Minimally invasive surgeries (MIS) using telerobotic surgical systems are currently available; however, in case of emergency, conversion from MIS to open surgery is still nec-essary. In the near future, when long distance telerobotic surgery also becomes popular for the treatment of wounded soldiers on the battlefield or oversea camp, and for various surgical areas of general surgery, a surgical manipulator with a large workspace will be more suitable. For this reason, we propose a surgical manipulator with workspace-conversion ability for both MIS and open surgery. It has a workspace for MIS with a virtual remote center of motion (Virtual RCM) and a workspace for open surgery like that of an articulated manipulator. The shoulder joints of the surgical manipulator were obtained using kinematic type synthesis. Another feature of the surgical manipulator is a novel distal rolling joint implemented with two spiral wire ropes. The feasibility of the distal rolling joint is verified by a motion-tracking experiment and a bandwidth test. Several experiments to validate the feasibility of the surgical manipulator were carried out. The surgical manipulator performed the main func-tional requirements. First, the workspace-conversion from MIS to open surgery was imple-mented. It enables the surgical manipulator to perform surgical tasks in both MIS and open surgery, and it will be helpful for the surgical manipulator to handle the cases in which con-version from MIS to open surgery is necessary in telerobotic surgery. Second, suturing tasks in MIS and open surgery are performed using the proposed surgical manipulator. Third, the surgical manipulator attached and detached the surgical tool unit without human assistance or other robotic systems using a developed tool loader. It is expected that the proposed surgical manipulator performs the surgical tasks of MIS and open surgery during telerobotic surgery in the near future.
원격로봇수술시스템을 이용한 최소침습수술은 현재 활발히 이루어진다. 하지만, 응급 상황의 경우 최소침습수술에서부터 개복수술로 전환할 필요성은 여전히 남아 있다. 가까운 미래에, 전투현장이나 군사캠프에서 부상병들을 치료할 수 있는 먼 거리의 원격로봇수술이 이루어질 것으로 예상된다. 이러한 경우, 다양한 상처 부위들을 치료할 수 있고 다양한 수술 작업 및 간호 작업을 수행할 수 있도록 큰 작업 공간을 가지는 수술 작동기가 필요할 것이다. 본 논문에서는 최소침습수술과 개복수술이 모두 가능한 작업공간전환기능을 갖춘 수술 작동기를 제안한다. 이 수술 작동기는 가상 원격중심을 설정하여 최소침습수술용 작업공간을 가지고 수직다관절 작동기와 같이 개복 수술을 위한 큰 작업공간을 가진다. 수술 작동기의 어깨관절은 기구적인 형태의 평가에 의해 그 배열이 선택되었다. 이 수술 작동기의 또 다른 특징은 두 개의 나선형 와이어로프로 구동되는 새로운 말단롤링관절이다. 이 말단관절의 적합성은 위치추종실험 및 주파수범위실험에 의해 평가되었다. 수술 작동기의 적합성을 알아보기 위한 여러 실험들도 함께 수행되었다. 이 수술 작동기는 세 가지 주요 기능요구사항을 만족시킨다. 첫째는 최소침습수술에서 개복수술로 작업공간전환이 구현되었다. 이러한 기능은 수술 작동기가 최소침습수술뿐만 아니라 개복수술을 위한 수술 작업을 수행할 수 있도록 한다. 둘째는 최소침습수술 및 개복수술에서 제안된 수술 작동기를 이용하여 원격으로 봉합작업을 수행하였다. 셋째는 수술 작동기는 도구 탑재기를 이용하여 사람이나 다른 로봇 시스템의 도움 없이도 자동으로 수술도구유닛을 탈부착하였다. 가까운 미래에 먼 거리의 원격수술이 가능해질 경우, 상처가 적고 회복이 빠른 최소침습수술 및 응급을 요하는 신속한 수술 작업을 위한 개복수술 작업을 모두 수행하기 위해 본 논문에서는 수술 작동기의 작업공간전환기능을 제안하였다.
