KR20170104987A - 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체 - Google Patents

힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체 Download PDF

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KR20170104987A
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Abstract

힘 제어 로봇(12)을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10, 110, 210)는 힘 제어 로봇(12)의 아암(14)에 동작가능하게 부착하기 위한 단부 이펙터(22, 122, 222)로서, 단부 이펙터(22, 122, 222)는 사용자의 손으로 쥐어지도록 적응된 쥠 부분(36, 136, 236)을 포함하는, 단부 이펙터(22, 122, 222); 및 쥠 부분(36, 136, 236)과 로봇(12)의 아암(14) 사이에 배치하기 위한 힘/토크 센서(42, 142, 242)로서, 힘/토크 센서(42, 142, 242)는 로봇(12)의 아암(14)에 고정하기 위한 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44, 144, 244), 쥠 부분(36, 136, 236)에 동작가능하게 부착되고 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44, 144, 244)에 대해 이동가능한 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48, 148, 248), 및 수술 툴의 사용자 제어된 위치 지정을 위해 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48, 148, 248)에 인가된 부하들에 반응하기 위해 및 대응하는 출력 신호들을 생성하기 위해 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44, 144, 244)와 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48, 148, 248) 사이에 배치된 트랜스듀서(45, 145, 245)를 갖고, 트랜스듀서(45, 145, 245)는 높은 부하들을 위해 우회하는, 힘/토크 센서(42, 142, 242)를 포함한다.

Description

힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체{ISOLATED FORCE/TORQUE SENSOR ASSEMBLY FOR FORCE CONTROLLED ROBOT}
본 출원은 2015년 1월 9일에 출원된 계류중인 미국 가특허 출원 62/101,647과, 2016년 1월 7일에 출원된 미국 가특허 출원 14/990,513의 이익을 주장하고, 이들 출원의 전체 개시는 참고용으로 병합된다.
본 발명은 일반적으로 힘 제어 로봇을 위한 힘/토크 센서 조립체에 관한 것이다.
의사들은 수술 절차들의 수행을 보조하기 위해 로봇 시스템들을 이용하는 것이 유용하다는 것을 발견하였다. 그러한 로봇 시스템들은 이동 가능한 아암과 아암의 단부에서의 단부 이펙터를 갖는 힘 제어 로봇을 포함할 수 있다. 일반적으로, 수술 툴은 단부 이펙터에 부착된다. 툴은 수술 부위에 적용되도록 설계된다. 일반적으로, 제어기는 수술 부위에 높은 정밀도로 툴을 위치시키기 위해 아암의 이동을 조절한다. 힘 제어 로봇의 최적의 제어는, 사용자가 로봇과 상호 작용하는 장소에서 사용자에 의해 인가된 힘을 직접 감지함으로써 달성된다. 이것은 일반적으로 단부 이펙터 자체의 단부 이펙터/로봇 아암 인터페이스 또는 부분에 있다.
많은 로봇 시스템들의 구성 요소는 힘/토크 센서이다. 힘/토크 센서는 일반적으로 아암의 자유 단부와 툴 사이에 부착된다. 힘/토크 센서는 툴에 인가되는 힘 및 토크를 모니터링한다. 이들은 조직에 대해 가압하는 툴의 결과로서 툴에 인가되는 힘 및 토크일 수 있다. 이들은 또한 툴의 위치 및/또는 배향(orientation)을 설정하기 위해 사용자가 인가하는 힘 및 토크일 수 있다. 힘/토크 센서에 의해 출력된 신호들은 제어기에 의해 수신된다. 제어기는 툴을 위한 목표 위치를 결정하기 위해 이들 신호들을 이용한다. 결정된 목표 위치에 기초하여, 제어기는, 툴이 목표 위치로 이동되도록 아암을 진행하기 위해 작동한다.
툴에 인가된 모든 힘 및 토크가 측정되는 것을 보장하기 위해, 6개의 구성 요소 힘/토크 센서를 제공하는 것이 일반적인 실시이다. 이러한 유형의 힘/토크 센서는 3개의 축들을 따라 툴에 인가된 힘과, 3개의 축 주위에서 툴에 인가된 토크를 측정한다.
5개의 구성 요소 힘/토크 센서의 한 가지 유형은 또한 힘/토크 트랜스듀서로서 알려져 있다. 일반적인 힘/토크 트랜스듀서는 한 쌍의 센서 부재들을 포함하는데, 하나는 로봇 아암에 부착하기 위한 것이고, 하나는 단부 이펙터에 부착하기 위한 것이다. 복수의 빔들은 센서 부재들 사이에 유연하게 장착되고, 하나 이상의 스트레인 게이지들은 각 빔과 연관된다. 각 스트레인 게이지는, 스트레인 게이지가 연관되는 빔의 굴곡에 비례하는 전기 신호를 생성한다. 스트레인 게이지들로부터의 출력 신호들은 측정된 힘 및 토크를 산출하는 알고리즘으로의 입력 변수들이다.
