KR20230028816A - Laparoscopic camera holder Robot having adapter and remote center of motion structure - Google Patents
Laparoscopic camera holder Robot having adapter and remote center of motion structure Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230028816A KR20230028816A KR1020210109255A KR20210109255A KR20230028816A KR 20230028816 A KR20230028816 A KR 20230028816A KR 1020210109255 A KR1020210109255 A KR 1020210109255A KR 20210109255 A KR20210109255 A KR 20210109255A KR 20230028816 A KR20230028816 A KR 20230028816A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- laparoscope
- laparoscopic
- rotation
- rcm
- link
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 33
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 26
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 19
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 18
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 10
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 8
- 238000013473 artificial intelligence Methods 0.000 description 7
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 238000002357 laparoscopic surgery Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 208000032544 Cicatrix Diseases 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 230000000740 bleeding effect Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 238000007519 figuring Methods 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000004400 mucous membrane Anatomy 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 231100000241 scar Toxicity 0.000 description 1
- 230000037387 scars Effects 0.000 description 1
- 238000002672 stereotactic surgery Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/30—Surgical robots
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/25—User interfaces for surgical systems
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/70—Manipulators specially adapted for use in surgery
- A61B34/77—Manipulators with motion or force scaling
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B90/361—Image-producing devices, e.g. surgical cameras
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/50—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/00017—Electrical control of surgical instruments
- A61B2017/00203—Electrical control of surgical instruments with speech control or speech recognition
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
- A61B2017/00973—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets pedal-operated
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
- A61B2034/2046—Tracking techniques
- A61B2034/2059—Mechanical position encoders
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
- A61B2034/2046—Tracking techniques
- A61B2034/2065—Tracking using image or pattern recognition
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
- A61B34/25—User interfaces for surgical systems
- A61B2034/256—User interfaces for surgical systems having a database of accessory information, e.g. including context sensitive help or scientific articles
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/50—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms
- A61B2090/506—Supports for surgical instruments, e.g. articulated arms using a parallelogram linkage, e.g. panthograph
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Robotics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Gynecology & Obstetrics (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Endoscopes (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇에 관한 것이다. The present invention relates to a laparoscopic holder robot having a laparoscopic mounting adapter and an RCM structure.
의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 의료 기계를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 것을 말한다. 특히, 수술부위의 피부를 절개하여 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하 는 개복 수술 등은 출혈, 부작용, 환자의 고통, 흉터 등의 문제로 인하여 최근에는 로봇(robot)을 사용한 수술이 대안으로서 각광받고 있다.Medically, surgery refers to repairing a disease by cutting, cutting, or manipulating skin, mucous membranes, or other tissues using medical machines. In particular, open surgery, which incises and opens the skin at the surgical site and treats, molds, or removes internal organs, etc., has recently been using robots due to problems such as bleeding, side effects, patient pain, and scars. Surgery is emerging as an alternative.
수술 로봇은 외과의사에 의해 시행되던 수술 행위를 대신할 수 있는 기능을 가지는 로봇을 말한다. 이러한 수술 로봇은 사람에 비하여 정확하고 정밀한 동작을 할 수 있으며 원격 수술이 가능하다는 장점을 가진다. 현재 전세계적으로 개발되고 있는 수술 로봇은 뼈 수술 로봇, 복강경(復腔鏡) 수술 로봇, 정위 수술 로봇 등이 있다A surgical robot refers to a robot having a function that can substitute for a surgical operation performed by a surgeon. Compared to humans, these surgical robots have the advantage of being able to perform more accurate and precise movements and enabling remote surgery. Currently, surgical robots being developed worldwide include bone surgery robots, laparoscopic surgery robots, and stereotactic surgery robots.
수술 로봇 장치는 일반적으로 마스터 콘솔과 슬레이브 로봇으로 구성된다. 오퍼레이터가 마스터 콘솔에 구비된 조종 레버(예를 들어 핸들)를 조작하면, 슬레이브 로봇의 로봇 암에 결합되거나 로봇 암이 파지하고 있는 인스트루먼트가 조작되어 수술이 수행된다.A surgical robot device is generally composed of a master console and a slave robot. When an operator manipulates a control lever (for example, a handle) provided in the master console, an instrument coupled to the robot arm of the slave robot or held by the robot arm is manipulated to perform surgery.
수술용 로봇에는 수술을 위한 조작을 위해 로봇 암을 구비하게 되며, 로봇 암의 선단부에는 인스트루먼트(instrument)가 장착된다. 이와 같이 로봇 암의 선단에 인스트루먼트를 장착하여 수술을 수행하게 되면 로봇 암 의 움직임에 따라 인스트루먼트도 같이 움직이며, 이는 환자의 피부를 일부 천공하고 여기에 인스트루먼트를 삽입하여 수술을 수행하는 과정에서 인체의 피부에 불필요한 손상을 입힐 우려가 있다. 또한, 수술 부위가 넓을 경우에는 인스트루먼트가 움직이는 경로만큼 피부를 절개하거나 각 수술 부위마다 피부를 천공해야 하는 등 로봇 수술의 잇점이 반감될 우려도 있다.The surgical robot is provided with a robot arm for manipulation for surgery, and an instrument is mounted on a front end of the robot arm. In this way, when an instrument is mounted on the front end of the robot arm to perform surgery, the instrument moves along with the movement of the robot arm, which means that the patient's skin is partially punctured and the instrument is inserted thereto to perform surgery. There is a risk of causing unnecessary damage to the skin. In addition, when the surgical area is wide, there is a concern that the advantage of robot surgery may be halved, such as incision of the skin as much as the path the instrument moves or perforation of the skin for each surgical area.
따라서, 로봇 암의 선단에 장착되는 인스트루먼트는 말단부의 소정 위치에 가상의 회전 중심점을 설정하고 이 점을 중심으로 인스트루먼트가 회전하도록 로봇 암을 제어하게 되는데, 이러한 가상의 중심점을 '원격중심' 또는 'RCM(remote center of motion)'이라 한다.Therefore, the instrument mounted on the front end of the robot arm sets a virtual rotation center point at a predetermined position at the distal end and controls the robot arm so that the instrument rotates around this point. This virtual center point is referred to as a 'remote center' or ' It is called RCM (remote center of motion).
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 실시예에 따르면, RCM구조를 통해 복강경 상의 RCM 포인트를 기준으로 상하 틸팅(①), RCM 포인트과 제1회전조인트를 연결하는 가상축을 기준으로 회전구동(②), 선형이동장치를 통해 복강경을 길이방향으로 이동, 복강경을 길이방향 축기준으로 회전(④)시키는 4자유도를 갖는 복강경 카메라 홀더 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다. Therefore, the present invention has been made to solve the above conventional problems, and according to an embodiment of the present invention, tilting up and down (①) based on the RCM point on the laparoscope through the RCM structure, the RCM point and the first rotation joint The purpose is to provide a laparoscopic camera holder robot with four degrees of freedom that rotates the laparoscope based on the connecting virtual axis (②), moves the laparoscope in the longitudinal direction through a linear movement device, and rotates the laparoscope based on the longitudinal axis (④). there is.
그리고 본 발명의 실시예에 따르면, 복강경과 복강경 홀더 로봇(복강경 홀더의 선형이동장치)과 탈부착이 용이하도록 복강경 장착 어뎁터를 갖는 복강경 카메라 홀더 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다. According to an embodiment of the present invention, an object of the present invention is to provide a laparoscopic camera holder robot having a laparoscopic mounting adapter so that it can be easily attached and detached from the laparoscopic mirror and the laparoscopic holder robot (linear movement device of the laparoscopic holder).
또한 본 발명의 실시예에 따른 어뎁터 장치는, 복강경 지름이 다른 문제를 해결하고 로봇에 모듈처럼 장착할 수 있으며, 복강경 축방향 회전 장치와 결합되어 있으며 복강경 자체만 탈착할 수 있고, 시술중, 시술을 중단하고 복강경을 빼내서 필요 작업 후, 사용자가 복강경을 기준위치에 위치시키는 경우, 시술 중단 지점에서의 복강경의 위치를 기준위치로부터 산출한 후, 구동을 제어 복강경을 시술 중단 지점에서의 복강경 위치로 자동으로 이동시킬 수 있는, 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇을 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, the adapter device according to an embodiment of the present invention solves the problem of different laparoscope diameters, can be mounted on a robot like a module, is coupled with the laparoscope axial rotation device, and can detach only the laparoscope itself. When the user places the laparoscope at the standard position after removing the laparoscope and performing the required operation, the position of the laparoscope at the procedure stop point is calculated from the standard position, and then the driving is controlled to move the laparoscope to the laparoscope position at the procedure stop point. Its purpose is to provide a laparoscopic holder robot having a laparoscopic mounting adapter and an RCM structure that can be automatically moved.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems, and other technical problems that are not mentioned will become clear to those skilled in the art from the description below. You will be able to understand.
