KR101151738B1 - Tubular type manipulator with multi-articulated end-effector for surgical robot - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수술로봇을 위한 4개 이상의 채널로 구성된 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술 매니퓰레이터 장치에 관한 것이다.
본 발명은 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터에 있어서, 신체의 단일 절개통로를 이용하여 수술시 조직을 절개하고 봉합하는 주 엔드-이펙터, 절개된 이물질 제거하며, 물을 주입하고 빨아들이는 부 엔드-이펙터, 3D영상을 획득하는 내시경(130)으로 이루어지는 엔드-이펙터부와, 엔드-이펙터부의 축 구성을 내재하여 튜블라형으로 형성된 몸체부와, 엔드-이펙터부에 연결되어 주 엔드-이펙터와 부 엔드-이펙터가 각각 독립적인 와이어 구동을 하도록 하는 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a tubular surgical robot manipulator having a multiple articulated end-effector, and more particularly to a tubular surgical manipulator device having a multiple articulated end-effector composed of four or more channels for a surgical robot. It is about.
The present invention is a tubular surgical robot manipulator, the main end-effector for cutting and suturing tissue during surgery using a single incision path of the body, the secondary end-effector for removing the foreign body, injecting and sucking water , An end-effector portion consisting of an endoscope 130 for acquiring 3D images, a body portion formed in a tubular shape inherently in an axial configuration of the end-effector portion, and connected to the main end-effector portion and the end-effector portion. -The effector is characterized in that it comprises a drive for each independent wire drive.
Description
본 발명은 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수술로봇을 위한 4개 이상의 채널로 구성된 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술 매니퓰레이터 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a tubular surgical robot manipulator having a multiple articulated end-effector, and more particularly to a tubular surgical manipulator device having a multiple articulated end-effector composed of four or more channels for a surgical robot. It is about.
수술로봇이란 의사를 보조하여 수술을 수행하는 의료용 로봇으로써, 로봇을 이용한 수술방법은 환자의 회복속도가 빠르고, 제거부위를 최적화하여 정확하게 수술할 수 있어서 많은 각광을 받고 있다. Surgical robots are medical robots that perform surgery by assisting doctors. Surgical methods using robots are rapidly gaining much attention because they can rapidly recover patients by optimizing the removal area.
최소 침습 수술은 신체의 손상을 최소화하고 수술의 정확성과 안전성을 높여 생존율과 수술 후의 삶의 질을 높일 수 있는 신개념의 수술이다. 이러한 최소 침습 수술을 하기 위해서 수술로봇에 이용할 다양한 형태의 매니퓰레이터가 개발되고 있다.Minimally invasive surgery is a new concept of surgery that can minimize the damage to the body, improve the accuracy and safety of the surgery, and improve the survival rate and quality of life after surgery. In order to perform such minimally invasive surgery, various types of manipulators for use in surgical robots have been developed.
기존에 최소 침습 수술을 위한 수술로봇의 경우에는 여러 개의 로봇 팔이 각각의 엔드-이펙터(end-effector) 혹은 매니퓰레이터를 수술부위에 삽입하기 때문에 많은 절개(4~6개 통로)가 필요하게 된다. 따라서 보다 신체의 손상을 최소화하기 위해 기존의 수술로봇보다 적은 수의 통로를 이용하여, 즉 single point surgery를 위한 단일 암이 수술부위 내에 삽입되어 분사되는 최소한의 통로를 이용하는 다완 매니퓰레이터의 개발이 요구된다.In the case of a conventional surgical robot for minimally invasive surgery, many incisions (4 to 6 passages) are required because several robot arms insert each end-effector or manipulator into the surgical site. Therefore, in order to minimize damage to the body, it is necessary to develop a manipulator using a minimum number of passages using a smaller number of passages than a conventional surgical robot, that is, a single arm for single point surgery is inserted into and injected into the surgical site. .
