KR20110066239A

KR20110066239A - 캡슐 내시경 로봇의 추진장치

Info

Publication number: KR20110066239A
Application number: KR1020090112319A
Authority: KR
Inventors: 김한식
Original assignee: 김한식
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-06-17

Abstract

본 발명은 캡슐 내시경 로봇에서 전진, 후진 등의 구동에 관한 것으로 몸체 표피에 방향성이 있는 구멍 수단을 만들고 그 구멍으로 섬모 수단이 드나들면서 인체의 표면을 미는 방식으로 이동하는 캡슐 내시경 로봇으로 표피의 안쪽에 섬모의 틀을 갖추고 섬모가 방향성이 있는 구멍으로 드나들 수 있도록 구성하여 전진구동부, 후진 구동부를 따로 두어 전진구동부를 가동에는 전진을 할 수 있고, 후진 구동부의 가동에는 후진을 할 수 있으며 전진 구동부와 후진 구동부를 전진 쪽에 가동하여 섬모수단을 밖으로 밀어 내놓으면 캡슐 내시경 로봇은 양 방향으로 모두 마찰력이 생겨서 고정되게 되어 수술에 필요한 작업을 할 수도 있는 유용한 자율 주행 장치이다.

캡슐 내시경 로봇, 마이크로 로봇, 나노로봇

Description

캡슐 내시경 로봇의 추진장치{propulsion installation in a capsule endoscope robot }

본 발명은 캡슐 내시경 로봇의 표피에 섬모가 왕복 운동으로 축소와 확장을 하여 확장될 때 인체의 표면을 밀어 추진할 수 있도록 한 것으로 캡슐 내시경 로봇의 직진, 후진 등의 동작을 신뢰성 있게 하여 인체의 내부, 더 정확하게는 장 내시경검사, 혈관검사 할 때 사용하는 캡슐형 마이크로 로봇을 만들 수 있으며 조금 크게 하면 어린이 장난감을 만들 수 있을 뿐만 아니라 작은 동굴이나 돌발, 나무가 많은 숲에서 유리하게 사용할 수 있다. 종래의 바퀴나 무한 쾌도 방식의 구동방식은 좁은 굴이나, 돌발, 나무나 풀이 많은 곳에서는 전진 구동이 쉽지 않아 목적하는 임무를 수행하지 못하는 경우가 있는데 그러나 본 발명의 추진로봇은 오히려 주변에 걸림돌이 있으면 그것을 이용하여 더욱 쉽게 직진, 후진하는 구동력을 발휘할 수 있다.

쌍방의 통신장비와 영상장치를 구비한 무인 로봇의 개발이 본격화되고 일부 각 현장에서 사용되고 있으며 군대에서 사용하는 장비는 주로 바퀴나 무한 쾌도 방식으로 이동하면서 지뢰를 탐지하고 적을 탐지하며 폭탄을 찾아 폭파하여 해체하는 작업까지도 수행하고 있으며 가정에서는 주로 바퀴 달린 로봇으로 주로 청소로봇으로 활용하고 있다. 그러나 마이크로형으로는 장 내시경검사에 캡슐형태로 하여 입을 통하여 삼키면 장의 소화 운동에 따라 같이 움직이는 것으로 약 8시간 정도 지나 몸 밖으로 배출되며 1초에 약 2장의 사진을 찍을 수 있는 유용한 장비이다. 하지만, 사용자의 의도대로 조종을 하여 목적하는 대로 조종을 할 수 없는 단점이 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 기술내용은 환경이 사람의 장, 혈관과 같이 매우 좁고 그 형태가 일정치 않으며, 매우 긴 터널에서 전진과 후진을 마음대로 할 수 있으며 또한 필요에 따라 전, 후로 미끄러지지 않도록 고정도 될 수 있는 것이다.

본 발명에서 상기의 해결점은 몸체의 표피에 방향성이 있는 구멍을 만들고 그 내부에서 섬유가 방향에 따라 드나들 수 있도록 하여 섬유가 드나드는 방향으로 섬유가 바닥면을 밀어 추진된다.

본 캡슐 내시경 로봇의 추진장치는 인체의 소화기관을 비롯한 각 내장 장기 내에서 전진, 후진을 목적대로 조정할 수 있고 수술과 같은 작업을 할 때 지지를 할 수 있어 사진촬영, 조직샘플링, 약물 치료 등 원하는 작업을 할 수 있는 신뢰성이 있다.

