KR102134342B1 - Method for estimating deformation degree of endoscope by tendon-based actuating system and system using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예는, 컴퓨터를 이용하여 텐던 방식으로 구동되는 내시경의 말단에서의 비틀림 정도를 추정하는 방법에 있어서, 상기 내시경의 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 스페이서에 형성된 와이어 관통홀과 상기 와이어 관통홀을 통과하는 와이어 사이의 유격에 의한 제1 비틀림 정도를 추정하는 단계, 수술 기구가 배치되는 상기 내시경의 말단의 움직임에 의해 상기 와이어에 인가되는 수직력과, 상기 내시경의 근단으로부터 상기 내시경의 말단까지 연장되는 상기 와이어의 스프링 상수를 이용하여 상기 와이어의 처짐에 의한 제2 비틀림 정도를 추정하는 단계 및 상기 제1 비틀림 정도와 상기 제2 비틀림 정도를 이용하여 상기 내시경 말단에서의 전체 비틀림 정도를 추정하는 단계를 구비하는, 텐던 구동 방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, in a method of estimating a degree of twist at an end of an endoscope driven in a tendon manner using a computer, a wire through hole formed in a plurality of spacers arranged along a length direction of the endoscope and the Estimating a first degree of twist due to the clearance between the wires passing through the wire through hole, a vertical force applied to the wire by the movement of the end of the endoscope in which the surgical instrument is disposed, and the endoscope from the proximal end of the endoscope Estimating a second degree of twist due to sagging of the wire using the spring constant of the wire extending to the end, and the total degree of twisting at the end of the endoscope using the first degree of twist and the second degree of twist. It provides a method for estimating the degree of torsion of the endoscope end of the tendon driving method, comprising the step of estimating.
Description
본 발명은 내시경의 비틀림 추정 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 텐던 구동 방식의 내시경 말단의 비틀림을 추정하기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a method for estimating the torsion of an endoscope and a system using the same, and more particularly, to a technique for estimating the torsion of an endoscope end of a tendon driving method.
외과 수술의 기법들은 끊임없이 변화하고 있으며 이러한 변화는 장단기적인 수술 성적의 향상과 환자의 삶의 질의 향상을 위한 방향으로 진행되고 있다. 이러한 변화 중 가장 각광받고 있는 것 중의 하나가 최소침습수술(minimally invasive surger)이다. 최소침습수술이란 기존의 수술방법과 동일한 효과를 가지지만 환자에게 미치는 영향을 최소화하는 수술방법으로서, 입, 항문, 여성의 생식기 등을 통해 의료기기를 삽입시켜 수술을 하게 된다. 그러나, 최소침습이라는 장점에도 불구하고, 수술의 특성상 의료기기의 진입경로가 제한적이고 수술에 필요한 작업영역 확보가 매우 어렵다. The techniques of surgical operation are constantly changing, and these changes are being made in the direction of improving the long-term and short-term surgical results and improving the quality of life of patients. One of the most popular among these changes is the minimally invasive surger. Minimally invasive surgery is a surgical method that has the same effect as the existing surgical method, but minimizes the effect on the patient. The surgery is performed by inserting medical devices through the mouth, anus, and female genital organs. However, despite the advantage of minimal invasiveness, the entry path of the medical device is limited due to the nature of surgery, and it is very difficult to secure a working area required for surgery.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 수술 작업에서 제한된 작업영역을 극복하기 위한 다양한 내시경들이 개발되고 있으나 대부분 내시경의 메커니즘 구현에 치중한 나머지 내시경의 말단과 목표장기 사이의 작용력에 의해 발생하는 내시경 몸체의 비틀림 변형에 대한 고려가 부족하고, 내시경의 부족한 구조강성으로 발생하는 비틀림 변형과 작업 시 내시경 몸체가 형성하는 곡률이 일정하지 않아 발생하는 오차로 말미암아 내시경의 제어가 힘들다는 문제점이 있다. In order to solve this problem, various endoscopes have been developed to overcome the limited work area in the surgical operation, but most of them are focused on implementing the mechanism of the endoscope, so that the torsion deformation of the endoscope body caused by the force between the end of the endoscope and the target organ is prevented. There is a problem in that it is difficult to control the endoscope due to insufficient consideration of the endoscope, and errors caused by torsional deformation caused by insufficient structural rigidity of the endoscope and the curvature formed by the endoscope body during operation is not constant.
본 발명은, 내시경 말단의 정확한 제어를 위하여 내시경 말단의 비틀림을 추정하는 방법 및 이를 이용한 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a method for estimating the torsion of an endoscope end and a system using the same for precise control of the endoscope end.
그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.However, these problems are exemplary, and the scope of the present invention is not limited thereby.