본 발명의 목적은 기존 수술로봇의 단점을 개선하기 위해 단일 통로를 이용하여 일반적인 모든 수술(복부 외과 수술, 흉부 외과 수술, 신경외과 수술, 비뇨기과 수술, 산부인과 수술, 신경외과 수술 등등)이 가능하도록 수술 로봇용 매니퓰레이터를 총 4개 이상의 채널로 구성하여 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 매니퓰레이터를 제공함에 있다.An object of the present invention is to enable the operation of all the general surgery (abdominal surgery, thoracic surgery, neurosurgery, urology surgery, obstetrics and gynecology surgery, neurosurgery, etc.) using a single passage to improve the shortcomings of the existing surgical robot The robot manipulator consists of a total of four or more channels to provide a tubular manipulator with a large number of articulated end-effectors.
그리고 본 발명의 다른 목적은 신체의 손상을 최소화할 수 있는 수술로봇을 제공함에도 있다.Another object of the present invention is to provide a surgical robot that can minimize damage to the body.
본 발명은 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터에 있어서, 신체의 단일 절개통로를 이용하여 수술시 조직을 절개하고 봉합하는 주 엔드-이펙터(110)와, 절개된 이물질 제거하며, 물을 주입하고 빨아들이는 부 엔드-이펙터(120)와, 3D영상을 획득하는 내시경(130)으로 이루어지는 엔드-이펙터부(100); 상기 엔드-이펙터부의 축 구성을 내재하여 튜블라형으로 형성된 몸체부(200); 및 상기 몸체부를 통해 상기 엔드-이펙터부에 연결되어 상기 주 엔드-이펙터와 부 엔드-이펙터가 각각 독립적인 와이어 구동을 하도록 하는 구동부(300); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a tubular surgical robot manipulator, the main end-
상기와 같은 본 발명에 따르면, 전-후진, 좌-우 꺽임 회전, 상-하 꺽임 회전, 축(링크)을 중심으로 하는 회전, 끝단에 집게(grip)구조의 자유도를 갖는 다수의 엔드-이펙터가 튜블라형으로 단일 통로로 최소 침습하여 수술할 수 있어 신체의 손상을 최소화하고, 이로 인해 수술 후 회복속도가 빠르며, 환자의 수술부위 외형적인 만족도를 높이고, 의사가 시술할 때의 편의성을 제공하는 효과가 있다.According to the present invention as described above, a number of end-effectors having forward-reverse, left-right bending rotation, up-down bending rotation, rotation about the axis (link), the degree of freedom of the grip (grip) structure at the end The tubular type allows minimally invasive surgery in a single passage, minimizing damage to the body, and thus speeds up recovery after surgery, increases the external satisfaction of the surgical site of the patient, and provides convenience for doctors to perform the procedure. It is effective.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터의 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 강체 타입의 엔드-이펙터부에 관한 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 플렉시블 타입의 엔드-이펙터부에 관한 사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 구동부의 세부 구성에 관한 블럭도.1 is a perspective view of a tubular surgical robot manipulator according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of an end-effector of a rigid type according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a perspective view of the flexible end-effector according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of a detailed configuration of a drive unit according to an embodiment of the present invention.
본 발명은, 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터에 있어서, 신체의 단일 절개통로를 이용하여 수술시 조직을 절개하고 봉합하는 주 엔드-이펙터(110)와, 절개된 이물질 제거하며, 물을 주입하고 빨아들이는 부 엔드-이펙터(120)와, 영상을 획득하는 내시경(130)으로 이루어지는 엔드-이펙터부(100); 상기 엔드-이펙터부의 축 구성을 내재하여 튜블라형으로 형성된 몸체부(200); 및 상기 몸체부를 통해 상기 엔드-이펙터부에 연결되어 상기 주 엔드-이펙터와 부 엔드-이펙터가 각각 독립적인 와이어 구동을 하도록 하는 구동부(300); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a tubular surgical robot manipulator, the main end-
바람직하게 상기 주 엔드-이펙터(110)는, 복수 개로 형성되어 수술시 조직을 절개, 봉합에 해당하는 겸자 역할을 하는 것을 특징으로 한다.Preferably, the main end-
또한 바람직하게 상기 부 엔드-이펙터(120)는, 상기 주 엔드-이펙터(110)를 통해 절개된 이물질을 제거하고, 물을 주입 또는 흡입하는 엔드-이펙터를 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 한다.Also preferably, the secondary end-
또한 바람직하게 상기 내시경(130)은, 3D영상을 획득하는 스테레오 내시경인 것을 특징으로 한다.Also preferably, the
또한 바람직하게 상기 엔드-이펙터부는, 상기 신체의 환부 상에 빛을 비추는 발광수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the end-effector unit, characterized in that it further comprises a light emitting means for shining light on the affected part of the body.
