KR20240046161A - 움직임 전달 텐던의 사전-신장의 사이클로 로봇 수술 시스템의 수술 기구를 컨디셔닝하는 방법 및 관련 로봇 시스템 - Google Patents

Abstract

수술 기구(20)를 사용하기 전에 수행될 수 있는, 로봇 수술 시스템(1)의 수술 기구(20)를 조절하기 위한 방법이 설명된다. 본 방법은, 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)를 갖는 관절형 엔드-이펙터(40)를 포함하는, 그리고 로봇 수술 시스템(1)의 각각의 적어도 하나의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)에 작동적으로 연결 가능한 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)을 더 포함하는 수술 기구(20)에 적용된다. 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)은 상기 적어도 하나의 전달 요소 중 각각의 전동 액추에이터와 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도 모두에 작동적으로 연결 가능하게 되도록 수술 기구(20)에 장착된다. 적어도 하나의 텐던에 작동적으로 연결 가능한 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)는 적어도 하나의 각각의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 작용에 의해 기계적으로 작동되도록, 엑추에이터에 작동적으로 연결 가능한 상기 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)에 의하여 맞춰진다. 본 방법은 다음의, (i) 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도를 록킹하는 단계; (ⅱ) 적어도 하나의 시간 사이클에 따라, 인장 하중 하에서 응력이 가해질 각각의 적어도 하나의 텐던에 컨디셔닝 힘(Fref)을 가함으로써, 적어도 하나의 록킹된 자유도에 작동적으로 연결된 각각의 적어도 하나의 텐던에 인장-응력을 가하는 단계를 포함한다. 상기 적어도 하나의 시간 사이클은, -낮은 컨디셔닝 힘(Flow)이 각각의 텐던에 가해지며 이는 각각의 텐던에 각각의 낮은 인장 하중을 초래하는 적어도 하나의 저-하중 주기; 및 -높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)이 각각의 텐던에 가해지며 이는 각각의 텐던에 각각의 높은 인장 하중을 초래하는 적어도 하나의 고-하중 주기를 포함한다.

Description

움직임 전달 텐던의 사전-신장의 사이클로 로봇 수술 시스템의 수술 기구를 컨디셔닝하는 방법 및 관련 로봇 시스템

본 발명은 움직임 전달 텐던의 사전-신장의 사이클로 로봇 수술 시스템의 수술 기구를 컨디셔닝하는 방법에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 보다 전반적으로 원격작동 수술을 위한 로봇 시스템의 작동 제어 기술 분야에 관한 것이다.

원격작동 로봇 수술 시스템에서, 슬레이브 수술 기구의 하나 이상의 자유도의 작동은 일반적으로 외과 의사에 의하여 부여한 명령을 수신하도록 구성된 하나 이상의 마스터 제어 디바이스에 종속된다. 이러한 마스터-슬레이브 제어 아키텍처는 전형적으로 로봇 수술 로봇에 수용될 수 있는 제어 유닛을 포함한다.

예를 들어 동일한 출원인의 문헌 WO2017/064303 및 WO2018/189729에서 보여지는 바와 같이, 로봇 수술 시스템을 위한 공지된 관절형 수술 기구는 움직임을 수술 기구의 근위 인터페이스(또는 "백엔드(backend)")에 작동적으로 연결된 액추에이터로부터 환자 몸에서 작동하도록 및/또는 수술용 니들을 다루도록 의도된 수술 기구의 팁으로 원위적으로 전달하기 위한 작동 텐던(tendons) 또는 케이블을 포함한다. 이러한 문헌은 한 쌍의 길항 텐던(antagonistic tendon)이 수술 기구와 동일한 자유도를 구현하도록 구성되는 솔루션을 개시한다. 예를 들어, 상기 길항 텐던 쌍에 의해 가해진 인장력을 가함으로써 수술 기구의 회전 조인트 (피치 자유도 및 요(yaw) 자유도)가 제어된다.

두 쌍의 텐던만이 수술 기구의 세 개의 자유도를 제어하도록 구성된 WO2010/009221에서 보여지는 바와 같은, 동일한 쌍의 텐던이 하나보다 많은 자유도를 동시에 작동할 수 있는 수술 기구가 더 알려져 있다.

전형적으로 로봇 수술용 텐던은 금속 코드(또는 가닥) 형태로 만들어지며 수술 기구를 따라 장착된 풀리에 감겨져 있다. 각 텐던은 이미 탄성적으로 사전 로딩된 기구에 장착, 즉 기구에서의 조립 전에 사전 조절될 수 있으며, 따라서 액추에이터에 의해 작동될 때 그리고 결과적으로 수술 기구의 자유도에 대한 양호한 제어를 제공하도록 수술 기구의 자유도에 대한 신속한 작동 응답을 제공하기 위하여 각 텐던은 항상 인장 상태에 있다.

예를 들어, 문헌 US2019/0191967은 당김 모터가 최소 추가 이동에 의해 생성된 토크의 상당한 증가를 겪기 시작할 때까지 양 길항 텐던을 동시에 동일한 속도로 당기는 것을 포함하여 텐던의 느슨한 전이의 끝("처짐(slack) 없음")을 결정하는 모터의 토크를 확인하는 사전-신장 해결책을 보여주고 있다.

일반적인 표현으로, 모든 코드는 부하를 받을 때 신장의 대상이 된다. 적어도 부분적으로 코드를 형성하는 섬유의 풀림으로 인하여 하중 하에 있을 때 편조 유형의 새로운 코드는 전형적으로 가소성-탄성 특성의 높은 신장을 갖는다.

이 이유로, 수술 기구에 조립하기 전에, 인발 및 편조 공정의 또는 재료 자체의 잔류 가소성을 제거하기 위해 신규 텐던에 높은 초기 부하를 가하는 것이 일반적인 관례이다.

일반적으로, 코드는 전형적으로 3개의 신장 요소를 갖고 있다:

(1) 인장 하중이 중단될 때 회복되는 탄성 신장 변형;

(2) 회복 가능한 변형, 즉 일정 기간에 걸쳐 점차적으로 회복되며 흔히 얽힘(intertwinement)의 특성의 기능이며 임의의 부하를 받지 않을 때 몇 시간 내지 며칠의 기간이 걸릴 수 있는 상대적으로 작은 변형;

(3) 회복 불가능한 영구 신장 변형.

위에서 설명된 바와 같이, 영구적인 신장 변형은 기구에 조립하기 전에 수행되는 코드 길들임(breaking-in) 절차에 의해 달성될 수 있으며, 이는 로딩 및 언로딩 사이클을 포함할 수 있고 섬유 자체의 가소성 신장 변형을 수반할 수 있다.

인장 하중 하의 점성 크리프 변형은 피로를 받을 때 일부 유형의 얽힌 코드에 영향을 미치는 시간 의존적 효과이며 전형적으로 가해진 하중의 세기에 따라 회복 가능하거나 회복 불가능할 수 있다.

일반적으로, 금속 섬유와 달리 중합체 섬유는 균열 전파 파손을 겪지 않지만 주기적인 응력이 다른 형태의 파손으로 이어질 수 있다는 점에서 중합체 섬유의 피로 거동은 금속 섬유의 피로 거동과 다르다.

동일 출원인의 WO2017/064306은 극도로 소형화된 수술 기구의 해결책을 보여주고 있으며, 이는 큰 곡률 반경을 지원하도록 맞춰지고 동시에 수술 링크의 관절형 팁을 형성하는, 보통 “링크(link)”로 불리는 강성 요소의 표면에서 미끄러지도록 맞춰진 텐던을 사용한다. 이러한 텐던의 슬라이딩을 허용하기 위하여, 텐던-링크 슬라이딩 마찰 계수는 가능한 한 낮게 유지되어야 하며, 위에서 언급한 문헌은 (강 텐던을 사용하는 대신) 중합체 섬유에 의하여 텐던을 사용하는 것을 교시하고 있다.

많은 관점으로부터의 그리고 실제로 수술 기구의 극도의 소형화가 중합체 섬유에 의해 형성된 상기 텐던의 사용에 의해 획득된다는 사실의 결과로서 유리하지만, 이 해결책의 맥락에서, 동일한 길이 변화로 크기가 감소함에 따라, 소형화된 수술 기구의 제어 불가능성 효과가 강조될 것이기 때문에, 수술 기구의 작동 조건 하에서 텐던의 신장 또는 짧아짐(수축)의 발생을 방지하는 것이 훨씬 더 중요해진다.

금속 텐던은 보통 정도의 회복 가능한 신장을 가지며 수술 기구에서의 조립 전에 수행된 앞서 언급된 사전 하중 공정은 전형적으로 잔류 가소성을 완전히 제거하기에 충분한 반면에, 조립될 때 텐던들이 받는 사전 하중은 사용 시 즉각적인 반응성을 유지한다.

예를 들어, US2018/0228563은 코어 및 코어에 권취된 복수의 섬유를 갖는 텐던의 현장(factory) 탄성 신장 ("늘어남")을 제거하기 위한 해결책을 보여주고 있다. 이 해결책은 텐던 섬유들 사이 그리고 텐던 섬유와 코어 사이에 상대적인 슬라이딩을 야기하기 위하여 각 텐던에 부하 사이클을 가하는 것을 포함하며, 따라서 텐던의 중에 형성된 섬유와 코어 사이의 빈 공간을 제거한다.

그렇지 않으면, 중합체 재료의 텐던은 위에서 설명된 기여로 인하여 큰 신장을 갖는다; 더욱이, 조립 전에 수행된다면, 사전 하중 공정은 텐던이 낮은 인장 하중을 받자마자 텐던이 회복 가능한 신장의 큰 부분을 신속하게 회복하는 것을 방해하지 않는다. 임의의 높은 조립 사전 하중을 예측하는 것이 한편으로는 변형의 회복을 방지하고 다른 한편으로는 사용 중이지 않을 때에도 중합체 텐던의 크리프 공정을 악화시킨다면, 이는 텐던을 거의 무한정으로 늘어나게 하고 약해지게 하며, 따라서 이는 실행 가능한 전략이 아니다.

예를 들어, 고분자량 폴리에틸렌 섬유(HMWPE, UHMWPE)에 의해 형성된 편조 코드는 일반적으로 회복 불가능한 변형을 겪는 반면, 아라미드, 폴리에스터, 액정 폴리머(LCP), PBO(Zylon®), 나일론의 편조 코드는 이 특징의 영향을 덜 받는다.

예를 들어, 동일 출원인의 WO2017/064301은 텐던 자체의 인장 파괴 하중의 절반과 적어도 동일한 하중으로 사전-신장 사이클을 겪을 수 있는 수술 기구의 중합체 텐던을 보여주고 있다.

이는 수술 기구 자체의 적절한 수준의 정밀도와 정확도를 유지하기 위하여 이는 제어에 객관적인 문제(complicatioin)를 반드시 부과할 것이기 때문에 수술 기구의 경우, 위에서 설명된 텐던 신장 현상 및 신장의 회복에 기인하는 텐던의 길이 변화는 특히 수술 조건 하에 있을 때 매우 바람직하지 않다.

따라서, 이러한 이유로 수술 기구, 특히 수술 기구의 원위 관절형 부분의 치수의 증가를 부과하지 않고, 사용 중 또는 시간 경과에 따른 수술 기구의 하나 이상의 자유도의 작동 텐던의 늘어남/신장을 방지 또는 적어도 최소화할 뿐만 아니라, 원격작동 동안과 같은 작동 조건에서의 바람직하지 않은 텐던의 늘어남/신장에서 도출되는 움직임 손실을 방지 또는 적어도 최소화할 필요가 있다.

