KR20140090374A - 싱글 포트 수술 로봇 및 그 제어 방법 - Google Patents

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KR20140090374A
KR20140090374A KR1020130002277A KR20130002277A KR20140090374A KR 20140090374 A KR20140090374 A KR 20140090374A KR 1020130002277 A KR1020130002277 A KR 1020130002277A KR 20130002277 A KR20130002277 A KR 20130002277A KR 20140090374 A KR20140090374 A KR 20140090374A
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권영도
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김용재
김정훈
노경식
문경원
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이종원
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Abstract

RCM 포인트의 위치 셋팅이 용이한 싱글 포트 수술 로봇 및 그 제어 방법이 개시된다.
싱글 포트 수술 로봇의 일 실시예는 제1 관절에 의해 몸체에 수직한 방향으로 결합되는 직선형의 제1 링크; 제2 관절에 의해 상기 제1 링크의 선단에 결합되는 곡선형의 제2 링크; 제3 관절에 의해 상기 제2 링크의 선단에 결합된 원통형의 제3 링크; 상기 제3 링크의 하단에 상기 제3 링크의 원주를 따라 배치되며 RCM(Remote Center Motion) 포인트를 향하여 발광하는 복수의 발광부; 및 상기 RCM 포인트의 위치를 조절하는 제어부를 포함한다.

Description

싱글 포트 수술 로봇 및 그 제어 방법{Single port surgical robot and control method thereof}
싱글 포트 수술 로봇 및 그 제어 방법이 개시된다. 더욱 상세하게는 RCM 포인트의 위치 셋팅이 용이한 싱글 포트 수술 로봇 및 그 제어 방법이 제공된다.
최소 침습 수술(Minimal Invasive Surgery)이란 환부의 크기를 최소화하는 수술을 통칭한다. 최소 침습 수술은 인체의 일부(예: 복부)에 큰 절개창을 열고 시행하는 개복 수술과 달리, 복부에 0.5㎝~1.5㎝ 크기의 적어도 하나의 절개공(또는 침습구)을 내고, 이 절개공을 통해 비디오 카메라와 각종 기구들을 넣은 후 영상을 보면서 시행하는 수술 방법이다.
이러한 최소 침습 수술은 개복 수술과 달리 수술 후 통증이 적고, 장 운동의 조기 회복 및 음식물의 조기 섭취가 가능하며 입원 기간이 짧고 정상 상태로의 복귀가 빠르며 절개 범위가 좁아 미용 효과가 우수하다는 장점을 가진다. 이러한 장점으로 인해 최소 침습 수술은 담낭 절재술, 전립선 암 수술, 탈장 교정술 등에 사용되고 있고 그 분야를 점점 더 넓혀가고 있는 추세이다.
최소 침습 수술에 이용되는 수술 로봇은 마스터 콘솔과 슬레이브 로봇을 포함한다. 마스터 콘솔은 의사의 조작에 따른 제어신호를 생성하여 슬레이브 로봇으로 전송한다. 슬레이브 로봇은 마스터 콘솔로부터 제어신호를 수신하여 수술에 필요한 조작을 환자에게 가한다.
슬레이브 로봇에는 적어도 하나의 로봇 암이 구비되며, 각 로봇 암의 선단에는 로봇식 수술기구(robotic surgical instrument)가 장착된다. 로봇식 수술기구는 환자의 절개부위(incision point)를 통해 환자의 체내로 삽입된다. 이에 비하여 로봇 암은 절개부위의 외부에 위치하며, 수술이 진행되는 동안 로봇식 수술기구의 위치와 자세를 유지시켜주는 역할을 한다.
로봇식 수술기구는 소정의 위치에 설정된 가상의 중심점을 꼭지점으로 하는 원뿔형 작업공간(conical workspace) 내에서만 동작하도록 제어될 수 있다. 이러한 가상의 중심점을 'RCM 포인트(Remote Center of Motion point)'라 한다. RCM 포인트를 환자의 절개부위와 일치시키게 되면, 절개부위의 외부에 위치한 로봇 암에 어떠한 움직임이 발생하더라도, 로봇식 수술기구는 환자의 체내에 위치한 원뿔형 작업공간 내에서만 움직인다. 따라서 로봇 암의 움직임으로 인해 환자의 절개부위가 손상되는 것을 방지할 수 있다.
RCM 포인트의 위치 셋팅이 용이한 싱글 포트 수술 로봇 및 그 제어 방법이 제공된다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 싱글 포트 수술 로봇의 일 실시예는 제1 관절에 의해 몸체에 수직한 방향으로 결합되는 직선형의 제1 링크; 제2 관절에 의해 상기 제1 링크의 선단에 결합되는 곡선형의 제2 링크; 제3 관절에 의해 상기 제2 링크의 선단에 결합된 원통형의 제3 링크; 상기 제3 링크의 하단에 상기 제3 링크의 원주를 따라 배치되며 RCM(Remote Center Motion) 포인트를 향하여 발광하는 복수의 발광부; 및 상기 RCM 포인트의 위치를 조절하는 제어부를 포함할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 싱글 포트 수술 로봇 제어 방법의 일 실시예는 원통형의 링크의 원주를 따라 배치되며 RCM(Remote Center Motion) 포인트를 향하여 발광하는 복수의 발광부를 동작시키는 단계; 및 상기 RCM 포인트의 위치를 조절하는 단계를 포함할 수 있다.
복수의 발광부를 이용하여 RCM 포인트를 지시하므로, 사용자가 RCM 포인트의 위치를 직관적으로 인지할 수 있다.
사용자가 RCM 포인트를 직관적으로 인지할 수 있으므로, RCM 포인트의 위치를 용이하게 셋팅할 수 있으며, RCM 포인트의 위치 셋팅 결과에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 싱글 포트 수술 로봇에서 마스터 콘솔의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 싱글 포트 수술 로봇에서 슬레이브 로봇의 외관을 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 슬레이브 로봇의 내부 구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 서로 다른 색상의 빛을 발광하는 3개의 발광부의 설치 모습을 도시한 도면이다.
도 5는 서로 다른 색상의 빛을 발광하는 2개의 발광부의 설치 모습을 도시한 도면이다.
도 6은 포인터의 모양이 서로 다른 3개의 발광부에 의해 형성되는 RCM 포인트를 도시한 도면이다.
도 7은 포인터의 모양이 서로 다른 2개의 발광부에 의해 형성되는 RCM 포인트를 도시한 도면이다.
도 8a 내지 도 8f는 도 2에 도시된 슬레이브 로봇에서의 RCM 포인트 위치 셋팅 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 슬레이브 로봇의 제어구성에 대한 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 10은 슬레이브 로봇의 제어구성에 대한 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 11은 도 9 또는 도 10에 도시된 슬레이브 로봇에서의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
도 12는 슬레이브 로봇의 제어구성에 대한 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 13은 도 12에 도시된 슬레이브 로봇에서의 RCM 포인트 위치 셋팅 과정을 설명하기 위한 도면으로, 촬영부에 의해 촬영된 영상을 시간 순서에 따라 나열한 것이다.
도 14는 도 12에 도시된 슬레이브 로봇에서의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 싱글 포트 수술 로봇 및 그 제어 방법에 대한 실시예들을 설명한다. 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.
개시된 발명은 싱글 포트 수술 로봇에 적용될 수 있다. 싱글 포트 수술 로봇은 복수의 로봇식 수술기구를 하나의 침습 부위를 통해 환자의 복강 내로 진입시키는 방식의 수술 로봇을 말한다. 싱글 포트 수술 로봇은 복수의 로봇식 수술도구를 개별 침습 부위를 통해 환자의 복강 내로 진입시키는 방식의 수술 로봇인 멀티 포트 수술 로봇과 반대의 개념으로 볼 수 있다.
싱글 포트 수술 로봇은 마스터 콘솔 및 슬레이브 로봇을 포함한다. 마스터 콘솔은 조작자의 조작에 따른 제어신호를 생성하여 슬레이브 로봇으로 전송한다. 슬레이브 로봇은 마스터 콘솔로부터 제어신호를 수신하고, 수신된 제어신호에 따라 움직여, 수술에 필요한 조작을 환자에게 가한다. 여기서, 조작자는 전문의 또는 의사와 같은 전문 의료진을 말한다. 또는 조작 전문 의료진과 동등한 자격을 갖추거나 허가된 사람을 포함할 수 있다. 넓게는 조작자는 싱글 포트 수술 로봇의 작동을 제어하는 사용자를 포함할 수 있다.
여기서, 도 1을 참조하여 마스터 콘솔에 대해서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 싱글 포트 수술 로봇에서 마스터 콘솔의 외관을 도시한 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 마스터 콘솔(100)은 입력부(110R, 110L, 120R, 120L) 및 디스플레이부(181, 182, 183)를 포함할 수 있다.
입력부(110R, 110L, 120R, 120L)는 슬레이브 로봇의 동작을 원격으로 조작하기 위한 명령을 조작자로부터 입력받는다. 이를 위하여 입력부(110R, 110L, 120R, 120L)는 햅틱 디바이스, 클러치 페달, 스위치 및 버튼 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 도 1은 입력부(110R, 110L, 120R, 120L)가 두 개의 햅틱 디바이스(110R, 110L) 및 두 개의 클러치 페달(120R, 120L)을 포함하는 경우를 도시하고 있다.
