KR101460704B1

KR101460704B1 - driving apparatus of medical robot and surgical robot comprising the same

Info

Publication number: KR101460704B1
Application number: KR1020130019339A
Authority: KR
Inventors: 장형준
Original assignee: (주)미래컴퍼니
Priority date: 2013-02-22
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2014-11-11
Also published as: KR20140105284A

Abstract

본 발명은 수술용 로봇에 구비되는 구동 장치를 이를 구비하는 수술용 로봇에 관련된 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 구동 장치는 수술용 도구로 동력을 전달하는 유연한 연장 부재와, 일 방향 및 타 방향으로 회전하면서 상기 연장 부재를 권취 또는 권출하는 구동 풀리와, 상기 구동 풀리의 일 방향 또는 타 방향의 회전에 연동하여 일 방향 또는 타 방향으로 이동되도록 상기 구동 풀리에 기계적으로 결합되는 이동 부재와, 상기 구동 풀리의 회전량을 제한하도록 상기 이동 부재의 이동 경로를 미리 정해진 범위 내로 제한하는 이동 제한 부재를 구비한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a surgical apparatus provided in a surgical robot and a surgical robot having the same. The apparatus for driving a surgical robot according to an embodiment of the present invention includes a flexible extension member for transmitting power to a surgical tool, a drive pulley for rotating or unwinding the extension member in one direction and the other direction, A moving member that is mechanically coupled to the driving pulley so as to be moved in one direction or the other direction in association with rotation of the driving pulley in one direction or another direction; And a movement restricting member for restricting movement of the movable member within a predetermined range.

Description

[0001] The present invention relates to a driving apparatus for a surgical robot,

본 발명은 수술용 로봇의 구동 장치 및 이를 구비한 수술용 로봇에 관련된 것이다. The present invention relates to a driving apparatus for a surgical robot and a surgical robot having the same.

본 발명은 지식경제부의 로봇산업기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. The present invention is derived from a research conducted as part of the robot industry technology development project of the Ministry of Knowledge Economy.

[과제관리번호: 10035145, 과제명: 최소침습 복강경 수술용 다완 수술로봇 시스템 기술개발][Task Control Number: 10035145, Title: Technique Development of Multilateral Surgical Robot System for Minimally Invasive Laparoscopic Surgery]

로봇 내시경, 로봇 카테터 또는 최소 침습 수술 로봇 등과 같은 수술용 로봇이 알려져 있다. 이러한 수술용 로봇은 체내에 삽입되는 내시경, 카테터 또는 수술용 도구 등을 구비하는데, 체내에 삽입되는 내시경, 카테터 또는 수술용 도구 등은 체외에 위치된 구동 장치로부터 동력을 전달받아 작동된다. 체외의 구동 장치로부터 체내의 내시경, 카테터 또는 수술용 도구로 동력을 전달하기 위한 방법으로는 와이어를 이용하는 경우가 많다. 즉 체외의 구동 장치가 와이어를 감았다 풀었다 하면서 체내에 삽입된 내시경, 카테터 또는 수술용 도구의 움직임을 유발할 수 있는 것이다. Surgical robots such as a robot endoscope, a robot catheter, or a minimally invasive surgical robot are known. Such a surgical robot includes an endoscope, a catheter, or a surgical tool inserted into the body, and an endoscope, a catheter, or a surgical tool inserted into the body is operated by receiving power from a drive device located outside the body. A wire is often used as a method for transmitting power from an in-vitro driving device to an endoscope, a catheter, or a surgical tool in the body. That is, the in-vitro driving device may cause movement of the endoscope, catheter, or surgical instrument inserted into the body while winding the wire.

본 발명의 일 측면은 와이어와 같은 연장 부재를 권취 또는 권출하면서 체내에 삽입된 수술용 도구에 동력을 전달하는 수술용 로봇의 구동 장치에 있어서, 구동 장치의 풀리가 과도하게 동작하는 것을 효과적으로 방지함으로써 수술용 로봇의 오작동을 효과적으로 방지할 수 있는 수술용 로봇의 구동 장치를 제공함에 그 목적이 있다. One aspect of the present invention is a driving apparatus for a surgical robot for transmitting power to a surgical tool inserted into a body while winding or unwinding an extension member such as a wire and effectively preventing the pulley of the driving apparatus from being excessively operated And it is an object of the present invention to provide a driving apparatus for a surgical robot which can effectively prevent a malfunction of a surgical robot.

또한 본 발명의 다른 측면은 그러한 수술용 로봇의 구동 장치를 구비하는 수술용 로봇을 제공함에 그 목적이 있다. Another aspect of the present invention is to provide a surgical robot including such a driving robot.

본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 구동 장치는 수술용 도구로 동력을 전달하는 유연한 연장 부재와, 일 방향 및 타 방향으로 회전하면서 상기 연장 부재를 권취 또는 권출하는 구동 풀리와, 상기 구동 풀리의 일 방향 또는 타 방향의 회전에 연동하여 일 방향 또는 타 방향으로 이동되도록 상기 구동 풀리에 기계적으로 결합되는 이동 부재와, 상기 구동 풀리의 회전량을 제한하도록 상기 이동 부재의 이동 경로를 미리 정해진 범위 내로 제한하는 이동 제한 부재를 구비한다. The apparatus for driving a surgical robot according to an embodiment of the present invention includes a flexible extension member for transmitting power to a surgical tool, a drive pulley for rotating or unwinding the extension member in one direction and the other direction, A moving member that is mechanically coupled to the driving pulley so as to be moved in one direction or the other direction in association with rotation of the driving pulley in one direction or another direction; And a movement restricting member for restricting movement of the movable member within a predetermined range.

또한 상기 이동 제한 부재는, 상기 구동 풀리에 감겨있는 상기 연장 부재가 완전히 풀리기 전에 상기 이동 부재의 이동을 제한하는 것일 수 있다. The movement restricting member may be configured to restrict movement of the movable member before the extension member wound on the drive pulley is completely released.

또한 상기 이동 부재는, 상기 구동 풀리의 회전에 따라 상기 구동 풀리의 회전축의 길이 방향으로 이동되도록 상기 구동 풀리의 회전축에 나사 결합될 수 있다. The moving member may be screwed to the rotating shaft of the driving pulley such that the moving member is moved in the longitudinal direction of the rotating shaft of the driving pulley in accordance with the rotation of the driving pulley.

또한 상기 수술용 로봇의 구동 장치는, 상기 구동 풀리는 상기 이동 부재의 이동 범위 내에서 복수 회 회전되며, 상기 이동 부재의 위치를 감지할 수 있는 리니어 엔코더를 더 구비할 수 있다. The driving robot driving apparatus may further include a linear encoder that rotates the driving pulley a plurality of times within a moving range of the moving member and can sense the position of the moving member.

또한 상기 수술용 로봇의 구동 장치는 상기 구동 풀리에 결합되어 함께 회전되는 웜을 구비하며, 상기 이동 부재는 상기 웜에 결합되는 웜기어일 수 있다. The driving device of the surgical robot may include a worm coupled to the driving pulley and rotated together, and the moving member may be a worm gear coupled to the worm.

또한 상기 수술용 로봇의 구동 장치는, 상기 구동 풀리는 상기 이동 부재의 이동 범위 내에서 복수 회 회전되며, 상기 이동 부재의 위치를 감지할 수 있는 로터리 엔코더를 더 구비할 수 있다. The driving robot driving apparatus may further include a rotary encoder that rotates the driving pulley a plurality of times within a moving range of the moving member and can sense the position of the moving member.

