KR20180104452A - 수술 로봇 - Google Patents

Abstract

일 실시 예에 따른 수술 로봇은 베이스; 상기 베이스의 일측에 회전 가능하게 설치되고, 일측에 체결되는 수술 도구를 조작하기 위한 복수개의 작동 와이어를 수용하는 회전 암; 상기 회전 암의 타측과 연결되고, 상기 베이스에 대하여 회전 가능하게 설치되는 로테이터 모듈; 상기 로테이터 모듈에 연결되고, 상기 수술 도구를 제 1 방향으로 벤딩시키기 위한 제 1 벤딩 모듈; 및 상기 로테이터 모듈에 연결되고, 상기 수술 도구를 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 벤딩시키기 위한 제 2 벤딩 모듈을 포함할 수 있다.

Description

수술 로봇{surgical robot}

본 발명은 수술 로봇에 관한 것이다.

수술 도구는, 기기는 얇고 긴 파이프의 말단부에 핀셋, 집게, 가위 등 다양한 기능을 가진 수술용 겸자(forceps)가 구비될 수 있다.

수술 도구들은 많은 분야의 시술 및 수술 과정에서 사용되고 있다. 좀 더 자유로운 움직임을 만들기 위하여 말단부에 관절이 포함된 형태의 수술도구가 다수 개발되고 있는데, 이러한 관절은 대부분 다수개의 가닥으로 구성된 와이어 케이블을 당기거나 밀어서 구동되고 있다.

도 1a은 수술 도구 및 작동 와이어를 나타내는 도면이고, 도 1b은 수술 도구의 회전 동작에 따른 와이어의 모습을 나타내는 도면이다.

도 1a 및 도 1b를 수술 도구(500)는, 의료 시술 도중 파지와 절단 동작을 수행하기 위한 것이다. 수술 도구는(500), 길고 가느다란 관 형상을 가질 수 있고, 말단에 핀셋, 집게 및 가위 등과 같은 겸자부가 설치될 수 있다. 예를 들어, 겸자 도구의 동작은 겸자 도구에 연결된 작동 와이어의 인장을 통해서 이루어 질 수 있다.

수술 도구(500)는 회전하거나 휘어지는 관절 운동을 수행할 수 있다. 예를 들어, 관절 운동은 수술 도구(500)의 관절 부위를 관통하는 작동 와이어의 양단의 상대적인 인장력을 통해서 이루어 질 수 있다. 예를 들어, 2 축 이상의 관절 운동을 수행하기 위해서 적어도 2개 이상의 작동 와이어가 사용될 수 있다.

수술 도구(500)의 겸자부의 동작 및 관절 운동을 수행하는 작동 와이어는, 수술 도구(500)의 관형 부재의 내부를 통해서 외부로 연결될 수 있다.

수술 도구(500)의 복수개의 작동 와이어가 외부에 연결된 상태에서, 수술 도구(500)가 자체적으로 회전 동작을 수행할 경우, 도 1b와 같이, 복수개의 작동 와이어는, 서로 꼬일 수 있고, 이에 따라, 작동 와이어의 구동이 멈출 수 있고, 작동 와이어가 변형되거나 손상될 수 있다는 문제점이 존재하였다.

실시 예의 목적은, 수술 도구의 복수개의 작동 와이어를 개별적으로 구동시킬 수 있고, 수술 도구가 회전하더라도 복수개의 작동 와이어들이 서로 꼬이지 않는 수술 로봇을 제공하는 것이다.

일 실시 예에 따른 수술 로봇은, 베이스; 상기 베이스의 일측에 회전 가능하게 설치되고, 일측에 체결되는 수술 도구를 조작하기 위한 복수개의 작동 와이어를 수용하는 회전 암; 상기 회전 암의 타측과 연결되고, 상기 베이스에 대하여 회전 가능하게 설치되는 로테이터 모듈; 상기 로테이터 모듈에 연결되고, 상기 수술 도구를 제 1 방향으로 벤딩시키기 위한 제 1 벤딩 모듈; 및 상기 로테이터 모듈에 연결되고, 상기 수술 도구를 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 벤딩시키기 위한 제 2 벤딩 모듈을 포함할 수 있다.

상기 로테이터 모듈은, 상기 회전 암에 되는 제 1 로테이터 바디;

상기 제 1 로테이터 바디로부터 이격되어 배치되는 제 2 로테이터 바디; 및 상기 제 1 로테이터 바디 및 제 2 로테이터 바디를 연결하는 복수개의 커플링 샤프트를 포함하는 상기 제 1 벤딩 모듈 및 제 2 벤딩 모듈의 적어도 일부는, 상기 복수개의 커플링 샤프트에 의해서 관통되어 상기 로테이터 모듈이 회전할 때, 같이 회전할 수 있다.

상기 제 1 벤딩 모듈은,

상기 커플링 샤프트를 따라서 슬라이딩 가능한 제 1 슬라이더; 및

외부 동력으로부터 상기 제 1 슬라이더로 동력을 전달하기 위한 제 1 가이더를 포함할 수 있다.

상기 제 1 가이더는, 외주면에 형성된 기어와, 내주면에 형성된 나사산을 포함할 수 있고, 상기 제 1 슬라이더는, 상기 제 1 가이더의 내주면의 나사산과 나사결합 하고, 상기 복수개의 커플링 샤프트에 의해 관통될 수 있다.

상기 제 1 슬라이더는, 외면의 적어도 일부에 우회전 나사산이 형성되고, 상기 복수개의 작동 와이어 중 상기 수술 도구를 상기 제 1 방향으로 벤딩시키기 위한 제 1 작동 와이어의 일단을 파지하는 제 1 슬라이딩 바디; 및 외면의 적어도 일부에 좌회전 나사산이 형성되고, 상기 제 1 작동 와이어의 타단을 파지하는 제 2 슬라이딩 바디를 포함할 수 있다.

상기 제 1 슬라이딩 바디 및 제 2 슬라이딩 바디는, 상기 커플링 샤프트를 따라서 상대적으로 슬라이딩 가능하고, 상기 커플링 샤프트의 축 방향에 대하여 수직한 방향으로 서로 분리되지 않도록 상호 결합될 수 있다.

상기 제 1 슬라이딩 바디는, 외주면에 나사산이 형성된 제 1 스크류 헤드; 상기 제 1 스크류 헤드를 관통하고, 상기 제 1 작동 와이어의 일단을 하기 위한 제 1 벤딩 와이어 홀; 상기 제 1 스크류 헤드로부터 돌출된 제 1 돌출부; 및 상기 제 1 스크류 헤드의 일측에 함몰 형성된 제 1 구속부를 포함할 수 있고,

상기 제 2 슬라이딩 바디는, 외주면에 나사산이 형성된 제 2 스크류 헤드; 상기 제 2 스크류 헤드를 관통하고, 상기 제 1 작동 와이어의 타단을 하기 위한 제 2 벤딩 와이어 홀; 상기 제 2 스크류 헤드로부터 돌출되고, 상기 제 1 구속부에 형합하는 제 2 돌출부; 및 상기 제 2 스크류 헤드의 일측에 함몰 형성되고, 상기 제 1 돌출부에 형합하는 제 2 구속부를 포함할 수 있다.

상기 제 1 가이더가 일 방향으로 회전하면, 상기 제 1 슬라이더 및 제 2 슬라이더는, 상기 커플링 샤프트의 길이 방향을 따라서 서로 다른 방향으로 슬라이딩 할 수 있다.

상기 제 1 가이더는, 내주면에 상기 제 1 슬라이딩 바디와 같은 방향의 나사산이 형성되는 제 1 가이딩 바디; 및 내주면에 상기 제 2 슬라이딩 바디와 같은 방향의 나사산이 형성되는 제 2 가이딩 바디를 포함할 수 있다.

상기 제 1 가이더의 내주면에는, 우회전 나사산 및 좌회전 나사산이 중첩되는 양나사산이 형성될 수 있다.

상기 제 1 슬라이더는, 외면에 양나사산이 형성되고, 상기 복수개의 작동 와이어 중 상기 수술 도구를 상기 제 1 방향으로 벤딩시키기 위한 제 1 작동 와이어의 일단을 파지하는 제 1 슬라이딩 바디; 및 외면에 양나사산이 형성되고, 상기 제 1 작동 와이어의 타단을 파지하는 제 2 슬라이딩 바디를 포함할 수 있고,

상기 제 1 가이더는, 내주면에 우회전 나사산이 형성되는 제 1 가이딩 바디; 및 내주면에 좌회전 나사산이 형성되는 제 2 가이딩 바디를 포함할 수 있다.

상기 로테이터 모듈과 연결되고, 상기 수술 도구의 겸자부를 조작하기 위한 조작 모듈을 포함할 수 있다.

상기 조작 모듈은, 외주면에 기어가 형성되고, 내주면에 나사산이 형성된 외부 조작 기어; 상기 외부 조작 기어의 내주면의 나사산과 나사결합 하고, 상기 수술 도구를 구동시키기 위한 작동 와이어를 파지할 수 있고, 상기 복수개의 커플링 샤프트에 의해 관통된 내부 조작 기어를 포함할 수 있다.

상기 제 1 벤딩 모듈 또는 제 2 벤딩 모듈에서 상기 수술 도구를 향하는 방향으로 전방에 배치되는 텐셔너 모듈을 더 포함할 수 있고,

상기 텐셔너 모듈은, 내주면에 나사산이 형성된 외부 텐셔너 기어; 및 상기 외부 텐셔너 기어의 내주면의 나사산과 나사 결합하고, 상기 커플링 샤프트에 의해 관통되고, 상기 제 1 벤딩 모듈 또는 제 2 벤딩 모듈이 파지하고 있는 작동 와이어를 상기 텐셔너 모듈의 중심을 향하여 가압하기 위한 가압 돌기를 포함하는 내부 텐셔너 기어를 포함할 수 있다.

상기 제 1 벤딩 모듈이 파지한 작동 와이어는, 상기 제 2 벤딩 모듈이 파지한 작동 와이어와 평행하고, 서로 간섭되지 않을 수 있다.

상기 제 1 방향과 평행하고, 상기 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되고, 상기 로테이터 모듈, 제 1 가이더 및 제 2 가이더에 토크를 전달하기 위한 복수개의 구동 샤프트를 더 포함할 수 있고,

상기 복수개의 구동 샤프트는, 상기 로테이터 모듈을 회전시키기 위한 로테이터 구동 샤프트; 상기 제 1 가이더를 회전시키기 위한 제 1 가이더 구동 샤프트; 및 상기 제 2 가이더를 회전시키기 위한 제 2 가이더 구동 샤프트를 포함할 수 있고, 상기 로테이터 구동 샤프트, 제 1 가이더 구동 샤프트 및 제 2 가이더 구동 샤프트를 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 로테이터 모듈, 제 1 가이더 및 제 2 가이더의 회전 명령을 입력할 수 있는 입력부를 더 포함할 수 있고,

상기 입력부로부터 상기 로테이터 모듈에 대한 회전 명령과, 상기 제 1 가이더 및 제 2 가이더 중 적어도 하나 이상의 가이더에 대한 회전 명령이 동시에 입력될 경우,

상기 제어부는, 상기 로테이터 모듈의 회전 명령에 따른 상기 로테이터 모듈의 회전 각도만큼, 상기 제 1 가이더 및 제 2 가이더를 추가적으로 회전시킴으로써, 상기 제 1 가이더 및 제 2 가이더에 파지된 작동 와이어의 꼬임을 방지할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 입력 명령만으로 수술 도구의 회전, 관절 운동 및 겸자부의 조작을 자동적으로 수행하는 수술 로봇을 제공할 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 수술 도구가 회전 하더라도 작동 와이어가 서로 꼬이지 않을 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 작동 와이어가 나사산을 따라 슬라이딩 하는 나사형 부재에 연결되기 때문에, 작동 와이어는 휘어지거나 굽혀질 필요가 없다.

