KR20100008946A

KR20100008946A - Surgery robot system and method for operating it

Info

Publication number: KR20100008946A
Application number: KR1020080069585A
Authority: KR
Inventors: 이민규; 최승욱
Original assignee: (주)미래컴퍼니
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2008-07-17
Publication date: 2010-01-27
Also published as: KR101004690B1

Abstract

PURPOSE: A robot system for surgery and a driving method thereof are provided to secure stability of an operation by interrupting the power supply to a slave robot when the communication is not connected between a slave transceiver and a master transceiver. CONSTITUTION: A master system(110) and a slave system(120) are connected to a network(130). The master system includes a master robot(113) and a master transceiver(116). The master robot generates a device control signal. The master transceiver transmits the device control signal of the master robot to a slave transceiver(126). The slave system includes a slave robot(123), the slave transceiver, and a power control system(129). The slave robot is operated with the device control signal of the master robot. The power control system controls the power applied to the slave robot.

Description

수술용 로봇 시스템 및 그 구동 방법{Surgery robot system and Method for operating it}Surgical robot system and method for operating it

본 발명은 수술용 로봇 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a surgical robot system.

의학적으로 수술이란 피부나 점막, 기타 조직을 의료 기계를 사용하여 자르거나 째거나 조작을 가하여 병을 고치는 것을 말한다. 이러한 수술 중 개복수술은 복강이나 안면의 피부(skin)를 갈라서 열고 그 내부에 있는 기관 등을 치료, 성형하거나 제거하는 수술에 해당한다.Medically, surgery refers to healing a disease by cutting, slitting, or manipulating skin, mucous membranes, or other tissues with a medical device. Laparoscopic surgery during this operation corresponds to surgery to split the abdominal cavity or the skin of the face (skin), and to treat, shape or remove the organs therein.

특히, 개복수술 등을 시술할 때에는, 피부를 절개하여 들어 올림으로써 피부와 조직 사이에 소정의 공간이 형성되도록 한 후, 그 공간을 통해 수술 행위를 수행하게 된다. 따라서 개복수술은 상처가 많이 나기 때문에 수술 후 치유가 더디는 문제점이 있어서, 현재 복강경 수술이 주목받고 있다. 일반적으로 복강경 수술은 환자의 복부에 작은 구멍을 뚫은 후 이 구멍을 통해 복강의 수술부위를 관찰하면서 수술하는 방식으로, 담낭제거술, 충수돌기 절제술, 위절제술, 대장절제술 등 의 외과 수술과 비뇨기과 및 산부인과 영역등에서도 널리 이용되고 있다. 이는 신체의 내부기관을 화상 진단하는 장비로서 통상적으로 소형 카메라가 형성된 기기로 신체, 내부기관에 삽입하여 소형카메라 등으로부터 검출된 화상정보를 외부에 설치된 모니터를 통해서 관찰 할 수 있게 되어 있다.In particular, when performing a laparotomy or the like, a predetermined space is formed between the skin and the tissue by cutting off the skin and then performing a surgical operation through the space. Therefore, laparotomy is a problem that is slow to heal after surgery because a lot of wounds, laparoscopic surgery is currently attracting attention. In general, laparoscopic surgery is performed by observing the surgical site of the abdominal cavity through a small hole in the patient's abdomen and performing surgery. It is widely used in the field. This is a device for diagnosing the internal organs of the body, and is a device in which a small camera is formed, and thus it is possible to observe image information detected from a small camera by inserting the body and the internal organs through a monitor installed outside.

또한, 최근 환자에게 접근하기 어려운 환경, 예를 들면, 전장, 우주선, 전문 의료진의 접근 불능 등의 환경에서 원격 수술 시스템을 이용하여 원격수술이 수행되고 있다. 이는 통신을 이용하여 의사가 원격에서 마스터 로봇을 조작함으로써 환자가 위치한 슬레이브 로봇을 제어하여 수술을 수행하는 것이다. 이 경우 슬레이브 로봇은 마스터 로봇의 제어 신호에 의해 작동하기 때문에 마스터 로봇과 슬레이브 로봇 간 통신 상태의 체크가 매우 중요하다. 현재 원격 수술 시 수술 환경에 적합하게 통신 장애에 대처할 수 있는 시스템을 제시할 필요성이 대두되고 있다. In addition, in recent years, remote surgery has been performed using a remote surgery system in an environment inaccessible to the patient, for example, the battlefield, spacecraft, inaccessibility of medical professionals. This is to perform the operation by controlling the slave robot where the patient is located by remotely manipulating the master robot using communication. In this case, because the slave robot is operated by the control signal of the master robot, it is very important to check the communication status between the master robot and the slave robot. At present, the necessity of presenting a system that can cope with communication failures appropriately for the surgical environment during remote surgery is emerging.

본 발명은 원격 수술 시 통신 장애에도 불구하고 안전하게 수술을 수행할 수 있는 수술용 로봇 시스템 및 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to provide a surgical robot system and a driving method thereof that can safely perform the operation despite the communication failure during remote surgery.

또한, 본 발명은 원격 수술 시 수술 환경에 적합하게 통신 장애를 극복하기 위한 수술용 로봇 시스템 및 그 구동 방법을 제공하기 위한 것이다. In addition, the present invention is to provide a surgical robot system and a driving method thereof for overcoming communication obstacles suitable for a surgical environment during remote surgery.