또한 본 발명의 다른 일 측면에 따르면 상기의 구동 장치를 구비한 수술용 로봇이 제공될 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a surgical robot having the above driving device.

본 발명의 일 측면에 따른 수술용 로봇의 구동 장치 및 이를 구비한 수술용 로봇에 따르면, 구동 장치의 풀리의 과도한 동작을 효과적으로 방지함으로써 수술용 로봇의 오작동을 효과적으로 방지할 수 있다. According to the driving device for a surgical robot and the surgical robot having the same, the excessive operation of the pulley of the driving device can be effectively prevented, thereby effectively preventing malfunction of the surgical robot.

도 1은 기존의 원격 최소 침습 수술용 로봇의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 최소 침습 수술용 로봇의 구동 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 최소 침습 수술용 로봇의 구동 장치의 구동 풀리가 일측 방향으로 최대한 감긴 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 구동 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 도 4의 수술용 로봇의 구동 장치의 일부 동작 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 구동 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.FIG. 1 is a view schematically showing an example of a conventional robot for minimally invasive surgery.
FIGS. 2A and 2B are views schematically showing a driving apparatus of the robot for minimally invasive surgery of FIG. 1. FIG.
3 is a view schematically showing a state in which the driving pulley of the driving apparatus for the robot for minimally invasive surgery of FIG. 1 is wound as far as possible in one direction.
4 is a schematic view illustrating a driving apparatus for a surgical robot according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are views schematically showing a part of the operation state of the driving apparatus of the surgical robot of FIG.
6 is a schematic view of a driving apparatus for a surgical robot according to another embodiment of the present invention.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 구동 장치 및 이를 구비한 수술용 로봇에 대해서 설명한다. Hereinafter, a driving apparatus for a surgical robot and a surgical robot having the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 종래의 최소 침습 수술용 로봇의 일례를 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 1 is a view schematically showing an example of a conventional minimally invasive surgical robot.

도 1을 참조하면 종래의 최소 침습 수술용 로봇(10)은, 원격으로 조종이 가능한 로봇 조작 장치(robot manipulator, 100)와, 로봇 조작 장치(100)에 장착되는 수술용 도구(200)를 구비한다. 1, the conventional minimally invasive surgical robot 10 includes a robot manipulator 100 that can be operated remotely and a surgical tool 200 mounted on the robot manipulator 100 do.

로봇 조작 장치(100)는 베이스(110)와, 타워(120)와, 로봇 암(140)을 구비한다.The robot manipulation apparatus 100 includes a base 110, a tower 120, and a robot arm 140.

베이스(110)는 타워(120)가 안정적으로 직립된 상태를 유지하도록 지지하는 역할을 한다. 베이스(110)에는 최소 침습 수술용 로봇(10)의 이동을 위하여 바퀴(미도시) 또는 조향을 위한 핸들(미도시)이 배치될 수도 있다. The base 110 serves to support the tower 120 in a stably upright state. A wheel (not shown) or a steering handle (not shown) may be disposed on the base 110 to move the robot 10 for minimally invasive surgery.

타워(120)는 베이스(110)에 결합되며 수직으로 배치된다. 타워(120)에는 로봇 암(140)이 결합될 수 있는 로봇 암 결합부(130)가 복수 개로 배치된다. 로봇 암(140)이 결합되는 로봇 암 결합부(130)는 타워(120)에 수직으로 승강이 가능하게 배치된 승강부(132)에 결합된다. 따라서 타워(120)에 결합되는 로봇 암(140)은 상하로 위치 조절이 가능하다. The tower 120 is coupled to the base 110 and disposed vertically. A plurality of robot arm engaging portions 130, to which the robot arm 140 can be coupled, are disposed on the tower 120. The robot arm engaging portion 130 to which the robot arm 140 is coupled is coupled to the elevating portion 132 disposed vertically up and down on the tower 120. Therefore, the robot arm 140 coupled to the tower 120 is vertically adjustable.

로봇 암(140)은 그에 장착되는 수술용 도구(200)를 위치 변경하거나, 그 수술용 도구(200)의 엔드 이펙터(214)에 동력 또는 전력을 전달하는 역할을 한다. 도 1에서는 타워(120)에 하나의 로봇 암(140)이 장착된 상태를 도시하였으나, 타워(120)에는 복수 개의 로봇 암(140)이 장착될 수 있다. The robot arm 140 serves to change the position of the surgical tool 200 mounted on the robot arm 140 or transmit power or electric power to the end effector 214 of the surgical tool 200. In FIG. 1, one robot arm 140 is mounted on the tower 120, but a plurality of robot arms 140 may be mounted on the tower 120.

로봇 암(140)은 수술용 도구(200)의 위치 제어를 위해서 복수의 링크 구조로 이루어진다. 복수의 링크(141,142,143,144,145)는 수술용 도구(200)를 자유롭게 위치 제어할 수 있도록 좌우 회전, 상하 회전 등 다양한 방향의 자유도를 가진다. 로봇 암(140)은 복수의 링크(141,142,143,144,145)를 구동시키도록 복수의 액추에이터(미도시)를 구비할 수 있다. 또한 로봇 암(140)의 복수의 링크(141,142,143,144,145)들은 수술용 도구(200)의 샤프트(212)가 환자의 신체에 형성된 침습구를 중심으로 피벗 동작을 할 수 있도록 서로 기계적으로 연동되도록 이루어져 있다. The robot arm 140 has a plurality of link structures for controlling the position of the surgical tool 200. The plurality of links 141, 142, 143, 144, and 145 have degrees of freedom in various directions such as a left-right rotation, a vertical rotation, and so on so that the position of the surgical tool 200 can be freely controlled. The robot arm 140 may include a plurality of actuators (not shown) to drive the plurality of links 141, 142, 143, 144 and 145. The plurality of links 141, 142, 143, 144 and 145 of the robot arm 140 are mechanically interlocked with each other so that the shaft 212 of the surgical tool 200 can pivot about an infiltration opening formed in the patient's body.

로봇 암(140)의 원단부 측에는 수술용 도구(200)의 결합 및 동력 전달을 위한 도구 장착부(146)가 마련된다. A tool mounting portion 146 for coupling and power transmission of the surgical tool 200 is provided on the distal end side of the robot arm 140.

도구 장착부(146)는 로봇 암(140)의 말단 링크(145)에 대해서 슬라이딩 이동이 가능하게 배치될 수 있으며, 수술용 도구(200)에 구동력을 전달하기 위한 복수의 회전 부재(147)를 구비한다. 회전 부재(147)는 로봇 암(140)에 장착된 구동 장치(150)에 연결되어 구동 장치(150)의 작동에 따라서 회전된다. The tool mounting portion 146 can be disposed so as to be slidable with respect to the end link 145 of the robot arm 140 and includes a plurality of rotary members 147 for transmitting a driving force to the surgical tool 200 do. The rotating member 147 is connected to the driving device 150 mounted on the robot arm 140 and rotated according to the operation of the driving device 150.

