KR20120045734A - Master iput device of surgical robitc system and method of controlling surgical robitc system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치 및 이를 이용한 수술용 로봇 시스템의 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 최소침습수술(minimal invasive surgery)을 위한 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치 및 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a master input device of a surgical robot system and a control method of a surgical robot system using the same, and more particularly, to a master input device and a control method of a surgical robot system for minimal invasive surgery (minimal invasive surgery) It is about.
의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 수술기구를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 것을 말한다. 특히, 수술 부위의 피부를 절개하여 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하는 개복 수술 등은 출혈, 부작용, 환자의 고통, 흉터 등의 문제를 야기한다. Medically, surgery means repairing a disease by cutting, slitting or manipulating skin, mucous membranes, and other tissues using surgical instruments. In particular, open surgery to incise and open the skin of the surgical site to treat, shape, or remove the organs therein causes problems such as bleeding, side effects, patient pain, and scars.
이에 대해, 피부를 절개하는 대신 작은 삽입공(孔)을 천공하고, 이를 통해 내시경, 복강경, 수술기구(surgical instrument), 미세수술용 현미경 등의 수술기구를 삽입하여 체내에서 수술이 이루어지도록 하는 최소 침습 수술이 각광받고 있다. 한편, 이러한 최소 침습 수술은 집도의에 의해 수동으로 진행될 수도 있으나, 최근에는 시술자가 직접 기구를 조작하는 대신 수술용 로봇을 사용하여 기구를 정교하게 조작하여 수술을 수행하는 로봇 수술이 대안으로서 제시되고 있다. In contrast, instead of dissecting the skin, a small insertion hole is drilled, and through this, a surgical instrument, such as an endoscope, a laparoscope, a surgical instrument, a microsurgical microscope, is inserted to allow surgery to be performed in the body. Invasive surgery is in the spotlight. On the other hand, such minimally invasive surgery may be performed manually by a surgeon, but in recent years, a robotic operation in which a surgeon performs an operation by precisely manipulating the instrument using a surgical robot instead of manipulating the instrument directly has been proposed as an alternative. .
로봇 수술을 위한 수술용 로봇은, 기구의 조작에 의해 필요한 신호를 생성하여 전송하는 마스터(master) 입력장치와, 마스터 입력장치로부터 신호를 받아 직접 환자에 수술에 필요한 조작을 가하는 슬레이브(slave) 로봇으로 이루어지며, 마스터 입력장치와 슬레이브 로봇을 통합하여 구성하거나, 각각 별도의 장치로 구성하여 수술실에 배치하게 된다. 슬레이브 로봇에는 수술을 위한 조작을 위해 로봇 암(robotic arm)을 구비하게 되며, 로봇 암의 선단부에는 수술기구가 장착된다. Surgical robots for robotic surgery include a master input device that generates and transmits a required signal by operating an instrument, and a slave robot that receives a signal from the master input device and directly performs a manipulation necessary for a patient. It consists of a master input device and a slave robot integrated or configured as a separate device is placed in the operating room. The slave robot is provided with a robot arm (robotic arm) for the operation for surgery, the surgical instrument is mounted on the tip of the robot arm.
마스터 입력장치에는 시술자에게 수술부위의 영상을 제공하기 위한 모니터가 구비된다. 시술자는 모니터에 표시되는 영상을 통해 수술부위와 수술기구의 동작을 확인하며 마스터 입력장치를 조작하여 수술을 진행할 수 있다. The master input device is provided with a monitor for providing an image of the surgical site to the operator. The operator checks the operation of the surgical site and the surgical instrument through the image displayed on the monitor, and can operate by operating the master input device.
