KR20120090410A - Surgical robot system and control method thereof - Google Patents

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KR20120090410A
KR20120090410A KR1020110010814A KR20110010814A KR20120090410A KR 20120090410 A KR20120090410 A KR 20120090410A KR 1020110010814 A KR1020110010814 A KR 1020110010814A KR 20110010814 A KR20110010814 A KR 20110010814A KR 20120090410 A KR20120090410 A KR 20120090410A
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최승욱
이제선
이민규
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주식회사 이턴
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Abstract

PURPOSE: A surgical robot system and a control method thereof are provided to prevent structure change by additionally adding an exclusive driving part which is in charge of operational freedom of an instrument. CONSTITUTION: A first driving part(20) combines a robot with an instrument. The first driving part includes the n(N is natural number) number of basic drivers so that the instrument operates at an n freedom degree. A second driver part(30) is combined with the instrument and includes the m number of extra drivers so that the instrument operates at an n+m(n+m is natural number) freedom degree. A sensing part(40) sense drive information of the second driver part and outputs a sensing signal.

Description

수술 로봇 시스템 및 그 제어방법{Surgical robot system and control method thereof}Surgical robot system and control method

본 발명은 수술 로봇 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a surgical robot system and a control method thereof.

의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 의료 기계를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 것을 말한다. 특히, 수술부위의 피부를 절개하여 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하는 개복 수술 등은 출혈, 부작용, 환자의 고통, 흉터 등의 문제로 인하여 최근에는 로봇(robot)을 사용한 수술이 대안으로서 각광받고 있다.Medically, surgery refers to healing a disease by cutting, slitting, or manipulating skin, mucous membranes, or other tissues with a medical device. In particular, open surgery, which incise the skin of the surgical site and open, treat, shape, or remove the organs inside of the surgical site, has recently been performed using robots due to problems such as bleeding, side effects, patient pain, and scars. This alternative is in the spotlight.

이러한 수술용 로봇은 수술을 위한 조작을 위해 로봇 암을 구비하게 되며, 로봇 암의 선단부에는 인스트루먼트(instrument)가 장착되어, 로봇으로부터 생성, 전달되는 구동력에 의해 인스트루먼트가 수술에 필요한 동작을 수행하게 된다.Such a surgical robot is provided with a robot arm for operation for surgery, the instrument is mounted on the front end of the robot arm, the instrument performs the operation required for surgery by the driving force generated and transmitted from the robot .

일반적으로 로봇에 장착되는 수술용 인스트루먼트는, 길이방향으로 연장된 샤프트와, 샤프트의 말단에 결합된 이펙터, 그리고 샤프트의 선단에 결합되어 이펙터를 작동시키기 위한 구동부로 이루어진다. 구동부에는 복수의 구동휠이 설치되는데, 각 구동휠은 와이어 등을 통해 이펙터의 각 부분과 연결되어 있어, 구동휠을 회전시키면 그에 상응하여 이펙터가 수술에 필요한 다양한 동작을 수행하게 된다.In general, a surgical instrument mounted on a robot includes a shaft extending in the longitudinal direction, an effector coupled to the end of the shaft, and a driving unit coupled to the tip of the shaft to operate the effector. The driving unit is provided with a plurality of driving wheels, each driving wheel is connected to each part of the effector through a wire, etc., when the driving wheel is rotated correspondingly, the effector performs various operations required for surgery.

인스트루먼트를 로봇에 장착하면, 구동부는 로봇 암에 구비된 액추에이터에 결합되고, 액추에이터로부터 전달되는 구동력을 받아 구동부에 설치된 각 구동휠이 회전하게 되며, 이로써 인스트루먼트가 로봇에 의해 제어된다.When the instrument is mounted on the robot, the driving unit is coupled to the actuator provided in the robot arm, and each driving wheel installed in the driving unit is rotated by the driving force transmitted from the actuator, thereby controlling the instrument.

종래의 '로봇-인스트루먼트' 장착 구조에서는, 인스트루먼트의 작동 자유도에 상응하는 수만큼의 구동휠이 설치되며, 구동휠의 갯수에 상응하여 액추에이터에도 같은 수의 작동휠이 구비된다.In the conventional 'robot-instrument' mounting structure, the number of driving wheels corresponding to the degree of freedom of operation of the instrument is installed, and the actuators are provided with the same number of actuator wheels corresponding to the number of driving wheels.

최근, 단일 통로 수술(single port surgery) 등 새로운 수술 기법이 부각됨에 따라 인스트루먼트의 작동 자유도를 증가시킬 필요성이 대두되고 있는데, 종래의 로봇-인스트루먼트 구동 메커니즘에서는 인스트루먼트의 작동 자유도가 증가하게 되면, 그에 맞춰 구동휠 및 작동휠의 개수를 증가시켜야 하며, 이는 인스트루먼트뿐만 아니라 수술용 로봇 자체의 설계를 변경해야 하는 문제를 초래하게 된다.Recently, with the rise of new surgical techniques such as single port surgery, there is a need to increase the degree of freedom of operation of instruments. In the conventional robot-instrument driving mechanism, when the degree of freedom of operation of instruments increases, The number of drive wheels and drive wheels must be increased, which leads to the problem of changing the design of the surgical robot itself as well as the instrument.

예를 들어, 종래에 4 자유도로 작동되는 인스트루먼트를 장착하는 수술용 로봇 시스템에서는 4개의 구동휠이 설치된 인스트루먼트를 로봇에 장착하게 되고, 그에 상응하여 로봇의 액추에이터에도 4개의 작동휠을 구비하면 되었으나, 인스트루먼트를 5 자유도로 작동시키고자 할 경우에는 종래의 인스트루먼트를 사용하지 못하고 5개의 구동휠이 설치되는 인스트루먼트를 다시 제작해야 하며, 이에 상응하여 수술용 로봇의 액추에이터에도 5개의 작동휠을 구비해야 하는 상황이 발생할 수 있다.For example, in the conventional surgical robot system equipped with an instrument operated in four degrees of freedom, an instrument equipped with four driving wheels is mounted on the robot, and correspondingly, the actuator of the robot needs to have four operating wheels. If you want to operate the instrument in 5 degrees of freedom, you need to rebuild the instrument that can not use the conventional instrument and install 5 driving wheels, and accordingly, the actuator of the surgical robot must have 5 operating wheels. This can happen.

전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
The above-described background technology is technical information that the inventor holds for the derivation of the present invention or acquired in the process of deriving the present invention, and can not necessarily be a known technology disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.

본 발명은, 인스트루먼트의 작동 자유도가 증가하더라도 인스트루먼트의 구동부 및 수술용 로봇의 액추에이터의 구조를 변경할 필요가 없는 수술 로봇 시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
The present invention provides a surgical robot system and a method of controlling the same, which do not need to change the structure of the actuator of the instrument and the actuator of the surgical robot even if the degree of freedom of operation of the instrument increases.

본 발명의 일 측면에 따르면, 수술용 인스트루먼트가 장착되는 수술 로봇 시스템으로서, 인스트루먼트와 로봇 간의 결합을 매개하며, 소정의 작동 상태를 조작원점으로 하여 인스트루먼트가 n 자유도로 작동되도록 n개(n은 자연수)의 기본 구동자를 구비하는 제1 구동부와, 인스트루먼트에 결합되며, 인스트루먼트가 n+m 자유도로 작동되도록 m개(m은 자연수)의 부가 구동자를 구비하는 제2 구동부와, 제2 구동부의 구동 정도에 관한 정보를 감지하여 센싱 신호를 출력하는 센싱부와, 센싱 신호를 수신하여 조작원점에 상응하는 값을 수정하고, 제1 구동부를 구동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하는 수술 로봇 시스템이 제공된다.According to an aspect of the present invention, a surgical robot system is equipped with a surgical instrument, mediating the coupling between the instrument and the robot, n pieces (n is a natural number to operate the n degrees of freedom with a predetermined operating state as the operation origin) A first drive unit having a basic driver), a second drive unit coupled to the instrument and having m additional drivers (m is a natural number) so that the instrument is operated with n + m degrees of freedom; Surgical robot system including a sensing unit for sensing the information about and outputting a sensing signal, a controller for receiving a sensing signal to modify the value corresponding to the operation origin, and outputs a control signal for driving the first drive unit Is provided.

제1 구동부는 인스트루먼트의 선단부에 결합되며, 기본 구동자는 제1 구동부의 로봇에 대향하는 면에 설치되는 하나 이상의 구동휠로서 구현될 수 있다. 부가 구동자는 사용자에 의해 수동으로, 또는 별도로 제공되는 구동장치로부터 구동력을 전달받아 조작될 수 있다.The first driver is coupled to the distal end of the instrument, and the basic driver may be embodied as one or more drive wheels installed on a surface of the first driver opposite to the robot. The additional driver may be operated by receiving driving force manually or separately from the driving device provided by the user.

m은 1이고, 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 이루어지며, 부가 구동자에 대한 사용자 조작에 의해 샤프트는 회전 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 샤프트의 회전 동작은 기본 구동자의 작동에 의해서도 수행될 수 있다.m is 1, and the shaft of the instrument has a structure rotatable about its longitudinal axis, and the shaft can be rotated by a user's operation of the additional driver. In this case, the rotation operation of the shaft can also be performed by the operation of the basic driver.

m은 1이고, 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡(bending)되며 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 외부 샤프트와, 외부 샤프트 내에 수용되어 외부 샤프트 내에서 그 연장된 방향을 중심으로 회전 가능한 내부 샤프트를 포함하며, 부가 구동자에 대한 사용자 조작에 의해 외부 샤프트는 회전 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 외부 샤프트의 회전 동작은 기본 구동자의 작동에 의해서도 수행될 수 있다.m is 1, and the shaft of the instrument is bent in a direction different from its longitudinal direction and is rotatable about its longitudinal axis, and is housed within the outer shaft and about its extended direction within the outer shaft. A rotatable inner shaft, the outer shaft being capable of performing a rotational operation by user manipulation of the additional driver. In this case, the rotation operation of the outer shaft can also be performed by the operation of the basic driver.

m은 1이고, 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능하고, 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡 가능한 구조로 이루어지며, 부가 구동자에 대한 사용자 조작에 의해 샤프트는 굴곡 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 샤프트의 굴곡 동작은 기본 구동자의 작동에 의해서도 수행될 수 있다.m is 1, the shaft of the instrument is rotatable about its longitudinal axis, and has a structure that can be bent in a direction different from its longitudinal direction, and the shaft can be bent by a user's operation of the additional driver. Can be. In this case, the bending operation of the shaft can also be performed by the operation of the basic driver.

m은 2이고, 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 외부 샤프트와, 외부 샤프트 내에 수용되어 외부 샤프트 내에서 그 연장된 방향을 중심으로 회전 가능한 내부 샤프트를 포함하고, 샤프트는 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡 가능한 구조로 이루어지며, 부가 구동자 중 어느 하나에 대한 사용자 조작에 의해 외부 샤프트는 회전 동작을 수행하고, 부가 구동자 중 다른 하나에 대한 사용자 조작에 의해 샤프트는 굴곡 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 외부 샤프트의 회전 동작 및 샤프트의 굴곡 동작 중 어느 하나는 기본 구동자의 작동에 의해서도 수행될 수 있다.m is 2, the shaft of the instrument comprises an outer shaft rotatable about its longitudinal axis, and an inner shaft housed within the outer shaft and rotatable about its extended direction within the outer shaft, the shaft being its length The outer shaft is rotated by a user's operation on one of the additional drivers, and the shaft is bent by a user's operation on the other of the additional drivers. Can be done. In this case, any one of the rotational operation of the outer shaft and the bending operation of the shaft can also be performed by the operation of the basic driver.

m은 2이고, 인스트루먼트의 샤프트는 제1 샤프트부, 제2 샤프트부 및 제1 샤프트부와 제2 샤프트부 사이에 개재되는 엘보우를 포함하고, 제1 샤프트부 및 제2 샤프트부는 각각 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 이루어지고, 제2 샤프트부는 엘보우를 중심으로 제1 샤프트부에 대해 절곡 가능한 구조로 이루어지며, 부가 구동자 중 어느 하나에 대한 사용자 조작에 의해 제1 샤프트부는 회전 동작을 수행하고, 부가 구동자 중 다른 하나에 대한 사용자 조작에 의해 제1 샤프트부와 제2 샤프트부 간의 절곡 동작이 수행될 수 있다. 이 경우, 제1 샤프트부의 회전 동작 및 제1 샤프트부와 제2 샤프트부 간의 절곡 동작 중 어느 하나는 기본 구동자의 작동에 의해서도 수행될 수 있다.m is 2, the shaft of the instrument comprises a first shaft portion, a second shaft portion and an elbow interposed between the first shaft portion and the second shaft portion, the first shaft portion and the second shaft portion, respectively, in the longitudinal direction thereof; The second shaft portion is made of a structure that can be rotated about the axis of the elbow, and the first shaft portion is made of a structure that can be bent around, the first shaft portion by the user operation to any one of the additional driver to rotate The bending operation between the first shaft portion and the second shaft portion may be performed by a user's manipulation of the other of the additional drivers. In this case, any one of the rotational operation of the first shaft portion and the bending operation between the first shaft portion and the second shaft portion may also be performed by the operation of the basic driver.