본 발명의 목적은, 일측 단부에 카메라가 구비되며 타측 단부에 이미지센서가 구비된 복강경을 RCM(remote center of motion) 포인트를 중심으로 회전하도록 작동되는 복강경 홀더로봇에 있어서, 몸체; 후방 단부가 상기 몸체의 제1회전조인트 상에서 결합되고, 전방단부가 제2회전조인트 상에서 상기 복강경 측과 결합되는 RCM구조; 상기 몸체 내에 구비되어 상기 RCM구조를 상기 제1회전조인트 기준으로 회전구동하여, 상기 복강경이 상기 RCM 포인트를 중심으로 회전되도록 하는 제1회전구동부; 상기 몸체 일측에 설치되어 상기 RCM 포인트와 상기 제1회전조인트를 연결하는 가상선을 기준으로 상기 복강경이 회전되도록 구동하는 제2회전구동부; 상기 제2회전조인트 상에 연결되어 상기 복강경을 길이방향으로 이동시키는 선형이동장치; 및 상기 선형이동장치와 상기 복강경을 탈부착시키도록 구성된 복강경 어뎁터 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇으로서 달성될 수 있다. An object of the present invention is to provide a laparoscopic holder robot operated to rotate a laparoscope equipped with a camera at one end and an image sensor at the other end about a remote center of motion (RCM) point, comprising: a body; an RCM structure in which a rear end is engaged on a first rotation joint of the body and a front end is engaged with the laparoscopic side on a second rotation joint; a first rotational driving unit provided in the body to rotationally drive the RCM structure based on the first rotational joint so that the laparoscope rotates around the RCM point; a second rotation drive unit installed on one side of the body and driving the laparoscope to rotate based on an imaginary line connecting the RCM point and the first rotation joint; a linear movement device connected to the second rotation joint and moving the laparoscope in a longitudinal direction; It can be achieved as a laparoscopic holder robot having a laparoscope mounting adapter and an RCM structure, characterized in that it comprises; and a laparoscopic adapter device configured to attach and detach the linear movement device and the laparoscope.
그리고 상기 RCM구조는 제1링크부와 제2링크부가 결합된 구조를 가지며, 상기 제1회전조인트는 제1-1회전조인트, 상기 제1-1회전조인트와 하방측으로 특정간격 이격되어 위치된 제1-2회전조인트를 포함하며, 상기 제2회전조인트는 제2-1회전조인트와 상기 제2-2회전조인트를 포함하고, 상기 제1링크부는, 일측끝단이 상기 제1-1회전조인트와 연결되는 제1-1링크와, 일측끝단이 상기 제1-1링크의 타측끝단과 제1힌지로 연결되며 타측끝단은 제2-1회전조인트를 통해 상기 선형이동장치와 연결되는 제1-2링크를 갖고, 상기 제2링크부는, 일측끝단이 상기 제1-2회전조인트와 연결되는 제2-1링크와, 일측끝단이 상기 제2-1링크의 타측끝단과 제2힌지로 연결되며 타측끝단은 제2-2회전조인트를 통해 상기 선형이동장치와 연결되는 제2-2링크를 가지며, 상기 제1링크부와 상기 제2링크부는 제1-2링크와 상기 제2-1링크가 교차되는 지점에 힌지결합되는 것을 특징으로 할 수 있다. And, the RCM structure has a structure in which a first link part and a second link part are combined, and the first rotation joint is a 1-1 rotation joint, and a third spaced apart from the 1-1 rotation joint downward by a specific distance. It includes a 1-2 rotation joint, the second rotation joint includes a 2-1 rotation joint and the 2-2 rotation joint, and the first link part has one end connected to the 1-1 rotation joint. The 1-1 link connected, one end of which is connected to the other end of the 1-1 link by a first hinge, and the other end of the 1-2 link connected to the linear movement device through the 2-1 rotation joint The second link part has a link, one end of which is connected to the 2-1 link connected to the 1-2 rotation joint, and one end connected to the other end of the 2-1 link by a second hinge, and the other end The end has a 2-2 link connected to the linear movement device through a 2-2 rotation joint, and the first link part and the second link part intersect the 1-2 link and the 2-1 link. It may be characterized in that it is hinged at the point of being.
그리고 상기 RCM 포인트는 상기 제1-1회전포인트와 상기 제1-2회전포인트를 연결하는 가상선과 상기 복강경이 교차되는 지점인 것을 특징으로 할 수 있다. The RCM point may be a point where a virtual line connecting the 1-1 rotation point and the 1-2 rotation point intersects the laparoscope.
또한 상기 복강경 어뎁터 장치는, 상부 일측에 구비되어 상기 선형이동장치와 탈부착되도록 구성된 체결수단과, 상기 복강경이 탈부착되도록 구성되는 탈부착유닛을 포함하고, 상기 탈부착유닛은 복강경의 직경 사이즈에 따라 교체가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the laparoscopic adapter device includes a fastening means provided on one side of the upper portion and configured to be detachable from the linear moving device, and a detachable unit configured to detach the laparoscope, and the detachable unit can be replaced according to the size of the diameter of the laparoscope. It may be characterized in that it is configured to.
그리고 상기 복강경 어뎁터 장치는, 상기 선형이동장치와 상기 탈부착유닛 사이에 탈부착 가능하게 설치되어 상기 복강경을 길이방향 축 기준으로 회전시키는 복강경 축방향 회전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And the laparoscopic adapter device may be detachably installed between the linear moving device and the detachable unit to further include a laparoscopic axial rotation device for rotating the laparoscope based on a longitudinal axis.
또한 상기 탈부착유닛은, 원통 내면을 갖고 내부로 상기 복강경이 삽입되며 길이방향으로 절개부가 형성된 장착부와, 조작에 의해 상기 장착부를 조여 상기 복강경을 고정시키는 캠 크램핑부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the detachable unit may include a mounting portion having a cylindrical inner surface into which the laparoscope is inserted and having an incision formed in a longitudinal direction, and a cam clamping member for fixing the laparoscope by tightening the mounting portion by manipulation. there is.
그리고 상기 제1회전구동부, 상기 제2회전구동부, 상기 선형이동장치, 및 상기 복강경 축방향 회전장치의 구동을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. And it may be characterized in that it comprises a controller for controlling the driving of the first rotary drive unit, the second rotation drive unit, the linear movement device, and the laparoscopic axial rotation device.
또한 각도기준과 길이기준에 기반한 기준위치로부터 상기 복강경의 길이방향 이동위치, 복강경 길이방향 축 기준 회전각도 위치를 인식하는 위치 인식부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, it may be characterized in that it comprises a position recognition unit for recognizing the movement position of the laparoscope in the longitudinal direction and the position of the laparoscope's rotational angle based on the longitudinal direction axis from the reference position based on the angle reference and the length reference.
그리고 시술중, 시술을 중단하고 상기 복강경을 빼내서 필요 작업 후, 사용자가 상기 복강경을 상기 기준위치에 위치시키는 경우, 상기 제어기는 상기 시술 중단 지점에서의 복강경의 위치를 상기 기준위치로부터 산출한 후, 상기 선형이동장치, 및 상기 복강경 축방향 회전장치의 구동을 제어하여 상기 복강경을 상기 시술 중단 지점에서의 복강경 위치로 이동시키는 것을 특징으로 할 수 있다. And, during the procedure, when the user places the laparoscope at the reference position after the necessary operation by removing the laparoscope after the procedure is stopped, the controller calculates the position of the laparoscope at the procedure stop point from the reference position, It may be characterized in that the laparoscope is moved to the laparoscope position at the procedure interruption point by controlling driving of the linear moving device and the laparoscope axial rotation device.
본 발명의 실시예에 따른 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇에 따르면, RCM구조를 통해 복강경 상의 RCM 포인트를 기준으로 상하 틸팅(①), RCM 포인트과 제1회전조인트를 연결하는 가상축을 기준으로 회전구동(②), 선형이동장치를 통해 복강경을 길이방향으로 이동, 복강경을 길이방향 축기준으로 회전(④)시키는 4자유도를 갖도록 구성될 수 있는 효과를 갖는다. According to the laparoscopic holder robot having the laparoscope mounting adapter and the RCM structure according to an embodiment of the present invention, tilting up and down (①) based on the RCM point on the laparoscope through the RCM structure, based on the virtual axis connecting the RCM point and the first rotation joint It has an effect that can be configured to have four degrees of freedom by rotating the laparoscope (②), moving the laparoscope in the longitudinal direction through a linear movement device, and rotating the laparoscope (④) based on the longitudinal axis.
본 발명의 실시예에 따른 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇에 따르면, 복강경과 복강경 홀더 로봇(복강경 홀더의 선형이동장치)과 탈부착이 용이할 수 있는 장점을 갖는다. According to the laparoscopic holder robot having the laparoscope mounting adapter and the RCM structure according to an embodiment of the present invention, it has the advantage of being easy to attach and detach from the laparoscope and the laparoscopic holder robot (a linear moving device for the laparoscopic holder).
본 발명의 실시예에 따른 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇에 따르면, 복강경 지름이 다른 문제를 해결하고 로봇에 모듈처럼 장착할 수 있으며, 복강경 축방향 회전 장치와 결합되어 있으며 복강경 자체만 탈착할 수 있고, 시술중, 시술을 중단하고 복강경을 빼내서 필요 작업 후, 사용자가 복강경을 기준위치에 위치시키는 경우, 시술 중단 지점에서의 복강경의 위치를 기준위치로부터 산출한 후, 구동을 제어 복강경을 시술 중단 지점에서의 복강경 위치로 자동으로 이동시킬 수 있는 효과를 갖는다. According to the laparoscope mounting adapter and the laparoscope holder robot having an RCM structure according to an embodiment of the present invention, it solves the problem of having a different diameter of the laparoscope, can be mounted on the robot like a module, is combined with the laparoscope axial rotation device, and only the laparoscope itself Detachable, during the procedure, stop the procedure, remove the laparoscope, and after the necessary operation, if the user places the laparoscope at the reference position, after calculating the position of the laparoscope at the point of interruption of the procedure from the reference position, control the laparoscope drive It has the effect of automatically moving to the laparoscopic position at the point where the procedure is stopped.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below. You will be able to.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 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 실시예에 따른 RCM구조를 갖는 구동 매커니즘을 나타낸 모식도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇의 측면도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복강경에 부착된 복강경 어뎁터 장치의 측단면도,
도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 유닛의 측단면도,
도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 유닛의 정면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어기의 제어흐름을 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복강경 카메라 홀더 로봇 제어시스템의 구성도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 외부인터페이스에 의해 통신연결되는 외부조정장치와 제어기의 블록도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 4가지 모드의 복강경 카메라 홀더 로봇 제어시스템의 블록도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 복강경 카메라 홀더 로봇 제어방법의 흐름도,
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 음성명령모드에서 그리드 명령입력시 화면과, 4번을 음성명령한 경우 화면의 예,
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 영상정보기반 복강경 로봇 인공지능 수술 가이드 시스템의 블록도,
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 데이터수집부의 블록도,
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 학습 DB의 블록도,
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 가이드모니터링부의 블록도를 도시한 것이다. The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the detailed description of the present invention, so the present invention is limited only to those described in the drawings. and should not be interpreted.
