KR20230106247A - Hybride robot device for liposuction surgery - Google Patents
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Abstract
본 발명은 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치에 관한 것으로, 제1 로봇팔에 장착되는 캐뉼라를 이용한 지방흡입 수술 시 상기 제1 로봇팔을 잡은 사용자의 수술동작을 감지하는 제1 수술동작 감지부, 상기 감지된 사용자의 수술동작(이하, '제1 수술동작')을 복사하여 수술동작 복사 데이터를 생성하는 수술동작 복사부, 및 상기 수술동작 복사 데이터를 기초로 제2 로봇팔의 움직임을 조절하고 상기 제2 로봇팔에 장착되는 캐뉼라를 이용하여 상기 제1 수술동작이 반영된 제2 수술동작을 수행하는 제2 수술동작 수행부를 포함한다.The present invention relates to a hybrid robot device for liposuction, comprising: a first surgical motion detection unit for detecting a surgical motion of a user holding the first robot arm during liposuction using a cannula mounted on the first robot arm; A surgical motion copy unit that copies the detected user's surgical motion (hereinafter referred to as 'first surgical motion') to generate surgical motion copy data, and controls the movement of the second robot arm based on the surgical motion copy data, and a second surgical operation performer performing a second surgical operation in which the first surgical operation is reflected by using a cannula mounted on a second robot arm.
Description
본 발명은 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치에 관한 것으로, 보다 상세 하게는, 집도의의 편측 수술 동작을 모션 캡처하여 로봇팔이 똑같이 반대측 수술 동작을 수행하여 수술 시간을 단축할 수 있는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a hybrid robot device for liposuction surgery, and more particularly, to a hybrid robot device for liposuction surgery that can reduce operation time by motion-capturing a surgical operation on one side of a surgeon so that the robot arm performs the same operation operation on the opposite side. It's about robotics.
최근 현대인들이 외적인 모습을 가꾸는데 많은 투자를 하면서 성형수술, 지방 흡입 수술 및 시술 등 성형을 하는 사람들이 급증하고 있다. 특히 지방흡입 수술은 미용목적 외에도 건강, 치료의 목적으로도 많은 사람들이 관심을 가지고 있는 수술로, 지방 흡입은 일반적으로 캐뉼라를 지방층에 삽입하여 캐뉼라에 형성된 홀로 지방을 흡입하여 제거한다. 즉, 지방 흡입술은 피부층, 지방층, 근육층으로 이루어진 피부에 캐뉼라를 지방층에 삽입하여 지방을 흡입하여 배출시키는 것으로 복부, 허벅지, 엉덩이, 팔뿐만 아니라 얼굴의 지방까지도 제거할 수 있고, 지방종 제거 등에도 이용되고 있다. 이러한 지방 흡입은 반복적으로 진행되는 스트로크 동작으로 인해 시술자의 손목 및 팔꿈치에 무리가 가게 되어 시술자의 체력적 피로도가 증가되는 문제점이 있다.Recently, as modern people invest heavily in improving their external appearance, the number of people who undergo plastic surgery, such as plastic surgery, liposuction and procedures, is rapidly increasing. In particular, liposuction is a surgery that many people are interested in for health and treatment purposes as well as cosmetic purposes. In liposuction, a cannula is generally inserted into the fat layer and the fat formed in the cannula is suctioned and removed alone. In other words, liposuction is a procedure in which a cannula is inserted into the fat layer, which consists of the skin layer, fat layer, and muscle layer, to suction and discharge the fat. It can remove fat from the abdomen, thighs, buttocks, arms, as well as the face, and is also used for lipoma removal. It is becoming. Such liposuction has a problem in that the operator's physical fatigue is increased because the operator's wrist and elbow are strained due to the repetitive stroke motion.
한편, 로봇 수술(robotic surgery)은 수술용 로봇이 집도의사를 도와서 수술과정의 전체 또는 일부분에 참여하는 것이다. 수술용 로봇은 환자의 몸에 1 내지 5개의 작은 구멍을 낸 후 그 안으로 로봇팔과 팔에 장착된 수술용 카메라를 집어넣어 의사가 좀더 편하게 수술할 수 있도록 도와주는 역할을 한다. 로봇 수술은 외과에서 주로 사용되나 다양한 의학 분야에서 응용되고 있다. 지방흡입에 있어서도 캐뉼라를 수술용 로봇에 장착하여 의사가 많은 힘을 들이지 않고 간편하게 지방흡입 수술을 할 수 있는 기술들이 제시되고 있다.On the other hand, in robotic surgery, a surgical robot assists a surgeon and participates in all or part of a surgical procedure. The surgical robot makes 1 to 5 small holes in the patient's body and inserts a robot arm and a surgical camera mounted on the arm into the holes to help doctors perform surgery more comfortably. Robotic surgery is mainly used in surgery, but it is applied in various medical fields. Even in liposuction, techniques have been proposed that enable surgeons to conveniently perform liposuction without much effort by attaching a cannula to a surgical robot.
