KR20200092485A - 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템 및 이를 이용한 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법 - Google Patents

Abstract

전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템에 관한 것으로, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템은, 내시경 대상자의 체내에 삽관 배치되고, 체내에서 조향을 고려한 주행이 가능하도록 전진 구동력 생성부 및 조향부를 포함하는 전방 견인형 내시경 로봇, 내시경 대상자의 체외에 배치되고 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 삽관 방향 전후진 이동과 삽관 방향을 축으로 한 회전 이동을 제어 가능하도록 연결 부재에 의해 상기 전방 견인형 내시경 로봇과 연결되는 후방 수기 구현 기구 및 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 주행을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 전방 견인형 내시경 로봇은 체내 상태를 감지하는 센서부를 포함하고, 상기 제어부는 감지된 상기 체내 상태를 기반으로 인식된 체내 손상 위험 상황을 고려하여 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 주행을 제어할 수 있다.

Description

전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템 및 이를 이용한 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법{FRONT-REAR DRIVING MECHANISM COMBINED ROBOTIC COLONOSCOPE SYSTEM AND HIGH SAFETY CONTROL METHOD USING IT}

본원은 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템(장치) 및 이를 이용한 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법에 관한 것이다.

내시경은 내장장기 또는 체강 내부를 직접 볼 수 있게 만든 의료기구로서 종래의 대장 내시경은 체외에서 가해지는 힘에 의해 강제 삽관되기 때문에, 시술 시 환자 등 내시경 대상자에게 고통을 야기하고 천공과 같은 의료사고를 유발할 수 있다. 이에 따라, 선행된 연구들에서는 동력원을 동체 내부에 탑재한 내시경 로봇을 개발하였으나 이동 성능에 한계가 있고, 상기 내시경 로봇 내에 진단 또는 치료 장치를 설치하는 것이 불가능하여 기존 내시경 장치를 대체하지 못하는 실정이다.

또한, 기존의 대장 내시경을 이용한 검진 방식은 시술자의 수기 능력에 대한 의존도가 높아 안전한 시술을 위하여는 시술자가 삽입 기술을 익히기 위해 과도한 시간과 비용을 투입해야 한다는 단점이 존재한다.

본원의 배경이 되는 기술은 한국특허공개공보 제 10-1780326호에 개시되어 있다.

본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기계 메커니즘을 이용하여 선단에서 로봇이 내시경을 견인하여 환자 등 내시경 대상자의 체내를 자율 주행하고, 자율 주행이 불가한 난곡부 또는 교착 구간에서는 후단에서 삽관된 내시경을 조종하여 효과적으로 내시경 시술을 가능하게 하는 전후방 복합구동 내시경 로봇 시스템 및 이에 기반한 고안전 내시경 로봇 구동 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들도 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템은, 내시경 대상자의 체내에 삽관 배치되고, 체내에서 조향을 고려한 주행이 가능하도록 전진 구동력 생성부 및 조향부를 포함하는 전방 견인형 내시경 로봇, 내시경 대상자의 체외에 배치되고 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 삽관 방향 전후진 이동과 삽관 방향을 축으로 한 회전 이동을 제어 가능하도록 연결 부재에 의해 상기 전방 견인형 내시경 로봇과 연결되는 후방 수기 구현 기구 및 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 주행을 제어하는 제어부를 포함하되, 상기 전방 견인형 내시경 로봇은 체내 상태를 감지하는 센서부를 포함하고, 상기 제어부는 감지된 상기 체내 상태를 기반으로 인식된 체내 손상 위험 상황을 고려하여 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 주행을 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 체내 손상 위험 상황을 저위험 상황으로 인식하면, 상기 전방 견인형 내시경 로봇이 상기 전진 구동력 생성부에 의해 자율 주행하도록 제어하고, 상기 체내 손상 위험 상황을 상기 저위험 상황보다 위험도가 상승된 위험도 상승 상황으로 인식하면, 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 자율 주행에 상기 조향부가 개입되도록 제어하며, 상기 체내 손상 위험 상황을 상기 위험도 상승 상황보다 위험도가 상승된 고위험 상황으로 인식하면, 상기 전방 견인형 내시경 로봇이 상기 후방 수기 구현 기구에 의해 주행되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 체내 손상 위험 상황이 저위험 상황으로의 변경 없이 한계 시간 이상 위험도 상승 상황을 유지하면 고위험 상황에 도달한 것으로 인식할 수 있다.

또한, 상기 센서부는 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 전단 측에 작용되는 압력 또는 힘을 감지하는 압력 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 압력 센서에 의해 감지된 압력 또는 힘이 체내 내벽의 파열 또는 천공을 유발할 가능성이 있는 제한값 이상인 것으로 판단되면, 상기 체내 손상 위험 상황이 위험도 상승 상황에 도달한 것으로 인식할 수 있다.

또한, 상기 센서부는 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 위치를 감지하는 위치 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 위치 센서에 의해 감지된 위치가 소정 시간 이상 변화가 없는 것으로 판단되면, 상기 체내 손상 위험 상황이 위험도 상승 상황에 도달한 것으로 인식할 수 있다.

또한, 상기 제어부는, 상기 위험도 상승 상황에서 상기 전방 이미지에 대한 이미지 분석 결과를 고려하여 상기 조향부에 의한 조향 방향을 결정할 수 있다.