그런데 상기와 같은 수술용 로봇을 이용한 시술의 진행과정에서 수술과 관련된 의료정보를 확인하고, 특정 기능에 대한 설정을 필요가 있다. 따라서 이를 위해서는 시술자는 수술진행을 중단하고, 마스터 입력장치와 별도로 구비되는 입력장치를 이용하여 수술용 로봇 시스템에 대한 설정을 변경하거나, 보조 시술자에게 이를 요청하여야 한다. 따라서 이로 인해 수술의 진행이 지연되고 추가적인 보조 시술자를 필요로 하는 문제점이 있다. By the way, it is necessary to check the medical information related to the operation in the progress of the procedure using the surgical robot as described above, and to set a specific function. Therefore, for this purpose, the operator must stop the operation progress, change the settings for the surgical robot system using an input device provided separately from the master input device, or request the assistant operator. Therefore, there is a problem in that the progress of the operation is delayed and additional assistants are needed.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본원 발명의 목적은 수술용 로봇을 이용한 수술 과정에서 시술자가 신속하게 수술용 로봇 시스템에 대한 설정을 변경할 수 있도록 하는 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치 및 제어방법을 제공하는 데 있다. Therefore, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is the master input of the surgical robot system to enable the operator to quickly change the settings for the surgical robot system in the surgical process using the surgical robot It is to provide an apparatus and a control method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치는 수술부위의 영상을 나타내는 제1 화면과 사용자 인터페이스를 위한 제2 화면을 시술자에게 제공하는 표시부, 제1 화면에 표시되는 수술용 로봇의 동작과, 제2 화면에 표시된 사용자 인터페이스를 사용자의 조작에 의해 제어하도록 하는 사용자 조작부, 및 사용자의 조작에 의한 사용자 조작부의 움직임을 수술용 로봇의 동작의 제어신호 또는 사용자 인터페이스의 제어신호로 변환하여 출력하는 신호처리부를 포함한다. In order to achieve the above object, the master input device of the surgical robot system of the present invention is a display unit for providing an operator with a first screen representing an image of a surgical site and a second screen for a user interface, which is displayed on a first screen. Control of a control signal or user interface of the operation of the surgical robot, the user operation unit for controlling the operation of the surgical robot, the user interface displayed on the second screen by the user's operation, and the user operation by the user's operation It includes a signal processing unit for converting the signal to output.
이때, 사용자 조작부는 표시부 상에서 제1 화면과 제2 화면 간의 전환을 위한 화면전환버튼을 포함할 수 있다.In this case, the user manipulation unit may include a screen switching button for switching between the first screen and the second screen on the display unit.
이때, 표시부는 화면전환버튼의 입력에 따라 제1 화면 상에서 제2 화면을 온 오프할 수 있다.In this case, the display unit may turn on or off the second screen on the first screen according to the input of the screen switching button.
이때, 제1 화면은 수술부위의 평면 영상 데이터와 입체 영상 데이터를 표시할 수 있다. In this case, the first screen may display planar image data and stereoscopic image data of the surgical site.
이때, 제2 화면은 평면 영상 데이터의 스케일, 전환, 슬라이드 이동, 명암값, 및 콘트라스트를 제어하기 위한 항목과 입체 영상 데이터의 스케일, 회전, 전환 및 투명도를 제어하기 위한 항목을 표시할 수 있다.In this case, the second screen may display an item for controlling scale, switching, slide movement, contrast value, and contrast of planar image data, and an item for controlling scale, rotation, switching, and transparency of stereoscopic image data.
이때, 제2 화면은 시술과 관련된 의료정보를 표시할 수 있다.In this case, the second screen may display medical information related to the procedure.
한편, 본 발명에 따른 수술용 로봇 시스템의 제어방법은 표시부에 수술부위의 영상 나타내는 제1 화면을 표시하는 단계, 사용자 조작부를 조작하여 제1 화면에 표시되는 수술용 로봇의 동작을 제어하는 단계, 사용자 조작부의 움직임에 따른 수술용 로봇의 제어신호를 생성하여 출력하는 단계, 표시부에 사용자 인터페이스를 위한 제2 화면을 표시하는 단계, 사용자 조작부를 조작하여 제2 화면에 표시된 사용자 인터페이스를 수행하는 단계, 및 사용자 조작부의 움직임에 따른 사용자 인터페이스의 제어신호를 생성하여 출력하는 단계를 포함한다. On the other hand, the control method of the surgical robot system according to the present invention comprises the steps of displaying a first screen indicating the image of the surgical site on the display, controlling the operation of the surgical robot displayed on the first screen by operating the user operation unit, Generating and outputting a control signal of a surgical robot according to a movement of a user manipulation unit, displaying a second screen for a user interface on a display unit, performing a user interface displayed on a second screen by manipulating the user manipulation unit; And generating and outputting a control signal of the user interface according to the movement of the user manipulation unit.
이때, 수술용 로봇 시스템의 제어방법은 사용자의 입력에 따라 표시부 상에서 제1 화면에서 제2 화면으로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다. At this time, the control method of the surgical robot system may further comprise the step of switching from the first screen to the second screen on the display unit according to the user input.
이때, 수술용 로봇 시스템의 제어방법은 표시부가 제1 화면 상에서 제2 화면을 온 오프하는 단계를 더 포함할 수 있다. In this case, the control method of the surgical robot system may further comprise the step of turning on and off the second screen on the first screen.
이때, 수술용 로봇 시스템의 제어방법은 제1 화면에 수술부위의 평면 영상을 표시하는 단계 및 제1 화면에 수술부위의 입체 영상을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다. In this case, the control method of the surgical robot system may further include displaying a planar image of the surgical site on the first screen and displaying a stereoscopic image of the surgical site on the first screen.
