IT202100015902A1

IT202100015902A1 - Metodo di preparazione alla teleoperazione in un sistema robotico teleoperato per chirurgia

Info

Publication number: IT202100015902A1
Application number: IT102021000015902A
Authority: IT
Inventors: Matteo Tanzini; Michael John Proctor; Giuseppe Maria Prisco; Massimiliano Simi
Original assignee: Medical Microinstruments Inc
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2022-12-17
Also published as: WO2022264075A3; CN117940085A; WO2022264075A2; EP4355242A2; BR112023026623A2; CA3221147A1; KR20240046160A; AU2022292193A1

Description

?Metodo di preparazione alla teleoperazione in un sistema robotico teleoperato per chirurgia?

DESCRIZIONE

SFONDO TECNOLOGICO DELL?INVENZIONE

Campo di applicazione.

La presente invenzione riguarda un metodo di preparazione alla teleoperazione in un sistema robotico teleoperato per chirurgia.

La presente descrizione si riferisce dunque, pi? in generale, al campo tecnico del controllo operativo di sistemi robotizzato per chirurgia teleoperata.

Descrizione dell?arte nota.

In un sistema di chirurgia robotica teleoperata l?attuazione di uno o pi? gradi di libert? di uno strumento chirurgico slave ? generalmente asservita ad uno o pi? dispositivi di comando master configurati per ricevere un comando impartito dal chirurgo. Tale architettura di controllo master-slave comprende tipicamente un?unit? di controllo che pu? essere alloggiata nel robot di chirurgia robotica.

Noti strumenti chirurgici articolati per sistemi di chirurgia robotica includono tendini o cavi di attuazione per trasmettere il moto dagli attuatori, operativamente connessi ad una porzione di backend dello strumento chirurgico, distalmente alle punte dello strumento chirurgico destinate ad operare su un?anatomia di paziente e/o a maneggiare un ago chirurgico, come ad esempio mostrato nei documenti WO-2017-064301 e WO-2018-189729 a nome del medesimo Richiedente. Tali documenti divulgano soluzioni in cui una coppia di tendini antagonisti ? configurata per attuare un medesimo grado di libert? dello strumento chirurgico. Per esempio, un giunto rotazionale dello strumento chirurgico (grado di libert? di beccheggio, detto anche ?pitch?, e grado di libert? di imbardata, detto anche ?yaw?) viene controllato mediante applicazione di forza tensionale applicata mediante la coppia dei suddetti tendini antagonisti.

Sono anche noti strumenti chirurgici in cui una medesima coppia di tendini ? in grado di attuare simultaneamente pi? di un grado di libert?, come ad esempio mostrato nel documento WO-2010-009221 in cui due sole coppie di tendini sono configurate per controllare tre gradi di libert? dello strumento chirurgico.

Tipicamente, tendini per chirurgia robotica sono realizzati sotto forma di corde (o trefoli) metallici e sono avvolti attorno a pulegge montate lungo lo strumento chirurgico. Ciascun tendine pu? essere montato sullo strumento gi? precaricato elasticamente, cio? precondizionato prima del montaggio sullo strumento, in modo che ciascun tendine sia sempre in uno stato di tensione allo scopo di fornire una risposta rapida di attuazione del grado di libert? dello strumento chirurgico quando attivato dagli attuatori e, conseguentemente, di fornire un buon controllo sul grado di libert? dello strumento chirurgico.

In termini generali, tutte le corde sono soggette ad allungamento (elongazione) quando soggette a carichi. Corde nuove di tipo intrecciato presentano tipicamente una elevata elongazione di natura plasto-elastica quando sotto carico dovuta almeno in parte al districarsi delle fibre che compongono la corda.

Per questo motivo, prima dell?assemblaggio sullo strumento chirurgico, ? pratica comune sottoporre i tendini nuovi ad un elevato carico iniziale al fine di rimuovere le plasticit? residue del processo di trafilatura e intreccio o proprie del materiale stesso.

In generale, le corde presentano infatti tipicamente tre elementi di allungamento (elongazione):

(1) deformazione di allungamento elastica, che viene recuperata al cessare del carico di trazione;

(2) deformazione recuperabile (?recoverable?) ossia una relativamente piccola deformazione che gradualmente viene recuperata in un certo periodo di tempo e spesso ? funzione della natura dell?intreccio, e pu? richiedere un lasso di tempo compreso tra qualche ora e qualche giorno quando non sottoposta a nessun carico;

(3) deformazione di allungamento permanente nonrecuperabile.

La deformazione di allungamento permanente, come descritto precedentemente, pu? essere raggiunta mediante una procedura di rodaggio della corda, eseguita prima del montaggio sullo strumento, che pu? comprendere cicli di carico e scarico e implicare una deformazione plastica di allungamento delle fibre stesse.

La deformazione da scorrimento viscoso sotto carico di trazione (?creep?) ? un effetto dipendente dal tempo che interessa alcune tipologie di corde intrecciate quando soggette a fatica e pu? essere recuperabile o non recuperabile tipicamente a seconda dell?intensit? del carico applicato.

Generalmente, il comportamento a fatica delle fibre polimeriche differisce dal comportamento a fatica delle fibre metalliche nel senso che le fibre polimeriche non sono soggette a rottura per propagazione di cricca, come invece lo sono le fibre metalliche, anche se sollecitazioni cicliche possono comportare altre forme di rottura.

Il documento WO-2017-064306, a nome della medesima Richiedente, mostra una soluzione di strumento chirurgico per chirurgia robotica estremamente miniaturizzato, che si serve di tendini adatti a sostenere raggi di curvatura elevati ed al contempo adatti a scorrere sulle superfici degli elementi rigidi, detti comunemente ?links?, che formano la punta articolata dello strumento chirurgico. Al fine di consentire tale scorrimento dei tendini, ? necessario mantenere il coefficiente di attrito di strisciamento tendine-link il pi? basso possibile, e il documento sopra citato insegna ad impiegare tendini formati da fibre polimeriche (anzich? utilizzare tendini in acciaio).

Seppur vantaggiosi sotto molti punti di vista, e anzi come conseguenza del fatto che grazie all?impiego dei suddetti tendini formati da fibre polimeriche si ottenga una estrema miniaturizzazione dello strumento chirurgico, nel contesto di questa soluzione diviene ancor pi? importante evitare che si verifichi un allungamento (elongazione) o un accorciamento (contrazione) dei tendini in condizioni di esercizio dello strumento chirurgico, perch? a parit? di variazione di lunghezza, al decrescere delle dimensioni. gli effetti di incontrollabilit? dello strumento chirurgico miniaturizzato sarebbero accentuati.

I tendini metallici presentano un modesto allungamento recuperabile e i sopra menzionati processi di precarico effettuati prima del montaggio sullo strumento chirurgico sono tipicamente sufficienti a rimuovere completamente la plasticit? residua, mentre il precarico a cui sono soggetti quando assemblati ne mantiene un?immediata reattivit? nell?uso.

Diversamente, i tendini in materiali polimerici presentano elevate elongazioni dovute ai contributi sopra descritti; inoltre i processi di precarico, se eseguiti prima del montaggio, non impediscono al tendine di recuperare rapidamente una buona frazione dell?elongazione recuperabile non appena i tendini sono soggetti a carichi bassi di trazione. La previsione di eventuali precarichi elevati di montaggio, se da una parte impedisce il recupero della deformazione, dall?altra aggrava il processo di creep del tendine polimerico anche quando non in uso, imponendo al tendine di allungarsi quasi indefinitamente e indebolirsi, e pertanto non risulta una strategia perseguibile.

Ad esempio, corde intrecciate formate da fibre di polietilene ad elevato peso molecolare (HMWPE, UHMWPE) sono solitamente soggette a deformazione nonrecuperabile, mentre corde intrecciate di aramide, poliesteri, polimeri a cristalli liquidi (LCP), PBO (Zylon?), nylon sono meno affette da questa caratteristica.

Nel caso di strumenti chirurgici, la variazione della lunghezza dei tendini riconducibile al fenomeno sopra descritto di allungamento (elongazione) dei tendini, nonch? il recupero dell?allungamento, ? altamente indesiderabile, in particolare quando in condizioni di esercizio, perch? imporrebbe necessariamente oggettive complicazioni nell?ambito del controllo allo scopo di mantenere un adeguato livello di precisione e accuratezza dello strumento chirurgico stesso.

Come ulteriore esempio di arte nota, si pu? citare la domanda di brevetto statunitense US-2020-0054403 che mostra una procedura di ingaggio (?engagement?) di uno strumento chirurgico ad una interfaccia di attuazione di un sistema robotico, in cui dischi rotativi motorizzati del sistema robotico si impegnano con corrispondenti dischi rotativi dello strumento chirurgico a loro volta connessi a cavi di attuazione di gradi di libert? dell?end-effector dello strumento chirurgico. La procedura di engagement ivi descritta consente di riconoscere se lo strumento chirurgico ? operativamente ingaggiato con il sistema robotico mediante valutazione della risposta percepita dai dischi rotativi motorizzati del sistema robotico.

In sintesi, ? dunque sentita l?esigenza di evitare o perlomeno ridurre al minimo l?allungamento o recupero del tendine di attuazione di uno o pi? gradi di libert? dello strumento chirurgico durante l?utilizzo o nel tempo, nonch? evitare, o perlomeno ridurre al minimo, i giochi (?lost motion?) derivanti da un indesiderabile allungamento o recupero del tendine in condizioni di esercizio, come ad esempio durante una teleoperazione o in entrata in un nuovo stato di teleoperazione dopo un periodo di non-teleoperazione (non sollecitazione), senza per questo imporre un incremento degli ingombri dello strumento chirurgico particolarmente della sua porzione articolata distale.