또한, 상기 체내 내벽을 바라보는 이미지는, 상기 체내 내벽이 식별되는 이미지 또는 저조도 이미지이고, 상기 저조도 이미지는, 상기 이미지 센서가 체내 내벽에 소정 이하의 거리만큼 근접하거나 적어도 일부 접촉되었을 때 나타나는 조도에 대응하는 이미지일 수 있다.

또한, 상기 후방 수기 구현 기구는, 상기 연결 부재와 연계하여 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 삽관 길이에 대응하는 값을 측정하는 길이 산출용 센서를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 길이 센서에 의해 감지된 길이가 소정 시간 이상 변화가 없는 것으로 판단되면, 상기 체내 손상 위험 상황이 위험도 상승 상황에 도달한 것으로 인식할 수 있다.

또한, 상기 후방 수기 구현 기구는, 내시경의 풀인(pull-in) 또는 풀백(pull-back)이 모사되도록 상기 연결 부재를 길이 방향으로 전진 또는 후진시키는 캠 구동부 및 내시경의 트위스팅(twisting)이 모사되도록 상기 연결 부재를 길이 방향을 중심으로 회전시키는 회전 구동부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 캠 구동부는, 상기 연결 부재의 외주의 일측을 지지하도록 배치되는 지지 유닛, 편심 축을 중심으로 한 회전에 따라 상기 연결 부재의 외주의 타측을 선택적으로 가압하게 구비되고, 가압된 상태에서의 회전에 의해 상기 연결 부재를 회전 방향에 대응하여 전진 또는 후진시키도록 배치되는 캠 유닛 및 상기 캠 유닛을 상기 편심 축을 중심으로 회전시키도록 구비되는 캠 구동력 제공 유닛을 포함할 수 있다.

또한, 상기 지지 유닛은 상기 연결 부재의 외주의 일측에 대한 접촉을 유지한 상태에서 무편심 축을 중심으로 회전하도록 구비되고, 상기 무편심 축에는 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 삽관 길이를 산출할 수 있도록 상기 지지 유닛의 회전 각도를 측정하는 길이 산출용 센서가 설치될 수 있다.

한편, 상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템을 이용한 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법은, 내시경 대상자의 체내에서 조향을 고려한 주행이 가능하도록 전진 구동력 생성부 및 조향부를 포함하고 체내에 삽관 배치된 전방 견인형 내시경 로봇에 포함된 센서부에 의해 체내 상태를 감지하는 단계 및 감지된 상기 체내 상태를 기반으로 인식된 체내 손상 위험 상황을 고려하여 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 주행을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템을 이용한 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 포함할 수 있다.

상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 전방 견인형 내시경 로봇과 후방 수기 구현 기구를 구비하고, 이를 제어하는 제어부로 구성된 대장 내시경 로봇 시스템을 구축하여 내시경 시술의 편의성을 향상시킬 수 있고, 환자 등 내시경 대상자의 안전도를 측정할 수 있는 센서 및 구동 알고리즘을 구비하여 안전성을 극대화시킬 수 있다.

전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 대장 내시경 시술을 위해 시술자가 삽입 기술을 익히는 데 소모되는 시간과 비용을 절약할 수 있으며, 내시경 삽입 시 진정제나 진통제와 같은 전처치없이 통증을 최소화할 수 있으며 소화기 질환 진단의 효율성을 증진시킬 수 있고, 대장 내시경에만 국한되는 것이 아니라 타 부위의 검진을 위한 내시경(위, 소장, 산부인과 또는 이비인후과 등)에도 활용할 수 있다.

도 1은 본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템(장치)의 개략적인 도면이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 전방 견인형 내시경 로봇을 개략적으로 도시한 입체도이다.
도3a는 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구의 내부를 위에서 내려다 본 상태를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도3b는 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구의 내부를 일 측면에서 바라본 상태를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도3c는 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구를 정면에서 바라본 상태를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도4는 본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합 구동 방식 내시경 로봇 시스템을 이용한 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법에 대한 동작흐름도이다.
도5는 본원의 일 실시예에 따른 체내 손상 위험 상황을 고려하여 전방 견인형 내시경 로봇의 주행을 제어하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도6a 내지 도 6c는 본원의 일 실시예에 따른 전방 견인형 내시경 로봇의 센서부에 포함된 이미지 센서에 의한 영상 정보를 예시하기 위한 도면이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 전방 견인형 내시경 로봇의 외형의 일 예를 도시한 입체도이다.
도 8은 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구의 외형의 일 예를 도시한 입체도이다.
도9는 본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합 구동 방식 내시경 시스템을 이용하여 고안전 확보를 위한 내시경 로봇의 구동을 제어 하는 알고리즘 및 시나리오를 예시하기 위한 도면이다..

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.

본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본원은 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템 및 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템을 이용한 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법에 관한 것이다.

도1은 본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템의 개략적인 도면이다.

본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템(100)은 전방 구동 방식의 내시경 로봇 장치, 후방 수기 구현 기구 장치 및 전방 구동 방식의 내시경 로봇 장치의 주행을 제어하는 제어 장치를 포함하는 기계 기구 또는 기계 장치의 집합일 수 있다.