일 실시 예에 의하면, 작동 와이어는 나사의 회전을 조절함으로써, 정밀하게 조절될 수 있다.

일 실시 예에 의하면, 수술 로봇은, 같은 축을 중심으로 회전하고, 나란히 배치되는 복수개의 모듈 형식으로 이루어 지기 때문에, 조립 및 제작이 간단할 수 있고, 구동 계통이 단순할 수 있으며, 소형화가 유리할 수 있다.

도 1a은 수술 도구 및 작동 와이어를 나타내는 도면이다.
도 1b은 수술 도구의 회전 동작에 따른 와이어의 모습을 나타내는 도면이다.
도 2a는 일 실시 예에 따른 수술 로봇을 나타낸 정면 사시도이다.
도 2b는 일 실시 예에 따른 수술 로봇을 나타낸 후면 사시도이다.
도 2c는 일 실시 예에 따른 수술 로봇을 나타낸 측면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 내부 투시도이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 측면의 단면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 분해도이다.
도 6은 일 시시 예에 따른 수술 로봇의 정면의 단면도이다.
도 7은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 블록도이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 동작을 나타낸 개략도이다.
도 9a은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 확대도이다.
도 9b은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 확대도이다.
도 10a는 일 실시 예에 따른 텐셔너 모듈의 사시도이다.
도 10b는 일 실시 예에 따른 내부 텐셔너 기어의 정면도 이다.
도 11a는 일 실시 예에 따른 조작 모듈의 사시도이다.
도 11b는 일 실시 예에 따른 내부 조작 기어의 정면도 이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 제 1 벤딩 모듈의 사시도이다.
도 13a는 일 실시 예에 따른 슬라이더의 정면도 이다.
도 13b는 일 실시 예에 따른 제 1 슬라이더의 정면도 이다.
도 14a는 일 실시 예에 따른 제 1 벤딩 모듈의 단면도이다.
도 14b는 일 실시 예에 따른 제 1 벤딩 모듈의 단면도이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 제 1 가이더의 단면도이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 제 1 벤딩 모듈의 정면도이다.
도 17a은 종래의 작동 와이어 구동 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 17b은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 작동 메커니즘을 나타내는 도면이다.
도 18은 수술 도구를 이용한 시술 및 봉합 동작을 나타내는 도면이다.

이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

도 2a는 일 실시 예에 따른 수술 로봇을 나타낸 정면 사시도이다. 도 2b는 일 실시 예에 따른 수술 로봇을 나타낸 후면 사시도이고, 도 2c는 일 실시 예에 따른 수술 로봇을 나타낸 측면도이다.

도 2a 및 2c를 참조하면, 일 실시 예에 따른 수술 로봇(100)은, 수술 도구(500)의 동작을 제어하기 위한 것이다. 수술 도구(500)는 베이스(11), 케이스(10), 커버(14), 회전 암(12), 구동 샤프트(16) 및 노브(15)를 포함할 수 있다.

베이스(11)는, 수술 도구(500)의 일측을 덮도록 형성되며 예를 들어, x축(도 2c)의 음의 방향을 전방이라고 했을 때, 수술 도구(500)의 전방의 일측을 덮도록 설치될 수 있다.

베이스(11)는, 수술 도구(500)의 회전 암(12) 및 복수개의 구동 샤프트(16)가 회전 가능하게 연결될 수 있고, 회전 암(12) 및 구동 샤프트(16)의 회전 동작의 기준이 될 수 있다.

케이스(10)는, 수술 로봇(100)의 본체를 감싸기 위해, 베이스(11) 및 커버(14)의 둘레를 따라서, 수술 로봇(100)의 측부를 덮도록 설치될 수 있다.

커버(14)는, 베이스(11)와 이격되어 수술 도구(500)의 후방을 덥도록 설치될 수 있다. 커버(14) 및 베이스(11) 사이에는 복수개의 구동 샤프트(16)가 회전 가능하게 설치될 수 있다.

회전 암(12)은, 베이스(11)에 연결되어 회전 가능하게 설치될 수 있다. 회전 암(12)의 일측에는 수술 도구(500)가 체결되고, 타측으로 베이스(11)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 회전 암(12)이 회전함에 따라서, 수술 도구(500)도 같이 회전 할 수 있다.

회전 암(12)은 예를 들어, 베이스(11)의 중앙에 설치될 수 있고, 예를 들어, 회전 암(12)은 베이스(11)로부터 전방(음의 x축의 방향)으로 돌출 형성될 수 있지만, 외부로 돌출되거나 노출되지 않도록 설치되는 것도 가능할 수 있다.

회전 암(12)은, 일측에 체결된 수술 도구(500)를 조작하기 위한 복수개의 작동 와이어(81, 82, 83)를 수용할 수 있도록 내부에 통로가 형성될 수 있고, 예를 들어, 회전 암(12)의 내부의 통로에 수술 도구(500)의 적어도 일부분이 수용될 수도 있다. 회전 암(12)의 내부로 수용된 작동 와이어(81, 82, 83)는 수술 도구(500) 내부로 연결될 수 있다.

복수개의 작동 와이어는, 수술 도구(500)를 제 1 방향으로 휘어지도록 하기 위한 제 1 작동 와이어(81), 수술 도구(500)를 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 휘어지도록 하기 위한 제 2 작동 와이어(82) 및 수술 도구(500)의 겸자부를 조작하기 위한 제 3 작동 와이어(83)를 포함할 수 있다.

구동 샤프트(16)는, 베이스(11)에 대해 회전 가능하게 설치되어, 수술 도구(500)의 작동을 위한 토크를 전달할 수 있다. 구동 샤프트(16)는, 베이스(11) 및 커버 사이에서 복수개로 설치될 수 있다. 예를 들어, 복수개의 구동 샤프트(16)는, 베이스(11)에 설치된 회전 암(12)을 기준으로 방사상 같은 간격으로 이격되어 설치될 수 있다.

예를 들어, 구동 샤프트(16)의 적어도 일부는, 베이스(11) 또는 커버(14)를 관통할 수 있다. 예를 들어, 구동 샤프트(16)는 베이스(11) 및 커버(14)로부터 볼 베어링을 통해서 연결될 수 있다.

예를 들어, 구동 샤프트(16)는, 제 1 구동 샤프트(16a), 제 2 구동 샤프트(16b), 제 3 구동 샤프트(16c) 및 제 4 구동 샤프트(16d)를 포함할 수 있다.

노브(15)는, 커버(14)쪽에서 설치된 복수개의 구동 샤프트(16)의 일단과 각각 연결되어 커버(14)의 후방으로 노출되도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 노브(15)는, 노출되는 후면에 함몰 형성된 홈을 포함할 수 있고, 홈을 통해서, 다른 구동 장치와 끼워 맞춤 결합을 할 수 있다.

예를 들어, 노브(15)는, 제 1 노브(15a), 제 2 노브(15b), 제 3 노브(15c) 및 제 4 노브(15d)를 포함할 수 있다.

도 2c를 참조하면, 수술 도구(500)는 회전 암(12)의 전방의 단부로부터 연결될 수 있고, 회전 암(12)이 베이스(11)에 대해서, 수직한 방향, 다시 말하면, 회전 암(12)이 x축을 중심으로 회전할 경우, 수술 도구(500)도 같이 회전할 수 있다.

도 3은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 내부 투시도이다. 도 4는 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 측면의 단면도이고, 도 5는 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 분해도이고, 도 6은 일 시시 예에 따른 수술 로봇의 정면의 단면도이다.

도 3 내지 도 6를 참조하면, 일 실시 예에 따른 수술 로봇(100)는, 베이스(11), 커버(14), 회전 암(12), 구동 샤프트(16), 로테이터 모듈(20), 제 1 벤딩 모듈(30), 제 1 텐셔너 모듈(60), 제 2 벤딩 모듈(40), 제 2 텐셔너 모듈(70), 조작 모듈(50)을 포함할 수 있다.

구동 샤프트(16)는, 제 1 구동 샤프트(16a), 제 2 구동 샤프트(16b), 제 3 구동 샤프트(16c) 및 제 4 구동 샤프트(16d)를 포함할 수 있다.

제 1 구동 샤프트(16a)는, 수술 도구(500)의 겸자부를 동작시키기 위해 조작 모듈(50)에 토크를 전달하기 위한 샤프트일 수 있다. 제 1 구동 샤프트(16a)는 조작 모듈 구동 샤프트(16a)라고 칭할 수도 있다.

예를 들어, 조작 모듈 구동 샤프트(16a)는, 조작 모듈 구동 샤프트(16a)에 설치되어 조작 모듈(50)의 적어도 일부를 회전 시키는 조작 모듈 구동 기어(53)를 포함할 수 있다.

제 2 구동 샤프트(16b)는, 수술 도구(500)를 제 1 방향으로 회전 또는 만곡시키기 위해 제 1 벤딩 모듈(30)에 토크를 전달하기 위한 샤프트일 수 있다. 제 2 구동 샤프트(16b)는, 제 1 가이더 구동 샤프트(16b)라고 칭할 수도 있다.

예를 들어, 제 1 가이더 구동 샤프트(16b)는, 제 1 가이더 구동 샤프트(16b)에 설치되어 제 1 벤딩 모듈(30)의 적어도 일부를 회전 시키는 제 1 가이더 구동 기어(33)를 포함할 수 있다.

제 3 구동 샤프트(16c)는, 수술 도구(500)를 제 2 방향으로 회전 또는 만곡시키기 위해 제 2 벤딩 모듈(40)에 토크를 전달하기 위한 샤프트일 수 있다. 제 3 구동 샤프트(16c)는, 제 2 가이더 구동 샤프트(16c)라고 칭할 수도 있다.

예를 들어, 제 2 가이더 구동 샤프트(16c)는, 제 2 가이더 구동 샤프트(16c)에 설치되어 제 2 벤딩 모듈(40)의 적어도 일부를 회전 시키는 제 2 가이더 구동 기어(43)를 포함할 수 있다.

제 4 구동 샤프트(16d)는, 수술 도구(500)의 로테이터 모듈(20)을 회전시키기 위해 로테이터 모듈(20)에 토크를 전달하기 위한 샤프트일 수 있고, 로테이터 구동 샤프트(16d)라고 칭할 수도 있다.

예를 들어, 로테이터 구동 샤프트(16d)는, 로테이터 구동 샤프트(16d)에 설치되어 조작 모듈(50)의 적어도 일부를 회전 시키는 로테이터 구동 기어(23)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 제 1 내지 제 4 구동 샤프트(16d)는, 각각 베이스(11)의 중심으로부터 방사상으로 같은 간격으로 이격되어 설치되 수 있고, 예를 들어, 도 6과 같이 베이스(11) 및 커버(14)의 모서리 부근에 설치될 수 있다.