상기 힘 제어 로봇의 한 가지 단점은, 힘/토크 센서가 사용자에 의해 제공된 힘들 외에도 툴에 부과된 모든 다른 힘들을 받기 쉽고, 이들 다른 힘들은 힘/토크 센서의 동작 범위를 초과할 수 있는 범위에 있을 수 있거나, 심지어 힘/토크 센서에 손상을 줄 정도로 충분히 높을 수 있다. 이것은, 힘 제어 로봇의 유즈-케이스(use-case)가 전체 고관절 치환술에서 비구컵에 충격을 주는 것과 같이 높은 충격 절차를 위한 수동 위치 지정기(positioner)일 때 특히 그러하다. 이러한 응용에서, 사용자는 로봇을 정확한 위치로 안내하여, 전형적인 힘 제어를 이용하여 임팩터(impactor)를 유지하고, 그런 후에 해머로 툴에 수동으로 충격을 주어, 힘/토크 센서에 충격 힘을 가한다. 그러므로, 충격 힘이 힘/토크 센서에 부과되지 않도록 힘/토크 센서를 격리하는 힘 제어 로봇을 위한 힘/토크 센서를 제공하는 것이 해당 기술 분야에서 필요하다.
따라서, 하나의 실시예에서, 본 발명은 힘 제어 로봇의 아암에 동작가능하게 부착하기 위한 단부 이펙터를 포함하는 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체를 제공한다. 단부 이펙터는 사용자의 손으로 쥐어지도록 적응된 쥠(gripping) 부분을 갖는다. 격리된 힘/토크 센서 조립체는 또한 쥠 부분과 로봇의 아암 사이에 배치하기 위한 힘/토크 센서를 포함한다. 힘/토크 센서는 로봇의 아암에 부착하기 위한 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스, 쥠 부분에 동작가능하게 부착된 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스, 및 수술 툴의 사용자 제어된 위치 지정을 위해 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스에 인가된 부하에 반응하고 대응하는 출력 신호들을 생성하기 위해 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스와 낮은 힘 단부 이펙트 인터페이스 사이에 배치된 트랜스듀서를 갖고, 트랜스듀서는 높은 부하에 대해 우회된다.
다른 실시예에서, 본 발명은 힘 제어 로봇의 아암에 동작가능하게 부착하기 위해 단부 이펙터를 포함하는 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체를 제공한다. 단부 이펙터는 사용자의 손으로 쥐어지도록 적응된 쥠 부분과, 쥠 부분으로부터 연장하는 샤프트 부분을 갖는다. 힘/토크 센서는 로봇의 아암에 부착하기 위한 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스, 샤프트 부분에 부착된 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스, 및 대응하는 출력 신호들을 생성하기 위해 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스에 인가된 부하들에 반응하기 위해 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스와 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스 사이에 배치된 트랜스듀서를 갖는다.
다른 실시예에서, 본 발명은 힘 제어 로봇의 아암에 동작가능하게 부착하기 위해 단부 이펙터를 포함하는 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체를 제공한다. 단부 이펙터는 사용자의 손으로 쥐어지도록 적응된 쥠 부분을 갖는다. 힘/토크 센서는 로봇의 아암에 부착하기 위한 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스, 및 쥠 부분의 일단부에 부착된 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스를 갖는다. 쥠 부분은 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스와 함께 부유한다. 힘/토크 센서는 또한 대응하는 출력 신호들을 생성하기 위해 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스에 인가된 부하에 반응하기 위해 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스와 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스 사이에 배치된 트랜스듀서를 포함한다.
다른 실시예에서, 본 발명은 힘 제어 로봇의 아암에 동작가능하게 부착하기 위한 단부 이펙터를 포함하는 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체를 제공한다. 단부 이펙터는 사용자의 손으로 쥐어지도록 적응된 쥠 부분과, 쥠 부분으로부터 연장하는 샤프트 부분을 갖는다. 힘/토크 센서는 로봇의 아암에 부착하기 위한 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스, 샤프트 부분에 부착된 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스, 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스와 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스 사이로 연장하는 복수의 빔들, 및 대응하는 출력 신호들을 위해 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스에 인가된 부하에 반응하기 위해 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스와 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스 사이에 배치된 트랜스듀서를 갖는다.
본 발명의 다른 특징들 및 장점들은, 첨부 도면들과 연계하여 취해진 후속 설명을 읽은 후에 이러한 다른 특징들 및 장점들이 더 잘 이해되기 때문에 쉽게 인식될 것이다.
도 1은 힘 제어 로봇과의 동작 관계로 도시된, 본 발명에 따른 격리된 힘/토크 센서 조립체의 일실시예의 사시도.
도 2는 힘 제어 로봇과의 동작 관계로 도시된, 본 발명에 따른 격리된 힘/토크 센서 조립체의 다른 실시예의 사시도.
도 3은 힘 제어 로봇과의 동작 관계로 도시된, 본 발명에 따른 격리된 힘/토크 센서 조립체의 또 다른 실시예의 사시도.
