CN118139595A - 校准远程操作机器人手术系统的显微外科器械的方法和相关系统 - Google Patents

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CN118139595A CN202280056033.0A CN202280056033A CN118139595A CN 118139595 A CN118139595 A CN 118139595A CN 202280056033 A CN202280056033 A CN 202280056033A CN 118139595 A CN118139595 A CN 118139595A
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Abstract

描述了一种用于校准远程操作机器人手术系统1的手术器械20的方法。手术器械20包括与相应的多个腱31、32、33、34、35、36相关联的多个传动元件21、22、23、24、25、26，以及铰接末端执行器装置40，其通过相应的腱机械地可连接到传动元件，以便确定传动元件的一组移动与铰接末端执行器装置40的相应移动或姿态之间的唯一相关性。远程操作的机器人手术系统1除了前述手术器械20之外，还包括多个机动致动器11、12、13、14、15、16和控制装置9。机动致动器11、12、13、14、15、16可操作地连接到相应的传动元件21、22、23、24、25、26，以在控制装置的控制下将移动赋予传动元件。该方法首先包括将铰接末端执行器装置40布置并锁定在预定已知位置的步骤，该预定已知位置被视为铰接末端执行器装置40的参考位置。铰接末端执行器装置40的这种参考位置与传动元件21、22、23、24、25、26中的每个的相应结果位置唯一地相关联。然后，该方法提供以下步骤：致动机动致动器11、12、13、14、15、16，使得机动致动器中的每个与相应的传动元件21、22、23、24、25、26接触，并且存储每个机动致动器与相应的传动元件接触时机动致动器11、12、13、14、15、16的位置，并且将机动致动器的该组存储位置视为与末端执行器装置的参考位置唯一地相关联的机动致动器的参考位置。然后，该方法提供了定义运动学零点状态，将前述存储的机动致动器的参考位置与虚拟零点相关联，由控制装置9赋予机动致动器11、12、13、14、15、16的移动将相对于该虚拟零点进行参考。前述致动步骤包括控制电动致动器11、12、13、14、15、16，使得它们在手术器械的相应传动元件上施加大于零且小于或等于阈值力的力。

Description

校准远程操作机器人手术系统的显微外科器械的方法和相关 系统
技术领域
本发明涉及一种用于校准远程操作机器人手术系统的显微外科器械的方法。
因此，本说明书更一般地涉及用于远程操作手术的机器人系统的操作控制的技术领域。
背景技术
在远程操作的机器人手术系统中，从属手术器械的一个或多个自由度的致动通常受制于一个或多个主控制装置，该主控制装置被配置为接收由外科医生赋予的命令。这种主从控制架构典型地包括可以被容纳在机器人手术机器人中的控制单元。
用于机器人手术系统的已知铰接式手术器械包括用于传动来自致动器的运动的致动腱(tendon)或电缆，可操作地连接到手术器械的后端部分，在远侧连接到旨在对患者解剖结构进行操作和/或操纵手术针的手术器械的尖端，如例如以同一申请人的名义的文件WO-2017-064301和WO-2018-189729中所示。该文件公开了其中一对拮抗(antagonistic)腱被配置为致动与手术器械相同的自由度的方案。例如，手术器械的旋转关节(俯仰自由度和偏航自由度)通过施加由前述拮抗腱的扭矩施加的拉伸力来控制。
进一步已知的是其中同一对腱能够同时致动多于一个的自由度的手术器械，诸如WO-2010-009221中所示，其中仅两对腱被配置为控制手术器械的三个自由度。
例如，US-2020-0054403示出了手术器械在机器人系统的致动接口处的接合过程，其中机器人系统的机动旋转盘与手术器械的对应旋转盘接合，对应旋转盘继而连接到手术器械的末端执行器(end-effector)的自由度的致动电缆。其中描述的接合过程允许识别手术器械是否与机器人系统可操作地接合，评估机器人系统的机动旋转盘所感知的响应。
典型地，用于机器人手术的腱以金属绳索(或股线)的形式制成，并缠绕在沿手术器械安装的滑轮上。每个腱可以被安装在器械上，并且在组装在器械上之前弹性预加载或预调节，使得每个腱总是处于拉伸状态，以便在被致动器激活时提供手术器械的自由度的快速致动响应，并且因此，以提供对手术器械的自由度的良好控制。
一般来说，所有绳索在承受载荷时都会受到伸长。交织类型的新绳索在载荷下时典型地具有塑性-弹性(plastic-elastic)性质的高伸长率，这至少部分是由于形成绳索的纤维的解开。
出于这个原因，在组装在手术器械上之前，通常的做法是使新腱承受高的初始载荷，以便去除拉伸(drawing)和交织(intertwining)过程或材料本身的残余塑性(elastic)。
通常，绳索典型地具有三个加长(伸长)要素：
(1)弹性伸长变形，当拉伸载荷停止时恢复；
(2)可恢复变形，即相对较小的变形，其在一定时间段内逐渐恢复，并且通常是交织性质的函数，并且在不承受任何载荷时，可能花费在几个小时和几天之间的时间段；
(3)不可恢复的永久伸长变形。
如上所述，永久伸长变形可以通过组装在器械上之前执行的绳索断裂过程来实现，该过程可以包括加载和卸载循环，并且涉及纤维本身的塑性伸长变形。
拉伸载荷下的粘性蠕变变形是一种时间依赖的效应，当受到疲劳时，它会影响某些类型的交织绳索，并且典型地取决于施加载荷的强度，它可以是可恢复的或不可恢复的。
通常，聚合物纤维的疲劳行为与金属纤维的疲劳行为的不同之处在于，聚合物纤维不会像金属纤维那样受到裂纹扩展破坏，尽管循环应力会导致其他形式的破坏。
WO-2017-064306，以同一申请人的名义，示出了一种用于机器人手术的极其小型化的手术器械的方案，该手术器械使用适于支撑高曲率半径并且同时适于在刚性元件(通常称为“链节(link)”)的表面上滑动的腱，刚性元件形成手术器械的铰链连接(即，铰接)尖端。为了允许腱的这种滑动，腱-链接滑动摩擦系数必须保持尽可能低，并且上面提到的文件教导使用由聚合物纤维形成的腱(而不是使用钢腱)。
虽然从许多角度来看是有利的，并且实际上是由于凭借使用由聚合物纤维形成的前述腱而获得了手术器械的极度小型化的事实，但是在该方案的情境下，避免在手术器械的操作状态下发生腱的伸长或缩短(收缩)变得甚至更加重要，因为在长度上变化相同的情况下，随着尺寸的减小，小型化手术器械的不可控效应将被强调。
金属腱具有适度的可恢复伸长率，并且在组装在手术器械上之前执行的前面提到的预加载过程典型地足以完全去除残余塑性，而它们在组装时所承受的预加载在使用中保持即时反应性。
否则，由于上述贡献，由聚合物材料制成的腱具有高伸长率；此外，预加载过程如果在组装之前执行，则不会阻止腱一旦承受低拉伸载荷就迅速恢复大部分可恢复伸长率。如果一方面预测任何高的组装预载荷阻止了变形的恢复，则另一方面它甚至在不使用时也会加剧聚合物腱的蠕变过程，迫使腱几乎无限地伸展和减弱，并且因此这不是一种可行的策略。
例如，由高分子量聚乙烯纤维(HMWPE，UHMWPE)形成的交织绳索通常会受到不可恢复的变形，而芳纶、聚酯、液晶聚合物(liquid crystal polymer，LCP)、PBO尼龙的交织绳索受该特征的影响较小。
在手术器械的情况下，可归因于上述腱伸长现象的腱的长度的变化以及伸长的恢复是非常不期望的，特别是当在操作状态下时，因为这必然会在为了保持手术器械本身的足够的精度和准确性水平的控制中强加客观的困难(complication)。