1 is a schematic diagram showing a driving mechanism having an RCM structure according to an embodiment of the present invention;
2 is a side view of a laparoscopic holder robot having a laparoscopic mounting adapter and an RCM structure according to an embodiment of the present invention;
3 is a side cross-sectional view of a laparoscopic adapter device attached to a laparoscope according to an embodiment of the present invention;
Figure 4a is a side cross-sectional view of a detachable unit according to an embodiment of the present invention;
Figure 4b is a front view of a detachable unit according to an embodiment of the present invention;
5 is a block diagram showing a control flow of a controller according to an embodiment of the present invention;
6 is a block diagram of a laparoscopic camera holder robot control system according to an embodiment of the present invention;
7 is a block diagram of an external control device and a controller that are communicatively connected by an external interface according to an embodiment of the present invention;
8 is a block diagram of a four-mode laparoscopic camera holder robot control system according to an embodiment of the present invention;
9 is a flowchart of a method for controlling a laparoscopic camera holder robot according to an embodiment of the present invention;
10 is an example of a screen when a grid command is input in a voice command mode according to an embodiment of the present invention and a screen when a voice command is
11 is a block diagram of a laparoscopic robot artificial intelligence surgery guide system based on image information according to an embodiment of the present invention;
12 is a block diagram of a data collection unit according to an embodiment of the present invention;
13 is a block diagram of a learning DB according to an embodiment of the present invention;
14 shows a block diagram of a guide monitoring unit according to an embodiment of the present invention.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will be easily understood through the following preferred embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content will be thorough and complete and the spirit of the present invention will be sufficiently conveyed to those skilled in the art.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.In this specification, when an element is referred to as being on another element, it means that it may be directly formed on the other element or a third element may be interposed therebetween. Also, in the drawings, the thickness of components is exaggerated for effective description of technical content.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.Embodiments described in this specification will be described with reference to cross-sectional views and/or plan views, which are ideal exemplary views of the present invention. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for effective explanation of technical content. Accordingly, the shape of the illustrated drawings may be modified due to manufacturing techniques and/or tolerances. Therefore, embodiments of the present invention are not limited to the specific shape shown, but also include changes in the shape generated according to the manufacturing process. For example, a region shown at right angles may be rounded or have a predetermined curvature. Accordingly, the regions illustrated in the drawings have attributes, and the shapes of the regions illustrated in the drawings are intended to illustrate a specific shape of a region of a device and are not intended to limit the scope of the invention. Although terms such as first and second are used to describe various elements in various embodiments of the present specification, these elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one component from another. Embodiments described and illustrated herein also include complementary embodiments thereof.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.Terminology used herein is for describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. In this specification, singular forms also include plural forms unless specifically stated otherwise in a phrase. The terms 'comprises' and/or 'comprising' used in the specification do not exclude the presence or addition of one or more other elements.
아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.In describing the specific embodiments below, several specific contents are prepared to more specifically describe the invention and aid understanding. However, readers who have knowledge in this field to the extent that they can understand the present invention can recognize that it can be used without these various specific details. In some cases, it is mentioned in advance that parts that are commonly known in describing the invention and are not greatly related to the invention are not described in order to prevent confusion for no particular reason in explaining the present invention.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇 시스템에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, a laparoscopic holder robot system having a laparoscopic mounting adapter and an RCM structure according to an embodiment of the present invention will be described.
첫번째, 본 발명의 실시예에 에 따른 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇의 구성, 기능을 구동 매커니즘을 중심으로 설명하고, 두번째, 이러한 복강경 홀더 로봇에 대한 제어시스템, 제어방법에 대해 설명한 후, 세번째, 영상정보 기반 복강경 수술 과정 모니터링 방법, 시스템에 대해 설명하도록 한다. First, the configuration and function of the laparoscopic holder robot having the laparoscopic mounting adapter and the RCM structure according to an embodiment of the present invention are described focusing on the driving mechanism, and second, the control system and control method for the laparoscopic holder robot are described. Then, thirdly, the method and system for monitoring the laparoscopic surgery process based on image information will be described.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RCM구조를 갖는 구동 매커니즘을 나타낸 모식도를 도시한 것이다. 그리고 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇의 측면도를 도시한 것이다. 1 is a schematic diagram showing a driving mechanism having an RCM structure according to an embodiment of the present invention. And Figure 2 shows a side view of a laparoscopic holder robot having a laparoscopic mounting adapter and an RCM structure according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇(100)은 기본적으로, 일측 단부에 카메라(2)가 구비되며 타측 단부에 렌즈(3)가 구비된 복강경(1)을 RCM(remote center of motion) 포인트(4)를 중심으로 회전하도록 작동된다. The
본 발명의 실시예에 따른 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇(100)은 전체적으로, 몸체(5), RCM 구조(10), 제1회전구동부(20), 제2회전구동부(30), 선형이동장치(40), 복강경 축방향 회전장치(60)를 가지는 복강경 어뎁터 장치(50) 등을 포함하여 구성된다. The
본 발명의 실시예에 따른 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇(100)은 4자유도를 가지며, 복강경 어뎁터 장치(50)에 의해 복강경(1)을 홀더 로봇(100) 측에 탈착 가능하게 구성된다. The
후에 설명되는 바와 같이, 제1회전구동부(20)에 의해 복강경(1)은, 복강경 상의 RCM 포인트(4)를 기준으로 상하 틸팅되고, 제2회전구동부(30)에 의해 RCM 포인트(4)과 제1회전조인트(11)를 연결하는 가상축을 기준으로 회전구동되며, 선형이동장치(40)를 통해 복강경(1)을 길이방향으로 이동시킬 수 있으며, 복강경 축방향 회전장치(60)에 의해 복강경을 길이방향 축기준으로 회전시키는 4자유도를 갖는다. As will be described later, the
RCM 구조(10)는 후방 단부가 몸체의 제1회전조인트(11) 상에서 결합되고, 전방단부가 제2회전조인트(16) 상에서 복강경(1) 측과 결합된다. 제1회전구동부(20)는 몸체(5) 내에 구비되어 RCM구조(10)를 제1회전조인트(11) 기준으로 회전구동하여, 복강경(1)이 RCM 포인트(4)를 중심으로 회전되도록 한다. The
보다 구체적으로 도 1에 도시된 바와 같이, RCM구조(10)는 제1링크부(12)와 제2링크부(14)가 결합된 구조를 가짐을 알 수 있다. 그리고 제1회전조인트(11)는 제1-1회전조인트(11-1), 제1-1회전조인트(11-1)와 하방측으로 특정간격 이격되어 위치된 제1-2회전조인트(11-2)를 포함하며, 제2회전조인트(16)는 제2-1회전조인트(16-1)와 제2-2회전조인트(16-2)를 포함하도록 구성된다. More specifically, as shown in Figure 1, it can be seen that the
제1링크부(12)는, 일측끝단이 제1-1회전조인트(11-1)와 연결되는 제1-1링크(12-1)와, 일측끝단이 제1-1링크(12-1)의 타측끝단과 제1힌지(13)로 연결되며 타측끝단은 제2-1회전조인트(16-1)를 통해 선형이동장치(40)와 연결되는 제1-2링크(12-1)를 포함하여 구성된다. The
또한 제2링크부(14)는, 일측끝단이 제1-2회전조인트(11-2)와 연결되는 제2-1링크(14-1)와, 일측끝단이 제2-1링크(14-1)의 타측끝단과 제2힌지(15)로 연결되며 타측끝단은 제2-2회전조인트(16-2)를 통해 선형이동장치(40)와 연결되는 제2-2링크(140-2)를 갖는다. In addition, the
그리고 제1링크부(12)와 제2링크부(14)는 제1-2링크(12-2)와 제2-1링크(14-1)가 교차되는 지점에서 힌지결합된다. The
또한 제2회전구동부(30)는 몸체(5) 일측에 설치되어 RCM 포인트(4)와 제1회전조인트(11)를 연결하는 가상선을 기준으로 복강경(1)이 회전되도록 구동하게 된다. In addition, the second
그리고 RCM 포인트(4)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1-1회전포인트(11-1)와 제1-2회전포인트(11-2)를 연결하는 가상선과 복강경(1)이 교차되는 지점에 위치됨을 알 수 있다. 따라서 RCM 구조(10)를 통해 제1회전구동부의 구동에 의해 복강경(1)은 RCM 포인트(4)를 기준으로 회전될 수 있게 된다. And, as shown in FIGS. 1 and 2, the
선형이동장치(40)는 제2회전조인트(16) 상에 연결되어 복강경(1)을 길이방향으로 이동시키도록 구성된다. 이러한 선형이동장치(40)의 구체적인 구성, 수단, 형태는 복강경(1)을 복강경(1)의 길이방향을 따라 이동시킬 수 있는 것이라면 제한되지 않는다. The
또한 복강경 어뎁터 장치는, 선형이동장치와 복강경을 탈부착시키도록 구성된다. In addition, the laparoscopic adapter device is configured to attach and detach the linear movement device and the laparoscope.