도면들, 특히 도 1을 참조하면, 본 발명에따라 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)의 일실시예는 일반적으로 12로 표시된 로봇과의 동작 관계로 도시된다. 일실시예에서, 로봇(12)은 힘 제어된 유형이고, 로봇(12)의 바디(미도시)로부터 연장하는 로봇 아암(14)을 포함한다. 로봇(12)은 또한 로봇 아암(14)의 단부에 부착된, 일반적으로 16으로 표시된 손목 조인트를 포함한다. 이 실시예에서, 손목 조인트(16)는 로봇 아암(14)에 부착된 브라킷(18)을 포함한다. 브라킷(18)은 일반적으로 "U" 형상이다. 손목 조인트(16)는 또한 브라킷(18)에 선회가능하게 연결된 플랜지(20)를 포함한다. 플랜지(20)는 일반적으로 직사각형 형상이지만, 임의의 적합한 형상일 수 있다. 플랜지(20)는 브라킷(18)의 개구부(opening)에 배치되고, 핀(미도시)과 같은 적합한 메커니즘에 의해 브라킷(18)에 선회가능하게 연결된다. 플랜지(20)가 브라킷(18)에 대해 선회가거나 회전하는 것이 인식되어야 한다. 플랜지(20)가 플랜지(20)를 선회하기 위해 브라킷(18)에 접지되는 인코더, 모터, 및 기어박스와 같은 엑추에이터(actuator)(미도시)에 의해 제어된다는 것이 또한 인식되어야 한다.
일실시예에서, 로봇(12)은 손목 조인트(16)에 장착된, 일반적으로 점선으로 22로 표시된 단부 이펙터를 더 포함한다. 단부 이펙터(22)는 툴 홀더 또는 가이드(24)를 포함한다. 가이드(24)는 축방향으로 연장하는 가이드 부분(26)을 포함한다. 가이드 부분(26)은 일반적으로 원통형 형상이다. 가이드 부분(26)은, 리머(reamer) 또는 충격기(impacter)(I)와 같은 툴이 이를 통해 연장하도록 하기 위해 축방향으로 연장하는 애퍼처(aperture)(28)를 포함한다. 가이드(24)는 또한 가이드 부분(26)으로부터 방사상으로 연장하는 지지 부분(30)을 포함한다. 일실시예에서, 지지 부분(30)은 가이드 부분(26)의 상부 단부로부터 연장한다. 가이드(24)는 손목 조인트(16)의 플랜지(20)에 부착하기 위해 지지 부분(30)으로부터 연장하는 장착 부분(32)을 더 포함한다. 장착 부분(32)은 패스너들(미도시)과 같은 적합한 메커니즘에 의해 플랜지(20)에 장착될 수 있다. 가이드(24)는 단일의 강성 바디를 형성하기 위해 일체형, 단일형, 및/또는 하나의-부품이다. 가이드(24)가 고관절 치환술 동안 리머 또는 충격기와 같은 툴을 삽입하기 위해 사용자(미도시)에 의해 사용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)는 가이드(24)와 동작가능하게 협력하는, 일반적으로 34로 표시된 사용자 인터페이스를 포함한다. 일실시예에서, 사용자 인터페이스(34)는, 사용자의 손이 사용자 인터페이스(34)를 쥐도록 하기 위해 축방향으로 연장하는 쥠 부분(36)을 포함한다. 쥠 부분(36)은 일반적으로 원통형 형상이다. 쥠 부분(36)은, 가이드(24)의 가이드 부분(26)이 이를 통해 연장하도록 하기 위해 이를 통해 축방향으로 연장하는 애퍼처(38)를 포함한다. 사용자 인터페이스(34)는 또한 쥠 부분(36)으로부터 방사상으로 연장하는 샤프트 부분(40)을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(34)는 단일의 강성 바디를 형성하기 위해 일체형, 단일형, 및/또는 하나의-부품이다. 쥠 부분(36)이 가이드(24)의 가이드 부분(26) 주위에 100% 유격(clearance)을 갖는다는 것이 이해되어야 한다. 사용자 인터페이스(34)가 사용자의 손으로 쥐어지기 위해 성형된다는 것이 또한 이해되어야 한다.
도 1을 참조하면, 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)는 일반적으로 가상선으로 42로 표시된 힘/토크 센서를 포함한다. 도시된 바와 같이, 힘/토크 센서(42)는 사용자 인터페이스(34)에 인가된 부하에 반응하도록 제공된다. 부하는, 사용자가 가이드(24)의 위치 및/또는 배향을 설정하기를 원할 때 사용자에 의해 사용자 인터페이스(34)에 인가된 힘 및 토크를 포함한다. 로봇 제어기(미도시)가 힘/토크 센서(42)에 의해 측정된 힘 및 토크에 기초하여 로봇 아암(14) 및 손목 조인트(16), 및 이에 따라 가이드(24)의 위치를 설정하는 것이 인식되어야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 힘/토크 센서(42)는 로봇 아암(14)과 사용자 인터페이스(34) 사이에서 작용한다. 힘/토크 센서(42)는 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44), 트랜스듀서(45), 및 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48)를 포함한다. 인터페이스들(44 및 48)은 로봇 아암(14)과 사용자 인터페이스(34) 사이의 동작을 위해 힘/토크 센서(42)를 지지한다. 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44)는 가이드(24) 또는 단부 이펙터(22)의 부분일 수 있다. 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48)는 사용자 인터페이스(34)의 부분일 수 있다. 힘/토크 센서(42)가 6개의 축 힘 트랜스듀서 유형이라는 것이 인식되어야 한다. 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44)가 가이드(24)의 장착 부분(32)에 연결될 수 있거나 이와 일체화될 수 있다는 것이 또한 인식되어야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44)는 패스너들(미도시)과 같은 적합한 메커니즘에 의해 로봇(12)의 플랜지(20)에 장착된 플레이트이다. 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48)는 사용자 인터페이스(34)에 장착되거나, 이와 일체화된다. 트랜스듀서(45)는 인터페이스들(44 및 48) 사이에 배치된다.