또한 바람직하게 상기 주 엔드-이펙터는, 전-후진 및 회전이 가능하도록 하는 주 엔드-이펙터축(11); 상기 주 엔드-이펙터축의 일단에 좌-우 꺽임 회전하도록 하는 좌우회전 축(12)과, 상-하 꺽임 회전하도록 하는 상하회전 축(13)으로 구성된 관절(14); 및 상기 관절의 일단에 그립(grip) 동작하도록 하는 구동 축으로 구성된 집게(15);를 포함하는 것을 특징으로 한다.Also preferably the main end-effector comprises: a main end-
또한 바람직하게 상기 부 엔드-이펙터는, 전-후진 및 회전이 가능하도록 하는 부 엔드-이펙터축(21); 및 상기 부 엔드-이펙터축의 일단에 상-하 회전구동하도록 하는 상하 회전단(22);이 형성된 것을 특징으로 한다.Also preferably, the secondary end-effector may include a secondary end-
또한 바람직하게 상기 엔드-이펙터부의 각 구성은, 강체(rigid)타입 일체형, 플렉시블(flexible) 타입 일체형 및 강체 타입과 플렉시블 타입의 혼합형으로 이루어진 것을 특징으로 한다.Also preferably, each of the end-effector portions may be formed of a rigid type integrated type, a flexible type integrated type, and a rigid type and a flexible type mixed type.
또한 바람직하게 상기 몸체부는, 강체(rigid)타입 또는 플렉시블(flexible) 타입으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the body portion, characterized in that formed in a rigid (rigid) type or flexible (flexible) type.
더욱 바람직하게 상기 구동부는, 상기 주 엔드-이펙터의 축에 연결되어 전-후진 구동하도록 하는 전-후진 축 구동모듈; 상기 주 엔드-이펙터의 축에 연결되어 회전 구동하도록 하는 회전 축 구동모듈; 상기 주 엔드-이펙터 관절의 좌우회전 축에 연결되어 좌-우 꺽임 회전구동하도록 하는 관절 좌우회전 구동모듈; 상기 관절의 상하회전 축에 연결되어 상-하 꺽임 회전구동하도록 하는 관절 상하회전 구동모듈; 및 상기 관절의 일단에 형성된 그립동작 구동하도록 하는 구동 축에 연결되어 집게를 구동하도록 하는 집게 구동모듈; 을 포함하여 복수의 상기 주 엔드-이펙터 각각에 연결되어 독립적으로 구동하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the drive unit, a forward-reverse shaft drive module connected to the shaft of the main end-effector for forward-backward driving; A rotary shaft drive module connected to the shaft of the main end-effector for rotational drive; Joint left and right rotation drive modules connected to the left and right rotation shafts of the main end-effector joint to allow left-right bending rotational driving; Joint up and down rotation drive module connected to the vertical axis of rotation of the joint to drive up-down rotation rotation; And a tongs drive module connected to a drive shaft for driving a grip motion formed at one end of the joint to drive the tongs. It is characterized in that the drive independently connected to each of the plurality of the main end-effectors, including.
