KR102171966B1

KR102171966B1 - 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조

Info

Publication number: KR102171966B1
Application number: KR1020197009261A
Authority: KR
Inventors: 카이 쉬; 지앙란 자오; 젱첸 다이; 후안 리우; 지슝 양
Original assignee: 베이징 서제리 테크놀로지 씨오., 엘티디.
Priority date: 2016-08-31
Filing date: 2017-08-30
Publication date: 2020-11-02
Also published as: EP3508310B1; JP2019534167A; US20190193260A1; CA3035310A1; US10710236B2; CN106217345B; EP3508310A4; WO2018041162A1; KR20190067780A; CN106217345A; CA3035310C; EP3508310A1; JP6908707B2

Abstract

자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조는 플렉시블 연속체 구조 본체(10) 및 자세 피드백 기구를 포함하고; 플렉시블 연속체 구조 본체(10)는 원위 구조체(11), 근위 구조체(16) 및 중간 연결체(15)를 포함하며; 원위 구조체(11)는 원위 스페이서판(111), 원위 고정판(112) 및 원위 구조골(113)을 포함하고; 근위 구조체(16)는 근위 스페이서판(161), 근위 고정판(162) 및 근위 구조골(163)을 포함하며; 중간 연결체(15)는 근위 통로 고정판(152), 원위 통로 고정판(153) 및 구조골 안내 통로(151)를 포함하여; 구조골의 일단이 근위 고정판(162)과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 근위 스페이서판(161), 구조골 안내 통로(151), 원위 스페이서판(111)을 관통한 후 원위 고정판(112)과 체결 연결된다. 상기 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조는 힌지결합 구동체인을 통해 근위 구조체를 임의의 방향으로 선회하도록 구동시키며, 이에 따라 원위 구조체를 반대 방향으로 선회 운동하도록 함으로써, 원위 구조체, 근위 구조체의 자세 피드백을 구현할 수 있다.

Description

자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조

본 특허 출원은 2016년 8월 31일 제출된, 출원번호가 201610796046.8이고, 발명의 명칭이 "자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조"인 중국 특허 출원의 우선권을 요구하며, 상기 출원의 전문을 인용 방식으로 본문에 병합시켰다.

본 발명은 의료기계, 공업자동화 설비 등에 응용 가능한 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조에 관한 것이다.

관절부위의 상호 회전을 통해 선회운동을 구현하는 종래의 강성 키네틱체인에 비해, 플렉시블 연속체 기구는 그것의 근위 구조 변형을 통해 원위 구조의 선회 변형을 구현한다. 플렉시블 연속체 기구에서, 구조 본체는 구동의 전달구조 역할을 동시에 수행하므로, 작은 크기의 공간 범위 내에서 매우 높은 자유도의 배치를 구현할 수 있다. 플렉시블 연속체 기구는 구조가 컴팩트하고, 유연성이 높으며, 유연하고 안전한 접촉을 보장할 수 있는 등의 특징을 지녀, 플렉시블 조작 암, 내시경, 제어형 카테터 등 의료기계, 및 공업용 심부 공동(空洞) 탐지 내시경, 플렉시블 로봇 암 등 신형 특수 장비의 연구 개발에 광범위하게 응용되고 있다.

의료 또는 공업 분야에서, 플렉시블 연속체 기구의 원위는 대부분 복잡한 심부 공동 환경에 삽입하여 구부리는데 사용되며, 그 원위는 대부분 보이지 않거나 또는 부분적으로 보이는 상태이므로, 플렉시블 연속체 기구의 자세 피드백이 사용의 신뢰성 및 안전성을 보장하는데 있어 중요하다. 그러나, 구조골을 본체로 하는 플렉시블 연속체 기구에서, 선회운동은 구조골의 견인을 통해 구현되고, 상기 선회운동은 명확한 선회 관절이 없어, 플렉시블 연속체 기구의 선회 자세의 피드백을 강성 키네틱체인 중의 관절 부위에 설치된 각도 센서로 직접 구현할 수 없는 동시에, 현재 특히 플렉시블 연속체 기구를 대상으로 하는 자세 피드백 센서가 없다.

상기 문제에 대하여, 본 발명의 목적은 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조를 제공하고자 하는데 있다.

상기 목적을 구현하기 위하여, 본 발명은 이하 기술방안을 채택한다: 플렉시블 연속체 구조 본체 및 자세 피드백 기구를 포함하며; 상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 원위 구조체, 근위 구조체 및 중간 연결체를 포함하고; 상기 원위 구조체는 원위 스페이서판, 원위 고정판 및 원위 구조골을 포함하며; 상기 근위 구조체는 근위 스페이서판, 근위 고정판 및 근위 구조골을 포함하여; 상기 근위 구조골은 상기 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지며; 상기 중간 연결체는 근위 통로 고정판, 원위 통로 고정판 및 구조골 안내 통로를 포함하고, 상기 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며; 상기 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 구조골 안내 통로, 원위 스페이서판을 관통한 후 원위 고정판과 체결 연결되며; 상기 자세 피드백 기구는 동일자세 피드백 구조체, 제1 비율 피드백 구조체 및 제2 비율 피드백 구조체 중의 하나 또는 다수를 포함하며; 상기 동일자세 피드백 구조체는 제2 원위 스페이서판, 제2 원위 고정판, 제2 원위 구조골, 제2 근위 구조골 및 제2 구조골 안내 통로를 포함하여; 상기 제2 구조골 안내 통로가 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되고, 상기 제2 근위 구조골은 제2 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제2 구조골로 이루어지며, 상기 제2 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제2 구조골 안내 통로, 상기 제2 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 제2 원위 고정판과 체결 연결되며; 상기 제2 원위 구조골과 상기 제2 근위 구조골 분포 반경의 비, 및 상기 원위 구조골과 상기 근위 구조골 분포 반경의 비는 일치하고; 상기 동일자세 피드백 구조체는 상기 원위 구조체의 길이와 일치하며; 상기 제1 비율 피드백 구조체는 제3 원위 스페이서판, 제3 원위 고정판, 제3 원위 구조골, 제3 근위 구조골 및 제3 구조골 안내 통로를 포함하여; 상기 제3 구조골 안내 통로가 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되고, 상기 제3 근위 구조골은 제3 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제3 구조골로 이루어지며, 상기 제3 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제3 구조골 안내 통로, 상기 제3 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 제3 원위 고정판과 체결 연결되며; 상기 제3 원위 구조골과 상기 제3 근위 구조골 분포 반경의 비, 및 상기 원위 구조골과 상기 근위 구조골의 분포 반경의 비는 상이하며; 상기 제2 비율 피드백 구조체는 제4 원위 스페이서판, 제4 원위 고정판, 제4 원위 구조골, 제4 근위 구조골 및 제4 구조골 안내 통로를 포함하여; 상기 제4 구조골 안내 통로가 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되고, 상기 제4 근위 구조골은 제4 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제4 구조골로 이루어지며, 상기 제4 근위 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제4 구조골 안내 통로, 상기 제4 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 제4 원위 고정판과 체결 연결되며; 연결관계를 갖는 각각의 상기 제4 원위 구조골과 상응하는 상기 제4 근위 구조골 사이는 원주방향에서 간격각을 구비하고, 각각의 상기 간격각의 각도는 동일하다.