도 2a는 도구 장착부(146)의 회전 부재(147) 중 하나를 개략적으로 도시한 도면이다. 회전 부재(147)는 풀리(149)와 결합되어 풀리(149)와 일체로서 회전된다. 풀리(149)에는 와이어와 같이 유연한 소재로 이루어지는 연장 부재(151a, 151b)가 양측으로 감겨 있다. 따라서 연장 부재(151a, 151b) 중 어느 하나가 감기고 다른 하나가 풀림에 따라서 풀리(149)가 일 방향으로 회전하게 되고, 연장 부재(151a, 151b)가 반대로 감기고 풀리는 경우에는 풀리(149)가 타 방향으로 회전하게 된다. 연장 부재(151a, 151b)가 감기고 풀림에 따라서 회전 부재(147)는 복수 회에 걸쳐서 회전을 할 수 있다. 2A is a schematic view of one of the rotating members 147 of the tool mounting portion 146. FIG. The rotating member 147 is engaged with the pulley 149 and rotated together with the pulley 149. Extension members 151a and 151b made of a flexible material such as a wire are wound around the pulley 149 on both sides. Therefore, when one of the extension members 151a and 151b is wound and the other is loosened, the pulley 149 is rotated in one direction. When the extension members 151a and 151b are wound and unwound in the opposite direction, Direction. As the extension members 151a and 151b are wound and unwound, the rotary member 147 can rotate a plurality of times.

도 2b는 도구 장착부(146)의 회전 부재(147)를 회전시키기 위한 구동 장치(150)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2b를 참조하면 구동 장치(150)는 모터(154), 감속기(155), 구동 풀리(152)를 구비한다. 모터(154) 및 감속기(155)는 구동 풀리(152)와 기어(156a,156b)로 연결되어 구동 풀리(152)를 회전시킨다. 구동 장치(150)의 구동 풀리(152)는 도구 장착부(146)의 풀리(149)와 연장 부재(151a,151b)로 연결된다. 즉 구동 장치(150)의 구동 풀리(152)의 회전에 따라서 연장 부재(151a,151b) 중 하나가 당겨져 감겨지고 다른 하나가 풀리면서 도구 장착부(146)의 풀리(149)를 회전시켜 준다. 구동 장치(150)의 구동 풀리(152)의 회전 방향은 모터(154)의 회전 방향에 따라서 일 방향 또는 타 방향으로 회전되며, 그에 따라서 도구 장착부(146)의 회전 부재(147)를 일 방향 또는 타 방향으로 회전시킨다. 2B is a view schematically showing a driving device 150 for rotating the rotary member 147 of the tool mounting portion 146. As shown in Fig. Referring to FIG. 2B, the driving apparatus 150 includes a motor 154, a speed reducer 155, and a driving pulley 152. The motor 154 and the speed reducer 155 are connected to the drive pulley 152 and the gears 156a and 156b to rotate the drive pulley 152. The drive pulley 152 of the drive device 150 is connected to the pulley 149 of the tool mount 146 by the extension members 151a and 151b. One of the extension members 151a and 151b is pulled and wound in accordance with the rotation of the drive pulley 152 of the drive unit 150 and the other one is released to rotate the pulley 149 of the tool mount unit 146. The rotation direction of the drive pulley 152 of the drive device 150 is rotated in one direction or the other direction in accordance with the rotation direction of the motor 154 so that the rotation member 147 of the tool attachment portion 146 is rotated in one direction And rotates in the other direction.

한편, 로봇 암(140)은 복수의 가동 링크(141,142,143,144)를 구비하므로 도구 장착부(146)의 풀리(149)와 구동 장치(150)의 구동 풀리(152) 사이의 연장 부재(151a,151b)의 경로는 로봇 암(140)의 링크(141,142,143,144)를 따라 수 차례 절곡된다. 이에 따라 복수의 아이들러 풀리(idler pulley, 160)가 도구 장착부(146)의 풀리(149)와 구동 장치(150)의 구동 풀리(152) 사이에 배치되어 연장 부재(151a,151b)가 링크(141,142,143,144)의 형태를 따르도록 해준다. 또한 복수의 아이들러 풀리(160)는 연장 부재(151a,151b)의 장력이 유지시키는 역할을 할 수도 있다. Since the robot arm 140 has a plurality of movable links 141, 142, 143 and 144, it is possible to prevent the extension members 151a and 151b between the pulley 149 of the tool mounting portion 146 and the drive pulley 152 of the driving device 150 The path is bent several times along the links 141, 142, 143 and 144 of the robot arm 140. A plurality of idler pulleys 160 are disposed between the pulley 149 of the tool mounting portion 146 and the drive pulley 152 of the drive device 150 so that the extension members 151a and 151b are connected to the links 141, ). The plurality of idler pulleys 160 may also serve to maintain the tension of the extension members 151a and 151b.

수술용 도구(200)는 로봇 암(140)의 도구 장착부(146)에 결합되어 로봇 암(140)의 작동에 따라서 위치가 변경된다. 수술용 도구(200)는 최소 침습 수술을 수행하기 위한 수술용 도구로서, 내시경, 스칼펠, 가위, 포셉(forcep), 소작기 등 다양한 수술용 도구 중 어느 하나일 수 있다. The surgical tool 200 is coupled to the tool mounting portion 146 of the robot arm 140 and the position is changed in accordance with the operation of the robot arm 140. [ The surgical tool 200 may be any of a variety of surgical instruments such as an endoscope, a scarf, a scissors, a forceps, and a surgical instrument for performing minimally invasive surgery.

로봇 조작 장치(100)에 장착되는 수술용 도구(200)는 일반적으로 본체(210)와, 샤프트(212)와, 엔드 이펙터(214)를 구비할 수 있다. The surgical tool 200 mounted on the robot manipulation apparatus 100 generally includes a main body 210, a shaft 212, and an end effector 214.

본체(210)는 로봇 조작 장치(100)의 로봇 암(140)에 결합에 결합되며, 로봇 암(140)으로부터 동력을 전달받아 이를 엔드 이펙터(214)로 전달한다. 본체(210)는 로봇 암(140)으로부터 동력을 전달받을 수 있도록 로봇 암(140)의 도구 장착부(146)의 복수의 회전 부재(147)에 결합되어 함께 회전되는 회전 부재(211)를 구비한다. 로봇 암(140)의 회전 부재(147)와 수술용 도구(200)의 회전 부재(211)는 서로에 대해서 헛돌지 않도록 요철 결합될 수 있다. The main body 210 is coupled to the robot arm 140 of the robot control apparatus 100 and receives power from the robot arm 140 and transmits the power to the end effector 214. The main body 210 has a rotary member 211 coupled to the plurality of rotary members 147 of the tool mounting portion 146 of the robot arm 140 so as to receive power from the robot arm 140 . The rotary member 147 of the robot arm 140 and the rotary member 211 of the surgical tool 200 may be concavo-convex coupled so as not to rotate with respect to each other.

샤프트(212)는 본체(210)에서 연장되며, 그 내부에 본체(210)의 회전 부재(211)의 회전에 따라 이동되는 와이어(미도시)가 배치되어 있다. 샤프트(212)는 최소 침습 수술 시에 환자의 신체 내에 일부가 삽입된다.The shaft 212 extends from the main body 210 and a wire (not shown) that is moved in accordance with the rotation of the rotating member 211 of the main body 210 is disposed therein. The shaft 212 is partially inserted into the patient's body during minimally invasive surgery.