Al contempo, ? sentita l?esigenza di fornire una soluzione che, seppur semplice, sia in grado di garantire un elevato livello di controllabilit? dello strumento chirurgico, e quindi sia affidabile quando in condizioni di esercizio come ad esempio durante una teleoperazione, ed al contempo non ostacoli una spinta miniaturizzazione dello strumento chirurgico, particolarmente nella sua porzione articolata distale.

SOMMARIO DELL?INVENZIONE

? scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo di condizionamento di uno strumento chirurgico di un sistema robotizzato per chirurgia, che consenta di ovviare almeno parzialmente agli inconvenienti qui sopra lamentati con riferimento alla tecnica nota, e di rispondere alle summenzionate esigenze particolarmente avvertite nel settore tecnico considerato. Tale scopo ? raggiunto mediante un metodo in accordo alla rivendicazione 1.

Ulteriori forme di realizzazione di tale metodo sono definite dalle rivendicazioni 2-28.

Pi? in particolare, uno scopo della presente invenzione ? quello di fornire una soluzione in linea con le suddette esigenze tecniche, con le caratteristiche qui di seguito sintetizzate.

Possibili procedure di preparazione alla teleoperazione, in termini generali, vengono esemplificate nella Figura 10, in cui si citano fasi di ingaggio dello strumento chirurgico, di condizionamento, e di alternanza di fasi di mantenimento e di teleoperazione. Su queste ultime, in particolare, si concentra la presente divulgazione. Ad esempio, le fasi di ingaggio, condizionamento e di mantenimento possono essere stati in cui il sistema robotico lavora in modalit? autonoma cio? non-teleoperata.

Infatti, grazie alle soluzioni proposte, si permette di realizzare una fase di preparazione alla teleoperazione che comprende una procedura di mantenimento di preparazione alla teleoperazione.

Nel seguito, si far? riferimento ad una ?procedura di mantenimento? di una fase di preparazione anche con la terminologia (equivalente per gli scopi di questa divulgazione) ?fase di mantenimento?.

La suddetta fase di preparazione alla teleoperazione, comprendente una procedura di mantenimento, viene eseguita di preferenza prima di ogni fase di teleoperazione in cui si verifica inseguimento completamente asservito di almeno uno strumento chirurgico di un dispositivo slave ad almeno un dispositivo master. La procedura di mantenimento pu? essere eseguita dopo una fase di inizializzazione comprendente una procedura iniziale di ingaggio (?engagement?) in cui lo strumento chirurgico viene ingaggiato alla piattaforma robotica slave, e prima di una fase di teleoperazione.

La procedura di mantenimento pu? essere eseguita dopo una fase di inizializzazione comprendente una fase iniziale di condizionamento, in cui lo strumento chirurgico ? soggetto ad un condizionamento dei suoi tendini (definita anche con la terminologia inglese ?prestretch?), e prima di una fase di teleoperazione.

La procedura di mantenimento pu? essere eseguita tra due fasi attigue di teleoperazione, come ad esempio tra la fine di una fase di teleoperazione e l?inizio della successiva fase di teleoperazione.

Per esempio, tra due fasi di teleoperazione attigue pu? essere frapposta una fase intermedia in cui lo strumento chirurgico del dispositivo slave non ? asservito al dispositivo master, come ad esempio una fase di teleoperazione sospesa e/o una fase di teleoperazione limitata e/o una fase di accomodamento e/o una fase di riposo.

Alla luce di quanto sopra, una prima fase di mantenimento pu? essere eseguita dopo la fase di inizializzazione, comprendente una fase di condizionamento, e prima di una prima fase di teleoperazione; inoltre, una seconda fase di mantenimento pu? essere eseguita tra la suddetta prima fase di teleoperazione ed una seconda fase di teleoperazione successiva alla prima fase di teleoperazione. Un esperto del ramo apprezzer? quindi che ulteriori fasi di mantenimento possono essere eseguite al termine di ogni fase di teleoperazione e prima di un?ulteriore successiva contigua fase di teleoperazione. Il numero di fasi successive e contigue di teleoperazione che possono essere eseguite nel corso di un intervento di chirurgia robotica teleoperata pu? dipendere da varie esigenze contingenti e specifiche.

In altri termini, dopo la fase di inizializzazione, comprendente la procedura di ingaggio, e la procedura di condizionamento vengono eseguiti uno o pi? cicli comprendenti una fase di mantenimento ed una fase di teleoperazione successiva alla fase di mantenimento.

Lo svolgimento della almeno una fase di mantenimento consente di mantenere tesi i tendini dello strumento chirurgico all?ingresso in una fase di teleoperazione, garantendo una risposta pronta dei tendini.

Ad esempio, al termine della fase di inizializzazione comprendente la suddetta procedura di condizionamento, l?esecuzione della fase di mantenimento consente di evitare il rilassamento dei tendini in vista della fase di teleoperazione, mantenendo il livello di condizionamento dei tendini raggiunto durante la fase di condizionamento (?pre-stretch?).

Grazie alla fase di mantenimento, si permette di ribilanciare la posizione di riferimento degli attuatori del sistema robotico slave e/o degli elementi di trasmissione dello strumento chirurgico al termine di una fase di teleoperazione durante la quale i tendini dello strumento chirurgico possono aver variato la loro lunghezza, ad esempio a causa di attrito di strisciamento e/o recupero della deformazione recuperabile.

Infatti, durante una fase di teleoperazione in cui lo strumento chirurgico ? completamente asservito al dispositivo master, pu? accadere che le prestazioni di almeno alcuni tendini vadano incontro a degradazione dovuta ad attuazione intensiva dei gradi di libert? dello strumento chirurgico, attuazione che pu? imporre ai tendini di descrivere elevati raggi di curvatura (come ad esempio con riferimento a gradi di libert? di pitch/yaw).

In alternativa o in aggiunta, durante una fase di teleoperazione pu? verificarsi di esercitare un prolungato e relativamente elevato livello di tensione di un sottogruppo di tendini (ad esempio, di una o due coppie di tendini antagonisti per mantenere per un certo tempo una condizione prolungata di afferraggio o presa o ?grip? delle punte dello strumento chirurgico su un ago chirurgico e/o su un tessuto biologico). Questo pu? generare, oltre alla degradazione delle prestazioni dei due tendini antagonisti connessi al grado di libert? di grip, anche uno sbilanciamento cinematico dovuto al fatto che un sottoinsieme del numero totale dei tendini sono soggetti ad una pi? intensa attuazione.

La degradazione delle prestazioni pu? crescere al crescere della durata della fase di teleoperazione nonch? al crescere della durata della condizione prolungata di afferraggio.

L?applicazione di forze di tensione relativamente elevate sui tendini pu? avere l?indesiderabile effetto di causare uno schiacciamento della sezione trasversale dei tendini, e questo pu? generare un aumento della superficie di contatto del tendine sulla sua superficie di scorrimento (ad esempio una superficie di un link dello strumento chirurgico articolato), che a sua volta determina un incremento delle forze di attrito, contribuendo ancora pi? marcatamente alla degradazione delle prestazioni dei tendini.

La fase di mantenimento di preferenza termina con applicazione di forze relativamente basse in modo che da evitare questo schiacciamento dei tendini prima di entrare in fase di teleoperazione.

Diversamente, durante la fase di mantenimento, lo strumento chirurgico di preferenza non ? asservito al dispositivo master, e pertanto lo strumento chirurgico pu? essere mantenuto in condizioni stazionarie secondo un punto di vista cinematico.

Grazie alle soluzioni proposte, si permette di eliminare o perlomeno ridurre al minimo l?allungamento (elongazione) recuperabile dall?almeno un tendine per attuare un grado di libert? dello strumento chirurgico e si permette di ottenere un trasferimento preciso dell?azione di attuazione applicata sul tendine anche se la teleoperazione viene interrotta e/o sospesa.

Grazie alle soluzioni proposte, si permette di eliminare o perlomeno ridurre al minimo il recupero dell?allungamento recuperabile dell?almeno un tendine per attuare un grado di libert? dello strumento chirurgico e si permette di ottenere un trasferimento preciso e stabile dell?azione di attuazione durante la successiva fase di teleoperazione anche se la teleoperazione ? stata precedentemente interrotta e/o sospesa.

Grazie alle soluzioni proposte, si fornisce una migliorata accuratezza della corrispondenza cinematica tra master e slave durante una teleoperazione nonch? durante due fasi attigue di teleoperazione.

Grazie alle soluzioni proposte, si evitano o perlomeno si riducono al minimo i giochi dovuti ad un indesiderabile allungamento del tendine quando in condizioni di esercizio.

Grazie alle soluzioni proposte, si fornisce una soddisfacente stabilizzazione delle caratteristiche fisiche dello strumento chirurgico.