한편, 제 1 내지 제 4 구동 샤프트(16d)의 위치 및 역할은 반드시 위와 같이 제한되는 것은 아니며, 예를 들어, 복수개의 구동 샤프트(16)의 순서 및 위치가 서로 바뀌는 것이 가능함은 물론이다.

로테이터 모듈(20)은, 베이스(11)에 대해서 회전 가능하게 설치될 수 있고, 회전 암(12)과 연결되어 x축을 중심으로 회전할 수 있다.

예를 들어, 로테이터 모듈(20)은, 제 1 로테이터 바디(21), 제 2 로테이터 바디(22) 및 커플링 샤프트(24)를 포함할 수 있다.

제 1 로테이터 바디(21)는, 베이스(11)의 후방에 설치될 수 있고, 베이스(11)에 대해서 회전할 수 있다. 제 1 로테이터 바디(21)는 베이스(11)에 설치된 회전 암(12)과 고정될 수 있고, 이에 따라 제 1 로테이터 바디(21)가 회전 할 경우, 회전 암(12)이 같이 회전할 수 있다. 회전 암(12)이 회전함에 따라서, 회전 암(12)에 체결된 수술 도구(500)도 회전하는 것이 가능할 수 있다.

예를 들어, 제 1 로테이터 바디(21)는 원기둥 형상을 가질 수 있고, 외주면에 기어가 형성될 수 있다. 제 1 로테이터 바디(21)는 로테이터 구동 샤프트(16d)에 설치된 로테이터 구동 기어(23) 맞물려져 토크를 전달 받아 회전 할 수 있다.

제 2 로테이터 바디(22)는, 커버(14)의 전방에서 회전 가능하게 설치될 수 있고, 제 1 로테이터 바디(21)와 동축을 가지도록 배치될 수 있다. 제 2 로테이터 바디(22) 및 제 1 로테이터 바디(21)는 커플링 샤프트(24)를 통해서 연결되어 같이 회전할 수 있다.

예를 들어, 제 1 로테이터 바디(21) 대신 제 2 로테이터 바디(22)에 기어가 형성될 수 있고, 이 경우, 로테이터 구동 샤프트(16d)의 로테이터 구동 기어(23)는 제 2 로테이터 바디(22)에 맞물릴 수 있다.

커플링 샤프트(24)는, 제 1 로테이터 바디(21) 및 제 2 로테이터 바디(22)를 연결하는 복수개의 샤프트로 형성될 수 있고, 예를 들어, 4 개로 형성될 수 있다.

복수개의 커플링 샤프트(24)의 위치는 제 1 로테이터 바디(21) 및 제 2 로테이터 바디(22)의 중심으로부터 방사상 같은 간격으로 이격된 위치로 배치될 수 있다.

제 1 벤딩 모듈(30)은, 수술 도구(500)를 제 1 방향으로 회전시키거나 만곡시키기 위해 수술 도구(500)의 제 1 작동 와이어를 파지하고 조작할 수 있다. 예를 들어, 제 1 방향은 로테이터 모듈(20) 및 회전 암(12)이 회전 운동을 수행하는 기준 축인 x축과 수직한 방향일 수 있고, 예를 들어, y축 방향일 수 있다.

제 1 벤딩 모듈(30)은 제 1 로테이터 바디(21) 및 제 2 로테이터 바디(22) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 벤딩 모듈(30)은 로테이터 모듈(20)과 동축을 가지도록 배치될 수 있다.

제 1 벤딩 모듈(30)은, 제 1 슬라이더(32) 및 제 1 가이더(31)를 포함할 수 있다.

제 1 슬라이더(32)는, 제 1 작동 와이어(81)의 양단을 파지할 수 있고, 커플링 샤프트(24)에 의해 관통될 수 있다. 이에 따라 커플링 샤프트(24)를 따라서 슬라이딩 할 수 있고, 제 1 작동 와이어(81)의 양단의 변위를 상대적으로 조절할 수 있다.

제 1 슬라이더(32)의 외면의 적어도 일부에 나사산이 형성될 수 있고, 제 1 가이더(31)의 내주면의 나사산과 나사 결합할 수 있다. 이에 따라 제 1 가이더(31)가 회전함에 따라서, 제 1 슬라이더(32)는 커플링 샤프트(24)를 따라서 슬라이딩 할 수 있다.

제 1 슬라이더(32)는 제 1 슬라이딩 바디(32a) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)를 포함할 수 있다.

제 1 슬라이딩 바디(32a)는, 외면의 일부에 나사산이 형성될 수 있고, 적어도 하나 이상의 커플링 샤프트(24)로 관통될 수 있으며 제 1 작동 와이어의 일단(81a)을 파지할 수 있다.

제 1 슬라이딩 바디(32a)는 제 1 가이더(31)의 제 1 가이딩 바디(31a)의 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합하여 슬라이딩 할 수 있다.

제 2 슬라이딩 바디(32b)는, 외면의 일부에 나사산이 형성될 수 있고, 적어도 하나 이상의 커플링 샤프트(24)로 관통될 수 있으며 제 1 작동 와이어의 타단(81b)을 파지할 수 있다.

제 2 슬라이딩 바디(32b)는 제 1 가이더(31)의 제 2 가이딩 바디(31b)의 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합할여 슬라이딩 할 수 있다. 예를 들어, 제 2 슬라이딩 바디(32b)에 형성된 나사산의 방향은 제 1 슬라이딩 바디(32a)에 형성된 나사산의 방향과 반대일 수 있다.

제 1 가이더(31)는, 외부 동력으로부터 제 1 슬라이더(32)로 동력을 전달할 수 있다. 예를 들어, 제 1 가이더(31)는 외주면에 기어가 형성되고 내주면에 나사산이 형성된 원통형 부재일 수 있다.

제 1 가이더(31)는, 예를 들어, 제 1 가이더 구동 샤프트(16b)에 설치된 제 1 가이더 구동 기어(33)와 맞물려져서 토크를 전달 받아 회전 할 수 있다.

제 1 가이더(31)가 회전함에 따라서, 제 1 가이더(31)의 내주면에서 나사 결합으로 연결된 제 1 슬라이더(32)가 커플링 샤프트(24)를 따라서 슬라이딩 이동할 수 있다.

제 1 가이더(31)는, 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 2 가이딩 바디(31b)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 2 가이딩 바디(31b)는, 제 1 가이더(31)가 x축에 수직한 방향을 따라 절반으로 나뉘어진 형상을 가질 수 있다.

제 1 가이딩 바디(31a)는, 외주면에는 기어가 형성되고, 내주면에는 나사산이 형성된 중공형 부재일 수 있고, 내주면의 나사산에 제 1 슬라이딩 바디(32a)가 나사 결합될 수 있다.

제 2 가이딩 바디(31b)는 외주면에는 기어가 형성되고, 내주면에는 나사산이 형성된 중공형 부재일 수 있고, 내주면의 나사산에 제 2 슬라이딩 바디(32b)가 나사 결합될 수 있다.

제 2 가이딩 바디(31b) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)의 나사산의 방향은, 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 1 슬라이딩 바디(32a)의 나사산의 방향과 반대일 수 있다.

제 1 벤딩 모듈(30)에 대한 상세한 구성은 도 12 내지 도 13b를 통해 후술하기로 한다.

제 1 텐셔너 모듈(60)은, 제 1 텐셔너 모듈(60)은, 제 1 벤딩 모듈(30)의 전방에 배치될 수 있고, 제 1 벤딩 모듈(30)이 파지하고 있는 제 1 작동 와이어(81)를 제 1 텐셔너 모듈(60)의 중심을 향하여 가압하여, 제 1 작동 와이어(81) 중심 쪽으로 정렬 시킬 수 있고, 적절한 인장력을 인가할 수 있다.

제 1 텐셔너 모듈(60)은, 제 1 외부 텐셔너 기어(61) 및 제 1 내부 텐셔너 기어(62)를 포함할 수 있다.

제 1 외부 텐셔너 기어(61)는, 내주면에 나사산이 형성된 중공형 부재일 수 있고, 제 1 외부 텐셔너 기어(61)의 내주면에는 제 1 내부 텐셔너 기어(62)가 나사 결합될 수 있다.

제 1 내부 텐셔너 기어(62)는, 외주면에 나사산이 형성된 중공형 부재일 수 있다. 제 1 내부 텐셔너 기어(62)는, 복수개의 커플링 샤프트(24)에 의해서 관통될 수 있고, 제 1 내부 텐셔너 기어(62)는 제 1 벤딩 모듈(30)이 파지하고 있는 제 1 작동 와이어(81)를 중심 쪽으로 가압하기 위한 제 1 가압 구멍(622, 도 10b 참조)을 포함할 수 있다.

위의 구조에 의하면, 제 1 외부 텐셔너 기어(61)가 회전함에 따라, 제 1 내부 텐셔너 기어(62)가 커플링 샤프트(24)를 따라서 슬라이딩 할 수 있다.

제 1 내부 텐셔너 기어(62)가 x 축을 따라서 위치가 적절히 조절됨에 따라서, 제 1 작동 와이어(81)의 가압 위치를 적절하게 조정하고, 제 1 작동 와이어(81)에 적절한 인장력을 인가하는 것이 가능할 수 있다.

제 2 벤딩 모듈(40)은, 수술 도구(500)를 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 회전시키거나 만곡시키기 위해 수술 도구(500)의 제 2 작동 와이어(82)를 파지하고 조작할 수 있다.

예를 들어, 제 2 방향은 제 1 방향과 수직한 방향일 수 있고, 예를 들어, z축 방향일 수 있다. 한편, 상기한 바와 달리, 제 1 방향은 z 축의 방향이고 제 2 방향은 y축의 방향일수도 있다.

제 2 벤딩 모듈(40)은 제 1 로테이터 바디(21) 및 제 2 로테이터 바디(22) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 2 벤딩 모듈(40)은 로테이터 모듈(20)과 동축을 가지도록 배치될 수 있다.

예를 들어, 제 2 벤딩 모듈(40)은 도 4 및 도 5와 같이, 제 1 벤딩 모듈(30)의 후방에 위치할 수 있지만, 제 2 벤딩 모듈(40)의 위치가 도시한 바대로 한정되는 것은 아니며, 제 1 벤딩 모듈(30)의 전방에 설치될 수도 있을 것이다. 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

예를 들어, 제 2 벤딩 모듈(40)은, 제 1 벤딩 모듈(30)과 동일한 구성을 가지더라도 무방할 수 있다. 예를 들어, 제 2 벤딩 모듈(40)은, 제 1 벤딩 모듈(30)과 x축을 따라 동축으로 배치되되 x 축을 중심으로 서로 수직으로 틀어져서 배치될 수 있다.

제 2 벤딩 모듈(40)은, 제 2 슬라이더(42) 및 제 2 가이더(41)를 포함할 수 있다.

제 2 슬라이더(42)는, 제 2 작동 와이어의 양단을 파지할 수 있고, 커플링 샤프트(24)로 관통되어, 커플링 샤프트(24)를 따라서 슬라이딩 할 수 있고, 제 2 작동 와이어(82)의 양단의 변위를 상대적으로 조절할 수 있다.

제 2 슬라이더(42)는, 제 3 슬라이딩 바디(42a) 및 제 4 슬라이딩 바디(42b)를 포함할 수 있다.