도1을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템(100)은 내시경 대상자의 체내에 삽관 배치되고, 체내에서 조향을 고려한 주행이 가능한 전방 견인형 내시경 로봇(110), 내시경 대상자의 체외에 배치되어 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 삽관 방향 전후진 이동(pull in, pull back)과 삽관 방향을 축으로 한 회전 이동(twisting)을 제어 가능하도록 연결 부재(10)에 의해 전방 견인형 내시경 로봇(110)과 연결되는 후방 수기 구현 기구(120) 및 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 주행을 제어하는 제어부(130)를 포함할 수 있다.

예를 들어, 연결 부재(10)는, 후방 수기 구현 기구(120) 내부에 내시경 시술자의 체내의 목표 지점까지 도달할 수 있는 충분한 길이를 갖도록 적재되고, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 후단과 후방 수기 구현 기구(120) 상호 간을 물리적으로 연결하는 구조를 의미하는 것으로, 이러한 연결 부재의 일 예에는 내시경용 와이어, 튜브, 파이프 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.

도2는 본원의 일 실시예에 따른 전방 견인형 내시경 로봇을 개략적으로 도시한 입체도이다.

본원의 일 실시예에 따른 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 구성에 대한 구체적인 설명은 본원의 발명자와 동일한 발명자에 의한 선행 등록특허인 한국특허 공개공보 제 10-1840317호에 개시되어 있다.

도2를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 전방 견인형 내시경 로봇(110)은 내시경 대상자의 체내에서 조향을 고려한 주행이 가능하도록 전진 구동력 생성부(111) 및 조향부(112) 를 포함할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 전진 구동력 생성부(111)는 유연로봇기술 (Soft robotics)를 활용하여 체내 주행 시 내시경 시술자의 체내 내벽의 점막을 손상시키지 않고 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 직선 구간, 경사 구간 및 곡면 구간을 자율 주행하도록 할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 전진 구동력 생성부(111)의 일부는 보호부로 둘러싸일 수 있으며, 이러한 보호부는 폴리테트라 플루오르에틸렌(PTFE), 실리콘 및 폴리우레탄과 같은 수지를 사용하여, 내시경 대상자의 체내 내벽과의 마찰을 최소화 할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 조향부(112)는 다리부에 가요성을 갖는 복수의 탄성체를 구비하여 체내 이동 시 안정성을 향상시킬 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 조향부(112)는 벨로우즈관으로 형성될 수 있고, 벨로우즈관 내주에는 벨로우즈관의 접힘을 통해 그 굴곡을 제어할 수 있는 복수의 조향 와이어가 배치될 수 있다. 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 방향을 전환하기 위해, 복수의 조향 와이어 중 일부의 조향 와이어를 당겨 벨로우즈 관의 특정 방향만을 접히도록 할 수 있고, 이를 통해 시술자가 원하는 방향으로 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 이동 방향을 제어할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 전단에는 생검 동작 또는 용종 제거 동작이 가능한 처치구를 탑재하기 위한 공간이 구비될 수 있다.

또한, 도2를 참조하면 본원의 일 실시예에 따른 전방 견인형 내시경 로봇(110)은 내시경 대상자의 체내 상태를 감지하는 센서부(113)을 포함할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 센서부(113)가 감지한 상기 체내 상태를 기반으로 인식된 체내 손상 위험 상황을 고려하여 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 주행을 제어할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 센서부(113)가 감지한 상기 체내 상태를 기반으로 인식된 체내 손상 위험 상황을 저위험 상황으로 인식하면, 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 전진 구동력 생성부(111)에 의해 자율 주행하도록 제어할 수 있고, 상기 체내 손상 위험 상황을 상기 저위험 상황보다 위험도가 상승된 위험도 상승 상황으로 인식하면, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 자율 주행에 조향부(112)가 개입되도록 제어할 수 있으며, 상기 체내 손상 위험 상황을 상기 위험도 상승 상황보다 위험도가 상승된 고위험 상황으로 인식하면, 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 후방 수기 구현 기구(120)에 의해 주행되도록 제어할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 위험도 상승 상황은 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 내시경 대상 기관(대장 등)의 직경이 좁은 영역 또는 대상 기관이 꼬여 있는 영역 등을 통과하는 중에 있어 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 자율 주행만으로는 해당 구간의 통과가 어려운 상황을 의미할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 상기 체내 손상 위험 상황이 저위험 상황으로의 변경 없이 한계 시간 이상 위험도 상승 상황을 유지하면 고위험 상황에 도달한 것으로 인식할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 의하면 상기 위험도 상승 상황 및 상기 고위험 상황에 돌입한 후에도 조향부(112) 또는 후방 수기 구현 기구(120)의 개입으로 인해 센서부(113)가 상기 위험도 상승 상황 및 상기 고위험 상황을 통과하여 재차 상기 저위험 상황으로 돌아온 것으로 인식할 경우, 제어부(130)는 조향부(112) 또는 후방 수기 구현 기구(120)의 작동을 중지시키고, 전진 구동력 생성부(111)에 의한 자율 주행을 재가동하도록 제어할 수 있다.