Grazie alle soluzioni proposte, si fornisce un migliorato controllo sui gradi di libert? dello strumento chirurgico.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del metodo secondo l?invenzione risulteranno dalla descrizione di seguito riportata di esempi preferiti di realizzazione, dati a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento alle annesse figure, in cui:

-la figura 1 mostra in vista assonometrica un sistema robotico per chirurgia teleoperata, secondo una forma di realizzazione;

-la figura 2 mostra in vista assonometrica una porzione del sistema robotico per chirurgia teleoperata di figura 1;

- la figura 3 mostra in vista assonometrica una porzione distale di un manipolatore robotico, secondo una forma di realizzazione;

- la figura 4 mostra in vista assonometrica uno strumento chirurgico, secondo una forma di realizzazione, in cui in linea tratteggiata sono illustrati schematicamente tendini;

- la figura 5 mostra schematicamente in vista piana e parzialmente sezionata per chiarezza l?attuazione di un grado di libert? di un dispositivo di estremit? (o end effector) articolato di uno strumento chirurgico, secondo un possibile modo di operare;

- la figura 6 ? uno schema che riprende l?esempio mostrato in figura 5 che illustra una possibile fase di condizionamento di un metodo di preparazione alla teleoperazione, secondo un possibile modo di operare;

- la figura 7 mostra schematicamente l?attuazione di un grado di libert? di un dispositivo di estremit? articolato di uno strumento chirurgico, secondo un possibile modo di operare;

- le figure 8A, 8B, 8C e 8D mostrano rispettivi grafici che illustrano gli andamenti temporali di applicazione di forza agli attuatori motorizzati, secondo varie sequenze di fasi, in funzione del tempo, secondo un modo di operare;

- la figura 9 ? una vista schematica in sezione di una porzione di uno strumento chirurgico e di una porzione di un manipolatore robotico che illustra l?attuazione di un grado di libert? di uno strumento chirurgico, secondo un possibile modo di operare;

- la figura 10 ? un diagramma di flusso che illustra fasi di un metodo comprendente preparazione alla teleoperazione e teleoperazione, secondo un possibile modo di operare;

- le figure 11 e 12 sono due diagrammi di flusso che illustrano fasi di un metodo comprendente preparazione alla teleoperazione e teleoperazione, secondo due rispettivi possibili modi di operare;

- la figura 13 mostra in vista assonometrica un dispositivo di estremit? dello strumento chirurgico, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, e un?azione di presa effettuata mediante due coppie di tendini antagonisti, secondo un possibile modo di operare.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA

Con riferimento alle figure 1-13, viene descritto un metodo di preparazione alla teleoperazione in un sistema robotico teleoperato per chirurgia 1, da eseguirsi durante una fase non operativa, in cui il sistema non sta svolgendo una teleoperazione.

Il suddetto sistema robotico 1, al quale il metodo ? applicabile, comprende una pluralit? di attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16, e almeno uno strumento chirurgico 20.

Lo strumento chirurgico 20 comprende inoltre un dispositivo di estremit? 40 articolato (ovvero una punta articolata 40) avente almeno un grado di libert? (P, Y, G). Il dispositivo di estremit? 40 articolato 40 viene anche detto comunemente ?terminale articolato? o ?end effector articolato? (tali definizioni saranno usate nel seguito come sinonimi).

Lo strumento chirurgico 20 comprende inoltre almeno una coppia di tendini antagonisti (31, 32), (33, 34), (35, 36), montati nel suddetto strumento chirurgico 20 in modo da essere operativamente collegati o collegabili sia agli attuatori motorizzati, sia a rispettivi links (o elementi rigidi di collegamento) del dispositivo di estremit? 40. I tendini della suddetta coppia di tendini antagonisti sono configurati per attuare almeno un grado di libert? ad essi associato, compreso tra i suddetti almeno un grado di libert? P, Y, G, determinando effetti antagonisti.

Il metodo comprende le seguenti fasi:

(i) stabilire una correlazione univoca tra un insieme di movimenti degli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16 del sistema robotico 1 e un rispettivo movimento del dispositivo di estremit? articolato 40 dello strumento chirurgico 20;

(ii) eseguire una fase di mantenimento che a sua volta comprende:

- sollecitare almeno una coppia di tendini antagonisti (31, 32), (33, 34), (35, 36) in trazione e mantenere tali tendini in uno stato sollecitato di trazione, mediante applicazione sui tendini (ad esempio, tramite un anello di controllo retroazionato) di una forza di mantenimento Fhold atta a determinare uno stato di carico dei tendini; la suddetta fase di sollecitare ? determinata dagli attuatori motorizzati;

- fornire un comando di volont? di ingresso in teleoperazione;

- abilitare l?ingresso dello strumento chirurgico (20) in uno stato di teleoperazione.

In accordo con una forma di realizzazione, il metodo si applica ad uno strumento chirurgico 20 comprendente inoltre una pluralit? di elementi di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26, ciascuno operativamente collegabile con un rispettivo almeno un attuatore motorizzato 11, 12, 13, 14, 15, 16.

In tal caso, la suddetta fase di sollecitare viene effettuata da parte degli elementi di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26, azionati e controllati dai rispettivi attuatori motorizzati.

In altri termini, il sistema di trasmissione dello strumento chirurgico 20 dell?azione impartita dagli attuatori motorizzati comprende detti tendini e preferibilmente anche detti elementi di trasmissione che si interfacciano con rispettivi attuatori motorizzati del manipolatore robotico.

Gli elementi di trasmissione sono preferibilmente elementi rigidi. In questo modo l?azione di un attuatore motorizzato ? trasmessa al tendine rispettivo senza attenuazioni/distorsioni che potrebbero essere introdotte laddove l?elemento di trasmissione fosse un elemento elastico e/o smorzatore, ad esempio.

Secondo un?opzione implementativa, il collegamento operativo tra i tendini dello strumento chirurgico e i rispettivi attuatori motorizzati pu? essere un collegamento rilasciabile.

In accordo con un?opzione implementativa, il collegamento operativo tra i tendini dello strumento chirurgico e i rispettivi attuatori motorizzati pu? essere un collegamento diretto o indiretto, ad esempio tramite interposizione di rispettivi elementi di trasmissione, che possono essere collegati ai tendini.

In accordo con una forma di realizzazione, il metodo comprende, dopo le fasi (i)-(ii), la fase (iii) di teleoperare mediante lo strumento chirurgico 20 del sistema robotico (1).

Secondo un?opzione implementativa del metodo, le fasi di mantenimento (ii) e teleoperazione (iii) sono ripetute, in modo che venga eseguita una fase di mantenimento (ii) tra due attigue fasi di teleoperazione (iii).

In accordo con una forma di realizzazione del metodo, in cui ? definita una posizione di zero cinematico di ciascuno degli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16, il metodo comprende, durante la fase di mantenimento (ii) e dopo la suddetta fase di sollecitare almeno una coppia di tendini antagonisti, l?ulteriore fase di memorizzare un eventuale scostamento della posizione di ciascuno degli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16 rispetto alla rispettiva posizione memorizzata di zero cinematico.

Secondo una forma di realizzazione del metodo, durante la fase di mantenimento (ii), la fase di sollecitare almeno una coppia di tendini antagonisti comprende almeno un ciclo di carico e scarico, in cui ciascun ciclo di carico e scarico prevede di applicare una forza alta Fhold per determinare uno stato di carico della coppia di tendini e di applicare una forza bassa Flow per determinare uno stato di scarico della coppia di tendini.

In tal caso, tale forza alta corrisponde alla suddetta forza di mantenimento Fhold, e tale forza bassa Flow ? una forza inferiore rispetto alla suddetta forza di mantenimento Fhold.

Secondo un?opzione implementativa, in ciascuno dei suddetti cicli di carico e scarico, viene applicata prima la forza bassa Flow e poi la forza alta o di mantenimento Fhold.

In accordo con una opzione implementativa, durante la fase di mantenimento (ii), tra la fase di fornire un comando di volont? di ingresso in teleoperazione e la fase di abilitare l?ingresso in uno stato di teleoperazione ? prevista l?ulteriore fase di applicare ai tendini la suddetta forza bassa Flow, in modo da portare i tendini in trazione secondo il suddetto stato di scarico del ciclo di carico e scarico.

Secondo una forma di realizzazione, il metodo comprende le ulteriori fasi di rilevare le forze applicate a tutti i tendini in uscita da una fase di teleoperazione, individuare la forza minima Fmin tra le forze rilevate, e quindi portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione intermedia corrispondente al suddetto valore di forza minima Fmin.

Si osservi tale forza Fmin (cos? chiamata perch? ? la forza minore tra tutte le forze rilevate all?uscita dalla teleoperazione) corrisponde ad una condizione di sollecitazione intermedia, che porta quindi tutti i tendini ad un valore di forza Fmin che ? intermedio tra i valori delle forze bassa e alta: Flow < Fmin < Fhold.

Come gi? osservato, e come inoltre illustrato ad esempio in Figura 8B, la forza di sollecitazione intermedia Fmin viene registrata in uscita dalla teleoperazione.

Pertanto, tenendo le forze di mantenimento ?basse? e tra loro uguali, si evita di far muovere inavvertitamente i gradi di libert? di ?pitch? (ovvero beccheggio), ?yaw? (ovvero imbardata) e ?grip? (ovvero apertura/chiusura ovvero presa) dell?end effector articolato 40 durante la fase di mantenimento.

Secondo possibili opzioni implementative, il metodo comprende inoltre, preferibilmente, una successiva fase di portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione di scarico, corrispondente alla forza bassa Flow; e/o una successiva fase di portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione di carico, corrispondente alla forza alta di mantenimento Fhold.

In accordo con un?opzione implementativa, la suddetta fase di portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione intermedia corrispondente al valore di forza minima Fmin viene effettuata seguendo curve di carico e/o scarico specifiche e/o diverse per ciascun tendine, in funzione del valore di forza di partenza rilevato per ciascun tendine.

In accordo con un?opzione implementativa, la suddetta fase di applicare ai tendini la forza di mantenimento Fhold comprende:

- portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione intermedia corrispondente al suddetto valore di forza minima Fmin, ciascun tendine secondo una rispettiva specifica curva di carico dipendente dal rispettivo valore di forza di partenza rilevato, in modo che il carico sia distribuito egualmente tra i tendini antagonisti di una o pi? coppie di tendini antagonisti;

- successivamente, portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione di carico, corrispondente alla suddetta forza di mantenimento Fhold.

In accordo con una forma di realizzazione del metodo, la fase di teleoperazione inizia con una predeterminabile forza di inizio teleoperazione Fwork applicata ai tendini che ? minore del suddetto valore di forza alta di mantenimento Fhold.

Secondo un?opzione implementativa, la suddetta predeterminabile forza di inizio teleoperazione Fwork ? sostanzialmente uguale alla forza bassa di mantenimento Flow, cio? Fwork = Flow.

Secondo un?opzione implementativa, la transizione tra la forza alta di mantenimento Fhold e la forza di inizio teleoperazione Fwork ? preferibilmente comandata dall?utente mediante attivazione di un pedale di comando.

