 MRI 영상 확대 버튼을 누르거나 잡는 동작일 경우, 동작 구현 신호 생성부(175)는 MRI 영상 확대 신호를 생성하여 이를 제어부(180)에 전달한다. 그리고 제어부(180)는 실제로 디스플레이 부재(120) 상에 확대된 MRI 영상을 디스플레이하는 것이다. Or when the operation of the robot arm 210 displayed on the display member 120 is an operation of pressing or holding the MRI image enlargement button on the virtual operation plate as a result of the determination by the motion matching unit 173, Generates an MRI image enlargement signal, and transmits it to the controller 180. And the control unit 180 actually displays the magnified MRI image on the display member 120. [

즉, 종래 수술 로봇 시스템에서 마스터 로봇과 슬레이브 로봇의 동작 축척 관계의 설정, 세 개 이상의 슬레이브 로봇 팔이 있는 시스템의 경우 현재 조종하고자 하는 로봇 암의 선정 및 연결/해제, 슬레이브 로봇의 일시 정지 등과 같은 다양한 기능을 구현하기 위해서는 별도의 조작판이 필요하며, 이러한 조작판을 조작하기 위해서는 마스터 로봇의 핸들을 잡고 있던 손을 띄어서 마스터 로봇의 조작판에 구비된 버튼을 누른 후, 다시 마스터 로봇의 핸들을 잡고 수술을 진행하여야 했다. That is, in the case of a system having three or more slave robot arms, it is possible to set the operation scale relationship between the master robot and the slave robot in the conventional surgical robot system, such as selection and connection / disconnection of the robot arm to be controlled, In order to implement various functions, a separate operation panel is required. In order to operate such an operation panel, a hand holding the handle of the master robot is held and a button provided on the operation panel of the master robot is pressed, The operation had to proceed.

이에 반하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템은, 복강경 영상을 이동하기 위해, 마스터 로봇의 핸들을 잡고 있는 상태에서 핸들을 조작하여 기 약속된 소정의 가상 조작판 활성화 신호를 생성하여 가상 조작판을 화면 표시부 상에 디스플레이시킨 후, 마스터 로봇의 핸들을 조작하여 슬레이브 로봇 암이 화면 표시부 상에 디스플레이된 가상 조작판의 이동 버튼을 누르거나 잡는 동작을 수행하면, 실제로 복강경 이동 동작이 수행되는 것이다. In contrast, in the surgical robot system according to an embodiment of the present invention, in order to move the laparoscopic image, a predetermined virtual manipulation plate activation signal is generated by operating the handle while holding the handle of the master robot, When the slave robot arm operates the handle of the master robot to display the operation plate on the screen display unit and press or hold the movement button of the virtual operation plate displayed on the screen display unit, the laparoscopic movement operation is actually performed will be.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 제어 방법은 슬레이브 로봇(200)의 로봇 암(210)이 가상 조작판(300)을 작동할 경우, 소정의 반력을 상기 마스터 로봇(100)을 통해 사용자에게 전달하는 단계(S160)를 더 포함할 수 있다. In the control method of the surgical robot system according to the embodiment of the present invention, when the robot arm 210 of the slave robot 200 operates the virtual operation plate 300, a predetermined reaction force is applied to the master robot 100, (S160). ≪ / RTI >