한편, 간단하지만 수술 기구의 높은 수준의 제어성을 보장할 수 있고 따라서 원격 작동 중과 같은 작동 조건 시 신뢰할 수 있으며 한편 수술 기구, 특히 수술 기구의 원위 관절형 부분의 고무된 소형화를 방해하지 않는 솔루션을 제공할 필요가 있다.

본 발명의 목적은, 배경 기술을 참조하여 위에서 주장된 단점을 적어도 부분적으로 극복하는 것을 허용하고 고려 중인 기술 분야에서 특히 느껴지는 위에서 언급된 요구 사항에 반응하는 것을 허용하는, 로봇 수술 시스템의 수술 기구의 컨디셔닝 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구항 1항에 따른 방법에 의하여 달성된다.

이러한 방법의 추가 실시예는 청구항 제2항 내지 제16항에서 정의된다.

본 발명의 또 다른 목적은 앞서 설명된 수술 기구 컨디셔닝 방법을 수행할 수 있고 및/또는 이 조절 방법에 의하여 제어되도록 맞춰진 로봇 수술 시스템을 제공하는 것이다. 이러한 목적은 청구항 17항에 따른 방법에 의하여 달성된다.

이러한 시스템의 추가 실시예는 청구항 제18항 내지 제23항에서 정의된다.

본 발명에 따른 방법의 추가 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여, 비제한적인 표시의 형태로 주어진 바람직한 예시적 실시예의 다음 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 실시예에 따른 원격작동 수술을 위한 로봇 시스템을 부등각도(axonometric view)로 보여주고 있다.
도 2는 도 1의 원격작동 수술을 위한 로봇 시스템의 일부분을 부등각 도로 보여주고 있다.
도 3은 실시예에 따른 로봇 매니퓰레이터의 원위 부분을 부등각도로 보여주고 있다.
도 4는 실시예에 따른 수술 기구를 부등각도로 보여주고 있으며, 여기서 텐던은 개략적으로 도식적으로 점선으로 보여지고 있다.
도 5는 가능한 작동 모드에 따른, 수술 기구의 관절형 엔드-이펙터 장치 (엔드-이펙터(end-effector)로도 불림)의 자유도의 작동을 명확함을 위하여 평면도와 부분 단면도로 도식적으로 보여주고 있다.
도 6은 가능한 작동 모드에 따른 컨디셔닝 방법의 단계를 보여주는 도 5에서 보여지는 예를 취하는 도면이다.
도 7은 가능한 작동 모드에 따른 수술 기구의 관절형 엔드-이펙터의 자유도의 작동을 도식적으로 보여주고 있다.
도 8은 작동 모드에 따른 컨디셔닝 힘을 시간의 함수로서 보여주는 그래프이다.
도 8a는 작동 모드에 따른 전동 액추에이터의 위치를 시간의 함수로서 보여주는 그래프이다.
도 9는 가능한 작동 모드에 따른 수술 기구의 자유도의 작동을 보여주는, 수술 기구의 일부분과 로봇 매니퓰레이터의 일부분의 도시적인 단면도이다.
도 10은 가능한 작동 모드에 따른 컨디셔닝 방법의 단계를 보여주는 흐름도이다.
도 11은 또 다른 가능한 작동 모드에 따른 컨디셔닝 방법의 단계를 보여주는 흐름도이다.
도 12는 실시예에 따른 수술 기구의 관절형 엔드-이펙터를 보여주는 부분 단면(명확함을 위한) 부등각도이다.
도 13은 작동 모드에 따른 컨디셔닝 힘의 가해짐 시간 사이클을 시간의 함수로서 보여주는 그래프이다.
도 14는 작동 모드에 따른, 2개의 상이한 텐던에 대한 컨디셔닝 힘의 가해짐 시간 사이클을 시간의 함수로서 보여주는 2개의 그래프를 포함한다.
도 15는 작동 모드에 따른, 3개의 상이한 쌍의 길항 텐던(antagonistic tendon)에 대한 컨디셔닝 힘의 가해짐 시간 사이클을 시간의 함수로서 보여주는 3개의 그래프를 포함한다.
도 16은 작동 모드에 따른, 2개의 상이한 쌍의 길항 텐던에 대한 컨디셔닝 힘의 가해짐 시간 사이클을 시간의 함수로서 보여주는 2개의 그래프(a) 및 (b)를 포함한다.
도 17은 작동 모드에 따른, 2개의 상이한 쌍의 길항 텐던에 대한, 컨디셔닝 힘의 가해짐 시간 사이클을 시간의 함수로서 보여주는 추가 그래프이다.
도 18은 가능한 작동 모드에 따른, 텐던에 가해지는 힘의 시간 경과에 따른 경향을 도식적으로 보여주는 그래프이다.
도 19는 작동 모드에 따른 본 방법의 일부 가능한 단계를 보여주는 블록도이다.
도 20은 작동 모드에 따른 컨디셔닝 힘의 가해짐 시간 사이클을 시간의 함수로서 보여주는 그래프이다.

도 1 내지 도 20을 참조하면, 로봇 수술 시스템(1)의 수술 기구(20)를 조절하는 방법이 설명된다.

본 방법은 기구를 사용하기 전, 예를 들어 기구의 전달에 앞서 패키징 전, 또는 원격작동을 위해 사용되기 전에 여러 상황에서 유리하게 수행될 수 있다. 바람직하게는, 본 방법은 수술 기구를 로봇 수술 시스템에 장착한 후 그리고 원격작동을 위해 이를 가동시키기 전에 수행된다.

본 방법은 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)를 갖는 관절형 엔드- 이펙터(end-effector)(40)를 포함하는 수술 기구(20)에 적용되며, 수술 기구는 로봇 수술 시스템(1)의 각각의 적어도 하나의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)에 작동적으로 연결 가능한 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)을 더 포함한다.

적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)은 상기 적어도 하나의 전달 요소 중 각각의 전동 액추에이터 및 관절형 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도 모두에 작동적으로 연결 가능하게 되도록 수술 기구(20)에 장착된다.

적어도 하나의 텐던에 작동적으로 연결 가능한 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)는 적어도 하나의 각각의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 작용에 의해 기계적으로 작동되도록, 엑추에이터에 작동적으로 연결 가능한 상기 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)에 의하여 맞춰진다.

본 방법은 다음의

(i) 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도를 록킹하는 단계;

(ⅱ) 적어도 하나의 시간 사이클에 따라 컨디셔닝 힘(Fref)을 -인장 하중 하에서 응력을 받을- 각각의 적어도 하나의 텐던에 가함으로써, 상기 적어도 하나의 록킹된 자유도에 작동적으로 연결된 각각의 적어도 하나의 텐던에 인장-응력을 가하는 단계를 포함한다.

상기 적어도 하나의 시간 사이클은:

- 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)이 상기 각각의 텐던에 가해지며 이는 각각의 텐던에 각각의 낮은 인장 하중을 초래하는, 적어도 하나의 저-하중 주기;

- 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)이 상기 각각의 텐던에 가해지며 이는 각각의 텐던에 각각의 높은 인장 하중을 초래하는, 적어도 하나의 고-하중 주기를 포함한다.

본 방법은, 예를 들어 수술 기구를 사용하기 전에 수행될 수 있다.

바람직한 구현 형태 옵션에 따르면, 본 방법은 적어도 하나의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)를 더 포함하는 수술 기구(20)에 적용되며, 이 전달 요소는 로봇 수술 시스템(16)의 각각의 적어도 하나의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15)에 작동적으로 연결 가능하다. 따라서, 수술 기구(20)의 전달 시스템은 인장 하중 하에서 변형 가능한 상기 적어도 하나의 텐던, 및 로봇 매니퓰레이터의 상기 적어도 하나의 각각의 전동 액추에이터와 인터페이스하는 상기 적어도 하나의 전달 요소를 포함한다.

이 바람직한 구현 형태 옵션에 따르면, 상기 적어도 하나의 전달 요소 중 각각의 전달 요소와 관절형 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도 모두에 작동적으로 연결되도록 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)은 수술 기구(20)에 장착된다.

적어도 하나의 전달 요소는 바람직하게는 강성 요소이다. 이에 의하여, 전동 액추에이터의 작용은 예를 들어 전달 요소가 탄성 및/또는 댐핑 요소인 경우 대신 도입될 수 있는 감쇠/왜곡 없이 각각의 텐던에 전달된다.

적어도 하나의 텐던에 작동적으로 연결된 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)는 그에 작동적으로 연결된 각각의 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)에 의하여, 상기 적어도 하나의 각각의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 이동에 의해 기계적으로 작동 가능할 수 있다.

이 실시예에서, 본 방법은 다음의:

(i) 관절형 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도를 록킹하는 단계;

(ⅱ) 적어도 하나의 시간 사이클에 따라 컨디셔닝 힘(Fref)을 -인장 하중 하에서 응력을 받을 상기 각각의 적어도 하나의 텐던에 연결된- 각각의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)에 가함으로써, 적어도 하나의 록킹된 자유도에 작동적으로 연결된 각각의 적어도 하나의 텐던에 인장-응력을 가하는 단계를 포함한다.

상기 적어도 하나의 시간 사이클은 적어도 하나의 저-하중 주기 -이 주기에서 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)이 상기 각각의 전달 요소에 가해지며, 이는 각각의 텐던 상의 각각의 낮은 인장 하중을 초래함-; 및 적어도 하나의 고-하중 주기 -이 주기에서 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)이 상기 각각의 전달 요소에 가해지며, 이는 각각의 텐던 상의 각각의 높은 인장 하중을 초래함-를 포함한다.

따라서 바람직하게는, 임의의 경우에도 비록 경미할지라도 텐던 상의 인장 응력을 결정하기 위하여, 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 0보다 큰 그리고 수술 기구 표면 상의 텐던의 정적 미끄럼 마찰뿐만 아니라 수술 기구의 작동 및 전달 시스템의 내부 마찰보다 큰 힘이다.

실시예에서, 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 0.2 내지 1N의 범위에 있다. 실시예에서, 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 1 내지 5N의 범위에 있다. 실시예에서, 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 5 내지 10N의 범위에 있다. 실시예에서, 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)의 5% 내지 20%의 범위 내의 값일 수 있다. 실시예에서, 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 그의 종료 점에서 (즉, 수술 기구의 텐던-링크 구속 지점(constraint point))에서 텐던 파괴 하중의 1% 내지 10%의 범위의 값일 수 있다. 실시예에서, 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 텐던 파괴 하중의 최대 5%의 값일 수 있다.

구현 형태 옵션에 따르면, 수술 기구의 적어도 하나의 텐던과 각각의 적어도 하나의 전동 액추에이터 간의 작동 연결은 직접적인 연결, 또는 예를 들어 적어도 하나의 각각의 전달 요소를 개재시킴으로써 간접적인 연결일 수 있다.

구현 형태 옵션에 따르면, 수술 기구의 적어도 하나의 텐던과 각각의 적어도 하나의 전동 액추에이터 간의 직접 또는 간접 작동 연결은 해제 가능한 링크일 수 있다. 예를 들어, 수술 기구의 적어도 하나의 텐던과 각각의 적어도 하나의 전동 액추에이터 간의 작동 연결은 분리 가능한 단일 측방향 구속 결합에 의해 결정된다.