구동 정도에 관한 정보는, 제2 구동부의 구동 정도, 제2 구동부의 조작 정도, 제2 구동부의 구동에 따른 인스트루먼트의 작동 정도 등을 포함할 수 있다.The information about the driving degree may include a driving degree of the second driving part, an operation degree of the second driving part, an operation degree of the instrument according to driving of the second driving part, and the like.

컨트롤러는 제2 구동부의 구동에 의해 인스트루먼트가 작동된 상태가 조작원점이 되도록 조작원점에 상응하는 값을 수정하고, 수정된 조작원점을 기준으로 인스트루먼트가 n 자유도로 작동되도록 제1 구동부를 구동시키기 위한 제어 신호를 출력할 수 있다.The controller modifies the value corresponding to the operation origin so that the state in which the instrument is operated by the driving of the second drive unit is the operation origin, and controls to drive the first drive unit to operate the instrument in n degrees of freedom based on the modified operation origin. Can output a signal.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 수술용 인스트루먼트와 인스트루먼트가 장착되는 수술용 로봇 간의 결합을 매개하며, 소정의 작동 상태를 조작원점으로 하여 인스트루먼트가 n 자유도로 작동되도록 하는 제1 구동부와, 인스트루먼트에 결합되며, 인스트루먼트가 n+m 자유도로 작동되도록 하는 제2 구동부를 포함하는 수술 로봇 시스템을 제어하는 방법으로서, 제2 구동부의 구동 정도에 관한 정보를 감지하여 센싱 신호를 출력하는 단계, 센싱 신호를 수신하여 조작원점에 상응하는 값을 수정하는 단계, 및 수정된 조작원점을 기준으로 인스트루먼트가 n 자유도로 작동되도록 제1 구동부를 구동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는 수술 로봇 시스템의 제어방법이 제공된다.On the other hand, according to another aspect of the present invention, the first driving unit for mediating the coupling between the surgical instrument and the surgical robot on which the instrument is mounted, the instrument is operated in n degrees of freedom with a predetermined operating state as the operation origin, and the instrument, A method of controlling a surgical robot system including a second drive unit coupled to and configured to operate an instrument with n + m degrees of freedom, the method comprising: sensing information about a driving degree of a second drive unit and outputting a sensing signal; Controlling a surgical robot system including receiving a signal, correcting a value corresponding to an operation origin, and outputting a control signal for driving the first drive unit to operate the instrument with n degrees of freedom based on the modified operation origin. A method is provided.

m은 1이고, 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 이루어지며, 센싱 신호 출력 단계는, 샤프트의 회전 정도를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.m is 1, and the shaft of the instrument has a structure rotatable about its longitudinal axis, and the sensing signal outputting step may include sensing a degree of rotation of the shaft.

m은 1이고, 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡되며 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 외부 샤프트와, 외부 샤프트 내에 수용되어 외부 샤프트 내에서 그 연장된 방향을 중심으로 회전 가능한 내부 샤프트를 포함하며, 센싱 신호 출력 단계는, 외부 샤프트의 회전 정도를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.m is 1, and the shaft of the instrument is bent in a direction different from its longitudinal direction and is rotatable about its longitudinal axis, and an inner shaft accommodated in the outer shaft and rotatable about its extended direction within the outer shaft And a shaft, and the sensing signal outputting step may include sensing a degree of rotation of the outer shaft.

m은 1이고, 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능하고, 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡 가능한 구조로 이루어지며, 센싱 신호 출력 단계는, 샤프트의 굴곡 정도를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.m is 1, and the shaft of the instrument is rotatable about its longitudinal axis and has a structure that can be bent in a direction different from the longitudinal direction, and the sensing signal output step includes sensing a degree of bending of the shaft. can do.

m은 2이고, 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 외부 샤프트와, 외부 샤프트 내에 수용되어 외부 샤프트 내에서 그 연장된 방향을 중심으로 회전 가능한 내부 샤프트를 포함하고, 샤프트는 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡 가능한 구조로 이루어지며, 센싱 신호 출력 단계는, 외부 샤프트의 회전 정도 및 샤프트의 굴곡 정도를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.m is 2, the shaft of the instrument comprises an outer shaft rotatable about its longitudinal axis, and an inner shaft housed within the outer shaft and rotatable about its extended direction within the outer shaft, the shaft being its length It is made of a structure that can be bent in a direction different from the direction, the sensing signal output step may include detecting the degree of rotation of the outer shaft and the degree of bending of the shaft.

m은 2이고, 인스트루먼트의 샤프트는 제1 샤프트부, 제2 샤프트부 및 제1 샤프트부와 제2 샤프트부 사이에 개재되는 엘보우를 포함하고, 제1 샤프트부 및 제2 샤프트부는 각각 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 이루어지고, 제2 샤프트부는 엘보우를 중심으로 제1 샤프트부에 대해 절곡 가능한 구조로 이루어지며, 센싱 신호 출력 단계는, 제1 샤프트부의 회전 정도 및 제1 샤프트부와 제2 샤프트부 간의 절곡 정도를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.m is 2, the shaft of the instrument comprises a first shaft portion, a second shaft portion and an elbow interposed between the first shaft portion and the second shaft portion, the first shaft portion and the second shaft portion, respectively, in the longitudinal direction thereof; The second shaft portion has a structure that can be rotated about the axis of the, and the second shaft portion has a structure that can be bent about the first shaft portion around the elbow, the sensing signal output step, the degree of rotation of the first shaft portion and the first shaft portion and It may include detecting the degree of bending between the second shaft portion.

센싱 신호 출력 단계는, 제2 구동부가 구동된 정도, 제2 구동부가 조작된 정도, 제2 구동부의 구동에 따라 인스트루먼트가 작동된 정도를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.The sensing signal output step may include detecting a degree of driving the second driver, a degree of operation of the second driver, and a degree of operation of the instrument according to the driving of the second driver.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 인스트루먼트 작동 자유도를 증가시키고자 할 때, 기존의 구동부를 변경하지 않고, 증가된 자유도를 담당하는 전용 구동부를 추가로 설치함으로써, 기존의 수술용 로봇 및 인스트루먼트의 구조를 변경할 필요가 없게 된다. 또한, 로봇 시스템에 추가된 구동부의 작동 정도를 감지하는 센싱부를 추가하고, 추가된 구동부에 의해 인스트루먼트가 작동된 상태를 감지하여 이를 기초로 인스트루먼트의 작동을 제어함으로써, 인스트루먼트의 작동 자유도가 증가되더라도 여전히 기존의 로봇-인스트루먼트 장착구조를 활용하여 수술용 로봇 및 인스트루먼트를 제어할 수 있다.
According to a preferred embodiment of the present invention, in order to increase the degree of freedom of operation of the instrument, by additionally installing a dedicated drive that is responsible for the increased degree of freedom without changing the existing drive, the structure of the existing surgical robot and instrument There is no need to change it. In addition, by adding a sensing unit for sensing the operation degree of the drive unit added to the robot system, and by detecting the state of the operation of the instrument by the added drive unit to control the operation of the instrument based on this, even if the freedom of operation of the instrument is still increased The existing robot-instrument mounting structure can be used to control surgical robots and instruments.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술 로봇 시스템을 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1 구동부의 구조를 나타낸 도면.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 인스트루먼트 및 그 작동 구조를 나타낸 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도.1 is a conceptual diagram showing a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing the structure of a first drive unit according to an embodiment of the present invention.
3 to 8 show the instrument and its operating structure according to an embodiment of the invention.
9 is a flow chart showing a control method of the surgical robot system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. It is to be understood, however, that the invention is not to be limited to the specific embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, .

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술 로봇 시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1 구동부의 구조를 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 로봇(1), 컨트롤러(3), 액추에이터(5), 작동휠(7), 인스트루먼트(9), 샤프트(10), 이펙터(12), 제1 구동부(20), 기본 구동자(22), 제2 구동부(30), 부가 구동자(32), 센싱부(40)가 도시되어 있다.1 is a conceptual diagram showing a surgical robot system according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a view showing the structure of a first drive unit according to an embodiment of the present invention. 1 and 2, the robot 1, the controller 3, the actuator 5, the operation wheel 7, the instrument 9, the shaft 10, the effector 12, and the first drive unit 20. ), The basic driver 22, the second driver 30, the additional driver 32, and the sensing unit 40 are shown.

본 실시예는, 수술용 로봇에 장착되는 인스트루먼트의 구동부를 기존과 마찬가지의 자유도(기본 자유도, 예를 들면, 4자유도)로 작동되도록 제작하고, 작동 자유도를 추가할 필요가 있을 경우에는 전용 구동부를 추가한 것을 특징으로 한다.In the present embodiment, when the driving unit of the instrument mounted on the surgical robot is operated to operate with the same degree of freedom (basic freedom, for example, 4 degrees of freedom) as before, and it is necessary to add the operation freedom It is characterized by adding a dedicated drive unit.

추가된 전용 구동부의 구동에 따라 인스트루먼트가 작동될 경우, 수술용 로봇은 그 추가 자유도에 따른 작동을 감지하고, 그 작동된 상태를 기초로 인스트루먼트가 기본 자유도로 작동되도록 인스트루먼트를 제어하는 것을 특징으로 한다.When the instrument is operated according to the driving of the added dedicated drive unit, the surgical robot detects an operation according to the additional degree of freedom, and controls the instrument to operate the instrument in the basic degree of freedom based on the operated state. .

본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템은, 수술용 로봇(1)과, 로봇(1)에 장착되는 수술용 인스트루먼트(9)로 이루어진다.The surgical robot system according to the present embodiment includes a surgical robot 1 and a surgical instrument 9 mounted to the robot 1.

수술용 로봇(1)에는 구동력을 생성, 전달하는 액추에이터(5)가 구비되며, 인스트루먼트(9)를 수술용 로봇(1)에 장착함에 따라 인스트루먼트(9)의 구동부(제1 구동부(20))가 액추에이터(5)에 정합되어 액추에이터(5)로부터 구동력을 전달받아 작동된다.The surgical robot 1 is provided with an actuator 5 for generating and transmitting a driving force, and as the instrument 9 is mounted on the surgical robot 1, the driving unit of the instrument 9 (first driving unit 20). Is engaged with the actuator (5) and is operated by receiving a driving force from the actuator (5).

즉, 본 실시예에 따른 제1 구동부(20)는 인스트루먼트(9)가 로봇(1)으로부터 구동력을 전달받도록 하는, 인스트루먼트(9)와 로봇(1) 간의 동력 전달 관계를 매개하는 역할을 하는 구성요소이다. 본 실시예에 따른 제1 구동부(20)는 인스트루먼트(9)가 n 자유도로 작동되도록 구동력을 전달하는데, 여기서 n 자유도는 전술한 기본 자유도에 해당할 수 있다.That is, the first drive unit 20 according to the present embodiment is configured to play a role of mediating a power transmission relationship between the instrument 9 and the robot 1, such that the instrument 9 receives the driving force from the robot 1. Element. The first driving unit 20 according to the present embodiment transmits a driving force to operate the instrument 9 in n degrees of freedom, where n degrees of freedom may correspond to the above-described basic degrees of freedom.

