KR20120134923A

KR20120134923A - 수술 장치

Info

Publication number: KR20120134923A
Application number: KR1020110054147A
Authority: KR
Inventors: 최현도; 김연호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2011-06-03
Filing date: 2011-06-03
Publication date: 2012-12-12
Also published as: US9649173B2; US20120310252A1; KR101828354B1

Abstract

개시된 수술 장치는, 수술 로봇의 로봇 팔에 장착되는 장착부와, 장착부로부터 연장된 연장부를 구비한다. 구동 축을 구비하는 구동 모터와 구동 축과 연결되어 왕복 이동되는 구동 로드를 구비하는 관절 구동부는 연장부의 단부에 연결된다. 관절부는 관절 구동부에 연결되어 구동 로드에 의하여 하나 이상의 자유도로 구동된다. 관절부의 단부에는 수술 도구가 장착된다. 구동 모터는 탄성 연결부재에 의하여 구동 축과 연결된다.

Description

수술 장치{surgical device}

수술 로봇의 로봇 팔에 장착되어 체내로 삽입되는 수술장치로서, 적어도 하나의 관절부를 가지는 수술장치가 개시된다.

수술 로봇은 채내로 삽입되는 소형 수술 도구를 이용하여 최소 침습 수술(minimally invasive surgery)을 수행하는 로봇을 말한다. 수술 로봇은 복수의 로봇 아암을 구비한다. 로봇 아암은 수술 전 준비 단계에서 수동으로 작동시킬 수 있는 패시브 아암(passive arm)과, 수술 시에 운전자(operator)의 동작을 따라 작동되는 액티브 아암(active arm)을 포함할 수 있다. 액티브 아암에는 체내, 예를 들어 복강, 관절 등의 내부로 삽입되어 내부 촬영, 절제 등의 수술 작업을 수행하기 위한 수술 장치가 장착된다. 수술 장치에는 환부에 효과적으로 접근(access)하기 위하여 하나 이상의 관절부가 마련될 수 있다. 관절부는 액티브 아암에까지 연장된 케이블(cable)에 의하여 구동되며, 액티브 아암에는 케이블을 구동하기 위한 구동기가 마련된다.

케이블을 이용하여 수술 장치의 관절부를 구동하는 경우에 관절부의 수가 증가하면 이에 비례하여 케이블의 수도 증가되어 케이블을 구동하기 위한 구동기가 설치된 수술 장치와의 기계적 연결구조가 복잡해질 수 있다. 복수의 관절로 구성된 수술장치에서 말단의 관절을 구동하기 위한 케이블의 운동이 다른 관절의 운동에 영향을 줄 수 있다. 이러한 문제는 관절의 수가 증가할수록 커지게 된다. 액티브 아암에 마련된 구동기와 수술 장치의 관절부 사이의 거리가 멀어질수록 백래쉬(backlash)가 증가될 수 있다. 백래쉬를 감소시키기 위하여 케이블에는 큰 장력(tension)이 인가되는데, 장기간의 사용으로 인하여 케이블의 영구적 변형이 일어나는 경우에 관절부의 구동 정밀도가 저하될 수 있다.

수술 장치의 일 실시예는, 수술 로봇의 로봇 팔에 장착되는 장착부; 상기 장착부로부터 연장된 연장부; 구동 축을 구비하는 구동 모터와, 상기 구동 축과 연결되어 왕복 이동되는 구동 로드를 구비하며, 상기 연장부의 단부에 연결된 관절 구동부; 상기 관절 구동부에 연결되어 상기 구동 로드에 의하여 하나 이상의 자유도로 구동되며, 그 단부에 수술 도구가 장착되는 관절부;를 포함하며,상기 구동 모터는 탄성 연결부재에 의하여 상기 구동 축과 연결된다.

상기 탄성 연결부재는 상기 구동 축의 단부에 예압을 가하면서 접촉될 수 있다.

상기 구동 모터는 상기 구동 축을 직선 왕복 이동시키는 리니어 모터이며, 상기 구동 축은 양단부를 가지며, 상기 연결부재는 일단부가 상기 구동 로드에 연결되고 타단부가 상기 구동 축의 축 방향의 양단부에 각각 탄력적으로 접촉되는 제1, 제2연결부재를 포함할 수 있다.

상기 구동 모터는 상기 구동 축을 직선 왕복 이동시키는 복수의 리니어 모터를 포함하며, 상기 연결부재는 일단부가 상기 구동 로드에 연결되고 타단부가 상기 구동 축의 축 방향의 양단부에 각각 탄력적으로 접촉되는 복수의 제1, 제2연결부재를 포함할 수 있다.

상기 리니어 모터는 초음파 모터일 수 있다.

상기 관절 구동부는 상기 관절부의 자유도의 수에 해당되는 갯수의 상기 구동 로드와 이를 구동하는 상기 구동 모터를 구비할 수 있다.

수술 장치의 일 실시예는 수술 로봇의 로봇 팔에 장착되는 장착부; 상기 장착부로부터 연장된 연장부; 하나 이상의 자유도를 가지는 관절부와 상기 관절부를 구동하는 구동 모터를 구비하는 관절 구동부를 포함하는 봉 형상의 관절 조립체;를 포함한다.

상기 관절 구동부는, 봉 형상의 하우징; 상기 하우징에 설치되어 상기 구동 모터에 의하여 상기 하우징의 길이방향으로 왕복 이동되는 것으로서, 상기 관절부와 하나 이상의 링크아암에 의하여 연결되는 강체인 구동 로드;를 포함할 수 있다.

상기 구동 모터는, 상기 하우징의 길이 방향으로 왕복 이동되는 구동 축을 구비하며 상기 하우징에 고정적으로 설치되는 리니어 모터를 포함하며, 상기 관절 구동부는 상기 구동 축과 상기 구동 로드를 연결하는 연결부재를 포함할 수 있다.

상기 연결부재는, 일단부가 상기 구동 로드에 연결되고, 타단부가 상기 구동 축의 축 방향의 양단부에 예압을 가하며 탄력적으로 접촉되는 제1, 제2연결부재를 포함할 수 있다.

상기 구동 모터는 복수의 상기 리니어 모터를 구비하며, 상기 복수의 리니어 모터는 각각 일단부가 상기 구동 로드에 연결되고 타단부가 상기 구동 축의 축 방향의 양단부에 예압을 가하며 탄력적으로 접촉되는 복수의 제1, 제2연결부재에 의하여 상기 구동 로드와 연결될 수 있다.

상기 복수의 리니어 모터의 구동축은 상기 복수의 구동 로드와 나란하게 배치될 수 있다.

상기 구동 모터는 초음파 모터일 수 있다.

상기 수술 장치는, 복수의 상기 관절 조립체를 구비하며, 상기 복수의 관절 조립체는 상기 연장부로부터 순차로 연결되며, 최말단의 관절 조립체에 상기 수술 도구가 장착될 수 있다.