실시예에 따르면, 본 방법은;

(ⅲ) 관절형 엔드-이펙터(40)가 그의 모든 자유도로 이동할 수 있도록 상기 적어도 하나의 자유도를 언록킹하는 단계;

(ⅳ) 수술 기구(20)를 사용하여 원격작동을 수행하는 단계를 더 포함한다. 이 경우, 컨디셔닝 방법은 마스터-슬레이브(master-slave) 원격작동을 수행하는 단계를 제공하는 제어 방법의 일부인 컨디셔닝 절차로서 이해된다.

상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)가 록킹되는 조건에서 적어도 하나의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)로의 상기 힘의 가해짐에 의하여, 상기 적어도 하나의 텐던(31, 32)에 인장 작용을 가하는 것을 허용하지만, 상기 록킹된 적어도 하나의 자유도를 작동 또는 하거나 활성화하는 것은 방지한다. 이에 의하여, 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)의 연장/신장 조건은 다음 원격작동 단계를 고려하여 안정화된다.

원격작동 단계를 시작하기 전에, 작동 가능해지기 위하여 관절형 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도는 언록킹된다. 예를 들어, "작동 가능"은 자유도가 2개의 반대 이동 방향으로 이동하도록 허용된다는 것을 의미한다.

(예를 들어, 도 18 및 도 19에서 보여지는) 실시예에 따르면, 본 방법은 원격작동을 수행하는 단계 (ⅳ) 전에, 적어도 한 쌍의 길항 텐던(31, 32; 33, 34; 35, 36)에 인장-응력을 가하는 단계 및 텐던 상의 하중 상태를 결정하기 위해 조정된 홀딩력(Fhold)을 텐던에 가함으로써 상기 텐던을 인장 응력 상태로 유지시키는 단계를 포함한다. 이 응력을 가하는 단계 및 홀딩 단계는 홀딩 절차를 형성하며, 이는 컨디셔닝 절차를 뒤따르고 원격작동에 앞선다.

홀딩력(Fhold)은 바람직하게는 상기 낮은 하중 값(Flow)과 상기 높은 하중 값(Fhigh) 사이에 있다. 인장-응력이 가해진 상태에서의 이 텐던 스트레싱(stressing) 단계 및 홀딩 단계는 언록킹 단계 후에 제공될 수 있다. 응력을 가하는 단계 전에, 언로딩 또는 이완 서브-단계가 제공될 수 있으며, 이 단계는 길항 텐던에 홀딩력(Fhold)보다 작고 높은 하중(Fhigh)보다 작은 낮은 힘을 가하는 것을 포함할 수 있다.

원격작동을 수행하는 단계는 원격작동으로의 진입을 위한 요청 및/또는 원격작동을 가능하게 하는 명령을 따를 수 있다. 즉, 컨디셔닝 절차 후에 홀딩 단계 (즉, 유지 보수 단계)가 수행되고, 홀딩 단계 후에 원격작동을 수행하는 단계가 수행된다.

응력을 가하는 단계 및 홀딩 단계를 수행하는 것은 원격작동 단계로의 진입 시 수술 기구의 텐던이 팽팽하게 유지되는 것을 허용하여 텐던의 준비된 반응을 보장한다. 예를 들어, 컨디셔닝 절차의 종료시, 컨디셔닝 절차의 실행은 원격작동을 수행하는 단계를 고려하여 텐던의 이완을 방지하는 것을 허용하여 컨디셔닝 절차 중에 도달된 텐던의 기계적 조절의 수준을 유지한다.

홀딩 단계는 바람직하게는 이완 또는 언로딩 서브-단계로, 즉 원격작동을 수행하는 단계에 들어가기 전에 텐던을 분쇄하는 것을 방지하기 위해 상대적으로 낮은 인장력 (심지어 없음)의 가해짐으로 끝난다.

위에서 언급된 바와 같이, 컨디셔닝 절차는 바람직하게는 이완 또는 언로딩 서브-단계로, 즉 텐던으로의 상대적으로 낮은 (심지어 없음) 인장력의 가해짐으로 끝난다.

바람직하게는, 원격작동을 수행하는 단계 동안 수술 기구는 예를 들어 그의 마스터-슬레이브 원격작동의 모든 자유도에서 마스터 디바이스를 따르는 반면에, 조절 및 홀딩 절차 동안 수술 기구는 마스터 디바이스에 예속되지 않는다 (즉, 따르지 않는다).

본 방법의 구현 형태 옵션에 따르면, 록킹 단계는 록킹될 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)를 스트로크 종단 (즉, 스트로크의 종단)으로 가져가는 것을 포함하며; 언록킹 단계는 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)를 비-스트로크 종단 (즉, 스트로크의 비종단) 위치에서 언록킹되게 하는 것을 포함한다.

본 방법의 또 다른 구현 형태 옵션에 따르면, 록킹 단계는 관절형 엔드-이펙터(40)에 인접하는 구속 요소(37)를 설치하는 것을 포함하며; 구속 요소(37)는 관절형 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도 중 하나 이상을 정밀하고 사전 결정된 구성/자세로 록킹시키도록 구성된다.

이러한 경우에, 언록킹 단계는 관절형 엔드-이펙터가 구속 요소(37)에 인접한 상태로부터 관절형 엔드-이펙터(40)를 해제하는 것을 포함한다.

실시예에 따르면, 본 방법은 상기 적어도 하나의 텐던을 포함하는 적어도 한 쌍의 길항 텐던(31, 32; 33, 34; 35, 36), 및 바람직하게는 상기 전달 요소 중 적어도 한 쌍의 길항 전달 요소(21, 22; 23, 24; 25, 26)를 포함하는 수술 기구(20)에 적용 가능하다.

적어도 한 쌍의 길항 텐던은 그와 연관된 단일 자유도(P; Y; G)에 작용하며 (즉, 동일한 회전 조인트에 또는 엔드-이펙터의 동일한 링크에 작용한다), 따라서 길항 효과를 결정한다.

상기 길항 전달 요소 쌍의 각 요소는 존재하는 경우 상기 길항 텐던 쌍의 각각의 텐던과 연관된다.

이러한 실시예에서, 자유도를 록킹하는 단계는 록킹될 자유도와 연관된 길항 텐던 쌍의 양 길항 텐던을 동시에 작동시키는 것을 포함하며, 따라서 각각의 모터/액추에이터가 길항 텐던들의 각각의 텐던을 동일한 속도로 당기고; 록킹된 자유도를 언록킹하는 단계는 언록킹될 자유도와 연관된 길항 텐던 쌍의 길항 텐던들 중 적어도 하나를 정지시키는 것을 포함한다.

언록킹 단계는 언록킹될 자유도와 연관된 양 길항 텐던을 정지시키는 것을 포함할 수 있다.

바람직한 구현 형태 옵션에 따르면, 자유도의 록킹 단계는 록킹될 자유도와 연관된 길항 텐던 쌍에 연결된 양 길항 전달 요소(21, 22; 23, 24; 25, 26)를 동시에 작동시키는 것을 포함하며; 그리고 록킹된 자유도의 언록킹 단계는 언록킹될 자유도와 연관된 길항 텐던 쌍에 연결된 길항 전달 요소(21, 22; 23, 24; 25, 26)들 중 적어도 하나를 정지시키는 것을 포함한다.

구현 형태의 옵션에 따르면, 록킹된 자유도의 언록킹 단계는 언록킹될 자유도와 연관된 길항 텐던 쌍에 연결된 양 길항 전달 요소(21, 22; 23, 24; 25, 26)를 정지시키는 것을 포함한다.

구현 형태의 옵션에 따르면, 본 방법은 적어도 2개의 인접한 시간 사이클에서 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)의 각각의 값이 증가하는 복수의 시간 사이클을 제공한다.

구현 형태의 옵션에 따르면, 본 방법은 적어도 2개의 인접한 시간 사이클에서 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)의 각각의 값이 일정하게 유지되는 복수의 시간 사이클을 제공한다.

본 방법의 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)의 각각은 인장 하중 하에서 비탄성적으로 변형 가능하다.

다양한 가능한 구현 형태 옵션에 따르면, 상기 적어도 하나의 텐던은 복수의 권취된/편조된 중합체 섬유를 포함하며, 즉 이 텐던은 중합체 스트랜드이다.

이제 상기 힘 가해짐의 시간 사이클을 참조하면, 수술 기구(20)가 복수의 텐던을 포함하는 경우, 실시예에 따르면, 본 방법은, 각각의 응력 패턴 (또는 "다이아그램")은 각 텐던에 가해지고, 각각의 가해진 기준 힘(Fref)에 의해 특징지어지며 그리고 높은 컨디셔닝 힘과 낮은 컨디셔닝 힘의 가해짐 주기의 각각의 지속 시간 및 시퀀스와 함께 각각의 사이클의 수에 의하여 특징지어진다는 점을 제공한다.

구현 형태의 옵션에 따르면, 복수의 텐던 중 적어도 하나의 텐던의 응력 패턴은 다른 텐던의 응력 패턴과 다르다.

또 다른 구현 형태 옵션에 따르면, 상기 컨디셔닝 힘(Fref)의 가해짐은 모든 텐던에서 동시에 발생하지 않는다.

추가 구현 형태 옵션에 따르면, 상기 컨디셔닝 힘(Fref)들의 값들은 적어도 하나의 텐던에서, 다른 텐던들에서 또는 길항 텐던의 상이한 쌍들에서 다르다. 이는, 예를 들어 수술 기구가 상이한 특징을 가진 텐던, 예를 들어 다른 것보다 더 견고하고 더 높은 힘에 의하여 응력을 받을 수 있는 폐쇄 텐던을 갖는 경우에 적용된다.

다른 구현 형태 옵션에 따르면, 상기 응력 패턴은 모든 텐던에 대해 동일하다.

본 방법의 구현 형태 옵션에 따라, 상기 컨디셔닝 힘(Fref)의 가해짐은 모든 텐던에서 동시에 발생한다.

구현 형태 옵션에 따르면, 컨디셔닝 힘(Fref)의 값은 모든 텐던에서 동일하다.

본 방법은 모든 텐던에 균일한 방식으로, 그리고 각 텐던에 대해 또는 텐던의 임의의 서브세트에 대해 상이하고 개별적인 방식으로(수 및 지속 시간 측면에서) 시간 사이클 및 텐던으로의 힘의 가해짐의 값과 순간을 관리하기 위한 많은 가능성을 포함한다는 점이 위에서 설명된 것으로부터 명백하다.

이러한 응력 패턴 및 시간 사이클의 일부 구현 형태 옵션이 도 14 내지 도 17에서 보여지고 있다.

가능한 작동 모드에 따라, 예를 들어 도 14에 도식적으로 보여지는 바와 같이, 도시된 바와 같이, 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)은 모든 텐던에 가해지지 않으며, 예를 들어 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)이 먼저, 시간 Ta에서 각각의 전달 요소(24)에 의해 한 쌍의 길항 텐던 중 길항 텐던(34)에, 그리고 그 후 시간 Tb에서 각각의 전달 요소(24)에 의해 동일 쌍의 길항 텐던 중 다른 길항 텐던(35)에 가해진다.

