KR20170131880A

KR20170131880A - 길이 가변 기구

Info

Publication number: KR20170131880A
Application number: KR1020160062609A
Authority: KR
Inventors: 김경환
Original assignee: 주식회사 엔티로봇
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2017-12-01
Also published as: KR101981928B1

Abstract

본 발명은, 가이드레일; 상기 가이드레일을 이동시키는 동력입력수단; 상기 가이드레일에 이동 가능하게 결합된 작업블록; 상기 동력입력수단 및 상기 작업블록에 각각 결합되며, 상기 가이드레일에 대해 이동 가능하게 설치된 연결수단을 포함하는 길이 가변 기구를 개시한다.
본 발명에 따른 길이 가변 기구는 작업기구 등의 이동변위가 종래의 고정식 가이드레일에 비하여 훨씬 커지는 이점이 있다. 또한 다수의 가이드레일을 연동시키면 작업 기구 등의 이동변위를 원하는 대로 설정할 수 있으므로 최소한의 동력으로 작업기구 등의 이동변위를 최대화할 수 있는 이점이 있다.

Description

길이 가변 기구{Length adjustable device}

본 발명은 길이를 변화시킬 수 있는 기구에 관한 것으로서, 구체적으로는 기구의 전체 길이를 조절할 수 있는 길이 가변 기구에 관한 것이다.

일반적으로 자동화 장비 또는 로봇 분야에서는 작업기구 또는 자재를 원하는 위치로 이동시키기 위하여 다양한 종류의 이송장치가 사용된다. 일 예로서, 직선형 또는 원호형 가이드레일을 따라 작업기구나 부품을 직선 방향 또는 원호 방향으로 이송하는 장치가 있다. 다른 예로서, 다관절 암을 사용하여 작업기구나 부품을 입체적인 경로를 따라 이송하는 장치가 있다.

그런데 전자의 경우에는 예상되는 이동경로에 미리 가이드레일을 고정적으로 설치해 두어야 하므로 작업기구나 부품을 이송하지 않는 경우에도 항상 가이드레일이 공간을 차지하고 있어 공간활용도가 낮은 문제가 있다.

후자의 경우에도 다관절 암이 움직이는 궤적에 대응하는 공간을 미리 확보해 두어야하므로 공간활용도가 낮은 단점이 있고, 특히 다관절 암을 구동하기 위하여 다수의 액츄에이터를 사용해야 하므로 기구의 크기가 커지고 제어가 복잡해지는 단점이 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해서는 도 1에 나타낸 바와 같은 길이 가변형 기구를 사용할 수도 있으나 이러한 기구는 강성이 부족하여 길어질수록 정확한 위치제어가 어려워지는 단점이 있다.

한편 수술용 로봇에서도 수술기구의 정밀한 위치제어를 위하여 이송장치를 사용하는 경우가 있다. 그런데 전술한 바와 같은 고정식 가이드 레일 또는 입체 경로를 따라 움직이는 다관절 암을 사용하면 시술자가 접근할 수 있는 영역이 매우 제한되고 다양한 각도에서 시술부위에 접근하는 것이 어려워지는 문제가 있다.

따라서 수술기구의 위치제어가 용이한 것은 물론이고, 시술자가 이송장치에 의해 방해받지 않고 다양한 각도에서 시술부위에 접근할 수 있도록 시술자를 위한 공간확보가 용이한 수술용 로봇을 개발할 필요가 있다.

특허문헌 1은 원호형 이동지지부에 이동 가능하게 결합된 수술기구를 포함하는 수술용 로봇의 로봇 암 시스템을 개시하고 있다. 그런데, 특허문헌 1의 로봇 암 시스템은 이동지지부의 길이가 고정되어 있어 수술기구의 이동범위가 매우 제한적인 단점이 있고, 이러한 문제를 이동지지부의 롤(roll) 또는 피치(pitch) 동작을 통해 보완하고 있으나 이를 위해서는 추가적인 관절구조와 동력원을 설치해야 하므로 기구의 구성이 복잡해지고 커지는 단점이 있다.