엔드 이펙터(214)는 샤프트(212)의 단부에 배치되며, 체내에 삽입되어 외과적 수술을 시행할 수 있다. 엔드 이펙터(214)는 샤프트(212)를 통과한 와이어에 연결되어 와이어의 이동에 따라서 작동된다. 즉 엔드 이펙터(214)의 기계적 작동은 와이어에 인장력에 의해서 이루어진다. 와이어에 의해서 구동되는 수술용 도구의 구체적인 구조는 미국 등록특허 제5976122호 등 다수의 문헌에 의해 공지되어 있으므로, 이에 대한 구체적인 생략한다. The end effector 214 is disposed at the end of the shaft 212 and is inserted into the body to perform surgical operations. The end effector 214 is connected to the wire that has passed through the shaft 212 and is operated in accordance with the movement of the wire. That is, the mechanical operation of the end effector 214 is made by tension on the wire. The specific structure of the surgical tool driven by the wire is known from US Patent No. 5,976,122 and the like, so that a detailed description thereof will be omitted.

이와 같이 엔드 이펙터(214)는 수술용 도구(200)의 본체(210)의 회전 부재(211)와 와이어로 연결되고, 수술용 도구(200)의 회전 부재(211)는 로봇 암(140)의 도구 장착부(146)의 회전 부재(147)와 결합됨으로써, 로봇 암(140)의 구동 장치(150)의 작동에 따라서 작동하게 된다. The end effector 214 is connected to the rotary member 211 of the body 210 of the surgical tool 200 and the rotary member 211 of the surgical tool 200 is connected to the robot arm 140 And is engaged with the rotating member 147 of the tool mounting portion 146 so as to operate according to the operation of the driving device 150 of the robot arm 140. [

한편, 로봇 암(140)의 구동 장치(150)의 구동 풀리(152)는 복수 회에 걸쳐서 회전하게 되는데, 회전수가 증가하다 보면 구동 풀리(152)에 감겨져 있는 연장 부재(151a,151b) 중의 하나가 완전히 풀리는 경우가 발생할 수 있다. On the other hand, the driving pulley 152 of the driving device 150 of the robot arm 140 rotates a plurality of times. When the number of revolutions increases, one of the extending members 151a and 151b wound on the driving pulley 152 May be completely released.

도 3은 구동 장치(150)의 구동 풀리(152)에 감겨진 일측의 연장 부재(151a)가 완전히 풀린 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 3 is a view schematically showing a state in which the extension 151a on one side wound on the drive pulley 152 of the drive device 150 is completely unwound.

도 3에 도시된 바와 같이 두 가닥의 연장 부재(151a,151b)는 그 단부가 각각 정착부(1511,1513)에 의해서 구동 풀리(152)에 고정된다. 정착부(1511,1513)는 연장 부재(151a,151b)의 단부를 고정시킬 수 있는 것이라면 어떠한 형태라도 무방하며, 서로 반대 위치에 배치될 수도 있고 서로 인접한 위치로 위치될 수도 있다. 또한 도 3에서는 두 가닥의 연장 부재(151a,151b)가 각각 구동 풀리(152)에 정착되는 것으로 설명하였으나, 한 가닥의 연장 부재가 구동 풀리(152)에 감기되 그 양측 단이 구동 풀리(152)에서 뻗어나가는 형태로 연장 부재가 구동 풀리(152)에 감겨 있을 수도 있다. As shown in FIG. 3, the ends of the two elongate members 151a and 151b are fixed to the drive pulley 152 by the fixing portions 1511 and 1513, respectively. The fixing units 1511 and 1513 may have any form as long as they can fix the end portions of the extension members 151a and 151b, and may be disposed at opposite positions or adjacent to each other. 3, the two elongated members 151a and 151b are fixed to the driving pulley 152. However, when one elongate member is wound on the driving pulley 152 and both ends thereof are driven by the driving pulley 152 The extension member may be wound on the drive pulley 152 in a form extending from the drive pulley 152.

구동 풀리(152)가 어느 한 방향으로 회전하면 어느 한 연장 부재는 풀리고, 다른 하나의 연장 부재는 감기게 되는데, 구동 풀리(152)의 회전수가 과도하게 많은 경우에는 어느 한 연장 부재가 완전히 풀어질 수도 있다. 어느 한 연장 부재가 완전하게 풀리게 되면 그 연장 부재는 다시 감기는 방향성을 잃어버릴 수 있다. 즉 연장 부재는 풀렸던 방향으로 감겨져야 하는데, 끝까지 풀렸다가 다시 감기는 경우에는 풀렸던 방향의 반대 측으로 감길 수도 있는 것이다. When the drive pulley 152 is rotated in one direction, one of the extension members is unwound and the other extension member is wound. When the number of revolutions of the drive pulley 152 is excessively large, It is possible. When one of the extension members is completely released, the extension member may lose the directionality of rewinding. That is, the extension member must be wound in the unwinding direction. If the winding member is unwound and rewound to the end, it may be wound to the opposite side of the unwinding direction.

예를 들어, 도 3에서 정착부(1511,1513) 왼쪽의 연장 부재(151a)는 구동 풀리(152)의 회전에 따라 왼쪽에서부터 풀리면서 끝까지 풀리게 된다. 이때, 구동 풀리(152)를 역회전하여 그 연장 부재(151a)를 되감아 주는 경우, 그 연장 부재(151a)는 원래 감겨 있던 위치인 정착부(1511,1513)의 왼편으로 감길 수도 있으나 이와는 반대로 정착부(1511,1513)의 오른편으로 감겨버릴 수도 있다. 만일 연장 부재(151a)이 원래 감겨 있던 위치로 되돌아 가지 않고 반대측으로 감겨버리면, 두 가닥의 연장 부재(151a,151b)가 겹치는 등의 문제로 원활한 와이어 구동이 이루어지지 않는 심각한 문제를 초래할 수도 있다. For example, in FIG. 3, the extension member 151a on the left side of the fusing units 1511 and 1513 is unwound from the left to the end according to the rotation of the drive pulley 152. At this time, when the driving pulley 152 is reversely rotated to rewind the extension member 151a, the extension member 151a may be wound to the left side of the fusing units 1511 and 1513 that were originally wound, And may be wound on the right side of the fixing units 1511 and 1513. [ If the extension member 151a is wound back to the opposite side without returning to the position where the extension member 151a was originally wound, a problem such as overlapping of the two strands of the extension members 151a and 151b may result in a serious problem that the wire drive is not smoothly performed.

한편, 종래의 구동 풀리(152)를 구비한 구동 장치(150)의 경우는 구동 풀리(152)가 복수 회에 걸쳐서 회전하게 되는데, 현재 몇 바퀴를 회전한 위치인가를 알기 위해서는 구동 풀리(152)의 회전수 정보를 계속적으로 축적해 두어야 한다. 왜냐하면 구동 풀리(152)에 로터리 엔코더를 설치한다 하더라도, 로터리 엔코더는 일 회전 내에서의 회전 각도를 측정할 수 있을 뿐이므로 구동 풀리(152)의 절대 회전수에 대한 정보를 직접적으로 감지할 수는 없기 때문이다. 또한 구동 풀리(152)의 회전수에 대한 정보는 시스템의 초기화, 시스템의 점검, 또는 수술용 도구의 교체 등의 작업으로 인하여 손실될 수도 있고 오차가 개입될 수도 있는 문제가 있다.
In the case of the driving device 150 having the conventional driving pulley 152, the driving pulley 152 rotates a plurality of times. In order to know the position of the driving pulley 152, It is necessary to continuously accumulate information on the number of revolutions of the motor. This is because even if a rotary encoder is installed in the drive pulley 152, the rotary encoder can only measure the rotation angle in one rotation, and therefore can not directly detect the information on the absolute number of rotations of the drive pulley 152 It is because there is not. Further, the information on the number of revolutions of the drive pulley 152 may be lost due to operations such as initialization of the system, checking of the system, or replacement of the surgical tool, and there is a problem that an error may be involved.