트랜스듀서(45)는 패스너들(미도시)과 같은 적합한 메커니즘에 의해 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44)에 고정된 제 1 센서 플레이트와 같은 제 1 센서 부재(46)를 포함한다. 트랜스듀서(44)는 또한 패스너들(미도시)과 같은 적합한 메커니즘에 의해 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48)에 고정된 제 2 센서와 같은 제 2 센서 부재(47)를 포함한다. 복수의 빔(미도시)들은 제 1 센서 부재(46)와 제 2 센서 부재(47) 사이에 유연하게 장착된다. 하나 이상의 스트레인 게이지(미도시)들은 각 빔과 연관된다. 각 스트레인 게이지는, 스트레인 게이지가 연관되는 빔의 굴곡에 비례하는 전기 신호를 생성한다. 트랜스듀서(45)는 실리콘 스트레인 게이지 유형일 수 있다. 그러한 트랜스듀서(45)는 노스 캐롤라이나, 에이펙스 소재의 ATI Industrial Automation으로부터 상업적으로 이용가능하다. 트랜스듀서(45)는 케이블류에 의해 힘/토크 제어기(미도시) 또는 로봇 제어기에 연결된다.
높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44)가 로봇 아암(14)에 기계적으로 접지되어, 임의의 힘 및/또는 토크가 가이드(24)에 인가될 때 힘/토크 센서(42)의 트랜스듀서(45)를 우회한다는 것이 인식되어야 한다. 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48)가 미세한 모션 제어를 위해 힘/토크 센서(42)에 기계적으로 부착된다는 것이 또한 인식되어야 한다. 제 1 센서 부재(46)가 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44)에 일체화될 수 있고, 제 2 센서 부재(47)가 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스에 일체화될 수 있다는 것이 인식되어야 한다. 힘/토크 센서(42)가 단부 이펙터(22)가 아니라 로봇(12)에 일체화될 수 있다는 것이 또한 추가로 인식되어야 한다.
더욱이, 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)는 총 힘을 계산하기 위해 제 1 힘/토크 센서(42)의 손 힘에 추가된 것과 다른 힘을 측정하기 위해 가이드(24) 상에 위치된 제 2 힘/토크 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 동일한 방식으로, 제 2 힘/토크 센서는 총 힘을 측정하기 위해 플랜지(20)의 단부에 직접 위치될 수 있고, 총 힘으로부터 제 1 힘/토크 센서(42)의 손 힘을 감산함으로써 총 힘을 계산할 수 있다.
격리된 힘/토크 센서 조립체(10)는, 부하가 사용자 인터페이스(34)에 인가될 때 부하를 받은 상태에 있는 것으로 고려된다. 부하(예를 들어, 힘/또는 토크)가 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)에 인가될 때, 인터페이스들(44 및 48)은 서로에 대한 6개의 배치 유형들로 맞물릴 수 있다. 이동들 중 3개는 x-축, 임의로, 인터페이스들(44 및 48)을 통한 수평축을 따라, 그리고 y-축, 임의로, 인터페이스들(44 및 48)을 통한 수직축을 따라, 그리고 z-축, 임의로 도 1의 안팎으로 연장하는 인터페이스들(44 및 48)의 중심을 통하는 축을 따라 병진 이동한다. 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48)는 또한 각 위에서 식별된 축들 주위에서 적어도 약간의 회전 이동에 관여할 수 있다. 일반적으로 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)에 대한 힘 및 토크의 인가의 결과로서, 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48)는 이들 여러 이동들에 관여한다.
