KR20130110289A - Surgical operation robot - Google Patents

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KR20130110289A
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Abstract

PURPOSE: A medical surgical robot easily adds a new surgical robot unit and updates the program of the surgical robot unit by using a general-purpose PC-based robot control unit. CONSTITUTION: A surgical robot includes a surgical robot unit (300), a monitoring control unit (100), and a robot control unit (200). The monitoring control unit generates a surgical control command according to commands inputted from a user interface and outputs and controls surgical information of a patient according to the surgical control command. The robot control unit controls the surgical robot unit based on the surgical control command. The robot control unit updates hardware or software of a new surgical robot unit and registers and controls the hardware or the software. The robot control unit operates as a real-time operating system performing actual surgery by having a general-purpose operating system. [Reference numerals] (10) Output unit; (100) Monitoring control unit; (200) Robot control unit; (300) Surgical robot unit; (AA) Common OS; (BB) Real time OS

Description

의료용 수술 로봇 장치{Surgical operation Robot} {Surgical operation robot}

본 발명은 의료용 수술 로봇 장치에 관한 것으로, 새로운 수술 로봇 유닛의 추가 또는 수술 로봇 유닛의 개선된 프로그램의 업데이트가 용이하며, 모니터링 관련 부분 및 업데이트 관련 부분의 운영 체제와 실제 수술을 수행하는 수술 로봇 유닛의 운영 체제를 달리하고 실제 수술을 수행하는 수술 로봇 유닛의 운영 체제로 실시간 운영 체제를 사용하여 수술 로봇 유닛의 수술 동작을 정교하게 제어할 수 있는 의료용 수술 로봇 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a medical surgical robot apparatus, which facilitates the addition of a new surgical robot unit or the updating of an improved program of a surgical robot unit, an operating system of a monitoring related part and an update related part, The present invention relates to a medical surgical robot apparatus capable of precisely controlling a surgical operation of a surgical robot unit by using a real time operating system as an operating system of a surgical robot unit performing an actual operation.

최근 들어 로봇 기술의 발달로 정교함을 요구하는 의료분야에서 다양한 수술 로봇이 개발되어 사용되고 있다. 종래 의료용 수술 로봇 장치는 제작사에서 제공하는 전용 프로그램을 이용하여 비PC 기반(stand alone)으로 동작하는 전용 로봇 제어유닛을 구비하며, 전용 로봇 제어유닛은 수술 로봇 장치를 구성하는 다축관절부, 로봇 베이스부, 교정부 등 다양한 수술 로봇 유닛의 동작을 제어한다.Recently, a variety of surgical robots have been developed and used in the medical field requiring sophistication due to the development of robot technology. Conventionally, the medical surgical robot apparatus includes a dedicated robot control unit that operates in a stand-alone manner using a dedicated program provided by the manufacturer. The dedicated robot control unit includes a multi-axis joint portion constituting a surgical robot apparatus, , And the operation of various surgical robot units such as a correction unit.

그러나 종래 의료용 수술 로봇 장치는 제작사가 제공하는 전용 프로그램으로만 운영되는 전용 로봇 제어 유닛을 통해 수술 로봇 유닛의 동작을 제어하기 때문에, 실제 사용자가 필요에 따라 추가하고자 하는 수술 로봇 유닛이 존재하는 경우에도 전용 로봇 제어 유닛에 추가하고자 하는 수술 로봇 유닛을 하드웨어적으로 또는 소프트웨어적으로 등록 제어하기 곤란하였다. 또한, 새로운 버전의 전용 프로그램이 개발된 경우 수술 로봇 장치의 제작사에 요청하여 새로운 버전의 전용 프로그램으로 업데이트하여야 하며, 신규 수술 로봇 유닛이 개발된 경우 외부 인터페이스를 개발하거나 전용 로봇 제어 유닛을 전체 또는 일부 교체하여 사용하여야 하는 문제점을 가진다.However, since the conventional medical surgical robot apparatus controls the operation of the surgical robot unit through a dedicated robot control unit which is operated only by the manufacturer, even if there is a surgical robot unit to be added by the actual user as needed It is difficult to register and control the surgical robot unit to be added to the dedicated robot control unit in hardware or software. If a new version of the dedicated program is developed, the new version of the dedicated program is requested to the manufacturer of the surgical robot apparatus and updated with a new version of the dedicated program. When a new surgical robot unit is developed, It is necessary to replace the same.

더욱이 수술 로봇 장치를 실제 수술 환경에서 사용하는 경우 사용자의 수술 환경과 수술 패턴에 따라 수술 로봇 장치의 기능을 개선하여 사용하여야 할 필요성이 있는데, 종래 의료용 수술 로봇 장치는 전용 로봇 제어 유닛을 사용함으로 인하여 사용자 환경에 적합하게 개선할 수 없다는 문제점을 가진다. Further, when the surgical robot apparatus is used in an actual surgical environment, it is necessary to improve the function of the surgical robot apparatus according to the surgical environment and the surgical pattern of the user. In the conventional medical surgical robot apparatus, There is a problem that it can not be improved suitably for the user environment.