Tale sequenza di sollecitazioni ? illustrata in Figura 8A, in cui si pu? osservare che, dopo ogni fase di mantenimento, la forza si abbassa al livello Flow per l?inizio della teleoperazione. Il fronte di discesa dalla forza alta Fhold alla forza bassa Flow, per iniziare la teleoperazione, ? comandato dal pedale di comando attivato dall?utente, in modo che l?ingresso in teleoperazione sia sempre intenzionale. L?uscita dalla teleoperazione, invece, pu? essere sia intenzionale, da parte dell?utente mediante azionamento del pedale, sia comandata autonomamente dal robot, ad esempio a seguito di un?anomalia rilevata da una verifica (check).

Si osservi inoltre che, in questa forma di realizzazione, le forze bassa e alta determinano i seguenti effetti, dal punto di vista del comportamento dei tendini quando soggetti a vari stati di tensione:

- la forza bassa Flow ? idealmente la forza minima di contatto registrabile tra attuatore motorizzato 11 e tendine rispettivo 31 (o tra attuatore motorizzato e rispettivo elemento di trasmissione 21), che quindi avverte il contatto; tuttavia, la forza bassa Flow ? tale da non determinare l?attuazione dei gradi di libert? del dispositivo di estremit?;

- la forza alta Fhold ? la forza di mantenimento che viene fornita e mantenuta per evitare rilassamento cio? recupero dello stato di deformazione dei tendini.

In accordo con una forma di realizzazione del metodo, la suddetta fase di sollecitare i tendini comprende misurare o rilevare la forza agente sui tendini durante il ciclo di carico, e raggiungere il valore di forza di mantenimento Fhold, ad opera degli attuatori motorizzati, attraverso una procedura di controllo di forza retroazionato sulla base della forza effettiva agente sui tendini come rilevata o misurata.

Ad esempio, la forza effettiva agente sui tendini ? rilevata o misurata mediante sensori di forza 17, 18 posti all?interfaccia distale degli attuatori motorizzati, in modo da rilevare la forza di contatto tra attuatori motorizzati e elementi di trasmissione laddove previsti.

Secondo una forma di realizzazione del metodo, la suddetta fase di sollecitare i tendini comprende misurare o rilevare la forza agente sui tendini durante il ciclo di scarico, e raggiungere il valore di forza di bassa Flow, ad opera degli attuatori motorizzati, attraverso una procedura di controllo di forza retroazionato sulla base della forza effettiva agente sui tendini come rilevata o misurata.

In accordo con un?altra forma di realizzazione del metodo, la suddetta fase di sollecitare i tendini comprende misurare o rilevare uno scostamento di posizione degli elementi di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26 o degli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16 rispetto a rispettivi valori iniziali, predefiniti o memorizzati al termine della precedente fase di teleoperazione, ed effettuare il ciclo di carico, ad opera degli attuatori motorizzati, attraverso una procedura di controllo di posizione retroazionato sulla base dei suddetti scostamenti di posizione come rilevati o misurati o memorizzati.

Secondo una forma di realizzazione del metodo, la suddetta fase di sollecitare i tendini comprende misurare o rilevare uno scostamento di posizione degli elementi di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26, o degli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16, rispetto a rispettivi valori iniziali, predefiniti o memorizzati al termine della precedente fase di teleoperazione, ed effettuare il ciclo di scarico, ad opera degli attuatori motorizzati, attraverso una procedura di controllo di posizione retroazionato sulla base dei suddetti scostamenti di posizione come rilevati o misurati o memorizzati.

In accordo con una forma di realizzazione del metodo, durante la fase di mantenimento (ii), l?almeno una coppia di tendini viene sollecitata mediante uno stato di carico corrispondente ad una azione di presa del dispositivo terminale 40 dello strumento chirurgico 20, in modo che durante la fase di mantenimento lo strumento chirurgico sia in condizione di afferraggio.

Questa forma di realizzazione (definibile come ?hold squeeze? cio? ?mantenimento in presa?) viene eseguita di preferenza in una fase di mantenimento che avviene tra due fasi attigue di teleoperazione, in cui all?uscita di una prima fase di teleoperazione lo strumento chirurgico 20 ? in condizione di afferraggio o presa, ad esempio su un ago chirurgico e/o su un tessuto biologico, tale presa deve essere mantenuta anche durante la successiva fase di mantenimento preparatoria alla successiva fase di teleoperazione (si vedano al proposito le illustrazioni delle Figure 8C e 8D.

Secondo una forma di realizzazione del metodo, la suddetta fase di mantenimento (ii) comprendente un ciclo di carico e scarico viene eseguita soltanto su un sottogruppo di tendini che non sono coinvolti nell?attuazione del grado di libert? di presa.

Preferibilmente, questa opzione viene implementata in combinazione con la sopra citata forma di realizzazione ?hold squeeze?, che prevede che si esca dalla teleoperazione mentre l?end-effector articolato 40 sta afferrando un ago o un tessuto.

Tipicamente, l?azione di presa interessa quattro tendini (cio? due coppie di tendini antagonisti, quali ad esempio 33-34 e 35-36 mostrati in Figura 13), ma, secondo possibili varianti, i tendini interessati potrebbero essere solo due.

Secondo un?opzione implementativa, mostrata in Figura 8C, non viene eseguito il ciclo di carico e scarico, ma vengono semplicemente disattivati gli attuatori motorizzati (?motor freeze?) dei tendini coinvolti nella presa (determinando la diminuzione della forza, come illustrato in Figura 8C), in modo che i tendini mantengano la presa sull?oggetto afferrato.

Secondo un?altra opzione implementativa, preferita, mostrata in Figura 8D, viene mantenuta l?applicazione della forza di presa anche all?uscita dalla teleoperazione in condizione di presa effettuata.

In accordo con una forma di realizzazione del metodo, il sistema robotico 1 comprende mezzi di controllo 9 configurati per controllare gli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16 affinch? impartiscano movimenti controllati e applichino forze controllate ai tendini, preferibilmente mediante gli elementi di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26.

Secondo un?opzione implementativa di tale forma di realizzazione, in cui ? definita una posizione di zero cinematico di ciascuno degli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16, e in cui il metodo ? applicabile ad una fase non operativa tra due periodi di teleoperazione del sistema robotico 1, il metodo comprende, all?inizio di una fase non operativa, le seguenti ulteriori fasi:

- memorizzare come posizione cinematica nota del dispositivo terminale 40 dello strumento chirurgico 20 la posizione in cui il dispositivo terminale 40 si trova al termine della precedente fase di teleoperazione, rispetto alla posizione di zero cinematico, cui corrisponde una posizione cinematica nota di ciascuno degli elementi di trasmissione POSkin-off;

- operare una retrazione degli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16 per rimuovere, per ogni elemento di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26, un rispettivo scostamento di posizione generato nella precedente fase di teleoperazione;

- esercitare continuativamente, durante tutta la fase non operativa dello strumento chirurgico, su ciascun elemento di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26, una rispettiva forza di ricalibrazione F, mediante un controllo retroazionato configurato per mantenere costante la forza di ricalibrazione F, in modo da determinare su ciascun elemento di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26 un rispettivo scostamento di posizione POSFC(t) dovuto all?applicazione della suddetta rispettiva forza di ricalibrazione F.

In tal caso, il metodo comprende inoltre, al termine della fase non operativa, all?inizio della successiva fase di teleoperazione, le seguenti ulteriori fasi:

- cessare l?applicazione della forza di ricalibrazione F su ogni elemento di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26;

- misurare e memorizzare lo scostamento di posizione POSFC-off determinato su ogni elemento di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26 al termine della fase non operativa, a seguito dell?applicazione della forza di ricalibrazione durante la fase non operativa appena conclusa, ed associare gli scostamenti di posizione POSFC-off registrati per ogni elemento di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26 alla suddetta posizione cinematica nota del dispositivo terminale 40;

- applicare una forza operativa e di movimentazione in accordo con quanto comandato dai mezzi di controllo 9, che sono configurati per determinare la forza di controllo sulla base dei comandi dell?operatore e tenendo conto dei suddetti scostamenti di posizione POSFC-off memorizzati di ogni elemento di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26.

Secondo un?opzione implementativa, la suddetta forza di ricalibrazione F corrisponde alla forza di mantenimento Fhold.

In accordo con un?opzione realizzativa, la fase di esercitare una forza di ricalibrazione, su ogni elemento di trasmissione, comprende applicare all?elemento di trasmissione una forza mediante un anello retroazionato in cui il segnale in retroazione corrisponde ad una forza applicata ad un elemento di trasmissione come effettivamente rilevata da un rispettivo sensore di forza operativamente collegato o collegabile all?elemento di trasmissione.

Secondo un esempio di implementazione, la suddetta posizione di zero cinematico comprende uno scostamento fisso Prestretchoff derivante da un?ulteriore fase di precondizionamento dello strumento chirurgico, svolta prima dell?uso dello strumento chirurgico.

In accordo con una specifica opzione implementativa, la suddetta fase di pre-condizionamento prevede di:

(i) bloccare almeno un grado di libert? dei suddetti almeno un grado di libert? P, Y, G del dispositivo di estremit? 40;

(ii) sollecitare in trazione il rispettivo almeno un tendine, operativamente collegato all?almeno un grado di libert? bloccato, mediante applicazione di una forza di condizionamento Fref, secondo almeno un ciclo temporale, al rispettivo elemento di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26 collegato al rispettivo tendine da sollecitare in trazione. L?applicazione della forza di condizionamento Fref viene eseguita da un rispettivo attuatore motorizzato per sollecitare il rispettivo tendine.

Tale almeno un ciclo temporale comprende almeno un periodo di carico basso, in cui viene applicata all?elemento di trasmissione una forza di condizionamento bassa Flow, che si traduce in un rispettivo carico di trazione basso sul rispettivo tendine; e almeno un periodo di carico alto, in cui viene applicata all?elemento di trasmissione una forza di condizionamento alta Fhigh, che si traduce in un rispettivo carico di trazione alto sul rispettivo tendine.