또한 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복강경에 부착된 복강경 어뎁터 장치의 측단면도를 도시한 것이다. 그리고 도 4a는 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 유닛의 측단면도, 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 탈부착 유닛의 정면도를 도시한 것이다. 그리고 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 제어기의 제어흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다. In addition, Figure 3 shows a side cross-sectional view of the laparoscopic adapter device attached to the laparoscope according to an embodiment of the present invention. And Figure 4a is a cross-sectional side view of the detachable unit according to an embodiment of the present invention, Figure 4b shows a front view of the detachable unit according to an embodiment of the present invention. And Figure 5 shows a block diagram showing the control flow of the controller according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 복강경 어뎁터 장치(50)는, 상부 일측에 구비되어 선형이동장치(40)와 탈부착되도록 구성된 체결수단과, 복강경(1)이 탈부착되도록 구성되는 탈부착유닛(70)을 포함한다. 이러한 탈부착유닛(70)은 복강경의 직경 사이즈에 따라 교체가 가능하도록 구성된다.The
또한 복강경 어뎁터 장치(50)는, 선형이동장치(40)와 탈부착유닛(70) 사이에 복강경 축방향 회전장치(60)가 탈부착 가능하게 설치될 수 있다. 이러한 복강경 축방향 회전장치(60)를 통해 복강경을 길이방향 축 기준으로 회전시킬 수 있게 된다.In addition, in the
즉 복 발명의 실시예에 따르면, 복강경(1) 지름이 다른 문제를 해결하고 로봇(100)에 모듈처럼 장착할 수 있게 된다. 복강경(1) 지름 크기가 다양하므로 2-3개로 구분해서 장착할 수 있으며, 어텝터(50) 외부 크기는 일정하게 해서 로봇(100)과 결합될 수 있도록 한다. 축방향 회전이 필요없는 경우도 있으므로 모듈형으로 복강경 축방향 회전장치가 장착이 가능하도록 구성된다. 경사각 있는 복강경(1)을 장착할 수 있으므로 중심축을 맞출 수 있도록 구성되며, 모터 드라이브(62)와 전기 모터(61)를 하나의 모듈로 함께 설치하게 된다. That is, according to an embodiment of the present invention, it is possible to solve the problem of having a different diameter of the
본 발명의 실시예에 따른 탈부착유닛(70)은, 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 원통 내면을 갖고 내부로 상기 복강경(1)이 삽입되며 길이방향으로 절개부가 형성된 장착부(71)와, 조작에 의해 장착부(71)를 조여 복강경(1)을 고정시키는 캠 크램핑부재(72)를 포함하여 구성될 수 있다. As shown in FIGS. 4A and 4B, the
그리고 제어기200)는 제1회전구동부(20), 제2회전구동부(30), 선형이동장치(40), 및 복강경 축방향 회전장치(60)의 구동을 제어하여, 복강경(10)의 끝단위치를 조절하여 후에 설명되는 바와 같이, 복강경 카메라(2)의 촬상위치를 조정하게 된다. And the
또한 수술 도중 복강경 렌즈 세척을 위해 자주 빼고 넣는 작업을 한다. 이를 위해 쉽게 장착할 수 있어야 한다. 어뎁터 장치(50)는 복강경 축방향 회전장치(60)와 결합되어 있으며 복강경(1) 자체만 탈착할 수 있도록 구성된다. In addition, during surgery, it is frequently removed and inserted to clean the laparoscopic lens. It should be easy to mount for this. The
본 발명의 실시예에 따른 위치 인식부는, 각도기준과 길이기준에 기반한 기준위치로부터 상기 복강경의 길이방향 이동위치, 복강경 길이방향 축 기준 회전각도 위치를 인식하게 된다. The position recognition unit according to an embodiment of the present invention recognizes a longitudinal movement position of the laparoscope and a rotation angle position based on a longitudinal axis of the laparoscope from a reference position based on an angle criterion and a length criterion.
따라서, 시술중, 시술을 중단하고 복강경(1)을 빼내서 필요 작업 후, 사용자가 복강경(1)을 기준위치에 위치시키는 경우, 제어기(200)는 시술 중단 지점에서의 복강경의 위치를 기준위치로부터 산출한 후, 선형이동장치(40), 및 복강경 축방향 회전장치(60)의 구동을 제어하여, 복강경(1)을 시술 중단 지점에서의 복강경 위치로 이동시키도록 한다. Therefore, during the procedure, when the user places the
예를 들어, 복강경(1)을 빼내서 필요한 작업 후 재설치 했을때 복강경(1)의 길이 방향위치가 변화되지 않도록 해야 한다. 이를 위해 복강경(1)에 기 장착된 light source 기구부와 어뎁터 장치(50)가 일치하도록 기준선을 만들어줘서 각도 부분을 맞추고 복강경(1) 길이는 복강경에 있는 단차 부분과 일치하도록 해서 길이를 맞춘다. 즉 복강경 홀더로봇(100)은 복강경(1)과 결합 후 로봇 시스템에 장착된 후에 켈리브레이션 과정을 거쳐서 RCM 포인트(4)와 상태 위치를 확정한다. 그 이후 탈착이 됐을 때 이러한 켈리브레이션 과정이 필요 없도록 한다.For example, when the
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 복강경 카메라 홀더 로봇 제어시스템의 구성, 기능, 제어방법에 대해 설명하도록 한다. Hereinafter, the configuration, function, and control method of the laparoscopic camera holder robot control system according to an embodiment of the present invention will be described.
먼저 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복강경 카메라 홀더 로봇 제어시스템의 구성도를 도시한 것이다. 그리고 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 외부인터페이스에 의해 통신연결되는 외부조정장치와 제어기의 블록도를 도시한 것이다. 또한 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 4가지 모드의 복강경 카메라 홀더 로봇 제어시스템의 블록도를 도시한 것이다. First, FIG. 6 shows a block diagram of a laparoscopic camera holder robot control system according to an embodiment of the present invention. And Figure 7 shows a block diagram of an external control device and a controller that are communicatively connected by an external interface according to an embodiment of the present invention. 8 is a block diagram of a four-mode laparoscopic camera holder robot control system according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 복강경 카메라 홀더 로봇 제어시스템은, 앞서 언급한 복강경 카메라 홀더로봇(100)의 구동을 제어하기 위한 시스템이다. The laparoscopic camera holder robot control system according to an embodiment of the present invention is a system for controlling the driving of the aforementioned laparoscopic
제어기(20)는 앞서 언급한 바와 같이, 기본적으로 제어명령 신호를 기반으로 홀더로봇(10)의 구동부, 즉 제1회전구동부(20), 제2회전구동부(30), 선형이동장치(40), 복강경 축방향 회전장치(60)의 구동을 제어한다. As mentioned above, the
또한 제어기(200)는 실시간 제어영역과 비실시간 제어영역으로 구분되어 내부 통신을 통해 상호 데이터를 교환하도록 구성된다. 제어기(200)의 실시간 제어기(202)는 실시간 영역에서 자세측정부와, 최우선 제어입력수단으로부터 제어신호를 전송받게 된다. In addition, the
최우선 제어입력수단은 실시간 제어영역에서 사용자에 의해 제어기(200)에 최우선 제어명령 신호를 입력하기 위한 수단으로 본 발명의 실시예에서는 풋페달(110)로 구성될 수 있다. 사용자는 풋페달(110)이 조작을 통해 제어기(200)로 제어신호를 입력하게 된다. The top priority control input means is a means for inputting a top priority control command signal to the
자세측정부는 실시간 제어영역에서 홀더로봇(100)의 자세데이터를 측정하여 제어기(200)로 전송하도록 구성되며, 본 발명의 실시예에서 자세측정부는 IMU센서(120)로 구성될 수 있다. The posture measurement unit is configured to measure the posture data of the
디스플레이부(150)는 복강경 카메라(2)에서 촬상된 영상데이터를 실시간으로 디스플레이하도록 구성된다. The
외부조정장치(210)는 제어기(200)에 구비된 외부인터페이스(201)와 통신 연결되어, 외부조정입력에 의해 복강경(1) 끝단 위치를 조정하여 디스플레이부(150)에서 디스플레이되는 영상의 위치를 조정하도록 구성된다. The
외부 인터페이스(201)는 비실시간 제어영역에서 동작하며, 상기 제어기의 실시간 제어영역과 내부통신을 통해 데이터를 교환한다. The
외부조정입력은 디스플레이 영상을 기준으로한 위치명령이고, 제어기(200)는 외부조정입력을 기반으로 영상의 위치가 변경되도록 홀더 로봇(100)의 구동을 제어하게 된다. The external adjustment input is a position command based on the displayed image, and the
즉, 외부조종장치(210)는 수술자(사용자)가 수술도중 카메라 홀더 로봇(100)을 움직이기 위한 장치로 복강경 영상이 보여주는 위치를 조종해서 간접적으로 카메라 홀더 로봇(100)에 부착된 복강경(1) 끝단 위치를 조종해서 보여지는 영상을 조종하게 된다. 외부조종장치(210)와 연결은 카메라 홀더 로봇 제어기(200)에 있는 “외부 인터페이스(201)” 모듈을 통해 카메라 홀더 로봇 제어기(200)와 연결되며, 외부 인터페이스(201) 모듈은 여러가지 통신 방법을 지원한다(ADS, TCP/IP, Serial 등). 외부 인터페이스(201) 모듈은 비실시간 영역에서 동작하며 카메라 홀더 로봇 제어기(200)의 실시간 제어 영역과 내부 통신을 통해 데이터 교환한다. That is, the
또한 영상처리장치(130)는 카메라(2)에서 촬상된 영상데이터를 입력받아 제어기(200)와 비실시간 제어영역에서 통신을 통해 데이터를 교환하도록 구성된다. In addition, the
그리고 영상처리장치(130)는 샘플 수술도구이미지를 학습하여 수술도구 종류별로 분류된 수술도구 학습DB를 포함하고, 영상데이터 내의 수술도구를 인식하여 위치와 종류를 파악하여 제어기(200)와 비실시간 제어영역에서 데이터를 교환하도록 구성된다. In addition, the
그리고 음성명령처리장치(140)는 사용자로부터 음성데이터를 입력받는 마이크(6)와, 음성데이터를 입력받아 음성제어명령를 인식하고, 제어기와 비실시간 제어영역에서 통신을 통해 데이터를 교환하게 된다. Further, the voice
음성제어입력(은 디스플레이 영상을 기준으로한 위치명령이고, 제어기(200)는 음성제어입력을 기반으로 영상의 위치가 변경되도록 홀더 로봇(100)의 구동을 제어하게 된다. Voice control input ( is a position command based on the display image, and the
그리고 음성명령처리장치(140)는, 사람 개인별로 특성을 학습하고 음성제어명령별로 분류된 음성명령 DB를 포함하고, 음성데이터에서 음성제어명령을 인식하여 제어기(200)와 비실시간 제어영역에서 데이터를 교환하도록 구성된다. In addition, the voice
또한 본 발명의 실시예에 따른 복강경 카메라 홀더 로봇 제어시스템은, 복강경(1)의 후방끝단에 경사각이 있는 경우, 이러한 경사각과, 영상데이터의 화면 좌표계와 복강경 끝단 좌표계 사이의 키네마틱 맵(kinematic map)을 기반으로 화면 좌표계 움직임에 따른 복강경 끝단 좌표계 움직임을 연산하는 복강경 경사각 보정부를 포함하여 구성된다. In addition, the laparoscopic camera holder robot control system according to an embodiment of the present invention, when there is an inclination angle at the rear end of the
즉, 경사각이 있는 복강경(1)일 경우 복강경(1)이 직선운동을 하더라도 화면이 비스듬하게 움직여서 보이게 된다. 이를 해결하기 위해 복강경 축방향 회전 운동과 RCM 기준 직선운동의 보완이 필요하다. That is, in the case of the
본 발명의 실시예에서는 장착된 복강경 경사각을 입력할 수 있는 장치(음성명령, 선택 버튼 등)를 갖고, 화면 좌표계와 복강경 끝단 좌표계 사이의 kinematic map을 기반으로 화면 좌표계 움직임에 따른 복강경 끝단 좌표계 움직임 계산하여, 복강경 끝단 좌표계 움직임 생성을 위한 로봇 움직임 생성하게 된다. In an embodiment of the present invention, a device (voice command, selection button, etc.) capable of inputting an installed laparoscopic inclination angle is provided, and based on a kinematic map between the screen coordinate system and the laparoscopic end coordinate system, the movement of the laparoscopic end coordinate system according to the movement of the laparoscopic end coordinate system is calculated. Thus, the robot motion for generating the laparoscopic distal coordinate system motion is generated.