본 발명의 일 실시예는, 컴퓨터를 이용하여 텐던 방식으로 구동되는 내시경의 말단에서의 비틀림 정도를 추정하는 방법에 있어서, 상기 내시경의 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 스페이서에 형성된 와이어 관통홀과 상기 와이어 관통홀을 통과하는 와이어 사이의 유격에 의한 제1 비틀림 정도를 추정하는 단계, 수술 기구가 배치되는 상기 내시경의 말단의 움직임에 의해 상기 와이어에 인가되는 수직력과, 상기 내시경의 근단으로부터 상기 내시경의 말단까지 연장되는 상기 와이어의 스프링 상수를 이용하여 상기 와이어의 처짐에 의한 제2 비틀림 정도를 추정하는 단계 및 상기 제1 비틀림 정도와 상기 제2 비틀림 정도를 이용하여 상기 내시경 말단에서의 전체 비틀림 정도를 추정하는 단계를 구비하는, 텐던 구동 방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, in a method of estimating a degree of twist at an end of an endoscope driven in a tendon manner using a computer, a wire through hole formed in a plurality of spacers arranged along a length direction of the endoscope and the Estimating a first degree of twist due to the clearance between the wires passing through the wire through hole, a vertical force applied to the wire by the movement of the end of the endoscope in which the surgical instrument is disposed, and the endoscope from the proximal end of the endoscope Estimating a second degree of twist due to sagging of the wire using the spring constant of the wire extending to the end, and the total degree of twisting at the end of the endoscope using the first degree of twist and the second degree of twist. It provides a method for estimating the degree of torsion of the end of the endoscope in a tendon driving method, comprising the step of estimating.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 비틀림 정도를 추정하는 단계는, 상기 와이어 관통홀의 제1 지름, 상기 와이어의 제2 지름 및 상기 스페이서의 중심으로부터 상기 와이어 관통홀의 중심까지의 제1 거리를 이용하여 상기 제1 비틀림 정도를 추정할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of estimating the first degree of twist includes: a first diameter of the wire through hole, a second diameter of the wire, and a first distance from the center of the spacer to the center of the wire through hole. The first degree of twist can be estimated using.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 비틀림 정도를 추정하는 단계는, 상기 제1 지름, 상기 제2 지름 및 상기 제1 거리를 이용하여 상기 스페이서의 중심을 지나는 상기 와이어 관통홀의 두 접선 사이의 제1 각도와, 상기 스페이서의 중심을 지나는 상기 와이어의 두 접선 사이의 제2 각도를 계산하는 단계 및 상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 차이를 이용하여 상기 제1 비틀림 정도를 추정하는 단계를 구비할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of estimating the first degree of twist may include between two tangent lines of the wire through-hole passing through the center of the spacer using the first diameter, the second diameter, and the first distance. Calculating a first angle of and a second angle between two tangents of the wire passing through the center of the spacer, and estimating the first degree of twist using a difference between the first angle and the second angle It can be provided.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 비틀림 정도를 추정하는 단계는, 상기 내시경의 말단에 인가되는 회전력을 이용하여 상기 와이어에 인가되는 수직력을 계산할 수 있다. In an embodiment of the present invention, in the step of estimating the second degree of twist, the normal force applied to the wire may be calculated using the rotational force applied to the end of the endoscope.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 비틀림 정도를 추정하는 단계는, 사전에 저장된 상기 와이어의 길이, 상기 와이어의 면적 및 상기 와이어의 영률에 관한 정보를 이용하여 상기 와이어의 스프링 상수를 계산할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the step of estimating the second degree of twist may include calculating the spring constant of the wire using information about the length of the wire, the area of the wire, and the Young's modulus of the wire stored in advance. I can.
본 발명의 일 실시예는, 컴퓨터를 이용하여 전술한 방법 중 어느 하나의 방법을 실행시키기 위하여 기록 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a computer program stored in a recording medium to execute any one of the above-described methods using a computer.
본 발명의 일 실시예는, 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 스페이서와, 상기 복수의 스페이서에 형성된 와이어 관통홀을 통과하는 와이어를 구비하는 내시경 유닛, 상기 내시경 유닛의 상기 와이어의 움직임을 제어하는 구동부 및 상기 구동부의 제어에 의해 발생되는 상기 내시경 유닛의 말단에서의 전체 비틀림 정도를 추정하는 전체 비틀림 정도 추정부를 포함하고, 상기 전체 비틀림 정도 추정부는, 상기 와이어 관통홀과 상기 와이어 사이의 유격에 의한 제1 비틀림 정도를 추정하는 제1 비틀림 추정부와, 상기 내시경의 말단의 움직임에 의해 상기 와이어에 인가되는 수직력과, 상기 내시경의 근단으로부터 상기 내시경의 말단까지 연장되는 상기 와이어의 스프링 상수를 이용하여 상기 와이어의 처짐에 의한 제2 비틀림 정도를 추정하는 제2 비틀림 추정부를 포함하는, 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 시스템을 제공한다.An exemplary embodiment of the present invention provides an endoscope unit including a plurality of spacers arranged along a length direction and a wire passing through a wire through hole formed in the plurality of spacers, and a driving unit for controlling the movement of the wire of the endoscope unit. And a total torsion degree estimating unit for estimating a total degree of torsion at an end of the endoscope unit generated by the control of the driving unit, and the total torsion degree estimating unit includes a control of the wire through hole and 1 Using a first torsion estimating unit for estimating the degree of torsion, a vertical force applied to the wire by the movement of the end of the endoscope, and a spring constant of the wire extending from the proximal end of the endoscope to the end of the endoscope. A system for estimating the degree of twisting at the end of the endoscope of the tendon driving method, including a second twist estimating unit for estimating a second degree of twisting due to sagging of the wire.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 전체 비틀림 정도 추정부는 상기 와이어 관통홀의 제1 지름, 상기 와이어의 제2 지름 및 상기 스페이서의 중심으로부터 상기 와이어 관통홀 중심까지의 제1 거리가 사전에 저장되는 메모리부를 더 포함할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the total torsion degree estimating unit stores the first diameter of the wire through hole, the second diameter of the wire, and a first distance from the center of the spacer to the center of the wire through hole in advance. It may further include a memory unit.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 비틀림 추정부는 상기 제1 지름, 상기 제2 지름 및 상기 제1 거리를 이용하여 상기 제1 비틀림 정도를 추정할 수 있다. In an embodiment of the present invention, the first twist estimating unit may estimate the first twist degree using the first diameter, the second diameter, and the first distance.