상술한 수술 장치에 따르면, 관절부를 구동하기 위한 구동 모터가 수술 장치 자체에 설치되므로 수술 로봇과의 기계적 연결구조를 간소화할 수 있다. 관절부와 이를 구동하는 구동 모터를 구비하는 관절 조립체를 직렬로 연결함으로써, 수술 도구의 관절의 자유도의 확장과 복수의 관절조립체의 독립적 운동이 용이하다. 관절부를 구동하기 위하여 강체인 구동 로드를 채용하므로 종래의 케이블 방식에서 문제가 되는 케이블의 영구적 변형에 의한 구동 정밀도의 저하를 방지할 수 있다. 구동 모터의 구동 축과 구동 로드를 예압을 가한 상태로 연결함으로써 구동 지연이나 손실없이 구동 모터의 구동력을 구동 로드로 전달할 수 있으며, 복수의 구동 모터가 채용되는 경우에 부하를 균등하게 분배할 수 있어 구동 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 관절부를 구비하는 수술 장치의 일 실시예의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 "C"부를 상세하게 도시한 사시도이다.
도 3은 제1, 제2구동 로드와 제1, 제2리니어 모터의 배치 구조의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 4는 구동 로드와 리니어 모터를 연결하는 구조의 일 예를 도시한 측면도이다.
도 5는 구동 로드를 왕복 이동시키기 위하여 복수의 리니어 모터를 채용하는 구조의 일 예를 도시한 측면도이다.
도 6은 제1, 제2관절부의 구조의 일 예를 도시한 사시도이다.
도 7은 제1관절부를 구동하기 위한 제1링크유닛의 일 실시예의 분해 사시도이다.
도 8은 관절부의 배면도이다.
도 9는 제1관절부가 회동되는 모습을 도시한 사시도이다.
도 10은 제2관절부를 구동하기 위한 제2링크유닛의 일 실시예의 분해 사시도이다.
도 11은 제1, 제2관절부의 크로스-토크를 제거하기 위한 제1관절부의 회동축과 제1링크아암의 회동축의 배치 구조의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 12는 제2관절부가 회동되는 모습을 도시한 사시도이다.
도 13은 복수의 관절 조립체가 직렬로 연결된 수술 장치의 일 예를 도시한 개략적인 사시도이다.

이하, 도면들을 참조하면서 수술 장치의 실시예들에 관하여 설명한다. 도면에서 실질적으로 동일한 구성요소는 동일한 참조부호로 표시하여 중복되는 설명은 생략하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 1은 수술 장치의 일 실시예의 사시도이다. 도 1을 보면, 수술 장치는 도시되지 않은 수술 로봇의 로봇 팔에 장착되는 장착부(1)와, 장착부(1)로부터 연장된 연장부(2)를 구비한다. 연장부(2)는 환부에 접근하기 위하여 체내, 예를 들어 복강, 관절 등의 내부로 삽입될 수 있는 긴 중공 봉 형상일 수 있다. 연장부(2)의 단부에는 관절 구동부(3)와 관절부(6)가 차례로 연결된다. 관절 구동부(3) 및 관절부(6)는 환부에 접근하기 위하여 체내, 예를 들어 복강, 관절 등의 내부로 용이하게 삽입될 수 있도록 가늘고 긴 봉 형상일 수 있다. 관절부(6)의 단부에는 운전자(operator)의 조작에 의하여 절제, 봉합 등의 세부 수술 작업을 수행하기 위한 수술 도구(7)가 장착된다. 수술 도구(7)는 예를 들어 수술용 메스, 수술용 집게, 수술용 가위, 소작기(전기 에너지, 열 에너지 등을 이용하여 환부를 태우거나 자르는 기구), 내시경 카메라 등일 수 있다. 일 예로서, 도 1에는 수술 도구(7)로서 수술용 집게가 도시되어 있다.

관절부(6)는 수술 도구(7)가 환부에 용이하게 접근될 수 있도록 하기 위한 것으로서, 적어도 하나의 자유도를 가질 수 있다. 본 실시예에서는 일 예로서 두 개의 자유도를 가지는 관절부(6)가 채용된다. 예를 들어 관절부(6)는 Z 방향의 회동축(91)을 중심으로 회전되는 제1관절부(4)와, Y 방향의 회동축(92)을 중심으로 회전되는 제2관절부(5)를 구비한다.

도 2는 도 1의 "C"부의 상세도이다. 도 2에서는 수술 도구(7)는 생략되어 있다. 도 2를 참조하면, 관절 구동부(3)는 제1, 제2관절부(4)(5)를 각각 구동하기 위한 제1, 제2구동 로드(110)(120)와, 제1, 제2구동 로드(110)(120)를 각각 왕복 이동시키기 위한 구동력을 제공하는 구동 모터인 제1, 제2리니어 모터(130)(140)와, 제1, 제2구동 로드(110)(120)와 연결되어 제1, 제2관절부(4)(5)를 작동시키는 링크유닛(400)을 포함할 수 있다.

제1, 제2구동 로드(110)(120)는 종래의 케이블을 대체하는 것으로서, 케이블과 달리 유연성이 거의 없다. 즉, 제1, 제2구동 로드(110)(120)는 종래의 케이블과 비교하여 상대적으로 강체(rigid body)이다. 예를 들어, 제1, 제2구동 로드(110)(120)는 금속, 세라믹, 플라스틱 등의 재료로 봉 형상일 수 있다.

관절 구동부(3)는 하우징(310)을 구비한다. 하우징(310)은 관절 구동부(3)의 구성품들이 결합되는 프레임의 역할을 하는 것으로서, 그 내부에 부품이 설치될 수 있도록 된 가늘고 긴 중공 봉 형상일 수 있다. 하우징(310)의 단면 형상은 예를 들어 원형, 다각형 등일 수 있다. 하우징(310)은 또한 관절 구동부(3)의 외관을 형성할 수 있다. 제1, 제2구동 로드(110)(120)는 하우징(310) 내에 그 길이 방향, 즉 도면의 X 방향으로 왕복 이동될 수 있게 배치된다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 제1, 제2구동 로드(110)(120)는 하우징(310)의 양단부에 배치되는 한 쌍의 지지부재(320)(330)에 의하여 지지될 수 있다. 지지부재(320)(330) 각각에는 제1, 제2구동 로드(110)(120)가 각각 통과되는 관통공이 마련될 수 있다. 관통공과 제1, 제2구동 로드(110)(120) 사이에는 제1, 제2구동 로드(110)(120)가 부드럽게 왕복 이동될 수 있도록 지지하는 베어링 부재(340)가 개재될 수 있다. 베어링 부재(340)는 예를 들어, 제1, 제2구동 로드(110)(120)가 통과되는 중공부가 마련되고 윤활용 오일이 함유된 소결 베어링일 수 있다. 또한, 베어링 부재(340)는 습동성이 우수한 플라스틱 베어링일 수 있다. 본 실시예에서는 한 쌍의 지지부재(320)(330)에 의하여 제1 제2구동 로드(110)(120)가 왕복 이동될 수 있게 지지되는 구조에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라서 한 쌍의 지지부재(320)(330) 사이에 추가적인 지지부재(미도시)가 더 배치될 수도 있다.