이러한 종래의 수술용 로봇의 구동 장치의 문제점을 고려하여 본 발명의 일 실시예 따른 수술용 로봇의 구동 장치가 제공된다. A driving apparatus for a surgical robot according to an embodiment of the present invention is provided in consideration of the problems of the conventional driving apparatus for a surgical robot.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구동 장치(30)의 일부를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 5a 및 도 5b는 도 4의 구동 장치(30)의 일부 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. FIG. 4 is a perspective view schematically showing a part of a driving device 30 according to an embodiment of the present invention, FIGS. 5A and 5B are views schematically showing a part of the operating state of the driving device 30 of FIG. 4 to be.

도 4, 도 5a 및 도 5b를 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 구동 장치(30)는, 프레임(310), 이동 부재(330), 이동 제한 부재(312,314)), 모터(154), 감속기(155), 리니어 엔코더(420) 및 제어부(500)를 구비한다. 본 실시예의 구동 장치(30)는 로봇 암(140)의 도구 장착부(146)의 회전 부재(147)와 같은 수로 마련될 수 있다. Referring to FIGS. 4, 5A and 5B, a driving robot 30 for a surgical robot according to an embodiment of the present invention includes a frame 310, a moving member 330, movement limiting members 312 and 314, A speed reducer 155, a linear encoder 420, and a control unit 500. [ The driving device 30 of this embodiment can be provided in the same number as the rotating member 147 of the tool mounting portion 146 of the robot arm 140. [

프레임(310)은 구동 풀리(152), 이동 부재(410), 모터(154), 감속기(155)를 지지한다. 프레임(310)은 로봇 암(140)의 링크 내부에 고정 설치될 수 있다. The frame 310 supports the drive pulley 152, the movable member 410, the motor 154, and the speed reducer 155. The frame 310 may be fixedly installed inside the link of the robot arm 140.

구동 풀리(152)는 프레임(310)에 회전 가능하게 결합되며, 로봇 암(140)의 도구 장착부(146)의 회전 부재(147)의 풀리(149)와 연장 부재(151a,151b)로 연결된다. 즉 구동 풀리(152)의 회전에 따라 도구 장착부(146)의 회전 부재(147)의 회전이 유도된다. 구동 풀리(152)에는 스크류 기어(320)가 결합되며, 구동 풀리(152)와 스크류 기어(320)는 일체로 함께 회전된다. The drive pulley 152 is rotatably coupled to the frame 310 and is connected to the pulleys 149 and extension members 151a and 151b of the rotary member 147 of the tool mount 146 of the robot arm 140 . That is, the rotation of the rotary member 147 of the tool mounting portion 146 is induced by the rotation of the drive pulley 152. A screw gear 320 is coupled to the drive pulley 152 and the drive pulley 152 and the screw gear 320 are integrally rotated together.

이동 부재(330)는 구동 풀리(152)와 함께 회전되는 스크류 기어(320)에 나사 결합되며, 스크류 기어(320)의 일 방향 또는 타 방향의 회전에 따라서 스크류 기어(320)의 길이 방향으로 일측 또는 타측으로 이동될 수 있다. 이동 부재(330)의 내주면에는 스크류 기어(320)의 나사 홈에 삽입될 수 있는 돌기부(3301)가 배치되어, 스크류 기어(320)가 회전함에 따라 돌기부(3301)가 스크류 기어(320)의 나사홈(322)을 타고 이동하면서 이동 부재(330)가 스크류 기어(320)의 길이 방향으로 이동하게 된다. 또한 이동 부재(330)는 직선 방향으로 이동이 안내되도록 프레임(310)에 배치된 리니어 가이드(313)에 결합될 수도 있다. 한편, 이동 부재(330)와 스크류 기어(320)는 볼 스크류로 이루어질 수도 있다. 이동 부재(330)의 이동량은 이동 제한 부재(312,314)에 의해서 제한된다. The shifting member 330 is screwed to the screw gear 320 rotated together with the drive pulley 152 and rotates in one direction in the longitudinal direction of the screw gear 320 in accordance with rotation of the screw gear 320 in one direction or the other direction. Or to the other side. A protrusion 3301 which can be inserted into the thread groove of the screw gear 320 is disposed on the inner circumferential surface of the moving member 330. When the screw gear 320 rotates, The moving member 330 moves in the longitudinal direction of the screw gear 320 while moving along the groove 322. The moving member 330 may be coupled to the linear guide 313 disposed on the frame 310 so that movement in a linear direction is guided. Meanwhile, the moving member 330 and the screw gear 320 may be formed of a ball screw. The amount of movement of the movable member 330 is limited by the movement restricting members 312 and 314.

이동 제한 부재(312,314)는 프레임(310)에 배치되며, 이동 부재(330)를 가운데 두고 양측으로 배치된다. 따라서 스크류 기어(320)의 회전에 따라서 이동 부재(330)가 이동하다가 이동 제한 부재(312,314)와 만나면, 이동 부재(330)는 정지된다. 이동 제한 부재(312,314)의 이동 부재(330)에 대향하는 면에는 이동 부재(330)가 접촉 시에 발생할 수 있는 충격을 완화할 수 있도록 쿠션을 가지는 쿠션 패드(미도시)가 배치될 수도 있다. 이동 제한 부재(312,314)에 의해서 제한되는 이동 부재(330)의 이동량은 구동 풀리(152)에 감긴 연장 부재(151a,151b)가 완전히 풀리지 않는 범위로 설정되는 것이 바람직하다. The movement restricting members 312 and 314 are disposed on the frame 310 and disposed on both sides of the moving member 330 in the center. Accordingly, when the moving member 330 moves according to the rotation of the screw gear 320, when it comes into contact with the movement limiting members 312 and 314, the moving member 330 is stopped. A cushion pad (not shown) having a cushion may be disposed on the surface of the movement restricting members 312 and 314 facing the moving member 330 so as to alleviate an impact that may occur when the moving member 330 contacts. The amount of movement of the moving member 330 limited by the movement restricting members 312 and 314 is preferably set to a range in which the extension members 151a and 151b wound around the driving pulley 152 are not completely released.

도 5a 및 도 5b는 이동 부재(330)가 이동 범위의 한계까지 이른 것을 개략적으로 도시한 도면으로, 도 5a는 이동 부재(330)가 좌측으로 이동하다가 이동 제한 부재(312)에 걸려서 그 이동이 제한된 상태를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 이동 부재(330)가 우측으로 이동하다가 이동 제한 부재(314)에 걸려서 이동이 제한된 상태를 개략적으로 도시한 도면이다. 5A and 5B schematically show that the moving member 330 has reached the limit of the moving range. FIG. 5A shows a state in which the moving member 330 is moved to the left side and is caught by the movement limiting member 312, 5 is a view schematically showing a state in which the moving member 330 is moved to the right and then the movement is limited by being caught by the movement restricting member 314. As shown in FIG.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 이동 부재(330)가 이동 제한 부재(312,314)에 걸려서 이동이 정지되면 스크류 기어(320)도 더 이상 회전하지 못하므로, 스크류 기어(320)에 결합된 구동 풀리(152)도 정지하게 된다. 이처럼 이동 부재(330)가 이동 제한 부재(312,314)에 걸려 구동 풀리(152)가 정지될 때, 양 연장 부재(151a,151b) 중 어느 하나도 끝까지 풀리지 않고 어느 정도는 구동 풀리(152)에 감겨있는 상태에 있다. 5A and 5B, when the shifting member 330 is caught by the movement restricting members 312 and 314 and is stopped from moving, the screw gear 320 can not rotate further. Therefore, the screw gear 320 The drive pulley 152 is also stopped. When the moving member 330 is caught by the movement restricting members 312 and 314 to stop the driving pulley 152, any one of the extending members 151a and 151b is not released to the end and is wound to some extent on the driving pulley 152 State.