한국공개특허 제10-2012-0048845호(2012.05.16 공개)

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 종래의 고정식 가이드레일이나 입체경로의 다관절 암에 비하여 공간활용도가 높은 길이 가변 기구를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한 최소한의 동력을 사용하여 작업기구 등의 이동변위를 최대화할 수 있는 길이 가변 기구를 제공하는데 그 목적이 있다. 또한 이러한 길이 가변기구를 사용함으로써 시술자가 다양한 각도에서 시술부위에 접근할 수 있고 시술자를 위한 공간확보가 용이한 수술용 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은, 가이드레일; 상기 가이드레일을 이동시키는 동력입력수단; 상기 가이드레일에 이동 가능하게 결합된 작업블록; 상기 동력입력수단 및 상기 작업블록에 각각 결합되며, 상기 가이드레일에 대해 이동 가능하게 설치된 연결수단을 포함하는 길이 가변 기구를 제공한다.

본 발명의 일 양상에 따른 길이 가변 기구에서, 상기 연결수단은 상기 가이드레일에 결합된 다수의 풀리와, 상기 다수의 풀리에 감기는 벨트, 와이어 또는 체인을 포함할 수 있다. 이때 상기 연결수단은 상기 동력입력수단과 상기 작업블록에 고정 결합될 수 있다. 또한 상기 연결수단은 상기 동력입력수단의 회전축에 결합된 풀리에 감긴 상태에서 상기 작업블록에 고정될 수 있다. 또한 상기 가이드레일은 곡선 형상이고, 상기 연결수단은 상기 가이드레일의 곡면을 따라 배치될 수 있다.

또한 상기 가이드레일은 곡선 형상이고, 상기 연결수단은 상기 가이드레일에 각각 결합된 제1 풀리축과 제2 풀리축, 상기 제1 풀리축과 상기 제2 풀리축에 축방향 이동이 가능하게 각각 결합된 제1 풀리와 제2 풀리를 포함하며, 상기 벨트, 와이어 또는 체인은 상기 제1 풀리 및 상기 제2 풀리에 감길 수 있다.

또한 본 발명의 일 양상에 따른 길이 가변 기구는, 상기 작업블록에 의해 지지되며 상기 가이드레일의 이동에 의해 회전하는 동력출력수단; 상기 동력출력수단의 회전력을 전달받아 상기 제2 가이드레일을 이동시키는 2차 동력입력수단; 상기 제2 가이드레일에 이동 가능하게 결합된 제2 작업블록; 상기 2차 동력입력수단 및 상기 제2 작업블록에 각각 결합되며, 상기 제2 가이드레일에 대해 이동 가능하게 설치된 제2 연결수단을 포함할 수 있다. 이때 상기 2차 동력입력수단을 상기 동력출력수단과 반대로 회전시키기 위한 동력전달수단을 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 양상은, 로봇 베이스; 상기 로봇베이스에 이동 가능하게 결합된 가이드레일과, 상기 로봇 베이스에 대해 고정되어 상기 가이드레일을 이동시키는 동력입력수단과, 상기 가이드레일에 이동 가능하게 결합된 작업블록과, 상기 동력입력수단 및 상기 작업블록에 각각 결합되며 상기 가이드레일에 대해 이동 가능하게 설치된 연결수단을 포함하는 길이 가변 기구; 상기 작업블록에 결합되어 상기 가이드레일을 따라 이동하는 수술기구를 포함하는 수술용 로봇을 제공한다.

본 발명에 따른 길이 가변 기구는 작업기구 등의 이동변위가 종래의 고정식 가이드레일에 비하여 훨씬 커지는 이점이 있다. 또한 다수의 가이드레일을 연동시키면 작업 기구 등의 이동변위를 원하는 대로 설정할 수 있으므로 최소한의 동력으로 작업기구 등의 이동변위를 최대화할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명에 따른 길이 가변 기구를 수술용 로봇에 적용하면, 가이드레일의 위치가 고정되지 않고 작업블록(수술기구)의 위치에 따라 가이드레일의 위치가 달라지므로 시술자가 시술부위에 접근할 수 있는 공간을 보다 용이하게 확보할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 종래 길이 가변 기구의 일 예를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 직선형 길이 가변 기구의 개념도
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 직선형 길이 가변 기구에서 가이드레일과 작업블록의 속도를 나타낸 개념도
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 직선형 길이 가변 기구의 동작을 순차적으로 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 원호형 길이 가변 기구를 나타낸 구성도
도 6은 벨트를 예시한 도면
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 원호형 길이 가변 기구의 동작을 순서대로 나타낸 도면
도 8과 도 9는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 원호형 길이 가변 기구의 변형 예를 나타낸 구성도
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 직선형 길이 가변 기구의 개념도
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 직선형 길이 가변 기구의 동작을 순서대로 나타낸 도면
도 12는 본 발명의 제2 실시예에 따른 원호형 길이 가변 기구의 구성도
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 길이 가변 기구를 이용한 수술용 로봇을 예시한 도면
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇에서 제1 수술기구와 제2 수술기구의 다양한 배치를 예시한 도면