상세히, 수술자가 마스터 로봇을 통해 슬레이브 로봇의 로봇 암을 실제로 움직여 가상 조작판의 스위치를 조작하거나, 가상 조작판 자체에 조작을 가하는 동작(예를 들어, 가상 조작판에 접촉하거나, 가상 조작판을 일부 분리하여 화면상의 임의의 위치로 옮기는 동작 등)을 수행할 때, 반력 출력부(177)는 실제 스위치를 누를 때의 반력감이나, 실제 조작판과 접촉할 때의 접촉감이나, 실제 조작판을 이동할 때 소정의 무게를 가진 물체를 옮기는 듯한 중력감과 같은 햅틱감이 영상과 동기화되어 조작 레버(110)로 출력되게 함으로써, 사실감 있고 직관적인 인터랙션이 구현될 수 있게 하는 것이다. 이와 같은 본 발명의 반력 출력부(177)에 의해서, 수술자가 가상 조작판 내의 가상 스위치를 조작하였을 때 직관적인 반력감을 제공하며, 이를 통해 해당 기능이 정확히 선택되었음을 직관적으로 확인하는 효과를 얻을 수 있다. In detail, the operator can actually move the robot arm of the slave robot through the master robot to operate the switch of the virtual operation board, or to perform an operation on the virtual operation board itself (for example, contact with the virtual operation board, The reaction force output section 177 outputs a reaction force when an actual switch is pressed or a contact feeling when the contact is made with the actual operation plate, A haptic sense such as a gravity sense that moves an object having a predetermined weight when it is moved is synchronized with the image and is outputted to the operation lever 110, realizing intuitive and intuitive interaction. The reactive force output unit 177 of the present invention provides an intuitive reaction force when the operator manipulates the virtual switch in the virtual operation plate, thereby obtaining an effect of intuitively confirming that the function is correctly selected .

마지막으로, 로봇 암(210)이 기(旣) 설정된 소정의 동작을 수행하였을 경우, 가상 조작판 비활성화 신호가 생성되었는지 여부를 판단(S170 단계)하여, 가상 조작판 비활성화 신호가 생성되었을 경우, 가상 조작판(300)을 비활성화하고, 슬레이브 로봇(200)의 복강경(220)을 통해 촬영되는 영상만을 마스터 로봇(100)의 디스플레이 부재(120) 상에 디스플레이한다. Finally, when the robot arm 210 has performed predetermined predetermined operations, it is determined whether or not a virtual operation panel inactivation signal has been generated (operation S170). If the virtual operation panel inactivation signal is generated, The control panel 300 is deactivated and only the images photographed through the laparoscope 220 of the slave robot 200 are displayed on the display member 120 of the master robot 100.

이와 같은 본 발명에 의해서, 전체 수술 로봇 시스템 및 각종 생체정보, 의료영상정보 등 정보 시스템을 단일한 체계 내에서 용이하게 조작할 수 있게 하여 단독 수술이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 본 기술의 방식에서와 같은 단독 수술은 수술자의 주의 집중도를 높여 수술의 정확도 제고, 수술시간 단축 등 수술의 효과를 높일 수 있음은 물론, 단독 수술의 장점인 수술작업 효율 제고와 의료 비용 절감의 효과를 부수적으로 제공할 수 있다. 또한, 수술 로봇 시스템에 햅틱 인터페이스를 적용하여, 수술자의 동작 입력의 정확도와 직관성을 제고하며, 증강현실 인터페이스를 적용하여 더욱 다양한 조작기능을 보다 직관적으로 수행할 수 있게 하는 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention, it is possible to easily operate an information system such as a whole surgical robot system and various kinds of biometric information, medical image information, etc. in a single system, thereby achieving an effect of enabling a single operation. In addition, the single operation as in the technique of the present invention can increase the attention of the operator to improve the accuracy of the operation, shorten the operation time, increase the efficiency of the operation, Can be provided incidentally. In addition, by applying the haptic interface to the surgical robot system, it is possible to enhance the accuracy and intuitiveness of the operation input of the operator, and to perform more various operation functions more intuitively by applying the augmented reality interface.

본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the limited embodiments, various embodiments are possible within the scope of the present invention. It will also be understood that, although not described, equivalent means are also incorporated into the present invention. Therefore, the true scope of protection of the present invention should be defined by the following claims.