일예로, 한국등록특허 제10-0995246호(2010.11.12.)는 지방흡입 수술용 로봇에 관한 것으로, 제어부와, 제어부로부터 소정의 제어신호를 수신하여 구동되는 로봇 암과, 로봇 암에 장착되며 일방향으로 연장되는 캐뉼라(cannula)와, 캐뉼라의 단부에 형성되며 수술 부위에 삽입되어 지방을 흡입하는 흡입부를 포함하는 지방흡입 수술용 로봇은, 로봇 암에 지방흡입용 캐뉼라를 장착하고 로봇 암을 구동시켜 캐뉼라를 이동시킴으로서, 의사가 많은 힘을 들이지 않고 간편하게 지방흡입 수술을 수행할 수 있고, 촉각센서, 각도센서 등을 사용하여 수술용 로봇을 자동으로 제어하고, 비젼부로부터 획득된 영상정보를 분석하여 수술 범위를 자동으로 설정하며, 캐뉼라의 선단에 촬상 카메라를 장착하고 그로부터 획득된 영상정보를 분석하여 흡입부의 작동을 자동으로 제어함으로써, 보다 편하고 정확하며 안전하게 지방흡입 수술을 수행할 수 있다.For example, Korean Patent Registration No. 10-0995246 (November 12, 2010) relates to a robot for liposuction surgery, which includes a control unit, a robot arm driven by receiving a predetermined control signal from the control unit, and mounted on the robot arm. A robot for liposuction surgery including a cannula extending in one direction and a suction part formed at an end of the cannula and inserted into a surgical site to suck fat, mounts the cannula for liposuction on a robot arm, and drives the robot arm. By moving the cannula, the surgeon can easily perform liposuction without much effort, automatically control the surgical robot using a tactile sensor, an angle sensor, etc., and analyze the image information obtained from the vision unit. It is possible to perform liposuction more conveniently, accurately, and safely by automatically setting the surgical range and automatically controlling the operation of the inhalation unit by attaching an imaging camera to the tip of the cannula and analyzing the image information acquired therefrom.
하지만, 지방흡입은 체형의 다양성, 체형뿐 아니라 피하 지방층 분포 자체의 다양성, 수술 중 환자의 반응성 및 돌발 상황으로 인한 변수, 수술 도중 체위의 변화 등 너무 많은 변수가 발생할 수 있어 전과정을 로봇이 단독으로 진행하기에는 불가능에 가깝다고 할 수 있다.However, in liposuction, too many variables can occur, such as the diversity of body shape, the diversity of not only the body shape but also the distribution of the subcutaneous fat layer itself, the patient's responsiveness during surgery and variables due to unexpected situations, and the change in body position during surgery. It can be said that it is close to impossible to proceed.
따라서, 경험이 풍부한 지방흡입 수술 집도의의 수술 감각에 의존한 기존 전통적 수술과 로봇 수술의 중간 형태라 할 수 있는 하이브리드 로봇 수술의 개발이 선행될 필요가 있다.Therefore, it is necessary to precede the development of hybrid robotic surgery, which can be said to be an intermediate form between robotic surgery and traditional surgery that relies on the surgical sense of an experienced liposuction surgeon.
본 발명의 일 실시예는 집도의의 편측 수술 동작을 모션 캡처하여 로봇팔이 똑같이 반대측 수술 동작을 수행하여 수술 시간을 단축할 수 있는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치를 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is to provide a hybrid robot device for liposuction surgery that can shorten the operation time by motion-capturing the surgery operation on one side of the surgeon and allowing the robot arm to perform the same operation operation on the opposite side.
본 발명의 일 실시예는 지방흡입 캐뉼라가 장착된 로봇 양팔 중 집도의가 수술하기 편한 쪽의 로봇팔을 잡고 전통적 수술을 수행하고 나머지 로봇팔은 반대쪽에서 집도의의 전통적 수술을 따라 수술 동작을 수행하여 신체 좌우의 흡입 결과가 일치하게 수술을 마무리할 수 있는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치를 제공하고자 한다.In one embodiment of the present invention, among both arms of the robot equipped with a liposuction cannula, the surgeon holds the robot arm on the side that is convenient for surgery and performs a traditional surgery, and the other robot arm performs a surgical operation following the traditional surgery of the surgeon on the opposite side. An object of the present invention is to provide a hybrid robot device for liposuction that can complete the operation with the left and right suction results matching.
본 발명의 일 실시예는 로봇팔에 모션 센서를 내장하여 집도의의 공간 상의 움직임을 로봇이 복사하여 집도의와 로봇이 수술을 동시에 나눠서 진행함으로써 체력적 부하를 줄일 수 있는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치를 제공하고자 한다.One embodiment of the present invention is a hybrid robot device for liposuction surgery that can reduce physical load by embedding a motion sensor in a robot arm so that the robot can copy the surgeon's movement in space so that the surgeon and the robot can perform surgery simultaneously. want to provide
실시예들 중에서, 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치는 제1 로봇팔에 장착되는 캐뉼라를 이용한 지방흡입 수술 시 상기 제1 로봇팔을 잡은 사용자의 수술동작을 감지하는 제1 수술동작 감지부, 상기 감지된 사용자의 수술동작(이하, '제1 수술동작')을 복사하여 수술동작 복사 데이터를 생성하는 수술동작 복사부, 및 상기 수술동작 복사 데이터를 기초로 제2 로봇팔의 움직임을 조절하고 상기 제2 로봇팔에 장착되는 캐뉼라를 이용하여 상기 제1 수술동작이 반영된 제2 수술동작을 수행하는 제2 수술동작 수행부를 포함한다.Among the embodiments, a hybrid robot device for liposuction includes a first surgical motion detecting unit for detecting a surgical motion of a user holding the first robot arm during liposuction using a cannula mounted on the first robot arm; a surgical motion copy unit that copies the user's surgical motion (hereinafter referred to as 'first surgical motion') to generate surgical motion copy data; and controls the movement of the second robot arm based on the surgical motion copy data, 2 includes a second surgical operation performing unit that performs a second surgical operation in which the first surgical operation is reflected by using a cannula mounted on the robot arm.