特别是，对于其中铰接末端执行器(articulated end-effector)的机器人运动的准确性也是决定临床性能的基本要素的小型化器械，即使是几十微米(μm)的腱的致动也可以决定铰接式终端(例如，铰链连接式手腕，如例如WO-2017-064301中所示)的某些程度的旋转。
例如在以同一申请人的名义的WO-2018-189729中示出了腱致动系统的示例，该腱致动系统包括机器人操纵器，该机器人操纵器包括具有机动线性致动器的电机箱和具有近端接口部分(或后端部分)的手术器械，近端接口部分包括由机动致动器赋予给相应致动腱的运动的对应的传动活塞。
然而，这种小型化器械的制造方法，但最重要的是组装方法，使得这种组装的可重复性极为困难，其特征在于运动传动装置、圆盘或活塞的位置相对于铰接末端执行器的中心运动学零点(kinematic zero point)位置的固有可变性。
对于其中后端致动装置的位置与在一个器械和另一个器械之间的末端执行器的已知位置不唯一地相关联的小型化器械，不可能用共同接合装置定义运动学零点或参考或“运动学零点”位置。
事实上，给定铰接末端执行器的运动学零点位置，每个器械将具有后端致动装置(诸如圆盘或活塞)的不同位置，并且这种多样性是显著的，并且不能忽略。在这种情况下，由于零点位置在一个器械和另一个器械之间是不同的，因此将电机前进到如本领域中通常已知的已知接合位置是不可接受的。
此外，如果手术器械被设置有腱(被设计为在末端执行器的表面上以最小的摩擦力滑动)，如聚合物纤维腱，则依赖腱的不可延展性，如不可延展钢腱的情况在载荷下承载它们甚至是不可接受的，因为腱是聚合的，并且它们将以难以预测的方式变形。换言之，如例如在US-2020-0054403中所示，在高阻力(BEMF)的表达和检测之前预加载这样的腱必然是不切实际的，因为在聚合腱的情况下，它们可能经受严重的塑性变形。
同一申请人的US-2021-137618示出了用于手术远程操作的机器人系统的方案，该机器人系统具有用于将致动力传动到手术器械的系统，该系统包括机动活塞，机动活塞线性前进以通过无菌屏障与手术器械的相应反向活塞接触。反向活塞进而对手术器械的铰接尖端的自由度的聚合物致动腱施加应力。聚合致动腱例如也在US-2020-008890中示出。
例如，US-2020-054403示出了包括锁定手术器械的尖端的校准方法。
例如，US-2021-0052340示出了手术器械的校准过程，该校准过程包括使铰接式手术器械的尖端的自由度在两个相反的方向上撞击装配在其上的套管的内壁，以便计算平均位置并将其存储为该自由度的参考位置。
US-2018-214219示出了一种手术器械，该手术器械被设置有齿形装置，用于锁定器械的铰接尖端的自由度而不触碰它。这种装置可以在器械使用时被插入，并且在必要时沿着器械的插入套管前进，以到达操作区域中器械的铰接端。
因此，简而言之，需要为每个手术器械以精确和及时的方式精确定义“运动学零点”。
特别是，在具有小型化末端执行器的手术器械的情况下，以及进一步在由拮抗聚合电缆致动的手术器械的情况下，并且还在制造有广泛生产可变性的手术器械的情况下，需要精确地定义“运动学零点”。
发明内容
本发明的目的是提供一种校准机器人手术系统的手术器械的方法，该方法允许至少部分地克服以上参考背景技术所抱怨的缺点，并且响应在所考虑的技术领域中特别感受到的前面提到的需要。这样的目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。
这种方法的进一步实施例由权利要求2-26限定。
本发明的进一步目的是提供一种机器人手术系统，该机器人手术系统能够执行和/或适于通过前述校准手术器械的方法进行校准。这样的目的通过根据权利要求27所述的系统来实现。
这种系统的进一步实施例由权利要求28限定。
更具体地，本发明的目的是提供一种符合前述技术要求的方案，其特征总结如下。
本发明的进一步具体目的是提供一种方法，该方法在远程操作之前能够将属于前述机器人平台的电机设备(或“电机箱”)的多个电机(例如，六个电机)的单个配置与由属于其的至少两个自由度(例如称为“俯仰”和“偏航”的自由度)组成的手术器械的单个配置相匹配。
运动学零点由机器人操纵器的机动致动器(即，属于电机箱的电机)的位置与手术器械的传动元件(例如，活塞)的位置的耦合给出。
电机的起始位置对于机器(即包含电机箱壳体的机器人操纵器或机械臂)是唯一的。
另一方面，活塞的初始位置对于每种手术器械可能是唯一的。
虽然电机的可变性要有限得多，因为机器人操纵器，即机械臂，不是一次性元件，并且与机器及其生命周期相关联，但手术器械的可变性要高得多，因为器械是一次性元件，并且在每次远程操作会话之后可以很有可能地改变。
电机箱和器械两者都有独特的构造，例如，对于电机箱来说，这可能是由于安装缺陷。
由于器械的极端小型化和致动系统的几何形状，与假设的独特构造的任何类型的差异，尽管只有几美分之一毫米，都会对主装置和从属装置之间的运动学一致性产生很大影响，从而影响远程操作期间的操作。
由于这些缺点，加上腱的弹性-塑性变形，可恢复和不可恢复，远程操作可能会受到严重影响。事实上，与末端执行器的已知配置相关联的传动元件的位置，以及因此可操作地连接到传动元件的机动致动器的位置，由于小的缺陷，诸如聚合腱的可恢复或不可恢复的弹性-塑性可变形性，并不是完全可重复的。
凭借所建议的方案，可以接合器械并进行“归位”操作，即，在末端执行器的已知位置的情况下，可能以总是不同的方式复位布置在手术器械的传动元件(例如，活塞)上的致动器的位置。
凭借所建议的方案，即使传动链被设计为保持极低的摩擦(例如使用聚合腱)，并且因此其特征在于需要非常低的致动力来致动铰接末端执行器的运动，也可能接合器械并进行手术器械的“归位”。
根据本发明的校准程序或方法优选在每个远程操作步骤之前执行。
校准程序有助于远程操作的准备，并且可以在已经验证手术器械正确接合在机器人操纵器的相应袋部中之后执行。
校准程序可以在初始化步骤之后和远程操作步骤之前执行，初始化步骤包括初始调节步骤，在其中，手术器械受到其腱的调节(“预拉伸”)。
校准程序可以在初始化步骤之后和远程操作步骤之前执行，初始化步骤包括初始调节步骤(在其中，手术器械受到其腱的调节(“预拉伸”))和保持步骤(“保持归位”)。
校准程序可以在两个相邻的远程操作步骤之间(即在一个远程操作步骤的结束和下一个远程操步骤的开始之间)执行。例如，当在远程操作步骤期间，至少一些聚合腱已经发生伸长变形，并且然后执行校准程序，以便在开始后续远程操作步骤之前存储更新的运动学零点位置时，就会发生这种情况。
例如，在两个相邻的远程操作步骤之间，可以插入中间步骤，其中，从属装置的手术器械不受制于主装置(即，从属装置不跟随主装置)，诸如暂停的远程操作步骤和/或有限的远程操作步骤和/或调整步骤和/或休息步骤。在远程操作机器人手术操作期间可以执行的连续和相邻远程操作步骤的数量可以取决于各种偶然和特定的需求。
事实上，在手术器械完全受制于主装置的远程操作步骤期间，可能会发生至少一些腱的性能由于手术器械的自由度的强烈致动(可能要求腱描述高曲率半径(例如参考俯仰/偏航的自由度)的致动)而经历退化。
凭借所建议的方案，也可能获得和更新机器人操纵器的机动致动器的位置与手术器械的末端执行器的配置之间的精确匹配，即使腱受到可恢复或不可恢复的弹性-塑性变形，以及由于末端执行器的极端小型化而在一个手术器械和另一手术器械之间存在固有可变性。
凭借所建议的方案，可能通过使用塞子或帽来锁定手术器械的铰接尖端，并且借助机动致动器的力传感器(负荷传感器(load cell))来检测每个机动致动器与手术器械的相应传动元件之间的接触。因此，不需要读取机动致动器的电机电流，也不需要使用电机本身来锁定铰接尖端的自由度。