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

참고로 본 명세서에서 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 연결 또는 결합되는 경우는, 다른 구성요소와 직접적으로 연결 또는 결합되는 경우뿐만 아니라 중간에 다른 요소를 사이에 두고 간접적으로 연결 또는 결합되는 경우도 포함한다. 또한 하나의 구성요소가 다른 구성요소와 직접 연결 또는 직접 결합되는 경우는 중간에 다른 요소가 개재되지 않는 것을 의미한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함 또는 구비하는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.

제 1 실시예

본 발명의 제1 실시예에 따른 길이 가변 기구(100)는 도 2의 개념도에 나타낸 바와 같이, 가이드레일(120), 가이드레일(120)을 이동시키는 동력입력수단(110), 가이드레일(120)에 이동 가능하게 결합된 작업블록(130), 동력입력수단(110)과 작업블록(130)을 연결하며 가이드레일(120)에 대해 이동 가능하게 설치된 연결수단(140)을 포함한다.

가이드레일(120)은 작업블록(130)의 이동을 가이드하는 것으로서, 도면에 나타낸 바와 같이 직선형일 수도 있고 후술하는 바와 같이 곡선형일 수도 있다.

동력입력수단(110)은 가이드레일(120)을 이동시키는 수단이며, 구체적인 종류는 특별히 제한되지 않는다. 따라서 모터, 액츄에이터, 공압실린더, 유압실린더 등의 동력원과, 기어, 타이밍 벨트, 벨트, 와이어, 체인 등의 동력전달수단을 선택적으로 조합하여 동력입력수단(110)을 구성할 수 있다.

작업블록(130)은 작업기구, 자재이송용 트레이 등이 결합되는 부분이다.

연결수단(140)은 동력입력수단(110)과 작업블록(130)을 연결하는 것으로서 본 발명의 실시예에서는 벨트를 사용하였으나, 그 종류가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 타이밍 벨트, 체인, 와이어 등과 같은 다른 종류의 연결수단(140)이 사용될 수도 있다. 연결수단(140)은 길이방향으로 신축변형이 발생하지 않는 재질인 것이 바람직하다.

연결수단(140)은 가이드레일(120)에 구속되어 가이드레일(120)과 함께 이동하도록 설치된다. 특히 연결수단(140)은 가이드레일(120)에 고정되는 것이 아니라 가이드레일(120)에 대해 이동 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 이를 위해서 가이드레일(120)에 풀리(181,182)를 설치하고, 벨트, 체인, 와이어 등의 연결수단(140)을 각 풀리(181,182)에 감을 수 있다. 연결수단(140)이 체인인 경우에는 스프라켓이 사용되지만 본 명세서에서는 스프라켓도 풀리(181,182)의 한 종류인 것으로 정의한다.

한편 연결수단(140)은 동력입력수단(110)과 작업블록(130)에 모두 고정될 수도 있고, 작업블록(130)에만 고정될 수도 있다.

이하에서는 길이 가변 기구(100)의 동작원리를 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 동력입력수단(110)이 가이드레일(120)을 이동시키는 속도가 Va 이고, 동력입력수단(110)이 연결수단(140)을 움직이는 속도가 Vb 라고 가정하면, 가이드레일(120)에 대한 연결수단(140)의 상대속도는 Va+Vb 이다.

그런데 작업블록(130)은 연결수단(140)에 고정되어 있으므로 동력입력수단(110)에 의해 작업블록(130)이 이동하는 속도는 Va+(Va+Vb)가 되며, 만일 연결수단(140)이 동력입력수단(110)에 고정되어 있으면 Vb=0 이므로 작업블록(130)의 이동속도는 2Va가 된다. 즉, 작업블록(130)은 가이드레일(120) 보다 2배 빠른 속도로 이동하게 된다.