결과적으로, 길항 텐던 쌍의 길항 텐던들에는 동일한, 그러나 또한 상이하고 시간적으로 단계 의존적인(step-dependent) 응력 패턴이 적용될 수 있다.

높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)을 각 쌍의 길항 텐던의 텐던들에 동시에 가하는 것이 또한 가능하지만, 각 특정 쌍에 대해 상이한 시간들에 조절력을 가하는 것이 가능하다.

가능한 작동 모드에 따라 응력 패턴은 모든 상이한 시간에 텐던들에 가해지며, 예를 들어 텐던들에 연속적으로 가해진다; 이러한 경우에 컨디셔닝 절차는 한 번에 하나의 텐던으로 수행된다.

가능한 작동 모드에 따라, 예를 들어 도 15에 도식적으로 보여지는 바와 같이, 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)의 값은 적어도 하나의 텐던에서, 상이한 텐던들에서, 또는 상이한 쌍들의 길항 텐던들에서 상이하며, 예를 들어, 개방/폐쇄 자유도(G)(또는 "그립"(G))의 작동에 관련된 텐던(33, 34, 35, 36)은 텐던(31, 32)에 대하여 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 및/또는 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 값으로, 및/또는 높은 컨디셔닝 힘과 낮은 컨디셔닝 힘 간의 더 큰 편위(excursion)(Fhigh-Flow)로 조절될 수 있다.

가능한 작동 모드에 따라, 상이한 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 및/또는 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 값이 길항 텐던 쌍의 텐던들에 가해진다.

높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 및/또는 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)의 값은 응력을 받을 텐던의 재료뿐만 아니라 기계적 및/또는 기하학적 특성을 기반으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 더 큰 직경을 갖는 텐던은 더 큰 컨디셔닝 힘으로 응력이 가해질 수 있다.

가능한 작동 모드에 따라, 컨디셔닝 힘의 가해짐 패턴은 한 텐던과 또 다른 텐던 사이에서, 또는 한 쌍의 길항 텐던과 또 다른 쌍의 길항 텐던 사이에 달라질 수 있다.

가능한 작동 모드에 따라, 예를 들어 도 16에서 보여지는 바와 같이, 한 쌍의 길항 텐던 (그래프 a)은 또 다른 쌍의 길항 텐던 (그래프 b)에 대해 더 많은 수의 사이클(N)을 갖고 응력을 받을 수 있다.

가능한 작동 모드에 따라, 예를 들어 도 17에서 보여지는 바와 같이, 한 쌍의 길항 텐던 (도면에서의 연적인 선)은 힘 값에서 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)의 상대적으로 긴 지속 시간(T22)을 갖고 응력을 받을 수 있으며 이 힘 값은 또 다른 쌍의 길항 텐던 (도면에서의 점선)이 T22보다 짧은 지속 시간(T'22)을 갖는 2개의 하중 사이클을 갖고 응력을 받는 지속 시간(T22) 동안 실질적으로 일정하게 유지된다. 작동 모드에 따라 상승 시간(T21)과 하강 시간(T12)은 하나의 텐던과 또 다른 텐던 사이에서 또는 한 쌍의 텐던과 또 다른 쌍의 텐던 사이에서 달라질 수 있다.

위에서 이미 언급된 바와 같이, 일부 바람직한 구현 형태 옵션에서, 상기 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)과 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)의 값들은 각각의 텐던의 물리적 특징 및/또는 각각의 전달 요소를 갖는 및/또는 엔드-이펙터(40)를 갖는 텐던의 부착 모드와 관련된 기구의 구조적 특징에 의존한다.

이는 예를 들어 텐던이고 따라서 시간이 지남에 따라 변형되는 (특히, 짧아지는) 경향이 있는 경우에 적용되며, 따라서 텐던이 변형될 시간을 주지 않도록 사용 직전에 (본 발명의 방법에서 예상되는 바와 같이) 사전 조절을 작동시키는 것이 적절하고 유리하다.

시간 사이클을 다시 참조하면, 본 방법의 (예를 들어, 도 13에서 보여지는) 실시예에 따르면, 적어도 하나의 저-하중 주기의 각각은 제1 시속 시간(T1)을 가지며 그리고 제1 유지 지속 시간(T12)을 갖는 제1 유지 서브-단계를 포함하고, 제1 유지 지속 시간 동안 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)에 대응하는 제1 힘 값이 적용된다.

유사하게, 적어도 하나의 고-하중 주기의 각각은 제2 지속 시간(T1)을 가지며 그리고 제2 유지 지속 시간(T22)을 갖는 제2 유지 서브-단계를 포함하고, 제2 유지 지속 시간 동안 상기 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)에 대응하는 제2 힘 값이 적용된다.

본 방법의 실시예에 따르면, 연속적인 저-하중 주기와 고-하중 주기 사이의 교대를 결정하기 위하여 복수의 N 개의 시간 사이클이 제공되며, 여기서 n번째 사이클의 저-하중 주기 동안에는 각각의 낮은 컨디셔닝 힘 (Flow_n)이 가해지고, n번째 사이클의 고-하중 주기 동안에는 각각의 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh_n)이 가해진다.

구현 형태의 옵션에 따르면, 상이한 시간 사이클의 상기 낮은 컨디셔닝 힘(Flow_n)은 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)의 동일한 사전 결정된 값에 대응하며, 상기 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh_n)은, 최대 높은 힘(Fhigh_max) 값에 도달할 때까지 점차적으로 증가하는 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값에 대응한다.

구현 형태 옵션에 따라, n번째 시간 사이클의 높은 컨디셔닝 힘 값은 다음 수학식에 따라 계산된다:

여기서 n은 현재 사이클이며, N은 힘(Fhigh)이 증가하는 총 사이클 수이고 (N은 도 10의 가변적인 "높임 사이클"로 표현된다), Nc는 일정한 Fhigh에서의 사이클의 수이며 (Nc는 도 10의 가변적인 "유지 사이클"로 표현됨), 그리고 Fhigh_max는 설정 가능한 값이다.

이러한 경우, 위의 수학식에 따라, 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값은 먼저 일정한 증분으로 증가하며, 그 후 일정하게 증가한다.

도 10의 흐름도는 n번째 사이클에서 가해질 힘 그리고 따라서 응력 패턴이 어떻게 계산되는지의 예를 상세히 보여주고 있다.

또 다른 가능한 작동 모드에 따르면, 예를 들어 도 11의 도면에 의하여 보여지는 바와 같이, 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값은 다음 수학식에 따라 각 사이클에 대해 일정한 증분으로 항상 증가한다:

여기서 n은 현재 사이클이며, N은 총 사이클 수이고, Fhight_max는 설정 가능한 값이다.

도 11의 흐름도는 n번째 사이클에서 가해질 힘 그리고 따라서 응력 패턴이 어떻게 계산되는지의 또 다른 예를 상세히 보여주고 있다.

다른 구현 형태 옵션에 따르면, 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값의 증분은 각 사이클에서 일정하지 않을 수 있다.

특정 구현 형태 옵션에 따르면, 모든 시간 사이클들은 서로 동일하며, 여기서 각 시간 사이클의 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh_n)은 상기 최대 높은 힘(Fhigh_max) 값에 대응한다.

또 다른 구현 형태 옵션에 따르면, 본 방법은 상기 제1 지속 시간(T1)이 상기 제2 지속 시간(T2)의 적어도 5배인 적어도 하나의 시간 사이클을 포함한다.

또 다른 구현 형태 옵션에 따르면, 본 방법은 상기 제1 지속 시간(T1)이 상기 제2 지속 시간(T2)의 적어도 5배인 하나의 시간 사이클만을 포함한다.

본 방법의 실시예에 따르면, 제1 유지 지속 시간(T12)을 갖는 제1 유지 서브-단계에 더하여, 상기 제1 지속 시간(T1)은 제1 램프 지속 시간(T11)을 갖는 제1 램프 서브-단계를 포함하며, 따라서 제1 유지 지속 시간(T12)과 제1 램프 지속 시간(T11)의 합은 제1 지속 시간(T1)에 대응한다.

유사하게, 제2 유지 지속 시간(T22)을 갖는 제2 유지 서브-단계에 더하여, 상기 제2 지속 시간(T2)은 제2 램프 지속 시간(T21)을 갖는 제2 램프 서브-단계를 포함하며, 따라서 제2 유지 지속 시간(T22)과 제2 램프 지속 시간(T21)의 합은 제2 지속 시간(T2)에 대응한다.

구현 형태 옵션에 따르면, 상기 제1 유지 지속 시간(T12)은 제1 램프 지속 시간(T11)보다 크며, 상기 제2 유지 지속 시간(T22)은 제2 램프 지속 시간(T21)보다 크다. 즉, 유지 시간이 상승 및 하강 시간보다 더 길다.

본 방법의 구현 형태 옵션에 따르면, 상기 제1 지속 시간(T1)은 0.2초 내지 30.0초의 범위 내에 있고, 상기 제2 지속 시간(T2)은 0.2초 내지 5.0초의 범위 내에 있다.

구현 형태 옵션에 따르면, 바람직하게는 제1 지속 시간(T1)은 1.0초 내지 3.0초의 범위 내에 있으며, 제2 지속 시간(T2)은 1.0초 내지 3.0초의 범위 내에 있다.

구현 형태 옵션에 따르면, 제1 램프 지속 시간(T11)은 0.2 내지 10.0초의 범위 내에 있으며, 제2 램프 지속 시간(T21)은 0.2 내지 2.0초의 범위 내에 있다.

구현 형태 옵션에 따르면, 제1 유지 시간(T12)은 0.2 내지 20.0초의 범위 내에 있으며, 제2 유지 시간(T22)은 0.2 내지 3.0초의 범위 내에 있다.

본 방법의 실시예에 따르면, 상기 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 0.2N 내지 3.0N의 범위 내의 값을 가지며, 상기 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)은 8.0N 내지 50.0N의 범위 내의 값을 갖는다.

구현 형태 옵션에 따르면, 바람직하게는 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 1.0N 내지 3.0N의 범위 내의 값을 가지며, 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)은 10.0N 내지 20.0N의 범위 내의 값을 갖는다.

본 방법의 실시예에 따르면, 상기 시간 사이클의 수(N)는 1 내지 30의 범위 내에 있다.

구현 형태 옵션에 따르면, 바람직하게는 상기 시간 사이클의 수(N)는 1 내지 15의 범위 내에 있거나 10보다 작다.

더욱 바람직하게는, 특정 구현 형태에 따르면, 시간 사이클의 수(N)는 3 내지 8의 범위 내에 있다.

실시예에 따르면, 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 상이한 사이클들에서 변화하며, 바람직하게는 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)의 상승과 함께 상승한다.

예를 들어 도 20에서 보여지는 바와 같이, 본 방법의 실시예에 따르면, 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)과 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 간의 차이(ΔF)는 높은 컨디셔닝 힘(Flow)이 증가하는 로딩 및 언로딩 사이클 동안 일정하게 유지된다. 즉, 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)과 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 모두는 증가하고 있다. 그에 의하여, 로딩 및 언로딩 사이클 동안 텐던에 가해지는 낮은 힘(Flow)을 높이는 것은 텐던이 찢어짐 및 따라서 가능한 파손을 겪는 위험을 최소화한다. 더욱이, 이에 의하여, 연속적인 사이클에서 증가하는 높은 힘(Fhigh) 수준에 도달하는 데 필요한 액추에이터 제어 (예를 들어 위치 또는 힘)의 진폭은 낮은 컨디셔닝 힘이 일정하게 유지되는 경우에 대하여 감소한다.

구현 형태의 옵션에서 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)이 증가함에 따라 비례적으로 증가한다. 예를 들어, 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 보다 덜 빠르게 증가한다. 대안적으로, 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)보다 빠르게 증가한다.

후속 사이클 동안 최소 복원력을 증가시키는 것은 텐던이 받는 낮은-높은 힘 범위를 감소시키며, 따라서 특히 고속으로, 즉 고주파로 수행되는 경우 가능한 파손을 유발할 수 있는 힘 펄스의 크기를 감소시킨다. 후속 사이클에서 동일한 힘 레벨에 도달하는 데 필요한 위치 명령의 진폭은 공정 실행 시간도 감소시킬 수 있다.

본 방법의 추가 실시예를 참조하여, 텐던으로의 컨디셔닝 힘의 가해짐과 관련된 양태가 아래에서 설명될 것이다.

본 방법의 실시예에 따르면, 상기 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)의 가해짐, 즉 저-하중 주기는 전달 요소의 제1 스트로크/위치 값(p1)과 관련되며; 상기 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)의 가해짐, 즉 고-하중 주기는 전달 요소의 제2 스트로크/위치 값(p2)과 관련된다.

이러한 경우에, 본 방법은 각각의 응력 패턴에 따라 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16) 그리고 포함된다면 그와 관련된 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)를 각각 제어하는 단계를 포함하며, 따라서 전동 액추에이터들 및/또는 전달 요소들은 각각의 응력 패턴의 제공에 따라 제1 스트로크/위치 값(p1) 또는 제2 스트로크/위치 값(p2)에 대응하는 위치에 있다.

구현 형태 옵션에 따르면, 상기 각각의 응력 패턴은 상기 제1 및 제2 스트로크/위치 값(p1, p2)을 기반으로, 피드백 루프 위치 제어에 의해 제어된다.

이러한 경우, 전동 액추에이터는 각각의 전달 요소에 작동적으로 연결 가능한 모터를 포함하여 로봇 시스템에 포함된 제어 수단(9)의 제어 하에서 움직임을 부여한다.

컨디셔닝 힘(Fref) 및/또는 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 및/또는 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)을 가하는 단계는 피드백 루프 제어에 의해 힘을 가하는 것을 포함하며, 여기서 바람직하게는 피드백 신호는 전동 액추에이터 및/또는 전달 요소의 검출된 현재 위치에 관한 정보를 포함하고 및/또는 피드백 신호는 전동 액추에이터 및/또는 전달 요소의 예상된 또는 계산된 현재 위치에 관한 정보를 포함한다.

구현 형태 옵션에 따르면, 상기 각각의 응력 패턴은 사전 규정된 수의 단계 (이 경우 피드백 루프 또는 힘 또는 위치 검출이 없을 때)와 관련된 개방 루프를 갖는 제어부에 의하여 제어된다.

보여지는 바와 같이, 위에서 설명된 실시예는 따라서 액추에이터 및/또는 전달 요소의 위치를 제어하는 것을 기반으로 하는 피드백 제어를 기반으로 작동한다.

본 방법의 다른 실시예에 따르면, 상기 컨디셔닝 힘의 가해짐은 전동 액추에이터에 의하여 전달 요소 (존재하는 경우)에 및/또는 텐던에 가해지는 힘 자체의 제어를 기반으로 하는 피드백 제어를 기반으로 한다.

이러한 경우, 로봇 수술 시스템은 (존재하는 경우) 적어도 일부 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)에 작동적으로 연결 가능한 힘 센서(17, 18)를 포함하며, 바람직하게는 상기 힘 센서(17, 18)는 각각의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)에 위치되고; 로봇 시스템은 상기 힘 센서(17, 18)에 작동적으로 연결된 제어 수단(9)을 더 포함한다.

전동식 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)는 제어 수단의 제어 하에서 이동을 부여하기 위한 모터를 포함한다. 이러한 전달 요소가 포함된다면, 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)는 각각의 전달 요소에 작동적으로 연결 가능한 모터를 포함하여 제어 수단(9)의 제어 하에서 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)에 이동을 부여한다.

컨디셔닝 힘(Fhigh) 또는 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 및/또는 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)을 가하는 단계는 피드백 루프 제어에 의해 힘을 가하는 것을 포함하며, 여기서 바람직하게는 피드백 신호는 각각의 힘 센서(17, 18)에 의하여 실제로 검출된 바와 같은 가해진 힘에 대한 정보를 포함한다.

구현 형태 옵션에 따르면, 로봇 수술 시스템은 하나 이상의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 상류, 즉 로봇 매니퓰레이터의 전동 액추에이터의 센서와 수술 기구의 각각의 전달 요소 사이의 멸균 배리어 (예를 들어, 플라스틱 시트)(19)를 포함한다.

구현 형태 옵션에 따르면, 상기 힘 센서(17, 18)는 일부, 바람직하게는 모든 액추에이터에 위치된 각각의 로드 셀(17, 18)을 포함한다.

본 방법의 구현 형태 예에서, 예를 들어 전동 액추에이터의 현재 위치의 정보 및/또는 힘 센서(17, 18)에 의해 검출된 정보를 기반으로 하는 출력 제어 ("점검")가 제공된다. 예를 들어, 전동 액추에이터들 중 하나의 작동 방향으로의 스트로크가 안전 임계값을 초과한다면, 시스템은 예를 들어 액추에이터 스트로크 종단에 도달하는 것을 방지하는 것을 목표로 하는 결함 상태, 및 상기 컨디셔닝 힘의 가해짐 동안 (포함된다면) 그의 각각의 전달 요소를 인식할 수 있다.

구현 형태 옵션에 따르면, 컨디셔닝 방법은 바람직하게는 조절과 원격작동 사이에서 텐던이 이완되는 것을 방지하기 위하여 원격작동 직전에 수행되며, 기구를 로봇 매니퓰레이터에 장착하고 이를 로봇 매니퓰레이터에 결합한 후에 수행된다.

구현 형태 예에 따르면, 컨디셔닝 방법은 수술 기구를 특성화하거나 진단하기 위해, 즉, 로봇이 기구의 상태 및/또는 기구의 이력 및/또는 예상 작동 기간 및/또는 기구의 유형에 관한 정보를 특정 기구로부터 검출하는 것을 허용하기 위해 사용된다.

도 1 내지 도 20을 다시 참조하면, 수술 기구(20), 적어도 하나의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16) 및 제어 유닛을 포함하는 로봇 수술 시스템(1)이 아래에 설명되어 있다.

상기 수술 기구(20)는 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)를 갖는 관절형 엔드-이펙터(40)를 포함하며, 또한 각각의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)와 작동적으로 연결 가능한 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)을 더 포함한다.

적어도 하나의 텐던은 각각의 전동 액추에이터와 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도 모두에 작동적으로 연결 가능하게 되도록 수술 기구(20)에 장착된다. 이러한 적어도 자유도(P, Y, G)는 상기 적어도 하나의 각각의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 작용에 의해 기계적으로 작동되도록, 액추에이터에 작동적으로 연결 가능한 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)에 의해 맞춰진다.

로봇 수술 시스템의 제어 유닛은 다음 동작의 실행을 제어하도록 구성된다:

(i) 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도를 록킹하는 것;

(ⅱ) 적어도 하나의 시간 사이클에 따라, 인장 하중 하에서 응력이 가해질 각각의 적어도 하나의 텐던에 컨디셔닝 힘(Fref)을 가함으로써, 적어도 하나의 록킹된 자유도에 작동적으로 연결된 각각의 적어도 하나의 텐던에 인장-응력을 가하는 것.

상기 적어도 하나의 시간 사이클은 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)이 각각의 텐던에 가해지며 이는 각각의 텐던에 각각의 낮은 인장 하중을 초래하는 적어도 하나의 저-하중 주기, 및 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)이 각각의 텐던에 가해지며 이는 각각의 텐던에 각각의 높은 인장 하중을 초래하는 적어도 하나의 고-하중 주기를 포함한다.

실시예에 따르면, 수술 기구(20)는 각각의 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)에 작동적으로 연결된 그리고 각각의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)에 작동적으로 연결 가능한 적어도 하나의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)를 더 포함한다.

구현 형태 옵션에서, 상기 적어도 하나의 전달 요소는 강성 요소이며, 상기 적어도 하나의 텐던은 인장 하중 하에서 변형 가능하다.

실시예에 따르면, 로봇 수술 시스템(1)은 전달 요소와 각각의 전동 액추에이터 사이에 개재된 멸균 배리어를 더 포함한다.

시스템의 구현 형태 옵션에 따르면, 수술 기구의 적어도 하나의 텐돈(31, 32, 33, 34, 35, 36)과 각각의 적어도 하나의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16) 간의 작동 연결은 분리 가능한 단일 측방향 구속 결합에 의해 결정된다.

실시예에 따르면, 로봇 수술 시스템(1)은 관절형 엔드-이펙터(40)에 설치되고 관절형 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도 중 하나 이상을 정확하고 사전 결정된 구성/자세로 록킹하도록 구성된 구속 요소(37)를 더 포함한다.

시스템의 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)은 복수의 권취된/편조된 중합체 섬유를 포함하거나 중합체 스트랜드이다.

시스템(1)의 다양한 가능한 실시예에 따르면, 제어 유닛은 본 방법의 이전에 예시된 방법의 실시예들 중 임의의 것에 따른 수술 기구를 조절하는 방법을 수행하기 위하여 로봇 시스템을 제어하도록 구성된다.

도 1 내지 도 20을 다시 참조하면, 본 방법 자체뿐만 아니라 비제한적인 예로서 본 방법의 일부 실시예에 관한 추가 세부 사항의 훨씬 더 나은 이해에 유용한, 본 발명의 방법이 적용되는 수술 기구의 추가 예시가 아래에 제공될 것이다.

이미 관찰된 바와 같이, 본 방법의 실시예에 따르면, 컨디셔닝 절차는 상기 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)과 관련된 수술 기구(20)의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)에 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 값과 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값을 교대로 적용함으로써 수술 기구(20)의 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)에 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 값과 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값을 교대로 적용한다. 위에서 언급된 바와 같이, 전동 액추에이터는 텐던에 직접 작용할 수 있거나 전달 요소를 개재시킴으로써 간접적으로 작용할 수 있다.

이러한 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)과 낮은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값은 상기 적어도 하나의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26) 상에 적어도 하나의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)에 의해 교대로 가해질 수 있다.

구현 형태 옵션에 따르면, 적어도 하나의 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)는 선형 액추에이터이다.

구현 형태 옵션에 따르면, 적어도 하나의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)는 예를 들어 도 9에서 보여지는 바와 같이 실질적으로 직선 경로(x-x)를 따라 이동하도록 맞춰진 피스톤과 같은 선형 전달 요소이다.

또 다른 구현 형태 옵션에 따르면, 적어도 하나의 액추에이터는 윈치와 같은 로터리 모터이다.

다른 구현 형태 옵션에 따르면, 적어도 하나의 전달 요소는 캠 및/또는 풀리와 같은 회전 전달 요소이다.

따라서 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36), 예를 들어 수술 기구(20)의 회전 조인트에 의해 작동되는 자유도(P, Y, G)(P=피치, Y=요(yaw), G=그립 또는 개방/폐쇄)가 다음 조건들 중 하나에 있을 때 상기 교대적인 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 값과 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값이 적용될 수 있다:

(i) 자유도가 스트로크 종단에 있음; 및/또는

(ⅱ) 자유도가 관절형 엔드-이펙터(40)에 접하는 캡(37)과 같은 구속 본체(37)에 의해 구속됨.

예를 들어 도 5 및 도 6의 시퀀스에서 도식적으로 보여지는 바와 같이, 컨디셔닝 절차의 실행을 용이하게 하기 위하여, (여기서 샤프트(27)를 따라 접어 넣을 수 있게 보여지는) 구속 본체(37)는 관절형 엔드-이펙터(40)에 설치되어 하나 이상의 자유도를 록킹할 수 있다 (보여지는 예에서, 피치(P)의 자유도는 록킹된다).

구현 형태 예에 따르면, 구속 본체(37)는 관절형 팁(40)을 사전 결정된 구성으로 일시적으로 록킹하도록 배열된다.

구속 본체(37)는 수술 기구(20)의 샤프트(27)를 따라 접어 넣어질 수 있다.

다양한 가능한 옵션에 따르면, 구속 본체(37)는 수술 기구(20)의 샤프트(27)를 따라 집어 넣어질 수 없는 플러그(37) 또는 캡(37)일 수 있으며, 예를 들어 관절형 엔드-이펙터(40))의 자유 종단에 대해 원위 방향으로 제거될 수 있다.

관절형 엔드-이펙터(40)는 바람직하게는 복수의 강성 요소 ("링크"(41, 42, 43, 44)로도 불림)를 포함한다.

이러한 링크들 중 적어도 일부, 예를 들어 도 12의 링크(42, 43, 44)는 한 쌍의 길항 텐던(31, 32; 33, 34; 35, 36)에 연결될 수 있다.

도 12에 도시된 실시예에서 보여지는 바와 같이, 한 쌍의 길항 텐던(31, 32)은 링크(42)에 기계적으로 연결되어 이러한 링크(42)를 피치 축(P)을 중심으로 링크(41)에 대해 이동시킬 수 있고, 여기서 링크(41)는 수술 기구(20)의 샤프트(27)와 일체로 보여지고 있으며; 또 다른 쌍의 길항 텐던(33, 34)은 (여기서는 자유 종단을 갖는 것으로 보여지는) 링크(43)에 기계적으로 연결되어 상기 링크(43)를 요(yaw) 축(Y)을 중심으로 링크(42)에 대해 이동시킬 수 있으며; 또 다른 쌍의 길항 텐던(35, 36)은 (여기서는 자유 종단을 갖는 것으로 보여지는) 링크(44)에 기계적으로 연결되어 상기 링크(44)를 요 축(Y)을 중심으로 링크(42)에 대해 이동시킬 수 있고; 요 축(Y)을 중심으로 하는 링크(43, 44)의 적절한 조인트 작동은 개방/폐쇄 또는 그립(G)의 자유도를 결정할 수 있다.

본 기술 분야의 숙련된 자는 관절형 엔드-이펙터(40)의 자유도뿐만 아니라 텐던과 링크의 구성이 본 발명의 범위 내에 남아 있으면서 도 12에서 보여지는 것과 다를 수 있다는 점을 인식할 것이다.

구현 형태 옵션에 따르면, 3개의 자유도 (예를 들어, 앞서 언급된 피치(P), 요(Y) 및 그립(G)의 자유도)를 작동시키도록 구성된, 수의 쌍 (31, 32), (33, 34), (35, 36)을 갖고 도면에 표시된 3개 쌍의 길항 텐던이 있다.

이러한 경우, 수술 기구(20)는 6개의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26) (예를 들어, 도 4에서 보여지는 바와 같이 6개의 피스톤), 즉 예를 들어 3개 쌍의 길항 전동 액추에이터(11, 12), (13, 14), (15, 16)와 협력하도록 의도된 3개 쌍의 길항 전달 요소(21, 22), (23, 24), (25, 26)를 포함할 수 있다. 도 4에서 보여지는 예에서, 각각의 전달 요소(21, 22), (23, 24), (25, 26)에 연결된 3개 쌍의 길항 텐던(31, 32), (33, 34), (35, 36)의 텐던의 예시적인 경로는 점선으로 도식적으로 보여지고 있으며, 그리고 예를 들어 텐던의 경로는 예를 들어 도 9에서 도식적으로 보여지는 바와 같이 다를 수 있으며 기준 요소들 사이에서 연장될 수 있다.

위에 이미 보여지는 바와 같이, 플라스틱 시트로서 만들어진 멸균 천 또는 직물 또는 부직포와 같은 기타 수술적으로 멸균된 천 재료와 같은 멸균 배리어(19)는 적어도 하나의 액추에이터와 적어도 하나의 전달 요소 사이에 개재될 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 교대적인 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 값과 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값을 상기 쌍의 길항 텐던(31, 32), (33, 34), (35, 36)과 관련된 적어도 하나의 전달 요소에 그리고 바람직하게는 상기 쌍의 길항 텐던(31, 32), (33, 34), (35, 36)과 각각 관련된 한 쌍의 길항 전달 요소(21, 22), (23, 24), (25, 26)에 적용시킴으로써, 컨디셔닝 절차는 적어도 상기 교대적인 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 값과 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값을 적어도 한 쌍의 길항적 텐던(31, 32), (33, 34), (35, 36)에 적용한다.

따라서 수술 기구(20)의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)에 의하여 작동되는 자유도(P, Y, G)(예를 들어, 피치의 회전 조인트, 요, 및/또는 그립)가 다음 조건들 중 하나에 있을 때 상기 교대적인 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 값과 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값은 적용될 수 있다:

(i) 자유도가 스트로크 종단에 있음; 및/또는

(ⅱ) 자유도가 수술 기구(20)의 관절형 엔드-이펙터(40)에 접하는 캡(37)과 같은 구속 본체(37)에 의해 구속됨.

(ⅲ) 상기 쌍의 길항 전달 요소(21, 22), (23, 24), (25, 26)를 동시에 작동시킴, 즉 상기 쌍의 길항 텐던의 양 텐던을 동시에 인장 하중 하에 둠.

실시예에 따르면, 컨디셔닝 절차는 6개의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 각각에 그리고 전체에 동시에 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 값과 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값을 주기적으로 그리고 교대로 적용하는 것을 포함한다.

컨디셔닝 절차는 조절된 텐던이 그립(G)의 자유도를 작동시키는 텐던인 그립 측면에서 최고의 정확성과 최적의 성능을 갖도록 조절된 수술 기구(20)로 마스터-슬레이브 원격작동이 시작되는 것을 허용한다는 점이 주목되어야 한다. 이는 작동 조건에 있을 때 슬레이브 수술 기구(20)의 관절형 팁(40)(또는 엔드-이펙터(40))의 현재 위치에 대한 세밀한 제어를 허용한다.

전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)에 의하여 전달 요소(21, 22, 3, 24, 25, 26)에 가해지는 힘(Fref)은 각각의 텐던(31, 32, 31, 32, 33, 34, 35, 36)에서의 인장 작용을 야기하며, 여기서 인장 작용의 일부를 소명시키는 가소성-탄성 신장 및/또는 이완 거동이 발생할 수 있지만 각각의 텐던에서의 인장 작용은 힘(Fref)와 실질적으로 동일한 수 있다.

적어도 하나의 텐던은 바람직하게는 비탄성적으로 변형 가능하지만, 이는 또한 탄성적으로 변형 가능할 수 있다.

바람직한 실시예에 따르면, 수술 기구(20)의 상기 적어도 하나의 텐던, 바람직하게는 모든 텐던은 중합체 재료로 만들어진다.

바람직하게는, 수술 기구(20)의 상기 적어도 하나의 텐던, 바람직하게는 모든 텐던은 권취된 및/또는 편조된 복수의 중합체 섬유를 포함하여 중합체 스트랜드를 형성한다.

실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 텐던은 복수의 고분자량 폴리에틸렌 섬유(HMWPE, UHMWPE)를 포함한다.

상기 적어도 하나의 텐던은 복수의 아라미드 섬유, 및/또는 폴리에스테르, 및/또는 액정 중합체(LCP), 및/또는 PBO(Zylon®), 및/또는 나일론 및/또는 고분자량 폴리에틸렌, 및/또는 전술한 것들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

구현 형태 옵션에 따르면, 상기 적어도 하나의 텐던은 금속성 스트랜드와 같은 금속성 재료로 만들어진다.

구현 형태 옵션에 따르면, 상기 적어도 하나의 텐던은 부분적으로 금속 재료로 그리고 부분적으로 중합체 재료로 만들어진다. 예를 들어, 상기 적어도 하나의 텐던은 금속 섬유와 중합체 섬유의 편조에 의해 형성될 수 있다.

실시예에 따르면, 예를 들어 적어도 하나의 로봇 매니퓰레이터(10)에 작동적으로 연결된, 로봇 시스템(1)의 전자 컨트롤러(9)는 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15)(예를 들어, 모터 피스톤)의 이동을 모니터링하도록 구성되며, 컨디셔닝 절차는 수술 기구(20)의 엔드-이펙터 또는 관절형 팁(40)의 자유도가 사전 결정된 구성, 예를 들어 관절형 팁의 링크들이 기구의 중심선 및/또는 각 자유도 범위의 중심선(r-r)을 따라 정렬되는 구성에 있을 때 액추에이터들을 각각의 전달 요소와 접촉시키는 것을 포함한다. 이러한 사전 결정된 조건은 관절형 팁(40)의 링크가 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)의 스트로크(x-x)와 정렬될 때일 수 있다.

컨디셔닝 절차는 적어도 하나의 텐던에 의해 작동되는 자유도가 사전 결정된 공지된 구성에 있다는 것을 반드시 예상하지 않는다는 점이 주목되어야 하며; 이러한 구성은 알려지지 않은 및/또는 임의의 구성일 수 있다.

일 실시예에 따르면, 컨디셔닝 절차는 다음 조건을 확인한다:

- 조건 A) 수술 기구(20)는 로봇 플랫폼에 정확하게 결합되어 있다 (예를 들어, 수술 기구는 로봇 매니퓰레이터(10)의 사전 결정된 포켓(28)에 수용되며, 여기서 로봇 매니퓰레이터는 상기 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)를 포함한다);

- 조건 B) 플러그(37) 또는 캡(37) 또는 구속 본체(37)는 엔드-이펙터 또는 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)이 팽팽하더라도, 즉 인장 하중 하에 있더라도 엔드-이펙터의 조인트를 록킹시키는 수술 기구(20)의 관절형 팁(40)에 인접하게 위치된다;

- 조건 C) 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)는, 예를 들어 멸균 배리어(19)를 통해 텐던 및/또는, 제공된 경우 각각의 전달 요소(21, 22, 23)와 접촉하고 있다.

이러한 조건 C)에 의하여 표현되는 접촉은 접촉력을 검출함으로써 확인 및/또는 검출될 수 있다.

위에서 이미 설명된 구현 형태 옵션에 따르면, 접촉력은 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)들의 각각과 관련된 하나 이상의 로드 셀(17, 18)(또는 하나 이상의 다른 힘 센서(17, 18))에 의해 검출된다.

다른 가능한 구현 형태 옵션에 따르면, 조건 C)는 예를 들어 정전 용량식 근접 센서에 의해, 또는 복귀 기전력의 측정에 의하여, 또는 BEMF 등과 같은 다른 형태의 접촉 감지에 의해 획득될 수 있다.

조건 A)는 접촉력을 검출함으로써 확인 및/또는 검출될 수 있다.

실시예에 따르면, 슬레이브 로봇 시스템(2)은, 바람직하게는 적어도 하나의 로봇 매니퓰레이터(10)에 속하는 힘 센서(17, 18)를 구비한 액추에이터를 포함한다.

실시예에 따르면, 로봇 시스템은 미세 수술 원격작동을 위한 로봇 시스템이며, 수술 기구는 미세 수술 기구이다.

알 수 있는 바와 같이, 이전에 표시된 본 발명의 목적은 위에서 상세히 개시된 특징들에 의해서 위에 설명된 방법에 의해 완전히 달성된다.

제안된 해결책에 의하여, 수술 기구의 자유도를 작동시키기 위해 적어도 하나의 텐던로부터의 회복 가능한 신장을 제거하거나 적어도 최소화하는 것이 가능하며, 텐던을 형성하는 재료와 관계없이 텐던에 적용되는 작동 작용의 정확한 전달을 얻는 것이 가능하다.

제안된 해결책에 의하여, 수술 기구의 자유도를 작동시키기 위해 적어도 하나의 텐던로부터의 섬유의 본질적인 구조로 인해 회복될 수 없는 영구적인 늘어남(신장)을 제거하거나 적어도 최소화하는 것이 가능하며, 텐던이 권취된 및/또는 편조된 중합체 섬유에 의해 형성되더라도 텐던에 적용되는 작동 작용의 정확한 전달을 얻는 것이 가능하다.

제안된 해결책에 의하여, 원격작동 단계를 시작하기 전에 그리고 로봇 수술의 수술 기구에 텐던을 장착한 후에 텐던의 거동을 안정화시키는 것 그리고 따라서 텐던의 길이를 안정화하는 것이 가능하다.

제안된 해결책에 의하여, 원격작동 중 마스터와 슬레이브 간의 운동학적 대응의 정확성이 개선된다.

제안된 해결책에 의하여, 작동 조건에 있을 때 텐던의 바람직하지 않은 늘어남/짧아짐으로 인한 움직임 손실이 방지되거나 적어도 최소로 감소된다.

제안된 해결책에 의하여, 수술 기구의 물리적 특징의 만족스러운 안정화가 제공된다.

제안된 해결책에 의하여, 수술 기구의 자유도에 대한 개선된 제어가 제공된다.

제안된 해결책에 의하여, 수술 기구에 장착되기 전에 텐던을 사전 조절하는 필요성이 방지되어 수술 기구가 로봇 플랫폼에 연결될 때 원격작동 단계를 수행하기 직전에 텐던의 조절을 수행하는 것을 허용하며 수술 기구의 자유도 제어의 정확성과 정밀도를 더 향상시킨다.

낮은 하중의 가해짐과 높은 하중의 가해짐을 각각 제공하는 조절 사이클의 제공에 의하여, 일정한 높은 하중을 가하는 것에 대하여 텐던의 조절을 더 빠르게 만드는 것이 가능하다.

인접한 조절 사이클 동안 가해지는 높은 하중(Fhigh)이 증가한다는 사실에 의하여, 이는 잔류 가소성을 갖고 있는 편조된 텐던에 과도한 응력을 가하지 않고 즉시 최대 하중에 도달하는 것을 허용하지만 대신 최대 하중에 서서히 도달하는 것을 허용하며, 따라서 상이한 증가 하중 레벨에서 안정시킴으로써 가소성을 제거하는 것을 허용하고 구조적 손상 또는 파손을 방지하는 것을 허용한다. 위의 내용은 다중 구성 요소 텐던-수술용 기구-전동 액추에이터 제품의 잔류 가소성을 고려하여 적용된다.

더욱이, 증가 단계는 최대 힘에서 동일한 사이클에 대해 동일한 또는 동등한 가소성 회복 레벨(변형)에 도달할 수 있지만, 감소된 시간에서는 제1 사이클에서 더 작은 레벨(Fhigh)에 도달해야 한다.

인접한 조절 사이클들 동안 가해지는 낮은 하중(Flow)이 실질적으로 일정하게 유지되고 텐던-전달-액추에이터 시스템의 정지 마찰보다 크다는 사실에 의하여, 이는 텐던의 임의의 가소성-탄성을 방지하는 것을 허용한다. 특히, 실제로 특히 편조 중합체 텐던이 인장 하중 하에 있지 않을 때, 그의 편조 구성 및 섬유들이 일반적으로 가벼운 또는 높은 불안정성 하에서 교차되는 생산 방법으로 인하여, 편조 중합체 텐던은 재료 또는 섬유 자체에서가 아니라, 이러한 섬유가 어떻게 구성되고 (코어 및 재킷)되고 각이 지고 ("편조 각도" 및 "씨날 밀도(picks-per-inches)-ppi"), 섹션에 위치 또는 결합되고 (이중 또는 단일), 많고 (n 개의 섬유) 그리고 크기인지 (데시텍스(dtex))에서 도출되는 추가 가소성과 순수한 구조적 탄성을 갖는다. 따라서 하중 또는 인장 하중 하에 있지 않을 때 또는 특히 최소한의 힘(Flow)도 받지 않을 때 이러한 섬유는 제조 방법 및 편조의 함수로서, 함께 편조된 섬유의 상대적인 재배열체로부터 도출되는 그의 가소성을 특유의 시상수로 회복한다. 이러한 시상수는 또한 매우 빠를 수 있으며, 이에 의하여 본 발명에서는 이러한 가소성 회복을 방지하기 위해 불안정한 단계에서도 힘(Flow)을 유지하는 것이 제안된다.

제안된 해결책에 의하여, 의료 또는 수술적 원격작동에 대하여, 실질적으로 충동적이거나 짧은 지속 시간의 임의의 경우 높은 하중(Fhigh)의 주기적 가해짐을 포함하는, 수술 기구의 중합체 작동 텐던을 조절하기 위한 절차를 수행하는 것이 가능하며, 유지 하중(Fhold)이 상대적으로 긴 지속 시간 동안 작동 텐던에 가해지고 높은 하중(Fhigh)의 가해짐 기간보다 더 긴 홀딩 절차가 이어질 수 있다.

우발적인 요구를 충족시키기 위해, 본 기술 분야의 숙련된 자는 위에서 설명된 방법의 실시예를 변경 및 조정할 수 있거나 다음 청구범위의 범위를 벗어나지 않고 요소를 기능적으로 동등한 다른 요소로 대체할 수 있다. 가능한 실시예에 속하는 것으로서 위에서 설명된 모든 특징은 설명된 다른 실시예와 관계없이 구현될 수 있다.

1: 원격작동 수술을 위한 로봇 시스템
2: 로봇 시스템 슬레이브 조립체
3: 마스터 콘솔
6: 컨트롤러, 즉 제어 유닛
10: 로봇 시스템 매니퓰레이터
11, 12, 13, 14, 15, 16: 매니퓰레이터의 전동 액추에이터
17, 18: 힘 센서 또는 로드 셀
19: 멸균 배리어
20: 수술 기구
21, 22, 23, 24, 25, 26: 수술 기구 전달 요소
27: 샤프트 또는 로드
28: 포켓
29: 수술 기구 백엔드 또는 수술 기구 전달 인터페이스 부분
31, 32, 33, 34, 35, 36: 텐던
37 : 구속 본체 또는 플러그 또는 캡
40: 수술 기구의 엔드-이펙터 장치, 또는 관절형 팁 또는 엔드-이펙터
41, 42, 43, 44: 관절형 엔드-이펙터 장치의 링크
x-x: 직선 방향
r-r: 중심선
P, Y, G: 관절형 팁의 자유도 (각각 피치, 요, 그립)
Fref: 가해진 힘
Flow: 낮은 힘 값, 또는 낮은 컨디셔닝 힘 값 또는 낮은 힘
Fhigh: 높은 힘 값, 또는 높은 컨디셔닝 힘 값 또는 높은 힘
Fhold: 홀딩력 값
n: 사이클 카운트 카운터
N: 사이클의 총 수
t: 가변 "시간"
T: 총 응력 패턴 시간
Raise cycle: 높임 사이클
Hold cycle: 유지 사이클

Claims (23)

1. 로봇 수술 시스템(1)의 수술 기구(20)를 조절하는 방법에 있어서,
   상기 수술 기구(20)는:
   - 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)를 갖는 관절형 엔드-이펙터(40);
   - 상기 로봇 수술 시스템(1)의 각각의 적어도 하나의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)에 작동적으로 연결 가능한 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)을 포함하며,
   적어도 하나의 텐던은 상기 적어도 하나의 전동 액추에이터 중 각각의 전동 액추에이터와 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도 모두에 작동적으로 연결 가능하게 되도록 상기 수술 기구(20)에 장착되며,
   적어도 하나의 텐던에 작동적으로 연결 가능한 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)는 적어도 하나의 각각의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 작용에 의해 기계적으로 작동되도록, 엑추에이터에 작동적으로 연결 가능한 상기 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)에 의하여 맞춰지며;
   상기 방법은:
   (i) 상기 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도를 록킹하는 것;
   (ⅱ) 적어도 하나의 시간 사이클에 따라, 인장 하중 하에서 응력이 가해질 각각의 적어도 하나의 텐던에 컨디셔닝 힘(Fref)을 가함으로써, 상기 적어도 하나의 록킹된 자유도에 작동적으로 연결된 각각의 적어도 하나의 텐던에 인장-응력을 가하는 것을 포함하며,
   상기 적어도 하나의 시간 사이클은:
   - 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)이 각각의 텐던에 가해지며 이는 각각의 텐던에 각각의 낮은 인장 하중을 초래하는 적어도 하나의 저-하중 주기; 및
   - 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)이 각각의 텐던에 가해지며 이는 각각의 텐던에 각각의 높은 인장 하중을 초래하는 적어도 하나의 고-하중 주기를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 방법은,
   -적어도 한 쌍의 길항 텐던(31, 32; 33, 34; 35, 36)에 인장-응력을 가하는 단계; 및
   - 상기 텐던 상의 하중 상태를 결정하기 위해 조정된 홀딩력(Fhold)을 상기 텐던에 가함으로써 상기 텐던을 인장 응력 상태로 유지시키는 단계를 더 포함하는 방법.
3. 제1항 및 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 록킹 단계는,
   - 록킹될 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)를 스트로크 종단으로 가져가는 것; 및
   - 관절형 엔드-이펙터(40)에 인접하는 구속 요소(37) -상기 구속 요소(37)는 관절형 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도 중 하나 이상을 정밀하고 사전 결정된 구성/자세로 록킹시키도록 구성됨-를 설치하는 것을 포함하며;
   상기 언록킹 단계는,
   - 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)를 비-스트로크 종단 위치에서 언록킹되게 하는 것; 및/또는
   - 상기 관절형 엔드-이펙터가 구속 요소(37)에 인접한 상태로부터 상기 관절형 엔드-이펙터(40)를 해제하는 것을 포함하는 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 수술 기구(20)는:
   - 상기 적어도 하나의 텐던을 포함하는 적어도 한 쌍의 길항 텐던(31, 32; 33, 34; 35, 36) -상기 길항 텐던 쌍은 그와 관련된 단지 하나의 자유도(P; Y; G)에서 작용하며, 따라서 길항 효과를 결정함-을 포함하며,
   상기 로봇 수술 시스템(1)은:
   - 상기 전동 액추에이터들 중 적어도 한 쌍의 길항 전동 액추에이터(11, 12; 13, 14; 15, 16) -상기 길항 전동 액추에이터 쌍의 각 요소는 상기 길항 텐던 쌍(31, 32; 33, 34; 35, 36)의 각각의 텐던과 관련됨-를 포함하고;
   -자유도를 록킹하는 단계는, 각각의 텐던을 동일한 당김 속도로 당기기 위해, 록킹될 자유도와 연관된 길항 텐던 쌍에 연결된 길항 전동 액추에이터들의 양쪽 모두를 동시에 작동시키는 것을 포함하며,
   -록킹된 자유도를 언록킹하는 단계는 언록킹될 자유도와 연관된 길항 텐던 쌍에 연결된 길항 전동 액추에이터들 중 적어도 하나, 바람직하게는 양쪽 모두를 정지시키는 것을 포함하는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 시간 사이클이 제공되며, 적어도 2개의 인접한 시간 사이클에서, 상기 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)의 각각의 값은 증가하는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 상기 시간 사이클이 제공되며, 적어도 2개의 인접한 시간 사이클에서, 상기 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)의 각각의 값은 일정하게 유지되는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수술 기구(20)는 복수의 텐던을 포함하며, 각각의 응력 패턴은 각 텐던에 적용되고, 상기 각각의 응력 패턴은 각각의 기준력(Fref), 그리고 높은 컨디셔닝 힘과 낮은 컨디셔닝 힘의 가해짐 사이클 및/주기의 각각의 지속 시간과 시퀀스에 의해 특징지어지며,
   상기 복수의 텐던 중 적어도 하나의 텐던의 응력 패턴은 다른 텐던의 응력 패턴과 다르며, 및/또는
   상기 컨디셔닝 힘(Fref)의 가해짐은 모든 텐던에서 동시에 발생하지 않고, 및/또는
   상기 컨디셔닝 힘(Fref)의 값들은 적어도 하나의 텐던 또는 상이한 텐던들 또는 상이한 쌍들의 길항 텐던에서 상이하며,
   예를 들어, 개방/폐쇄(G)의 자유도의 작동에 관련된 텐던(33, 34, 35, 36)에 가해지는 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 및/또는 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)의 값은 다른 텐던(31, 32)에 대한 것보다 더 크고, 및/또는
   예를 들어, 높은 컨디셔닝 힘과 낮은 컨디셔닝 힘 간의 편위(Fhigh-Flow)는 개방/폐쇄(G)의 자유도의 작동에 관련된 상기 텐던(33, 34, 35, 36)에 대해 더 큰 방법.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수술 기구(20)는 복수의 텐던을 포함하며, 각각의 응력 패턴은 각 텐던에 적용되고, 상기 각각의 응력 패턴은 각각의 기준력(Fref), 그리고 높은 컨디셔닝 힘과 낮은 컨디셔닝 힘의 가해짐 주기의 각각의 지속 시간 및 시퀀스 및/또는 사이클에 의해 특징지어지며,
   상기 응력 패턴은 모든 텐던에 대해 동일하며, 및/또는
   상기 컨디셔닝 힘(Fref)의 가해짐은 모든 텐던에서 동시에 발생하고, 및/또는
   상기 컨디셔닝 힘(Fref)의 값들은 모든 텐던에서 동일한 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 연속적인 저-하중 주기와 고-하중 주기 사이의 교대를 결정하기 위하여 복수의 N 시간 사이클이 제공되며, n번째 사이클의 저-하중 주기 동안에는 각각의 낮은 컨디셔닝 힘(Flow_n)이 가해지고, n번째 사이클의 고-하중 주기 동안에는 각각의 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh_n)이 가해지는 방법.
10. 제9항에 있어서, 상이한 시간 사이클의 상기 낮은 컨디셔닝 힘(Flow_n)은 동일한 사전 결정된 낮은 컨디셔닝 힘(Flow) 값에 대응하며, 상기 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh_n)은 최대 높은 힘(Fhigh_max) 값에 도달할 때까지, 점차적으로 증가하는 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh) 값에 대응하는 방법.
11. 제10항에 있어서, n번째 시간 사이클의 높은 컨디셔닝 힘 값은 다음 수학식에 따라 계산되는 방법.
    
    여기서 n은 현재 사이클이며, N은 총 사이클 수이고, Nc는 일정한 Fhigh에서의 사이클의 수이며, Fhigh_max는 설정 가능한 값임.
12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 제1 유지 지속 시간(T12)을 갖는 제1 유지 서브-단계에 더하여, 상기 제1 지속 시간(T1)은 제1 램프 지속 시간(T11)을 갖는 제1 램프 서브-단계를 포함하며, 따라서 상기 제1 유지 지속 시간(T12)과 제1 램프 지속 시간(T11)의 합은 상기 제1 지속 시간(T1)에 대응하며;
    - 제2 유지 지속 시간(T22)을 갖는 제2 유지 서브-단계에 더하여, 상기 제2 지속 시간(T2)은 제2 램프 지속 시간(T21)을 갖는 제2 램프 서브-단계를 포함하며, 따라서 상기 제2 유지 지속 시간(T22)과 제2 램프 지속 시간(T21)의 합은 상기 제2 지속 시간(T2)에 대응하고,
    상기 제1 유지 지속 시간(T12)은 제1 램프 지속 시간(T11)보다 크며, 상기 제2 유지 지속 시간(T22)은 제2 램프 지속 시간(T21)보다 크고,
    상기 제1 지속 시간(T1)은 0.2초 내지 30.0초의 범위 내에 있고, 상기 제2 지속 시간(T2)은 0.2초 내지 5.0초의 범위 내에 있는 방법.
13. 제12항 있어서, 상기 제1 지속 시간(T1)은 바람직하게는 1.0초 내지 3.0초의 범위 내이고, 상기 제2 지속 시간(T2)은 1.0초 내지 3.0초의 범위 내이며, 및/또는
    상기 제1 램프 지속 시간(T11)은 0.2 내지 10.0초의 범위 내이고, 상기 제2 램프 지속 시간(T21)은 0.2 내지 2.0초의 범위 내이며, 및/또는
    상기 제1 유지 지속 시간(T12)은 0.2 내지 20.0초의 범위 내이고, 상기 제2 유지 지속 시간(T22)은 0.2 내지 3.0초의 범위 내인 방법.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 임의의 경우에 텐던 상의 인장 응력을 결정하기 위하여, 상기 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 상기 수술 기구의 표면 상의 상기 텐던의 정적 미끄럼 마찰과 상기 수술 기구의 작동 및 전달 수단의 내부 마찰의 합에 의하여 주어진 마찰 값보다 큰 양의 값을 갖는 방법.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 0.2N 내지 3.0N 범위 내의 값을 가지며 상기 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)은 8.0N 내지 50.0N 범위 내의 값을 갖고, 그리고
    바람직하게는, 상기 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)은 1.0N 내지 3.0N 범위 내의 값을 가지며 상기 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)은 10.0N 내지 20.0N 범위 내의 값을 갖는 방법.
16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시간 사이클의 수(N)는 1 내지 30의 범위에 있거나, 바람직하게는 상기 시간 사이클의 수(N)는 1 내지 15의 범위에 있거나 10 미만이며, 또는 더 바람직하게는 상기 시간 사이클의 수(N)는 3 내지 8의 범위에 있는 방법.
17. 수술 기구(20), 적어도 하나의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16) 및 제어 유니트를 포함하는 로봇 수술 시스템(1)에 있어서:
    상기 수술 기구(20)는:
    - 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)를 갖는 관절형 엔드-이펙터(40);
    - 상기 로봇 수술 시스템(1)의 상기 적어도 하나의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16) 중 각각의 전동 액추에이터와 작동적으로 연결 가능한 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 텐던은 상기 각각의 전동 액추에이터 그리고 상기 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도 모두에 작동적으로 연결 가능하게 되도록 상기 수술 기구(20)에 장착되며,
    적어도 하나의 텐던에 작동적으로 연결 가능한 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G)는 적어도 하나의 각각의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)의 작용에 의해 기계적으로 작동되도록, 엑추에이터에 작동적으로 연결 가능한 상기 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)에 의하여 맞춰지며;
    상기 로봇 수술 시스템의 상기 제어 유닛은 다음의;
    (i) 상기 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도(P, Y, G) 중 적어도 하나의 자유도를 록킹하는 것;
    (ⅱ) 적어도 하나의 시간 사이클에 따라, 인장 하중 하에서 응력이 가해질 각각의 적어도 하나의 텐던에 컨디셔닝 힘(Fref)을 가함으로써, 상기 적어도 하나의 록킹된 자유도에 작동적으로 연결된 각각의 적어도 하나의 텐던에 인장-응력을 가하는 것의 수행을 제어하도록 구성되며:
    상기 적어도 하나의 시간 사이클은:
    - 낮은 컨디셔닝 힘(Flow)이 각각의 텐던에 가해지며 이는 각각의 텐던에 각각의 낮은 인장 하중을 초래하는 적어도 하나의 저-하중 주기; 및
    - 높은 컨디셔닝 힘(Fhigh)이 각각의 텐던에 가해지며 이는 각각의 텐던에 각각의 높은 인장 하중을 초래하는 적어도 하나의 고-하중 주기를 포함하는, 로봇 수술 시스템(1).
18. 제17항에 있어서, 상기 수술 기구(20)는 상기 텐던들 중 각각의 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)에 작동적으로 연결되고 각각의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16)에 작동적으로 연결 가능한 적어도 하나의 전달 요소(21, 22, 23, 24, 25, 26)를 더 포함하며, 바람직하게는 상기 적어도 하나의 전달 요소는 강성 요소이고 상기 적어도 하나의 텐던은 인장 하중 하에서 변형 가능한 로봇 수술 시스템(1).
19. 제18항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전달 요소와 각각의 적어도 하나의 전동 액추에이터 사이에 개재된 멸균 배리어를 더 포함하는 로봇 수술 시스템(1).
20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수술 기구의 상기 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)과 상기 각각의 적어도 하나의 전동 액추에이터(11, 12, 13, 14, 15, 16) 사이의 작동 연결은 분리 가능한 단일 측방향 구속 결합에 의하여 결정되는 로봇 수술 시스템(1).
21. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 수술 시스템은 상기 관절형 엔드-이펙터(40)에 설치된 구속 요소(37)를 더 포함하며, 상기 구속 요소(37)는 상기 관절형 엔드-이펙터(40)의 상기 적어도 하나의 자유도 중 하나 이상을 정확하고 사전 결정된 구성/자세로 록킹시키도록 구성된 로봇 수술 시스템(1).
22. 제17항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수술 기구의 상기 적어도 하나의 텐던(31, 32, 33, 34, 35, 36)은 복수의 권취된/편조된 중합체 섬유를 포함하거나 중합체 스트랜드인 로봇 수술 시스템(1).
23. 제17항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 수술 기구 컨디셔닝 방법을 수행하기 위해 상기 로봇 시스템을 제어하도록 구성된 로봇 수술 시스템(1).