이처럼 본원에 의하면, 기계 메커니즘을 이용한 내시경 대상자의 체내 이동, 진단 및 치료용 내시경 로봇 시스템이 제공될 수 있다. 예를 들어, 선단에서 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 내시경을 견인하여 자율 주행하고, 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 상기 자율 주행이 불가능한 체내 난곡부 또는 결착 구간을 통과하는 경우에는 이를 센서부(113)가 감지하고 상기 감지 신호에 의해 제어부(130)가 조향부(112)를 가동시키거나 체외에 위치한 후방 수기 구현 기구(120)을 가동시켜 체외에서 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 삽관 동작을 제어하여 효과적인 내시경 시술을 가능케 할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 센서부(113)는 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 전단 측에 작용되는 압력 또는 힘을 감지하는 압력 센서를 포함할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 상기 압력 센서에 의해 감지된 압력 또는 힘이 체내 내벽의 파열 또는 천공을 유발할 가능성이 있는 제한값 이상인 것으로 판단되면, 상기 체내 손상 위험 상황이 위험도 상승 상황에 도달한 것으로 인식할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 압력센서는 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 전단 측에 둘레 방향을 따라 간격을 두고 복수개 구비될 수 있고, 제어부(130)는 상기 위험도 상승 상황에서 복수개의 압력 센서 각각의 감지 결과를 고려하여 조향부(112)에 의한 조향 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 본원의 일 실시예에 따르면, 상기 복수개의 압력 센서의 탐지 결과, 특정 영역에 위치한 압력 센서에 의해 감지된 압력 또는 힘의 측정값이 타 영역에 위치한 압력 센서에 의해 감지된 압력 또는 힘의 측정값보다 낮게 측정된 경우, 상기 낮은 측정값을 도출해낸 압력 센서가 위치하는 방향으로 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 조향되도록 조향부(112)를 제어할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 센서부(113)는 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 위치를 감지하는 위치 센서를 포함할 수 있고, 제어부(130)는 상기 위치 센서에 의해 감지된 위치가 소정 시간 이상 변화가 없는 것으로 판단되면, 상기 체내 손상 위험 상황이 위험도 상승 상황에 도달한 것으로 인식할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 위치 센서의 일예로, 광섬유 기반의 위치 및 꼬임 측정 센서(FBG 센서, Fiber Bragg Grating sensor)를 들 수 있다. 상기 FBG 센서는 광섬유에 광섬유 브래그 격자를 일정한 길이에 따라 새긴 후, 온도 변화나 압력(strain) 등의 외부의 조건이 변화함에 따라 반사되는 빛의 파장이 달라지는 특성을 이용한 센서로, 센서부(113)는 상기 FBG 센서에 기반한 위치 센서에 의해 빛의 파장 변화를 측정하여, 전방 견인형 내시경 로봇(110)에 가해지는 압력(strain)을 인식하거나, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 체내 위치 정보를 파악할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 센서부(113)는 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 전방 이미지를 획득하도록 구비되는 이미지 센서를 포함할 수 있고, 제어부(130)는 상기 이미지 센서에 의해 획득된 전방 이미지가 체내 내벽을 바라보는 이미지를 소정 시간 이상 유지하는 것으로 판단되면, 상기 체내 손상 위험 상황이 위험도 상승 상황에 도달한 것으로 인식할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 체내 내벽을 바라보는 이미지는, 상기 체내 내벽이 식별되는 이미지 또는 저조도 이미지일 수 있고, 상기 저조도 이미지는, 상기 이미지 센서가 체내 내벽에 소정 이하의 거리만큼 근접하거나 적어도 일부 접촉되었을 때 나타나는 조도에 대응하는 이미지일 수 있다.

다만, 본원에서 저조도 이미지는 상기 체내 내벽을 바라보는 이미지로서의 저조도 이미지만으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 체내 내벽을 바라보는 상황이 아니라 내강을 제대로 바라보는 상황에서는 내강 중심이 저조도일 수 있으므로 본원에서 저조도 이미지는 저조도인 내강 중심을 포함하는 이미지 또한 지칭할 수 있다. 다시 말해, 상기 체내 내벽을 바라보는 이미지로서의 저조도 이미지에는 저조도인 내강 중심을 포함하는 이미지로서의 저조도 이미지는 포함되지 않는다. 즉, 제어부는 내강 중심을 포함하는 것으로 식별되는 이미지는 상기 체내 내벽을 바라보는 이미지로서의 저조도 이미지에 해당되지 않는 것으로 구분하여 판단할 수 있고, 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 체내 내벽에 너무 근접하거나 밀착된 상태에서 촬영(획득)되는 저조도 이미지가 상기 체내 내벽을 바라보는 이미지로서의 저조도 이미지에 해당하는 것으로 판단할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 상기 위험도 상승 상황에서 상기 전방 이미지에 대한 이미지 분석 결과를 고려하여 조향부(112)에 의한 조향 방향을 결정할 수 있다. 예를 들어, 본원의 일 실시예에 따르면, 상기 전방 이미지에 대한 이미지 분석 결과, 이미지 상 내벽이 일측에 부분적으로 나타난 경우 일측과 반대되는 타측으로 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 조향되도록 조향부(112)를 제어할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 상기 전방 이미지에 대한 이미지 분석 결과, 이미지 상 조도가 일측에서 타측으로 갈수록 높아지는 것으로 나타난 경우, 일측에서 타측으로 갈수록 전방 이미지의 밝기가 밝아지는 것은 타측 방향이 내벽이 아닌 올바른 체내 주행 방향을 지시할 확률이 높은 것으로 인식할 수 있으므로, 타측으로 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 조향되도록 조향부(112)를 제어할 수 있다.

도3a내지3c는 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구의 구성을 설명하기 위하여 후방 수기 구현 기구의 내부를 다양한 방향에서 바라본 개념도이다.

