NULL SPACE CONTROL FOR END EFFECTOR JOINTS OF A ROB OTIC INSTRUMENT  FIELD  [0001]      This disclosure relates to control of a surgical rob otic tool with one or  more actuators.   BACKGROUND  [0002]      Surgical robotic systems give an operator or user, s uch as an operating  surgeon, the ability to perform one or more actions� �of a surgical procedure. In the  surgical robotic system, a surgical tool or instrumen t, such as an endoscope, clamps,  cutting tools, spreaders, needles, energy emitters, et c., is mechanically coupled to a  robot joint, so that movement or actuation of the r obot joint directly causes a rotation,  pivoting, or linear movement of a part of the tool.  Once the tool is attached to (e.g., in  contact with) a tool driver in the arm, operator co mmands may cause movements and  activate functions of the attached tool.  [0003]      Robot joints are driven in a variety of techniques.� �In many examples, each  degree of freedom corresponds to a joint and corresp onding actuator and motor. Some  joints are directly driven by a drive train such th at a single motor drives the joint in two  directions. In this example, there is a direct corre lation between motor position and  joint position. For any given motor position, there  is only one corresponding joint  position.   [0004]      Other drive techniques may involve multiple motors to  drive a joint. In this  example, the motors may cooperate to provide a certa in joint position. That is, there are  multiple possible positions for the two motors that  cooperate to provide the desired  joint position. Additional benefits may be realized b y selecting from among the multiple  possible motor positions.  SUMMARY  [0005]      Disclosed herein is a robotically‐assisted surgical  electro‐mechanical  system designed for surgeons to perform minimally‐in vasive surgery. A suite of  compatible tools can be attached/detached from an ins trument driver mounted to the  distal end of a robotic arm, enabling the surgeon t o perform various surgical tasks. The  instrument drivers can provide intracorporeal access t o the surgical site, mechanical  actuation of compatible tools through a sterile inter face, and communication with  compatible tools through a sterile interface and user  touchpoints.   [0006]      One example robotic method includes providing a redun dant degree of  freedom (DoF) for an end effector joint of one DoF� �by driving the joint with two  actuators, calculating a position displacement of the� �joint to effect a desired end  effector movement in response to an input command, c alculating a first movement of  the two actuators based on the position displacement� �of the joint and a second  movement of the two actuators based on a second con trol objective in a null space  corresponding to the redundant DoF, and driving the  joint according to the first  movement and the second movement to effect the desir ed end effector movement  while accomplishing the second control objective in t he null space.  [0007]      One example apparatus to provide a control objective� �using a null space of  a redundant degree of freedom of a surgical tool in cludes a tool driver including a  plurality of actuators providing a redundant degree o f freedom (DoF) for an end effector  joint of one DoF and one or more processors. The o ne or more processors are  configured to provide a redundant degree of freedom  (DoF) for an end effector joint of  one DoF by driving the joint with two actuators, ca lculate a position displacement of the  joint to effect a desired end effector movement in  response to an input command,  calculate a first movement of the two actuators base d on the position displacement of  the joint and a second movement of the two actuator s based on a second control  objective in a null space corresponding to the redun dant DoF, and generate a joint  command for the joint according to the first movemen t and the second movement to  effect the desired end effector movement while accomp lishing the second control  objective in the null space.  [0008]      One example non‐transitory computer readable medium  including  instructions to cause one or more processors to perf orm identifying a redundant degree  of freedom (DoF) for an end effector joint of one  DoF by driving the joint with a plurality  of actuators, calculating a position displacement of  the joint to effect a desired end  effector movement in response to an input command, c alculating a first movement of  the two actuators based on the position displacement� �of the joint and a second  movement of the two actuators based on a second con trol objective in a null space  corresponding to the redundant DoF, and driving the  joint according to the first  movement and the second movement to effect the desir ed end effector movement  while accomplishing the second control objective in t he null space.  BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS  [0009]      FIG. 1 illustrates an example operating room environm ent including a  surgical robotic system.  [0010]      FIG. 2 illustrates an example surgical tool.  [0011]      FIG. 3 illustrates a mapping for the tool driver to  the surgical tool.  [0012]      FIG. 4 illustrates a view of a drive system for th e surgical tool.  [0013]      FIG. 5 illustrates another view of a drive system f or the surgical tool.  [0014]      FIG. 6 illustrates a firing subsystem of the drive  system for the surgical  tool.  [0015]      FIG. 7 illustrates an articulation subsystem of the  drive system for the  surgical tool.  [0016]      FIG. 8 illustrates a top down view of the articulat ion subsystem.  [0017]      FIG. 9 illustrates a roll subsystem of the drive sy stem for the surgical tool.  [0018]        [0019]      FIG. 10 illustrates a closure subsystem of the drive  system for the surgical  tool.  [0020]      FIG. 11 illustrates a manual knob for the closure s ubsystem.  [0021]      FIG. 12 illustrates a controller for the tool driver  and/or surgical tool.  [0022]      FIG. 13 illustrates a representation of the redundanc y of the articulation  joint.  [0023]      FIG. 14 illustrates a representation of the redundanc y of the closure joint.  [0024]      FIG. 15 illustrates an example control objective usin g the null space of the  articulation subsystem.    [0025]      FIG. 16 illustrates a flow chart for an embodiment  of the control system.  DETAILED DESCRIPTION  [0026]      The following embodiments relate to control systems f or an endoscopic  surgical instrument. Endoscopic surgical instruments ty pically include a long, thin tube  that is inserted directly into the body to observe  or otherwise perform a task on an  internal organ or tissue. Endoscopic surgical instrume nts may be inserted through an  incision or other opening of the body such as the  mouth or anus. Endoscopic surgical  instruments may be suitable for precise placement of� �a distal end effector at a desired  surgical site through a cannula. These distal end ef fectors engage the tissue in a number  of ways to achieve a diagnostic or therapeutic effec t (e.g., endocutter, grasper, cutter,  staplers, clip applier, access device, drug/gene thera py delivery device, and energy  device using ultrasound, radio frequency (RF) treatmen t, lasers, or others).  [0027]      As discussed in more detail below, the endoscopic in strument may include  multiple joints, with at least one joint having a r edundant degree of freedom. The  redundant degree of freedom means that the number of  motors or actuators for the  joint is greater than the number of axes for the j oint. In most scenarios, the number of  axes for a joint is one. For a joint without a re dundant degree of freedom, there may be  a direct (1:1) relationship or other linear relations hip between the motor position and  the joint position. However, for a joint with a red undant degree of freedom, there is  more than one position for the motors or actuators  that provides any given joint  position.   [0028]      A relationship for positions of the motors or actuat ors and the joint  position may be described algebraically. A solution o f the relationship is provided by the  null space. The null space defines the possibilities� �for the positions of the motors or  actuators while still maintaining the desired joint p osition. Within this null space, the  positions of the motors or actuators can be changed� �to optimize another control  objective. The following control systems select positi ons of the motors or actuators  within the null space so that both the desired posi tion of the joint and at least one  additional control objective is achieved.  [0029]      For example, the following embodiments described appar atus and  methods for null space control for a surgical tool� �s articulation joint and/or closure joint.  In the case of the articulation joint, a minimum am ount of tension is maintained for the  articulation motors to prevent slack in the joint mo tion and maintain a prescribed level  of pre‐tension throughout the total use of the sur gical  instrument. Thus, the additional  control objective achieved is the prescribed level of  pre‐tension. The prescribed level of  pre‐tension is maintained while also providing the  desired joint position.   [0030]      In the case of the closure joint, the system guaran tees two closure motors  could help each other to deliver large amount of re quired joint level torque. Thus, the  additional control objective achieved is the large am ount of joint torque. The joint  torque is maintained while also providing the desired  joint position.  [0031]      FIG. 1 is a diagram illustrating an example operatin g room environment  with a surgical robotic system 100. As shown in FIG . 1, the surgical robotic system 100  comprises a user console 110, a control tower 130,  and a surgical robot 120 having one  or more surgical robotic arms 122 mounted on a surg ical platform 124 (e.g., a table or a  bed etc.), where surgical tools with end effectors a re attached to the distal ends of the  robotic arms 122 for executing a surgical procedure.� �The robotic arms 122 are shown as  table‐mounted, but other configurations, the robotic� �arms may be mounted in a cart, a  ceiling, a sidewall, or other suitable support surfac es.  [0032]      Generally, a user, such as a surgeon or other opera tor, may be seated at  the user console 110 to remotely manipulate the robo tic arms 122 and/or surgical  instruments (e.g., teleoperation). The user console 11 0 may be located in the same  operation room as the robotic system 100, as shown  in FIG. 1. In other environments,  the user console 110 may be located in an adjacent� �or nearby room, or teleoperated  from a remote location in a different building, city , or country. The user console 110 may  comprise a seat 112, pedals 114, one or more handhe ld user interface devices (UIDs)  116, and an open display 118 configured to display,� �for example, a view of the surgical  site inside a patient. As shown in the exemplary us er console 110, a surgeon sitting in  the seat 112 and viewing the open display 118 may  manipulate the pedals 114 and/or  handheld user interface devices 116 to remotely contr ol robotic arms 122 and/or  surgical instruments mounted to the distal ends of t he arms 122.  [0033]      In some variations, a user may also operate the sur gical robotic system  100 in an “over the bed” (OTB) mode, in which  the user is at the patient’s side and  simultaneously manipulating a robotically‐driven tool/ end effector attached thereto  (e.g., with a handheld user interface device 116 hel d in one hand) and a manual  laparoscopic tool. For example, the user’s left han d may be manipulating a handheld  user interface device 116 to control a robotic surgi cal component, while the user’s right  hand may be manipulating a manual laparoscopic tool.� �Thus, in these variations, the  user may perform both robotic‐assisted minimally inv asive surgery (MIS) and manual  laparoscopic surgery on a patient.  [0034]      An end effector may be configured to execute a surg ical operation such as  cutting, grasping, poking, or energy emission. The su rgical tool may be manipulated  manually, robotically, or both, during the surgery. F or example, the surgical tool may be  a tool used to enter, view, or manipulate an intern al anatomy of the patient. In an  embodiment, the surgical tool is a grasper that can� �grasp tissue of the patient. The  surgical tool may be controlled manually, directly by  a hand of a bedside operator or it  may be controlled robotically, via sending electronic� �commands to actuate movement.  [0035]      During an exemplary procedure or surgery, the patient  is prepped and  draped in a sterile fashion to achieve anesthesia. I nitial access to the surgical site may be  performed manually with the robotic system 100 in a� �stowed configuration or  withdrawn configuration to facilitate access to the s urgical site. Once the access is  completed, initial positioning and/or preparation of t he robotic system may be  performed. During the procedure, a surgeon in the us er console 110 may utilize the  pedals 114 and/or user interface devices 116 to mani pulate various end effectors and/or  imaging systems to perform the surgery. Manual assist ance may also be provided at the  procedure table by sterile‐gowned personnel, who may  perform tasks including but not  limited to, retracting tissues, or performing manual  repositioning or tool exchange  involving one or more robotic arms 122. Nonsterile p ersonnel may also be present to  assist the surgeon at the user console 110. When th e procedure or surgery is completed,  the robotic system 100 and/or user console 110 may  be configured or set in a state to  facilitate one or more post‐operative procedures, in cluding but not limited to, robotic  system 100 cleaning and/or sterilization, and/or healt hcare record entry or printout,  whether electronic or hard copy, such as via the us er console 110.  [0036]      In some aspects, the communication between the surgic al robot 120 and  the user console 110 may be through the control tow er 130, which may translate user  input from the user console 110 to robotic control  commands and transmit the control  commands to the surgical robot 120. The control towe r 130 may also transmit status  and feedback from the robot 120 back to the user c onsole 110. The connections  between the surgical robot 120, the user console 110  and the control tower 130 may be  via wired and/or wireless connections, and may be pr oprietary and/or performed using  any of a variety of data communication protocols. An y wired connections may be  optionally built into the floor and/or walls or ceil ing of the operating room. The surgical  robotic system 100 may provide video output to one  or more displays, including displays  within the operating room, as well as remote display s accessible via the Internet or  other networks. The video output or feed may also b e encrypted to ensure privacy and  all or portions of the video output may be saved t o a server or electronic healthcare  record system.  [0037]      Prior to initiating surgery with the surgical robotic  system, the surgical  team can perform the preoperative setup. During the  preoperative setup, the main  components of the surgical robotic system (table 124� �and robotic arms 122, control  tower 130, and user console 110) are positioned in  the operating room, connected, and  powered on. The surgical platform 124 and robotic ar ms 122 may be in a fully‐stowed  configuration with the arms 122 under the surgical p latform 124 for storage and/or  transportation purposes. The surgical team can extend� �the arms from their stowed  position for sterile draping.  [0038]      After draping, the arms 122 can be partially retract ed until needed for use.  A number of conventional laparoscopic steps may be p erformed including trocar  placement and installation. For example, each sleeve  can be inserted with the aid of an  obturator, into a small incision and through the bod y wall. The sleeve and obturator  allow optical entry for visualization of tissue layer s during insertion to minimize risk of  injury during placement. The endoscope is typically p laced first to provide hand‐held  camera visualization for placement of other trocars.  [0039]      After insufflation, if required, manual instruments ca n be inserted through  the sleeve to perform any laparoscopic steps by hand . Next, the surgical team may  position the robotic arms 122 over the patient and  attach each arm 122 to its  corresponding sleeve. The surgical robotic system 100� �has the capability to uniquely  identify each tool (endoscope and surgical instruments ) as soon as it is attached and  display the tool type and arm location on the open� �or immersive display 118 at the user  console 110 and the touchscreen display on the contr ol tower 130. The corresponding  tool functions are enabled and can be activated usin g the master UIDs 116 and foot  pedals 114. The patient‐side assistant can attach a nd detach the tools, as required,  throughout the procedure. The surgeon seated at the  user console 110 can begin to  perform surgery using the tools controlled by two ma ster UIDs 116 and foot pedals 114.  The system translates the surgeon’s hand, wrist, an d finger movements through the  master UIDs 116 into precise real‐time movements of  the surgical tools. Therefore, the  system constantly monitors every surgical maneuver of� �the surgeon and pauses  instrument movement if the system is unable to preci sely mirror the surgeon's hand  motions. In case the endoscope is moved from one ar m to another during surgery, the  system can adjust the master UIDs 116 for instrument  alignment and continue  instrument control and motion. The foot pedals 114 m ay be used to activate various  system modes, such as endoscope control and various  instrument functions including  monopolar and bipolar cautery, without involving surge on's hands removed from the  master UIDs 116.  [0040]      The surgical platform 124 can be repositioned intraop eratively. For safety  reasons, all tooltips should be in view and under a ctive control by the surgeon at the  user console 110. Instruments that are not under act ive surgeon control are removed,  and the table feet are locked. During table motion,� �the integrated robotic arms 122 may  passively follow the table movements. Audio and visua l cues can be used to guide the  surgery team during table motion. Audio cues may inc lude tones and voice prompts.  Visual messaging on the displays at the user console  110 and control tower 130 can  inform the surgical team of the table motion status.   [0041]      FIG. 2 illustrates an example surgical tool assembly� �200. The surgical tool  assembly 200 includes a surgical tool 240 to a tool  driver 230. The surgical tool 240 is  connected to end effector 222 via shaft 233. Additio nal, different, or fewer components  may be included.  [0042]      The surgical tool assembly 200 may be an endoscopic� �surgical instrument.  The surgical tool assembly 200 may be an endocutter.  