KR101787265B1 - A positioning arm - Google Patents
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Abstract
일 실시 예에 따르면, 위치 조절 암은, 베이스; 상기 베이스에 대하여 제 1 회전 축을 기준으로 회전 가능한 롤링 바디(rolling body); 상기 롤링 바디에 대하여 상기 제 1 회전 축과 교차되는 방향으로 길게 배치되는 제 2 회전 축을 기준으로 회전 가능한 피치 링크(pitching link); 상기 롤링 바디에 대하여 상기 제 1 회전 축 및 상기 제 2 회전 축과 교차되는 방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이더; 상기 베이스 및 상기 슬라이더 사이에 연결되고, 상기 롤링 바디의 회전 운동에 따라서, 상기 슬라이더가 상기 롤링 바디에 대하여 슬라이딩 되게 하는 운동 변환 모듈; 및 상기 슬라이더 및 상기 피치 링크 사이에 연결되고, 적어도 일부가 탄성을 갖는 재질로 형성되는 탄성 모듈을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the positioning arm comprises: a base; A rolling body rotatable relative to the base about a first rotational axis; A pitching link rotatable relative to the rolling body about a second axis of rotation that is disposed long in a direction intersecting the first axis of rotation; A slider slidable relative to the rolling body in a direction intersecting the first rotation axis and the second rotation axis; A motion converting module coupled between the base and the slider and adapted to cause the slider to slide with respect to the rolling body in accordance with rotational motion of the rolling body; And an elastic module connected between the slider and the pitch link, the elastic module at least partially formed of a material having elasticity.
Description
아래의 설명은 위치 조절 암에 관한 것이다.The following description relates to the positioning arm.
의료 분야, 산업 분야 등 다양한 분야에서, 로봇이 사용되어 오고 있다. 예를 들면, 의료 분야에서는, 수술 로봇 시스템의 슬레이브(Slave) 시스템의 일부로, 수술 도구(surgical instrument) 및 로봇 암(robot arm)의 위치를 자유롭고 안정적으로 위치시켜줄 수 있는 위치 조절 암(positioning arm)을 포함하는 지지 장치가 사용되고 있다. Robots have been used in various fields such as medical field and industrial field. For example, in the medical field, a positioning arm, which is part of a slave system of a surgical robot system and can position a surgical instrument and a robot arm freely and stably, Is used.
회전 2자유도가 존재하는 위치 조절 암은 일반적으로 많이 사용되며, 복강경 수술 로봇, 다빈치 시스템(Da Vinci system) 등 수술 로봇 등에서 널리 사용된다. 위와 같은 위치 조절 암의 자중, 또는 위치 조절 암에 로딩(loading)되는 인스트루먼트(instrument) 등의 무게는, 위치 조절 암의 조인트에 작용하여 중력 토크를 발생시킨다. 이러한 중력 토크는 위치 조절 암의 자세를 변경시킬 수 있으므로, 위치 조절 암의 자세를 일정하게 유지하기 위하여는 일정한 힘을 지속적으로 작용할 필요가 있다. 예를 들어, 사용자가 위치 조절 암을 버티는 힘을 제공하거나, 모터 등의 액추에이터를 이용하여 지속적인 토크를 제공하거나, 브레이크를 이용하여 고정할 수 있다. Positioning arms with two degrees of freedom are commonly used, and are widely used in surgical robots such as laparoscopic surgery robots and da Vinci systems. The weight of the position adjusting arm or the weight of the instrument loaded in the position adjusting arm acts on the joint of the position adjusting arm to generate a gravity torque. Since the gravity torque can change the posture of the position adjusting arm, it is necessary to constantly operate a constant force in order to keep the posture of the position adjusting arm constant. For example, the user can provide a force to hold the position adjusting arm, use an actuator such as a motor to provide a constant torque, or can be fixed using a brake.
그러나 위치 조절 암의 무게로 인하여, 사용자가 이러한 힘을 지속적으로 제공하면서 수술 작업을 수행하는 것은 매우 어렵고, 위치 조절 암을 지탱할 수 있는 무게에 한계가 있었다. 또한, 모터 등의 액추에이터를 이용한다 하더라도 과도한 부하가 걸리는 문제가 있었으며, 이를 극복하기 위하여 가격이 비싸고 부피가 커지며, 부피에 비하여 비효율적이라는 문제가 있었다. 브레이크를 이용하여 고정하는 방법의 경우, 브레이크를 풀고 조이는 과정이 요구되어 사용 편의성이 떨어지고 또한, 위치 조절 암의 위치를 조절하기 위하여 브레이크를 풀었을 때, 여전히 위치 조절 암의 무게를 사람이 견뎌야 하는 문제가 있었다. 따라서, 위치 조절 암의 자중을 보상하기 위한 중력 보상 수단이 요구되어 왔다. However, due to the weight of the position adjustment arm, it is very difficult for the user to perform the surgical operation while continuously providing such force, and there is a limit to the weight that can support the position adjustment arm. In addition, even if an actuator such as a motor is used, there is a problem that an excessive load is applied. In order to overcome this problem, there has been a problem that the price is high, the volume is large, and it is inefficient compared with the volume. In the case of using a brake, it is necessary to unfasten and tighten the brake to reduce the usability. Also, when the brake is loosened to adjust the position of the position adjusting arm, There was a problem. Therefore, a gravity compensating means for compensating the self weight of the position adjusting arm has been required.
실시 예의 목적은, 적어도 2방향 이상의 회전 자유도를 가지며, 중력 보상 메커니즘을 이용하여, 작은 힘으로도 조작할 수 있는 위치 조절 암을 제공하는 것이다. It is an object of the embodiments to provide a position adjustment arm that has a rotational degree of freedom in at least two directions and which can also be operated with a small force using a gravity compensation mechanism.
일 실시 예에 따르면, 위치 조절 암은, 베이스; 상기 베이스에 대하여 제 1 회전 축을 기준으로 회전 가능한 롤링 바디(rolling body); 상기 롤링 바디에 대하여 상기 제 1 회전 축과 교차되는 방향으로 길게 배치되는 제 2 회전 축을 기준으로 회전 가능한 피치 링크(pitching link); 상기 롤링 바디에 대하여 상기 제 1 회전 축 및 상기 제 2 회전 축과 교차되는 방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이더; 상기 베이스 및 상기 슬라이더 사이에 연결되고, 상기 롤링 바디의 회전 운동에 따라서, 상기 슬라이더가 상기 롤링 바디에 대하여 슬라이딩 되게 하는 운동 변환 모듈; 및 상기 슬라이더 및 상기 피치 링크 사이에 연결되고, 적어도 일부가 탄성을 갖는 재질로 형성되는 탄성 모듈을 포함할 수 있다.According to one embodiment, the positioning arm comprises: a base; A rolling body rotatable relative to the base about a first rotational axis; A pitching link rotatable relative to the rolling body about a second axis of rotation that is disposed long in a direction intersecting the first axis of rotation; A slider slidable relative to the rolling body in a direction intersecting the first rotation axis and the second rotation axis; A motion converting module coupled between the base and the slider and adapted to cause the slider to slide with respect to the rolling body in accordance with rotational motion of the rolling body; And an elastic module connected between the slider and the pitch link, the elastic module at least partially formed of a material having elasticity.
상기 운동 변환 모듈은, 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 스카치 요크(scotch youke) 메커니즘을 포함할 수 있다. The motion converting module may include a scotch youke mechanism for converting the rotational motion into a linear motion.
상기 운동 변환 모듈은, 상기 베이스에 고정되는 돌기 형상의 제 1 가이드; 및 상기 슬라이더에 고정되며, 상기 제 1 가이드가 삽입되는 캠(cam) 형상의 제 2 가이드를 포함할 수 있다. The motion converting module may include: a protrusion-shaped first guide fixed to the base; And a cam-shaped second guide fixed to the slider and having the first guide inserted therein.
상기 제 1 가이드는, 상기 제 1 회전 축에 대하여 상기 베이스로부터 수직한 방향으로 이격 배치될 수 있다. The first guide may be spaced apart from the base in a direction perpendicular to the first axis of rotation.
상기 제 2 가이드의 캠 형상은, 직선 형상을 갖거나, 상기 제 1 회전 축으로부터 상기 제 1 가이드까지의 거리를 반지름으로 하는 가상의 원의 곡률 반경보다 더 큰 곡률 반경을 갖는 곡선 형상을 가질 수 있다. The cam shape of the second guide may have a straight shape or may have a curved shape having a radius of curvature larger than a radius of curvature of an imaginary circle having a radius from the first rotation axis to the first guide have.
상기 탄성 모듈은, 상기 슬라이더에 연결되는 와이어; 및 일단이 상기 와이어에 연결되고, 타단이 상기 피치 링크에 연결되는 탄성 부재를 포함할 수 있다.The elastic module includes: a wire connected to the slider; And an elastic member having one end connected to the wire and the other end connected to the pitch link.