그리고 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 복강경 카메라 홀더 로봇 제어방법의 흐름도를 도시한 것이다. 또한 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 음성명령모드에서 그리드 명령입력시 화면과, 4번을 음성명령한 경우 화면의 예를 나타낸 것이다. And Figure 9 shows a flow chart of a laparoscopic camera holder robot control method according to an embodiment of the present invention. 10 shows an example of a screen when a grid command is input in the voice command mode according to an embodiment of the present invention and a screen when a voice command is
기존적으로 본 발명의 실시예에 따른 복강경 카메라 홀더 로봇 제어시스템은 수동조작모드, 외부조작모드, 기본조작모드, 자동조작모드로 작동될 수 있으며, 기본조작모드는 풋페달과, 음성명령을 통해 조작되며 풋페달에 의한 제어는 앞서 언급한 바와같이, 실시간 제어영역으로서 다른 모드에 대해 최우선적으로 적용되게 된다. Conventionally, the laparoscopic camera holder robot control system according to an embodiment of the present invention can be operated in a manual operation mode, an external operation mode, a basic operation mode, and an automatic operation mode, and the basic operation mode is a foot pedal and a voice command. As mentioned above, the control by the foot pedal is applied with the highest priority for other modes as a real-time control area.
먼저, 어뎁터 장치(50)를 통해 복강경(1)을 홀더 로봇(100)에 장착한 후(S1), 수동조작모드를 통해 사용자가 홀더 로봇(100)의 위치를 조정하고(S2, S3), 복강경 카메라(2)에 의해 영상데이터가 디스플레이부(150)에서 디스플레이되게 된다. 예를 들어, 사용자가 로봇(100)이나 제어기(200)에 있는 “수동 모드” 버튼을 누른 후 로봇(100)의 위치를 조종할 수 있으며, 이때 수동조작모드 버튼에 불이 들어와 있고 버튼을 다시 누르면 불이 꺼지면서 수동조작모드는 해제되게 된다. First, after the
수동조작모드가 해제되면 기본조작모드가 실행되며, 실시간 제어영역에서 IMU센서(120)를 통해 측정된 자세데이터가 입력되며, 사용자는 풋페달(110)을 통해 제어신호를 입력하고 제어기(200) 실시간 제어영역에서 풋페달(110) 입력신호에 기반하여 홀더로봇(100)의 구동을 제어하게 된다(S5). When the manual operation mode is released, the basic operation mode is executed, the posture data measured through the
그리고 마이크(6)를 통해 음성데이터가 입력되면(S6), 음성명령처리장치(140)가 음성데이터에서 특정 음성제어명령를 인식하고, 제어기(200)는 음성제어명령에 기반하여 홀더로봇(100)의 구동을 제어하게 된다(S8). 이러한 음성명령모드에서 풋페달(110)에 의한 제어입력이 있으면(S7), 음성명령에 우선하여 풋페달에 의한 제어입력을 우선하게 된다.And when voice data is input through the microphone 6 (S6), the voice
즉, 기본조작모드는, 카메라 홀더 로봇(100)의 전원이 켜질 때 기본적으로 작동하는 모드로 실시간 제어영역에 직접 연결된 풋페달(110) 장치와 비실시간 제어영역에 연결된 음성명령을 수행할 수 있다. 두가지 외부 입력 장치가 모두 연결되어 있을 때는 실시간 영역에 연결된 풋페달 명령이 우선권이 있다. That is, the basic operation mode is a mode that basically operates when the power of the
앞서 언급한 바와 같이, 음성명령처리장치(140)는 사용자로부터 음성데이터를 입력받는 마이크(6)와, 음성데이터를 입력받아 음성제어명령를 인식하고, 제어기와 비실시간 제어영역에서 통신을 통해 데이터를 교환하게 된다. As mentioned above, the voice
음성제어입력은 디스플레이 영상을 기준으로한 위치명령이고, 제어기(200)는 음성제어입력을 기반으로 영상의 위치가 변경되도록 홀더 로봇(100)의 구동을 제어하게 된다. The voice control input is a position command based on the display image, and the
그리고 음성명령처리장치(140)는, 사람 개인별로 특성을 학습하고 음성제어명령별로 분류된 음성명령 DB를 포함하고, 음성데이터에서 음성제어명령을 인식하여 제어기(200)와 비실시간 제어영역에서 데이터를 교환하도록 구성된다. In addition, the voice
또한 음성명령모드에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 음성제어명령에는 그리드 음성명령을 포함하며, 그리드 음성명령시 영상데이터를 복수개로 분할시키고 각 분할영역에 인덱스가 디스플레이되고, 사용자가 특정 인덱스를 음성입력하는 경우 특정인덱스 분할영역이 전체 화면이 되도록 제어기(200)는 홀더 로봇(100)의 구동을 제어하게 된다. In addition, in the voice command mode, as shown in FIG. 10, the voice control command includes a grid voice command, and when the grid voice command is performed, the image data is divided into a plurality of pieces, an index is displayed in each divided area, and the user selects a specific index. In the case of voice input, the
즉, 음성명령모드에서, 무선으로 연결된 마이크(6)를 통해 사용자가 움직임 명령을 하게 되고, 사람 개인별로 특성을 학습할 수 있는 학습 알고리즘 제공하고 학습된 결과물을 음성명령처리장치(140)에 쉽게 업로드 할 수 있게 된다. That is, in the voice command mode, the user issues a movement command through the wirelessly connected
예를 들어, 음성명령은 보여지는 영상을 기준으로 하며 영상의 위/아래, 오른쪽/왼쪽, 가까이/멀리, 오른쪽 회전/왼쪽 회전 명령으로 움직임 수 있다. 그리고 복강경(1) 움직임의 자유도에 따른 미세 조정 움직임의 음성 명령 체계 정의(위, 아래, 왼쪽, 오른쪽, 가까이, 멀리 등) 및 복강경 수술에 최적화된 스케일 칼리브레이션 알고리즘 제공하게 된다. 또한 사용자 요구사항에 맞도록 화면 움직임 즉 로봇 움직임 속도 최적화할 수 있다. For example, the voice command is based on the displayed image, and may be moved by up/down, right/left, near/far, right rotation/left rotation commands of the image. In addition, it provides a voice command system definition (up, down, left, right, near, far, etc.) of fine-tuning movements according to the degree of freedom of laparoscope (1) movement and a scale calibration algorithm optimized for laparoscopic surgery. In addition, screen movement, i.e. robot movement speed, can be optimized to meet user requirements.