제 2 슬라이더(42)의 제 3 슬라이딩 바디(42a) 및 제 4 슬라이딩 바디(42b)는 제 1 슬라이더(32)의 제 1 슬라이딩 바디(32a) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)와 비교하면, 제 1 작동 와이어(81) 대신 제 2 작동 와이어(82)를 조작하는 차이점 외에 같은 구성을 가질 수 있다.

제 3 슬라이딩 바디(42a)는, 외면의 일부에 나사산이 형성될 수 있고, 적어도 하나 이상의 커플링 샤프트(24)로 관통될 수 있으며 제 2 작동 와이어의 일단(82a)을 파지할 수 있다.

제 3 슬라이딩 바디(42a)는 제 2 가이더(41)의 제 3 가이딩 바디(41a)의 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합하여 슬라이딩 할 수 있다.

제 4 슬라이딩 바디(42b)는, 외면의 일부에 나사산이 형성될 수 있고, 적어도 하나 이상의 커플링 샤프트(24)로 관통될 수 있으며 제 2 작동 와이어의 타단(82b)을 파지할 수 있다.

제 4 슬라이딩 바디(42b)는 제 2 가이더(41)의 제 4 가이딩 바디(41b)의 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합할여 슬라이딩 할 수 있다. 예를 들어, 제 4 슬라이딩 바디(42b)에 형성된 나사산의 방향은 제 3 슬라이딩 바디(42a)에 형성된 나사산의 방향과 반대일 수 있다.

제 2 가이더(41)는 외부 동력으로부터 제 2 슬라이더(42)로 동력을 전달할 수 있다. 예를 들어, 제 2 가이더(41)는 외주면에 기어가 형성되고 내주면에 나사산이 형성된 원통형 부재일 수 있다.

제 2 가이더(41)는, 예를 들어, 제 2 가이더 구동 샤프트(16c)에 설치된 제 2 가이더 구동 기어(43)와 맞물려져서 토크를 전달 받아 회전 할 수 있다.

제 2 가이더(41)가 회전함에 따라서, 제 2 가이더(41)의 내주면에서 나사 결합으로 연결된 제 2 슬라이더(42)가 커플링 샤프트(24)를 따라서 슬라이딩 이동할 수 있다.

제 2 가이더(41)는, 제 3 가이딩 바디(41a) 및 제 4 가이딩 바디(41b)를 포함할 수 있다.

제 2 가이더(41)의 제 3 가이딩 바디(41a) 및 제 4 가이딩 바디(41b)는, 제 1 가이더(31)의 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 2 가이딩 바디(31b)와 동일한 구성을 가질 수 있다.

예를 들어, 제 3 가이딩 바디(41a) 및 제 4 가이딩 바디(41b)는, 제 2 가이더(41)가 x축에 수직한 방향을 따라 절반으로 나뉘어진 형상을 가질 수 있다.

제 3 가이딩 바디(41a)는, 외주면에는 기어가 형성되고, 내주면에는 나사산이 형성된 중공형 부재일 수 있고, 내주면의 나사산에 제 3 슬라이딩 바디(42a)가 나사 결합될 수 있다.

제 4 가이딩 바디(41b)는 외주면에는 기어가 형성되고, 내주면에는 나사산이 형성된 중공형 부재일 수 있고, 내주면의 나사산에 제 4 슬라이딩 바디(42b)가 나사 결합될 수 있다.

제 4 가이딩 바디(41b) 및 제 4 슬라이딩 바디(42b)의 나사산의 방향은, 제 3 가이딩 바디(41a) 및 제 3 슬라이딩 바디(42a)의 나사산의 방향과 반대일 수 있다.

제 2 텐셔너 모듈(70)은, 제 2 벤딩 모듈(40)의 전방에 배치될 수 있고, 제 2 벤딩 모듈(40)이 파지하고 있는 제 2 작동 와이어(82)를 제 2 텐셔너 모듈(70)의 중심을 향하여 가압하여, 제 2 작동 와이어(82) 중심 쪽으로 정렬 시킬 수 있고, 적절한 인장력을 인가할 수 있다.

제 2 벤딩 모듈(40) 및 제 2 작동 와이어(82)에 대한 제 2 텐셔너 모듈(70)은, 제 1 벤딩 모듈(30) 및 제 1 작동 와이어(81)에 대한 제 1 텐셔너 모듈(60)과 동일한 구성을 갖는 것으로 이해되어도 무방할 것이다.

제 2 텐셔너 모듈(70)은, 제 2 외부 텐셔너 기어(71) 및 제 2 내부 텐셔너 기어(72)를 포함할 수 있다.

제 2 외부 텐셔너 기어(71)는, 내주면에 나사산이 형성된 중공형 부재일 수 있고, 제 2 외부 텐셔너 기어(71)의 내주면에는 제 2 내부 텐셔너 기어(72)가 나사 결합될 수 있다.

제 2 내부 텐셔너 기어(72)는, 외주면에 나사산이 형성된 중공형 부재일 수 있다. 제 2 내부 텐셔너 기어(72)는, 복수개의 커플링 샤프트(24)에 의해서 관통될 수 있고, 제 2 내부 텐셔너 기어(72)는 제 2 벤딩 모듈(40)이 파지하고 있는 제 2 작동 와이어(82)를 중심 쪽으로 가압하기 위한 제 2 가압 구멍을 포함할 수 있다.

위의 구조에 의하면, 제 2 외부 텐셔너 기어(71)가 회전함에 따라, 제 2 내부 텐셔너 기어(72)가 커플링 샤프트(24)를 따라서 슬라이딩 할 수 있다.

제 2 내부 텐셔너 기어(72)가 x 축을 따라서 위치가 적절히 조절됨에 따라서, 제 2 작동 와이어(82)의 가압 위치를 적절하게 조정하고, 제 2 작동 와이어(82)에 적절한 인장력을 인가하는 것이 가능할 수 있다.

조작 모듈(50)은, 수술 도구(500)의 겸자부를 작동시키기 위해 수술 도구(500)의 제 3 작동 와이어(83)를 파지하고 조작할 수 있다. 겸자부의 작동은 제 3 작동 와이어(83)의 인장을 통해서 구동될 수 있다.

조작 모듈(50)은, 제 1 로테이터 바디(21) 및 제 2 로테이터 바디(22) 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어, 조작 모듈(50)은 로테이터 모듈(20)과 동축을 가지도록 배치될 수 있다.

예를 들어, 조작 모듈(50)은, 도 3 내지 도 5와 같이 제 2 벤딩 모듈(40) 및 제 2 로테이터 바디(22) 사이에 위치할 수 있지만, 조작 모듈(50)의 위치는 도시된 바와 달리 제 1 로테이터 바디(21) 및 제 2 로테이터 바디(22) 사이라면 어느 위치에 배치되어도 무방할 수 있다.

조작 모듈(50)은, 외부 조작 기어(51) 및 내부 조작 기어(52)를 포함할 수 있다.

내부 조작 기어(52)는, 제 3 작동 와이어(83)를 파지할 수 있고, 커플링 샤프트(24)에 의해 관통될 수 있다. 이에 따라, 커플링 샤프트(24)를 따라서 x축으로 슬라이딩 할 수 있고, 제 3 작동 와이어(83)의 변위를 조절하여, 인장력을 가할 수 있다.

내부 조작 기어(52)의 외면에는, 나사산이 형성될 수 있고, 외부 조작 기어(51)의 내주면에 형성된 나사산과 나사 결합할 수 있다.

위의 구조에 의하면, 외부 조작 기어(51)가 회전함에 따라서, 내부 조작 기어(52)는 커플링 샤프트(24)를 따라서 슬라이딩 할 수 있다.

외부 조작 기어(51)는, 외부 동력으로부터 내부 조작 기어(52)로 동력을 전달할 수 있다. 예를 들어, 외부 조작 기어(51)는 외주면에 기어가 형성되고 내주면에 나사산이 형성된 원통형 부재일 수 있다.

외부 조작 기어(51)는, 예를 들어, 조작 모듈 구동 샤프트(16a)에 설치된 조작 모듈 구동 기어(53)와 맞물려져서 토크를 전달 받아 회전 할 수 있다.

외부 조작 기어(51)가 회전함에 따라서, 외부 조작 기어(51)의 내주면에서 나사 결합으로 연결된 내부 조작 기어(52)가 커플링 샤프트(24)를 따라서 슬라이딩 이동할 수 있다.

상기한 수술 로봇(100)의 구조에 의하면 4 개의 구동 샤프트(16)의 작동에 따라서, 제 1 로테이터 바디(21), 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41) 및 외부 조작 기어(51)가 회전할 수 있고, 특히, 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41) 및 외부 조작 기어(51) 각각의 내부에서 나사 결합된 제 1 슬라이더(32), 제 2 슬라이더(42) 및 내부 조작 기어(52)가 x 축 방향으로 슬라이딩 될 수 있다.

이에 따라, 제 1 슬라이더(32), 제 2 슬라이더(42) 및 내부 조작 기어(52)에 의해 고정되고 파지되는 제 1 내지 제 3 작동 와이어(81, 82, 83)또한, x 축 방향으로 병진 이동할 수 있다.

예를 들어, 제 1 로테이터 바디(21), 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41) 및 외부 조작 기어(51)는 외면에 기어가 형성되어 있어서, 도 3 내지 도 6과 같이, 회전하는 구동 샤프트(16)에 고정된 구동 기어(23, 33, 43, 53)와 맞물려서 회전할 수 있지만, 제 1 로테이터 바디(21), 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41) 및 외부 조작 기어(51)가 회전하는 구성은, 반드시 기어 맞물림을 통해 이루어지는 것은 아니며, 랙 앤 피니언(rack and pinion), 벨트와 풀리 방식 및 스프로킷 등 회전 운동을 위한 토크를 전달하는 구조라면 어느 것이라도 가능할 수 있다.

예를 들어, 도 4 내지 6과 같이, 제 1 로테이터 바디(21), 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41) 및 외부 조작 기어(51)는 같은 직경을 가지도록 형성될 수 있고, 외주면에 형성된 기어는 서로 같은 피치 및 잇수를 가지도록 형성될 수 있다.

위와 같은 경우, 복수개의 구동 샤프트(16)는 제 1 로테이터 바디(21)로부터 방사상 동일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있고, 복수개의 구동 샤프트(16)에 설치된 로테이터 구동 기어(23), 제 1 가이더 구동 기어(33), 제 2 가이더 구동 기어(43) 및 조작 모듈 구동 기어(53) 또한, 같은 직경을 가질 수 있고, 같은 피치 및 잇수를 가진 기어가 외면에 형성될 수 있다.

위와 같은 구조에 의하면, 제 1 벤딩 모듈(30), 제 2 벤딩 모듈(40), 조작 모듈(50)의 위치 및 순서가 바뀌어 설치될 수도 있다. 예를 들어, 모듈의 순서가 바뀌는 경우, 구동 샤프트(16a, 16b, 16c, 16d)의 위치가 바뀌어 설치될 수도 있지만, 다른 한편으로, 구동 샤프트(16)는 고정된 상태에서, 구동 샤프트(16)에 설치된 로테이터 구동 기어(23), 제 1 가이더 구동 기어(33), 제 2 가이더 구동 기어(43) 및 조작 모듈 구동 기어(53)의 위치가 바뀔 수도 있다.

도 7은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 블록도이고, 도 8은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 동작을 나타낸 개략도이다.