Come sopra menzionato, nelle opzioni implementative in cui non sono previsti gli elementi di trasmissione, le forze di condizionamento bassa e alta Flow, Fhigh sono applicate ai tendini.

Secondo una forma di realizzazione del metodo, la suddetta fase di operare una retrazione degli attuatori motorizzati comprende rimuovere qualunque scostamento di posizione generato da ulteriori possibili fasi di compensazione del sistema di trasferimento.

Secondo una opzione implementativa, la forza di mantenimento Fhold e/o la forza di ricalibrazione F sono comprese nell?intervallo tra 0.1 e 5 N.

In accordo con un?opzione implementativa, il suddetto scostamento di posizione deve essere minore di uno scostamento massimo di posizione ammissibile dxA, ad esempio compreso nell?intervallo tra 1 e 5 mm.

Secondo una forma di realizzazione, il metodo si applica a casi in cui i tendini sono tendini polimerici formati da fibre polimeriche intrecciate.

Secondo un?opzione implementativa, i tendini sono deformabili non-elasticamente.

Secondo una forma di realizzazione, il metodo si applica ad un sistema robotico costituito da un sistema robotico per teleoperazione micro-chirurgica, in cui lo strumento chirurgico ? uno strumento micro-chirurgico.

Con riferimento ancora alle figure 1-13, verranno fornite nel seguito ulteriori illustrazioni dello strumento chirurgico al quale si applica il metodo della presente invenzione, utili per una ancor migliore comprensione del metodo stesso, nonch? ulteriori dettagli, a titolo esemplificativo e non limitativo, su alcune forme di realizzazione del metodo.

Vengono qui forniti alcuni dettagli illustrativi in merito alla sopra menzionata fase di pre-condizionamento, ovvero ?pre-stretch?.

Come mostrato schematicamente ad esempio nella sequenza delle figure 5 e 6, un corpo vincolante 37 (qui mostrato retraibile lungo l?alberino o asta 27 dello strumento chirurgico 20) pu? essere calzato sul dispositivo di estremit? articolato 40 per bloccare uno o pi? gradi di libert? (nell?esempio illustrato ? bloccato il grado di libert? di pitch P), in maniera da favorire l?esecuzione della procedura di condizionamento.

Secondo un?opzione implementativa, ? previsto un corpo vincolante 37 per bloccare temporaneamente la punta articolata 40 in una predeterminata configurazione. Il corpo vincolante 37 pu? essere retraibile lungo l?alberino 27 dello strumento chirurgico 20. Il corpo vincolante 37 pu? essere un tappo 37 o cappuccio 37 non retraibile lungo l?alberino 27 dello strumento chirurgico 20, e ad esempio pu? essere estratto distalmente rispetto all?estremit? libera del dispositivo di estremit? (end effector) articolato 40.

Secondo un?opzione implementativa, l?almeno un attuatore 11, 12, 13, 14 ,15, 16 ? un attuatore lineare. In tal caso, l?almeno un elemento di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26 pu? essere un elemento di trasmissione lineare, come ad esempio un pistone adatto a muoversi lungo un percorso sostanzialmente rettilineo x-x, come mostrato ad esempio in figura 9.

Secondo un?altra opzione implementativa, l?almeno un attuatore ? un attuatore rotativo, come ad esempio un argano. L?almeno un elemento di trasmissione pu? essere un elemento di trasmissione rotativo come, ad esempio, una camma e/o una puleggia.

Il dispositivo di estremit? articolato 40 comprende di preferenza una pluralit? di links 41, 42, 43, 44 (ad esempio, elementi rigidi di collegamento). Almeno alcuni di tali links, ad esempio i links 42, 43, 44 della figura 13, sono connessi ad una coppia di tendini antagonisti 31, 32; 33, 34; 35, 36.

Come mostrato nell?esempio implementativo di figura 13, una coppia di tendini antagonisti 31, 32 viene connessa meccanicamente ad un link 42 per muovere tale link 42 rispetto ad un link 41 attorno ad un asse di pitch P, in cui il link 41 ? mostrato solidale con l?alberino 27 dello strumento chirurgico 20; un?altra coppia di tendini antagonisti 33, 34 viene connessa meccanicamente ad un link 43 (qui mostrato avente un?estremit? libera) per muovere tale link 43 rispetto al link 42 attorno ad un asse di yaw Y; un?altra ancora coppia di tendini antagonisti 35, 36 viene connessa meccanicamente ad un link 44 (qui mostrato avente un?estremit? libera) per muovere tale link 44 rispetto al link 42 attorno ad un asse di yaw Y; una opportuna attivazione congiunta dei links 43 e 44 attorno all?asse di yaw Y pu? determinare un grado di libert? di apertura/chiusura o grip G. Un esperto nel ramo apprezzer? che la configurazione dei tendini e dei links, nonch? dei gradi di libert? dell?end effector articolato 40, potranno variare rispetto a quanto mostrato nella figura 13 pur restando nell?ambito della presente divulgazione.

Secondo un?opzione implementativa, sono previste tre coppie di tendini antagonisti (31, 32), (33, 34), (35, 36) per attuare tre gradi di libert? (ad esempio i gradi di libert? di pitch P, yaw Y e grip G). In tal caso, lo strumento chirurgico 20 potr? comprendere sei elementi di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26 (ad esempio sei pistoni, come mostrato ad esempio in figura 4 ove in linea tratteggiata sono schematicamente illustrati i tendini), ossia tre coppie di elementi di trasmissione antagonisti (21, 22), (23, 24), (25, 26), destinati ad esempio a cooperare con tre rispettive coppie di attuatori motorizzati antagonisti (11, 12) (13, 14), (15, 16).

Secondo un?opzione implementativa, tra l?almeno gli attuatori motorizzati e gli elementi di trasmissione viene interposta una barriera sterile 19, come ad esempio un telo sterile realizzato come un foglio in plastica o altro materiale per teli sterili in ambito chirurgico, quale ad esempio tessuto o tessuto-non-tessuto.

La previsione congiunta di questa barriera sterile 19 e dei sensori 17, 18 posti sugli attuatori motorizzati a monte della barriera sterile 19 ? particolarmente vantaggiosa perch? permette di installare i componenti attivi del sistema di controllo (intendendo qui comprendere anche i sensori) in ambiente non-sterile potendo quindi riutilizzarli per diversi interventi, evitando di montare sullo strumento chirurgico 20, che pu? essere monouso e che lavora in ambiente sterile a valle della barriera sterile 19, tali componenti.

Secondo un?opzione implementativa, ciascun tendine polimerico dell?almeno una coppia di tendini polimerici antagonisti (31, 32), (33, 34), (35, 36) ? di preferenza deformabile non-elasticamente, ancorch? possa essere anche deformabile elasticamente.

In accordo con una forma preferita di realizzazione, ciascun tendine dell?almeno una coppia di tendini antagonisti dello strumento chirurgico 20 ? realizzato in materiale polimerico.

Di preferenza, secondo un?opzione implementativa, ciascun tendine dell?almeno una coppia di tendini antagonisti comprende una pluralit? di fibre polimeriche avvolte e/o intrecciate a formare un trefolo polimerico.

In accordo con una forma di realizzazione, ciascun tendine dell?almeno una coppia di tendini antagonisti comprende una pluralit? di fibre di polietilene ad elevato peso molecolare (HMWPE, UHMWPE).

Secondo un?opzione implementativa, detto almeno un tendine pu? comprendere una pluralit? di fibre di aramide, e/o poliesteri, e/o polimeri a cristalli liquidi (LCP), e/o PBO (Zylon?), e/o nylon, e/o polietilene ad elevato peso molecolare, e/o qualsiasi combinazione delle precedenti.

Secondo un?opzione implementativa, ciascun tendine polimerico dell?almeno una coppia di tendini polimerici antagonisti viene realizzato parzialmente in materiale metallico e parzialmente in materiale polimerico, ad esempio, formato dall?intreccio di fibre metalliche e di fibre polimeriche.

Viene qui di seguito illustrata pi? in dettaglio, a titolo esemplificativo e non limitativo, una particolare forma di realizzazione del metodo secondo l?invenzione, schematizzata nel diagramma di flusso della figura 11.

In tal caso, il metodo comprende le seguenti fasi riportate secondo un ordine preferito di esecuzione.

? prevista innanzi tutto una fase di inizializzazione, che prevede i seguenti passi:

-inserimento dello strumento chirurgico 20 nell?apposito connettore o tasca 28 del manipolatore robotico 10;

- ingaggio dello strumento chirurgico 20, in cui gli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16 del manipolatore robotico 10 si spostano contemporaneamente per andare in battuta contro ogni rispettivo elemento di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26 dello strumento chirurgico 20, evitando di spostare la punta articolata 40 (cio? il dispositivo di estremit? 40) dello strumento chirurgico 20, e quindi evitando di attuare i gradi di libert? P, Y della punta articolata 40;

- esecuzione di una fase di condizionamento (?prestretch?) dei tendini 31, 32, 33, 34, 35, 36;

- opzionalmente, memorizzazione della posizione di scostamento (Prestretchoff) degli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16 al termine della fase di condizionamento. La memorizzazione di questo parametro Prestretchoff avviene preferibilmente quando lo strumento chirurgico 20 (ossia i gradi di libert? della punta articolata 40 dello strumento chirurgico 20), si trova in corrispondenza dello zero cinematico, e questo permette di avere un riferimento costante della posizione iniziale prima della prima teleoperazione. A causa di successive correzioni di posizione degli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16, tale posizione pu? essere utilizzata per risalire ad una posizione di coerenza cinematica tra attuatori motorizzati e gradi di libert? P, Y, G dello strumento chirurgico 20.