또한 사용자가 외부조작모드를 지정하는 경우(S9), 외부조정장치(210)가 제어기(200)에 구비된 외부인터페이스(201)와 통신 연결되어 사용자에 의한 외부조정입력에 기반하여 제어기(200)가 복강경 로봇(100)의 구동을 제어하게 된다(S11). In addition, when the user designates an external operation mode (S9), the
이러한 외부조작모드는, 비실시간 제어영역에서 동작하며, 제어기(200)의 실시간 제어영역과 내부통신을 통해 데이터를 교환하고, 외부조정입력은 디스플레이 영상을 기준으로한 위치명령이고, 제어기(200)는 외부조정입력을 기반으로 영상의 위치가 변경되도록 홀더 로봇(100)의 구동을 제어하게 된다. This external operation mode operates in the non-real-time control area, exchanges data with the real-time control area of the
예를 들어, 사용자가 외부조종장치(210)에 있는 “외부 조작 모드”를 선택하면 외부조종장치(210)의 제어 입력(위치, 속도)을 받아서 카메라 홀더 로봇 제어기(200)를 통해 로봇(100)을 움직이게 된다. 이때 외부조종장치(210)는 정해진 프로토콜에 따라 데이터를 카메라 홀더 로봇 제어기(200)에 전달해야하며 관련 API 등은 제공한다. For example, when the user selects “external manipulation mode” in the
또한 사용자가 자동조작모드를 지정하는 경우(S11), 샘플 수술도구이미지를 학습하여 수술도구 종류별로 분류된 수술도구 학습DB를 구비한 영상처리장치(130)가, 영상데이터 내의 수술도구를 인식하여 위치와 종류를 파악하여 제어기(200)와 비실시간 제어영역에서 데이터를 교환하며, 제어기(200)는 인식된 수술도구가 영상데이터 내의 특정 영역 내에 유지되도록 홀더 로봇의 구동(100)을 제어하게 된다(S14). In addition, when the user designates the automatic operation mode (S11), the
그리고 이러한 자동조작모드는, 사용자가 자동조작모드를 지정한 후, 영상데이터가 입력되고(S12), 영상처리장치(130)에 의해 수술도구가 인식된 경우(S13)에만 실행되게 된다. In addition, this automatic operation mode is executed only when the user designates the automatic operation mode, image data is input (S12), and the surgical tool is recognized by the image processing device 130 (S13).
이러한 본 발명의 실시예에 따른 복강경 카메라 홀더 로봇 제어시스템은 수동모드를 제외하고, 홀더 로봇(100)의 구동 우선순위는 풋페달(110) 입력, 음성제어명령, 외부조정입력, 자동조작모드 순이다. In the laparoscopic camera holder robot control system according to an embodiment of the present invention, except for the manual mode, the driving priority of the
이하에서는 영상정보기반 복강경 로봇 인공지능 수술 가이드 시스템, 및 가이드 방법에 대해 설명하도록 한다. 이러한 인공지능 수술 가이드는 앞서 언급한 제어방법에서 기본적으로 자동조작모드에서 동작되게 된다. Hereinafter, an image information-based laparoscopic robot artificial intelligence surgery guide system and a guide method will be described. These artificial intelligence surgical guides are basically operated in an automatic operation mode in the aforementioned control method.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 영상정보기반 복강경 로봇 인공지능 수술 가이드 시스템의 블록도를 도시한 것이다. 그리고 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 데이터수집부의 블록도, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 학습 DB의 블록도, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 가이드모니터링부의 블록도를 도시한 것이다. 11 is a block diagram of a laparoscopic robot artificial intelligence surgery guide system based on image information according to an embodiment of the present invention. 12 is a block diagram of a data collection unit according to an embodiment of the present invention, FIG. 13 is a block diagram of a learning DB according to an embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a block diagram of a guide monitoring unit according to an embodiment of the present invention. it did
본 발명의 실시예에 따른 영상정보기반 복강경 로봇 인공지능 수술 가이드 시스템은, 복강경 카메라 홀더 로봇(100)의 복강경 카메라(1)에서 촬상된 영상데이터를 기반으로 수술 과정을 모니터링하여 수술을 가이드할 수 있는 시스템이다. The image information-based laparoscopic robot artificial intelligence surgery guide system according to an embodiment of the present invention can guide surgery by monitoring the surgical process based on image data captured by the
본 발명의 실시예에 따른 영상정보기반 복강경 로봇 인공지능 수술 가이드 시스템은, 도 11에 도시된 바와 같이, 앞서 언급한 제어시스템에서, 데이터 수집부, 데이터 학습부, 학습 DB, 가이드 모니터링부, 알림수단 등을 더 포함하여 구성됨을 알 수 있다. As shown in FIG. 11, the image information-based laparoscopic robot artificial intelligence surgery guide system according to an embodiment of the present invention, in the aforementioned control system, data collection unit, data learning unit, learning DB, guide monitoring unit, notification It can be seen that it is configured to further include means and the like.
데이터 수집부는 도 12에 도시된 바와 같이, 수술영상데이터(311), 샘플수술도구이미지(312), 샘플제거대상도구이미지(313), 음성데이터(314)를 수집하도록 구성된다. As shown in FIG. 12 , the data collection unit is configured to collect
그리고 데이터학습부는 수집된 수술영상데이터(311), 샘플수술도구이미지(312), 샘플제거대상도구이미지(313), 음성데이터(314)를 학습하며, 학습된 데이터 각각은 학습DB(330)의 수술영상학습 DB(331), 수술도구학습 DB(332), 제거대상도구 학습DB(333), 음성명령DB(334)에 저장되게 된다. And the data learning unit learns the collected
영상처리장치(130)는 카메라에서 촬영되는 현재 수술영상데이터를 입력받아 홀더로봇(100)의 구동을 제어하는 제어기(200)와 비실시간 제어영역에서 통신을 통해 데이터를 교환하게 된다. The
데이터 학습부는 수집된 수술영상데이터(311)를 학습하여 수술종류별, 수술자별로 분류하여 수술영상학습 DB에 수술학습데이터를 저장하도록 구성된다. 수술학습데이터는 수술종류 별, 수술자 별로 수술 시퀀스 특징이 학습되게 된다. The data learning unit is configured to learn the collected
또한 데이터 학습부(320)는 샘플 수술도구이미지(312)를 학습하여 수술도구 종류별로 분류하여 수술도구 학습DB(332)에 저장하게 된다. 영상처리장치(130)는 현재 수술영상데이터 내의 수술도구를 인식하여 위치와 종류를 파악하여 제어기(200)와 비실시간 제어영역에서 데이터를 교환하도록 구성된다. 또한 수술학습데이터는 수술 시퀀스에 따른 수술도구의 위치, 방향의 특징이 학습될 수 있다. In addition, the
그리고 데이터 학습부(320)는 샘플 제거대상도구이미지(313)를 학습하여 제거대상도구 종류별로 분류하여, 제거대상도구 학습DB(333)에 저장하게 된다. 영상처리장치(130)는 현재 수술영상데이터 내의 제거대상도구를 인식하여 위치와 종류를 파악하여 제어기(200)와 비실시간 제어영역에서 데이터를 교환하게 된다, In addition, the
또한 데이터 학습부(320)는 음성데이터에서 사람 개인별로 특성을 학습하고 음성제어명령별로 분류하여 음성명령 DB(334)에 저장하게 된다. 음성명령처리장치(140)는 음성데이터에서 음성제어명령을 인식하여 제어기(200)와 비실시간 제어영역에서 데이터를 교환하게 된다. In addition, the
그리고 가이드모니터링부(350)는 기본적으로 학습 DB(330)에 저장된 수술학습데이터와, 카메라에서 촬영되는 현재 수술영상데이터를 대비하여, 수술가이드데이터를 생성하도록 구성되며, 알림수단(340)은 이러한 수술가이드데이터를 안내하도록 구성된다. In addition, the
구체적으로 가이드모니터링부(350)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 현재 수술영상데이터를 기반으로 비교분석의 대상이 되는 수술학습데이터를 검출하는 검색엔진(351)과, 현재 수술영상데이터와 수술학습데이터를 실시간으로 비교분석하는 비교분석부(352)와, 비교분석부의 비교분석에 따라 시퀀스가 누락되거나 현재 수술영상데이터가 수술학습데이터 대비 임계치 이상의 변화가 존재하는지에 대한 이벤트를 판단하는 이벤트 판단부(353)를 포함하여 구성됨을 알 수 있다. Specifically, as shown in FIG. 14, the
또한 알림수단(340)은 이벤트 발생시 알림신호를 송출하도록 구성된다. In addition, the notification means 340 is configured to transmit a notification signal when an event occurs.
