초록

o 연구결과
▶ 국내외 외과 수술로봇의 최근 연구경향과 핵심기술을 파악
▶ 수술로봇의 설계기술
▶ 원격조종기의 설계기술
▶ 수술로봇과 원격조종기의 제어기설계
▶ GUI관련 프로그램， 인터넷(원격) 통신 알고리듬 개발
▶ 원격제어 알고리듬 개발
▶ 거시운동 로봇과 수술로봇의 공동작용 제어기 개발
▶ 실시간 운영체계인 VxWorks관련 프로그램 개발
▶ 소형 선형엑츄에이터(특허 출원) 및 다축 연결조인트 개발(특허 출원중)
▶ 원격수술 로봇 시스템 통합환경 구축

Abstract ▼

A microsurgical telerobot system has been developed according to the results of the microsurgery task analysis. Several fields of the microsurgery have been investigated and the surgery tasks, accuracy, applying forces and tool motions are analyzed to acquire guidelines for specifications of a micro

A microsurgical telerobot system has been developed according to the results of the microsurgery task analysis. Several fields of the microsurgery have been investigated and the surgery tasks, accuracy, applying forces and tool motions are analyzed to acquire guidelines for specifications of a microsurgical telerobot system. Based on this analysis result, we propose an efficient in-parallel-platform manipulator having a special kinematic structure suitable for microsurgery. The telerobot system is composed of a slave robot, and a force-reflecting haptic master device.
A slave robot system consists of a 6-dof parallel micro-manipulator, that is our own modified Stewart platform type, and a 6-dof macro-motion industrial robot that mounts the parallel micro-manipulator at the end. Kinematic analysis has been performed for the micro-manipulator that has special geometry for micro-positioning applications that require dexterous motions and high precision. The proposed manipulator has three internal links, three external links and a moving platform of cone shape. The main advantage of this manipulator, compared with the Stewart platform type, is to have only two forward kinematic solutions. Also, this manipulator has larger Euler angle sizes than the Stewart platform type due to three(not six) ball joints at the moving platform.
When three internal links are fixed, this manipulator can make three rotational freedoms for the moving platform with· three external links.
A 6-dof force-reflecting master device has also been developed using five-bar parallel mechanisms driven by harmonic DC servomotors. A bilateral control algorithm has been proposed based on the force-position loop, and the local position controller for the master has been developed to minimize the effect of gravity, friction, and inertia. Since the disturbance force caused by friction, gravity and coupled inertia can distort the operators perception, the disturbance observer has been introduced in the operational space and implemented to enhance the transparency of the microsurgery master hand controller. The microsurgery telerobotic system has also been designed to aid surgeons from physiological tremor, eye strain, hand tremor, contagious and radioactive hazard.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구개발 최종보고서 ... 11
• 제출문 ... 12
• 요약문 ... 13
• 영문요약문(SUMMARY) ... 20
• 목차 ... 21
• 제1장 서론 ... 25
• 제1절 연구개발의 경제, 사회, 기술적 중요성 ... 25
• 제2절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 28
• 제3절 연구개발 내용 및 범위 ... 31
• 제2장 국내·외 기술개발 현황 ... 35
• 제1절 서론 ... 35
• 제2절 의료용 로봇과 수술로봇 시스템 ... 36
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 55
• 제1절 미세수술 작업 분석 ... 55
• 제2절 수술로봇(surgery robot) ... 63
• 제3절 원격조정기 ... 111
• 제4절 수술도구 ... 158
• 제5절 수술로봇의 작은 작업범위를 보상하기 위한 거시동작 로봇과의 공동작용 ... 172
• 제6절 시간 지연 제어기를 이용한 힘반영 양방향 제어기의 개발 ... 199
• 제7절 미세 수술용 원격 수술 로봇 시스템 구현 ... 250
• 제4장 연구개발목표 및 달성도 및 대외기여도 ... 288
• 제1절 연구개발목표 및 달성도 ... 288
• 제2절 대외 기여도 ... 292
• 제5장 연구개발결과의 활용성과 및 계획 ... 293
• 가. 계량적 성과 ... 293
• 나. 성과내용기술 ... 294
• 다. 활용계획 ... 295
• 제6장 기타 중요변경사항 ... 297
• 제7장 참고문헌 ... 298
• 최종보고서 요약(초록) ... 305
• 끝페이지 ... 306