예를 들어, 인스트루먼트(9)의 말단에 이펙터(12)로서 그립퍼(gripper)가 결합되어 있는 경우, 그립퍼는 한 쌍의 죠(jaw) 각각의 그립 동작(2 자유도), 그립퍼 전체의 틸팅(tilting)(1 자유도) 및 그립퍼의 회전(1 자유도)이 가능하도록 작동되며, 따라서 4 자유도를 기본 자유도로 하여 작동될 수 있다.For example, when a gripper is coupled as an effector 12 to the end of the instrument 9, the gripper may have a grip movement (2 degrees of freedom) of each of a pair of jaws, and tilting of the entire gripper ( tilting (1 degree of freedom) and rotation of the gripper (1 degree of freedom) are enabled, and thus can be operated with 4 degrees of freedom as the base degree of freedom.

인스트루먼트(9)는 초기 상태 또는 기준 상태를 기준으로 작동되는데, 예를 들어 인스트루먼트(9)를 로봇(1)에 장착하고 제1 구동부(20)가 액추에이터(5)에 정합된 상태가 기준 상태가 될 수 있다. 이러한 기준 상태에서 시작하여 제1 구동부(20)가 액추에이터(5)로부터 구동력을 전달받아 구동되어 인스트루먼트(9)가 소정의 상태로 작동되게 된다.The instrument 9 is operated based on the initial state or the reference state. For example, the state in which the instrument 9 is mounted on the robot 1 and the first drive unit 20 is matched to the actuator 5 is a reference state. Can be. Starting from this reference state, the first drive unit 20 is driven by receiving a driving force from the actuator 5 so that the instrument 9 is operated in a predetermined state.

여기에서는 이러한 기준 상태를 '조작원점'이라 칭하여 설명한다. 조작원점에는 인스트루먼트(9)가 로봇(1)에 장착된 초기 상태가 포함될 수 있는데, 본 실시예에 따른 수술용 로봇(1)은 인스트루먼트(9)가 초기 상태에 있을 때의 액추에이터(5)의 상태에 관한 정보를 저장할 수 있으므로, 인스트루먼트(9)의 조작원점에 관한 정보 또한 저장할 수 있다.Here, this reference state will be described as 'operation origin'. The operation origin may include an initial state in which the instrument 9 is mounted on the robot 1. The surgical robot 1 according to the present embodiment may include an operation state of the actuator 5 when the instrument 9 is in the initial state. Since information on the state can be stored, information on the operation origin of the instrument 9 can also be stored.

예를 들어, 초기에 제1 상태로 세팅된 인스트루먼트(9)의 경우 조작원점은 제1 상태로서 저장될 수 있으며, 이후 로봇(1)을 구동시켜 인스트루먼트(9)가 제2 상태로 작동된 경우, 수술용 로봇(1)은 그 구동된 정도를 알 수 있으므로 제2 상태에 관한 정보를 도출해 낼 수 있다. 만일, 제2 상태를 기준 상태로 하여 인스트루먼트(9)를 다시 작동시킨다면, 제2 상태가 조작원점이 되도록 조작원점에 관한 정보를 수정할 수 있을 것이다.For example, in the case of the instrument 9 initially set to the first state, the operation origin may be stored as the first state, and then the instrument 9 is operated in the second state by driving the robot 1. Since the surgical robot 1 can know the driven degree, it can derive the information regarding the second state. If the instrument 9 is operated again with the second state as the reference state, the information about the operation origin may be modified so that the second state becomes the operation origin.

인스트루먼트(9)가 n 자유도로 작동되도록 하기 위해, 제1 구동부(20)에는 n개의 기본 구동자(22)가 설치될 수 있다. 즉, 인스트루먼트(9)를 작동시키고자 하는 자유도에 해당하는 수만큼의 구동자를 구비함으로써, 각 구동자를 움직임에 따라 그에 연결된 각 부분들이 움직이도록 할 수 있다. 본 실시예에 따른 기본 구동자(22)는 구동휠의 형태로 구성될 수 있다.In order to operate the instrument 9 in n degrees of freedom, the first driver 20 may be provided with n basic drivers 22. That is, by providing the number of drivers corresponding to the degree of freedom to operate the instrument (9), each part connected to it can be moved as the driver moves. The basic driver 22 according to the present embodiment may be configured in the form of a driving wheel.

예를 들어, 본 실시예에 따른 제1 구동부(20)가 인스트루먼트(9)가 선단부에 결합되어 로봇(1)과 인스트루먼트(9) 간의 동력 전달 관계를 매개한다고 할 때, 제1 구동부(20)의 로봇(1)에 대향하는 면에는 (기본 구동자(22)로서) 복수의 구동휠이 설치될 수 있다. 각 구동휠은 풀리 와이어에 의해 이펙터(12)의 각 부분과 연결될 수 있으며, 각 구동휠을 회전시킴에 따라 그에 연결된 이펙터(12)의 각 부분이 움직여 수술에 필요한 동작을 수행하는 것이다.For example, when the first drive unit 20 according to the present embodiment assumes that the instrument 9 is coupled to the distal end to mediate a power transmission relationship between the robot 1 and the instrument 9, the first drive unit 20 is used. A plurality of driving wheels (as the basic driver 22) may be provided on the surface opposite to the robot 1. Each drive wheel may be connected to each part of the effector 12 by a pulley wire, and as each drive wheel rotates, each part of the effector 12 connected thereto moves to perform an operation necessary for surgery.

여기서 '선단(proximal end)'은 샤프트가 시작되는 부분의 끝을 의미하고, '말단(distal end)'은 샤프트가 끝나는 부분의 끝을 의미하며, 따라서 선단과 말단은 각각 샤프트의 반대쪽 끝 부분에 해당한다.Where the 'proximal end' means the end of the part where the shaft begins, and the 'distal end' means the end of the part where the shaft ends, so that the tip and the end are respectively at opposite ends of the shaft. Corresponding.

기본 구동자(22)를 구동휠의 형태로 구성할 경우, 이에 상응하여 액추에이터(5)에는 각 구동휠과 정합되는 복수의 작동휠(7)이 구비될 수 있다. 즉, 수술용 로봇(1)은 각 작동휠(7)이 필요한 만큼 회전하도록 제어하고, 이에 따라 작동휠(7)에 정합된 구동휠이 회전하며, 이에 따라 각 구동휠에 연결된 이펙터(12)의 각 부분이 움직이게 되는 것이다.When the basic driver 22 is configured in the form of a driving wheel, the actuator 5 may be provided with a plurality of operating wheels 7 that are matched with the respective driving wheels. That is, the surgical robot 1 controls each operating wheel 7 to rotate as necessary, and accordingly, the driving wheel matched to the operating wheel 7 rotates, and thus the effector 12 connected to each driving wheel. Each part of will move.

본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템은 인스트루먼트(9)가 기본 자유도(예를 들면, n 자유도)로 작동되도록 구동부(제1 구동부(20))가 설치되는 것에서 나아가, 인스트루먼트(9)가 추가 자유도(예를 들면, m 자유도)로 작동되도록 구동부(제2 구동부(30))가 더 설치된 것을 특징으로 한다. 제2 구동부(30)가 추가됨으로써, 본 실시예에 따른 인스트루먼트(9)는 기본 자유도 외에 추가 자유도(예를 들면, n+m 자유도)로도 더 작동될 수 있다.In the surgical robot system according to the present embodiment, in addition to the installation of a driving unit (first driving unit 20) so that the instrument 9 is operated at a basic degree of freedom (for example, n degrees of freedom), the instrument 9 is added. It is characterized in that the drive unit (second drive unit 30) is further installed to operate in a degree of freedom (for example, m degrees of freedom). By the addition of the second drive unit 30, the instrument 9 according to the present embodiment can be further operated with additional degrees of freedom (for example, n + m degrees of freedom) in addition to the basic degrees of freedom.

제2 구동부(30) 또한 제1 구동부(20)와 마찬가지로 인스트루먼트(9)에 결합될 수 있는데, 예를 들어 인스트루먼트(9)가 기본 자유도로 작동되는 것 외에 그 샤프트(10)가 회전하거나 굴곡되도록 하기 위해 인스트루먼트 샤프트(10)의 선단부에 회전용 조작 핸들 및/또는 굴곡용 조작 핸들이 더 설치될 수 있으며, 이 경우 회전용 조작 핸들 및/또는 굴곡용 조작 핸들이 제2 구동부(30)에 해당될 수 있다.The second drive unit 30 may also be coupled to the instrument 9 like the first drive unit 20, for example, such that the shaft 10 rotates or bends in addition to the instrument 9 being operated in basic degrees of freedom. To this end, a rotating operation handle and / or a bending operation handle may be further installed at the front end of the instrument shaft 10, in which case the rotating operation handle and / or the bending operation handle correspond to the second driving part 30. Can be.

인스트루먼트(9)가 m 자유도로 추가적으로 작동되도록 하기 위해, 제2 구동부(30)에는 m개의 부가 구동자(32)가 설치될 수 있다. 즉, 인스트루먼트(9)를 추가적으로 작동시키고자 하는 자유도(추가 자유도)에 해당하는 수만큼의 구동자를 구비함으로써, 각 구동자를 움직임에 따라 그에 연결된 각 부분들이 추가적으로 작동되도록 할 수 있다.In order for the instrument 9 to be additionally operated in m degrees of freedom, m additional drivers 32 may be installed in the second driver 30. That is, by providing the number of drivers corresponding to the degree of freedom (additional degrees of freedom) to additionally operate the instrument (9), it is possible to additionally operate the respective parts connected thereto as each driver moves.

본 실시예에 따른 제2 구동부(30) 및 그에 구비된 부가 구동자(32)는, 인스트루먼트(9)가 기본 자유도로 작동되는 것에 외에 추가적으로 작동되도록 하기 위해 설치되는 것으로서, 부가 구동자(32)는 사용자에 의해 직접 수동으로 조작될 수 있는 형태로 제작될 수 있다.The second driver 30 and the additional driver 32 provided therein according to the present embodiment are installed to additionally operate the instrument 9 in addition to the basic freedom of operation, and the additional driver 32. The can be manufactured in a form that can be operated manually by the user directly.

전술한 예와 같이, 인스트루먼트(9)가 기본 자유도로 작동되도록 제1 구동부(20)에 복수의 구동휠(기본 구동자(22))을 설치하고, 인스트루먼트의 샤프트(10)가 추가적으로 굴곡되도록 하기 위해 굴곡용 조작 핸들(부가 구동자(32))을 더 설치한다고 할 때, 복수의 구동휠은 수술용 로봇(1)에 결합되어 로봇(1)으로부터 구동력을 전달받아 작동되고, 굴곡용 조작 핸들은 사용자가 수동으로 조작 가능하도록 할 수 있다.As in the above-described example, installing a plurality of driving wheels (basic driver 22) on the first drive unit 20 so that the instrument 9 is operated in the basic degree of freedom, and the shaft 10 of the instrument is further bent In order to install a steering wheel for operation (additional driver 32), the plurality of driving wheels are coupled to the surgical robot 1 to be operated by receiving a driving force from the robot 1, and the steering wheel for bending Can be manually operated by the user.

조작 핸들 또한 로봇(1)으로부터 구동력을 전달받아 작동되도록 구성할 수도 있으나, 이 경우 인스트루먼트와 로봇 암이 결합하는 인터페이스 부분의 구조를 변경해야 함은 물론, 로봇(구체적으로는, 액추에이터(5))의 구조까지 변경해야 한다는 부담이 있다. 다만, 본 실시예에 따른 부가 구동자(32)를 반드시 수동 조작용으로만 구성해야 하는 것은 아니며, 수술용 로봇에 의해 작동되는 방식, 별도의 구동장치(예를 들면, 별도의 모터팩)에 의해 작동되는 방식 등을 적용할 수도 있다.The operation handle may also be configured to be operated by receiving a driving force from the robot 1, but in this case, the structure of the interface portion to which the instrument and the robot arm are coupled should be changed, as well as the robot (specifically, the actuator 5). There is a burden to change the structure. However, the additional driver 32 according to the present embodiment is not necessarily configured only for manual operation, but is operated by a surgical robot, in a separate driving device (for example, a separate motor pack). May be applied.