이때, 수술용 로봇 시스템의 제어방법은 제2 화면에 평면 영상의 스케일, 전환, 슬라이드 이동, 명암값, 및 콘트라스트를 제어하기 위한 항목을 표시하는 단계 및 제2 화면에 입체 영상의 스케일, 회전, 전환 및 투명도를 제어하기 위한 항목을 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다. In this case, the control method of the surgical robot system includes displaying items for controlling the scale, switching, slide movement, contrast value, and contrast of the planar image on the second screen, and the scale, rotation, The method may further include displaying an item for controlling conversion and transparency.
이때, 수술용 로봇 시스템의 제어방법은 제2 화면에 시술과 관련된 의료정보를 표시하는 단계를 더 포함할 수 있다. In this case, the control method of the surgical robot system may further include displaying medical information related to the procedure on the second screen.
상기와 같이 본 발명에 의한 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치 및 수술용 로봇 시스템의 제어방법에 따르면, 시술자는 시스템 설정 변경을 위한 동작을 마스터 입력장치와 별도로 구비되는 디스플레이 장치 및 입력장치를 이용하지 않고, 수술 동작을 실행하기 위한 표시부 및 사용자 조작부를 통해 수행할 수 있다. According to the master input device of the surgical robot system and the control method of the surgical robot system according to the present invention as described above, the operator does not use the display device and the input device provided separately from the master input device for the operation for changing the system settings Instead, it may be performed through a display unit and a user manipulation unit for performing a surgical operation.
따라서 시술과정에서 시스템의 설정변경 등이 필요한 경우에도 시술자는 마스터 입력장치에서 벗어나지 않고 단순한 조작에 의해 이를 수행할 수 있게 되므로 그로 인한 수술의 지연을 방지하는 효과를 갖는다. Therefore, even if it is necessary to change the setting of the system during the procedure, the operator can perform this by a simple operation without departing from the master input device, thereby preventing the delay of the operation.
또한, 본 발명에 의한 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치 및 제어방법에 따르면, 시술자가 자리를 벗어나지 않고 시스템 설정 변경 등을 수행하여 수술을 지속적으로 수행할 수 있게 되어 수술에 대한 집중력을 유지할 수 있도록 하는 효과를 갖는다. In addition, according to the master input device and control method of the surgical robot system according to the present invention, the operator can continue to perform the operation by changing the system settings without leaving the seat to maintain the concentration of the surgery Has the effect.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치를 조작하는 것을 예시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 제어방법에서 표시부가 수술부위의 영상을 표시하는 것을 예시한 개략도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 제어방법에서 표시부가 의료정보를 표시하는 것을 예시한 개략도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 제어방법에서 표시부가 수술용 로봇 시스템의 설정을 변경할 수 있도록 하는 메뉴영상을 표시하는 것을 예시한 개략도이다. 1 is a schematic diagram showing a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view showing a master input device of the surgical robot system according to an embodiment of the present invention.
3 is a flow chart illustrating a control method of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a schematic diagram illustrating the operation of the master input device of the surgical robot system according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram illustrating the display unit to display the image of the surgical site in the control method of the surgical robot system according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram illustrating that the display unit displays medical information in the control method of the surgical robot system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic view illustrating a display of a menu image for allowing a display unit to change a setting of a surgical robot system in a control method of a surgical robot system according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명한다. 