소니가 미세수술 보조로봇을 제안한다. / 사진. 소니
미세수술(Microsurgery)은 외과용 현미경과 도구를 사용해 인간의 미세 조직을 대상으로 수행되는 수술 절차를 의미한다. 이러한 수술에는 높은 수준 기술이 요구되며 제한된 의사와 시설에서만 수행할 수 있다. 소니(Sony)는 이러한 고급 수술을 치료를 수행하는 사람과 치료가 필요한 사람 모두에게 더 쉽게 접근할 수 있도록 수술 보조 로봇 기술 연구 개발을 추진하고 있다.
로봇 시스템은 주로 외과의사가 조작하는 테이블탑 콘솔과 환자에게 절차를 수행하는 로봇으로 구성한다. 콘솔에서 외과의사의 손 움직임은 로봇 팔의 수술 도구 끝에서 약 1/2에서 1/10의 축소된 규모로 나타난다. 이 모션 스케일링 기법은 외과의사가 신체적 한계를 넘어 정밀한 작업을 수행할 수 있도록 구현했다. 소니는 이 시스템이 다양한 시설과 수술 시나리오에서 사용될 수 있도록 기능을 탑재하고 소형화시켰다.
미세수술은 작은 혈관에 바늘을 삽입하는 작은 움직임과 실을 당기는 상대적으로 큰 움직임 조합을 요구한다. 그러나 수술 보조 로봇은 기술 장점인 모션 스케일링 기법이 매우 작은 움직임을 단순화하지만 상대적으로 큰 움직임의 효율성을 저하시킬 수 있다는 우려가 있었다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 소니는 기존 수술 도구와 유사하게 손끝으로 조작할 수 있는 작고 가벼운 제어 장치를 개발했다. 인간 손끝의 능력을 최대한 활용해 모션 스케일링을 크게 증가시키지 않고도 초정밀 작업을 수행할 수 있으며 외과의사가 손을 편안하게 얹은 자세로 다양한 작업을 수행할 수 있도록 편의성을 제공한다.
또한 소니는 로봇 팔을 어깨와 팔꿈치에 해당하는 관절부터 도구 끝의 초소형 손목 관절까지 저마찰 관절로 변경해 부드럽고 끊김 없는 움직임을 구현했고 전기 제어 시스템과 경량화를 중점으로 로봇 반응성을 높였다. 이러한 조치로 도구 끝을 부드럽고 지연없이 움직일 수 있도록 함으로써 로봇 개입의 감각을 최소화하는 직관적인 원격 조작 경험을 제공한다.
이외에도 소니는 의료 환경을 참고해 자동 도구 교환 기능도 개발했다. 이 기술은 기존 수술 보조 로봇에서 인간 손으로 수행되던 도구 교환을 자동화해 안정적이고 빠른 교환을 수행할 수 있도록 제안한다. 구체적으로, 전체 도구를 소형화해 두 로봇 팔 근처에 여러 도구를 저장할 수 있는 메커니즘이 구성됐다. 이를 통해 수술을 중단하지 않고도 로봇 팔 어느 쪽에서나 작은 동작으로 도구를 교환할 수 있다. 이 기능은 로봇 도구를 교환할 때 발생하는 일시적인 중단을 없애 로봇 수술을 원활하게 보조한다.
한편, 미세 수술은 조직을 확대해 입체적으로 관찰하는 과정이 필요하다. 프로토타입은 Sony Semiconductor Solutions Corporation에서 개발한 1.3형 4K OLED 마이크로디스플레이를 활용해 운영자가 영향을 받은 부위와 수술 도구 움직임을 고해상도로 확인할 수 있다.