그리고 바람직하게 상기 구동부는, 상기 부 엔드-이펙터의 축에 연결되어 전-후진 구동하도록 하는 제2 전-후진 축 구동모듈; 상기 부 엔드-이펙터 축에 연결되어 회전 구동하도록 하는 제2 회전 축 구동모듈; 및 상기 부 엔드-이펙터 축의 일단에 형성된 상하 회전단에 연결되어 상-하 회전구동하도록 하는 상하회전 구동모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.And preferably, the driving unit comprises: a second forward-reverse shaft drive module connected to the shaft of the sub-end effector to drive forward-backward; A second rotary shaft drive module connected to the secondary end-effector shaft to drive rotation; And a vertical rotation drive module connected to an up and down rotational end formed at one end of the sub-end effector shaft to vertically rotate.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to the common or dictionary meanings, and the inventors should properly explain the concept of terms in order to best explain their own invention. Based on the principle that can be defined, it should be interpreted as meaning and concept corresponding to the technical idea of the present invention.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the specification and the drawings shown in the drawings are only one of the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical idea of the present invention, they can be replaced at the time of the present application It should be understood that there may be various equivalents and variations.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings as follows.
본 발명의 일실시예에 따른 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터는 도 1에 도시된 바와 같이, 엔드-이펙터부(100), 몸체부(200), 구동부(300)로 구성된다.A tubular surgical robot manipulator having multiple articulated end-effectors according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, includes an end-
우선, 엔드-이펙터부(100)는 신체의 단일 절개통로를 이용하여 수술시 조직을 절개, 봉합하고, 절개된 이물질 제거하며, 물을 주입하고 빨아들이며, 3D영상을 획득하는 기능을 수행한다. 이러한 기능을 수행하기 위한 엔드-이펙터부(100)는 주 엔드-이펙터(110), 부 엔드 이펙터(120), 스테레오 내시경(130)으로 구성된다.First, the end-
여기서, 주 엔드-이펙터(110)는 수술시 조직을 절개, 봉합 등의 겸자(鉗子,forceps) 역할을 하는 2개 이상의 엔드-이펙터로 이루어진다.Here, the main end-
부 엔드-이펙터(120)는 상기 주 엔드-이펙터를 통해 절개된 이물질을 제거 및 물을 주입하고 빨아들이는 기능을 수행하는 1개 이상의 엔드-이펙터로 구성된다. Secondary end-
그리고 스테레오 내시경(130)은 3D영상을 획득하는 1개의 스테레오 내시경으로 구성된다.The
참고로 본 실시예에 따른 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터의 엔드-이펙터부(100)에는 미도시하였으나, 작업의 편의를 위해 환부를 비추는 발광수단 구성을 포함할 수 있음은 물론이다.For reference, although not shown in the end-
즉, 엔드-이펙터부(100)는 수술시 조직을 절개, 봉합 등의 겸자(鉗子,forceps) 역할을 하는 2개 이상의 주 엔드-이펙터, 절개된 이물질 제거 및 물을 주입하고 빨아들이는 역할(흡입(suction)) 또는 주입(injection))을 하는 1개 이상의 부 엔드-이펙터, 3D영상을 획득할 수 있는 1개의 스테레오 내시경으로 총 4개 이상의 채널로 구성된다.That is, the end-