이하에서 설명하는 실시 예는 본원 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 예시로써 제공되는 것이며, 본 발명의 기술적 범위가 이하의 실시 예들에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention. The embodiments described below are provided as examples for describing the technical idea of the present invention, and the technical scope of the present invention is not limited to the following embodiments.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템(100)을 나타낸 평면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 수술용 로봇 시스템(100)은 수술 테이블(0)에 누워있는 환자(P)측에서 최소침습수술법이 시행되는 동안 시술자(S)가 조작하도록 구성되는 마스터 입력장치(10)를 포함한다. 1 is a plan view showing a
마스터 입력장치(10)는 수술부위(20)의 영상을 나타내는 제1 화면과 사용자 인터페이스를 위한 제2 화면을 시술자에게 제공하는 표시부(12), 제1 화면에 표시되는 수술용 로봇의 동작과, 제2 화면에 표시된 사용자 인터페이스를 사용자의 조작에 의해 제어하도록 하는 하나 이상의 사용자 조작부(14, 15), 및 사용자의 조작에 의한 사용자 조작부의 움직임을 수술용 로봇의 동작의 제어신호 또는 사용자 인터페이스의 제어신호로 변환하여 출력하는 신호처리부(16)를 포함한다. The
본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템에서는 시스템의 설정 변경을 위한 사용자 인터페이스가 별도의 디스플레이 장치가 아닌 수술 영상을 나타내는 표시부(12)에 의해 선택적으로 제공된다. 또한, 사용자 인터페이스를 통한 시스템 설정 변경 등의 동작이 수술기구를 조작하기 위한 사용자 조작부(14, 15)에 의해 실행된다. In the surgical robot system according to the exemplary embodiment of the present invention, a user interface for changing the setting of the system is selectively provided by the
사용자 조작부(14, 15)는 조이스틱(joystick), 글러브(glove), 트리거-건(triggergun), 수동식 컨트롤러 등과 같은 다양한 입력 장치들 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 신호처리부(16)는 마스터 입력장치(10)에 통합되어 있거나 마스터 입력장치(10) 옆에 위치하는 컴퓨터로 구성될 수 있다. The user controls 14 and 15 may include one or more of a variety of input devices, such as joysticks, glove, trigger-guns, manual controllers, and the like. The
시술자는 내시경(30)에 의해 포착되어 마스터 입력장치(10)의 표시부(12)로 제공되는 수술부위(20)를 나타내는 제1 화면을 관찰하면서, 로봇 암(32, 36)에 탈착이 가능하게 결합된 수술기구(38, 40)가 구동되도록 사용자 조작부(14, 15)를 조종함으로써 최소침습수술법을 시행한다. 이 경우, 제1 화면은 수술부위의 평면 영상 또는 입체 영상으로 제공될 수 있다. The operator can detachably attach to the
또한, 시술자는 수술 진행 도중 필요한 경우, 시스템의 모드를 수술 모드에서 사용자 인터페이스 모드로 전환할 수 있다. 이때, 표시부(12)는 제2 화면을 제공하여, 시술자가 수술과 관련된 정보를 확인하고, 수술용 로봇 시스템의 설정을 변경할 수 있도록 한다. In addition, the operator may switch the mode of the system from the surgical mode to the user interface mode, if necessary during the operation. In this case, the
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템에서 시술자는 시스템 설정 변경을 위한 동작을 마스터 입력장치(10)와 별도로 구비되는 디스플레이 장치 및 입력장치를 이용하지 않고, 수술 동작을 실행하기 위한 표시부(12) 및 사용자 조작부(14, 15)를 통해 수행할 수 있다. 따라서 시술과정에서 시스템의 설정변경 등이 필요한 경우에도 시술자는 마스터 입력장치(10)에서 벗어나지 않고 단순한 조작에 의해 이를 수행할 수 있게 되므로 그로 인한 수술의 지연이 발생하지 않게 된다. 또한, 자리를 벗어나지 않고 수술을 지속적으로 수행할 수 있어 시술자는 수술에 대한 집중력을 유지할 수 있게 된다. In the surgical robot system according to the embodiment of the present invention as described above, the operator does not use the display device and the input device provided separately from the
내시경(30) 및 각각의 수술기구(38, 40)는 캐뉼러(cannula)와 같은 수술기구(38, 40) 가이드를 통하여 환자 속으로 삽입될 수 있다. 각각의 로봇 암(32, 34, 36)은 연동장치와 같은 링크장치로 형성되고, 링크장치는 서로 결합되어 있으며 모터 제어식 관절을 통하여 조작될 수 있다. 사용되는 수술기구(38, 40)의 개수와 수술용 로봇 시스템(100)에 사용되는 로봇 암(32, 34, 36)의 개수는 여러 가지 요소 중에서 진단법 또는 수술법 그리고 수술실 내의 공간적인 제약에 따라 결정될 수 있다. 즉, 비록 도 1에서는 수술용 로봇 시스템(100)이 3개의 로봇 암(32, 34, 36)을 가지는 것으로 도시하였으나, 이는 본원 발명을 예시하기 위한 것으로, 로봇 암 및 수술기구의 개수는 필요에 따라 늘리거나 줄일 수 있으며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