상기 제1 로봇팔과 상기 제2 로봇팔은 수술대의 상단에 매달리는 형태로 대칭되게 설치되며 말단에 상기 캐뉼라가 각각 장착될 수 있다.The first robot arm and the second robot arm are symmetrically installed in a form hanging from an upper end of an operating table, and the cannula may be respectively mounted at an end thereof.
상기 제1 로봇팔과 상기 제2 로봇팔은 각각 다수의 링크부와 상기 링크부들을 연결하는 다수의 관절부 및 단부에 상기 캐뉼라를 파지하는 집게부를 포함하는 다관절 구조로 이루어져 상하 및 좌우 또는 회전 운동이 가능하도록 형성될 수 있다. The first robot arm and the second robot arm each have a multi-joint structure including a plurality of link parts, a plurality of joint parts connecting the link parts, and a tong part holding the cannula at an end thereof, so that vertical and horizontal or rotational movements are performed. It can be formed to make this possible.
상기 제1 수술동작 감지부는 상기 사용자의 수술동작에 따른 상기 제1 로봇팔의 관절의 움직임을 측정하는 모션 센서를 포함할 수 있다.The first surgical motion detection unit may include a motion sensor for measuring a motion of a joint of the first robot arm according to the user's surgical motion.
상기 수술동작 복사부는 상기 제1 로봇팔의 관절의 움직임을 공간 좌표 상에서 대칭 이동시켜 상기 사용자의 수술동작에 대해 복사를 수행할 수 있다.The surgical motion copy unit may perform copying of the user's surgical motion by symmetrically moving the motion of the joint of the first robot arm on space coordinates.
상기 제2 수술동작 수행부는 상기 수술동작 복사 데이터를 기초로 상기 제2 로봇팔을 구동시켜 관절의 움직임을 조절하여 상기 제1 수술동작과 대칭되는 움직임을 발생하여 상기 사용자의 수술동작을 따라 하는 제2 수술동작을 수행할 수 있다.The second surgical operation performing unit drives the second robot arm based on the surgical operation copy data to adjust the motion of the joint to generate a movement symmetrical to the first surgical operation to follow the user's surgical operation. 2 Able to perform surgical operations.
상기 제2 수술동작 수행부는 상기 사용자의 수술동작을 따라 하는 상기 제2 로봇팔의 관절의 움직임을 측정하는 모션 센서를 포함할 수 있다.The second surgical operation performer may include a motion sensor for measuring a motion of a joint of the second robot arm following the user's surgical operation.
상기 제2 수술동작 수행부는 상기 제2 로봇팔의 움직임 오류를 모니터링하도록 상기 제1 수술동작과 상기 제2 수술동작 간의 유사도를 분석하여 분석결과로서 수술동작 복사 정확도를 제공할 수 있다.The second surgical operation performing unit may analyze similarity between the first surgical operation and the second surgical operation to monitor a movement error of the second robot arm, and provide surgical operation copy accuracy as an analysis result.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다 거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.The disclosed technology may have the following effects. However, it does not mean that a specific embodiment should include all of the following effects or only the following effects, so it should not be understood that the scope of rights of the disclosed technology is limited thereby.
본 발명의 일 실시예에 따른 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치는 집도의의 편측 수술 동작을 모션 캡처하여 로봇팔이 똑같이 반대측 수술 동작을 수행하여 수술 시간을 단축할 수 있다.In the hybrid robotic device for liposuction according to an embodiment of the present invention, operation time can be shortened by motion-capturing the surgical operation on one side of the surgeon so that the robot arm performs the same operation on the opposite side.
본 발명의 일 실시예에 따른 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치는 지방흡입 캐뉼라가 장착된 로봇 양팔 중 집도의가 수술하기 편한 쪽의 로봇팔을 잡고 전통적 수술을 수행하고 나머지 로봇팔은 반대쪽에서 집도의의 전통적 수술을 따라 수술 동작을 수행하여 신체 좌우의 흡입 결과가 일치하게 수술을 마무리할 수 있다.In the hybrid robot device for liposuction surgery according to an embodiment of the present invention, among both robot arms equipped with a liposuction cannula, the surgeon holds the robot arm on the side that is convenient for surgery and performs a traditional operation, and the other robot arm on the opposite side performs the traditional surgery. It is possible to complete the surgery so that the suction results of the left and right sides of the body match by performing the surgical operation along with the surgery.