본 실시예에 따른 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터의 엔드-이펙터부의 기본적인 구조적 배치는 도 2에 도시된 바와 같이, 다양한 수술환경에서 바늘을 이용하여 꿰메고 절개하는 역할을 담당하여 사용빈도가 높은 주 엔드-이펙터가 튜블라형 매니퓰레이터의 몸체부(200) 끝단면에서 좌-우 끝 방향 채널에 위치하고, 보조적인 기능(suction, injection)을 담당하는 부 엔드-이펙터가 튜블라형 매니퓰레이터의 몸체부(200) 끝단면에서 아래 끝에 위치하며, 스테레오 내시경은 몸체부(200) 끝단면에서 시야의 방향을 넓히고 주 엔드-이펙터 작업의 간섭을 덜 받는 가장 위쪽 끝에 위치한다. The basic structural arrangement of the end-effector portion of the tubular surgical robot manipulator with multiple articulated end-effectors according to the present embodiment serves to sew and incision using needles in various surgical environments, as shown in FIG. 2. The main end-effector in charge of use is located in the left-right end channel at the end of the
참고로 뇌수술과 같은 특정 수술환경에서는 조직을 뜯고, 이물질을 빨아들이는 과정이 많기 때문에 겸자 역할을 하는 주 엔드-이펙터와 흡입(suction)역할을 하는 부 엔드-이펙터가 몸체부(200) 끝단면의 좌우 끝으로 재배치를 통해 작업공간을 넓게 활용할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따른 엔드-이펙터부의 기본적인 구조적 배치를 상술한 바와 같이 설정하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아닌바, 이러한 엔드-이펙터들의 채널 재배치가 가능함은 물론이고, 수술환경에 따라 재배치하여 작업공간을 넓게 활용할 수 있는 효과가 있다.For reference, in a specific surgical environment, such as brain surgery, since the process of tearing tissue and sucking foreign substances is a lot, the main end-effector acting as a forceps and the secondary end-effector acting as a suction are the ends of the
본 실시예에 따른 엔드-이펙터부(100)를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The end-
우선, 주 엔드-이펙터(110)는 조직을 절개, 봉합 등의 다양한 움직임이 가능하도록 5자유도 이상을 가지는 제1 주 엔드-이펙터(111)와 제2 주 엔드-이펙터(112)로 구성된다. First, the main end-
이러한 5자유도를 갖는 제1 주 엔드-이펙터(111) 및 제2 주 엔드-이펙터(112) 중, 제1 주 엔드-이펙터의 구조를 대표로 살펴보면 다음과 같다. 여기서 제2 주 엔드-이펙터의 구조는 제1 주 엔드-이펙터의 구조와 동일한 구조이므로, 그 설명을 생략하기로 한다. Among the first main end-
주 엔드-이펙터가 전-후진(제1 자유도) 및 회전(제2 자유도)이 가능하도록 하는 주 엔드-이펙터 축(11), 상기 주 엔드-이펙터 축의 일단에 좌-우 꺽임 회전(제3 자유도)하도록 하는 좌우회전 축(12)과 상-하로 꺽임 회전(제4 자유도)하도록 하는 상하회전 축(13)으로 구성된 관절(14), 상기 관절의 일단에 그립(grip)동작 구동(제5 자유도)하도록 하는 구동 축으로 구성된 집게(15)를 포함한다. A main end-
본 실시예에 따른 부 엔드-이펙터(120)는 3자유도를 갖는 구조로, 구체적으로 살펴보면, 부 엔드-이펙터가 전-후진(제1 자유도) 및 회전(제2 자유도)이 가능하도록 하는 부 엔드-이펙터 축(21), 상기 부 엔드-이펙터 축의 일단이 상-하 꺽임 회전구동(제3 자유도)이 가능하도록 하는 상하 회전단(22)이 형성된다.The secondary end-
이러한 엔드-이펙터부(100)는 강체(rigid)타입과 플렉시블(flexible)타입으로 형성하여, 수술부위 및 타겟에 따라 다양한 형태와 구성으로 변형될 수 있는데, 엔드-이펙터부의 각 구성들이 강체타입 일체형, 플렉시블 타입 일체형, 강체타입과 플렉시블 타입의 혼합형으로 변형 구성될 수 있다.The end-
다음으로 몸체부(200)는 엔드-이펙터부의 축 구성을 내재하여 튜블라형으로 형성된 것을 특징으로 한다. 이러한 몸체부는 강체(rigid)타입과 플렉시블(flexible)타입으로 형성하여, 수술부위 및 타겟에 따라 다양한 형태와 구성으로 변형될 수 있다.Next, the
다음으로 구동부(300)는 상기 몸체부를 통해 엔드-이펙터부에 연결되어 엔드-이펙터부의 구성이 각각 독립적인 구동이 가능하도록 하는 기능을 수행한다.Next, the driving
이러한 구동부는 텐던 와이어(tendon wire)구동 매커니즘, 즉 엔드-이펙터부에 연결되어 각각 독립적인 구동이 가능하도록 하는 모든 구동 액츄에이터를 베이스에 장착하여 와이어를 통한 구동을 하는 것을 특징으로 한다. The driving unit is characterized in that the driving through the wire by mounting all drive actuators connected to the tendon wire driving mechanism, that is, the end-effector to enable independent driving, respectively.
