Laparoscopic surgery is a surgical approach that is performed with special surgical tools and a laparoscope. Although it has become increasingly popular, there are some problems in applying laparoscopic surgery. Due to its minimally invasive nature, there have been many attempts to improve its performance by applying robotics technology. In this paper, a 5-DOF laparoscopic assistant robot system with a bending mechanism is presented. The system consists of three main components: a 3-DOF bendable laparoscope, a 2-DOF external manipulator and a passive base. By using both external and internal motions, the system provides sufficient workspace for performing general laparoscopic surgeries. In comparison with other systems, the proposed system requires lesser external motion due to the use of internally bending mechanism and thus, is expected to have fewer chance of interfering with the surgeon and patient. Moreover, the system can be mounted onto the bed and is compatible with the existing surgical environment.
A prototype of the system is developed with the consideration of functional requirements for general laparoscopy. Based on the parameters of the prototype, workspace analysis is performed. The redundant control scheme to actuate the combined motion is presented. The image capturing and displaying has been implemented using an image grabbing board and the voice command interface has been implemented by adopting commercial software into control program. Through the comparison of outer workspace of between AESOP and proposed system, it is found that the outer workspace of the proposed system is reduced. Experiment on test-bed shows that the developed system operates properly.
복강경 수술은 복강경용 수술 도구와 복강경을 가지고 수행하는 새로운 형태의 수술 방법이다. 수술 후유증이 적은 등 여러가지 장점이 있어 그 활용도는 점차 증가하고 있지만 몇가지 문제점을 안고 있다. 따라서 이를 극복하기 위해서 로봇 기술을 이용되어 왔다. 본 논문에서는 5자유도의 새로운 복강경 수술용 보조 로봇을 제안하고자 한다. 시스템은 크게 3자유도의 벤딩 복강경, 2자유도의 외부 매니퓰레이터, 그리고 수동 홀더의 3부분으로 나뉜다. 환자 내부와 외부에서 로봇의 움직임을 동시에 함으로써 시스템은 일반적인 복강경 수술을 진행하는데 충분한 화면 영역을 제공하면서도 기존의 다른 시스템에 비해 외부에서 발생하는 시스템 자체의 움직임을 줄여서 수술 도중에 의사를 방해할 가능성을 줄일 수 있다.
복강경 수술 시 복강경 조종의 요구사항을 고려하여 시스템의 시제품이 만들어졌으며 그에 따른 움직임 영역 분석등이 이루어졌다. 외부/내부 복합 움직임을 구동하기 위한 여유 자유도 제어가 이루어졌다. 시스템 끝단의 카메라를 통해 이미지를 얻을 수 있도록 하였으며 상용 소프트웨어를 이용한 음성 인터페이스가 적용되었다. 개발된 시스템과 기존의 복강경 수술 보조 로봇 시스템인 AESOP을 비교한 결과, 제안된 시스템의 외부 움직임 영역이 적은 것을 확인 할 수 있었으며 실험을 통해 시스템이 올바르게 동작함을 확인할 수 있었다.