본 발명의 일 실시예에 따른 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치는 로봇팔에 모션 센서를 내장하여 집도의의 공간 상의 움직임을 로봇이 복사하여 집도의와 로봇이 수술을 동시에 나눠서 진행함으로써 체력적 부하를 줄일 수 있다.In the hybrid robot device for liposuction according to an embodiment of the present invention, a motion sensor is embedded in a robot arm so that the robot can copy the surgeon's movement in space so that the surgeon and the robot can perform surgery simultaneously, thereby reducing physical load. there is.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 하이브리드 로봇 장치의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 하이브리드 로봇 장치의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치의 동작을 설명하는 순서도이다.1 is a diagram illustrating a hybrid robot system for liposuction surgery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment of the hybrid robot device in FIG. 1 .
FIG. 3 is a diagram explaining the functional configuration of the hybrid robot device in FIG. 1 .
4 is a flowchart illustrating the operation of the hybrid robot device for liposuction surgery according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다 거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.Since the description of the present invention is only an embodiment for structural or functional description, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described in the text. That is, since the embodiment can be changed in various ways and can have various forms, it should be understood that the scope of the present invention includes equivalents capable of realizing the technical idea. In addition, since the object or effect presented in the present invention does not mean that a specific embodiment should include all of them or only such effects, the scope of the present invention should not be construed as being limited thereto.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.Meanwhile, the meaning of terms described in this application should be understood as follows.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.Terms such as "first" and "second" are used to distinguish one component from another, and the scope of rights should not be limited by these terms. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에" 와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It should be understood that when an element is referred to as “connected” to another element, it may be directly connected to the other element, but other elements may exist in the middle. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" to another element, it should be understood that no intervening elements exist. On the other hand, other expressions describing the relationship between components, such as "between" and "directly between" or "adjacent to" and "directly adjacent to" should be interpreted similarly.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Expressions in the singular number should be understood to include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise, and terms such as “comprise” or “have” refer to an embodied feature, number, step, operation, component, part, or these. It should be understood that it is intended to indicate that a combination exists, and does not preclude the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.In each step, the identification code (eg, a, b, c, etc.) is used for convenience of explanation, and the identification code does not describe the order of each step, and each step clearly follows a specific order in context. Unless otherwise specified, it may occur in a different order than specified. That is, each step may occur in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the reverse order.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.All terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, unless defined otherwise. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as consistent with meanings in the context of the related art, and cannot be interpreted as having ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 시스템을 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a hybrid robot system for liposuction surgery according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 시스템(100)은 캐뉼라(110), 하이브리드 로봇 장치(130), 데이터베이스(150) 및 수술 모니터링 장치(170)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a
캐뉼라(Cannula)(110)는 환자의 신체에 해당하는 수술 부위에 삽입되어 지방 등을 흡입할 수 있는 장치에 해당할 수 있다. 캐뉼라(110)는 몸속에 삽입하는 가늘고 긴 형태의 관을 포함할 수 있고, 해당 관의 선단부는 밀폐되고 후단부는 개방되며, 수술 부위- 예를 들어, 지방층 -에 삽입하여 전/후 방향으로 움직임으로써 지방 세포를 파괴하여 지방 세포를 외부로 추출할 수 있다. 캐뉼라(110)는 밀폐되는 선단부가 유선형으로 형성되어 수술 부위 삽입시 신체 내부 기관 또는 근육에 상처내는 것을 방지할 수 있다.The
또한, 캐뉼라(110)는 액체나 공기를 통하게 하는 의료 기구에 해당하고 흉강이나 복강에 삽입하여 액체를 추출 또는 혈관 내에 삽입하여 채혈할 수 있으며, 기관절개술을 수행하는 경우 기관 내에 삽입하여 호흡할 수 있도록 하는 등 다양한 용도로 사용될 수 있다. 캐뉼라(110)는 홀의 사이즈와 개수 및 모양에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있고, 수술 부위 및 용도에 따라 선택될 수 있다. 캐뉼라(110)는 하이브리드 로봇 장치(130)의 양쪽 팔(arm)에 각각 장착될 수 있다.In addition, the
하이브리드 로봇 장치(130)는 양쪽 팔 중 사용자에 의해 파지된 팔의 관절의 움직임을 분석하고 나머지 반대 팔의 관절의 움직임을 제어하여 사용자의 수술동작을 복사하여 사용자와 동시에 지방흡입 수술을 수행할 수 있는 수술용 로봇으로 구현될 수 있다. 하이브리드 로봇 장치(130)는 데이터베이스(150)와 연동하여 지방흡입 수술에 필요한 정보를 저장할 수 있다. 또한, 하이브리드 로봇 장치(130)는 수술 모니터링 장치(170)와 유선 네트워크 또는 블루투스, WiFi 등과 같은 무선 네트워크로 연결될 수 있고, 유선 또는 무선 네트워크를 통해 수술 모니터링 장치(170)와 통신을 수행할 수 있다. The
데이터베이스(150)는 하이브리드 로봇 장치(130)가 지방흡입 수술을 실시하는 과정에서 필요한 다양한 정보들을 저장할 수 있다. 예를 들어, 데이터베이스(150)는 로봇 팔들의 관절의 움직임을 감지하여 생성된 사용자의 수술 동작 및 로봇의 수술 동작에 관한 데이터를 저장할 수 있고, 두 수술 동작에 관한 데이터 비교 결과를 저장할 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 지방흡입 수술 과정에서 다양한 형태로 수집 또는 가공된 정보들을 저장할 수 있다.The
수술 모니터링 장치(170)는 로봇 팔의 움직임 오류를 모니터링할 수 있는 디스플레이 장치에 해당할 수 있다. 수술 모니터링 장치(170)는 CRT, LCD, PDP로 구현될 수 있고, 반드시 이에 한정되지 않고, 다양한 디바이스로도 구현될 수 있다. 수술 모니터링 장치(170)는 하이브리드 로봇 장치(130)와 네트워크를 통해 연결될 수 있다.The
도 2는 도 1에 있는 하이브리드 로봇 장치의 일 실시예를 설명하는 도면이다.FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment of the hybrid robot device in FIG. 1 .