提供塞子或帽形式的约束元件，该约束元件被装配在器械的铰接尖端上，在至少两个相对侧上抵靠所述铰接尖端，允许锁定手术器械的铰接尖端的一个或多个自由度，避免尖端本身的任何范围的移动。因此，可能将铰接尖端锁定在期望的已知位置，例如与手术器械的纵向轴线对准，具有塞子或帽(约束元件)的单个位置，使得校准程序快速且精确。
附图说明
根据本发明的方法的进一步的特征和优点将参考附图从通过非限制性指示的方式给出的优选示例性实施例的以下描述而变得明显，其中：
-图1以轴测视图示出了根据实施例的用于远程操作手术的机器人系统；
-图2以轴测视图示出了图1所示的用于远程操作手术的机器人系统的一部分；
-图3以轴测视图示出了根据实施例的机器人操纵器的远端部分；
-图4以轴测视图示出了根据实施例的手术器械，其中腱以虚线示意性地图解示出；
-图5图解地示出了根据可能的操作模式的手术器械的铰接末端执行器的自由度的致动；
-图6是根据可能操作模式的示出手术器械的自由度的致动的手术器械的一部分和机器人操纵器的一部分的图解截面图；
-图7A-7D图解地示出了根据可能的操作模式的一系列校准方法；
-图8是根据实施例的为清楚起见示出手术器械的铰接末端执行器的部分截面轴测视图。
-图9A和图9B以剖面图示出了由约束元件约束的铰接末端执行器，其中为了清楚起见未示出腱；
-图10A-D图解地示出了根据可能的操作模式的一系列校准方法；
-图11A-图11C示出了根据校准方法的实施例的与机动致动器、传动元件和手术器械之间的一系列相互作用有关的细节；
-图12示出了校准方法的实施例的流程图；
-图13和图14A-C以及图15A-B示出了根据校准方法的相应实施例的与传动元件和手术器械之间的相应一系列相互作用有关的细节。
具体实施方式
参考图1-图15，描述了一种用于校准远程操作机器人手术系统1的手术器械20的方法。
手术器械20包括与相应的多个腱31、32、33、34、35、36相关联的多个传动元件21、22、23、24、25、26，以及铰接末端执行器装置40，其通过相应的腱机械地可连接到传动元件，以便确定传动元件的一组移动与铰接末端执行器装置40的相应移动或姿态之间的唯一(univocal)相关性。
远程操作的机器人手术系统1除了前述手术器械20之外，还包括多个机动致动器11、12、13、14、15、16和控制装置9。机动致动器11、12、13、14、15、16可操作地连接到相应的传动元件21、22、23、24、25、26，以在控制装置的控制下将移动赋予传动元件。
该方法首先包括将铰接末端执行器装置40布置并锁定在预定义的已知位置(其原则上可以是任何期望的位置，只要其是已知的并且为此目的预先指定)的步骤，该预定义的已知位置被视为铰接末端执行器装置40的参考位置。铰接末端执行器装置40的这种参考位置与传动元件21、22、23、24、25、26中的每个的相应结果位置唯一地相关联。
然后，该方法提供以下步骤：致动机动致动器11、12、13、14、15、16，使得机动致动器中的每个与相应的传动元件21、22、23、24、25、26接触，并且然后存储每个机动致动器与相应的传动元件接触时所有机动致动器11、12、13、14、15、16的位置，并且将机动致动器的该组存储位置视为与末端执行器装置40的参考位置唯一地相关联的机动致动器的参考位置。
然后，该方法包括定义运动学零点状态，将前述存储的机动致动器的参考位置与虚拟零点相关联，由控制装置9赋予机动致动器11、12、13、14、15、16的移动(将)相对于该虚拟零点进行参考。
前述致动步骤包括控制机动致动器11、12、13、14、15、16，使得它们在手术器械的相应传动元件上施加大于零且小于或等于阈值力的力。
关于铰接末端执行器装置(下文中也将被定义为“铰链连接终端”或“铰接尖端”或“铰接末端执行器”)，应注意的是，在实施方式选项中，它优选地是具有俯仰、偏航和打开/闭合(也被称为“抓握”)的自由度的铰链连接手腕(即袖带)，并且优选地还有旋转自由度(也被称为“滚动”)。
该方法可以例如在使用手术器械之前执行。
根据实施方式选项，致动机动致动器11、12、13、14、15、16的前述步骤包括致动机动致动器，使得它们中的每个与相应的传动元件21、22、23、24、25、26接触，而不移动它，或者通过轻微移动它来补偿相关联的聚合腱的任何变形。
根据该方法的实施例，在确定阈值力的初步步骤中预先确定所述阈值力，以便在末端装置40保持静止和锁定的状态下，向可操作地连接到传动元件21、22、23、24、25、26和铰接末端执行器装置40两者的腱赋予轻微的预载荷。
在这种情况下，前述致动步骤包括控制机动致动器11、12、13、14、15、16，使得它们在公差范围ε内将等于前述阈值力的力施加在手术器械的相应传动元件上。
根据实施例，该方法应用于包括力传感器17、17’、18、18’的远程操作机器人手术系统，力传感器中的每个可操作地连接到相应的传动元件21、22、23、24、25、26，和/或其中机动致动器11、12、13、14、15、16被配置为向相应的传动元件21、22、23、24、25、26施加力，并且检测实际施加在每个传动元件上的力。
在这种情况下，前述在每个传动元件21、22、23、24、25、26上施加大于零且小于阈值力的力的步骤包括借助于反馈控制回路将力施加到传动元件21、22、23、24、25、26，其中反馈信号表示如由可操作地连接到传动元件或相应的机动致动器11、12、13、14、15、16的相应的力传感器17、17’、18、18’实际检测到的施加到传动元件上的力。
根据特定的实施方式选项，其中该系统包括布置在致动器和传动元件之间的无菌的、略微弹性的布帘19，该力由机动致动器通过无菌布帘19施加在相应的传动元件(例如，21)上。在这种情况下，安装在致动器(例如，11)上的力传感器17、17’、18、18’检测致动器-布帘-传动元件的接触力，并且因此致动器和传动元件之间的接触在这种情况下是间接的。无菌布帘或布19优选地以其平坦构造弹性预加载，这导致当致动器前进时在机动致动器的底部上在近端方向上的预加载。力传感器17、17’、18、18’优选地在机器人操纵器10的机动致动器的底部上，即在无菌布帘19的非无菌侧上。
根据实施方式选项，铰接末端执行器装置40包括关节，并且铰接末端执行器装置40的前述预定已知位置是对应于铰接末端执行器装置40的每个关节处于其关节工作空间的居中位置的状态的位置。
例如，在图8所示的实施方式选项中，使用了旋转接头，其定义了俯仰P的自由度、偏航Y的自由度和抓握G的自由度，并且前述居中位置是居中角位置。
例如，如图13所示，居中角位置可以为定义末端执行器40的偏航Y的自由度的旋转关节，在所述居中角位置和相应的行程(stroke)端部之间定义两个彼此相等的角度α。
例如，如图14A-C所示，偏航Y的自由度被带到行程端部，作用在拮抗传动元件21、22上，首先描述角距离α1，并且然后描述第二角距离α2(在这里所示的示例中大于第一角距离)，其中根据一种实施方式，根据以下关系，零点被计算为由拮抗传动元件21、22执行的行程的中点，以描述所述角距离α1和α2：
dx1+dx2/2＝α1+α2/2
根据另一实施方式选项，其中铰接末端执行器装置40包括关节，铰接末端执行器装置40的前述预定已知位置是对应于铰接末端执行器装置40与手术器械20的轴27或杆27的轴线对准的状态的位置。
优选地，轴是沿着纵向延伸方向r-r延伸的刚性轴(如图10所示)，使得铰接末端执行器装置40与轴27的纵向延伸方向r-r对准，并且优选地，每个旋转关节的居中角位置与所述纵向方向r-r对准；从而，链节(即，接合元件，即，连接元件)的纵向深蹲或细长主体与轴27纵向对准。
根据该方法的实施例，铰接末端执行器装置40的参考位置由尖端帽37保持约束。尖端帽37可以适于锁定俯仰、偏航和抓握的自由度，并且还可以适于锁定滚转的自由度(即，围绕纵向轴线r-r的旋转)。