이하 본 발명의 구성 및 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1에서 몸통부(19)는 그 중심에 내부공간부(16)가 비어있어 각 부품을 수납할 수 있으며 그 외부로 몸체안쪽(12)과 몸체외부(10)의 사에 가이드홈(13)이 내부공간부(16)의 중심부를 중심점으로 배열되어 다수 구비되는바 전진과 후진에 필요한 가이드홈(13)이 서로 사이 사이에 배치되어 구비된다. 따라서 그 수는 4개로 하여 전진방향 두 개, 후진 방향 한 개, 로 할 수 있으나 그 수가 너무 적은 실제 구동할 때 마찰력이 적어지기 때문에 그 수는 많을수록 좋다. 본 발명에서 도시된 수는 전진 방향 8개, 후진 방향 8개를 서로 사이사이에 배치하여 도시하고 그 사이사이에는 몸체(11)의 여백이 있어 몸통부(19)가 충분히 그 모양을 유지하고 있어야 한다. 몸통부(19)의 재질은 딱딱한 플라스틱으로 할 수 있고 캡슐 내시경 로봇의 용도가 아니고 다른 용도로 사용한다면 금속으로도 할 수 있겠지만 캡슐 내시경 로봇의 용도로 사용한다면 경도가 낮아 연성이 좋은 실리콘이나 고무류로 하는 것이 좋다. 인체의 장기 굴곡에 따라 같이 휘어짐이 좋으면서도 도 1의 b에서 보는 바와 같이 단면의 형태를 유지하는 것이 바람직하다. 가이드홈(13)은 원형을 비롯한 다각형 형태로 할 수 있으나 뒤에 설명하는 밀대수단(20)의 모양과 일치해야 마찰이 적어질 수 있다. 본 출원서에는 사각형 형태로 도시하였지만 원형을 포함한 다각형 형태로 할 수 있음을 밝혀둔다. 가이드홈(13)에서 외부 방향으로 날개가이드홈(15)을 구비하는바, 도 1의 a에서 보는 바와 같이 몸통의 둘레 방향으로 직각이 아닌 전진 방향의 반대 방향으로 꺾여 개시된다. 그 각은 몸통부(19)의 둘레 중심에서 길이 방향으로 90도 더욱 작으면 사용할 수 있으며 그 꺾임 각이 클수록 확실하게 추진을 신뢰도가 좋다. 본 출원서에서는 70도로 도시하였다지만, 90도보다 이하의 모든 각도에서 사용할 수 있는 것을 밝혀둔다. 따라서 전진방향, 후진 방향으로 각각 서로 엇갈리게 구비하여야 한다. 도 2는 a, b는 밀대수단(20)의 일부 확 대도이며, 밀대수단(20)의 일 측으로 버팀부(21)에서 탄성발생부(22)에서 성형공간부(26) 가 구비되어 그 양측에 날개탄성부(23)가 탄성발생부(22)에서 곁가지로 구비되는바, 밀대수단(20)은 주 몸체로 튼실하고 그에 비해서 날개탄성부(23)는 약하게 생겼다. 즉 날개탄성부(23)는 탄성발생부(22)를 기점으로 밀대수단(20)방향으로 성형공간부(26)의 두께만큼 쉽게 휘어질 수 있으며, 그 반대 방향으로도 쉽게 휘어질 수 있다. 상기 구성에서 성형공간부(26)는 반드시 필요치 않고도 구비할 수 있지만, 그럴 때에는 탄성발생부(22)에서 날개탄성부(23)를 접합 및 용접수단으로 고정하여 만들어야 한다. 그러나 금형에 의한 성형으로 만들 때에는 금형 틀 부재가 성형공간부(26)의 두께로 하여 성형할 때 밀대수단(20)에서 곁가지로 날개탄성부(23)를 버팀부(21)에서 일체화시켜 탄성발생부(22)에서부터 뻗어나게 할 수 있다. 날개탄성부(23)의 제일 끝에는 날개꺽임부(24)에서 날개끝부(25)가 성형 구비된다. 날개꺽임부(24)는 밀대수단(20)이 몸통부(19)의 가이드홈(13)에 조립될 때 날개가이드홈(15)에 조립되어 방향성을 확실히 잡아두고 있으며 날개가이드홈(15)의 내부에 위치하면서 그 구멍을 막아 이물질이 안으로 들어오는 것을 막아 주기도 한다. 날개끝부(25)는 실질적으로 사용하는 곳의 바닥면, 측면, 천장 면에 밀착되어 밀어 주는 역할을 하게 된다. 도 2의 b에서 보는 바와 같이 날개탄성부(23)는 탄성발생부(22)를 기점으로 탄성을 가져 외부로 휘어질 수 있다. 그 결과 날개끝부(25)는 밀대수단(20)에서 멀어질 수 있으며, 이는 그 거리만큼 커지는 결과이며 그 거리와 비슷하게 밀어낼 수 있다. 도 3의 a, b에서 보는 바와 같이 몸통부(19)의 가이드홈(13)에 밀대수단(20)을 조립하여 날개꺽임부(24), 날개끝부(25)가 날개가이드홈(15)에 위치할 수 있도록 하였으며 b에서 가이드홈(13)에 밀대수단(20)을 전진, 후진의 한 방향만 조립하여 보인 것이다. 도 4에서 밀대수단(20)을 밀어올리면 날개가이드홈(15)으로 날개꺽임부(24), 날개끝부(25)가 밀려나가며 날개탄성부(23)가 벌어지게 된다. 그 결과로 날개끝부(25)는 몸통부(19)의 중심부에서 멀어지며 날개가이드홈(15)의 각도에 맞추어 밀게 되는 기능을 발휘하게 된다. 밀대수단(20)을 다시 당기면 원래 되도 복원되며, 밀고 당기는 작업을 반복적으로 함으로써 추진력을 낼 수 있다. 도 5는 가이드홈(13)에 전진방향의 밀대수단(20), 후진 방향의 밀대수단(20)을 모두 조립하여 그중 한 방향은 밀어서 날개끝부(25)가 날개가이드홈(15)에서 밀려나게 하여 보인 도면이다. 도 6의 a, b, c에서 전진부캡슈돔(60), 후진부캡슐돔(70)은 캡슐 내시경 로봇의 구성 요소인 조명장치, 렌즈를 포함하는 카메라모듈, 데이터 저장장치, 송수신변환장치, 등을 구비한 캡슐 내시경 로봇이다. 그러한 구성의 전진부캡슈돔(60), 후진부캡슐돔(70)을 몸통부(19)의 전 진부에, 후 진부에 두고 구비한다. a에서 단면도로 보여 주듯이 충분한 내부공간부(16)를 구비하고 있기 때문에 필요한 전지수단을 삽입 고정하여 전원부를 구비할 수 있으며, 다른 필요한 부품을 적재할 수 있다. a는 후진부캡슐돔(70)의 방향으로 후진하는 모습의 도면이며 이송부재(55)에 후진의 밀대수단(20)들의 끝 부가 모두 고정되어 있으며 구동모터(50)의 이송축(51)으로 이송부재(55)를 움직이는 것으로 밀대수단(20)들을 한 꺼 번에 밀고 당길 수 있다. 구동모터(40)는 전진부캡슐돔(60)의 방향으로 전진할 수 있는 구동모터이며 그에 회전축인 이송축(41)에 연결된 이송부재(45)에 전진을 관장하는 밀대수단(20)의 한쪽 끝 부가 고정되어 있어 이송부재(45)의 상, 하의 움직임에 밀대수단(20)의 밀고 당 겨져 전진부캡슐돔(60)의 방향으로 움직일 수 있다. 만약 제자리에 고정되고 싶으면 구동모터(40), 구동모터(50)를 모두 구동하여 이송부재(45), 이송부재(55)를 모두 밀어 그에 관장하는 밀대수단(20)들을 모두 밀면 날개끝부(25)가 전진방향, 후진 방향으로 모두 나와 대치하여 양쪽으로 모두 버티기 때문에 캡슐 내시경 로봇의 추진장치를 한 캡슐 내시경 로봇은 제자리에 고정되게 된다.

