KR20230019747A - 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 화면 배율에 따라 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변환시키거나 이와 반대로 동작 스케일에 따라 화면 배율을 변환시키는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이를 위해 원격지에서 사용자의 조작에 따라 엔드 이펙터의 조작 명령을 생성하는 입력 장치부, 화면 배율 변경 입력 또는 동작모드 변경에 따른 엔드 이펙터의 제1 동작 스케일의 조정에 연동되어 촬영된 영상의 화면 배율을 축소하거나 증가시키는 화면 배율 제어부, 화면 배율의 축소 및 증가에 따라 연동되어 엔드 이펙터의 제1 동작 스케일을 조정하며, 동작 스케일 변경 입력 또는 동작모드 변경에 따라 변환된 엔드 이펙터의 제1 동작 스케일을 화면 배율 제어부로 전송하는 동작 스케일 제어부, 제1 동작 스케일에 따라 엔드 이펙터의 움직임 거리를 변경하는 엔드 이펙터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치가 개시된다.
Description
본 발명은 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화면 배율에 따라 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변환시키거나 이와 반대로 동작 스케일에 따라 화면 배율을 변환시키는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
대한민국 공개특허공보 KR 10-2012-0068597에는 영상 촬영 배율에 따라 이동 스케일 팩터를 낮추거나 이동 스케일 팩터를 높이는 방식으로 이동 스케일 팩터를 조정하는 기술이 공지되어 있다. 이러한 공지된 기술은 화면 배율의 고배율 또는 저배율에 따라 스케일 팩터가 자동으로 조정되어 엔드 이펙터(또는 수술 도구)의 세밀한 조작이 가능한 장점이 있다.
다만, 선행특허문헌에는 화면 배율에 따라 스케일 팩터가 조정되는 기술(이하 제1 모드라 함)만 개시되었을 뿐 스케일 팩터의 조정에 따라 화면 배율이 조정되는 기술(이하 제2 모드라 함)은 공지되어 있지 않으며, 더 나아가 제1,2 모드의 운용에 따라 어떻게 엔드 이펙터의 조작을 조화롭게 운용할 것인지에 대한 기술이 개시되어 있지 않다.
따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 화면 배율에 연동되어 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경시키거나 이와 반대로 엔드 이펙터의 동작 스케일에 연동되어 화면 배율을 변경시킬 수 있는 발명을 제공하는데 그 목적이 있다.
그러나, 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 본 발명의 목적은, 원격지에서 사용자의 조작에 따라 엔드 이펙터의 조작 명령을 생성하는 입력 장치부, 화면 배율 변경 입력 또는 동작모드 변경에 따른 엔드 이펙터의 제1 동작 스케일의 조정에 연동되어 촬영된 영상의 화면 배율을 축소하거나 증가시키는 화면 배율 제어부, 화면 배율의 축소 및 증가에 따라 연동되어 엔드 이펙터의 제1 동작 스케일을 조정하며, 동작 스케일 변경 입력 또는 동작모드 변경에 따라 변환된 엔드 이펙터의 제1 동작 스케일을 화면 배율 제어부로 전송하는 동작 스케일 제어부, 제1 동작 스케일에 따라 엔드 이펙터의 움직임 거리를 변경하는 엔드 이펙터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치를 제공함으로써 달성될 수 있다.
또한, 입력 장치부는,
엔드 이펙터의 조작 명령을 생성하는 조작명령 생성부,
엔드 이펙터의 제2 동작 스케일을 조정하는 입력장치 동작 스케일 조정부,
제2 동작 스케일에 따라 제1 동작 스케일에 따라 제한된 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경하여 엔드 이펙터 구동부로 전송하는 입력장치 동작 스케일 변환부를 포함한다.
또한, 화면 배율 변경을 조작하면 제1 동작모드에 따라 화면 배율을 축소하거나 증가시키면서 화면 배율의 축소나 증가에 연동되어 제1 동작 스케일이 조정되도록 제어하는 제1 동작모드 제어부,
동작 스케일의 변경을 조작하면 제2 동작모드에 따라 제1 동작 스케일을 감소시키거나 증가시키면서 제1 동작 스케일의 감소나 증가에 연동되어 화면 배율이 조정되도록 제어하는 제2 동작모드 제어부를 구비하는 동작모드 제어부를 더 포함한다.
또한, 제1 동작모드 제어부는,
제1 동작모드에 따라 배율 조정값을 전송하도록 함으로써 화면 배율의 축소나 증가에 연동되어 제1 동작 스케일이 조정되도록 제어하고,
제2 동작모드 제어부는,
제2 동작모드에 따라 제1 동작 스케일 조정값을 전송하도록 함으로써 제1 동작 스케일의 감소나 증가에 연동되어 화면 배율이 조정되도록 제어한다.