根据该方法的实施方式选项，前述阈值力在0.01N至5.0N的范围内，优选地在0.05N和2.0N之间，在该阈值力处，机动致动器11、12、13、14、15、16的电机停止与相应的传动元件21、22、23、24、25、26接触。
根据该方法的实施方式选项，执行对机动致动器11、12、13、14、15、16(并且优选地机动致动器中的每个，例如独立于其他机动致动器)的参考位置和预定标称零位置之间的偏移量的控制，并且如果这种偏移量大于最大允许绝对偏移量dxMAX，则校准程序被视为无效。
根据实施方式选项，仅致动器中的一个的偏移量大于前述最大绝对偏移量dxMAX就足以将校准程序视为无效。
根据该方法的实施例，执行对每个机动致动器11、12、13、14、15、16在与对应的传动元件21、22、23、24、25、26接触时所到达的位置之间的相对偏移量的控制，并且如果这种相对偏移量大于最大允许相对偏移量dx，则校准程序被视为无效。
根据实施方式选项，控制与一对拮抗传动元件的传动元件相关联的机动致动器之间的相对偏移量。
根据可能的实施方式选项，最大允许相对偏移量dx在0至20.0mm的范围内，并且优选地在5和15mm之间。
根据该方法的一个实施例，提供了一对或多对拮抗传动元件(21，22)、(23，24)、(25，26)，该一对或多对拮抗传动元件可操作地连接到相应的一对或多对拮抗腱(31，32)、(33，34)、(35，36)。每对拮抗腱适于在相反的移动方向上，例如在相反的角度方向上，移动铰接末端执行器装置40的链节(即，单件中的连接元件)42、43、44，或者换言之，每对拮抗腱适于在相反的方向上移动相应的自由度(俯仰P或偏航Y或抓握G)。
根据实施方式选项，提供弹性元件46，弹性元件46作用在相应的传动元件21、22、23、24、25、26上，以保持适于将传动元件21、22、23、24、25、26与相应的机动致动器11、12、13、14、15、16间隔开的恒定的最小预加载水平。
根据实施例，前述致动步骤包括控制机动致动器11、12、13、14、15、16，使得在机动致动器和相应的传动元件之间的第一接触步骤中，向机动致动器赋予第一速度v1，并且在相应的传动元件上施加第一力F1。
根据实施方式选项，致动步骤包括控制机动致动器11、12、13、14、15、16，使得所述第一速度v1在0.1至30mm/s的范围内，并且优选地在1和10mm/s之间。
根据实施方式选项，致动步骤包括控制机动致动器11、12、13、14、15、16，以便当检测到前述第一力F1在0.01至2N的范围内，并且优选地在0.05N至0.5N的范围内时，停止所述机动致动器11、12、13、14、15、16的移动。
根据实施方式选项，除了前述第一接触步骤之外，致动步骤还包括缩回步骤和第二前进和第二接触步骤，在缩回步骤中，机动致动器11、12、13、14、15、16以偏移量dx1(和缩回速度v4)缩回，在第二前进和第二接触步骤中，机动致动器11、12、13、14、15、16以第二速度v2前进并且当检测到等于第二力F2的接触力时停止。
根据实施示例，第二力F2等于前述阈值力。
根据实施方式选项，所述第二速度v2低于所述第一速度v1，并且优选地在0.1至5mm/s的范围内，并且优选在0.5和3mm/s之间。
根据实施方式选项，前述第二力F2大于所述第一力F1，并且优选地在0.1至5N的范围内，并且更优选地在0.5和2N之间。
根据实施方式选项，在前述缩回步骤期间，控制机动致动器的移动，使得机动致动器施加的力达到第三力值Fm。
根据实施示例，第三力值Fm优选地在0.1至5N的范围内。
根据实施方式选项，前述致动步骤包括控制机动致动器，使得它们在机动致动器的位置在预定义范围内(指示为图11A中的k3)时，以等于第三速度v3的速度前进，该第三速度v3大于前述第一速度v1和第二速度v2，在该预定义范围内，控制装置知道在与传动元件的第一接触之前，沿着对应于行程dX3的空间正在发生自由行程状态(free strokeregime)。
前述第一速度v1、第二速度v2和第三速度v3以及缩回速度v4在图11A-D所示的实施示例中被指示。
根据实施例(上面已经提到)，在机动致动器和手术器械之间插入柔性且弹性的无菌布帘19。在这种情况下，由这种无菌布帘的阻力产生的力是已知的偏移量或偏置力Foff，并且控制装置9被配置为从所执行的力检查和/或从与阈值力的比较中去除、或者考虑或不考虑这种已知的偏移量或者偏置力Foff。
根据实施方式选项，无菌布帘19是弹性的，并且当在操作状态下时弹性变形。布帘19的弹性旨在将布带回到不变形的平坦构造。因此，当致动器前进以推动时，存在由布帘19施加在致动器的底部上的最小预载荷，而当致动器由于被其相应的传动元件推动而缩回时，例如，如果其拮抗件被推动到行程端部，则由布帘施加的预载荷施加在传动元件上并且指向远侧。
根据该方法的实施例，控制装置9在铰接末端执行器装置40处于移动而不被外部约束锁定的状态时，通过施加小于或等于前述阈值力的最大操作力(Fa)来移动铰接末端执行器装置40。
在实施方式选项中，这样的最大操作力小于或等于5N。
根据实施方式选项，机动致动器11、12、13、14、15、16包括活塞11、12，13、14、15、16。
在这种情况下，根据实施示例，腱可以被固定，例如胶合到相应的活塞(如图6所示)，因此，活塞沿着由活塞限定的直线路径前进，拖动相应腱的胶合端。返回装置(例如，返回滑轮)被设置在活塞下游(以及末端执行器40以及还有轴27的上游)的后端29中，其确保当活塞前进时，则腱的路径在返回装置的上游部分中延伸，并且因此“拉动”相应的自由度来移动它，携带在另一拮抗腱并且因此另一拮抗活塞之后。
换言之，当活塞被“按压”时，自由度在角度方向上被致动，并且另一拮抗活塞被“抬起”。
根据替代实施方式，腱不被胶合在活塞上，而是被胶合在器械的内壁上，并且前进的活塞使腱的路径偏转(像吉他弦一样)，拉伸腱，腱本身充当返回元件。
根据另一实施方式选项，机动致动器11、12、13、14、15、16包括旋转圆盘11、12、13、14、15、16。
这种旋转圆盘卷绕/展开腱的近端部分，移动一定的角位移。
在这种情况下，致动器也优选地是与传动元件的旋转盘接合的旋转圆盘。在这种情况下，甚至无菌布帘也可以包括刚性接口，例如适于传递旋转圆盘的旋转致动运动的插入件或硬塑料板。
前述旋转圆盘例如是绞盘。
下面描述该方法的两个实施例，两者都适用于当拮抗腱可操作地连接(优选地直接固定)到相应的传动元件和铰接末端执行器装置40的相应的链节两者时，以便以相反的移动致动至少一个自由度(在铰接末端执行器装置的前述至少一个自由度中)。
在这两个实施例的第一实施例中，该方法规定，在机动致动器和传动元件之间的接触或接合步骤之后，对于末端执行器装置40的每个自由度，在一对激动-拮抗腱(agonistic-antagonistic tendon)的拮抗腱上同时执行定义步骤；此外，优选地，前述定义步骤依次应用于各对拮抗腱，即，一次针对一对执行。在这种情况下，为了锁定自由度，拮抗对的两个腱都受到适当的应力。
在这两个实施例的第二实施例中，该方法规定，在机动致动器和传动元件之间的接触或接合步骤之后，对于末端执行器装置40的每个被控制的自由度，定义步骤包括：
-将末端执行器装置40的每个自由度带到行程端部基台(abutment)；
-向相应的传动元件施加高的力Fe，从而对相应的腱施加应力；
-针对每个自由度，存储由此获得的传动元件的对应位置Xe；
-基于针对每个自由度的存储的传动元件的位置Xe来定义和/或重新计算运动学零点位置。
在这种情况下，优选地，针对所有传动元件，特别是对于传动元件和相互拮抗的腱，执行前述带入、施加、存储、以及定义和/或重新计算步骤，使得针对每个自由度，存储与所述自由度的拮抗腱相关联的两个传动元件的两个位置(Xe、Xe_ant)。