본 발명은 위에서 언급한 종래 의료용 수술 로봇 장치가 가지는 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명이 이루고자 하는 목적은 새로운 수술 로봇 유닛의 추가 또는 수술 로봇 유닛 프로그램의 업데이트가 용이한 범용 PC 기반의 의료용 수술 로봇 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the conventional medical surgical robot apparatus, and it is an object of the present invention to provide a general-purpose PC-based medical surgical robot which can easily add a new surgical robot unit or update a surgical robot unit program. Device.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 의료용 수술 로봇 장치에서 모니터링 관련 부분 및 업데이트 관련 부분의 운영 체제와 실제 수술을 수행하는 수술 로봇 유닛의 운영 체제를 달리하고, 실제 수술을 수행하는 수술 로봇 유닛의 운영 체제로 실시간 운영 체제를 사용하여 수술 로봇 유닛의 수술 동작을 정교하게 제어할 수 있는 의료용 수술 로봇 장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a medical surgical robot apparatus in which an operating system of a monitoring related part and an updating related part is different from an operating system of a surgical robot unit performing actual operation, And to provide a medical surgical robot apparatus capable of precisely controlling a surgical operation of a surgical robot unit using a real time operating system.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 수술 로봇 유닛의 동작 제어 명령과 실제 수술 로봇 유닛의 수술 동작을 모니터링하거나, 환자 수술 분위의 위치 변화를 모니터링하여 환자의 수술 과정에서 발생할 수 있는 수술 동작 오류를 방지할 수 있는 의료용 수술 로봇 장치를 제공하는 것이다. It is another object of the present invention to provide a method and apparatus for monitoring a surgical operation of a surgical robot unit and a surgical operation of a surgical robot unit, And to provide a medical surgical robot apparatus capable of performing such a surgical operation.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 의료용 수술 로봇 장치는 수술 로봇유닛과, 사용자 인터페이스를 통해 입력된 사용자 명령에 따라 수술 파일을 분석하여 수술 제어 명령을 생성하며 수술 제어 명령에 따른 환자의 수술 진행 정보를 사용자에 출력 제어하는 모니터링 제어유닛과, 수술 제어 명령에 기초하여 수술 로봇 유닛을 제어하는 로봇 제어유닛을 포함하며, 로봇 제어유닛은 신규 수술 로봇유닛의 하드웨어 또는 소프트웨어를 업데이트하여 등록 제어할 수 있는 범용 PC기반인 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the object of the present invention, a medical surgical robot apparatus according to the present invention comprises a surgical robot unit, a surgical operation unit for generating a surgical control command by analyzing a surgical file according to a user command inputted through a user interface, And a robot control unit for controlling the surgical robot unit on the basis of the surgical control command, wherein the robot control unit updates hardware or software of the new surgical robot unit to perform registration control It is a general-purpose PC base that can be used.

본 발명에 따른 로봇 제어유닛은 신규 수술 로봇유닛의 하드웨어와 통신 접속하는 통신 인터페이스부와, 신규 수술 로봇유닛의 소프트웨어를 등록 제어하는 등록 제어부와, 수술 제어 명령에 따라 등록된 소프트웨어를 이용하여 수술 로봇유닛의 동작을 제어하며 수술 로봇유닛의 수술 과정에 따른 환자의 수술 진행 정보를 생성하여 모니터링 제어부로 제공하는 수술 제어부와, 수술 제어부의 수술 로봇유닛의 동작 제어와 수술 로봇유닛의 실제 동작 사이의 오류 또는 환자의 수술 부위 위치 변화에 따라 수술 로봇유닛의 동작을 제어하는 수술 오류 제어부를 포함한다.The robot control unit according to the present invention includes a communication interface unit for communicating with hardware of a new surgical robot unit, a registration control unit for registering and controlling the software of the new surgical robot unit, And an operation control unit for controlling the operation of the unit and generating operation progress information of the patient according to the operation procedure of the surgical robot unit and providing the operation progress information to the monitoring control unit. And a surgical error controller for controlling the operation of the surgical robot unit according to a change in the position of the surgical site.

바람직하게, 로봇 제어유닛의 수술 제어부 또는 수술 오류 제어부는 수술 로봇유닛의 동작 제어 명령의 입력, 동작 제어 명령에 따른 동작 제어 및 동작 제어 결과의 출력을 각각 설정 시각에서 실시간으로 수행하거나 수술 로봇유닛의 동작 제어 명령과 수술 로봇유닛의 실제 동작 사이의 오류 또는 환자의 수술 부위 위치 변화에 따라 수술 로봇유닛의 동작 제어를 각각 설정 시각에서 실시간으로 수행하는 실시간 운영체제로 운영되는 것을 특징으로 한다.Preferably, the surgical control unit or the surgical error control unit of the robot control unit executes the operation control command of the surgical robot unit, the operation control according to the operation control command, and the output of the operation control result, A real-time operating system in which the operation control of the surgical robot unit is performed in real time at each set time according to an error between the operation control command and the actual operation of the surgical robot unit or a change in the position of the surgical site of the patient.

여기서 본 발명에 따른 수술 로봇 유닛은 수술 제어 명령에 따라 움직임이 제어되는 다축 로봇 관절을 구비하는 로봇 유닛으로, 수술 로봇 장치는 다축 로봇 관절을 구동하는 구동 모터의 회전 각도를 측정하는 주엔코더부와, 다축 로봇 관절의 실제 회전 각도를 측정하는 부엔코더부를 더 포함하며 로봇 제어 유닛은 주엔코더에서 측정한 회전 각도와 부엔코더부에서 측정한 실제 회전 각도의 차이가 임계 회전 각도 이상인 경우 수술 로봇 유닛의 동작을 중지 제어하는 것을 특징으로 한다.The surgical robot unit according to the present invention is a robot unit having a multi-axis robot joint whose motion is controlled according to an operation control command. The surgical robot apparatus includes a main encoder unit for measuring a rotation angle of a driving motor for driving the multi- And a sub encoder section for measuring an actual rotation angle of the multi-axis robot joint. When the difference between the rotation angle measured by the main encoder and the actual rotation angle measured by the sub-encoder exceeds the critical rotation angle, And stops the operation.