이처럼, 본 실시예는 제2 구동부(30)를 추가적으로 설치하고 이를 수동(또는 수술용 로봇이나 별도의 구동장치 등)으로 조작할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는데, 제2 구동부(30)를 조작하게 되면 이에 따라 인스트루먼트(9)가 작동된다. 즉, 인스트루먼트(9)의 작동 상태가 변경된다.As such, the present embodiment is characterized in that the additional installation of the second drive unit 30 and to manipulate it manually (or a surgical robot or a separate drive device, etc.), to operate the second drive unit 30 When the instrument 9 is activated accordingly. In other words, the operating state of the instrument 9 is changed.

인스트루먼트(9)의 작동 상태가 변경됨에 따라, 인스트루먼트(9)를 기본 자유도로 작동시키기 위한 기준 상태(전술한 조작원점)가 변경되는 결과를 가져온다. 예를 들면, 제1 구동부(20)를 구동시켜 이펙터(12)가 기본 자유도로 수술에 필요한 동작을 수행하도록 하다가 제2 구동부(30)를 구동시켜 샤프트(10)를 30도만큼 굴곡시킬 경우, 기본 자유도로 작동되어야 할 이펙터(12)의 위치 및 방향이 변경되므로, 이펙터(12) 작동의 조작원점이 수정되어야 하는 상황이 발생할 수 있다.As the operating state of the instrument 9 is changed, the result is that the reference state (operation origin described above) for operating the instrument 9 in basic degrees of freedom is changed. For example, when driving the first drive unit 20 so that the effector 12 performs operations necessary for surgery with basic freedom, and then driving the second drive unit 30 to bend the shaft 10 by 30 degrees, Since the position and direction of the effector 12 to be operated in the basic degrees of freedom are changed, a situation may arise in which the operation origin of the effector 12 operation must be corrected.

이를 위해, 본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템은, 제2 구동부(30)의 구동에 따라 인스트루먼트(9)가 추가 자유도로 작동된 정도를 감지하여, 인스트루먼트(9)의 조작원점 수정을 위한 데이터를 제공하는 센싱부(40)를 포함할 수 있다. 이하, 센싱부(40)의 구성 및 기능에 관하여 설명한다.To this end, the surgical robot system according to the present embodiment, by detecting the degree of operation of the instrument (9) with additional degrees of freedom in accordance with the drive of the second drive unit 30, the data for modifying the operation origin of the instrument (9) It may include a sensing unit 40 to provide. Hereinafter, the configuration and function of the sensing unit 40 will be described.

본 실시예에 따른 센싱부(40)는 제2 구동부(30)의 구동 정도에 관한 정보를 감지하여 센싱 신호를 출력하는 역할을 한다. 이를 위해 센싱부(40)는 제2 구동부(30)에 결합된 센서와, 센서로부터의 신호를 로봇 시스템으로 전송하기 위한 유/무선 통신수단(전선, 광케이블, 무선 통신 모듈, 광 통신 모듈 등)으로 이루어질 수 있다.The sensing unit 40 according to the present embodiment detects information about the driving degree of the second driving unit 30 and outputs a sensing signal. To this end, the sensing unit 40 includes a sensor coupled to the second driving unit 30 and wired / wireless communication means (wire, optical cable, wireless communication module, optical communication module, etc.) for transmitting a signal from the sensor to the robot system. Can be made.

또는, 센서를 로봇(1) 측에 설치하고, 센서가 제2 구동부(30)의 구동 정도를 감지하여 센싱 신호를 출력하도록 센싱부(40)를 구성할 수도 있다. 또는, 별도로 제공된 센서가 제2 구동부(30)의 구동 정도를 감지하여 센싱 신호를 생성하도록 하고 센서와 로봇 시스템을 유/무선 통신수단으로 연결하여 센싱 신호가 로봇 시스템으로 전송되도록 센싱부(40)를 구성할 수도 있다.Alternatively, the sensor 40 may be installed on the robot 1 side, and the sensor 40 may be configured to detect the driving degree of the second driver 30 and output a sensing signal. Alternatively, a sensor provided separately detects the driving degree of the second driving unit 30 to generate a sensing signal, and connects the sensor and the robot system through wired / wireless communication means so that the sensing unit 40 is transmitted to the robot system. It can also be configured.

이 외에도, 본 실시예에 따른 센싱부(40)는 제2 구동부(30)의 구동 정도에 관한 정보를 감지하여 로봇 시스템으로 전송할 수 있는 다양한 구성으로 구현될 수 있음은 물론이다.In addition, the sensing unit 40 according to the present embodiment may be implemented in various configurations capable of detecting information about the driving degree of the second driving unit 30 and transmitting the information to the robot system.

제2 구동부(30)의 '구동 정도에 관한 정보'로서, 본 실시예에 따른 센싱부(40)는 제2 구동부(30)가 구동된 정도를 감지하도록 할 수 있다. 예를 들어, 제2 구동부(30)로서 샤프트 굴곡용 조작 핸들이 설치되고 샤프트(10)를 30도만큼 굴곡시키기 위해 조작 핸들을 1cm만큼 회동(구동)시킨 경우, 구동 정도에 관한 정보는 조작 핸들이 회동된 정도, 즉 1cm일 수 있다.As the 'information regarding the driving degree' of the second driver 30, the sensing unit 40 according to the present exemplary embodiment may sense the driving degree of the second driver 30. For example, when the operating handle for bending a shaft is installed as the second drive unit 30 and the operating handle is rotated (driven) by 1 cm to bend the shaft 10 by 30 degrees, the information about the driving degree is determined by the operating handle. This may be a degree of rotation, ie 1 cm.

또는, 구동 정도에 관한 정보로서, 센싱부(40)가 제2 구동부(30)를 조작한 정도를 감지하도록 할 수 있다. 전술한 예에서처럼, 제2 구동부(30)를 수동으로 조작하는 경우라면 제2 구동부(30)를 조작한 정도와, 제2 구동부(30)가 구동된 정도는 동일한 값일 수 있다. 그러나, 수술용 로봇 또는 별도로 구비된 동력 장치를 사용하여 제2 구동부(30)를 조작하는 경우에는 제2 구동부(30)를 조작한 정도와, 제2 구동부(30)가 구동된 정도는 다른 값이 될 수도 있다. 이 경우, 센싱부(40)는 제2 구동부(30)를 조작한 정도를 감지할 수도 있다.Alternatively, as the information about the driving degree, the sensing unit 40 may sense the degree of manipulation of the second driving unit 30. As in the above-described example, when the second driver 30 is manually operated, the degree of operation of the second driver 30 and the degree of driving of the second driver 30 may be the same value. However, when operating the second drive unit 30 using a surgical robot or a separate power unit, the degree of operation of the second drive unit 30 and the degree of driving of the second drive unit 30 are different from each other. It could be In this case, the sensing unit 40 may sense the degree of manipulation of the second driver 30.

또는, 구동 정도에 관한 정보로서, 센싱부(40)는 제2 구동부(30)를 구동시킴에 따라 인스트루먼트(9)가 작동된 정도를 감지할 수도 있다. 예를 들어, 제2 구동부(30)로서 샤프트 굴곡용 조작 핸들을 설치하고 조작 핸들을 1cm만큼 회동시켜 샤프트(10)를 30도만큼 굴곡시킨 경우, 구동 정도에 관한 정보는 인스트루먼트(9)가 작동된 정도, 즉 30도일 수 있다.Alternatively, as the information about the driving degree, the sensing unit 40 may sense the degree of operation of the instrument 9 as the second driving unit 30 is driven. For example, when the operating handle for bending the shaft is installed as the second drive unit 30 and the operating handle is rotated by 1 cm, the shaft 10 is bent by 30 degrees. Degree, that is, 30 degrees.

이처럼, 조작원점을 수정하기 위한 데이터를 획득하기 위해, 본 실시예에 따른 센싱부(40)로는 제2 구동부(30)에 의한 인스트루먼트 작동 상태와 관련된 다양한 정보를 감지할 수 있는, 감지 대상 정보에 상응하는 다양한 센서가 사용될 수 있다.As such, in order to obtain data for correcting the operation origin, the sensing unit 40 according to the present embodiment may detect various information related to the instrument operating state by the second driving unit 30. Corresponding various sensors can be used.

한편, 센싱부(40)에 의해 감지된 정보는 제2 구동부(30)에 의해 인스트루먼트(9)가 작동된 상태를 파악하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제2 구동부(30)의 조작 정도를 센싱한 경우, 제2 구동부(30)의 조작과 그에 따른 인스트루먼트(9)의 작동은 소정의 함수 관계에 있을 것이므로, 센싱 결과를 사용하여 인스트루먼트(9)의 작동 정도를 도출해 낼 수 있다. 이는 제2 구동부(30)의 구동 정도를 센싱한 경우에도 마찬가지이다. 또는, 제2 구동부(30)의 구동에 의한 인스트루먼트(9)가 작동된 정도를 센싱한 경우에는, 센싱 결과로부터 직접 인스트루먼트(9)의 작동 정도를 도출할 수 있다.Meanwhile, the information sensed by the sensing unit 40 may be used to determine the state in which the instrument 9 is operated by the second driving unit 30. For example, when the degree of manipulation of the second drive unit 30 is sensed, since the manipulation of the second drive unit 30 and the operation of the instrument 9 according to this will be in a predetermined function relation, the sensing result is used to measure the instrument. The degree of operation of (9) can be derived. The same applies to the case where the driving degree of the second driving unit 30 is sensed. Alternatively, when sensing the degree of operation of the instrument 9 by the driving of the second driving unit 30, the degree of operation of the instrument 9 can be directly derived from the sensing result.

이와 같이 도출된, 제2 구동부(30)에 의해 인스트루먼트(9)가 작동된 정도를 기초로 하여, 인스트루먼트(9)가 다시 기본 자유도로 작동되도록 할 수 있다. 이하, 이 기능을 담당하는 컨트롤러에 대해 설명한다.Based on the extent to which the instrument 9 is operated by the second drive unit 30 thus derived, the instrument 9 can be operated again with basic degrees of freedom. The controller in charge of this function will be described below.

본 실시예에 따른 컨트롤러(3)는 수술 로봇 시스템에서 인스트루먼트(9)의 작동을 제어하는 역할을 하는 구성요소이다. 따라서, 컨트롤러(3)는 센싱부(40)로부터 출력된 센싱 신호를 수신하여, 제2 구동부(30)에 의해 인스트루먼트(9)가 작동된 상태를 파악한 후, 그 작동된 상태를 기초로 하여 인스트루먼트(9)가 다시 기본 자유도로 작동하도록 제어한다.The controller 3 according to the present embodiment is a component that serves to control the operation of the instrument 9 in the surgical robot system. Accordingly, the controller 3 receives the sensing signal output from the sensing unit 40, grasps the state in which the instrument 9 is operated by the second driving unit 30, and then measures the instrument based on the operated state. (9) again controls to operate in basic degrees of freedom.

즉, 컨트롤러(3)는 센싱 신호를 사용하여 도출된 (제2 구동부(30)에 의한) 인스트루먼트(9)의 작동 상태가, 다시 (제1 구동부(20)에 의한) 인스트루먼트(9)의 작동을 위한 초기 상태가 되도록 세팅하는데, 이를 위해 제2 구동부(30)의 구동에 의해 인스트루먼트(9)가 최종적으로 작동된 상태에 관한 정보를 사용하여 조작원점을 수정할 수 있다.That is, the controller 3 causes the operating state of the instrument 9 (by the second driver 30) derived by using the sensing signal to be operated again by the instrument 9 (by the first driver 20). To set the initial state for, for this purpose, the operation origin can be corrected by using information about the state in which the instrument 9 was finally operated by the driving of the second drive unit 30.

조작원점에 관한 정보가 수정되면, 인스트루먼트(9)는 수정된 조작원점을 기준으로 하여 다시 기본 자유도로 작동될 수 있으며, 이를 위해 컨트롤러(3)는 제1 구동부(20)를 구동시켜 인스트루먼트(9)가 기본 자유도로 작동되도록 로봇 시스템을 제어할 수 있다.
When the information about the operation origin is modified, the instrument 9 can be operated again with the basic degree of freedom on the basis of the modified operation origin, and for this purpose, the controller 3 drives the first drive unit 20 to execute the instrument 9. The robot system can be controlled to operate in basic freedom.