Dopo la suddetta fase di inizializzazione, il metodo precede una fase di preparazione alla teleoperazione, comprendente l?applicazione di una prima fase di mantenimento.

La prima fase di mantenimento prevede le seguenti azioni:

- viene utilizzato un controllo di forza in retroazione sui sei attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16, in modo indipendente, cio? individualmente su ciascun attuatore motorizzato, allo scopo di mantenere la posizione degli attuatori motorizzati e degli elementi di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26 con essi a battuta, raggiunta durante la fase di condizionamento e/o durante la fase di ingaggio;

- gli attuatori motorizzati applicano una forza applicata Fref pari ad un valore di forza minimo Flow;

- se la forza rilevata Fsens, mediante sensori di forza 17, 18, corrisponde al valore di forza minimo Flow, allora gli attuatori motorizzati applicano una forza applicata Fref pari ad un valore di forza di mantenimento Fhold superiore al valore di forza minimo Flow per mantenere tensione sui rispettivi tendini ed evitarne il rilassamento; il valore di forza di mantenimento Fhold ? di preferenza determinato sperimentalmente e pu? variare a seconda della tipologia di strumento chirurgico utilizzato; tale valore di forza di mantenimento Fhold ? determinato in modo da permettere, dopo una prima procedura di condizionamento (?prestretch?), di mantenere l?allungamento il pi? possibile costante, cio? in modo da evitare che i tendini subiscano un accorciamento dovuto al recupero della deformazione di allungamento dei tendini sottoposti precedentemente a sforzo, e al contempo evitare che i tendini subiscano un ulteriore allungamento dovuto al fenomeno di riconfigurazione della struttura dei tendini;

- il sistema a questo punto verifica che l?operatore abbia espresso la volont? di entrare in teleoperazione (?operation==TRUE?), ad esempio mediante pressione di un pedale di comando;

- gli attuatori motorizzati applicano nuovamente detto valore di forza minimo Flow; la ri-applicazione della forza di livello minimo permette di scaricare la forza ai giunti di trasmissione del moto interni allo strumento chirurgico; ci? consente di diminuire l?attrito generato dall?accoppiamento tendini-giunti durante la teleoperazione, e a sua volta la diminuzione dell?attrito riduce effetti di non corrispondenza tra i dispositivi master e slave del sistema robotico, durante la teleoperazione;

- se la forza rilevata Fsens mediante sensori di forza 17, 18 corrisponde al valore di forza minimo Flow, allora il sistema abilita l?ingresso in una prima fase di teleoperazione.

- vengono memorizzate le posizioni di scostamento degli attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16 al termine della fase di condizionamento (Prestretchoff).

Dopo la suddetta prima fase di mantenimento, il metodo prevede di eseguire una prima fase di teleoperazione, in cui:

- l?ingresso e/o l?abilitazione all?ingresso in fase di teleoperazione ? subordinato ad un comando di richiesta di teleoperazione (?operation==TRUE?), come ad esempio la pressione di un pedale di comando da parte dell?operatore;

- la fase di teleoperazione prevede l?asservimento degli attuatori motorizzati ad un rispettivo dispositivo master 3, in cui gli attuatori motorizzati possono essere movimentati secondo leggi cinematiche ed in cui il controllo di forza pu? venire disabilitato.

Successivamente, la prima fase di teleoperazione viene interrotta e il metodo prevede che il sistema esegua una seconda fase di preparazione alla teleoperazione in cui viene applicata una seconda fase di mantenimento.

La seconda fase di mantenimento prevede le seguenti azioni:

- viene utilizzato un controllo di forza in retroazione sui sei attuatori motorizzati 11, 12, 13, 14, 15, 16, in modo indipendente, allo scopo di bilanciare le forze applicate su ogni elemento di trasmissione 21, 22, 23, 24, 25, 26 in seguito al cambiamento di configurazione della posizione degli attuatori motorizzati rispetto alla rispettiva posizione di scostamento memorizzata al termine della fase di condizionamento, secondo la relazione:

Mpos(t)=Prestretchoff PosKinoff PosFC(t)

in cui:

Mpos(t) ? la posizione di ciascuno degli attuatori motorizzati rispetto ad un sistema di riferimento motore, ad esempio posizionato alla estremit? distale di ogni attuatore motorizzato;

Prestretchoff ? lo scostamento memorizzato dopo il completamento della procedura di condizionamento rispetto al suddetto sistema di riferimento motore;

PosKinoff ? lo scostamento (offset) generato dalle leggi cinematiche memorizzato all?uscita della suddetta prima fase di teleoperazione;

PosFC(t) ? spostamento degli attuatori motorizzati generato dal controllo di forza in funzione del tempo.

Durante questa seconda fase di mantenimento, viene memorizzato lo scostamento della posizione degli attuatori motorizzati rispetto alla rispettiva posizione di scostamento memorizzata al termine della fase di condizionamento, cio?:

Mpos(t)=Prestretchoff PosFCoff PosKin(t) in cui:

PosKin(t) ? lo spostamento dei attuatori motorizzati generato dal control cinematico.

Quindi, lo scostamento della posizione degli attuatori motorizzati, memorizzato dopo la seconda fase di mantenimento, ? espresso dalla formula:

PosFCoff = Mpos(Tteleop ON) - Prestretchoff - PosKinoff Analogamente a quanto sopra descritto con riferimento alla prima fase di mantenimento, durante la seconda fase di mantenimento vengono compiute le seguenti azioni:

- se la forza rilevata Fsens mediante sensori di forza 17, 18 corrisponde al valore di forza minimo Flow, allora gli attuatori motorizzati applicano una forza applicata Fref pari ad un valore di forza di mantenimento Fhold superiore al valore di forza minimo Flow per mantenere tensione sui rispettivi tendini ed evitarne il rilassamento;

- gli attuatori motorizzati applicano nuovamente ilo suddetto valore di forza minimo Flow;

Dopo la suddetta seconda fase di mantenimento, viene eseguita una seconda fase di teleoperazione, che pu? essere sostanzialmente analoga alla prima fase di teleoperazione.

Entrare in una fase di teleoperazione dopo l?esecuzione di una procedura di mantenimento rende lo strumento chirurgico 20 pronto a muoversi in ogni direzione riducendo i giochi (?lost motion?) che possono essere stati generati dal blocco dello strumento chirurgico in una configurazione in cui gli attuatori motorizzati insistono sugli elementi di trasmissione con forze differenti.

L?alternanza tra fasi di preparazione, ciascuna comprendente la suddetta fase di mantenimento, e fasi di teleoperazione, pu? proseguire in modo determinato o indeterminato.

Al termine di una fase di teleoperazione, ma anche al termine di ogni fase di teleoperazione, e prima di una fase di mantenimento, pu? essere prevista una fase di rilascio (?relase motor offset?), in cui si entra in questa fase di rilascio tramite un comando di uscita dalla teleoperazione (?Operation==FALSE?), ad esempio il rilascio di un pedale di comando, applicato dall?utente in cui viene disabilitata la possibilit? teleoperare lo strumento chirurgico 20.

In questa fase di rilascio, viene rimosso lo scostamento della posizione degli attuatori motorizzati memorizzato (PosFCoff). Questa fase di rilascio permette di azzerare gli eventuali errori di posizionamento maturati precedentemente in una fase di mantenimento, e quindi consente di cancellare un possibile drifting di posizione, cio?:

Mpos(t)=Prestretchoff PosKinoff

Secondo un?opzione implementativa, il valore di forza minimo, Flow, ? un valore di forza minimo con cui gli attuatori motorizzati vengono in contatto (cio? a battuta) con gli elementi di trasmissione.

Secondo un?opzione implementativa, il valore di forza di mantenimento Fhold ? un valore di forza superiore al valore di forza minimo Flow e viene utilizzato per mantenere tensione sui rispettivi tendini 31, 32, 33, 34, 35, 36 ed evitarne il rilassamento.

Secondo diverse possibili varianti implementative del metodo, il suddetto valore Fhold pu? essere predeterminato, ovvero calcolato tramite test sperimentali sul particolare tipo di tendine utilizzato.

I due valori di forza Flow e Fhold possono venire alternati in modo da evitare un possibile spostamento indesiderato del dispositivo terminale 40 durante la fase di mantenimento. Ad esempio, questi valori di forza Flow e Fhold vengono alternati come illustrato ad esempio nei diagrammi mostrati nelle Figure 11 e 12.

Secondo un?altra forma di realizzazione del metodo (gi? precedentemente descritta), una qualsiasi delle fasi di mantenimento, o anche tutte le fasi di mantenimento, utilizza/utilizzano un controllo in posizione, in sostituzione del controllo di forza in retroazione.

Secondo un?opzione implementativa del metodo, all?uscita di una fase di teleoperazione in cui vi ? un?attuazione intensiva del grado di libert? di presa (grip, G), il sistema esegue una fase di mantenimento tenendo conto di tale attuazione intensiva del grado di libert? di presa (grip) allo scopo di assicurare il mantenimento della corrispondenza cinematica, compensando l?allungamento dei tendini dovuto ad applicazione della forza di presa (grip) relativamente molto alta relativamente molto a lungo. In tal modo, si evita un possibile sbilanciamento cinematico, causato dal fatto che solo alcuni tendini (ad esempio, un sottoinsieme di duequattro tendini su sei) sono stati sollecitati pi? degli altri tendini e pertanto potrebbero essere stati soggetti ad allungamento in misura maggiore degli altri tendini.

Come illustrato ad esempio in Figura 13, il grado di libert? di presa (grip G) viene attivato grazie all?azione esercitata da due coppie di tendini antagonisti (33, 34) e (35, 36) per mantenere la presa su un corpo 45 che pu? essere ad esempio un tessuto biologico o un ago chirurgico. Come sopra descritto, non necessariamente la fase di mantenimento comprende cicli di carico e scarico, ma pu? comprendere esclusivamente applicazione di uno stato di carico (forza Fhold).