도3a 내지 3c를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구(120)는 기계장치를 이용하여 소화기내과 전문의의 내시경 삽관술을 구현할 수 있도록 한 장치로, 내시경의 풀인(pull-in) 또는 풀백(pull-back)이 모사되도록 연결 부재(10)를 길이 방향으로 전진 또는 후진시키는 캠 구동부(121) 및 내시경의 트위스팅(twisting) 이 모사되도록 연결 부재(10)를 길이 방향을 중심으로 회전시키는 회전 구동부(122)를 포함할 수 있다.

또한, 본원의 일 실시예에 따르면 후방 수기 구현 기구(120)는 연결 부재(10)와 연계하여 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 삽관 길이에 대응하는 값을 측정하는 길이 산출용 센서(123)를 포함할 수 있고, 제어부(130)는 길이 산출용 센서(123)에 의해 감지된 길이가 소정 시간 이상 변화가 없는 것으로 판단되면, 상기 체내 손상 위험 상황이 위험도 상승 상황에 도달한 것으로 인식할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 상기 길이 산출용 센서의 일예로, 엔코더(encoder) 또는 타코미터(tachometer)를 들 수 있다. 상기 엔코더는 회전하는 물체의 회전 각속도와 위치를 검출하기 위한 장치일 수 있다. 상기 엔코더는 회전을 검출하는 수단에 따라 광학식 엔코더와 자기식 엔코더를 포함할 수 있다. 상기 타코미터는 회전하는 물체에 레이저를 발사하고, 회전하는 물체에서 반사된 레이저를 측정한 후 이를 기초로 회전하는 물체의 회전 속도를 산출할 수 있으며, 축회전이 중요한 의미를 갖는 기기에 활용되어 사용자가 해당 장치의 회전수를 파악할 수 있도록 할 수 있다.

도3a는 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구의 내부를 위에서 내려다 본 상태를 개략적으로 나타낸 개념도이다.

도3a를 참조하면, 후방 수기 구현 기구(120)의 캠 구동부(121)는 연결 부재(10)의 외주의 일측을 지지하도록 배치되는 지지 유닛(21), 편심 축을 중심으로 한 회전에 따라 연결 부재(10)의 외주의 타측을 선택적으로 가압하게 구비되고, 가압된 상태에서의 회전에 의해 연결 부재(10)를 회전 방향에 대응하여 전진 또는 후진시키도록 배치되는 캠 유닛(22) 및 캠 유닛(22)을 상기 편심 축을 중심으로 회전시키도록 구비되는 캠 구동력 제공 유닛(23)을 포함할 수 있다.

예를 들어, 캠 구동력 제공 유닛(23)은 모터일 수 있으나 이에 한정 되는 것은 아니며, 캠 유닛에 회전력을 발생시키는 발전기 또는 전동기의 일 형태일 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 캠 구동력 제공 유닛(23)이 캠 유닛(22)을 제 1회전 방향으로 회전시키면, 연결 부재(10)는 길이 방향을 따라 전진되어 내시경의 풀인이 모사될 수 있고, 캠 구동력 제공 유닛(23)이 캠 유닛(22)을 제1회전 방향과 반대되는 제2회전 방향으로 회전시키면, 연결 부재(10)는 길이 방향을 따라 후진되어 내시경의 풀백이 모사될 수 있다. 상기 제1회전 방향은 도3a상에서 캠 유닛(22) 외곽의 화살표가 지시하는 회전 방향을 의미할 수 있고, 상기 제 2회전 방향은 상기 화살표가 지시하는 방향의 반대 방향의 회전을 지시할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 지지 유닛(21)은 연결 부재(10)의 외주의 일측에 대한 접촉을 유지한 상태에서 무편심 축을 중심으로 회전하도록 구비될 수 있고, 상기 무편심 축에는 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 삽관 길이를 산출할 수 있도록 지지 유닛(21)의 회전 각도를 측정하는 길이 산출용 센서(123)가 설치될 수 있다.

달리 말해, 길이 산출용 센서(123)는 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 주행에 따른 캠 구동부(121)의 회전 시 캠 구동부와 함께 회전하는 지지유닛(21)의 회전 각도를 측정하여, 이를 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 주행에 따라 연결 부재(10)가 후방 수기 구현 기구(120)으로부터 이동하는 변위 정보로 환산하여 제어부(130)에 전송할 수 있고, 제어부(130)는 정상적인 자율 주행 시 캠 구동에 따른 삽관 길이와 상기 변위 정보와의 오차를 기반으로 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 체내 상태를 평가할 수 있고, 상기 체내 상태를 기반으로 체내 손상 위험 상황을 인식할 수 있다.

도3b는 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구의 내부를 일 측면에서 바라본 상태를 개략적으로 나타낸 개념도이다.

도3b를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구(120)는 회전구동부(122) 및 회전 구동력 제공 유닛(24)를 포함할 수 있다.

본원의 일 실시예에 따르면, 회전구동부(122)는 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 트위스팅(twisting)이 모사되도록 연결 부재(10)를 길이 방향을 중심으로 회전 시킬 수 있다. 예를 들어, 회전 구동력 제공 유닛(24)은 모터일 수 있으나 이에 한정 되는 것은 아니며, 회전구동부(122)에 회전력을 발생시키는 발전기 또는 전동기의 일 형태일 수 있다.