도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인스트루먼트 및 그 작동 구조를 나타낸 도면이다. 도 3 내지 도 7을 참조하면, 인스트루먼트(9), 샤프트(10), 엘보우(11), 이펙터(12), 제1 구동부(20), 기본 구동자(22), 제2 구동부(30), 부가 구동자(32a, 32b, 32c), 센싱부(40)가 도시되어 있다.3 to 7 is a view showing the instrument and its operating structure according to an embodiment of the present invention. 3 to 7, the instrument 9, the shaft 10, the elbow 11, the effector 12, the first driver 20, the basic driver 22, the second driver 30, Additional drivers 32a, 32b, 32c and sensing unit 40 are shown.

도 3은 인스트루먼트(9)에 하나의 부가 구동자(32a)가 설치된 경우, 본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 작동 구조를 예시한 것이다. 하나의 부가 구동자(32a)가 설치되므로, 인스트루먼트(9)의 추가 자유도(m)는 1이 된다.3 illustrates the operation structure of the surgical robot system according to the present embodiment when one additional driver 32a is installed in the instrument 9. Since one additional driver 32a is provided, the additional degree of freedom m of the instrument 9 is one.

예를 들어, 인스트루먼트(9)의 샤프트(10)가 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능하도록 제작되고, 하나의 부가 구동자(32a)의 조작에 의해 샤프트(10)의 회전이 이루어진다고 할 때, 샤프트(10)의 회전이 인스트루먼트(9)의 추가 자유도에서의 작동에 해당한다.For example, when the shaft 10 of the instrument 9 is manufactured to be rotatable about its longitudinal axis, and the rotation of the shaft 10 is made by the operation of one additional driver 32a. Rotation of the shaft 10 corresponds to operation in additional degrees of freedom of the instrument 9.

즉, 도 3에 도시된 인스트루먼트(9)는 4자유도(샤프트 회전(도 3의 'R'), 이펙터의 손목 동작, 한 쌍의 죠 각각의 움직임)로 작동되는 인스트루먼트로서, 로봇 암(제1 구동부)은 3 자유도를 담당하고, 제2 구동부는 나머지 1 자유도(예를 들면, 샤프트의 회전)의 작동을 담당하도록 한 것이다. 한편, 인스트루먼트의 4자유도는 반드시 전술한 예에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 '샤프트 회전, 손목 상하 동작, 손목 좌우 동작, 죠 동작'과 같이 다양한 방식으로 4자유도를 구현할 수도 있음은 물론이다.That is, the instrument 9 shown in FIG. 3 is an instrument operated with four degrees of freedom (shaft rotation ('R' in FIG. 3), wrist movement of the effector, and movement of a pair of jaws respectively), and a robot arm (first The first driving unit is responsible for three degrees of freedom, and the second driving unit is responsible for the operation of the remaining one degree of freedom (for example, rotation of the shaft). On the other hand, the four degrees of freedom of the instrument is not necessarily limited to the above-described examples, for example, four degrees of freedom may be implemented in a variety of ways, such as 'shaft rotation, wrist up and down, wrist left and right, jaw motion'.

따라서, 제1 구동부(20)의 구동에 의해 인스트루먼트(9)를 작동시키다가, 사용자가 제2 구동부(30)(부가 구동자(32a))를 조작하여 인스트루먼트 샤프트(10)가 소정 각도만큼 회전한 경우, 센싱부(40)는 샤프트(10)가 회전된 정도를 파악하고, 컨트롤러(3)는 샤프트(10)가 회전된 상태가 조작원점이 되도록 하여, 수정된 조작원점을 기준으로 인스트루먼트(9)가 다시 기본 자유도로 작동되도록 제어한다.Therefore, while the instrument 9 is operated by the driving of the first driving unit 20, the user operates the second driving unit 30 (additional driver 32a) so that the instrument shaft 10 rotates by a predetermined angle. In one case, the sensing unit 40 determines the degree to which the shaft 10 is rotated, and the controller 3 causes the state in which the shaft 10 is rotated to be the operation origin, and the instrument 9 is based on the modified operation origin. ) Works again with basic degrees of freedom.

한편, 본 실시예와 같은 4 자유도 인스트루먼트(9)의 경우, 제2 구동부(30)를 설치하여 샤프트를 별도로 회전시키는 것에 덧붙여, 제1 구동부(20)로 샤프트(10)를 회전시키는 것도 가능하다. 즉, 기본 구동자(22) 중 어느 하나를 작동시켜 샤프트(10)가 회전하도록 할 수 있다.On the other hand, in the case of the four degrees of freedom instrument 9 as in the present embodiment, in addition to installing the second drive unit 30 to rotate the shaft separately, it is also possible to rotate the shaft 10 with the first drive unit 20. Do. That is, the shaft 10 may rotate by operating any one of the basic drivers 22.

이 경우, 제2 구동부(30)를 수동으로 조작한다고 할 때, 샤프트(10)의 회전 작동은 '수동조작' 및 '로봇에 의한 조작'이 혼합된 방식으로 구현될 수 있다. 이에 따라, 로봇에 의한 조작으로 샤프트(10)를 소정 각도 범위에서 회전시킨다고 할 때, 여기에 수동조작을 혼합하여 회전 각도에 오프셋(offset)을 줄 수 있다.In this case, when the second drive unit 30 is manually operated, the rotation operation of the shaft 10 may be implemented in a manner in which 'manual operation' and 'operation by a robot' are mixed. Accordingly, when the shaft 10 is rotated in a predetermined angle range by a robot operation, a manual operation can be mixed therein to give an offset to the rotation angle.

예를 들어, 로봇에 의해 샤프트(10)가 -270도 ~ +270도의 범위에서 회전되는 경우, 여기에 수동조작을 가미하여 수동으로 +90도 만큼의 오프셋을 부여하면, 결과적으로 인스트루먼트 샤프트(10)는 -180도 ~ +360도의 범위에서 회전하게 되며, 이처럼 로봇에 의한 조작에 오프셋을 부여하여 샤프트(10)의 회전 범위를 변경할 수 있다.For example, when the shaft 10 is rotated in the range of -270 degrees to +270 degrees by a robot, if a manual operation is applied to the shaft 10 and an offset of +90 degrees is manually provided, the instrument shaft 10 ) Is rotated in the range of -180 degrees to +360 degrees, it is possible to change the rotation range of the shaft 10 by giving an offset to the operation by the robot in this way.

도 4 또한 인스트루먼트(9)에 하나의 부가 구동자(32a)가 설치된 경우, 본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 작동 구조를 예시한 것이다. 하나의 부가 구동자(32a)가 설치되므로, 인스트루먼트(9)의 추가 자유도(m)는 1이 된다.4 also illustrates an operation structure of the surgical robot system according to the present embodiment when one additional driver 32a is installed in the instrument 9. Since one additional driver 32a is provided, the additional degree of freedom m of the instrument 9 is one.

예를 들어, 인스트루먼트(9)의 샤프트(10)가 굴곡되어 있고 이중 샤프트(외부 샤프트(10a), 내부 샤프트(10b))로 구성되어, 외부 샤프트(10a)는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능하고 내부 샤프트(10b)는 외부 샤프트(10a) 내에 수용되어 그 연장된 방향을 중심으로 회전 가능하도록 제작되고, 하나의 부가 구동자(32a)의 조작에 의해 외부 샤프트(10a)의 회전이 이루어진다고 할 때, 외부 샤프트(10a)의 회전이 인스트루먼트(9)의 추가 자유도에서의 작동에 해당한다.For example, the shaft 10 of the instrument 9 is curved and consists of a double shaft (outer shaft 10a, inner shaft 10b) so that the outer shaft 10a rotates about its longitudinal axis. And the inner shaft 10b is accommodated in the outer shaft 10a and manufactured to be rotatable about its extended direction, and rotation of the outer shaft 10a is made by the operation of one additional driver 32a. As such, the rotation of the outer shaft 10a corresponds to the operation in the additional degrees of freedom of the instrument 9.

즉, 도 4에 도시된 인스트루먼트(9)는 5자유도(외부 샤프트(10a) 회전(도 4의 'Ro'), 내부 샤프트(10b) 회전(도 4의 'Ri'), 이펙터의 손목 동작, 한 쌍의 죠 각각의 움직임)로 작동되는 인스트루먼트로서, 로봇 암(제1 구동부)은 4 자유도를 담당하고, 제2 구동부(30)는 나머지 1 자유도(예를 들면, 외부 샤프트(10a)의 회전)의 작동을 담당하도록 한 것이다.That is, the instrument 9 shown in FIG. 4 has five degrees of freedom (outer shaft 10a rotation ('Ro' in FIG. 4), inner shaft 10b rotation ('Ri' in FIG. 4), wrist movement of the effector. , An instrument operated in a pair of jaw movements, the robot arm (the first driving unit) being in charge of four degrees of freedom, and the second driving unit 30 being the remaining one degree of freedom (eg, the outer shaft 10a). Will be responsible for the operation).

따라서, 제1 구동부(20)의 구동에 의해 인스트루먼트(9)를 작동시키다가, 사용자가 제2 구동부(30)(부가 구동자(32a))를 조작하여 외부 샤프트(10a)가 소정 각도만큼 회전한 경우, 센싱부(40)는 외부 샤프트(10a)가 회전된 정도를 파악하고, 컨트롤러(3)는 외부 샤프트(10a)가 회전된 상태가 조작원점이 되도록 하여, 수정된 조작원점을 기준으로 인스트루먼트(9)가 다시 기본 자유도로 작동되도록 제어한다.Therefore, while operating the instrument 9 by driving the first drive unit 20, the user operates the second drive unit 30 (additional driver 32a) so that the outer shaft 10a rotates by a predetermined angle. In one case, the sensing unit 40 determines the degree to which the outer shaft 10a is rotated, and the controller 3 causes the state in which the outer shaft 10a is rotated to be the operation origin, and the instrument is referenced to the modified operation origin. (9) again controls to operate in the basic degrees of freedom.

도 5 또한 인스트루먼트(9)에 하나의 부가 구동자(32a)가 설치된 경우, 본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 작동 구조를 예시한 것이다. 하나의 부가 구동자(32a)가 설치되므로, 인스트루먼트(9)의 추가 자유도(m)는 1이 된다.5 also illustrates an operation structure of the surgical robot system according to the present embodiment when one additional driver 32a is installed in the instrument 9. Since one additional driver 32a is provided, the additional degree of freedom m of the instrument 9 is one.

예를 들어, 인스트루먼트(9)의 샤프트(10)가 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능하고 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡(bending) 가능하도록 제작되고, 하나의 부가 구동자(32a)의 조작에 의해 샤프트(10)의 굴곡이 이루어진다고 할 때, 샤프트(10)의 굴곡이 인스트루먼트(9)의 추가 자유도에서의 작동에 해당한다.For example, the shaft 10 of the instrument 9 is made to be rotatable about its longitudinal axis and to bend in a direction different from its longitudinal direction, and to operate one additional driver 32a. When the shaft 10 is bent by means of bending, the bending of the shaft 10 corresponds to the operation in the additional degrees of freedom of the instrument 9.

즉, 도 5에 도시된 인스트루먼트(9)는 5자유도(샤프트 회전(도 5의 'R'), 샤프트 굴곡(도 5의 'B'), 이펙터의 손목 동작, 한 쌍의 죠 각각의 움직임)로 작동되는 인스트루먼트로서, 로봇 암(제1 구동부)은 4 자유도를 담당하고, 제2 구동부(30)는 나머지 1 자유도(예를 들면, 샤프트의 굴곡)의 작동을 담당하도록 한 것이다.That is, the instrument 9 shown in FIG. 5 has five degrees of freedom (shaft rotation ('R' in FIG. 5), shaft bending ('B' in FIG. 5), wrist movement of the effector, and movement of each pair of jaws). The robot arm (first driving unit) is responsible for four degrees of freedom, and the second driving unit 30 is responsible for the operation of the remaining one degree of freedom (for example, bending of the shaft).