1: 수술 로봇 시스템 100: 마스터 로봇
110: 조작 레버 120: 디스플레이 부재
200: 슬레이브 로봇 210: 로봇 암
220: 복강경
1: Surgical robot system 100: Master robot
110: Operation lever 120: Display member
200: Slave robot 210: Robot arm
220: Laparoscopic

Claims (31)

수술용 내시경 및 로봇 암을 포함하는 슬레이브 로봇을 제어하는 마스터 로봇에 있어서,
상기 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상을 디스플레이하는 디스플레이 부재;
상기 디스플레이 부재 상에 가상 조작판을 디스플레이하는 가상 조작판 표시부;
상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 로봇 암이 상기 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하는지 여부를 판단하는 모션 매칭부; 및
상기 수행된 가상 조작판의 조작 동작에 해당하는 실제 동작을 수행하기 위한 동작 구현 신호를 생성하는 동작 구현 신호 생성부;를 포함하고,
상기 가상 조작판은 피시술자의 생체 정보 및 피시술자의 의학 영상 정보 중 적어도 하나를 디스플레이하기 위한 정보 표시부를 포함하며
상기 슬레이브 로봇은 체온 측정 모듈, 맥박 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 혈압 측정 모듈, 심전도 측정 모듈 중 하나 이상을 포함하는 생체 정보 측정 유닛을 포함하고,
상기 생체 정보 측정 유닛에서 측정된 정보가 상기 정보 표시부에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 마스터 로봇.
1. A master robot for controlling a slave robot including a surgical endoscope and a robot arm,
A display member for displaying an image taken through the surgical endoscope;
A virtual operation panel display unit for displaying a virtual operation panel on the display member;
A motion matching unit for determining whether the robot arm displayed on the display member performs an operation of operating the virtual operation board; And
And an operation implementation signal generator for generating an operation implementation signal for performing an actual operation corresponding to the operation operation of the virtual operation board performed,
Wherein the virtual manipulation plate includes an information display unit for displaying at least one of biometric information of the subject and medical image information of the subject,
Wherein the slave robot includes a bio-information measuring unit including at least one of a body temperature measuring module, a pulse measuring module, a respiration measuring module, a blood pressure measuring module, and an electrocardiogram measuring module,
And the information measured by the bio-information measuring unit is displayed on the information display unit.
제 1 항에 있어서,
상기 가상 조작판 표시부는 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이되는 상기 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상에 상기 가상 조작판을 중첩하여 디스플레이시키는 것을 특징으로 하는 마스터 로봇.
The method according to claim 1,
Wherein the virtual manipulation plate display unit superimposes the virtual manipulation plate on an image photographed through the surgical endoscope displayed on the display member.
제 1 항에 있어서,
상기 가상 조작판 표시부는 기(旣) 설정된 소정의 가상 조작판 활성화 신호가 수신되면 상기 디스플레이 부재 상에 상기 가상 조작판을 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 마스터 로봇.
The method according to claim 1,
Wherein the virtual manipulation plate display unit displays the virtual manipulation plate on the display member when a preset virtual manipulation plate activation signal is received.
제 1 항에 있어서,
상기 가상 조작판 표시부는 상기 수술용 내시경 또는 상기 로봇 암의 동작 제어, 다수 개의 상기 로봇 암 중 상기 마스터 로봇을 이용하여 조작하고자 하는 로봇 암의 선택, 전기소작기의 출력 제어, 상기 마스터 로봇과 상기 슬레이브 로봇의 동작 축척 관계의 설정, 상기 슬레이브 로봇의 일시 정지 및 재개, 마취기의 작동 조종, CO2 주입기(insufflator)의 온/오프(ON/OFF) 및 가스 압력 조절 중 하나 이상의 동작을 수행하기 위한 기능 조작부를 상기 가상 조작판 상에 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 마스터 로봇.
The method according to claim 1,
Wherein the virtual operation panel display unit is configured to control operation of the surgical endoscope or the robot arm, selection of a robot arm to be operated using the master robot among a plurality of robot arms, output control of the electric arc generator, A function for performing at least one of setting of the operation scale relationship of the slave robot, pause and resumption of the slave robot, operation control of the anesthesia machine, ON / OFF of the CO2 insulator, and gas pressure control And displays an operation unit on the virtual operation board.
제 1 항에 있어서,
상기 가상 조작판 표시부는 피시술자의 생체 정보 및/또는 피시술자의 의학 영상 정보를 디스플레이하기 위한 정보 표시부를 상기 가상 조작판 상에 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 마스터 로봇.