또한, 배율 조정값에 대한 제1 동작 스케일의 변환 비율과 제1 동작 스케일 조정값에 대한 화면 변환 비율을 설정하도록 하는 변환 비율 설정부를 더 포함한다.
한편, 본 발명의 목적은 화면 배율의 증감이 조절되는 단계, 화면 배율의 확대시에 변환 비율에 따라 연동되어 제1 동작 스케일이 감소되고, 화면 배율의 감소시에 변환 비율에 따라 연동되어 제1 동작 스케일이 증가하는 단계, 제1 동작 스케일의 증감에 따라 1차적으로 엔드 이펙터의 동작 거리가 변경되는 단계, 제2 동작 스케일의 증감이 조절됨에 따라 제1 동작 스케일에 따라 제한된 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경함으로써 2차적으로 엔드 이펙터의 동작 거리를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
한편, 본 발명의 목적은 제1 동작 스케일의 증감이 조절되는 단계, 제1 동작 스케일의 증가시에 변환 비율에 따라 연동되어 화면 배율이 감소되고, 제1 동작 스케일의 감소시에 변환 비율에 따라 연동되어 화면 배율이 증가하는 단계, 제1 동작 스케일의 증감에 따라 1차적으로 엔드 이펙터의 동작 거리가 변경되는 단계, 제2 동작 스케일의 증감이 조절됨에 따라 제1 동작 스케일에 따라 제한된 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경함으로써 2차적으로 엔드 이펙터의 동작 거리를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 방법을 제공함으로써 달성될 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 화면 배율에 연동되어 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경시키거나 이와 반대로 엔드 이펙터의 동작 스케일에 연동되어 화면 배율을 변경시킬 수 있는 효과가 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치의 대략적인 전체 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동작모드 제어부의 제어에 따라 제1 동작모드와 제2 동작모드로 구동되는 것을 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화면 배율의 조정에 따라 연동되어 동작 스케일이 조정되는 것을 도시한 구성도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 동작 스케일의 조정에 따라 연동되어 화면 배율이 조정되는 것을 도시한 구성도이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마스터 입력 장치부에서 동작 스케일을 변경한 경우에 도 3 및 도 4에 따른 동작 스케일 제어부에서 변경한 동작 스케일에 제한되지 않고 엔드 이펙터의 동작거리를 변경시킬 수 있는 것을 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 화면 확대에 따른 엔드 이펙터의 실제 움직임 거리를 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 화면 축소에 따른 엔드 이펙터의 실제 움직임 거리를 도시한 도면이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 화면 배율의 증감에 따라 연동되어 동작 스케일을 증감시키는 방법을 도시한 도면이고,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 동작 스케일의 증감에 따라 연동되어 화면 배율을 증감시키는 방법을 도시한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치의 대략적인 전체 구성을 나타낸 도면이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 동작모드 제어부의 제어에 따라 제1 동작모드와 제2 동작모드로 구동되는 것을 도시한 도면이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 화면 배율의 조정에 따라 연동되어 동작 스케일이 조정되는 것을 도시한 구성도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 동작 스케일의 조정에 따라 연동되어 화면 배율이 조정되는 것을 도시한 구성도이고,
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 마스터 입력 장치부에서 동작 스케일을 변경한 경우에 도 3 및 도 4에 따른 동작 스케일 제어부에서 변경한 동작 스케일에 제한되지 않고 엔드 이펙터의 동작거리를 변경시킬 수 있는 것을 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 화면 확대에 따른 엔드 이펙터의 실제 움직임 거리를 도시한 도면이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 화면 축소에 따른 엔드 이펙터의 실제 움직임 거리를 도시한 도면이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 화면 배율의 증감에 따라 연동되어 동작 스케일을 증감시키는 방법을 도시한 도면이고,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 동작 스케일의 증감에 따라 연동되어 화면 배율을 증감시키는 방법을 도시한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일실시예는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다. 또한, 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다.
(원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치의 구성 및 기능)
도 1에 도시된 바와 같이 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치는 원격지 마스터부(100)와 로컬지 슬레이브부(400)를 포함한다. 원격지 마스터부(100)는 사용자가 원격지에서 로컬지 슬레이브부(400)의 수술 로봇 등을 제어하기 위한 장치를 구비한다. 또한, 로컬지 슬레이브부(400)는 로컬지에서 원격지 마스터부(100)의 제어 명령에 따라 구동 동작을 하는 수술용 로봇 등을 구비한다.