제1, 제2리니어 모터(130)(140)는 직선 왕복 이동되는 구동 축(131)(141)을 구비한다. 제1, 제2리니어 모터(130)(140)로서는 직선 왕복 구동축을 구비하는 다양한 형태의 모터가 채용될 수 있다. 예를 들어, 제1, 제2리니어 모터(130)(140)는 예를 들어 초음파 모터일 수 있다. 초음파 모터는 초음파 대역에서의 압전소자의 탄성진동을 이용하는 모터로서, 전자기식 모터에 비하여 구조가 간단하여 소형 경량화가 가능하다. 또, 초음파 모터는 소음이 거의 없고 전자기 노이즈에 영향을 받지 않으므로, 전자파에 민감한 좁은 공간에서의 리니어 모터로서 유용하다.

제1, 제2리니어 모터(130)(140)는 하우징(310) 고정적으로 배치된다. 예를 들어, 도 2를 보면, 하우징(310)에는 제1, 제2개구(311)(312)가 마련되고, 제1, 제2리니어 모터(130)(140)가 장착된 제1, 제2브라켓(313)(314)이 하우징(310)에 결합할 수 있다. 제1, 제2구동 로드(110)(120)와 제1, 제2리니어 모터(130)(140)와의 연결 구조는 동일하므로, 이하에서는 제1구동 로드(110)와 제1리니어 모터(130)와의 연결구조를 상세히 설명한다.

제1구동 로드(110)는 탄성 연결부재에 의하여 제1리니어 모터(130)의 구동 축(131)과 연결된다. 예를 들어, 도 3 및 도 4를 보면, 탄성 연결부재는 제1, 제2연결부재(151)(152)를 구비할 수 있다. 제1, 제2연결부재(151)(152)의 일단부(153)는 각각 제1구동 로드(110)에 결합된다. 제1, 제2연결부재(151)(152)의 타단부(154)는 각각 구동 축(131)의 축 방향의 양단부(132)(133)에 연결된다. 본 실시예에서는 제1, 제2연결부재(151)(152)의 타단부(154)는 구동 축(131)의 양단부(132)(133)에 접촉된다. 구동 축(131)과 제1구동 로드(110)가 백래쉬 없이 연결되기 위하여, 즉 구동 축(131)의 왕복 구동력이 제1구동 로드(110)에 지연(delay) 또는 손실(loss)없이 효과적으로 전달되기 위하여는 제1, 제2연결부재(151)(152)의 타단부(154)는 구동 축(131)의 양단부(132)(133)에 접촉된 상태로 유지되어야 한다. 이를 위하여, 연결부재(151)(152)의 타단부(154)는 각각 구동 축(131)의 양단부(132)(133)에 예압이 가해진 상태로 접촉될 수 있다.

예압을 가하기 위하여, 제1, 제2연결부재(151)(152)는 탄성을 가진 재료로 형성될 수 있다. 예를 들어 제1, 제2연결부재(151)(152)는 금속 박판 스프링일 수 있다. 제1, 제2연결부재(151)(152)의 일단부(153)는 제1구동 로드(110)에 예를 들어 압입, 용접, 접착, 고정 부재를 이용한 체결 등의 방식으로 결합될 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1, 제2연결부재(151)(152)는 제1구동 로드(110)에 결합되는 일단부(153)로부터 연장된 형태이다. 제1리니어 모터(130)가 장착된 브라켓(313)을 하우징(310)에 결합하면, 연결부재(151)(152)는 도 4에 점선으로 도시된 초기 상태로부터 실선으로 도시된 접촉 상태로 휘어지면서 구동 축(131)의 양단부(132)(133)에 탄력적으로 접촉된다. 따라서, 제1, 제2연결부재(151)(152)의 휨량(d1)(d2)에 비례하는 예압이 구동 축(131)의 양단부(132)(133)에 가해질 수 있다. 이상에서는 제1, 제2연결부재(151)(152)로서 금속 박판 스프링을 채용한 경우에 관하여 설명하였으나, 제1, 제2연결부재(151)(152)의 예는 이에 한정되지 않는다. 상술한 바와 같이 구동 축(131)의 양단부(132)(133)에 예압을 가할 수 있다면 제1, 제2연결부재(151)(152)는 탄성을 가진 다른 재료, 예를 들어 플라스틱 재료로 형성될 수도 있다. 또한, 연결부재(151)(152)의 형상 역시 도면에 도시된 예에 한정되지 않는다.

제1리니어 모터(130)를 작동시켜 구동 축(131)을 -X, +X 방향으로 왕복이동시키면, 그 왕복 구동력이 제1, 제2연결부재(151)(152)를 통하여 제1구동 로드(110)로 전달되어, 제1구동 로드(110)를 +X, -X 방향으로 왕복이동시킬 수 있다. 제1, 제2연결부재(151)(152)가 구동 축(131)의 양단부(132)(133)에 예압이 가해진 상태로 접촉되어 유지되므로, 구동 축(131)의 왕복 구동력이 지연이나 손실없이 제1구동 로드(110)로 전달될 수 있다.

제2리니어 모터(140)와 제2구동 로드(130)는 제1리니어 모터(130)와 제1구동 로드(110)의 연결구조와 동일한 연결구조에 의하여 서로 연결되어, 제2리니어 모터(140)를 작동시켜 구동 축(141)을 -X, +X 방향으로 왕복이동시킴으로써 제2구동 로드(120)를 +X, -X 방향으로 왕복이동시킬 수 있다.

도면으로 도시되지는 않았지만, 제1, 제2리니어 모터(130)(140)를 제어하기 위한 제어선은 관절 구동부(3), 연장부(2), 및 장착부(1)를 통하여 수술 로봇으로 연결된다.

종래의 케이블을 이용하는 구동방식에 따르면 케이블을 구동하기 위한 구동기가 로봇 팔에 설치되고, 이 구동기와 케이블을 연결하기 위한 복잡한 기계적 구조가 로봇 팔 및 장착부(1)에 설치되어야 한다. 본 실시예의 수술 장치에 따르면, 관절부(6)의 구동을 위한 동력을 제공하는 구동 모터인 제1, 제2리니어 모터(130)(140)가 수술 장치 자체에 설치되므로, 관절부(6)를 구동하기 위하여 수술 장치와 수술 로봇의 로봇 팔과의 기계적 연결요소가 생략될 수 있으므로, 로봇 팔 및 장착부(1)의 구조를 간소화할 수 있다.