두 개의 햅틱 디바이스(110R, 110L)는 조작자가 앉는 의자의 좌측 및 우측에 각각 마련될 수 있다. 각각의 햅틱 디바이스(110R, 110L)는 엔드 이펙터(111R, 111L), 지지 링크(112R, 112L), 지지 링크(112R, 112L), 와 의자 사이에 위치한 적어도 하나의 연결 링크(115R, 115L)를 포함할 수 있다.
엔드 이펙터(111R, 111L)는 조작자의 손과 접촉되는 부분이다. 예를 들어, 엔드 이펙터(111R, 111L)는 조작자의 손바닥, 손등 및 손가락들 중 적어도 하나와 접촉할 수 있다. 이를 위하여 엔드 이펙터(111R, 111L)는 적어도 하나의 다관절 로봇 손가락을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 다관절 로봇 손가락은 사람의 손과 유사한 형태로 배치될 수 있다. 도 1은 세 개의 다관절 로봇 손가락이 사람의 손의 엄지, 검지 및 중지에 대응하는 위치에 각각 마련된 모습을 보여주고 있다.
도 1은 엔드 이펙터(111R, 111L)에 세 개의 다관절 로봇 손가락이 마련된 모습을 보여주고 있지만, 다관절 로봇 손가락의 개수나 위치는 이로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 엔드 이펙터(111R, 111L)는 세 개 보다 적거나 많은 개수의 다관절 로봇 손가락을 포함할 수 있으며, 사람 손의 엄지, 검지, 중지, 약지 및 소지 중 적어도 하나에 대응하는 위치에 마련될 수 있다.
도 1은 엔드 이펙터(111R, 111L)에 복수의 다관절 로봇 손가락이 마련된 경우를 도시하고 있으나, 엔드 이펙터의 형상은 다관절 로봇 손가락으로 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 엔드 이펙터는 조작자가 손으로 감쌀 수 있도록 펜슬 형상 또는 스틱 형상을 가질 수 있다. 다른 예로, 엔드 이펙터는 적어도 두 개의 손가락을 끼울 수 있도록 가위 형상을 가질 수도 있다.
도 1은 좌측 엔드 이펙터(111L) 및 우측 엔드 이펙터(111R)가 동일한 형상을 갖는 경우를 도시하고 있지만, 좌측 엔드 이펙터(111L) 및 우측 엔드 이펙터(111R)는 서로 다른 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어, 좌측 엔드 이펙터(111L)는 가위 형상을 가지고, 우측 엔드 이펙터(111R)는 적어도 하나의 다관절 로봇 손가락을 포함할 수 있다.
다관절 로봇 손가락은 복수의 링크 및 복수의 관절을 포함할 수 있다. 관절은 링크와 링크의 연결부위를 말하며, 적어도 1 자유도를 가질 수 있다. 여기서, 자유도(Degree of Freedom; DOF)란 기구학(Kinematics) 또는 역기구학(Inverse Kinematics)에서의 자유도를 말한다. 기구의 자유도란 기구의 독립적인 운동의 수, 또는 각 링크 간의 상대 위치의 독립된 운동을 결정하는 변수의 수를 말한다. 예를 들어, x축, y축, z축으로 이루어진 3차원 공간 상의 물체는 물체의 공간적인 위치를 결정하기 위한 3 자유도(각 축에서의 위치)와, 물체의 공간적인 자세(orientation)를 결정하기 위한 3 자유도(각 축에 대한 회전 각도) 중에서 하나 이상의 자유도를 갖는다. 만약, 물체가 각각의 축을 따라 이동 가능하고, 각각의 축을 기준으로 회전 가능하다고 한다면, 이 물체는 6 자유도를 갖는 것으로 이해될 수 있다.
다관절 로봇 손가락의 각 관절에는 각 관절의 상태와 관련된 정보를 검출하기 위한 검출부가 마련될 수 있다. 검출부는 각 관절에 가해진 힘/토크를 검출하기 위한 힘/토크 검출부, 관절의 위치를 검출하기 위한 위치 검출부, 관절의 속도를 검출하기 위한 속도 검출부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다관절 로봇 손가락의 선단에는 예를 들어, 반지형 고리가 마련될 수 있다. 조작자는 반지형 고리에 손가락 끝을 삽입할 수 있다. 조작자가 손가락을 반지형 고리에 끼운 상태로 손가락을 움직이는 경우, 손가락의 움직임에 대응하여 다관절 로봇 손가락이 움직이게 되고, 다관절 로봇 손가락의 각 관절에 마련된 검출부에서는 각 관절의 상태와 관련된 정보를 검출한다.
검출된 상태 정보는 마스터 콘솔(100)의 제어부(미도시)로 전송된다. 마스터 콘솔(100)의 제어부는 검출부로부터 수신한 상태 정보에 기초하여 슬레이브 로봇을 구동하기 위한 제어신호를 생성한다. 생성된 제어신호는 네트워크를 통해 슬레이브 로봇으로 전송된다. 이 때, 네트워크는 유선 네트워크, 무선 네트워크, 또는 유/무선 복합 네트워크일 수 있다.
지지 링크(112R, 112L)는 엔드 이펙터와 기계적으로 연결된다. 지지 링크(112R, 112L)는 조작자의 손목부터 팔꿈치를 지지하는 역할을 한다. 지지 링크(112R, 112L)는 손목 지지부(113R, 113L) 및 팔꿈치 지지부(114R, 114L)를 포함할 수 있다.
손목 지지부(113R, 113L)는 조작자의 손목과 대응하는 위치에 배치된다. 손목 지지부(113R, 113L)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 손목 지지부는 고리형으로 만들어질 수 있다. 이 경우, 조작자는 고리형의 손목 지지부(113R, 113L)로 손을 통과시킨 후, 적어도 하나의 손가락의 끝을 다관절 로봇 손가락의 반지형 고리에 삽입시킨다. 다른 예로, 손목 지지부(113R, 113L)는 반고리형(semicircual)으로 만들어질 수 있다. 이 경우, 반고리형의 개방된 부분은 내측 즉, 조작자를 향하도록 배치되고, 반고리형의 곡선 부분은 외측을 향하도록 배치될 수 있다. 또는, 반고리형의 곡선 부분이 내측을 향하도록 배치되고, 반고리형의 개방된 부분이 외측을 향하도록 배치될 수 있다. 또는, 반고리형의 곡선 부분이 지면을 향하여 배치되고, 반고리형의 개방된 부분이 지면과 반대 방향으로 배치될 수 있다.
팔꿈치 지지부(114R, 114L)는 조작자의 팔꿈치와 대응하는 위치에 배치된다. 팔꿈치 지지부(114R, 114L)는 U자 형상을 가질 수 있다. 일 예로, 팔꿈치 지지부(114R, 114L)의 개방된 부분은 지면과 반대 방향으로 배치되고, 팔꿈치 지지부의 곡선 부분은 지면을 향하도록 배치될 수 있다. 다른 예로, 팔꿈치 지지부(114R, 114L)의 개방된 부분이 내측 또는 외측을 향하도록 배치될 수 있다. 이 경우, 팔꿈치 지지부(114R, 114L)에는 조작자의 팔꿈치를 감싸 팔꿈치 지지부(114R, 114L)에 고정시키기 위한 고정부재(미도시)가 추가로 구비될 수 있다.
연결 링크(115R, 115L)는 지지 링크와 의자 사이에 마련되며, 지지 링크(112R, 112L)와 의자를 기계적으로 연결하는 역할을 한다. 연결 링크(115R, 115L)는 적어도 하나 이상 마련될 수 있다. 연결 링크(115R, 115L)와 연결 링크(115R, 115L) 사이에 마련된 관절은 적어도 1 자유도를 가질 수 있다.
도 1은 적어도 하나의 연결 링크(115R, 115L)에 의해 지지 링크(112R, 112L)와 의자가 기계적으로 연결된 구조를 도시하고 있으나, 마스터 콘솔(100)의 구조는 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 엔드 이펙터(111R, 111L)는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 다관절 로봇 손가락을 포함하도록 구성되되, 지지 링크(112R, 112L) 및 적어도 하나의 연결 링크(115R, 115L)는 생략될 수 있다. 이 경우, 엔드 이펙터(111R, 111L)에는 마스터 콘솔(100)의 제어부와 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 데이터를 송수신하기 위한 통신부(미도시)가 추가로 구비될 수 있다.
디스플레이부(181, 182, 183)는 영상 데이터 및 수술 정보 중 적어도 하나를 디스플레이한다. 디스플레이부(181, 182, 183)를 통해 디스플레이되는 영상 데이터는 슬레이브 로봇의 내시경에 의해 촬영된 영상이거나, 촬영된 영상에 대하여 영상 처리가 수행된 영상일 수 있다. 영상 처리는 영상의 확대, 축소, 이동, 회전, 다른 영상과의 합성 및 필터링 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 영상 처리는 슬레이브 로봇 및 마스터 콘솔(100) 중 적어도 하나에 의해 수행될 수 있다.