이를 위해 원격지 마스터부(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 마스터 입력 장치부(110), 마스터 제어부(120), 화면 배율 제어부(130)를 대략 포함한다. 또한, 로컬지 슬레이브부(400)는 슬레이브 제어부(410), 슬레이브 엔드 이펙터부(420)를 대략 포함한다. 또한, 원격지에서 사용자에 의해 입력된 로컬지의 엔드 이펙터의 동작 거리를 로컬지 슬레이브부(400)로 전달하기 전에 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변환 또는 재조정하여 전달하는 동작 스케일 제어부(200)와 변환 비율 설정부(300)를 포함할 수 있다. 동작 스케일 제어부(200)와 변환 비율 설정부(300)는 로컬지의 엔드 이펙터의 움직임 거리 또는 동작 거리(이하에서는 동작 스케일이라 함)를 기 설정된 조건에 따라 변환한다. 한편, 원격지 마스터부(100)와 로컬지 슬레이브부(400)는 상술한 구성 이외에 원격으로 수술 로봇 등을 제어하기 위한 추가적인 구성이 더 포함될 수 있으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 참조될 수 있다.
도 1에 도시된 마스터 입력 장치부(110)는 원격지에서 사용자의 조작에 따라 엔드 이펙터의 조작 명령을 생성한다. 즉, 마스터 입력 장치부(110)에서 생성된 위치와 방향이 고려된 조작 명령에 따라 로컬지의 엔드 이펙터가 구동된다. 따라서 마스터 입력 장치부(110)는 위치와 방향을 입력할 수 있는 2차원 또는 3차원의 조이스틱으로 이루어질 수 있으나 꼭 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 마스터 입력 장치부(110)는 상술한 동작 스케일 제어부(200)와 독립적으로 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변환한다. 따라서 본 발명에서는 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경하기 위해 동작 스케일 제어부(200)에 의해 제1 동작 스케일이 조정되고, 동작 스케일 제어부(200)와 독립적으로 마스터 입력 장치부(110)에 의해 제2 동작 스케일이 재조정된다.
이를 위해 마스터 입력 장치부(110)는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 조작명령 생성부(111), 입력장치 동작 스케일 조정부(112), 입력장치 동작 스케일 변환부(113)를 포함한다.
조작명령 생성부(111)는 상술한 바와 같이 2차원 또는 3차원의 조이스틱으로 구체화될 수 있다. 따라서 조작명령 생성부(111)는 엔드 이펙터의 구동을 위한 위치와 방향이 사용자에 의해 입력되고, 이에 따른 조작 명령이 생성된다.
입력장치 동작 스케일 조정부(112)는 사용자로부터 동작 스케일 조정값을 입력받아 엔드 이펙터의 제2 동작 스케일을 조정한다. 제2 동작 스케일은 사용자에 의해 입력된 값에 따라 엔드 이펙터의 동작 스케일이 재조정되는 값이다. 이와 달리 후술하는 바와 같이 제1 동작 스케일은 화면 배율의 조정값에 따라 연동되어 엔드 이펙터의 동작 스케일이 조정되는 값이다.
입력장치 동작 스케일 변환부(113)는 입력장치 동작 스케일 조정부(112)로부터 전송된 제2 동작 스케일 조정값(일예로서 변환 비율 1:2)에 따라 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경(변환 비율 1:2에 따라 동작 스케일 변경)하여 엔드 이펙터 구동부(421)로 전송한다. 즉, 제2 동작 스케일은 제1 동작 스케일에 따라 제한된 엔드 이펙터의 동작 스케일을 재조정한 값이다. 따라서 제1 동작 스케일에 따라 제한된 엔드 이펙터의 움직임도 제2 동작 스케일의 재조정에 의해 변경할 수 있다. 일예로서 제1 동작 스케일에 의해 1:2로 스케일이 조정된 경우에도 제2 동작 스케일에 의해 1:2보다 엔드 이펙터가 덜 움직임이게 하거나 더 많이 움직일 수 있도록 독립적으로 동작 스케일을 재조정할 수 있다.
도 1에 도시된 마스터 제어부(120)는 마스터에 구비된 마스터 입력 장치부(110), 화면 배율 제어부(130), 및 디스플레이부(140)를 포함한 각종 장치들을 제어한다. 슬레이브 제어부(410)는 로컬지에 구비된 슬레이브 엔드 이펙터부(420)를 포함한 각종 장치들을 제어한다.
도 2에 도시된 바와 같이 동작모드 제어부(150)는 제1 동작모드 제어부(151)와 제2 동작모드 제어부(152)를 포함한다.