도3c는 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구의 내부를 정면에서 바라본 상태를 개략적으로 나타낸 개념도이다.

도3c를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구(120)는 회전 구동력 제공 유닛(24)의 회전을 통해 연결 부재(10)를 길이 방향을 중심으로 회전시킴으로써 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 트위스팅(twisting)을 모사할 수 있고, 캠 구동력 제공유닛(23)의 회전을 통해 캠 유닛(22) 및 지지유닛(21)이 회전하면서 연결 부재(10)을 길이방향으로 전진 이동 또는 후진 이동시킬 수 있다.

도 3a 및 도 3c를 함께 참조하면, 지지유닛(21)이 연결부재(10)의 외주의 일측을 지탱한 상태에서 캠 유닛(22)이 편심 축을 중심으로 회전 구동되면, 캠 유닛(22)의 장 반경 측이 연결부재(10)를 소정 이상 가압하면서 회전될 때마다 연결부재(10)가 캠 유닛(22)의 회전 방향과 일치하는 방향 측으로 마찰 이동될 수 있다. 이때, 지지유닛(21)은 무편심 축을 중심으로 회전 가능하게 구비됨으로서, 연결부재(10)이 이동될 때 연결부재(10)의 외주 일측에 대한 접촉을 유지한 상태로 회전될 수 있다.

도 3b 및 도 3c를 함께 참조하면, 회전 구동력 제공 유닛(24)과 회전구동부(122)는 기어결합을 통해 상호 연결될 수 있다. 즉, 회전 구동력 제공 유닛(24)이 회전 구동되면 회전 구동력 제공 유닛(24)의 구동축에 장착된 기어도 함께 회전되고, 이러한 회전 구동력 제공 유닛(24)의 기어와 맞물린 회전구동부(122)의 기어가 회전 구동력을 전달받음으로써 연결 부재(10)가 길이 방향(도 3a 기준 x 방향)을 중심으로 회전되면서 트위스팅이 모사될 수 있다.

이처럼 본원에 의하면, 내시경 대상자의 체외에 배치된 후방 수기 구현 기구(120)를 통해 체내에 주행 중인 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 난곡부 또는 결착 구간에서 정상적으로 주행하지 못하는 경우에 후방 수기 구현 기구(120)의 개입을 통해 내시경 대상자에게 가해질 수 있는 충격과 체내 손상을 최소화 하고, 내시경 시술 시 시술자(의사)의 개입을 최소화함으로써 효율적인 진단 및 치료를 가능케 할 수 있다.

도4는 본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합 구동 방식 내시경 로봇 시스템을 이용한 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법에 대한 동작흐름도이다.

도4에 도시된 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법은 앞서 설명된 전후방 복합 구동 방식 내시경 로봇 시스템(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 전후방 복합 구동 방식 내시경 로봇 시스템(100)에 대하여 설명된 내용은 도4에도 동일하게 적용될 수 있다.

도4를 참조하면, 단계 S410에서는, 전방 견인형 내시경 로봇(110)을 내시경 대상자의 체내에 삽관할 수 있다.

다음으로, 단계 S420에서는, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 센서부(113)에 의해 내시경 대상자의 체내 상태를 감지할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 센서부(113)는 압력 센서, 위치 센서 또는 이미지 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 본원의 일 실시예에 따르면, 상기 체내 상태는 후방 수기 구현 기구(120)에 구비된 길이 산출용 센서(123)에 의해 감지될 수 있다.

다음으로, 단계 S430에서는, 감지된 상기 체내 상태를 기반으로 체내 손상 위험 상황을 인식할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 상기 체내 손상 위험 상황은 저위험 상황, 상기 저위험 상황보다 위험도가 상승된 위험도 상승 상황 또는 상기 위험된 상승 상황보다 위험도가 상승된 고위험 상황으로 분류될 수 있다.

다음으로, 단계 S440에서, 제어부(130)는 체내 손상 위험 상황을 고려하여 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 주행을 제어할 수 있다. 본원의 일 실시예에 따르면, 제어부(130)는 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 전진 구동력 생성부(111)에 의해 자율 주행하도록 제어하거나 조향부(112)가 개입되도록 제어할 수 있으며, 제어부(130)는 후방 수기 구현 장치(120)에 의해 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 주행되도록 제어할 수 있다.

상술한 설명에서, 단계 S410 내지 S440은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.

도5는 본원의 일 실시예에 따른 체내 손상 위험 상황을 고려하여 전방 견인형 내시경 로봇의 주행을 제어하는 방법에 대한 동작 흐름도이다.

도5에 도시된 체내 손상 위험 상황을 고려하여 전방 견인형 내시경 로봇의 주행을 제어하는 방법은 앞서 설명된 전후방 복합 구동 방식 내시경 로봇 시스템(100)에 의하여 수행될 수 있다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 전후방 복합 구동 방식 내시경 로봇 시스템(100)에 대하여 설명된 내용은 도5에도 동일하게 적용될 수 있다.

도5를 참조하면, 단계 S510에서는, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 센서부(113)에 의해 체내 상태를 감지할 수 있다.

다음으로, 단계 S520에서, 제어부(130)는 상기 체내 손상 위험 상황이 저위험 상황으로 파악되는지 평가할 수 있다.