디스플레이부(181, 182, 183)는 적어도 하나가 마련될 수 있다. 도 1은 마스터 콘솔(100)에 세 개의 디스플레이부(181, 182, 183)가 나란히 마련된 모습을 도시하고 있다. 일 예로, 복수의 디스플레이부(181, 182, 183)에는 서로 다른 영상이 디스플레이될 수 있다. 구체적으로, 조작자의 정면에 위치한 메인 디스플레이부(181)에는 내시경에 의해 촬영된 영상이 디스플레이될 수 있다. 그리고 메인 디스플레이부(181)의 좌측 및 우측에 각각 위치한 서브 디스플레이들(182, 183)에는 슬레이브 로봇의 동작 상태에 관한 정보 및 환자 정보가 각각 디스플레이될 수 있다. 다른 예로, 복수의 디스플레이부(181, 182, 183)에는 동일한 영상이 디스플레이될 수 있다. 이 때, 각각의 디스플레이부(181, 182, 183)마다 동일한 영상이 디스플레이될 수도 있고, 복수의 디스플레이부(181, 182, 183)를 통틀어 하나의 영상이 디스플레이될 수 있다.
상술한 바와 같은 디스플레이부(181, 182, 183)는 예를 들어, LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode)로 구현될 수 있다.
다음으로, 도 2 및 도 3을 참조하여 슬레이브 로봇에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 싱글 포트 수술 로봇에서 슬레이브 로봇의 외관을 도시한 사시도이다. 도 3은 도 2에 도시된 슬레이브 로봇의 내부 구성을 도시한 사시도이다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 슬레이브 로봇은 캐스터부(20), 제1 링크(40), 제2 링크(60), 제3 링크(80), 제1 관절(30), 제2 관절(50), 제3 관절(70), 수술기구 어셈블리(90) 및 조작부(211, 212)를 포함할 수 있다.
캐스터부(20)는 슬레이브 로봇의 이동을 위한 것으로, 슬레이브 로봇의 몸체의 하단에 장착된다. 캐스터부(20)는 복수의 캐스터를 포함할 수 있다. 각각의 캐스터에는 캐스터의 동작 상태를 변경하기 위한 레버(미도시)가 마련될 수 있다. 조작자는 레버의 위치를 조절하여, 캐스터의 동작 상태를 변경할 수 있다. 캐스터의 동작 상태로는 제동, 자유이동(free swivel) 및 조향고정(directional lock, swivel lock)을 예로 들 수 있다.
제1 링크(40)는 직선형의 기둥 형상을 가지며, 몸체와 수직한 방향으로 마련된다.
제1 관절(30)은 몸체와 제1 링크(40)의 연결 부위에 마련된다. 제1 관절(30)은 x, y, z축 중에서 지정된 축을 따라 이동하는 직선형 관절(prismatic joint)로 구현될 수 있다. 제1 관절(30)은 RCM 포인트의 x, y, z 좌표 조절을 위한 것이므로, 3 자유도를 가질 수 있다. 구체적으로, x축 병진 운동, y축 병진 운동 및 z축 병진 운동을 포함하는 3 자유도를 갖는다. 이를 위하여 제1 관절(30)에는 x축 구동부(231), y축 구동부(232) 및 z축 구동부(233)가 마련될 수 있다.
x축 구동부(231)는 리니어 모션 가이드(Linear Motion guide) 및 LM 가이드(231a, 231b)에 구동력을 제공하는 모터(231c)를 포함할 수 있다. LM 가이드(231a, 231b)는 적어도 하나의 LM 레일(231a) 및 적어도 하나의 LM 블록(231b)을 포함할 수 있다. 도 3은 플레이트 위에 x축 방향으로 병렬로 마련된 두 개의 LM 레일(231a)과, 각각의 LM 레일(231a)마다 두 개의 LM 블록(231b)이 마련된 경우를 도시하고 있다. LM 블록(231b)은 모터(231c)에서 제공되는 구동력에 의해 LM 레일(231a)을 따라 움직인다. LM 블록들(231b)의 상부에는 플레이트가 마련된다. 이 플레이트 상에는 y축 구동부(232)가 마련된다.
y축 구동부(232)도 LM 가이드(232a, 232b) 및 LM 가이드(232a, 232b)에 구동력을 제공하는 모터(232c) 를 포함할 수 있다. LM 가이드(232a, 232b)는 적어도 하나의 LM 레일(232a) 및 적어도 하나의 LM 블록(232b)을 포함할 수 있다. 도 3은 플레이트 위에 y축 방향으로 병렬로 마련된 두 개의 LM 레일(232a)과, 각각의 LM 레일(232a)마다 두 개의 LM 블록(232b)이 마련된 경우를 도시하고 있다. y축 구동부(232)의 LM 레일(232a)은 x축 구동부(231)의 LM 레일(231a) 과 직교하도록 마련된다. y축 구동부(232)의 LM 블록들(232b) 상부에는 플레이트가 마련된다. 이 플레이트 상에는 z축 구동부(233)가 마련된다.
z축 구동부(233)는 구동력을 제공하는 모터(233c), 제1 링크(40)와 연결되어 모터(233c)의 구동력을 제1 링크(40)로 전달하는 적어도 하나의 기어(233b)를 포함할 수 있다.
제1 링크(40)의 선단에는 제2 링크(60)가 기계적으로 연결된다. 제2 링크(60)는 도 3에 도시된 바와 같이, 곡선 형상을 갖는다. 구체적으로, 제2 링크(60)는 원호의 일부와 같은 형상을 갖는다.
제2 관절(50)은 제1 링크(40)와 제2 링크(60)의 연결 부위에 마련된다. 제2 관절(50)은 x, y, z축 중에서 지정된 축을 기준으로 회전하는 회전형 관절(revolute joint)로 구현될 수 있다. 이러한 제2 관절(50)은 수술기구 어셈블리(90)의 회전 운동을 위한 부분으로, 2 자유도를 가질 수 있다. 구체적으로, 제2 관절(50)은 수술기구 어셈블리(90)의 롤 방향 회전 및 피치 방향 회전을 포함하는 2 자유도를 갖는다. 이를 위하여 제2 관절(50)에는 롤 구동부(241) 및 피치 구동부(242)가 마련될 수 있다.
롤 구동부(241)는 제2 조작부(212)로부터 수신한 입력 신호 또는 마스터 콘솔(100)로부터 수신한 제어신호에 따라 제2 관절(50)에 구동력을 제공하여, 수술기구 어셈블리(90)가 롤 방향으로 회전될 수 있도록 한다. 롤 구동부(241)는 모터, 진공 펌프(vacuum pump), 및 수압 펌프(hydraulic pump) 중 하나로 구현될 수 있다.
피치 구동부(242)는 제2 조작부(212)로부터 수신한 입력 신호 또는 마스터 콘솔(100)로부터 수신한 제어신호에 따라 제2 관절(50)에 구동력을 제공하여, 수술기구 어셈블리(90)가 피치 방향으로 회전될 수 있도록 한다. 피치 구동부(242)는 제2 링크(60)의 원호 운동을 안내하는 R 가이드(242a, 242b), 및 R 가이드(242a, 242b)로 구동력을 제공하는 모터(미도시)를 포함할 수 있다.
제2 링크(60)의 선단에는 제3 링크(80)가 기계적으로 연결된다. 제3 링크(80)는 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형으로 형성된다. 제3 링크(80)의 상부에는 수술기구 어셈플리가 마련된다.
수술기구 어셈블리(90)는 원통형의 케이싱과, 케이싱의 내면을 따라 구비된 복수의 로봇식 수술기구를 포함한다. 로봇식 수술기구는 내시경, 인체 조직을 절제(resecting) 또는 응고(coagulation)시키기 위한 수술기구와, 복강 내부를 촬영하기 위한 내시경을 포함할 수 있다. 케이싱의 내면을 따라 구비된 복수의 로복식 수술기구 중, 조작자에 의해 선택된 적어도 하나의 로봇식 수술기구는 가이드 튜브를 통해 환자의 복강 내로 삽입될 수 있다. 이러한 수술기구 어셈블리(90)는 제3 링크(80)와 기계적으로 분리될 수 있도록 구현될 수 있다. 이와 같이, 수술기구 어셈블리(90)가 제3 링크(80)로부터 분리되는 경우, 수술에 사용된 수술기구를 교체하거나 소독하는 것이 용이하다.
제3 관절(70)은 제3 링크(80)과 제2 링크(60)의 연결 부위에 마련된다. 제3 관절(70)은 x, y, z축 중에서 지정된 축을 기준으로 회전하는 회전형 관절(revolute joint)로 구현될 수 있다. 이러한 제3 관절(70)은 수술기구 어셈블리(90)의 회전 운동을 위한 부분으로, 1 자유도를 가질 수 있다. 구체적으로, 제3 관절(70)은 수술기구 어셈블리(90)의 요 방향 회전을 포함하는 1 자유도를 갖는다. 이를 위하여 제2 관절(50)에는 요 구동부(243)가 마련될 수 있다.
요 구동부(243)는 제2 조작부(212)로부터 수신한 입력 신호 또는 마스터 콘솔(100)로부터 수신한 제어신호에 따라 제3 관절(70)에 구동력을 제공하여, 수술기구 어셈블리(90)가 요 방향으로 회전될 수 있도록 한다. 요 구동부(243)는 모터, 진공 펌프(vacuum pump), 및 수압 펌프(hydraulic pump) 중 하나로 구현될 수 있다.