제1 동작모드 제어부(151)는 사용자가 화면 배율 제어부(130)를 통해 촬영 화면의 배율 변경을 조작하면 제1 동작모드에 따라 화면 배율의 축소나 증가에 연동되어 제1 동작 스케일이 조정되도록 제어한다. 즉, 제1 동작모드 제어부(151)는 화면의 배율 변경에 연동되어 제1 동작 스케일이 조정되도록 한다. 따라서 화면의 배율이 증가하면 동작 스케일이 감소하도록 하고, 화면의 배율이 감소하면 동작 스케일이 증가하도록 한다.
이와 반대로, 제2 동작모드 제어부(152)는 사용자가 동작 스케일 제어부(200)를 통해 동작 스케일의 변경을 조작하면 제2 동작모드에 따라 제1 동작 스케일의 감소나 증가에 연동되어 화면 배율이 조정되도록 제어한다. 즉, 제2 동작모드 제어부(152)는 동작 스케일의 변경에 연동되어 화면 배율이 조정되도록 한다. 따라서 동작 스케일이 증가하면 화면 배율이 감소하도록 하고, 동작 스케일이 감소하면 화면 배율이 증가되도록 한다.
상술한 바와 같이 동작모드 제어부(150)는 화면 배율에 따라 동작 스케일이 연동되어 변경되거나 이와 반대로 동작 스케일에 따라 화면 배율이 연동되어 변경되도록 할 때 각 동작 모드를 원활히 제어할 수 있다. 상술한 바에 따라 이하 설명할 제1,2 실시예는 사용자로부터의 입력이 화면 배율 제어부((130)와 동작 스케일 제어부(200)에 동시에 입력된 경우의 예로서 동작모드 제어부(150)에 의해 우선 모드가 정해질 수 있다.
제1 실시예로서 화면 배율은 사용자 입력 변경모드일 때 사용자의 입력에 의해 변경되거나 또는 제2 동작모드일 때 동작 스케일에 연동되어 변경되는 2가지 경우가 있다. 이와 같은 예에서 우선모드 설정부(153)는 사용자 입력 변경모드와 제2 동작모드의 2가지 경우 중 어느 하나를 우선시하여 동작하도록 설정한다.
제2 실시예로서 동작 스케일은 사용자 입력 변경모드일 때 사용자의 입력에 의해 변경되거나 또는 제1 동작모드일 때 화면 배율에 연동되어 변경되는 2가지 경우가 있다. 이와 같은 예에서 우선모드 설정부(153)는 사용자 입력 변경모드와 제1 동작 모드의 2가지 경우 중 어느 하나를 우선시하여 동작하도록 설정한다. 동시에 사용자로부터 입력이 되지 않는 경우에는 화면 배율에 의해 연동되어 동작 스케일이 재조정될 수 있고, 연속하여 동작 스케일의 조정에 의해 화면 배율이 연동되어 재조정될 수 있다. 또는 동시에 사용자로부터 입력이 되지 않는 경우에는 동작 스케일에 의해 연동되어 화면 배율이 재조정될 수 있고, 연속하여 화면 배율의 조정에 의해 동작 스케일이 연동되어 재조정될 수 있다.
한편, 제1 동작모드 제어부(151)는 제1 동작모드에 따라 사용자로부터 입력된 배율 조정값을 화면 배율 제어부(130)로 전송하도록 함으로써 화면 배율의 축소나 증가에 연동되어 제1 동작 스케일이 조정되도록 제어한다. 또한, 제2 동작모드 제어부(152)는 제2 동작모드에 따라 사용자로부터 입력된 제1 동작 스케일 조정값을 동작 스케일 제어부(200)로 전송하도록 함으로써 제1 동작 스케일의 감소나 증가에 연동되어 화면 배율이 조정되도록 제어한다.