应该注意的是，在可能的实施方式选项中，零点位置不一定在拮抗基台之间的中间，而是取决于末端执行器的形状和结构。
根据该方法的实施例，其中自由度的运动学零点位置与其行程端部之间的角距离是已知的，定义步骤包括：
-将末端执行器装置40的一个自由度带到行程端部基台，
-使作用在一对拮抗腱的腱上的力达到高的力值Fe；
-存储对应于所述腱的传动元件的位置Xe；
-保持施加到这样的腱上的高的力Fe，同时执行将拮抗力Fe_ant施加在该对拮抗腱中的另一腱上的步骤，其中这样的高的力Fe大于前述拮抗力Fe-ant；
-存储对应于前述拮抗腱的传动元件的位置Xe_ant；
-基于存储的相应位置Xe、Xe_ant的值来计算这样一对拮抗传动元件中的拮抗传动元件的运动学零点位置；
-将前述传动元件移动到计算出的运动学零点位置。
根据可能的实施方式选项，该方法优选地包括针对每个自由度，即针对每对拮抗腱，同时地或连续地重复上述步骤。
根据图15A和图15B所示的特定实施方式选项，该方法提供接合和准备和调节作用于俯仰和偏航自由度的拮抗腱，使它们达到低于高阈值Fe的阈值力值，在该阈值力值下，手术器械的末端执行器装置40不移动。
更具体地说，已知末端执行器关节的基台位置和铰接手腕的运动学零点之间的距离，缆索(或腱)被移动，使关节在基台中，然后施加力，直到达到高的力值Fe为止，并且存储活塞的对应位置Xe。然后，通过施加达到小于高的力值Fe的值F_ant的力来移动拮抗缆索(或腱)，使得末端执行器的自由度不移动，并且存储拮抗活塞的对应位置X_ant。由于距离是已知的，因此存储的位置Xe和X_ant被用于计算运动学零点位置，并且活塞最终被布置在这样的运动学零点位置中。
根据实施方式选项，该方法适用于当前述腱是聚合腱时，例如由交织或编织的聚合物纤维形成。
这种腱基于不能控制的外部参数(诸如老化、温度、预载荷)来改变其加长，因此不确定电缆伸长多长；正是由于这个原因，执行上述方法是特别有利的。
根据实施例，该方法适用于机器人系统，该机器人系统由用于微型手术远程操作的机器人系统组成，其中手术器械是微型手术器械。
再次参考图1-图15，下面将提供本发明的方法应用于的手术器械的进一步图示，这有助于甚至更好地理解方法本身，以及通过非限制性示例的方式，关于方法的一些实施例的进一步细节。
根据实施例，该方法包括以下步骤。
-将器械定位在特殊壳体中，使得机动致动器(或操纵器10的电机箱的电机)的耦合与手术器械的传动元件(活塞)布置在一起。电机箱的电机必须先前定位在电机箱的零点位置或电机使电机轴缩回的配置中；
-移动电机箱的电机(甚至独立地)，以便以接触力Flight到达活塞。这样的接触力Flight是由定位在电机尖端的力传感器可测量的最小力(例如，这样的力对应于施加到传动元件的大于零且小于或等于阈值力的前述力)。最小适用力必须允许触碰活塞而不致使其移动。这是可能的，由于活塞与器械的内部致动器耦合的固有摩擦。然而，器械的自由度由特殊的帽锁定，该帽将其移动约束在初始位置；
-激活力控制以保持每个活塞上的力和腱上的最小应力；
-所获得的耦合在第一次进入远程操作之前立即存储为运动学零点，并且由电机的当前位置组成。
优选地，前述定位和移动步骤可以包括以下步骤。
(1)命令设置手术器械的运动学零点位置。
该命令可以从两个来源中的一个启动：来自用户界面的输入或从检测到手术器械的插入而确定的自动输入。
(2)设置手术器械运动学零点位置的程序。
设置运动学零点位置的程序，也被称为“器械接合”，是一系列软件命令，其移动电机箱的电机，使负荷传感器与器械的活塞接合。零点位置(即运动学零点)被设置为器械的所有活塞以相等的力(如通过电机箱的负荷传感器测量的)接合的位置。为了确保接合的准确性并在短时间段内获得完成接合程序，接合可以通过一组循环的重复来发生，其中每个循环是电机速度和距离和力之间的折衷，直到足够慢的速度值和最终接合力值被用于不确定末端执行器的尖端的任何移动的精确接合为止。
接合例程接收命令，以开始用于设置器械零点位置的程序。例程验证系统状态是否已就绪，并且是否已执行必要的子系统初始化。
为了减少时间，例程命令电机箱的六个轴线的快速轨迹，以将电机箱的活塞驱动到靠近器械活塞的位置。然后，强加低于前述快速轨迹的速度值的速度值VMS，以获得与器械的活塞的第一接触力Flight。当相应的负荷传感器检测到接触力值Flight时，每个轴线独立地停止。
然后控制轴线以触碰器械的活塞，从而确定零力。然后，以编程的方式增加接触力，直到负荷传感器必须处于零点位置的值。
为了精确接触，用慢速轨迹控制轴线以接触活塞并继续移动，直到获得预定义的特定力为止，并且当在相应的负荷传感器上达到这样的预定义的力值Fhome时，每个轴线独立地停止。当所有负荷传感器检测到所需的力并且所有轴线的移动停止时，接合程序完成。
如果任何轴线在为轨迹分配的距离处，在相应负荷传感器中没有检测到预期力值，则例程会发出错误指示，并迫使器械脱离。
因此，总之，前述程序包括：
a)检查器械的存在；
b)检查电机箱轴线是否已获得其零点位置；
c)检查电机箱轴线是否处于其零止挡位置；
d)检查负荷传感器是否具有所应用的相应校准值和偏移值；
e)检查负荷传感器在考虑噪声的极限内是否具有零值；
f)加载程序的配置参数：
(i)加载接合力值：
-第一接触力值
-接合接触力值
(ii)加载轴线的接合距离
-轴线的快速接近距离
-轴线的缓慢接近距离
-轴线的最大可允许的触碰距离
(iii)加载轴线的接合速度
-轴线的快速接近速度
-轴线的缓慢接近速度
-轴线的第一接合速度
-轴线的缓慢接合速度
g)执行快速轨迹以覆盖电机箱活塞的后部位置和器械活塞之间的间隔：
-设置接触力值；
-将速度值设置为快速接近值；
-将距离值设置为快速接近值；
-使用所设置的速度和距离生成具有梯形速度轮廓的快速接近轨迹；
-使用所生成的轨迹控制电机箱轴线移动，其中移动程序包括控制，使得如果负荷传感器读取到大于或等于接触力的力，则停止轴线的移动；该例程等待所有的轴线完成其移动；丢弃多余轨迹的未行进的距离；
-控制电机箱使每个接触的轴线向后移动，以具有来自负荷传感器的零值，
指示无接触；这样做是为了确保在下一步骤中的平衡接触；
h)以中间速度和触碰执行第一接触轨迹：
-设置接触力值；
-将速度值设置为中间接近值；
-将距离值设置为最大允许接近值；
-使用所设置的速度和距离生成具有梯形速度轮廓的快速接近轨迹；
-使用所生成的轨迹控制电机箱轴线移动，其中，每个轴线在获得其相应的负荷传感器力时停止；该例程等待所有的轴线完成其移动；丢弃多余轨迹的未行进的距离；
-控制电机箱使每个接触的轴线向后移动，以具有来自负荷传感器的零值，
指示无接触；这样做是为了确保在下一步骤中的平衡接触；
i)执行最终接触，以使用慢速和所需的接触力进行精确接触：
-将接触力值设置为零点位置所需的值；
-将速度值设置为缓慢接近值；
-将距离值设置为最大允许接近值；
-使用所设置的速度和距离生成具有梯形速度轮廓的快速接近轨迹；
-使用所生成的轨迹控制电机箱轴线移动，其中，每个轴线在获得其相应的负荷传感器力时停止；该例程等待所有的轴线完成其移动；丢弃多余轨迹的未行进的距离；
j)检查对于每个轴线，行进的距离是否小于控制的轨迹距离；
k)检查对于每个轴线，由负荷传感器检测到的力值是否为所需的力值；
l)如果上述两项检查均通过，则使力控制能够在器械的活塞电机上保持相同的力，以补偿腱随着时间推移的伸长或缩短；
m)如果检查未通过，则命令轴线执行脱离例程；
n)当用户命令进入远程操作状态时，电机的当前位置被存储为运动学零点。
该方法的实施方式选项在图12中被示出，其中所指示的参数具有以下含义：
第n电机(机动致动器)的速度；
PHS将以高速到达的电机(机动致动器)的位置；
VMS中速；
VHS高速；
第n电机力(机动致动器)；
Flight轻力；
VSS慢速；
Fhome接合力。