바람직하게, 본 발명에 따른 수술 로봇 장치는 수술 파일 중 환자의 수술 부위 영상에 일치하는 환자의 수술 부위를 검색하는 교정부를 더 포함하며, 로봇 제어 유닛은 검색한 환자의 수술 부위 위치를 고려하여 수술 파일에 따라 수술 제어 명령을 생성한다.Preferably, the surgical robot apparatus according to the present invention further comprises an calibration section for searching a surgical site of the patient corresponding to the surgical site image of the patient among the surgical files, and the robot control unit calculates, Creates a surgical control command according to the file.

본 발명에 따른 수술 로봇 장치는 수술 중 환자 수술 부위의 위치 변화를 모니터링하여 모니터링 결과 신호를 생성하는 위치 변화 모니터링부를 더 포함하며, 로봇 제어 유닛은 모니터링 결과 신호에 기초하여 수술 부위의 위치 변화가 있는 경우 수술 로봇 유닛의 동작을 중지 제어하는 것을 특징으로 한다. The surgical robot apparatus according to the present invention further includes a position change monitoring unit for monitoring a position change of the surgical operation site during surgery to generate a monitoring result signal. The operation of the surgical robot unit is stopped and controlled.

본 발명에 따른 의료용 수술 로봇 장치는 종래 의료용 수술 로봇 장치와 비교하여 다음과 같은 다양한 효과를 가진다.The medical surgical robot apparatus according to the present invention has the following various effects as compared with the conventional medical surgical robot apparatus.

첫째, 본 발명에 따른 의료용 수술 로봇 장치는 하드웨어적 또는 소프트웨어적으로 업데이트가 가능한 범용 PC 기반의 로봇 제어 유닛을 사용함으로써, 새로운 수술 로봇 유닛의 추가 또는 수술 로봇 유닛의 개선된 프로그램의 업데이트가 용이하다.First, the medical surgical robot apparatus according to the present invention uses a universal PC-based robot control unit that can be updated in hardware or software, thereby facilitating addition of a new surgical robot unit or updating of an improved program of the surgical robot unit .

둘째, 본 발명에 따른 의료용 수술 로봇 장치는 모니터링 관련 부분 및 업데이트 관련 부분의 운영 체제와 실제 수술을 수행하는 수술 로봇 유닛의 운영 체제를 달리하고, 실제 수술을 수행하는 수술 로봇 유닛의 운영 체제로 실시간 운영 체제를 사용함으로써, 수술 로봇 유닛의 수술 동작을 실시간으로 정확하고 정교하게 제어할 수 있다.Secondly, the medical surgical robot apparatus according to the present invention is characterized in that the operating system of the monitoring-related part and the update-related part is different from the operating system of the surgical robot unit performing the actual operation, and the operating system of the surgical robot unit, By using the operating system, it is possible to accurately and precisely control the operation of the surgical robot unit in real time.

셋째, 본 발명에 따른 의료용 수술 로봇 장치는 수술 로봇 유닛의 동작 제어 명령과 실제 수술 로봇 유닛의 수술 동작을 모니터링하거나, 환자 수술 분위의 위치 변화를 모니터링함으로써, 환자의 수술 과정에서 발생할 수 있는 수술 동작 오류를 방지할 수 있다. Third, the medical surgical robot apparatus according to the present invention monitors the operation control command of the surgical robot unit and the surgical operation of the actual surgical robot unit, monitors the change in the position of the patient surgical operation zone, Errors can be prevented.

도 1은 본 발명에 따른 의료용 수술 로봇 장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 로봇 제어 유닛을 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 수술 제어부와 수술 오류 제어부의 실시간 운영 체제의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 수술 로봇 유닛의 일 예를 설명하기 위한 기능 블록도이다.1 is a functional block diagram illustrating a medical surgical robot apparatus according to the present invention.
2 is a functional block diagram for explaining the robot control unit according to the present invention in more detail.
3 is a view for explaining an example of a real-time operating system of the surgery control unit and the surgery error control unit according to the present invention.
4 is a functional block diagram illustrating an example of a surgical robot unit according to the present invention.

이하 첨부한 도면을 참고로 본 발명에 따른 의료요 수술 로봇 장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 의료용 수술 로봇 장치를 설명하기 위한 기능 블록도이다.1 is a functional block diagram illustrating a medical surgical robot apparatus according to the present invention.

도 1을 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 상위 제어 기능을 수행하는 모니터링 제어 유닛(100)으로 수술 전 촬영한 환자의 수술 부위 영상에 기초하여 수술 로봇 장치를 이용한 환자의 수술 계획이 입력된다. 사용자는 모니터링 제어 유닛(100)에 구비되어 있는 사용자 인터페이스(미도시)를 통해 촬영한 환자의 수술 부위 영상 중 수술 부위를 설정하고 설정한 수술 부위 영상에 기초하여 절개 범위와 깊이, 시술 도구 종류 등 구체적인 수술 사항과 구체적인 수술 진행 단계를 입력한다. 모니터링 제어 유닛(100)은 입력된 구체적인 수술 사항과 구체적인 수술 진행 단계에 기초하여 수술 제어 명령을 생성한다.1, the monitoring control unit 100 performing the upper control function inputs the surgical plan of the patient using the surgical robot apparatus based on the surgical site image of the patient taken before the operation. The user sets the surgical site among the surgical site images of the patient photographed through the user interface (not shown) provided in the monitoring control unit 100, and determines the incision area and depth based on the set surgical site image, Enter the specific surgery details and the specific stage of the surgery. The monitoring control unit 100 generates an operation control command based on the specific operation details inputted and the specific operation progress step.