상기 피치 링크는, 상기 와이어를 양쪽에서 지지하며, 상기 와이어가 상기 피치 링크 상의 특정한 지점을 경유하여 상기 슬라이더로 연장되도록 하는 한 쌍의 가이드 아이들러를 더 포함할 수 있다. The pitch link may further include a pair of guide idlers that support the wire on both sides and allow the wire to extend to the slider via a particular point on the pitch link.
상기 피치 링크가 지면에 대하여 수직한 평면 상에 배치될 때의 롤링 각도를 0도라고 할 때, 상기 제 1 회전 축으로부터 상기 제 2 가이드까지의 거리는, 상기 롤링 각도가 0도인 자세에서 최대가 되고, 상기 롤링 각도의 절대값이 커질수록 감소될 수 있다.Wherein a distance from the first rotation axis to the second guide becomes a maximum at a position where the rolling angle is 0 degrees when the pitch angle of the pitch link is 0 degrees when the pitch link is disposed on a plane perpendicular to the paper surface, As the absolute value of the rolling angle becomes larger, it can be reduced.
상기 제 1 회전 축으로부터 상기 제 2 가이드까지의 거리는, 상기 롤링 각도가 90도인 자세에서 최소가 될 수 있다. The distance from the first rotation axis to the second guide can be minimized in the attitude in which the rolling angle is 90 degrees.
상기 피치 링크가 상기 롤링 바디에 대하여 수직한 자세에서의 피치 각도를 0도라고 할 때, 상기 탄성 모듈의 탄성 위치 에너지(elastic potential energy)는, 상기 피치 각도가 0도인 점에서 최소가 될 수 있다.The elastic potential energy of the elastic module may be minimized at the point where the pitch angle is 0 degrees when the pitch angle of the pitch link is 0 degree in a vertical posture with respect to the rolling body.
상기 피치 링크가 지면에 대하여 수직한 평면상에 배치될 때의 롤링 각도를 0도라고 할 때, 상기 피치 링크의 회전 각도 변화에 따른 상기 탄성 모듈의 탄성 위치 에너지의 변화 폭은 상기 롤링 각도가 0도일 때 최대가 될 수 있다.And the rolling angle of the pitch link is 0 degree when the pitch link is disposed on a plane perpendicular to the paper surface, the variation width of the elasticity position energy of the elasticity module in accordance with the rotation angle change of the pitch link, When it can be maximum.
상기 롤링 각도가 증가할수록, 상기 피치 링크의 회전 각도 변화에 따른 상기 탄성 모듈의 탄성 위치 에너지의 변화 폭은 감소될 수 있다. As the rolling angle increases, the variation width of the elastic position energy of the elastic module in accordance with the rotation angle change of the pitch link can be reduced.
상기 롤링 각도가 90도일 때, 상기 피치 링크의 회전 각도 변화에 따른 상기 탄성 모듈의 탄성 위치 에너지의 변화 폭은 0이 될 수 있다.When the rolling angle is 90 degrees, the variation width of the elastic position energy of the elastic module according to the rotation angle change of the pitch link may be zero.
상기 슬라이더는, 상기 탄성 모듈의 단부가 고정되고, 상기 슬라이더의 본체에 대하여 회전 가능하게 설치될 수 있다.The slider may be installed such that an end of the elastic module is fixed and rotatable with respect to the main body of the slider.
상기 피치 링크가 지면에 대하여 수직한 평면상에 배치될 때의 롤링 각도를 0도라고 할 때, 상기 롤링 각도가 90도일 때, 상기 고정 아이들러는, 상기 제 2 회전 축 상에 위치할 수 있다. The fixed idler may be located on the second rotation axis when the rolling angle is 90 degrees when the pitch angle when the pitch link is disposed on a plane perpendicular to the paper is 0 degree.
상기 피치 링크는, 상기 롤링 바디에 회전 가능하게 연결되는 제 1 피치 링크; 및 상기 제 1 피치 링크와 평행하며, 상기 롤링 바디에 회전 가능하게 연결되는 제 2 피치 링크를 포함하고, 상기 위치 조절 암은, 상기 제 1 피치 링크 및 제 2 피치 링크에 연결되며, 상기 제 1 피치 링크의 회전 축 및 상기 제 2 피치 링크의 회전 축을 연결하는 가상의 선과 평행한 연결 링크를 더 포함할 수 있다. The pitch link comprising: a first pitch link rotatably connected to the rolling body; And a second pitch link that is parallel to the first pitch link and is rotatably connected to the rolling body, the position adjustment arm being connected to the first pitch link and the second pitch link, And a connection link parallel to the virtual line connecting the rotation axis of the pitch link and the rotation axis of the second pitch link.
상기 연결 링크는, 상기 피치 링크에 회전 가능하게 연결되는 제 1 연결 링크; 및 상기 제 1 연결 링크와 평행하며, 상기 피치 링크에 회전 가능하게 연결되는 제 2 연결 링크를 포함할 수 있다. The connecting link includes: a first connecting link rotatably connected to the pitch link; And a second connection link parallel to the first connection link and rotatably connected to the pitch link.
상기 제 1 회전 축 및 제 2 회전 축은 동일한 평면상에서 교차될 수 있다. The first rotation axis and the second rotation axis may intersect on the same plane.
일 실시 예에 따르면, 위치 조절 암은, 베이스; 상기 베이스에 대하여 롤링 회전 가능한 롤링 바디(rolling body); 상기 롤링 바디에 대하여 피치 회전 가능한 피치 링크(pitching link); 상기 롤링 바디에 대하여 상하 방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이더; 및 일단이 상기 슬라이더에 연결되고, 타단이 상기 피치 링크에 연결되어, 상기 피치 링크의 회전 축에 걸리는 중력 토크를 보상하기 위한 탄성력을 제공하는 탄성 모듈을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the positioning arm comprises: a base; A rolling body rotatable about the base; A pitching link capable of pitch rotation relative to the rolling body; A slider vertically slidable with respect to the rolling body; And an elasticity module having one end connected to the slider and the other end connected to the pitch link to provide an elastic force for compensating for the gravity torque applied to the rotational axis of the pitch link.
일 실시 예에 따르면, 위치 조절 암은, 베이스; 상기 베이스에 대하여 롤링 회전 가능한 롤링 바디(rolling body); 상기 롤링 바디에 대하여 피치 회전 가능한 피치 링크(pitching link); 상기 롤링 바디의 롤링 회전 각도에 대응하여, 상기 롤링 바디에 대하여 상하 방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이더; 및 일단이 상기 슬라이더에 연결되고, 타단이 상기 피치 링크에 연결되는 탄성 모듈을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the positioning arm comprises: a base; A rolling body rotatable about the base; A pitching link capable of pitch rotation relative to the rolling body; A slider slidable in a vertical direction with respect to the rolling body, corresponding to a rolling rotation angle of the rolling body; And an elastic module having one end connected to the slider and the other end connected to the pitch link.
실시 예에 따른 위치 조절 암에 의하면, 적어도 2방향 이상의 회전 자유도를 가지며, 위치 조절 암에 걸리는 부하 토크에 대한 중력 보상 메커니즘을 이용하여 작은 힘으로도 조작할 수 있다. The position adjusting arm according to the embodiment has a rotational freedom of at least two directions and can be operated with a small force using a gravity compensation mechanism for a load torque applied to the position adjusting arm.
구체적으로 위치 조절 암은, 피치(pitch) 및 롤(roll) 방향, 즉, 적어도 2 회전 자유도로 동작할 수 있다. 위치 조절 암의 피치 각도에 따라서 피치 링크에 연결된 탄성 모듈이 신축되어 탄성 위치 에너지가 변화되므로, 피치 방향의 부하 토크에 대한 보상 토크의 크기가 조절될 수 있다. 또한, 위치 조절 암의 롤링 각도에 따라서 탄성 모듈의 신축 범위가 조절되어 결과적으로 피치 각도 변화에 따른 탄성 위치 에너지의 변화율이 달라지므로, 롤링 각도의 영향을 고려한 피치 방향의 부하 토크에 대한 보상 토크가 조절될 수 있다. 다시 말하면, 위치 조절 암은, 피치 각도 변화 및 롤링 각도 변화 모두에 연동하여 적절한 보상 토크를 제공할 수 있다. Specifically, the position adjustment arm can operate in the pitch and roll directions, that is, at least two rotation degrees of freedom. The elasticity module connected to the pitch link is expanded and contracted according to the pitch angle of the position adjustment arm to change the elastic position energy so that the magnitude of the compensation torque for the load torque in the pitch direction can be adjusted. In addition, since the elastic range of the elastic module is adjusted in accordance with the rolling angle of the position adjusting arm, and consequently the rate of change of the elastic position energy according to the pitch angle change is changed, the compensation torque for the load torque in the pitch direction, Lt; / RTI > In other words, the position adjustment arm can provide an appropriate compensation torque in conjunction with both the pitch angle change and the rolling angle change.