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 비틀림 추정부는 상기 제1 지름, 상기 제2 지름 및 상기 제1 거리를 이용하여 상기 스페이서의 중심을 지나는 상기 와이어 관통홀의 두 접선 사이의 제1 각도와, 상기 스페이서의 중심을 지나는 상기 와이어의 두 접선 사이의 제2 각도를 계산하고, 상기 제1 각도와 상기 제2 각도 차이를 이용하여 상기 제1 비틀림 정도를 추정할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the first twist estimator uses the first diameter, the second diameter, and the first distance to determine a first angle between two tangents of the wire through-hole passing through the center of the spacer. , A second angle between two tangents of the wire passing through the center of the spacer may be calculated, and the first degree of twist may be estimated using a difference between the first angle and the second angle.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 메모리부는 상기 내시경의 말단에서 상기 내시경의 근단까지 연장된 상기 와이어의 길이, 상기 와이어의 면적 및 상기 와이어의 영률에 관한 정보를 더 저장할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the memory unit may further store information on a length of the wire extending from an end of the endoscope to a proximal end of the endoscope, an area of the wire, and a Young's modulus of the wire.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제2 비틀림 추정부는 상기 구동부로부터 상기 내시경의 말단에 인가되는 회전력에 대한 정보를 제공받고, 상기 회전력을 이용하여 상기 와이어에 인가되는 수직력을 계산하고, 상기 와이어의 길이, 상기 와이어의 면적 및 상기 와이어의 영률에 관한 정보를 이용하여 상기 와이어의 스프링 상수를 계산하고, 상기 수직력과 상기 와이어의 스프링 상수를 이용해 상기 제2 비틀림 정도를 추정할 수 있다. In one embodiment of the present invention, the second torsion estimating unit receives information on a rotational force applied to the end of the endoscope from the driving unit, calculates a vertical force applied to the wire using the rotational force, and The spring constant of the wire may be calculated using information on the length of the wire, the area of the wire, and the Young's modulus of the wire, and the second twisting degree may be estimated using the normal force and the spring constant of the wire.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the detailed content, claims and drawings for carrying out the following invention.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 처짐과 유격에 관한 모델을 기반으로 내시경에 가해지는 외력으로 인한 내시경 말단에서의 비틀림 변형을 예측할 수 있으며, 예측된 비틀림 변형을 통해 내시경 말단의 위치를 정확히 제어할 수 있게 된다.According to an embodiment of the present invention made as described above, it is possible to predict torsional deformation at the end of the endoscope due to an external force applied to the endoscope based on a model related to deflection and clearance, and through the predicted torsion deformation, You will be able to precisely control the position.
물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.Of course, the scope of the present invention is not limited by these effects.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 추정 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1은 도 2의 내시경 말단의 비틀림 추정 시스템의 블록도이다.
도 3은 내시경 말단의 움직임으로 인해 발생되는 내시경 말단의 비틀림을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 1의 내시경 유닛의 일부를 발췌하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도를 추정하는 방법을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 6 및 도 7은 제1 비틀림 정도를 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 제2 비틀림 정도를 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다..1 is a diagram schematically showing a system for estimating a twist at the end of the endoscope of a tendon driving method according to an embodiment of the present invention.
1 is a block diagram of a system for estimating torsion of an endoscope of FIG. 2.
3 is a view for explaining the torsion of the end of the endoscope caused by the movement of the end of the endoscope.
4 is a view showing a part of the endoscope unit of FIG. 1 extracted.
5 is a conceptual diagram schematically showing a method of estimating a degree of twisting of an endoscope end of a tendon driving method according to an embodiment of the present invention.
6 and 7 are diagrams for explaining a method of estimating a first degree of twist.
8 is a diagram for explaining a method of estimating a second degree of twist.
이하, 본 개시의 다양한 실시예가 첨부된 도면과 연관되어 기재된다. 본 개시의 다양한 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시의 다양한 실시예를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 다양한 실시예의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.Hereinafter, various embodiments of the present disclosure will be described in connection with the accompanying drawings. Various embodiments of the present disclosure may be subjected to various changes and may have various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and related detailed descriptions are described. However, this is not intended to limit the various embodiments of the present disclosure to specific embodiments, and it should be understood that all changes and/or equivalents or substitutes included in the spirit and scope of the various embodiments of the present disclosure are included. In connection with the description of the drawings, similar reference numerals have been used for similar elements.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용될 수 있는 "포함한다" 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 개시(disclosure)된 해당 기능, 동작 또는 구성요소 등의 존재를 가리키며, 추가적인 하나 이상의 기능, 동작 또는 구성요소 등을 제한하지 않는다. 또한, 본 개시의 다양한 실시예에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions such as "include" or "may include" that may be used in various embodiments of the present disclosure indicate the existence of a corresponding function, operation, or component that is disclosed, and additional one or more functions, operations, or It does not limit components, etc. In addition, in various embodiments of the present disclosure, terms such as "include" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, It is to be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof.
본 개시의 다양한 실시예에서 "또는" 등의 표현은 함께 나열된 단어들의 어떠한, 그리고 모든 조합을 포함한다. 예를 들어, "A 또는 B"는, A를 포함할 수도, B를 포함할 수도, 또는 A 와 B 모두를 포함할 수도 있다.In various embodiments of the present disclosure, expressions such as "or" include any and all combinations of words listed together. For example, "A or B" may include A, may include B, or may include both A and B.