바람직하게, 구체적인 수술 사항과 구체적인 수술 진행 단계는 카테고리로 메뉴얼화되어 모니터링 제어 유닛(100)에 저장되어 있으며, 사용자는 환자의 수술 부위 영상에서 수술 부위만을 설정해주고, 메뉴얼화된 카테고리에서 수술하고자 하는 매뉴얼의 카테고리 식별자만을 입력해주면 모니터링 제어 유닛(100)은 카테고리 식별자에 기초하여 환자의 신상정보, 진단 이력 등의 수술 파일을 분석하여 수술 제어 명령을 생성한다.Preferably, the specific operation items and the specific operation progress stages are manually classified into categories and stored in the monitoring control unit 100. The user sets only the operation site in the patient's operation site image, If only the category identifier of the manual is inputted, the monitoring control unit 100 analyzes the surgical file such as the patient's personal information, the diagnosis history, etc. based on the category identifier to generate a surgical control command.

로봇 제어 유닛(200)은 모니터링 제어 유닛(100)으로부터 수신한 수술 제어 명령에 따라 수술 로봇 유닛(300)의 동작을 제어한다. 로봇 제어 유닛(200)은 신규 수술 로봇유닛의 하드웨어 또는 소프트웨어를 업데이트하여 등록 제어할 수 있는 범용 PC기반으로 동작하는데, 로봇 제어 유닛(200)의 운영 체제를 이중화하여 모니터링 관련 부분 또는 업데이트 관련 부분의 운영 체제로 범용 운영 체제를 사용하며 실제 수술을 수행하는 로봇 제어 유닛(200)의 운영 체제로 실시간 운영 체제를 사용한다. 로봇 제어 유닛(200)은 범용 PC 기반으로 새로운 하드웨어 또는 소프트웨어의 업데이트가 자유로우며, 운영 체제를 이중화하여 실제 수술을 수행하는 로봇 제어 유닛(200)의 운영 체제로 데이터의 처리가 설정한 시각에 실시간으로 이루어지는 실시간 운영 체제를 사용함으로써, 정교하고 안전한 수술이 가능하다.The robot control unit 200 controls the operation of the surgical robot unit 300 according to the surgical control command received from the monitoring control unit 100. [ The robot control unit 200 operates on the basis of a general-purpose PC capable of updating and registering hardware or software of the new surgical robot unit. The robot control unit 200 duplicates the operating system of the robot control unit 200, The real-time operating system is used as the operating system of the robot control unit 200 that uses the general-purpose operating system as the operating system and performs the actual operation. The robot control unit 200 is capable of updating new hardware or software based on a general-purpose PC, and is provided with an operating system of the robot control unit 200 that duplicates an operating system and performs an actual operation, Real-time operating system is used, which makes it possible to perform sophisticated and safe operations.

수술 로봇 유닛(300)은 환자의 수술을 진행하는데 사용되는 다양한 구성요소로 구성되어 있는데, 수술 로봇 유닛(300)은 로봇 제어 유닛(200)의 동작 제어 명령에 따라 수술 로봇 유닛(300)을 구성하는 다양한 수술 로봇 유닛의 구성요소를 동작시켜 수술을 수행한다. 본 발명이 적용되는 분야에 따라 다양한 분야의 의료용 수술 로봇 유닛이 사용될 수 있으며 이는 본 발명의 범위에 속한다.The surgical robot unit 300 is constituted by various components used for performing the operation of the patient. The surgical robot unit 300 constitutes the surgical robot unit 300 according to an operation control command of the robot control unit 200 The operation of the various components of the surgical robot unit is performed. According to the field to which the present invention is applied, a medical surgical robot unit of various fields can be used, which is within the scope of the present invention.

로봇 제어 유닛(200)은 수술 로봇 유닛(300)으로부터 동작 정보를 수신하며, 수신한 동작 정보로부터 수술 진행 정보를 생성하여 모니터링 제어 유닛(100)으로 송신한다. 모니터링 제어 유닛(100)은 수술 진행 정보를 출력부(10)를 통해 사용자에 제공한다. 바람직하게 출력부(10)는 디스플레이로서, 디스플레이를 통해 수술 진행 화면을 디스플레이하거나 단계별 수술 진행 상태를 디스플레이한다.
The robot control unit 200 receives operation information from the surgical robot unit 300, generates operation progress information from the received operation information, and transmits the operation progress information to the monitoring control unit 100. The monitoring control unit 100 provides operation progress information to the user through the output unit 10. [ Preferably, the output unit 10 is a display, which displays a surgical progression screen through a display or displays a progress of a stepwise operation.

도 2는 본 발명에 따른 로봇 제어 유닛을 보다 구체적으로 설명하기 위한 기능 블록도이다.2 is a functional block diagram for explaining the robot control unit according to the present invention in more detail.