根据实施方式选项，至少一个致动器11、12、13、14、15、16可以是线性致动器。至少一个传动元件21、22、23、24、25、26可以是线性传动元件，诸如适于沿着基本上直线的路径x-x移动的活塞，如例如图6所示。
为了执行校准方法，所有机动致动器不必同时移动，尽管根据优选实施例，机动致动器同时移动(前进)。
如例如图9A和图9B图解所示，约束体37或帽37可以装配在铰接末端执行器40上，以锁定一个或多个自由度P、Y、G，以便于校准过程。可以提供约束体37以将铰接尖端40暂时锁定在预定构造中。约束体37能够沿着手术器械20的轴27缩回。约束体37可以是塞子37或尖端帽37，其不能沿着手术器械20的轴27缩回，并且例如可以相对于铰接末端执行器40的自由端向远侧移除。
铰接末端执行器40优选地包括多个链节41、42、43、44，所述链节中的至少一些，例如图8的链节42、43和44，可以各自连接到一对拮抗腱31，32；33，34；35，36。
如例如图8所示，一对拮抗腱31、32可以被机械地连接到链节42，以相对于链节41围绕俯仰轴线P移动所述链节42，其中链节41被示为与手术器械20的轴27成一体；另一对拮抗腱33、34可以被机械地连接到链节43(此处示出为具有自由端)以相对于链节42围绕偏航轴线Y移动所述链节43；又一对拮抗腱35、36可以被机械地连接到链节44(此处示出为具有自由端)以相对于链节42围绕偏航轴线Y移动所述链节44；链节43和44围绕偏航轴线Y的适当的关节激活可以确定打开/闭合或抓握G的自由度。本领域技术人员将理解，腱和链节的配置以及铰接末端执行器40的自由度可以相对于图8所示的配置而变化，同时保持在本公开的范围内。
可以存在三对拮抗腱(31，32)、(33，34)、(35，36)以致动三个自由度(例如，俯仰P、偏航Y和抓握G的自由度)。在这种情况下，手术器械20可以包括六个传动元件21、22、23、24、25、26(例如六个活塞，如例如图4所示)，即三对拮抗传动元件(21，22)、(23，24)、(25，26)，旨在例如与三对拮抗机动致动器(11，12)、(13，14)、(15，16)协作。
可以在至少一个致动器和至少一个传动元件之间插入无菌屏障19，诸如由塑料片或其他手术无菌布材料(诸如织物或无纺布)制成的无菌布。
该至少一个腱优选地是非弹性可变形的，尽管它也可以是弹性可变形的。
根据优选实施例，手术器械20的所述至少一个腱以及优选地所有腱由聚合材料制成。
优选地，手术器械20的所述至少一个腱，并且优选地所有腱，包括多个聚合物纤维，该多个聚合物纤维缠绕和/或交织以形成聚合股。根据实施例，所述至少一个腱包括多个高分子量聚乙烯纤维(HMWPE，UHMWPE)。
所述至少一个腱可以包括多个芳酰胺纤维和/或聚酯和/或液晶聚合物(LCP)和/或PBO和/或尼龙和/或高分子量聚乙烯和/或前述的任何组合。
所述至少一个腱可以由金属材料制成，诸如金属股线。
所述至少一个腱可以部分地由金属材料制成，并且部分地由聚合物材料制成。例如，所述至少一个腱可以通过金属纤维和聚合物纤维的交织形成。
机器人系统1的电子控制器9，例如可操作地连接到所述至少一个机器人操纵器10，可以监测致动器11、12、13、14、15、16(例如，电机活塞)的移动，并且校准程序可以包括当手术器械20的铰接尖端40的自由度处于预定配置(例如铰接尖端的链节沿着器械的中心线和/或每个自由度的范围的中心线r-r对准)时使致动器与相应的传动元件接触。
这种预定状态可以出现在铰接尖端40的链节与传动元件21、22、23、24、25、26的行程x-x对准时。
优选地，电子控制器9与用于存储机动致动器的零点位置的存储器8相关联。
机动致动器的零点位置并不一定意味着机动致动器都在同一水平上，换言之，当达到零点位置时，手术器械的传动元件不一定都在相应的行程内处于同一水平，如例如图10A-D所示。事实上，一些聚合腱可能经历了不同的伸长。
再次参考图1-图15，描述了一种远程操作的机器人手术系统1，其包括手术器械20、多个机动致动器11、12、13、14、15、16，并且还包括控制装置9。
手术器械20包括与相应的多个腱31、32、33、34、35、36相关联的多个传动元件21、22、23、24、25、26，以及铰接末端执行器装置40，其通过相应的腱机械地可连接到传动元件，以便确定传动元件的一组移动与铰接末端执行器装置40的相应移动或姿态之间的唯一相关性。
前述铰接末端执行器装置40适于被布置和锁定在已知的预定位置，该预定位置被视为铰接末端执行器装置40的参考位置，其中铰接末端执行器装置40的这种参考位置与传动元件21、22、23、24、25、26中的每个的相应结果位置唯一地相关联。
机动致动器11、12、13、14、15、16可操作地连接到相应的传动元件21、22、23、24、25、26，以在控制装置9的控制下将移动赋予传动元件。
当铰接末端执行器装置40被布置并锁定在所述已知的预定位置(被视为参考位置)时，控制装置9被配置为执行以下动作：
-致动机动致动器11、12、13、14、15、16，使得机动致动器中的每个与相应的传动元件21、22、23、24、25、26接触，控制机动致动器11、12、13、14、15、16，使得它们在手术器械的相应传动元件上施加大于零且小于或等于阈值力的力；
-存储每个机动致动器与相应的传动元件接触时所有机动致动器11、12、13、14、15、16的位置，并且将机动致动器的该组存储位置视为与末端执行器装置40的参考位置唯一地相关联的机动致动器的参考位置；
-归零，即，定义运动学零点状态，将前述存储的机动致动器的参考位置与虚拟零点相关联，由控制装置9赋予机动致动器11、12、13、14、15、16的移动将相对于该虚拟零点进行参考。
根据不同的实施例，远程操作机器人手术系统1被配置为执行根据本说明书中所示的任何方法实施例的校准方法。
如可以看出的，如先前指示的本发明的目的通过上述方法，借助于以上详细公开的特征，并且如以上在本发明的发明内容中已经公开的完全实现。
为了满足偶然的需要，本领域技术人员可以对上述方法的实施例做出改变和调整，或者可以用功能等效的其他元件代替元件，而不偏离以下权利要求的范围。以上描述为属于可能实施例的所有特征都可以与所描述的其他实施例无关地实施。
附图标记列表
1 远程操作手术的机器人系统
2 机器人系统的从属组件
3 主控制台
8 存储器
9 控制器，即，控制单元
10 机器人系统操纵器
11,12,13,14,15,16 机动致动器
17,17’,18,18’ 力传感器，或负荷传感器
19 无菌屏障
20 手术器械
21,22,23,24,25,26 传动元件
27 轴
28 袋部
29 手术器械后端
31,32,33,34,35,36 腱
37 约束体或塞子或帽
40 手术器械的铰接尖端或铰接末端执行器装置
41,42,43,44 铰接尖端的链节
46 弹性元件
x-x 直线方向
r-r 中心线
P,Y,G 铰接尖端的自由度，分别为俯仰，偏航，抓握

Claims (28)

1.一种用于校准远程操作机器人手术系统(1)的手术器械(20)的方法，
其中，所述手术器械(20)包括与相应的多个腱(31，32，33，34，35，36)相关联的多个传动元件(21，22，23，24，25，26)，以及铰接末端执行器装置(40)，其通过相应的腱机械地可连接到所述传动元件，以便确定所述传动元件的一组移动与所述铰接末端执行器装置(40)的相应移动或姿态之间的唯一相关性，
其中，所述远程操作机器人手术系统(1)除了所述手术器械(20)之外，还包括多个机动致动器(11，12，13，14，15，16)和控制装置(9)，所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)可操作地连接到相应的传动元件(21，22，23，24，25，26)，以将移动赋予由所述控制装置控制的所述传动元件；
