DETECTION OF DISENGAGEMENT IN CABLE DRIVEN TOOL  FIELD  [0001]      This disclosure relates to the detection of a diseng agement, breakage, or  other failure in a cable for driving a surgical too l.   BACKGROUND  [0002]      Minimally‐invasive surgery (MIS), such as laparoscopi c surgery, involves  techniques intended to reduce tissue damage during a� �surgical procedure. For example,  laparoscopic procedures typically involve creating a n umber of small incisions in the  patient (e.g., in the abdomen), and introducing one  or more surgical tools (e.g., end  effectors or endoscope) through the incisions into th e patient. The surgical procedures  may then be performed using the introduced surgical  tools, with the visualization aid  provided by the endoscope.  [0003]      Generally, MIS provides multiple benefits, such as re duced patient  scarring, less patient pain, shorter patient recovery� �periods, and lower medical  treatment costs associated with patient recovery. Rece nt technology development  allows more MIS to be performed with robotic systems  that include one or more robotic  arms for manipulating surgical tools based on command s from a remote operator. A  robotic arm may, for example, support at its distal� �end various devices such as surgical  end effectors, imaging devices, cannulae for providing  access to the patient's body cavity  and organs, etc. In robotic MIS systems, it may be� �desirable to establish and maintain  high positional accuracy for surgical instruments supp orted by the robotic arms.  [0004]      In a surgical robotic system, a surgical tool can a ttach to a surgical robotic  arm. Such a tool can be used to enter, view, or m anipulate an internal anatomy of the  patient. The surgical tool can be driven with cables  to effect movement. Malfunctions  may occur with the cables. For example, one or more  cables may come disengaged from  the surgical tool or the drive system. One or more� �cable may break under high tension.  Detection of these events avoid potential harm from  uncontrolled motion of the tool.  SUMMARY  [0005]      Disclosed herein is a robotically assisted surgical e lectro‐mechanical  system designed for surgeons to perform minimally inv asive 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. The system detects an  obstacle or hardstop experiences by the tool.  [0006]      The disclosed embodiments relate to systems and metho ds for a surgical  tool or a surgical robotic system. One example syste m for detecting disengagement of a  surgical tool, includes an end effector connected to� �and driven by cables of a tool driver,  sensors configured to detect forces associated with t he cables, and one or more  processors. The one or more processors identify cable  tensions derived from forces  detected by the sensors, compare the tension to a t hreshold tension value, calculate a  velocity norm value based on a vector including the� �velocity value for each of the cables,  compare the velocity norm value to a statistic veloc ity threshold, and identify a  disengagement of at least one of the plurality of c ables based on the first comparison  and the second comparison.  BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS  [0007]      FIG. 1 illustrates an example operating room environm ent including a  surgical robotic system.  [0008]      FIG. 2 illustrates an example surgical robotic system  including a robotic  arm, a tool driver, and a cannula loaded with a su rgical tool.  [0009]      FIG. 3A illustrates an exemplary tool driver with a� �loaded surgical tool.  [0010]      FIG. 3B illustrates an exemplary tool driver without� �a loaded surgical tool.  [0011]      FIGS. 4A and 4B illustrate an end effector of an e xemplary grasper having  a robotic wrist, a pair of opposing jaws, and a pu lley and cable system for coupling the  robotic wrist and the pair of jaws to the actuators  of a tool driver.  [0012]      FIG. 5 illustrates a controller for the robotic wris t, tool driver and/or  surgical tool.  [0013]      FIG. 6 illustrates a mapping for the tool driver to  the surgical tool.  [0014]      FIG. 7 illustrates the cable drive system for the s urgical tool.  [0015]      FIG. 8 illustrates a more detailed view of the cabl e drive system.  [0016]      FIG. 9 illustrates a sensor array and a detailed em bodiment of the  controller.  [0017]      FIG. 10 illustrates an example cable disengagement de tection algorithm  for the cable drive system and surgical tool.  [0018]      FIG. 11 illustrates an example flow chart for exampl e operations of the  controller.  DETAILED DESCRIPTION  [0019]      The following embodiments relate to cable driven surg ical tools. An  algorithm for detecting wrist cable disengagement duri ng wrist normal operation is  described. The cables of the wrist are driven by mo tors or actuators. The cable  disengagement detection algorithm may use measured ten sion and actuator velocity to  determine when a cable disengagement may have occurre d. On cable driven tools  cables may disengage from driving motors during tool� �normal operation. Without  remedial measures, unexpected behavior of wrist could� �cause damage. The cable  disengagement detection algorithm ensures motors are d isabled in a controlled and  timely manner.   [0020]      FIG. 1 is a diagram illustrating an example operatin g room environment  with a surgical robotic system 10  [0021]      0. As shown in FIG. 1, the surgical robotic system� �100 comprises a user  console 110, a control tower 130, and a surgical ro bot 120 having one or more surgical  robotic arms 122 mounted on a surgical platform 124� �(e.g., a table or a bed etc.), where  surgical tools with end effectors are attached to th e distal ends of the robotic arms 122  for executing a surgical procedure. The robotic arms� �122 are shown as table‐mounted,  but in other configurations, the robotic arms may be  mounted in a cart, a ceiling, a  sidewall, or other suitable support surfaces.  [0022]      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.  [0023]      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.  [0024]      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.  [0025]      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 r epositioning 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.  [0026]      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 pro prietary 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.  [0027]      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.  [0028]      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.  [0029]      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.  [0030]      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.   [0031]      FIG. 2 is a schematic diagram illustrating one exemp lary design of a  robotic arm, a tool driver, and a cannula loaded wi th a robotic surgical tool. As shown in  FIG. 2, the example surgical robotic arm 200 may in clude a plurality of links (e.g., a link  202) and a plurality of actuated joint modules (e.g. , a joint 204) for actuating the  plurality of links relative to one another. The join t modules may include various types,  such as a pitch joint or a roll joint, which may  substantially constrain the movement of  the adjacent links around certain axes relative to o thers. Also shown in the exemplary  design of FIG. 2 is a tool driver 230 attached to� �the distal end of the robotic arm 200. The  tool driver 230 may include a cannula 214 coupled t o its end to receive and guide a  surgical instrument (e.g. such as endoscopes, staplers , etc.). The surgical instrument 220  (or “tool”) may include an end effector 222 at  the distal end of the tool 220. The  plurality of the joint modules of the robotic arm 2 00 can be actuated to position and  orient the tool driver 230, which actuates the tool� �220 for robotic surgeries.  [0032]      FIGS. 3A and 3B are schematic diagrams illustrating  an exemplary tool  driver with and without a loaded tool adjacent, resp ectively, in accordance with aspects  of the subject technology. As shown in FIGS. 3A and  3B, in one variation, the tool driver  230 may include an elongated base (or “stage”) 3 10 having longitudinal tracks 313 and a  tool carriage 320, which is slidingly engaged with t he longitudinal tracks 313. The stage  310 may be configured to couple to the distal end  of a robotic arm such that articulation  of the robotic arm positions and/or orients the tool  driver 230 in space. Additionally, the  tool carriage 320 may be configured to receive a to ol base 352 of the tool, which may  also include a tool shaft 354 extending from the to ol base 352 and through the cannula  214, with the end effector 222 disposed at the dist al end.  [0033]      Additionally, the tool carriage 320 may actuate a se t of articulated  movements of the end effector, such as through a ca ble system or wires manipulated  and controlled by actuated drives. The tool carriage� �320 may include different  configurations of actuated drives. For example, the r otary axis drives may include a  motor with a hollow rotor and a planetary gear tran smission at least partially disposed  within the hollow rotor. The plurality of rotary axi s drives may be arranged in any  suitable manner. For example, the tool carriage 320  may include six rotary drives 322A‐ 322F arranged in two rows, extending longitudinally a long the base that are slightly  staggered to reduce width of the carriage and increa se the compact nature of the tool  driver. As shown in FIG. 3B, rotary drives 322A, 32 2B, and 322C may be generally  arranged in a first row, while rotary drives 322D,  322E, and 322F may be generally  arranged in a second row that is slightly longitudin ally offset from the first row.  [0034]      FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams illustrating  an end effector of an  exemplary tool having a robotic wrist, a pair of op posing jaws, and a pulley and cable  system for coupling the robotic wrist and the pair  of jaws to actuators of a tool driver.  Note that although the following tool model and cont roller design are described with  reference to the exemplary surgical robotic grasper,  the proposed control system for  position and grip force control may be adapted to a ny tools that include an end effector  coupled to a tool shaft via a robotic wrist, which� �allows multi‐axial motion (e.g., pitch  and yaw) of the end effector. Similar tools include,  but not limited to, needle drivers,  monopolar scissors, monopolar hook, bipolar forceps, a nd other instruments. A needle  driver or needle holder includes opposing grippers fo r holding a needle and operate in a  similar manner to the graspers (e.g. open/close, yaw,  and pitch) described in detail  herein. A set of monopolar scissors are double actio n scissors with curved plans that also  operate in a similar manner to the graspers (e.g. o pen/close, yaw, and pitch). A set of  bipolar forceps includes two tips designed to grasp,� �manipulate and coagulate selected  tissue and also operate in a similar manner to the� �graspers (e.g. open/close, yaw, and  pitch).  [0035]      As shown in FIG. 4A, the pair of opposing jaws 401 A and 401B are movably  coupled to a first yoke 402 of the robotic wrist v ia an extended axle 412 along a first axis  410. The first yoke 402 may be movably coupled to  a second yoke 403 of the robotic  wrist via a second extended axle 422 along a second  axis 420. The pair of jaws 401A and  401B may each be coupled or integrally formed with  pulleys 415A and 415B respectively,  via the extended axle 412, so that both jaws can r otate about the axis 410. Pulleys 425A,  425B, 425C and 425D are coupled to the extended axl e 422 and rotate around the axis  420. The pulleys 425A, 425B, 425C and 425D are arra nged into a first set of pulleys 425B  and 425C on one side of the yoke 402 and a second  set of pulleys 425A and 425D on the  other side of the yoke 402. The pulleys 425A and 4 2C are outer pulleys and the pulleys  425B and 425D are inner pulleys. Similarly, the thir d set of pulleys 435A, 435B, 435C and  435D are coupled to a third extended axle 432 and  rotate around the axis 430, which is  parallel to the axis 420.  [0036]      The end effector 222 (grasper) can be actuated to m ove one or both of  the jaws 401A and 401B in a variety of ways around  the axis 410. For example, the jaws  401A and 401B may open and close relative to each  other. The jaws 401A and 401B may  also be actuated to rotate together as a pair to p rovide a yaw motion of the end effector  222 (grasper). In addition, the first yoke 402, the� �pulleys 415A and 415B, and the jaws  401A and 401B can rotate about the axis 420 to pro vide a pitch motion of the end  effector 222 (grasper). These motion of the robotic  wrist and/or the jaws of the tool can  be effected by controlling four independent cables 40 5A‐405D. As shown in FIG. 4A,  cable 405A may start (or terminates) from one side  of the pulley 415A and route along  pulleys 425A and 435A, and cable 405B is configured� �to terminate at the other side of  the pulleys 415A and route through pulleys 425B and� �435B. Similarly, another pair of  cables 405C and 405D can be coupled to the jaw 401 B. For example, cable 405C extends  from one side of the pulley 415B to pulleys 425C a nd 435C; and cable 405D routes  through pulleys 425D and 435D and terminates at the� �other side of pulley 415B. The  third set of pulleys 435A, 435B, 435C and 435D are� �arranged in such a way as to keep  the cables 405A‐405D affixing to the second set of  pulleys 425A‐425D and prevent the  cables from slipping or sliding relative to the pull eys 425A‐425D.  [0037]      Controlling the motions of the end effector 222 (gra sper) via four  independent cables has several advantages. One advanta ge may be the reduction of the  number of cables that extend from the tool base 352  to the robotic wrist compared to  typical on‐market designs using six cables (or thre e cable loops with six cable ends). Less  number of cables can reduce the tool size as well  as complexity of the wrist assembly,  which may benefit minimally‐invasive surgical procedu res or non‐surgical applications.  Furthermore, arrangement of four independent cable ins tead of two or three cable  loops not only allows independent control of the ten sion on each cable without the  need for pre‐tensioning of the cables, but also en ables variable compliance in the wrist  joints and increased sensitivity to external loads. A dditionally, it is possible to readjust  tension on each cable independently, which can furthe r increase tool performance.  [0038]      As shown in FIGS. 4A and 4B, the end effector 222� �(grasper) can be  actuated to move the jaws 401A and 401B in a varie ty of ways such as grasping (e.g.,  jaws rotating independently about axis 410), yaw (e.g ., jaws rotating together about axis  410), and pitch (e.g., jaws rotating about axis 420)  by imparting motion to one or more  of the pulleys 415A, 415B, 425A, 425B, 425C, and 42 5D to thereby impart motion on the  first yoke 402 and/or one or both of the jaws 401A  and 401B. Cables 405A‐405D can be  grouped into two antagonistic pairs, that is, when o ne cable of the antagonistic pair is  actuated or tensioned, while the other cable is loos ened, the jaw will rotate in one  direction. Whereas when only the other cable is tens ioned, the jaw will rotate in an  opposite direction.  [0039]      For example, cables 405A and 405B are the first ant agonistic pair for  moving jaw 401A, and cables 405C and 405D are the  second antagonistic pair for  controlling jaw 401B. When cable 405A is tensioned ( e.g., by at least one of the rotary  drives 322A‐322F) while cable 405B is loosened, jaw  401A closes (moving towards the  opposite jaw 401B). On the other hand, when cable 4 05B is tensioned and cable 405A is  loosened, jaw 401A opens (moving away from the oppos ite jaw 401B). Similarly, when  tensioned, cable 405C closes jaw 401B (moving towards  the opposite jaw 401A) and  cable 405D opens jaw 401B (moving away from the opp osite jaw 401A) while the other  cable loosens. As another example, grip force between  the jaw 401A and jaw 401B can  be achieved by continuing to tension both cable 405A  and cable 405C (while cable 405B  and cable 405D are loosened) after the jaws are clo sed (touching each other).  [0040]      In case when both cables of an antagonistic pair ar e tensioned at the same  time while both cables of the other pair are loosen ed, the pulley 415A or pulley 415B do  not rotate. Instead, the first yoke 402 together wit h the jaws 401A and 401B are  imparted by the pulleys 415A and 415B to pitch abou t the axis 420. For example, when  the pair of cables 405A and 405B are both tensioned  simultaneously while the pair of  cable 405C and 405D are loosened, the jaws (together  with the yoke 402) pitch out of  the plane of the paper. Whereas when both cables 40 5C and 405D are tensioned  simultaneously and the pair of cables 405A and 405B� �are kept loose, the jaws pitch into  the plane of the paper.  [0041]      FIG. 4B is a schematic diagram illustrating example  angle definitions for  various motions of the end effector 221 (grasper). T he angles are defined in reference to  axes 410 and 420, as well as an axis 452 of the  first yoke 402 and an axis 453 of the  second yoke 403. For example, as shown in FIG. 4B,� �an angle (θ ₁ ) between axis 452 and  the axis 453 may represent the rotation angle of th e yoke 402 around axis 420, which  may also be defined as the pitch angle (θ _pitch ) of the end effector 222 (grasper) (while in� � FIG. 4A, the axis 452 of the yoke 402 is superimpo sed over the axis 453 of the yoke 403  because the jaws are staying in the reference positi on, i.e., no pitch motions). In  addition, angles (θ ₂ ) and (θ ₃ ) can represent the angles between each of the  jaws 401A  and 401B and the axis 452 of the yoke 402 (as the  origin), respectively. To differentiate  the sides of the axis 452, angles (θ ₂ ) and (θ ₃ ) may take on different signs. For example,  angle (θ ₂ ) is negative and angle (θ ₃ ) is positive, as illustrated in FIG. 4B.  [0042]      In order to perform control tasks, it is often bene ficial to define a  consistent coordinate frame for the joint angles. For  example, the jaw angle (θ _jaw ) may  be defined as the angle between the two jaws 401A  and 401B, and the yaw angle (θ _yaw )  may be defined as the angle between the axis 452 a nd the line bisecting the jaw angle.  These angles may be defined according to Equations 1 ‐3:  θ _pitch  = θ ₁    Eq. 1  θ _yaw  = 1/2(θ ₂  + θ ₃ )   Eq. 2  θ _jaw  = θ ₂  ‐ θ ₃    Eq. 3  [0043]      The transformation between angles in FIG. 4B and the  defined angles are  as described in Equation 4:        [0044]      Pulleys of the pulley and cable system of FIGS. 4A� �and 4B may be  described with the following nomenclature can be esta blished for pulley geometries:  a) r11 is the radius of the outer pulleys 425A and  425C on which cables 405A and    405C are residing, respectively;  b) r12 is the radius of the inner pulleys 425B and  425D on which cables 405B and  405D are residing, respectively (r11 may or may not� �be equal to r12);  c) r21 is the radius of pulley 415A on the side t hat cable 405A is residing (with  reference to the center of pulley 415A and axle 412  as shown in FIG. 4A);  d) r22 is the radius of pulley 415A on the side t hat cable 405B is residing (with  reference to the center of pulley 415A and axle 412  as shown in FIG. 4A);  e) r31 is the radius of pulley 415B on the side t hat cable 405C is residing; and  f) r32 is the radius of pulley 415B on the side t hat cable 405D is residing.  [0045]      While in the above example symmetrical design, r31=r2 1, r32=r22 and r21  (as shown in FIG. 4A), in some other designs it is  possible to have r31=r21=r32=r22, as  wells as r11=r12.  [0046]      The fundamental equation that relates cable tensions  (ξ[4×1]) or the  forces in the cables (F[4x1]) to joint torques (τ[3 ×1]) is presented by Equation 5:  [0047]      where matrix (B) has the form given by Equation 5b:   [0048]      The joint torques may include the pitch joint τ _pitch , yaw joint τ _yaw , which  may be τ _yaw  = τ _jaw1  + τ _jaw2  in the example of FIGS. 4A and 4B, and the� �cable tensions may  be the forces in the cables (F[4x1]), as shown by  Eq. 6.  [0049]      The kinematic relationship that relates the ideal cab le displacements  (assuming no cable elasticity) and jaw angles are de scribed in Equation 7:  [0050]      Here q = [q ₁  q ₂  q ₃  q ₄ ] ^T  is the displacement of cables in the ideal c ase where  the cables are rigid. Therefore, the relationships in  expanded form are described as  Equation(s) 8: 

  [0051]      where θ ₁  is the pitch joint angle, and  θ ₂  and  θ ₃  are the joint angles of jaw  A and jaw B, respectively (see FIG. 3). In reality,  the cables may be somewhat elastic, and  the cable forces and elongation follow the Hook’s  law as shown in Equation(s) 9:  [0052]      where k is cable elasticity (assuming the four cable s are similar), and x is  the actuator displacements. The actuator displacements� �then may be related to the joint  angles for the end effector 222 in two different co ordinate frames.   [0053]      If the cables cannot be assumed to be elastic, the� �above equations may be  replaced with the nonlinear equation relating the cab le elongation and force.  [0054]      The angular position and grip force of a distal end  effector of a robotic  surgical instrument. The end effector may include a  robotic wrist and a pair of opposing  members (e.g., jaws or claws), each being movable be tween an open position and a  closed position actuated by two antagonistic cables.  A total of four cables may each be  driven by an independent actuator or motor. The cont rol system may include feedback  loops involving position and velocity feedback from t he actuators and force feedback  measured on the four cables, to effect desired posit ion and grip force. In some  implementations, the actuator controllers may be runni ng a position plus feedforward  current mode. For example, a position controller may� �drive the distal end effector to the  desired angular position in space based on the posit ional feedback, while a grip force  controller provides additional feedforward current base d on the grip force measured by  load cells on the four cables to achieve the desire d grip force between the opposing  members.  [0055]      FIG. 5 is an illustration of a subsystem or a part  of the surgical robotic  system 100, for detecting engagement of a surgical t ool 240 to a tool driver 230 (tool  driver) of a surgical 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. The control unit 210 may be par t of for example the control tower in  FIG. 1. As discussed in more detail herein, the eng agement may be detected by control  unit 210 based on one or more rotary motor operatin g parameters of one or more  actuators (e.g., actuator 238‐j) in the tool driver  230.  [0056]      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) comes into contact w ith the outside surface of the tool driver  230 in which there are one or more drive disks (e. g., drive disk 234‐j). The one or more  tool disks and/or one or more drive disks may be i mplements by pucks, which may be  formed of plastic or another durable material. In th e 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 secu red to a surgical robotic platform,  such as a surgical table that shown in FIG. 1 desc ribed above.  [0057]      Control unit 210 is configured to control motion of� �the various motorized  joints in the surgical robotic arm 122 (including th e drive disks 234) through which  operation of end effector 222 (its position and orie ntation as well as its surgical function  such as opening, closing, cutting, applying pressure,� �etc.) which mimics that of a user  input device is achieved. This is achieved via a me chanical transmission in the surgical  tool 240, when the surgical tool 240 has been engag ed to transfer force or torque (e.g.,  torque is a twisting force) from the tool driver 23 0. 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 com mands received via a local or remote  user input (e.g., joystick, touch control, wearable d evice, or other user input device  communicating via console computer system.) Alternative ly, the control unit 210 may  respond to one or more autonomous commands or contro ls (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 robotic arm 122 and operation of it s attached end effector 222.  [0058]      An end effector 222 may be any surgical instruments,  such as jaws (e.g., as  shown in FIGS. 4A and 4B), a cutting tool, an endo scope, spreader, implant tool, etc.  Different surgical tools each having different end ef fectors can be selectively attached  (one at a time) to robotic arm 122 for use during� �a surgical or other medical procedure.  The end effector 222 may be jaws located at a dist al end of the surgical tool 240 and  that may be retracted into, or extend out of, a ca nnula as shown (e.g., a thin tube that  may be inserted into a patient undergoing a surgical  procedure).  [0059]      The robotic arm 122 includes a tool driver 230, in� �which there are one or  more actuators, such as actuator 238‐j. Each actuat or may 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 respec tive drive disk 234‐j through a  transmission (e.g., a gear train that achieves a giv en gear reduction ratio). The tool  driver 230 includes one or more drive disks 234 tha t may be arranged on a planar or flat  surface of the tool driver 230, wherein the figure  shows several such drive disks that are  arranged on the same plane of the flat surface. Eac h drive disk (e.g., drive disk 234‐j) is  exposed on the outside surface of the tool driver 2 30 and is designed 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 di rect torque transfer between the two.  This may take place once for example a planar or f lat 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.  [0060]      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).  [0061]      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.  [0062]      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.   [0063]      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.   [0064]      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 instrument 240 to take  in one end of a rod, and a second drive disk 234� ��i rotates another drum within the  housing of the surgical instrument 240 to take in t he other end of the rod. As another  example, the extension and the shortening of an end� �effector along a single axis may be  achieved using two tool disks 234‐i, 234‐j, one  to perform the extension and another to  perform the retraction. This is in contrast to an e ffector 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.  [0065]      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.  [0066]      FIG. 6 illustrates an example of the surgical tool  240 including rotary  device assignments or mapping for tool disks TD1‐5� �(TD 6 is unused in this example). In  this example, tool disk TD5 is mapped to the roll  axis 258 of the end effector, which is  illustrated as jaw 251 and may comprise a first opp osing jaw 401A and a second  opposing jaw 401B. The tool disk TD5 may be coupled  to one or more gears that drive  the wrist to rotate about the roll axis. Each oppos ing jaw is assigned two tool disks. For  example, the first opposing jaw 401A may be assigned  to tool disk TD1 for opening the  jaw (i.e., increasing the angle between the first op posing jaw 401A and the second  opposing jaw 401B) and tool disk TD3 for closing th e jaw (i.e., decreasing the angle  between the first opposing jaw 401A and the second  opposing jaw 401B). The tool disk  TD1 may be coupled to a cable that rotates pulley  415A in a first direction and the tool  disk TD3 may be coupled to a cable for rotating pu lley 415A in a second direction.  [0067]      Similarly, the second opposing jaw 401B may be assig ned to tool disk TD2  for opening the jaw (i.e., increasing the angle betw een the first opposing jaw 401A and  the second opposing jaw 401B) and tool disk TD4 for  closing the jaw (i.e., decreasing the  angle between the first opposing jaw 401A and the s econd opposing jaw 401B). The tool  disk TD2 may be coupled to a cable that rotates pu lley 415B in a first direction and the  tool disk TD4 may be coupled to a cable for rotati ng pulley 415B in a second direction.  [0068]      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.  [0069]      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.  [0070]      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.)  [0071]      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.   [0072]      FIG. 7 illustrates the cable drive system for the s urgical tool 240. As  described in other embodiments herein, four cables 40 5A‐D are driven by the tool driver  230 to provide a desired position or motion to a t ool, which includes a wrist 223 and the  end effector 222. The cables 405A‐D connect to the  wrist 223 at a cable interface 224.  The wrist 223 is connected to the end effector 222,  or includes the end effector 222. The  cables 405A‐D are contained and protected by a sha ft 239. The cables connect to the  distal end of the robotic arm 200 at a tool attach ment interface 205. A control unit 210  provides data to one or more components of the surg ical tool 240 and receives feedback  data from the surgical tool 240, as described in mo re detail below.   [0073]      FIG. 8 illustrates a more detailed view of the cabl e drive system. A motor  231 operates the cables 405. The motor 231 may be  connected directly to a shaft for  winding the cables 405 in particular sequences in or der to move the wrist 223. In the  example illustrated in FIG. 8, the motor 231 drives� �a gear train 235 to rotate a capstan  237 that the cable wraps around. A variety of senso rs may be included in the cable drive  system. A position encoder 233 may be a rotary posi tion encoder that monitors motor  shaft position and encodes the current motor shaft p osition, e.g., to a value representing  angular position. A sensor 236 may include a tension  sensor that is coupled to a  respective cable or a torque sensor that measures to rque of a respective motor coupled  to the cable. Measured torque (a rotational force) c an be converted to tension (a linear  force). Each cable may have an initial tension (a p re‐tension) at a starting ‘relaxed’  position of the tool. In some embodiments, the pre� �tension is 10N. In some  embodiments, where the tool does not require cable p re‐tension, the pre‐tension value  may be set to 0 other low value.  [0074]      FIG. 9 illustrates an example of the surgical tool  240 that utilizes five tool  disks, such as tool disks 244‐e, f, g, i, j, arr anged in a coplanar fashion on a mating  surface of its housing. Each tool disk contributes t o at least a portion of the movement  and/or activation of end effector 222. Upon detecting  the attachment of surgical tool  240 with tool driver 230 (e.g., joining of mating s urfaces of the respective housings),  control unit 210 (or its processor 312 while executi ng instructions stored in memory  314) performs a process which determines that only t he corresponding five drive disks,  such as drive disks 234 e, f, g, i, j, are to be  turned (a corresponding actuator 238 is  activated) to perform the engagement process.  [0075]      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, roll joint, or other operation of the  surgical tool). That is, the sensor array,  or one or more sensors thereof, may be repeated for  multiple tool disks 244 in the tool  driver 230.   [0076]      The measurements may include measurements of torque ( e.g., a twisting  force) applied by the actuator 238‐j as measured b y the torque sensor 342 or the force  sensor 348, measurements of current by the electrical  sensor 345 supplied to a motor  231 of the actuator 238‐j when attempting to drive  the actuator to move at a certain  velocity (e.g., where the sensor 236‐j may include� �a current sensing resistor in series  with a motor input drive terminal), measurements of  electrical impedance by the  electrical sensor 345 as seen into the input drive  terminals of the motor 231 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 actuat or 238‐j (e.g., where the optical  sensor 347 may include a position encoder on an out put shaft of the actuator 238‐j or  on a drive shaft of the motor 231), as well as ot her parameters referred to here as  motor operating parameters. The measurements may inclu de presence data from the  presence sensor 341, implied from any sensor in the� �sensor array 236, or determined  from the interaction between the information storage  unit 242 and the communication  interface 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 electrical  sensor 345, the optical sensor 347, and the force s ensor 348. In one example, additional  sensors of the same type may be used for the posit ion sensor 343.   [0077]      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.   [0078]      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. The following ar e some examples of such a process.  [0079]      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.   [0080]      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 tension evaluation� �control 316 and the velocity  evaluation control 315, whose instructions configure t he processor 312 to perform the  calibration and calibration evaluation processes descri bed herein. In other words, the  processor 312 may operate under the control of a pr ogram, routine, or the execution of  instructions stored in the memory 314 as part of te nsion evaluation control 316 and the  velocity evaluation control 315 to execute methods or  processes in accordance with the  aspects and features described herein.   [0081]      The memory 314 may include one or more settings, co efficient values,  threshold values, tolerance values, calibration values� �for the surgical tool 240 and/or the  tool driver 230. The memory 314 may include specific  values for the threshold tension  value and/or the velocity threshold described below.  These values may be stored in  memory 314 as a configuration file, table, or matrix . Some values in the configuration  file may be provided by the user, some may be acce ssed or retrieved based on  identifiers of the surgical tool 240 or tool driver� �230, and others may be set by the  control unit 210.   [0082]      FIG. 10 illustrates a block diagram for a procedure� �or technique that may  be carried out by any of the systems described here in, for example, by a controller, such  as the control unit 210. Each act or block may ref er to a separate process that may have  many steps. The sequence illustrates is only an exam ple and the steps may be  performed in any order. Additional, different, or few er blocks may be included.  [0083]      As described above, each or one or more of the act uators 238 or motors  231 may be associated with a sensor such as the to rque sensor 342. Respective torque  sensors 342 measure the torque on actuators 238. The  tension in a cable coupled to the  actuator 238 is determined based on the measured tor que. The torque on the actuator  238 measured by the torque sensor 342 may be multip lied by the radius of the actuator  238 to equal to the tension in the respective coupl ed cable. The control unit 210 may  calculate a set of cable tensions 501A‐D including� �tension values from the torques on  the corresponding actuators and/or drive train between  the actuator and the cable.   [0084]      The control unit 210 may calculate the tension of a t least one of the cables  from an inverse kinematics model for the surgical to ol 240. For example, the user input  from the input device 317 may request a particular  position or direction of motion in  joint space. The control unit 210 translates the com manded position from the inverse  kinematics model including the B matrix described abo ve to convert the commanded  position in actuator space or directly to cable spac e. The inverse kinematics model  includes a relationship between the torque detected a t respective ones of the plurality  of motors and the tension of the at least one of  the plurality of cables according to an  inverse kinematics matrix.  [0085]      Alternatively, the control unit 210 may receive the  tension for at least one  the cables from a tension sensor that is coupled to  a respective cable. In all of these  examples, the control unit 210 identifies a tension  of at least one of the plurality of  cables derived from at least one of the forces dete cted by the sensors.  [0086]      The control unit 210 performs tension threshold compa rison 503 (e.g.,  included in the tension evaluation control 316) to c ompare the tension of the at least  one of the cables to a threshold tension value. The  output of the threshold comparison  503 may be a binary value that corresponds to a fi rst value (e.g., high value or 1) when  the tension is less than the threshold tension value  and a second value (e.g., low value  or 0) when the tension is greater than the threshol d tension value.  [0087]      The control unit 210 may also determine a set of c able velocities 502A‐D  based on sensor data for the corresponding actuator  238. In one example, the position  encoder 233 provides sensor data for the position of  the actuator 238. The change in  rotational position of the actuator 238 is translated  to the linear velocity of the cables.  Alternatively, the set velocity of the cables 502A‐ D is based on the sensor data for motor  torque. For example, the motor torque ??  [0088]      Another example of the calculation of the set of ca ble velocities 502A‐D  accounts for the capstan 237 and/or gear train. The� �set of cable velocities 502A‐D may  be determined based in on actuator position and a r adius of the capstan 237. The  capstan radius is the distance that a respective cab le fixes to and wraps around when  the capstan 237 rotates. Rotation of the capstan can  be effected through one or more  gears that translate rotational motion of motor 231  to rotational motion of the capstan  237. When the capstan is rotated, cable position and  cable tension changes accordingly,  depending on an amount and direction of rotation.   [0089]      In some embodiments, measured cable position (C) is  determined through  the product of actuator position (x) and a radius ( r) as shown by Equation 10. The radius  (r) may be the radius of the actuator or the radiu s of the capstan, which may be adjusted  by the gear ratio of the gear train.  [0090]      The change in cable position (C) is the velocity of  the cable (V) as shown by  Equation 11. The derivative of cable position with r espect to time is cable velocity.  Likewise, the derivative of actuator position with re spect to time multiplied by the  radius is cable velocity.   [0091]      The control unit 210  generates velocity vector 504� �(e.g., using velocity  evaluation control 315) from the set of cable veloci ties 502A‐D. The control unit 210  may identify a velocity value for each of the plura lity of cables calculated from any of the  techniques described above. The velocity vector 504 i ncludes an entry for each cable in  the cable drive system. The velocity vector 504 may� �be arranged such that antagonistic  pairs of cables are in predetermined positions in th e velocity vector 504. For example,  the velocity values for antagonistic pairs of cables� �may be adjacent in the velocity vector  504.   [0092]      The control unit 210 may calculate a measured veloci ty norm value 506  from the velocity vector 504. The entries of the ve locity vector 504 are squared and  summed, and the square root of the result is the v elocity norm value 506, as shown in  Equation 11. The magnitude of the velocity vector 50 4 is the measured velocity norm  value 506. Thus, the measured velocity norm value (V _measured ) is a single value that  represents the measured velocities (MV ₁ , MV ₂ , ... MV _n ) of all of the cables in the cable  drive system.  [0093]      The measured velocity norm value 506 may be compared  to commanded  velocities. The commanded velocities are the expected� �velocities of the cable based on  the commands sent to the actuator 238. When the com manded velocities are different  from the measured velocities, there has been unexpect ed behavior. The engagement  between the actuator and the sterile adapter may hav e been disengaged or otherwise  compromised. When this happens, the energy stored in� �one or more cables as tension  can move the wrist in an unexpected manner.   [0094]      The control unit 210 may calculate a commanded veloc ity norm value  from the commanded velocity values for the cable bas ed on the user input. The  commanded velocity values are squared and summed, and  the square root of the result  is the commanded velocity norm value (V _command ), as shown in Equation 12. The  commanded velocity norm value is a single value that  represents the commanded  velocities (CV ₁ , CV ₂ , ... CV _n ) of all of the cables in the cable drive sy stem.  [0095]      The control unit 210 performs the velocity threshold� �comparison 510 (e.g.,  using velocity evaluation control 315) to compare the  velocity norm value to a statistic  velocity threshold. The statistic velocity threshold m ay be set equal to the commanded  velocity norm value so that the comparison is a dir ect comparison. The output of the  threshold comparison 503 may be a binary value that� �corresponds to a first value (e.g.,  high value or 1) when the velocity is greater than� �the statistic velocity threshold and a  second value (e.g., low value or 0) when the tensio n is less than the statistic velocity  threshold.  [0096]      The statistic velocity threshold may be the differenc e in the measured  velocity norm value and the commanded velocity norm  value that is statistically  significant. For example, the measured velocity norm  value and/or the commanded  velocity norm value may be monitored by the control� �unit 210 over time to determine  how much of a change in the measured velocity norm� �value and/or the commanded  velocity norm value indicates that one or more of t he cables has experienced a release  of energy due to a disconnection or breakage and no t simply a inconsequential variation  in the data.   [0097]      The statistic velocity threshold may be calculated, i n part, from a Bayesian  filter. For example, a Bayesian filter may analyze a  time series of data from the  measured velocity norm value, the commanded velocity  norm value, or a difference  between the measured velocity norm value and the com manded velocity norm value.  The Bayesian filter may determine a joint probability  distribution over any of these  variables in time to identify statistically significan t changes in the variables and filter out  variations that are merely noise.   [0098]      The statistic velocity threshold may be determined fr om a statistical  hypothesis test (e.g., chi‐squared test). The statis tical hypothesis determines whether  there is a statistically significant difference betwee n the measured velocity norm value  and the expected value from the commanded velocity n orm value.   [0099]      The statistic velocity threshold is calculated, in pa rt, from an average of  the velocity norm value at a first time and the ve locity norm value at a second time.  For  example, the statistic velocity threshold is calculate d, in part, from a standard deviation  of a time series of data including the velocity nor m value at the first time and the  velocity norm value at the second time.   [00100]      An AND gate 505, which may be included merely for  graphical  representation, represents the logical operation for t he output of the tension threshold  comparison 503 and the velocity comparison threshold  510. There may be no  component corresponding to the gate 505, which may b e only a graphical  representation. When the output of the velocity thres hold comparison 510 indicates  that the velocity is greater than the statistic velo city threshold and the tension threshold  comparison 503 indicates the measured tension is less  than the threshold tension value  the output of the AND gate 505 may be high and ca use the control unit 210 to generate  one or more messages. The control unit 210 is confi gured to identify a disengagement of  at least one of the plurality of cables or associat ed motors based on the first comparison  and the second comparison.  [00101]      The message may be indicative of a disengagement of� �a cable or a  disengagement of the motor from the sterile adapter,� �which resuslts in a disengaged  cable. The control unit 210 may generate the message  in response to the disengagement  of at least one of the cables. The message may spe cify the cable. For example, the cable  may be identified by the lowest tension value for t he set of cable tensions 501A‐D based  on the torques on the corresponding actuator 238 or� �from the inverse kinematics model  for the surgical tool 240.   [00102]      The message may be an alert 507 to the user. For  example, the message  may state that an error has occurred. The message m ay provide instructions for the user  to handle the error such as reconnecting the disenga ged cable or the disengaged motor.  The message may instruct the user to remove the too l. The message may instruct the  user to replace the tool with a new tool.   [00103]      The message may be an internal message that instruct s the control unit  210 to disable the surgical tool 240. Thus, when a� �disengagement is detected, the  surgical tool 240 is disabled. The control unit 210� �may generate an error command that  disables the surgical tool 240 in response to the m essage when the disengagement is  detected. Re‐enabling the tool may require entering� �a code to the surgical tool 240 or  providing a factor reset command to the surgical too l 240.   [00104]      The message may be an external message that is comm unicated to an  external device. For example, the message may be sen t to a manufacturer or other  entity that dispatches services for the surgical tool . The external device or the control  unit 210 may track the occurrences of messages or a lerts at the surgical tool 240, and  when a set number of messaged have occurred, a fata l error may be assigned to the  surgical tool 240 and the surgical tool 240 permanen tly disabled. The message may be  logged by the external device, along with other surg ical tools, to identify trends in the  deployment of a particular model of surgical tool. � � [00105]      FIG. 11 describes a process for detection of a cabl e malfunction. The  process may be performed by a programmed processor ( also referred to here as  processor or controller), configured according to inst ructions stored in memory (e.g., the  processor 312 and the memory 314 of FIG. 8, where  the processor 312 is configured  according to the instructions of the tension evaluati on control 316 and the velocity  evaluation control 315). Additional, different, or few er acts than those in FIG. 11 may be  performed.   [00106]      At act S101, the processor 312 identifies a tension� �in a cable of the  surgical tool. The processor 312 may calculate a val ue for the tension or receive the  value from a sensor directly or indirectly. Tension  values may be received or calculated  repeatedly such as at a predetermined time interval.� �Tension values may be identified at  a sample rate such as every 1 second, 100 milliseco nds, or 10 milliseconds.  Tension  values may be received for any number or all of th e cables in the surgical tool.  [00107]      In one example, the tension is measured or received� �only at specific times.  For example, the processor 312 may determine that th e cables are tensioned based on  the movement of the end effector. In some examples,� �the cables, or a subset of the  cables, may not be tensioned when a degree of freed om (e.g., roll, pitch, yaw, or jaw)  changes direction. The degree of freedom changes dire ction when the corresponding  angle for the degrees of freedom transitions from in creasing in value to decreasing in  value or from decreasing in value to increasing in  value.  [00108]      At act S103, the processor 312 performs a comparison  of the tension of  the at least one cable to a threshold tension value  extracted from memory 314. The  threshold tension value may be set by the user or  manufacturer. Alternatively, the  threshold tension value may be variable over time. T he threshold tension may be based  on an average of past tension vales such as twice  the average of past tension values over  a time window. The threshold tension value may be d ifferent for different cables. The  threshold tension value may be different for pairs o f cables. In one example, for each  pair of antagonistic cables, the comparison is made  only for one of the antagonistic pair  at a time. In another example, the threshold tension  value is assigned to a pair of  antagonistic cables and the comparison is for the su m of the tension vales for the pair of  antagonistic cables.   [00109]      At act S105, the processor 312 identifies a velocity  for each of the cables  of the surgical tool or at least multiple cables of  the surgical tool. The processor 312 may  calculate a value for the velocities or receive the� �value from a sensor directly or  indirectly. Velocity values may be received or calcul ated repeatedly such as at a  predetermined time interval. Velocity values may be i dentified at a sample rate such as  every 1 second, 100 milliseconds, or 10 milliseconds.     [00110]      At act S107, the processor 312 calculates a velocity  norm or  representative value for all of the cables of the s urgical tool or for multiple cables of the  surgical tool. The velocity norm may be a sum of t he velocity values. The velocity norm  may include a sum of squares of the velocity values . The velocity mum may be the  square root of the sum of the squares of the veloc ity values. Other examples for the  velocity that combine the relative velocities of the� �cables of the surgical tool are  possible.   [00111]      At act S109, the processor 312 compares the velocity  norm to a velocity  threshold. The velocity threshold may be set by the� �user or manufacturer. Alternatively,  the velocity threshold may be variable over time. Th e velocity threshold may be set  based on past values such as twice the average of  the velocity norm over a time window.   [00112]      At act S111, the processor 312 detects a malfunction  of the surgical tool.  The malfunction is based on the comparison for tensi on and the comparison for velocity.  When the tension is below the tension threshold and� �the velocity is above the threshold,  the processor 312 identifies a malfunction with the  cable. The malfunction may indicate  a disengagement between the sterile adapter and the  surgical tool. The malfunction  may be disengagement of at least one cable.   [00113]      The processor 312 may generate a command for remedia l action in  response to the determination of the malfunction in  the surgical tool. The remedial  action may disable the surgical tool. The surgical t ool may be disabled for a  predetermined time, until user intervention (e.g., res et switch) takes place, or until the  surgical tool is reconfigured. The reconfiguring of t he surgical tool may include homing  and/or calibration. The reconfiguring of the surgical� �tool may include replacing one or  more cables.   [00114]      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.   [00115]      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.  [00116]      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.   [00117]      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.   [00118]      As illustrated in FIG. 3, the computer system may i nclude 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).   [00119]      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.  [00120]      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.   [00121]      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.  [00122]      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.   [00123]      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.   [00124]      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.  [00125]      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.