연장 부재(151a, 151b)는 어느 정도 감겨 있는 상태에서는 방향성을 가지기 때문에 구동 풀리(152)가 역회전하면 원래 감겨 있던 방향으로 되감기게 된다. 따라서 본 실시예의 구동 장치에 따르면 연장 부재(151a,151b)가 완전하게 풀리는 것이 방지되므로 연장 부재(151a,151b)이 되감길 때 방향성을 상실하는 것이 효과적으로 방지될 수 있다. Since the extension members 151a and 151b have directionality in a state in which they are wound to some extent, when the drive pulley 152 rotates in the reverse direction, the extension members 151a and 151b are rewound in the originally wound direction. Therefore, according to the driving apparatus of this embodiment, since the extension members 151a and 151b are prevented from being completely unwound, the loss of directionality when the extension members 151a and 151b are rewound can be effectively prevented.

모터(154)는 전기 에너지를 기계적 회전력으로 변환하는 장치이며, 제어부(500)에 연결되어 그 구동이 제어된다. 또한 모터(154)의 회전 속도 및 토크의 크기도 제어부에 의해서 제어될 수 있다. The motor 154 is a device for converting electrical energy into a mechanical rotational force, and is connected to the control unit 500 and its drive is controlled. Also, the rotational speed of the motor 154 and the magnitude of the torque can be controlled by the control unit.

감속기(155)는 모터(154)의 회전 속도를 감속시키면서 구동 풀리(152) 구동에 필요한 적절한 토크를 발생시키는 역할을 한다. 감속기(155)에는 기어(156a)가 결합되며, 그 기어(156a)는 구동 풀리(152)의 회전축에 결합된 기어(156b)에 기어 결합된다. 따라서 모터(154)에서 발생한 회전력은 감속기(155), 기어(156a,156b)를 거쳐 구동 풀리(152)에 전달된다. The speed reducer 155 serves to decelerate the rotation speed of the motor 154 and to generate an appropriate torque necessary for driving the drive pulley 152. A gear 156a is coupled to the speed reducer 155 and the gear 156a is gear-engaged to a gear 156b coupled to the rotation shaft of the drive pulley 152. [ Therefore, the rotational force generated by the motor 154 is transmitted to the drive pulley 152 via the reducer 155 and the gears 156a and 156b.

리니어 엔코더(420)는 이동 부재(330)의 직선 위치를 계측하기 위한 것이다. 리니어 엔코더(420)는 이동 부재의 위치를 감지할 수 있는 것이라면 광학식 또는 자기식 중 어느 것이어도 무방하다. 예컨대 리니어 엔코더(420)가 광학식인 경우에는, 도 4에 도시된 바와 같이 이동 부재(330)에 패턴이 형성되고, 그 패턴을 리니어 엔코더(420)의 수광부가 인식함으로써 이동 부재(330)의 절대적인 위치를 측정할 수 있다. 리니어 엔코더(420)는 이동 부재(330)의 절대적인 위치를 측정할 수 있도록 앱솔루트 리니어 엔코더(absolute linear encoder)인 것이 바람직하다. The linear encoder 420 is for measuring the linear position of the shifting member 330. The linear encoder 420 may be of optical or magnetic type so long as it can detect the position of the movable member. For example, when the linear encoder 420 is of the optical type, a pattern is formed on the moving member 330 as shown in FIG. 4, and the pattern is read by the light receiving unit of the linear encoder 420, The position can be measured. The linear encoder 420 may be an absolute linear encoder to measure the absolute position of the moving member 330.

제어부(500)는 구동 풀리(152)의 회전을 제어할 수 있도록 모터(154)에 전기적으로 연결되어 모터(154)를 제어한다. 또한 제어부(500)는 리니어 엔코더(420)와도 전기적으로 연결되어 리니어 엔코더(420)의 측정 정보를 이용하여 구동 풀리(152)의 절대 회전량을 산출할 수 있다. 이를 위하여 제어부(500)는 리니어 엔코더(420)로부터 측정되는 이동 부재(330)의 위치와 구동 풀리(152)의 절대 회전량과의 관계에 대한 정보를 미리 저장하고 있을 수 있다. The control unit 500 is electrically connected to the motor 154 to control the motor 154 so as to control the rotation of the driving pulley 152. The controller 500 is also electrically connected to the linear encoder 420 and can calculate the absolute amount of rotation of the driving pulley 152 using the measurement information of the linear encoder 420. The control unit 500 may previously store information on the relationship between the position of the moving member 330 measured by the linear encoder 420 and the absolute amount of rotation of the driving pulley 152.

또한 제어부(500)는 구동 풀리(152)의 절대 회전량을 이용하여 구동 풀리(152)의 여분의 회전량도 산출이 가능하므로, 구동 풀리(152)에 연동되는 도구 장착부(146)의 회전 부재(147) 및 도구 장착부(146)에 결합되는 수술용 도구(200)의 엔드 이펙터(214)의 가동 범위를 산출할 수도 있다. The control unit 500 can calculate the extra amount of rotation of the drive pulley 152 by using the absolute amount of rotation of the drive pulley 152, The operating range of the end effector 214 of the surgical tool 200 coupled to the tool mount 146 and the tool mount 147 may be calculated.

또한 제어부(500)는 리니어 엔코더(420)의 측정 정보로부터 이동 부재(330)가 제한 위치에 근접하였음을 감지할 수도 있다. 이에 따라 제어부(500)는 이동 부재가 제한 위치에 도달하기 전, 즉 구동 풀리(152)가 회전 한계점에 도달하기 전에 모터(154)의 구동을 멈추어 구동 풀리(152)가 회전 한계점에 도달하지 않도록 할 수도 있다. 제어부(500)가 구동 풀리(152)의 회전 한계점에 이르지 않도록 모터(154)를 제어할 경우에는 구동 풀리(152)의 급격한 정지에 따른 충격이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다. In addition, the controller 500 may sense that the moving member 330 is close to the limit position from the measurement information of the linear encoder 420. Accordingly, the control unit 500 stops the driving of the motor 154 before the moving member reaches the limit position, that is, before the driving pulley 152 reaches the rotation limit point, so that the driving pulley 152 does not reach the rotation limit point You may. When the control unit 500 controls the motor 154 so as not to reach the rotation limit of the driving pulley 152, it is possible to prevent the impact due to abrupt stop of the driving pulley 152 from occurring.

제어부(500)는 마이크로 프로세서를 포함하여 이루어질 수 있으며, 로봇 암(140), 타워(120) 또는 로봇 암(140)을 제어하기 위한 콘트롤 콘솔(미도시) 등 다양한 위치에 배치될 수 있다. The control unit 500 may include a microprocessor and may be disposed at various positions such as a control console (not shown) for controlling the robot arm 140, the tower 120, or the robot arm 140.