또한, 제1, 제2리니어 모터(130)(140)에 의하여 구동되는 제1, 제2구동 로드(110)(120)는 종래의 케이블과 대비하여 상대적으로 강체이다. 따라서, 장시간의 사용에 의하여 변형될 위험이 매우 낮다. 또한, 종래의 케이블과 달리 장력이 인가될 필요가 없으므로, 종래의 케이블에서 발생될 수 있는 장력으로 인한 파손, 장력의 저하 등에 의한 백래쉬가 발생되지 않는다. 따라서, 종래의 케이블을 이용하는 안정적으로 관절부(6)를 구동할 수 있다.

상술한 실시예에서는 하나의 제1리니어 모터(130)가 채용되는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 수술을 하는 경우에, 적어도 수술 도구(7)와 관절부(6)는 체내로 삽입되며, 관절 구동부(3), 및 연장부(2)까지 체내로 삽입될 수 있다. 따라서, 절개 부위를 작게 하기 위하여는 체내로 삽입되는 부분의 크기, 엄밀하게는 직경이 제한된다. 따라서, 모터의 크기에는 제약이 따른다.

제한된 설치 공간 내에서 소망하는 큰 구동력을 얻기 위하여 복수의 모터가 채용될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1구동 로드(110)를 구동하기 위하여 제1, 제2연결부재(151)(152)에 의하여 제1구동 로드(110)와 각각 연결된 복수의 제1리니어 모터(130)가 채용될 수 있다. 이 경우에 제1, 제2연결부재(151)(152)를 이용하여 구동 축(131)에 예압을 가하는 방식의 연결구조는 제1구동 로드(110)를 구동하기 위한 구동부하가 복수의 제1리니어 모터(130)에 골고루 분배되도록 하는데 도움이 된다. 복수의 제1리니어 모터(130)가 제1구동 로드(110)와 강체 결합방식에 의하여 연결되는 경우에는, 제조 공정에서의 오차와 조립 공정에서의 오차에 의하여 각각의 제1리니어 모터(130)와 제1 구동 로드(110)와의 연결상태가 달라질 수 있다. 느슨하게 연결된 제1리니어 모터(130)에는 제1구동 로드(110)의 부하가 전달되지 않거나 덜 전달되고 연결상태가 좋은 제1리니어 모터(130)에만 과도한 부하가 걸릴 수 있다. 그러면, 관절부(6)를 구동하기 위한 구동력이 부족하여 정밀한 관절 구동이 어렵다. 또한, 일부의 제1리니어 모터(130)만이 과도하게 사용되어 손상될 우려가 있다. 본 실시예의 연결구조에 따르면, 복수의 제1리니어 모터(130)는 제1, 제2연결부재(151)(152)에 의하여 예압이 가해진 상태에서 제1구동 로드(110)와 연결된다. 따라서, 복수의 제1리니어 모터(130)와 제1구동 로드(110)와의 연결상태가 균일하여 안정적인 구동력을 제1구동 로드(110)로 전달할 수 있으며, 복수의 제1리니어 모터(130)의 수명 기간 동안에 신뢰성 높은 구동 성능을 유지할 수 있다.

복수의 제1리니어 모터(130)은 제1구동 로드(110)에 대하여 병렬로 연결된다. 병렬 연결구조는 직렬 연결구조에 비하여 구조가 간단하다. 직렬 연결을 위하여는 제1구동 로드(110)를 복수 개로 분절하고 그 사이에 각각 복수의 제1리니어 모터(130)를 배치하여야 하고 분절된 부분을 서로 직렬로 연결하여야 하는데, 이 경우 제조 및 조립이 용이하지 않다. 또한, 하나의 모터가 손상되는 경우에 제1구동 로드(110) 전체가 구동될 수 없는 구조가 된다. 이에 비하여, 복수의 제1리니어 모터(130)은 제1구동 로드(110)에 대하여 병렬로 연결하면, 제1구동 로드(110)가 하나의 부품이 되므로 부품 수를 줄일 수 있다.

제2구동 로드(120) 역시 도 5에 도시된 구조와 동일한 구조에 의하여 복수의 제2리니어 모터(140)와 연결되어 구동될 수 있다.

다음으로, 제1, 제2구동 로드(110)(120)의 왕복운동에 의하여 제1, 제2관절부(4)(5)를 구동하기 위한 구조에 대하여 설명한다.제1, 제2관절부(4)(5)는 내부가 빈 중공 부재일 수 있다.

제1관절부(4)는 관절 구동부(3)에 대하여 Z 방향의 회동축(91)을 중심으로 회동될 수 있게 설치된다. 예를 들어, 도 2와 도 6을 보면, 관절 구동부(3)의 하우징(310)에는 베이스 프레임(350)이 마련될 수 있다. 제1관절부(4)와 베이스 프레임(350)은 핀(41)에 의하여 서로 연결된다. 핀(41)은 관절 구동부(30)에 대한 제1관절부(4)의 회동축(91)이 된다. 예를 들어 핀(41)의 직경은 제1관절부(4)가 핀(41)을 축으로 하여 회동될 수 있도록 제1관절부(4)에 마련된 관통공(42)의 직경보다 작을 수 있다. 핀(41)은 베이스 프레임(350)의 삽입공(미도시)에는 압입되어 고정될 수 있다. 또한, 예를 들어, 핀(41)의 일단부에 수나사(미도시)가 형성되고 베이스 프레임(350)에 암나사(미도시)가 형성되어, 핀(41)이 나사 결합에 의하여 베이스 프레임(350)에 고정될 수도 있다. 또한, 핀(41)은 베이스 프레임(350)의 삽입공(미도시)에 접착될 수도 있다. 상술한 제1관절부(4)와 관절 구동부(3)의 회동가능한 연결구조는 일 예일 뿐이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며 당업계에서 통용되는 다양한 회동 가능한 연결구조가 채용될 수 있다.

제2관절부(5)는 제1관절부(4)에 대하여 Y 방향의 회동축(92)을 중심으로 회동될 수 있게 설치된다. 예를 들어, 도 6을 보면, 제1관절부(4)와 제2관절부(5)는 핀(51)에 의하여 서로 연결된다. 핀(51)은 제1관절부(4)에 대한 제2관절부(5)의 회동축(92)이 된다. 예를 들어 핀(51)의 직경은 제2관절부(5)가 핀(51)을 축으로 하여 회동될 수 있도록 제2관절부(5)에 마련된 관통공(52)의 직경보다 작을 수 있다. 핀(51)은 제1관절부(4)의 삽입공(미도시)에는 압입되어 고정될 수 있다. 또한, 예를 들어, 핀(51)의 일단부에 수나사(미도시)가 형성되고 제1관절부(4)에 암나사(미도시)가 형성되어, 핀(51)이 나사 결합에 의하여 제1관절부(4)에 고정될 수도 있다. 또한, 핀(51)은 제1관절부(4)의 삽입공(미도시)에 접착될 수도 있다. 상술한 제2관절부(5)와 제1관절부(4)의 회동가능한 연결구조는 일 예일 뿐이며, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며 당업계에서 통용되는 다양한 회동 가능한 연결구조가 채용될 수 있다.