도 7 및 8을 참조하면, 일 실시 예에 따른 수술 로봇(100)은 입력부(91), 제어부(90), 로테이터 모듈(20), 로테이터 구동 샤프트(16d), 제 1 벤딩 모듈(30), 제 1 가이더 구동 샤프트(16b), 제 2 벤딩 모듈(40), 제 2 가이더 구동 샤프트(16c), 조작 모듈(50) 및 조작 모듈 구동 샤프트(16a)를 포함할 수 있다.

입력부(91)는, 수술 도구(500)를 조작하기 위한 명령 신호를 입력하는 장치일 수 있다. 예를 들어, 입력부(91)는, 수술 도구(500)의 제 1 방향 및 제 2 방향 관절 운동, 수술 도구(500)의 자체 회전 및 수술 도구(500)의 겸자부의 작동 명령을 입력할 수 있다.

다시 말하면, 입력부(91)는, 제 1 로테이터 바디(21), 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41) 및 외부 조작 기어(51)의 회전 명령을 입력할 수 있고, 해당 입력 명령을 제어부(90)로 전달할 수 있다.

제어부(90)는, 입력부(91)로부터 전달 받은 명령 신호를 바탕으로, 로테이터 모듈(20), 제 1 벤딩 모듈(30), 제 2 벤딩 모듈(40) 및 조작 모듈(50)을 구동시킬 수 있다.

예를 들어, 제어부(90)는, 제 1 로테이터 바디(21), 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41) 및 외부 조작 기어(51)를 회전시키기 위하여, 로테이터 구동 샤프트(16d), 제 1 가이더 구동 샤프트(16b), 제 2 가이더 구동 샤프트(16c) 및 조작 모듈 구동 샤프트(16a)를 개별적으로 회전 조작할 수 있다.

제어부(90)에 로테이터 모듈(20)의 회전 명령이 입력되었을 경우, 로테이터 모듈(20)이 회전함에 따라서, 제 1 벤딩 모듈(30), 제 2 벤딩 모듈(40) 및 조작 모듈(50) 각각이 파지하고 있는 제 1 작동 와이어(81), 제 2 작동 와이어(82) 및 제 3 작동 와이어(83)가 꼬여지는 것을 방지하고, 각각의 작동 와이어(81, 82, 83)의 변위 이동을 방지하기 위해, 로테이터 모듈(20)이 회전 하는 각도만큼 제 1 벤딩 모듈(30), 제 2 벤딩 모듈(40) 및 조작 모듈(50) 전체를 회전시킬 수 있다.

다시 말하면, 제어부(90)는, 로테이터 구동 샤프트(16d)를 회전시켜 로테이터 모듈(20)을 회전시키는 각도만큼 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41) 외부 조작 기어(51)를 회전 시키기 위해, 제 1 가이더 구동 샤프트(16b), 제 2 가이더 구동 샤프트(16c) 및 조작 모듈 구동 샤프트(16a)를 회전시킬 수 있다.

위의 구조에 의하면, 로테이터 모듈(20)의 회전에 따라서, 로테이터 모듈(20)의 커플링 샤프트(24)에 의해 관통된 제 1 벤딩 모듈(30)의 제 1 슬라이더(32), 제 2 벤딩 모듈(40)의 제 2 슬라이더 및 조작 모듈(50)의 내부 조작 기어(52)가 동시에 회전함에 따라서, 제 1 슬라이더(32), 제 2 슬라이더(42) 및 내부 조작 기어(52)가 각각 나사 결합으로 체결된 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41) 및 외부 조작 기어(51)에 대해 상대적으로 변위 이동하는 것을 방지함으로써 제 1 슬라이더(32), 제 2 슬라이더(42) 및 내부 조작 기어(52)가 파지하고 있는 작동 와이어(81, 82, 83)의 변위 이동을 방지할 수 있다.

예를 들어, 입력부(91)로부터 제어부(90)에 상기 로테이터 모듈(20)에 대한 회전 명령과, 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41), 외부 조작 기어(51) 중 적어도 하나 이상에 대한 회전 명령이 동시에 입력될 경우,

회전 명령된 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41), 외부 조작 기어(51) 중 적어도 하나는 개별적으로 회전 함과 동시에 로테이터 모듈(20)의 회전 명령에 따른 로테이터 모듈의 회전 각도만큼, 제 1 가이더(31), 제 2 가이더(41), 외부 조작 기어(51)가 추가적으로 더 회전될 수 있다.

도 9a은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 확대도이고, 도 9b은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 확대도이다.

도 9a를 참조하면, 제 1 벤딩 모듈(30)에 제 1 작동 와이어(81)가 연결된 모습을 확인할 수 있다.

예를 들어, 제 1 작동 와이어(81)는 하나의 와이어로 구성될 수 있고, 제 1 작동 와이어(81)의 양단이 제 1 슬라이더(32)에 의해서 파지될 수 있다. 예를 들어, 제 1 작동 와이어의 일단(81a)은 제 1 슬라이딩 바디(32a)에 연결되어 고정될 수 있고, 제 1 작동 와이어의 타단(81b)은 제 2 슬라이딩 바디(32b)에 연결되어 고정될 수 있다.

제 1 작동 와이어(81)는, 도 9a와 같이, 제 1 벤딩 모듈(30)의 x축 방향으로의 하측에 위치한 제 1 텐셔너 모듈(60)의 내부 텐셔너 기어(62)의 중심에 형성된 제 1 가압 구멍 안으로 수용될 수 있다.

제 1 가압 구멍의 직경 또는 폭은, 제 1 슬라이더(32)에 파지되는 제 1 작동 와이어(81)의 일단(81a) 및 제 1 작동 와이어(81)의 타단(81b) 사이의 간격보다 작을 수 있다.

위의 구조에 의하면, 제 1 작동 와이어의 일단(81a) 및 타단(81b)은 제 1 슬라이더(32)로부터 연결되어 중심 쪽으로 가압되고 모아지도록 정렬될 수 있고, 이에 따라, 제 1 작동 와이어는, 회전 암(12)의 내부 통로 안에서 내벽과의 마찰 없이 움직이는 것이 가능할 수 있다.

또한, 제 1 작동 와이어(81)의 가압을 통해서, 제 1 작동 와이어(81) 적당한 인장력을 가해줄 수 있고, 제 1 작동 와이어(81)에 가해진 인장력은, 제 1 슬라이더(32)의 병진 이동에 따라서 제 1 작동 와이어(81)가 즉각적으로 반응하여 움직일 수 있다.

도 9b를 참조하면, 제 2 벤딩 모듈(40)에 제 2 작동 와이어(82)가 연결된 모습 및 조작 모듈(50)에 제 3 작동 와이어(83)가 연결된 모습을 확인할 수 있다.

예를 들어, 제 2 작동 와이어(82)는 하나의 와이어로 형성될 수 있고, 제 2 작동 와이어(82)의 양단이 제 2 슬라이더(42)에 의해서 파지될 수 있다.

예를 들어, 제 2 작동 와이어의 일단(82a)은 제 3 슬라이딩 바디(42a)에 연결되어 고정될 수 있고, 제 2 작동 와이어의 타단(82b)은 제 4 슬라이딩 바디(42b)에 연결되어 고정될 수 있다.

제 2 작동 와이어(82)는, 도 9b와 같이, 제 2 벤딩 모듈(40)의 x축 방향으로의 하측에 위치한 제 2 텐셔너 모듈(70)의 내부 텐셔너 기어(72)의 중심에 형성된 제 2 가압 구멍 안으로 수용될 수 있다.

제 2 가압 구멍의 직경 또는 폭은, 제 2 슬라이더(42)에 파지되는 제 2 작동 와이어(82)의 일단(82a) 및 제 2 작동 와이어(82)의 타단(82b) 사이의 간격보다 작을 수 있다.

제 2 벤딩 모듈(40)에 대한 제 2 텐셔너 모듈(70)의 효과는 제 1 벤딩 모듈(30)에 대한 제 1 텐셔너 모듈(+0)의 효과와 동일할 수 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

제 3 작동 와이어(83)는 하나의 와이어로 형성될 수 있고, 일단이 내부 조작 기어(52)에 의해서 파지될 수 있다. 예를 들어, 제 3 작동 와이어(83)는, 외부 조작 기어(51)의 내주면에서 나사 결합하여 x축을 따라 병진 이동하는 내부 조작 기어(52)의 중심에 고정될 수 있다.

커플링 샤프트(24)를 따라 병진 운동하는 내부 조작 기어(52)에 따라, 제 3 작동 와이어(83)는, 인장되거나 이완될 수 있다. 제 3 작동 와이어(83)의 인장 또는 이완에 의해, 수술 도구(500)의 겸자부의 작동될 수 있다.

예를 들어, 제 3 작동 와이어(83)는, 수술 도구(500)로부터 로테이터 모듈(20), 제 1 벤딩 모듈(30), 제 2 벤딩 모듈(40), 제 1 텐셔너 모듈(60) 및 제 2 텐셔너 모듈(70)의 중앙을 지나가도록 연결될 수 있다.

예를 들어, 제 2 작동 와이어(82)는, 수술 도구(500)로부터 로테이터 모듈(20), 제 1 벤딩 모듈(30), 제 1 텐셔너 모듈(60), 제 2 텐셔너 모듈(70)의 중앙을 지나가도록 연결될 수 있다.

예를 들어, 제 1 벤딩 모듈(30) 및 제 2 벤딩 모듈(40)은 서로 x축을 따라 동축을 가지도록 배치되되 수직으로 틀어져서 배치될 수 있다.

이 구조에 의하면, 제 1 작동 와이어(81) 및 제 2 작동 와이어(82)는 제 1 텐셔너 모듈(60), 제 2 텐셔너 모듈(70) 중 로테이터 모듈(20) 어느 하나 이상의 모듈의 중앙을 같이 지나가도록 배치될 수 있지만, 제 1 작동 와이어(81) 및 제 2 작동 와이어(82)는 서로 방사상 같은 거리에서 동일한 간격으로 이격될 수 있기 때문에, 서로 간섭되지 않을 수 있다.

도 10a는 일 실시 예에 따른 텐셔너 모듈의 사시도이고, 도 10b는 일 실시 예에 따른 텐셔너 내부 기어의 정면도이다.

도 10a 및 10b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 텐셔너 모듈은, 제 1 외부 텐셔너 기어(61) 및 제 1 내부 텐셔너 기어(62)를 포함할 수 있다.

제 1 외부 텐셔너 기어(61)는, 중공이 형성된 원형 형상을 가질 수 있다. 제 1 외부 텐셔너 기어(61)는, 중앙에 구멍이 형성될 수 있고, 구멍의 내주면에 형성된 내주 나사부(611)를 포함할 수 있다.

내주 나사부(611)에는 제 1 내부 텐셔너 기어(62)가 제 1 외부 텐셔너 기어(61)의 내부에서 나사 결합되어 체결될 수 있다.

제 1 내부 텐셔너 기어(62)는 제 1 외부 텐셔너 기어(61)에 대해서 상대적으로 움직일 수 있는 원형 부재일 수 있다. 제 1 내부 텐셔너 기어(62)는, 외주 나사부(621), 커플링 홀(624) 및 제 1 가압 구멍(622)을 포함할 수 있다.

외주 나사부(621)는, 제 1 외부 텐셔너 기어(61)의 내주 나사부(611)와 나사 결합되어 체결되도록 외면에 형성된 나사산일 수 있다.