도 2를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 통신 인터페이스부(210)는 새로운 수술 로봇 유닛을 업데이트하기 위하여 수술 로봇 유닛과 로봇 제어 유닛(200)을 하드웨어적으로 통신 접속하는 인터페이스이며, 등록 제어부(220)는 통신 인터페이스부(210)를 통해 통신 접속된 새로운 수술 로봇 유닛의 등록 제어 프로그램을 업데이트 관리한다. 사용자는 사용자 인터페이스부(230)를 통해 새로운 수술 로봇 유닛을 업데이트하기 위한 사용자 명령을 입력하며, 등록 제어부(220)는 입력된 사용자 명령에 따라 새로운 수술 로봇 유닛의 등록 제어 프로그램을 로봇 제어 유닛에 업데이트한다.2, the communication interface unit 210 is an interface for hardware-based communication connection between the surgical robot unit and the robot control unit 200 to update a new surgical robot unit. The registration control unit 220, Updates the registration control program of the new surgical robot unit communicatively connected through the communication interface unit 210. [ The user inputs a user command for updating the new surgical robot unit through the user interface unit 230. The registration control unit 220 updates the registration control program of the new surgical robot unit to the robot control unit in accordance with the inputted user command do.

수술 제어부(240)는 수술 제어 명령에 따라 등록 제어부(220)에 등록된 소프트웨어를 이용하여 수술 로봇유닛의 동작을 제어하기 위한 동작 제어 명령을 생성하며, 수술 로봇유닛은 동작 제어 명령에 따라 동작 제어되어 수술을 진행한다. 한편, 수술 제어부(240)는 동작 제어 명령에 따른 수술 로봇유닛의 동작 정보를 수술 로봇유닛으로부터 수신하며 수신한 동작 정보에 기초하여 수술 진행 단계를 판단하여 수술 진행 정보를 생성하며, 생성한 수술 진행 정보를 모니터링 제어 유닛(100)으로 송신한다. The operation control unit 240 generates an operation control command for controlling the operation of the surgical robot unit by using the software registered in the registration control unit 220 according to the operation control command, And the operation proceeds. On the other hand, the operation control unit 240 receives the operation information of the surgical robot unit according to the operation control command from the surgical robot unit, determines the operation progress stage based on the received operation information, generates the operation progress information, To the monitoring control unit (100).

한편, 수술 오류 제어부(250)는 수술 제어부(240)의 수술 로봇유닛의 동작 제어 명령과 수술 로봇유닛의 실제 동작을 비교하고, 동작 제어 명령과 수술 로봇유닛의 실제 동작 사이의 오류가 발생하는 경우 수술 로봇유닛의 동작을 중단 제어하거나 수술 중 환자의 수술 부위 위치가 변화된 경우 수술 로봇유닛의 동작을 중단 제어한다.
On the other hand, the operation error control unit 250 compares the operation control command of the surgical robot unit of the operation control unit 240 with the actual operation of the surgical robot unit, and when an error occurs between the operation control command and the actual operation of the surgical robot unit The operation of the surgical robot unit is stopped or the operation of the surgical robot unit is stopped when the position of the surgical site of the patient is changed during the operation.

본 발명에서 수술 로봇 유닛의 하드웨어 또는 소프트웨어의 업데이트 관련 동작을 수행하는 등록 제어부(220)와 사용자 인터페이스부(230)는 범용 그래픽 PC 운영 체제를 사용하며 실제 수술을 수행하는 수술 제어부(240)과 수술 오류 제어부(250)는 실시간 운영 체제를 사용하여, 새로운 수술 로봇 유닛의 하드웨어 또는 소프트웨어는 사용자가 편리하고 간편하게 업데이트 가능하도록 하며 실제 수술을 수행하는 수술 로봇 유닛의 동작은 실시간으로 처리하여 정교하고 정확한 수술이 가능하도록 한다.
In the present invention, the registration control unit 220 and the user interface unit 230, which perform the update related operation of the hardware or software of the surgical robot unit, use the general graphic PC operating system and include a surgery control unit 240 for performing an actual operation, The error control unit 250 uses a real-time operating system to allow the user to conveniently and easily update the hardware or software of the new surgical robot unit. The operation of the surgical robot unit performing the actual operation is processed in real time, .

도 3은 본 발명에 따른 수술 제어부와 수술 오류 제어부의 실시간 운영 체제의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining an example of a real-time operating system of the surgery control unit and the surgery error control unit according to the present invention.

도 3(a)을 참고로 수술 제어부의 실시간 운영 체제의 일 예를 보다 구체적으로 살펴보면, 수술 제어부는 일정 주기(T)로 설정되어 있는 동작 시간단위에서 설정된 시각에 실시간으로 데이터 입력되거나 데이터가 연산처리되거나 연산처리된 데이터가 출력된다. 예를 들어, 일정 주기(T)의 동작 시간단위에서 설정된 제1 시각(t11)에 수술 로봇유닛의 동작 제어 명령이 입력되며, 설정된 제2 시각(t12)에 입력된 동작 제어 명령에 따른 수술 로봇 유닛의 동작 제어가 수행되며, 설정된 제3 시각(t13)에 수술 로봇 유닛의 동작 제어 결과가 출력된다.3 (a), the operation control unit may input data in real time at a time set in an operation time unit set to a predetermined period (T) Processed or computed data is output. For example, a predetermined period (T) the operation of the surgical robotic unit to a first time (t 11) is set in the time unit of the operation control command is input, according to the operation control command input to the second time (t 12) is set the operation control of the robot operation unit is performed, a third set time (t 13) the operation control of the operation result is output to the robot unit.