조작부(211, 212)는 조작자가 슬레이브 로봇의 RCM 포인트 위치 셋팅에 필요한 명령을 입력하는 부분으로, 제1 조작부(211) 및 제2 조작부(212)를 포함할 수 있다.
제1 조작부(211)는 슬레이브 로봇의 운동 모드를 스위칭하기 위한 명령을 조작자로부터 입력받는다.
일 예로, 제1 조작부(211)는 2단 스위치로 구현될 수 있다. 2단 스위치의 상태는 제1 상태 및 제2 상태의 두 가지로 조절될 수 있다. 따라서 2단 스위치의 상태가 제1 상태로 선택되는 경우에는, 슬레이브 로봇의 운동 모드가 병진 운동 모드로 설정되도록 하고, 2단 스위치의 상태가 제2 상태로 선택되는 경우에는, 슬레이브 로봇의 운동 상태가 회전 운동 모드로 설정되도록 구현할 수 있다.
다른 예로, 제1 조작부(211)는 3단 스위치로 구현될 수 있다. 3단 스위치의 상태는, 제1 상태, 제2 상태 및 제3 상태의 세 가지로 조절될 수 있다. 따라서, 3단 스위치의 상태가 제1 상태로 선택되는 경우에는, 슬레이브 로봇의 운동 모드가 병진 운동 모드로 설정되도록 하고, 3단 스위치의 상태가 제2 상태로 선택된 경우에는, 슬레이브 로봇의 운동 모드가 회전 운동 모드로 설정되도로 구현될 수 있다. 그리고 3단 스위치의 상태가 제3 상태로 선택된 경우에는, RCM 포인트 위치 셋팅이 종료되도록 할 수 있다.
제2 조작부(212)는 RCM 포인트의 위치를 조절하기 위한 명령을 입력받을 수 있다. 이를 위하여, 제2 조작부(212)는 6축 F/T 센서가 구비된 스틱으로 구현될 수 있다. 조작자는 이 스틱을 손으로 쥔 다음, 스틱에 힘을 가하여, RCM 포인트의 위치를 조절하기 위한 명령을 입력할 수 있다.
스틱은 원기둥 또는 다각기둥의 형상을 가질 수 있다. 스틱의 폭이나 높이는 조작자가 손으로 감쌀 수 있는 정도로 설계될 수 있다. 일 예로, 스틱은 조작자에 의해 힘이 가해지는 경우, 기계적인 움직임이 발생하지 않도록 구현될 수 있다. 다른 예로, 스틱은 조작자에 의해 힘이 가해지는 경우, 힘이 가해진 방향으로 기계적인 움직임이 발생하도록 구현될 수도 있다.
6축 F/T 센서는 x, y, z의 3개의 축 방향으로 가해지는 힘 및 토크를 검출한다. 6축 F/T 센서의 출력 신호는 3개의 힘 신호(Fx, Fy, Fz)와 3개의 토크 신호(Tx, Ty, Tz)를 포함한다. 6축 F/T 센서의 출력 신호는 슬레이브 로봇의 제어부(220)로 제공된다.
도 2 및 도 3은 조작부(212, 212)가 수술기구 어셈블리(90) 근처 예를 들어, 제3 링크(80)에 배치된 모습을 보여주고 있다. 그러나 조작부(212, 212)의 위치는 이로 한정되는 것은 아니며, 슬레이브 로봇의 어디든 위치할 수 있다. 다른 예로, 조작부(212, 212)는 슬레이브 로봇과 하드웨어적으로 분리된 별도의 장치(예를 들어, 원격제어장치)에 마련될 수도 있다.
한편, 제3 링크(80)의 하단에는 RCM 포인트를 지시하기 위한 복수의 발광부가 구비된다. 복수의 발광부는 제3 링크(80)의 하단에, 제3 링크(80)의 원주를 따라 동일한 간격으로 배치된다. 예를 들어, 슬레이브 로봇에 3개의 발광부(291, 292, 293)가 마련되는 경우, 3개의 발광부(291, 292, 293)는 도 4에 도시된 바와 같이, 120도 간격으로 배치된다. 다른 예로, 슬레이브 로봇에 2개의 발광부(294, 295)가 마련되는 경우, 2개의 발광부(294, 295)는 도 5에 도시된 바와 같이, 180도 배치된다. 이하의 설명에서는 3개의 발광부가 구비되는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
복수의 발광부(291, 292, 293)는 RCM 포인트를 지시하기 위한 것이므로, 직진성이 강한 빛 예를 들어, 레이저 빔을 방출하는 발광소자로 구현된다. 그러나 개시된 발명은 이로 한정되는 것은 아니며, 레이저 빔 이외에도, 직진성이 강한 빛을 방출하는 다른 발광소자가 사용될 수도 있다.
복수의 발광부(291, 292, 293)는 복수의 발광부(291, 292, 293)에서 발광된 레이저 빔이 RCM 포인트에서 교차하도록 구비된다. 슬레이브 로봇의 주변에 위치한 조자자가 RCM 포인트를 직관적으로 인식할 수 있도록 하기 위해서 다양한 방법이 사용될 수 있다.
일 예로, 복수의 발광부(291, 292, 293)가 서로 다른 색상의 레이저 빔을 방출하도록 구현하는 방법이다. 예를 들어, 슬레이브 로봇에 3개의 발광부(291, 292, 293)가 구비되는 경우, 제1 발광부(291), 제2 발광부(292) 및 제3 발광부(293)가 각각 적색, 녹색 및 청색의 레이저 빔을 방출하도록 구현한다. 이 경우, 삼색의 레이저 빔이 교차하는 위치 즉, RCM 포인트는 흰색으로 나타난다.
다른 예로, 복수의 발광부(291, 292, 293)가 서로 동일한 색상의 레이저 빔을 방출하되, 복수의 발광부(291, 292, 293)에서 방출된 레이저 빔이 서로 다른 모양을 가지도록 구현하는 방법이다. 이를 위해 각 발광부(291, 292, 293)의 전방에 서로 다른 모양의 홀이 형성된 필터가 마련될 수 있다. 이 때, 필터에서 홀을 제외한 부분은 레이저 빔을 차단할 수 있도로 불투명하게 구현될 수 있다. 따라서, 발광부(291, 292, 293)에서 방출된 레이저 빔의 일부는 전방에 위치한 필터에 의해 차단되고, 일부는 필터의 홀을 통과하게 된다. 홀을 통과한 레이저 빔은 필터의 홀의 모양과 동일한 모양을 가지게 된다. 도 6은 제1 발광부(291), 제2 발광부(292) 및 제3 발광부(293)에 각각 마련된 필터를 통과한 레이저 빔의 모양이 원형, 십자형, 및 점 집합 모양인 경우를 도시하고 있다. 도 7은 제1 발광부(291) 및 제2 발광부(292)에 각각 마련된 필터를 통과한 레이저 빔의 모양이 원형 및 별모양인 경우를 도시하고 있다.
또 다른 예로, 복수의 발광부(291, 292, 293)가 서로 다른 색상의 레이저 빔을 방출하되, 복수의 발과부에서 방출된 레이저 빔이 서로 다른 모양을 가지도록 구현하는 방법도 가능하다. 예를 들어, 슬레이브 로봇에 3개의 발광부(291, 292, 293)가 마련되는 경우, 제1 발광부(291), 제2 발광부(292) 및 제3 발광부(293)가 각각 적색, 녹색 및 청색의 레이저 빔을 방출하도록 하고, 각 발광부(290)의 전방에 서로 다른 모양의 홀이 형성된 필터를 구비할 수 있다.
이하의 설명에서는 설명의 편의를 위하여 복수의 발광부(291, 292, 293)가 서로 다른 색상의 레이저 빔을 방출하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
다음으로, 도 8a 내지 도 8f를 참조하여, 슬레이브 로봇에서의 RCM 포인트 위치 셋팅 과정을 설명하기로 한다.
설명에 앞서, 환자의 복부에는 절개부위가 형성되며, 이 절개부위에는 트로카가 삽입되어 있는 상태임을 가정한다. 트로카는 중앙에 중공홀이 형성된 원통형의 형상을 가질 수 있다. 가이드 튜브는 트로카의 중공홀을 통해 환자의 복부로 삽입된다.
이러한 상태에서, RCM 포인트 위치 셋팅이 시작되면, 복수의 발광부(291, 292, 293)가 점등된다. 그러면, 복수의 발광부(291, 292, 293)에서는 서로 다른 색상의 레이저 빔이 방출된다. 방출된 서로 다른 색상의 레이저 빔들은 서로 교차하여, 도 8a에 도시된 바와 같이, RCM 포인트 지시하게 된다. 그러면 조작자는 복수의 발광부(291, 292, 293)에 의해 지시되는 RCM 포인트를 육안으로 확인할 수 있다.
이 후, 조작자는 제1 조작부(211)를 조작하여 슬레이브 로봇의 운동 모드를 병진 운동 모드로 설정한다.