따라서, 제1 구동부(20)의 구동에 의해 인스트루먼트(9)를 작동시키다가, 사용자가 제2 구동부(30)(부가 구동자(32a))를 조작하여 인스트루먼트 샤프트(10)가 소정 정도만큼 굴곡된 경우, 센싱부(40)는 샤프트(10)가 굴곡된 정도를 파악하고, 컨트롤러(3)는 샤프트(10)가 굴곡된 상태가 조작원점이 되도록 하여, 수정된 조작원점을 기준으로 인스트루먼트(9)가 다시 기본 자유도로 작동되도록 제어한다.Therefore, while the instrument 9 is operated by the driving of the first driving unit 20, the user operates the second driving unit 30 (additional driver 32a) so that the instrument shaft 10 is bent by a predetermined degree. In this case, the sensing unit 40 determines the degree to which the shaft 10 is bent, and the controller 3 causes the state in which the shaft 10 is bent to be the operation origin, and the instrument 9 is based on the modified operation origin. ) Works again with basic degrees of freedom.

도 6은 인스트루먼트(9)에 2개의 부가 구동자(32a, 32b)가 설치된 경우, 본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 작동 구조를 예시한 것이다. 2개의 부가 구동자(32a, 32b)가 설치되므로, 인스트루먼트(9)의 추가 자유도(m)는 2가 된다.6 illustrates the operation structure of the surgical robot system according to the present embodiment when two additional drivers 32a and 32b are installed in the instrument 9. Since two additional drivers 32a and 32b are provided, the additional degree of freedom m of the instrument 9 becomes two.

예를 들어, 인스트루먼트(9)의 샤프트(10)가 이중 샤프트(외부 샤프트(10c), 내부 샤프트(10d))로 구성되어, 외부 샤프트(10c)는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능하고, 내부 샤프트(10d)는 외부 샤프트(10c) 내에 수용되어 그 연장된 방향을 중심으로 회전 가능하며, 샤프트(10)는 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡 가능하도록 제작되고, 제1 부가 구동자(32a)의 조작에 의해 외부 샤프트(10c)의 회전이 이루어지고, 제2 부가 구동자(32b)의 조작에 의해 샤프트(10)의 굴곡이 이루어진다고 할 때, 외부 샤프트(10c)의 회전 및 샤프트(10)의 굴곡이 인스트루먼트(9)의 추가 자유도에서의 작동에 해당한다.For example, the shaft 10 of the instrument 9 is composed of a double shaft (outer shaft 10c, inner shaft 10d) so that the outer shaft 10c is rotatable about its longitudinal axis, The inner shaft 10d is accommodated in the outer shaft 10c and rotatable about its extended direction, and the shaft 10 is manufactured to be bent in a direction different from the longitudinal direction thereof, and the first additional driver 32a. Rotation of the outer shaft 10c and rotation of the outer shaft 10c when the bending of the shaft 10 is performed by the operation of the second additional driver 32b. The curvature of 10 corresponds to the operation in the additional degrees of freedom of the instrument 9.

즉, 도 6에 도시된 인스트루먼트(9)는 6자유도(외부 샤프트 회전(도 6의 'Ro'), 내부 샤프트 회전(도 6의 'Ri'), 샤프트 굴곡(도 6의 'B'), 이펙터의 손목 동작, 한 쌍의 죠 각각의 움직임)로 작동되는 인스트루먼트로서, 로봇 암(제1 구동부)은 4 자유도를 담당하고, 제2 구동부(30)는 나머지 2 자유도(예를 들면, 외부 샤프트(10c)의 회전 및 샤프트(10)의 굴곡)의 작동을 담당하도록 한 것이다.That is, the instrument 9 shown in FIG. 6 has six degrees of freedom (external shaft rotation (Ro in FIG. 6), internal shaft rotation (Ri in FIG. 6), shaft bending (B in FIG. 6). , An instrument operated by the wrist movement of the effector and the movement of a pair of jaws, the robot arm (the first driving unit) is responsible for four degrees of freedom, and the second driving unit 30 is the remaining two degrees of freedom (eg, Rotation of the outer shaft (10c) and the operation of the shaft 10 is to be responsible for.

따라서, 제1 구동부(20)의 구동에 의해 인스트루먼트(9)를 작동시키다가, 사용자가 제2 구동부(30)(부가 구동자(32a, 32b))를 조작하여 외부 샤프트(10c)가 소정 각도만큼 회전하고 샤프트(10)가 소정 정도 굴곡된 경우, 센싱부(40)는 외부 샤프트(10c)가 회전된 정도 및 샤프트(10)가 굴곡된 정도를 파악하고, 컨트롤러(3)는 샤프트가 회전 및 굴곡된 상태가 조작원점이 되도록 하여, 수정된 조작원점을 기준으로 인스트루먼트(9)가 다시 기본 자유도로 작동되도록 제어한다.Therefore, while the instrument 9 is operated by the driving of the first driving unit 20, the user manipulates the second driving unit 30 (additional drivers 32a and 32b) so that the external shaft 10c has a predetermined angle. If the shaft 10 rotates by a predetermined degree, the sensing unit 40 determines the degree of rotation of the outer shaft 10c and the degree of bending of the shaft 10, and the controller 3 rotates the shaft. And the curved state to be the operation origin, so that the instrument 9 is operated again with the basic degree of freedom based on the modified operation origin.

도 7 또한 인스트루먼트(9)에 2개의 부가 구동자(32a, 32b)가 설치된 경우, 본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 작동 구조를 예시한 것이다. 2개의 부가 구동자(32a, 32b)가 설치되므로, 인스트루먼트(9)의 추가 자유도(m)는 2가 된다.7 also illustrates the operating structure of the surgical robot system according to the present embodiment when two additional drivers 32a and 32b are installed in the instrument 9. Since two additional drivers 32a and 32b are provided, the additional degree of freedom m of the instrument 9 becomes two.

예를 들어, 인스트루먼트(9)의 샤프트(10)가 각각 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 2 부분(제1 샤프트부(10e), 제2 샤프트부(10f))으로 구분되고, 2 부분(10e, 10f)이 엘보우(11)에 의해 서로 절곡 가능하도록 결합되어 있으며, 제1 부가 구동자(32a)의 조작에 의해 제1 샤프트부(10e)가 회전하고, 제2 부가 구동자(32b)의 조작에 의해 샤프트(10)의 절곡이 이루어진다고 할 때, 제1 샤프트부(10e)의 회전 및 샤프트의 절곡이 인스트루먼트(9)의 추가 자유도에서의 작동에 해당한다.For example, the shaft 10 of the instrument 9 is divided into two parts (first shaft portion 10e, second shaft portion 10f) rotatable about its longitudinal axis, respectively, and two portions ( 10e and 10f are coupled to each other by the elbow 11 so that they can be bent, the first shaft portion 10e is rotated by the operation of the first additional driver 32a, and the second additional driver 32b. When bending of the shaft 10 is performed by the operation of, the rotation of the first shaft portion 10e and the bending of the shaft correspond to the operation in the additional degrees of freedom of the instrument 9.

즉, 도 7에 도시된 인스트루먼트(9)는 6자유도(제1 샤프트부 회전(도 7의 'R1'), 제2 샤프트부 회전(도 7의 'R2'), 샤프트 절곡(도 7의 'F'), 이펙터의 손목 동작, 한 쌍의 죠 각각의 움직임)로 작동되는 인스트루먼트로서, 로봇 암(제1 구동부)은 4 자유도를 담당하고, 제2 구동부(30)는 나머지 2 자유도(예를 들면, 제1 샤프트부(10e)의 회전 및 샤프트(10)의 절곡)의 작동을 담당하도록 한 것이다.That is, the instrument 9 shown in FIG. 7 has six degrees of freedom (first rotation of the shaft portion ('R1' of FIG. 7), second rotation of the shaft portion ('R2' of FIG. 7), and bending of the shaft (of FIG. 7). 'F'), the instrument's wrist movement, a pair of jaw movements), the robot arm (the first drive) is responsible for four degrees of freedom, the second drive 30 is the remaining two degrees of freedom ( For example, the rotation of the first shaft portion 10e and the bending of the shaft 10) may be performed.

따라서, 제1 구동부(20)의 구동에 의해 인스트루먼트(9)를 작동시키다가, 사용자가 제2 구동부(30)(부가 구동자(32a, 32b))를 조작하여 인스트루먼트 제1 샤프트부(10e)가 소정 각도만큼 회전하고 샤프트(10)가 소정 정도 절곡된 경우, 센싱부(40)는 제1 샤프트부(10e)가 회전된 정도 및 샤프트(10)가 절곡된 정도를 파악하고, 컨트롤러(3)는 샤프트(10)가 회전 및 절곡된 상태가 조작원점이 되도록 하여, 수정된 조작원점을 기준으로 인스트루먼트(9)가 다시 기본 자유도로 작동되도록 제어한다.Therefore, while the instrument 9 is operated by the driving of the first driving unit 20, the user manipulates the second driving unit 30 (additional drivers 32a and 32b) so that the instrument first shaft unit 10e is operated. Rotates by a predetermined angle and the shaft 10 is bent to a certain degree, the sensing unit 40 determines the degree to which the first shaft portion 10e is rotated and the degree to which the shaft 10 is bent, and the controller 3 ) Rotates and bends the shaft 10 so that the operation origin is controlled so that the instrument 9 is operated again with basic degrees of freedom based on the modified operation origin.

전술한 부가 구동자가 담당하는 추가 자유도에 관한 설명은 하나의 예시에 불과한 것으로, 반드시 부가 구동자가 샤프트의 회전, 굴곡, 절곡 등 특정 추가 자유도를 담당해야 하는 것은 아니며, 부가 구동자는 별도로 작동시킬 필요가 있는 다양한 자유도(예를 들면, 이펙터의 손목 동작, 죠의 움직임 등)를 담당할 수도 있음은 물론이다.The above description of the additional degrees of freedom that the additional driver is responsible for is merely an example, and the additional driver does not necessarily have to be responsible for a specific additional degree of freedom, such as rotation, bending, or bending of the shaft, and the additional driver does not need to be operated separately. Of course, it can also handle various degrees of freedom (eg, wrist movements of effectors, jaw movements, etc.).

한편, 도 4 내지 도 7에 도시된 실시예의 경우에도 도 3에서와 마찬가지로, 제2 구동부(30)로 샤프트를 별도로(예를 들면, 수동으로) 작동시키는 것에 덧붙여, 제1 구동부(20)로 그 별도의 작동(제2 구동부(30)에 의한 작동)을 구현하는 것도 가능하다. 이를 위해 제2 구동부(30)에 부가 구동자를 하나 더 추가하여 추가된 부가 구동자가 1 자유도를 담당하도록 하고, 이로 인해 여분이 되는 기본 구동자를 작동시켜 샤프트의 별도의 작동을 구현할 수 있다.On the other hand, in the case of the embodiment shown in Figures 4 to 7, as in Figure 3, in addition to operating the shaft separately (for example, manually) with the second drive unit 30, to the first drive unit 20 It is also possible to implement that separate operation (operation by the second drive unit 30). To this end, an additional driver is added to the second driver 30 so that the added additional driver is in charge of one degree of freedom, and thus, a separate operation of the shaft may be realized by operating the basic driver that is redundant.

예를 들어, 6 자유도의 인스트루먼트의 경우 2개의 부가 구동자를 추가하여 2 자유도를 담당하도록 하고 나머지 4 자유도는 기본 구동자가 담당하도록 하는 대신, 도 8에 도시된 것처럼, 3개의 부가 구동자(32a, 32b, 32c)를 추가하여 3 자유도를 담당하도록 하고 나머지 3 자유도를 기본 구동자가 담당하도록 하며 여분으로 남는(redundant) 하나의 기본 구동자(22a)로 부가 구동자가 담당하는 자유도 중 하나를 담당하도록 함으로써, (부가 구동자(32c)에 의한) 수동조작에 (여분의 기본 구동자(22a)에 의한) 로봇에 의한 조작이 혼합된 방식으로 인스트루먼트를 작동시킬 수도 있다.
For example, an instrument with six degrees of freedom adds two additional drivers to assume two degrees of freedom and the remaining four degrees of freedom to serve the basic driver, instead of three additional drivers 32a, 32b, 32c) to add 3 degrees of freedom, the basic 3rd driver is responsible for the remaining 3 degrees of freedom, and one redundant primary driver 22a for one of the degrees of freedom that the additional driver is responsible for. By doing this, the instrument can be operated in such a manner that the manual operation (by the additional driver 32c) and the operation by the robot (by the additional basic driver 22a) are mixed.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수술 로봇 시스템의 제어방법을 나타낸 순서도이다.9 is a flowchart illustrating a control method of a surgical robot system according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템은, 전술한 바와 같이, 수술용 로봇과 로봇에 장착되는 수술용 인스트루먼트(9)를 포함하고, 인스트루먼트(9)와 로봇 간의 동력 전달 관계는 제1 구동부(20)에 의해 매개되며, 인스트루먼트(9)의 추가 자유도에서의 작동을 위해 인스트루먼트(9)에 제2 구동부(30)가 결합되는 구조로 이루어진다.The surgical robot system according to the present embodiment, as described above, includes a surgical robot and a surgical instrument 9 mounted to the robot, the power transmission relationship between the instrument 9 and the robot is the first drive unit 20 Mediated by the second drive unit 30 to the instrument 9 for operation in an additional degree of freedom of the instrument 9.