제1, 제2구동 로드(110)(120)는 링크 유닛(도 2: 400)에 의하여 제1, 제2관절부(4)(5)와 각각 연결된다. 링크 유닛(400)은 제1, 제2구동 로드(110)(120)와 제1, 제2관절부(4)(5)를 각각 연결하기 위한 제1, 제2링크 유닛(도 7: 410)(도 10: 450)을 포함한다.

제1링크 유닛(410)은 제1구동 로드(110)와 연결된 슬라이더(420)와, 슬라이더(420) 및 제1관절부(4)와 연결된 링크아암(430)을 포함할 수 있다. 슬라이더(420)는 X 방향으로 왕복 이동될 수 있다. 슬라이더(420)와 제1구동 로드(110)는 예를 들어, 나사(421) 등의 체결 부재를 제1구동 로드(110)와 슬라이더(420)를 관통하여 슬라이더(42)의 고정홀(422)에 체결함으로써 연결될 수 있다. 슬라이더(420)와 제1구동 로드(110)는 고정적으로 연결될 수 있다.

링크아암(430)은 슬라이더(420)에 대하여 회동될 수 있게 연결된다. 링크아암(430)의 슬라이더(430)에 대한 회동축은 예를 들어 제1관절부(4)의 회동축(91)의 방향과 동일한 Z 방향일 수 있다. 다만, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 제1관절부(4)를 회동축(91)을 중심으로 하여 회동시킬 수 있는 한 링크아암(430)의 회동축의 방향은 임의로 결정될 수 있다. 링크아암(430)과 슬라이더(420)는 슬라이더(420)와 링크아암(430)을 관통하여 슬라이더(420) 또는 링크아암(430)에 고정되는 핀(431)에 의하여 연결될 수 있다. 핀(431)은 링크아암(430)의 회동축이 된다. 예를 들어, 핀(431)은 링크아암(430)의 관통공(432)을 통하여 슬라이더(420)의 고정홀(423)에 압입되거나, 나사체결되거나 또는 접착되어 고정될 수 있다. 핀(431)의 직경은 링크아암(430)이 슬라이더(420)에 대하여 회동될 수 있도록 관통공(432)의 직경보다 약간 작을 수 있다.

링크아암(430)과 제1관절부(4)는 상호 회동될 수 있게 연결된다. 링크아암(430)은 제1관절부(4)를 Z 방향의 회동축(91)을 중심으로 회동시킬 수 있는 적절한 위치에 연결될 수 있다. 본 실시예에서 링크아암(430)은 제1관절부(4)의 Y 방향의 측부에 연결된다. 링크아암(430)과 제1관절부(4)를 관통하는 핀(433)을 링크아암(430) 또는 제1관절부(4)에 고정시킬 수 있다. 핀(433)은 링크아암(430)의 회동축이 된다. 예를 들어, 핀(433)은 링크아암(430)의 관통공(434)을 통하여 제1관절부(4)의 고정홀(미도시)에 압입되거나, 나사체결되거나 또는 접착되어 고정될 수 있다. 핀(433)의 직경은 링크아암(430)과 제1관절부(4)가 상호 회동될 수 있도록 관통공(434)의 직경보다 약간 작을 수 있다.

상술한 제1구동 로드(110), 슬라이더(420), 링크아암(430), 및 제1관절부(4)의 연결구조는 일 예일 뿐이다. 따라서, 도면에 도시된 예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 제1구동 로드(110), 슬라이더(420), 링크아암(430), 및 제1관절부(4)는 당업계에서 통용되는 다양한 고정적인 또는 회동 가능한 연결구조에 의하여 순차로 연결될 수 있다.

슬라이더(420)의 직선 왕복 운동을 안내하기 위한 안내 홈(351)이 관절 구동부(3)에 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 7과 도 8을 참조하면, 안내 홈(351)은 베이스 프레임(350)에 X 방향, 즉 슬라이더(420)의 왕복 이동 방향으로 절개되어 형성될 수 있다. 링크아암(430)과 슬라이더(420)를 연결하는 핀(431)은 베이스 프레임(350)을 향하여 연장되어, 안내 홈(351)에 삽입될 수 있다.

상술한 구성에 의하여, 제1관절부(4)를 회동시키는 과정을 설명한다. 도 2, 도 8 및 도 9를 보면, 제1관절부(4)는 -X 방향으로 정렬되어 있다. 제1리니어 모터(130)를 구동하여 구동 축(131)을 +X 방향으로 이동시키면, 제1구동 로드(110)가 +X 방향으로 이동되면서 슬라이더(420)를 +X 방향으로 당긴다. 슬라이더(420)는 안내 홈(351)에 의하여 안내되어 +X 방향으로 직선운동되면서 링크아암(430)을 +X 방향으로 당긴다. 그러면, 도 9에 도시된 바와 같이 제1관절부(4)는 화살표시 A1으로 표시된 바와 같이 회동된다. 링크아암(430)과 슬라이더(420)는 회동가능하게 연결되어 있으므로, 제1관절부(4)는 자연스럽게 핀(41)을 회동축(92)으로 하여 회동될 수 있다. 반대로, 도 9에 도시된 상태에서 제1리니어 모터(130)를 구동하여 구동 축(131)을 -X 방향으로 이동시키면, 제1구동 로드(110)와 슬라이더(420)가 -X 방향으로 이동되면서 링크아암(430)을 -X 방향으로 민다. 그러면, 제1관절부(4)는 핀(41)을 회동축(91)으로 하여 도 9의 A2 방향으로 회전된다. 상술한 바와 같이, 제1리니어 모터(130)를 이용하여 제1구동 로드(110)를 왕복 이동시킴으로써 제1관절부(4)를 Z 방향의 회동축(91)을 중심으로 회동시킬 수 있다.

도 10을 참조하면서 제2링크유닛(450)을 상세하게 설명한다. 제2링크 유닛(450)은 제2구동 로드(120), 슬라이더(460), 및 제1 내지 제3링크아암(470)(480)(490)을 포함할 수 있다. 슬라이더(460)는 제1링크아암(470)과 연결되며, 제1링크아암(470)은 제1관절부(4)의 내부로 연장되어 제2링크아암(480)과 연결된다. 제2링크아암(480)은 제3링크아암(490)과 연결되며, 제3링크아암(490)은 제2관절부(5)와 연결된다.