An endocutter may be configured  to divide and seal tissue. Put another way, an endo cutter may be configured to cut and  staple tissue with motion provided by an articulation  joint. The endocutter may be used  to cut and staple tissue in a variety of surgical  procedures, including bariatric, thoracic,  colorectal, gynecologic, urologic, and general surgery.  Common clinical use scenarios  include reshaping organs, the removal or repair of o rgans, tissue fixation, dissection, or  the creation of anastomoses (or any combination of t hese). FIG. 2 is an illustration of a  subsystem or a part of the surgical robotic system  100, for detecting engagement of a  surgical tool 240 to a tool driver 230 of a surgic al robotic arm 122. The surgical robotic  arm 122 may be one of the surgical robotic arms of  surgical robotic system 100  illustrated and discussed with respect to FIG. 1. Th e control unit 210 may be part of for  example the control tower in FIG. 1. As discussed i n more detail herein, the engagement  may be detected by control unit 210 based on one o r more rotary motor operating  parameters of one or more actuators (e.g., actuator  238‐j) in the tool driver 230.  [0043]      There is a tool driver 230 to which different surgi cal tools (e.g., surgical  tool 240, as well as other detachable surgical tools  for rotation of an endoscope camera,  pivoting of a grasper jaw, or translation of a need le) may be selectively attached (one at  a time.) This may be done by for example a human  user holding the housing of the  surgical tool 240 in her hand and moving the latter  in the direction of arrow 280 shown  until the outside surface of the surgical tool 240  in which there are one or more tool  disks (e.g., tool disk 244‐i described below) comes  into contact with the outside surface  of the tool driver 230 in which there are one or  more drive disks (e.g., drive disk 234‐j  described below). The one or more tool disks and/or� �one or more drive disks may be  implemented by pucks, which may be formed of plastic  or another durable material. In  the example shown, the tool driver 230 is a segment  of the surgical robotic arm 122 at a  distal end portion of the surgical robotic arm 122.� �A proximal end portion of the arm is  secured to a surgical robotic platform, such as a s urgical table that shown in FIG. 1  described above.  [0044]      The control system is described in detail with respe ct to FIG. 12 below. By  of introduction to the control system, the control s ystem of FIG. 12 includes a control  unit 210 configured to control motion of the various  motorized joints in the surgical  robotic arm 122 (including the drive disks 234) thro ugh which operation of end effector  222 (its position and orientation as well as its su rgical function such as opening, closing,  cutting, applying pressure, etc.) which mimics that o f a user input device is achieved.  This is achieved via a mechanical transmission in th e surgical tool 240, when the surgical  tool 240 has been engaged to transfer force or torq ue from the tool driver 230. The  control unit 210 may be implemented as a programmed� �processor, for example as part  of the control tower 130 of FIG. 1. It may respond  to one or more user commands  received via a local or remote user input (e.g., jo ystick, touch control, wearable device,  or other user input device communicating via console� �computer system.) Alternatively,  the control unit 210 may respond to one or more au tonomous commands or controls  (e.g., received form a trained surgical machine learn ing model that is being executed by  the control unit 210 or by the console computer sys tem), or a combination thereof. The  commands dictate the movement of robotic arm 122 and  operation of its attached end  effector 222.  [0045]      An end effector 222 may be any surgical instruments,  such as jaws, a  cutting tool, an endoscope, spreader, implant tool, s tapler, etc. FIG. 2 includes an  endocutter having a combination of two or more of t hese instruments such as a cutting  tool, jaws, and stapler. Different surgical tools eac h having different end effectors can be  selectively attached (one at a time) to robotic arm� �122 for use during a surgical or other  medical procedure.   [0046]      The robotic arm includes a tool driver 230, in whic h there are one or more  actuators, such as actuator 238‐j. Each actuator ma y be a linear or rotary actuator that  has one or more respective electric motors (e.g., a� �brushless permanent magnet motor)  whose drive shaft may be coupled to a respective dr ive disk 234‐j through a transmission  (e.g., a gear train that achieves a given gear redu ction ratio). The tool driver 230 includes  one or more drive disks 234 that may be arranged o n a planar or flat surface of the tool  driver 230, wherein the figure shows several such dr ive disks that are arranged on the  same plane of the flat surface. Each drive disk (e. g., drive disk 234‐j) is exposed on the  outside surface of the tool driver 230 and is desig ned to mechanically engage (e.g., to  securely fasten via snap, friction, or other mating  features) a mating tool disk 244‐j of  the surgical tool 240, to enable direct torque trans fer between the two. This may take  place once for example a planar or flat surface of� �the surgical tool 240 and  corresponding or mating planar or flat surface of th e tool driver 230 are brought in  contact with one another.  [0047]      Furthermore, a motor driver circuit (for example, ins talled in the tool  driver 230 or elsewhere in the surgical robotic arm� �122) is electrically coupled to the  input drive terminals of a constituent motor of one� �or more of the actuators 238. The  motor driver circuit manipulates the electrical power� �drawn by the motor in order to  regulate for example the speed of the motor or its� �torque, in accordance with a motor  driver circuit input, which can be set or controlled  by control unit 210, which results in  the powered rotation of the associated drive disk (e .g., drive disk 234‐j).  [0048]      When the mating drive disk 234‐j is mechanically e ngaged to a respective  tool disk 244‐j, the powered rotation of the drive  disk 234‐j causes the tool disk 244‐j to  rotate, e.g., the two disks may rotate as one, ther eby imparting motion on, for example,  linkages, gears, cables, chains, or other transmission  devices within the surgical tool 240  for controlling the movement and operation of the en d effector 222 which may be  mechanically coupled to the transmission device.  [0049]      Different surgical tools may have different numbers o f tool disks based on  the types of movements and the number of degrees of  freedom in which the  movements are performed by their end effectors, such� �as rotation, articulation,  opening, closing, extension, retraction, applying press ure, etc.   [0050]      Furthermore, within the surgical tool 240, more than� �one tool disk 244  may contribute to a single motion of the end effect or 222 to achieve goals such as load  sharing by two or more motors that are driving the� �mating drive disks 234, respectively.  In another aspect, within the tool driver 230, there  may be two or more motors whose  drive shafts are coupled (via a transmission) to rot ate the same output shaft (or drive  disk 234), to share a load.   [0051]      In yet another aspect, within the surgical tool 240,  there may be a  transmission which translates torque from two drive d isks 234 (via respective tool disks  244) for performing complementary actions in the same  degree of freedom, e.g., a first  drive disk 234‐j rotates a drum within the housing  of the surgical tool 240 to take in one  end of a rod, and a second drive disk 234‐i rota tes another drum within the housing of  the surgical tool 240 to take in the other end of� �the rod. As another example, the  extension and the shortening of an end effector alon g a single axis may be achieved  using two tool disks 234‐i, 234‐j, one to perfor m the extension and another to perform  the retraction. This is in contrast to an effector  that also moves in one degree of  freedom (e.g., extension and shortening longitudinally� �along a single axis of movement)  but that only needs a single tool disk to control  its full range of movement. As another  example, an effector that moves in multiple degrees  of freedom (e.g., such as a wristed  movement, movement along multiple axes, activation of� �an energy emitter in addition  to end effector movement, etc.) may necessitate the  use of several tool disks (each  being engaged to a respective drive disk). In anothe r type of surgical tool 240, a single  tool disk 244 is sufficient to perform both extensio n and retraction motions, via direct  input (e.g., gears). As another example, in the case  of the end effector 222 being jaws,  two or more tool disks 244 may cooperatively control  the motion of the jaws, for load  sharing, as discussed in greater detail herein.  [0052]      In yet another aspect, within the surgical tool 240,  there may be a  transmission which translates torque from two drive d isks 234 (via respective tool disks  244) for performing complimentary actions in the same  degree of freedom, e.g., a first  drive disk 234‐i rotates a drum within the housing  of the surgical tool 240 to take in one  end of a cable, and a second drive disk 234‐j ro tates another drum within the housing of  the surgical tool 240 to take in the other end of� �the cable. As another example, the  extension and the shortening of an end effector alon g a single axis may be achieved  using two tool disks 234‐i, 234‐j, one to perfor m the extension and another to perform  the retraction, for example via different cables. Thi s is in contrast to an effector that also  moves in one degree of freedom (e.g., extension and� �shortening longitudinally along a  single axis of movement) but that only needs a sing le tool disk to control its full range of  movement. As another example, an effector that moves� �in multiple degrees of freedom  (e.g., such as a wristed movement, movement along mu ltiple axes, activation of an  energy emitter in addition to end effector movement,� �etc.) may necessitate the use of  several tool disks (each being engaged to a respecti ve drive disk). In another type of  surgical tool 240, a single tool disk 244 is suffic ient to perform both extension and  retraction motions, via direct input (e.g., gears). A s another example, in the case of the  end effector 246 being jaws, two or more tool disks  244 may cooperatively control the  motion of the jaws, for load sharing, as discussed  in greater detail herein.  [0053]      FIG. 3 illustrates a mapping for the tool driver 23 0 to the surgical tool 240.  FIG. 3 illustrates rotary device assignments or mappi ng for tool disks R1‐R6. In this  example, tool disk R1 is assigned to a cutting inst rument such as a knife. As the tool disk  R1 is moved in one direction (e.g., clockwise) the  cutting instrument advances, and as  the tool disk R1 is moved in a second direction (e .g., counterclockwise) the cutting blade  retracts.   [0054]      Tool disks R2 and R4 are assigned to the articulati on joint. The tool disks  R2 and R4 may be connected to the end effector 222  in an antagonistic pairs, that is,  when one cable of the antagonistic pair is actuated� �or tensioned, while the other cable is  loosened, the jaw will rotate in one direction. When  only the other cable is tensioned,  the jaw will rotate in an opposite direction. One d irection (e.g., clockwise) corresponds  to articulation of the end effector 222 to the left , and the other direction (e.g.,  counterclockwise) corresponds to the articulation of t he end effector to the right.  Articulation may be a change in orientation of the  end effector 222 at an axis transverse  to the longitudinal axis of the shaft of the instru ment. This articulated positioning  permits the clinician to more easily engage tissue i n some instances. In addition,  articulated positioning advantageously allows an endosc ope to be positioned behind the  end effector without being blocked by the instrument� �shaft.  [0055]      Tool disk R3 is mapped to the roll axis of the en d effector. The tool disk R3  may be coupled to one or more gears that drive the  wrist to rotate about the roll axis.  The rotation of the tool disk R1 in a first direct ion with respect to the plane of the tool  disks  (e.g., clockwise) may cause rotation of the  roll axis of the end effector in the same  direction (e.g., clockwise) and rotation of the tool� �disk R1 in a second direction with  respect to the plane of the tool disks  (e.g., cou nter clockwise) may cause rotation of the  roll axis of the end effector in the same direction  (e.g., counter clockwise).  [0056]      Tool disks R5 and R6 are assigned to the closure d evice or jaw. For  example, the one of the opposing jaws may be assign ed to tool disk R5 and tool disk R6  operation in one direction for opening the jaw (i.e. , increasing the angle between the  opposing jaws) and another direction for closing the jaw (i.e., decreasing the angle  between the opposing jaws).  [0057]      In some embodiments, when surgical tool 240 is first  attached to or  installed on tool driver 230 such that the tool dis ks are brought substantially into  coplanar and coaxial alignment with corresponding driv e disks (though the tool and  drive disks are perhaps not yet successfully engaged) , control unit 210 initially detects  the type of the surgical tool 240. In one embodimen t, surgical tool 240 has an  information storage unit 242, such as a solid state� �memory, radio frequency  identification (RFID) tag, bar code (including two‐d imensional or matrix barcodes), etc.,  that identifies its tool or end effector information,  such as one or more of identification  of tool or end effector type, unique tool or end e ffector ID, number of tool disks used,  location of those tool disks being used (e.g., from� �a total of six possible tool disks 244‐e,  f, g, h, i, j), type of transmission for the tool� �disks (e.g., direct drive, cable driven, etc.),  what motion or actuation a tool disk imparts on the  end effector, one or more tool  calibration values (e.g., a rotational position of th e tool disk as determined during factor  testing/assembly of the tool), whether motion of the� �end effector is constrained by a  maximum or minimum movement, as well as other tool  attributes. In one embodiment,  the information storage unit 242 identifies minimal i nformation, such as a tool ID, which  control unit 210 may use to perform a lookup of th e various tool attributes.  [0058]      The tool driver 230 may include a communication inte rface 232 (e.g., a  memory writer, a near field communications, near fiel d communication (NFC),  transceiver, RFID scanner, barcode reader, etc.) to r ead the information from the  information storage unit 242 and pass the information  to control unit 210. Furthermore,  in some embodiments, there may be more than one inf ormation storage unit in surgical  tool 240, such as one information storage unit assoc iated with each tool disk 244. In this  embodiment, tool driver 230 may also include a corre sponding sensor for each possible  information storage unit that would be present in a� �given tool.  [0059]      After surgical tool 240 is attached with tool driver  230, such that tool disks  are brought into alignment and are superimposed on c orresponding drive disks  (although not necessarily mechanically engaged), and a fter the tool disk information is  obtained, e.g., read by control unit 210, the contro l unit 210 performs an engagement  process to detect when all of the tool disks that  are expected to be attached to  respective drive disks are mechanically engaged with  their respective drive disks (e.g.,  their mechanical engagement has been achieved, or the  tool driver 230 is now deemed  engaged with the tool). That is, attaching the surgi cal tool 240 with the tool driver 230  does not necessarily ensure the proper mating needed� �for mechanical engagement of  tool disks with corresponding drive disks (e.g., due� �to misalignment of mating features).  The engagement process may include activating one or� �more motors of an actuator  (e.g., actuator 238‐j) that drives a corresponding  drive disk 234‐j. Then, based on one or  more monitored motor operating parameters of the actu ator 238‐j, while the latter is  driving the drive disk 234‐j, the mechanical engage ment of the tool disk 244‐i with a  drive disk 234‐j can be detected. This process may  be repeated for every drive disk 234  (of the tool driver 230) that is expected to be cu rrently attached to a respective tool disk  244 (e.g., as determined based on the tool disk inf ormation obtained for the particular  surgical tool 240 that is currently attached.)  [0060]      Upon detecting that a particular type of surgical to ol 240 has been  attached with the tool driver 230, the control unit� �210 activates one or more actuators  (e.g., motors) of the tool driver 230 that have bee n previously associated with that type  of surgical tool 240. In some embodiments, each actu ator that is associated with a  corresponding drive disk 234 of surgical tool 240 ma y be activated simultaneously,  serially, or a combination of simultaneous and serial  activation.   [0061]      FIGS. 4‐11 illustrate a drive system for the surgi cal tool 240. FIG. 4  illustrates a left side view of a drive system for� �the surgical tool and FIG. 5 illustrates a  right side view of the drive system. The drive syst em includes a fire subsystem 401, an  articulation subsystem 402, a roll subsystem 403, and  a closure subsystem 405.  Additional, different, or fewer components may be inc luded.  [0062]      FIG. 6 illustrates the firing subsystem 401 of the  drive system for the  surgical tool. The fire subsystem 401 includes a fir ing shaft 410 that is rigidly connected  to tool disk R1 (firing input puck 411). The firing  shaft 410 may be coupled to and  support the firing input puck 411 such that the fir ing input puck 411 is mounted to the  firing shaft 410. Also mounted to the firing shaft  410 may be a driving gear 476 (firing  shaft driving gear). The driving gear 476 imparts mo tion and torque onto driven gear  473. The driven gear 473 is part of the drive trai n to the drive bar 470 and also facilitates  the bailout mechanism. The rest of the drive train  to the drive bar 470 includes a gear  reduction set including gear 474 driven by the shaft  of the driven gear 473 and a pinion  gear 475 that runs along the rack of the drive bar  470.  [0063]      The bailout mechanism includes a manual bailout input  cylinder 471. The  user input device 472 fits over the manual bailout  input cylinder 471, or is otherwise  coupled to the manual bailout input cylinder 471. Ro tating the manual bailout input  cylinder 471 through user input a portion of the dr ive train out of engagement with the  drive bar 470. This manually overrides the movement  of the drive bar 470 from the tool  driver 230.   [0064]      FIG. 7 illustrates the articulation subsystem 402 of� �the drive system for the  surgical tool. FIG. 8 illustrates a top down view o f the articulation subsystem 402. The  articulation subsystem 402 includes a left articulatio n shaft 440 and a right articulation  shaft 420. The left articulation shaft 440 is couple d to and driven by tool disk R4 (left  articulation input puck 441). The right articulation  shaft 420 is coupled to and driven by  tool disk R2 (right articulation input puck 421). Th e left articulation shaft 440 includes a  left pinion gear 444 connected to the articulation j oint. The right articulation shaft 420  includes a right pinion gear 420 connected to the a rticulation joint.   [0065]      FIG. 8 provides more detail of the drive of the ar ticulation joint. Right  pinion gear 424 drives right rack 425 connected to  the articulation joint. Left pinion gear  444 drives left rack 445 connection to the articulat ion joint. The right rack 425 (e.g., first  rigid rod) moves the right articulation arm 426 and� �ultimately causes the right protrusion  427 of the articulation joint to rotate about the c enter of the articulation disk. Likewise,  the left rack 445 (e.g., second rigid rod)  moves  the left articulation arm 446 and  ultimately causes the left protrusion 447 of the art iculation joint to rotate about the  center of the articulation disk. Movement of the rig ht rack 425 and/or the left rack 445  applies torques at the wrist to create articulation  movement.   [0066]      FIG. 9 illustrates the roll subsystem 403 of the dr ive system for the surgical  tool. The roll subsystem 403 includes a roll shaft  430. The roll shaft 430 is coupled to and  driven by tool disk R3 (roll input puck 431). The  roll input puck 431 is coupled to the roll  shaft 430 along with worm gear 435 in order to dri ve roll gear 439. The roll gear 439  provides the motion to the roll joint in either the  clockwise or counterclockwise  direction depending on the rotation of the tool disk  R3.   [0067]      FIG. 10 illustrates a closure subsystem 405 of the  drive system for the  surgical tool. The closure subsystem 405 includes a  left closure shaft 450 and a right  closure shaft 460. The left closure shaft 450 is co upled to and driven by tool disk R5 (left  closure input puck 451). The right closure shaft 460  is coupled to and driven by tool disk  R6 (right closure input puck 461). A left drive gea r 452 is coupled to the left closure shaft  450 and a right drive gear 462 is coupled to the  right closure shaft 460. The left drive  gear 452 and the right drive gear 462 cooperate to� �drive closure gear 465, which  operates the closure joint.   [0068]      A cam cam/yoke mechanism 459 translates the rotary i nput from the left  closure input puck 451 and the right closure input  puck 461 to a linear output. A variable  mechanical advantage is provided by the cam/yoke mech anism 459 at a function of its  angular position. For example, the cam/yoke mechanism� �459 may include a push pull  rod that distally includes a pin 467 that slides on  a slot 468, creating the open and close  jaw motion.  [0069]      FIG. 11 illustrates a manual knob 481 for the closu re subsystem 405. One  or more coupling gears 466 couple the drive closure� �gear 465 to the manual know 481.  The manual knob 481 includes a surface or handle fo r receiving a user’s grip to rotate  the manual knob 481, causing rotation of the left d rive gear 452 and/or the right drive  gear 462, to manually operate the closure joint.  [0070]      FIG. 12 illustrates an example of the surgical tool� �240 that utilizes six tool  disks, such as tool disks 244‐e, f, g, h, i, j,� �arranged in a coplanar fashion on a mating  surface of its housing. Any arrangement of tool disk s 244‐e, f, g, h, i, j, may correspond  to tool disks R1‐R6, in general, or specifically f iring input puck 411, right articulation  input puck 421, roll input puck 431, left articulati on input puck 441, left closure input  puck 451, and right closure input puck 461 described  previously. Each tool disk  contributes to at least a portion of the movement a nd/or activation of end effector 222.  Upon detecting the attachment of surgical tool 240 w ith tool driver 230 (e.g., joining of  mating surfaces of the respective housings), control  unit 210 (or its processor 312 while  executing instructions stored in memory 314 as) perfo rms a process which determines  that the corresponding drive disks, such as drive di sks 234 e, f, g, h, i, j, are to be turned  (a corresponding actuator 238 is activated) to perfor m the engagement process.   [0071]      In some embodiments, the motor operating parameters m onitored by the  control unit 210 (via sensors 236) are interpreted t o mean successful mechanical  engagement of a tool disk with a drive disk. The c ontrol unit 210 is in communication  with and receives sensor data from sensor 236 in an  example sensor array including any  combination of a presence sensor 341, a torque senso r 342, a position sensor 343, an  electrical sensor 345, an optical sensor 347, and a� �force sensor 348. The sensor array  may include separate sensors for different degrees of  freedom of the surgical tool (e.g.,  closure joint, articulation joint, roll joint, or oth er operation of the surgical tool). That is,  the sensor array, or one or more sensors thereof, m ay be repeated for multiple tool  disks 244 in the tool driver 230.   [0072]      The measurements may include measurements of torque a pplied by the  actuator 238‐j as measured by the torque sensor 34 2 or the force sensor 348,  measurements of current by the electrical sensor 345� �supplied to a motor of the  actuator 238‐j when attempting to drive the actuato r to move at a certain velocity (e.g.,  where the sensor 236‐j may include a current sensi ng resistor in series with a motor  input drive terminal), measurements of electrical impe dance by the electrical sensor 345  as seen into the input drive terminals of the motor  of the actuator 238 when attempting  to drive the motor to move at a certain velocity ( e.g., where the sensor 236‐j may also  include a voltage sensing circuit to measure voltage� �of the motor input drive terminal),  speed of the actuator 238‐j (e.g., where the optic al sensor 347 may include a position  encoder on an output shaft of the actuator 238‐j  or on a drive shaft of the motor), as  well as other parameters referred to here as motor  operating parameters. The  measurements may include presence data from the prese nce sensor 341, implied from  any sensor in the sensor array 236, or determined f rom the interaction between the  information storage unit 242 and the communication in terface 232. The position sensor  343 is illustrated separately but may be implemented� �using a combination of the  presence sensor 341, the torque sensor 342, the elec trical sensor 345, the optical sensor  347, and the force sensor 348. In one example, addi tional sensors of the same type may  be used for the position sensor 343.   [0073]      While monitoring the one or more motor operating par ameters of a  particular actuator, when one or more of these param eters satisfies (e.g., meets or  reaches) a predetermined, condition or threshold, the� �detection of such a situation can  be interpreted by control unit 210 as a mechanical  engagement event. Note that  satisfying the predetermined condition may for example  mean that the monitored  operating parameter exhibits certain changes, as per  the threshold, relative to an  operating parameter of another motor that is part of  the same actuator 238‐j or that is  part of another actuator 238‐i which his being con trolled by the control unit 210  simultaneously during the engagement detection process.   [0074]      In some embodiments, detection of certain motor opera ting parameters  during operation of the actuator 238‐j, such as on e or more of i) torque that satisfies  (e.g., rises and reaches) a torque threshold, ii) mo tor current that satisfies (e.g., rises and  reaches) a current threshold, iii) impedance that dro ps below an impedance threshold,  iv) motor speed dropping below a motor velocity thre shold, or a combination thereof,  are used by control unit 210 to determine that mech anical engagement of tool disk 244‐j  to drive disk 234‐j has occurred.   [0075]      The control unit 210 including its programmed process or 312 may be  integrated into the surgical robotic system 100 (FIG.  1) for example as a shared  microprocessor and program memory within the control  tower 130. Alternatively, the  control unit 210 may be implemented in a remote com puter such as in a different room  than the operating room, or in a different building� �than the operating arena shown in  FIG. 1. Furthermore, control unit 210 may also inclu de, although not illustrated, user  interface hardware (e.g., keyboard, touch‐screen, mic rophones, speakers) that may  enable manual control of the robotic arm and its at tached surgical tool 240, a power  device (e.g., a battery), as well as other component s typically associated with electronic  devices for controlling surgical robotic systems.   [0076]      Memory 314 is coupled to one or more processors 312  (generically  referred to here as a processor for simplicity) to  store instructions for execution by the  processor 312. In some embodiments, the memory is no n‐transitory, and may store one  or more program modules, including a tension control� �algorithm 315 and a torque  control algorithm 316, whose instructions configure th e processor 312 to perform the  tension and torque control algorithms 315 and 316 as  described herein. In other words,  the processor 312 may operate under the control of  a program, routine, or the  execution of instructions stored in the memory 314 a s part of the tension control  algorithm 315 and the torque control algorithm 316 t o execute methods or processes in  accordance with the aspects and features described he rein. The memory 314 may  include one or more settings, coefficient values, thr eshold values, tolerance values,  calibration values for the surgical tool 240 and/or  the tool driver 230. These values may  be stored in memory 314 as a configuration file, ta ble, or matrix. Some values in the  configuration file may be provided by the user, some  may be accessed or retrieved  based on identifiers of the surgical tool 240 or to ol driver 230, and others may be set by  the control unit 210.   [0077]      FIG. 13 illustrates a representation of the redundanc y of the articulation  joint. The articulation joint for the surgical tool  240 is driven by two motors (e.g., the  motors correspond to tool disks R2 and R4). The mec hanical structure of the two motors  driving one degree of freedom indicates that there i s a one degree of freedom null space  in the  articulation joint control that is orthogona l to the articulation joint position  space. In other words, the redundancy (R) is related  to the number of motors/actuators  (M) and the degrees of freedom of the joint (J) su ch that R = M ‐ J. When R is a positive  nonzero number, the joint control is said to have a  redundancy, or the corresponding  null space exists. When R = 1, the joint control h as one degree of redundancy and/or  one degree of null space, when R = 2 the joint ha s two degrees of redundancy, and/or  two degrees of null space and so on. The control a ction done through this null space  does not influence the articulation joint position. T herefore, this redundancy or null  space could be used to achieve extra control objecti ves in some situations.   [0078]      Continuing with the example of the articulation joint , the physical  displacement of the articulation joint (θ _j ) is provided by Equation 1:  [0079]      The relationship in Equation 1 is based on a first� �position (θ _m1 ) for a first  actuator (e.g., corresponding to tool disk R2) and a  second actuator position (θ _m2 ) for a  second actuator (e.g., corresponding to tool disk R4) , and at least one property constant  including a first constant a and second constant b.� �The property constant may depend  on the materials of the components, the relative dim ensions of the components, or  other factors.   [0080]      The null space corresponding to the redundant DoF fo r the articulation  wrist joint provides a relationship between the first  movement of the two actuators and  the second movement of the two actuators. For exampl e, the relationship between the  first movement of the two actuators  and the second movement of the two  actuators  may be provided by Equation 2:  [0081]      In Equation 2, the null space corresponding to the  redundant DoF for the  articulation wrist is described as a vector [ 1, ‐1] or [‐1, 1] ^T . Further, for the purpose of  illustration, there may be a constraint that the joi nt position does not change  but a null space can be calculated applicable to ch anges in the joint position as well. In  the case of the surgical tool 240, the control syst em provides a redundant degree of  freedom (DoF) for the end effector articulation joint  of one DoF by driving the joint with  two actuators.   [0082]      FIG. 14 illustrates a representation of the redundanc y of the closure joint.  In this embodiment, the closure joint uses rods and� �not cables. Rods apply forces in both  the pulling and pushing directions as opposed to cab les that apply force in only the  pulling direction. FIG. 14 is for illustrative purpos es.  The closure joint for the surgical  tool 240 is driven by two motors (e.g., the motors� �correspond to tool disks R5 and R6).  There is also a mechanical structure of the two mot ors driving one degree of freedom  indicates that the there is a one degree of freedom  null space in the  articulation joint  control that is orthogonal to the articulation joint� �position space. In other words, the  redundancy (R) is a positive nonzero number. The con trol action done through this null  space does not influence the closure joint position.� �Therefore, this redundancy or null  space could be used to achieve extra control objecti ves in some situations.   [0083]      Continuing with the example of the closure joint, th e physical  displacement of the joint (θ _j ) is provided by Equation 3:    [0084]      The physical displacement of the joint (θ _j ) is based on a first position (θ _m1 ) for a first actuator and a second actuator  position (θ _m2 ) for a second actuator,  and a _i  is a constant coefficient from a tool calibra tion process. The constant coefficient  may relate to the size, shape, or positions of the� �associated pucks (e.g., left closure input  puck 451 and right closure input puck 461) such as� �the gear ratio or kinematic ration  from inputs to joints. The constant coefficient may  be related to the admittance or  backlash between gears or other drive train component s.  [0085]      The null space corresponding to the redundant DoF fo r the closure joint  provides a relationship between the first movement of  the two actuators and the  second movement of the two actuators. For example, t he relationship between the first  movement of the two actuators   and the second movement of the two  actuators   may be provided by Equation 2:  [0086]      In Equation 4, the null space corresponding to the  redundant DoF for the  closure joint is described as a vector [1, ‐1] or  [1, ‐1] ^T . Further, for the purpose of  illustration, there may be a constraint that the joi nt position does not change  but a null space can be calculated applicable to ch anges in the joint position as well. In  the case of the surgical tool 240, the control syst em provides a redundant degree of  freedom (DoF) for the end effector joint of one DoF  by driving the joint with two  actuators.   [0087]      FIG. 15 illustrates a procedure or technique that ma y be carried out by any  of the systems described herein, for example, by a  controller, such as the control unit  210. The process may be performed by a programmed p rocessor (also referred to here  as processor or controller), configured according to  instructions stored in memory (e.g.,  the processor 312 and the memory 314 of FIG. 12, w here the processor 312 is  configured according to the instructions of the tensi on control algorithm 315 and the  torque control algorithm 316).  Each act in FIG. 15  may refer to a separate process that  may have many steps. Additional, different, or fewer� �acts may be included.  [0088]      At act S101, motor torque is determined or calculate d. The motor torque  may be measured at the motor, corresponding drive di sk, or corresponding tool disk R1‐ 6, which may include firing input puck 411, right a rticulation input puck 421, roll input  puck 431, left articulation input puck 441, left clo sure input puck 451, and right closure  input puck 461. The motor torque for the articulatio n joint may be determined based on  torque measured at the right articulation input puck� �421 and left articulation input puck  441. The motor torque for the closure joint may be� �determined based on torque  measured at left closure input puck 451 and right c losure input puck 461.   [0089]      Any of the described sensors may generate sensor dat a used to determine  motor torque. The torque may be directly measured by  the associated torque sensor  342 or the force sensor 348 applied to the tool di sk or motor. The motor torque may be  indirectly measured from current sensed by the electr ical sensor 345 supplied to a  corresponding motor when attempting to drive the actu ator to move at a certain  velocity (e.g., a current sensing resistor in series� �with a motor input drive terminal). The  motor torque may be indirectly measured by  measurem ents of electrical impedance by  the electrical sensor 345 as seen into the input dr ive terminals of the motor of the  actuator 238 when attempting to drive the motor to  move at a certain velocity. The  motor torque may be indirectly measured by the speed  of the tool disk or actuator (e.g.,  a position encoder on an output shaft of the actuat or 238‐j or on a drive shaft of the  motor).  [0090]      At act S103, error signal calculations are performed.  The error signal  calculations are the feedback used to achieve the co ntrol objective for the particular  joint. The error signal defines the control objective . For the articulation joint under  control of the tension control algorithm 315, the co ntrol objective may be to maintain a  minimum amount of tension torque on both of the mot ors along the null space direction  in order to ensure the input gears (drive disks dri ven by the motors on the tool driver  230, for example, including tool disks R2 and R4) a lways engage with the output gears  (driven disks for the articulation joint such as lef t articulation input puck 441 and the  right articulation input puck 421). The motor’s ini tial engaging direction determines  which direction the initial motor tension is applied,  with a torque reference τ  _min  to be a  positive number, the controller specifies that  τ ₁  <− τ  _min  and τ  ₂  > τ  _min  . In this example, τ  _min  is the minimum tension,  τ ₁  is the first torque, and τ  ₂  is the second torque. It should  be noted that the positive and negative signs for � �  _min   are selected to match the null  space direction provided above and in FIG. 13, but  can be generalized for other cases.   [0091]      In the example of the articulation joint under contr ol of the tension  control algorithm 315, the error signal (e) is calcu lated according to Equation 5:  e = max (τ  _min +  τ ₁ , τ  _min - τ  ₂ )    Eq. 5    [0092]      In the example of the closure joint under control o f the torque control  algorithm 316, the closure joint should deliver a la rge amount of torque to be able to  clamp the tissue in the most effective manner. This� �requires two/motors, corresponding  to the tool disks R5 and R6 and/or left closure in put puck 451, and right closure input  puck 461, to cooperate or work together to generate� �enough torque at the joint level.  However, the mechanical structure cannot guarantee tha t and two motors work in  cooperation during joint position control. To make su re the motors could work together  to deliver enough torque at the joint level, the co ntrol objective for the closure joint  may be to regulate the null space torque value to  0. To achieve this control goal, the  control system applies one or more rules to calculat e the error signal and apply output  signal to general motor control.   [0093]      For error signal calculation in the example of the  closure joint under  control of the torque control algorithm 316, in the� �example of the closure joint, the  error signal (e) may be calculated according to Equa tion 6:  e =  ‐τ ₁ + τ  ₂      Eq. 6  [0094]      The error signal (e) is based on  τ ₁  is the first torque, and  τ  ₂  is the second  torque. In the example of the closure joint under c ontrol of the torque control algorithm  316, the error signal feedback that is minimized is� �the difference in motor torques  associated with the two closure motors or the left  closure input puck 451, and right  closure input puck 461.   [0095]      At act S105, the output of the controller using eit her the tension control  algorithm 315 or the torque control algorithm 316 is  projected onto the null space  vector.  The controller determines a projection of a  control signal for the position  displacement of the joint to a vector for the null� �space such that the projection  represents the second control objective. For the exam ple of the articulation joint and  the tension control algorithm 315 , the output signa l is projected with the null space  vector, which is an addition of the 2‐dimension co ntrol signal to the articulation joint  position control output. As the null space control a mount does not influence the  articulation joint position control, the minimum tensi on control for articulation motors is  achieved while keep articulation joint position under� �control.  [0096]      For the closure joint and the torque control algorit hm 316, the second  control objective is providing a certain torque at t he closure jaw joint. The output signal  is projected with the null space vector, which is a n addition of the 2‐dimension control  signal to the closure joint position control output.� �As the null space control amount does  not influence the closure joint position control, the  control objective that the two  closure motors always help each other to deliver joi nt level torque is achieved, while the  closure joint position is also controlled as directed  by the user input.  [0097]      At act S107, the joint position control is performed  using the output signal  projected with the null space vector. The controller� �identifies or calculates an initial joint  position or a change in joint position. The initial� �joint position may be determined from a  user input. The initial joint position may also cons ider one or more supplemental  positioning algorithms such as calibration, homing, en gagement, or hardstop handling to  determine an initial position for the joint that dev iates from the user input.   [0098]      The controller modifies the initial joint position to  drive the joint according  to a first movement specified by the user input and  a second movement to effect the  desired end effector movement while accomplishing the� �second control objective in the  null space.   [0099]      FIG. 16 illustrates a procedure or technique that ma y be carried out by any  of the systems described herein, for example, by a  controller, such as the control unit  210. The process may be performed by a programmed p rocessor (also referred to here  as processor or controller), configured according to  instructions stored in memory (e.g.,  the processor 312 and the memory 314 of FIG. 12, w here the processor 312 is  configured according to the instructions of the tensi on control algorithm 315 and a  torque control algorithm 316). Additional, different,  or fewer acts than those in FIG. 16  may be performed.   [00100]      At act S201, the processor 312 identifies a redundan t DoF for an end  effector joint of one DoF by driving the joint with  two actuators. The redundant DoF may  be provided by any surgical instrument having a join t that is coupled to more actuators  or motors that the joint has DoF. In this case, at  least one control DoF is redundant  because it is in excess of the actual DoFs of the� �joint. The redundant DoF means that the  control space solution as more than 1 dimension, whi ch allows for at least one  additional control objective to be perform simultaneou sly with position control for the  joint.   [00101]      At act S203, the processor 312 calculates a position  displacement of the  joint to effect a desired end effector movement in  response to an input command. The  input command may be received via a local or remote  user input (e.g., joystick, touch  control, wearable device, or other user input device� �communicating via console  computer system.) Alternatively, the control unit 210� �may generate autonomous  commands or controls (e.g., received form a trained  surgical machine learning model  that is being executed by the control unit 210 or  by the console computer system), or a  combination thereof. The commands dictate the movement  of end effector 222.  [00102]      For example, the processor 312 may generate one or  more actuation  commands for movement of the tool disks through oper ation of the corresponding  motor or motors. The command may be a new position� �of the motor (e.g., angular  position) or a directional instruction (e.g., clockwis e or counterclockwise) by a certain  amount.   [00103]      At act S205, the processor 312 calculates a first m ovement of the two  actuators based on the position displacement of the  joint and a second movement of  the two actuators based on a second control objectiv e in a null space corresponding to  the redundant DoF. The first movement is based on t he position displacement of the  joint to effect the desired end effector movement in  response to the input command in  act S203. The first movement may be calculated from� �a current position of the two  actuators and the desired end effector movement.   [00104]      The second movement takes into consideration the seco nd control  objective. The second control objective may be differ ent for different joints. For the  articulation joint, the tension control algorithm 315,  may include one or more control  system with a feedback loop to maintain a minimum a mount of tension torque on both  of the motors along the null space direction so tha t the applicable drive disks (e.g., tool  disks R2 and R4) that drive the left articulation i nput puck 441 and the right articulation  input puck 421. The feedback loop may provide an er ror signal for the difference  between the torque and the motors and a minimum thr eshold. The output of the  control system may be the second movement for the j oint to realize the second  objective.  [00105]      For the closure joint, the torque control algorithm  316 may include one or  more control system with a feedback loop to maintain  an even distribution of torque on  the motors along the null space direction to maintai n a predetermined total amount of  torque from the tool disks R5 and R6 and/or left c losure input puck 451, and right  closure input puck 461. The feedback loop may provid e an error signal that is minimized  is the difference in motor torques. The output of t he control system may be the second  movement for the joint to realize the second objecti ve.  [00106]      At act S207, the processor 312 generates one or mor e joint commands to  drive the joint according to the first movement and� �the second movement to effect the  desired end effector movement while accomplishing the� �second control objective in the  null space. That is the first movement corresponding� �to the position displacement  calculated in act S203 is adjusted based on the sec ond movement for the second control  objective calculated in act S205. The joint command  includes a joint position or change  in joint position that is provided to the applicable  motors or actuators. The joint  command may include a first command for the first m otor associated with the joint and  a second command for the second motor associated wit h the joint. In the case of the  articulation joint, the joint command instructs the m otors to move the tool disks R2 and  R4 that drive the left articulation input puck 441  and the right articulation input puck  421. In the case of the closure joint, the joint c ommands instructs the motors to move  the tool disks R5 and R6 that drive the left closu re input puck 451, and right closure  input puck 461.  [00107]      Herein, the phrase “coupled with” is defined to  mean directly connected  to or indirectly connected through one or more inter mediate components. Such  intermediate components may include both hardware‐ a nd software‐ based  components. Further, to clarify the use in the pendi ng claims and to hereby provide  notice to the public, the phrases “at least one o f <A>, <B>, … and <N>“ or “at  least one  of <A>, <B>, … <N>, or combination s thereof” are defined by the Applicant in the  broadest sense, superseding any other implied definiti ons hereinbefore or hereinafter  unless expressly asserted by the Applicant to the co ntrary, to mean one or more  elements selected from the group comprising A, B, � � and N, that is to say, any  combination of one or more of the elements A, B, � �� or N including any one element  alone or in combination with one or more of the ot her elements which may also include,  in combination, additional elements not listed.   [00108]      The disclosed mechanisms may be implemented at any l ogical and/or  physical point(s), or combinations thereof, at which  the relevant information/data (e.g.,  message traffic and responses thereto) may be monitor ed or flows or is otherwise  accessible or measurable, including one or more gatew ay devices, modems, computers  or terminals of one or more market participants, e.g ., client computers, etc.  [00109]      One skilled in the art will appreciate that one or� �more modules described  herein may be implemented using, among other things,� �a tangible computer‐readable  medium comprising computer‐executable instructions (e. g., executable software code).  Alternatively, modules may be implemented as software� �code, firmware code,  specifically configured hardware or processors, and/or� �a combination of the  aforementioned.   [00110]      The operations of computer devices and systems shown� �in Figures 1‐25  may be controlled by computer‐executable instructions  stored on a non‐transitory  computer‐readable medium. For example, the exemplary� �computer device or control  unit 210 may store computer‐executable instructions,� �generate electronic messages,  extracting information from the electronic messages, e xecuting actions relating to the  electronic messages, and/or calculating values from th e electronic messages to facilitate  any of the algorithms or acts described herein. Nume rous additional servers, computers,  handheld devices, personal digital assistants, telephon es, and other devices may also be  connected to control unit 210.   [00111]      As illustrated in FIG. 12, the computer system may  include a processor 312  implemented by a central processing unit (CPU), a gr aphics processing unit (GPU), or  both. The processor 312 may be a component in a va riety of systems. For example, the  processor 312 may be part of a standard personal co mputer or a workstation. The  processor 312 may be one or more general processors,  digital signal processors,  specifically configured processors, application specific  integrated circuits, field  programmable gate arrays, servers, networks, digital c ircuits, analog circuits,  combinations thereof, or other now known or later de veloped devices for analyzing and  processing data. The processor 312 may implement a s oftware program, such as code  generated manually (i.e., programmed).   [00112]      The computer system includes memory 314 that can com municate via a  bus. The memory 314 may be a main memory, a static  memory, or a dynamic memory.  The memory 314 may include, but is not limited to,� �computer‐readable storage media  such as various types of volatile and non‐volatile� �storage media, including but not  limited to random‐access memory, read‐only memory,� �programmable read‐only  memory, electrically programmable read‐only memory, e lectrically erasable read‐only  memory, flash memory, magnetic tape or disk, optical� �media and the like. In one  embodiment, the memory 314 includes a cache or rando m‐access memory for the  processor 312. In alternative embodiments, the memory� �314 is separate from the  processor 312, such as a cache memory of a processo r, the system memory, or other  memory. The memory 314 may be an external storage d evice or database for storing  data. Examples include a hard drive, compact disk (� ��CD”), digital video disc (“DVD”),  memory card, memory stick, floppy disk, universal ser ial bus (“USB”) memory device, or  any other device operative to store data. The memory  314 is operable to store  instructions executable by the processor 312. The fun ctions, acts or tasks illustrated in  the figures or described herein may be performed by� �the programmed processor 312  executing the instructions stored in the memory 314.� �The functions, acts or tasks are  independent of the particular type of instructions se t, storage media, processor or  processing strategy and may be performed by software,  hardware, integrated circuits,  firmware, micro‐code, and the like, operating alone� �or in combination. Likewise,  processing strategies may include multiprocessing, mult itasking, parallel processing, and  the like.  [00113]      The computer system may further include a display un it 319, such as a  liquid crystal display (LCD), an organic light emitti ng diode (OLED), a flat panel display, a  solid‐state display, a cathode ray tube (CRT), a p rojector, a printer or other now known  or later developed display device for outputting dete rmined information. The display  319 may act as an interface for the user to see t he functioning of the processor 312, or  specifically as an interface with the instructions st ored in the memory 314 or elsewhere  in the control unit 210.   [00114]      Additionally, the computer system may include an inpu t device 317  configured to allow a user to interact with any of� �the components of system. The input  device 317 may be a number pad, a keyboard, or a  cursor control device, such as a  mouse, or a joystick, touch screen display, remote c ontrol, or any other device operative  to interact with the control unit 210.  [00115]      The present disclosure contemplates a computer‐readab le medium that  includes instructions or receives and executes instruc tions responsive to a signal, so that  a device connected to a network can communicate voic e, video, audio, images, or any  other data over the network. Further, the instruction s may be transmitted or received  over the network via a communication interface 318.  The communication interface 318  may be a part of the processor 312 or may be a s eparate component. The  communication interface 218 may be a physical connect ion in hardware. The  communication interface 318 is configured to connect  with a network, external media,  the display unit 319, or any other components in th e system, or combinations thereof.  The connection with the network may be a physical c onnection, such as a wired  Ethernet connection or may be established wirelessly.� �Likewise, the additional  connections with other components of the system may  be physical connections or may  be established wirelessly.   [00116]      The illustrations of the embodiments described herein� �are intended to  provide a general understanding of the structure of  the various embodiments. The  illustrations are not intended to serve as a complet e description of all of the elements  and features of apparatus and systems that utilize t he structures or methods described  herein. Many other embodiments may be apparent to th ose of skill in the art upon  reviewing the disclosure. Other embodiments may be ut ilized and derived from the  disclosure, such that structural and logical substitut ions and changes may be made  without departing from the scope of the disclosure.  Additionally, the illustrations are  merely representational and may not be drawn to scal e. Certain proportions within the  illustrations may be exaggerated, while other proporti ons may be minimized.  Accordingly, the disclosure and the figures are to b e regarded as illustrative rather than  restrictive.   [00117]      While this specification contains many specifics, thes e should not be  construed as limitations on the scope of the inventi on or of what may be claimed, but  rather as descriptions of features specific to partic ular embodiments of the invention.  Certain features that are described in this specifica tion in the context of separate  embodiments can also be implemented in combination in  a single embodiment.  Conversely, various features that are described in th e context of a single embodiment  can also be implemented in multiple embodiments separ ately or in any suitable sub‐ combination. Moreover, although features may be descri bed as acting in certain  combinations and even initially claimed as such, one� �or more features from a claimed  combination can in some cases be excised from the c ombination, and the claimed  combination may be directed to a sub‐combination or  variation of a sub‐combination.  [00118]      Similarly, while operations are depicted in the drawi ngs and described  herein in a particular order, this should not be un derstood as requiring that such  operations be performed in the particular order shown  or in sequential order, or that all  illustrated operations be performed, to achieve desira ble results. In certain  circumstances, multitasking and parallel processing may  be advantageous. Moreover,  the separation of various system components in the d escribed embodiments should not  be understood as requiring such separation in all em bodiments, and it should be  understood that the described program components and  systems can generally be  integrated together in a single software product or  packaged into multiple software  products.