또한, 수술과정 동안 사용되는 수술기구(38, 40)를 교체할 필요가 있는 경우, 수술기구(38, 40)를 로봇 암으로부터 제거하고 다른 수술기구로 교체할 수 있다. 교체될 수술기구를 확인하는 것을 도와주기 위해서, 로봇 암(32, 34, 36) 각각은 셋업 조인트(setup joint)와 같은 것에 인쇄된 확인 숫자나 칼라 표시부를 가질 수 있다. In addition, if it is necessary to replace the
또한, 시술자가 수술부위(20)를 실제로 직접 내려다 보는 느낌을 가지도록 향해 있는 영상을 표시하도록 표시부(12)는 시술자의 손 근처에 위치될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 수술기구(38, 40)의 영상은 실제로 시술자의 손이 위치되어 있는 곳에 배치되게 보이는 것이 바람직하다. 이를 위해, 신호처리부(16)는 내시경(30)에 의해 보여지는 대로 해당 수술기구(38, 40)의 방향을 맞추기 위해서 사용자 조작부(14, 15)의 방향을 바꾸는 것이 바람직하다. In addition, the
신호처리부(16)는 수술용 로봇 시스템(100)에서 다양한 기능을 수행한다. 신호처리부(16)는 시술자가가 각각의 수술기구(38, 40)를 효과적으로 이동 및/또는 조종할 수 있도록 제어 신호 버스(50)를 통하여 사용자 조작부(14, 15)의 기계적인 움직임을 각각의 로봇 암(32, 34, 36)에 대한 제어신호로 변형하여(translate) 전달한다. 또한, 신호처리부(16)는 수술기구(38, 40)가 표시부(12)에 표시되는 카메라 포착 화면 바깥쪽에 있거나, 표시부(12)에 표시되는 카메라 포착 화면 내에서 차단되어 있는 경우에 수술기구(38, 40)의 위치를 표시한다. The
또한, 신호처리부(16)는 시술자가 제2 화면을 통해 사용자 조작부(14, 15)를 조작하여 시스템의 설정을 변경하는 경우, 사용자 조작부(14, 15)의 기계적 움직임을 시스템에 설정 변경을 위한 제어신호로 변형하여 전달한다. In addition, the
이와 같은 신호처리부(16)는 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어(firmware)의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 또한, 신호처리부의 기능은 본 명세서에서 기술된 바와 같이 하나의 유닛에 의해 실행될 수 있거나, 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 임의의 조합으로 차례로 실시될 수 있는 상이한 구성요소들로 분할된 것에 의해 실행될 수 있다. The
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치(10)를 예시한 사시도이다. 여기에 도시된 마스터 입력장치(10)의 형상 및 구성은 단지 본원 발명을 예시하기 위한 것으로, 마스터 입력장치(10)의 각 구성의 배치 및 형상은 도시된 바와 다르게 변형될 수 있으며, 본 발명이 이하에서 설명하는 각 장치의 구성에 한정되는 것은 아니다. 전술한 바와 같이, 마스터 입력장치(10)는 표시부(12), 사용자 조작부(14, 15) 및 신호처리부(16)을 포함한다. 2 is a perspective view illustrating a
표시부(12)는 시술자가 실제 수술부위를 내려다 보이는 것과 같은 위치에 시술자의 양안에 대응하는 좌우 소켓(120, 122)을 구비한다. 제1 화면이 입체 영상으로 제공되는 경우, 좌우 소켓(120, 122)에는 각각 좌안에 대응하는 영상과 우안에 대응하는 서로 다른 영상이 제공되어 시술자가 입체감을 느낄 수 있도록 할 수 있다. The
또한, 마스터 입력장치(10)는 표시부(12)의 아래에 위치하여, 시술자가 표시부(12)를 통해 보여지는 수술 부위에 관련된 기기를 직접 조종하고 있다는 감각을 가지도록 하는 사용자 조작부(14, 15)를 포함한다. In addition, the
한편, 마스터 입력장치(10)에는 사용자 조작부(14, 15) 외의 입력장치로 풋 페달(foot pedal, 144)이 더 구비될 수 있으며, 시술자는 풋 페달(144)를 이용하여 전술한 바와 같이 수술부위를 나타내는 제1 화면과 수술과 관련된 영상정보와 시스템의 설정변경을 메뉴를 제공하는 제2 화면 간의 전환을 수행할 수 있다. Meanwhile, the
또한, 시술자는 풋 페달(144)를 이용하여 제1 화면이 수술부위의 평면 영상과 입체 영상 간의 전환을 수행할 수도 있다. 다만 이와 달리, 이러한 제1 화면 및 제2 화면 간의 전환 또는 평면 및 입체 영상 간의 전환은 마스터 입력장치(10) 상의 사용자 조작부(14, 15) 및 다른 버튼에 의해 구현될 수 있고, 또한 음성 입력에 의해 구현될 수도 있다. 이때, 상기와 같은 화면의 전환은 제1 화면 상에서 제2 화면을 온 오프(ON/OFF)함으로써 구현될 수 있다. In addition, the operator may use the
신호처리부(16)는 프로세싱 능력을 제공하기 위해 마스터 입력장치(10)에 연결되거나, 그 안에 통합된다. The
시술자에게 사용자 조작부(14, 15)가 수술기구와 통합되었다는 인식을 제공하기 위해, 마스터 입력장치(10)는 수술기구와 동일한 정도의 자유도로 움직일 수 있다. 또한, 마스터 입력장치(10)에는 수술기구로부터 위치, 힘, 촉각 감각을 전달하는 피드백 센서가 적용될 수 있다. 이에 따라 시술자는 수술기구를 직접 컨트롤하는 느낌을 가질 수 있다. In order to provide the operator with the recognition that the user controls 14, 15 are integrated with the surgical instrument, the
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 제어방법을 나타낸 순서도이다. 먼저, 표시부는 수술부위의 영상 나타내는 제1 화면을 표시(S10)한다. 이 경우, 제1 화면은 수술부위의 평면 영상 또는 입체 영상일 수 있다. 이때, 시술자는 사용자 조작부를 조작하여 제1 화면에 표시되는 수술용 로봇의 동작을 제어(S20)한다. 3 is a flow chart showing a surgical robot control method according to an embodiment of the present invention. First, the display unit displays a first screen representing an image of a surgical site (S10). In this case, the first screen may be a planar image or a stereoscopic image of the surgical site. At this time, the operator controls the operation of the surgical robot displayed on the first screen by operating the user operation unit (S20).