슬라이더(460)는 X 방향으로 왕복 이동될 수 있다. 슬라이더(460)와 제2구동 로드(120)는 예를 들어, 나사(461) 등의 체결 부재를 제2구동 로드(120)와 슬라이더(460)를 관통하여 고정홀(462)에 체결함으로써 연결될 수 있다. 슬라이더(460)와 제2구동 로드(120)는 고정적으로 연결될 수 있다.

제1링크아암(470)은 슬라이더(460)에 대하여 회동될 수 있게 연결된다. 제1링크아암(470)의 회동축은 제1관절부(4)의 회동축(91)과 동일한 방향, 즉 Z 방향의 축일 수 있다. 제1링크아암(470)과 슬라이더(460)는 슬라이더(460)와 제1링크아암(470)을 관통하여 슬라이더(460) 또는 제1링크아암(470)에 고정되는 핀(471)에 의하여 연결될 수 있다. 핀(471)은 제1링크아암(470)의 회동축이 된다. 예를 들어, 핀(431)은 제1링크아암(470)의 관통공(472)을 통하여 슬라이더(460)의 고정홀(463)에 압입되거나, 나사체결되거나 또는 접착되어 고정될 수 있다. 핀(471)의 직경은 관통공(472)의 직경보다 약간 작을 수 있다.

제2링크아암(480)은 제1링크아암(470)에 대하여 회동될 수 있게 연결된다. 제2링크아암(480)의 제1링크아암(470)에 대한 회동축의 방향은 제1관절부(4)이 회동축(91)과 동일한 방향, 즉, Z 방향일 수 있다. 제1링크아암(470)과 제2링크아암(480)은 제1링크아암(470)과 제2링크아암(480)을 관통하여 제1링크아암(470) 또는 제2링크아암(480)에 고정되는 핀(473)에 의하여 연결될 수 있다. 핀(473)은 제2링크아암(480)의 회동축이 된다. 예를 들어, 핀(473)은 제1링크아암(470)의 관통공(474)을 통하여 제2링크아암(480)의 고정홀(481)에 압입되거나, 나사체결되거나 또는 접착되어 고정될 수 있다. 핀(473)의 직경은 관통공(474)의 직경보다 약간 작을 수 있다.

제3링크아암(490)은 제2링크아암(480)에 회동될 수 있게 연결된다. 제3링크아암(490)의 제2링크아암(480)에 대한 회동축의 방향은 제2관절부(5)의 회동축(92)과 동일한 방향, 즉 Y 방향일 수 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 제2링크아암(480)과 제3링크아암(490)은 제2링크아암(480)과 제3링크아암(490)을 관통하여 제2링크아암(480) 또는 제3링크아암(490)에 고정되는 핀(482)에 의하여 연결될 수 있다. 핀(482)은 제3링크아암(490)의 제2링크아암(480)에 대한 회동축이 된다. 예를 들어, 핀(482)은 제3링크아암(490)의 관통공(491)을 통하여 제2링크아암(480)의 고정홀(483)에 압입되거나, 나사체결되거나 또는 접착되어 고정될 수 있다. 핀(482)의 직경은 관통공(491)의 직경보다 약간 작을 수 있다.

제3링크아암(490)과 제2관절부(5)는 상호 회동될 수 있게 연결된다. 제3링크아암(490)은 제2관절부(5)를 회동축(92)을 중심으로 회동시킬 수 있는 적절한 위치에 연결될 수 있다. 본 실시예에서 제3링크아암(490)은 제2관절부(5)의 Z 방향의 상부에 연결된다. 제3링크아암(490)과 제2관절부(5)를 관통하는 핀(492)을 제3링크아암(490) 또는 제2관절부(5)에 결합시킬 수 있다. 핀(492)은 제3링크아암(490)과 제2관절부(5)의 상대 회동의 회동축이 된다. 예를 들어, 핀(492)은 제3링크아암(490)의 관통공(493)을 통하여 제2관절부(5)의 고정홀(53)에 압입되거나, 나사체결되거나 또는 접착되어 고정될 수 있다. 핀(492)의 직경은 관통공(493)의 직경보다 약간 작을 수 있다.

상술한 제2구동 로드(120), 슬라이더(460), 제1 내지 제3링크아암(470)(480)(490), 및 제2관절부(5)의 연결구조는 일 예일 뿐이다. 따라서, 도면에 도시된 예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 제2구동 로드(120), 슬라이더(460), 제1 내지 제3링크아암(470)(480)(490), 및 제2관절부(5)는 당업계에서 통용되는 다양한 고정적인 또는 회동 가능한 연결구조에 의하여 순차로 연결될 수 있다.

슬라이더(460)의 직선 왕복 운동을 안내하기 위한 안내 홈(352)이 관절 구동부(3)에 마련될 수 있다. 예를 들어, 도 8과 도 10을 참조하면, 안내 홈(352)은 베이스 프레임(350)에 X 방향으로 절개되어 형성될 수 있다. 제1링크아암(470)과 슬라이더(460)를 연결하는 핀(471)은 베이스 프레임(350)을 향하여 연장되어, 안내 홈(352)에 삽입될 수 있다.

제1링크아암(470)은 제1관절부(4)의 내부로 연장되어 제2링크아암(470)과 연결된다. 제2링크아암(470)과 제3링크아암(480)도 일부가 제1관절부(4) 내부에 위치될 수 있다. 제1관절부(4)가 화동축(91)을 중심으로 회동되는 경우에, 제1 내지 제3링크아암(470)(480)(490) 중 적어도 하나와 제1관절부(4)가 서로 간섭되어 제1관절부(4)와 제2관절부(5)와의 사이에 크로스-토크(cross-talk)가 발생될 수 있다. 크로스-토크는 제1관절부(4)와 제2관절부(5) 각각의 정밀한 회동 제어에 불리한 요소로 작용될 수 있다. 크로스-토크를 저감 내지 방지하기 위하여는 제1관절부(4)의 내부에 충분한 공간을 확보하여 제1관절부(4)가 회동되는 동안에 제1 내지 제3링크아암(470)(480)(490)이 제1관절부(4)와 간섭되지 않도록 할 수 있다. 이 경우, 제1관절부(4)의 직경을 크게 하여야 하는데, 이는 체내로 삽입되는 수술 장치에는 적합하지 않다. 따라서, 제1관절부(4)의 직경의 증가를 억제하면서 제1, 제2관절부(4)(5)의 크로스-토크를 줄이거나 제거할 필요가 있다.