도 3 및 도 4에 도시된 변환 비율 설정부(300)는 배율 조정값에 연동되어 변환되는 제1 동작 스케일의 변환 비율인 제1 동작모드 변환 비율을 설정한다. 또한, 제1 동작 스케일 조정값에 연동되어 변환되는 화면 변환 비율인 제2 동작모드 변환 비율을 설정한다. 일예로서 도 7에 도시된 바와 같이 기준 화면 배율을 기준으로 화면 배율이 10배로 확대된 경우에 동작 스케일은 0.1배로 감소하고, 화면 배율이 10배로 축소된 경우에 동작 스케일은 10배로 증가한다. 이와 같이 변환 비율 설정부(300)는 화면 배율에 따라 연동되어 변환되는 동작 스케일의 변환 비율인 제1 동작모드 변환 비율을 설정한다. 동일한 원리로 변환 비율 설정부(300)는 동작 스케일에 따라 연동되어 변환되는 화면 배율의 변환 비율인 제2 동작모드 변환 비율을 설정한다. 제1 동작모드 변환 비율과 제2 동작모드 변환 비율은 동일하게 설정할 수도 있고 서로 다르게 설정할 수도 있다. 일예로서 제1 동작모드 변환 비율은 10배로 할 수 있고, 제2 동작모드 변환 비율은 5배로 할 수도 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 화면 배율 제어부(130)는 화면 배율 조절부(131)와 화면 배율 변환부(132)를 포함한다. 화면 배율 제어부(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 동작모드 제어부(150)에서 화면 배율에 대한 조정값을 입력받거나 또는 사용자로부터 직접 화면 배율에 대한 조정값을 입력 받을 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 화면 배율 제어부(130)는 사용자로부터 배율 조정 명령이 입력되면 증감 명령에 따라 화면 배율을 조정하여 디스플레이부(140)에 나타낸다. 또한, 화면 배율 제어부(130)는 제1 동작모드 또는 순방향 동작모드시에 동작 스케일 제어부(200)로 화면 배율 조정값을 전송함으로써 화면 배율에 연동되어 제1 동작 스케일이 조정 변경될 수 있다. 이때, 조정 변경되는 제1 동작 스케일 값은 상술한 변환 비율 설정부(300)에서 설정한 제1 동작모드 변환 비율 값에 따라 변환된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 화면 배율 제어부(130)는 제2 동작모드 또는 역방향 동작모드시에 동작 스케일 제어부(200)로부터 제1 동작 스케일 조정값을 전송받아 화면 배율이 조정될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 화면 배율 조절부(131)는 화면 배율 증가 조절부(131a)와 화면 배율 감소 조절부(131b)를 포함한다. 화면 배율 증가 조절부(131a)는 화면 배율이 증가하도록 조절한다. 즉, 화면 배율 증가 조절부(131a)는 일예로서 기계적으로 다이얼을 돌리거나 또는 전자식으로 버튼을 누름으로써 화면 배율이 증가 또는 감소되도록 조절하는 조그 다이얼 또는 전자식 버튼일 수 있다.
화면 배율 변환부(132)는 화면 배율 감소 변환부(132a)와 화면 배율 증가 변환부(132b)를 포함한다. 화면 배율 감소 변환부(132a)는 화면 배율 감소 조절부(131b)에서 조절한 화면 배율 감소 조절에 따라 실제적으로 모니터(140)에 화면 배율이 감소하여 표시되도록 제어한다. 화면 배율 증가 변환부(132b)는 화면 배율 증가 조절부(131b)에서 조절한 화면 배율 증가 조절에 따라 실제적으로 모니터(140)에 화면 배율이 증가되어 표시되도록 제어한다.
상술한 화면 배율 조절부(131)와 화면 배율 변환부(132)는 설명의 편의를 위하여 구분 설명하였을 뿐 서로 통합 구성될 수도 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 동작 스케일 제어부(200)는 동작 스케일 조절부(210)와 동작 스케일 변환부(220)를 포함한다. 동작 스케일 제어부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 동작모드 제어부(150)에서 동작 스케일에 대한 조정값을 입력받거나 또는 사용자로부터 직접 동작 스케일에 대한 조정값을 입력받을 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 동작 스케일 제어부(200)는 제1 동작모드 또는 순방향 동작모드시에 화면 배율 제어부(130)로부터 화면 확대 및 축소에 따른 화면 배율 조정값을 전송받아 변환 비율 설정부(300)에서 설정한 제1 동작모드 변환 비율에 따라 제1 동작 스케일을 조정 변경한다.
일예로서, 전송된 화면 배율 조정값이 "화면 확대 10배"로 되어 있고, "제1 동작모드 변환 비율이 1배"로 설정된 경우에 동작 스케일 제어부(200)는 동작 스케일을 "0.1"배로 설정한다.
다른 예로서 전송된 화면 배율 조정값이 "화면 확대 10배"로 되어 있고, "제1 동작모드 변환 비율이 10배"로 설정된 경우에 동작 스케일 제어부(200)는 동작 스케일을 "0.01"배로 설정한다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이 동작 스케일 조절부(200)는 제2 동작모드 또는 역방향 동작모드시에 제1 동작 스케일 조정값을 화면 배율 제어부(130)로 전송한다. 화면 배율 제어부(130)는 전송받은 제1 동작 스케일 조정값과 변환 비율 설정부(300)의 제2 동작모드 설정 비율에 따라 화면 배율을 조정 변경한다. 화면 배율 조정 변경에 대한 예는 앞서 설명한 예와 동일한 원리로서 앞서 설명한 예에 갈음하기로 한다.