본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems other than the present invention will be easily understood through the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 장치 제어 신호를 생성하는 마스터(master) 로봇, 마스터 로봇에서 생성된 장치 제어 신호를 슬레이브(slave) 송수신부에 송신하는 마스터 송수신부, 마스터 송수신부로부터 장치 제어 신호를 수신하는 슬레이브 송수신부, 장치 제어 신호에 상응하여 조작되는 슬레이브 로봇, 마스터 송수신부와 슬레이브 송수신부의 통신 연결 여부에 따라 슬레이브 로봇에 인가되는 전원을 제어하는 전원 제어부를 포함하는 수술용 로봇 시스템이 제공된다. According to an aspect of the present invention, a master robot for generating a device control signal, a master transceiver for transmitting a device control signal generated by the master robot to a slave transceiver, the device control signal from the master transceiver A surgical robot system is provided that includes a slave slave transceiver to receive, a slave robot operated in response to a device control signal, and a power controller to control power applied to the slave robot according to whether the master transceiver and the slave transceiver communicate with each other. .

전원 제어부는 마스터 송수신부와 슬레이브 송수신부 간 미리 설정된 시간만큼 통신이 연결되지 않으면, 슬레이브 로봇에 인가되는 전원을 차단할 수 있다. If the communication is not connected for a predetermined time between the master transceiver and the slave transceiver, the power controller may cut off the power applied to the slave robot.

또한, 전원 제어부는 마스터 송수신부와 슬레이브 송수신부 간 통신이 재개되는 경우 슬레이브 로봇에 전원을 인가할 수 있다. The power controller may apply power to the slave robot when communication between the master transceiver and the slave transceiver is resumed.

여기서, 전원 제어부는 마스터 송수신부와 슬레이브 송수신부 간 송수신되며 통신 연결 상태를 나타내는 통신 연결 식별자에 의해 통신 연결 여부를 판단할 수 있고, 전원 제어부는 슬레이브 송수신부에 결합될 수 있다. Herein, the power control unit may determine whether a communication connection is performed by a communication connection identifier indicating a communication connection state between the master transceiver and the slave transceiver, and the power controller may be coupled to the slave transceiver.

또한, 슬레이브 로봇은, 수술 환자의 피부와 조직 사이에 삽입되어 수술을 수행하는 수술용 로봇, 수술용 로봇이 수행하는 수술 부위의 이미지를 생성하여 전송하는 복강경을 포함할 수 있다. In addition, the slave robot may include a surgical robot inserted between the skin and tissue of the surgical patient to perform the surgery, and a laparoscope for generating and transmitting an image of the surgical site performed by the surgical robot.

본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템은 슬레이브 로봇에 인가되는 전원이 차단되는 경우 슬레이브 송수신부 및 전원 제어부에 전원을 인가하는 대기 전력 인가부를 더 포함할 수 있다. Surgical robot system according to an embodiment of the present invention may further include a standby power applying unit for applying power to the slave transceiver and the power control unit when the power applied to the slave robot is cut off.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 유무선 통신으로 연결된 마스터 로봇과 슬레이브 로봇을 포함하는 수술용 로봇 시스템의 구동 방법에 있어서, 마스터(master) 로봇이 장치 제어 신호를 생성하는 단계, 마스터 로봇에 결합된 마스터 송수신부가 장치 제어 신호를 슬레이브(slave) 송수신부에 송신하는 단계, 슬레이브 송수신부가 마스터 송수신부로부터 장치 제어 신호를 수신하는 단계, 슬레이브 로봇을 장치 제어 신호에 상응하여 조작하는 단계, 슬레이브 송수신부에 결합하는 전원 제어부가 마스터 송수신부와 슬레이브 송수신부의 통신 연결 여부에 따라 슬레이브 로봇에 인가되는 전원을 제어하는 단계를 포함하는 수술용 로봇 시스템의 구동 방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, in the method for driving a surgical robot system comprising a master robot and a slave robot connected by wired or wireless communication, the step of generating a device control signal by a master robot, the master coupled to the master robot Transmitting / receiving a device control signal to a slave transceiver by a transceiver, receiving a device control signal from a slave transceiver by a master transceiver, manipulating a slave robot according to the device control signal, coupling to a slave transceiver There is provided a driving method of a surgical robot system comprising the step of controlling the power applied to the slave robot according to whether or not the communication between the master transceiver and the slave transceiver.

전원 제어 단계는, 마스터 송수신부와 슬레이브 송수신부 간 통신 연결 여부를 판단하는 단계, 통신이 연결되지 않은 경우 단절 지속 시간을 산출하는 단계, 단절 지속 시간이 미리 설정된 시간이 되는 경우 슬레이브 로봇에 인가되는 전원을 차단하는 단계를 더 포함할 수 있다. The power control step may include determining whether a communication connection between the master transceiver and the slave transceiver is performed, calculating a disconnection duration when communication is not connected, and applying the slave duration to the slave robot when the disconnection duration becomes a preset time. It may further comprise the step of shutting off the power.

전원 제어 단계는, 마스터 송수신부와 슬레이브 송수신부 간 통신이 재개되는 경우 슬레이브 로봇에 전원을 인가하는 단계를 더 포함할 수 있다. The power control step may further include applying power to the slave robot when communication between the master transceiver and the slave transceiver is resumed.