상술한 바와 같이 본 실시예에 따른 구동 장치(30)에 따르면 구동 풀리(152)에 연장 부재(151a,151b)가 잘못 감기어 로봇 암(140)이 오작동하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 또한 리니어 엔코더(420)로 이동 부재(330)의 절대적 위치 및 그에 따른 구동 풀리(152)의 절대 회전 바퀴 수를 즉각적으로 얻을 수 있으므로 구동 풀리(152)의 절대 회전 수를 얻기 위하여 지속적으로 구동 풀리(152)의 회전 수를 추적해야 할 필요가 없다. As described above, according to the driving apparatus 30 according to the present embodiment, the extension members 151a and 151b are erroneously wound on the drive pulley 152, thereby effectively preventing the robot arm 140 from malfunctioning. Since the absolute position of the moving member 330 and the absolute number of revolving wheels of the driving pulley 152 can be immediately obtained by the linear encoder 420, the driving pulley 152 can continuously obtain the absolute number of revolutions of the driving pulley 152, It is not necessary to track the number of revolutions of the motor 152.

특히 수술용 로봇(10)을 초기화하거나 새로이 수술용 도구(200)를 장착한 경우에도 즉각적으로 구동 장치(30)의 구동 풀리(152)의 현재의 절대 회전량을 얻을 수 있으므로 수술용 도구(200)의 가동 범위를 손쉽게 산출할 수 있다. The present absolute amount of rotation of the driving pulley 152 of the driving device 30 can be immediately obtained even when the surgical robot 10 is initialized or a new surgical tool 200 is mounted. ) Can be easily calculated.

뿐만 아니라 본 실시예의 구동 장치(30)에 따르면 구동 풀리(152)의 현재의 회전량을 즉각적으로 얻을 수 있으므로, 수술용 로봇(10)이 리셋될 때 구동 장치(30)의 구동 풀리(152)는 정해진 초기 위치로 자동으로 되돌아 가도록 세팅될 수도 있다.
The driving pulley 152 of the driving device 30 can be operated at a time when the surgical robot 10 is reset, May be set to automatically return to the predetermined initial position.

다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 수술용 로봇의 구동 장치에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. Next, a driving apparatus for a surgical robot according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 6은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 수술용 로봇의 구동 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 실시예의 수술용 로봇의 구동 장치도 수술용 도구(200)의 구동 자유도에 따라 복수 개로 이루어질 수 있다. 6 is a schematic view of a driving apparatus for a surgical robot according to another embodiment of the present invention. The driving apparatus for the surgical robot according to the present embodiment may also be provided in plurality according to the degree of freedom of driving the surgical tool 200.

도 6을 참조하면 본 실시예에 따른 수술용 로봇의 구동 장치(31)는 프레임(310), 구동 풀리(152), 웜(321), 웜기어(331), 이동 제한 부재(333), 모터(154), 감속기(155), 제어부(500)를 구비한다. 6, the driving apparatus 31 of the surgical robot according to the present embodiment includes a frame 310, a driving pulley 152, a worm 321, a worm gear 331, a movement restricting member 333, a motor 154, a speed reducer 155, and a control unit 500.

프레임(310)은 로봇 암(140)의 링크에 고정적으로 배치되며, 구동 풀리(152), 웜(321) 등을 지지한다. The frame 310 is fixedly disposed on the link of the robot arm 140 and supports the drive pulley 152, the worm 321, and the like.

구동 풀리(152)는 로봇 암(140)의 도구 장착부(146)의 회전 부재(147)와 연장 부재(151a,151b)로 연결되어, 도구 장착부(146)의 회전 부재(147)와 연동된다. The drive pulley 152 is connected to the rotary member 147 of the tool mounting portion 146 of the robot arm 140 and the extension members 151a and 151b and is interlocked with the rotary member 147 of the tool mounting portion 146.

웜(321)은 구동 풀리(152)에 결합되어 구동 풀리(152)와 일체로 회전된다. The worm 321 is coupled to the drive pulley 152 and rotates integrally with the drive pulley 152.

웜기어(331)는 웜(321)과는 회전축이 서로 엇갈린 위치로 배치되며, 웜(321)에 나사 결합되어 웜(321)의 일 방향 또는 타 방향의 회전에 따라서 일 방향 또는 타 방향으로 회전된다. 즉 본 실시예에서 웜기어(331)는 구동 풀리(152)에 기계적으로 결합되어 연동되는 이동 부재에 해당한다고 할 수 있다. 웜기어(331)는 프레임(310)에 대해서 상대적으로 위치 고정된 웜기어 지지부(335)에 회전 가능하게 설치된다. The worm gear 331 is disposed at a position where the rotation axis is offset from the worm 321 and is screwed to the worm 321 and rotated in one direction or another direction in accordance with rotation of the worm 321 in one direction or the other direction . That is, in this embodiment, the worm gear 331 corresponds to a moving member that is mechanically coupled to the driving pulley 152 and interlocked with the driving pulley. The worm gear 331 is rotatably mounted on the worm gear support portion 335 which is relatively fixed with respect to the frame 310.

이동 제한 부재(333)는 웜기어(331)에 배치되어 웜기어(331)와 일체로 회전이동한다. 이동 제한 부재(333)는 웜(321)이 일측 또는 타측으로 어느 정도 회전하게 되면 웜기어 지지부(335)에 걸리면서 웜기어(331)의 회전을 정지시킨다. 즉 이동 제한 부재(333)가 도 6에 가상선으로 표시한 부분에 이르면 웜기어 지지부(335)에 걸리면서 웜기어(331)의 회전을 제한하게 된다. 이동 제한 부재(333)에 의해서 웜기어(331)의 회전이 제한되면, 이에 기어 결합되어 있는 웜(321) 및 구동 풀리(152)도 정지하게 된다. 본 실시예에서는 이동 제한 부재(333)가 웜기어(331)에 돌출되게 배치되어 웜기어(331)가 소정량 회전 이동 시에 웜기어 지지부(335)에 걸리면서 웜기어(331)의 이동을 제한하는 것으로 설명하였으나, 이동 제한 부재는 웜기어(331)의 이동량을 제한할 수 있는 것이라면, 웜기어 지지부(335)가 아닌 다른 별도의 부재에 걸려 정지되는 형태를 취하여도 무방하다. The movement restricting member 333 is disposed on the worm gear 331 and rotates integrally with the worm gear 331. The movement restricting member 333 stops the rotation of the worm gear 331 while being caught by the worm gear support portion 335 when the worm 321 is rotated to one side or the other side to some extent. When the movement restricting member 333 reaches a portion indicated by a virtual line in Fig. 6, it is caught by the worm gear support portion 335 and restricts the rotation of the worm gear 331. [ When the rotation of the worm gear 331 is restricted by the movement restricting member 333, the worm 321 and the drive pulley 152 geared to the worm gear 331 also stop. In the present embodiment, the movement restricting member 333 is disposed so as to protrude from the worm gear 331 so as to limit the movement of the worm gear 331 by being caught by the worm gear support portion 335 when the worm gear 331 is rotated by a predetermined amount , The movement restricting member may be configured to be stopped by being caught by another member other than the worm gear support portion 335 as long as the movement restricting member can restrict the movement amount of the worm gear 331. [

모터(154) 및 감속기(155)는 앞서 설명한 도 4의 실시예의 구동 장치(30)와 마찬가지로 구동 풀리(152)에 회전력을 제공하는 역할을 한다. The motor 154 and the speed reducer 155 serve to provide a rotational force to the drive pulley 152 in the same manner as the drive device 30 of the embodiment of FIG.