동작 스케일 조절부(210)는 동작 스케일 감소 조절부(211)와 동작 스케일 증가 조절부(212)를 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이 동작 스케일 감소 조절부(211)는 변환 비율 설정부(300)에서 설정한 변환 비율과 제1 동작모드시에 전송된 화면 배율 확대 조정값에 따라 제1 동작 스케일 조정값이 감소 조절되도록 한다.
동작 스케일 증가 조절부(212)는 변환 비율 설정부(300)에서 설정한 변환 비율과 제1 동작모드시에 전송된 화면 배율 축소 조정값에 따라 제1 동작 스케일 조정값이 증가 조절되도록 한다. 도 4와 같이 제2 동작모드시에는 동작 스케일 조정값을 화면 배율 조절부(131)로 전송한다.
동작 스케일 변환부(220)는 동작 스케일 증가 변환부(221)와 동작 스케일 감소 변환부(222)를 포함한다. 동작 스케일 증가 변환부(221)는 동작 스케일 증가 조절부(212)에서 조절한 동작 스케일 증가 조정값에 따라 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변환시키는 변환 증가값을 생성하여 엔드 이펙터 구동부(421)로 전송한다. 동작 스케일 감소 변환부(222)는 동작 스케일 감소 조절부(211)에서 조절한 동작 스케일 감소 조정값에 따라 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변환시키는 변환 감소값을 생성하여 엔드 이펙터 구동부(421)로 전송한다.
상술한 동작 스케일 조절부(210)와 동작 스케일 변환부(220)는 설명의 편의를 위하여 구분 설명하였을 뿐 서로 통합 구성될 수도 있다.
한편, 엔드 이펙터 구동부(421)의 동작거리 증가부(421a)는 전송된 변환 증가값에 따라 엔드 이펙터의 이동 거리를 증가시킨다. 또한, 엔드 이펙터 구동부(421)의 동작거리 감소부(421b)는 전송된 변환 감소값에 따라 엔드 이펙터의 이동 거리를 감소 시킨다.
일예로서 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 원격지에서 사용자가 입력한 입력장치의 움직임 거리가 10cm인 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 도 7에는 화면이 10배 확대된 경우로서, 화면이 10배 확대된 경우에 동작 스케일은 0.1배로 감소되고, 이에 따라 실제로 엔드 이펙터의 구동거리는 1cm로 감소 이동된다. 즉, 입력장치는 엔드 이펙터를 10cm 움직이도록 조작하였으나 화면의 10배 확대에 따라 동작 스케일이 조정되어 실제로는 엔드 이펙터(12a,12b)가 1cm 이동된 것이다.
도 8에는 화면이 10배 축소된 경우로서, 화면이 10배 축소된 경우에 동작 스케일은 10배로 증가하고, 이에 따라 실제로 엔드 이펙터의 구동거리는 100cm로 증가 이동된다. 즉, 입력장치는 엔드 이펙터를 10cm 움직이도록 조작하였으나 화면의 10배 축소에 따라 동작 스케일이 조정되어 실제로는 엔드 이펙터(12a,12b)가 100cm 이동된 것이다.
물론, 도면에는 도시되어 있지 않으나 동작 스케일이 먼저 조정되는 경우에 화면 배율이 이와 연동되어 확대 또는 축소되는 것도 도 7 및 도 8을 참고하여 동일한 원리로 설명될 수 있다.
(원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 방법)
도 9에 도시된 바와 같이 먼저 화면 배율이 증감 조절되는 경우에 이와 연동되어 동작 스케일이 조정되는 예를 설명하기로 한다.
사용자의 입력에 의해 장기나 조직을 촬영하는 화면 배율의 증감이 조절된다.
화면 배율의 증감이 조정되면, 화면 배율의 확대시에 변환 비율에 따라 연동되어 제1 동작 스케일을 감소시키고, 화면 배율의 감소시에 변환 비율에 따라 연동되어 제1 동작 스케일을 증가시킨다.
제1 동작 스케일의 증감에 따라 사용자가 입력장치에 입력한 엔드 이펙터의 움직임 거리가 1차적으로 변경되어 이동된다.
제1 동작 스케일의 증감과는 독립적으로 제2 동작 스케일의 증감이 사용자에 의해 조절됨에 따라 제1 동작 스케일에 따라 제한된 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경함으로써 2차적으로 엔드 이펙터의 동작 거리가 변경된다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이 먼저 동작 스케일이 증감 조절되는 경우에 이와 연동되어 화면 배율이 조정되는 예를 설명하기로 한다.