여기서 본 실시예에 따른 구동부는 최소 13개의 구동(액츄에이터)모듈로 이루어지는데, 여기서 제2 주 엔드-이펙터의 구조는 제1 주 엔드-이펙터의 구조와 동일한 구조이므로, 구동부의 연결관계에 대한 설명을 생략하기로 한다. Here, the driving unit according to the present embodiment is composed of at least 13 driving (actuator) modules, where the structure of the second main end-effector is the same structure as that of the first main end-effector, and thus, a description of the connection relationship of the driving unit. Will be omitted.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 주 엔드-이펙터에 연결된 구동모듈을 살펴보면, 제1 주 엔드-이펙터 축에 연결되어 전-후진 구동하도록 하는 제1 전-후진 축 구동모듈(301), 상기 제1 주 엔드-이펙터 축에 연결되어 회전 구동하도록 하는 제1 회전 축 구동모듈(302), 제1 주 엔드-이펙터 관절의 좌우회전 축에 연결되어 좌-우 꺽임 회전구동하도록 하는 관절 좌우회전 구동모듈(303), 상기 제1 주 엔드-이펙터 관절의 상하회전 축에 연결되어 상-하 꺽임 회전구동하도록 하는 관절 상하회전 구동모듈(304), 제1 주 엔드-이펙터 관절의 일단에 형성된 그립동작 구동하도록 하는 구동 축에 연결되어 집게를 구동하도록 하는 집게 구동모듈(305)로 구성된다.As shown in FIG. 4, when the driving module is connected to the first main end-effector, the first forward-reverse
그리고 부 엔드-이펙터(120)에 연결된 구동모듈을 살펴보면, 부 엔드-이펙터 축에 연결되어 전-후진 구동하도록 하는 제2 전-후진 축 구동모듈(306), 상기 부 엔드-이펙터 축에 연결되어 회전 구동하도록 하는 제2 회전 축 구동모듈(307), 부 엔드-이펙터 축의 일단에 형성된 상하 회전단에 연결되어 상-하 회전구동하도록 하는 상하회전 구동모듈(308)로 구성된다.In addition, referring to the driving module connected to the secondary end-
본 발명의 일실시예에 따른 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터는 최소 침습 튜블라형으로 수술에 의료용으로 적용하기가 용이하다. 본 발명에 따르면 4개 이상의 채널로 구성된 다관절 매니퓰레이터가 복강에 침습하게 되면, 4개 이상의 채널로 구성된 다관절 매니퓰레이터가 단일 통로를 사용하므로 신체의 손상을 최소화하여 수술 후 회복 속도가 빠르고, 환자의 수술부위 외형적인 만족도를 높일 수 있으며, 시술할 때의 편의성을 제공하는 효과가 있다. 이는 정밀한 제어를 요구하는 의료로봇의 특성과 환자의 안전 및 선호도를 감안할 때 상당히 유리한 조건을 가질 수 있는 기반이 된다.A tubular surgical robot manipulator with multiple articulated end-effectors according to an embodiment of the present invention is a minimally invasive tubular type and is easy to be applied for medical use in surgery. According to the present invention, if the articulated manipulator with four or more channels is invaded into the abdominal cavity, the articulated manipulator with four or more channels uses a single passage, thereby minimizing damage to the body so that the recovery speed after surgery is high. Surgical site can increase the external satisfaction, and has the effect of providing convenience when performing the procedure. This is the basis for the favorable conditions given the characteristics of medical robots requiring precise control and the safety and preferences of patients.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.As described above, although the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the following by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalents of the claims to be described.