또한, 전원 제어 단계는, 전원 제어부가 전원 제어시 마스터 송수신부와 슬레이브 송수신부 간 송수신되며 통신 연결 상태를 나타내는 통신 연결 식별자에 의해 통신 연결 여부를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 미리 설정된 시간은 5초 내지 20초일 수 있다. The power control step may further include determining, by the power control unit, whether the communication connection is performed by a communication connection identifier indicating a communication connection state between the master transceiver and the slave transceiver during power control. Here, the preset time may be 5 seconds to 20 seconds.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.

본 발명에 따른 수술용 로봇 시스템 및 그 구동 방법은 원격 수술 시 통신 장애에도 불구하고 안전하게 수술을 수행할 수 있으며, 수술 환경에 적합하게 통신 장애를 극복할 수 있는 효과가 있다. Surgical robot system and its driving method according to the present invention can safely perform the operation despite the communication failure during remote surgery, there is an effect that can overcome the communication failure to suit the surgical environment.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.As the invention allows for various changes and numerous embodiments, particular embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the written description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이 해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when a component is said to be "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in between.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in the commonly used dictionaries should be construed as having meanings consistent with the meanings in the context of the related art and shall not be construed in ideal or excessively formal meanings unless expressly defined in this application. Do not.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same components regardless of reference numerals will be given the same reference numerals and duplicate description thereof will be omitted. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known technology may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 블록 구성도이다. 도 1을 참조하면, 마스터 로봇(113), 마스터 송수신부(116)를 포함하는 마스터(master) 시스템(110), 슬레이브 로봇(123), 전원 제어 시스템(129), 슬레이브 송수신부(126)를 포함하는 슬레이브(slave) 시스템(120) 및 네트워크(130)가 도시된다. 1 is a block diagram of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a master robot 113, a master system 110 including a master transceiver 116, a slave robot 123, a power supply control system 129, and a slave transceiver 126 are described. Slave system 120 and network 130 are shown to be included.

수술용 로봇 시스템에서 마스터 시스템(110)과 슬레이브(slave) 시스템(120)은 네트워크(130)에 의해 연결된다. 네트워크(130)는 유무선 통신 시스템이 될 수 있으며, 마스터 시스템(110)과 슬레이브(slave) 시스템(120)이 이격된 거리는 통신 시스템에 결합되는 한 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 마스터 시스템(110)과 슬레이브(slave) 시스템(120)은 서로 다른 국가에 위치할 수도 있다. In the surgical robot system, the master system 110 and the slave system 120 are connected by the network 130. The network 130 may be a wired or wireless communication system, and the distance between the master system 110 and the slave system 120 is not particularly limited as long as it is coupled to the communication system. For example, the master system 110 and the slave system 120 may be located in different countries.

수술을 집도하는 사용자, 예를 들면, 의사는 마스터 시스템(110)에서 마스터 로봇(113)을 사용하여 슬레이브 로봇(123)을 조작한다. 마스터 로봇(113)은 사용자의 조작에 상응하여 슬레이브 로봇(123)을 제어할 수 있는 장치 제어 신호를 생성한다. 수술이 복강경 수술인 경우 마스터 로봇(113)은 수술을 수행하는 메인암(main arm)과 복강경을 조작하는 서브암(sub arm)을 포함할 수 있다. A user conducting surgery, for example, a doctor, manipulates slave robot 123 using master robot 113 in master system 110. The master robot 113 generates a device control signal capable of controlling the slave robot 123 according to a user's manipulation. When the operation is laparoscopic surgery, the master robot 113 may include a main arm for performing the surgery and a sub arm for manipulating the laparoscope.

전원 제어 시스템(129)은 마스터 송수신부(116)와 슬레이브 송수신부(126)가 연결되어 있는지 판단한 후 통신이 단절된 경우 전원을 차단하는 기능을 수행한다. 마스터 로봇(113)의 장치 제어 신호를 받지 못한 상태에서 슬레이브 로봇(123)이 작동되면 수술이 제대로 수행될 수 없고 환자에게 위험한 상황이 초래될 수 있으므로, 전원 차단이 필요하다. 전원 제어 시스템(129)은 통신이 미리 설정된 시간만큼 지속하여 단절되는지 판단하여 해당 시간만큼 통신이 단절되면 슬레이브 로봇(123)의 전원을 차단한다. The power control system 129 determines whether the master transceiver 116 and the slave transceiver 126 are connected and then performs a function of shutting off power when communication is lost. If the slave robot 123 is operated in a state in which the device control signal of the master robot 113 is not received, the operation may not be performed properly and a dangerous situation may be caused to the patient. The power control system 129 determines whether the communication is disconnected continuously for a predetermined time and cuts off the power of the slave robot 123 when the communication is disconnected for the corresponding time.

전원 차단을 위해 마스터 송수신부(116)와 슬레이브 송수신부(126)는 특정 식별자를 송수신해서 통신 연결 상태를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 마스터 송수신부(116)와 슬레이브 송수신부(126)는 서로 통신 연결 상태를 확인하기 위해서 미리 설정된 주기로 통신 연결 식별자를 교환할 수 있다. In order to shut down the power, the master transceiver 116 and the slave transceiver 126 may transmit and receive a specific identifier to indicate a communication connection state. For example, the master transceiver 116 and the slave transceiver 126 may exchange communication connection identifiers at predetermined intervals in order to check a communication connection state with each other.