일 실시예에서, 상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 힌지결합 구동체인을 더 포함하며, 상기 힌지결합 구동체인은 회전 베이스시트 및 구동 핸들을 포함하고, 상기 회전 베이스시트는 상기 근위 통로 고정판의 중심에 회전 결합되어, 그 회전축이 상기 근위 통로 고정판과 수직을 이루며; 상기 구동 핸들은 봉 구조이면서 선단이 상기 회전 베이스시트와 회전 결합되고, 그 회전축은 상기 근위 통로 고정판과 평행하며, 상기 구동 핸들이 슬라이딩 및 회전 가능하게 상기 근위 고정판의 중심으로부터 관통된다.

일 실시예에서, 상기 중간 연결체는 강성 튜브체를 더 포함하며, 상기 강성 튜브체는 상기 원위 통로 고정판의 상기 원위 구조체에 인접한 측에 체결 연결되고, 상기 강성 튜브체에 상기 구조골 안내 통로와 연통되는 캐비티 통로가 설치되며, 상기 구조골이 상기 캐비티 통로로부터 관통된다.

일 실시예에서, 상기 자세 피드백 기구에 동일자세 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 동일자세 피드백 구조체는 제2 강성 튜브체를 더 포함하여, 상기 제2 구조골이 제2 강성 튜브체로부터 관통되고; 상기 자세 피드백 기구에 제1 비율 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 제1 비율 피드백 구조체는 제3 강성 튜브체를 더 포함하여, 상기 제3 구조골이 제3 강성 튜브체로부터 관통되며; 및 상기 자세 피드백 기구에 제2 비율 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 제2 비율 피드백 구조체는 제4 강성 튜브체를 더 포함하여, 상기 제4 구조골이 제4 강성 튜브체로부터 관통된다.

일 실시예에서, 상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 더 포함하며, 상기 자세 측정 어셈블리는 원위 피드백 구조골, 피드백 구조골 안내 통로 및 위치 센서를 포함하고; 상기 위치 센서는 상기 근위 통로 고정판에 체결 연결되며, 상기 원위 피드백 구조골의 일단은 상기 원위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 원위 스페이서판, 상기 피드백 구조골 안내 통로를 관통한 후 상기 위치 센서와 연결된다.

일 실시예에서, 상기 근위 통로 고정판과 상기 원위 통로 고정판 사이에 제3 통로 고정판이 설치되며, 상기 피드백 구조골 안내 통로는 상기 제3 통로 고정판과 상기 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결된다.

일 실시예에서, 상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 더 포함하며, 상기 자세 측정 어셈블리는 근위 피드백 구조골과 위치 센서를 포함하고, 상기 위치 센서는 상기 근위 통로 고정판에 체결 연결되며, 상기 근위 피드백 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 상기 근위 스페이서판을 관통한 후 상기 위치 센서와 연결된다.

일 실시예에서, 상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 더 포함하고, 상기 자세 측정 어셈블리는 제1 관절각도 센서 및 제2 관절각도 센서를 포함하며, 그 중, 상기 제1 관절각도 센서는 상기 회전베이스시트와 상기 근위 통로 고정판 사이의 상대 회전 각도를 측정하기 위한 것이고, 상기 제2 관절각도 센서는 상기 구동 핸들과 상기 회전베이스시트 사이의 상대 회전각도를 측정하기 위한 것이다.

일 실시예에서, 상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 더 포함하며, 상기 자세 측정 어셈블리는 상기 근위 통로 고정판에 장착되어 상기 근위 고정판 상의 특정점의 거리를 측정하기 위한 3개 이상의 거리 센서를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 위치 센서는 슬라이딩블록 직선형 위치 센서를 채택한다.

본 발명은 또한, 플렉시블 연속체 구조 본체 및 자세 피드백 기구를 포함하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조를 더 제공하며,

상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 원위 구조체, 근위 구조체 및 중간 연결체를 포함하고; 상기 원위 구조체는 원위 스페이서판, 원위 고정판 및 원위 구조골을 포함하며; 상기 근위 구조체는 근위 스페이서판, 근위 고정판 및 근위 구조골을 포함하고; 상기 근위 구조골은 상기 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지며; 상기 중간 연결체는 근위 통로 고정판, 원위 통로 고정판 및 구조골 안내 통로를 포함하고, 상기 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 상기 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며; 상기 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 구조골 안내 통로, 상기 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 원위 고정판과 체결 연결되며; 및

상기 자세 피드백 기구는 동일자세 피드백 구조체, 제1 비율 피드백 구조체 및 제2 비율 피드백 구조체 중의 하나 또는 다수를 포함하며; 그 중

상기 동일자세 피드백 구조체는 제2 원위 고정판, 제2 원위 구조골, 제2 근위 구조골 및 제2 구조골 안내 통로를 포함하고; 상기 제2 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며, 상기 제2 근위 구조골은 제2 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제2 구조골로 이루어지며, 상기 제2 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제2 구조골 안내 통로를 관통한 후 상기 제2 원위 고정판과 체결 연결되며; 상기 제2 원위 구조골과 상기 제2 근위 구조골 분포 반경의 비, 및 상기 원위 구조골과 상기 근위 구조골 분포 반경의 비는 일치하고;

상기 제1 비율 피드백 구조체는 제3 원위 고정판, 제3 원위 구조골, 제3 근위 구조골 및 제3 구조골 안내 통로를 포함하고; 상기 제3 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며, 상기 제3 근위 구조골은 제3 원위 구조골과 일일이 대응되어 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제3 구조골로 이루어지며, 상기 제3 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제3 구조골 안내 통로를 관통한 후 상기 제3 원위 고정판과 체결 연결되며; 상기 제3 원위 구조골과 상기 제3 근위 구조골 분포 반경의 비, 및 상기 원위 구조골과 상기 근위 구조골의 분포 반경의 비는 상이하며;

상기 제2 비율 피드백 구조체는 제4 원위 고정판, 제4 원위 구조골, 제4 근위 구조골 및 제4 구조골 안내 통로를 포함하고; 상기 제4 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며, 상기 제4 근위 구조골은 제4 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제4 구조골로 이루어지며, 상기 제4 근위 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제4 구조골 안내 통로를 관통한 후 상기 제4 원위 고정판과 체결 연결되며; 연결관계를 갖는 각각의 상기 제4 원위 구조골과 상응하는 상기 제4 근위 구조골 사이는 원주방향에서 간격각을 구비하고, 각각의 상기 간격각의 각도는 동일하다.

일 실시예에서, 상기 자세 피드백 기구에 동일자세 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 동일자세 피드백 구조체는 제2 원위 스페이서판을 더 포함하며, 그 중 상기 제2 구조골의 타단이 상기 제2 구조골 안내 통로를 관통한 후, 상기 제2 원위 스페이서판을 더 관통한 후 상기 제2 원위 고정판과 체결 연결되고; 상기 자세 피드백 기구에 제1 비율 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 제1 비율 피드백 구조체는 제3 원위 스페이서판을 더 포함하며, 그 중 상기 제3 구조골의 타단이 상기 제3 구조골 안내 통로를 관통한 후, 상기 제3 원위 스페이서판을 더 관통한 후 상기 제3 원위 고정판과 체결 연결되며; 및 상기 자세 피드백 기구에 제2 비율 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 제2 비율 피드백 구조체는 제4 원위 스페이서판을 더 포함하며, 그 중 상기 제4 구조골의 타단이 상기 제4 구조골 안내 통로를 관통한 후, 상기 제4 원위 스페이서판을 더 관통한 후 상기 제4 원위 고정판과 체결 연결된다.