한편, 도 3(b)를 참고로 수술 오류 제어부의 실시간 운영 체제의 일 예를 보다 구체적으로 살펴보면, 수술 제어부는 일정 주기(T')로 설정되어 있는 동작 시간단위에서 설정된 시각에 실시간으로 데이터 입력되거나 데이터가 연산처리되거나 연산처리된 데이터가 출력된다. 예를 들어, 일정 주기(T')의 동작 시간단위에서 설정된 제1 시각(t11)에 수술 로봇유닛의 동작 제어 명령과 수술 로봇유닛의 실제 동작 사이의 오류를 모니터링하도록 지령하는 제어 명령이 입력되거나 환자의 수술 부위 위치 변화를 모니터링하도록 지령하는 제어 명령이 입력되며, 제2 시각(t12 내지 t18)에 입력된 제어 명령에 따라 수술 로봇유닛의 동작 모니터링 제어가 수행되며, 설정된 제3 시각(t19)에 수술 로봇유닛의 동작 제어 명령과 수술 로봇유닛의 실제 동작 사이의 오류를 모니터링한 결과 데이터가 출력되거나 환자의 수술 부위 위치 변화를 모니터링한 결과 데이터가 출력된다.
3 (b), an operation control unit of the operation control unit sets the data input time in real time at a time set in an operation time unit set at a predetermined cycle T ' Or the data in which the data is subjected to the arithmetic processing or the arithmetic processing is outputted. For example, a control command instructing to monitor an error between the operation control command of the surgical robot unit and the actual operation of the surgical robot unit at a first time (t 11 ) set at an operation time unit of a predetermined period T ' Or the operation of the surgical robot unit is controlled in accordance with the control command inputted at the second time (t 12 to t 18 ) (t 19 ), data is output as a result of monitoring an error between the operation control command of the surgical robot unit and the actual operation of the surgical robot unit, or the result of monitoring the change of the surgical site position of the patient is output.

도 4는 본 발명에 따른 수술 로봇 유닛의 일 예를 설명하기 위한 기능 블록도이다.4 is a functional block diagram illustrating an example of a surgical robot unit according to the present invention.

도 4를 참고로 보다 구체적으로 살펴보면, 수술 로봇 유닛은 수평 또는 수직 방향으로 자유롭게 회전 움직이는 다축 로봇 관절(310), 다축 로봇 관절의 위치 또는 높이를 변경시키는 로봇 베이스부(320) 및 입력된 수술 파일 중 환자의 수술 부위 영상에 기초하여 수술 부위 영상에 일치하는 환자의 수술 부위를 검색하는 교정부(330)를 구비하고 있다. 여기서 다축 로봇 관절(310)은 수술 제어부(240)의 동작 제어 명령에 따라 다축 로봇 관절(310)을 구성하는 각 로봇 관절을 이동하거나 회전하며, 로봇 베이스부(320) 및 교정부(330)도 수술 제어부(240)의 동작 제어 명령에 따라 다축 관절 로봇(310)의 높이와 위치를 변경하거나 환자의 수술 부위 영상에 일치하는 환자의 수술 부위를 검색한다.4, the surgical robot unit includes a multi-axis robot joint 310 that freely rotates in a horizontal or vertical direction, a robot base unit 320 that changes the position or height of the multi-axis robot joint, And an interrogator 330 for searching a surgical site of a patient corresponding to the surgical site image based on the surgical site image of the middle patient. The multi-axis robot joint 310 moves or rotates the robot joints constituting the multi-axis robot joint 310 according to an operation control command of the operation control unit 240, and the robot base unit 320 and the calibration unit 330 The height and position of the multiaxial joint robot 310 are changed according to the operation control command of the operation control unit 240 or the operation part of the patient matching the operation site image of the patient is searched.

한편, 수술 로봇 유닛은 다축 로봇 관절을 구성하는 각 로봇 관절의 각 축을 회전시키는 모터의 회전 각도를 측정하는 주엔코더와 실제 각 로봇 관절의 회전 각도를 측정하는 부엔코더로 구비되어 있는 이동 감지부(340) 및 수술 중 환자의 수술 부위의 위치 변화를 모니터링하여 모니터링 결과 신호를 생성하는 위치변화 모니터링부(350)를 포함한다. 수술 오류 제어부(250)는 주엔코더에서 측정한 각 로봇 관절의 모터 회전 각도와 부엔코더에서 측정한 각 로봇 관절의 실제 회전 각도의 차이를 계산하고 주엔코더에서 측정한 각 로봇 관절의 모터 회전 각도와 부엔코더에서 측정한 각 로봇 관절의 회전 각도의 차이가 제1 임계 범위 이상인 경우, 수술 로봇 유닛의 동작을 중단 제어하여 수술 중 발생하는 의료 사고를 방지한다. 한편, 수술 오류 제어부(250)는 위치변화 모니터링부(350)의 모니터링 결과 신호에 기초하여 환자의 수술 부위 위치 변화가 제2 임계 범위 이상인 경우 수술 로봇 유닛의 동작을 중단 제어하여 수술 중 발생할 수 있는 의료 사고를 방지한다.
Meanwhile, the surgical robot unit includes a main encoder for measuring a rotation angle of a motor for rotating each axis of each robot joint constituting the multi-axis robot joint, and a movement sensor for detecting a rotation angle of each robot joint 340) and a position change monitoring unit (350) for monitoring a positional change of a surgical site of a patient during surgery and generating a monitoring result signal. The operation error controller 250 calculates the difference between the motor rotation angle of each robot joint measured by the main encoder and the actual rotation angle of each robot joint measured by the sub-encoder, and the motor rotation angle of each robot joint measured by the main encoder When the difference in the rotation angles of the robot joints measured by the sub-encoder is equal to or greater than the first threshold range, the operation of the surgical robot unit is interrupted to prevent medical accidents occurring during the operation. On the other hand, the surgical error controller 250 controls the operation of the surgical robot unit when the positional change of the surgical site of the patient is equal to or greater than the second critical range based on the monitoring result signal of the positional change monitoring unit 350, Prevent medical accidents.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications and variations will be apparent to those skilled in the art. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