본 개시의 다양한 실시예에서 사용된 "제1", "제2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 실시예들의 다양한 구성요소들을 수식할 수 있지만, 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들어, 상기 표현들은 해당 구성요소들의 순서 및/또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 상기 표현들은 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1 사용자 기기와 제2 사용자 기기는 모두 사용자 기기이며, 서로 다른 사용자 기기를 나타낸다. 예를 들어, 본 개시의 다양한 실시예의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Expressions such as "first", "second", "first", or "second" used in various embodiments of the present disclosure may modify various elements of various embodiments, but do not limit the corresponding elements. Does not. For example, the expressions do not limit the order and/or importance of corresponding elements. The above expressions may be used to distinguish one component from another component. For example, a first user device and a second user device are both user devices and represent different user devices. For example, without departing from the scope of the rights of various embodiments of the present disclosure, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may be referred to as a first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소가 상기 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 상기 어떤 구성요소와 상기 다른 구성요소 사이에 새로운 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, the component is directly connected to or may be connected to the other component, but the component and It should be understood that new other components may exist between the other components. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it will be understood that no new other component exists between the component and the other component. Should be able to
본 개시의 다양한 실시예에서 사용한 용어는 단지 특정일 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시의 다양한 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terms used in various embodiments of the present disclosure are only used to describe a specific embodiment, and are not intended to limit the various embodiments of the present disclosure. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시의 다양한 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which various embodiments of the present disclosure belong.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시의 다양한 실시예에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Terms such as those defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless explicitly defined in various embodiments of the present disclosure, ideal or excessively formal It is not interpreted in meaning.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 추정 시스템(10)을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 1은 도 2의 내시경 말단의 비틀림 추정 시스템(10)의 블록도이다. 도 3은 내시경 말단의 움직임으로 인해 발생되는 내시경 말단의 비틀림을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1의 내시경 유닛(100)의 일부를 발췌하여 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 추정 시스템(10)은 내시경 유닛(100), 구동부(200) 및 전체 비틀림 정도 추정부(300)를 포함할 수 있다. 1 to 3, a tendon-driven endoscope end-
내시경 유닛(100)은 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 스페이서(110)와, 복수의 스페이서(110)에 형성된 와이어 관통홀(113)을 통과하는 와이어(120)를 구비할 수 있다. 또한, 도시하지 않았지만, 내시경 유닛(100)은 복수의 스페이서(110) 사이에서 복수의 스페이서(110)가 서로 피칭 또는 요잉 가능하도록 하는 볼(미도시)을 더 구비하여, 스페이서(110) 사이의 구조강성을 증가시킬 수 있다. The
복수의 스페이서(110)는 내시경 유닛(100)의 길이 방향을 따라 이격되어 배치되며, 이를 통해 내시경 유닛(100)은 2자유도 또는 3자유도를 갖는 유연한 관절로 이루어질 수 있다. 복수의 스페이서(110)에는 내시경 유닛(100)의 움직임을 제어하기 위한 와이어(120)가 관통하는 와이어 관통홀(113)이 형성될 수 있다. The plurality of
또한, 복수의 스페이서(110)는 수술기구(T)를 제어하기 위한 전원선 또는 제어선이 통과할 수 있는 중공(111)이 형성될 수 있다. 각 스페이서(110)에는 1자유도를 구현하기 위해서 2개 와이어 관통홀(113)이 형성될 수 있으며, 다 자유도 제어를 위하여 적어도 3개 이상 형성될 수 있다. 이러한, 와이어 관통홀(113)의 개수는 스페이서(110)의 단면적, 와이어 관통홀(113)의 단면적, 중공(111)의 단면적, 제어의 용이성 등을 고려하여 선택될 수 있다. In addition, the plurality of
와이어(120)는 스페이서(110)에 형성된 와이어 관통홀(113)을 통과하여 스페이서(110)가 피칭, 요잉 및 롤링할 수 있도록 구동력을 제공하는 동시에, 스페이서(110)들이 서로 분리되지 않도록 힘을 작용하는 기능을 수행할 수 있다. The
구동부(200)는 내시경 유닛(100) 또는 수술 기구(T)의 작동에 필요한 구동력을 생성, 전달하는 기능을 수행하며, 텐던 구동방식으로 동작하는 내시경 유닛(100)의 와이어(120)의 움직임을 제어함으로써, 내시경 유닛(100)에 피칭, 요잉 및 롤링과 같은 회전력을 인가할 수 있다. The driving
전체 비틀림 정도 추정부(300)는 구동부(200)의 제어에 의해 발생되는 내시경 유닛(100)의 말단에서의 전체 비틀림 정도(Φ)를 추정할 수 있다. 구체적으로, 도 3을 참조하면, 전술한 구조를 갖는 내시경 유닛(100)은 상기한 구조적 특징으로 인하여 낮은 구조 강성을 갖기 때문에 외력(Force)에 의해 축 방향의 비틀림(Φ)이 발생할 수 있으며, 이로 인하여 정확한 자세 추정이 어려울 수 있다. 본 발명은 전체 비틀림 정도 추정부(300)를 이용하여 내시경 유닛(100)의 말단에서의 비틀림 정도(Φ)를 추정함으로써, 상기한 내시경 말단의 정확한 위치를 제어할 수 있게 된다. The total torsional