Secondo un?opzione implementativa del metodo, in cui lo strumento chirurgico 20 esce da una fase di teleoperazione in condizione di afferraggio ossia di presa (grado di libert? di grip G attivo, stato detto anche di ?squeeze?), i tendini di attuazione di tale grado di libert? di presa (grip) sono sollecitati in trazione. In questo caso, la fase di mantenimento comprende applicare uno stato di carico in cui la forza di mantenimento ? almeno uguale alla forza di afferraggio.

In questo modo, si evita di perdere la condizione di presa.

Secondo un?opzione implementativa, la forza di mantenimento corrisponde alla forza di afferraggio.

Secondo un esempio implementativo, il sistema riconosce la suddetta condizione di uscita da una fase di teleoperazione in condizione di afferraggio o presa (grado di libert? di grip G attivo) se il dispositivo master del sistema teleoperato identifica uno stato di ?squeeze?.

Secondo un esempio implementativo, il sistema riconosce la suddetta condizione di uscita da una fase di teleoperazione in condizione di afferraggio o presa (grado di libert? di grip G attivo) se la forza misurata sugli attuatori motorizzati e/o sui mezzi di trasmissione associati operativamente ai tendini di attuazione del grado di libert? di presa (grip) ? maggiore di un predefinito valore di soglia.

Secondo un?opzione implementativa, la forza di mantenimento pu? essere almeno uguale (ad esempio corrispondente) alla forza di afferraggio soltanto sui tendini di attuazione del grado di libert? di presa (grip).

Pertanto, laddove i tendini di attuazione del grado di libert? di presa (grip) siano una coppia di tendini antagonisti, allora il sistema applica uno stato di carico comprendente applicazione di una forza di mantenimento Fhold, evitando di applicare un ciclo di carico e scarico, su tale coppia di tendini antagonisti.

Laddove invece i tendini di attuazione del grado di libert? di presa (grip) siano due coppie di tendini antagonisti, allora il sistema applica uno stato di carico comprendente applicazione di una forza di mantenimento Fhold, evitando di applicare un ciclo di carico e scarico, su tali due coppie di tendini antagonisti.

Alternativamente, la forza di mantenimento pu? essere almeno uguale (ad esempio corrispondente) alla forza di afferraggio su tutti i tendini dello strumento chirurgico 20.

Secondo una diversa opzione implementativa, in cui lo strumento chirurgico 20 esce da una fase di teleoperazione in condizione di afferraggio ossia di presa (grado di libert? di grip G attivo, stato di ?squeeze?), e quindi i tendini di attuazione di tale grado di libert? di presa (grip) sono sollecitati in trazione, il robot evita di realizzare la procedura/fase di mantenimento (?freeze motore? o ?motor freeze? in figura 12) su un sotto-gruppo di tendini comprendente i suddetti tendini di attuazione del grado di libert? di presa (grip). In questo caso, la fase di mantenimento comprende applicare un ciclo di carico e scarico come precedentemente descritto.

Laddove i tendini di attuazione del grado di libert? di presa (grip) siano una coppia di tendini antagonisti, allora si evita la fase di mantenimento su tale coppia di tendini antagonisti.

Laddove invece i tendini di attuazione del grado di libert? di presa (grip) siano due coppie di tendini antagonisti, come mostrato nell?esempio di figura 13, allora si evita la fase di mantenimento su tali due coppie di tendini antagonisti, mentre si esegue la fase di mantenimento sugli altri tendini (i tendini 31 e 32 di figura 13).

Di preferenza, il sistema ? adatto a memorizzare questa avvenuta uscita da una fase di teleoperazione in condizione di afferraggio o presa (grado di libert? di grip G attivo), al fine di compensare successivamente (ad esempio alla successiva uscita da una fase di teleoperazione) la mancata realizzazione della fase di mantenimento sui tendini di attuazione del grado di libert? di presa (grip) mediante realizzazione di una fase di mantenimento.

Come si pu? constatare, gli scopi della presente invenzione, come precedentemente indicati, sono pienamente raggiunti dal metodo sopra descritto, in virt? delle caratteristiche sopra illustrate in dettaglio, e secondo quanto gi? illustrato precedentemente nel sommario dell?invenzione.

Alle forme di realizzazione del metodo sopra descritto, un tecnico del ramo, per soddisfare esigenze contingenti, potr? apportare modifiche, adattamenti e sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza uscire dall'ambito delle seguenti rivendicazioni. Ognuna delle caratteristiche descritte come appartenente ad una possibile forma di realizzazione pu? essere realizzata indipendentemente dalle altre forme di realizzazione descritte.

LISTA DEI RIFERIMENTI NUMERICI

1 Sistema robotico per chirurgia teleoperata 2 Assieme slave del sistema robotico

3 Console master

9 Controllore

10 Manipolatore del sistema robotico

11, 12, 13, 14, 15,16 Attuatori motorizzati del manipolatore 17, 18 Sensori di forza, o celle di carico

19 Barriera sterile

20 Strumento chirurgico

21, 22, 23, 24, 25, 26 Elementi di trasmissione dello strument chirurgico

27 Alberino

28 Tasca

29 Backend dello strumento chirurgico, porzione di interfaccia di trasmissione 31, 32, 33, 34, 35, 36 Tendini

37 Corpo vincolante, o tappo, o cappuccio 40 Dispositivo di estremit? o punta articolata o end-effector, dello strumento chirurgico 41, 42, 43, 44 Links della punta articolata

45 Corpo

x-x Direzione rettilinea

r-r Mezzeria

P, Y, G Grado di libert?, rispettivamente pitch, yaw grip, del dispositivo di estremit? Fref Forza applicata

Fsens Forza rilevata mediante sensori di forza Flow Valore di forza bassa

Fhigh Valore di forza alta

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Metodo di preparazione alla teleoperazione in un sistema robotico teleoperato per chirurgia (1) da eseguirsi durante una fase non operativa, in cui il sistema non sta svolgendo una teleoperazione,

in cui il sistema robotico (1) comprende una pluralit? di attuatori motorizzati (11, 12, 13, 14, 15, 16) e almeno uno strumento chirurgico (20),

in cui l?almeno uno strumento chirurgico (20) comprende:

- un dispositivo di estremit? (40) articolato avente almeno un grado di libert? (P, Y, G);

- almeno una coppia di tendini antagonisti (31, 32; 33, 34; 35, 36), montati in detto strumento chirurgico (20) in modo da essere operativamente collegabili sia a rispettivi attuatori motorizzati, sia a rispettivi links del dispositivo di estremit? (40) per attuare almeno un grado di libert? ad essi associato, tra detti almeno un grado di libert? (P, Y, G), determinando effetti antagonisti;

in cui il metodo comprende le fasi di:

(i) stabilire una correlazione univoca tra un insieme di movimenti degli attuatori motorizzati (11, 12, 13, 14, 15, 16) del sistema robotico (1) e un rispettivo movimento del dispositivo di estremit? articolato (40) dello strumento chirurgico (20);

(ii) eseguire una fase di mantenimento che comprende:

- sollecitare almeno una coppia di tendini antagonisti (31, 32; 33, 34; 35, 36) in trazione e mantenere i tendini in uno stato sollecitato di trazione, mediante applicazione sui tendini di una forza di mantenimento (Fhold), atta a determinare uno stato di carico dei tendini,

- fornire un comando di volont? di ingresso in teleoperazione;

2. Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente, dopo le fasi (i)-(ii) la fase:

(iii) teleoperare mediante lo strumento chirurgico (20) del sistema robotico (1).

3. Metodo secondo la rivendicazione 2, in cui le fasi di mantenimento (ii) e teleoperazione (iii) sono ripetute, in modo che venga eseguita una fase di mantenimento (ii) tra due attigue fasi di teleoperazione (iii).

4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo strumento chirurgico (20) comprende inoltre:

una pluralit? di elementi di trasmissione (21, 22, 23, 24, 25, 26), ciascuno operativamente collegabile con un rispettivo almeno un attuatore motorizzato (11, 12, 13, 14, 15, 16);

in cui detta fase di sollecitare viene effettuata da parte degli elementi di trasmissione (21, 22, 23, 24, 25, 26), azionati e controllati dai rispettivi attuatori motorizzati;

ed in cui preferibilmente detti elementi di trasmissione sono rigidi.

5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui ? definita una posizione di zero cinematico di ciascuno degli attuatori motorizzati (11, 12, 13, 14, 15, 16), ed in cui il metodo comprende, durante la fase di mantenimento (ii) dopo detta fase di sollecitare almeno una coppia di tendini antagonisti, l?ulteriore fase di:

- memorizzare un eventuale scostamento della posizione di ciascuno degli attuatori motorizzati (11, 12, 13, 14, 15, 16) rispetto alla rispettiva posizione memorizzata di zero cinematico.

6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, durante la fase di mantenimento (ii), la fase di sollecitare almeno una coppia di tendini antagonisti comprende almeno un ciclo di carico e scarico, in cui ciascun ciclo di carico e scarico prevede di applicare una forza alta (Fhold) per determinare uno stato di carico della coppia di tendini e di applicare una forza bassa (Flow) per determinare uno stato di scarico della coppia di tendini,

in cui detta forza alta corrisponde a detta forza di mantenimento (Fhold), e detta forza bassa (Flow) ? una forza inferiore rispetto a detta forza di mantenimento (Fhold).

7. Metodo secondo la rivendicazione 6, in cui, in ciascuno di detti cicli di carico e scarico, viene applicata prima la forza bassa (Flow) e poi la forza alta o di mantenimento (Fhold).

8. Metodo la rivendicazione 6 o la rivendicazione 7, in cui, in detta fase di mantenimento (ii), tra la fase di fornire un comando di volont? di ingresso in teleoperazione e la fase di abilitare l?ingresso in uno stato di teleoperazione ? prevista l?ulteriore fase di:

- applicare ai tendini detta forza bassa (Flow), in modo da portare i tendini in trazione secondo detto stato di scarico del ciclo di carico e scarico.