100: 모니터링 제어 유닛 200: 로봇 제어 유닛
300: 수술 로봇 유닛 210: 통신 인터페이스부
220: 등록 제어부 230: 사용자 인터페이스부
240: 수술 제어부 250: 수술 오류 제어부
310: 다축 로봇 관절 320: 로봇 베이스부
330: 교정부 340: 이동 감지부
350: 위치변화 모니터링부100: Monitoring control unit 200: Robot control unit
300: surgical robot unit 210: communication interface unit
220: registration control unit 230: user interface unit
240: Operation control unit 250: Operation error control unit
310: Multi-Axis Robot Joint 320: Robot Base Unit
330: Calibration unit 340:
350: Position change monitoring unit

Claims (9)

수술 로봇유닛;
사용자 인터페이스를 통해 입력된 사용자 명령에 따라 수술 제어 명령을 생성하며, 상기 수술 제어 명령에 따른 환자의 수술 진행 정보를 사용자에 출력 제어하는 모니터링 제어유닛; 및
상기 수술 제어 명령에 기초하여 상기 수술 로봇 유닛을 제어하는 로봇 제어유닛을 포함하며,
상기 로봇 제어유닛은 신규 수술 로봇유닛의 하드웨어 또는 소프트웨어를 업데이트하여 등록 제어할 수 있는 범용 PC기반인 것을 특징으로 하는 수술 로봇 장치.A surgical robot unit;
A monitoring control unit for generating an operation control command in accordance with a user command inputted through a user interface and outputting the operation progress information of the patient according to the operation control command to the user; And
And a robot control unit for controlling the surgical robot unit based on the surgical control command,
The robot control unit is a surgical robot device, characterized in that the general-purpose PC base that can be controlled by updating the hardware or software of the new surgical robot unit. 제 1 항에 있어서, 상기 로봇 제어유닛은
상기 신규 수술 로봇유닛의 하드웨어와 통신 접속하는 통신 인터페이스부;
상기 신규 수술 로봇유닛의 소프트웨어를 등록 제어하는 등록 제어부;
상기 수술 제어 명령에 따라 상기 등록된 소프트웨어를 이용하여 상기 수술 로봇유닛의 동작을 제어하며, 상기 수술 로봇유닛의 수술 과정에 따른 환자의 수술 진행 정보를 생성하여 상기 모니터링 제어부로 제공하는 수술 제어부; 및
상기 수술 제어부의 상기 수술 로봇유닛의 동작 제어와 상기 수술 로봇유닛의 실제 동작 사이의 오류 또는 상기 환자의 수술 부위 위치 변화에 따라 상기 수술 로봇유닛의 동작을 제어하는 수술 오류 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 장치. According to claim 1, wherein the robot control unit
A communication interface unit for communicating with hardware of the new surgical robot unit;
A registration controller for registering and controlling software of the new surgical robot unit;
A surgical control unit for controlling the operation of the surgical robot unit using the registered software according to the operation control command, generating operation progress information of the patient according to a surgical procedure of the surgical robot unit, and providing the operation progress information to the monitoring control unit; And
And a surgical error controller for controlling the operation of the surgical robot unit according to an error between the operation control of the surgical robot unit and the actual operation of the surgical robot unit or the change of the surgical site position of the patient, A surgical robot apparatus. 제 2 항에 있어서, 상기 로봇 제어유닛의 수술 제어부 또는 수술 오류 제어부는
상기 수술 로봇유닛의 동작 제어 명령의 입력, 상기 동작 제어 명령에 따른 동작 제어 및 동작 제어 결과의 출력을 제1 설정 주기에서 실시간으로 수행하거나, 상기 수술 로봇유닛의 동작 제어 명령과 상기 수술 로봇유닛의 실제 동작 사이의 오류 또는 상기 환자의 수술 부위 위치 변화에 따라 상기 수술 로봇유닛의 동작 제어를 제2 설정 주기에서 실시간으로 수행하는 실시간 운영체제로 운영되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 장치.According to claim 2, Surgery control unit or surgery error control unit of the robot control unit
The operation control command of the surgical robot unit and the output of the operation control result in accordance with the operation control command are output in real time in the first setting period or the operation control command of the surgical robot unit and the operation control command of the surgical robot unit Wherein the operation unit is operated as a real-time operating system that performs an operation control of the surgical robot unit in real time in a second setting period in accordance with an error between actual operations or a change in a position of a surgical site of the patient. 제 3 항에 있어서, 상기 수술 로봇 유닛은
상기 수술 제어 명령에 따라 움직임이 제어되는 다축 로봇 관절을 구비하는 로봇 유닛인 것을 특징으로 하는 수술 로봇 장치. The surgical robot unit according to claim 3, wherein the surgical robot unit
Wherein the robot is a robot unit having a multi-axis robot joint whose motion is controlled according to the operation control command. 제 4 항에 있어서, 상기 수술 로봇 장치는
상기 다축 로봇 관절을 구동하는 구동 모터의 회전 각도를 측정하는 주엔코더부; 및
상기 다축 로봇 관절의 실제 회전 각도를 측정하는 부엔코더부를 더 포함하며
상기 로봇 제어 유닛은 상기 주엔코더에서 측정한 회전 각도와 상기 부엔코더부에서 측정한 실제 회전 각도의 차이가 임계 회전 각도 이상인 경우, 상기 수술 로봇 유닛의 동작을 중지 제어하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 장치.The surgical robot apparatus according to claim 4, wherein the surgical robot apparatus