상술한 바와 같이 제1링크아암(470)은 슬라이더(460)에 대하여 회동될 수 있게 연결된다. 제1관절부(4)가 회동축(91)을 중심으로 회동됨에 따라 제1링크아암(470)이 핀(471)을 중심으로 하여 슬라이더(460)에 대하여 자연스럽게 회동되도록 하기 위하여, 본 실시예의 수술 장치는 연결유닛을 구비한다. 일 예로서, 연결유닛은 제1관절부(4)에 마련되는 제2안내 홈과, 제1 내지 제3링크아암(470)(480)(490) 중 적어도 하나에 마련되어 제2안내 홈에 삽입되는 삽입부를 포함할 수 있다. 예를 들어 도 2 및 도 6를 참조하면, 제2안내 홈은 제1관절부(4)의 상부에 X 방향(제1관절부(4)의 길이방향)으로 절개된 제1절개 홈(43)일 수 있다. 삽입부는 제2링크아암(480)의 일부 또는 제3링크아암(490)의 일부가 제1절개 홈(43)에 삽입되도록 함으로써 구현될 수 있다. 예를 들어 삽입부로서 제2링크아암(480)에 상방으로 연장된 돌출부(484)가 마련될 수 있다. 또, 예를 들어, 도 8을 참조하면, 제2안내 홈은 제1관절부(4)의 하부에 X방향(제1관절부(4)의 길이방향)으로 절개된 제2절개 홈(44)일 수 있다. 삽입부는 제2링크아암(480)과 제1링크아암(470)을 연결하는 핀(473)을 연장하여 제2절개 홈(44)에 삽입되도록 구성함으로써 구현될 수 있다. 연결유닛의 구현예는 도면에 도시된 예에 한정되지 않으며, 동등한 수준의 다양한 예가 가능하다.

연결유닛을 채용함으로써 제1관절부(4)가 회동될 때에 그에 맞추어 제1링크아암(470)이 슬라이더(460)에 대하여 회동됨으로써, 제1관절부(4)와 제2관절부(5)의 크로스-토크를 억제할 수 있다. 도 11에 도시된 바와 같이 제1관절부(4)와 제2관절부(5)의 크로스-토크는 제1링크아암(470)의 슬라이더(460)에 대한 회동축을 제1관절부(4)의 회동축(91)과 일치시킴으로써 제거될 수 있다.

공간 상의 제약으로 인하여, 제1링크아암(470)의 슬라이더(460)에 대한 회동축과 제1관절부(4)의 회동축(91)을 일치시킬 수 없는 경우에는, 두 회동축의 편위량에 비례하는 크로스-토크가 생길 수 있다. 본 실시예에 따르면, 제2링크아암(480)은 제1링크아암(470)에 대하여 Z 방향의 회동축을 중심으로 회동될 수 있게 연결되고, 제2링크아암(480) 및/또는 제3링크아암(490)은 제1관절부(4)의 상부에 마련된 제1절개 홈(43)에 삽입된다. 제1링크아암(470)의 슬라이더(460)에 대한 회동축과 제1관절부(4)의 회동축(91)이 상호 편위된 경우에, 제1관절부(4)의 회동량과 제1링크아암(470)의 슬라이더(460)에 대한 회동량이 일치되지 않으며, 제1절개 홈(43)은 제2링크아암(480) 및/또는 제3링크아암(490) 또는 그에 마련되는 삽입부와 간섭된다. 이 간섭에 의하여, 제2링크아암(480)이 제1링크아암(470)에 대하여 Z 방향의 회동축을 중심으로 하여 회동되며, 이 회동에 의하여 두 회동축의 편위량에 기인하는 크로스-토크는 상당부분이 제거될 수 있다.

상기한 바와 같이, 제1절개홈(43)과 삽입부의 상호 작용에 의하여 제2링크아암(480)이 제1링크아암(470)에 대하여 제1관절부(4)의 회동축(91)과 나란한 회동축을 중심으로 회동됨으로써 이와 같은 구성에 의하여, 제1링크아암(470)의 슬라이더(460)에 대한 회동축과 제1관절부(4)의 회동축(91)과의 편위에 의한 크로스-토크를 줄일 수 있다.

상술한 구성에 의하여, 제2관절부(5)를 회동시키는 과정을 설명한다. 도 2를 보면, 제2관절부(5)는 -X 방향으로 정렬되어 있다. 제2리니어 모터(140)를 구동하여 구동 축(141)을 +X 방향으로 이동시키면, 제2구동 로드(120)가 +X 방향으로 이동되면서 슬라이더(460)를 +X 방향으로 당긴다. 슬라이더(460)는 안내 홈(352)에 의하여 안내되어 +X 방향으로 직선운동되며, 이에 의하여 제1 내지 제3링크아암(470)(480)(490)이 +X 방향으로 당겨진다. 그러면, 도 12에 도시된 바와 같이 제2관절부(5)는 화살표시 B1으로 표시된 바와 같이 회동축(92)을 중심으로 하여 회동된다. 슬라이더(460), 제1 내지 제3링크아암(470)(480)(490)은 순차로 상호 회동될 수 있게 연결되어 있으므로 제2관절부(5)는 자연스럽게 회동축(92)을 중심으로 하여 회동될 수 있다. 반대로, 도 12에 도시된 상태에서 제2리니어 모터(140)를 구동하여 구동 축(141)을 -X 방향으로 이동시키면, 제2구동 로드(120)와 슬라이더(460)가 -X 방향으로 이동되면서 제1 내지 제3링크아암(470)(480)(490)을 -X 방향으로 민다. 그러면, 제2관절부(5)는 회동축(91)을 중심으로 하여 도 12의 B2 방향으로 회전된다. 상술한 바와 같이, 제2리니어 모터(140)를 이용하여 제2구동 로드(120)를 왕복 이동시킴으로써 제2관절부(2)를 Y 방향의 회동축(92)을 중심으로 회동시킬 수 있다. 제2관절부(5)가 회동되는 과정에서, 제1 내지 제3링크아암(470)(480)(490)의 왕복운동 및 회동운동은 제1관절부(4)에 마련된 제2안내 홈(제1, 제2절개 홈(43)(44))에 의하여 제한되며, 제1리니어 모터(140)가 구동되지 않는 한 제1관절부(4)의 회동위치가 변동되지 않는다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 수술 장치에 의하면, 서로 연결된 제1, 제2 관절부(4)(5)를 크로스-토크를 억제하면서 거의 독립적으로 구동할 수 있다.

상술한 실시예에서는 제1, 제2관절부(4)(5)가 서로 수직한 회동축을 중심으로 회동되는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 제1, 제2관절부(4)(5)는 서로 임의의 각도로 경사진 회동축을 중심으로 회동될 수도 있다.