9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6-8, comprendente le ulteriori fasi di:

- rilevare le forze applicate a tutti i tendini in uscita da una fase di teleoperazione;

- individuare la forza minima (Fmin) tra dette forze rilevate;

- portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione intermedia corrispondente a detto valore di forza minima (Fmin);

preferibilmente il metodo comprende inoltre la fase di:

- successivamente, portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione di scarico, corrispondente a detta forza bassa (Flow);

e/o

- successivamente, portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione di carico, corrispondente a detta forza alta di mantenimento (Fhold).

10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui detta fase di portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione intermedia corrispondente al valore di forza minima (Fmin) viene effettuata seguendo curve di carico e/o scarico specifiche e/o diverse per ciascun tendine, in funzione del valore di forza di partenza rilevato per ciascun tendine.

11. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 9 o 10, in cui detta fase di applicare ai tendini la forza di mantenimento (Fhold) comprende:

- portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione intermedia corrispondente a detto valore di forza minima (Fmin), ciascun tendine secondo una rispettiva specifica curva di carico dipendente dal rispettivo valore di forza di partenza rilevato, in modo che il carico sia distribuito egualmente tra i tendini antagonisti di una o pi? coppie di tendini antagonisti;

- successivamente, portare tutti i tendini ad una condizione di sollecitazione di carico, corrispondente a detta forza di mantenimento (Fhold).

12. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di teleoperazione inizia con una predeterminabile forza di inizio teleoperazione (Fwork) applicata ai tendini che ? minore di detto valore di forza alta di mantenimento (Fhold),

in cui, preferibilmente, detta predeterminabile forza di inizio teleoperazione ? sostanzialmente uguale alla forza bassa di mantenimento (Flow),

e in cui, preferibilmente, la transizione tra la forza alta di mantenimento (Fhold) e la forza di inizio teleoperazione ? comandata dall?utente mediante attivazione di un pedale di comando.

13. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta fase di sollecitare i tendini comprende misurare o rilevare la forza agente sui tendini durante il ciclo di carico, e raggiungere il valore di forza di mantenimento (Fhold), ad opera degli attuatori motorizzati, attraverso una procedura di controllo di forza retroazionato sulla base della forza effettiva agente sui tendini come rilevata o misurata.

14. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5-11, in cui detta fase di sollecitare i tendini comprende misurare o rilevare la forza agente sui tendini durante il ciclo di scarico, e raggiungere il valore di forza di bassa (Flow), ad opera degli attuatori motorizzati, attraverso una procedura di controllo di forza retroazionato sulla base della forza effettiva agente sui tendini come rilevata o misurata.

15. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-12, in cui detta fase di sollecitare i tendini comprende misurare o rilevare uno scostamento di posizione degli attuatori motorizzati (11, 12, 13, 14, 15, 16) rispetto a rispettivi valori iniziali, predefiniti o memorizzati al termine della precedente fase di teleoperazione, ed effettuare il ciclo di carico, ad opera degli attuatori motorizzati, attraverso una procedura di controllo di posizione retroazionato sulla base di detti scostamenti di posizione come rilevati o misurati o memorizzati.

16. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6-12 o 15, in cui detta fase di sollecitare i tendini comprende misurare o rilevare uno scostamento di posizione degli attuatori motorizzati (11, 12, 13, 14, 15, 16) rispetto a rispettivi valori iniziali, predefiniti o memorizzati al termine della precedente fase di teleoperazione, ed effettuare il ciclo di scarico, ad opera degli attuatori motorizzati, attraverso una procedura di controllo di posizione retroazionato sulla base di detti scostamenti di posizione come rilevati o misurati o memorizzati.

17. Metodo secondo la rivendicazione 3, in cui, durante la fase di mantenimento (ii), l?almeno una coppia di tendini viene sollecitata mediante uno stato di carico corrispondente ad una azione di presa del dispositivo terminale (40) dello strumento chirurgico (20), in modo che durante la fase di mantenimento lo strumento chirurgico sia in condizione di afferraggio.

18. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 5-15, in cui detta fase di mantenimento (ii) comprendente un ciclo di carico e scarico viene eseguita soltanto su un sotto-gruppo di tendini che non sono coinvolti nell?attuazione del grado di libert? di presa.

19. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il sistema robotico (1) comprende mezzi di controllo (9) configurati per controllare gli attuatori motorizzati (11, 12, 13, 14, 15, 16) affinch? impartiscano movimenti controllati e applichino forze controllate ai tendini (31, 32, 33, 34, 35, 36), preferibilmente mediante elementi di trasmissione (21, 22, 23, 24, 25, 26) operativamente connessi a tendini rispettivi.

20. Metodo secondo la rivendicazione 19, in cui ? definita una posizione di zero cinematico di ciascuno degli attuatori motorizzati (11, 12, 13, 14, 15, 16), il metodo essendo applicabile ad una fase non operativa tra due periodi di teleoperazione del sistema robotico (1), in cui il metodo comprende, all?inizio di una fase non operativa, le seguenti ulteriori fasi:

- memorizzare come posizione cinematica nota del dispositivo terminale (40) dello strumento chirurgico (20) la posizione in cui il dispositivo terminale (40) si trova al termine della precedente fase di teleoperazione, rispetto alla posizione di zero cinematico, cui corrisponde una posizione cinematica nota di ciascuno degli elementi di trasmissione (POSkin-off);

- operare una retrazione degli attuatori motorizzati (11, 12, 13, 14, 15, 16) per rimuovere, per ogni elemento di trasmissione (21, 22, 23, 24, 25, 26), un rispettivo scostamento di posizione generato nella precedente fase di teleoperazione;

- esercitare continuativamente, durante tutta la fase non operativa dello strumento chirurgico, su ciascun elemento di trasmissione (21, 22, 23, 24, 25, 26), una rispettiva forza di ricalibrazione (F), mediante un controllo retroazionato configurato per mantenere costante la forza di ricalibrazione F, in modo da determinare su ciascun elemento di trasmissione (21, 22, 23, 24, 25, 26) un rispettivo scostamento di posizione POSFC(t) dovuto all?applicazione della rispettiva forza di ricalibrazione F;

e in cui il metodo comprende inoltre, al termine della fase non operativa, all?inizio della successiva fase di teleoperazione:

- cessare l?applicazione della forza di ricalibrazione (F) su ogni elemento di trasmissione (21, 22, 23, 24, 25, 26);

- misurare e memorizzare lo scostamento di posizione POSFC-off determinato su ogni elemento di trasmissione (21, 22, 23, 24, 25, 26) al termine della fase non operativa, a seguito dell?applicazione della forza di ricalibrazione durante la fase non operativa appena conclusa, ed associare gli scostamenti di posizione POSFC-off registrati per ogni elemento di trasmissione (21, 22, 23, 24, 25, 26) a detta posizione cinematica nota del dispositivo terminale (40);

- applicare una forza operativa e di movimentazione in accordo con quanto comandato dai mezzi di controllo (9), in cui i mezzi di controllo (9) sono configurati per determinare la forza di controllo sulla base dei comandi dell?operatore e tenendo conto di detti scostamenti di posizione POSFC-off memorizzati di ogni elemento di trasmissione (21, 22, 23, 24, 25, 26).

21. Metodo secondo la rivendicazione 20, in cui detta forza di ricalibrazione (F) corrisponde alla forza di mantenimento (Fhold).

22. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 20 o 21, in cui la fase di esercitare una forza di ricalibrazione, su ogni elemento di trasmissione, comprende applicare all?elemento di trasmissione una forza mediante un anello retroazionato in cui il segnale in retroazione corrisponde ad una forza applicata ad un elemento di trasmissione come effettivamente rilevata da un rispettivo sensore di forza operativamente collegabile all?elemento di trasmissione.

23. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 20-22, in cui detta posizione di zero cinematico comprende uno scostamento fisso (Prestretchoff) derivante da un?ulteriore fase di precondizionamento dello strumento chirurgico, svolta prima dell?uso dello strumento chirurgico.

24. Metodo secondo la rivendicazione 23, in cui detta fase di precondizionamento comprende:

(i) bloccare almeno un grado di libert? di detti almeno un grado di libert? (P, Y, G) del dispositivo di estremit? (40);

(ii) sollecitare in trazione il rispettivo almeno un tendine, operativamente collegato a detto almeno un grado di libert? bloccato, mediante applicazione di una forza di condizionamento (Fref), secondo almeno un ciclo temporale, al rispettivo elemento di trasmissione (21, 22, 23, 24, 25, 26) collegato a detto rispettivo almeno un tendine da sollecitare in trazione;

in cui detto almeno un ciclo temporale comprende: - almeno un periodo di carico basso, in cui viene applicata a detto rispettivo elemento di trasmissione una forza di condizionamento bassa (Flow), che si traduce in un rispettivo carico di trazione basso sul rispettivo tendine;

- almeno un periodo di carico alto, in cui viene applicata a detto rispettivo elemento di trasmissione una forza di condizionamento alta (Fhigh), che si traduce in un rispettivo carico di trazione alto sul rispettivo tendine.

25. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 21-24, in cui detta fase di operare una retrazione degli attuatori motorizzati comprende rimuovere qualunque scostamento di posizione generato da ulteriori fasi di compensazione elastica o plastiche del sistema di trasferimento.

26. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la forza di mantenimento (Fhold) e/o la forza di ricalibrazione (F) ? compresa nell?intervallo 0.1-5 N.

27. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto scostamento di posizione deve essere minore di uno scostamento massimo di posizione ammissibile (dxA),

in cui preferibilmente detto scostamento massimo ammissibile (dxA) ? compreso nell?intervallo 1-5 mm.

28. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui i tendini sono tendini polimerici formati da fibre polimeriche intrecciate.