한편, 부하 토크 및 보상 토크 사이에 일부 차이가 발생하더라도, 부품 간에 발생되는 마찰력에 의해서, 또는, 사용자 또는 액추에이터에 의해 제공되는 토크에 의해서, 해당 차이만큼의 토크만 제공하여 위치 조절 암의 자세를 유지할 수 있으므로, 사용자 또는 액추에이터에 걸리는 부하를 최소로 할 수 있다. 결과적으로, 전체 시스템의 소형화가 가능하고 비용적 측면에서 유리한 장점을 갖는다. On the other hand, even if some difference occurs between the load torque and the compensating torque, by the frictional force generated between the parts, or by the torque provided by the user or the actuator, only the torque corresponding to the difference is provided, So that the load on the user or the actuator can be minimized. As a result, it is possible to downsize the entire system and has advantages in terms of cost.
위와 같은 중력 보상 메커니즘을 이용한 위치 조절 암을 수술에 이용할 경우, 수술 중 갑작스러운 동력 전달 문제(power failure)가 발생하더라도, 환자를 해하지 않고 정지된 상태를 유지할 수 있으며, 수술 전 수술 로봇의 자세를 잡기 위해서 의사가 로봇을 편하게 움직일 수 있게 된다. When the positioning arm using the above gravity compensation mechanism is used for surgery, even if a sudden power failure occurs during operation, the patient can be kept stationary without harming the patient. In order to catch, the doctor can move the robot comfortably.
도 1은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 사시도이다.
도 2는 도 1의 우측면도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암 중 연결 링크 등을 생략한 도면이다.
도 4는 도 3의 정면도이다.
도 5는 일 실시 예에 따른 슬라이더를 확대하여 나타내는 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 일부에 대한 도면이다.
도 7은 도 6에서 제 1 피치 링크가 45도 회전된 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 일 실시 예에 따른 운동 변환 모듈을 나타내는 도면이다.
도 9는 도 8에서 롤링 바디가 45도 회전된 상태를 나타내는 도면이다.
도 10은 도 8에서 롤링 바디가 90도 회전된 상태를 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 롤링 각도가 0도이고, 피치 각도가 45도일 때의 상태를 나타내는 도면이다.
도 12는 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 롤링 각도가 45도이고, 피치 각도가 45도일 때의 상태를 나타내는 도면이다.
도 13은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 롤링 각도가 90도이고, 피치 각도가 45도일 때의 상태를 나타내는 도면이다.
도 14는 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 롤링 각도가 90도이고, 피치 각도가 0도일 때의 상태를 나타내는 도면이다.
도 15는 일 실시 예에 따른 위치 조절 암에서, 피치 링크의 회전 축에 걸리는 중력 토크의 값을 피치 각도 및 롤링 각도의 변화에 따라 나타내는 그래프이다.
도 16은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암에서, 탄성 모듈이 피치 링크의 회전 축에 작용하는 보상 토크의 값을 피치 각도 및 롤링 각도의 변화에 따라 나타내는 그래프이다.
도 17은 도 15 및 도 16에 각각 도시한 중력 토크 및 보상 토크의 차이를 피치 각도 및 롤링 각도의 변화에 따라 나타내는 그래프이다.
도 18 및 도 19는 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 RCM(remote center of motion) 포인트를 설명하기 위한 도면이다.1 is a perspective view of a position adjusting arm according to an embodiment.
2 is a right side view of Fig.
3 is a view illustrating a position control arm according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a front view of Fig.
5 is an enlarged view of a slider according to an embodiment.
6 is a view of a portion of a position adjustment arm according to one embodiment.
FIG. 7 is a view showing a state in which the first pitch link is rotated by 45 degrees in FIG.
8 is a block diagram of a motion transformation module according to an embodiment.
FIG. 9 is a view showing a state in which the rolling body is rotated by 45 degrees in FIG.
FIG. 10 is a view showing a state in which the rolling body is rotated 90 degrees in FIG.
11 is a view showing a state when the rolling angle of the position adjusting arm according to the embodiment is 0 degrees and the pitch angle is 45 degrees.
12 is a view showing a state where the rolling angle of the position adjusting arm according to an embodiment is 45 degrees and the pitch angle is 45 degrees.
13 is a view showing a state where the rolling angle of the position adjusting arm according to the embodiment is 90 degrees and the pitch angle is 45 degrees.
14 is a view showing a state in which the rolling angle of the position adjusting arm according to the embodiment is 90 degrees and the pitch angle is 0 degrees.
15 is a graph showing the value of the gravity torque applied to the rotation axis of the pitch link in the position adjusting arm according to the embodiment, according to the change of the pitch angle and the rolling angle.
16 is a graph showing the value of the compensation torque acting on the rotation axis of the pitch link in the position adjusting arm according to the embodiment, according to the change of the pitch angle and the rolling angle.
17 is a graph showing the difference between the gravity torque and the compensation torque shown in Figs. 15 and 16, respectively, in accordance with the change of the pitch angle and the rolling angle.
FIGS. 18 and 19 are views for explaining remote center of motion (RCM) points of a position adjusting arm according to an embodiment.
이하, 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였음에 유의해야 한다. 또한, 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to exemplary drawings. It should be noted that, in adding reference numerals to the constituent elements of each of the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals even though they are shown in different drawings. In the following description of the embodiments, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the best of an understanding clear.
또한, 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. In describing the components of the embodiment, terms such as first, second, A, B, (a), and (b) may be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;
어느 하나의 실시 예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시 예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시 예에 기재한 설명은 다른 실시 예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The components included in any one embodiment and the components including common functions will be described using the same names in other embodiments. Unless otherwise stated, the description of any one embodiment may be applied to other embodiments, and a detailed description thereof will be omitted in the overlapping scope.
도 1은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 사시도이고, 도 2는 도 1의 우측면도이다.FIG. 1 is a perspective view of a position adjusting arm according to one embodiment, and FIG. 2 is a right side view of FIG. 1. FIG.