구체적으로, 전체 비틀림 정도 추정부(300)는 제1 비틀림 추정부(310), 제2 비틀림 추정부(320) 및 메모리부(330)를 포함할 수 있다. 여기서, 전체 비틀림 정도(Φ)는 내시경의 말단(E1)에서의 비틀림에 영향을 주는 유격효과(Clearance Effect)에 의한 제1 비틀림 정도(ψc)와, 처짐효과(Sag Effect)에 의한 제2 비틀림 정도(ψs)를 포함하는 개념으로 정의할 수 있다. 전체 비틀림 정도 추정부(300)에서 비틀림 정도를 추정하는 방법에 대해서는 후술하기로 한다. Specifically, the total torsion
제1 비틀림 추정부(310)는 와이어 관통홀(113)과 와이어(120) 사이의 유격에 의해 발생되는 제1 비틀림 정도(ψc)를 추정할 수 있다. 제1 비틀림 추정부(310)는 메모리부(330)에 사전에 저장된 와이어 관통홀(113)의 제1 지름(dc), 와이어(120)의 제2 지름(dw) 및 스페이서(110)의 제1 거리(R)를 이용하여 제1 비틀림 정도(ψc)를 추정할 수 있다. 구체적으로, 제1 비틀림 추정부(310)는 제1 지름(dc), 제2 지름(dw) 및 제1 거리(R)를 이용하여 스페이서(110)의 중심(O1)을 지나는 와이어 관통홀(113)의 두 접선 사이의 제1 각도(β, 도 7 참조)와, 스페이서(110)의 중심(O1)을 지나는 와이어(120)의 두 접선 사이의 제2 각도(γ, 도 7 참조)를 계산할 수 있다. 제1 비틀림 추정부(310)는 상기 계산된 제1 각도(β)와 제2 각도(γ) 차이를 이용하여 제1 비틀림 정도(ψc)를 추정할 수 있다. The first
한편, 제2 비틀림 추정부(320)는 내시경의 말단(E1)의 움직임에 의해 와이어(120)에 인가되는 수직력과, 내시경의 근단(E2)으로부터 내시경의 말단(E1)까지 연장되는 와이어(120)의 스프링 상수(kw)를 이용하여 와이어(120)의 처짐(δ)에 의한 제2 비틀림 정도(ψs)를 추정할 수 있다. Meanwhile, the second
구체적으로, 제2 비틀림 추정부(320)는 구동부(200)로부터 내시경의 말단(E1)에 인가되는 회전력에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 이때, 제2 비틀림 추정부(320)는 제공받은 회전력을 이용하여 스페이서(110)에 의해 와이어(120)에 인가되는 수직력을 계산할 수 있다. 또한, 제2 비틀림 추정부(320)는 메모리부(330)에 저장된 와이어(120)의 길이(L), 와이어(120)의 면적(A) 및 와이어(120)의 영률(E)에 관한 정보를 이용하여 와이어(120)의 스프링 상수(kw)를 계산할 수 있다. 제2 비틀림 추정부(320)는 상기한 수직력과 와이어(120)의 스프링 상수(kw)를 이용해 제2 비틀림 정도(ψs)를 추정할 수 있다. Specifically, the second
메모리부(330)는 전체 비틀림 정도 추정부(300)가 처리하는 데이터를 일시적또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행할 수 있다. 메모리부(330)는 자기 저장 매체(Magnetic Storage Media) 또는 플래시 저장 매체(Flash Storage Media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. The
메모리부(330)는 와이어 관통홀(113)의 제1 지름(dc, 도 7 참조), 와이어(120)의 제2 지름(dw) 및 스페이서(110)의 중심(O1)으로부터 와이어 관통홀의 중심(O2)까지의 제1 거리(R)가 사전에 저장될 수 있다. 또한, 메모리부(330)는 내시경의 말단(E1)으로부터 근단(E2)까지 연장되는 와이어(120)의 길이(L), 와이어(120)의 면적(A) 및 와이어의 영률(E)에 관한 정보를 더 저장할 수 있다.The
상기와 같은 구성요소를 갖는 전체 비틀림 정도 추정부(300)는 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로써, 마이크로프로세서(Microprocessor), 중앙처리장치(Central Processing Unit: CPU), 프로세서 코어(Processor Core), 멀티프로세서(Multiprocessor), ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), FPGA(Field Programmable Gate Array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다. The total torsional
이하에서는 도 5 내지 도 8을 참조하여, 전체 비틀림 정도 추정부(300)에서 내시경 말단의 비틀림 정도를 추정하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다. Hereinafter, a method of estimating the degree of torsion of the end of the endoscope in the total degree of
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도를 추정하는 방법을 개략적으로 도시한 개념도이고, 도 6 및 도 7은 제1 비틀림 정도를 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 8은 제2 비틀림 정도를 추정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a conceptual diagram schematically showing a method of estimating a degree of twisting of an endoscope end of a tendon driving method according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 6 and 7 are for explaining a method of estimating a first degree of twisting. It is a figure, and FIG. 8 is a figure for demonstrating the method of estimating a 2nd degree of twist.
도 5를 참조하면, 전술한 바와 같이, 전체 비틀림 정도 추정부(300)는 내시경의 말단(E1)에서의 비틀림에 영향을 주는 유격효과(Clearance Effect)에 의한 제1 비틀림 정도(ψc)와, 처짐효과(Sag Effect)에 의한 제2 비틀림 정도(ψs)를 추정하고, 제1 비틀림 정도(ψc)와 제2 비틀림 정도(ψs)를 이용하여 전체 비틀림 정도(Φ)를 추정할 수 있다. Referring to FIG. 5, as described above, the total torsion
내시경은 복수의 스페이서(110)를 구비하며, 두 쌍 이상의 와이어(120)가 내시경의 자세를 제어하기 위해 사용되는데, 전술한 바와 같이, 와이어(120)는 스페이서(110)에 형성된 와이어 관통홀(113)을 통과하게 된다. 이때, 와이어 관통홀(113)과 와이어(120) 사이에는 와이어(120)의 움직임을 위하여 유격이 필수적으로 존재하게 되며, 이러한 유격으로 인하여 비틀림 변형이 발생되게 된다. 본 명세서에서는 이러한 비틀림 정도를 제1 비틀림 정도(ψc)으로 정의하기로 한다. The endoscope is provided with a plurality of
한편, 와이어(120)는 재질 특성 상 어느 정도의 탄성을 갖게 되는데, 이로 인하여 내시경 말단(E1)에 외력이 가해지면, 와이어(120)에 변형이 발생될 수 있다. 특히, 내시경 말단(E1)의 움직임으로 인해 수직력이 가해지는 경우 와이어(120)는 처짐에 따른 변형이 발생될 수 있고, 이로 인하여 와이어(120)의 길이가 달라져 내시경 말단(E1)에서 비틀림 변형이 야기될 수 있다. 본 명세서에서는 이러한 비틀림 정도를 제2 비틀림 정도(ψs)으로 정의하기로 한다.On the other hand, the
도 6 및 7을 참조하면, 제1 비틀림 추정부(310)는 와이어 관통홀(113)의 제1지름(dc)과 와이어(120)의 제2 지름(dw)과 스페이서(110)의 중심(O1)으로부터 와이어 관통홀(113)의 중심(O2)까지의 제1 거리(R)를 이용하여 유격에 따른 제1 비틀림 정도(ψc)를 추정할 수 있다(S1). 6 and 7, the first