The method according to claim 1,
Wherein the virtual operation panel display unit displays on the virtual operation panel an information display unit for displaying biometric information of the subject and / or medical image information of the subject.
제 5 항에 있어서,
상기 생체 정보 및 상기 의학 영상 정보 중의 적어도 일부는 상기 디스플레이 부재 상의 소정 위치에 고정되어 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 마스터 로봇.
6. The method of claim 5,
Wherein at least a part of the biometric information and the medical image information is fixed and displayed at a predetermined position on the display member.
제 1 항에 있어서,
상기 로봇 암이 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하면, 상기 동작에 대응하는 소정의 반력을 상기 마스터 로봇의 조작 레버에 제공하는 반력 제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 로봇.
The method according to claim 1,
And a reaction force providing unit for providing the reaction lever corresponding to the operation to the operation lever of the master robot when the robot arm performs the operation of operating the virtual operation board displayed on the display member Master robot.
제 1 항에 있어서,
상기 가상 조작판의 확대/축소 및 상기 가상 조작판이 확대된 상태에서의 상기 마스터 로봇의 조작 레버의 동작 거리에 대비한 상기 슬레이브 로봇의 로봇 암의 동작 거리의 비를 제어하는 동작-스케일링 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 로봇.
The method according to claim 1,
And an operation-scaling control unit for controlling the ratio of the operation distance of the robot arm of the slave robot to the distance of operation of the operation lever of the master robot in the state in which the virtual operation plate is enlarged The master robot comprising:
제 1 항에 있어서,
상기 디스플레이 부재는 입체 디스플레이 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스터 로봇.
The method according to claim 1,
Wherein the display member comprises a stereoscopic display device.
수술 부위를 조영하는 수술용 내시경; 및
다자유도를 가지며 구동하는 로봇 암;을 포함하는 슬레이브 로봇과,
상기 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상을 디스플레이하는 디스플레이 부재; 및
상기 디스플레이 부재 상에 가상 조작판을 디스플레이하고, 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 로봇 암의 상기 가상 조작판을 조작하는 동작에 의해 상기 조작 동작에 해당하는 실제 동작을 수행하기 위한 동작 구현 신호를 생성하는 가상 조작판 구현부;를 포함하고,
상기 가상 조작판은 피시술자의 생체 정보 및 피시술자의 의학 영상 정보 중 적어도 하나를 디스플레이하기 위한 정보 표시부를 포함하며
상기 슬레이브 로봇은 체온 측정 모듈, 맥박 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 혈압 측정 모듈, 심전도 측정 모듈 중 하나 이상을 포함하는 생체 정보 측정 유닛을 더 포함하고,
상기 생체 정보 측정 유닛에서 측정된 정보가 상기 정보 표시부에 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 마스터 로봇을 포함하는 수술 로봇 시스템.
A surgical endoscope for imaging a surgical site; And
A slave robot including a robot arm driving with multiple degrees of freedom,
A display member for displaying an image taken through the surgical endoscope; And
Generating an operation implementation signal for performing an actual operation corresponding to the operation operation by displaying a virtual operation board on the display member and operating the virtual operation board of the robot arm displayed on the display member And a virtual operating plate implementing section,
Wherein the virtual manipulation plate includes an information display unit for displaying at least one of biometric information of the subject and medical image information of the subject,
Wherein the slave robot further comprises a bio-information measuring unit including at least one of a body temperature measuring module, a pulse measuring module, a respiration measuring module, a blood pressure measuring module, and an electrocardiogram measuring module,
And the information measured by the bio-information measuring unit is displayed on the information display unit.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 마스터 로봇 및 슬레이브 로봇을 포함하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법에 있어서,
상기 슬레이브 로봇의 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상이 상기 마스터 로봇의 디스플레이 부재 상에 디스플레이되는 단계;
소정의 가상 조작판 활성화 신호가 생성되는 단계;
상기 마스터 로봇의 디스플레이 부재 상에 상기 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상과 상기 가상 조작판이 중첩되어 디스플레이되는 단계;