도 4는 시술자가 사용자 조작부를 조작하는 것을 도시한 개략도이다. 다만, 도 4는 본원 발명을 예시하기 위한 것으로, 전술한 바와 같이, 사용자 조작부는 조이스틱(joystick), 글러브(glove), 트리거-건(triggergun), 수동식 컨트롤러 등과 같은 다양한 형태의 입력 장치들 중의 하나 이상을 포함할 수 있다. 4 is a schematic diagram showing that the operator manipulates the user operation unit. However, FIG. 4 is for illustrating the present invention, and as described above, the user manipulation unit is one of various types of input devices such as a joystick, a glove, a trigger-gun, a manual controller, and the like. It may contain the above.
또한, 이 경우, 시술자는 필요에 따라서 풋 페달과 같은 별도의 입력장치를 이용하여 평면 영상과 입체 영상 간의 전환을 수행할 수 있다. Also, in this case, the operator may perform switching between the planar image and the stereoscopic image by using a separate input device such as a foot pedal as needed.
이때, 신호처리부는 사용자 조작부의 움직임에 따른 수술용 로봇의 제어신호를 생성하여 출력한다. 상기한 제어신호에 따라 로봇암이 구동되고, 그에 따라 로봇암에 결합된 수술기구가 수술을 위한 동작을 수행한다. 도 5는 수술부위의 영상을 나타내는 제1 화면(130)을 예시적으로 나타낸 것으로, 상기와 같은 과정에 의해 수술기구가 동작하여 수술이 진행되는 것을 나타낸다. In this case, the signal processor generates and outputs a control signal of the surgical robot according to the movement of the user manipulation unit. The robot arm is driven according to the control signal, and thus a surgical instrument coupled to the robot arm performs an operation for surgery. FIG. 5 exemplarily shows a
다음으로, 수술의 진행 도중에 필요에 따라 시술자는 사용자 인터페이스 모드로의 전환여부를 결정(S30)한다. 이때, 전술한 바와 같이, 사용자는 풋 페달과 같은 다른 입력장치를 사용하여 수술부위의 영상을 나타내는 제1 화면(130)에서 사용자 인터페이스를 나타내는 제2 화면으로 전환을 수행할 수 있다. Next, the operator determines whether to switch to the user interface mode as necessary during the operation of the operation (S30). In this case, as described above, the user may switch from the
시술자가 사용자 인터페이스 모드로 전환하는 명령을 풋 페달과 같은 입력장치를 이용하여 입력한 경우, 표시부에 사용자 인터페이스를 위한 제2 화면을 표시(S50)한다. 도 6은 사용자 인터페이스 모드로 전환한 표시부의 화면을 예시한 개략도이다. 이때, 도시한 바와 같이, 표시부는 제1 화면(130) 상에 제2 화면(140)을 온(ON)함으로써 제1 화면에서 제2 화면으로의 전환을 수행할 수 있다. When the operator inputs a command to switch to the user interface mode by using an input device such as a foot pedal, the second screen for the user interface is displayed on the display unit (S50). 6 is a schematic diagram illustrating a screen of a display unit which has switched to the user interface mode. In this case, as shown in the drawing, the display unit may switch from the first screen to the second screen by turning on the
시술자의 입력에 의해 사용자 인터페이스 모드로 전환된 경우, 도 6에 도시한 바와 같이, 표시부는 수술 부위의 영상을 나타내는 제1 화면(130) 상에 현재 시간, 환자의 체온, 수술실의 온도, 수술실의 습도 등과 같은 수술과 관련된 각종의 정보를 나타내는 제2 화면(140)을 표시할 수 있다. 또한, 이때, 시술자는 사용자 조작부를 조작하여 제2 화면(140)에 표시된 사용자 인터페이스를 수행(S60)한다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 화면(140) 상에는 시술자가 선택 가능한 메뉴가 표시되고, 시술자는 사용자 조작부를 이용하여 제2 화면 상에 표시된 커서를 움직여 특정한 메뉴를 선택할 수 있다. In the case of switching to the user interface mode by the operator's input, as shown in FIG. 6, the display unit displays the current time, the body temperature of the patient, the temperature of the operating room, and the operating room on the
이때, 시술자가 화면설정 변경 아이콘을 선택하는 경우, 도 7과 같은 화면 설정 변경을 위한 메뉴가 제2 화면(142)에 표시된다. 시술자는 제2 화면(142) 상의 커서를 움직여 평면 영상의 스케일, 전환, 슬라이드 이동, 명암값, 및 콘트라스트를 제어하기 위한 명령을 입력할 수 있으며, 입체 영상의 스케일, 회전, 전환 및 투명도를 제어하기 위한 명령을 입력할 수 있다. 상기와 같은 시술자의 입력에 따라, 신호처리부는 사용자 인터페이스의 제어신호를 생성하여 출력하고, 그 신호에 따라 시스템의 설정은 변경된다. 다만, 도 7에 도시된 설정 변경을 위한 메뉴들은 본원 발명을 예시하기 위한 것이며, 그 외에 시스템의 설정을 변경하기 위한 추가적인 메뉴가 더 제공될 수 있음은 자명하다. In this case, when the operator selects the screen setting change icon, a menu for changing the screen setting as shown in FIG. 7 is displayed on the