그 다음, 조작자는 제2 조작부(212)를 조작하여, RCM 포인트의 x 좌표 및 y 좌표를 조절할 수 있다. 즉, 조작자는 도 8b와 같이, RCM 포인트가 트로카의 중심의 상부에 위치하도록 RCM 포인트의 x 좌표 및 y 좌표를 조절한다. 구체적으로, 조작자는 제2 조작부(212)에 x축 양의 방향으로 힘을 가하여, RCM 포인트의 x 좌표를 조절하고, 제2 조작부(212)에 y축의 음의 방향으로 힘을 가하여 RCM 포인트의 y 좌표를 조절한다. 여기서는 RCM 포인트의 x 좌표를 먼저 조절한 다음, y 좌표를 조절하는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 조작자는 y 좌표를 먼저 조절한 다음, x 좌표를 조절할 수도 있다.
이 후, 조작자는 제2 조작부(212)를 조작하여, RCM 포인트의 z 좌표를 조절할 수 있다. 즉, 조작자는 도 8c와 같이, 트로카의 중심보다 상부에 위치한 RCM 포인트가 트로카의 중심과 일치하도록 RCM 포인트의 z 좌표를 조절한다. 구체적으로, 조작자는 제2 조작부(212)에 z축 음(-)의 방향으로 힘을 가하여, RCM 포인트의 z 좌표를 조절한다.
도 8a 내지 도 8c를 참조한 설명에서는, RCM 포인트의 x 좌표 및 y 좌표를 조절한 후, RCM 포인트의 x 좌표를 조절하는 경우를 설명하였다. 그러나 RCM 포인트의 위치를 조절하는 과정은, 반드시 이러한 순서로 이루어지는 것은 아니다. RCM 포인트의 x 좌표, y 좌표 및 z 좌표 중에서 어느 좌표부터 조절한 것인지는 RCM 포인트의 초기 위치에 따라 달라질 수 있다. 구체적으로, 도 8a는 RCM 포인트의 초기 위치가 트로카의 상부에 위치한 경우를 도시하고 있다. 그러나 도 8a에 도시된 것과는 다르게, RCM 포인트의 초기 위치가 트로카보다 하부에 위치한 경우, 조작자는 RCM 포인트의 z 좌표를 먼저 조절할 수 있다. 즉, 조작자는 RCM 포인트가 트로카의 상부에 위치하도록 RCM 포인트의 z 좌표를 조절한 다음, RCM 포인트의 x 좌표 및 y 좌표 중 적어도 하나를 조절하여, RCM 포인트의 위치를 트로카의 중심과 일시킨다.
이처럼, RCM 포인트의 위치를 트로카의 중심과 일치시키기까지, 조작자는 RCM 포인트의 위치를 육안으로 확인하고, 확인 결과에 따라 RCM 포인트의 위치를 조절한다.
RCM 포인트의 위치가 트로카의 중심에 일치하게 되면, RCM 포인트 위치 셋팅은 종료된다. 실시예에 따르면, RCM 포인트 위치 셋팅이 종료되더라도, 복수의 발광부(291, 292, 293)에서는 지속적으로 레이저 빔을 방출할 수 있다. 이와 같은 경우, 수술기구 어셈블의 회전 운동으로 인해 RCM 포인트의 위치가 트로카의 중심으로부터 이탈하는지를 확인할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, RCM 포인트 위치 셋팅이 종료되는 경우, 복수의 발광부(290)는 소등될 수도 있다.
RCM 포인트 위치 셋팅이 종료되면, 도 8d와 같이, 수술기구 어셈블리(90)의 가이드 튜브(G)가 트로카로 삽입된다. 가이드 튜브(G)는 복수의 로봇식 수술기구를 환자의 복강 내로 진입시키기 위해 사용된다. 가이드 튜브(G)의 움직임은 액츄에이터를 이용하여 능동적으로 제어될 수 있다. 가이드 튜브(G)를 통해 수술기구를 복강 내로 진입시키는 방법은, 가이드 튜브(G)를 먼저 환자의 복강 내로 진입시킨 다음, 가이드 튜브(G)의 움직임을 고정시키고, 가이드 튜브의 내부(G)에 로봇식 수술기구를 삽입하여, 가이드 튜브(G)의 내벽을 따라 로봇식 수술기구를 이동시킴으로써, 로봇식 수술기구가 목표 부위에 도달하도록 할 수 있다. 또는, 가이드 튜브(G) 내에 로봇식 수술기구를 삽입시킨 상태로, 가이드 튜브(G)를 환자의 복강 내로 진입시키는 방법도 가능하다.
도 8d와 같이, 환자의 복강 내로 가이드 튜브(G) 및 수술기구가 삽입된 상태에서, 수술기구 어셈블리(90)는 롤 방향, 피치 방향 및 요 방향 중 적어도 하나의 방향으로 회전할 수 있다. 도 8e는 수술기구 어셈블리(90)가 롤 방향으로 회전한 경우를 도시하고 있다. 도 8f는 수술기구 어셈블리(90)가 롤 방향 및 피치 방향으로 회전한 경우를 도시하고 있다. RCM 포인트의 위치를 트로카의 중심과 정확히 일치시킨 상태이므로, 도 8e 및 도 8f에 도시된 바와 같이, 수술 도중 수술기구 어셈블리(90)가 회전하더라도, 수술기구 어셈블리(90)의 회전으로 인해 환자의 절개부위가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 또한, RCM 포인트 위치 세팅이 완료된 후에도, 복수의 발광부(290)는 점등된 상태로 유지될 수 있다. 이와 같이 하면, RCM 포인트의 위치가 셋팅된 위치에서 벗어난다 하더라도, 조작자가 이를 신속히 인지하여, 대응할 수 있다.
도 9는 슬레이브 로봇의 제어구성에 대한 일 실시예를 도시한 도면이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 슬레이브 로봇은 조작부(210), 제어부(220), 병진 구동부(230), 회전 구동부(240), 수술기구 어셈블리 구동부(250), 수신부(280), 송신부(260), 발광부(290) 및 저장부(270)를 포함할 수 있다.
조작부(210)는 조작자가 슬레이브 로봇의 RCM 포인트 위치 셋팅에 필요한 명령을 입력하는 부분이다. 앞서 설명한 바와 같이, 조작부(210)는 슬레이브 로봇의 운동 모드를 스위칭하기 위한 명령을 입력할 수 있는 제1 조작부(211), 및 RCM 포인트의 위치를 조절하기 위한 명령을 입력할 수 있는 제2 조작부(212)를 포함할 수 있다.
병진 구동부(230)는 슬레이브 로봇의 병진 운동을 담당한다. 병진 구동부(230)는 x축 구동부(231), y축 구동부(232) 및 z축 구동부(233)를 포함한다. x축 구동부(231), y축 구동부(232) 및 z축 구동부(233)는 앞서 도 3을 참조하여 설명하였으므로, 중복되는 설명을 생략하기로 한다.
회전 구동부(240)는 슬레이브 로봇의 회전 운동을 담당한다. 회전 구동부(240)는 롤 구동부(241), 피치 구동부(242) 및 요 구동부(243)를 포함한다. 앞서 도 2 및 도 3에서 설명한 바와 같이, 롤 구동부(241) 및 피치 구동부(242)는 제2 관절(50)에 마련되며, 요 구동부(243)는 제3 관절(70)에 마련된다.
수술기구 어셈블리 구동부(250)는 수술기구 어셈블리(90)에 구동력을 제공한다. 구체적으로, 원통형 케이싱 내에 구비된 수술기구에 구동력을 제공하여, 수술기구가 가이드 튜브(G)를 통해 환자의 절개부위로 삽입될 수 있도록 한다.
송신부(260)는 내시경에 의해 촬영된 영상 데이터 또는 슬레이브 로봇의 동작 상태에 관한 데이터를 마스터 콘솔(100)로 송신할 수 있다.
수신부(280)는 마스터 콘솔(100)로부터 제어신호를 수신할 수 있다. 수신된 제어신호는 제어부(220)로 제공된다.
제어부(220)는 조작부(210)를 통해 입력된 명령에 따라 RCM 포인트 위치 셋팅을 수행한다. 구체적으로, 제어부(220)는 RCM 포인트 위치 셋팅이 시작되면, 복수의 발광부(290)를 점등시킨다. 그 결과, 복수의 발광부(290)에서는 서로 다른 색상의 레이저 빔이 방출된다.
이 후, 제어부(220)는 제1 조작부(211)에 의한 입력 신호를 수신하고, 수신된 입력 신호의 종류를 판단한다.
판단 결과, 제1 조작부(211)에서 수신된 입력 신호가 슬레이브 로봇의 운동 모드를 병진 운동 모드로 설정하는 신호라면, 제어부(220)는 제2 조작부(212)에서 입력된 입력 신호에 따라 병진 구동부(230)를 구동할 수 있다. 이 때, 슬레이브 로봇의 운동 모드가 병진 운동 모드로 설정된 상태이므로, 조작자가 제2 조작부(212)를 조작하더라도, 슬레이브 로봇에는 회전 운동이 일어나지 않는다.
판단 결과, 제1 조작부(211)에서 수신된 입력 신호가 슬레이브 로봇의 운동 모드를 회전 운동 모드로 설정하는 신호라면, 제어부(220)는 제2 조작부(212)에서 입력된 입력 신호에 따라 회전 구동부(240)를 구동할 수 있다. 이 때, 슬레이브 로봇의 운동 모드가 회전 운동 모드로 설정된 상태이므로, 조작자가 제2 조작부(212)를 조작하더라도, 슬레이브 로봇에는 병진 운동이 일어나지 않는다.