이상에서 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템을 일반적으로 도시한 블록 구성도를 설명하였으며, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 수술용 로봇 시스템을 구체적인 실시예를 기준으로 설명하기로 한다. 본 발명이 이러한 실시예에 한정되지 않음은 당연하다.The block diagram illustrating a surgical robot system according to an embodiment of the present invention has been described above. Hereinafter, the surgical robot system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. Shall be. It is obvious that the present invention is not limited to these examples.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 구현도이다. 도 2를 참조하면, 마스터 조작대(210), 마스터 송수신부(220), 모니터(225), 마스터 로봇(230), 네트워크(240), 슬레이브 시스템(250), 슬레이브 로봇(260), 수술 환자(270)가 도시된다. 2 is an implementation diagram of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, a master operating table 210, a master transceiver 220, a monitor 225, a master robot 230, a network 240, a slave system 250, a slave robot 260, a surgical patient 270 is shown.

수술을 집도하는 사용자는 마스터 조작대(210)에 마련된 마스터 로봇(230)을 조작함으로서 슬레이브 로봇(260)이 조작될 수 있도록 한다. 사용자는 한손 또는 양손으로 마스터 로봇(230) 및 이에 부착된 버튼을 이용하여 슬레이브 로봇(260)의 위치 이동, 회전, 절단 작업 등을 수행한다. 수술 과정에서 수술 부위를 시각적으로 확인하기 위해 복강경(laparoscope)이 삽입될 수 있다. 복강경은 수술 부위에 가장 근접하게 삽입될 수 있다. A user performing surgery may operate the slave robot 260 by manipulating the master robot 230 provided in the master operating table 210. The user performs a position movement, rotation, and cutting operation of the slave robot 260 by using one or both hands using the master robot 230 and buttons attached thereto. A laparoscope may be inserted to visually identify the surgical site during the procedure. Laparoscopy may be inserted closest to the surgical site.

사용자는 슬레이브 로봇(260)이 위치한 수술실 내부를 촬영한 영상을 모니터(225)로 보면서 마스터 로봇(230)을 조작할 수 있다. 수술실 촬영을 위한 카메라(미도시)는 수술실 내의 중요한 장면을 선별하여 촬영할 수 있다. 또한, 모니터(225)는 복강경이 촬영한 복강 내의 영상도 출력할 수 있다. The user may manipulate the master robot 230 while watching the image of the inside of the operating room where the slave robot 260 is located on the monitor 225. A camera (not shown) for operating room photography may select and photograph an important scene in the operating room. In addition, the monitor 225 may output an image in the abdominal cavity taken by the laparoscope.

모니터(225)는 하나의 영상만을 출력하거나 또는 복수의 영상을 출력할 수 있다. 후자의 경우 모니터(225)는 환자의 상태를 나타내는 지표, 예를 들면, 맥박, 혈압, 호흡, 체온 등과 같은 정보를 같이 출력할 수 있다. The monitor 225 may output only one image or a plurality of images. In the latter case, the monitor 225 may output an indicator indicating a patient's condition, for example, information such as pulse rate, blood pressure, respiration, and body temperature.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 마스터 로봇(230)이 동시에 하나의 슬레이브 시스템(250)을 제어할 수 있다. 예를 들면, 하나의 마스터 로봇(230)이 슬레이브 로봇(260)을 조종하여 수술을 수행하고, 다른 마스터 로봇(230)은 슬레이브 시스템(250)에 결합한 복강경을 조종하며, 또 다른 마스터 로봇(230)은 슬레이브 시스템(250)에 결합된 기기를 이용하여 기타 보조의가 수행하는 흡인(suction), 세척(irrigation) 등과 같은 작업을 수행할 수도 있다. 또한, 사용자의 전문성에 맞도록, 수술현장에서 하나의 마스터 로봇(230)이 슬레이브 로봇(260)을 조종하여 수술을 수행하고, 고난도 수술이 요구되는 시점에서 다른 마스터 로봇(230)에 슬레이브 시스템(250)의 제어권이 전달될 수도 있다. Meanwhile, according to another exemplary embodiment of the present invention, the plurality of master robots 230 may control one slave system 250 at the same time. For example, one master robot 230 controls the slave robot 260 to perform surgery, the other master robot 230 controls the laparoscope coupled to the slave system 250, and another master robot 230. ) May perform tasks such as suction, cleaning, etc. performed by other assistants using a device coupled to the slave system 250. In addition, to match the user's professionalism, one master robot 230 at the operating site to control the slave robot 260 to perform the operation, when a high-level surgery is required to the other master robot 230 in the slave system ( Control of 250 may be transferred.

이를 위해, 복수의 마스터 로봇(230)과 슬레이브 시스템(250)의 통신에 보안기술이 적용될 수 있다. 즉, 하나의 슬레이브 시스템(250)에 복수의 마스터 로봇(230)이 접속하기 때문에 접속하는 사람이 누구인지, 권한은 어떠한지 확인할 필요가 있다. 통신 보안기술은, 예를 들면, 식별(Identification), 인증(Authentication), 인가(Authorization), 기밀성(Confidentiality), 무결성(Integrity), 감사 증적(Audit Trail)과 같은 기능을 필요로 할 수 있다. To this end, a security technology may be applied to the communication between the plurality of master robot 230 and the slave system 250. That is, since a plurality of master robots 230 are connected to one slave system 250, it is necessary to check who is connecting and what the authority is. Communication security techniques may require functionality such as, for example, identification, authentication, authorization, confidentiality, integrity, audit trail.