상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 슬레이브 로봇의 로봇 암이 상기 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하는지 여부를 판단하는 단계; 및
상기 가상 조작판의 조작 동작에 해당하는 실제 동작을 구현하기 위한 동작 구현 신호를 생성하는 단계;를 포함하고,
상기 가상 조작판은 피시술자의 생체 정보 및 피시술자의 의학 영상 정보 중 적어도 하나를 디스플레이하기 위한 정보 표시부를 포함하며
상기 슬레이브 로봇은 체온 측정 모듈, 맥박 측정 모듈, 호흡 측정 모듈, 혈압 측정 모듈, 심전도 측정 모듈 중 하나 이상을 포함하는 생체 정보 측정 유닛을 포함하고,
상기 가상 조작판이 중첩되어 디스플레이되는 단계는, 상기 생체 정보 측정 유닛에서 측정된 정보가 상기 정보 표시부에 디스플레이되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법.
1. A control method for a surgical robot system including a master robot and a slave robot,
Displaying an image photographed through a surgical endoscope of the slave robot on a display member of the master robot;
Generating a virtual manipulation plate activation signal;
Displaying an image photographed through the surgical endoscope on a display member of the master robot and the virtual operation panel superimposed on the display member;
Determining whether the robot arm of the slave robot displayed on the display member performs an operation of operating the virtual operation board; And
Generating an operation implementation signal for implementing an actual operation corresponding to an operation operation of the virtual operation board,
Wherein the virtual manipulation plate includes an information display unit for displaying at least one of biometric information of the subject and medical image information of the subject,
Wherein the slave robot includes a bio-information measuring unit including at least one of a body temperature measuring module, a pulse measuring module, a respiration measuring module, a blood pressure measuring module, and an electrocardiogram measuring module,
Wherein the step of superimposing and displaying the virtual manipulation plate includes displaying information measured by the biometric information measurement unit on the information display unit.
제 21 항에 있어서,
상기 소정의 가상 조작판 활성화 신호가 생성되는 단계는,
수술자가 마스터 로봇의 조작 레버를 파지하고 있는 상태에서, 상기 마스터 로봇의 조작에 의해 상기 로봇 암이 기(旣) 설정된 소정의 동작을 수행함으로써, 상기 소정의 가상 조작판 활성화 신호가 생성되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법.
22. The method of claim 21,
The step of generating the virtual manipulation plate activation signal includes:
The robot arm performs a predetermined operation that is set by the operation of the master robot in a state in which the operator holds the operation lever of the master robot, Wherein the control unit controls the operation of the robot.
제 22 항에 있어서,
상기 기(旣) 설정된 소정의 동작은, 상기 마스터 로봇의 조작 레버에 형성된 가상 조작판 활성화 신호 생성 버튼을 누르거나 잡는 동작, 상기 로봇 암이 허공 중에서 회전하는 동작, 상기 로봇 암이 일정 속도 이상 일정 방향으로 직진 운동하는 동작, 상기 로봇 암이 허공에서 소정의 표식을 그리는 동작 및 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 소정의 아이콘을 상기 로봇 암이 누르거나 잡는 동작 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법.
23. The method of claim 22,
The predetermined operation may include an operation of pressing or holding a virtual operation panel activation signal generation button formed on an operation lever of the master robot, an operation of rotating the robot arm in the air, Wherein the robot arm includes at least one of an operation for drawing a predetermined mark on the hollow space and an operation for pressing and holding the predetermined icon displayed on the display member by the robot arm. Control method of robot system.
제 21 항에 있어서,
상기 가상 조작판은 상기 수술용 내시경 또는 상기 로봇 암의 동작 제어를 위한 기능 조작부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법.
22. The method of claim 21,
Wherein the virtual operation plate includes a function operation unit for controlling the operation of the surgical endoscope or the robot arm.
제 24 항에 있어서,
상기 가상 조작판 상에서 상기 슬레이브의 로봇 암에 의해 조작된 동작이 상기 기능 조작부를 조작하는 동작일 경우,
상기 동작 구현 신호를 생성하는 단계는, 상기 슬레이브 로봇의 로봇 암 또는 수술용 내시경에 대한 제어 동작 구현 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법.
25. The method of claim 24,
When the operation operated by the robot arm of the slave on the virtual operation board is an operation of operating the function operation portion,