其中所述方法包括以下步骤：
-将所述铰接末端执行器装置(40)布置并锁定在已知的预定位置，所述已知的预定位置被视为所述铰接末端执行器装置(40)的参考位置，其中所述铰接末端执行器(40)的所述参考位置与所述传动元件(21，22，23，24，25，26)中的每个传动元件的相应结果位置唯一地相关联；
-致动所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)，使得所述机动致动器中的每个机动致动器与相应的传动元件(21，22，23，24，25，26)接触；
-存储每个机动致动器与相应的传动元件接触时所有所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)的位置，并且将所述机动致动器的一组存储的位置视为与所述末端装置(40)的参考位置唯一地相关联的所述机动致动器的参考位置，
-通过将所述机动致动器的所述存储的参考位置与虚拟零点相关联来定义运动学零点状态，由所述控制装置(9)赋予所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)的移动将相对于所述虚拟零点进行参考；
其中所述致动步骤包括控制所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)，使得它们在所述手术器械的相应传动元件上施加大于零且小于或等于阈值力的力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述阈值力是在确定阈值力的初步步骤中预先确定的，以便在所述末端执行器装置(40)保持静止并锁定的状态下，向可操作地连接到所述传动元件(21，22，23，24，25，26)和所述铰接末端执行器装置(40)两者的腱赋予轻微的预载荷，
并且其中所述致动步骤包括控制所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)，使得它们在公差(ε)内将等于所述阈值力的力施加在所述手术器械的相应传动元件上。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述远程操作机器人手术系统包括力传感器(17，17’，18，18’)，每个力传感器可操作地连接到相应的传动元件(21，22，23，24，25，26)，
和/或其中，所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)被配置为将所述力施加到相应的传动元件(21，22，23，24，25，26)并且检测实际施加到每个传动元件的力，
并且其中在每个传动元件(21，22，23，24，25，26)上施加大于零且小于阈值力的力的所述步骤包括借助于反馈控制回路向所述传动元件(21，22，23，24，25，26)施加力，其中，反馈信号表示如由可操作地连接到所述传动元件或相应的机动致动器(11，12，13，14，15，16)的相应的力传感器(17，17’，18，18’)实际检测到的施加到所述传动元件的力。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述铰接末端执行器(40)包括关节，
并且其中所述铰接末端执行器装置(40)的所述预定已知位置是对应于所述铰接末端执行器装置(40)中的每个关节处于其关节工作空间的居中位置的状态的位置。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述铰接末端执行器(40)包括关节，
并且其中所述铰接末端执行器装置(40)的所述预定已知位置是对应于所述铰接末端执行器装置(40)与所述手术器械(20)的轴(27)的轴线对准的状态的位置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述铰接末端执行器装置(40)的参考位置由尖端帽(37)保持约束。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述阈值力在0.01N至5.0N的范围内，优选地在0.05N至2.0N的范围，在所述阈值力下，所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)的电机停止与所述相应的传动元件(21，22，23，24，25，26)接触。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，其中，对所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)，并且优选地例如独立于其他机动致动器的所述机动致动器中的每个机动致动器的参考位置和预定标称零位置之间的偏移量的控制被执行，并且如果这种偏移量大于最大允许绝对偏移量(dxMAX)，则校准程序被视为无效。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，对每个机动致动器(11，12，13，14，15，16)在与对应的传动元件(21，22，23，24，25，26)接触时所到达的位置之间的相对偏移量的控制被执行，并且如果这种相对偏移量大于最大允许相对偏移量(dx)，则校准程序被视为无效。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述最大允许相对偏移(dx)在0至20mm的范围内，并且优选地在5和15mm之间。
11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，一对或多对拮抗传动元件(21，22；23，24；25，26)被提供，所述拮抗传动元件可操作地连接到相应的一对或多对拮抗腱(31，32；33，34；35，36)，每对对抗性腱适于在相反的移动方向上移动铰接末端执行器装置(40)的单件链节(42，43，44)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，弹性元件(46)被提供，所述弹性元件作用在相应的传动元件(21，22，23，24，25，26)上，以保持适于将所述传动元件(21，22，23，24，25，26)与相应的机动致动器(11，12，13，14，15，16)间隔开的恒定的最小预加载水平。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述致动步骤包括控制所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)，使得在机动致动器和相应的传动元件之间的第一接触步骤中，第一速度(v1)被赋予所述机动执行器，并且第一力(F1)被施加在相应的传动元件上。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述致动步骤包括控制所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)，使得所述第一速度(v1)在0.1至30mm/s的范围内，并且优选地在1和10mm/s之间，
和/或以便当检测到所述第一力(F1)在0.01至2N的范围内，并且优选地在0.05N至0.5N的范围内时，停止所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)的移动。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，除了所述第一接触步骤之外，所述致动步骤还包括：
-缩回步骤，其中所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)缩回移位(dx1)，