내시경 유닛(100)이 제1 위치(P1)에 있을 때, 와이어(120)는 와이어 관통홀(113)의 중심에 배치된다고 가정할 수 있으며, 내시경 유닛(100)이 회전에 의해 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로 이동하게 되면, 이상적으로는 와이어(120)가 와이어 관통홀(113)의 중심과 일치된 상태에서 이동해야 한다. 그러나, 와이어 관통홀(113)과 와이어(120) 사이에는 유격이 반드시 존재하는바, 내시경 유닛(100)이 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로 이동하게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 와이어(120)가 와이어 관통홀(113)의 중심(O2)과 불일치 상태가 되면서 비틀림 변형이 발생하게 된다. When the
이러한 비틀림 변형은 와이어(120)와 와이어 관통홀(113)의 지름의 차이에 비례하여 발생하게 된다. 다시 말해, 와이어(120)와 와이어 관통홀(113)의 지름의 차이가 크면 클수록 비틀림 변형 정도가 클 수 밖에 없다. 다만, 제1 비틀림 정도(ψc)는 스페이서(110)의 중심(O1)에 대하여 와이어(120)가 얼마나 틀어졌는지를 나타내는 것이므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 방법은 와이어 관통홀(113)의 스페이서의 중심(O1)에 대한 제1 각도(β)와 와이어(120)의 스페이서의 중심(O1)에 대한 제2 각도(γ)의 차이를 계산함으로써, 좀 더 정확하게 제1 비틀림 정도(ψc)를 추정할 수 있다. 여기서, 제1 각도(β)는 스페이서(110)의 중심(O1)을 지나는 와이어 관통홀(113)의 두 접선들 사이의 각도이며, 제2 각도(γ)는 스페이서(110)의 중심(O1)을 지나는 와이어(120)의 두 접선들 사이의 각도이며, 하기의 수학식 1과 같이 도출될 수 있다. This torsional deformation occurs in proportion to the difference in diameter between the
[수학식 1][Equation 1]
제1 비틀림 정도(ψc)는 제1 각도(β)와 제2 각도(γ) 차이에 비례하므로, 하기와 같은 수학식 2로 도출할 수 있다. Since the first degree of twist (ψ c ) is proportional to the difference between the first angle (β) and the second angle (γ), it can be derived by Equation 2 below.
[수학식 2][Equation 2]
한편, 도 8을 참조하면, 제2 비틀림 추정부(320)는 내시경 말단(E1)의 움직임에 의해 와이어(120)에 인가되는 수직력과, 내시경의 근단(E2)로부터 내시경의 말단(E1)까지 연장되는 와이어(120)의 스프링 상수(kw)를 이용하여 와이어의 처짐(δ)에 의한 제2 비틀림 정도(ψs)를 추정할 수 있다(S2). On the other hand, referring to Figure 8, the second
먼저, 제2 비틀림 추정부(320)는 구동부(200)로부터 내시경 유닛(100)의 움직임에 대한 제어 정보를 제공받을 수 있다. 구동부(200)는 제1 위치(P1)에서 제2 위치(P2)로 내시경 유닛(100)을 이동시킬 수 있으며, 이때 이동에 따른 위치 좌표 정보, 이동 속도 정보와 같은 제어 정보를 생성하여 제2 비틀림 추정부(320)로 제공할 수 있다. 제2 비틀림 추정부(320)는 상기한 제어 정보가 제공되면, 제어 정보로부터 내시경 말단(E1)에 인가될 회전력을 계산할 수 있다. 내시경 유닛(100)의 말단(E1)에 회전력이 인가되면, 와이어(120)는 스페이서(110)의 움직임에 의한 수직력(F)이 인가될 수 있다. 제2 비틀림 추정부(320)는 상기 계산된 회전력으로부터 와이어(120)에 인가되는 수직력(F)의 크기를 계산할 수 있다.First, the second
한편, 제2 비틀림 추정부(320)는 메모리부(330)에 저장된 와이어(120)에 관한 정보를 이용하여 와이어(120)의 스프링 상수(kw)를 계산할 수 있다. 여기서, 와이어(120)에 관한 정보는 내시경 말단(E1)으로부터 내시경 근단(E2)까지의 와이어(120)의 길이(L), 와이어(120)의 단면적(A), 와이어(120)의 영률(E)이며, 와이어(120)의 스프링 상수(kw)는 하기의 수학식 3으로부터 도출될 수 있다. Meanwhile, the second
[수학식 3][Equation 3]
이후, 제2 비틀림 추정부(320)는 와이어(120)에 인가되는 수직력(F)의 크기와 와이어(120)의 스프링 상수(kw)를 이용하여 처짐(δ)을 계산할 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 와이어(120)는 일측이 내시경 말단(E1)에 고정될 수 있으며, 타측이 내시경 근단(E2)에 위치한 상태에서 수직력(F)이 인가되면, 처짐(δ)이 발생된다. 와이어(120)의 처짐(δ)에 따른 처짐 각이 θ일 때, 수직력(F)과 와이어(120)의 복원력은 평형을 이룰 수 있으며, 이를 통해 하기 수학식 4와 같이 힘의 평형방정식을 도출할 수 있다.Thereafter, the second
[수학식 4][Equation 4]
여기서, 는 와이어(120)의 처짐(δ), 와이어(120)의 길이(L), 와이어의 처짐 각(θ)의 관계에 의해 도 8로부터 도해적으로 도출될 수 있다. here, 8 may be derived graphically from FIG. 8 by the relationship between the sag (δ) of the
[수학식 5][Equation 5]
와이어(120)의 처짐(δ)은 수학식 5의 를 상기 수학식 4에 대입한 후, 근의 공식을 통해 하기와 같이 정리될 수 있다. The deflection (δ) of the
[수학식 6][Equation 6]
한편, 변형된 와이어(120)의 길이(L')는 수학식 6의 처짐(δ)을 이용하여 수학식 7과 같이 계산할 수 있으며, 이를 이용하여 반지름이 R인 스페이서(110)에 변형된 와이어의 길이(L')를 적용하면, 수학식 8과 같이 처짐효과에 따른 제2 비틀림 정도(ψs)를 도출할 수 있다. On the other hand, the length (L') of the
[수학식 7][Equation 7]
[수학식 8][Equation 8]
전술한 바와 같이, 전체 비틀림 정도 추정부(300)는 제1 비틀림 정도(ψc)와 제2 비틀림 정도(ψs)를 도출한 후, 제1 비틀림 정도(ψc)와 제2 비틀림 정도(ψs)를 이용하여 전체 비틀림 정도(Φ)를 추정할 수 있다(S3).As described above, the total torsional
[수학식 9][Equation 9]
본 발명의 일 실시예에 따른 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 방법은 처짐과 유격에 관한 모델을 기반으로 내시경에 가해지는 외력으로 인한 내시경 말단에서의 비틀림 변형을 예측할 수 있으며, 예측된 비틀림 변형을 통해 내시경 말단의 위치를 정확히 제어할 수 있게 된다. The method of estimating the degree of twisting at the end of the endoscope of the tendon driving method according to an embodiment of the present invention can predict the torsion deformation at the end of the endoscope due to an external force applied to the endoscope based on a model regarding deflection and clearance, and predicted torsion. Through the deformation, the position of the end of the endoscope can be accurately controlled.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다. The embodiment according to the present invention described above may be implemented in the form of a computer program that can be executed through various components on a computer, and such a computer program may be recorded in a computer-readable medium. In this case, the medium is a magnetic medium such as a hard disk, a floppy disk, and a magnetic tape, an optical recording medium such as a CD-ROM and a DVD, a magnetic-optical medium such as a floptical disk, and a ROM. A hardware device specially configured to store and execute program instructions, such as, RAM, flash memory, and the like.