도 2를 참조하면, 하이브리드 로봇 장치(130)는 수술대의 상단에 설치될 수 있으며, 이에 한정되지 않고 무영등과 같이 천정에 매달리는 형태로 설치될 수도 있다. 일 실시예에서, 하이브리드 로봇 장치(130)는 천정에 수평적, 수직적 위치가 변동 가능하게 구현될 수 있다. Referring to FIG. 2 , the
하이브리드 로봇 장치(130)는 양측으로 똑같은 구조로 된 수술용 제1 로봇팔(210)과 제2 로봇팔(220)을 포함할 수 있다. 제1 로봇팔(210)과 제2 로봇팔(220)은 수술대 위 대략 50㎝ 정도 높이에 위치할 수 있고 말단에는 캐뉼라(110)가 장착될 수 있다. 사용자는 편의대로 제1 로봇팔(210) 또는 제2 로봇팔(220)을 직접 잡고 지방흡입 수술을 수행할 수 있다. 사용자가 양손잡이가 아닌 이상, 상당한 경험이 쌓이기 전까지는 신체 좌우 흡입 결과를 일치하게 수술을 마무리하기 어렵다. 예를 들면, 오른손잡이 기준으로 힙주름 절개시 우측 허벅지 외측이 좌측보다 쉽고, 팔뒤겨드랑이 절개시 팔은 왼쪽이 흡입하기 좀더 수월하다고 할 수 있다. 이에, 사용자는 2개의 로봇팔 중 수술하기 수월한 쪽의 로봇팔을 잡고 해당 로봇팔에 장착된 캐뉼라(110)로 지방흡입 수술을 수행할 수 있다. 즉, 사용자가 캐뉼라(110) 대신 제1 및 제2 로봇팔(210,220) 중 한쪽의 로봇팔을 잡고 수술을 하는 것이다.The
일 실시예에서, 제1 및 제2 로봇팔(210,220)은 다수의 링크부(211,221)와 링크부(211,221)들을 연결하는 다수의 관절부(213,223)를 포함하는 다관절 구조로 이루어질 수 있다. 링크부(211,221) 및 관절부(213,223)는 상하 좌우 또는 회전 운동이 가능하도록 형성된다. 제1 및 제2 로봇팔(210,220)의 단부에는 캐뉼라(110)의 파지 동작이 가능한 집게부(215,225)가 구비된다. In one embodiment, the first and
일 실시예에서, 사용자가 제1 로봇팔(210)을 통해 지방흡입 수술을 수행할 경우, 사용자는 캐뉼라(110)를 파지한 집게부(215)를 잡고 캐뉼라(110)를 수술 부위에 삽입하여 지방흡입 수술을 수행할 수 있다. 이때, 제1 로봇팔(210)은 천정에 저항이 거의 없는 상태로 매달려 있기 때문에 사용자가 캐뉼라(110)를 직접 잡고 수술하는 것과 마찬가지의 수술 동작을 할 수 있다. 제2 로봇팔(220)은 제1 로봇팔(210)에서 이루어지는 수술 동작을 모션 캡쳐하여 그대로 수술 동작을 따라서 수행할 수 있다. 이를 위해, 제1 및 제2 로봇팔(210,220)은 모션 센서를 포함하여 사용자의 수술 동작을 공간 좌표 상에서의 움직임으로 모션 캡쳐하고 캡쳐된 움직임을 복사하여 반대편 로봇팔이 똑 같은 수술동작을 할 수 있도록 한다.In one embodiment, when the user performs liposuction using the first
도 3은 도 1에 있는 하이브리드 로봇 장치의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.FIG. 3 is a diagram explaining the functional configuration of the hybrid robot device in FIG. 1 .