-第二前进和第二接触步骤，其中所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)以第二速度(v2)前进，并且当检测到等于第二力(F2)的接触力时停止。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述第二力(F2)等于所述阈值力。
17.根据权利要求15或16中任一项所述的方法，其中，所述第二速度(v2)低于所述第一速度(v1)，并且优选在0.1至5mm/s的范围内，并且优选地在0.5和3mm/s之间；
和/或其中所述第二力(F2)大于所述第一力(F1)，并且优选地在0.1至5N的范围内，并且更优选地在0.5和2N之间。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，其中，在所述缩回步骤中，所述机动致动器的移动被控制为使得由所述机动致动器施加的力达到第三力值(Fm)，
其中所述第三力值(Fm)优选在0.1-5N的范围内。
19.根据权利要求13和17所述的方法，其中，致动步骤包括控制所述机动致动器，使得它们在所述机动致动器的位置在预定范围内时，以等于第三速度(v3)的速度前进，所述第三速度大于所述第一速度(v1)和第二速度(v2)，在所述预定范围内，所述控制装置知道在与所述传动元件的第一接触之前，沿着对应于行程(dX3)的空间正在发生自由行程状态。
20.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，柔性且弹性的无菌布帘(19)被插入在所述机动致动器和所述手术器械之间，
并且其中，由所述无菌布帘的阻力产生的力是已知的偏移量或偏置力(Foff)，并且其中所述控制装置(9)被配置为从所执行的力检查和/或从与所述阈值力的比较中去除、或者考虑或不考虑所述已知的偏移量或者偏置力(Foff)。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述控制装置(9)在所述铰接末端执行器装置(40)处于移动而不被外部约束锁定的状态时，施加最大操作力(Fa)来移动所述铰接末端执行器装置(40)，
其中，所述最大操作力小于或等于所述阈值力。
22.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)包括活塞(11，12，13，14，15，16)和/或旋转圆盘(11，12，13，14，15，16)，诸如绞盘。
23.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，拮抗腱可操作地连接到相应传动元件和所述铰接末端执行器装置(40)的相应链节两者，以便以相反的移动致动所述铰接末端执行器装置(40)的所述至少一个自由度中的至少一个自由度，
其中，在机动致动器和传动元件之间的接触或接合步骤之后，对于所述末端装置(40)的每个自由度，在一对激动-拮抗腱的拮抗腱上同时执行定义步骤，
并且，优选地，所述定义步骤依次应用于各对的拮抗腱，或者一次针对一对执行。
24.根据权利要求1-22中任一项所述的方法，其中，拮抗腱可操作地连接到相应传动元件和所述铰接末端执行器装置(40)的相应链节两者，以便以相反的移动致动所述铰接末端执行器装置(40)的所述至少一个自由度中的至少一个自由度，
其中，在机动致动器和传动元件之间的接触或接合步骤之后，对于所述末端执行器装置(40)的每个被控制的自由度，所述定义步骤包括：
-将所述末端执行器装置(40)的每个自由度带到行程端部基台，
-向相应的传动元件施加高的力(Fe)，从而对相应的腱施加应力；
-针对每个自由度，存储由此获得的所述传动元件的对应位置(Xe)；
-基于针对每个自由度的存储的所述传动元件的位置(Xe)来定义和/或重新计算运动学零点位置；
其中，优选地，针对所有所述传动元件，特别是针对所述传动元件和相互拮抗的腱，执行带入、施加、存储、以及定义和/或重新计算步骤，使得针对每个自由度，存储与所述自由度的拮抗腱相关联的两个传动元件的两个位置(Xe、Xe_ant)。
25.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，自由度的所述运动学零点位置与其行程端部之间的角距离是已知的，并且其中，所述定义步骤包括：
-将所述末端执行器装置(40)的一个自由度带到所述行程端部基台，
-使作用在一对拮抗腱的腱上的力达到高的力值(Fe)；
-存储对应于所述腱的传动元件的位置(Xe)；
-保持施加到所述腱的所述高的力(Fe)，同时执行将拮抗力(Fe_ant)施加在所述一对拮抗腱中的另一腱的步骤，其中所述高的力(Fe)大于所述拮抗力(Fe_ant)；
-存储对应于所述拮抗腱的传动元件的位置(Xe_ant)；
-基于存储的相应位置(Xe)、(Xe_ant)的值来计算所述一对拮抗传动元件中的拮抗传动元件的运动学零点位置；
-将所述传动元件移动到计算出的运动学零点位置。
26.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述腱是聚合物腱，例如由交织的聚合物纤维制成。
27.一种远程操作机器人手术系统(1)，包括手术器械(20)、多个机动致动器(11，12，13，14，15，16)和控制装置(9)，
其中，所述手术器械(20)包括与相应的多个腱(31，32，33，34，35，36)相关联的多个传动元件(21，22，23，24，25，26)，以及铰接末端执行器装置(40)，其通过相应的腱机械地可连接到所述传动元件，以便确定所述传动元件的一组移动与所述铰接末端执行器装置(40)的相应移动或姿态之间的唯一相关性，
其中，所述铰接末端执行器装置(40)适于布置并锁定在已知的预定位置，所述已知的预定位置被视为所述铰接末端执行器装置(40)的参考位置，其中所述铰接末端执行器(40)的所述参考位置与所述传动元件(21，22，23，24，25，26)中的每个传动元件的相应结果位置唯一地相关联；
其中，所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)可操作地连接到相应的传动元件(21，22，23，24，25，26)，以在所述控制装置(9)的控制下将移动赋予所述传动元件；
其中，当所述铰接末端执行器装置(40)被布置并锁定在被视为所述参考位置的所述已知预定位置时，所述控制装置(9)被配置为：
-致动所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)，使得所述机动致动器中的每个机动致动器与相应的传动元件(21，22，23，24，25，26)接触，控制所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)，使得它们在所述手术器械的相应传动元件上施加大于零且小于或等于阈值力的力；
-存储每个机动致动器与相应的传动元件接触时所有所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)的位置，并且将所述机动致动器的一组存储的位置视为与所述末端装置(40)的参考位置唯一地相关联的所述机动致动器的参考位置；
-通过将所述机动致动器的所述存储的参考位置与虚拟零点相关联来定义运动学零点状态，由所述控制装置(9)赋予所述机动致动器(11，12，13，14，15，16)的移动将相对于所述虚拟零点进行参考。
28.一种远程操作机器人手术系统(1)，被配置为执行根据权利要求1-26中任一项所述的方法。
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