한편 연결수단(140)을 동력입력수단(110)에 고정하지 않을 수도 있다. 예를 들어 동력입력수단(110)의 회전축에 결합된 풀리에 연결수단(140)을 감으면 동력입력수단(110)에 대해 연결수단(140)이 이동하게 되며, 이 경우에는 Vb=0 이 아니므로 작업블록(130)의 속도는 전술한 바와 달라질 수 있다.

도 4는 동력입력수단(110)이 가이드레일(120)을 도면상 우측으로 이동시키면 동력입력수단(110)의 위치(A-A선)를 기준으로 작업블록(130)이 가이드레일(120) 보다 2배 빠른 속도로 이동하는 모습을 순서대로 나타낸 것이다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 작업블록(130)의 이동경로 전체에 걸쳐 고정식 가이드레일을 설치할 필요가 없으며, 예를 들어 이동경로의 1/2 길이를 갖는 가이드레일을 사용하면서도 고정식 가이드레일을 설치한 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이상에서는 가이드레일(120)이 직선형인 것으로 가정하여 본 발명의 실시예에 따른 길이 가변 기구(100)의 원리를 설명하였다. 그러나 가이드레일(120)의 형상은 직선형에 한정되지 않으며 도 5에 나타낸 바와 같이 원호형일 수도 있다.

다만, 가이드레일(120)이 원호형인 경우에는 가이드레일(120)에 이동 가능하게 구속되는 연결수단(140)의 설치 방식이 직선형 가이드레일(120)에 적용되는 연결수단(140)과 달라 질 수 있다.

일 예로서, 도 5에 나타낸 바와 같이, 원호형 가이드레일(120)의 외측면의 일단과 타단에 각각 풀리(181,182)를 설치하고, 각 풀리(181,182)에 벨트, 와이어, 체인 등의 연결수단(140)을 결합하되 연결수단(140)이 가이드레일(120)의 외측면을 따라 미끄러지듯 이동하도록 설치할 수 있다. 이때 연결수단(140)은 가이드레일(120)의 외측면에 접하도록 설치될 수도 있고, 가이드레일(120)의 외측면에 설치된 롤러 등의 가이드수단에 접하도록 설치될 수도 있다. 도 6은 이러한 용도로 설치되는 벨트의 형상을 예시한 것이다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 길이 가변 기구(100)는 동력입력수단(110)을 지지하는 고정부(190)를 포함하고, 고정부(190)에 구비된 가이드레일 결합부(192)에 가이드레일(120)을 이동 가능하게 결합하는 것이 바람직하다.

이와 같이 가이드레일(120)의 주변에 여러 부품이 설치되는 경우에는 도 5와 같은 방식으로 연결수단(140)을 설치하면 연결수단(140)과 주변 부품의 간섭이 방지되고 길이 가변 기구(100)의 크기를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

도 7은 전술한 원호형 가이드레일(120)을 사용하는 경우에 동력입력수단(110)에 의해 가이드레일(120)이 이동하고, 동시에 가이드레일(120)을 따라 작업모듈(130)이 이동하는 모습을 순서대로 나타낸 것이다.

연결수단(140)의 다른 예로서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 원호형 가이드레일(120)의 일단과 타단에 각각 제1 및 제2 풀리축(183,184)을 설치하고, 각 풀리축(183,184)에 축방향을 따라 이동할 수 있도록 풀리(181,182)를 결합할 수 있다.

이렇게 하면 작업블록(130)이 원호형 가이드레일(120)을 따라 이동할 때 동력입력수단(110)과 작업블록(130)에 결합된 벨트, 체인, 와이어 등의 연결수단(140)이 감긴 풀리(181,182)가 풀리축(183,184)을 따라 왕복 이동할 수 있으므로 이동블록(130)이 원호형 가이드레일(120)을 따라 안정적으로 이동할 수 있게 된다.

제1 및 제2 풀리축(183,184)은 도 9에 나타낸 바와 같이 각각 한 쌍으로 구성될 수도 있다.