하나의 응용에서, 사용자(미도시)는 비구컵 임플란트(미도시)를 위한 환자(미도시)의 고관절 소켓(hip socket)(미도시)의 뼈(미도시)를 리밍(ream out)하기 위해 가이드(24)의 가이드 부분(26)의 애퍼처(28)를 통해 리머(미도시)를 배치할 수 있다. 일단 완료되면, 사용자는 비구컵 임플란트를 고관절 소켓에 위치시킬 수 있다. 사용자는 그런 후에 가이드(24)의 가이드 부분(26)의 애퍼처(28)를 통한 충격기(I)와 같은 툴을 배치할 수 있고, 해머(미도시)로 충격기(I)에 충격을 가할 수 있다. 사용자는 비구컵 임플란트를 적소에 설정하기 위해 로봇(12)을 진동 모드로 이용할 수 있다. 해머로 충격기(I)에 충격을 가할 때, 높은 힘은 가이드(24)에 부과될 수 있다. 이들 높은 힘은 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44)로 인해 접지된다. 이들 힘은 또한 가이드 부분(26)과 쥠 부분(36) 사이의 유격으로 인해 트랜스듀서(45)를 우회한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따라 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)의 다른 실시예가 도시된다. 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)의 유사한 부분들은 백만(100)만큼 증가된 유사한 도면 부호들을 갖는다. 이 실시예에서, 격리된 힘/토크 센서 조립체(110)는 사용자 인터페이스(134)에 일체화된 힘/토크 센서(142)를 포함한다. 단부 이펙터(122)는 애퍼처(128)를 갖는 가이드 부분(126), 지지 부분(130), 및 장착 부분(132)을 갖는 가이드(124)를 포함한다. 사용자 인터페이스(134)는 가이드(124)의 가이드 부분(126) 주위에 배치된 쥠 부분(136)을 포함한다. 가이드 부분(126)과 쥠 부분(136) 사이에 백%(100%) 유격이 있다. 힘/토크 센서(142)는 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(144), 트랜스듀서(145), 및 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(148)를 포함한다. 이 실시예에서, 가이드(124)는 플랜지(20)에 장착된 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(144)의 부분이고, 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(148)는 쥠 부분(136)의 단부에 있다. 트랜스듀서(145)는 일반적으로 원형 형상이고, 가이드(124)의 가이드 부분(126)이 이를 통해 연장하도록 하기 위해 이를 통해 연장하는 애퍼처(150)를 갖는다. 트랜스듀서(145)는 적합한 메커니즘에 의해 가이드 부분(126)에 고정된 제 1 센서 플레이트와 같은 제 1 센서 부재(146)와, 적합한 메커니즘에 의해 쥠 부분(136)에 고정된 제 2 센서 플레이트와 같은 제 2 센서 부재(147)를 포함한다. 복수의 빔(미도시)들은 제 1 센서 부재(146)와 제 2 센서 부재(147) 사이에 유연하게 장착된다. 하나 이상의 스트레인 게이지(미도시)들은 각 빔과 연관된다. 각 스트레인 게이지는, 스트레인 게이지가 연관되는 빔의 굴곡에 비례하는 전기 신호를 생성한다. 힘/토크 센서(142)의 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(148)는 가이드(124)의 가이드 부분(126) 주위에 배치된다. 트랜스듀서(145)는 힘/토크 제어기(미도시) 또는 로봇 제어기에 케이블류에 의해 연결된다. 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(144)는 로봇 아암(14)에 기계적으로 접지되어, 임의의 힘 및/또는 토크가 가이드(124)에 인가될 때 힘/토크 센서(142)의 트랜스듀서(145)를 우회하는 것이 이해되어야 한다. 쥠 부분(136)이 힘/토크 센서(142)의 트랜스듀서(145)에 연결될 때 가이드 부분(126) 주위에 부유하는 것이 이해되어야 한다.
높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(144)가 로봇 아암(14)에 기계적으로 접지되는 것이 이해되어야 한다. 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(148)가 쥠 부분(136)에 기계적으로 고정되고, 미세 모션 제어를 위해 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(144)에 트랜스듀서(145)에 의해 연결되는 것이 또한 인식되어야 한다. 격리된 힘/토크 센서 조립체(110)의 동작이 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)와 유사하다는 것이 추가로 인식되어야 한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따라 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)의 또 다른 실시예가 도시된다. 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)의 유사한 부분들은 이백(200)만큼 증가된 유사한 도면 부호를 갖는다. 이 실시예에서, 격리된 힘/토크 센서 조립체(210)는 힘/토크 센서(242) 양단에 브리징된 사용자 인터페이스(234)를 포함한다. 일실시예에서, 사용자 인터페이스(234)는, 사용자의 손이 사용자 인터페이스(234)를 쥐도록 하기 위해 축방향으로 연장하는 쥠 부분(236)을 포함한다. 쥠 부분(236)은 일반적으로 원통형 형상이다. 쥠 부분(236)은 리머 또는 충격기(I)와 같은 툴들을 수용하기 위해 이를 통해 축방향으로 연장하는 애퍼처(238)를 포함한다. 사용자 인터페이스(234)는 또한 쥠 부분(236)으로부터 축방향으로 연장하는 샤프트 부분(240)을 포함할 수 있다. 사용자 인터페이스(234)는 단일 강성 바디를 형성하기 위해 일체형, 단일형, 및/또는 하나의-부품이다. 이 실시예에서, 단부 이펙터(232)가 단독으로 사용자 인터페이스(234) 또는 사용자 인터페이스(234) 및 조합된 힘/토크 센서(242)일 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 힘/토크 센서(242)는 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(244), 트랜스듀서(245), 및 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(248)를 포함한다. 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(248)는 격리된 힘/토크 센서 조립체(210)의 과부하 용량을 증가시키지만, 여전히 힘/토크 신호가 생성되도록 하는 감지 트랜스듀서(245) 양단에 브리징하는 높은 힘 사용을 위한 유연한 빔(252)들과 같은 부착물들을 갖는다. 빔(252)들은 일반적으로 직사각형 형상이지만, 임의의 적합한 형상일 수 있다. 빔(252)들은 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(248) 주위에 원주 방향으로 배치되고, 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(248)에 용접과 같은 적합한 메커니즘에 의해 연결된 일단부를 갖는다.