상술한 실시예에서는 두 개의 자유도를 가지는 관절부(6)를 구동하는 경우에 대하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 도 13에 도시된 바와 같이, 연장부(2)에 봉 형상의 제1, 제2관절 조립체(8-1)(8-2)가 직렬로 설치될 수 있다. 제1, 제2관절 조립체(8-1)(8-2) 각각은 도 1 내지 도 12에 도시된 바와 같은 구조를 가질 수 있다. 참조부호 3-1, 3-2는 전술한 관절 구동부(3)를, 참조부호 4-1, 4-2는 전술한 제1관절부(4)를, 참조부호 5-1, 5-2는 전술한 제2관절부(5)를 표시한다. 제1관절 조립체(8-1)의 제2관절부(5-1)에 제2관절 조립체(8-2)의 관절 구동부(3-2)가 결합됨으로써, 제1, 제2관절 조립체(8-1)(8-2)가 직렬로 연결된다. 제2관절 조립체(8-2)의 제2관절부(5-2)에는 수술 도구(7)가 결합된다.

제1, 제2관절 조립체(8-1)(8-2)의 결합 방향, 즉 X축을 중심으로 하는 회전 결합 각도를 조절함으로써 네 개의 자유도를 갖는 수술 장치의 구현이 가능하다. 이상에서는 두 개의 관절 조립체를 직렬로 연결하는 경우에 대하여 설명하였으나, 필요에 따라서는 셋 이상의 관절 조립체를 직렬로 연결함으로써 자유도를 더 증가시킬 수 있다. 종래의 케이블을 이용하는 구동방식에 따르면, 케이블을 구동하는 구동기가 수술 로봇의 로봇 팔에 설치되기 때문에 관절의 수가 증가할수록 관절 상호간의 크로스-토크가 증가되고 그 해석이 매우 복잡해져서 관절의 수를 증가시키는데에 장애가 되어 왔다. 그러나, 본 실시예에 따르면, 복수의 관절 조립체를 직렬로 연결하더라도 각각의 관절 조립체에 구동 모터와 관절 구동을 위한 구조가 내장되어 있어서 각각의 관절 조립체의 구동 사이의 크로스-토크가 거의 발생되지 않는다. 따라서, 본 실시예의 수술 도구는 관절의 수의 측면에서 매우 우수한 확장성을 가질 수 있으며, 복수의 관절조립체 상호간의 관절 운동의 독립성이 확보될 수 있다.

지금까지, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예들을 기준으로 본 발명이 설명되었다. 그러나, 이러한 실시예들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1...장착부 2...연장부
3...관절 구동부 4...제1관절부
5...제2관절부 6...관절부
7...수술 도구 8-1, 8-2...제1, 제2관절 조립체
91, 92...회동축 110, 120...제1, 제2구동 로드
130, 140...제1, 제2리니어 모터 151, 152...제1, 제2연결부재
310...하우징 313, 314...브라켓
320, 330...지지부재 350...베이스 프레임
400...링크유닛 410...제1링크유닛
420, 460...슬라이더 440...링크아암
450...제2링크유닛 470, 480, 490...제1, 제2, 제3링크아암

Claims

수술 로봇의 로봇 팔에 장착되는 장착부;
상기 장착부로부터 연장된 연장부;
구동 축을 구비하는 구동 모터와, 상기 구동 축과 연결되어 왕복 이동되는 구동 로드를 구비하며, 상기 연장부의 단부에 연결된 관절 구동부;
상기 관절 구동부에 연결되어 상기 구동 로드에 의하여 하나 이상의 자유도로 구동되며, 그 단부에 수술 도구가 장착되는 관절부;를 포함하며,
상기 구동 모터는 탄성 연결부재에 의하여 상기 구동 축과 연결되는 수술 장치.
제1항에 있어서,
상기 탄성 연결부재는 상기 구동 축의 단부에 예압을 가면서 접촉되는 수술 장치.
제2항에 있어서,
상기 구동 모터는 상기 구동 축을 직선 왕복 이동시키는 리니어 모터이며,
상기 연결부재는, 일단부가 상기 구동 로드에 연결되고, 타단부가 상기 구동 축의 축 방향의 양단부에 각각 탄력적으로 접촉되는 제1, 제2연결부재를 포함하는 수술 장치.
제2항에 있어서,
상기 구동 모터는 상기 구동 축을 직선 왕복 이동시키는 복수의 리니어 모터를 포함하며,
상기 연결부재는 일단부가 상기 구동 로드에 연결되고, 타단부가 상기 구동 축의 축 방향의 양단부에 각각 탄력적으로 접촉되는 복수의 제1, 제2연결부재를 포함하는 수술 장치.
제3항 또는 제4항에 있어서,
상기 리니어 모터는 초음파 모터인 수술 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관절 구동부는 상기 관절부의 자유도의 수에 해당되는 갯수의 상기 구동 로드와 이를 구동하는 상기 구동 모터를 구비하는 수술 장치.
수술 로봇의 로봇 팔에 장착되는 장착부;
상기 장착부로부터 연장된 연장부;
하나 이상의 자유도를 가지는 관절부와 상기 관절부를 구동하는 구동 모터를 구비하는 관절 구동부를 포함하는 봉 형상의 관절 조립체;를 포함하는 수술 도구.
제7항에 있어서, 상기 관절 구동부는,
봉 형상의 하우징;
상기 하우징에 설치되어 상기 구동 모터에 의하여 상기 하우징의 길이방향으로 왕복 이동되는 것으로서, 상기 관절부와 하나 이상의 링크아암에 의하여 연결되는 강체인 구동 로드;를 포함하는 수술 장치.
제8항에 있어서,
상기 구동 모터는, 상기 하우징의 길이 방향으로 왕복 이동되는 구동 축을 구비하며 상기 하우징에 고정적으로 설치되는 리니어 모터를 포함하며,
상기 관절 구동부는 상기 구동 축과 상기 구동 로드를 연결하는 연결부재를 포함하는 수술 장치.
제9항에 있어서,
상기 연결부재는, 일단부가 상기 구동 로드에 연결되고, 타단부가 상기 구동 축의 양단부에 예압을 가하며 탄력적으로 접촉되는 제1, 제2연결부재를 포함하는 수술 장치.
제9항에 있어서,
상기 구동 모터는 복수의 상기 리니어 모터를 구비하며,
상기 복수의 리니어 모터는 각각 일단부가 상기 구동 로드에 연결되고, 타단부가 상기 구동 축의 양단부에 예압을 가하며 탄력적으로 접촉되는 복수의 제1, 제2연결부재에 의하여 상기 구동 로드와 연결된 수술 장치.
제9항에 있어서,
상기 복수의 리니어 모터의 구동축은 상기 복수의 구동 로드와 나란하게 배치되는 수술 장치.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 관절 구동부는 상기 관절부의 자유도의 수에 해당되는 갯수의 상기 구동 로드와 이를 구동하는 상기 구동 모터를 구비하는 수술 장치.
제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 구동 모터는 초음파 모터인 수술 장치.
제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
복수의 상기 관절 조립체를 구비하며,
상기 복수의 관절 조립체는 상기 연장부로부터 순차로 연결되며,
최말단의 관절 조립체에 상기 수술 도구가 장착되는 수술 장치.