RCM 포인트 위치 셋팅이 완료되면, 제어부(220)는 복수의 발광부(290)를 소등시킨다.
이후, 제어부(220)는 마스터 콘솔(100)로부터 수신한 제어신호에 따라 슬레이브 로봇의 각 구성요소들을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(220)는 환자의 절개부위로 가이드 튜브(G)를 삽입시키거나, 절개부위에 삽입된 가이드 튜브(G) 내로 복수의 수술기구를 삽입시킬 수 있다.
저장부(270)는 슬레이브 로봇의 동작을 제어하는데 필요한 정보, 데이터, 또는 알고리즘 등을 저장할 수 있다. 예를 들면, 저장부(270)는 RCM 포인트 위치 셋팅에 필요한 정보나 데이터를 저장할 수 있다. 이러한 저장부(270)는 비휘발성 메모리 소자, 휘발성 메모리 소자, 및 저장매체 중 적어도 하나로 구현될 수 있다. 그러나 상술한 예로 한정되는 것은 아니며, 저장부(270)는 당업계에 알려져 있는 임의의 다른 형태로 구현될 수도 있음은 물론이다.
발광부(290)는 제1 발광부(291), 제2 발광부(292) 및 제3 발광부(293)를 포함할 수 있다. 각각의 발광부(291, 292, 293)는 서로 다른 색상의 레이저 빔을 방출할 수 있다. 각각의 발광부(291, 292, 293)에서 방출된 레이저 빔은 RCM 포인트에서 서로 교차한다.
도 10은 슬레이브 로봇의 제어구성에 대한 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 슬레이브 로봇은 조작부(310), 제어부(320), 병진 구동부(330), 회전 구동부(340), 수술기구 어셈블리 구동부(350), 송신부(360), 발광부(390), 저장부(370) 및 수신부(380)를 포함할 수 있다.
도 10에 도시된 슬레이브 로봇의 대부분의 구성요소들은 도 9에 도시된 슬레이브 로봇의 대부분의 구성요소들과 거의 동일하다. 다만, 도 9는 조작부(210)가 슬레이브 로봇과 하드웨어적으로 일체형으로 형성되는 경우를 도시하고 있는데 비하여, 도 10은 조작부(310)가 슬레이브 로봇과 하드웨어적으로 분리형으로 형성되는 경우를 도시하고 있다. 이처럼 조작부(310)가 분리형으로 구현되는 경우, 조작부(310)에는 제1 조작부(311), 제2 조작부(312) 외에도 통신부(313)가 추가로 구비될 수 있다.
통신부(313)는 제1 조작부(311) 및 제2 조작부(312)에 의해 입력된 입력 신호를 슬레이브 로봇으로 전송하는 역할을 한다. 이 때, 통신부(313)는 제1 조작부(311) 또는 제2 조작부(312)에 의해 입력된 입력 신호를 무선 통신 또는 유선 통신을 통해 슬레이브 로봇으로 전송할 수 있다.
도 11은 도 9 또는 도 10에 도시된 슬레이브 로봇에서의 이루어지는 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
우선, 제어부(220)는 RCM 포인트 위치 셋팅이 시작되었는지를 판단한다(401).
일 예로, 이러한 판단은 RCM 포인트 위치 셋팅 시작 명령 입력 여부에 기초하여 이루어질 수 있다. 이 때, RCM 포인트 위치 셋팅 시작 명령은 마스터 콘솔(100)로부터 수신될 수 있다.
다른 예로, 상기 판단은 제1 조작부(211)의 상태 변화에 기초하여 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제1 조작부(211)가 3단 스위치로 구현되는 경우를 예로 들자. 이 때, 제1 조작부(211)의 상태가 제3 상태에서 제1 상태로 변경된다면, 제어부(220)는 RCM 포인트 위치 셋팅 시작 명령이 입력된 것으로 판단하고, RCM 포인트 위치 셋팅을 시작할 수 있다.
RCM 포인트 위치 셋팅이 시작되면, 복수의 발광부(290)를 점등시킨다(402). 복수의 발광부(290)는 서로 다른 색상의 레이저 빔을 방출하며, 방출된 레이저 빔은 RCM 포인트에서 교차한다.
이 후, 제1 조작부(211)에 의한 입력 신호를 수신한다(403). 수신된 입력 신호는 제1 조작부(211)에서 제어부(220)로 직접 수신된 것이거나(도 9 참조), 슬레이브 로봇의 수신부(280)를 통해 수신된 것일 수 있다(도 10 참조).
이 후, 제어부(220)는 수신된 입력 신호에 의해 슬레이브 로봇의 운동 모드가 병진 운동 모드로 설정되었는지를 판단한다(404).
슬레이브 로봇의 운동 모드가 병진 운동 모드로 설정된 경우(404, 예), 제어부(220)는 제2 조작부(212)에 의한 입력 신호를 수신한다(405).
그 다음, 수신된 입력 신호에 따라 병진 구동부(230)를 구동한다(406). 병진 구동부(230)를 구동하는 406 단계는 x축 구동부(231) 및 y축 구동부(232) 중 적어도 하나를 구동하는 단계와, z축 구동부(233)를 구동하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 두 단계의 실행 순서는 RCM 포인트의 초기 위치에 따라 변경될 수도 있다. 이처럼 병진 구동부(230)가 구동되도록 제2 조작부(212)를 제어함으로써, 조작자는 RCM 포인트의 위치를 트로카의 중심과 일치시킬 수 있다.
이 후, RCM 포인트 위치 셋팅이 완료되었는지를 판단한다(409).
일 예로, 상기 판단은 RCM 포인트 위치 셋팅 종료 명령 입력 여부에 기초하여 이루어질 수 있다. 이 때, RCM 포인트 위치 셋팅 종료 명령은 마스터 콘솔(100)로부터 수신될 수 있다.
다른 예로, 상기 판단은 슬레이브 로봇의 제1 조작부(211)의 상태 변화에 기초하여 이루어질 수 있다. 구체적으로, 제1 조작부(211)가 3단 스위치로 구현되는 경우를 예로 들자. 이 때, 제1 조작부(211)의 상태가 제1 상태에서 제3 상태로 변경된다면, 제어부(220)는 RCM 위치 셋팅 종료 명령이 입력된 것으로 판단하고, RCM 포인트 위치 셋팅을 종료할 수 있다.
409 단계의 판단 결과, RCM 포인트 위치 셋팅이 완료되지 않았다면, 402 내지 408 단계를 반복한다.
409 단계의 판단 결과, RCM 포인트 위치 셋팅이 완료되었다면, 제어부(220)는 마스터 콘솔(100)로부터 수신한 제어신호에 따라 슬레이브 로봇을 동직시킬 수 있다(410). 마스터 콘솔(100)로부터 수신한 제어신호는 수술기구 어셈블리(90)에서 선택된 수술기구의 움직임을 제어하기 위한 신호와, 수술기구 어셈블리(90)를 회전시키기 위한 신호 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
마스터 콘솔(100)로부터 수신한 제어신호에 따라 슬레이브 로봇을 제어하는 동안에도 발광부(290)는 점등된 상태로 유지될 수 있다. 이처럼 수술 중에도 발광부(290)를 점등된 상태로 유지하면, RCM 포인트가 셋팅된 위치를 벗어나더라도, 조작자가 이러한 사실을 신속히 인지할 수 있다. 실시예에 따라 409 단계와 410 단계 사이에는 발광부(290)를 소등하는 단계가 추가될 수도 있다.
한편, 404 단계의 판단 결과, 슬레이브 로봇의 운동 모드가 병진 운동 모드로 설정되지 않은 경우 즉, 슬레이브 로봇의 운동 모드가 회전 운동 모드로 설정된 경우(404, 아니오), 제어부(220)는 제2 조작부(212)에 의한 입력 신호를 수신한다(407). 이 때, 수신된 입력 신호는 제2 조작부(212)에서 제어부(220)로 직접 수신된 것이거나(도 9 참조), 슬레이브 로봇의 수신부(280)를 통해 수신된 것일 수 있다(도 10 참조).
그 다음, 제어부(220)는 수신된 입력 신호에 따라 회전 구동부(240)를 구동한다(408). 회전 운동부를 구동하는 408 단계는, 롤 구동부, 피치 구동부 및 요 구동부 중 적어도 하나를 구동하는 단계를 포함할 수 있다. 회전 구동부(240)를 구동함으로써, 수술기구 어셈블리(90)를 롤, 피치 및 요 방향 중 적어도 하나의 방향으로 회전시킬 수 있다.
도 12는 슬레이브 로봇의 제어구성에 대한 또 다른 실시예를 도시한 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 슬레이브 로봇은 촬영부(510), 제어부(520), 병진 구동부(530), 회전 구동부(540), 수술기구 어셈블리 구동부(550), 송신부(560), 발광부(590), 저장부(570) 및 수신부(580)를 포함할 수 있다.
도 12에 도시된 슬레이브 로봇의 대부분의 구성요소들은 도 9에 도시된 슬레이브 로봇의 대부분의 구성요소들과 거의 동일하다. 다만, 도 9는 슬레이브 로봇에 조작부(210)가 마련되는 경우를 도시하고 있는데 비하여, 도 12는 슬레이브 로봇에 조작부 대신 촬영부(510)가 마련된 경우를 도시하고 있다.