커플링 홀(624)은, 복수개의 커플링 샤프트(24)가 관통하도록 형성된 구멍일 수 있다. 예를 들어, 커플링 홀(624)은, 도 10b와 같이 4 개의 커플링 샤프트(24)가 지나가도록 제 1 내부 텐셔너 기어(62)의 중심을 기준으로 방사상 같은 거리에서 동일한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.

제 1 가압 구멍(622)은, 제 1 벤딩 모듈(30)의 제 1 작동 와이어(81)를 수용하고 가압하기 위한 구멍일 수 있다. 예를 들어, 제 1 가압 구멍(622)은 제 1 작동 와이어(81)와 접촉하는 부분에서 다른 부분들 보다 더 돌출되어 형성되는 돌기가 형성될 수 있다.

제 1 가압 구멍(622)은 제 1 작동 와이어(81)와 더불어, 제 2 작동 와이어(82) 및 제 3 작동 와이어(83) 중 적어도 하나 이상을 더 수용할 수 있다.

제 2 벤딩 모듈(40) 및 제 2 작동 와이어(82)에 대한 제 2 텐셔너 모듈(70)의 구성 및 효과는 제 1 벤딩 모듈(30) 및 제 1 작동 와이어(81)에 대한 제 1 텐셔너 모듈(60)의 구성 및 효과와 동일한 구성일 수 있으므로, 구체적인 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다.

도 11a는 일 실시 예에 따른 조작 모듈의 사시도이고, 도 11b는 일 실시 예에 따른 내부 조작 기어의 정면도이다.

도 11a 및 11b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 조작 모듈(50)은, 외부 조작 기어(51) 및 내부 조작 기어(52)를 포함할 수 있다.

외부 조작 기어(51)는, 중공이 형성된 원통형 부재로 형성될 수 있다. 외부 조작 기어(51)는, 외주 기어부(512) 및 내주 나사부(511)를 포함할 수 있다.

외주 기어부(512)는, 외면에 형성되는 기어일 수 있고, 조작 모듈 구동 샤프트(16a)의 조작 모듈 구동 기어(53) 맞물려서 회전할 수 있다.

내주 나사부(511)는, 외부 조작 기어(51)의 구멍의 내주면에 형성되는 나사산일 수 있다. 내주 나사부(511)에는, 내부 조작 기어(52)가 나사 결합될 수 있다.

내부 조작 기어(52)는, 외부 조작 기어(51)에 대해서 상대적으로 움직일 수 있는 원형 부재일 수 있다. 내부 조작 기어(52)는, 외주 나사부(521), 커플링 홀(524) 및 조작 와이어 파지 홀(522)을 포함할 수 있다.

외주 나사부(521)는, 외부 조작 기어(51)의 내주 나사부(511)와 나사 결합되어 체결되도록 외면에 형성된 나사산일 수 있다.

커플링 홀(524)은, 복수개의 커플링 샤프트(24)가 관통하도록 형성된 구멍일 수 있다. 예를 들어, 커플링 홀(524)은, 도 11b와 같이 4 개의 커플링 샤프트(24)가 지나가도록 내부 조작 기어(52)의 중심을 기준으로 방사상 같은 거리에서 서로 동일한 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.

조작 와이어 파지 홀(522)은, 수술 도구(500)의 제 3 작동 와이어(83)를 수용하고 고정시키기 위해 내부 조작 기어(52)의 중앙에 형성된 구멍일 수 있다.

도 12는 일 실시 예에 따른 제 1 벤딩 모듈의 사시도이고, 도 13a는 일 실시 예에 따른 슬라이더 의 정면도이고, 도 13b는 일 실시 예에 따른 제 1 슬라이더의 정면도 이다.

도 12 내지 도 13b를 참조하면, 일 실시 예에 따른 제 1 벤딩 모듈(30)은, 제 1 가이더(31) 및 제 1 슬라이더(32)를 포함할 수 있다.

제 1 가이더(31)는, 중앙에 중공이 형성된 원통형 부재일 수 있고, 내주면에 나사산이 형성될 수 있고, 외주면에 기어부가 형성될 수 있다.

제 1 가이더(31)는, 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 2 가이딩 바디(31b)를 포함할 수 있다.

제 1 가이딩 바디(31a)는 중앙이 중공이 형성된 원통형 부재일 수 있다. 예를 들어, 제 1 가이딩 바디(31a)는, 내주 나사부(311a), 외주 기어부(312a) 및 체결 돌기(313a)를 포함할 수 있다.

내주 나사부(311a)는, 제 1 가이딩 바디(31a)의 구멍의 내주면에 형성된 나사산일 수 있다. 내주 나사부(311a)는, 제 1 슬라이딩 바디(32a)의 제 1 스크류 헤드(321a)와 나사 결합될 수 있다.

외주 기어부(312a)는, 제 1 가이딩 바디(31a)의 외면에 형성된 기어일 수 있다. 예를 들어, 외주 기어부(312a)는, 제 1 가이더 구동 샤프트(16b)의 제 1 가이더 구동 기어(33)와 맞물려져 회전할 수 있다.

체결 돌기(313a)는, 제 1 가이딩 바디(31a)의 내주 나사부(311a) 및 외주 기어부(312a) 사이의 일측에서 돌기 형태로 돌출된 단일 수 있다. 체결 돌기(313a)는, 제 2 가이딩 바디(31b)의 체결 홀(313b)에 삽입될 수 있고, 이를 통해, 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 2 가이딩 바디(31b)가 연결 및 고정될 수 있다.

제 2 가이딩 바디(31b)는, 중앙이 중공이 형성된 원통형 부재일 수 있다. 예를 들어, 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 2 가이딩 바디(31b)는 그 폭, 높이, 내부 직경 및 외부 직경 등이 동일하게 형성될 수 있다.

제 2 가이딩 바디(31b)는, 내주 나사부(311b), 외주 기어부(312b) 및 체결 홀(313b)을 포함할 수 있다.

내주 나사부(311b)는, 제 2 가이딩 바디(31b)의 구멍의 내주면에 형성된 나사산일 수 있다. 내주 나사부(311b)는, 제 2 슬라이딩 바디(32b)의 제 2 스크류 헤드(321b)와 나사 결합될 수 있다. 내주 나사부(311b)의 나사산의 방향은 제 1 가이딩 바디(31a)의 나사산의 방향과 반대방향일 수 있다.

외주 기어부(312b)는, 제 2 가이딩 바디(31b)의 외면에 형성된 기어일 수 있다. 예를 들어, 외주 기어부(312b)는, 제 1 가이더 구동 샤프트(16b)의 제 1 가이더 구동 기어(33)와 맞물려져 회전할 수 있다.

체결 홀(313b)은, 제 2 가이딩 바디(31b)의 내주 나사부(311b) 및 외주 기어부(312b) 사이의 일면에서 함몰 형성된 구멍일 수 있다. 체결 홀(313b)은, 제 1 가이딩 바디(31a)의 체결 돌기(313a)를 수용할 수 있다.

제 1 슬라이더(32)는, 제 1 가이더(31)의 내부에서 상대적으로 슬라이딩 할 수 있다. 예를 들어, 제 1 슬라이더(32)의 외면의 적어도 일부에 나사산이 형성되어 제 1 슬라이더(32)의 내부에 형성된 나사산과 나사 결합 할 수 있다.

제 1 슬라이더(32)는, 제 1 슬라이딩 바디(32a) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)를 포함할 수 있다.

제 1 슬라이딩 바디(32a)는, 수술 도구(500)의 제 1 작동 와이어의 일단(81a)을 파지하고, 제 1 가이딩 바디(31a)와 나사 결합되어 슬라이딩 가능할 수 있다. 예를 들어, 제 1 슬라이딩 바디(32a)는, 제 1 스크류 헤드(321a), 제 1 돌출부(322a), 제 1 구속부(323a), 커플링 홀(324) 및 제 1 벤딩 와이어 홀(325a)을 포함할 수 있다.

제 1 스크류 헤드(321a)는, 일측이 함몰 형성되고, 중앙에 빈 공간이 형성된 원형 부재일 수 있다. 제 1 스크류 헤드(321a)의 외면에는 나사산이 형성될 수 있고, 나사산의 방향은 제 1 가이딩 바디(31a)의 내주 나사부(311a)의 나사산의 방향과 같을 수 있다. 이에 따라, 제 1 슬라이딩 바디(32a)는 제 1 가이딩 바디(31a)의 내부에서 나사 결합될 수 있다.

제 1 돌출부(322a)는, 제 1 스크류 헤드(321a)의 함몰 형성된 부분의 반대쪽 일면에서 돌출 형성된 부재일 수 있다. 제 1 돌출부(322a)는, 제 2 슬라이딩 바디(32b)의 제 2 구속부(323b)와 형합될 수 있다.

제 1 구속부(323a)는, 제 1 스크류 헤드(321a)에 함몰 형성된 부분일 수 있다. 제 1 구속부(323a)에는, 제 2 슬라이딩 바디(32b)의 제 2 돌출부(322b)를 수용할 수 있고, 제 2 돌출부(322b)와 형합될 수 있다.

제 1 벤딩 와이어 홀(325a)은, 제 1 작동 와이어의 일단(81a)을 파지 및 고정하는 구멍일 수 있다. 제 1 벤딩 와이어 홀(325a)은, 제 1 스크류 헤드(321a) 및 제 1 돌출부(322a)를 관통하도록 형성될 수 있다.

제 2 슬라이딩 바디(32b)는, 수술 도구(500)의 제 1 작동 와이어의 타단(81b)을 파지하고, 제 2 가이딩 바디(31b)와 나사 결합되어 슬라이딩 가능할 수 있다. 예를 들어, 제 2 슬라이딩 바디(32b)는, 제 2 스크류 헤드(321b), 제 2 돌출부(322b), 커플링 홀(324) 및 제 2 벤딩 와이어 홀(325b)을 포함할 수 있다.

제 2 스크류 헤드(321b)는, 일측이 함몰 형성되고, 중앙에 빈 공간이 형성된 원형 부재일 수 있다. 제 2 스크류 헤드(321b)의 외면에는 나사산이 형성될 수 있고, 나사산의 방향은 제 2 가이딩 바디(31b)의 내주 나사부(311b)의 나사산의 방향과 같을 수 있다. 이에 따라, 제 2 슬라이딩 바디(32b)는 제 2 가이딩 바디(31b)의 내부에서 나사 결합될 수 있다.

제 2 스크류 헤드(321b)의 나사산의 방향은 제 1 스크류 헤드(321a)의 나사산의 방향과 반대일 수 있다. 이에 따라, 제 1 및 2 스크류 헤드(321a, 321b)는 제 1 가이더(31)의 제 1 및 2 가이딩 바디(31a, 31b)에 각각 연결될 수 있고, 제 1 가이더(31)가 제 1 가이더 구동 샤프트(16b)에 의해서 회전될 경우, 제 1 및 2 스크류 헤드(321a, 321b)는, 커플링 샤프트(24)를 따라서, 서로에 대해 상대적인 방향으로 이동할 수 있다.

제 2 돌출부(322b)는, 제 2 스크류 헤드(321b)의 함몰 형성된 부분의 반대쪽 일면에서 돌출 형성된 부재일 수 있다. 제 2 돌출부(322b)는, 제 1 슬라이딩 바디(32a)의 제 1 구속부(323a)와 접촉하여 형합될 수 있다.