도 1은 몸통부(19)의 a는 측면 일부 단면 확대도 및 b는 평면 일부 단면도.

도 2의 a는 밀대수단(20)의 측면 일부 확대도면. b는 a에서 날개탄성부(23)에서 벌려 날개끝부(25)가 벌어져 보인 일부 확대도면.

도 3은 몸통부(19)의 가이드홈(13)에 밀대수단(20)을 조립하여 보인 일부 단면 확대도.

도 4는 도 3에서 밀대수단(20)을 이동시켜 날개끝부(25)가 벌어지게 하여 보인 도면.

도 5는 몸통부(19)에 밀대수단(20)의 전진방향, 후진방향이 모두 조립된 것을 평면 단면도로 보인 도면.

도 6은 a는 후진방향의 측면 일부 단면도, b는 전진방향의 측면 일부 단면도, c는 전진방향의 측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호설명>

몸체외부(10) 몸체(11)

몸체안쪽(12) 가이드홈(13)

날개가이드홈(15) 내부공간부(16)

몸통부(19)

밀대수단(20) 버팀부(21)

탄성발생부(22) 날개탄성부(23)

날개꺽임부(24) 날개끝부(25)

성형공간부(26) 성형꺽임공간부(27)

구동모터(40) 이송축(41)

이송부재(43) 구동모터(50)

이송축(51) 이송부재(53)

전진부캡슐돔(60) 후진부캡슐돔(70)