엔코더(421)는 웜기어(331)의 회전축에 결합되어 웜기어(331)의 회전 위치를 계측한다. 엔코더(421)는 꺼졌다 켜지더라도 웜기어(331)의 절대적인 회전 위치를 감지할 수 있도록 앱솔루트 로터리 엔코더인 것이 바람직하다. 본 실시예의 웜기어(331)는 이동 제한 부재(333)에 의해서 그 회전량이 1회전에 미치지 못하므로 이러한 엔코더(421)를 이용하여 웜기어(331)의 절대적 위치를 손쉽게 감지할 수 있다. The encoder 421 is coupled to the rotating shaft of the worm gear 331 to measure the rotational position of the worm gear 331. It is preferable that the encoder 421 is an absolute rotary encoder so as to sense the absolute rotational position of the worm gear 331 even when the encoder 421 is turned on and off. The worm gear 331 of the present embodiment can easily detect the absolute position of the worm gear 331 by using the encoder 421 because the rotation amount of the worm gear 331 is less than one rotation by the movement restricting member 333. [

제어부(500)는 도 4의 실시예의 구동 장치(30)와 마찬가지로 모터(153)를 제어하며, 엔코더(421)의 계측 정보를 이용하여 구동 풀리(152)의 절대 회전량을 효과적으로 산출할 수 있다. The control unit 500 controls the motor 153 in the same manner as the drive unit 30 of the embodiment of FIG. 4 and can effectively calculate the absolute amount of rotation of the drive pulley 152 by using the measurement information of the encoder 421 .

본 실시예의 구동 장치(31)도 앞서 설명한 구동 장치와 마찬가지로 웜기어(331)가 이동 한계점에 이르더라도 구동 풀리(152)에 정착된 연장 부재(151a,151b)가 완전히 풀리지 않도록 감겨진다. 따라서 연장 부재(151a,151b)가 완전히 풀리는 것이 방지되며, 그로 인하여 연장 부재(151a,151b)가 잘못 되감기는 현상이 효과적으로 방지될 수 있다. The drive device 31 of the present embodiment is wound such that the extension members 151a and 151b fixed to the drive pulley 152 are not completely released even when the worm gear 331 reaches the movement limit point. Therefore, it is possible to prevent the extension members 151a and 151b from being completely unwound, thereby effectively preventing the extension members 151a and 151b from being improperly rewound.

또한 구동 풀리(152)의 절대 회전량을 알 수 있으므로 구동 풀리(152)의 가동 범위를 산출하는 작업, 구동 풀리(152)를 초기 상태로 되돌리는 작업 등이 제어부(500)에 의해서 효과적으로 수행될 수 있다. Further, since the absolute rotation amount of the drive pulley 152 can be known, the control unit 500 effectively performs the operation of calculating the operation range of the drive pulley 152, the operation of returning the drive pulley 152 to the initial state, and the like .

이상 본 발명의 일부 실시예에 대해서 설명하였으나, 본 발명은 그 기술적 사상의 범주 내에서 얼마든지 다른 형태로 구체화될 수 있다. While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

예를 들어 상술한 실시예에서는 구동 풀리(152)에 와이어와 같은 연장 부재(151a,151b)가 감겨 두 가닥이 구동 풀리(152)에서 나가는 것으로 설명하였으나, 구동 풀리(152)에는 한 가닥의 연장 부재가 나가는 형태로 이루어질 수도 있다. 다시 말하면 구동 풀리(152)에는 하나의 연장 부재가 정착되고 그 연장 부재의 단부가 구동 풀리(152)에서 빠져 나가는 형태, 즉 윈치의 형태를 취하여도 무방하다. 이외에도 본 발명의 구동 장치는 와이어 및 풀리를 구비하는 수술 로봇의 구동부에 있어서, 풀리의 회전량을 제한할 필요가 있는 경우라면 얼마든지 적용이 가능하다. For example, in the above-described embodiment, it has been described that the driving pulley 152 is wound with the elongated members 151a and 151b such as wires and the two strands are driven out of the driving pulley 152. However, The member may be formed in an outgoing form. In other words, the drive pulley 152 may have a form in which one extension member is fixed and an end of the extension member is pulled out of the drive pulley 152, that is, a winch. In addition, the driving apparatus of the present invention can be applied to any part of the driving unit of the surgical robot having the wire and the pulley as long as it is necessary to limit the amount of rotation of the pulley.

또한 상술한 실시예에서는 구동 장치(30,31)가 리니어 엔코더(420) 또는 로터리 엔코더(421)를 구비하여 이동 부재(330,331)의 절대 위치를 감지하는 것으로 설명하였으나, 구동 풀리(152)의 절대 회전량에 대한 정보가 요구되지 않는 경우라면 본 발명에 따른 구동 장치는 리니어 엔코더 또는 로터리 엔코더를 채용하지 않을 수도 있다. In the above-described embodiment, the driving devices 30 and 31 include the linear encoder 420 or the rotary encoder 421 to sense the absolute positions of the moving members 330 and 331. However, If information on the amount of rotation is not required, the driving apparatus according to the present invention may not employ a linear encoder or a rotary encoder.

또한 상술한 실시예에서는 구동 장치(30,31)이 로봇 암(140)의 도구 장착부(146)를 통하여 수술용 도구(200)와 연결되는 것으로 설명하였으나, 본 발명에 다른 구동 장치는 수술용 도구(200)와 직접적으로 연결되어도 무방하다.Although the driving devices 30 and 31 are connected to the surgical tool 200 through the tool mounting portion 146 of the robot arm 140 in the above embodiments, Or may be directly connected to the display unit 200.

이외에도 본 발명은 다양한 형태로 구체화될 수 있음은 물론이다. It is needless to say that the present invention can be embodied in various forms.

10 ... 수술용 로봇 30, 31 ... 수술용 로봇의 구동 장치
100 ... 로봇 조작 장치 140 ... 로봇 암
151a, 151b ... 연장 부재 152 .. 구동 풀리
154 ... 모터 200 ... 수술용 도구
330,331 ... 이동 부재 312,314,333 ... 이동 제한 부재
420,421 ... 엔코더10 ... surgical robots 30, 31 ... driving robots
100 ... Robot operating device 140 ... Robot arm
151a, 151b ... extension member 152 .. drive pulley
154 ... motor 200 ... surgical tool
330, 331 ... movable member 312, 314, 333 ... movable restricting member
420,421 ... Encoder

Claims

A flexible elongate member for transmitting power to the surgical tool,
A drive pulley for winding a part of the extension member while rotating in one direction or another direction and for pulling out another part, or for pulling out the part of the extension member and winding the other part,
A moving member mechanically coupled to the driving pulley so as to be moved in one direction or another direction in conjunction with rotation of the driving pulley in one direction or another direction;
And a movement restricting member for restricting a movement path of the movable member to a predetermined range before the extension member wound around the drive pulley is completely released so as to limit the amount of rotation of the drive pulley.

The method according to claim 1,
The moving member includes:
Wherein the driving pulley is screwed to the rotating shaft of the driving pulley so that the driving pulley is moved in the longitudinal direction of the rotating shaft of the driving pulley in accordance with the rotation of the driving pulley.

The method according to claim 1,
Wherein the driving pulley is rotated a plurality of times within a moving range of the moving member,
And a linear encoder capable of detecting the position of the moving member.

The method according to claim 1,
And a worm coupled to the drive pulley and rotated together,
The moving member includes:
And a worm gear coupled to the worm.

5. The method of claim 4,
Wherein the driving pulley is rotated a plurality of times within a moving range of the moving member,
And a rotary encoder capable of detecting the position of the moving member.

A surgical robot having a driving device for a surgical robot according to any one of claims 1 to 5.

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