사용자의 입력에 의해 제1 동작 스케일의 증감이 조절된다.
제1 동작 스케일의 증감이 조절되면, 제1 동작 스케일의 증가시에 변환 비율에 따라 연동되어 화면 배율이 감소되고, 제1 동작 스케일의 감소시에 변환 비율에 따라 연동되어 화면 배율이 증가한다. 화면 배율이 동작 스케일에 연동되어 증감함에 따라 모니터에 표시되는 배율이 제1 동작 스케일의 증감에 따라 연동 조정되어 표시된다.
제1 동작 스케일의 증감에 따라 사용자가 입력장치에 입력한 엔드 이펙터의 움직임 거리가 1차적으로 변경되어 이동된다.
제2 동작 스케일의 증감이 조절됨에 따라 제1 동작 스케일에 따라 제한된 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경함으로써 2차적으로 엔드 이펙터의 동작 거리가 변경된다.
본 발명을 설명함에 있어 종래 기술 및 당업자에게 자명한 사항은 설명을 생략할 수도 있으며, 이러한 생략된 구성요소(방법) 및 기능의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 충분히 참조될 수 있을 것이다. 또한, 상술한 본 발명의 구성요소는 본 발명의 설명의 편의를 위하여 설명하였을 뿐 여기에서 설명되지 아니한 구성요소가 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 아니하는 범위내에서 추가될 수 있다.
상술한 각부의 구성 및 기능에 대한 설명은 설명의 편의를 위하여 서로 분리하여 설명하였을 뿐 필요에 따라 어느 한 구성 및 기능이 다른 구성요소로 통합되어 구현되거나, 또는 더 세분화되어 구현될 수도 있다.
이상, 본 발명의 일실시예를 참조하여 설명했지만, 본 발명이 이것에 한정되지는 않으며, 다양한 변형 및 응용이 가능하다. 즉, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 많은 변형이 가능한 것을 당업자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명과 관련된 공지 기능 및 그 구성 또는 본 발명의 각 구성에 대한 결합관계에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
10 : 화면부
11 : 조직
12a, 12b : 엔드 이펙터
100 : 원격지 마스터부
110 : 마스터 입력 장치부
111 : 조작명령 생성부
112 : 입력장치 동작 스케일 조정부
113 : 입력장치 동작 스케일 변환부
113a : 동작 스케일 감소 변환부
113b : 동작 스케일 증가 변환부
120 : 마스터 제어부
130 : 화면 배율 제어부
131 : 화면 배율 조절부
131a : 화면 배율 증가 조절부
131b : 화면 배율 감소 조절부
132 : 화면 배율 변환부
132a : 화면 배율 감소 변환부
132b : 화면 배율 증가 변환부
140 : 디스플레이부
150 : 동작모드 제어부
151 : 제1 동작모드 제어부
152 : 제2 동작모드 제어부
153 : 우선모드 설정부
200 : 동작 스케일 제어부
210 : 동작 스케일 조절부
211 : 동작 스케일 감소 조절부
212 : 동작 스케일 증가 조절부
220 : 동작 스케일 변환부
221 : 동작 스케일 증가 변환부
222 : 동작 스케일 감소 변환부
300 : 변환 비율 설정부
400 : 로컬지 슬레이브부
410 : 슬레이브 제어부
420 : 슬레이브 엔드 이펙터부
421 : 엔드 이펙터 구동부
421a : 동작거리 증가부
421b : 동작거리 감소부
11 : 조직
12a, 12b : 엔드 이펙터
100 : 원격지 마스터부
110 : 마스터 입력 장치부
111 : 조작명령 생성부
112 : 입력장치 동작 스케일 조정부
113 : 입력장치 동작 스케일 변환부
113a : 동작 스케일 감소 변환부
113b : 동작 스케일 증가 변환부
120 : 마스터 제어부
130 : 화면 배율 제어부
131 : 화면 배율 조절부
131a : 화면 배율 증가 조절부
131b : 화면 배율 감소 조절부
132 : 화면 배율 변환부
132a : 화면 배율 감소 변환부
132b : 화면 배율 증가 변환부
140 : 디스플레이부
150 : 동작모드 제어부
151 : 제1 동작모드 제어부
152 : 제2 동작모드 제어부
153 : 우선모드 설정부
200 : 동작 스케일 제어부
210 : 동작 스케일 조절부
211 : 동작 스케일 감소 조절부
212 : 동작 스케일 증가 조절부
220 : 동작 스케일 변환부
221 : 동작 스케일 증가 변환부
222 : 동작 스케일 감소 변환부
300 : 변환 비율 설정부
400 : 로컬지 슬레이브부
410 : 슬레이브 제어부
420 : 슬레이브 엔드 이펙터부
421 : 엔드 이펙터 구동부
421a : 동작거리 증가부
421b : 동작거리 감소부
Claims (7)
- 원격지에서 사용자의 조작에 따라 엔드 이펙터의 조작 명령을 생성하는 입력 장치부,
화면 배율 변경 입력 또는 동작모드 변경에 따른 상기 엔드 이펙터의 제1 동작 스케일의 조정에 연동되어 촬영된 영상의 화면 배율을 축소하거나 증가시키는 화면 배율 제어부,
상기 화면 배율의 축소 및 증가에 따라 연동되어 상기 엔드 이펙터의 제1 동작 스케일을 조정하며, 동작 스케일 변경 입력 또는 상기 동작모드 변경에 따라 변환된 상기 엔드 이펙터의 제1 동작 스케일을 상기 화면 배율 제어부로 전송하는 동작 스케일 제어부,
상기 제1 동작 스케일에 따라 상기 엔드 이펙터의 움직임 거리를 변경하는 엔드 이펙터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치.