그리고 이벤트 발생시, 제어기(200)는 이벤트가 발생된 위치의 영상을 촬영하도록 홀더 로봇(200)의 구동을 제어하게 된다. And when an event occurs, the
앞서 언급한 바와 같이, 수술학습데이터는 수술 시퀀스에 따른 수술도구의 위치, 방향의 특징이 학습될 수 있다. 따라서 비교판단부(352)는 수술학습데이터의 수술 시퀀스에 따른 수술도구의 위치, 방향의 특징과, 현재 수술영상데이터 내의 수술도구를 비교분석하고, 이벤트판단부(353)는 시퀀스에 따른 수술도구 위치, 방향의 특징이 임계치 이상의 변화가 존재하는지에 대한 이벤트를 판단할 수 있다. As mentioned above, the surgical learning data can be learned the characteristics of the position and direction of the surgical tool according to the surgical sequence. Therefore, the comparison and
또한 앞서 언급한 바와 같이, 샘플 제거대상도구이미지(313)를 학습하여 제거대상도구 종류별로 분류된 제거대상도구 학습DB(333)를 포함하여, 영상처리장치(130)는 현재 수술영상데이터 내의 제거대상도구를 인식하여 위치와 종류를 파악하여 제어기(200)와 비실시간 제어영역에서 데이터를 교환할 수 있다. In addition, as mentioned above, the
그리고 제어기(200)는, 제거대상도구가 인식된 경우, 수술완료 직전 제거대상도구의 위치를 촬상하도록 홀더 로봇(200)의 구동을 제어하게 된다. Also, when the tool to be removed is recognized, the
또한 제거대상도구가 인식된 경우, 제거대상도구의 제거여부를 판단하는 제거여부판단부(356)를 포함하여, 제어기(200)는 수술완료 직전 제거대상도구가 제거되지 않았다고 판단된 경우 제거대상도구를 촬상하도록 홀더 로봇(100)의 구동을 제어하게 된다. In addition, when the tool to be removed is recognized, the
또한 음성명령처리장치(140)는 사용자로부터 음성데이터를 입력받는 마이크(6)로부터 음성데이터를 입력받아 음성제어명령를 인식하고, 제어기(200)와 비실시간 제어영역에서 통신을 통해 데이터를 교환하도록 구성된다. In addition, the voice
음성제어입력은 디스플레이 영상을 기준으로한 위치명령이고, 제어기(200)는 음성제어입력을 기반으로 영상의 위치가 변경되도록 상기 홀더 로봇의 구동을 제어한다. 앞서 언급한 바와 같이, 음성명령 DB에는 사람 개인별로 특성을 학습하고 음성제어명령별로 분류되어 있으며, 음성데이터에서 음성제어명령을 인식하여 제어기와 비실시간 제어영역에서 데이터를 교환하게 된다. The voice control input is a position command based on the display image, and the
또한 로봇자세 저장부(357)는 수술중, 해당 시점 또는 특정 시간 범위 동안 로봇의 자세를 저장하도록 명령하도록 구성된다. 즉, 음성명령 또는 풋페달(110) 등에 의해 저장명령이 입력되면, 그 시점에서의 로봇자세를 저장하게 된다. 따라서 제어기는 사용자의 요청에 따라 저장된 로봇 자세로 전환되도록 홀더 로봇의 구동을 제어할 수 있다. In addition, the robot
즉, 음성명령이나 풋페달(110)을 통해 기억하기 위한 순간의 로봇 자세를 저장하고, 후에 사용자의 요청에 따라 기억하고 있는 순간 영상 모습을 보여줄 수 있도록 구동이 제어된다. 또한 이전 위치로 이동 명령시 현재 위치를 자동으로 저장 후 이전 위치 복귀 명령에 따라 이동이 가능하다. That is, the driving is controlled so that the momentary robot posture to be memorized is stored through a voice command or the
또한 수술 도중 변화된 환경(장기의 이동) 및 현재 수술 도구 위치 등으로 목표 지점으로 이동할 수 없는 상황을 파악하고 및 화면에 이동시 장애물이 되는 물체 표시할 수 있다. In addition, a situation in which movement to a target point cannot be achieved due to a changed environment (movement of organs) during surgery and the current position of a surgical tool may be identified and an object that becomes an obstacle during movement may be displayed on the screen.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 장애물 인식부는 수술도구 DB 및 상기 제거대상도구 DB에 매칭되지 않은 도구가 현재 수술영상데이터에 존재하는 경우, 장애물로 인식하여 수술영상데이터 내에 표시하도록 구성될 수 있다. That is, the obstacle recognition unit according to an embodiment of the present invention may be configured to recognize a surgical tool DB and a tool that does not match the removal target tool DB as an obstacle and display it in the surgical image data when a tool that does not match the current surgical image data exists. .
또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.In addition, the device and method described above are not limited to the configuration and method of the above-described embodiments, but all or part of each embodiment is selectively combined so that various modifications can be made. may be configured.
1:복강경
2:카메라
3:렌즈
4:RCM 포인트
5:몸체
6:마이크
10:RCM구조
11:제1회전조인트
11-1:제1-1회전조인트
11-2:제1-2회전조인트
12:제1링크부
12-1:제1-1링크
12-2:제1-2링크
13:제1힌지
14:제2링크부
14-1:제2-1링크
14-2:제2-2링크
15:제2힌지
16:제2회전조인트
16-1:제2-1회전조인트
16-2:제2-2회전조인트
20:제1회전구동부
30:제2회전구동부
40:선형이동장치
50:복강경 어뎁터장치
60:복강경 축방향 회전장치
61:모터
62:모터 드라이버
63:감속기
70:탈부착 유닛
71:장착부
72:베어링
73:클램핑 부재
100:복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇
110:풋페달
120:IMU센서
130:영상처리장치
140:음성명령처리장치
150:디스플레이부
200:제어기
201:외부인터페이스
202:실시간제어기
210:외주조정장치
300:영상정보기반 복강경 로봇 인공지능 수술 가이드 시스템
310:데이터수집부
311:수술영상데이터
312:샘플수술도구이미지
313:샘플제거대상도구이미지
314:음성데이터
320:데이터학습부
330:학습DB
331:수술영상학습 DB
332:수술도구학습 DB
333:제거대상도구학습 DB
334:음성명령 DB
340:알림수단
350:가이드모니터링부
351:검색엔진
352:비교분석부
353:이벤트판단부
354:수술도구인식부
355:제거대상도구인식부
356:제거여부판단부
357:로봇자세 저장부1:laparoscopic
2: Camera
3: Lens
4: RCM Point
5: body
6: microphone
10: RCM structure
11: 1st rotation joint
11-1: 1-1 rotation joint
11-2: 1st-2nd rotation joint
12: first link part
12-1: Link 1-1
12-2: Link 1-2
13: first hinge
14: second link part
14-1: Link 2-1
14-2: Link 2-2
15: second hinge
16: 2nd rotation joint
16-1: 2-1 rotation joint
16-2: 2-2 rotation joint
20: 1st rotation driving unit
30: 2nd rotation driving unit
40: linear movement device
50: laparoscopic adapter device
60: laparoscopic axial rotation device
61: motor
62: motor driver
63: reducer
70: detachable unit
71: mounting part
72: bearing
73: clamping member
100: Laparoscopic holder robot with laparoscopic mounting adapter and RCM structure
110: foot pedal
120: IMU sensor
130: image processing device
140: voice command processing device
150: display unit
200: controller
201: external interface
202: real-time controller
210: external control device
300: Image information-based laparoscopic robot artificial intelligence surgery guide system
310: data collection unit
311: surgical image data
312: sample surgical tool image
313: sample removal target tool image
314: voice data
320: data learning unit
330: Learning DB
331: surgical image learning DB
332: Surgical tool learning DB
333: Removal target tool learning DB
334: Voice command DB
340: notification means
350: guide monitoring unit
351: search engine
352: comparison analysis unit
353: event judgment unit
354: surgical tool recognition unit
355: removal target tool recognition unit
356: Removal determination unit
357: robot posture storage unit
Claims (9)
몸체;
후방 단부가 상기 몸체의 제1회전조인트 상에서 결합되고, 전방단부가 제2회전조인트 상에서 상기 복강경 측과 결합되는 RCM구조;
상기 몸체 내에 구비되어 상기 RCM구조를 상기 제1회전조인트 기준으로 회전구동하여, 상기 복강경이 상기 RCM 포인트를 중심으로 회전되도록 하는 제1회전구동부;
상기 몸체 일측에 설치되어 상기 RCM 포인트와 상기 제1회전조인트를 연결하는 가상선을 기준으로 상기 복강경이 회전되도록 구동하는 제2회전구동부;
상기 제2회전조인트 상에 연결되어 상기 복강경을 길이방향으로 이동시키는 선형이동장치; 및
상기 선형이동장치와 상기 복강경을 탈부착시키도록 구성된 복강경 어뎁터 장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇.
In the laparoscopic holder robot operated to rotate a laparoscope equipped with a camera at one end and a lens at the other end about a remote center of motion (RCM) point,
body;
an RCM structure in which a rear end is engaged on a first rotation joint of the body and a front end is engaged with the laparoscopic side on a second rotation joint;
a first rotational driving unit provided in the body to rotationally drive the RCM structure based on the first rotational joint so that the laparoscope rotates around the RCM point;
a second rotation drive unit installed on one side of the body and driving the laparoscope to rotate based on an imaginary line connecting the RCM point and the first rotation joint;
a linear movement device connected to the second rotation joint and moving the laparoscope in a longitudinal direction; and
A laparoscopic holder robot having a laparoscopic mounting adapter and an RCM structure, characterized in that it includes; a laparoscopic adapter device configured to attach and detach the linear movement device and the laparoscope.
상기 RCM구조는 제1링크부와 제2링크부가 결합된 구조를 가지며, 상기 제1회전조인트는 제1-1회전조인트, 상기 제1-1회전조인트와 하방측으로 특정간격 이격되어 위치된 제1-2회전조인트를 포함하며, 상기 제2회전조인트는 제2-1회전조인트와 상기 제2-2회전조인트를 포함하고,
상기 제1링크부는, 일측끝단이 상기 제1-1회전조인트와 연결되는 제1-1링크와, 일측끝단이 상기 제1-1링크의 타측끝단과 제1힌지로 연결되며 타측끝단은 제2-1회전조인트를 통해 상기 선형이동장치와 연결되는 제1-2링크를 갖고,
상기 제2링크부는, 일측끝단이 상기 제1-2회전조인트와 연결되는 제2-1링크와, 일측끝단이 상기 제2-1링크의 타측끝단과 제2힌지로 연결되며 타측끝단은 제2-2회전조인트를 통해 상기 선형이동장치와 연결되는 제2-2링크를 가지며,
상기 제1링크부와 상기 제2링크부는 제1-2링크와 상기 제2-1링크가 교차되는 지점에 힌지결합되는 것을 특징으로 하는 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇.
According to claim 1,
The RCM structure has a structure in which a first link part and a second link part are combined, and the first rotation joint is a 1-1 rotation joint, and a first position spaced apart from the 1-1 rotation joint downward by a specific distance. -Including a 2-rotation joint, wherein the 2-rotation joint includes a 2-1 rotation joint and the 2-2 rotation joint,
The first link unit has one end connected to the 1-1 link connected to the 1-1 rotation joint, one end connected to the other end of the 1-1 link by a first hinge, and the other end connected to the second link. -Has a 1-2 link connected to the linear movement device through a 1-rotation joint,
The second link part has one end connected to the 2-1 link connected to the 1-2 rotation joint, one end connected to the other end of the 2-1 link by a second hinge, and the other end connected to the second link. -Has a 2-2 link connected to the linear movement device through a 2-rotation joint,
Laparoscopic holder robot having a laparoscopic mounting adapter and an RCM structure, characterized in that the first link part and the second link part are hinged at the point where the 1-2 link and the 2-1 link intersect.