도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시 예에 따른 위치 조절 암(1)은, 수술용 인스트루먼트(I) 등 각종 필요한 도구의 위치를 조절하기 위한 것이다. 위치 조절 암(1)은, 제 1 회전 축(Axis 1)을 기준으로 회전되는 롤링 동작 및 제 2 회전 축(Axis 2)을 기준으로 피치 동작을 할 수 있다. 다시 말하면, 위치 조절 암(1)은, 적어도 2 회전 자유도를 가질 수 있다. 이하 도 1을 초기 상태라고 할 때, 제 1 회전 축(Axis 1)의 반시계 방향으로 롤링 바디(11)가 회전된 각도를 롤링 각도(θ_r), 제 2 회전 축(Axis 2)의 반시계 방향으로 피치 링크(12)가 회전된 각도를 피치 각도(θ_p)라고 정의하고 설명하기로 한다. 1 and 2, the
위치 조절 암(1)은, 베이스(10), 롤링 바디(11), 롤링 모터(M), 피치 링크(12), 슬라이더(13), 운동 변환 모듈(14), 탄성 모듈(15) 및 연결 링크(16)를 포함할 수 있다.The
베이스(10)는, 수술대 등의 대상체에 연결되며, 위치 조절 암(1)의 동작의 기준이 될 수 있다. 베이스(10)는, 예를 들어, 대상체에 고정되거나, 슬라이딩 가능하게 연결되거나, 회전 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 베이스(10)는, 제 1 회전 축(Axis 1) 및 제 2 회전 축(Axis 2)에 교차되는 방향의 회전 축을 기준으로 회전 가능하도록 대상체에 연결될 수 있다. 이 경우, 위치 조절 암(1)은 3 회전 자유도를 가질 수 있다. The
롤링 바디(11)는, 베이스(10)에 대하여 롤링 회전될 수 있다. 롤링 바디(11)는, 베이스(10)에 대하여 제 1 회전 축(Axis 1)을 기준으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 제 1 회전 축(Axis 1)은, 예를 들면, 베이스(10)와 평행할 수 있다. The rolling
롤링 모터(M)는, 롤링 바디(11)를 제 1 회전 축(Axis 1)을 기준으로 회전시킬 수 있다. 롤링 모터(M)는, 롤링 바디(11)의 회전 축(Axis 1)에 걸리는 중력 토크를 보상하기 위한 동력을 제공할 수 있다. The rolling motor M can rotate the rolling
피치 링크(12)는, 롤링 바디(11)에 대하여 피치 회전될 수 있다. 피치 링크(12)는, 롤링 바디(11)에 대하여 제 1 회전 축(Axis 1)과 교차되는 방향으로 길게 배치되는 제 2 회전 축(Axis 2)을 기준으로 회전 가능하게 연결될 수 있다. 예를 들면, 제 2 회전 축(Axis 2)은, 제 1 회전 축(Axis 1)과 수직한 방향으로 배치될 수 있다. 제 2 회전 축(Axis 2)은, 제 1 회전 축(Axis 1)과 동일한 평면 상에서 배치될 수도 있다. 다만, 제 2 회전 축(Axis 2)은, 제 1 회전 축(Axis 1)과 반드시 동일한 평면상에 배치되어야 하는 것은 아님을 밝혀둔다. The
슬라이더(13)는, 롤링 바디(11)의 롤링 회전 각도에 대응하여 움직일 수 있다. 예를 들어, 슬라이더(13)는, 롤링 바디(11)에 대하여 제 1 회전 축(Axis 1) 및 제 2 회전 축(Axis 2)과 교차되는 방향으로 슬라이딩 가능하도록 설치될 수 있다. 예를 들어, 슬라이더(13)는, 롤링 바디(11)에 대하여 상하 방향으로 슬라이딩될 수 있다. The
운동 변환 모듈(14)은, 베이스(10) 및 슬라이더(13) 사이에 연결되고, 롤링 바디(11)의 회전 운동에 따라서, 슬라이더(13)가 롤링 바디(11)에 대하여 슬라이딩 되도록 할 수 있다. 다시 말하면, 운동 변환 모듈(14)은, 롤링 바디(11)의 회전 운동을, 슬라이더(13)의 직선 운동으로 변환시킬 수 있다. 예를 들어, 운동 변환 모듈(14)은, 본 명세서의 도면들에 개시된 바와 같이, 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 스카치 요크(scotch youke) 메커니즘일 수 있다. 다른 예로, 운동 변환 모듈(14)은 랙앤피니언(rack and pinion) 구조를 가질 수도 있다. 본 발명에 있어서, 운동 변환 모듈(14)은, 회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 구조라면 어느 것이라도 가능하며, 운동 변환 모듈(14)의 종류가 제한되는 것은 아님을 밝혀둔다. 이하 운동 변환 모듈(14)이 스카치 요크 메커니즘인 경우를 예시적으로 설명하기로 한다.The
운동 변환 모듈(14)은, 베이스(10)에 고정되는 돌기 형상의 제 1 가이드(141)와, 슬라이더(13)에 고정되며 제 1 가이드(141)가 삽입되는 캠(cam) 형상의 제 2 가이드(142)를 포함할 수 있다. 제 1 가이드(141)는, 제 1 회전 축(Axis 1)에 대하여 베이스(10)로부터 수직한 방향으로 이격 배치될 수 있다. 다시 말하면, 제 1 가이드(141)의 돌출 방향을 제 3 축(Axis 3)이라고 할 때, 제 3 축(Axis 3)은, 제 1 회전 축(Axis 1)으로부터 일정한 편심 거리(e)를 가질 수 있다. 제 3 축(Axis 3)은, 제 1 회전 축(Axis 1)과 평행할 수 있다. 한편, 도시한 바와 달리, 제 1 가이드(141) 및 제 2 가이드(142)는, 각각 슬라이더(13) 및 베이스(10)에 고정될 수도 있을 것이며, 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.The
탄성 모듈(15)은, 위치 조절 암(1)의 피치 각도 및 롤링 각도에 대응하여, 피치 링크(12)의 회전 축(Axis 2)에 걸리는 중력 토크를 보상하기 위한 탄성력을 제공할 수 있다. 탄성 모듈(15)의 일단은 슬라이더(13)에 연결되고, 타단은 피치 링크(12)에 연결될 수 있다. 다시 말하면, 탄성 모듈(15)은, 슬라이더(13) 및 피치 링크(12) 사이에 연결되고, 적어도 일부가 탄성을 갖는 재질로 형성될 수 있다. 탄성 모듈(15)에 대하여는, 도 3 등을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. The
연결 링크(16)는, 피치 링크(12)에 대하여 회전 가능하게 연결될 수 있다. The connecting
도 3은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암 중 연결 링크 등을 생략한 도면이고, 도 4는 도 3의 정면도이다. 도 3 및 도 4는 일 실시 예에 따른 탄성 모듈(15)의 이해를 돕기 위한 도면이다. FIG. 3 is a view illustrating a position control arm according to an embodiment of the present invention; FIG. 4 is a front view of FIG. 3; FIGS. 3 and 4 are views for facilitating understanding of the
도 3 및 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 따른 탄성 모듈(15)은, 탄성 부재(151), 와이어(152), 연결부(153) 및 고정부(154)를 포함할 수 있다.3 and 4, the
탄성 부재(151)의 일단은 연결부(153)를 통하여 와이어(152)에 연결되고, 타단은 고정부(154)를 통하여 피치 링크(12)에 연결될 수 있다. One end of the
와이어(152)의 일단은 슬라이더(13)에 연결되고, 타단은 연결부(153)를 통하여 탄성 부재(151)에 연결될 수 있다. 와이어(152)는, 예를 들어, 장력에 대하여 강성한 스틸 등의 재질으로 형성될 수 있다. One end of the
연결부(153)는, 피치 링크(12)에 대하여 슬라이딩 가능하게 연결될 수 있다. 고정부(154)는, 피치 링크(12)에 고정될 수 있다. 피치 링크(12)의 회전 축을 기준으로, 연결부(153)는, 고정부(154)보다 더 먼 위치에 배치될 수 있다. The connecting
위와 같은 구조에 의하면, 와이어(152)에 인가되는 장력에 의해, 연결부(153)가 피치 링크(12)에 대하여 슬라이딩되고, 연결부(153)의 슬라이딩 운동에 따라서, 탄성 부재(151)의 길이가 변화될 수 있다. 위와 같은 과정에서 발생되는 탄성 부재(151)의 탄성 복원력은, 후술하는 바와 같이, 피치 링크(12)의 회전 축에 걸리는 중력 토크를 보상하는 힘을 제공할 수 있다. The connecting
한편, 이상의 탄성 모듈(15)은 하나의 예시에 불과하며, 탄성 모듈(15)의 구조가 반드시 위와 같이 제한되는 것은 아님을 밝혀둔다. 예를 들어, 연결부(153) 없이, 와이어(152)가 탄성 부재(151)에 직접 연결될 수도 있으며, 고정부(154) 없이, 탄성 부재(151)가 피치 링크(12)에 직접 연결될 수도 있다. 또한, 탄성 모듈(15)은, 예를 들면, 고무줄 등과 같은 하나의 탄성체로 구성될 수도 있을 것이다. On the other hand, the above-described
피치 링크(12)는, 제자리 회전 가능하게 설치되는 가이드 아이들러(1211)를 포함할 수 있다. 가이드 아이들러(1211)는, 와이어(152)를 지지하며, 와이어(152)가 피치 링크(12) 상의 특정한 지점을 경유하여 슬라이더(13)로 연장되게 할 수 있다. 한 쌍의 아이들러(1211)는, 와이어(152)를 중심으로 양쪽에 각각 배치될 수 있다. The
위와 같은 구조에 의하면, 피치 링크(12)가 회전될 때, 와이어(152)가 가이드 아이들러(1211)를 따라서 부드럽게 이동될 수 있으며, 와이어(152)가 꺾이는 지점에서 과도한 피로가 걸리지 않도록 할 수 있다. According to the above structure, when the
도 5는 일 실시 예에 따른 슬라이더를 확대하여 나타내는 도면이다.5 is an enlarged view of a slider according to an embodiment.
도 5를 참조하면, 일 실시 예에 따른 슬라이더(13)는, 슬라이더(13)의 본체에 대하여 제자리 회전 가능하게 설치되는 고정 아이들러(131)를 포함할 수 있다. 고정 아이들러(131)에는 탄성 모듈(15)의 단부, 예를 들면, 와이어(152)의 단부가 고정될 수 있다. Referring to FIG. 5, the
위와 같은 구조에 의하면, 피치 링크(12)가 회전될 때, 와이어(152)에 작용하는 장력의 방향에 대응하여 고정 아이들러(131)가 회전될 수 있다. According to the above structure, when the
도 6은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 일부에 대한 도면이고, 도 7은 도 6에서 제 1 피치 링크가 45도 회전된 상태를 나타내는 도면이다. 도 6 및 도 7은 롤링 각도(θ_r)가 0도일 때를 기준으로, 피치 각도(θ_p)가 각각 0도 및 45도인 경우를 도시한 것이다.FIG. 6 is a view of a portion of a position adjusting arm according to an embodiment, and FIG. 7 is a view illustrating a state in which the first pitch link is rotated by 45 degrees in FIG. Figs. 6 and 7 show the case where the pitch angle? _P is 0 degree and 45 degrees, respectively, when the rolling angle? R is 0 degree.