빔(252)들은 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(244)로부터 미리 결정된 거리로 이격된 다른 단부를 갖는다. 빔(252)들은 트랜스듀서(245)의 과부하를 방지하기 위해 더 큰 부하의 인가시 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(244)와 접촉하도록 가공되거나 그렇지 않으면 배열될 수 있다. 빔(252)들은, 빔(252)들이 미리 결정된 부하에서 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(244)와 접촉하도록 교정될 수 있다. 따라서, 빔(252)들은, 미리 결정된 바와 같은 더 큰 부하가 사용자 인터페이스(232)에 인가될 때 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(244)와 접촉하기 위해 멈춤부들(stops)로서 작용할 수 있다. 일실시예에서, 스트레인 게이지(246)는 빔(252)들 상에 배치될 수 있다. 따라서, 힘 및/또는 토크 측정들은, 일단 빔(252)들이 낮은 감도/분해능에 있더라도 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(244)와 접촉하면 계속해서 이루어질 수 있다. 격리된 힘/토크 센서 조립체(210)의 동작이 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)와 유사하다는 것이 추가로 인식되어야 한다.
본 발명은 예시적인 방식으로 기재되었다. 용어가 사용될 때 예시적인 것보다 설명 단어의 특성에 있도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 본 발명의 많은 변형 및 변경은 상기 가르침을 고려하여 가능하다. 그러므로, 본 발명은 특별히 기재된 것 이외에 실시될 수 있다.

Claims (21)

  1. 힘 제어 로봇(12)을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10, 110, 210)로서,
    상기 힘 제어 로봇(12)의 아암(14)에 동작가능하게 부착하기 위한 단부 이펙터(22, 122, 222)로서, 상기 단부 이펙터(22, 122, 222)는 사용자의 손으로 쥐어지도록 적응된 쥠 부분(36, 136, 236)을 포함하는, 단부 이펙터(22, 122, 222); 및
    상기 쥠 부분(36, 136, 236)과 상기 로봇(12)의 상기 아암(14) 사이에 배치하기 위한 힘/토크 센서(42, 142, 242)로서, 상기 힘/토크 센서(42, 142, 242)는 상기 로봇(12)의 상기 아암(14)에 고정하기 위한 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44, 144, 244), 상기 쥠 부분(36, 136, 236)에 동작가능하게 부착되고 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44, 144, 244)에 대해 이동가능한 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48, 148, 248), 및 수술 툴의 사용자 제어된 위치 지정을 위해 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48, 148, 248)에 인가된 부하들에 반응하기 위해 그리고 대응하는 출력 신호들을 생성하기 위해 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44, 144, 244)와 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48, 148, 248) 사이에 배치된 트랜스듀서(45, 145, 245)를 갖고, 상기 트랜스듀서(45, 145, 245)는 높은 부하들을 위해 우회하는, 힘/토크 센서(42, 142, 242)를
    포함하는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10, 110, 210).
  2. 제1항에 있어서, 상기 쥠 부분(36, 136, 236)은 일반적으로 원통형 형상인, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10, 110, 210).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(148)는 상기 쥠 부분(136)의 일단부에 부착되는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(110).
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 쥠 부분(36, 236)으로부터 연장하고, 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48, 248)에 부착된 샤프트 부분(40, 240)을 포함하는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10, 210).
  5. 제4항에 있어서, 상기 쥠 부분(36, 236), 상기 샤프트 부분(40, 240), 및 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48, 248)는 일체형이고 하나의-부품인, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10, 210).
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44, 144, 244)는 상기 로봇(12)의 상기 아암(14)에 기계적으로 접지되도록 적응되는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10, 110, 210).
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(248)와 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(244) 사이로 연장하는 복수의 빔(252)들을 포함하는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(210).
  8. 제7항에 있어서, 상기 빔(252)들은 유연한, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(210).
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 쥠 부분(136)은 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(148)와 함께 부유하는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(110).
  10. 힘 제어 로봇(12)을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10)로서,
    상기 힘 제어 로봇(12)의 아암(14)에 동작가능하게 부착하기 위한 단부 이펙터(22)로서, 상기 단부 이펙터(22)는 사용자의 손으로 쥐어지도록 적응된 쥠 부분(36)과, 상기 쥠 부분(36)으로부터 연장하는 샤프트 부분(40)을 갖는, 단부 이펙터(22); 및
    상기 로봇(12)의 상기 아암(14)에 고정되도록 적응된 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44), 상기 샤프트 부분(40)에 부착되고 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44, 144, 244)에 대해 이동가능한 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48), 및 대응하는 출력 신호들을 생성하기 위해 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48)에 인가된 부하들에 반응하기 위해 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44)와 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48) 사이에 배치된 트랜스듀서(45)를 갖는 힘/토크 센서(42, 142, 242)를
    포함하는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10).
  11. 제10항에 있어서, 상기 쥠 부분(36)은 일반적으로 원통형 형상인, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10).
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 쥠 부분(36), 상기 샤프트 부분(40), 및 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(48)는 일체형이고 하나의-부품인, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10).
  13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44)는 상기 로봇(12)의 상기 아암(14)에 기계적으로 접지되도록 적응되는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(10).