도 3을 참조하면, 하이브리드 로봇 장치(130)는 제1 수술동작 감지부(310), 수술동작 복사부(330), 제2 수술동작 수행부(350) 및 제어부(370)를 포함한다. Referring to FIG. 3 , the
제1 수술동작 감지부(310)는 로봇팔을 잡고 지방흡입 수술을 수행하는 사용자의 수술동작을 제1 수술동작으로 감지할 수 있다. 사용자는 왼손 또는 오른손을 사용하여 편의대로 제1 및 제2 로봇팔(210,220) 중 하나의 로봇팔을 잡은 상태에서 로봇팔에 장착된 캐뉼라(110)를 움직여 수술을 수행할 수 있다. 로봇팔을 잡고 지방흡입 수술 시 사용자의 팔은 전진 및 후진을 왕복하며 반복적으로 진행되는 스트로크 동작을 수행하게 된다. 사용자의 스트로크 동작에 따라 사용자에 의해 파지된 로봇팔 또한 관절의 움직임이 발생하게 된다.The first surgical
제1 수술동작 감지부(310)는 로봇팔에 내장된 모션 센서(320)를 통해 사용자의 수술동작에 따른 관절의 움직임을 감지할 수 있다. 모션 센서(320)는 사용자의 수술동작에 따라 로봇팔의 관절의 움직임을 측정하여 데이터화 할 수 있다. 일 실시예에서, 제1 수술동작 감지부(310)는 로봇팔의 관절부에 모션 센서(320)를 설치하여 센서의 위치 변화에 따른 움직임 방향을 특정하고 센서들 간의 상대적 위치 관계로부터 팔의 자세를 특정하여 사용자의 수술동작 상태를 검출할 수 있다. 여기에서, 제1 수술동작 감지부(310)는 사용자의 수술동작에 의해 움직임이 발생하는 해당 로봇팔의 특정위치의 관절을 추적하여 동작의 특징을 추출할 수 있고, 동작의 특징값을 제1 수술동작 데이터로 제공할 수 있다.The first surgical
또한, 제1 수술동작 감지부(310)는 캐뉼라(110)와 유선 또는 무선으로 통신할 수 있으며, 캐뉼라(110)에 장착된 동작 감지 센서를 통해 캐뉼라(110)의 위치, 삽입 각도, 깊이 등을 측정할 수 있다. 여기에서, 동작 감지 센서는 단일의 센서만으로 구현되거나 또는 복수의 센서들을 포함하여 구현될 수 있다. 동작 감지 센서는 변위 센서, 각도 센서, 자이로 센서 등을 포함할 수 있다. 변위 센서(displacement sensor)는 물체가 이동한 거리 또는 위치를 계측할 수 있는 센서에 해당하고, 각도 센서(angle sensor)는 미세 각도 또는 축의 회전각도와 같은 비교적 큰 각도를 측정할 수 있는 센서에 해당하며, 자이로 센서(gyro sensor)는 각속도를 검출할 수 있는 센서에 해당할 수 있다. 동작 감지 센서에 포함된 복수의 센서들은 각각의 센싱 메커니즘(mechanism)에 따라 실시간 또는 주기적으로 센싱 정보를 수집할 수 있고, 하이브리드 로봇 장치(130)는 복수의 센서들로부터 수집된 센싱 신호들을 환자와 연관시켜 데이터베이스(150)에 저장할 수 있다. In addition, the first surgical
수술동작 복사부(330)는 제1 수술동작 감지부(310)에서 감지한 제1 수술동작 데이터를 기초로 사용자의 수술동작을 인식하여 수술동작 복사 데이터를 생성할 수 있다. 수술동작 복사부(330)는 제1 수술동작 데이터를 기초로 사용자의 수술동작에 따른 해당 로봇팔의 관절의 움직임을 공간 좌표 상에서 대칭 이동시켜 수술동작을 복사할 수 있다. 즉, 신체는 대부분 좌우 대칭형이기 때문에 사용자가 제1 로봇팔(210)을 잡고 우측 허벅지만을 수술을 하면 반대쪽 제2 로봇팔(220)은 사용자의 수술동작과 동일하게 좌측 허벅지를 수술할 수 있도록 수술동작 복사부(330)는 제1 로봇팔(210)의 관절의 움직임에 대칭되는 움직임을 복사할 수 있다. 수술동작 복사부(330)는 제1 수술동작 데이터를 다수개로 소분절하여 시간단위의 특정구간마다 동작을 복사할 수 있다. The surgical
수술동작 복사부(330)는 제1 수술동작 감지부(310)로부터 캐뉼라(110)의 삽입 각도와 깊이 등이 포함된 움직임에 관한 정보를 수신하면 수술동작 복사 데이터에 수신한 캐뉼라의 움직임 정보를 반영할 수도 있다. 이때, 수술동작 복사 데이터는 사용자가 수술에 사용하는 로봇팔의 관절의 움직임에 대한 대칭 움직임 및 해당 로봇팔에 장착된 캐뉼라의 움직임에 관한 정보가 포함될 수 있다. When the surgical
제2 수술동작 수행부(350)는 수술동작 복사 데이터를 기초로 해당 로봇팔의 관절을 움직여 사용자가 수술하는 부위의 반대쪽 부위를 사용자의 수술동작과 동일하게 수술을 수행할 수 있다. 제2 수술동작 수행부(350)는 수술동작 복사 데이터를 기초로 해당 로봇팔을 구동시켜 관절의 움직임을 조절할 수 있다. 제2 수술동작 수행부(350)는 로봇팔의 전, 후, 좌, 우, 상, 하 동작을 조절하여 사용자가 로봇팔을 잡고 움직이는 동작과 대칭되는 움직임을 발생할 수 있도록 한다. The second surgical
일 실시예에서, 제2 수술동작 수행부(350)는 수술동작 복사 데이터에 따라 지방흡입 수술을 수행하는 로봇팔의 수술동작을 제2 수술동작으로 감지할 수 있다. 제2 수술동작 수행부(350)는 사용자가 잡고 수술을 수행 중인 로봇팔의 반대쪽 로봇팔의 관절을 움직여 사용자의 수술동작과 동일하게 전진 및 후진을 왕복하며 반복적으로 진행되는 스트로크 동작을 수행할 수 있도록 한다. 제2 수술동작 수행부(350)는 해당 로봇팔에 내장된 모션 센서(320)를 통해 해당 로봇팔의 수술동작에 따른 관절의 움직임을 감지할 수 있다. 모션 센서(320)는 사용자의 수술동작을 따라서 수술동작을 수행하는 로봇팔의 관절의 움직임을 측정하여 데이터화 할 수 있다. 제2 수술동작 수행부(350)는 제1 및 제2 수술동작들 간의 유사도를 분석하여 수술 모니터링 장치(170)에 사용자의 수술동작 복사 정확도를 제공할 수 있다.In one embodiment, the second