다음으로, 사용자 인터페이스 모드에서 다시 수술 모드로 전환할 지의 여부를 결정(S70)한다. 이 경우에도, 사용자는 풋 페달과 같은 다른 입력장치를 사용하여 사용자 인터페이스를 나타내는 제2 화면(142)에서 수술부위의 영상을 나타내는 제1 화면(130)으로의 전환을 수행할 수 있다. 또한, 이때, 표시부는 제1 화면(130) 상에서 제2 화면(142)을 오프함으로써 제2 화면(142)에서 제1 화면(130)으로의 전환을 수행할 수 있다. Next, it is determined whether to switch back to the surgical mode from the user interface mode (S70). In this case, the user may perform a switch from the
시술자가 수술 모드로의 전환 명령을 입력하는 경우, 표시부는 다시 수술 영상을 나타내는 제1 화면을 표시(S10)하여, 시술자가 수술을 수행할 수 있도록 한다. When the operator inputs a command to switch to the operation mode, the display unit again displays the first screen displaying the surgical image (S10), so that the operator can perform the operation.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템에 의하면, 시술자는 시스템 설정 변경을 위한 동작을 마스터 입력장치와 별도로 구비되는 디스플레이 장치 및 입력장치를 이용하지 않고, 수술 동작을 실행하기 위한 표시부 및 사용자 조작부를 통해 수행할 수 있다. 따라서 시술과정에서 시스템의 설정변경 등이 필요한 경우에도 시술자는 마스터 입력장치에서 벗어나지 않고 단순한 조작에 의해 이를 수행할 수 있게 되므로 그로 인한 수술의 지연이 발생하지 않게 된다. 또한, 자리를 벗어나지 않고 수술을 지속적으로 수행할 수 있어 시술자는 수술에 대한 집중력을 유지할 수 있게 된다. As described above, according to the surgical robot system according to an embodiment of the present invention, the operator does not use the display device and the input device provided separately from the master input device for the operation for changing the system settings, to perform the operation operation It can be performed through the display unit and the user operation unit. Therefore, even if it is necessary to change the setting of the system during the procedure, the operator can perform this by simple operation without departing from the master input device, so that no delay of surgery occurs. In addition, since the operation can be performed continuously without leaving the seat, the operator can maintain the concentration on the surgery.
상기에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다. While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Of course.
10: 마스터 입력장치 12: 표시부
14, 15: 사용자 조작부 16: 신호처리부
20: 수술부위 30: 내시경
32, 34, 36: 로봇 암 38, 40: 수술기구
120, 122: 좌우 소켓 144: 풋 페달10: master input device 12: display unit
14, 15: user control unit 16: signal processing unit
20: surgical site 30: endoscope
32, 34, 36:
120, 122: left and right sockets 144: foot pedal
Claims (12)
상기 제1 화면에 표시되는 수술용 로봇의 동작과, 상기 제2 화면에 표시된 사용자 인터페이스를 사용자의 조작에 의해 제어하도록 하는 사용자 조작부, 및
사용자의 조작에 의한 상기 사용자 조작부의 움직임을 상기 수술용 로봇의 동작의 제어신호 또는 상기 사용자 인터페이스의 제어신호로 변환하여 출력하는 신호처리부
를 포함하는 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치. A display unit which provides the operator with a first screen representing an image of a surgical site and a second screen for a user interface;
A user manipulation unit configured to control an operation of the surgical robot displayed on the first screen and a user interface displayed on the second screen by a user's operation; and
Signal processing unit for converting the movement of the user operation unit by the user's operation to a control signal of the operation of the surgical robot or a control signal of the user interface and outputs
Master input device for a surgical robot system comprising a.