제1 구동부(20)는 인스트루먼트(9)가 기본 자유도(n 자유도)로 작동되도록 구동력을 전달하는 역할을 하며, 제2 구동부(30)는 인스트루먼트(9)가 추가 자유도(m 자유도)로 더 작동되도록 하여, 결과적으로 인스트루먼트(9)가 m+n 자유도로 작동되도록 하는 역할을 한다. 한편, 도 8에서 설명한 것과 같이, 인스트루먼트의 구성 방식에 따라 일부 자유도는 여분의(redundant) 자유도가 될 수도 있다.The first drive unit 20 transmits a driving force to operate the instrument 9 at a basic degree of freedom (n degrees of freedom), and the second drive unit 30 has an additional degree of freedom (m degrees of freedom) of the instrument 9. ), Which in turn serves to allow the instrument 9 to operate with m + n degrees of freedom. Meanwhile, as described with reference to FIG. 8, some degrees of freedom may be redundant degrees of freedom depending on the configuration of the instrument.

전술한 바와 같이, 인스트루먼트(9)는 조작원점을 기준으로 하여 기본 자유도로 작동되며, 인스트루먼트(9)의 m 자유도로의 작동 여하에 따라 센싱부(40) 및 컨트롤러(3)에 의해 조작원점에 관한 정보는 수정될 수 있다.As described above, the instrument 9 is operated at a basic degree of freedom relative to the operation origin, and is operated by the sensing unit 40 and the controller 3 depending on whether the instrument 9 is operated at m degrees of freedom. The information may be modified.

이러한 수술 로봇 시스템을 제어하기 위해, 먼저 제2 구동부(30)의 구동 정도에 관한 정보를 센싱하도록 한다(S10). 제2 구동부(30)의 구동 정도에 관한 정보는 제2 구동부(30)를 조작한 정도, 제2 구동부(30)가 구동된 정도, 또는 제2 구동부(30)를 구동시킴에 따라 인스트루먼트(9)가 작동된 정도 등일 수 있다. 센싱될 제2 구동부(30)의 구동 정도에 관한 정보의 구체적인 사항은 전술한 바 있으므로, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.In order to control the surgical robot system, first, information about the driving degree of the second driving unit 30 is sensed (S10). Information about the degree of driving of the second drive unit 30 is the degree of operation of the second drive unit 30, the degree of operation of the second drive unit 30, or as the second drive unit 30 drives the instrument (9) ) May be operated. Since the details of the information about the driving degree of the second driver 30 to be sensed have been described above, a detailed description thereof will be omitted.

한편, 도 3과 같이 제2 구동부(30)에 의해 인스트루먼트(9)의 샤프트(10)가 회전하는 구조일 경우, 센싱 대상은 샤프트(10)의 회전 정도에 관한 정보일 수 있으며(S12), 도 4와 같이 제2 구동부(30)에 의해 인스트루먼트(9)의 외부 샤프트(10a)가 회전하는 구조일 경우, 센싱 대상은 외부 샤프트(10a)의 회전 정도에 관한 정보일 수 있다(S13).Meanwhile, when the shaft 10 of the instrument 9 is rotated by the second driving unit 30 as shown in FIG. 3, the sensing target may be information regarding the degree of rotation of the shaft 10 (S12). When the outer shaft 10a of the instrument 9 is rotated by the second driving unit 30 as shown in FIG. 4, the sensing target may be information regarding the degree of rotation of the outer shaft 10a (S13).

또한, 도 5 및 도 6과 같이 샤프트(10)가 회전 및/또는 굴곡되는 구조일 경우 센싱 대상은 샤프트(10)의 회전 정도 및/또는 굴곡 정도에 관한 정보일 수 있다(S14).Also, when the shaft 10 is rotated and / or bent as shown in FIGS. 5 and 6, the sensing target may be information regarding a degree of rotation and / or a degree of bending of the shaft 10 (S14).

나아가, 도 7과 같이 샤프트(10)가 엘보우(11)에 의해 연결되는 2 부분(제1 샤프트부(10e), 제2 샤프트부(10f))으로 구분되는 구조일 경우, 센싱 대상은 제1 샤프트부(10e)의 회전 정도, 및/또는 2 부분(10e, 10f) 간의 절곡 정도에 관한 정보일 수 있다(S16).Furthermore, when the shaft 10 is divided into two parts (first shaft portion 10e and second shaft portion 10f) connected by the elbow 11 as shown in FIG. It may be information about the degree of rotation of the shaft portion 10e and / or the degree of bending between the two portions 10e and 10f (S16).

다음으로, 센싱 결과, 즉 출력되는 센싱 신호를 수신하여 인스트루먼트(9)의 조작원점을 수정한다(S20). 조작원점은 인스트루먼트(9)를 기본 자유도로 작동시키기 위한 기준 상태로서, 인스트루먼트(9)가 제2 구동부(30)에 의해 작동된 상태가 다시 조작원점이 되도록 재설정함으로써, 제2 구동부(30)의 작동 여부에 구애받지 않고 수술 로봇 시스템이 인스트루먼트(9)를 다시 기본 자유도로 작동시킬 수 있게 된다.Next, a sensing result, that is, an output sensing signal is received to correct the operation origin of the instrument 9 (S20). The operation origin is a reference state for operating the instrument 9 in a basic degree of freedom, and the operation of the second drive unit 30 is reset by resetting the state in which the instrument 9 is operated by the second drive unit 30 back to the operation origin. Regardless of whether or not it is possible, the surgical robot system can operate the instrument 9 again in its basic degree of freedom.

다음으로, 제1 구동부(20)를 구동시켜 수정된 조작원점을 기준으로 인스트루먼트(9)가 기본 자유도로 작동되도록 한다(S30). 이로써, 본 실시예에 따른 수술 로봇 시스템은 장착된 인스트루먼트(9)를 기본 자유도로 작동시키다가, 도중에 제2 구동부(30)의 구동에 의해 인스트루먼트(9)의 작동 상태가 변경되더라도, 그 변경된 상태를 기준으로 다시 기본 자유도로 작동될 수 있다.Next, the first drive unit 20 is driven so that the instrument 9 is operated with basic degrees of freedom based on the modified operation origin (S30). Thus, the surgical robot system according to the present embodiment operates the mounted instrument 9 in the basic degree of freedom, and even if the operating state of the instrument 9 is changed by the driving of the second drive unit 30 on the way, the changed state. Can be operated again with basic degrees of freedom.

즉, 수술용 로봇에 장착되는 인스트루먼트(9)에 대해 작동 자유도를 추가할 필요가 있는 경우, 구동부(제1 구동부(20)) 및 구동부가 결합되는 액추에이터(5)의 구조를 변경시킬 필요 없이 기존과 마찬가지의 자유도로 인스트루먼트(9)가 작동되도록 하되, 추가될 자유도만큼 제2 구동부(30)를 부가하여, 로봇 수술 과정에서 사용자의 필요에 따라 제 제2 구동부(30)를 조작하여 인스트루먼트(9)가 추가 자유도로 움직일 수 있도록 할 수 있다.That is, when it is necessary to add the operating freedom to the instrument (9) mounted on the surgical robot, there is no need to change the structure of the drive unit (first drive unit 20) and the actuator (5) coupled to the drive unit The instrument 9 is operated in the same degree of freedom as in the above, but the second driver 30 is added by the degree of freedom to be added, and the second driver 30 is manipulated according to the needs of the user in the robot surgery process, thereby causing the instrument 9 to be operated. ) Can be moved with additional degrees of freedom.

나아가, 수술 도중에 사용자가 제2 구동부(30)를 조작하여 인스트루먼트(9)가 작동될 경우, 수술용 로봇은 그 작동된 상태를 센싱하고 이를 기초로 인스트루먼트(9)의 기준 상태(조작원점)를 재설정함으로써, 제2 구동부(30)의 조작에 구애받지 않고 로봇에 의해 다시 인스트루먼트(9)가 기본 자유도로 작동되도록 할 수 있다.
Further, when the instrument 9 is operated by the user operating the second drive unit 30 during the operation, the surgical robot senses the operated state and based on the reference state (operation origin) of the instrument 9 based on the operation 9. By resetting, the instrument 9 can be operated again in the basic degree of freedom by the robot regardless of the operation of the second drive unit 30.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art that various modifications of the present invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below And can be changed.

1 : 로봇 3 : 컨트롤러
5 : 액추에이터 7 : 작동휠
9 : 인스트루먼트 10 : 샤프트
11 : 엘보우 12 : 이펙터
20 : 제1 구동부 22 : 기본 구동자
30 : 제2 구동부 32, 32a, 32b : 부가 구동자
40 : 센싱부1: robot 3: controller
5: Actuator 7: Operation Wheel
9: instrument 10: shaft
11: elbow 12: effector
20: first drive unit 22: basic driver
30: second driver 32, 32a, 32b: additional driver
40: sensing unit

Claims (25)