다른 일 실시예에서, 상기 자세 피드백 기구에 동일자세 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 동일자세 피드백 구조체는 제2 원위 스페이서판을 더 포함하며, 그 중 상기 제2 구조골의 타단이 상기 제2 구조골 안내 통로를 관통한 후, 상기 제2 원위 스페이서판을 더 관통하여 상기 제2 원위 고정판과 체결 연결되고; 및 상기 동일자세 피드백 구조체는 상기 원위 구조체의 길이와 일치한다.

바람직하게는, 상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 힌지결합 구동체인을 더 포함하며, 상기 힌지결합 구동체인은 회전 베이스시트 및 구동 핸들을 포함하고, 상기 회전 베이스시트는 상기 근위 통로 고정판의 중심에 회전 결합되어, 그 회전축이 상기 근위 통로 고정판과 수직을 이루며; 상기 구동 핸들은 상기 회전 베이스시트와 회전 결합되고, 그 회전축은 상기 근위 통로 고정판과 평행하며, 및 상기 구동 핸들은 슬라이딩 및 회전 가능하게 상기 근위 고정판의 중심으로부터 관통된다.

바람직하게는, 상기 중간 연결체는 강성 튜브체를 더 포함하며, 상기 강성 튜브체는 상기 원위 통로 고정판의 상기 원위 구조체에 인접한 측에 체결 연결되고, 상기 강성 튜브체에 상기 구조골 안내 통로와 연통되는 캐비티 통로가 설치되어, 상기 구조골이 상기 캐비티 통로로부터 관통된다.

본 발명의 또 다른 방면에 따르면, 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조를 더 제공하며, 상기 플렉시블 연속체 구조는 플렉시블 연속체 본체 및 자세 피드백 기구를 포함하고, 그 중

상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 원위 구조체, 근위 구조체 및 중간 연결체를 포함하고; 상기 원위 구조체는 원위 스페이서판, 원위 고정판 및 원위 구조골을 포함하며; 상기 근위 구조체는 근위 스페이서판, 근위 고정판 및 근위 구조골을 포함하여; 상기 근위 구조골은 상기 원위 구조골과 일일이 대응되어 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지며; 상기 중간 연결체는 근위 통로 고정판, 원위 통로 고정판 및 구조골 안내 통로를 포함하고, 상기 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 상기 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며; 상기 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 구조골 안내 통로, 상기 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 원위 고정판과 체결 연결되며; 및

상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 포함하고, 그 중 상기 자세 측정 어셈블리는 상기 원위 구조체의 선회 각도값과 길이값을 검출할 수 있도록 배치된다.

일 실시예에서, 상기 자세 측정 어셈블리는 원위 피드백 구조골, 피드백 구조골 안내 통로 및 위치 센서를 포함하고; 상기 위치 센서는 상기 근위 통로 고정판에 체결 연결되며, 상기 원위 피드백 구조골의 일단은 상기 원위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 원위 스페이서판, 상기 피드백 구조골 안내 통로를 관통한 후 상기 위치 센서와 연결된다.

다른 일 실시예에서, 상기 자세 측정 어셈블리는 근위 피드백 구조골과 위치 센서를 포함하고; 상기 위치 센서는 상기 근위 통로 고정판에 체결 연결되며, 상기 근위 피드백 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 상기 근위 스페이서판을 관통한 후 상기 위치 센서와 연결된다.

바람직하게는, 상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 힌지결합 구동체인을 더 포함하며, 상기 힌지결합 구동체인은 회전 베이스시트 및 구동 핸들을 포함하고, 상기 회전 베이스시트는 상기 근위 통로 고정판의 중심에 회전 결합되어, 그 회전축이 상기 근위 통로 고정판에 수직을 이루며; 상기 구동 핸들은 상기 회전 베이스시트와 회전 결합되고, 그 회전축은 상기 근위 통로 고정판과 평행하며, 및 상기 구동 핸들은 슬라이딩 및 회전 가능하게 상기 근위 고정판의 중심으로부터 관통된다.

다른 일 실시예에서, 상기 자세 측정 어셈블리는 제1 관절각도 센서 및 제2 관절각도 센서를 포함하며, 그 중, 상기 제1 관절각도 센서는 상기 회전베이스시트와 상기 근위 통로 고정판 사이의 상대 회전 각도를 측정하기 위한 것이고, 상기 제2 관절각도 센서는 상기 구동 핸들과 상기 회전베이스시트 사이의 상대 회전각도를 측정하기 위한 것이다.

다른 일 실시예에서, 상기 자세 측정 어셈블리는 상기 근위 통로 고정판에 장착되어 상기 근위 고정판 상의 특정점의 거리를 측정하기 위한 3개 이상의 거리 센서를 포함한다.

본 발명이 이상의 기술방안을 채택하여, 다음과 같은 장점을 지닌다: 1. 본 발명은 수동으로 구동되는 원위가 임의의 방향으로 선회할 수 있는 플렉시블 연속체 구조를 제시하였으며, 상기 플렉시블 연속체 구조는 원위 구조체, 중간 연결체, 근위 구조체 및 힌지결합 구동체인을 포함하고, 그 중 원위 구조체는 중간 연결체를 통해 근위 구조체와 연결되며, 따라서, 힌지결합 구동체인을 통해 근위 구조체를 임의의 방향으로 선회하도록 구동시킴으로써, 원위 구조체에 반대 방향으로의 선회 운동을 발생시킬 수 있다. 2. 본 발명에 하나 또는 다수의 피드백 구조체를 포함하는 자세 피드백 기구가 설치되며, 따라서 근위 구조체와 연결어 원위 구조체와 선회 각도, 길이에 소정의 관계를 갖는 가시적인 피드백 구조체를 통해 원위 구조체, 근위 구조체의 자세 피드백을 구현할 수 있다. 3. 본 발명에 원위 피드백 구조골 및 위치 센서를 포함하는 자세 측정 어셈블리가 설치되며, 따라서 원위 구조체 중 원위 피드백 구조골의 길이 변화의 측정을 통해 원위 구조체, 근위 구조체의 자세 측정을 구현할 수 있다. 4. 본 발명에 근위 피드백 구조골 및 위치센서를 포함하는 자세 측정 어셈블리가 설치되며, 따라서, 근위 구조체 중 근위 피드백 구조골의 길이 변화 측정을 통해 원위 구조체, 근위 구조체의 자세 측정을 구현할 수 있다. 5. 본 발명에 제1 관절각도 센서 및 제2 관절각도 센서를 포함하는 자세 측정 어셈블리가 설치되며, 따라서 힌지결합 구동체인 중의 관절각도값 측정을 통해 원위 구조체, 근위 구조체의 자세 측정을 구현할 수 있다. 6. 본 발명에 거리 센서를 포함하는 자세 측정 어셈블리가 설치되며, 따라서 근위 고정판 상의 약간의 특정점의 공간위치 측정을 통해 원위 구조체, 근위 구조체의 자세 측정을 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 힌지결합 구동체인의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 동일자세 피드백 구조체의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 제1 비율 피드백 구조체의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 제2 비율 피드백 구조체의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 근위 구조체의 구조도이다.
도 7은 본 발명이 제1 자세 측정 어셈블리를 적용한 구조도이다.
도 8은 본 발명이 제2 자세 측정 어셈블리를 적용한 구조도이다.
도 9는 본 발명이 제3 자세 측정 어셈블리를 적용한 구조도이다.
도 10은 본 발명이 제4 자세 측정 어셈블리를 적용한 구조도이다.