촬영부(510)는 복수의 발광부(290)처럼, 제3 링크(80)의 하단에 구비될 수 있다. 구체적으로, 촬영부(510)는 제3 링크(80)에 지면을 향하도록 구비되어, 촬영 범위에 해당하는 영상을 획득한다. 촬영부(510)에 의해 촬영된 영상에는, 복수의 발광 포인트, 복수의 발광부(290)에 의해 지시되는 RCM 포인트, 환자의 절개부위, 및 환자의 절개부위에 삽입된 트로카 중 적어도 하나가 포함될 수 있다. 여기서, 발광 포인트란, 복수의 발광부(290)에서 방출된 레이저 빔이 환자의 피부와 만나는 지점을 말한다.
제어부(520)는 촬영부로부터 수신한 영상을 분석하고, 분석 결과에 따라 RCM 포인트 위치 셋팅을 수행한다. 이를 위해 제어부(520)는 촬영부(510)로부터 수신한 영상에서, 트로카 및 복수의 발광 포인트를 검출한다. 그리고, 트로카의 위치와 복수의 발광 포인트의 위치를 비교한다. 이 후, 제어부(520)는 비교 결과에 따라 병진 구동부(530)를 구동한다. 제어부(520)는, 촬영부(510)에 의해 촬영된 영상을 분석한 결과, RCM 포인트의 위치가 트로카의 중심과 일치할 때까지, 영상 분석 및 영상 분석 결과에 따른 병진 구동부(530) 구동을 반복할 수 있다. 여기서, 영상 분석 결과에 따른 RCM 포인트 위치 셋팅에 대한 보다 구체적인 설명을 위해 도 13을 참조하기로 한다.
도 13은 도 12에 도시된 슬레이브 로봇에서의 RCM 포인트 위치 셋팅 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 13의 (A)는 복수의 발광부(290)에서 방출되는 서로 다른 색상의 레이저 빔, 및 서로 다른 색상의 레이저 빔에 의해 지시되는 RCM 포인트에 대한 평면도이다. 그리고 (B) 내지 (G)는 촬영부(510)에 의해 촬영된 영상을 시간 순서에 따라 나열한 것이다.
설명에 앞서, 환자의 절개부위에는 트로카가 삽입된 상태임을 가정한다. 또한, RCM 포인트의 초기 위치가 트로카의 중심으로부터 일정 간격 이격되어, 트로카의 상부에 위치하는 경우를 가정하기로 한다(도 8a 참조).
RCM 포인트 위치 셋팅이 시작된 후, 촬영부(510)에서 촬영된 영상을 도시하면 영상(B)와 같다. 영상(B)는 트로카 및 복수의 발광 포인트(PR, PG, PB)를 포함하는 것을 알 수 있다.
제어부(520)는 영상(B)를 분석하여, 트로카(T)와 복수의 발광 포인트(PR, PG, PB)를 검출한다. 그리고, 트로카(T)의 위치와 검출된 발광 포인트들(PR, PG, PB)의 위치를 비교한다. 비교 결과, 복수의 발광 포인트들(PR, PG, PB)은 트로카(T)의 중심으로부터 x축 음의 방향으로 일정 간격 이격되어 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 제어부(520)는 병진 구동부(530) 중에서 x축 구동부(531)를 구동하여, RCM 포인트의 x 좌표를 x축 양의 방향으로 이동시킨다. 이 때, 촬영부에서 촬영된 영상을 도시하면 영상(C)와 같다.
제어부(520)는 영상(C)를 분석하여, 트로카(T)와 복수의 발광 포인트(PR, PG, PB)를 검출한다. 그리고, 트로카(T)의 위치와 검출된 발광 포인트들(PR, PG, PB)의 위치를 비교한다. 비교 결과, 복수의 발광 포인트들(PR, PG, PB)은 트로카(T)의 외부에 위치한 것을 알 수 있다. 그리고 복수의 발광 포인트들(PR, PG, PB)의 위치가 복수의 발광부(590)의 위치와 반대로 나타나는 것을 알 수 있다. 이러한 비교 결과에 기초하여, 제어부(520)는 RCM 포인트의 위치가 트로카(T)보다 위쪽에 위치한 것으로 판단한다. 따라서, 제어부(520)는 병진 구동부(530) 중에서 z축 구동부(533)를 구동하여, RCM 포인트의 z 좌표를 z축 음의 방향으로 이동시킨다. 이 때, 촬영부에서 촬영된 영상을 도시하면 영상(D)와 같다.
제어부(520)는 영상(D)를 분석하여, 트로카(T)와 복수의 발광 포인트(PR, PG, PB)를 검출한다. 그리고, 트로카(T)의 위치와 검출된 발광 포인트들(PR, PG, PB)의 위치를 비교한다. 비교 결과, 복수의 발광 포인트들(PR, PG, PB)은 트로카(T)의 경계 상에 위치한 것을 알 수 있다. 그리고 복수의 발광 포인트들(PR, PG, PB)의 위치가 복수의 발광부(590)의 위치와 반대로 나타나는 것을 알 수 있다. 이러한 비교 결과에 기초하여, 제어부(520)는 RCM 포인트의 위치가 트로카(T)보다 여전히 위쪽에 위치한 것으로 판단한다. 따라서, 제어부(520)는 병진 구동부(530) 중에서 z축 구동부(533)를 구동하여, RCM 포인트의 z 좌표를 z축 음의 방향으로 이동시킨다. 이 때, 촬영부에서 촬영된 영상을 도시하면 영상(E)와 같다.
제어부(520)는 영상(E)를 분석하여, 트로카(T)와 복수의 발광 포인트(PR, PG, PB)를 검출한다. 그리고, 트로카(T)의 위치와 검출된 발광 포인트들(PR, PG, PB)의 위치를 비교한다. 비교 결과, 복수의 발광 포인트들(PR, PG, PB)은 트로카(T)의 경계 내부에 위치한 것을 알 수 있다. 그리고 복수의 발광 포인트들(PR, PG, PB)의 위치가 복수의 발광부(590)의 위치와 반대로 나타나는 것을 알 수 있다. 이러한 비교 결과에 기초하여, 제어부(520)는 RCM 포인트의 위치가 트로카(T)보다 여전히 위쪽에 위치한 것으로 판단한다. 따라서, 제어부(520)는 병진 구동부(530) 중에서 z축 구동부(533)를 구동하여, RCM 포인트의 z 좌표를 z축 음의 방향으로 이동시킨다. 이 때, 촬영부에서 촬영된 영상을 도시하면 영상(F)와 같다.
제어부(520)는 영상(F)를 분석하여, 트로카(T)와 복수의 발광 포인트(PR, PG, PB)를 검출한다. 그리고, 트로카(T)의 위치와 검출된 발광 포인트들(PR, PG, PB)의 위치를 비교한다. 비교 결과, 복수의 발광 포인트들(PR, PG, PB)은 트로카(T)의 경계 내부에 위치한 것을 알 수 있다. 그리고 복수의 발광 포인트들(PR, PG, PB)의 위치가 복수의 발광부(590)의 위치와 동일하게 나타나는 것을 알 수 있다. 이러한 비교 결과에 기초하여, 제어부(520)는 RCM 포인트의 위치가 트로카(T)보다 아래쪽에 위치한 것으로 판단한다. 따라서, 제어부(520)는 병진 구동부(230) 중에서 z축 구동부(233)를 구동하여, RCM 포인트의 z 좌표를 z축 양의 방향으로 이동시킨다. 이 때, 촬영부에서 촬영된 영상을 도시하면 영상(G)와 같다.
제어부(520)는 영상(G)를 분석하여, 트로카(T)와 복수의 발광 포인트(PR, PG, PB)를 검출한다. 그리고, 트로카(T)의 위치와 검출된 발광 포인트들(PR, PG, PB)의 위치를 비교한다. 비교 결과, 이전 영상들과는 다르게, 하나의 발광 포인트가 검출된 것을 알 수 있다. 검출된 발광 포인트가 하나이므로, 검출된 발광 포인트는 곧 RCM 포인트(PRCM)임을 알 수 있다. 또한, RCM 포인트(PRCM)는 트로카(T)의 중심과 일치하는 것을 알 수 있다. 이러한 비교 결과에 기초하여, 제어부(520)는 RCM 포인트의 위치가 트로카(T)의 중심과 일치한 것으로 판단한다. 따라서, 제어부(520)는 RCM 포인트 위치 셋팅을 종료한다.
RCM 포인트 위치 셋팅이 종료된 후에도 복수의 발광부(590)는 점등된 상태로 유지될 수 있다. 이와 같이 하면, RCM 포인트의 위치가 셋팅된 위치에서 벗어난다 하더라도, 조작자가 이를 신속히 인지하여, 대응할 수 있다.
도 14는 도 12에 도시된 슬레이브 로봇에서의 제어 방법을 도시한 흐름도이다.
우선, 제어부(220)는 RCM 포인트 위치 셋팅이 시작되었는지를 판단한다(601). 이러한 판단은 RCM 포인트 위치 셋팅 시작 명령 입력 여부에 기초하여 이루어질 수 있다. 이 때, RCM 포인트 위치 셋팅 시작 명령은 마스터 콘솔(100)로부터 수신될 수 있다.