A main encoder unit for measuring a rotation angle of a driving motor for driving the multi-axis robot joint; And
And a sub encoder section for measuring an actual rotation angle of the multi-axis robot joint
Wherein the robot control unit stops the operation of the surgical robot unit when the difference between the rotation angle measured by the main encoder and the actual rotation angle measured by the sub- . 제 4 항에 있어서, 상기 수술 로봇 장치는
상기 수술 파일 중 상기 환자의 수술 부위 영상에 일치하는 환자의 수술 부위를 검색하는 교정부를 더 포함하며
상기 로봇 제어 유닛은 상기 검색한 환자의 수술 부위 위치를 고려하여 상기 수술 파일에 따라 상기 수술 제어 명령을 생성하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 장치.The surgical robot apparatus according to claim 4, wherein the surgical robot apparatus
And an adjustment unit for searching a surgical site of a patient corresponding to the surgical site image of the patient among the surgical files,
Wherein the robot control unit generates the surgical control command according to the surgical file in consideration of the position of the surgical site of the searched patient. 제 4 항에 있어서, 상기 수술 로봇 장치는
수술 중 상기 환자의 수술 부위의 위치 변화를 모니터링하여 모니터링 결과 신호를 생성하는 위치 변화 모니터링부를 더 포함하며,
상기 로봇 제어 유닛은 상기 모니터링 결과 신호에 기초하여 상기 수술 부위의 위치 변화가 있는 경우 상기 수술 로봇 유닛의 동작을 중지 제어하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 장치. The surgical robot apparatus according to claim 4, wherein the surgical robot apparatus
And a position change monitoring unit for monitoring a change in the position of the surgical site of the patient during the operation to generate a monitoring result signal,
Wherein the robot control unit stops the operation of the surgical robot unit when there is a change in the position of the surgical site based on the monitoring result signal. 다축 로봇 관절을 구비하는 수술 로봇 유닛;
사용자 인터페이스를 통해 입력된 사용자 명령에 따라 수술 파일을 분석하여 수술 제어 명령을 생성하며, 상기 수술 제어 명령에 따른 환자의 수술 상태 정보를 사용자에 출력 제어하는 모니터링 제어유닛; 및
상기 수술 제어 명령에 기초하여 상기 수술 로봇 유닛을 제어하는 로봇 제어유닛을 포함하며,
상기 로봇 제어유닛은 신규 수술 로봇유닛의 하드웨어 또는 소프트웨어를 추가하여 등록 제어할 수 있는 범용 PC기반이며, 상기 수술 로봇유닛의 동작 제어 명령의 입력, 상기 동작 제어 명령에 따른 상기 수술 로봇유닛의 동작 제어 및 상기 수술 로봇유닛의 동작 제어 결과의 출력을 제1 설정 주기에서 실시간으로 수행하거나, 상기 수술 로봇유닛의 동작 제어 명령과 상기 수술 로봇유닛의 실제 동작 사이의 오류 또는 상기 환자의 수술 부위 위치 변화에 따라 상기 수술 로봇유닛의 동작 제어를 제2 설정 주기에서 실시간으로 수행하는 실시간 운영체제로 운영되는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 장치.A surgical robot unit having a multi-axis robot joint;
A monitoring control unit for analyzing a surgical file according to a user command inputted through a user interface to generate a surgical control command and controlling output of the patient's surgical condition information according to the surgical control command to the user; And
And a robot control unit for controlling the surgical robot unit based on the surgical control command,
Wherein the robot control unit is a universal PC based on which hardware or software of a new surgical robot unit can be additionally registered and controlled, and the operation control command of the surgical robot unit, the operation control of the surgical robot unit according to the operation control command And outputting an operation control result of the surgical robot unit in real time in a first set period or in a case where an error between an operation control command of the surgical robot unit and an actual operation of the surgical robot unit, Wherein the control unit is operated as a real-time operating system in which the operation control of the surgical robot unit is performed in real time in a second setting period. 제 8 항에 있어서, 상기 수술 로봇 장치는
상기 다축 로봇 관절을 구동하는 구동 모터의 회전 각도를 측정하는 주엔코더부; 및
상기 다축 로봇 관절의 실제 회전 각도를 측정하는 부엔코더부를 더 포함하며
상기 로봇 제어 유닛은 상기 주엔코더에서 측정한 회전 각도와 상기 부엔코더부에서 측정한 실제 회전 각도의 차이가 임계 회전 각도 이상인 경우, 상기 수술 로봇 유닛의 동작을 중지 제어하는 것을 특징으로 하는 수술 로봇 장치.The surgical robot apparatus according to claim 8, wherein the surgical robot apparatus
A main encoder unit for measuring a rotation angle of a driving motor for driving the multi-axis robot joint; And
And a sub encoder section for measuring an actual rotation angle of the multi-axis robot joint
Wherein the robot control unit stops the operation of the surgical robot unit when the difference between the rotation angle measured by the main encoder and the actual rotation angle measured by the sub- .
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