Wherein the step of generating the operation implementation signal generates a control operation implementation signal for the robot arm or the surgical endoscope of the slave robot.
제 21 항에 있어서,
상기 가상 조작판은 피시술자의 생체 정보 및/또는 피시술자의 의학 영상 정보를 디스플레이하기 위한 정보 표시부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법.
22. The method of claim 21,
Wherein the virtual manipulation plate includes an information display unit for displaying biometric information of the subject and / or medical image information of the subject.
제 26 항에 있어서,
상기 가상 조작판 상에서 상기 슬레이브의 로봇 암에 의해 조작된 동작이 상기 정보 표시부를 조작하는 동작일 경우,
상기 동작 구현 신호를 생성하는 단계는, 상기 디스플레이 부재 내에 도시된 정보 표시부에 대한 제어 동작 구현 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법.
27. The method of claim 26,
When the operation operated by the robot arm of the slave on the virtual operation board is an operation of operating the information display section,
Wherein the step of generating the operation implementation signal generates a control operation implementation signal for the information display section shown in the display member.
제 26 항에 있어서,
상기 가상 조작판 상에서 상기 슬레이브의 로봇 암에 의해 조작된 동작이 상기 정보 표시부의 적어도 일부를 상기 디스플레이 부재 상의 특정 위치로 이동하는 동작일 경우,
상기 생체 정보 및 상기 의학 영상 정보 중의 적어도 일부는 상기 디스플레이 부재 상의 소정 위치에 고정되어 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법.
27. The method of claim 26,
When the operation operated by the robot arm of the slave on the virtual operation board is an operation of moving at least a part of the information display part to a specific position on the display member,
Wherein at least a part of the biometric information and the medical image information is fixed and displayed at a predetermined position on the display member.
제 21 항에 있어서,
상기 마스터 로봇의 디스플레이 부재 상에 상기 수술용 내시경을 통해 촬영되는 영상과 상기 가상 조작판이 중첩되어 디스플레이되는 단계는,
상기 가상 조작판이 상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 수술 부위로부터 상기 디스플레이 부재의 사용자 측으로 일정 정도 부상(浮上)한 상태로 디스플레이되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법.
22. The method of claim 21,
Wherein the step of displaying an image photographed through the surgical endoscope on the display member of the master robot and the virtual operation panel are overlapped and displayed,
Wherein the virtual manipulation plate is displayed in a floating state from a surgical site displayed on the display member to a user side of the display member to a certain extent.
제 21 항에 있어서,
상기 디스플레이 부재 상에 디스플레이된 상기 슬레이브 로봇의 로봇 암이 상기 가상 조작판을 조작하는 동작을 수행하면, 소정의 반력이 상기 마스터 로봇의 조작 레버에 제공되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어 방법.
22. The method of claim 21,
Further comprising the step of providing a predetermined reaction force to the operation lever of the master robot when the robot arm of the slave robot displayed on the display member performs an operation of operating the virtual operation plate Control method of robot system.
제 21 항 내지 제 30 항 중 어느 하나에 기재된 수술 로봇 시스템의 제어 방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체.29. A program for executing a control method of a surgical robot system according to any one of claims 21 to 30, wherein a program of instructions executable by the digital processing apparatus is tangibly embodied and can be read by a digital processing apparatus Recording medium.
KR1020110018219A 2011-02-28 2011-02-28 Master robot, surgical robot system using thereof, control method thereof, and recording medium thereof KR101798590B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110018219A KR101798590B1 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Master robot, surgical robot system using thereof, control method thereof, and recording medium thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110018219A KR101798590B1 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Master robot, surgical robot system using thereof, control method thereof, and recording medium thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120098342A KR20120098342A (en) 2012-09-05
KR101798590B1 true KR101798590B1 (en) 2017-11-17