Claims

카메라모듈, 송수신장치, 데이터 저장창치, 배터리가 구비되어 캡슐 내시경로봇에 있어서,

몸통부(19)는 그 중심에 내부공간부(16)가 비어있어 각 부품을 수납할 수 있으며 그 외부로 몸체안쪽(12)과 몸체외부(10)의 사에 가이드홈(13)이 내부공간부(16)의 중심부를 중심점으로 배열되어 다수 구비되고, 전진과 후진에 필요한 가이드홈(13)이 서로 사이 사이에 배치되어 구비되며, 그 수는 4개∼10개에서 구비할 수 있으며, 그 사이사이에는 몸체(11)의 여백이 있어 몸통부(19)가 충분히 그 모양을 유지하고 있고, 몸통부(19)의 재질은 딱딱한 플라스틱, 실리콘, 고무, 금속류로도 구비될 수 있는 캡슐 내시경 로봇의 추진장치.
제 1항에 있어서, 가이드홈(13)은 원형을 비롯한 다각형 형태로 할 수 있으며, 가이드홈(13)에서 외부 방향으로 날개가이드홈(15)을 구비하며, 몸통의 둘레 방향으로 직각이 아닌 전진 방향의 반대 방향으로 꺾여 개시되고, 그 각은 몸통부(19)의 둘레 중심에서 길이 방향으로 90도 이하의 각에서 선택하여 사용할 수 있는 것으로 하고 전진방향, 후진 방향으로 각각 서로 엇갈리게 구비한 캡슐 내시경 로봇의 추진장치.
밀대수단(20)의 일 측으로 버팀부(21)에서 탄성발생부(22)에서 성형공간부(26)가 구비되어 그 양측에 날개탄성부(23)가 탄성발생부(22)에서 곁가지로 구비되는바, 밀대수단(20)은 주 몸체로 튼실하고 그에 비해서 날개탄성부(23)는 약하며, 즉, 날개탄성부(23)는 탄성발생부(22)를 기점으로 밀대수단(20)방향으로 성형공간부(26)의 두께만큼 쉽게 휘어질 수 있으며, 그 반대 방향으로도 쉽게 휘어질 수 있는 캡슐 내시경 로봇의 추진장치.
날개탄성부(23)의 제일 끝에는 날개꺽임부(24)에서 날개끝부(25)가 성형 구비되고, 날개꺽임부(24)는 밀대수단(20)이 몸통부(19)의 가이드홈(13)에 조립될 때 날개가이드홈(15)에 조립되어 방향성을 확실히 잡아두고 있으며 날개가이드홈(15)의 내부에 위치하면서 그 구멍을 막아 이물질이 안으로 들어오는 것을 막아 주며, 날개끝부(25)는 실질적으로 사용하는 곳의 바닥면, 측면, 천장 면에 밀착되어 밀어 주는 역할을 하게 되는 캡슐 내시경 로봇의 추진장치.
제 4항에 있어서, 날개탄성부(23)는 탄성발생부(22)를 기점으로 탄성을 가져 외부로 휘어질 수 있고, 그 결과 날개끝부(25)는 밀대수단(20)에서 멀어질 수 있으며, 그 거리만큼 늘어나는 결과이며 그 거리와 비슷하게 밀어낼 수 있는 캡슐 내시경 로봇의 추진장치.
밀대수단(20)을 밀어올리면 날개가이드홈(15)으로 날개꺽임부(24), 날개끝부(25)가 밀려나가며 날개탄성부(23)가 벌어지게 되고, 그 결과로 날개끝부(25)는 몸통부(19)의 중심부에서 멀어지며 날개가이드홈(15)의 각도에 맞추어 밀게 되는 기능을 발휘하게 되고, 밀대수단(20)을 다시 당기면 원래 되도 복원되며, 밀고 당기는 작업을 반복적으로 함으로써 추진력을 낼 수 있는 것으로 한 캡슐 내시경 로봇의 추진장치.
이송부재(55)에 후진의 밀대수단(20)들의 끝 부가 모두 고정되어 있으며 구동모터(50)의 이송축(51)으로 이송부재(55)를 움직이는 것으로 밀대수단(20)들을 한 꺼 번에 밀고 당길 수 있으며, 구동모터(40)는 전진부캡슐돔(60)의 방향으로 전진할 수 있는 구동모터이며, 그에 회전축인 이송축(41)에 연결된 이송부재(45)에 전진을 관장하는 밀대수단(20)의 한쪽 끝 부가 고정되어 있어 이송부재(45)의 상, 하의 움직임에 밀대수단(20)의 밀고 당겨져 전진부캡슐돔(60)의 방향으로 움직일 수 있는 캡슐 내시경 로봇의 추진장치.
제 7항에 있어서, 구동모터(40), 구동모터(50)를 모두 구동하여 이송부재(45), 이송부재(55)를 모두 밀어 그에 관장하는 밀대수단(20)들을 모두 밀면 날개끝부(25)가 전진방향, 후진 방향으로 모두 나와 대치하여 양쪽으로 모두 버티기 때문에 캡슐 내시경 로봇의 추진장치를 한 캡슐 내시경 로봇은 제자리에 고정되게 되는 캡슐 내시경 로봇의 추진장치.