전술한 제어부(130)의 평가 결과, 상기 체내 손상 위험 상황이 저위험 상황으로 파악된 경우, 단계 S530에서, 제어부(130)는 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 전진 구동력 생성부(111)에 의해 자율 주행하도록 제어할 수 있다.

반대로, 제어부(130)의 평과 결과, 상기 체내 손상 위험 상황이 저위험 상황보다 위험도가 상승된 위험도 상승 상황으로 인식된 경우, 단계 S540에서, 제어부(130)는 상기 위험도 상승 상황이 기 설정된 한계 시간 이상 유지되는지 판단할 수 있다.

전술한 제어부(130)의 판단 결과, 상기 위험도 상승 상황이 기 설정된 한계 시간 이상 유지되지 않은 경우, 단계 S550에서, 제어부(130)는, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 자율 주행에 조향부(112)가 개입되도록 제어할 수 있다.

반대로, 제어부(130)의 판단 결과, 상기 위험도 상승 상황이 기 설정된 한계 시간 이상 유지되는 경우, 단계 S560에서, 제어부(130)는, 상기 체내 손상 위험 상황을 고위험 상황으로 인식하여, 전방 견인형 내시경 로봇(110)이 후방 수기 구현 기구(120)에 의해 주행되도록 제어할 수 있다.

상술한 설명에서, 단계 S510 내지 S560은 본원의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다.

도6a 내지 도 6c는 본원의 일 실시예에 따른 전방 견인형 내시경 로봇의 센서부에 포함된 이미지 센서에 의한 영상 정보를 예시하기 위한 도면이다.

도6a 내지 도 6c를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따르면 상기 이미지 센서에 의한 영상 정보를 이용하여, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 주행 루트를 예측하거나 안내할 수 있고, 팽기추벽(대장 내벽의 주름)의 형상 또는 조도를 바탕으로 정상 주행 여부와 올바른 이동 경로를 예측할 수 있다.

도 7은 본원의 일 실시예에 따른 전방 견인형 내시경 로봇의 외형의 일 예를 도시한 입체도이다.

도7을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 전방 견인형 내시경 로봇(110)은 내시경 대상자 체내의 안전을 확보하기 위해 유연성을 가지는 재료로 이루어질 수 있으며, 체내 환경에 적합하도록 유연 로봇 기술에 기반한 조향 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 선단에는 진단 또는 치료 목적의 처치구(Working channel)가 구비될 수 있다.

도 8은 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 기구의 외형의 일 예를 도시한 입체도이다.

도 8을 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 후방 수기 구현 장치(120)는 상기 전방 견인형 내시경 로봇을 구동하기 위한 동력 전달 장치를 포함할 수 있고, 능동형 조향 모듈 제어 장치를 구비할 수 있다. 또한, 상기 조향 모듈 제어 장치는 높은 자유도를 갖도록 최적의 구동 모듈을 설치함으로써 설계될 수 있다.

도9는 본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합 구동 방식 내시경 시스템을 이용하여 고안전 확보를 위한 내시경 로봇의 구동을 제어 하는 알고리즘 및 시나리오를 예시하기 위한 도면이다.

도9를 참조하면, 본원의 일 실시예에 따른 전후방 복합 구동 방식 내시경 시스템(100)은, 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 구동과 함께 압력 센서, 위치 센서 또는 이미지 센서 중 적어도 하나에 의해 획득되는 전방 견인형 내시경 로봇(110)에 가해지는 힘 정보, 상기 내시경 로봇의 위치 정보 또는 이미지 센서에 의한 영상 정보 등을 수집하여 전방 견인형 내시경 로봇(110)의 체내 상태를 실시간으로 분석할 수 있고, 상기 수집된 체내 상태를 기반으로 안전도 평가를 수행할 수 있다.

또한, 상기 안전도 평가의 결과에 따라, 전후방 복합 구동 방식 내시경 시스템(100)은 전방 견인형 로봇(110)이 자율 주행하는 저위험 상황, 전방 견인형 로봇(110)의 자율 주행에 조향부(112)가 개입하는 위험도 상승 상황 또는 후방 수기 구현 장치(120)가 개입하여 풀인(pull in), 풀백(pull back) 또는 트위스팅 (twisting)의 수기 동작을 모사하는 고위험 상황으로 나뉘어 동작할 수 있고, 상기 복수의 상황에 전후방 복합 구동 방식 내시경 시스템(100)이 동작하는 경우를 각각 Mode 1, Mode 2 및 Mode 3으로 지칭할 수 있다.

본원의 일 실시 예에 따른 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템을 이용한 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 또는 어플리케이션의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

또한, 전술한 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템을 이용한 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법은 기록 매체에 저장되는 컴퓨터에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램 또는 애플리케이션의 형태로도 구현될 수 있다.

