A colonoscopy is the most typical method to inspect for colorectal cancer; However, the tasks that can be performed are extremely limited due to problems such as the unintuitive operation and insufficient degrees of freedom (DOF) of surgical tools. In order to overcome these shortcomings, flexible surgery robot platforms capable of controlling two or more surgical tools have been developed in recent years. However, the developed robots have not been sufficiently considered for difficulties that may occur in a clinical environment. In order for a robot to perform a surgery ideally in the large intestine, two major problems should be considered, each of which is to provide a method of inserting unfixed sites and a work environment in which the surgery can be stably performed. Since the sigmoid colon is one of the most difficult nonfixed sites for insertion, straightening it is a major step in colonoscopy. The first goal of this study was to assist medical doctors to straighten the sigmoid colon using peristaltic motions generated with a soft actuator mounted on a robotic colonoscopy system. The peristaltic motions of the soft actuator were implemented using two balloons and a tendon-sheath mechanism. After the robot reaches the target lesion in the large intestine, it is essential to provide a stable environment for performing the surgery. Therefore, the second goal of this study is to minimize the positional change of the end-tip caused by external force through the structural stiffness reinforcement function of the overtube. The proposed method does not increase the outer diameter of the overtube and is easy to apply as it only needs to insert the tendon into the optimized path in the joint without designing an additional mechanism structure.
대장내시경은 대장암을 검사하는 가장 일반적인 방법이다. 그러나 상용 대장내시경의 직관적이지 않은 조작, 부족한 자유도 등등의 문제들 때문에 수행할 수 있는 작업은 극히 제한적이다. 이러한 단점들을 극복하기 위해 최근에는 두개 이상의 수술 도구를 제어할 수 있는 유연 수술 로봇 플랫폼들이 많이 개발되었지만, 개발된 로봇들은 임상적 환경에서 발생할 수 있는 어려움들에 대해 충분히 고려되지 않았다. 대장내에서 로봇이 수술을 이상적으로 수행 하기 위해서는 크게 두가지 문제가 고려되어야 하며, 각각은 고정되지 않은 부위의 삽입 방법과 수술을 안정적으로 수행할 수 있는 작업 환경을 제공하는 것이다. 대장내에서 시그모이드 결장은 삽입하기 가장 어려운 부위이며, 이를 직선화 시키는 것이 대장내시경 검사의 주요 단계이다. 본 연구의 첫번째 목표는 대장내시경 로봇 시스템 외부에 장착된 소프트 액추에이터를 사용하여 시그모이드 결장을 직선화하여 삽입을 보조하는 것이다. 제안된 소프트 액추에이터의 연동 운동은 두개의 풍선과 텐던-시스 메커니즘으로 구현되었다. 대장 내 타겟 병변까지 로봇이 도달한 후에는 수술의 수행을 위한 안정적인 환경을 제공하는 것이 필수적이다. 따라서 본 연구의 두번째 목표는 오버튜브의 구조적 강성의 강화 기능을 통해 외력에 의해 발생하는 끝단의 위치 변화를 최소화 하는 것이다. 제안된 구조적 강성 강화 방법은 오버튜브의 외경을 증가시키지 않을 뿐만 아니라 추가적인 기계 구조 없이 관절 내부에 굽힙을 위한 텐던 외에 추가적인 텐던을 최적화된 경로에 삽입하면 됨으로써 적용이 용이하다.