상기 RCM 포인트는 상기 제1-1회전포인트와 상기 제1-2회전포인트를 연결하는 가상선과 상기 복강경이 교차되는 지점인 것을 특징으로 하는 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇.
According to claim 2,
The RCM point is a laparoscopic holder robot having a laparoscope mounting adapter and an RCM structure, characterized in that the virtual line connecting the 1-1 rotation point and the 1-2 rotation point and the laparoscope intersect.
상기 복강경 어뎁터 장치는,
상부 일측에 구비되어 상기 선형이동장치와 탈부착되도록 구성된 체결수단과, 상기 복강경이 탈부착되도록 구성되는 탈부착유닛을 포함하고, 상기 탈부착유닛은 복강경의 직경 사이즈에 따라 교체가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇.
According to claim 3,
The laparoscopic adapter device,
It includes a fastening means provided on one side of the upper portion and configured to be detachable from the linear movement device, and a detachable unit configured to detach the laparoscope, wherein the detachable unit is configured to be replaceable according to the diameter size of the laparoscope. Characterized in that Laparoscopic holder robot with laparoscope mounting adapter and RCM structure.
상기 복강경 어뎁터 장치는, 상기 선형이동장치와 상기 탈부착유닛 사이에 탈부착 가능하게 설치되어 상기 복강경을 길이방향 축 기준으로 회전시키는 복강경 축방향 회전장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇.
According to claim 4,
The laparoscopic adapter device further comprises a laparoscopic axial rotation device detachably installed between the linear moving device and the detachable unit to rotate the laparoscope based on a longitudinal axis, characterized in that the laparoscopic mounting adapter and RCM structure Laparoscopic holder robot having a.
상기 탈부착유닛은,
원통 내면을 갖고 내부로 상기 복강경이 삽입되며 길이방향으로 절개부가 형성된 장착부와, 조작에 의해 상기 장착부를 조여 상기 복강경을 고정시키는 캠 크램핑부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇.
According to claim 5,
The detachable unit,
A laparoscope mounting adapter and an RCM structure comprising a mounting portion having a cylindrical inner surface into which the laparoscope is inserted and a cutout formed in the longitudinal direction, and a cam clamping member for fixing the laparoscope by tightening the mounting portion by manipulation. It has a laparoscopic holder robot.
상기 제1회전구동부, 상기 제2회전구동부, 상기 선형이동장치, 및 상기 복강경 축방향 회전장치의 구동을 제어하는 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇.
According to claim 5,
Laparoscopic holder robot having a laparoscopic mounting adapter and an RCM structure, characterized in that it comprises a controller for controlling the driving of the first rotation driving unit, the second rotation driving unit, the linear movement unit, and the laparoscope axial rotation unit.
각도기준과 길이기준에 기반한 기준위치로부터 상기 복강경의 길이방향 이동위치, 복강경 길이방향 축 기준 회전각도 위치를 인식하는 위치 인식부를 포함하는 것을 특징으로 하는 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇.
According to claim 7,
A laparoscope holder robot having a laparoscope mounting adapter and an RCM structure, characterized in that it comprises a position recognition unit for recognizing a longitudinal movement position of the laparoscope and a rotation angle position based on a longitudinal axis of the laparoscope from a reference position based on an angle reference and a length reference.
시술중, 시술을 중단하고 상기 복강경을 빼내서 필요 작업 후, 사용자가 상기 복강경을 상기 기준위치에 위치시키는 경우,
상기 제어기는 상기 시술 중단 지점에서의 복강경의 위치를 상기 기준위치로부터 산출한 후, 상기 선형이동장치, 및 상기 복강경 축방향 회전장치의 구동을 제어하여 상기 복강경을 상기 시술 중단 지점에서의 복강경 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 복강경 장착 어뎁터와 RCM구조를 가지는 복강경 홀더 로봇.
According to claim 8,
During the procedure, when the user places the laparoscope at the reference position after the procedure is stopped and the laparoscope is taken out and the necessary operation is performed,
The controller calculates the position of the laparoscope at the procedure stopping point from the reference position, and then controls the driving of the linear moving device and the laparoscope axial rotation device to move the laparoscope to the laparoscope position at the procedure stopping point. A laparoscopic holder robot having a laparoscopic mounting adapter and an RCM structure characterized in that it moves.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210109255A KR102535861B1 (en) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | Laparoscopic camera holder Robot having adapter and remote center of motion structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210109255A KR102535861B1 (en) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | Laparoscopic camera holder Robot having adapter and remote center of motion structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230028816A true KR20230028816A (en) | 2023-03-03 |
KR102535861B1 KR102535861B1 (en) | 2023-05-31 |
Family
ID=85510600
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020210109255A KR102535861B1 (en) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | Laparoscopic camera holder Robot having adapter and remote center of motion structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102535861B1 (en) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0595291A1 (en) * | 1992-10-30 | 1994-05-04 | International Business Machines Corporation | Improved remote center-of-motion robot for surgery |
WO2008157225A1 (en) * | 2007-06-19 | 2008-12-24 | Intuitive Surgical, Inc. | Robotic manipulator with remote center of motion and compact drive |
KR100944412B1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-02-25 | (주)미래컴퍼니 | Surgical slave robot |
KR20150022414A (en) * | 2013-08-23 | 2015-03-04 | 삼성전자주식회사 | Laparoscopic surgical robot |
KR101550451B1 (en) | 2010-08-10 | 2015-09-07 | (주)미래컴퍼니 | RCM structure of surgical robot arm |
KR200479723Y1 (en) * | 2015-08-21 | 2016-03-03 | (주)미래컴퍼니 | RCM structure of surgical robot arm |
US20190069965A1 (en) | 2012-06-01 | 2019-03-07 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Redundant axis and degree of freedom for hardware-constrained remote center robotic manipulator |
KR20190140818A (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-20 | (주)미래컴퍼니 | Robot arm structure and manipulator for surgical robot comprising the same |
JP6778769B2 (en) | 2018-01-12 | 2020-11-04 | エスエス イノベーションズ チャイナ カンパニー リミテッドSS Innovations China Co. Ltd | Sterilization adapter assembly for robotic surgery system |
-
2021
- 2021-08-19 KR KR1020210109255A patent/KR102535861B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0595291A1 (en) * | 1992-10-30 | 1994-05-04 | International Business Machines Corporation | Improved remote center-of-motion robot for surgery |
WO2008157225A1 (en) * | 2007-06-19 | 2008-12-24 | Intuitive Surgical, Inc. | Robotic manipulator with remote center of motion and compact drive |
KR100944412B1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-02-25 | (주)미래컴퍼니 | Surgical slave robot |
KR101550451B1 (en) | 2010-08-10 | 2015-09-07 | (주)미래컴퍼니 | RCM structure of surgical robot arm |
US20190069965A1 (en) | 2012-06-01 | 2019-03-07 | Intuitive Surgical Operations, Inc. | Redundant axis and degree of freedom for hardware-constrained remote center robotic manipulator |
KR20150022414A (en) * | 2013-08-23 | 2015-03-04 | 삼성전자주식회사 | Laparoscopic surgical robot |
KR200479723Y1 (en) * | 2015-08-21 | 2016-03-03 | (주)미래컴퍼니 | RCM structure of surgical robot arm |
JP6778769B2 (en) | 2018-01-12 | 2020-11-04 | エスエス イノベーションズ チャイナ カンパニー リミテッドSS Innovations China Co. Ltd | Sterilization adapter assembly for robotic surgery system |
KR20190140818A (en) * | 2018-06-12 | 2019-12-20 | (주)미래컴퍼니 | Robot arm structure and manipulator for surgical robot comprising the same |
KR102206647B1 (en) | 2018-06-12 | 2021-01-22 | (주)미래컴퍼니 | Robot arm structure and manipulator for surgical robot comprising the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR102535861B1 (en) | 2023-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102105142B1 (en) | Switching control of an instrument to an input device upon the instrument entering a display area viewable by an operator of the input device | |
CN106456148B (en) | Medical devices, systems, and methods using eye gaze tracking | |
CN110200702B (en) | Medical device, system and method for a stereoscopic viewer with integrated eye gaze tracking | |
US9630323B2 (en) | Operation support system and control method of operation support system | |
EP1854420B1 (en) | Treatment system and trocar | |
US9632573B2 (en) | Medical manipulator and method of controlling the same | |
JP2018538036A (en) | Reconfigurable end effector architecture | |
US7232222B2 (en) | Operation microscope | |
CN105636542A (en) | Control device and method for controlling a robot system by means of gesture control | |
KR20140126301A (en) | User selection of robotic system operating modes using mode distinguishing operator actions | |
US20200152190A1 (en) | Systems and methods for state-based speech recognition in a teleoperational system | |
JP5796982B2 (en) | SURGERY SYSTEM CONTROL DEVICE AND CONTROL METHOD | |
US20220280338A1 (en) | Positioning device | |
KR102535861B1 (en) | Laparoscopic camera holder Robot having adapter and remote center of motion structure | |
JP3744974B2 (en) | Endoscopic surgical device | |
KR102522211B1 (en) | System and method for controlling Laparoscopic camera holder Robot | |
CN111587095A (en) | Robotic surgical system and method of controlling a robotic surgical system | |
KR20230028818A (en) | Laparoscopic Robot Artificial Intelligence Surgery Guide System based on image information | |
JP4382894B2 (en) | Field of view endoscope system | |
JP4229664B2 (en) | Microscope system | |
JPH08280695A (en) | Manipulator device for operation | |
JP2023507063A (en) | Methods, devices, and systems for controlling image capture devices during surgery | |
JP2001161711A (en) | Endoscopic surgery system | |
CN115005998B (en) | Surgical robot system and mechanical arm interference prevention adjusting method thereof | |
CN218606817U (en) | Automatic distance adjusting mirror supporting mechanical arm device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |