KR20190112306A - 로봇 수술 시스템 및 관절운동 보정을 위한 방법 - Google Patents

Abstract

로봇 수술 시스템에 결합되도록 구성되는 수술 도구의 관절운동 보정을 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 엔드 이펙터를 가진 도구 샤프트를 포함하는 도구는 샤프트를 따라 연장되는 적어도 하나의 링크장치 부재를 갖고, 이러한 링크장치 부재는 링크장치 부재에 선택적으로 인가되는 힘이 엔드 이펙터의 관절운동을 유발할 수 있도록 엔드 이펙터에 작동가능하게 결합된다. 도구는 또한 호밍 메커니즘을 포함할 수 있다. 엔드 이펙터의 관절운동 보정을 수행하기 위해, 그것은 구속될 수 있고, 추가의 관절운동에 대한 저항이 임계치를 초과할 때까지 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 링크장치 부재에 힘이 인가될 수 있으며, 저항이 임계치를 초과한 힘에 기초하여 엔드 이펙터의 홈 위치가 결정될 수 있다.

Description

로봇 수술 시스템 및 관절운동 보정을 위한 방법

로봇 수술(robotic surgery)을 위한, 특히 관절형 로봇 수술 도구(articulating robotic surgical tool)의 보정(calibration)을 위한 방법 및 장치가 제공된다.

최소 침습 수술(minimally invasive surgical, MIS) 기구는 흔히 감소된 수술후 회복 시간 및 최소한의 흉터로 인해 전통적인 개복 수술 장치에 비해 바람직하다. 복강경 수술은 하나 이상의 작은 절개부가 복부에 형성되고 투관침(trocar)이 절개부를 통해 삽입되어 복강으로의 접근을 제공하는 경로를 형성하는 MIS 절차의 하나의 유형이다. 투관침은 다양한 기구 및 도구를 복강 내로 도입할 뿐만 아니라, 복벽을 기관(organ) 위로 거상시키기 위한 통기(insufflation)를 제공하기 위해 사용된다. 기구 및 도구는 진단 또는 치료 효과를 달성하기 위해 다수의 방식으로 조직과 맞물리고 그리고/또는 조직을 처치하기 위해 사용될 수 있다. 내시경 수술은 긴 가요성 샤프트(elongate flexible shaft)가 자연 개구부(natural orifice)를 통해 신체 내로 도입되는 MIS 절차의 다른 유형이다.

전통적인 최소 침습 수술 기구 및 기술이 매우 효과적인 것으로 판명되었지만, 보다 새로운 시스템이 훨씬 더 많은 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 전통적인 최소 침습 수술 기구는 흔히 외과의사에게 개복 수술에서 발견되는 도구 배치의 유연성을 제공하지 않는다. 작은 절개부를 통해 기구로 수술 부위에 접근하는 데 어려움이 있다. 또한, 전형적인 내시경 기구의 추가된 길이는 흔히 조직 및 기관에 의해 엔드 이펙터(end effector)에 가해지는 힘을 느끼는 외과의사의 능력을 감소시킨다. 또한, 실제 엔드 이펙터 이동과의 텔레비전 모니터 상의 이미지에서 본 바와 같은 기구의 엔드 이펙터의 이동의 조정이 특히 어려운데, 왜냐하면 이미지에서 인지되는 바와 같은 이동이 통상적으로 실제 엔드 이펙터 이동과 직관적으로 대응하지 않기 때문이다. 따라서, 수술 기구 이동 입력에 대한 직관적인 응답의 결여가 흔히 경험된다. 내시경 도구의 직관성(intuitiveness), 기민성(dexterity), 및 민감성(sensitivity)의 그러한 결여는 최소 침습 수술의 사용의 증가에 장애가 되는 것으로 밝혀졌다.

수년간, 다양한 최소 침습 로봇 시스템이 수술 기민성을 증가시키기 위해서뿐만 아니라 외과의사가 직관적인 방식으로 환자를 수술하도록 허용하기 위해 개발되었다. 원격수술(telesurgery)은 외과의사가 수동으로 도구를 직접 파지하고 이동시키기보다는, 소정 형태의 원격 제어, 예컨대 서보메커니즘(servomechanism) 등을 사용하여 수술 기구 이동을 조작하는 시스템을 사용하는 외과 수술에 대한 일반적인 용어이다. 그러한 원격수술 시스템에서, 외과의사는 전형적으로 환자로부터 원격의 위치에서 시각 디스플레이 상에 수술 부위의 이미지를 제공받는다. 외과의사는 전형적으로 수술 절차 중에 시각 디스플레이 상의 엔드 이펙터 이동을 관찰하면서 환자로부터 원격의 위치에서 수술 절차를 수행할 수 있다. 전형적으로 시각 디스플레이 상의 수술 부위의 3차원 이미지를 관찰하면서, 외과의사는 원격 위치에서 마스터 제어 장치(master control device)를 조작함으로써 환자에게 수술 절차를 수행하며, 이러한 마스터 제어 장치는 원격 제어 기구의 운동을 제어한다.

로봇 수술 분야에서 상당한 진전이 이루어졌지만, 로봇 수술에 사용하기 위한 개선된 방법, 시스템, 및 장치가 여전히 필요하다.

일반적으로, 로봇 수술 도구의 보정이 제공된다. 수술 도구의 긴 샤프트의 회전 각도를 검출할 수 있는 방법 및 시스템이 제공된다.

일 태양에서, 일부 실시예에서 로봇 수술 시스템에 결합되는 수술 도구의 샤프트의 원위 단부에 결합되는 엔드 이펙터를 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 관절운동(articulation)을 실질적으로 제한하도록 구속하는 단계, 추가의 관절운동에 대한 저항이 제1 임계치를 초과할 때까지 제1 방향으로 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 엔드 이펙터에 작동가능하게 결합되는 적어도 하나의 링크장치 부재(linkage member)에 제1 힘을 인가하고, 저항이 제1 임계치를 초과한 힘의 제1 값을 저장하는 단계, 추가의 관절운동에 대한 저항이 제2 임계치를 초과할 때까지 제2, 반대 방향으로 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 적어도 하나의 링크장치 부재에 제2 힘을 인가하고, 저항이 제2 임계치를 초과한 힘의 제2 값을 저장하는 단계, 제1 및 제2 값들에 기초하여 제1 및 제2 관절운동 각도들을 결정하는 단계, 및 엔드 이펙터의 홈 위치(home position)를 얻기 위해 제1 및 제2 관절운동 각도들을 평균화하는 단계를 포함하는 수술 방법이 제공된다.

방법은 많은 상이한 방식으로 달라질 수 있다. 예를 들어, 적어도 하나의 링크장치 부재는 제1 링크장치 부재 및 제2 링크장치 부재를 포함할 수 있고, 제1 힘은 제1 링크장치 부재에 인가될 수 있고, 제2 힘은 제2 링크장치 부재에 인가될 수 있다. 적어도 하나의 링크장치 부재는 복수의 가요성 케이블(flexible cable)들을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 제1 및 제2 관절운동 각도들을 결정하는 단계는 제1 및 제2 값들을 적어도 하나의 링크장치 부재에 인가될 수 있는 힘의 저장된 값들과 상관시키는 단계를 수반하고, 저장된 값들 각각은 관절운동 각도의 각각의 값과 관련하여 저장된다. 제1 및 제2 값들을 저장하는 단계는 로봇 수술 시스템과 관련된 메모리 내에 제1 및 제2 값들을 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

방법은 엔드 이펙터의 적어도 일부분이 엔드 이펙터의 홈 위치를 기준으로 샤프트에 대해 피봇(pivot)하게 하도록 적어도 하나의 링크장치 부재에 힘을 인가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 엔드 이펙터의 홈 위치는 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 관절운동 각도가 제로(zero)인 것으로 고려되는 엔드 이펙터의 위치를 나타낸다.

적어도 일부 실시예에서, 엔드 이펙터를 구속하는 단계는 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 관절운동을 실질적으로 제한하도록 호밍 부재(homing member)를 작동시키는 단계를 포함한다. 또한, 적어도 일부 실시예에서, 엔드 이펙터를 구속하는 단계는 엔드 이펙터를 투관침 내로 적어도 부분적으로 삽입하여 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 관절운동을 실질적으로 제한하는 단계를 포함한다.

제1 및 제2 임계치들은 로봇 수술 시스템에 알려진 사전결정된 임계치들일 수 있다.

다른 태양에서, 로봇 수술 시스템에 결합되도록 구성되는 수술 도구가 제공된다. 적어도 일부 실시예에서, 수술 도구는 원위 단부에 결합되는 엔드 이펙터를 갖는 도구 샤프트, 도구 샤프트와 엔드 이펙터 사이에 배치되는 리스트(wrist), 도구 샤프트와 관련된 적어도 하나의 링크장치 부재로서, 링크장치 부재에 선택적으로 인가되는 힘이 엔드 이펙터의 피치(pitch) 및 요(yaw) 운동 중 적어도 하나를 유발할 수 있도록 엔드 이펙터에 작동가능하게 결합되는, 적어도 하나의 링크장치 부재, 및 도구 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 추정된 제로 위치(presumed zero position)를 엔드 이펙터의 조절된 제로 위치(adjusted zero position)로 각도 조절(angularly adjust)하기 위해 작동되도록 구성되는 호밍 메커니즘(homing mechanism)을 포함한다.

수술 도구는 많은 상이한 방식으로 달라질 수 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터는 조절된 제로 위치를 기준으로 리스트에 대해 이동되도록 구성될 수 있다. 다른 예로서, 엔드 이펙터가 도구 샤프트에 대해 조절된 제로 위치에 있을 때, 적어도 하나의 링크장치 부재는 추가의 관절운동에 대한 저항이 임계치를 초과할 때까지 적어도 하나의 방향으로 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 적어도 하나의 링크장치 부재에 인가되는 힘을 갖도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 적어도 하나의 링크장치 부재는 복수의 가요성 케이블들을 포함한다. 일부 실시예에서, 수술 도구는 적어도 하나의 링크장치 부재에 인가될 수 있는 힘의 복수의 값들을 저장하도록 구성되는 메모리를 추가로 포함하고, 저장된 값들 각각은 관절운동 각도의 각각의 값과 관련하여 저장된다.

호밍 메커니즘은 다양한 상이한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 적어도 일부 실시예에서, 호밍 메커니즘은 리스트와 관련된 맞물림 부재(engagement member)와 맞물리기 위해 원위방향으로 이동하도록 구성되는 긴 요소(elongate element)를 포함한다. 적어도 일부 실시예에서, 호밍 메커니즘은 포크 부재(fork member), 및 포크 부재가 링크장치 부재와 로킹식으로(lockingly) 맞물리게 하기 위해 포크 부재 내로 원위방향으로 이동하도록 구성되는 푸시 로드(push rod)를 포함한다. 포크 부재는 링크장치 부재 상에 형성되는 복수의 치형부와 맞물리도록 구성되는 복수의 치형부를 구비할 수 있다. 호밍 메커니즘은 링크장치 부재가 호밍 메커니즘에 대해 복수의 사전결정된 위치들 중 하나에 배치되도록 포크 부재의 치형부가 링크장치 부재 상에 형성되는 치형부와 맞물리게 함으로써 엔드 이펙터의 추정된 제로 위치를 각도 조절하도록 구성될 수 있다.

본 개시는 첨부 도면과 관련하여 취해진 하기의 상세한 설명으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.
도 1은 환자-측 부분 및 사용자-측 부분을 포함하는 수술 로봇 시스템의 일 실시예의 사시도.
도 2는 수술 로봇 시스템의 도구 드라이버(tool driver) 및 도구 드라이버에 결합된 수술 도구의 근위 부분의 사시도.
도 3은 수술 도구의 엔드 이펙터 및 리스트의 사시도.
도 4는 도 3의 리스트의 다른 사시도.
도 5는 수술 로봇 시스템에 제거가능하게 결합되도록 구성되는 수술 도구의 호밍 메커니즘의 사시도.
도 6은 수술 로봇 시스템에 제거가능하게 결합되도록 구성되는 수술 도구의 엔드 이펙터의 관절운동 보정의 과정의 순서도.
도 7은 수술 도구 및 수술 로봇 시스템을 예시한 블록도.
도 8a는 수술 로봇 시스템에 제거가능하게 결합되도록 구성되는 수술 도구의 호밍 메커니즘의 일 측부의 사시도.
도 8b는 도 8a의 호밍 메커니즘의 반대편 측부의 사시도.
도 9a는 수술 로봇 시스템에 제거가능하게 결합되도록 구성되는 수술 도구의 호밍 메커니즘의 일 측부의 사시도.
도 9b는 도 9a의 호밍 메커니즘의 반대편 측부의 사시도.
도 10a는 수술 로봇 시스템에 제거가능하게 결합되도록 구성되는 수술 도구의 호밍 메커니즘의 일 측부의 사시도.
도 10b는 도 10a의 호밍 메커니즘의 반대편 측부의 사시도.
도 11a는 수술 로봇 시스템에 제거가능하게 결합되도록 구성되는 수술 도구의 호밍 메커니즘의 일 측부의 사시도.
도 11b는 도 11a의 호밍 메커니즘의 반대편 측부의 사시도.
도 12는 컴퓨팅 시스템을 예시한 블록도.

이제 본 명세서에 개시된 장치 및 방법의 구조, 기능, 제조, 및 사용의 원리에 대한 전반적인 이해를 제공하기 위해 소정의 예시적인 실시예가 기술될 것이다. 이들 실시예의 하나 이상의 예가 첨부 도면에 예시된다. 당업자는 본 명세서에 구체적으로 기술되고 첨부 도면에 예시된 장치 및 방법이 비제한적인 예시적인 실시예이고, 본 발명의 범주가 오직 청구범위에 의해서만 한정되는 것을 이해할 것이다. 하나의 예시적인 실시예와 관련하여 예시되거나 기술된 특징은 다른 실시예의 특징과 조합될 수 있다. 그러한 변경 및 변형은 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.

또한, 본 개시에서, 실시예의 유사한 명칭의 구성요소는 일반적으로 유사한 특징을 가지며, 따라서 특정 실시예에서, 각각의 유사한 명칭의 구성요소의 각각의 특징이 반드시 완전하게 상세히 설명되지는 않는다. 또한, 개시된 시스템, 장치, 및 방법의 설명에서 선형 또는 원형 치수가 사용되는 경우에, 그러한 치수는 그러한 시스템, 장치, 및 방법과 관련하여 사용될 수 있는 형상의 유형을 제한하도록 의도되지 않는다. 당업자는 그러한 선형 및 원형 치수와 동등한 값이 임의의 기하학적 형상에 대해 용이하게 결정될 수 있는 것을 인식할 것이다. 시스템 및 장치와, 그의 구성요소의 크기 및 형상은 적어도 시스템 및 장치가 사용될 대상의 해부학적 구조, 시스템 및 장치와 함께 사용될 구성요소의 크기 및 형상, 그리고 시스템 및 장치가 사용될 방법 및 절차에 의존할 수 있다.

수술 도구를 초기화하거나 재설정하기 위한 다양한 예시적인 방법, 시스템, 및 장치가 제공된다. 특히, 로봇 수술 시스템에 가역적으로 결합되도록 구성되는 수술 도구의 관절운동 보정을 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 일반적으로, 수술 도구는 긴 샤프트 및 엔드 이펙터를 샤프트의 원위 단부에 결합시키는 리스트를 포함할 수 있다. 리스트는 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 각도 이동(angular movement)을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 수술 도구는 또한 링크장치 부재 중 하나 이상에 선택적으로 인가되는 힘이 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 이동을 유발할 수 있도록 엔드 이펙터에 작동가능하게 결합되는 적어도 하나의 링크장치 부재를 포함할 수 있다. 엔드 이펙터의 이동은 엔드 이펙터의 제로-각도 위치로 고려되는 비관절운동된 위치와, 엔드 이펙터가 제로-각도 위치에 대해 이동되고 샤프트에 대해 비-제로(non-zero) 각도로 배향되는 관절운동된 위치 사이에서의 이동을 포함할 수 있다. 적어도 일부 실시예에서, 엔드 이펙터의 이동은 엔드 이펙터의 피치 및 요 운동 중 적어도 하나이다.

기술된 실시예 중 적어도 일부에서, 수술 도구는 또한 도구 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 추정된 제로 위치를 엔드 이펙터의 조절된 제로 위치로 각도 조절하기 위해 작동되도록 구성되는 호밍 메커니즘을 포함한다. 호밍 메커니즘은 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 관절운동을 실질적으로 제한하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 추가적으로 또는 대안적으로, 엔드 이펙터는 그의 관절운동이 다른 기술을 사용하여 제한되도록 구속될 수 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터는 투관침 또는 다른 기구 내로 적어도 부분적으로 삽입될 수 있다.

엔드 이펙터가 구속된 구성에 있을 때, 엔드 이펙터의 관절운동이 보정될 수 있다. 일 태양에서, 보정은 추가의 관절운동에 대한 저항이 임계치를 초과할 때까지 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 적어도 하나의 링크장치 부재에 힘을 인가하는 것을 수반한다. 이어서, 저항이 임계치를 초과한 힘 값이 엔드 이펙터의 관절운동 각도를 결정하기 위해 사용된다. 관절운동 시도는 제1 방향 및 제2, 반대 방향으로 수행될 수 있고, 각각의 결정된 관절운동 각도가 평균화될 수 있다. 이러한 방식으로, 엔드 이펙터의 관절운동 각도가 제로 각도로 고려되는 엔드 이펙터의 홈 위치가 결정된다. 보정은 도구를 초기화하거나 재설정하기 위해, 수술 도구가 로봇 수술 시스템에 결합될 때마다 수행될 수 있다. 엔드 이펙터를 관절운동시키기 위한 수술 도구의 후속 작동은 결정된 홈 위치를 기준으로 수행된다.

특히, 추가의 관절운동에 대한 저항이 제1 임계치를 초과할 때까지 제1 방향으로 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 적어도 하나의 링크장치 부재에 제1 힘이 인가될 수 있다. 유사한 방식으로, 추가의 관절운동에 대한 저항이 제2 임계치를 초과할 때까지 제2, 반대 방향으로 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 적어도 하나의 링크장치 부재에 제2 힘이 인가될 수 있다. 이러한 힘의 인가는 링크장치 부재 각각의 기계적 히스테리시스(mechanical hysteresis)를 제거하고 엔드 이펙터의 홈 위치에서 링크장치 부재의 장력을 결정하도록 의도된다.

각각 저항이 제1 및 제2 임계치를 초과한 힘의 제1 및 제2 값이 저장되고, 제1 및 제2 값에 기초하여 제1 및 제2 관절운동 각도가 결정된다. 예를 들어, 수술 도구는 그의 메모리 내에, 각각의 관절운동 각도와 관련된 힘 값을 저장할 수 있다. 따라서, 링크장치 부재에 인가되는 힘의 값이 저장된 힘 값과 비교될 수 있고, 정합 값이 질의되는 힘 값에 대응하는 관절운동 각도를 결정하기 위해 사용될 수 있다.

설명된 기술은 엔드 이펙터의 초기 위치가 정확하게 결정되기 때문에 엔드 이펙터의 관절운동이 더욱 정밀하게 제어되도록 허용한다. 이어서, 로봇 수술 시스템의(예컨대, 도구 드라이버의) 하나 이상의 액추에이터(actuator)가 그러한 초기 위치에 대해 엔드 이펙터의 관절운동을 제어할 수 있다. 따라서, 링크장치 부재 중 하나 이상이 엔드 이펙터가 관절운동하게(예컨대, 피치, 요, 또는 이들의 조합) 하도록 작동될 때, 이동의 양이 관절운동의 원하는 방향 및 정도를 달성하기 위해 더욱 정확하게 결정될 수 있다. 따라서, 엔드 이펙터는 수술 절차에서 환자의 신체 내에 더욱 정밀하게 위치되어 그에 따라 수술 절차의 더욱 효율적인 수행을 허용할 수 있고/있거나, 엔드 이펙터가 의도하지 않은 위치로 이동하여 결과적으로 조직 및/또는 다른 물질을 손상시킬 가능성을 감소시킬 수 있다. 다른 이점으로서, 일단 도구가 수술 시스템에 결합되면 보정이 신속히 수행될 수 있다. 또한, 관절운동 보정에 관련된 수술 시스템의 수술 도구 및 구성요소는 보정이 수술실 직원에 의해 인지가능하지 않을 수 있도록 구성될 수 있다.

도 1은 환자(104)에 인접하게 위치되는 환자-측 부분(102), 및 동일한 수술실 내에서 그리고/또는 원격 위치에서 환자로부터 일정 거리에 위치되는 사용자-측 부분(106)을 포함하는 수술 로봇 시스템(100)의 일 실시예의 사시도이다. 환자-측 부분(102)은 일반적으로 하나 이상의 로봇 아암(108) 및 로봇 아암(108)에 해제가능하게 결합되도록 구성되는 하나 이상의 수술 도구 및/또는 도구 조립체(110)를 포함한다. 사용자-측 부분(106)은 일반적으로 환자(104) 및/또는 수술 부위를 관찰하기 위한 비전 시스템(vision system)(112), 및 수술 절차 중에 로봇 아암(108) 및 각각의 수술 도구(110)의 이동을 제어하기 위한 제어 시스템(114)을 포함한다. 당업자는 수술 로봇 시스템이 다양한 구성을 가질 수 있는 것을 인식할 것이다. 하나의 예시적인 시스템이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2014년 3월 13일자로 출원되고 발명의 명칭이 "하이퍼덱스트러스 수술 시스템(Hyperdexterous Surgical System)"인 WIPO 특허 공개 WO2014/151621호에 개시된다.

환자-측 부분(102)은 다양한 구성을 가질 수 있다. 도 1a에 예시된 바와 같이, 환자-측 부분(102)은 수술 테이블(116)에 결합된다. 그러나, 다른 실시예에서, 환자-측 부분(102)은 벽, 천장, 바닥, 또는 다른 수술실 장비에 장착될 수 있다. 또한, 환자-측 부분(102)이 2개의 로봇 아암(108)을 포함하는 것으로 도시되지만, 더 많거나 더 적은 로봇 아암(108)이 포함될 수 있다. 또한, 환자-측 부분(102)은 (도 1a에 도시된 바와 같이) 예컨대 수술 테이블(116)에 대해 다양한 위치에 장착된 별개의 로봇 아암(108)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 환자-측 부분(102)은 그로부터 연장되는 하나 이상의 로봇 아암(108)을 포함하는 단일 조립체를 포함할 수 있다.

수술 도구(110)는 긴 샤프트(또한 본 명세서에서 "샤프트" 및 "도구 샤프트"로 지칭됨)(122), 엔드 이펙터(124), 엔드 이펙터(124)를 샤프트(122)의 원위 단부에서 샤프트(122)에 결합시키는 리스트(125), 및 샤프트(122)의 근위 단부에 결합되는 도구 하우징(128)을 포함한다. 샤프트(122)는 다양한 구성 중 임의의 것을 가질 수 있다. 일반적으로, 샤프트(122)는 하우징(128)으로부터 원위방향으로 연장되는 그리고 적어도 하나의 내측 루멘(lumen)이 관통하여 연장되는 긴 부재이다. 샤프트(122)는 하우징(128)에 고정되지만, 다른 실시예에서 샤프트(122)는 샤프트(122)가 다른 샤프트와 교환가능할 수 있도록 하우징(128)에 해제가능하게 결합될 수 있다. 이는 단일 하우징(128)이 상이한 엔드 이펙터를 갖는 다양한 샤프트에 맞춰질 수 있도록 허용할 수 있다.

엔드 이펙터(124)는 또한 다양한 크기, 형상, 및 구성을 가질 수 있다. 엔드 이펙터(124)는 도구(110)의 사용 중에 엔드 이펙터(124)를 수술 부위에 대해 원하는 위치에 위치시키기 위해, 예컨대 회전하고/하거나 관절운동함으로써 샤프트(122)에 대해 이동하도록 구성될 수 있다.

리스트(125)는 다양한 구성 중 임의의 것을 가질 수 있다. 수술 도구의 리스트의 예시적인 실시예가 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함되는, 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "콤팩트 로봇 리스트(Compact Robotic Wrist)"인 국제 특허 공개 WO 2014/151952호 및 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "하이퍼덱스트러스 수술 시스템"인 국제 특허 공개 WO 2014/151621호에 기술된다. 일반적으로, 리스트(125)는 엔드 이펙터(124)의 조오(jaw)가 피봇가능하게 부착되는 피봇 조인트(pivot joint)와 같은, 샤프트(122)에 대한 엔드 이펙터(124)의 이동을 허용하도록 구성되는 조인트를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 피봇팅 운동(pivoting motion)은 리스트(125)의 제1 축(예컨대, X 축)을 중심으로 하는 피치 이동, 리스트(125)의 제2 축(예컨대, Y 축)을 중심으로 하는 요 이동, 및 리스트(125)를 중심으로 하는 엔드 이펙터(124)의 360° 회전 이동을 허용하기 위한 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 피봇팅 운동은 엔드 이펙터(124)가 단일 평면 내에서 회전하도록 단일 평면 내에서의 이동, 예컨대 단지 리스트(125)의 제1 축을 중심으로 하는 피치 이동 또는 단지 리스트(125)의 제2 축을 중심으로 하는 요 이동으로 제한될 수 있다.

수술 도구(110)는 다양한 다른 구성요소를 포함한다. 하우징(128)은 엔드 이펙터(124)와 관련된 다양한 특징부의 작동(예컨대, 클램핑(clamping), 발사(firing), 회전, 관절운동, 에너지 전달 등 중 임의의 하나 이상)을 제어하도록 구성되는 다양한 구성요소(예컨대, 기어(gear) 및/또는 액추에이터)를 포함한다. 수술 도구(110)는 샤프트(122)에 대한 엔드 이펙터(124)의 이동을 달성하도록 구성되는 하나 이상의 링크장치 부재(도 1에서는 보이지 않음)를 포함한다. 링크장치 부재는 도구 하우징(128)에 작동가능하게 결합되고, 샤프트(122) 내에서 연장되며, 적어도 부분적으로 리스트(125)를 통해 연장되고, 엔드 이펙터(124)에 작동가능하게 결합된다. 예시적인 실시예에서, 링크장치 부재는 도구 하우징(128)으로부터 샤프트(122)를 따라 샤프트(122)의 내측 루멘 내에서 원위방향으로 연장된다.

링크장치 부재는 엔드 이펙터(124)가 샤프트(122)에 대해 리스트(125)에서 피봇하게 하도록 선택적으로 작동될 수 있다. 링크장치 부재의 선택적인 작동은 링크장치 부재 중 임의의 하나 이상이 이동하여, 예컨대 길이방향으로 병진하여 관절운동을 유발하게 할 수 있다. 링크장치 부재 중 하나 이상은 엔드 이펙터(124)가 요구되는 대로 요 및/또는 피치 이동하게 하기 위해 요구되는 관절운동에 따라 병진한다. 작동은 다양한 방식 중 임의의 것으로, 예컨대 아래에서 추가로 논의되는 바와 같이 도구 하우징(128)에 작동가능하게 결합되는 액추에이터를 작동시킴으로써 달성될 수 있다. 일반적으로, 작동은 근위 또는 원위 방향으로 링크장치 부재 중 하나 이상에 힘을 인가하여 링크장치 부재 중 하나 이상이 병진하게 하여 엔드 이펙터(124)가 샤프트(122)에 대해 관절운동하게 한다. 예를 들어, 작동은 링크장치 부재 중 하나 이상을 근위방향으로 당길 수 있다. 링크장치 부재는 또한 엔드 이펙터(14)의 조오를 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 개방 및 폐쇄시키도록 선택적으로 작동될 수 있다.

링크장치 부재는 다양한 구성 중 임의의 것, 예를 들어 케이블, 로드, 와이어(wire), 또는 꼬인 케이블(twisted cable)을 가질 수 있다. 연장된 링크장치 부재는 각각의 링크장치 부재의 적어도 일부분이 가요성일 수 있도록 하나 초과의 구성요소를 포함할 수 있다. 링크장치 부재는 금속(예컨대, 텅스텐, 스테인리스 강 등)과 같은, 다양한 재료 중 임의의 것으로부터 제조될 수 있다. 수술 도구의 가요성 부재의 예시적인 실시예가 이전에 언급된, 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "콤팩트 로봇 리스트"인 국제 특허 공개 WO 2014/151952호 및 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "하이퍼덱스트러스 수술 시스템"인 국제 특허 공개 WO 2014/151621호에 기술된다.

수술 도구의 초기화 또는 재설정은 아래에서 논의되는 바와 같이, 엔드 이펙터(124)의 홈 위치가 확립되는 결과를 가져올 수 있다. 홈 위치는 엔드 이펙터(124)가 샤프트(122)와 실질적으로 길이방향으로 정렬되는 위치일 수 있으며, 예컨대 엔드 이펙터(124)의 길이방향 축이 엔드 이펙터(124)가 샤프트(122)에 대해 실질적으로 제로 각도에 있도록 샤프트(122)의 길이방향 축(A1)과 실질적으로 정렬된다. 그러나, 일부 실시예에서, 홈 위치는 엔드 이펙터가 샤프트(122)에 대해 각도를 이루어 배향되는 엔드 이펙터의 위치에 대응할 수 있다. 링크장치 부재 중 하나 이상의 이동에 의해 유발되는 엔드 이펙터(124)의 각도 이동은 홈 위치와, 엔드 이펙터(124)가 홈 위치에 대해 이동되고 샤프트(122)에 대해 각도를 이루어 배향되는 엔드 이펙터의 다른 비-제로 각도 위치 사이에서의 엔드 이펙터(124)의 이동을 포함한다.

수술 도구(110)는 엔드 이펙터(124)를 소정 위치에 유지시키도록 구성되는 호밍 메커니즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터(124)는 실질적으로 비관절운동된, 제로-각도 위치로 이동하도록 (사용자에 의해 수동으로 그리고/또는 다른 방식으로) 조작될 수 있다. 그러나, 그러한 엔드 이펙터 위치는 본 명세서에서 인지된 또는 추정된 제로 위치로 지칭되는 것일 수 있다. 바꾸어 말하면, 엔드 이펙터(124)는 여전히 도구 샤프트(122)에 대해 약간의 각도(예컨대, 약 1도 내지 약 3도, 약 1도 내지 약 5도, 약 5도 내지 약 10도 등)로 위치될 수 있다. 호밍 메커니즘은 샤프트(122)에 대한 엔드 이펙터(124)의 위치를 엔드 이펙터(124)의 조절된 제로 위치로 조절하도록 작동될 수 있다. 엔드 이펙터의 조절된 제로 위치는 엔드 이펙터(124)가 인지된 또는 추정된 제로 위치에 있을 때의 도구 샤프트(122)에 대한 엔드 이펙터(124)의 각도보다 작은 도구 샤프트(122)에 대한 엔드 이펙터(124)의 각도에 대응한다. 조절된 제로 위치는 실제 제로-각도 위치에 더 가까울 수 있다 - 예를 들어, 엔드 이펙터(124)는 도구 샤프트(122)에 대해 더 작은(예컨대, 약 0도 내지 약 1도, 약 0 내지 약 3도 등) 각도로 위치될 수 있다.

호밍 메커니즘은 엔드 이펙터(124)와 도구 하우징(128) 사이에 작동가능하게 결합되고, 샤프트(122)를 따라 연장된다. 예시적인 실시예에서, 호밍 메커니즘은 엔드 이펙터를 도구 초기화 또는 재설정에 요구되는 위치에 유지시키도록 구성되는 하나 이상의 구성요소를 포함한다. 적어도 일부 실시예에서, 호밍 메커니즘은 도구 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 추정된 제로 위치를 엔드 이펙터의 조절된 제로 위치로 각도 조절하기 위해 작동되도록 구성된다. 예를 들어, 관절운동 보정을 위해, (예컨대, 투관침 내로 삽입되거나, 수동으로 조작되거나, 다른 방식으로 조작됨으로써) 실질적으로 제로 위치로 이동시키려는 시도가 이루어질 수 있다. 이는, 그러나 실제 제로 위치와 상이할 수 있는 추정된 제로 위치일 수 있다(예컨대, 엔드 이펙터는 도구 샤프트에 대해 일정 각도로 배향될 수 있음). 호밍 메커니즘은 이러한 추정된 제로 위치를, 실질적으로 제로 위치 또는 엔드 이펙터가 도구 샤프트에 대해 각도를 이루어 배향되는 엔드 이펙터의 다른 위치일 수 있는 엔드 이펙터의 조절된 제로 위치로 조절하도록 구성된다. 도구는 엔드 이펙터가 조절된 제로 위치에 있는 상태로 보정될 수 있다.

호밍 메커니즘은 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다. 그것은 도구 하우징(128)으로부터 샤프트(122)를 따라 샤프트(122) 내에서 원위방향으로 연장되는 하나 이상의 부재를 구비할 수 있다. 호밍 메커니즘의 하나 이상의 부재는 엔드 이펙터(124)가 샤프트(122)와 실질적으로 길이방향으로 정렬되게 하고/하거나 엔드 이펙터(124)의 추정된 제로 위치를 조절하기 위해 선택적으로 작동되도록 구성될 수 있다. 작동은 다양한 방식 중 임의의 것으로, 예컨대 도구 하우징(128)에 작동가능하게 결합되는 적합한 액추에이터를 작동시킴으로써 달성될 수 있다. 일반적으로, 이러한 작동은 호밍 메커니즘의 하나 이상의 구성 요소가 샤프트(122)에 대해 원위 방향으로 이동하여 엔드 이펙터(124)와 맞물리게 하고, 후속 작동은 하나 이상의 구성요소가 근위 방향으로 이동하여 엔드 이펙터(124)로부터 맞물림 해제되게 한다.

도구 하우징(128)은 다양한 구성 중 임의의 것을 가질 수 있다. 일반적으로, 도구 하우징(128)은 그 내부에 적어도 부분적으로 배치되는, 링크장치 부재의 이동을 유발하여 리스트(125)를 중심으로 하는 엔드 이펙터(124)의 이동을 유발하도록 구성되는 하나 이상의 작동 메커니즘을 포함할 수 있다. 하나 이상의 작동 메커니즘은 예를 들어, 링크장치 부재의 병진을 유발하기 위해 이동되도록 구성되는 예컨대 풀리(pulley)(들)와 같은, 링크장치 부재에 작동가능하게 결합되는 하나 이상의 이동 메커니즘을 포함할 수 있다.

도구 하우징(128)은 도구(110)를 수술 로봇에 해제가능하게 부착하기 위해 로봇 수술 시스템(또한 본 명세서에서 "수술 로봇"으로 지칭됨)에 해제가능하게 부착되도록 구성된다. 도구 하우징(128)은 다양한 방식 중 임의의 것으로 로봇 수술 시스템에, 예컨대 그에 클램핑하거나 그에 클립핑(clipping)하거나 그와 활주가능하게 정합함으로써 해제가능하게 부착되도록 구성될 수 있다. 도구(110)의 하나 이상의 이동 메커니즘은 수술 로봇에 의해, 예컨대 하나 이상의 이동 메커니즘에 작동가능하게 결합되는 도구 하우징(128)의 하나 이상의 입력부에 작동가능하게 결합되는 하나 이상의 모터를 포함하는 수술 로봇에 의해 제어되도록 구성된다. 적어도 일부 실시예에서, 도 1의 예시된 실시예에서와 같이, 수술 도구(110)는 로봇 아암(108)의 원위 단부 상의 캐리어(carrier)(130) 상에 장착된 도구 드라이버(129)에 해제가능하게 결합되도록 구성된다. 도구 하우징(128)은 도구 드라이버(129)에 대한 도구(110)의 해제가능한 결합을 허용하도록 구성되는 커플링 특징부(coupling feature)를 포함할 수 있다. 캐리어(130)는 또한 그의 원위 단부 상에 장착되는 그리고 도구(110)의 샤프트(122)를 그것을 통해 수용하도록 구성되는 투관침 지지부 또는 투관침(132)을 포함할 수 있다.

로봇 수술 시스템은 사용자 입력을 수신할 수 있는 그리고 사용자 입력에 응답하여 모터(들)를 제어하여 가요성 부재 및 결과적으로 엔드 이펙터(124)의 이동을 제어할 수 있는 컴퓨터 시스템을 포함한다. 도구 하우징(128)의 하나 이상의 입력부는 또한 로봇이 하나 이상의 호밍 부재의 이동을 제어하도록 허용하기 위해 하나 이상의 호밍 부재에 작동가능하게 결합된다. 당업자는 수술 도구(110)가 다양한 구성 중 임의의 것을 가질 수 있고, 그것이 적어도 하나의 수술 기능을 수행하도록 구성될 수 있는 것을 인식할 것이다. 수술 도구는 예를 들어 스테이플러(stapler), 클립 어플라이어(clip applier), 겸자(forceps), 그래스퍼(grasper), 니들 드라이버(needle driver), 가위, 에너지를 인가하는 전기소작 도구(electrocautery tool), 흡인 도구(suction tool), 관주 도구(irrigation tool), 이미지화 장치(imaging device)(예컨대, 내시경(endoscope) 또는 초음파 프로브(ultrasonic probe)) 등일 수 있다.

제어 시스템(114)은 다양한 구성을 가질 수 있고, 환자에 인접하게(예컨대, 수술실 내에), 환자로부터 원격에(예컨대, 별개의 제어실 내에) 위치되거나, 2개 이상의 위치(예컨대, 수술실 및/또는 별개의 제어실(들))에 분산될 수 있다. 분산된 시스템의 일례로서, 전용 시스템 제어 콘솔이 수술실 내에 위치될 수 있고, 별개의 콘솔이 원격 위치에 위치될 수 있다. 제어 시스템(114)은 사용자가 환자-측 부분(102)에 의해 수술 중인 환자(104)의 수술 부위를 관찰할 수 있게 하고/하거나 (예컨대, 수술 부위에서 수술 절차를 수행하기 위해) 환자-측 부분(102)의 하나 이상의 부분을 제어할 수 있게 하는 구성요소를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제어 시스템(114)은 또한 조이스틱(joystick), 외골격 장갑(exoskeletal glove), 동력식 및 중력-보상형 조작기(powered and gravity-compensated manipulator) 등과 같은 하나 이상의 수동-작동식 입력 장치를 포함할 수 있다. 하나 이상의 입력 장치는 원격작동식 모터를 제어할 수 있으며, 이는 이어서 로봇 아암(108) 및 수술 도구(110)를 포함하는 수술 시스템의 이동을 제어할 수 있다.

본 명세서에 설명된 기술을 사용하여 보정될 수 있는 수술 도구는 로봇 수술 시스템의 일 실시예에 해제가능하게 결합될 수 있다. 도 2는 도구 하우징(204)을 갖는 도구(200)가 로봇 수술 시스템의 도구 드라이버(206)에 해제가능하게 결합되며, 이때 도구(200)의 샤프트(202)가 도구 하우징(204) 및 도구 드라이버(206)로부터 원위방향으로 연장되는 것을 예시한다. 예시의 명확성을 위해 로봇 수술 시스템의 부분적인 부분만이 도 2에 도시된다. 이러한 예에서, 로봇 수술 시스템은 또한 멸균 목적을 위해 멸균 슈라우드(shroud) 또는 드레이프(drape)(도시되지 않음)가 부착될 수 있는 멸균 장벽(sterile barrier)(208)을 포함하지만, 일부 실시예에서, 멸균 장벽은 다른 구성을 가질 수 있고, 그것은 없을 수 있다. 도구 하우징(204)과 도구 드라이버(206) 사이의 멸균 장벽(208)의 배치는 도구(200)와 로봇에 대한 멸균 커플링 지점(sterile coupling point)을 보장하여, 멸균 수술 영역을 손상시키지 않고서 수술 중에 다른 수술 도구와 교환하기 위한 로봇으로부터의 도구(200)의 제거를 허용할 수 있다.

도구 드라이버(206)는 다양한 구성 중 임의의 것을 가질 수 있다. 예시된 구현예에서, 도구 드라이버(206)는 당업자에 의해 인식될 바와 같이, 도구 드라이버(206)에 해제가능하게 결합될 수 있는 도구(200)과 같은 도구와 관련된 다양한 이동 및 동작을 제어하기 위한 하나 이상의 모터를 포함한다. 이러한 예시된 실시예에서, 도구 드라이버(206)는 6개의 모터, 즉 작동 특징부를 사용하여 이동/동작을 구동시키기 위한 4개의 모터(210a, 210b, 210c, 210d) 및 회전 운동을 통해 이동/동작을 구동시키기 위한 도구 드라이버(206)의 2개의 회전 커플링 각각에 대한 하나의 모터(212a, 212b)를 포함한다. 예를 들어, 각각의 모터(210a, 210b, 210c, 210d, 212a, 212b)는 도구(200)에 의해 수행될 수 있는 하나 이상의 동작 및 이동, 예컨대 샤프트(202)에 대한 도구의 링크장치 부재의 이동, 샤프트(202)에 대한 도구의 호밍 메커니즘의 이동, 도구의 엔드 이펙터의 관절운동, 그의 길이방향 축을 중심으로 하는 샤프트(202)의 회전 등을 제어하기 위해 도구(200)와 관련된 작동 특징부(예컨대, 기어)에 결합되고/되거나 그것과 상호작용할 수 있다.

링크장치 부재의 이동(예컨대, 그의 근위 방향으로의 당김 또는 원위 방향으로의 밈)은 그들의 관련 모터(210a, 210b, 210c, 210d)에 의해 독립적으로 제어될 수 있다. 따라서, 모터(210a, 210b, 210c, 210d)의 회전 운동은 링크장치 부재의 병진 이동을 유발하도록 구성될 수 있다. 모터(212a, 212b) 중 하나는 호밍 메커니즘의 병진 이동을 유발하도록 구성될 수 있다. 다른 실시예에서, 모터(210a, 210b, 210c, 210d) 중 하나는 도구의 호밍 메커니즘에 작동가능하게 결합된다.

모터(210a, 210b, 210c, 210d, 212a, 212b)는 멸균 장벽(208)의 근위 단부 상에 장착되어 멸균 장벽(208) 및 도구 드라이버(206)에 결합하도록 구성될 수 있는 도구(200)의 도구 하우징(204)에 접근가능하다. 모터 및 모터의 이동과 동작의 예시적인 실시예가 이전에 언급된, 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "콤팩트 로봇 리스트"인 국제 특허 공개 WO 2014/151952호 및 2014년 3월 13일자로 출원된, 발명의 명칭이 "하이퍼덱스트러스 수술 시스템"인 국제 특허 공개 WO 2014/151621호에 기술된다.

도구 하우징(204)은 도구 하우징(204)을 도구 드라이버(206)에 해제가능하게 결합시키는 데 도움을 주도록 구성되는 그리고 그에 따라 도구(200)를 로봇 수술 시스템에 결합시키기 위한 특징부를 포함한다. 따라서, 도구 하우징(204)은 모터(210a, 210b, 210c, 210d, 212a, 212b) 중 하나 이상에 의해 작동되도록 구성되는 기어 및/또는 액추에이터를 포함한다. 도구 하우징(204) 내의 기어 및/또는 액추에이터는 도구의 엔드 이펙터와 관련된 다양한 특징부의 작동(예컨대, 클램핑, 관절운동, 발사, 회전, 에너지 전달, 비관절운동된 위치로의 가압 등)을 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 또한 샤프트(202)의 이동(예컨대, 샤프트의 회전)을 제어할 수 있다. 샤프트(202)는 도구 하우징(204) 내의 기어 및/또는 액추에이터에 작동가능하게 결합되는 그리고 엔드 이펙터 및/또는 샤프트(202)의 작동 및/또는 이동을 제어하는 데 도움을 주기 위해 샤프트(202)를 따라 연장되는 커넥터 및 액추에이터를 포함할 수 있다. 수술 시스템 상의 각각의 모터는 하나 이상의 액추에이터의 작동의 제어를 용이하게 하는 하나 이상의 센서 또는 다른 구성요소와 관련될 수 있다. 적합한 컨트롤러가 엔드 이펙터의 원하는 관절운동을 달성하기 위해 모터를 링크장치 부재를 병진시키게 작동(예컨대, 회전)하도록 제어할 수 있다. 모터의 회전은 일반적으로 엔드 이펙터의 원하는 관절운동 각도에 비례할 수 있다.

기술된 실시예에서, 도구 샤프트의 원위 단부에 결합된 수술 도구의 엔드 이펙터는 도구 초기화 또는 재설정 시에 보정될 수 있다. 보정은 도구가 로봇 수술 시스템의 적합한 구성요소에 결합될 때마다 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 위치(즉, 각도)를 결정하는 것을 수반한다. 특히, 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 관절운동 각도가 제로인 것으로 고려되는 엔드 이펙터의 위치를 나타내는 엔드 이펙터의 홈 위치가 결정될 수 있다.

예컨대 도 1의 리스트(125)와 같은 관절운동 조인트 또는 리스트는 다양한 구성을 가질 수 있다. 도 3 및 도 4는 엔드 이펙터(302)와 수술 도구(300)의 샤프트(304) 사이에 배치된 관절운동 조인트 또는 리스트(345)를 포함하는 수술 도구(300)(부분적으로 도시됨)의 일 실시예를 예시한다. 리스트(345)는 엔드 이펙터(302)가 긴 샤프트(304)의 길이방향 축(A2)에 대해 다양한 각도를 형성하는 것을 허용하도록 구성된다. 리스트(325)는 각각 제1 및 제2 긴 링크장치 부재(308a, 308b)에 결합되는 각각 제1 및 제2 피봇 지점(306a, 306b)을 포함할 수 있다. 링크장치 부재(308a, 308b)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 샤프트(304)를 통해 그리고 그것을 따라 그리고 적어도 부분적으로 리스트(345)를 통해 연장된다.

링크장치 부재(308a, 308b) 각각은 링크장치 부재에 선택적으로 인가되는 힘이 엔드 이펙터(302)의 피치 및 요 운동 중 적어도 하나를 유발하도록 엔드 이펙터(302)에 작동가능하게 결합된다. 예를 들어, 원위 방향으로의 제1 링크장치 부재(308a) 및 제1 피봇 지점(306a)의 병진은 엔드 이펙터(302)가 제1 및 제2 피봇 지점(306a, 306b) 둘 모두를 중심으로 제1 방향으로 피봇하게 할 수 있다. 원위 방향으로의 제2 링크장치 부재(308b) 및 제2 피봇 지점(306b)의 병진은 엔드 이펙터(301)가 제2 방향으로 제1 및 제2 피봇 지점(306a, 306b) 둘 모두를 중심으로 피봇하게 할 수 있다. 제1 및 제2 방향은 서로 반대 방향들일 수 있다.

도 5는 그의 원위 단부에 결합된 엔드 이펙터(402)를 갖는 도구 샤프트(404), 및 도구 샤프트(404)와 엔드 이펙터(402) 사이에 배치된 리스트(425)를 포함하는 수술 도구(400)의 일 실시예를 예시한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 수술 도구(400)는 또한 샤프트(404)를 따라 연장되는 적어도 하나의 링크장치 부재(408)를 포함하며, 이러한 링크장치 부재는 링크장치 부재에 선택적으로 인가되는 힘이 엔드 이펙터(402)의 피치 및 요 운동 중 적어도 하나를 유발할 수 있도록 엔드 이펙터(402)에 작동가능하게 결합된다. 하나의 링크장치 부재(408)가 도 5에 도시되지만, 설명된 기술을 구현하는 수술 도구는 2개 이상의 링크장치 부재를 포함할 수 있다. 링크장치 부재(408)는 엔드 이펙터(402)와 로봇 수술 시스템의 액추에이터 사이에서 연장되는 긴 요소이다. 예를 들어, 링크장치 부재(408)는 로봇 수술 시스템의 도구 드라이버 내에 배치되는 그리고 링크장치 부재(408)의 이동을 달성하여 엔드 이펙터(402)의 이동을 제어하도록 구성되는 액추에이터에 작동가능하게 결합될 수 있다. 링크장치 부재(408)는 하나 이상의 가요성 케이블을 포함할 수 있지만, 링크장치 부재(408)의 하나 이상의 구성요소는 강성일 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 도구(400)는 또한 샤프트(404)에 대한 엔드 이펙터(402)의 추정된 제로 위치를 엔드 이펙터(402)의 조절된 제로 위치로 각도 조절하기 위해 작동되도록 구성되는 호밍 메커니즘(410)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 호밍 메커니즘(410)은 긴 요소(412) 및 리스트(425)와 관련된 맞물림 부재(414)를 포함한다. 긴 요소(412)는 도구(400)의 샤프트(404)를 통해 연장되는 그리고 예컨대 로봇 수술 시스템의 도구 드라이버 상에 배치된 적절한 액추에이터에 작동가능하게 결합되고 그것에 의해 구동되는 로드의 형태일 수 있다. 맞물림 부재(414)는 리스트(425)의 일부이며, 샤프트(404)에 대한 엔드 이펙터(402)의 이동을 허용하도록 구성된다.

예시된 예에서, 긴 요소(412)는 원위방향으로 이동하여 맞물림 부재(414)와 맞물리도록 구성된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 맞물림 부재(414)는 적어도 부분적으로 원통형일 수 있고, 그것은 복수의 치형부(416)를 구비할 수 있다. 사용시, 엔드 이펙터(402)는 그것이 추정된 제로 위치를 취하게 각도 조절되도록 구속될(예컨대, 투관침 내로 삽입되고/되거나 수동으로 구속될) 수 있다. 위에 언급된 바와 같이, 추정된 제로 위치는 제로 각도 위치에 가까운 엔드 이펙터(402)의 위치이지만, 거기에서 엔드 이펙터(402)는 샤프트(404)에 대해 일정 각도로 배치될 수 있다.

긴 요소(412)는 이어서 원위방향으로 이동하여 맞물림 부재(414)와 맞물리도록 작동된다. 특히, 이러한 예에서, 긴 요소(412)는 치형부(416) 중 적어도 하나와 맞물린다. 도 5는 긴 요소(412)의 원위 단부(412a)가 맞물림 부재(414)의 치형부(416)의 치형부(416a)와 맞물리는 것을 도시한다. 그러나, 일부 실시예에서, 맞물림 부재(414)는 임의의 치형부 또는 다른 정합 특징부를 구비하지 않을 수 있으며, 따라서 긴 요소(412)는 맞물림 부재(414)와 마찰식으로 맞물리도록 구성될 수 있다.

긴 요소(412)가 원위방향으로 이동할 때 긴 요소(412)가 맞물림 부재(414)와 맞물리는 특정 방식에 상관없이, 맞물림은 샤프트(404)에 대한 엔드 이펙터(402)의 관절운동이 실질적으로 제한되게 한다. 긴 요소(412)와 치형부(416a) 사이의 맞물림은 도 5에 도시된 예에서와 같이, 도구 샤프트(404)에 대한 엔드 이펙터(402)의 추정된 제로 위치가 엔드 이펙터(402)의 조절된 제로 위치로 조절되게 한다. 바꾸어 말하면, 긴 요소(412)가 맞물림 부재(414)와 접촉될 때, 긴 요소(412)는 치형부(416a)와 맞물려서, 그것이 샤프트(404)에 대한 엔드 이펙터(402)의 각도 배향을 "조절"하도록 약간 변위된다. 따라서, 엔드 이펙터(402)는 샤프트(404)에 대해 구속된다. 이어서, 그러한 구속된 구성에서의 엔드 이펙터(402)의 보정이 수행될 수 있다.

도 5가 단지 예로서 호밍 메커니즘(410)을 예시하는 것이 인식되어야 한다. 수술 도구의 샤프트의 원위 단부에 결합된 엔드 이펙터는 샤프트에 대한 그의 관절운동이 실질적으로 제한되도록 다양한 방식으로 구속될 수 있다. 수술 도구는 하나 이상의 링크장치 부재를 포함할 수 있다. 도 6은 전반적으로 엔드 이펙터의 관절운동을 보정하기 위해 수행될 수 있는 수술 방법(600)을 예시한다. 방법(600)은 도구(300)(도 3 및 도 4), 도구(400)(도 5), 또는 임의의 다른 도구를 보정하기 위해 수행될 수 있다. 방법(600)은 수술 도구가 처음으로 로봇 수술 시스템 상에 설치될 때 수행될 수 있다. 또한, 방법(600)은 도구가 로봇 시스템으로부터 제거된 다음에 시스템과 재-연결된 후에, 수술 절차 중에 수행될 수 있다. 이들 상황 중 어느 것에서도, 엔드 이펙터의 홈 위치로 한정될 수 있는 엔드 이펙터의 초기 관절운동 각도를 결정하는 것이 유용하다. 일단 홈 위치가 결정되면, 도구는 제어된 방식으로 엔드 이펙터의 관절운동을 달성하도록 작동될 수 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 엔드 이펙터는 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 관절운동을 실질적으로 제한하기 위해 블록(602)에서 구속될 수 있다. 예를 들어, 도 5와 관련하여 위에서 논의된 바와 같이, 엔드 이펙터를 구속하는 것은 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 관절운동을 실질적으로 제한하도록 호밍 메커니즘 부재를 작동시키는 것을 수반할 수 있다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 다른 메커니즘이 엔드 이펙터의 이동을 제한하기 위해 사용될 수 있다. 엔드 이펙터는 또한 아래에서 논의되는 바와 같이 투관침 내로 적어도 부분적으로 삽입됨으로써, 또는 다른 적합한 방식으로 구속될 수 있다.

블록(604)에서, 추가의 관절운동에 대한 저항이 제1 임계치를 초과할 때까지 제1 방향으로 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 엔드 이펙터에 작동가능하게 결합된 적어도 하나의 링크장치 부재에 제1 힘이 인가될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 관하여, 로봇 수술 시스템(도시되지 않음)의 액추에이터가 제1 방향으로 엔드 이펙터(402)의 관절운동을 시도하기 위해 로킹 구성(locked configuration)에서 링크장치 부재(408)에 힘이 인가되게 하도록 작동될 수 있다. 이러한 힘은 추가의 관절운동에 대한 저항이 제1 임계치를 초과할 때까지, 좌측으로의 엔드 이펙터(402)(이는 구속된 구성으로 유지됨)의 관절운동을 시도하기 위해 인가될 수 있다. 제1 임계치는 액추에이터 안정화가 달성되는 액추에이터의 상태를 한정할 수 있고, 그것의 비제한적인 예는 액추에이터에 의해 인가되는 힘 또는 힘의 변화, 액추에이터의 속도 등을 포함할 수 있다. 저항이 제1 임계치를 초과한 힘의 제1 값이 블록(606)에서 저장될 수 있다.

블록(608)에서, 추가의 관절운동에 대한 저항이 제2 임계치를 초과할 때까지 제2, 반대 방향으로 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 적어도 하나의 링크장치 부재에 제2 힘이 인가될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 관하여, 로봇 수술 시스템의 액추에이터가 우측으로 엔드 이펙터(402)의 관절운동을 시도하기 위해 링크장치 부재(408)에 힘이 인가되게 하도록 작동될 수 있다. 도 5의 예에서와 같이, 엔드 이펙터가 하나의 링크장치 부재를 구비할 때, 링크장치 부재는 제1 및 제2 방향 중 하나로 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 근위방향으로 그리고 반대 방향으로 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 원위방향으로 병진될 수 있다. 그러나, 수술 도구가 2개 이상의 링크장치 부재를 포함하는 실시예에서, 링크장치 부재 중 하나는 제1 방향으로 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 근위방향으로 병진되도록 구성될 수 있고, 다른 링크장치 부재는 또한 제2, 반대 방향으로 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 근위방향으로 병진되도록 구성될 수 있다.

따라서, 링크장치 부재의 개수에 상관없이, 엔드 이펙터가 구속된 구성으로 유지되는 동안에 엔드 이펙터를 두 반대 방향들로 관절운동시키려는 시도가 이루어진다. 링크장치 부재는 사전결정된 임계치에 도달할 때까지 당겨지거나 밀릴 수 있다. 이는 엔드 이펙터를 제로 위치로 이동시키기 위해 링크장치 부재에 인가되는 토크(torque)를 확립한다. 이러한 토크는 링크장치 부재가 병진하게 하도록 구성되는 액추에이터에 의해 결정된 다음에 사용된다. 예를 들어, 적어도 하나의 실시예에서, 힘은 2 내지 10 파운드 또는 0 내지 3 파운드일 수 있다. 바꾸어 말하면, 엔드 이펙터가 구속된 구성에 있으면, 양 방향으로 적어도 부분적으로 가요성인(즉, 그의 구성요소 중 적어도 하나가 가요성임) 링크장치 부재에 힘이 인가된다. 이러한 힘은 소정 값이 액추에이터(또는 그와 관련된 적합한 센서)에 의해 감지될 때까지 인가된다.

다시 도 6을 참조하면, 저항이 제1 임계치를 초과한 힘의 제1 값과 유사하게, 저항이 제2 임계치를 초과한 힘의 제2 값이 블록(610)에서 저장될 수 있다. 제1 및 제2 값은 로봇 수술 시스템과 관련된 휘발성 또는 비-휘발성 메모리 유닛 내에 저장될 수 있다. 예를 들어, 이들 값은 일례가 아래의 도 12에 도시된 로봇 수술 시스템의 컴퓨팅 장치의 메모리 내에 저장될 수 있다.

제1 및 제2 값은 도 6의 블록(612)에서, 엔드 이펙터의 제1 및 제2 관절운동 각도를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 이는 제1 및 제2 값을 적어도 하나의 링크장치 부재에 인가될 수 있는 힘의 저장된 값과 상관시키는 것을 수반하며, 저장된 값 각각은 관절운동 각도의 각각의 값과 관련하여 저장된다. 예를 들어, 도 7은 수술 도구(700)가 관절운동 각도의 각각의 값("각도(Angle)")(707)과 관련하여, 적어도 하나의 링크장치 부재에 인가될 수 있는 힘 값("힘(Force)")(705)을 적합한 데이터 구조(704) 내에 저장하는 메모리 유닛 또는 메모리(702)를 구비할 수 있는 것을 개략적으로 예시한다. 데이터 구조(704)는 데이터베이스 또는 다른 적합한 데이터 구조일 수 있다. 힘 값(705) 및 대응하는 관절운동 각도 값(707)은 수술 도구(700)의 제조 및/또는 조립 중에 메모리(702) 내에 저장될 수 있다. 일부 실시예에서, 힘 값 및 관절운동 각도 값(705, 707)은 도구(700)의 샤프트를 통해 연장되는 각각의 링크장치 부재에 대해 저장될 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 동일한 저장된 값이 모든 링크장치 부재에 적용가능할 수 있다.

도 7에 개략적으로 도시된 수술 도구(700)는 역시 도 7에 개략적으로 도시된 로봇 수술 시스템(710)에 결합될 수 있다. 로봇 수술 시스템(710)은 메모리 유닛 또는 메모리(712) 및 적어도 하나의 프로세서(714)를 포함할 수 있다. 메모리 유닛(712) 및 프로세서(714)는 로봇 수술 시스템(710)의 일부일 수 있는 또는 로봇 수술 시스템(710)과 통신하도록 구성되는 원격 컴퓨팅 장치일 수 있는 적합한 컴퓨팅 장치 내에 포함될 수 있다. 로봇 수술 시스템(710)이 명확성을 위해 도 7에 도시되지 않은 다양한 다른 구성요소를 포함하는 것이 인식되어야 한다.

메모리(712)는 컴퓨터-실행가능 명령어를 저장하도록 구성되는 임의의 적합한 컴퓨터 판독가능 매체일 수 있다. 메모리(712)는 컴퓨터-실행가능 명령어를 실행하여 다양한 기능을 수행하도록 구성되는 적어도 하나의 프로세서(714)에 의해 액세스되도록 구성된다. 메모리(712)는 또한 임의의 적합한 사전결정된 값일 수 있는 제1 및 제2 임계치를 저장할 수 있다. 동일하거나 상이한 값을 가질 수 있는 제1 및 제2 임계치는 그에 작동가능하게 결합된 링크장치 부재의 이동을 달성하도록 구성되는 각각의 액추에이터의 특성에 기초하여, 그리고/또는 링크장치 부재의 특성 및 구성에 기초하여 선택될 수 있다. 메모리(712)가 2개 초과의 임계치를 저장할 수 있으며, 따라서 하나 초과의 링크장치를 갖는 도구의 관절운동 보정이 수행될 수 있는 것이 인식되어야 한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일부 경우에, 임계치는 도구(700)의 메모리 내에 저장될 수 있다.

예시된 실시예에서, 수술 도구(700)의 관절운동 보정 중에, 메모리(712)는 저항이 각각 제1 및 제2 임계치를 초과한 힘의 측정된 제1 및 제2 값을 저장할 수 있다. 제1 및 제2 관절운동 각도를 결정하기 위해, 로봇 수술 시스템(710)의 프로세서(714)는 도구 메모리(702)에 액세스하여 메모리(702) 내에 저장된 힘 값 및 관절운동 각도 값(705, 707)을 얻는다. 저항이 제1 및 제2 임계치를 초과한 힘의 측정된 제1 및 제2 값 각각은 (예컨대, 프로세서(714)를 사용하여) 힘 값(705)과 상관될 수 있다. 특히, 측정된 제1 및 제2 값은 저장된 힘 값(705)과 비교되어 힘 값(705) 중 정합 힘 값(matching force value)을 식별한다. 정합 힘 값에 대응하는 관절운동 각도의 값(707)은 결정된 관절운동 각도이다. 이러한 방식으로, 제1 및 제2 관절운동 각도 둘 모두가 결정된다. 위에 언급된 바와 같이, 도구 메모리(702)는 하나 초과의 링크장치 부재에 대한 힘 값 및 대응하는 관절운동 각도 값을 저장할 수 있다. 일부 경우에, 상이한 힘 값 및 각각의 관절운동 각도 값이 상이한 링크장치 부재에 대해 저장될 수 있다. 따라서, 그러한 경우에, 보정 또는 재설정 중에 힘이 인가된 링크장치 부재에 따라, 도구 메모리(702)로부터 상이한 값이 검색될 수 있다.

다시 도 6을 참조하면, 제1 및 제2 관절운동 각도가 결정된 후에, 그들의 값은 (예컨대, 프로세서(714)를 사용하여) 블록(614)에서 평균화되어 엔드 이펙터의 홈 위치를 얻을 수 있다. 홈 위치는 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 관절운동 각도가 제로인 것으로 고려되는 엔드 이펙터의 위치를 나타낸다. 따라서, 이와 같이 보정되는 수술 도구의 작동 중에, 엔드 이펙터의 적어도 일부분이 엔드 이펙터의 홈 위치를 기준으로 샤프트에 대해 피봇하게 하도록 적어도 하나의 링크장치 부재에 힘이 인가된다. 바꾸어 말하면, 엔드 이펙터의 후속 관절운동이 홈 위치에 대해 달성된다. 홈 위치는 링크장치를 병진시켜 액추에이터의 알려진 위치에 대한 엔드 이펙터 관절운동을 유발하도록 수술 시스템 상의 액추에이터의 작동의 제어를 허용한다. 시스템은 회전 입력 위치를 인식하고, 그것은 실제 관절운동 각도에 관한 정보를 얻는다.

위에서 논의된 도 5는 호밍 메커니즘의 일례를 예시한다. 위에 언급된 바와 같이, 상이한 호밍 메커니즘이 도구 샤프트에 대한 엔드 이펙터의 추정된 제로 위치를 엔드 이펙터의 조절된 제로 위치로 조절하기 위해 사용될 수 있다. 따라서, 도 8a 및 도 8b는 수술 도구(800)의 호밍 메커니즘(810)의 다른 실시예를 예시한다. 수술 도구(800)는 엔드 이펙터(802)와 샤프트(80) 사이에 배치되는 리스트(825)를 구비하고, 호밍 메커니즘(810)은 적어도 부분적으로 샤프트(804)를 통해 연장된다. 도구(800)는 각각 핀(pin)(809a, 809b)을 통해 리스트(825)에 결합되는 제1 및 제2 링크장치 부재(808a, 808b)를 포함한다. 이러한 구현예에서, 도 8a에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 링크장치 부재(808a, 808b) 각각은 그의 길이를 따라, 서로 대면하는 제1 및 제2 치형부(811a, 811b)를 구비하는 부분을 구비한다.

이러한 예에서, 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 호밍 메커니즘(810)은 아래에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 확장가능 포크 부재(814) 및 원위방향으로 이동하여 포크 부재(814)와 맞물려 링크장치 부재(808a, 808b)와 로킹식으로 맞물리도록 구성되는 긴 푸시 로드(812)를 포함한다. 푸시 로드(812)는 도구(800)의 샤프트(804)를 통해 연장되고, 예컨대 로봇 수술 시스템의 도구 드라이버 상에 배치된 적절한 액추에이터에 결합되고 그것에 의해 구동된다. 포크 부재(814)는 도 8b에 도시된 바와 같이, 원위 본체(816) 및 그로부터 근위방향으로 연장되는 제1 및 제2 아암(818a, 818b)을 포함한다. 또한 도 8b에 도시된 바와 같이, 포크 부재(814)는 본체(816)의 적어도 일부분 및 제1 및 제2 아암(818a, 818b) 각각을 따라, 포크 부재(814)의 외측 표면 상에 배치되는 제1 및 제2 치형부(820a, 820b)를 구비한다.

호밍 메커니즘(810)의 푸시 로드(812)는 예컨대 도구(800)가 제거가능하게 결합되도록 구성되는 로봇 수술 시스템의 도구 드라이버 내에 배치되는 적합한 액추에이터에 결합되고 그것에 의해 구동되도록 구성된다. 사용시, 도 8b에 도시된 바와 같이, 푸시 로드(812)는 푸시 로드(812)가 아암(818a, 818b)의 적어도 일부분을 따라, 적어도 부분적으로 제1 및 제2 아암들(818a, 818b) 사이에 배치되도록 포크 부재(814) 내로 원위방향으로 이동되도록 구성된다. 적어도 하나의 실시예에서, 푸시 로드(812)는 항상 아암들(818a, 818b) 사이에 배치되도록 구성되며, 따라서 사용시 푸시 로드(812)는 포크(814)의 본체(816)를 향해 원위방향으로 추가로 이동하게 된다.

그의 원래 위치에 상관없이, 사용시, 푸시 로드(812)는 포크 부재(814) 내로 원위방향으로 이동되어 포크 부재(814)가 링크장치 부재(808a, 808b)와 로킹식으로 맞물리게 하도록 구성된다. 따라서, 예시된 예에서와 같이, 푸시 로드(812)가 포크(814)의 아암들(818a, 818b) 사이에서 원위방향으로 구동될 때, 아암(818a, 818b)은 포크(814)가 확장되는 것을 언급될 수 있도록 약간 떨어지게 이동한다. 푸시 로드(812)는 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이, 포크(814)의 아암(818a, 818b)이 링크장치 부재(808a, 808b)에 보다 가까이 오게 하여, 아암(818a, 818b) 상에 형성된 제1 및 제2 치형부(820a, 820b)가 링크장치 부재(808a, 808b) 상에 형성된 제1 및 제2 치형부(811a, 811b)와 맞물리게 할 수 있다. 아암(818a, 818b) 상에 형성된 치형부(820a, 820b)의 상이한 섹션(section)이 링크장치 부재(808a, 808b)의 치형부(811a, 811b)의 상이한 섹션과 맞물릴 수 있다.

치형부(820a, 820b)가 치형부(811a, 811b)와 맞물리는 특정 방식에 상관없이, 맞물림은 도구 샤프트(804)에 대한 엔드 이펙터(802)의 추정된 제로 위치를 엔드 이펙터의 조절된 제로 위치로 조절하는 것을 허용한다. 따라서, 엔드 이펙터(802)는 샤프트(804)에 대한 그의 관절운동을 실질적으로 제한하도록 구속될 수 있다. 엔드 이펙터(802)가 이러한 방식으로 구속되면, 엔드 이펙터(802)의 관절운동이 위에서 논의된 바와 같이 보정될 수 있다. 보정이 완료된 후에, 푸시 로드(812)는 근위방향으로 후퇴되어 포크의 치형부(820a, 820b)가 링크장치 부재(808a, 808b)의 치형부(811a, 811b)로부터 맞물림 해제되도록 허용할 수 있다.

도 9a 및 도 9b는 호밍 메커니즘을 사용하는 것에 추가적으로 또는 대안적으로, 수술 도구의 엔드 이펙터가 투관침 또는 다른 유사한 특징부 내로 삽입됨으로써 구속될 수 있는 것을 예시한다. 이러한 예에서, 수술 도구(900)의 샤프트(902)의 원위에 결합된 엔드 이펙터(902)가 도시된다. 도구(900)는 도구 샤프트(904)를 따라 연장되는 제1 및 제2 링크장치 부재(908a, 908b)를 포함하며, 이러한 링크장치 부재는 각각의 링크장치 부재에 선택적으로 인가되는 힘이 엔드 이펙터(902)의 피치 및 요 운동 중 적어도 하나를 유발할 수 있도록 엔드 이펙터(902)에 작동가능하게 결합된다.

예시된 구현예에서, 도 8a 및 도 8b의 엔드 이펙터(802)와 유사할 수 있는 엔드 이펙터(902)는 도 9a 및 도 9b에 개략적으로 도시된 바와 같이, 투관침(905) 내로 삽입됨으로써 구속될 수 있다. 투관침(905)은 예를 들어 도 1에 도시된 투관침(132)과 유사할 수 있지만, 투관침(905)은 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다. 투관침(905)의 내경은 엔드 이펙터(902)의 관절운동 각도가 양 방향(시계 방향 및 반시계 방향)으로 약 10도 이하, 또는 양 방향으로 약 5도 이하로 제한될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 투관침(905)의 내경은 엔드 이펙터(902)의 외경보다 단지 약간 더 클 수 있다.

이러한 예에서, 일단 엔드 이펙터(902)가 투관침(905)을 사용하여 구속되면, 엔드 이펙터(902)의 관절운동 보정이 수행될 수 있다. 그러한 보정은 예를 들어 도 6 및 도 7과 관련하여 위에서 논의된 바와 같이 수행될 수 있다. 이러한 방식으로, 추가의 관절운동에 대한 저항이 임계치를 초과할 때까지 선택된 방향으로 엔드 이펙터(902)의 관절운동을 시도하기 위해 링크장치 부재(908a, 908b) 각각에 힘이 인가될 수 있다. 링크장치 부재(908a, 908b)는 엔드 이펙터(902)의 관절운동을 달성하기 위해 원위방향으로 또는 근위방향으로 병진되도록 구성될 수 있다. 보정 중에, 힘은 엔드 이펙터(902)가 링크장치 부재(908a, 908b) 중 하나의 병진으로 인해 관절운동되고 있을 때 엔드 이펙터(902)가 투관침(905)의 내벽(907)에 부딪칠 때까지 인가될 수 있다. 따라서, 임계치의 사전결정된 값을 사용하기보다는, 관절운동 보정 중에, 엔드 이펙터(902)는 그것을 더 이상 이동시킬 수 없을 때까지 관절운동될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 적절한 힘 임계치가 사용될 수 있다. 예를 들어, 힘이 엔드 이펙터(902)에 인가되고 있을 때 엔드 이펙터(902)가 투관침(905)의 내벽에 부딪친 후에, 힘은 추가의 관절운동에 대한 저항이 그러한 임계치를 초과할 때까지 엔드 이펙터(902)에 추가로 인가될 수 있다.

엔드 이펙터를 구속하기 위해 사용되는 메커니즘 또는 특징부에 상관없이, 엔드 이펙터의 홈 위치는 위에서 논의된 바와 같이 결정될 수 있다. 엔드 이펙터의 홈 위치에서의 링크장치 부재의 위치는 사용시 홈 위치에 대해 - 즉, 링크장치에 인가될 필요가 있는 힘 및 액추에이터의 토크에 대해 - 엔드 이펙터의 관절운동을 제어할 수 있는 시스템의 하나 이상의 액추에이터에 제공된다. 도 10a 및 도 10b는 샤프트(1004), 샤프트(1004)의 원위에 결합된 엔드 이펙터(1002), 및 엔드 이펙터(1002)와 샤프트(1004) 사이에 배치된 리스트(1025)를 포함하는 수술 도구(1000)의 일부분을 예시한다. 도시된 바와 같이, 도구(1000)는 도구 샤프트(1004)를 따라 연장되는 제1 및 제2 링크장치 부재(1008a, 1008b)를 포함하며, 이러한 링크장치 부재는 각각의 링크장치 부재(1008a, 1008b)에 선택적으로 인가되는 힘이 엔드 이펙터(1002)의 피치 및 요 운동 중 적어도 하나를 유발할 수 있도록 엔드 이펙터(1002)에 작동가능하게 결합된다. 도구(1000)는 예컨대 도 8a 및 도 8b의 호밍 메커니즘(810)과 유사한 호밍 메커니즘을 구비할 수 있다. 또한, 도 10a 및 도 10b에 도시되지 않지만, 도구(1000)는 또한 투관침 내로 삽입될 수 있다.

도 10a 및 도 10b는 엔드 이펙터(1002)의 호밍 위치가 결정된 후에(이는 전술된 방식으로 행해질 수 있음), 링크장치 부재(1008a, 1008b)가 각각 양방향 화살표(1013a, 1013b)에 의해 도시된 바와 같이 원위방향으로 또는 근위방향으로 병진될 수 있는 것을 개략적으로 예시한다. 이들은 보정된 도구(1000)의 사용 중에 사용자(예컨대, 외과의사)에 의해 또는 수술 시스템에 의해 개시되는 이동이다. 예를 들어, 보정된 도구(1000)의 관절운동 중에, 링크장치 부재(1008a, 1008b)는 반대 제어 방법(antagonistic control method)을 가능하게 하기 위해 동일한 방향으로 병진될 수 있다. 역으로, 보정된 도구(1000)의 발사 중에, 링크장치 부재(1008a, 1008b)는 협동 제어 방법(cooperative control method)을 가능하게 하기 위해 반대 방향들로 병진될 수 있다.

도 11a 및 도 11b는 도 8a 및 도 8b에 도시된 호밍 메커니즘(810)과 유사한 수술 도구(1100)의 호밍 메커니즘(1110)을 예시한다. 따라서, 호밍 메커니즘(1110)은 푸시 로드(1112) 및 확장가능 포크 부재 또는 포크(1114)를 포함한다. 수술 도구(1100)는 샤프트(1104) 및 그의 원위 단부에 결합되는 엔드 이펙터(1102)를 포함하며, 이때 리스트(1125)가 엔드 이펙터(1102)와 샤프트(1104) 사이에 결합된다. 푸시 로드(1112)는 포크(1114) 내로 원위방향으로 이동하여 포크(1114)가 확장되어 링크장치 부재(1108a, 1108b)와 로킹식으로 맞물리게 하도록 구성된다. 도시된 바와 같이, 포크(1114)는 그의 제1 및 제2 아암(1118a, 1118b) 상에 배치되는 복수의 치형부(1120a, 1120b)를 구비한다. 치형부(1120a, 1120b)는 링크장치 부재(1108a, 1108b) 상에 형성된 복수의 치형부(1111a, 1111b)와 맞물리도록 구성된다.

이러한 예에서, 호밍 메커니즘(1110)은 링크장치 부재가 호밍 메커니즘(1110)에 대해 복수의 사전결정된 위치 중 하나에 배치되도록 포크(1114)의 치형부(1120a, 1120b)가 링크장치 부재(1108a, 1108b) 상에 형성된 치형부(1111a, 1111b)와 맞물리게 함으로써 엔드 이펙터(1102)의 추정된 제로 위치를 각도 조절하도록 구성된다. 특히, 치형부(1111a, 1111b 및 1120a, 1120b)는 엔드 이펙터(1102)가 추정된 제로 위치에서 조절된 제로 위치로 이동될 때, 치형부가 조절된 제로 위치로 "점프(jump)"하도록 구성된다. 링크장치 부재 및 포크(1114) 상에 형성된 치형부는 다수의 별개의 위치에서 해제가능하게 로킹되도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 보정 중에, 엔드 이펙터(1102)가 (예컨대, 수동으로, 투관침 내로 삽입됨으로써, 또는 다른 방식(들)으로) 샤프트(1104)에 대해 소정 각도로 배치될 때, 치형부는 별개의 위치 중 하나에서 맞물리도록 자동으로 이동된다. 이는 엔드 이펙터의 조절된 제로 위치로 간주될 수 있다. 일부 구현예에서, 치형부는 도 11b에 개략적으로 도시된 로킹 특징부(1122a, 1122b)를 사용하여 그러한 위치에서 로킹될 수 있다.

치형부(1111a, 1111b 및 1120a, 1120b)가 사전결정된 위치 중 하나에서 맞물리는 방식에 상관없이, 엔드 이펙터(1102)는 소정 각도로 구속된다. 보정 중에, 링크장치 부재(1108b)에 대해 도 11a에 화살표(1130)에 의해 개략적으로 도시된 바와 같이, 힘이 링크장치 부재(1108a, 1108b)에 인가된다. 화살표(1130)가 링크장치 부재(1108b)가 근위방향으로 당겨질 수 있는 것을 예시하지만, 일부 구현예에서, 엔드 이펙터의 링크장치 부재 중 하나 이상이 원위방향으로 밀릴 수 있는 것이 인식되어야 한다. 위에서 논의된 바와 같이, 힘은 추가의 관절운동에 대한 저항이 각각 제1 및 제2 임계치를 초과할 때까지 제1 및 제2 방향으로 엔드 이펙터(1102)의 관절운동을 시도하기 위해 인가된다. 추가의 처리가 전술된 바와 같이 수행될 수 있다. 일단 전술된 방식과 유사하게 엔드 이펙터(1102)가 보정되고 그의 홈 위치가 결정되면, 엔드 이펙터(1102)는 원하는 대로 수술 절차에 사용될 수 있다.

도 12는 컴퓨터 시스템(1200)의 하나의 예시적인 실시예를 예시한다. 도시된 바와 같이, 컴퓨터 시스템(1200)은 컴퓨터 시스템(1200)의 작동을 제어할 수 있는 하나 이상의 프로세서(1202)를 포함할 수 있다. "프로세서"는 또한 본 명세서에서 "컨트롤러"로 지칭된다. 프로세서(들)(1202)는 프로그램가능 범용 또는 특수-목적 마이크로프로세서 및/또는 다양한 독점적 또는 구매가능한 단일 또는 다중-프로세서 시스템 중 임의의 것을 포함하는, 임의의 유형의 마이크로프로세서 또는 중앙 처리 유닛(CPU)을 포함할 수 있다. 컴퓨터 시스템(1200)은 또한 프로세서(들)(1202)에 의해 실행될 코드를 위한 또는 하나 이상의 사용자, 저장 장치, 및/또는 데이터베이스로부터 획득된 데이터를 위한 임시 저장소를 제공할 수 있는 하나 이상의 메모리(1204)를 포함할 수 있다. 메모리(1204)는 판독-전용 메모리(ROM), 플래시 메모리, 하나 이상의 종류의 랜덤 액세스 메모리(RAM)(예컨대, 정적 RAM(SRAM), 동적 RAM(DRAM), 또는 동기 DRAM(SDRAM)), 및/또는 메모리 기술들의 조합을 포함할 수 있다.

컴퓨터 시스템(1200)의 다양한 요소는 버스 시스템(bus system)(1212)에 결합될 수 있다. 예시된 버스 시스템(1212)은 적절한 브리지, 어댑터, 및/또는 컨트롤러에 의해 접속된, 임의의 하나 이상의 별개의 물리적 버스, 통신 라인/인터페이스, 및/또는 다중-드롭 또는 포인트-투-포인트 접속을 나타내는 개념이다. 컴퓨터 시스템(1200)은 또한 하나 이상의 네트워크 인터페이스(들)(1206), 하나 이상의 입력/출력(IO) 인터페이스(들)(1208), 및 하나 이상의 저장 장치(들)(1210)를 포함할 수 있다.

네트워크 인터페이스(들)(1206)는 컴퓨터 시스템(1200)이 네트워크를 통해 원격 장치, 예컨대 다른 컴퓨터 시스템과 통신하는 것을 가능하게 할 수 있고, 비제한적인 예로서, 원격 데스크톱 접속 인터페이스, 이더넷 어댑터, 및/또는 다른 근거리 네트워크(LAN) 어댑터일 수 있다. IO 인터페이스(들)(1208)는 컴퓨터 시스템(1200)을 다른 전자 장비와 접속시키기 위한 하나 이상의 인터페이스 컴포넌트를 포함할 수 있다. 비제한적인 예로서, IO 인터페이스(들)(1208)는 고속 데이터 포트, 예컨대 범용 직렬 버스(USB) 포트, 1394 포트, Wi-Fi, 블루투스 등을 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1200)은 사람 사용자에게 액세스가능할 수 있고, 따라서 IO 인터페이스(들)(1208)는 디스플레이, 스피커, 키보드, 포인팅 장치, 및/또는 다양한 다른 비디오, 오디오, 또는 영숫자 인터페이스를 포함할 수 있다. 저장 장치(들)(1210)는 비-휘발성 및/또는 비-일시적 방식으로 데이터를 저장하기 위한 임의의 통상적인 매체를 포함할 수 있다. 따라서, 저장 장치(들)(1210)는 지속성 상태에서 데이터 및/또는 명령어를 유지할 수 있는데, 즉 이 값은 컴퓨터 시스템(1200)으로의 전력의 중단에도 불구하고 유지된다. 저장 장치(들)(1210)는 하나 이상의 하드 디스크 드라이브, 플래시 드라이브, USB 드라이브, 광학 드라이브, 다양한 미디어 카드, 디스켓, 콤팩트 디스크, 및/또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있고, 컴퓨터 시스템(1200)에 직접 접속되거나 그것에 예컨대 네트워크를 통해 원격 접속될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 저장 장치(들)는 데이터를 저장하도록 구성된 유형의 또는 비-일시적 컴퓨터 판독가능 매체, 예컨대 하드 디스크 드라이브, 플래시 드라이브, USB 드라이브, 광학 드라이브, 미디어 카드, 디스켓, 콤팩트 디스크 등을 포함할 수 있다.

도 19에 예시된 요소는 단일 물리적 기계의 요소 중 일부 또는 전부일 수 있다. 또한, 예시된 요소 모두가 동일한 물리적 기계 상에 또는 그 내에 위치될 필요는 없다. 예시적인 컴퓨터 시스템은 통상적인 데스크톱 컴퓨터, 워크스테이션, 미니컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 개인 휴대 정보 단말기(PDA), 휴대폰 등을 포함한다.

컴퓨터 시스템(1200)은 웹 페이지 또는 다른 마크업 언어 스트림을 검색하고, (시각적으로, 청각적으로, 또는 달리) 그들 페이지 및/또는 스트림을 제시하고, 그들 페이지/스트림 상에서 스크립트, 컨트롤 및 다른 코드를 실행하고, (예컨대, 입력 필드를 완성하는 목적을 위해) 그들 페이지/스트림에 대한 사용자 입력을 수락하고, (예컨대, 완성된 입력 필드로부터 서버 정보에 제출하기 위해) 그들 페이지/스트림에 대해 또는 달리 하이퍼텍스트 전송 프로토콜(HTTP) 요청을 발행하고, 기타 등등을 위한 웹 브라우저를 포함할 수 있다. 웹 페이지 또는 다른 마크업 언어는 하이퍼텍스트 마크업 언어(HTML) 또는 임베디드 확장가능 마크업 언어(XML), 스크립트, 컨트롤 등을 포함하는 다른 통상적인 형태일 수 있다. 컴퓨터 시스템(1200)은 또한 웹 페이지를 생성하고/하거나 클라이언트 컴퓨터 시스템으로 전달하기 위한 웹 서버를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예에서, 컴퓨터 시스템(1200)은 단일 하우징 등 내에 포함되는 단일 유닛으로서, 예컨대 단일 서버로서, 단일 타워로서 제공될 수 있다. 단일 유닛은 그의 다양한 태양이 시스템의 임의의 다른 태양의 기능성을 중단시킴이 없이, 예컨대 업그레이드, 교체, 유지보수 등을 위해 필요한 대로 교환될 수 있도록 모듈식일 수 있다. 따라서, 단일 유닛은 또한 추가 모듈로서 추가될 능력을 갖고서 스케일가능하고/하거나 기존 모듈의 추가의 기능성이 요구되고/되거나 개선된다.

컴퓨터 시스템은 또한 비제한적인 예로서 운영 시스템 및 데이터베이스 관리 시스템을 비롯한 다양한 다른 소프트웨어 및/또는 하드웨어 컴포넌트 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 예시적인 컴퓨터 시스템이 본 명세서에 도시되고 기술되지만, 이는 일반성 및 편의를 위한 것임이 인식될 것이다. 다른 실시예에서, 컴퓨터 시스템은 아키텍처 및 동작이 여기에 도시되고 기술된 것과 상이할 수 있다.

본 명세서에 개시된 장치는 또한 일회 사용 후 폐기되도록 설계될 수 있거나, 그들은 여러 번 사용되도록 설계될 수 있다. 그러나, 어느 경우에서도, 장치는 적어도 일회 사용 후에 재사용을 위해 원상회복될 수 있다. 원상회복은 장치의 분해 단계에 이은 특정 피스의 세정 또는 교체 단계와 후속 재조립 단계의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 특히, 장치는 분해될 수 있고, 장치의 임의의 개수의 특정 피스 또는 부품이 임의의 조합으로 선택적으로 교체되거나 제거될 수 있다. 특정 부품의 세정 및/또는 교체 시에, 장치는 원상회복 시설에서 또는 수술 절차 직전에 수술 팀에 의해 후속 사용을 위해 재조립될 수 있다. 당업자는 장치의 원상회복이 분해, 세정/교체 및 재조립을 위한 다양한 기술을 이용할 수 있는 것을 인식할 것이다. 그러한 기술의 사용, 및 결과적인 원상회복된 장치는 모두 본 출원의 범주 내에 있다.

바람직하게는, 본 명세서에 기술된 시스템 및 장치의 구성요소는 사용 전에 처리될 것이다. 먼저, 새로운 또는 사용된 기구가 입수되어, 필요할 경우 세정된다. 기구는 이어서 멸균될 수 있다. 하나의 멸균 기술에서, 기구는 폐쇄 및 밀봉된 용기, 예컨대 플라스틱 또는 타이벡 백(TYVEK bag) 내에 배치된다. 용기와 기구는 이어서 감마 방사선, x-선, 또는 고-에너지 전자(high-energy electron)와 같은, 용기를 투과할 수 있는 방사선 영역 내에 배치된다. 방사선은 기구 상의 그리고 용기 내의 세균을 죽인다. 멸균된 기구는 이어서 멸균 용기 내에 보관될 수 있다. 밀봉된 용기는 그것이 의료 시설에서 개봉될 때까지 기구를 멸균된 상태로 유지한다.

전형적으로, 장치는 멸균된다. 이는 베타 또는 감마 방사선, 에틸렌 옥사이드, 스팀, 및 액체 조(bath)(예컨대, 저온 침지)를 포함하는, 당업자에게 알려진 임의의 수의 방식에 의해 행해질 수 있다. 내부 회로를 포함하는 장치를 멸균하는 예시적인 실시예가 2008년 2월 8일자로 출원되고 발명의 명칭이 "이식가능 의료 장치를 멸균하는 시스템 및 방법(System And Method Of Sterilizing An Implantable Medical Device)"인 미국 특허 제8,114,345호에 더욱 상세히 기술된다. 장치가 이식되면 밀폐되는 것이 바람직하다. 이는 당업자에게 알려진 임의의 수의 방식에 의해 행해질 수 있다.

당업자는 전술된 실시예에 기초하여 본 발명의 추가의 특징 및 이점을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 지시된 바를 제외하고는, 구체적으로 도시되고 설명된 것에 의해 제한되지 않는다. 본 명세서에 인용된 모든 공보 및 참고 문헌은 명시적으로 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다.

Claims (19)

1. 수술 방법으로서,
   로봇 수술 시스템(robotic surgical system)에 결합되는 수술 도구(surgical tool)의 샤프트(shaft)의 원위 단부에 결합되는 엔드 이펙터(end effector)를 상기 샤프트에 대한 상기 엔드 이펙터의 관절운동(articulation)을 실질적으로 제한하도록 구속하는 단계;
   추가의 관절운동에 대한 저항이 제1 임계치를 초과할 때까지 제1 방향으로 상기 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 상기 엔드 이펙터에 작동가능하게 결합되는 적어도 하나의 링크장치 부재(linkage member)에 제1 힘을 인가하고, 상기 저항이 상기 제1 임계치를 초과한 힘의 제1 값을 저장하는 단계;
   추가의 관절운동에 대한 저항이 제2 임계치를 초과할 때까지 제2, 반대 방향으로 상기 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 상기 적어도 하나의 링크장치 부재에 제2 힘을 인가하고, 상기 저항이 상기 제2 임계치를 초과한 힘의 제2 값을 저장하는 단계;
   상기 제1 및 제2 값들에 기초하여 제1 및 제2 관절운동 각도들을 결정하는 단계; 및
   상기 엔드 이펙터의 홈 위치(home position)를 얻기 위해 상기 제1 및 제2 관절운동 각도들을 평균화하는 단계를 포함하는, 수술 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 링크장치 부재는 제1 링크장치 부재 및 제2 링크장치 부재를 포함하고,
   상기 제1 힘은 상기 제1 링크장치 부재에 인가되고,
   상기 제2 힘은 상기 제2 링크장치 부재에 인가되는, 수술 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 링크장치 부재는 복수의 가요성 케이블(flexible cable)들을 포함하는, 수술 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 관절운동 각도들을 결정하는 단계는 상기 제1 및 제2 값들을 상기 적어도 하나의 링크장치 부재에 인가될 수 있는 힘의 저장된 값들과 상관시키는 단계를 포함하고, 상기 저장된 값들 각각은 관절운동 각도의 각각의 값과 관련하여 저장되는, 수술 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 값들을 저장하는 단계는 상기 로봇 수술 시스템과 관련된 메모리 내에 상기 제1 및 제2 값들을 저장하는 단계를 포함하는, 수술 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터의 적어도 일부분이 상기 엔드 이펙터의 상기 홈 위치를 기준으로 상기 샤프트에 대해 피봇(pivot)하게 하도록 상기 적어도 하나의 링크장치 부재에 힘을 인가하는 단계를 추가로 포함하는, 수술 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터의 상기 홈 위치는 상기 샤프트에 대한 상기 엔드 이펙터의 관절운동 각도가 제로(zero)인 것으로 고려되는 상기 엔드 이펙터의 위치를 나타내는, 수술 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터를 구속하는 단계는 상기 샤프트에 대한 상기 엔드 이펙터의 관절운동을 실질적으로 제한하도록 호밍 부재(homing member)를 작동시키는 단계를 포함하는, 수술 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 엔드 이펙터를 구속하는 단계는 상기 엔드 이펙터를 투관침(trocar) 내로 적어도 부분적으로 삽입하여 상기 샤프트에 대한 상기 엔드 이펙터의 관절운동을 실질적으로 제한하는 단계를 포함하는, 수술 방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 임계치들은 상기 로봇 수술 시스템에 알려진 사전결정된 임계치들인, 수술 방법.
11. 로봇 수술 시스템에 결합되도록 구성되는 수술 도구로서,
    원위 단부에 결합되는 엔드 이펙터를 갖는 도구 샤프트;
    상기 도구 샤프트와 상기 엔드 이펙터 사이에 배치되는 리스트(wrist);
    상기 도구 샤프트와 관련된 적어도 하나의 링크장치 부재로서, 상기 링크장치 부재에 선택적으로 인가되는 힘이 상기 엔드 이펙터의 피치(pitch) 및 요(yaw) 운동 중 적어도 하나를 유발할 수 있도록 상기 엔드 이펙터에 작동가능하게 결합되는, 상기 적어도 하나의 링크장치 부재; 및
    상기 도구 샤프트에 대한 상기 엔드 이펙터의 추정된 제로 위치(presumed zero position)를 상기 엔드 이펙터의 조절된 제로 위치(adjusted zero position)로 각도 조절(angularly adjust)하기 위해 작동되도록 구성되는 호밍 메커니즘(homing mechanism)을 포함하는, 수술 도구.
12. 제11항에 있어서, 상기 엔드 이펙터는 상기 조절된 제로 위치를 기준으로 상기 리스트에 대해 이동되도록 구성되는, 수술 도구.
13. 제11항에 있어서, 상기 엔드 이펙터가 상기 도구 샤프트에 대해 상기 조절된 제로 위치에 있을 때, 상기 적어도 하나의 링크장치 부재는 추가의 관절운동에 대한 저항이 임계치를 초과할 때까지 적어도 하나의 방향으로 상기 엔드 이펙터의 관절운동을 시도하기 위해 상기 적어도 하나의 링크장치 부재에 인가되는 힘을 갖도록 구성되는, 수술 도구.
14. 제11항에 있어서, 상기 적어도 하나의 링크장치 부재는 복수의 가요성 케이블들을 포함하는, 수술 도구.
15. 제11항에 있어서, 상기 수술 도구는 상기 적어도 하나의 링크장치 부재에 인가될 수 있는 힘의 복수의 값들을 저장하도록 구성되는 메모리를 추가로 포함하고, 상기 저장된 값들 각각은 관절운동 각도의 각각의 값과 관련하여 저장되는, 수술 도구.
16. 제11항에 있어서, 상기 호밍 메커니즘은 상기 리스트와 관련된 맞물림 부재(engagement member)와 맞물리기 위해 원위방향으로 이동하도록 구성되는 긴 요소(elongate element)를 포함하는, 수술 도구.
17. 제11항에 있어서, 상기 호밍 메커니즘은 포크 부재(fork member), 및 상기 포크 부재가 상기 링크장치 부재와 로킹식으로(lockingly) 맞물리게 하기 위해 상기 포크 부재 내로 원위방향으로 이동하도록 구성되는 푸시 로드(push rod)를 포함하는, 수술 도구.
18. 제17항에 있어서, 상기 포크 부재는 상기 링크장치 부재 상에 형성되는 복수의 치형부와 맞물리도록 구성되는 복수의 치형부를 포함하는, 수술 도구.
19. 제18항에 있어서, 상기 호밍 메커니즘은 상기 링크장치 부재가 상기 호밍 메커니즘에 대해 복수의 사전결정된 위치들 중 하나에 배치되도록 상기 포크 부재의 상기 치형부가 상기 링크장치 부재 상에 형성되는 상기 치형부와 맞물리게 함으로써 상기 엔드 이펙터의 상기 추정된 제로 위치를 각도 조절하도록 구성되는, 수술 도구.

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