수술용 인스트루먼트가 장착되는 수술 로봇 시스템으로서,
상기 인스트루먼트와 상기 로봇 간의 결합을 매개하며, 소정의 작동 상태를 조작원점으로 하여 상기 인스트루먼트가 n 자유도로 작동되도록 n개(n은 자연수)의 기본 구동자를 구비하는 제1 구동부와;
상기 인스트루먼트에 결합되며, 상기 인스트루먼트가 n+m 자유도로 작동되도록 m개(m은 자연수)의 부가 구동자를 구비하는 제2 구동부와;
상기 제2 구동부의 구동 정도에 관한 정보를 감지하여 센싱 신호를 출력하는 센싱부와;
상기 센싱 신호를 수신하여 상기 조작원점에 상응하는 값을 수정하고, 상기 제1 구동부를 구동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 컨트롤러를 포함하는 수술 로봇 시스템.
Surgical robot system equipped with surgical instruments,
A first driving unit which mediates the coupling between the instrument and the robot and has n basic drivers (n is a natural number) so that the instrument is operated at n degrees of freedom using a predetermined operating state as an operation origin;
A second driver coupled to the instrument and having m additional drivers, where m is a natural number, such that the instrument is operated with n + m degrees of freedom;
A sensing unit which senses information on a driving degree of the second driving unit and outputs a sensing signal;
And a controller configured to receive the sensing signal, modify a value corresponding to the operation origin, and output a control signal for driving the first driving unit.
제1항에 있어서,
상기 제1 구동부는 상기 인스트루먼트의 선단부에 결합되며, 상기 기본 구동자는 상기 제1 구동부의 상기 로봇에 대향하는 면에 설치되는 하나 이상의 구동휠로서 구현되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 1,
The first driving unit is coupled to the front end of the instrument, the basic driver is a surgical robot system, characterized in that implemented as one or more drive wheels installed on the surface facing the robot of the first drive.
제1항에 있어서,
상기 부가 구동자는 사용자에 의해 수동으로 조작되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 1,
And said additional driver is operated manually by a user.
제1항에 있어서,
상기 부가 구동자는 별도로 제공되는 구동장치로부터 구동력을 전달받아 조작되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 1,
The additional driver is a surgical robot system, characterized in that the operation is received by receiving a driving force from the drive device provided separately.
제1항에 있어서,
상기 m은 1이고,
상기 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 이루어지며,
상기 부가 구동자에 대한 사용자 조작에 의해 상기 샤프트는 회전 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 1,
M is 1,
The shaft of the instrument is made of a structure rotatable about its longitudinal axis,
And the shaft is rotated by a user's operation of the additional driver.
제5항에 있어서,
상기 샤프트의 회전 동작은 상기 기본 구동자의 작동에 의해서도 수행되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 5,
Surgery robot system, characterized in that the rotation of the shaft is also performed by the operation of the basic driver.
제1항에 있어서,
상기 m은 1이고,
상기 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡(bending)되며 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 외부 샤프트와, 상기 외부 샤프트 내에 수용되어 상기 외부 샤프트 내에서 그 연장된 방향을 중심으로 회전 가능한 내부 샤프트를 포함하며,
상기 부가 구동자에 대한 사용자 조작에 의해 상기 외부 샤프트는 회전 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 1,
M is 1,
The shaft of the instrument is bent in a direction different from its longitudinal direction and is rotatable about its longitudinal axis, and is housed in the outer shaft and rotatable about its extended direction within the outer shaft. An inner shaft,
And the outer shaft performs a rotational operation by a user operation on the additional driver.
제7항에 있어서,
상기 외부 샤프트의 회전 동작은 상기 기본 구동자의 작동에 의해서도 수행되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 7, wherein
Surgical robot system, characterized in that the rotating operation of the outer shaft is also performed by the operation of the basic driver.
제1항에 있어서,
상기 m은 1이고,
상기 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능하고, 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡 가능한 구조로 이루어지며,
상기 부가 구동자에 대한 사용자 조작에 의해 상기 샤프트는 굴곡 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 1,
M is 1,
The shaft of the instrument is rotatable about its longitudinal axis, and has a structure that can be bent in a direction different from the longitudinal direction,
And the shaft performs a bending operation by a user's operation of the additional driver.
제9항에 있어서,
상기 샤프트의 굴곡 동작은 상기 기본 구동자의 작동에 의해서도 수행되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
10. The method of claim 9,
The bending motion of the shaft is also performed by the operation of the basic driver surgical robot system.
제1항에 있어서,
상기 m은 2이고,
상기 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 외부 샤프트와, 상기 외부 샤프트 내에 수용되어 상기 외부 샤프트 내에서 그 연장된 방향을 중심으로 회전 가능한 내부 샤프트를 포함하고,
상기 샤프트는 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡 가능한 구조로 이루어지며,
상기 부가 구동자 중 어느 하나에 대한 사용자 조작에 의해 상기 외부 샤프트는 회전 동작을 수행하고, 상기 부가 구동자 중 다른 하나에 대한 사용자 조작에 의해 상기 샤프트는 굴곡 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 1,
M is 2,
The shaft of the instrument includes an outer shaft rotatable about an longitudinal axis thereof, and an inner shaft accommodated in the outer shaft and rotatable about an extended direction within the outer shaft,
The shaft has a structure that can be bent in a direction different from the longitudinal direction,
A surgical robot, wherein the outer shaft performs a rotational operation by a user manipulation of one of the additional drivers, and the shaft performs a bending operation by a user manipulation of another of the additional drivers. system.
제11항에 있어서,
상기 외부 샤프트의 회전 동작 및 상기 샤프트의 굴곡 동작 중 어느 하나는 상기 기본 구동자의 작동에 의해서도 수행되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 11,
Surgery robot system, characterized in that any one of the rotation operation of the outer shaft and the bending operation of the shaft is also performed by the operation of the basic driver.
제1항에 있어서,
상기 m은 2이고,
상기 인스트루먼트의 샤프트는 제1 샤프트부, 제2 샤프트부 및 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부 사이에 개재되는 엘보우를 포함하고, 상기 제1 샤프트부 및 상기 제2 샤프트부는 각각 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 이루어지고, 상기 제2 샤프트부는 상기 엘보우를 중심으로 상기 제1 샤프트부에 대해 절곡 가능한 구조로 이루어지며,
상기 부가 구동자 중 어느 하나에 대한 사용자 조작에 의해 상기 제1 샤프트부는 회전 동작을 수행하고, 상기 부가 구동자 중 다른 하나에 대한 사용자 조작에 의해 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부 간의 절곡 동작이 수행되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 1,
M is 2,
The shaft of the instrument includes a first shaft portion, a second shaft portion, and an elbow interposed between the first shaft portion and the second shaft portion, wherein the first shaft portion and the second shaft portion are each in a longitudinal direction thereof. Is made of a structure rotatable about the axis of the, the second shaft portion is made of a structure that can be bent relative to the first shaft portion around the elbow,
The first shaft portion is rotated by a user's operation on any one of the additional drivers, and the bending between the first shaft portion and the second shaft portion is performed by a user's operation on the other of the additional drivers. Surgical robot system, characterized in that the operation is performed.
제13항에 있어서,
상기 제1 샤프트부의 회전 동작 및 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부 간의 절곡 동작 중 어느 하나는 상기 기본 구동자의 작동에 의해서도 수행되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 13,
Surgery robot system, characterized in that any one of the rotation operation of the first shaft portion and the bending operation between the first shaft portion and the second shaft portion is also performed by the operation of the basic driver.
제1항에 있어서,
상기 구동 정도에 관한 정보는 상기 제2 구동부의 조작 정도를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 1,
And the information about the driving degree includes the operation degree of the second driving part.
제1항에 있어서,
상기 구동 정도에 관한 정보는 상기 제2 구동부의 구동에 따른 상기 인스트루먼트의 작동 정도를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 1,
And the information about the driving degree includes the operation degree of the instrument according to the driving of the second driving part.
제1항에 있어서,
상기 컨트롤러는 상기 제2 구동부의 구동에 의해 상기 인스트루먼트가 작동된 상태가 상기 조작원점이 되도록 상기 조작원점에 상응하는 값을 수정하고, 수정된 상기 조작원점을 기준으로 상기 인스트루먼트가 n 자유도로 작동되도록 상기 제1 구동부를 구동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템.
The method of claim 1,
The controller modifies a value corresponding to the operation origin so that the state in which the instrument is operated by the driving of the second driving unit is the operation origin, and the instrument operates in n degrees of freedom based on the modified operation origin. And a control signal for driving the first driver.
수술용 인스트루먼트와 상기 인스트루먼트가 장착되는 수술용 로봇 간의 결합을 매개하며, 소정의 작동 상태를 조작원점으로 하여 상기 인스트루먼트가 n 자유도로 작동되도록 하는 제1 구동부와; 상기 인스트루먼트에 결합되며, 상기 인스트루먼트가 n+m 자유도로 작동되도록 하는 제2 구동부를 포함하는 수술 로봇 시스템을 제어하는 방법으로서,
상기 제2 구동부의 구동 정도에 관한 정보를 감지하여 센싱 신호를 출력하는 단계;
상기 센싱 신호를 수신하여 상기 조작원점에 상응하는 값을 수정하는 단계; 및
수정된 상기 조작원점을 기준으로 상기 인스트루먼트가 n 자유도로 작동되도록 상기 제1 구동부를 구동시키기 위한 제어 신호를 출력하는 단계를 포함하는 수술 로봇 시스템의 제어방법.
A first driving unit which mediates coupling between a surgical instrument and a surgical robot on which the instrument is mounted, and operates the instrument with n degrees of freedom using a predetermined operating state as an operation origin; A method of controlling a surgical robotic system coupled to the instrument, the surgical robot system comprising a second drive for operating the instrument in n + m degrees of freedom.
Sensing information about a driving degree of the second driver and outputting a sensing signal;
Receiving the sensing signal and correcting a value corresponding to the operation origin; And
And outputting a control signal for driving the first driving unit to operate the instrument with n degrees of freedom based on the modified operating origin.
제18항에 있어서,
상기 m은 1이고,
상기 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 이루어지며,
상기 센싱 신호 출력 단계는, 상기 샤프트의 회전 정도를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어방법.
19. The method of claim 18,
M is 1,
The shaft of the instrument is made of a structure rotatable about its longitudinal axis,
The sensing signal output step, the control method of the surgical robot system, characterized in that it comprises the step of detecting the degree of rotation of the shaft.
제18항에 있어서,
상기 m은 1이고,
상기 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡되며 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 외부 샤프트와, 상기 외부 샤프트 내에 수용되어 상기 외부 샤프트 내에서 그 연장된 방향을 중심으로 회전 가능한 내부 샤프트를 포함하며,
상기 센싱 신호 출력 단계는, 상기 외부 샤프트의 회전 정도를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어방법.
19. The method of claim 18,
M is 1,
The shaft of the instrument is bent in a direction different from the longitudinal direction and the outer shaft rotatable about its longitudinal axis, and the inner shaft accommodated in the outer shaft rotatable about its extended direction within the outer shaft Include,
The sensing signal output step, the control method of the surgical robot system, characterized in that it comprises the step of detecting the degree of rotation of the outer shaft.
제18항에 있어서,
상기 m은 1이고,
상기 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능하고, 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡 가능한 구조로 이루어지며,
상기 센싱 신호 출력 단계는, 상기 샤프트의 굴곡 정도를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어방법.
19. The method of claim 18,
M is 1,
The shaft of the instrument is rotatable about its longitudinal axis, and has a structure that can be bent in a direction different from the longitudinal direction,
The sensing signal output step, the control method of the surgical robot system comprising the step of sensing the degree of bending of the shaft.
제18항에 있어서,
상기 m은 2이고,
상기 인스트루먼트의 샤프트는 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 외부 샤프트와, 상기 외부 샤프트 내에 수용되어 상기 외부 샤프트 내에서 그 연장된 방향을 중심으로 회전 가능한 내부 샤프트를 포함하고,
상기 샤프트는 그 길이방향과 다른 방향으로 굴곡 가능한 구조로 이루어지며,
상기 센싱 신호 출력 단계는, 상기 외부 샤프트의 회전 정도 및 상기 샤프트의 굴곡 정도를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어방법.
19. The method of claim 18,
M is 2,
The shaft of the instrument includes an outer shaft rotatable about an longitudinal axis thereof, and an inner shaft accommodated in the outer shaft and rotatable about an extended direction within the outer shaft,
The shaft has a structure that can be bent in a direction different from the longitudinal direction,
The sensing signal output step, the control method of the surgical robot system, characterized in that for detecting the degree of rotation of the outer shaft and the degree of bending of the shaft.
제18항에 있어서,
상기 m은 2이고,
상기 인스트루먼트의 샤프트는 제1 샤프트부, 제2 샤프트부 및 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부 사이에 개재되는 엘보우를 포함하고, 상기 제1 샤프트부 및 상기 제2 샤프트부는 각각 그 길이방향의 축을 중심으로 회전 가능한 구조로 이루어지고, 상기 제2 샤프트부는 상기 엘보우를 중심으로 상기 제1 샤프트부에 대해 절곡 가능한 구조로 이루어지며,
상기 센싱 신호 출력 단계는, 상기 제1 샤프트부의 회전 정도 및 상기 제1 샤프트부와 상기 제2 샤프트부 간의 절곡 정도를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어방법.
19. The method of claim 18,
M is 2,
The shaft of the instrument includes a first shaft portion, a second shaft portion, and an elbow interposed between the first shaft portion and the second shaft portion, wherein the first shaft portion and the second shaft portion are each in a longitudinal direction thereof. Is made of a structure rotatable about the axis of the, the second shaft portion is made of a structure that can be bent relative to the first shaft portion around the elbow,
The sensing signal output step may include detecting a degree of rotation of the first shaft portion and a degree of bending between the first shaft portion and the second shaft portion.
제18항에 있어서,
상기 센싱 신호 출력 단계는, 상기 제2 구동부가 조작된 정도를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어방법.
19. The method of claim 18,
The sensing signal output step, the control method of the surgical robot system, characterized in that it comprises the step of detecting the degree of operation of the second drive unit.
제18항에 있어서,
상기 센싱 신호 출력 단계는, 상기 제2 구동부의 구동에 따라 상기 인스트루먼트가 작동된 정도를 감지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 시스템의 제어방법.19. The method of claim 18,
The sensing signal output step, the control method of the surgical robot system comprising the step of detecting the degree of operation of the instrument in accordance with the drive of the second drive unit.
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