한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.Meanwhile, the computer program may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and usable to those skilled in the computer software field. Examples of the computer program may include not only machine language codes produced by a compiler but also high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.The specific implementations described in the present invention are examples, and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of the specification, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings exemplarily represent functional connections and/or physical or circuit connections, and in an actual device, various functional connections that can be replaced or additionally It may be referred to as a connection, or circuit connections. In addition, if there is no specific mention such as "essential", "important", etc., it may not be an essential component for the application of the present invention.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are only exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. . Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
10: 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 시스템
100 : 내시경 유닛
110 : 스페이서
120 : 와이어
200 : 구동부
300 : 전체 비틀림 정도 추정부
310 : 제1 비틀림 추정부
320 : 제2 비틀림 추정부
330 : 메모리부10: Endoscopic end torsion estimation system
100: endoscope unit
110: spacer
120: wire
200: drive unit
300: Total torsional degree estimation unit
310: first torsion estimation unit
320: second torsion estimation unit
330: memory unit
Claims (12)
상기 내시경의 길이 방향을 따라 배열되는 복수의 스페이서에 형성된 와이어 관통홀과 상기 와이어 관통홀을 통과하는 와이어 사이의 유격에 의한 제1 비틀림 정도를 추정하는 단계;
수술 기구가 배치되는 상기 내시경의 말단의 움직임에 의해 상기 와이어에 인가되는 수직력과, 상기 내시경의 근단으로부터 상기 내시경의 말단까지 연장되는 상기 와이어의 스프링 상수를 이용하여 상기 와이어의 처짐에 의한 제2 비틀림 정도를 추정하는 단계; 및
상기 제1 비틀림 정도와 상기 제2 비틀림 정도를 이용하여 상기 내시경 말단에서의 전체 비틀림 정도를 추정하는 단계;를 구비하고,
상기 제1 비틀림 정도를 추정하는 단계는,
상기 와이어 관통홀의 제1 지름, 상기 와이어의 제2 지름 및 상기 스페이서의 중심으로부터 상기 와이어 관통홀의 중심까지의 제1 거리를 이용하여 상기 제1 비틀림 정도를 추정하는, 텐던 구동 방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 방법.
In the method of estimating the degree of torsion at the distal end of an endoscope driven in a tendon method using a computer,
Estimating a first degree of twist due to a clearance between a wire through hole formed in a plurality of spacers arranged along a length direction of the endoscope and a wire passing through the wire through hole;
The second twist due to sagging of the wire using a vertical force applied to the wire by the movement of the end of the endoscope on which the surgical instrument is disposed, and the spring constant of the wire extending from the proximal end of the endoscope to the end of the endoscope Estimating the degree; And
Estimating a total degree of twisting at the end of the endoscope using the first degree of twisting and the second degree of twisting; and
The step of estimating the first degree of twist,
The twist of the endoscope end of the tendon driving method, which estimates the degree of the first twist using the first diameter of the wire through hole, the second diameter of the wire, and the first distance from the center of the spacer to the center of the wire through hole How to estimate the degree.
상기 제1 비틀림 정도를 추정하는 단계는,
상기 제1 지름, 상기 제2 지름 및 상기 제1 거리를 이용하여 상기 스페이서의 중심을 지나는 상기 와이어 관통홀의 두 접선 사이의 제1 각도와, 상기 스페이서의 중심을 지나는 상기 와이어의 두 접선 사이의 제2 각도를 계산하는 단계; 및
상기 제1 각도와 상기 제2 각도의 차이를 이용하여 상기 제1 비틀림 정도를 추정하는 단계;를 구비하는, 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 방법.The method of claim 1,
The step of estimating the first degree of twist,
A first angle between two tangent lines of the wire through-hole passing through the center of the spacer using the first diameter, the second diameter, and the first distance, and a first angle between two tangent lines of the wire passing through the center of the spacer. 2 calculating the angle; And
Estimating the first degree of twist by using the difference between the first angle and the second angle; including, Tendon driving method of estimating the degree of twist at the end of the endoscope.