- 제 2 항에 있어서,
상기 입력 장치부는,
상기 엔드 이펙터의 조작 명령을 생성하는 조작명령 생성부,
상기 엔드 이펙터의 제2 동작 스케일을 조정하는 입력장치 동작 스케일 조정부,
상기 제2 동작 스케일에 따라 상기 제1 동작 스케일에 따라 제한된 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경하여 상기 엔드 이펙터 구동부로 전송하는 입력장치 동작 스케일 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치.
- 제 2 항에 있어서,
화면 배율 변경을 조작하면 제1 동작모드에 따라 화면 배율을 축소하거나 증가시키면서 화면 배율의 축소나 증가에 연동되어 상기 제1 동작 스케일이 조정되도록 제어하는 제1 동작모드 제어부,
동작 스케일의 변경을 조작하면 제2 동작모드에 따라 상기 제1 동작 스케일을 감소시키거나 증가시키면서 상기 제1 동작 스케일의 감소나 증가에 연동되어 상기 화면 배율이 조정되도록 제어하는 제2 동작모드 제어부를 구비하는 동작모드 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치.
- 제 3 항에 있어서,
상기 제1 동작모드 제어부는,
상기 제1 동작모드에 따라 배율 조정값을 전송하도록 함으로써 화면 배율의 축소나 증가에 연동되어 상기 제1 동작 스케일이 조정되도록 제어하고,
상기 제2 동작모드 제어부는,
상기 제2 동작모드에 따라 제1 동작 스케일 조정값을 전송하도록 함으로써 상기 제1 동작 스케일의 감소나 증가에 연동되어 상기 화면 배율이 조정되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치.
- 제 1 항에 있어서,
상기 배율 조정값에 대한 제1 동작 스케일의 변환 비율과 상기 제1 동작 스케일 조정값에 대한 화면 변환 비율을 설정하도록 하는 변환 비율 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치.
- 화면 배율의 증감이 조절되는 단계,
화면 배율의 확대시에 변환 비율에 따라 연동되어 제1 동작 스케일이 감소되고, 상기 화면 배율의 감소시에 상기 변환 비율에 따라 연동되어 상기 제1 동작 스케일이 증가하는 단계,
상기 제1 동작 스케일의 증감에 따라 1차적으로 엔드 이펙터의 동작 거리가 변경되는 단계,
제2 동작 스케일의 증감이 조절됨에 따라 상기 제1 동작 스케일에 따라 제한된 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경함으로써 2차적으로 엔드 이펙터의 동작 거리를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 방법.
- 제1 동작 스케일의 증감이 조절되는 단계,
상기 제1 동작 스케일의 증가시에 변환 비율에 따라 연동되어 화면 배율이 감소되고, 상기 제1 동작 스케일의 감소시에 상기 변환 비율에 따라 연동되어 화면 배율이 증가하는 단계,
상기 제1 동작 스케일의 증감에 따라 1차적으로 엔드 이펙터의 동작 거리가 변경되는 단계,
제2 동작 스케일의 증감이 조절됨에 따라 상기 제1 동작 스케일에 따라 제한된 엔드 이펙터의 동작 스케일을 변경함으로써 2차적으로 엔드 이펙터의 동작 거리를 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 방법.
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| KR1020210101662A KR102549114B1 (ko) | 2021-08-02 | 2021-08-02 | 원격 수술용 엔드 이펙터의 이동 거리 조절 장치 및 그 방법 |
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