  14. 힘 제어 로봇(12)을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(110)로서,
    상기 힘 제어 로봇(12)의 아암(14)에 동작가능하게 부착하기 위한 단부 이펙터(122)로서, 상기 단부 이펙터(122)는 사용자의 손으로 쥐어지도록 적응된 쥠 부분(36)과, 상기 쥠 부분(36)으로부터 연장하는 샤프트 부분(40)을 갖는, 단부 이펙터(22); 및
    상기 로봇(12)의 상기 아암(14)에 고정되도록 적응된 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(144), 상기 쥠 부분(136)의 일단부에 부착되고 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(44, 144, 244)에 대해 이동가능한 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(148)로서, 상기 쥠 부분(136)은 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(148)와 함께 부유하는, 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(148), 및 대응하는 출력 신호들을 생성하기 위해 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(148)에 인가된 부하들에 반응하기 위해 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(144)와 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(148) 사이에 배치된 트랜스듀서(145)를 갖는 힘/토크 센서(142)를
    포함하는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(110).
  15. 제14항에 있어서, 상기 쥠 부분(136)은 일반적으로 원통형 형상인, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(144)는 상기 로봇(12)의 상기 아암(14)에 기계적으로 접지되는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(110).
  17. 힘 제어 로봇(12)을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(210)로서,
    상기 힘 제어 로봇(12)의 아암(14)에 동작가능하게 부착하기 위한 단부 이펙터(222)로서, 상기 단부 이펙터(222)는 사용자의 손으로 쥐어지도록 적응된 쥠 부분(236)과, 상기 쥠 부분(236)으로부터 연장하는 샤프트 부분(240)을 갖는, 단부 이펙터(222); 및
    상기 로봇(12)의 상기 아암(14)에 부착되도록 적응된 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(244), 상기 샤프트 부분에 부착된 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(248), 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(248)와 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(244) 사이로 연장하는 복수의 빔(252)들, 그리고 대응하는 출력 신호들을 생성하기 위해 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(248)에 인가된 부하들에 반응하도록 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(244)와 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(248) 사이에 배치된 트랜스듀서(245)를 갖는 힘/토크 센서(242)를
    포함하는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(210).
  18. 제17항에 있어서, 상기 쥠 부분(236)은 일반적으로 원통형 형상인, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(210).
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 쥠 부분(236), 상기 샤프트 부분(240), 및 상기 낮은 힘 단부 이펙터 인터페이스(248)는 일체형이고 하나의-부품인, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(210).
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 높은 힘 단부 이펙터 인터페이스(244)는 상기 로봇(12)의 상기 아암(14)에 기계적으로 접지되도록 적응되는, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(210).
  21. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 빔(252)들은 유연한, 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체(210).
KR1020177011508A 2015-01-09 2016-01-08 힘 제어 로봇을 위한 격리된 힘/토크 센서 조립체 KR102468070B1 (ko)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200071745A (ko) * 2017-10-10 2020-06-19 아우리스 헬스, 인코포레이티드 외과용 로봇 아암의 어드미턴스 제어
KR20200075534A (ko) * 2018-12-18 2020-06-26 (주)미래컴퍼니 수술 로봇 장치와 수술 로봇 장치의 구동 방법

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102386949B1 (ko) * 2014-02-07 2022-04-18 코비디엔 엘피 로봇 수술 시스템을 위한 입력 디바이스 조립체
WO2017031132A1 (en) 2015-08-17 2017-02-23 Intuitive Surgical Operations, Inc. Unground master control devices and methods of use
US10434659B2 (en) * 2016-03-02 2019-10-08 Kindred Systems Inc. Systems, devices, articles, and methods for user input
JP6423815B2 (ja) * 2016-03-30 2018-11-14 ファナック株式会社 人協働型のロボットシステム
JP7100626B2 (ja) * 2016-11-10 2022-07-13 シンク サージカル， インコーポレイテッド 磁気インパクターアセンブリ
GB2552855B (en) * 2017-01-31 2019-02-13 Cmr Surgical Ltd Surgical instrument engagement detection
CA2977380C (en) * 2017-08-28 2020-06-30 Synaptive Medical (Barbados) Inc. End effector force sensor and manual actuation assistance
EP3709924A4 (en) 2017-11-15 2021-12-15 Intuitive Surgical Operations, Inc. MASTER CONTROL DEVICE AND ASSOCIATED PROCESSES
JP6553700B2 (ja) * 2017-11-24 2019-07-31 ファナック株式会社 力検出装置およびロボット
CN111655187A (zh) * 2018-01-26 2020-09-11 马科外科公司 用于冲击由手术机器人引导的假体的端部执行器、系统和方法
US20210298855A1 (en) * 2018-05-11 2021-09-30 Intuitive Surgical Operations, Inc. Master control device with finger grip sensing and methods therefor
WO2019238940A1 (en) * 2018-06-15 2019-12-19 Universal Robots A/S Estimation of payload attached to a robot arm
GB2578791B (en) * 2018-11-09 2022-08-17 Cmr Surgical Ltd Haptic control of a surgeon console
CN109514589B (zh) * 2018-12-11 2021-12-17 上海应用技术大学 一种测力式机器人末端装置
US20220273378A1 (en) * 2021-02-11 2022-09-01 Mako Surgical Corp. Robotic Manipulator Comprising Isolation Mechanism For Force/Torque Sensor
WO2022208414A1 (en) 2021-03-31 2022-10-06 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system for use with surgical instruments for performing laparoscopic surgery