제2 수술동작 수행부(350)는 제1 및 제2 수술동작들 간의 유사도 분석을 통해 로봇팔의 수술동작이 기준이 되는 사용자의 수술동작을 얼마나 잘 따라 했는지 판단할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 수술동작 수행부(350)는 N개(여기서, N은 자연수)의 키포인트(관절위치)를 벡터 변환한 후 벡터 간의 유사도를 측정하는 코사인 유사도를 통해 제1 및 제2 수술동작들 간의 유사도를 구할 수 있다. 여기에서, 코사인 유사도는 아래 수학식으로 정의될 수 있다.The second
[수학식][mathematical expression]
일 실시예에서, 제2 수술동작 수행부(350)는 제1 및 제2 수술동작들 각각의 변곡 동작을 추출하고 변곡 동작에서 동작 골격을 결정하여 유사도를 판단할 수 있다. 변곡 동작은 하나의 동작의 처음과 끝으로, 현재 동작의 마지막이고 다음 동작의 처음에 해당하는 동작을 의미한다.In one embodiment, the second
제2 수술동작 수행부(350)는 제1 및 제2 수술동작들 간의 유사도가 특정 기준 이하인 경우에는 사용자에 의해 로봇팔의 움직임 오류를 보정한 후 재동작할 수 있도록 한다.When the degree of similarity between the first and second surgical operations is equal to or less than a specific standard, the second
제어부(370)는 하이브리드 로봇 장치(130)의 전체적인 동작을 제어하고, 제1 수술동작 감지부(310), 수술동작 복사부(330) 및 제2 수술동작 수행부(350) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.The
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치의 동작을 설명하는 순서도이다.4 is a flowchart illustrating the operation of the hybrid robot device for liposuction surgery according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 하이브리드 로봇 장치(130)는 제1 수술동작 감지부(310)를 통해 일측 로봇팔을 잡고 지방흡입 수술을 수행하는 사용자의 수술동작을 제1 수술동작으로 감지할 수 있다(단계 S410). 여기에서, 제1 수술동작 감지부(310)는 모션 센서(320)를 통해 사용자가 로봇팔 한쪽을 잡고 진행하는 수술동작을 공간 좌표 상에서의 움직임으로 모션 캡처할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the
하이브리드 로봇 장치(130)는 수술동작 복사부(330)를 통해 사용자의 수술동작을 복사할 수 있다(단계 S430). 여기에서, 수술동작 복사부(330)는 캡처된 공간 좌표 상의 움직임을 복사하여 로봇팔 다른 한쪽에 반영할 수 있도록 한다.The
하이브리드 로봇 장치(130)는 제2 수술동작 수행부(350)를 통해 수술동작 복사 데이터를 기초로 로봇팔의 관절을 움직여 제2 수술동작을 수행할 수 있다(단계 S450). 여기에서, 제2 수술동작 수행부(350)는 수술동작 복사 데이터를 기초로 반대편 로봇팔의 관절의 움직임을 조절하여 사용자의 실제 수술동작과 똑같이 수술동작을 할 수 있도록 한다. The
일 실시예에 따른 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치는 지방흡입 수술 집도의가 실제 수술동작을 복사하여 로봇이 따라 하도록 함으로써 사람과 로봇이 함께 수술을 진행할 수 있어 수술시간을 단축할 수 있고 환자와 집도의 모두의 체력적 부담을 최소화하며 수술의 효과도 높일 수 있다.In the hybrid robot device for liposuction surgery according to an embodiment, a liposuction surgeon copies an actual surgical operation so that the robot follows it, so that a human and a robot can perform surgery together, thereby reducing the operation time and reducing the cost of surgery between the patient and the surgeon. It can minimize the physical burden of everyone and increase the effect of surgery.
또한, 환자 측면에서는 짧아진 수술시간으로 인하여 투여될 마취제의 양을 최소화할 수 있고 이에 따라 수술 안전도를 증가시킬 수 있다.In addition, from the patient's point of view, the amount of anesthetic to be administered can be minimized due to the shortened operation time, and thus the safety of the operation can be increased.
또한, 집도의 측면에서는 짧아진 수술시간으로 인하여 수술에 주의 집중력을 유지하기 용이할 수 있고 이에 따라 수술 완성도를 높일 수 있다.In addition, in terms of operation, it may be easy to maintain concentration on the operation due to the shortened operation time, and accordingly, the degree of completion of the operation may be improved.