식별(Identification)은 사용자 ID 또는 지문인식/홍채인식 등과 같은 바이오 인식기능을 통해 "누가" (어떤 사용자가) 접속하는지를 확인하는 과정이다. 인증(Authentication)은 접속한 사용자가 "진짜"인지 확인하는 과정이다. 비밀번호나 지문인식을 통해 사용자가 진짜인지를 확인하는 것은 물론, 병원/원격지에 여러 개의 마스터 로봇(230)이 있는 경우 어느 마스터 로봇(230)에서 접근하는지를 제어하기 위해 사용자가 지정된 장치로부터 접속하는지를 확인하는 노드 인증(Node Authentication)도 포함할 수 있다. 이 때 전자인증서를 사용하여 상호 확인할 수도 있다. Identification is the process of identifying "who" (which user) accesses through biometrics such as user ID or fingerprint / iris recognition. Authentication is the process of verifying that the connected user is "real". In addition to confirming whether the user is real through password or fingerprint recognition, if there are multiple master robots 230 in a hospital / remote location, check whether the user is connected from a designated device to control which master robot 230 is accessed. Node Authentication may also be included. At this time, you can also check each other using an electronic certificate.

인가(Authorization)는 접근한 사용자가 집도를 할 권한이 있는지, 복강경만 움직일 수 있는지 등, 어떤 권한을 가지고 있는지 확인하는 과정이다. 기밀성(Confidentiality)은 마스터 로봇(230)과 슬레이브 시스템(250) 간의 통신을 암호화하여 중간에서 내용을 알아볼 수 없도록 하는 기술과 관련된다. 다양한 암호화 기법이 사용될 수 있음은 물론 VPN (Virtual Private Network) 을 사용할 수도 있다.Authorization is the process of checking whether an accessing user has authority, such as whether he or she has permission to move, only the laparoscope can move. Confidentiality relates to a technology that encrypts the communication between the master robot 230 and the slave system 250 so that content cannot be seen in the middle. Various encryption techniques can be used, as well as a virtual private network (VPN).

무결성(Integrity)은 마스터 로봇(230)과 슬레이브 시스템(250) 간의 통신이 무결한지를 보증하기 위한 과정으로, 전자서명(Digital signature)과 같은 기술이 사용될 수 있단. PKI(Public Key Infrastructure) 방식의 전자인증서를 사용할 수도 있다. 감사 증적(Audit Trail)은 마스터 로봇(230)과 슬레이브 시스템(250)의 모든 동작상황을 로그 형태로 관리하는 과정이다. 로그를 자체 저장할 수도 있고, 로그를 로그 서버로 전송할 수도 있다. 로그 형태는 단순 텍스트(text) 파일일 수도 있으며 XML 문서일 수도 있고, 제3의 다른 형태일 수도 있다. Integrity is a process for ensuring that the communication between the master robot 230 and the slave system 250 is intact, and a technology such as a digital signature may be used. It is also possible to use a public key infrastructure (PKI) electronic certificate. Audit trail is a process of managing all the operating conditions of the master robot 230 and the slave system 250 in a log form. You can save the log itself or send the log to the log server. The log form may be a simple text file, an XML document, or a third form.

슬레이브 시스템(250)은 슬레이브 송수신부, 전원 제어 시스템, 슬레이브 로봇을 포함할 수 있다. 이하에서 슬레이브 시스템(250)에 대해서 자세히 설명한다. The slave system 250 may include a slave transceiver, a power supply control system, and a slave robot. Hereinafter, the slave system 250 will be described in detail.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 슬레이브 시스템의 블록 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브 시스템(250)은 통신 연결 판단부(323), 전원 제어부(326), 대기 전력 인가부(329)를 포함하는 전원 제어 시스템(320)과 슬레이브 송수신부(310)를 포함할 수 있다. 3 is a block diagram of a slave system of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a slave system 250 according to an embodiment of the present invention includes a power control system 320 including a communication connection determination unit 323, a power control unit 326, and a standby power applying unit 329. The slave transceiver 310 may be included.

통신 연결 판단부(323)는 슬레이브 송수신부(310)와 결합하여 통신 상태를 체크할 수 있다. 통신 연결 판단부(323)는 슬레이브 송수신부(310) 내부에 마련될 수도 있고, 별도의 모듈로 구현될 수도 있다. 다만, 양자 모두 체크된 통신 상태를 전원 제어부(326)에 전달함으로써 전원 제어부(326)가 슬레이브 로봇(260)에 인가되는 전원의 차단 여부를 판단할 수 있도록 한다. The communication connection determiner 323 may check the communication state in combination with the slave transceiver 310. The communication connection determiner 323 may be provided inside the slave transceiver 310 or may be implemented as a separate module. However, by transmitting the checked communication state to the power control unit 326, the power control unit 326 may determine whether the power applied to the slave robot 260 is cut off.

통신 연결 판단부(323)는 마스터 송수신부와 슬레이브 송수신부 간 통신 연결 여부를 판단하고, 만일 통신이 연결되지 않은 경우 단절 지속 시간을 산출한다. 이후 통신 연결 판단부(323)는 단절 지속 시간이 미리 설정된 시간이 되는 경우 해당 정보를 전원 제어부(326)에 제공한다. 전원 제어부(326)는 통신 연결 판단부(323)로부터 수신한 정보가 단절 지속 시간이 미리 설정된 시간보다 크다는 정보인 경우 슬레이브 로봇(260)에 인가되는 전원을 차단한다. The communication connection determination unit 323 determines whether a communication connection between the master transceiver and the slave transceiver is performed, and calculates a disconnection duration if communication is not connected. Thereafter, the communication connection determination unit 323 provides the corresponding information to the power control unit 326 when the disconnection duration becomes a preset time. The power control unit 326 cuts off the power applied to the slave robot 260 when the information received from the communication connection determination unit 323 is information that the disconnection duration time is greater than a preset time.

여기서, 미리 설정된 시간은 원격 수술시 통신이 단절되면 위험해지는 시간으로 설정될 수 있다. 예를 들면, 미리 설정된 시간은 5초 내지 20초일 수 있다. 즉, 5초와 20초 사이로 설정된 시간 동안 통신이 단절되는 경우 전원 제어부(326)는 슬레이브 로봇(260)에 인가되는 전원을 차단할 수 있다. Here, the preset time may be set to a time that becomes dangerous when communication is disconnected during remote surgery. For example, the preset time may be 5 seconds to 20 seconds. That is, when the communication is disconnected for a time set between 5 seconds and 20 seconds, the power control unit 326 may cut off the power applied to the slave robot 260.

전원 제어부(326)는 통신 연결 판단부(323)에서 미리 설정된 시간 동안 통신 단절이 지속되는 경우 슬레이브 로봇(260)의 전원을 차단한다. 이 경우 슬레이브 로봇(260)에 인가되는 전원과 그 외 슬레이브 송수신부(310), 통신 연결 판단부(323), 전원 제어부(326)에 인가되는 전원의 소스는 서로 다르게 구현될 수 있다. 따라서 전자의 전원만 차단함으로써 통신 재개 시 슬레이브 로봇(260)에 다시 전원이 인가되도록 한다. 대기 전력 인가부(329)는 슬레이브 로봇(260)에 인가되는 전원이 차단되는 경우 슬레이브 송수신부(310) 및 전원 제어부(326)에 전원을 인가할 수 있다. The power control unit 326 cuts off the power of the slave robot 260 when the communication disconnection continues for a predetermined time in the communication connection determination unit 323. In this case, the power applied to the slave robot 260 and the other sources of the power applied to the slave transmission / reception unit 310, the communication connection determination unit 323, and the power control unit 326 may be implemented differently. Therefore, only the electronic power is cut off so that the power is again supplied to the slave robot 260 when communication resumes. When the power applied to the slave robot 260 is cut off, the standby power applying unit 329 may apply power to the slave transmission / reception unit 310 and the power control unit 326.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템이 수행하는 방법의 흐름도이다.4 is a flowchart of a method performed by a surgical robot system according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하의 단계는 수술 시작 또는 수술 진행 중에 수행될 수 있다. 후자의 경우 예를 들면, 마스터 로봇(230)에 결합된 마스터 송수신부(220)가 마스터 로봇(230)에서 생성된 장치 제어 신호를 슬레이브 송수신부(310)에 송신하고, 슬레이브 송수신부(310)가 마스터 송수신부(220)로부터 장치 제어 신호를 수신하여 슬레이브 로봇(260)을 조작하는 일련의 과정을 수행한 후 이하의 단계가 수행될 수 있다. The following steps can be performed during the start of the surgery or during the procedure. In the latter case, for example, the master transceiver 220 coupled to the master robot 230 transmits the device control signal generated by the master robot 230 to the slave transceiver 310, the slave transceiver 310 After receiving a device control signal from the master transceiver 220 and performing a series of processes for manipulating the slave robot 260, the following steps may be performed.

단계 S410에서, 슬레이브 송수신부(310) 또는 통신 연결 판단부(323)는 슬레이브 송수신부(310)와 마스터 송수신부(220)가 통신 연결 상태인지 판단한다. 이러한 통신 연결 판단 단계는 수술이 시작되는 시점뿐만 아니라 수술이 진행되고 있는 상태에서도 계속적으로 수행된다. In operation S410, the slave transceiver 310 or the communication connection determiner 323 determines whether the slave transceiver 310 and the master transceiver 220 are in a communication connection state. The communication connection determination step is continuously performed not only at the time when the operation is started, but also while the operation is in progress.

만일, 슬레이브 송수신부(310)와 마스터 송수신부(220) 간 통신이 정상적으로 연결된 경우 공급되는 전원은 계속 유지된다(S420). 하지만, 슬레이브 송수신부(310)와 마스터 송수신부(220) 간 통신이 미리 설정된 시간동안 단절된 경우 전원 제어부(326)는 슬레이브 로봇(260)에 인가되는 전원을 차단한다(S430). If the communication between the slave transceiver 310 and the master transceiver 220 is normally connected, the supplied power is maintained (S420). However, when the communication between the slave transceiver 310 and the master transceiver 220 is disconnected for a preset time, the power controller 326 cuts off the power applied to the slave robot 260 (S430).

단계 S440에서 통신 연결 판단부(323)는 슬레이브 송수신부(310)와 마스터 송수신부(220) 간 통신 재개 여부를 주기적으로 체크한다. 단계 S450에서 통신 연결 판단을 한 후 만일 통신이 아직 재개되지 않은 상태인 경우 다시 계속적으로 통신 재개 체크를 한다. In operation S440, the communication connection determination unit 323 periodically checks whether communication between the slave transceiver 310 and the master transceiver 220 is resumed. After the communication connection is determined in step S450, if communication has not been resumed yet, the communication resume check is continued again.

반면, 통신 연결 판단 후 슬레이브 송수신부(310)와 마스터 송수신부(220) 간 정상적으로 통신이 연결되는 경우 통신 연결 판단부(323)는 통신 연결 메시지를 전원 제어부(326)에 전달한다. 전원 제어부(326)는 통신 연결 메시지를 수신한 후 슬레이브 로봇(260)에 전원을 인가한다. On the other hand, when communication is normally connected between the slave transceiver 310 and the master transceiver 220 after the communication connection is determined, the communication connection determination unit 323 transmits a communication connection message to the power control unit 326. The power control unit 326 applies power to the slave robot 260 after receiving the communication connection message.

그 외 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템에 대한 임베디드 시스템, O/S 등의 공통 플랫폼 기술과 통신 프로토콜, I/O 인터페이스 등 인터페이스 표준화 기술 및 엑추에이터, 배터리, 카메라, 센서 등 부품 표준화 기술 등에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.In addition, common platform technologies such as embedded systems and O / S for surgical robot systems, communication protocols, interface standardization technologies such as I / O interfaces, and component standardization technologies such as actuators, batteries, cameras, and sensors according to an embodiment of the present invention. Detailed description thereof will be omitted.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템이 수행하는 방법은 기록매체에 저장된 후 소정의 장치, 예를 들면, 컴퓨터와 결합하여 수행될 수 있다. 여기서, 기록매체는 하드 디스크, 비디오 테이프, CD, VCD, DVD와 같은 자기 또는 광 기록매체이거나 또는 오프라인 또는 온라인 상에 구축된 클라이언트 또는 서버 컴퓨터의 데이터베이스일 수도 있다.The method of the surgical robot system according to the embodiment of the present invention described above may be performed in combination with a predetermined device, for example, a computer, after being stored in a recording medium. Here, the recording medium may be a magnetic or optical recording medium such as a hard disk, a video tape, a CD, a VCD, a DVD, or a database of a client or server computer built offline or online.

상기한 바에서, 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템은 복강경 수술 및 로봇암의 구성을 일 실시예에 따라 기술하였으나, 반드시 이에 한정될 필요는 없고, 상기 로봇암의 형태와 수술 방식에 차이가 있더라고 전체적인 작용 및 효과에는 차이가 없다면 이러한 다른 구성은 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있으며, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.In the above, the surgical robot system according to an embodiment of the present invention described the configuration of the laparoscopy surgery and the robot arm according to one embodiment, but is not necessarily limited to this, the shape and the surgical method of the robot arm If there is a difference and there is no difference in the overall operation and effect, such other configuration may be included in the scope of the present invention, and those of ordinary skill in the art, the spirit and scope of the present invention described in the claims below It will be understood that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope thereof.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 블록 구성도. 1 is a block diagram of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 구현도.2 is an implementation diagram of a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템의 슬레이브 시스템의 블록 구성도. Figure 3 is a block diagram of a slave system of the surgical robot system according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 수술용 로봇 시스템이 수행하는 방법의 흐름도. 4 is a flow chart of a method performed by a surgical robot system according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

110 : 마스터 시스템 113 : 마스터 로봇110: master system 113: master robot

116 : 마스터 송수신부 120, 250 : 슬레이브 시스템116: master transceiver 120, 250: slave system

123 : 슬레이브 로봇 126, 310 : 슬레이브 송수신부123: slave robot 126, 310: slave transceiver

129 : 전원 제어 시스템 130 : 네트워크129: power control system 130: network

320 : 전원 제어 시스템 323 : 통신 연결 판단부320: power control system 323: communication connection determination unit

326 : 전원 제어부 329 : 대기 전력 인가부 326: power control unit 329: standby power applying unit

Claims

장치 제어 신호를 생성하는 마스터(master) 로봇;A master robot for generating device control signals;

상기 마스터 로봇에서 생성된 장치 제어 신호를 슬레이브(slave) 송수신부에 송신하는 마스터 송수신부;A master transceiver for transmitting a device control signal generated by the master robot to a slave transceiver;

상기 마스터 송수신부로부터 상기 장치 제어 신호를 수신하는 슬레이브 송수신부;A slave transceiver which receives the device control signal from the master transceiver;

상기 장치 제어 신호에 상응하여 조작되는 슬레이브 로봇; 및A slave robot operated in response to the device control signal; And

상기 마스터 송수신부와 상기 슬레이브 송수신부의 통신 연결 여부에 따라 상기 슬레이브 로봇에 인가되는 전원을 제어하는 전원 제어부를 포함하는 수술용 로봇 시스템. Surgical robot system including a power control unit for controlling the power applied to the slave robot according to whether the communication between the master transceiver and the slave transceiver.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 전원 제어부는 상기 마스터 송수신부와 상기 슬레이브 송수신부 간 미리 설정된 시간만큼 통신이 연결되지 않으면, 상기 슬레이브 로봇에 인가되는 전원을 차단하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템. And the power control unit cuts off the power applied to the slave robot when communication is not established for a predetermined time between the master transceiver and the slave transceiver.

제2항에 있어서, The method of claim 2,

상기 미리 설정된 시간은 5초 내지 20초인 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템. The preset time is a surgical robot system, characterized in that 5 to 20 seconds.

제2항에 있어서, The method of claim 2,

상기 전원 제어부는 상기 마스터 송수신부와 상기 슬레이브 송수신부 간 통신이 재개되는 경우 상기 슬레이브 로봇에 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템. And the power controller applies power to the slave robot when communication between the master transceiver and the slave transceiver is resumed.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 전원 제어부는 상기 마스터 송수신부와 상기 슬레이브 송수신부 간 송수신되며 통신 연결 상태를 나타내는 통신 연결 식별자에 의해 상기 통신 연결 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템. The power control unit is a surgical robot system, characterized in that the communication between the transmission and reception between the master transceiver and the slave transceiver and the communication connection identifier indicating a communication connection status.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 전원 제어부는 슬레이브 송수신부에 결합되는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템. The power control unit is a surgical robot system, characterized in that coupled to the slave transceiver.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 슬레이브 로봇은, The slave robot,

수술 환자의 피부와 조직 사이에 삽입되어 수술을 수행하는 수술용 로봇; 및A surgical robot inserted between the skin and tissue of the surgical patient to perform the surgery; And

상기 수술용 로봇이 수행하는 수술 부위의 이미지를 생성하여 전송하는 복강경을 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템. Surgical robot system comprising a laparoscopic to generate and transmit an image of the surgical site performed by the surgical robot.

제1항에 있어서, The method of claim 1,

상기 슬레이브 로봇에 인가되는 전원이 차단되는 경우 상기 슬레이브 송수신부 및 상기 전원 제어부에 전원을 인가하는 대기 전력 인가부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템. Surgical robot system further comprises a standby power applying unit for applying power to the slave transceiver and the power control unit when the power applied to the slave robot is cut off.

유무선 통신으로 연결된 마스터 로봇과 슬레이브 로봇을 포함하는 수술용 로봇 시스템의 구동 방법에 있어서, In the driving method of a surgical robot system comprising a master robot and a slave robot connected by wired or wireless communication,

상기 마스터(master) 로봇이 장치 제어 신호를 생성하는 단계;Generating a device control signal by the master robot;

상기 마스터 로봇에 결합된 마스터 송수신부가 상기 장치 제어 신호를 슬레이브(slave) 송수신부에 송신하는 단계;Transmitting, by a master transceiver coupled to the master robot, the device control signal to a slave transceiver;

상기 슬레이브 송수신부가 상기 마스터 송수신부로부터 상기 장치 제어 신호 를 수신하는 단계;Receiving, by the slave transceiver, the device control signal from the master transceiver;

상기 슬레이브 로봇을 상기 장치 제어 신호에 상응하여 조작하는 단계; 및Manipulating the slave robot corresponding to the device control signal; And

상기 슬레이브 송수신부에 결합하는 전원 제어부가 상기 마스터 송수신부와 상기 슬레이브 송수신부의 통신 연결 여부에 따라 상기 슬레이브 로봇에 인가되는 전원을 제어하는 단계를 포함하는 수술용 로봇 시스템의 구동 방법. And controlling, by a power controller coupled to the slave transceiver, power applied to the slave robot according to whether the master transceiver is connected to the slave transceiver.

제9항에 있어서, The method of claim 9,

상기 전원 제어 단계는, The power control step,

상기 마스터 송수신부와 상기 슬레이브 송수신부 간 통신 연결 여부를 판단하는 단계;Determining whether communication is established between the master transceiver and the slave transceiver;

상기 통신이 연결되지 않은 경우 단절 지속 시간을 산출하는 단계; 및Calculating a disconnection duration if the communication is not connected; And

상기 단절 지속 시간이 미리 설정된 시간이 되는 경우 상기 슬레이브 로봇에 인가되는 전원을 차단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템의 구동 방법. And cutting off the power applied to the slave robot when the disconnection duration time becomes a preset time.

제10항에 있어서, The method of claim 10,

상기 미리 설정된 시간은 5초 내지 20초인 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템의 구동 방법. The preset time is a driving method of the surgical robot system, characterized in that 5 seconds to 20 seconds.

제10항에 있어서, The method of claim 10,

상기 전원 제어 단계는, The power control step,

상기 마스터 송수신부와 상기 슬레이브 송수신부 간 통신이 재개되는 경우 상기 슬레이브 로봇에 전원을 인가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템의 구동 방법. And when the communication between the master transceiver and the slave transceiver is resumed, applying power to the slave robot.

제9항에 있어서, The method of claim 9,

상기 전원 제어 단계는, The power control step,

상기 전원 제어시 상기 마스터 송수신부와 상기 슬레이브 송수신부 간 송수신되며 통신 연결 상태를 나타내는 통신 연결 식별자에 의해 상기 통신 연결 여부를 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수술용 로봇 시스템의 구동 방법. And determining whether the communication connection is performed by a communication connection identifier indicating a communication connection state between the master transceiver and the slave transceiver during the power control.