Abstract
This paper suggests a new design that makes use of rotary inertia that can allow autonomous movement of an autonomous colonoscope robot in the colon of a patient as a locomotive mechanism. As commercial colonoscopy causes a lengthy time of pain and discomfort to the patients when colonoscopy patients are reluctant to receive surgery, there is a tendency to avoid the test in the early diagnosis of colorectal cancer. To solve this problem, research has been conducted on the next generation of robotic colonoscopes that can reduce the discomfort and pain by moving autonomously within the colon of the patients. In the driving mechanism utilizing the rotational inertia, a flywheel is driven by a motor to store energy and produce rotational inertia. By the energy stored and released by the flywheel, the stick phenomenon that occurs when the robot is running in the intestine can be overcome effectively. To do this, a controller that can control the velocity of the flywheel and is robust to high frequency noise was designed and implemented. The driving mechanism using the rotational inertia presented here showed that the structure is also effective and the experiment can be run easily compared to another mechanism.
본 논문에서는 환자의 대장 내에서 자율적으로 이동이 가능한 자율주행 형 대장 내시경의 주행 메커니즘으로서 회전관성을 이용하여 환자의 장내 주행이 가능한 새로운 주행메커니즘의 설계 방법에 대해 제안한다. 상업용 대장 내시경은 시술할 때 환자에게 장시간의 고통과 불쾌감을 제공하여 환자들이 시술을 꺼리게 되어 내시경 검사가 필요한 대장 암 등의 조기 진단에 차질을 빚고 있다. 이 문제를 해결하기 위하여 환자의 장관 내에서 자율적으로 이동함으로써 불쾌감이나 고통을 줄일 수 있는 로봇 형 차세대 내시경에 대한 연구가 진행되어 왔다. 회전관성을 이용하는 주행 메커니즘에서는 회전관성을 일으키기 위하여 flywheel을 모터로 구동하여 에너지를 저장한다. flywheel에 의한 에너지 저장과 방출에 의하여 장내에서 로봇이 주행할 때 일어나는 stick-slip 현상을 효율적으로 극복할 수 있다. 이를 위해 flywheel의 속도제어가 가능하고 고주파 노이즈에 강건한 제어기를 설계하고 구현하였다. 여기서 제시하는 회전관성을 이용한 주행 메커니즘은 다른 메커니즘에 비해 구조가 간단할 뿐 아니라 주행도 효율적임을 실험을 통하여 증명하였다.