한편 연결수단(140)은 동력입력수단(110) 및 작업블록(130)에 결합되어야 하는데, 이와 같이 연결수단(140)이 풀리축(183,184)의 축방향을 따라 이동하면 동력입력수단(110) 및 작업블록(130)에 대한 연결수단(140)의 위치가 달라지므로 안정적인 동작을 위해서는 연결수단(140)을 동력입력수단(110) 및 작업블록(130)에 결합시키는 추가적인 결합수단이 필요하다.

예를 들어 벨트, 체인, 와이어 등의 연결수단(140)의 하부와 상부에 각각 풀리축(183,184)의 축방향으로 배치된 제1 가이드와 제2 가이드(도면에는 나타내지 않았음)를 설치하고, 제1 가이드와 제2 가이드를 프리즈매틱 조인트(prismatic joint) 등을 이용하여 각각 동력입력수단(110)과 작업블록(130)에 연결할 수 있다.

제 2 실시예

본 발명의 제2 실시예는 다수의 가이드레일(120)을 서로 연동시킨 길이 가변 기구에 관한 것이다.

도 10의 개념도에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 길이 가변 기구(100a)는, 제1 가이드레일(120a), 제1 가이드레일(120a)을 이동시키는 동력입력수단(110), 제1 가이드레일(120a)에 이동 가능하게 결합된 제1 작업블록(130a), 동력입력수단(110)과 제1 작업블록(130a)을 연결하며 제1 가이드레일(120a)에 대해 이동 가능하게 설치된 제1 연결수단(140a)을 포함하며, 상기 각 구성의 기능과 동작원리는 제1 실시예의 경우와 같다.

다만, 본 발명의 제2 실시예에 따른 길이 가변 기구(100)는, 제1 작업블록(130a)에 의해 지지되면서 제1 가이드레일(120a)의해 회전하는 동력출력수단(150)을 포함한다.

또한 본 발명의 제2 실시예에 따른 길이 가변 기구(100)는, 제2 가이드레일(120b), 제2 가이드레일(120b)을 이동시키는 것으로서 동력전달수단(170)에 의해 동력출력수단(150)의 회전력을 전달받아 회전하는 2차 동력입력수단(160), 제2 가이드레일(120b)에 이동 가능하게 결합된 제2 작업블록(130b), 2차 동력입력수단(160)과 제2 작업블록(130b)을 연결하며 제2 가이드레일(120b)에 대해 이동 가능하게 설치된 제2 연결수단(140a)을 포함한다.

2차 동력입력수단(160)에 의해 제2 가이드레일(120b)이 이동하고, 동시에 제2 가이드레일(120b)을 따라 제2 작업블록(130b)이 이동하는 원리는 동력입력수단(110)에 의해 제1 가이드레일(120a)과 제1 작업블록(130a)이 이동하는 원리와 동일하다.

제1 가이드레일(120a)과 제2 가이드레일(120a)은 동일한 형상인 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

일 예로서, 제1 가이드레일(120a)과 제2 가이드레일(120a)은 서로 다른 길이 및/또는 폭을 가질 수 있다. 다른 예로서 제1 가이드레일(120a)은 직선형이고 제2 가이드레일(120a)은 원호형일 수도 있다. 또한 제2 가이드레일(120a)은 제1 가이드레일(120a)에 이동 가능하게 결합될 수도 있다.

제1 연결수단(140a)과 제2 연결수단(140b)의 종류와 설치 방식은 서로 동일할 수도 있고 다를 수도 있다.

한편 동력출력수단(150)은 제1 작업블록(130a)에 의해 지지되므로 제1 작업블록(130a)을 따라 제1 가이드레일(120a)에 대해 상대운동을 한다.

특히 본 발명의 제2 실시예에서는 동력출력수단(150)이 제1 가이드레일(120a)의 이동에 의해 회전하도록 구성되며, 구체적인 구성은 특별히 한정되지 않는다. 일 예로서, 동력출력수단(150)은 일단과 타단이 각각 제1 가이드레일(120a)에 결합된 와이어와 와이어가 권취되는 풀리를 포함할 수 있다. 다른 예로서 동력출력수단(150)은 제1 가이드레일(120a)에 형성된 기어열과 치합하는 기어를 포함할 수도 있다.