RCM 포인트 위치 셋팅이 시작되면(601, 예), 제어부(220)는 복수의 발광부(290)를 점등시킨다(602). 복수의 발광부(290)는 서로 다른 색상의 레이저 빔을 방출하며, 방출된 레이저 빔은 RCM 포인트에서 교차한다.
이 후, 제어부(220)는 촬영부에서 촬영된 영상을 수신한다(603).
그리고 수신한 영상에서 트로카 및 복수의 발광 포인트를 검출한다(604).
그리고 제어부(220)는 검출된 트로카의 위치 및 복수의 발광 포인트의 위치를 비교하고(605), 비교 결과에 따라 병진 구동부(230)를 구동한다(606).
이 후, 제어부(220)는 촬영부에서 촬영된 영상을 수신하고, 수신된 영상을 분석하여, 트로카의 중심과 RCM 포인트가 일치하는지를 판단한다(607).
607 단계에서의 판단 결과, 트로카의 중심과 RCM 포인트가 일치하지 않는다면(607, 아니오), 603 내지 606 단계를 반복한다. 예를 들면, 촬영된 영상에서 복수의 발광 포인트가 검출되었다면, 이는 RCM 포인트가 트로카의 중심과 일치하는 않는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 촬영된 영상에서 하나의 발광 포인트 즉, RCM 포인트가 검출되었다 할지라도, 검출된 RCM 포인트의 위치가 트로카의 중심과 일치하지 않는다면, 제어부(220)는 603 단계 내지 606 단계를 반복한다.
607 단계에서의 판단 결과, 트로카의 중심과 RCM 포인트가 일치한다면(607, 예), 제어부(220)는 RCM 포인트 위치 셋팅을 종료한다. 그리고, 마스터 콘솔(100)로부터 수신한 제어신호에 따라 슬레이브 로봇을 동작시킬 수 있다(608).
이상으로 본 발명의 실시예들을 설명하였다. 전술한 실시예들에 더하여, 본 발명의 실시예들은 전술한 실시예의 적어도 하나의 처리 요소를 제어하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 코드/명령을 포함하는 매체 예를 들면, 컴퓨터 판독 가능한 매체를 통해 구현될 수도 있다. 상기 매체는 상기 컴퓨터 판독 가능한 코드의 저장 및/또는 전송을 가능하게 하는 매체/매체들에 대응할 수 있다.
상기 컴퓨터 판독 가능한 코드는, 매체에 기록될 수 있을 뿐만 아니라, 인터넷을 통해 전송될 수도 있는데, 상기 매체는 예를 들어, 마그네틱 저장 매체(예를 들면, ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학 기록 매체(예를 들면, CD-ROM, Blu-Ray, DVD)와 같은 기록 매체, 반송파(carrier wave)와 같은 전송매체를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따라 상기 매체는 합성 신호 또는 비트스트림(bitstream)과 같은 신호일 수도 있다. 상기 매체들은 분산 네트워크일 수도 있으므로, 컴퓨터로 읽을 수 있는 코드는 분산 방식으로 저장/전송되고 실행될 수 있다. 또한 더 나아가, 단지 일 예로써, 처리 요소는 프로세서 또는 컴퓨터 프로세서를 포함할 수 있고, 상기 처리 요소는 하나의 디바이스 내에 분산 및/또는 포함될 수 있다.
이상과 같이 예시된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 마스터 콘솔
200: 슬레이브 로봇
30: 제1 관절
40: 제1 링크
50: 제2 관절
60: 제2 링크
70: 제3 관절
80: 제3 링크

Claims (20)

  1. 제1 관절에 의해 몸체에 수직한 방향으로 결합되는 직선형의 제1 링크;
    제2 관절에 의해 상기 제1 링크의 선단에 결합되는 곡선형의 제2 링크;
    제3 관절에 의해 상기 제2 링크의 선단에 결합된 원통형의 제3 링크;
    상기 제3 링크의 하단에 상기 제3 링크의 원주를 따라 배치되며 RCM(Remote Center Motion) 포인트를 향하여 발광하는 복수의 발광부; 및
    상기 RCM 포인트의 위치를 조절하는 제어부를 포함하는, 싱글 포트 수술 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서,
    조작부를 더 포함하며,
    상기 조작부는
    상기 제3 링크의 상부에 결합된 수술기구 어셈블리의 운동 모드를 병진 운동 모드 또는 회전 운동 모드로 설정하는 제1 조작부; 및
    상기 수술기구 어셈블리를 병진 운동시키는 명령, 또는 상기 RCM 포인트를 기준으로 상기 수술기구 어셈블리를 회전 운동시키는 명령을 입력받는 제2 조작부를 포함하는, 싱글 포트 수술 로봇.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 조작부에는 조작자에 의해 가해진 힘을 감지하는 F/T 센서가 구비되고
    상기 제어부는 상기 제2 조작부로부터 입력된 명령에 따라 상기 RCM 포인트의 위치를 조절하는, 싱글 포트 수술 로봇.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 조작부는, 상기 싱글 포트 수술 로봇과 하드웨어적으로 별도로 구현되는, 싱글 포트 수술 로봇.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 발광부는 서로 다른 색상의 빛을 방출하는, 싱글 포트 수술 로봇.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 발광부의 전방에는 서로 다른 모양의 홀이 형성된 필터가 마련되는, 싱글 포트 수술 로봇.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 링크의 하단에 구비되어, 촬영 범위에 해당하는 영상을 획득하는 촬영부를 더 포함하며,
    상기 촬영된 영상은 상기 복수의 발광부에 의한 복수의 발광 포인트, 상기 RCM 포인트, 및 환자의 절개부위에 삽입된 트로카 중 적어도 하나를 포함하는, 싱글 포트 수술 로봇.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 촬영된 영상에서 상기 트로카, 상기 복수의 발광 포인트 및 상기 RCM 포인트 중 적어도 하나를 검출하고, 검출 결과에 기초하여 상기 RCM 포인트의 위치를 자동으로 조절하는, 싱글 포트 수술 로봇.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 검출된 복수의 발광 포인트가 상기 트로카의 외부에 위치한 경우, 상기 RCM 포인트의 x 좌표 및 y 좌표 중 적어도 하나를 조절하는, 싱글 포트 수술 로봇.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 검출된 복수의 발광 포인트의 위치와 상기 복수의 발광부의 위치를 비교한 결과에 따라, 상기 RCM 포인트의 z 좌표를 조절하는, 싱글 포트 수술 로봇.
  11. 원통형의 링크의 원주를 따라 배치되며 RCM(Remote Center Motion) 포인트를 향하여 발광하는 복수의 발광부를 동작시키는 단계; 및
    상기 RCM 포인트의 위치를 조절하는 단계를 포함하는, 싱글 포트 수술 로봇 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 링크의 상부에 결합된 수술기구 어셈블리의 운동 모드를 병진 운동 모드로 설정하는 명령을 제1 조작부로부터 수신하는 단계를 더 포함하는, 싱글 포트 수술 로봇 제어 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 RCM 포인트의 위치를 조절하는 단계는
    제2 조작부를 통해 입력된 명령에 따라 상기 수술기구 어셈블리를 병진 운동시켜, 상기 RCM 포인트의 위치를 조절하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 조작부에는 조작자에 의해 가해진 힘을 감지하는 F/T 센서가 구비되는, 싱글 포트 수술 로봇 제어 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 조작부 및 상기 제2 조작부 중 적어도 하나는
    상기 싱글 포트 수술 로봇과 하드웨어적으로 별도로 구현되는, 싱글 포트 수술 로봇 제어 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 발광부는 서로 다른 색상의 빛을 방출하는, 싱글 포트 수술 로봇 제어 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 복수의 발광부의 전방에는 서로 다른 모양의 홀이 형성된 필터가 마련되는, 싱글 포트 수술 로봇 제어 방법.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 링크의 하단에 구비된 촬영부에서 촬영 범위에 해당하는 영상을 획득하는 단계를 더 포함하며,
    상기 촬영된 영상은 상기 복수의 발광부에 의한 복수의 발광 포인트, 상기 RCM 포인트, 및 환자의 절개부위에 삽입된 트로카 중 적어도 하나를 포함하는, 싱글 포트 수술 로봇 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 RCM 포인트의 위치를 조절하는 단계는
    상기 촬영된 영상에서 상기 트로카, 상기 복수의 발광 포인트 및 상기 RCM 포인트 중 적어도 하나를 검출하는 단계; 및
    상기 검출 결과에 기초하여 상기 RCM 포인트의 위치를 자동으로 조절하는 단계를 포함하는, 싱글 포트 수술 로봇 제어 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 RCM 포인트의 위치를 자동으로 조절하는 단계는
    상기 검출된 복수의 발광 포인트가 상기 트로카의 외부에 위치한 경우, 상기 RCM 포인트의 x 좌표 및 y 좌표 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 포함하는, 싱글 포트 수술 로봇 제어 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 RCM 포인트의 위치를 자동으로 조절하는 단계는
    상기 검출된 복수의 발광 포인트의 위치와 상기 복수의 발광부의 위치를 비교한 결과에 따라, 상기 RCM 포인트의 z 좌표를 조절하는 단계를 포함하는, 싱글 포트 수술 로봇 제어 방법.
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