100 : 엔드-이펙터부 110 : 주 엔드-이펙터
111 : 제1 주 엔드-이펙터 112 : 제2 주 엔드-이펙터
120 : 부 엔드-이펙터 130 : 내시경
200 : 몸체부 300 : 구동부
11 : 주 엔드-이펙터축 12 : 좌우회전 축
13 : 상하회전 축 14 : 관절
15 : 집게 21 : 부 엔드-이펙터 축
22 : 상하 회전단100: end-effector 110: main end-effector
111: first major end-effector 112: second primary end-effector
120: end end-effector 130: endoscope
200: body 300: drive
11: main end-effector shaft 12: left and right rotation shaft
13: vertical axis of rotation 14: joint
15: tongs 21: minor end-effector shaft
22: up and down rotary stage
Claims (11)
신체의 단일 절개통로를 이용하여 수술시 조직을 절개하고 봉합하는 주 엔드-이펙터(110)와, 절개된 이물질 제거하며, 물을 주입하고 빨아들이는 부 엔드-이펙터(120)와, 영상을 획득하는 내시경(130)으로 이루어지는 엔드-이펙터부(100);
상기 엔드-이펙터부의 축 구성을 내재하여 튜블라형으로 형성된 몸체부(200); 및
상기 몸체부를 통해 상기 엔드-이펙터부에 연결되어 상기 주 엔드-이펙터와 부 엔드-이펙터가 각각 독립적인 와이어 구동을 하도록 하는 구동부(300); 를 포함하며,
상기 몸체부는,
강체(rigid)타입 또는 플렉시블(flexible) 타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터.In the tubular surgical robot manipulator,
Primary end-effector 110 for cutting and suturing tissue during surgery using a single incision passage of the body, secondary end-effector 120 for removing and removing incised foreign bodies, injecting and sucking water, and obtaining an image. End-effector 100 made of an endoscope 130 to the;
A body portion (200) formed in a tubular shape inherently in the shaft configuration of the end-effector portion; And
A driving unit 300 connected to the end-effector unit through the body to allow the main end-effector and the sub-end effector to independently drive the wires; Including;
The body portion
A tubular surgical robot manipulator with multiple articulated end-effectors, characterized in that it is formed of a rigid type or a flexible type.
상기 주 엔드-이펙터(110)는,
복수 개로 형성되어 수술시 조직을 절개, 봉합에 해당하는 겸자 역할을 하는 것을 특징으로 하는 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터.The method of claim 1,
The main end-effector 110,
A tubular surgical robot manipulator having multiple articulated end-effectors, which is formed of a plurality and serves as a forceps corresponding to incision and suture of tissue during surgery.
상기 부 엔드-이펙터(120)는,
상기 주 엔드-이펙터(110)를 통해 절개된 이물질을 제거하고, 물을 주입 또는 흡입하는 엔드-이펙터를 적어도 하나 이상 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터.The method of claim 1,
The secondary end-effector 120,
A tubular surgical robot manipulator with multiple articulated end-effectors, characterized in that it comprises at least one end-effector for removing foreign matter cut through the main end-effector 110 and injecting or suctioning water. .
상기 내시경(130)은,
3D영상을 획득하는 스테레오 내시경인 것을 특징으로 하는 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터.The method of claim 1,
The endoscope 130,
A tubular surgical robot manipulator with multiple articulated end-effectors, characterized in that it is a stereo endoscope that acquires 3D images.
상기 엔드-이펙터부는,
상기 신체의 환부 상에 빛을 비추는 발광수단;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터.The method of claim 1,
The end-effector unit,
Tubular-type surgical robot manipulator having a multiple articulated end-effector further comprises a light emitting means for shining light on the affected part of the body.
상기 주 엔드-이펙터는,
전-후진 및 회전이 가능하도록 하는 주 엔드-이펙터축(11);
상기 주 엔드-이펙터축의 일단에 좌-우 꺽임 회전하도록 하는 좌우회전 축(12)과, 상-하 꺽임 회전하도록 하는 상하회전 축(13)으로 구성된 관절(14); 및
상기 관절의 일단에 그립(grip) 동작하도록 하는 구동 축으로 구성된 집게(15);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터.The method of claim 1,
The main end-effector is
A main end-effector shaft 11 which enables forward-backward rotation and rotation;
A joint (14) comprising a left and right rotation shaft (12) for rotating left and right in one end of the main end-effector shaft and an up and down rotation shaft (13) for rotating up and down; And
A tubular surgical robot manipulator having a multiple articulated end-effector, comprising: a forceps (15) configured with a drive shaft to grip at one end of the joint.