2차 동력입력수단(160)은 제2 가이드레일(120b)과 제2 작업블록(140b)를 이동시키기 위한 것으로서, 동력입력수단(110)과 같은 방향의 회전력을 발생시키는 것이 바람직하지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

동력전달수단(170)은 동력출력수단(150)의 회전력을 2차 동력입력수단(160)으로 전달하기 위한 것으로서, 기어, 벨트, 와이어, 체인 등이 선택적으로 사용될 수 있다.

제2 가이드레일(120b)의 이동방향은 2차 동력입력수단(160)의 회전방향에 의해 결정되며, 2차 동력입력수단(160)의 회전방향과 회전속도는 동력출력수단(150)과 동력전달수단(170)에 의해 결정된다. 따라서 동력출력수단(150)과 동력전달수단(170)은 제2 가이드레일(120b)의 이동방향과 속도를 고려하여 적절히 선택 및 조합될 수 있다.

도 10에서는 동력입력수단(110)의 회전력에 의해 제1 가이드레일(110a)이 도면상 오른쪽으로 이동할 때 동력출력수단(150)이 동력입력수단(110)과 반대로 회전하므로 동력전달수단(170)을 이용하여 2차 동력입력수단(160)의 회전방향을 동력입력수단(110)과 일치시킨 모습을 나타내고 있다.

따라서 도 11에 나타낸 바와 같이, 동력입력수단(110)이 제1 가이드레일(110a)을 도면상 오른쪽으로 이동시키면 제1 작업블록(130a)도 같은 방향으로 이동하고, 이때 제1 작업블록(130a)에 의해 지지되는 동력출력수단(150)은 제1 가이드레일(110a)에 의해 회전운동을 하게 된다.

이와 같이 동력출력수단(150)이 회전하면 동력전달수단(170)에 의해 2차 동력입력수단(160)이 동력입력수단(110)과 같은 방향으로 회전하고, 이에 따라 제2 가이드레일(110b)을 도면상 오른쪽으로 이동시키면 제2 작업블록(130b)도 같은 방향으로 이동한다.

이와 같이 본 발명의 제2 실시예에 따른 길이 가변 기구(100a)를 사용하면 제1 실시예의 경우(도 4)에 비하여 작업모듈(130b)의 이동변동변위가 훨씬 커지는 것을 알 수 있다.

제1 실시예와 마찬가지로 가이드레일(120a,120b)은 직선형 일 수도 있고 원호형 일 수도 있다. 도 12는 2개의 원호형 가이드레일(120a,120b)을 사용하는 경우를 나타낸 것으로서, 이와 같이 다수의 원호형 가이드레일(120a,120b)을 사용하면 작업모듈(130b)의 변위를 360도까지 확장할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 구체적인 적용 과정에서 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있다.

일 예로서, 본 발명의 제1 및 제2 실시예에서는 원호 형상의 가이드레일(120)을 사용하는 경우를 설명하였는데, 원호 형상뿐만 아니라 다양한 형태의 곡선형 가이드레일을 사용할 수도 있다.

다른 예로서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 길이 가변 기구(100a)에서는 동력전달수단(170)을 사용하였으나 경우에 따라서는 동력출력수단(150)을 2차 동력입력수단(160)에 직접 결합할 수도 있다.

또한 동력출력수단(150)도 회전운동을 하므로 동력출력수단(150)을 2차 동력입력수단(160)으로 활용할 수도 있다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 길이 가변 기구(100,100a)는 자동화 장비뿐만 아니라 다양한 분야에 활용될 수 있다.

예를 들어, 도 13에 나타낸 바와 같이 다수의 수술기구(210,220)를 포함하는 수술용 로봇(200)에 길이 가변 기구(100)를 적용할 수 있다. 구체적으로는 가이드레일(120)이 이동 가능하게 결합된 고정부(190)를 로봇베이스(도 14의 230)에 고정시키고, 고정부(190)에 제1 수술기구(210)를 결합하고 가이드레일(120)을 따라 이동하는 작업블록(130)에 제2 수술기구(220)를 결합할 수 있다. 이때 제1 수술기구(210)를 가이드레일(120)에 이동 가능하게 결합할 수도 있다. 수술용 로봇(200)에 사용되는 제1 수술기구(210)와 제2 수술기구(220)의 종류도 특별히 한정되지 않음은 물론이다.