전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 전후방 복합 구동 방식 내시경 로봇 시스템
110: 전방 견인형 내시경 로봇
120: 후방 수기 구현 기구
130: 제어부
10: 연결 부재
111: 전진 구동력 생성부
112: 조향부
113: 센서부
121: 캠 구동부
122: 회전 구동부
123: 길이 산출용 센서
21: 지지유닛
22: 캠 유닛
23: 캠 구동력 제공 유닛
24: 회전 구동력 제공 유닛

Claims (13)

1. 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템으로서,
   내시경 대상자의 체내에 삽관 배치되고, 체내에서 조향을 고려한 주행이 가능하도록 전진 구동력 생성부 및 조향부를 포함하는 전방 견인형 내시경 로봇;
   내시경 대상자의 체외에 배치되고 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 삽관 방향 전후진 이동과 삽관 방향을 축으로 한 회전 이동을 제어 가능하도록 연결 부재에 의해 상기 전방 견인형 내시경 로봇과 연결되는 후방 수기 구현 기구; 및
   상기 전방 견인형 내시경 로봇의 주행을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 전방 견인형 내시경 로봇은 체내 상태를 감지하는 센서부를 포함하고,
   상기 제어부는 감지된 상기 체내 상태를 기반으로 인식된 체내 손상 위험 상황을 고려하여 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 주행을 제어하는 것인, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 체내 손상 위험 상황을 저위험 상황으로 인식하면, 상기 전방 견인형 내시경 로봇이 상기 전진 구동력 생성부에 의해 자율 주행하도록 제어하고,
   상기 체내 손상 위험 상황을 상기 저위험 상황보다 위험도가 상승된 위험도 상승 상황으로 인식하면, 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 자율 주행에 상기 조향부가 개입되도록 제어하며,
   상기 체내 손상 위험 상황을 상기 위험도 상승 상황보다 위험도가 상승된 고위험 상황으로 인식하면, 상기 전방 견인형 내시경 로봇이 상기 후방 수기 구현 기구에 의해 주행되도록 제어하는 것인, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 체내 손상 위험 상황이 저위험 상황으로의 변경 없이 한계 시간 이상 위험도 상승 상황을 유지하면 고위험 상황에 도달한 것으로 인식하는 것인, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 센서부는 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 전단 측에 작용되는 압력 또는 힘을 감지하는 압력 센서를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 압력 센서에 의해 감지된 압력 또는 힘이 체내 내벽의 파열 또는 천공을 유발할 가능성이 있는 제한값 이상인 것으로 판단되면, 상기 체내 손상 위험 상황이 위험도 상승 상황에 도달한 것으로 인식하는 것인, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템.
5. 제2항에 있어서,
   상기 센서부는 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 위치를 감지하는 위치 센서를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 위치 센서에 의해 감지된 위치가 소정 시간 이상 변화가 없는 것으로 판단되면, 상기 체내 손상 위험 상황이 위험도 상승 상황에 도달한 것으로 인식하는 것인, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템.
6. 제2항에 있어서,
   상기 센서부는 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 전방 이미지를 획득하도록 구비되는 이미지 센서를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 이미지 센서에 의해 획득된 전방 이미지가 체내 내벽을 바라보는 이미지를 소정 시간 이상 유지하는 것으로 판단되면, 상기 체내 손상 위험 상황이 위험도 상승 상황에 도달한 것으로 인식하는 것인, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 위험도 상승 상황에서 상기 전방 이미지에 대한 이미지 분석 결과를 고려하여 상기 조향부에 의한 조향 방향을 결정하는 것인, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템.
8. 제2항에 있어서,
   상기 후방 수기 구현 기구는, 상기 연결 부재와 연계하여 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 삽관 길이에 대응하는 값을 측정하는 길이 산출용 센서를 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 길이 센서에 의해 감지된 길이가 소정 시간 이상 변화가 없는 것으로 판단되면, 상기 체내 손상 위험 상황이 위험도 상승 상황에 도달한 것으로 인식하는 것인, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 후방 수기 구현 기구는,
   내시경의 풀인(pull-in) 또는 풀백(pull-back)이 모사되도록 상기 연결 부재를 길이 방향으로 전진 또는 후진시키는 캠 구동부; 및
   내시경의 트위스팅(twisting)이 모사되도록 상기 연결 부재를 길이 방향을 중심으로 회전시키는 회전 구동부를 포함하는 것인, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 캠 구동부는,
    상기 연결 부재의 외주의 일측을 지지하도록 배치되는 지지 유닛;
    편심 축을 중심으로 한 회전에 따라 상기 연결 부재의 외주의 타측을 선택적으로 가압하게 구비되고, 가압된 상태에서의 회전에 의해 상기 연결 부재를 회전 방향에 대응하여 전진 또는 후진시키도록 배치되는 캠 유닛; 및
    상기 캠 유닛을 상기 편심 축을 중심으로 회전시키도록 구비되는 캠 구동력 제공 유닛을 포함하는 것인, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 지지 유닛은 상기 연결 부재의 외주의 일측에 대한 접촉을 유지한 상태에서 무편심 축을 중심으로 회전하도록 구비되고,
    상기 무편심 축에는 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 삽관 길이를 산출할 수 있도록 상기 지지 유닛의 회전 각도를 측정하는 길이 산출용 센서가 설치되는 것인, 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템.
12. 전후방 복합구동 방식 내시경 로봇 시스템을 이용한 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법으로서,
    (a) 내시경 대상자의 체내에서 조향을 고려한 주행이 가능하도록 전진 구동력 생성부 및 조향부를 포함하고 체내에 삽관 배치된 전방 견인형 내시경 로봇에 포함된 센서부에 의해 체내 상태를 감지하는 단계; 및
    (b) 감지된 상기 체내 상태를 기반으로 인식된 체내 손상 위험 상황을 고려하여 상기 전방 견인형 내시경 로봇의 주행을 제어하는 단계를 포함하는 고안전 내시경 로봇 구동 제어 방법.
13. 제12항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.

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