상기 부 엔드-이펙터는,
전-후진 및 회전이 가능하도록 하는 부 엔드-이펙터축(21); 및
상기 부 엔드-이펙터축의 일단에 상-하 회전구동하도록 하는 상하 회전단(22);이 형성된 것을 특징으로 하는 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터.The method of claim 1,
The secondary end-effector is
A secondary end-effector shaft 21 for enabling forward-backward rotation and rotation; And
A tubular surgical robot manipulator having multiple articulated end-effectors, characterized in that the upper and lower rotary ends (22) to rotate up and down at one end of the secondary end-effector shaft.
상기 엔드-이펙터부의 각 구성은,
강체(rigid)타입 일체형, 플렉시블(flexible) 타입 일체형 및 강체 타입과 플렉시블 타입의 혼합형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터.The method of claim 1,
Each configuration of the end-effector portion,
A tubular surgical robot manipulator with a multiple articulated end-effector, comprising a rigid type integrated type, a flexible type integrated type, and a rigid type and a flexible type mixed type.
상기 구동부는,
상기 주 엔드-이펙터의 축에 연결되어 전-후진 구동하도록 하는 전-후진 축 구동모듈;
상기 주 엔드-이펙터의 축에 연결되어 회전 구동하도록 하는 회전 축 구동모듈;
상기 주 엔드-이펙터 관절의 좌우회전 축에 연결되어 좌-우 꺽임 회전구동하도록 하는 관절 좌우회전 구동모듈;
상기 관절의 상하회전 축에 연결되어 상-하 꺽임 회전구동하도록 하는 관절 상하회전 구동모듈; 및
상기 관절의 일단에 형성된 그립동작 구동하도록 하는 구동 축에 연결되어 집게를 구동하도록 하는 집게 구동모듈; 을 포함하여 복수의 상기 주 엔드-이펙터 각각에 연결되어 독립적으로 구동하는 것을 특징으로 하는 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터.7. The method according to claim 1 or 6,
The driving unit,
A forward-reverse shaft drive module connected to the shaft of the main end-effector to drive forward-backward;
A rotary shaft drive module connected to the shaft of the main end-effector for rotational drive;
Joint left and right rotation drive modules connected to the left and right rotation shafts of the main end-effector joint to allow left-right bending rotational driving;
Joint up and down rotation drive module connected to the vertical axis of rotation of the joint to drive up-down rotation rotation; And
A tongs drive module connected to a drive shaft for driving a grip motion formed at one end of the joint to drive the tongs; A tubular surgical robot manipulator having a plurality of articulated end-effectors connected to each of the plurality of main end-effectors and independently driven.
상기 구동부는,
상기 부 엔드-이펙터의 축에 연결되어 전-후진 구동하도록 하는 제2 전-후진 축 구동모듈;
상기 부 엔드-이펙터 축에 연결되어 회전 구동하도록 하는 제2 회전 축 구동모듈; 및
상기 부 엔드-이펙터 축의 일단에 형성된 상하 회전단에 연결되어 상-하 회전구동하도록 하는 상하회전 구동모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 다수 다관절 엔드-이펙터를 가진 튜블라형 수술로봇 매니퓰레이터.The method according to claim 1 or 7,
The driving unit,
A second forward-reverse shaft drive module connected to the shaft of the sub-end effector to drive forward-backward;
A second rotary shaft drive module connected to the secondary end-effector shaft to drive rotation; And
A tubular surgical robot manipulator having a plurality of articulated end-effectors, comprising: a vertical rotation drive module connected to an upper and lower rotational end formed at one end of the secondary end-effector shaft and configured to rotate up and down.
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