상기 사용자 조작부는 상기 표시부 상에서 상기 제1 화면과 상기 제2 화면 간의 전환을 위한 화면전환버튼을 포함하는 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치.The method according to claim 1,
And the user manipulation unit comprises a screen switching button for switching between the first screen and the second screen on the display unit.
상기 표시부는 상기 화면전환버튼의 입력에 따라 상기 제1 화면 상에서 상기 제2 화면을 온 오프하는 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치.The method of claim 2,
The display unit is a master input device of the surgical robot system for turning on and off the second screen on the first screen according to the input of the screen switching button.
상기 제1 화면은 수술부위의 평면 영상 데이터와 입체 영상 데이터를 표시하는 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치. The method according to claim 1,
The first screen is a master input device of the surgical robot system for displaying planar image data and stereoscopic image data of the surgical site.
상기 제2 화면은 상기 평면 영상 데이터의 스케일, 전환, 슬라이드 이동, 명암값, 및 콘트라스트를 제어하기 위한 항목과 상기 입체 영상 데이터의 스케일, 회전, 전환 및 투명도를 제어하기 위한 항목을 표시하는 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치.The method of claim 4, wherein
The second screen is a surgical display that displays items for controlling the scale, switching, slide movement, contrast value, and contrast of the planar image data, and items for controlling the scale, rotation, switching, and transparency of the stereoscopic image data. Master input device of robot system.
상기 제2 화면은 시술과 관련된 의료정보를 표시하는 수술용 로봇 시스템의 마스터 입력장치.The method according to claim 1,
The second screen is a master input device of the surgical robot system for displaying medical information associated with the procedure.
사용자 조작부를 조작하여 상기 제1 화면에 표시되는 수술용 로봇의 동작을 제어하는 단계,
상기 사용자 조작부의 움직임에 따른 상기 수술용 로봇의 제어신호를 생성하여 출력하는 단계,
상기 표시부에 사용자 인터페이스를 위한 제2 화면을 표시하는 단계,
상기 사용자 조작부를 조작하여 상기 제2 화면에 표시된 사용자 인터페이스를 수행하는 단계, 및
상기 사용자 조작부의 움직임에 따른 상기 사용자 인터페이스의 제어신호를 생성하여 출력하는 단계
를 포함하는 수술용 로봇 시스템의 제어방법. Displaying a first screen indicating an image of a surgical part on a display unit;
Controlling an operation of a surgical robot displayed on the first screen by manipulating a user manipulation unit;
Generating and outputting a control signal of the surgical robot according to the movement of the user manipulation unit;
Displaying a second screen for a user interface on the display unit;
Operating the user manipulation unit to perform a user interface displayed on the second screen; and
Generating and outputting a control signal of the user interface according to the movement of the user manipulation unit;
Control method of a surgical robot system comprising a.
사용자의 입력에 따라 상기 표시부 상에서 상기 제1 화면에서 상기 제2 화면으로 전환하는 단계
를 더 포함하는 수술용 로봇 시스템의 제어방법.The method of claim 7, wherein
Switching from the first screen to the second screen on the display unit according to a user input
Control method of a surgical robot system further comprising.
상기 표시부는 상기 제1 화면 상에서 상기 제2 화면을 온 오프하는 단계를 더 포함하는 수술용 로봇 시스템의 제어방법.The method of claim 8,
The display unit further comprises the step of turning on and off the second screen on the first screen control method of the surgical robot system.
상기 제1 화면에 수술부위의 평면 영상을 표시하는 단계, 및
상기 제1 화면에 수술부위의 입체 영상을 표시하는 수술용 로봇 시스템의 제어방법. The method of claim 7, wherein
Displaying a planar image of the surgical site on the first screen, and
Control method of a surgical robot system for displaying a three-dimensional image of the surgical site on the first screen.
상기 제2 화면에 상기 평면 영상의 스케일, 전환, 슬라이드 이동, 명암값, 및 콘트라스트를 제어하기 위한 항목을 표시하는 단계, 및
상기 제2 화면에 상기 입체 영상의 스케일, 회전, 전환 및 투명도를 제어하기 위한 항목을 표시하는 단계
를 포함하는 수술용 로봇 시스템의 제어방법.The method of claim 10,
Displaying an item for controlling scale, transition, slide movement, contrast value, and contrast of the planar image on the second screen; and
Displaying an item for controlling scale, rotation, switching, and transparency of the stereoscopic image on the second screen;
Control method of a surgical robot system comprising a.
상기 제2 화면에 시술과 관련된 의료정보를 표시하는 단계를 더 포함하는 수술용 로봇 시스템의 제어방법.The method of claim 7, wherein
And displaying medical information related to the procedure on the second screen.
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---|---|---|---|---|
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-
2010
- 2010-11-01 KR KR1020100107477A patent/KR20120045734A/en not_active Application Discontinuation
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