제 2 구속부(323b)는, 제 2 스크류 헤드(321b)에 함몰 형성된 부분일 수 있다. 제 2 구속부(323b)에는, 제 1 슬라이딩 바디(32a)의 제 1 돌출부(322a)를 수용할 수 있고, 제 2 돌출부(322b)와 형합될 수 있다.

제 2 벤딩 와이어 홀(325b)은, 제 1 작동 와이어의 타단(81b)을 파지 및 고정하는 구멍일 수 있다. 제 2 벤딩 와이어 홀(325b)은, 제 2 스크류 헤드(321b) 및 제 2 돌출부(322b)를 관통하도록 형성될 수 있다.

커플링 홀(324)은, 제 1 슬라이딩 바디(32a) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)가 복수개의 커플링 샤프트(24)에 의해서 관통되어 연결될 수 있도록, 제 1 스크류 헤드(321a) 및 제 2 스크류 헤드(321b)에 형성된 복수개의 구멍일 수 있다. 예를 들어, 커플링 홀(324)은, 도 12 내지 도 13b와 같이 제 1 슬라이더(32)의 둘레를 따라서, 방사상 동일한 간격으로 4개로 형성될 수 있다.

제 1 슬라이딩 바디(32a) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)는, 도 12 내지 도 13b와 같이 서로 상하 대칭되는 동일한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 슬라이딩 바디(32a) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)는, 서로에 대해서, 맞물려져서 움직일 수 있고, 내부를 관통하는 커플링 샤프트(24)에 의해서, 같이 지지될 수 있기 때문에, 커플링 샤프트(24)에 수직한 방향으로 서로 분리되지 않을 수 있다.

예를 들어, 제 1 슬라이딩 바디(32a)의 제 1 구속부(323a)의 함몰된 형상의 단면은 제 2 슬라이딩 바디(32b)의 제 2 돌출부(322b)의 단면의 형상과 일치할 수 있고, 제 2 슬라이딩 바디(32b)의 제 2 구속부(323b)의 함몰된 형상의 단면 또한, 제 1 슬라이딩 바디(32a)의 제 1 돌출부(322a)의 단면의 형상과 일치할 수 있다.

이 경우, 제 1 스크류 헤드(321a)는 제 2 슬라이딩 바디(32b)의 제 2 돌출부(322b)와 형합되어 완전한 원형 형상을 이룰 수 있고, 제 2 스크류 헤드(321b) 역시, 제 1 슬라이딩 바디(32a)의 제 1 돌출부(322a)와 형합되어 완전한 원형 형상을 이룰 수 있다.

제 2 작동 와이어(82)에 대한 제 2 벤딩 모듈(40)의 구성은, 제 1 작동 와이어(81)에 대한 제 1 벤딩 모듈(30)과 동일한 구성을 가질 수 있기 때문에, 구체적인 구성의 설명은 생략하기로 한다.

제 2 벤딩 모듈(40)은, 제 2 가이더(41) 및 제 2 슬라이더(42)를 포함할 수 있다.

제 2 슬라이더(42)는, 제 3 슬라이딩 바디(42a) 및 제 4 슬라이딩 바디(42b)를 포함할 수 있다.

제 3 슬라이딩 바디(42a)는, 제 2 작동 와이어(82)의 일단을 파지하는 제 3 벤딩 와이어 파지 홀(425a) 및 커플링 샤프트(24)를 수용하기 위한 커플링 홀(424)을 포함할 수 있다.

제 4 슬라이딩 바디(42b)는, 제 2 작동 와이어(82)의 타단을 파지하는 제 4 벤딩 와이어 파지 홀(425b) 및 커플링 샤프트(24)를 수용하기 위한 커플링 홀(424)을 포함할 수 있다.

도 13a는, 제 1 슬라이더(32) 및 제 2 슬라이더(42)가 수술 로봇(100)내에서 동축을 가지고 나란히 배치되어 있는 모습이 투시도를 나타낸다.

도 13a를 참조하면, 제 1 슬라이더(32) 및 제 2 슬라이더(42)는 서로 동일한 구성을 가질 수 있고, 동축을 가지며 배치될 수 있지만, 제 2 슬라이더(42)는 제 1 슬라이더(32)에 대해서 90도 틀어져서 배치될 수 있다.

서로 직각으로 틀어진 제 1 슬라이더(32) 및 제 2 슬라이더(42)에 의하면, 제 2 슬라이더(42)에 의해 파지된 제 2 작동 와이어(82)가 제 1 슬라이더(32)를 통과하여 제 1 작동 와이어(81)와 같이 회전 암(12)을 거쳐서 수술 도구(500)와 연결되는 경우, 제 1 작동 와이어(81) 및 제 2 작동 와이어(82)는, 서로 수직하게 배치되고, 서로 동일한 간격으로 이격되어 배치될 수 있기 때문에, 서로 간섭되지 않을 수 있다.

도 14a는 일 실시 예에 따른 제 1 벤딩 모듈의 단면도이고, 도 14b는 일 실시 예에 따른 제 1 벤딩 모듈의 단면도이다.

도 14a 및 도 14b를 참조하면, 제 1 슬라이더(32)의 움직임에 따라서, 제 1 작동 와이어(81)의 움직임을 확인할 수 있다.

일 실시 예에 따른 수술 로봇(100)은, 제 1 벤딩 모듈(30), 커플링 샤프트(24) 및 제 1 가이더 구동 기어(33)를 포함할 수 있고, 제 1 벤딩 모듈(30)은, 제 1 가이딩 바디(31a), 제 2 가이딩 바디(31b), 제 1 슬라이딩 바디(32a) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)를 포함할 수 있다.

제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 1 슬라이딩 바디(32a)는 서로 나사 결합되어 연결될 수 있고, 제 2 가이딩 바디(31b) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b) 또한 나사 결합되어 연결될 수 있다. 하지만, 제 2 가이딩 바디(31b) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)의 나사산의 방향은 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 1 슬라이딩 바디(32a)의 나사산의 방향과 반대일 수 있다.

위의 구조에 의하면, 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 2 가이딩 바디(31b)가 결합하여, 제 1 가이더 구동 기어(33)에 의해서 시계 방향 또는 반 시계 방향 중 어느 한 방향으로 회전 할 경우, 도 14a와 같이, 제 1 슬라이딩 바디(32a) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)는 서로에 대해 멀어지는 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.

이에 따라서, 제 1 슬라이딩 바디(32a)에 연결된 제 1 작동 와이어(81)의 일단(81a) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)에 연결된 제 1 작동 와이어(81)의 타단(81b) 사이에서 변위의 차이가 생길 수 있고, 결과적으로 제 1 작동 와이어(81)에 연결된 수술 도구(500)는, 하나의 축을 기준으로, 일 방향으로 회전하거나 만곡될 수 있다.

반대로, 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 2 가이딩 바디(31b)가 결합하여, 제 1 가이더 구동 기어(33)에 의해서 시계 방향 또는 반 시계 방향 중 다른 방향으로 회전 할 경우, 도 14b와 같이, 제 1 슬라이딩 바디(32a) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)는 서로에 가까워 지는 방향으로 슬라이딩 이동할 수 있다.

이에 따라서, 제 1 슬라이딩 바디(32a)에 연결된 제 1 작동 와이어(81)의 일단(81a) 및 제 2 슬라이딩 바디(32b)에 연결된 제 1 작동 와이어(81)의 타단(81b) 사이에서 변위의 차이가 생길 수 있고, 결과적으로 제 1 작동 와이어(81)에 연결된 수술 도구(500)는, 하나의 축을 기준으로, 타 방향으로 회전하거나 만곡될 수 있다.

도 15는 일 실시 예에 따른 제 1 가이더의 단면도이다.

도 15를 참조하면, 일 실시 예에 따른 제 1 가이더(231)는, 중공이 형성된 원통형 부재일 수 있다. 제 1 가이더(231)는 외주면에 기어부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 가이더(231)는, 내주 양나사부(2311)를 포함할 수 있다.

내부 양나사부(2311)는, 제 1 가이더(231)의 중공 내주면에 형성된 나사산일 수 있다. 내부 양나사부(2311)는, 우회전 방향의 나사산과 좌회전 방향의 나사산이 중첩되어 형성된 것일 수 있다.

내부 양나사부(2311)에 의하면, 제 1 가이더(231)는, 도 12에 도시된 제 1 가이더(31)와 달리, 나사산 방향이 서로 다른 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 2 가이딩 바디(32b)를 포함하지 않고, 일체로 형성될 수 있다.

이 경우, 제 1 슬라이딩 바디(32a)는, 제 1 가이더(231)의 양나사부(2311)의 일측으로부터 좌회전 방향의 나사산 및 우회전 방향의 나사산 중 어느 하나의 방향의 나사산과 나사 결합될 수 있고, 제 2 슬라이딩 바디(32b)는, 제 1 가이더(231)의 양나사부(2311)의 타측으로부터 좌회전 방향의 나사산 및 우회전 방향의 나사산 중 나머지 하나의 방향의 나사산과 나사 결합될 수 있다.

도 16은 일 실시 예에 따른 제 1 벤딩 모듈의 정면도이다.

도 16을 참조하면, 일 실시 예에 따른 제 1 벤딩 모듈(330)은, 제 1 가이더(31), 제 1 슬라이더(332)를 포함할 수 있다.

제 1 가이더(31)는, 도 12에 도시된 제 1 가이더(31)와 같은 구성을 가질 수 있다. 제 1 가이더(31)는, 제 1 가이딩 바디(31a) 및 제 2 가이딩 바디(31b)를 포함할 수 있다.

제 1 슬라이더(332)는, 제 1 가이딩 바디(31a)와 나사 결합하는 제 1 슬라이딩 바디(332a) 및 제 2 가이딩 바디(31b)와 나사 결합하는 제 2 슬라이딩 바디(332b)를 포함할 수 있다.

제 1 슬라이딩 바디(332a) 및 제 2 슬라이딩 바디(332b)는, 각각 외면에 나사산이 형성된 제 1 스크류 헤드(3321a) 및 제 2 스크류 헤드(3321b)를 포함할 수 있다.

제 1 스크류 헤드(3321a)는, 외주면에 양나사산이 형성된 원통형 부재일 수 있다. 다시 말하면, 제 1 스크류 헤드(3321a)의 외면에는 좌회전 방향의 나사산 및 우회전 방향의 나사산이 중첩되어 형성될 수 있다.

제 2 슬라이딩 바디(332b)의 제 2 스크류 헤드(3321b)의 외면에는, 좌회전 방향의 나사산 및 우회전 방향의 나사산이 중첩되어 형성될 수 있다.

제 2 스크류 헤드(3321b)는, 제 1 스크류 헤드(3321a)와 동일한 구성을 가질 수 있다. 뿐만 아니라 제 1 슬라이딩 바디(332a) 및 제 2 슬라이딩 바디(332b) 또한, 서로 동일한 구성을 자지더라도 무방할 수 있다.

양나사산이 형성된 제 1 슬라이딩 바디(332a) 및 제 2 슬라이딩 바디(332b)에 의하면, 제 1 슬라이딩 바디(332a)는, 제 1 가이더(31)의 제 1 가이딩 바디(31a)의 내부에서 나사 결합할 수 있고, 제 2 슬라이딩 바디(332b)는, 제 1 가이딩 바디(31a)와 나사산의 방향이 다른 제 2 가이딩 바디(31b)와 나사 결합 할 수 있다.