먼저 도 6과 같이, 피치 링크(12)가 롤링 바디(11)에 대하여 수직한 자세에서의 피치 각도(θ_p)는 0도라고 할 수 있다. 이 경우, 피치 링크(12)의 무게 중심은, 피치 링크(12)의 회전 축(Axis 2)에 대하여 수직한 방향에 위치하므로, 피치 링크(12)가 피치 링크(12)의 회전 축(Axis 2)에 작용하는 중력 토크는, 피치 방향에 대하여 균형을 이루게 된다. 따라서, 별도의 보상 토크가 작용하지 않더라도, 피치 링크(12)가 롤링 바디(11)에 대하여 수직한 자세를 유지할 수 있다. 위와 같은 상태에서, 고정 아이들러(131) 및 가이드 아이들러(1211) 사이의 거리는 최소가 되므로, 탄성 모듈(15)의 탄성 위치 에너지는 최소가 될 수 있다. First, as shown in Fig. 6, the pitch angle? P in a posture in which the
다음으로 도 7과 같이, 피치 각도(θ_p)가 45도인 경우, 피치 링크(12)의 무게 중심은 피치 링크(12)의 회전 축(Axis 2)에 대하여 좌측(도 7 기준)에 위치하므로, 반시계 방향의 중력 토크가 작용하게 된다. 피치 각도(θ_p)가 0~90도 사이에서 증가할수록 중력 토크의 크기는 커지게 된다. 7, when the pitch angle? P is 45 degrees, the center of gravity of the
한편, 피치 링크(12)의 회전 축(Axis 2)으로부터 고정 아이들러(131)까지의 이격 거리(d)가 존재하는 이상, 피치 각도(θ_p)가 증가함에 따라서, 탄성 모듈(15)의 단부가 고정된 고정 아이들러(131)로부터 가이드 아이들러(1211)까지의 거리는 증가된다. 따라서, 탄성 모듈(15)의 길이 변화량이 점차 증가되면서, 탄성 모듈(15)의 탄성 복원력에 의하여, 와이어(151)에 걸리는 장력 T는 증가하게 된다. 장력 T는, 피치 링크(12)에 대하여 수직한 방향으로 작용하는 분력 T_1과, 피치 링크(12)의 길이 방향으로 작용하는 분력 T_2로 분해할 수 있으며, 분력 T_1은, 피치 링크(12)의 회전 축(Axis 2)에 대하여 시계 방향으로 작용하는 보상 토크로 작용할 수 있다.On the other hand, as the pitch angle? _P increases as long as the distance d from the
정리하면, 이격 거리(d)가 0보다 큰 이상, 피치 각도(θ_p)가 증가할수록, 탄성 모듈(15)의 탄성 복원력이 증가되고, 탄성 복원력은, 중력 토크 방향의 반대 방향으로 작용하는 보상 토크로 작용할 수 있다. 또한, 탄성 복원력은 이격 거리(d)가 커질수록 커질 수 있다. In other words, the elastic restoring force of the
한편, 이격 거리(d)는, 피치 각도(θ_p)와 무관하게 유지되며, 후술하는 바와 같이 롤링 각도(θ_r)에 따라 달라질 수 있다. On the other hand, the separation distance d is maintained irrespective of the pitch angle? _P and can be changed according to the rolling angle? _R as described later.
도 8은 일 실시 예에 따른 운동 변환 모듈을 나타내는 도면이고, 도 9는 도 8에서 롤링 바디가 45도 회전된 상태를 나타내는 도면이고, 도 10은 도 8에서 롤링 바디가 90도 회전된 상태를 나타내는 도면이다.8 is a view showing a motion converting module according to an embodiment, FIG. 9 is a view showing a state where the rolling body is rotated by 45 degrees in FIG. 8, FIG. 10 is a view showing a state in which the rolling body is rotated by 90 degrees in FIG. Fig.
도 8 내지 도 10을 참조하면, 일 실시 예에 따른 운동 변환 모듈(14)의 제 1 가이드(141)는, 제 2 가이드(142)에 형성된 캠(cam) 상에서 상대적으로 슬라이딩 이동될 수 있다. 제 1 가이드(141) 및 그에 연결된 베이스(10)가 고정된 상태라고 할 때에, 제 2 가이드(142)가 제 1 가이드(141)의 돌기에 대하여 슬라이딩 이동되는 것으로 이해될 수 있다. Referring to FIGS. 8 to 10, the
제 1 회전 축(Axis 1)으로부터 제 1 가이드(141)까지의 편심 거리(e)보다, 제 1 회전 축(Axis 1)으로부터 제 2 가이드(142)에 형성된 캠(cam)까지의 거리는 크거나 같을 수 있다. 그리고 도 8과 같이, 캠(cam)의 중앙에서의 거리가 가장 짧을 수 있다. The distance from the first
예를 들면, 도 8 내지 도 10과 같이, 제 2 가이드(142)의 캠(cam) 형상은, 직선 형상을 가질 수 있다. 다만, 캠(cam) 형상이 반드시 위와 같이 제한되는 것은 아니며, 제 1 회전 축(Axis 1)으로부터 제 1 가이드(141)까지의 편심 거리(e)를 반지름으로 하는 가상의 원의 곡률 반경보다 더 큰 곡률 반경을 갖는 곡선 형상을 가질 수도 있다. 캠(cam) 형상은 원하는 보상 토크의 형태에 따라서 설계될 수 있다. For example, as shown in Figs. 8 to 10, the cam shape of the
이상의 구조에 따르면, 도 8과 같이 피치 링크(12)가 지면에 대하여 수직한 평면 상에 배치될 때, 즉, 롤링 각도(θ_r)가 0도인 점에서, 이격 거리(d)는 최대가 될 수 있다. According to the above structure, when the
또한, 도 9와 같이 롤링 각도(θ_r)가 증가될수록, 제 2 가이드(142) 및 그와 연결된 슬라이더(13)는, 롤링 바디(11)에 대하여 슬라이딩 되어, 결과적으로 이격 거리(d)는 감소될 수 있다.9, the
나아가, 도 10과 같이 롤링 각도(θ_r)가 90도가 되면, 이격 거리(d)는 0이 되므로, 피치 링크(12)의 회전 축(Axis 2)과 고정 아이들러(131)의 회전 축은 서로 일치하게 된다. 다시 말하면, 고정 아이들러(131)는, 제 2 회전 축(Axis 2) 상에 위치할 수 있다.10, when the rolling angle? R is 90 degrees, the separation distance d becomes 0. Therefore, the
이상의 동작은 롤링 각도(θ_r)가 반대 방향으로 증가될 때에도 마찬가지임을 알 수 있다. 다시 말하면, 제 1 회전 축(Axis 1)으로부터 제 2 가이드(142)까지의 거리는, 롤링 각도(θ_r)가 0도인 자세에서 최대가 되고, 롤링 각도(θ_r)의 절대값이 커질수록 감소되고, 롤링 각도(θ_r)가 90도인 자세에서 최소가 될 수 있다. The above operation is also true when the rolling angle? R is increased in the opposite direction. In other words, the distance from the first
이상의 동작에 따르면, 피치 각도(θ_p)의 변화뿐만 아니라 롤링 각도(θ_r)의 변화에 따라서, 보상 토크가 조절될 수 있다. 이하, 도 11 내지 도 13을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.According to the above operation, the compensation torque can be adjusted in accordance with the change of the rolling angle? _R as well as the change of the pitch angle? _P. Hereinafter, a detailed description will be given with reference to Figs. 11 to 13. Fig.
도 11은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 롤링 각도가 0도이고, 피치 각도가 45도일 때의 상태를 나타내는 도면이고, 도 12는 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 롤링 각도가 45도이고, 피치 각도가 45도일 때의 상태를 나타내는 도면이고, 도 13은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 롤링 각도가 90도이고, 피치 각도가 45도일 때의 상태를 나타내는 도면이다. 참고적으로 도 11은 도 7과 동일한 상태의 도면이다.FIG. 11 is a view showing a state where the rolling angle of the position adjusting arm according to an embodiment is 0 degrees and the pitch angle is 45 degrees, FIG. 12 is a view showing a state where the rolling angle of the position adjusting arm according to an embodiment is 45 degrees And FIG. 13 is a view showing a state when the rolling angle of the position adjusting arm according to the embodiment is 90 degrees and the pitch angle is 45 degrees. 11 is a view similar to Fig.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 피치 각도(θ_p)가 0을 초과한다면, 예를 들면, 45도와 같이 동일한 각도를 갖는 경우에도, 롤링 각도(θ_r)가 변화함에 따라 보상 토크가 달라질 수 있음을 알 수 있다.Referring to Figs. 11 to 13, when the pitch angle? _P exceeds 0, for example, even when the angle is the same as 45 degrees, the compensation torque can be changed as the rolling angle? R changes Able to know.