이하 첨부도면과 실시예를 결합하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.

도 1, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 플렉시블 연속체 구조 본체(10) 및 자세 피드백 구조를 포함한다.

본 발명의 플렉시블 연속체 구조 본체(10)는 원위 구조체(11), 중간 연결체(15), 근위 구조체(16) 및 힌지결합 구동체인(18)을 포함한다. 원위 구조체(11)는 원위 스페이서판(111), 원위 고정판(112) 및 원위 구조골(113)을 포함하며, 그 중 원위 스페이서판(111)은 원위 구조체(11)에 간격을 두고 분포되어, 원위 구조골(113)이 밀릴 때 안정성을 잃는 것을 방지하는 역할을 한다. 근위 구조체(16)는 근위 스페이서판(161), 근위 고정판(162) 및 근위 구조골(163)을 포함하며, 그 중, 근위 스페이서판(161)은 근위 구조체(16)에 간격을 두고 분포되어, 근위 구조골(163)이 밀릴 때 안정성을 잃는 것을 방지하는 역할을 한다. 근위 구조체(16)에 위치하는 근위 구조골(163)과 원위 구조체(11)에 위치하는 원위 구조골(113)은 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어진다. 근위 구조체(16)와 원위 구조체(11)상의 구조골의 수량은 모두 3개 이상이다. 중간 연결체(15)는 근위 통로 고정판(152), 원위 통로 고정판(153), 구조골 안내 통로(151) 및 강성 튜브체(154)를 포함하며, 그 중, 구조골 안내 통로(151)는 근위 통로 고정판(152)과 원위 통로 고정판(153) 사이에 체결 연결되고, 강성 튜브체(154)는 원위 통로 고정판(153)의 원위 구조체(11)에 인접한 측에 체결 연결된다. 구조골의 일단은 근위 고정판(162)과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 근위 스페이서판(161), 구조골 안내 통로(151), 강성 튜브체(154), 원위 스페이서판(111)을 관통한 후 원위 고정판(112)과 체결 연결된다. 구조골 안내 통로(151)의 역할은 구조골이 밀거나 당기는 힘을 받을 때 형상이 변하지 않도록 유지시키는 것이다.

힌지결합 구동체인(18)은 회전 베이스시트(181) 및 구동 핸들(182)을 포함하며, 그 중 회전 베이스시트(181)는 근위 통로 고정판(152)의 중심에 회전 결합되고, 그 회전축은 근위 통로 고정판(152)이 소재하는 평면과 수직을 이룬다. 구동 핸들(182)은 봉 구조이며 선단은 회전 베이스시트(181)와 회전 결합되고, 그 회전축은 근위 통로 고정판(152)이 소재하는 평면과 수직을 이루며, 구동 핸들(182)은 근위 고정판(162)의 중심으로부터 슬라이딩 및 회전 가능하게 관통되고, 또한 구동 핸들(182)의 축선은 근위 고정판(162)과 수직을 이루며, 구동 핸들(182)의 후단에 손으로 잡기 편리한 손잡이가 설치된다. 손으로 구동 핸들(182)을 잡고 공간 내의 임의의 방향으로 선회 시, 근위 고정판(162)은 동일한 방향으로 선회하고, 근위 구조체(16)의 만곡 평면 내에서의 단면 윤곽 형상은 유사 원호형을 유지하며, 나아가 근위 구조체(16) 중의 근위 구조골(163)을 견인하여 근위 구조체(16) 중의 길이에 변화를 발생시킴으로써, 원위 구조체(11)를 일정 비율(상기 비율은 원위 구조골(113)과 근위 구조골(163)의 분포 반경에 의해 공동으로 결정된다)로 반대 방향을 향해 선회시킨다.

본 발명의 자세 피드백 기구는 하나 또는 다수의 피드백 구조체를 포함하며, 피드백 구조체는 동일자세 피드백 구조체(71), 제1 비율 피드백 구조체(72) 또는 제2 비율 피드백 구조체(73)일 수 있다.

도 1, 도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 동일자세 피드백 구조체(71)는 제2 원위 스페이서판(711), 제2 원위 고정판(712), 제2 원위 구조골(713), 제2 근위 구조골(714), 제2 구조골 안내 통로(715) 및 제2 강성 튜브체(716)를 포함하며, 그 중, 제2 구조골 안내 통로(715)는 근위 통로 고정판(152)과 원위 통로 고정판(153) 사이에 체결 연결되고, 제2 근위 구조골(714)은 제2 원위 구조골(713)과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제2 구조골로 이루어지며, 구조골의 일단은 상기 근위 고정판(162)과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 근위 스페이서판(161), 제2 구조골 안내 통로(715), 제2 강성 튜브체(716), 제2 원위 스페이서판(711)을 관통한 후 제2 원위 고정판(712)과 체결 연결된다. 제2 원위 구조골(713)과 제2 근위 구조골(714)의 분포 반경의 비, 및 원위 구조골(113)과 근위 구조골(163)의 분포 반경의 비는 일치하고; 동일자세 피드백 구조체(71)는 원위 구조체(11)의 길이와 일치한다. 이에 따라, 근위 구조체(16)가 선회하도록 구동 시, 동일자세 피드백 구조체(71)에 선회가 발생하며, 또한 선회 각도(선회 평면 방향 각도 및 상기 선회 평면 내에서의 선회 각도 포함) 및 길이는 모두 원위 구조체(11)와 일치한다. 주의할 점은, 동일자세 피드백 구조체(71) 중의 제2 원위 구조골(713), 제2 근위 구조골(714)의 굵기, 수량 및 상응하는 스페이서판, 고정판에서 원주방향을 따르는 분포 각도는 모두 상응하는 원위 구조골(113), 근위 구조골(163)과 다를 수 있다. 동일자세 피드백 구조체(71) 중 제2 원위 스페이서판(711)의 외형 역시 원위 구조체(11) 중의 원위 스페이서판(111)과 다를 수 있다.

도 1, 도 4 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 비율 피드백 구조체(72)는 제3 원위 스페이서판(721), 제3 원위 고정판(722), 제3 원위 구조골(723), 제3 근위 구조골(724), 제3 구조골 안내 통로(725) 및 제3 강성 튜브체(726)를 포함하며, 그 중, 제3 구조골 안내 통로(725)는 근위 통로 고정판(152)과 원위 통로 고정판 (153)사이에 체결 연결되고, 제3 근위 구조골(724)은 제3 원위 구조골(723)과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제3 구조골로 이루어지며, 구조골의 일단은 근위 고정판(162)과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 근위 스페이서판(161), 제3 구조골 안내 통로(725), 제3 강성 튜브체(726), 제3 원위 스페이서판(721)을 관통한 후 제3 원위 고정판(722)과 체결 연결된다. 상기 제3 원위 구조골과 상기 제3 근위 구조골 분포 반경의 비, 및 상기 원위 구조골과 상기 근위 구조골의 분포 반경의 비는 상이하다. 제1 비율 피드백 구조체(72) 중의 제3 원위 구조골(723), 제3 근위 구조골(724)의 수량, 굵기, 분포 반경 및 상응하는 스페이서판, 고정판에서 원주방향을 따르는 분포 각도는 모두 상응하는 원위 구조골(113), 근위 구조골(163)과 다를 수 있다. 따라서, 근위 구조체(16)가 선회하도록 구동 시, 원위 구조체(11)는 반대 방향으로 선회하게 되고, 제1 비율 피드백 구조체(72)의 선회 운동은 즉 원위 구조체(11)와 동일한 선회 평면 방향이나, 상기 선회 평면에서 상이한 선회 각도를 가지며, 이 선회 각도는 원위 구조체(11)의 선회 평면에서의 선회 각도와 하나의 고정된 비율 계수를 나타내고, 상기 비율 계수는 원위 구조골(113), 근위 구조골(163), 제3 원위 구조골(723)과 제3 근위 구조골(724)의 분포반경에 의해 공동으로 결정된다.

도 1, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 제2 비율 피드백 구조체(73)는 제4 원위 스페이서판(731), 제4 원위 고정판(732), 제4 원위 구조골(733), 제4 근위 구조골(734), 제4 구조골 안내 통로(735) 및 제4 강성 튜브체(736)를 포함하며, 그 중, 제4 구조골 안내 통로(735)는 근위 통로 고정판(152)과 원위 통로 고정판(153) 사이에 체결 연결되고, 제4 근위 구조골(734)은 제4 원위 구조골(733)과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제4 구조골로 이루어지며, 구조골의 일단은 근위 고정판(162)과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 근위 스페이서판(161), 제4 구조골 안내 통로(735), 제4 강성 튜브체(736), 제4 원위 스페이서판(731)을 관통한 후 제4 원위 고정판(732)과 체결 연결된다. 제2 비율 피드백 구조체(73) 중의 제4 원위 구조골(733), 제4 근위 구조골(734)의 수량, 굵기 및 상응하는 스페이서판, 고정판 상의 원주방향을 따르는 분포 각도는 모두 상응하는 원위 구조골(113), 근위 구조골(163)과 상이할 수 있다. 또한, 연결 관계를 갖는 각각의 제4 원위 구조골(733)과 상응하는 제4 근위 구조골(734) 사이는 원주 방향에서 간격각을 구비하고, 각각의 간격각의 각도는 동일하다. 이에 따라, 근위 구조체(16)가 선회하도록 구동 시, 원위 구조체(11)는 반대 방향을 향해 선회하게 되고, 제2 비율 피드백 구조체(73)의 선회 평면 방향 각도는 즉 상기 간격각의 각도에 의해 결정된다. 바람직하게는, 상기 간격각이 180°일 때, 제2 비율 피드백 구조체(73)의 선회 평면 방향은 원위 구조체(11)의 선회 평면 방향과 반대이고, 제2 비율 피드백 구조체(73)의 선회는 원위 구조체(16)의 선회와 거울상 관계를 이룬다.

실제 공정에서, 실제 필요에 따라 상기 동일자세 피드백 구조체(71), 제1 비율 피드백 구조체(72) 및 제2 비율 피드백 구조체(73) 중의 하나 또는 다수를 설치할 수 있으며, 관찰자는 가시 위치에 놓인 피드백 구조체를 통해 원위 구조체(11) 및 근위 구조체(16)의 실제 자세를 유추하여 판단할 수 있다. 또한, 상기 동일자세 피드백 구조체, 제1 비율 피드백 구조체와 제2 비율 피드백 구조체에는 원위 스페이서판을 설치하지 않아도 마찬가지로 상기 효과를 구현할 수 있다.

또한, 강성 튜브체(154)에 구조골 안내 통로(151)와 연통되는 구조골 안내용 캐비티 통로가 설치되며, 본 분야의 기술자라면, 구조골을 안내하기 위한 캐비티 통로는 마찬가지로 강성 튜브체(154)에 간격을 두고 분포되는 원위 스페이서판(111) 상의 구조골 통과공에 의해 형성될 수도 있음을 이해할 수 있을 것이다.

또한, 근위 통로 고정판(152)과 원위 통로 고정판(153)은 다수의 지지기둥(156)을 통해 직접 연결된다.

상기 실시예에서, 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 더 포함하며, 자세 측정 어셈블리는 원위 구조체(11) 및 근위 구조체(16)의 선회각도값 및 길이값을 측정하여, 플렉시블 연속체 구조 본체(10)의 자세 파라미터를 정확하게 획득하기 위한 것이다. 본 발명은 다수의 자세 측정 어셈블리를 제안하였으며, 이하 각각 설명한다.

실시예 1:

도 7에 도시된 바와 같이, 본 실시예 중의 자세 측정 어셈블리는 원위 피드백 구조골(191), 피드백 구조골 안내 통로(192) 및 위치 센서(193)를 포함한다. 그 중, 위치 센서(193)는 근위 통로 고정판(152)에 체결 연결되며, 원위 피드백 구조골(191)의 일단은 원위 고정판(112)과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 원위 스페이서판(111), 강성 튜브체(154), 피드백 구조골 안내 통로(192)를 관통한 후 위치 센서(193)와 연결된다. 본 실시예에서, 원위 구조체(11)에 선회가 발생 시, 원위 피드백 구조골(191)의 원위 구조체(11)에서의 길이를 변경시키게 되며, 이에 따라 원위 피드백 구조골(191)과 위치 센서(193)의 연결단에 위치 이동이 발생하여, 위치 센서(193)에 의해 감지된다. 원위 구조체(11)에 분포된 비공면의 3개 이상의 원위 피드백 구조골(191)의 길이의 측정을 통해 원위 구조체(11)의 선회각도값 및 길이값을 계산할 수 있으며, 그 중 선회각도값은 원위 구조체(11)의 선회평면 방향각도값 및 상기 선회평면 중의 선회각도값을 포함한다. 따라서 원위 구조골(113)과 근위 구조골(163)의 분포 반경 및 길이를 근거로 근위 구조체(16)의 선회 각도값과 길이값을 획득할 수 있다.

또한, 위치 센서(193)는 슬라이딩블록 직선형 위치 센서를 채택하며, 위치 센서(193) 중의 슬라이딩블록(194)은 원위 피드백 구조골(191)과 체결 연결된다.

또한, 근위 통로 고정판(152)과 원위 통로 고정판(153) 사이에 제3 통로 고정판(199)이 설치되며, 피드백 구조골 안내 통로(192)의 일단은 원위 통로 고정판(153)과 체결 연결되고, 타단은 제3 통로 고정판(199)과 체결 연결된다.

실시예 2:

도 8에 도시된 바와 같이, 본 실시예 중의 자세 측정 어셈블리는 근위 피드백 구조골(195)과 위치 센서(193)를 포함한다. 그 중 위치 센서(193)는 근위 통로 고정판(152)에 고정 결합되며, 근위 피드백 구조골(195)의 일단은 근위 고정판(162)에 체결 연결되고, 타단은 근위 스페이서판(161), 근위 통로 고정판(152)을 관통한 후 위치 센서(193)와 연결된다. 본 실시예에서, 근위 구조체(16)의 선회 운동은 근위 피드백 구조골(195)의 근위 구조체(16)에서의 길이를 변경시키게 되며, 이에 따라 근위 피드백 구조골(195)과 위치 센서(193)의 연결단에 위치 이동이 발생하여 위치 센서(193)에 의해 감지된다. 근위 구조체(16)에 분포된 비공면의 3개 이상의 근위 피드백 구조골(195)의 길이의 측정을 통해 근위 구조체(16)의 선회각도값 및 길이값을 계산할 수 있으며, 그 중 선회각도값은 근위 구조체(16)의 선회평면 방향각도값 및 상기 선회평면 중의 선회각도값을 포함한다. 따라서 원위 구조골(113)과 근위 구조골(163)의 분포 반경 및 길이를 근거로 원위 구조체(11)의 선회 각도값과 길이값을 획득할 수 있다.

또한, 위치 센서(193)는 슬라이딩블록 직선형 위치 센서를 채택하며, 위치 센서(193) 중의 슬라이딩블록(194)은 근위 피드백 구조골(195)과 체결 연결된다.

실시예 3:

도 9에 도시된 바와 같이, 본 실시예 중의 자세 측정 어셈블리는 제1 관절각도 센서(501) 및 제2 관절각도 센서(502)를 포함한다. 그 중, 제1 관절각도 센서(501)는 회전베이스시트(181)와 근위 통로 고정판(152) 사이의 상대 회전 각도를 측정하기 위한 것이며, 이에 따라 근위 구조체(16)의 선회평면 방향 각도를 추가적으로 획득할 수 있다. 제2 관절각도 센서(502)는 구동 핸들(182)과 회전베이스시트(181) 사이의 상대 회전각도를 측정하기 위한 것으로서, 이에 따라 근위 구조체(16)의 상기 선회 평면에서의 선회각도를 추가적으로 획득할 수 있다. 상기 측정된 각도를 근거로 근위 구조체(16)의 선회각도값을 획득할 수 있으며, 따라서 원위 구조골(113)과 근위 구조골(163)의 분포 반경을 근거로 원위 구조체(11)의 선회각도값을 획득할 수 있다.

실시예 4:

도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예 중의 자세 측정 어셈블리는 근위 통로 고정판(152)에 장착되어, 근위 고정판(162) 상의 특정점의 거리를 측정하기 위한 3개 이상의 거리 센서(601)를 포함한다. 거리 센서(601)는 적외선, 레이저 등 광학 거리 센서를 선택할 수 있으며, 근위 고정판(162) 상의 적어도 3개의 특정점으로부터 근위 통로 고정판(152)까지의 거리 측정을 통해, 근위 통로 고정판(152)에 대한 근위 고정판(162)의 방향과 위치를 획득함으로서, 근위 구조체(16)의 선회각도값과 길이값을 획득할 수 있으며, 따라서 원위 구조골(113)과 근위 구조골(163)의 분포 반경과 길이를 근거로 원위 구조체(11)의 선회각도값과 길이값을 획득할 수 있다.

본 발명은 이상의 실시예로만 설명하였으나, 각 부재의 구조, 설치 위치 및 이들의 연결은 모두 변화가 있을 수 있다. 본 발명의 기술방안을 기초로, 본 발명의 원리에 따라 개별 부재에 대해 실시되는 개선 또는 등가의 변환은 모두 본 발명의 보호 범위 밖으로 배제되어서는 안 된다.

Claims

자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조에 있어서,
플렉시블 연속체 구조 본체 및 자세 피드백 기구를 포함하며;
상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 원위 구조체, 근위 구조체 및 중간 연결체를 포함하고; 상기 원위 구조체는 원위 스페이서판, 원위 고정판 및 원위 구조골을 포함하며; 상기 근위 구조체는 근위 스페이서판, 근위 고정판 및 근위 구조골을 포함하여; 상기 근위 구조골은 상기 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지며; 상기 중간 연결체는 근위 통로 고정판, 원위 통로 고정판 및 구조골 안내 통로를 포함하고, 상기 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며; 상기 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 구조골 안내 통로, 원위 스페이서판을 관통한 후 원위 고정판과 체결 연결되며;
상기 자세 피드백 기구는 동일자세 피드백 구조체, 제1 비율 피드백 구조체 및 제2 비율 피드백 구조체 중의 하나 또는 다수를 포함하며; 그 중
상기 동일자세 피드백 구조체는 제2 원위 스페이서판, 제2 원위 고정판, 제2 원위 구조골, 제2 근위 구조골 및 제2 구조골 안내 통로를 포함하여; 상기 제2 구조골 안내 통로가 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되고, 상기 제2 근위 구조골은 제2 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제2 구조골로 이루어지며, 상기 제2 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제2 구조골 안내 통로, 상기 제2 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 제2 원위 고정판과 체결 연결되며; 상기 제2 원위 구조골과 상기 제2 근위 구조골 분포 반경의 비, 및 상기 원위 구조골과 상기 근위 구조골 분포 반경의 비는 일치하고; 상기 동일자세 피드백 구조체는 상기 원위 구조체의 길이와 일치하며;
상기 제1 비율 피드백 구조체는 제3 원위 스페이서판, 제3 원위 고정판, 제3 원위 구조골, 제3 근위 구조골 및 제3 구조골 안내 통로를 포함하여; 상기 제3 구조골 안내 통로가 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되고, 상기 제3 근위 구조골은 제3 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제3 구조골로 이루어지며, 상기 제3 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제3 구조골 안내 통로, 상기 제3 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 제3 원위 고정판과 체결 연결되며; 상기 제3 원위 구조골과 상기 제3 근위 구조골 분포 반경의 비, 및 상기 원위 구조골과 상기 근위 구조골의 분포 반경의 비는 상이하며;
상기 제2 비율 피드백 구조체는 제4 원위 스페이서판, 제4 원위 고정판, 제4 원위 구조골, 제4 근위 구조골 및 제4 구조골 안내 통로를 포함하여; 상기 제4 구조골 안내 통로가 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되고, 상기 제4 근위 구조골은 제4 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제4 구조골로 이루어지며, 상기 제4 근위 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제4 구조골 안내 통로, 상기 제4 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 제4 원위 고정판과 체결 연결되며; 연결관계를 갖는 각각의 상기 제4 원위 구조골과 상응하는 상기 제4 근위 구조골 사이는 원주방향에서 간격각을 구비하고, 각각의 상기 간격각의 각도는 동일한 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제1항에 있어서,
상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 힌지결합 구동체인을 더 포함하며, 상기 힌지결합 구동체인은 회전 베이스시트 및 구동 핸들을 포함하고, 상기 회전 베이스시트는 상기 근위 통로 고정판의 중심에 회전 결합되어, 그 회전축이 상기 근위 통로 고정판과 수직을 이루며; 상기 구동 핸들은 봉 구조이면서 선단이 상기 회전 베이스시트와 회전 결합되고, 그 회전축은 상기 근위 통로 고정판과 평행하며, 상기 구동 핸들이 슬라이딩 및 회전 가능하게 상기 근위 고정판의 중심으로부터 관통되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제1항에 있어서,
상기 중간 연결체는 강성 튜브체를 더 포함하며, 상기 강성 튜브체는 상기 원위 통로 고정판의 상기 원위 구조체에 인접한 측에 체결 연결되고, 상기 강성 튜브체에 상기 구조골 안내 통로와 연통되는 캐비티 통로가 설치되어, 상기 구조골이 상기 캐비티 통로로부터 관통되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제3항에 있어서,
상기 자세 피드백 기구에 동일자세 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 동일자세 피드백 구조체는 제2 강성 튜브체를 더 포함하여, 상기 제2 구조골이 제2 강성 튜브체로부터 관통되고; 상기 자세 피드백 기구에 제1 비율 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 제1 비율 피드백 구조체는 제3 강성 튜브체를 더 포함하여, 상기 제3 구조골이 제3 강성 튜브체로부터 관통되며; 및 상기 자세 피드백 기구에 제2 비율 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 제2 비율 피드백 구조체는 제4 강성 튜브체를 더 포함하여, 상기 제4 구조골이 제4 강성 튜브체로부터 관통되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제1항에 있어서,
상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 더 포함하며, 상기 자세 측정 어셈블리는 원위 피드백 구조골, 피드백 구조골 안내 통로 및 위치 센서를 포함하고; 상기 위치 센서는 상기 근위 통로 고정판에 체결 연결되며, 상기 원위 피드백 구조골의 일단은 상기 원위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 원위 스페이서판, 상기 피드백 구조골 안내 통로를 관통한 후 상기 위치 센서와 연결되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제5항에 있어서,
상기 근위 통로 고정판과 상기 원위 통로 고정판 사이에 제3 통로 고정판이 설치되며, 상기 피드백 구조골 안내 통로는 상기 제3 통로 고정판과 상기 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제1항에 있어서,
상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 더 포함하며, 상기 자세 측정 어셈블리는 근위 피드백 구조골과 위치 센서를 포함하고, 상기 위치 센서는 상기 근위 통로 고정판에 체결 연결되며, 상기 근위 피드백 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 상기 근위 스페이서판을 관통한 후 상기 위치 센서와 연결되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제2항에 있어서,
상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 더 포함하고, 상기 자세 측정 어셈블리는 제1 관절각도 센서 및 제2 관절각도 센서를 포함하며, 그 중, 상기 제1 관절각도 센서는 상기 회전베이스시트와 상기 근위 통로 고정판 사이의 상대 회전 각도를 측정하기 위한 것이고, 상기 제2 관절각도 센서는 상기 구동 핸들과 상기 회전베이스시트 사이의 상대 회전각도를 측정하기 위한 것임을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제1항에 있어서,
상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 더 포함하며, 상기 자세 측정 어셈블리는 상기 근위 통로 고정판에 장착되어 상기 근위 고정판 상의 특정점의 거리를 측정하기 위한 3개 이상의 거리 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제5항 또는 제7항에 있어서,
상기 위치 센서는 슬라이딩블록 직선형 위치 센서를 채택하는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조에 있어서,
플렉시블 연속체 구조 본체 및 자세 피드백 기구를 포함하며;
상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 원위 구조체, 근위 구조체 및 중간 연결체를 포함하고; 상기 원위 구조체는 원위 스페이서판, 원위 고정판 및 원위 구조골을 포함하며; 상기 근위 구조체는 근위 스페이서판, 근위 고정판 및 근위 구조골을 포함하고; 상기 근위 구조골은 상기 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지며; 상기 중간 연결체는 근위 통로 고정판, 원위 통로 고정판 및 구조골 안내 통로를 포함하고, 상기 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 상기 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며; 상기 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 구조골 안내 통로, 상기 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 원위 고정판과 체결 연결되며; 및
상기 자세 피드백 기구는 동일자세 피드백 구조체, 제1 비율 피드백 구조체 및 제2 비율 피드백 구조체 중의 하나 또는 다수를 포함하며; 그 중
상기 동일자세 피드백 구조체는 제2 원위 고정판, 제2 원위 구조골, 제2 근위 구조골 및 제2 구조골 안내 통로를 포함하고; 상기 제2 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며, 상기 제2 근위 구조골은 제2 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제2 구조골로 이루어지며, 상기 제2 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제2 구조골 안내 통로를 관통한 후 상기 제2 원위 고정판과 체결 연결되며; 상기 제2 원위 구조골과 상기 제2 근위 구조골 분포 반경의 비, 및 상기 원위 구조골과 상기 근위 구조골 분포 반경의 비는 일치하고; 상기 제1 비율 피드백 구조체는 제3 원위 고정판, 제3 원위 구조골, 제3 근위 구조골 및 제3 구조골 안내 통로를 포함하고; 상기 제3 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며, 상기 제3 근위 구조골은 제3 원위 구조골과 일일이 대응되어 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제3 구조골로 이루어지며, 상기 제3 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제3 구조골 안내 통로를 관통한 후 상기 제3 원위 고정판과 체결 연결되며; 상기 제3 원위 구조골과 상기 제3 근위 구조골 분포 반경의 비, 및 상기 원위 구조골과 상기 근위 구조골의 분포 반경의 비는 상이하며;
상기 제2 비율 피드백 구조체는 제4 원위 고정판, 제4 원위 구조골, 제4 근위 구조골 및 제4 구조골 안내 통로를 포함하고; 상기 제4 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며, 상기 제4 근위 구조골은 제4 원위 구조골과 일일이 대응하여 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 제4 구조골로 이루어지며, 상기 제4 근위 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 제4 구조골 안내 통로를 관통한 후 상기 제4 원위 고정판과 체결 연결되며; 연결관계를 갖는 각각의 상기 제4 원위 구조골과 상응하는 상기 제4 근위 구조골 사이는 원주방향에서 간격각을 구비하고, 각각의 상기 간격각의 각도는 동일한 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제11항에 있어서,
상기 자세 피드백 기구에 동일자세 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 동일자세 피드백 구조체는 제2 원위 스페이서판을 더 포함하며, 그 중 상기 제2 구조골의 타단이 상기 제2 구조골 안내 통로를 관통한 후, 상기 제2 원위 스페이서판을 더 관통한 후 상기 제2 원위 고정판과 체결 연결되고; 상기 자세 피드백 기구에 제1 비율 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 제1 비율 피드백 구조체는 제3 원위 스페이서판을 더 포함하며, 그 중 상기 제3 구조골의 타단이 상기 제3 구조골 안내 통로를 관통한 후, 상기 제3 원위 스페이서판을 더 관통한 후 상기 제3 원위 고정판과 체결 연결되며; 및 상기 자세 피드백 기구에 제2 비율 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 제2 비율 피드백 구조체는 제4 원위 스페이서판을 더 포함하며, 그 중 상기 제4 구조골의 타단이 상기 제4 구조골 안내 통로를 관통한 후, 상기 제4 원위 스페이서판을 더 관통한 후 상기 제4 원위 고정판과 체결 연결되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제11항에 있어서,
상기 자세 피드백 기구에 동일자세 피드백 구조체가 포함된 경우, 상기 동일자세 피드백 구조체는 제2 원위 스페이서판을 더 포함하며, 그 중 상기 제2 구조골의 타단이 상기 제2 구조골 안내 통로를 관통한 후, 상기 제2 원위 스페이서판을 더 관통하여 상기 제2 원위 고정판과 체결 연결되고; 및 상기 동일자세 피드백 구조체는 상기 원위 구조체의 길이와 일치하는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제11항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 힌지결합 구동체인을 더 포함하며, 상기 힌지결합 구동체인은 회전 베이스시트 및 구동 핸들을 포함하고, 상기 회전 베이스시트는 상기 근위 통로 고정판의 중심에 회전 결합되어, 그 회전축이 상기 근위 통로 고정판과 수직을 이루며; 상기 구동 핸들은 상기 회전 베이스시트와 회전 결합되고, 그 회전축은 상기 근위 통로 고정판과 평행하며, 및 상기 구동 핸들은 슬라이딩 및 회전 가능하게 상기 근위 고정판의 중심으로부터 관통되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제11항 내지 제13항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 중간 연결체는 강성 튜브체를 더 포함하며, 상기 강성 튜브체는 상기 원위 통로 고정판의 상기 원위 구조체에 인접한 측에 체결 연결되고, 상기 강성 튜브체에 상기 구조골 안내 통로와 연통되는 캐비티 통로가 설치되어, 상기 구조골이 상기 캐비티 통로로부터 관통되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조에 있어서,
플렉시블 연속체 구조 본체 및 자세 피드백 기구를 포함하며;
상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 원위 구조체, 근위 구조체 및 중간 연결체를 포함하고; 상기 원위 구조체는 원위 스페이서판, 원위 고정판 및 원위 구조골을 포함하며; 상기 근위 구조체는 근위 스페이서판, 근위 고정판 및 근위 구조골을 포함하여; 상기 근위 구조골은 상기 원위 구조골과 일일이 대응되어 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지며; 상기 중간 연결체는 근위 통로 고정판, 원위 통로 고정판 및 구조골 안내 통로를 포함하고, 상기 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 상기 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며; 상기 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 구조골 안내 통로, 상기 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 원위 고정판과 체결 연결되며; 및
상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 포함하고, 그 중 상기 자세 측정 어셈블리는 상기 원위 구조체의 선회 각도값과 길이값을 검출할 수 있도록 배치되고,
상기 자세 측정 어셈블리는 원위 피드백 구조골 및 위치 센서를 포함하고; 상기 위치 센서는 상기 근위 통로 고정판에 체결 연결되며, 상기 원위 피드백 구조골의 일단은 상기 원위 고정판과 체결 연결되고, 상기 원위 피드백 구조골의 타단은 상기 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 위치 센서와 연결되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제16항에 있어서,
상기 자세 측정 어셈블리는 피드백 구조골 안내 통로를 포함하고; 상기 원위 피드백 구조골의 타단은 순차적으로 상기 원위 스페이서판 및 상기 피드백 구조골 안내 통로를 관통한 후 상기 위치 센서와 연결되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조에 있어서,
플렉시블 연속체 구조 본체 및 자세 피드백 기구를 포함하며;
상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 원위 구조체, 근위 구조체 및 중간 연결체를 포함하고; 상기 원위 구조체는 원위 스페이서판, 원위 고정판 및 원위 구조골을 포함하며; 상기 근위 구조체는 근위 스페이서판, 근위 고정판 및 근위 구조골을 포함하여; 상기 근위 구조골은 상기 원위 구조골과 일일이 대응되어 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지며; 상기 중간 연결체는 근위 통로 고정판, 원위 통로 고정판 및 구조골 안내 통로를 포함하고, 상기 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 상기 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며; 상기 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 구조골 안내 통로, 상기 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 원위 고정판과 체결 연결되며; 및
상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 포함하고, 그 중 상기 자세 측정 어셈블리는 상기 원위 구조체의 선회 각도값과 길이값을 검출할 수 있도록 배치되고,
상기 자세 측정 어셈블리는 근위 피드백 구조골과 위치 센서를 포함하고; 상기 위치 센서는 상기 근위 통로 고정판에 체결 연결되며, 상기 근위 피드백 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 상기 근위 스페이서판을 관통한 후 상기 위치 센서와 연결되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조에 있어서,
플렉시블 연속체 구조 본체 및 자세 피드백 기구를 포함하며;
상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 원위 구조체, 근위 구조체 및 중간 연결체를 포함하고; 상기 원위 구조체는 원위 스페이서판, 원위 고정판 및 원위 구조골을 포함하며; 상기 근위 구조체는 근위 스페이서판, 근위 고정판 및 근위 구조골을 포함하여; 상기 근위 구조골은 상기 원위 구조골과 일일이 대응되어 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지며; 상기 중간 연결체는 근위 통로 고정판, 원위 통로 고정판 및 구조골 안내 통로를 포함하고, 상기 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 상기 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며; 상기 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 구조골 안내 통로, 상기 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 원위 고정판과 체결 연결되며; 및
상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 포함하고, 그 중 상기 자세 측정 어셈블리는 상기 원위 구조체의 선회 각도값과 길이값을 검출할 수 있도록 배치되고,
상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 힌지결합 구동체인을 더 포함하며, 상기 힌지결합 구동체인은 회전 베이스시트 및 구동 핸들을 포함하고, 상기 회전 베이스시트는 상기 근위 통로 고정판의 중심에 회전 결합되어, 그 회전축이 상기 근위 통로 고정판에 수직을 이루며; 상기 구동 핸들은 상기 회전 베이스시트와 회전 결합되고, 그 회전축은 상기 근위 통로 고정판과 평행하며, 및 상기 구동 핸들은 슬라이딩 및 회전 가능하게 상기 근위 고정판의 중심으로부터 관통되는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
제19항에 있어서,
상기 자세 측정 어셈블리는 제1 관절각도 센서 및 제2 관절각도 센서를 포함하며, 그 중, 상기 제1 관절각도 센서는 상기 회전베이스시트와 상기 근위 통로 고정판 사이의 상대 회전 각도를 측정하기 위한 것이고, 상기 제2 관절각도 센서는 상기 구동 핸들과 상기 회전베이스시트 사이의 상대 회전각도를 측정하기 위한 것임을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.
자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조에 있어서,
플렉시블 연속체 구조 본체 및 자세 피드백 기구를 포함하며;
상기 플렉시블 연속체 구조 본체는 원위 구조체, 근위 구조체 및 중간 연결체를 포함하고; 상기 원위 구조체는 원위 스페이서판, 원위 고정판 및 원위 구조골을 포함하며; 상기 근위 구조체는 근위 스페이서판, 근위 고정판 및 근위 구조골을 포함하여; 상기 근위 구조골은 상기 원위 구조골과 일일이 대응되어 체결 연결되거나 또는 동일한 하나의 구조골로 이루어지며; 상기 중간 연결체는 근위 통로 고정판, 원위 통로 고정판 및 구조골 안내 통로를 포함하고, 상기 구조골 안내 통로는 상기 근위 통로 고정판과 상기 원위 통로 고정판 사이에 체결 연결되며; 상기 구조골의 일단은 상기 근위 고정판과 체결 연결되고, 타단은 순차적으로 상기 근위 스페이서판, 상기 구조골 안내 통로, 상기 원위 스페이서판을 관통한 후 상기 원위 고정판과 체결 연결되며; 및
상기 자세 피드백 기구는 자세 측정 어셈블리를 포함하고, 그 중 상기 자세 측정 어셈블리는 상기 원위 구조체의 선회 각도값과 길이값을 검출할 수 있도록 배치되고,
상기 자세 측정 어셈블리는 상기 근위 통로 고정판에 장착되어 상기 근위 고정판 상의 특정점의 거리를 측정하기 위한 3개 이상의 거리 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 자세 피드백을 구현할 수 있는 플렉시블 연속체 구조.