제 1 슬라이딩 바디(332a) 및 제 2 슬라이딩 바디(332b)의 구성 및 형태는 동일할 수 있기 때문에, 서로간의 위치가 바뀌어도 무방할 수 있다.

도 17a은 종래의 작동 와이어 구동 메커니즘을 나타내는 도면이고, 도 17b은 일 실시 예에 따른 수술 로봇의 작동 메커니즘을 나타내는 도면이다.

도 17a를 참조하면, 작동 와이어를 인장시키거나 이완시키는 종래의 구동 메커니즘은, 직경의 크기가 D인 원형 부재를 사용하여 도르래 방식으로 작동 와이어를 감거나 푸는 방식으로 구현되어 왔다.

이 경우, 작동 와이어를 정밀하게 구동시키기 위해서, 도르래 역할을 하는 부재의 직경(D)을 줄이는 것이 관건이지만, 직경(D)을 너무 작게 하면 작동 와이어의 곡률 반경의 제한 조건에 의해서, 와이어가 변형되거나 손상되는 문제점이 발생하였다.

도 17b를 참조하면, 본 발명에서 제시하는 작동 와이어의 구동 메커니즘은, 작동 와이어와 수직하게 놓인 나사 형상의 원형 부재에 작동 와이어를 고정시키는 것으로서, 이 경우, 작동 와이어의 이동량은 나사형 부재의 직경(D)과 크게 상관 없이, 나사의 피치의 크기에 따라서 조절될 수 있고, 나사의 회전량을 정밀하게 조절함으로써, 작동 와이어의 이동량을 정밀하게 조절할 수 있다.

도 18은 수술 도구를 이용한 시술 및 봉합 동작을 나타내는 도면이다.

도 18을 참조하면, 수술 도구를 이용하여 복잡한 시술 및 봉합 동작들이 단계별로 수행될 수 있다. 특히, B 단계를 참조하면, 수술 도구(500)는, 실을 파지한 상태에서 반복적으로 자체적으로 회전하는 동작을 수행할 수 있다. 이 경우, 종래의 방법으로는 수술 도구를 시술자가 직접 파지하여 회전시켜야 하는 상황이 있었다.

하지만 본 발명의 일 실시 예에 따른 수술 로봇(100)에 의하면, 수술 도구(500)의 회전은 입력부(91)를 통한 명령을 통해 자동적으로 수행될 수 있고, 매듭을 묶는데 드는 시간을 단축하는 것이 가능할 수 있다. 또한, 수술 도구(500)의 회전이 이루어지더라도, 수술 도구(500)를 조작하기 위한 복수개의 조작 와이어들이 내부에서 서로 꼬이지 않을 수 있다.

이상과 같이 비록 한정된 도면에 의해 실시 예들이 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구조, 장치 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시 예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (17)

1. 베이스;
   상기 베이스의 일측에 회전 가능하게 설치되고, 일측에 체결되는 수술 도구를 조작하기 위한 복수개의 작동 와이어를 수용하는 회전 암;
   상기 회전 암의 타측과 연결되고, 상기 베이스에 대하여 회전 가능하게 설치되는 로테이터 모듈;
   상기 로테이터 모듈에 연결되고, 상기 수술 도구를 제 1 방향으로 벤딩시키기 위한 제 1 벤딩 모듈; 및
   상기 로테이터 모듈에 연결되고, 상기 수술 도구를 상기 제 1 방향과 다른 제 2 방향으로 벤딩시키기 위한 제 2 벤딩 모듈을 포함하는 수술 로봇.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 로테이터 모듈은,
   상기 회전 암에 고정되는 제 1 로테이터 바디;
   상기 제 1 로테이터 바디로부터 이격되어 배치되는 제 2 로테이터 바디; 및
   상기 제 1 로테이터 바디 및 제 2 로테이터 바디를 연결하는 복수개의 커플링 샤프트를 포함하고,
   상기 제 1 벤딩 모듈 및 제 2 벤딩 모듈의 적어도 일부는, 상기 복수개의 커플링 샤프트에 의해서 관통되어 상기 로테이터 모듈이 회전할 때, 같이 회전하는 수술 로봇.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 벤딩 모듈은,
   상기 커플링 샤프트를 따라서 슬라이딩 가능한 제 1 슬라이더; 및
   외부 동력으로부터 상기 제 1 슬라이더로 동력을 전달하기 위한 제 1 가이더를 포함하는 수술 로봇.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 제 1 가이더는, 외주면에 형성된 기어와, 내주면에 형성된 나사산을 포함하고,
   상기 제 1 슬라이더는, 상기 제 1 가이더의 내주면의 나사산과 나사결합 하고, 상기 복수개의 커플링 샤프트에 의해 관통되는 수술 로봇.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 제 1 슬라이더는,
   외면의 적어도 일부에 우회전 나사산이 형성되고, 상기 복수개의 작동 와이어 중 상기 수술 도구를 상기 제 1 방향으로 벤딩시키기 위한 제 1 작동 와이어의 일단을 파지하는 제 1 슬라이딩 바디; 및
   외면의 적어도 일부에 좌회전 나사산이 형성되고, 상기 제 1 작동 와이어의 타단을 파지하는 제 2 슬라이딩 바디를 포함하는 수술 로봇.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 슬라이딩 바디 및 제 2 슬라이딩 바디는, 상기 커플링 샤프트를 따라서 상대적으로 슬라이딩 가능하고, 상기 커플링 샤프트의 축 방향에 대하여 수직한 방향으로 서로 분리되지 않도록 상호 결합되는 수술 로봇.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 제 1 슬라이딩 바디는,
   외주면에 나사산이 형성된 제 1 스크류 헤드;
   상기 제 1 스크류 헤드를 관통하고, 상기 제 1 작동 와이어의 일단을 고정하기 위한 제 1 벤딩 와이어 홀;
   상기 제 1 스크류 헤드로부터 돌출된 제 1 돌출부; 및
   상기 제 1 스크류 헤드의 일측에 함몰 형성된 제 1 구속부를 포함하고,
   상기 제 2 슬라이딩 바디는,
   외주면에 나사산이 형성된 제 2 스크류 헤드;
   상기 제 2 스크류 헤드를 관통하고, 상기 제 1 작동 와이어의 타단을 고정하기 위한 제 2 벤딩 와이어 홀;
   상기 제 2 스크류 헤드로부터 돌출되고, 상기 제 1 구속부에 형합하는 제 2 돌출부; 및
   상기 제 2 스크류 헤드의 일측에 함몰 형성되고, 상기 제 1 돌출부에 형합하는 제 2 구속부를 포함하는 수술 로봇.
   
8. 제 5 항에 있어서,
   상기 제 1 가이더가 일 방향으로 회전하면, 상기 제 1 슬라이더 및 제 2 슬라이더는, 상기 커플링 샤프트의 길이 방향을 따라서 서로 다른 방향으로 슬라이딩하는 수술 로봇.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 제 1 가이더는,
   내주면에 상기 제 1 슬라이딩 바디와 같은 방향의 나사산이 형성되는 제 1 가이딩 바디; 및
   내주면에 상기 제 2 슬라이딩 바디와 같은 방향의 나사산이 형성되는 제 2 가이딩 바디를 포함하는 수술 로봇.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 1 가이더의 내주면에는, 우회전 나사산 및 좌회전 나사산이 중첩되는 양나사산이 형성되는 수술 로봇.
    
11. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 슬라이더는,
    외면에 양나사산이 형성되고, 상기 복수개의 작동 와이어 중 상기 수술 도구를 상기 제 1 방향으로 벤딩시키기 위한 제 1 작동 와이어의 일단을 파지하는 제 1 슬라이딩 바디; 및
    외면에 양나사산이 형성되고, 상기 제 1 작동 와이어의 타단을 파지하는 제 2 슬라이딩 바디를 포함하고,
    상기 제 1 가이더는,
    내주면에 우회전 나사산이 형성되는 제 1 가이딩 바디; 및
    내주면에 좌회전 나사산이 형성되는 제 2 가이딩 바디를 포함하는 수술 로봇.
    
12. 제 1 항에 있어서,
    상기 로테이터 모듈과 연결되고, 상기 수술 도구의 겸자부를 조작하기 위한 조작 모듈을 포함하는 수술 로봇.
    
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 조작 모듈은,
    외주면에 기어가 형성되고, 내주면에 나사산이 형성된 외부 조작 기어; 및
    상기 외부 조작 기어의 내주면의 나사산과 나사결합 하고, 상기 수술 도구를 구동시키기 위한 작동 와이어를 파지하고, 상기 복수개의 커플링 샤프트에 의해 관통된 내부 조작 기어를 포함하는 수술 로봇.
    
14. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 벤딩 모듈 또는 제 2 벤딩 모듈에서 상기 수술 도구를 향하는 방향으로 전방에 배치되는 텐셔너 모듈을 더 포함하고,
    상기 텐셔너 모듈은,
    내주면에 나사산이 형성된 외부 텐셔너 기어; 및
    상기 외부 텐셔너 기어의 내주면의 나사산과 나사 결합하고, 상기 커플링 샤프트에 의해 관통되고, 상기 제 1 벤딩 모듈 또는 제 2 벤딩 모듈이 파지하고 있는 작동 와이어를 상기 텐셔너 모듈의 중심을 향하여 가압하기 위한 가압 돌기를 포함하는 내부 텐셔너 기어를 포함하는 수술 로봇.
    
15. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 벤딩 모듈이 파지한 작동 와이어는, 상기 제 2 벤딩 모듈이 파지한 작동 와이어와 평행하고, 서로 간섭되지 않는 수술 로봇.
    
16. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 방향과 평행하고, 상기 베이스에 대해 회전 가능하게 설치되고, 상기 로테이터 모듈, 제 1 가이더 및 제 2 가이더에 토크를 전달하기 위한 복수개의 구동 샤프트를 더 포함하고,
    상기 복수개의 구동 샤프트는,
    상기 로테이터 모듈을 회전시키기 위한 로테이터 구동 샤프트;
    상기 제 1 가이더를 회전시키기 위한 제 1 가이더 구동 샤프트; 및
    상기 제 2 가이더를 회전시키기 위한 제 2 가이더 구동 샤프트를 포함하고,
    상기 로테이터 구동 샤프트, 제 1 가이더 구동 샤프트 및 제 2 가이더 구동 샤프트를 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는 수술 로봇.
    
17. 제 16 항에 있어서,
    상기 로테이터 모듈, 제 1 가이더 및 제 2 가이더의 회전 명령을 입력할 수 있는 입력부를 더 포함하고,
    상기 입력부로부터 상기 로테이터 모듈에 대한 회전 명령과, 상기 제 1 가이더 및 제 2 가이더 중 적어도 하나 이상의 가이더에 대한 회전 명령이 동시에 입력될 경우,
    상기 제어부는,
    상기 로테이터 모듈의 회전 명령에 따른 상기 로테이터 모듈의 회전 각도만큼, 상기 제 1 가이더 및 제 2 가이더를 추가적으로 회전시킴으로써, 상기 제 1 가이더 및 제 2 가이더에 파지된 작동 와이어의 꼬임을 방지하는 수술 로봇.
    

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