이와 같이 본 발명의 실시예에 따른 길이 가변 기구(100)를 수술용 로봇(200)에 사용하면, 도 14에 나타낸 바와 같이 수술부위를 중심으로 제1 수술기구(210)와 제2 수술기구(220)의 상대위치를 자유롭게 조절할 수 있고, 이를 통해 시술자가 접근할 수 있는 영역을 다양하게 설정할 수 있는 이점이 있다. 또한 제2 실시예에 따른 길이 가변 기구(100a)를 적용하면 수술기구(210,200)의 이동변위를 더욱 확대시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명은 구체적인 적용에 있어서 다양한 형태로 변형 또는 수정되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.

100, 100a: 길이 가변 기구 110: 동력입력수단
120: 가이드레일 130: 작업블록
140: 연결수단 150: 동력출력수단
160: 2차 동력입력수단 170: 동력전달수단
181,182: 풀리 183,184: 풀리축
190: 고정부 192: 가이드레일 결합부
200: 수술용 로봇 210: 제1 작업기구
220: 제2 작업기구 230: 로봇베이스

Claims

가이드레일;
상기 가이드레일을 이동시키는 동력입력수단;
상기 가이드레일에 이동 가능하게 결합된 작업블록;
상기 동력입력수단 및 상기 작업블록에 각각 결합되며, 상기 가이드레일에 대해 이동 가능하게 설치된 연결수단
을 포함하는 길이 가변 기구
제1항에 있어서,
상기 연결수단은 상기 가이드레일에 결합된 다수의 풀리와, 상기 다수의 풀리에 감기는 벨트, 와이어 또는 체인을 포함하는 것을 특징으로 하는 길이 가변 기구
제2항에 있어서,
상기 연결수단은 상기 동력입력수단과 상기 작업블록에 고정 결합되는 것을 특징으로 하는 길이 가변 기구
제2항에 있어서,
상기 연결수단은 상기 동력입력수단의 회전축에 결합된 풀리에 감긴 상태에서 상기 작업블록에 고정되는 것을 특징으로 하는 길이 가변 기구
제2항에 있어서,
상기 가이드레일은 곡선 형상이고, 상기 연결수단은 상기 가이드레일의 곡면을 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 길이 가변 기구
제2항에 있어서,
상기 가이드레일은 곡선 형상이고,
상기 연결수단은 상기 가이드레일에 각각 결합된 제1 풀리축과 제2 풀리축, 상기 제1 풀리축과 상기 제2 풀리축에 축방향 이동이 가능하게 각각 결합된 제1 풀리와 제2 풀리를 포함하며, 상기 벨트, 와이어 또는 체인은 상기 제1 풀리 및 상기 제2 풀리에 감기는 것을 특징으로 하는 길이 가변 기구
제1항에 있어서,
상기 작업블록에 의해 지지되며 상기 가이드레일의 이동에 의해 회전하는 동력출력수단;
상기 동력출력수단의 회전력을 전달받아 상기 제2 가이드레일을 이동시키는 2차 동력입력수단;
상기 제2 가이드레일에 이동 가능하게 결합된 제2 작업블록;
상기 2차 동력입력수단 및 상기 제2 작업블록에 각각 결합되며, 상기 제2 가이드레일에 대해 이동 가능하게 설치된 제2 연결수단
을 포함하는 길이 가변 기구
제7항에 있어서,
상기 2차 동력입력수단을 상기 동력출력수단과 반대로 회전시키기 위한 동력전달수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 길이 가변 기구
로봇 베이스;
상기 로봇베이스에 이동 가능하게 결합된 가이드레일과, 상기 로봇 베이스에 대해 고정되어 상기 가이드레일을 이동시키는 동력입력수단과, 상기 가이드레일에 이동 가능하게 결합된 작업블록과, 상기 동력입력수단 및 상기 작업블록에 각각 결합되며 상기 가이드레일에 대해 이동 가능하게 설치된 연결수단을 포함하는 길이 가변 기구;
상기 작업블록에 결합되어 상기 가이드레일을 따라 이동하는 수술기구
를 포함하는 수술용 로봇