US11832909B2 (en) 2021-03-31 2023-12-05 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having actuatable setup joints
US11812938B2 (en) 2021-03-31 2023-11-14 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having a coupling mechanism removeably attachable to surgical instruments
US11844583B2 (en) 2021-03-31 2023-12-19 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having an instrument centering mode for automatic scope movements
US11819302B2 (en) 2021-03-31 2023-11-21 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having user guided stage control
US11986165B1 (en) 2023-01-09 2024-05-21 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system for use with surgical instruments for performing laparoscopic surgery while estimating hold force
US11832910B1 (en) 2023-01-09 2023-12-05 Moon Surgical Sas Co-manipulation surgical system having adaptive gravity compensation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009208170A (ja) * 2008-02-29 2009-09-17 Toyota Motor Corp パワーアシスト装置およびその制御方法
JP2011209099A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Sony Corp トルクセンサおよびロボット装置
WO2013144103A1 (fr) * 2012-03-26 2013-10-03 Robotiques 3 Dimensions Rb3D Dispositif d'assistance à commande manuelle pour robot

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5086401A (en) 1990-05-11 1992-02-04 International Business Machines Corporation Image-directed robotic system for precise robotic surgery including redundant consistency checking
US5339799A (en) 1991-04-23 1994-08-23 Olympus Optical Co., Ltd. Medical system for reproducing a state of contact of the treatment section in the operation unit
EP1570789B1 (en) * 1995-06-07 2008-05-14 Sri International Surgical manipulator for a telerobotic system
US20010034530A1 (en) * 2000-01-27 2001-10-25 Malackowski Donald W. Surgery system
US9002518B2 (en) * 2003-06-30 2015-04-07 Intuitive Surgical Operations, Inc. Maximum torque driving of robotic surgical tools in robotic surgical systems
FR2871363B1 (fr) 2004-06-15 2006-09-01 Medtech Sa Dispositif robotise de guidage pour outil chirurgical
CN100341677C (zh) * 2006-03-15 2007-10-10 哈尔滨工业大学 可折叠空间机械手
JP2009537231A (ja) 2006-05-19 2009-10-29 マコ サージカル コーポレーション 触覚デバイスを制御するための方法および装置
US8348861B2 (en) 2006-06-05 2013-01-08 Technion Research & Development Foundation Ltd. Controlled steering of a flexible needle
DE102006031635A1 (de) 2006-07-06 2008-01-17 Werthschützky, Roland, Prof. Dr.-Ing. Minaturisierbarer Kraftsensor zum Erfassen eines Kraftvektors
US8391957B2 (en) 2007-03-26 2013-03-05 Hansen Medical, Inc. Robotic catheter systems and methods
EP2296745B1 (en) 2008-05-28 2019-07-24 Technion Research & Development Foundation Ltd. Ultrasound guided robot for flexible needle steering
WO2010056538A1 (en) 2008-10-29 2010-05-20 Tim Maguire An automated vessel puncture device using three-dimensional(3d) near infrared (nir) imaging and a robotically driven needle
US10507071B2 (en) * 2009-05-11 2019-12-17 Carefusion 2200, Inc. Hand actuated, articulating device having an electric force enhancement system
CN102802551B (zh) * 2009-05-29 2016-01-20 南洋理工大学 用于可曲式内窥镜术的机器人系统
US8521331B2 (en) 2009-11-13 2013-08-27 Intuitive Surgical Operations, Inc. Patient-side surgeon interface for a minimally invasive, teleoperated surgical instrument
JP2011200943A (ja) * 2010-03-24 2011-10-13 Canon Inc 力制御ロボット
WO2011145713A1 (en) * 2010-05-20 2011-11-24 Canon Kabushiki Kaisha Force control robot
JP2011254975A (ja) 2010-06-09 2011-12-22 Nakashima Medical Co Ltd 手術支援システム
JP5180414B2 (ja) * 2011-01-27 2013-04-10 パナソニック株式会社 ロボットアームの制御装置及び制御方法、ロボット、ロボットアーム制御プログラム、並びに、集積電子回路
WO2012144103A1 (ja) * 2011-04-19 2012-10-26 株式会社村田製作所 積層型インダクタ素子及び製造方法
EP2723270B1 (en) 2011-06-27 2019-01-23 Board of Regents of the University of Nebraska On-board tool tracking system of computer assisted surgery
WO2013016251A2 (en) 2011-07-28 2013-01-31 Alouani Ali T Image guided surgery trackers using multiple asynchronous sensors
CN102873674B (zh) * 2012-09-04 2015-08-19 上海交通大学 力/力矩反馈控制远程操纵系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009208170A (ja) * 2008-02-29 2009-09-17 Toyota Motor Corp パワーアシスト装置およびその制御方法
JP2011209099A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Sony Corp トルクセンサおよびロボット装置
WO2013144103A1 (fr) * 2012-03-26 2013-10-03 Robotiques 3 Dimensions Rb3D Dispositif d'assistance à commande manuelle pour robot

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200071745A (ko) * 2017-10-10 2020-06-19 아우리스 헬스, 인코포레이티드 외과용 로봇 아암의 어드미턴스 제어
KR20200075534A (ko) * 2018-12-18 2020-06-26 (주)미래컴퍼니 수술 로봇 장치와 수술 로봇 장치의 구동 방법
WO2020130558A3 (ko) * 2018-12-18 2020-08-06 주식회사 미래컴퍼니 수술 로봇 장치와 수술 로봇 장치의 구동 방법

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