Family

ID=47109414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110018219A KR101798590B1 (en) 2011-02-28 2011-02-28 Master robot, surgical robot system using thereof, control method thereof, and recording medium thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101798590B1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101527176B1 (en) 2013-12-09 2015-06-09 (주)미래컴퍼니 Surgical Robot Apparatus and Method for Controlling Surgical Robot Apparatus
KR102365859B1 (en) * 2015-05-21 2022-02-23 광주과학기술원 Repositionable Remote Control Medical System
US10028794B2 (en) * 2016-12-19 2018-07-24 Ethicon Llc Surgical system with voice control
KR101915780B1 (en) * 2016-12-29 2018-11-06 유한책임회사 매드제너레이터 Vr-robot synchronize system and method for providing feedback using robot
KR102000110B1 (en) * 2017-08-21 2019-07-15 한국기계연구원 Autonomous operating system using mixed reality and Conrtrolling method thereof
US11351005B2 (en) 2017-10-23 2022-06-07 Intuitive Surgical Operations, Inc. Systems and methods for presenting augmented reality in a display of a teleoperational system
US20210298853A1 (en) * 2018-07-26 2021-09-30 Sony Corporation Information processing apparatus, information processing method, and computer program
KR102549114B1 (en) * 2021-08-02 2023-06-29 주식회사 로엔서지컬 Movement distance adjustment apparatus of end-effector and thereof method
CN114569252B (en) * 2022-03-02 2024-01-30 中南大学 Master-slave mapping proportion control system and method for surgical robot

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007136133A (en) 2005-11-18 2007-06-07 Toshio Fukuda System for presenting augmented reality
JP2008173159A (en) 2007-01-16 2008-07-31 Hitachi Medical Corp Surgery supporting system
US20090036902A1 (en) * 2006-06-06 2009-02-05 Intuitive Surgical, Inc. Interactive user interfaces for robotic minimally invasive surgical systems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007136133A (en) 2005-11-18 2007-06-07 Toshio Fukuda System for presenting augmented reality
US20090036902A1 (en) * 2006-06-06 2009-02-05 Intuitive Surgical, Inc. Interactive user interfaces for robotic minimally invasive surgical systems
JP2008173159A (en) 2007-01-16 2008-07-31 Hitachi Medical Corp Surgery supporting system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120098342A (en) 2012-09-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101798590B1 (en) Master robot, surgical robot system using thereof, control method thereof, and recording medium thereof
JP6898285B2 (en) Surgical system and display method
EP3155998B1 (en) Auxiliary image display and manipulation on a computer display in a medical robotic system
JP5378236B2 (en) Surgical visualization method, system and device, and device operation
CN111134849A (en) Surgical robot system
KR20230104749A (en) Systems and methods for onscreen menus in a teleoperational medical system
CN110226967A (en) For remotely operating the structural adjustment system and method for medical system
KR20160008172A (en) Surgical equipment control input visualization field
US20230240765A1 (en) Remote control apparatus
US11234779B2 (en) Handheld user interface device for a surgical robot
JP6856594B2 (en) Surgical system and display method
KR101801279B1 (en) Surgical robot system, control method thereof, and recording medium thereof
JP7080861B2 (en) Surgical system
AU2021240407B2 (en) Virtual console for controlling a surgical robot
WO2020092170A1 (en) Surgical robotic system
JP2013009813A (en) Medical manipulator system
EP4115272A1 (en) Graphical user guidance for a robotic surgical system
JP6902639B2 (en) Surgical system
KR20120045734A (en) Master iput device of surgical robitc system and method of controlling surgical robitc system using the same
KR20110059587A (en) Surgical robot system and motion restriction control method thereof
KR101683057B1 (en) Surgical robot system and motion restriction control method thereof
KR101715026B1 (en) Surgical robot system and motion restriction control method thereof
JP2021137667A (en) Surgery system

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant