KR102549111B1 - 수술용 로봇의 제어 장치 및 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수술용 로봇의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 마스터 입력장치의 입력 방식에 따라 접촉 모드와 비접촉 모드로 운용하면서 동작 모드의 연동에 따라 엔드 이펙터의 동작 스케일을 조정하는 수술용 로봇의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다. 이를 위해 엔드 이펙터부를 동작시키는 수술용 로봇의 동작 제어명령이 접촉 모드 및 비접촉 모드에 따라 사용자에 의해 입력되는 마스터 입력 장치부, 접촉 모드와 비접촉 모드에 따라 생성된 동작 제어명령을 마스터 입력 장치부로부터 전송받으며, 접촉 모드와 비접촉 모드에 기초하여 엔드 이펙터부의 동작 스케일 조절명령을 생성하는 마스터 제어부, 동작 제어명령 및 동작 스케일 조절명령에 따라 엔드 이펙터부를 동작시키는 슬레이브 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 제어 장치가 개시된다.

Description

수술용 로봇의 제어 장치 및 제어 방법{Control apparatus for surgical robot and thereof method}

본 발명은 수술용 로봇의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마스터 입력장치의 입력 방식에 따라 접촉 모드와 비접촉 모드로 운용하면서 동작 모드의 연동에 따라 엔드 이펙터의 동작 스케일을 조정하는 수술용 로봇의 제어 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.

선행특허문헌인 대한민국 공개특허공보 KR 10-2019-0126331에는 외과수술에서 의료기기를 비접촉 방식인 제스처로서 제어하기 위한 시스템 및 방법이 개시되어 있다. 상기한 선행특허문헌에 따르면 제스처를 인식하여 의료기기를 동작시킬 수 있는 방법 및 시스템이 개시되어 있을 뿐 의료기기를 실제적으로 동작시키기 위해 엔드 이펙터의 모션 스케일에 대한 스케일 조정 비를 어떻게 조정하여야 하는지에 대한 해결 방안은 공지되어 있지 않다.

이에 더 나아가 정밀 제어가 필요한 동작 모드와 움직임이 큰 제어가 필요한 동작 모드에 따른 엔드 이펙터의 스케일 조정에 대한 기술의 개발이 필요하며, 이러한 스케일 조정시에 각 동작 모드를 어떻게 인식하고 제어할 것인지에 대한 기술의 개발이 필요하다.

대한민국 공개특허공보 KR 10-2019-0126331

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 마스터에 구비된 입력 장치의 입력 방식에 따라 접촉 모드와 비접촉 모드로 구분하여 엔드 이펙터의 스케일 조정을 변화시키고, 스케일 조정에 따라 엔드 이펙터의 움직임을 정밀하게 제어하거나 또는 움직임이 크도록 제어할 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.

그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 엔드 이펙터부를 동작시키는 수술용 로봇의 동작 제어명령이 접촉 모드 및 비접촉 모드에 따라 사용자에 의해 입력되는 마스터 입력 장치부, 접촉 모드와 비접촉 모드에 따라 생성된 동작 제어명령을 마스터 입력 장치부로부터 전송받으며, 접촉 모드와 비접촉 모드에 기초하여 엔드 이펙터부의 동작 스케일 조절명령을 생성하는 마스터 제어부, 동작 제어명령 및 동작 스케일 조절명령에 따라 엔드 이펙터부를 동작시키는 슬레이브 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 제어 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

또한, 마스터 입력 장치부는 비접촉 모드에서 입력장치가 표면에 접촉하지 않으면서 비접촉 동작 제어명령을 생성하는 비접촉 입력 장치부, 비접촉 입력 장치부에 비해 상대적으로 정밀한 움직임이 요구되는 접촉 모드에서 입력장치가 표면에 접촉함으로써 접촉 동작 제어명령을 생성하는 접촉 입력 장치부를 포함한다.

또한, 마스터 제어부는 접촉 동작 제어명령과 비접촉 동작 제어명령을 수신하는 입력장치 선택 제어부, 접촉 입력 장치부에서 생성된 접촉 동작 제어명령에 따라 접촉 동작 스케일 조절명령을 생성하는 접촉 모드 제어부, 비접촉 입력 장치부에서 생성된 비접촉 동작 제어명령에 따라 비접촉 동작 스케일 조절명령을 생성하는 비접촉 모드 제어부를 포함한다.

또한, 접촉 동작 스케일 조절명령에 따라 엔드 이펙트부의 동작 스케일을 감소시키는 명령을 생성하여 슬레이브 제어부로 전송하는 동작 스케일 감소 조절부, 비접촉 동작 스케일 조절명령에 따라 엔드 이펙트부의 동작 스케일을 증가시키는 명령을 생성하여 슬레이브 제어부로 전송하는 동작 스케일 증가 조절부를 구비하는 동작 스케일 조절부를 더 포함한다.

또한, 동작 스케일의 스케일 변환 비율을 설정하는 변환비율 설정부를 더 포함한다.

한편, 본 발명의 목적은 접촉 입력 장치부의 입력에 따라 엔드 이펙터부를 동작시키는 동작 스케일을 감소시키고, 비접촉 입력 장치부의 입력에 따라 동작 스케일을 증가시키는 동작 스케일 조절부, 접촉 입력 장치부에서 생성한 접촉 동작 제어명령과 동작 스케일의 감소 제어정보에 따라 엔드 이펙터부를 구동시키는 접촉 구동 제어부, 비접촉 입력 장치부에서 생성한 비접촉 동작 제어명령과 동작 스케일의 증가 제어정보에 따라 엔드 이펙터부의 동작 거리를 접촉 구동 제어부에 비해 상대적으로 크게 구동시키는 비접촉 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 제어 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.

한편, 본 발명의 목적은 마스터 입력 장치부의 입력 방식에 따라 접촉 모드 또는 비접촉 모드로 동작하는 단계, 클러치부의 동작에 의해 마스터와 슬레이브의 연결을 해제하는 단계, 입력 방식의 변경을 감지하는 단계, 클러치부의 동작에 의해 마스터와 슬레이브를 연결하는 단계, 접촉 모드에서 비접촉 모드로 또는 비접촉 모드에서 접촉 모드로 모드가 변경되는 단계, 모드의 변경에 따라 엔드 이펙터부의 스케일의 증감을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 제어 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.

입력 방식의 변경을 감지하는 단계는 표면접촉 감지부에서 접촉 입력 장치부의 표면 접촉을 감지하거나 또는 접촉 입력 장치부와 비접촉 입력 장치부 중 어느 하나에서 구동 제어명령이 생성된 경우에 입력 방식의 변경을 감지할 수 있다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 종래에 일정하게 설정된 동작 스케일 조정비에 따라 마스터 입력장치가 크게 움직여도 엔드 이펙터가 작은 움직임을 가질 수 밖에 없어 사용자의 피로도가 증가하는 문제점을 해결하기 위해 접촉 모드와 비접촉 모드에 따라 동작 스케일을 조정함으로써 사용자의 피로도를 감소시키고, 더 나아가 접촉 모드시에 사용자의 손가락을 이용하여 가장 정밀한 동작을 생성함으로써 이와 연동되어 엔드 이펙터가 정밀한 동작을 할 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수술용 로봇의 제어 장치의 대략적인 구성을 도시한 도면이고,
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 마스터 입력 장치부의 입력에 따라 접촉 모드와 비접촉 모드로 구동되면서 동작 스케일이 조정되어 엔드 이펙터부를 구동시키는 것을 도시한 도면이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 비접촉 모드에서 접촉 모드로 전환되면서 동작 스케일이 감소 조절되는 방법을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 접촉 모드에서 비접촉 모드로 전환되면서 동작 스케일이 증가 조절되는 방법을 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 수술용 로봇의 제어 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 원격지 마스터부(100)와 로컬지 슬레이브부(300)를 포함한다. 원격지 마스터부(100)는 사용자가 원격지에서 로컬지 슬레이브부(300)의 수술 로봇 등을 제어하기 위한 장치를 구비한다. 또한, 로컬지 슬레이브부(300)는 로컬지에서 원격지 마스터부(100)의 제어 명령에 따라 구동 동작을 하는 수술용 로봇 등을 구비한다.

원격지 마스터부(100)는 마스터 입력 장치부(110), 표면접촉 감지부(120), 클러치부(130), 마스터 제어부(140)를 포함한다.

마스터 입력 장치부(110)는 마스터에 구비된 입력 장치로서 엔드 이펙터부(320)를 동작시키는 수술용 로봇의 동작 제어명령을 생성한다. 이때, 마스터 입력 장치부(110)는 적어도 2가지 방식의 입력 장치를 구비할 수 있다. 일예로서 비접촉 입력 장치부(111)와 접촉 입력 장치부(112)를 포함한다.

비접촉 입력 장치부(111)는 비접촉 모드에서 입력장치가 표면에 접촉하지 않으면서 엔드 이펙터부(320)를 구동하는 비접촉 동작 제어명령을 생성한다. 즉, 비접촉 입력 장치부(111)는 후술하는 접촉 입력 장치부(112)를 제외한 종래의 기존 3차원 입력 장치를 모두 포함할 수 있다. 일예로서 마스터 입력 장치인 마스터 핸들을 허공에서 조작하는 입력 장치로서, 암레스트에 팔꿈치를 거치한 상태에서 앞 팔 전체를 이용해 허공에서 거칠게 움직일 때 사용하는 입력 장치이다. 마스터 핸들은 3차원 조이스틱일 수 있다.

비접촉 입력 장치부(111)를 사용하여 엔드 이펙터부(320)를 구동시키는 경우에는 기존 병변에서 멀리 있는 다른 병변으로 먼 거리를 움직이거나 또는 봉합사를 잡아당기는 것과 같이 낮은 움직임 정밀도를 요구하면서 큰 움직임 또는 먼 거리의 이동이 필요한 구동 입력에 적합하다.

접촉 입력 장치부(112)는 비접촉 입력 장치부(111)에 비해 상대적으로 정밀한 움직임이 요구되는 접촉 모드에서 입력장치가 표면에 접촉함으로써 엔드 이펙터부(320)를 구동하는 접촉 동작 제어명령을 생성한다. 일예로서 접촉 입력 장치부(112)는 펜 타입 방식의 3차원 입력 펜부(도면 미도시)와 터치 패널부(도면 미도시)로 조합 구성될 수 있다.

3차원 입력 펜부는 펜부의 끝단이 터치 패널부에 접촉된 상태에서 사용자의 움직임에 따라 3차원 좌표를 생성한다. 터치 패널부는 3차원 입력 펜부와 서로 연동하여 3차원 입력 펜부의 접촉 여부를 감지하고, 접촉에 따라 3차원 좌표를 생성한다. 일예로서 2차원의 x,y 좌표는 터치 패널부의 평면 좌표로부터 생성하고, z 좌표는 입력 펜부의 앞 단에 높이 변화를 측정할 수 있는 높이변화 측정부를 구성함으로써 3차원 좌표를 생성할 수 있다. 생성된 3차원 좌표는 엔드 이펙터부(320)를 구동시키는 동작 제어명령이다.

3차원 입력 펜부와 터치 패널부의 사용을 좀 더 자세히 설명하면, 암레스트에 앞 팔을 전체적으로 거치하고 사용자의 손과 3차원 입력 펜부의 끝단을 터치 패널부에 접촉시킨 상태에서 3차원 입력 펜부를 잡고 있는 엄지, 검지, 중지의 손가락과 손목을 이용함으로써 정밀한 움직임을 요구할 때 사용하는 입력 장치이다.

접촉 입력 장치부(112)를 사용하여 엔드 이펙터부(320)를 구동시키는 경우에는 병변 근처에서 봉합 동작을 하거나 또는 좁은 공간에서의 로봇 수술과 같이 높은 움직임 정밀도를 요구하면서 작은 움직임 또는 짧은 거리의 이동이 필요한 구동 입력에 적합하다.

표면접촉 감지부(120)는 3차원 입력 펜부 또는 터치 패널부로부터 터치 패널의 표면에 3차원 입력 펜부가 접촉했는지를 감지한다. 접촉 여부를 감지하면 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 표면접촉 감지부(120)는 후술하는 마스터 제어부(140)의 접촉 모드 제어부(141) 또는 입력장치 선택 제어부(143)로 접촉 감지 신호를 전송함으로써 비접촉 모드에서 접촉 모드로 동작하도록 한다. 접촉 모드의 경우에는 접촉 입력 장치부(112)에서 생성된 동작 제어명령을 기초로 엔드 이펙터부(320)를 구동시키고, 비접촉 모드의 경우에는 비접촉 입력 장치부(111)에서 생성된 동작 제어명령을 기초로 엔드 이펙터부(320)를 구동시킨다. 한편, 표면접촉 감지부(120)에서 접촉 감지 신호를 생성하지 않는 경우에는 특별히 조건을 설정한 경우를 제외하고는 일반적으로 비접촉 모드로 동작한다. 즉, 접촉 감지 신호는 동작 모드를 변경하도록 하는 동작모드 스위칭 신호이다.

표면접촉 감지부(120)는 3차원 입력 펜부나 또는 터치 패널부에 구현될 수도 있고, 마스터부에 별도로 구현될 수도 있다.

클러치부(130)는 마스터와 슬레이브를 서로 연결하거나 해제시킨다. 즉, 클러치부(130)의 "off" 동작에 따라 마스터에서 생성된 제어명령이 슬레이브로 전달되어 엔드 이펙터부(320)를 구동시키거나 또는 클러치부(130)의 "on" 동작에 따라 마스터에서 생성된 제어명령이 슬레이브로 전달되지 않도록 한다.

마스터 제어부(140)는 접촉 모드와 비접촉 모드에 따라 생성된 동작 제어명령을 마스터 입력 장치부(110)의 비접촉 입력 장치부(111) 또는 접촉 입력 장치부(112)로부터 전송받으며, 접촉 모드와 비접촉 모드에 기초하여 엔드 이펙터부(320)의 동작 스케일 비율 조절명령을 생성한다. 비접촉 모드의 경우에는 비접촉 입력 장치부(111)로부터 생성된 비접촉 방식의 동작 제어명령에 의해 엔드 이펙터부(320)를 구동하는 모드이다. 접촉 모드의 경우에는 접촉 입력 장치부(112)로부터 생성된 접촉 방식의 동작 제어명령에 의해 엔드 이펙터부(320)를 구동하는 모드이다. 비접촉 동작 제어명령이나 접촉 동작 제어명령은 모두 엔드 이펙터부(320)를 사용자의 움직임에 따라 3차원으로 움직임 구동하기 위한 제어명령이다.

마스터 제어부(140)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 접촉 모드 제어부(141), 비접촉 모드 제어부(142), 입력장치 선택 제어부(143)를 포함한다.

입력장치 선택 제어부(143)는 접촉 입력 장치부(112)로부터 접촉 동작 제어명령과 비접촉 입력 장치부(111)로부터 비접촉 동작 제어명령을 수신한다. 필요에 따라 표면접촉 감지부(120)로부터 표면 접촉 감지신호를 수신받는다. 표면 접촉 감지신호를 수신받으면 접촉 모드로 동작하도록 제어한다. 입력장치 선택 제어부(143)는 접촉 동작 제어명령을 수신하면 접촉 모드 제어부(141)로 수신된 접촉 동작 제어명령을 전송하고, 비접촉 동작 제어명령을 수신하면 비접촉 모드 제어부(142)로 수신된 비접촉 동작 제어명령을 전송한다. 접촉 동작 제어명령과 비접촉 동작 제어명령은 엔드 이펙터부(320)를 구동하기 위한 3차원 좌표정보를 포함한 구동 제여명령이다.

접촉 모드 제어부(141)는 접촉 모드에 따라 구동된다. 접촉 모드 제어부(141)는 입력장치 선택 제어부(143)에서 전송한 접촉 동작 제어명령을 수신하며, 접촉 동작 제어명령의 수신에 따라 접촉 동작 스케일 조절명령을 생성하여 동작 스케일 조절부(200)로 전송한다. 접촉 동작 스케일 조절명령은 접촉 입력 장치부(112)의 동작 제어명령에 따라 생성되는 엔드 이펙터부(320)의 동작 스케일 조절 명령으로서 동작 스케일 감소 조절부(210)로 입력된다. 즉, 접촉 모드는 엔드 이펙터부(320)의 움직임 이동거리를 짧게 하면서 정밀하게 제어하는 모드이기 때문에 동작 스케일 비율을 감소시키는 것이 바람직하다.

비접촉 모드 제어부(142)는 비접촉 모드에 따라 구동된다. 비접촉 모드 제어부(1432)는 입력장치 선택 제어부(143)에서 전송한 비접촉 동작 제어명령을 수신하며, 비접촉 동작 제어명령의 수신에 따라 비접촉 동작 스케일 조절명령을 생성하여 동작 스케일 조절부(200)로 전송한다. 비접촉 동작 스케일 조절명령은 비접촉 입력 장치부(111)의 동작 제어명령에 따라 생성되는 엔드 이펙터부(320)의 동작 스케일 조절 명령으로서 동작 스케일 증가 조절부(220)로 입력된다. 즉, 비접촉 모드는 엔드 이펙터부(320)의 이동거리를 상대적으로 길게 하면서 큰 움직임을 제어하는 모드이기 때문에 동작 스케일을 접촉 모드에 비해 상대적으로 스케일 비율을 증가시키는 것이 바람직하다. 일예로서 접촉 모드에서의 접촉 동작 스케일 비는 2 ~ 5 : 1의 비율이 사용될 수 있고, 비접촉 모드에서의 비접촉 동작 스케일 비는 1 : 1의 비율이 사용될 수 있다. 물론 예시한 비율은 환경에 따라 달라질 수 있다.

다른 예시로서, 접촉 모드에서는 마스터 : 슬레이브의 동작 스케일 비율을 2 : 1(1/2) -> 4 : 1(1/4) -> 8 : 1(1/8)로 감소시킨다.

비접촉 모드에서는 마스터 : 슬레이브의 동작 스케일 비율을 순차적으로 8 : 1(1/8) -> 4 : 1(1/4) -> 2 : 1(1/2)로 증가시킨다.

동작 스케일 조절부(200)는 동작 스케일 감소 조절부(210)와 동작 스케일 증가 조절부(220)를 포함한다.

동작 스케일 감소 조절부(210)는 접촉 모드 제어부(141)로부터 접촉 동작 스케일 조절명령을 수신하면 기 설정된 동작 스케일 비율에 따라 엔드 이펙트부의 동작 스케일을 감소시키고, 동작 스케일 감소 명령을 생성하여 슬레이브 제어부(310)의 접촉 구동 제어부(311)로 전송한다. 슬레이브 제어부(310)의 접촉 구동 제어부(311)는 접촉 모드 제어부(141)에서 전송한 접촉 동작 제어명령과 동작 스케일 감소 조절부(210)에서 전송한 동작 스케일의 감소 제어정보에 따라 엔드 이펙터부(320)를 구동시킨다. 물론 필요에 따라 동작 스케일 감소 조절부(210) 또는 접촉 모드 제어부(141) 중 어느 하나가 접촉 동작 제어명령과 동작 스케일의 감소 제어정보를 모두 취합하여 접촉 구동 제어부(311)로 전송할 수 있다.

동작 스케일 증가 조절부(220)는 비접촉 모드 제어부(142)로부터 비접촉 동작 스케일 조절명령을 수신하면 기 설정된 동작 스케일 비율에 따라 엔드 이펙트부의 동작 스케일을 증가시키고, 동작 스케일 증가 명령을 생성하여 슬레이브 제어부(310)의 비접촉 구동 제어부(312)로 전송한다. 슬레이브 제어부(310)의 비접촉 구동 제어부(312)는 비접촉 모드 제어부(142)에서 전송한 비접촉 동작 제어명령과 동작 스케일 증가 조절부(220)에서 전송한 동작 스케일의 증가 제어정보에 따라 엔드 이펙터부(320)를 구동시킨다. 물론 필요에 따라 동작 스케일 증가 조절부(220) 또는 비접촉 모드 제어부(142) 중 어느 하나가 비접촉 동작 제어명령과 동작 스케일의 증가 제어정보를 모두 취합하여 비접촉 구동 제어부(312)로 전송할 수 있다.

슬레이브 제어부(310)는 수신된 동작 제어명령 및 동작 스케일 증감명령에 따라 엔드 이펙터부(320)를 동작시키도록 접촉 구동 제어부(311)와 비접촉 구동 제어부(312)를 포함한다. 접촉 구동 제어부(311) 및 비접촉 구동 제어부(312)는 설명의 편의를 위하여 서로 분리하였을 뿐 필요에 따라 하나로 구현할 수도 있다.

변환비율 설정부(230)는 동작 스케일의 스케일 변환 비율을 설정한다. 동작 스케일 감소에 따른 제1 스케일 변환 비율과 동작 스케일 증가에 따른 제2 스케일 변환 비율을 각각 설정한다. 제1 스케일 변환 비율은 동작 스케일 감소 조절부(210)로 전송됨으로써 접촉 모드시의 엔드 이펙터부(320)의 동작 스케일이 조절되도록 한다. 제2 스케일 변환 비율은 동작 스케일 증가 조절부(220)로 전송됨으로써 비접촉 모드시의 엔드 이펙터부(320)의 동작 스케일이 조절되도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 수술용 로봇의 제어 방법은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 비접촉 모드에서 접촉 모드로 동작 모드가 변환되어 제어하는 방법과 접촉 모드에서 비접촉 모드로 동작 모드가 변환되어 제어하는 방법이 있으며, 이하 자세히 설명하기로 한다.

도 4에 도시된 바와 같이 비접촉 모드 제어부(142)에 의해 비접촉 모드로 동작하다가 클러치부(130)가 "ON" 동작 되면 마스터와 슬레 이브 간의 연결이 해제된다. 이 상태에서 표면접촉 감지부(120)에 의해 접촉 입력 장치부(112)의 표면 접촉 감지신호가 감지되고 또한 클러치부(130)가 "off" 동작 되면 비접촉 모드 제어부(142)에서 접촉 모드 제어부(141)로 제어권이 넘어가면서 접촉 모드로 전환된다.

접촉 모드의 전환에 따라 이와 연동되어 동작 스케일이 증가 조절에서 감소 조절로 조정되고, 엔드 이펙터부(320)는 움직임 동작이 정밀하고 짧은 이동거리를 움직일 수 있도록 제어된다.

도 5에 도시된 바와 같이 접촉 모드 제어부(141)에 의해 접촉 모드로 동작하다가 클러치부(130)가 "ON" 동작 되면 마스터와 슬레이브 간의 연결이 해제된다. 이 상태에서 비접촉 입력 장치부(111)로부터 동작 제어명령이 입력되고 또한 클러치부(130)가 "off" 동작 되면 접촉 모드 제어부(141)에서 비접촉 모드 제어부(142)로 제어권이 넘어가면서 비접촉 모드로 전환된다.

비접촉 모드의 전환에 따라 이와 연동되어 동작 스케일이 감소 조절에서 증가 조절로 조정되고, 엔드 이펙터부(320)는 움직임 동작이 크면서 상대적으로 긴 이동거리를 움직일 수 있도록 제어된다.

본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다. 또한, 상술한 본 발명의 구성요소는 본 발명의 설명의 편의를 위하여 설명하였을 뿐 여기에서 설명되지 아니한 구성요소가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 추가될 수 있다.

상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.

이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.

100 : 원격지 마스터부
110 : 마스터 입력 장치부
111 : 비접촉 입력 장치부
112 : 접촉 입력 장치부
120 : 표면접촉 감지부
130 : 클러치부
140 : 마스터 제어부
141 : 접촉 모드 제어부
142 : 비접촉 모드 제어부
143 : 입력장치 선택 제어부
200 : 동작 스케일 조절부
210 : 동작 스케일 감소 조절부
220 : 동작 스케일 증가 조절부
230 : 변환 비율 설정부
300 : 로컬지 슬레이브부
310 : 슬레이브 제어부
311 : 접촉 구동 제어부
312 : 비접촉 구동 제어부
320 : 엔드 이펙터부

Claims (7)

1. 엔드 이펙터부를 동작시키는 수술용 로봇의 동작 제어명령이 접촉 모드 및 비접촉 모드에 따라 사용자에 의해 입력되는 마스터 입력 장치부,
   상기 접촉 모드와 비접촉 모드에 따라 생성된 동작 제어명령을 상기 마스터 입력 장치부로부터 전송받으며, 상기 접촉 모드와 비접촉 모드에 기초하여 상기 엔드 이펙터부의 동작 스케일 조절명령을 생성하는 마스터 제어부,
   상기 동작 제어명령 및 동작 스케일 조절명령에 따라 상기 엔드 이펙터부를 동작시키는 슬레이브 제어부를 포함하고,
   상기 마스터 입력 장치부가 표면에 접촉되었음을 감지하면 접촉 감지 신호가 생성되어 접촉 모드로 동작하고, 상기 접촉 감지 신호가 생성되지 않으면 비접촉 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 제어 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 마스터 입력 장치부는,
   상기 비접촉 모드에서 입력장치가 표면에 접촉하지 않으면서 비접촉 동작 제어명령을 생성하는 비접촉 입력 장치부,
   상기 비접촉 입력 장치부에 비해 상대적으로 정밀한 움직임이 요구되는 상기 접촉 모드에서 입력장치가 표면에 접촉함으로써 접촉 동작 제어명령을 생성하는 접촉 입력 장치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 제어 장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 마스터 제어부는,
   상기 접촉 동작 제어명령과 비접촉 동작 제어명령을 수신하는 입력장치 선택 제어부,
   상기 접촉 입력 장치부에서 생성된 상기 접촉 동작 제어명령에 따라 접촉 동작 스케일 조절명령을 생성하는 접촉 모드 제어부,
   상기 비접촉 입력 장치부에서 생성된 상기 비접촉 동작 제어명령에 따라 비접촉 동작 스케일 조절명령을 생성하는 비접촉 모드 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 제어 장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 접촉 동작 스케일 조절명령에 따라 상기 엔드 이펙터부의 동작 스케일을 감소시키는 명령을 생성하여 상기 슬레이브 제어부로 전송하는 동작 스케일 감소 조절부,
   상기 비접촉 동작 스케일 조절명령에 따라 상기 엔드 이펙터부의 동작 스케일을 증가시키는 명령을 생성하여 상기 슬레이브 제어부로 전송하는 동작 스케일 증가 조절부를 구비하는 동작 스케일 조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 제어 장치.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 동작 스케일의 스케일 변환 비율을 설정하는 변환비율 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 제어 장치.
   
6. 접촉 입력 장치부의 입력에 따라 엔드 이펙터부를 동작시키는 동작 스케일을 감소시키고, 비접촉 입력 장치부의 입력에 따라 상기 동작 스케일을 증가시키는 동작 스케일 조절부,
   상기 접촉 입력 장치부에서 생성한 접촉 동작 제어명령과 동작 스케일의 감소 제어정보에 따라 상기 엔드 이펙터부를 구동시키는 접촉 구동 제어부,
   상기 비접촉 입력 장치부에서 생성한 비접촉 동작 제어명령과 동작 스케일의 증가 제어정보에 따라 상기 엔드 이펙터부의 동작 거리를 상기 접촉 구동 제어부에 비해 상대적으로 크게 구동시키는 비접촉 구동 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 제어 장치.
   
7. 마스터 입력 장치부의 입력 방식에 따라 접촉 모드 또는 비접촉 모드로 동작하는 단계,
   클러치부의 동작에 의해 마스터와 슬레이브의 연결을 해제하는 단계,
   입력 방식의 변경을 감지하는 단계,
   상기 클러치부의 동작에 의해 마스터와 슬레이브를 연결하는 단계,
   상기 접촉 모드에서 비접촉 모드로 또는 상기 비접촉 모드에서 접촉 모드로 모드가 변경되는 단계,
   모드의 변경에 따라 엔드 이펙터부의 스케일의 증감을 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇의 제어 방법.

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