상기 제2 비틀림 정도를 추정하는 단계는,
상기 내시경의 말단에 인가되는 회전력을 이용하여 상기 와이어에 인가되는 수직력을 계산하는, 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 방법.The method of claim 1,
The step of estimating the second degree of twist,
A method for estimating the degree of twisting of the end of the endoscope using a tendon driving method for calculating a vertical force applied to the wire using the rotational force applied to the end of the endoscope.
상기 제2 비틀림 정도를 추정하는 단계는,
사전에 저장된 상기 와이어의 길이, 상기 와이어의 면적 및 상기 와이어의 영률에 관한 정보를 이용하여 상기 와이어의 스프링 상수를 계산하는, 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 방법.The method of claim 1,
The step of estimating the second degree of twist,
A method for estimating the degree of twisting of the end of the endoscope of the tendon driving method for calculating the spring constant of the wire using information about the length of the wire, the area of the wire, and the Young's modulus of the wire stored in advance.
상기 내시경 유닛의 상기 와이어의 움직임을 제어하는 구동부; 및
상기 구동부의 제어에 의해 발생되는 상기 내시경 유닛의 말단에서의 전체 비틀림 정도를 추정하는 전체 비틀림 정도 추정부;를 포함하고,
상기 전체 비틀림 정도 추정부는,
상기 와이어 관통홀과 상기 와이어 사이의 유격에 의한 제1 비틀림 정도를 추정하는 제1 비틀림 추정부와,
상기 내시경의 말단의 움직임에 의해 상기 와이어에 인가되는 수직력과, 상기 내시경의 근단으로부터 상기 내시경의 말단까지 연장되는 상기 와이어의 스프링 상수를 이용하여 상기 와이어의 처짐에 의한 제2 비틀림 정도를 추정하는 제2 비틀림 추정부를 포함하는, 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 시스템. An endoscope unit including a plurality of spacers arranged along a length direction and a wire passing through the wire through holes formed in the plurality of spacers;
A driving unit for controlling the movement of the wire of the endoscope unit; And
Includes; a total torsion degree estimating unit for estimating the total degree of torsion at the end of the endoscope unit generated by the control of the driving unit,
The total torsion degree estimation unit,
A first twist estimating unit for estimating a first degree of twist due to a clearance between the wire through hole and the wire,
A second degree of twisting due to sagging of the wire is estimated using a vertical force applied to the wire by the movement of the end of the endoscope and a spring constant of the wire extending from the proximal end of the endoscope to the end of the endoscope. 2 A system for estimating the degree of torsion at the end of the endoscope of the tendon driving method, including a torsion estimation unit.
상기 전체 비틀림 정도 추정부는 상기 와이어 관통홀의 제1 지름, 상기 와이어의 제2 지름 및 상기 스페이서의 중심으로부터 상기 와이어 관통홀 중심까지의 제1 거리가 사전에 저장되는 메모리부;를 더 포함하는, 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 시스템. The method of claim 7,
The total twisting degree estimating unit further comprises a memory unit for storing in advance a first diameter of the wire through hole, a second diameter of the wire, and a first distance from the center of the spacer to the center of the wire through hole; A system for estimating the degree of torsion at the end of the endoscope with a drive method.
상기 제1 비틀림 추정부는 상기 제1 지름, 상기 제2 지름 및 상기 제1 거리를 이용하여 상기 제1 비틀림 정도를 추정하는, 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 시스템.The method of claim 8,
The first twist estimating unit estimates the first twist degree using the first diameter, the second diameter, and the first distance, a tendon driving system for estimating a degree of twist at the end of the endoscope.
상기 제1 비틀림 추정부는 상기 제1 지름, 상기 제2 지름 및 상기 제1 거리를 이용하여 상기 스페이서의 중심을 지나는 상기 와이어 관통홀의 두 접선 사이의 제1 각도와, 상기 스페이서의 중심을 지나는 상기 와이어의 두 접선 사이의 제2 각도를 계산하고, 상기 제1 각도와 상기 제2 각도 차이를 이용하여 상기 제1 비틀림 정도를 추정하는, 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 시스템.The method of claim 9,
The first twist estimating unit uses the first diameter, the second diameter, and the first distance to provide a first angle between two tangents of the wire through hole passing through the center of the spacer, and the wire passing through the center of the spacer. A system for estimating a degree of twisting at the end of the endoscope of a tendon driving method for calculating a second angle between two tangent lines of and estimating the first degree of twist by using the difference between the first angle and the second angle.
상기 메모리부는 상기 내시경의 말단에서 상기 내시경의 근단까지 연장된 상기 와이어의 길이, 상기 와이어의 면적 및 상기 와이어의 영률에 관한 정보를 더 저장하는, 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 시스템.The method of claim 8,
The memory unit further stores information on the length of the wire extended from the end of the endoscope to the proximal end of the endoscope, the area of the wire, and the Young's modulus of the wire.
상기 제2 비틀림 추정부는 상기 구동부로부터 상기 내시경의 말단에 인가되는 회전력에 대한 정보를 제공받고, 상기 회전력을 이용하여 상기 와이어에 인가되는 수직력을 계산하고, 상기 와이어의 길이, 상기 와이어의 면적 및 상기 와이어의 영률에 관한 정보를 이용하여 상기 와이어의 스프링 상수를 계산하고, 상기 수직력과 상기 와이어의 스프링 상수를 이용해 상기 제2 비틀림 정도를 추정하는, 텐던 구동방식의 내시경 말단의 비틀림 정도 추정 시스템.
The method of claim 11,
The second torsion estimating unit receives information on a rotational force applied to the end of the endoscope from the driving unit, calculates a vertical force applied to the wire using the rotational force, and calculates the length of the wire, the area of the wire, and the A system for estimating the degree of twisting at the end of the endoscope of the tendon driving method for calculating the spring constant of the wire using information on the Young's modulus of the wire, and estimating the second twisting degree using the normal force and the spring constant of the wire.
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