도 11과 같이, 롤링 각도(θ_r)가 0도인 경우, 롤링 바디(11)에 대한 슬라이더(13)의 높이는 최대가 되고, 그에 따라 이격 거리(d)는 최대가 된다. 그리고 도 12와 같이, 롤링 각도(θ_r)가 증가되면, 롤링 바디(11)에 대한 슬라이더(13)의 높이가 감소되고, 그에 따라 이격 거리(d)는 감소될 수 있다. 그리고 도 13과 같이, 롤링 각도(θ_r)가 90도인 경우, 이격 거리(d)는 0이 될 수 있다. 11, when the rolling angle? R is 0 degree, the height of the
위와 같은 과정에서, 고정 아이들러(131)로부터 가이드 아이들러(1211)까지 연장된 와이어(151)의 제 1 부분과, 가이드 아이들러(1211)로부터 연결부(153)까지 연장된 와이어(151)의 제 2 부분이 이루는 각도는 점차 감소됨을 알 수 있다. 따라서, 와이어(151)에 걸리는 장력 T 중 피치 링크(12)의 길이 방향에 대하여 수직한 방향으로 작용하는 분력 T_1은 감소되어, 결국 0이 될 수 있다. 다시 말하면, 롤링 각도(θ_r)가 0도에서 보상 토크는 최대가 되고, 롤링 각도(θ_r)가 90도가 되면 보상 토크가 0이 될 수 있다. The first portion of the
참고적으로, 롤링 각도(θ_r)가 90도인 경우, 피치 링크(12)는 지면에 수평한 평면상에서 회동하게 되므로, 실질적으로 피치 링크(12)의 회전 축(Axis 2)에 작용하는 중력 토크는 0이 된다. 따라서, 롤링 각도(θ_r)가 90도인 경우 보상 토크가 0이 되게 함으로써, 위치 조절 암(1)의 자세를 유지할 수 있게 된다.For reference, when the rolling angle? R is 90 degrees, the
정리하면, 0이 아닌 동일한 피치 각도(θ_p)에 대하여 이격 거리(d)가 커질수록, 상기 와이어(151)의 제 1 부분과 제 2 부분이 이루는 각도가 커지게 된다. 따라서, 이격 거리(d) 또는 롤링 각도(θ_r)는, 피치 링크(12)의 회전 각도 변화에 따른 탄성 모듈(15)의 탄성 위치 에너지의 변화 폭을 결정할 수 있다. In short, the larger the distance d is from the non-zero pitch angle? P, the greater the angle formed by the first and second portions of the
따라서, 피치 링크(12)의 회전 각도 변화에 따른 탄성 모듈(15)의 탄성 위치 에너지의 변화 폭은, 롤링 각도(θ_r)가 0도일 때 최대가 되고, 롤링 각도(θ_r)가 증가할수록 감소되고, 롤링 각도(θ_r)가 90도일 때 0이 될 수 있다. Therefore, the variation width of the elastic position energy of the
도 14는 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 롤링 각도가 90도이고, 피치 각도가 0도일 때의 상태를 나타내는 도면이다. 도 14는 도 13의 상태에서 피치 각도가 변경된 상태를 나타내는 것으로 이해될 수 있다. 14 is a view showing a state in which the rolling angle of the position adjusting arm according to the embodiment is 90 degrees and the pitch angle is 0 degrees. Fig. 14 can be understood as a state in which the pitch angle is changed in the state of Fig.
도 14를 참조하면, 롤링 각도(θ_r)가 90도인 경우, 피치 각도(θ_p)가 변경되더라도, 탄성 모듈(15)의 탄성 위치 에너지는 변화가 없으며, 와이어(151)에 걸린 장력은 피치 링크(12)의 회전 축(Axis 2)에 토크를 작용하지 않음을 알 수 있다. 14, when the rolling angle? R is 90 degrees, even if the pitch angle? _P is changed, the elastic potential energy of the
도 15는 일 실시 예에 따른 위치 조절 암에서, 피치 링크의 회전 축에 걸리는 중력 토크의 값을 피치 각도 및 롤링 각도의 변화에 따라 나타내는 그래프이고, 도 16은 일 실시 예에 따른 위치 조절 암에서, 탄성 모듈이 피치 링크의 회전 축에 작용하는 보상 토크의 값을 피치 각도 및 롤링 각도의 변화에 따라 나타내는 그래프이고, 도 17은 도 15 및 도 16에 각각 도시한 중력 토크 및 보상 토크의 차이를 피치 각도 및 롤링 각도의 변화에 따라 나타내는 그래프이다.FIG. 15 is a graph showing the value of gravity torque applied to the rotation axis of the pitch link in a position adjusting arm according to an embodiment, according to a change in the pitch angle and the rolling angle, and FIG. 17 is a graph showing the value of the compensation torque acting on the rotation axis of the pitch link according to the change of the pitch angle and the rolling angle, and Fig. 17 is a graph showing the difference between the gravity torque and the compensation torque A pitch angle and a rolling angle.
도 15 및 도 16을 참조하면, 중력 토크의 변화 양상과, 보상 토크의 변화 양상은 유사한 형태를 나타냄을 알 수 있다. 따라서, 도 17과 같이, 실시 예에 따른 위치 조절 암(1)을 이용하여, 중력 토크를 보상할 수 있음을 알 수 있다. Referring to FIGS. 15 and 16, it can be seen that the variation of the gravity torque and the variation of the compensation torque are similar. Therefore, it can be seen that the gravity torque can be compensated by using the
예를 들어, 제 2 가이드(142)의 캠(cam) 형상을 적절하게 변경 설계함으로써, 보상 토크가 중력 토크를 정확하게 추종하여 상쇄시킬 수도 있을 것이다. For example, by appropriately changing the shape of the cam of the
한편, 도 17과 같이, 부하 토크 및 보상 토크 사이에 일부 차이가 발생하더라도, 부품 간에 발생되는 마찰력에 의해서, 또는, 사용자 또는 액추에이터에 의해 제공되는 토크에 의해서, 해당 차이만큼의 토크만 제공하여 위치 조절 암의 자세를 유지할 수 있으므로, 사용자 또는 액추에이터에 걸리는 부하를 최소로 할 수 있다. On the other hand, even if some difference occurs between the load torque and the compensating torque as shown in Fig. 17, by the frictional force generated between the parts, or by the torque provided by the user or the actuator, The attitude of the adjustment arm can be maintained, so that the load on the user or the actuator can be minimized.
이상과 같이, 실시 예에 따르면, 롤링 각도(θ_r) 및 피치 각도(θ_p) 모두에 대응하여, 피치 링크(12)의 회전 축(Axis 2)에 걸리는 중력 토크에 대한 보상 토크가 조절될 수 있으므로, 2가지 방향의 회전 각도 모두에 대하여 적절한 보상 토크를 제공하는 것이 가능해진다. 따라서, 카운터 이너시아(counter inertia)나, 브레이크(brake) 등을 이용하지 않고도, 위치 조절 암(10)의 모든 자세에서 정적 평형상태를 유지하는 데에 도움이 된다. As described above, according to the embodiment, the compensation torque for the gravity torque applied to the
도 18 및 도 19는 일 실시 예에 따른 위치 조절 암의 RCM(remote center of motion) 포인트를 설명하기 위한 도면이다.FIGS. 18 and 19 are views for explaining remote center of motion (RCM) points of a position adjusting arm according to an embodiment.