또한, 경영적 측면에서는 병원의 운영 효율성을 증가시킬 수 있다.In addition, in terms of management, the operational efficiency of hospitals can be increased.
상기에서는 본 출원의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 통상의 기술자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 출원을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to the preferred embodiments of the present application, those skilled in the art will variously modify this application within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. And it will be understood that it can be changed.
100: 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 시스템
110: 캐뉼라 130: 하이브리드 로봇 장치
150: 데이터베이스 170: 수술 모니터링 장치
210,220: 로봇팔
211,221: 링크부 213,223: 관절부
215,225: 집게부
310: 제1 수술동작 감지부 320: 모션 센서
330: 수술동작 복사부 350: 제2 수술동작 수행부
370: 제어부100: hybrid robot system for liposuction
110: cannula 130: hybrid robot device
150: database 170: surgical monitoring device
210,220: robot arm
211,221: link part 213,223: joint part
215,225: tongs
310: first surgical motion detector 320: motion sensor
330: surgical motion copy unit 350: second surgical operation performing unit
370: control unit
Claims (8)
상기 감지된 사용자의 수술동작(이하, '제1 수술동작')을 복사하여 수술동작 복사 데이터를 생성하는 수술동작 복사부; 및
상기 수술동작 복사 데이터를 기초로 제2 로봇팔의 움직임을 조절하고 상기 제2 로봇팔에 장착되는 캐뉼라를 이용하여 상기 제1 수술동작이 반영된 제2 수술동작을 수행하는 제2 수술동작 수행부를 포함하는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치.
a first surgical motion detector detecting a surgical motion of a user holding the first robotic arm during liposuction using a cannula mounted on the first robotic arm;
a surgical motion copy unit copying the detected surgical motion of the user (hereinafter referred to as 'first surgical motion') to generate surgical motion copy data; and
A second surgical operation performing unit that adjusts the movement of a second robot arm based on the surgical operation copy data and performs a second surgical operation reflecting the first surgical operation using a cannula mounted on the second robot arm A hybrid robotic device for liposuction surgery.
수술대의 상단에 매달리는 형태로 대칭되게 설치되며 말단에 상기 캐뉼라가 각각 장착되는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치.
The method of claim 1, wherein the first robot arm and the second robot arm
A hybrid robot device for liposuction, characterized in that it is symmetrically installed in a hanging form on the top of the operating table and the cannulas are respectively mounted at the ends.
다수의 링크부와 상기 링크부들을 연결하는 다수의 관절부 및 단부에 상기 캐뉼라를 파지하는 집게부를 포함하는 다관절 구조로 이루어져 상하 및 좌우 또는 회전 운동이 가능하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치.
The method of claim 2, wherein the first robot arm and the second robot arm are each
A multi-joint structure including a plurality of link parts, a plurality of joint parts connecting the link parts, and a tong part holding the cannula at an end thereof, so that vertical and horizontal or rotational movements are possible. hybrid robotic device.
상기 사용자의 수술동작에 따른 상기 제1 로봇팔의 관절의 움직임을 측정하는 모션 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치.
The method of claim 1, wherein the first surgical motion sensor
The hybrid robot device for liposuction surgery, characterized in that it comprises a motion sensor for measuring the motion of the joint of the first robot arm according to the user's surgical operation.
상기 제1 로봇팔의 관절의 움직임을 공간 좌표 상에서 대칭 이동시켜 상기 사용자의 수술동작에 대해 복사를 수행하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치.
The method of claim 4, wherein the surgical motion copy unit
The hybrid robot device for liposuction surgery, characterized in that the copy is performed for the user's surgical operation by symmetrically moving the movement of the joint of the first robot arm on spatial coordinates.
상기 수술동작 복사 데이터를 기초로 상기 제2 로봇팔을 구동시켜 관절의 움직임을 조절하여 상기 제1 수술동작과 대칭되는 움직임을 발생하여 상기 사용자의 수술동작을 따라 하는 제2 수술동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치.
The method of claim 1, wherein the second surgical operation performing unit
Performing a second surgical operation that follows the user's surgical operation by generating a movement symmetrical to the first surgical operation by controlling the movement of the joint by driving the second robot arm based on the surgical operation copy data. Hybrid robot device for liposuction surgery characterized by.
상기 사용자의 수술동작을 따라 하는 상기 제2 로봇팔의 관절의 움직임을 측정하는 모션 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치.
The method of claim 6, wherein the second surgical operation performing unit
The hybrid robot device for liposuction surgery, characterized in that it comprises a motion sensor for measuring the motion of the joint of the second robot arm following the user's surgical motion.
상기 제2 로봇팔의 움직임 오류를 모니터링하도록 상기 제1 수술동작과 상기 제2 수술동작 간의 유사도를 분석하여 분석결과로서 수술동작 복사 정확도를 제공하는 것을 특징으로 하는 지방흡입 수술용 하이브리드 로봇 장치.
The method of claim 7, wherein the second surgical operation performing unit
The hybrid robot device for liposuction surgery, characterized in that the degree of similarity between the first surgical motion and the second surgical motion is analyzed to monitor a motion error of the second robot arm, and surgical motion copy accuracy is provided as an analysis result.
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2022
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