도 18 및 도 19를 참조하면, 피치 링크(12)는, 롤링 바디(11)에 회전 가능하게 연결되는 제 1 피치 링크(121)와, 제 1 피치 링크(121)와 평행하며 롤링 바디(11)에 회전 가능하게 연결되는 제 2 피치 링크(122)를 포함할 수 있다. 18 and 19, the
위치 조절 암(1)은, 제 1 피치 링크(121) 및 제 2 피치 링크(122)에 연결되며, 제 1 피치 링크(121)의 회전 축 및 제 2 피치 링크(122)의 회전 축을 연결하는 가상의 선과 평행한 연결 링크(16)를 더 포함할 수 있다. The
연결 링크(16)는, 피치 링크(12)에 회전 가능하게 연결되는 제 1 연결 링크(161)와, 제 1 연결 링크(161)와 평행하며 피치 링크(12)에 회전 가능하게 연결되는 제 2 연결 링크(162)를 포함할 수 있다.The connecting
위와 같은 구조에 의하면, 피치 링크(12) 및 연결 링크(16)는 평행사변형 형태의 4절 링크(4-bar linkage)와 유사한 형태의 운동을 할 수 있다. 따라서, 도 18 및 도 19에 나타나는 것과 같이, 위치 조절 암(1)의 피치 각도(θ_p)에 무관하게, 하나의 지점(RCM point)을 기준으로 원격 중심 운동(remote center of motion, RCM)을 할 수 있다. According to the above structure, the
나아가 제 1 회전 축(Axis 1) 및 제 2 회전 축(Axis 2)이 동일한 평면상에서 교차될 경우에는, 위치 조절 암(1)의 롤링 각도(θ_r)에도 무관하게, 상기 하나의 지점(RCM point)를 기준으로 원격 중심 운동을 할 수 있다. Further, when the first
실시 예에 따른 위치 조절 암에 의하면, 적어도 2방향 이상의 회전 자유도를 가지며, 위치 조절 암에 걸리는 부하 토크에 대한 중력 보상 메커니즘을 이용하여 작은 힘으로도 조작할 수 있다. 구체적으로 위치 조절 암은, 피치(pitch) 및 롤(roll) 방향, 즉, 적어도 2 회전 자유도로 동작할 수 있다. 위치 조절 암의 피치 각도에 따라서 피치 링크에 연결된 탄성 모듈이 신축되어 탄성 위치 에너지가 변화되므로, 피치 방향의 부하 토크에 대한 보상 토크의 크기가 조절될 수 있다. 또한, 위치 조절 암의 롤링 각도에 따라서 탄성 모듈의 신축 범위가 조절되어 결과적으로 피치 각도 변화에 따른 탄성 위치 에너지의 변화율이 달라지므로, 롤링 각도의 영향을 고려한 피치 방향의 부하 토크에 대한 보상 토크가 조절될 수 있다. 다시 말하면, 위치 조절 암은, 피치 각도 변화 및 롤링 각도 변화 모두에 연동하여 적절한 보상 토크를 제공할 수 있다. 한편, 부하 토크 및 보상 토크 사이에 일부 차이가 발생하더라도, 부품 간에 발생되는 마찰력에 의해서, 또는, 사용자 또는 액추에이터에 의해 제공되는 토크에 의해서, 해당 차이만큼의 토크만 제공하여 위치 조절 암의 자세를 유지할 수 있으므로, 사용자 또는 액추에이터에 걸리는 부하를 최소로 할 수 있다. 결과적으로, 전체 시스템의 소형화가 가능하고 비용적 측면에서 유리한 장점을 갖는다. 위와 같은 중력 보상 메커니즘을 이용한 위치 조절 암을 수술에 이용할 경우, 수술 중 갑작스러운 동력 전달 문제(power failure)가 발생하더라도, 환자를 해하지 않고 정지된 상태를 유지할 수 있으며, 수술 전 수술 로봇의 자세를 잡기 위해서 의사가 로봇을 편하게 움직일 수 있게 된다. The position adjusting arm according to the embodiment has a rotational freedom of at least two directions and can be operated with a small force using a gravity compensation mechanism for a load torque applied to the position adjusting arm. Specifically, the position adjustment arm can operate in the pitch and roll directions, that is, at least two rotation degrees of freedom. The elasticity module connected to the pitch link is expanded and contracted according to the pitch angle of the position adjustment arm to change the elastic position energy so that the magnitude of the compensation torque for the load torque in the pitch direction can be adjusted. In addition, since the elastic range of the elastic module is adjusted in accordance with the rolling angle of the position adjusting arm, and consequently the rate of change of the elastic position energy according to the pitch angle change is changed, the compensation torque for the load torque in the pitch direction, Lt; / RTI > In other words, the position adjustment arm can provide an appropriate compensation torque in conjunction with both the pitch angle change and the rolling angle change. On the other hand, even if some difference occurs between the load torque and the compensating torque, by the frictional force generated between the parts, or by the torque provided by the user or the actuator, only the torque corresponding to the difference is provided, So that the load on the user or the actuator can be minimized. As a result, it is possible to downsize the entire system and has advantages in terms of cost. When the positioning arm using the above gravity compensation mechanism is used for surgery, even if a sudden power failure occurs during operation, the patient can be kept stationary without harming the patient. In order to catch, the doctor can move the robot comfortably.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with reference to the drawings, various technical modifications and variations may be applied to those skilled in the art. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.
Claims (20)
상기 베이스에 대하여 제 1 회전 축을 기준으로 회전 가능한 롤링 바디(rolling body);
상기 롤링 바디에 대하여 상기 제 1 회전 축과 교차되는 방향으로 길게 배치되는 제 2 회전 축을 기준으로 회전 가능한 피치 링크(pitching link);
상기 롤링 바디에 대하여 상기 제 1 회전 축 및 상기 제 2 회전 축과 교차되는 방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이더;
상기 베이스 및 상기 슬라이더 사이에 연결되고, 상기 롤링 바디의 회전 운동에 따라서, 상기 슬라이더가 상기 롤링 바디에 대하여 슬라이딩 되게 하는 운동 변환 모듈; 및
상기 슬라이더 및 상기 피치 링크 사이에 연결되고, 적어도 일부가 탄성을 갖는 재질로 형성되는 탄성 모듈을 포함하고,
상기 운동 변환 모듈은,
상기 베이스에 고정되는 돌기 형상의 제 1 가이드; 및
상기 슬라이더에 고정되며, 상기 제 1 가이드가 삽입되는 캠(cam) 형상의 제 2 가이드를 포함하는 위치 조절 암.
Base;
A rolling body rotatable relative to the base about a first rotational axis;
A pitching link rotatable relative to the rolling body about a second axis of rotation that is disposed long in a direction intersecting the first axis of rotation;
A slider slidable relative to the rolling body in a direction intersecting the first rotation axis and the second rotation axis;
A motion converting module coupled between the base and the slider and adapted to cause the slider to slide with respect to the rolling body in accordance with rotational motion of the rolling body; And
And an elastic module connected between the slider and the pitch link, the elastic module at least partially formed of a material having elasticity,
Wherein the motion conversion module comprises:
A first guide in the form of a projection fixed to the base; And
And a second guide fixed to the slider and having a cam shape into which the first guide is inserted.
상기 운동 변환 모듈은,
회전 운동을 직선 운동으로 변환시키는 스카치 요크(scotch youke) 메커니즘을 포함하는 위치 조절 암.
The method according to claim 1,
Wherein the motion conversion module comprises:
A locating arm comprising a scotch youke mechanism for converting rotational motion into linear motion.
상기 제 1 가이드는, 상기 제 1 회전 축에 대하여 상기 베이스로부터 수직한 방향으로 이격 배치되는 위치 조절 암.
The method according to claim 1,
Wherein the first guide is spaced apart from the base in a direction perpendicular to the first axis of rotation.
상기 제 2 가이드의 캠 형상은, 직선 형상을 갖거나, 상기 제 1 회전 축으로부터 상기 제 1 가이드까지의 거리를 반지름으로 하는 가상의 원의 곡률 반경보다 더 큰 곡률 반경을 갖는 곡선 형상을 갖는 위치 조절 암.
5. The method of claim 4,
The cam shape of the second guide may be a linear shape or a curved shape having a curvature radius larger than a radius of curvature of an imaginary circle having a radius from the first rotation axis to the first guide Adjustable arm.
상기 베이스에 대하여 제 1 회전 축을 기준으로 회전 가능한 롤링 바디(rolling body);
상기 롤링 바디에 대하여 상기 제 1 회전 축과 교차되는 방향으로 길게 배치되는 제 2 회전 축을 기준으로 회전 가능한 피치 링크(pitching link);
상기 롤링 바디에 대하여 상기 제 1 회전 축 및 상기 제 2 회전 축과 교차되는 방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이더;
상기 베이스 및 상기 슬라이더 사이에 연결되고, 상기 롤링 바디의 회전 운동에 따라서, 상기 슬라이더가 상기 롤링 바디에 대하여 슬라이딩 되게 하는 운동 변환 모듈; 및
상기 슬라이더 및 상기 피치 링크 사이에 연결되고, 적어도 일부가 탄성을 갖는 재질로 형성되는 탄성 모듈을 포함하고,
상기 탄성 모듈은,
상기 슬라이더에 연결되는 와이어; 및
일단이 상기 와이어에 연결되고, 타단이 상기 피치 링크에 연결되는 탄성 부재를 포함하는 위치 조절 암.
Base;
A rolling body rotatable relative to the base about a first rotational axis;
A pitching link rotatable relative to the rolling body about a second axis of rotation that is disposed long in a direction intersecting the first axis of rotation;
A slider slidable relative to the rolling body in a direction intersecting the first rotation axis and the second rotation axis;
A motion converting module coupled between the base and the slider and adapted to cause the slider to slide with respect to the rolling body in accordance with rotational motion of the rolling body; And
And an elastic module connected between the slider and the pitch link, the elastic module at least partially formed of a material having elasticity,
The elastic module includes:
A wire connected to the slider; And
And a resilient member having one end connected to the wire and the other end connected to the pitch link.
상기 피치 링크는,
상기 와이어를 양쪽에서 지지하며, 상기 와이어가 상기 피치 링크 상의 특정한 지점을 경유하여 상기 슬라이더로 연장되도록 하는 한 쌍의 가이드 아이들러를 더 포함하는 위치 조절 암.
The method according to claim 6,
The pitch link includes:
Further comprising a pair of guide idlers that support the wire from both sides and allow the wire to extend to the slider via a particular point on the pitch link.
상기 피치 링크가 지면에 대하여 수직한 평면 상에 배치될 때의 롤링 각도를 0도라고 할 때,
상기 제 1 회전 축으로부터 상기 제 2 가이드까지의 거리는,
상기 롤링 각도가 0도인 자세에서 최대가 되고,
상기 롤링 각도의 절대값이 커질수록 감소되는 위치 조절 암.
6. The method of claim 5,
And when the pitch angle when the pitch link is disposed on a plane perpendicular to the paper is 0 degree,
Wherein the distance from the first rotation axis to the second guide
The maximum value is attained in the posture in which the rolling angle is 0 degree,
Wherein the positioning arm is reduced as the absolute value of the rolling angle increases.
상기 제 1 회전 축으로부터 상기 제 2 가이드까지의 거리는,
상기 롤링 각도가 90도인 자세에서 최소가 되는 위치 조절 암.
9. The method of claim 8,
Wherein the distance from the first rotation axis to the second guide
Wherein the positioning arm is minimized at the rolling angle of 90 degrees.
상기 피치 링크가 상기 롤링 바디에 대하여 수직한 자세에서의 피치 각도를 0도라고 할 때,
상기 탄성 모듈의 탄성 위치 에너지(elastic potential energy)는, 상기 피치 각도가 0도인 점에서 최소가 되는 위치 조절 암.
The method according to claim 1,
And when the pitch angle of the pitch link in a posture perpendicular to the rolling body is 0 degrees,
Wherein the elastic potential energy of the elastic module is minimized at a point at which the pitch angle is zero degrees.
상기 피치 링크가 지면에 대하여 수직한 평면상에 배치될 때의 롤링 각도를 0도라고 할 때,
상기 피치 링크의 회전 각도 변화에 따른 상기 탄성 모듈의 탄성 위치 에너지의 변화 폭은 상기 롤링 각도가 0도일 때 최대가 되는 위치 조절 암.
The method according to claim 1,
And when the pitch angle when the pitch link is disposed on a plane perpendicular to the paper is 0 degree,
Wherein the change width of the elastic position energy of the elastic module with the rotation angle change of the pitch link is maximized when the rolling angle is 0 degree.
상기 롤링 각도가 증가할수록, 상기 피치 링크의 회전 각도 변화에 따른 상기 탄성 모듈의 탄성 위치 에너지의 변화 폭은 감소되는 위치 조절 암.
12. The method of claim 11,
Wherein as the rolling angle increases, the variation width of the elastic position energy of the elastic module with the rotation angle change of the pitch link decreases.
상기 롤링 각도가 90도일 때, 상기 피치 링크의 회전 각도 변화에 따른 상기 탄성 모듈의 탄성 위치 에너지의 변화 폭은 0이 되는 위치 조절 암.
12. The method of claim 11,
Wherein when the rolling angle is 90 degrees, the change width of the elasticity position energy of the elasticity module in accordance with the rotation angle change of the pitch link is zero.
상기 베이스에 대하여 제 1 회전 축을 기준으로 회전 가능한 롤링 바디(rolling body);
상기 롤링 바디에 대하여 상기 제 1 회전 축과 교차되는 방향으로 길게 배치되는 제 2 회전 축을 기준으로 회전 가능한 피치 링크(pitching link);
상기 롤링 바디에 대하여 상기 제 1 회전 축 및 상기 제 2 회전 축과 교차되는 방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이더;
상기 베이스 및 상기 슬라이더 사이에 연결되고, 상기 롤링 바디의 회전 운동에 따라서, 상기 슬라이더가 상기 롤링 바디에 대하여 슬라이딩 되게 하는 운동 변환 모듈; 및
상기 슬라이더 및 상기 피치 링크 사이에 연결되고, 적어도 일부가 탄성을 갖는 재질로 형성되는 탄성 모듈을 포함하고,
상기 슬라이더는,
상기 탄성 모듈의 단부가 고정되고, 상기 슬라이더의 본체에 대하여 회전 가능하게 설치되는 고정 아이들러를 포함하는 위치 조절 암.
Base;
A rolling body rotatable relative to the base about a first rotational axis;
A pitching link rotatable relative to the rolling body about a second axis of rotation that is disposed long in a direction intersecting the first axis of rotation;
A slider slidable relative to the rolling body in a direction intersecting the first rotation axis and the second rotation axis;
A motion converting module coupled between the base and the slider and adapted to cause the slider to slide with respect to the rolling body in accordance with rotational motion of the rolling body; And
And an elastic module connected between the slider and the pitch link, the elastic module at least partially formed of a material having elasticity,
The slider
And a fixed idler fixed to an end of the elastic module and rotatably mounted to the main body of the slider.
상기 피치 링크가 지면에 대하여 수직한 평면상에 배치될 때의 롤링 각도를 0도라고 할 때,
상기 롤링 각도가 90도일 때, 상기 고정 아이들러는, 상기 제 2 회전 축 상에 위치하는 위치 조절 암.
15. The method of claim 14,
And when the pitch angle when the pitch link is disposed on a plane perpendicular to the paper is 0 degree,
And when the rolling angle is 90 degrees, the fixed idler is positioned on the second rotation axis.
상기 피치 링크는,
상기 롤링 바디에 회전 가능하게 연결되는 제 1 피치 링크; 및
상기 제 1 피치 링크와 평행하며, 상기 롤링 바디에 회전 가능하게 연결되는 제 2 피치 링크를 포함하고,
상기 제 1 피치 링크 및 제 2 피치 링크에 연결되며, 상기 제 1 피치 링크의 회전 축 및 상기 제 2 피치 링크의 회전 축을 연결하는 가상의 선과 평행한 연결 링크를 더 포함하는 위치 조절 암.
The method according to claim 1,
The pitch link includes:
A first pitch link rotatably connected to the rolling body; And
A second pitch link parallel to the first pitch link and rotatably connected to the rolling body,
Further comprising a connection link connected to the first pitch link and the second pitch link and parallel to an imaginary line connecting the rotation axis of the first pitch link and the rotation axis of the second pitch link.
상기 연결 링크는,
상기 피치 링크에 회전 가능하게 연결되는 제 1 연결 링크; 및
상기 제 1 연결 링크와 평행하며, 상기 피치 링크에 회전 가능하게 연결되는 제 2 연결 링크를 포함하는 위치 조절 암.
17. The method of claim 16,
The connection link
A first connecting link rotatably connected to the pitch link; And
And a second connection link parallel to the first connection link and rotatably connected to the pitch link.
상기 제 1 회전 축 및 제 2 회전 축은 동일한 평면상에서 교차되는 위치 조절 암.
18. The method of claim 17,
Wherein the first rotation axis and the second rotation axis intersect on the same plane.
상기 베이스에 대하여 롤링 회전 가능한 롤링 바디(rolling body);
상기 롤링 바디에 대하여 피치 회전 가능한 피치 링크(pitching link);
상기 롤링 바디에 대하여 상하 방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이더;
상기 베이스 및 상기 슬라이더 사이에 연결되고, 상기 롤링 바디의 회전 운동에 따라서, 상기 슬라이더가 상기 롤링 바디에 대하여 슬라이딩 되게 하는 운동 변환 모듈; 및
일단이 상기 슬라이더에 연결되고, 타단이 상기 피치 링크에 연결되어, 상기 피치 링크의 회전 축에 걸리는 중력 토크를 보상하기 위한 탄성력을 제공하는 탄성 모듈을 포함하고,
상기 운동 변환 모듈은,
상기 베이스에 고정되는 돌기 형상의 제 1 가이드; 및
상기 슬라이더에 고정되며, 상기 제 1 가이드가 삽입되는 캠(cam) 형상의 제 2 가이드를 포함하는 위치 조절 암.
Base;
A rolling body rotatable about the base;
A pitching link capable of pitch rotation relative to the rolling body;
A slider vertically slidable with respect to the rolling body;
A motion converting module coupled between the base and the slider and adapted to cause the slider to slide with respect to the rolling body in accordance with rotational motion of the rolling body; And
And an elastic module connected at one end to the slider and at the other end to the pitch link to provide an elastic force for compensating for gravity torque applied to the rotational axis of the pitch link,
Wherein the motion conversion module comprises:
A first guide in the form of a projection fixed to the base; And
And a second guide fixed to the slider and having a cam shape into which the first guide is inserted.
상기 베이스에 대하여 롤링 회전 가능한 롤링 바디(rolling body);
상기 롤링 바디에 대하여 피치 회전 가능한 피치 링크(pitching link);
상기 롤링 바디의 롤링 회전 각도에 대응하여, 상기 롤링 바디에 대하여 상하 방향으로 슬라이딩 가능한 슬라이더;
상기 베이스 및 상기 슬라이더 사이에 연결되고, 상기 롤링 바디의 회전 운동에 따라서, 상기 슬라이더가 상기 롤링 바디에 대하여 슬라이딩 되게 하는 운동 변환 모듈; 및
일단이 상기 슬라이더에 연결되고, 타단이 상기 피치 링크에 연결되는 탄성 모듈을 포함하고,
상기 운동 변환 모듈은,
상기 베이스에 고정되는 돌기 형상의 제 1 가이드; 및
상기 슬라이더에 고정되며, 상 제 1 가이드가 삽입되는 캠(cam) 형상의 제 2 가이드를 포함하는 위치 조절 암.Base;
A rolling body rotatable about the base;
A pitching link capable of pitch rotation relative to the rolling body;
A slider slidable in a vertical direction with respect to the rolling body, corresponding to a rolling rotation angle of the rolling body;
A motion converting module coupled between the base and the slider and adapted to cause the slider to slide with respect to the rolling body in accordance with rotational motion of the rolling body; And
An elastic module having one end connected to the slider and the other end connected to the pitch link,
Wherein the motion conversion module comprises:
A first guide in the form of a projection fixed to the base; And
And a second guide fixed to the slider and having a cam-like shape into which the first guide is inserted.
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