骨科手术机器人课件
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康复诊疗机器人ppt课件
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• 这种机械手系统都是需要由视觉、灵巧操 作、运动、传感、导航及系统控制等电子
系统组成，要求比较高，价格也是相对的 比较昂贵。
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康复治疗机器人研究现状
• 康复治疗机器人是康复医学和机器人技术 的完美结合，不再把机器人当作辅助患者 的工具，而是把机器人和计算机当作提高 临床康复效率的新型治疗工具。康复治疗 机器人在医疗实践上主要是用于恢复患者 肢体运动系统的功能。
• 这种机器人是安装在轮椅上的，是因为轮 椅的移动扩大了机械手的工作范围，同时 由于安装基座的改变致使机械手的刚性下 降和抓取精度的降低，这种机械手也只是 用于用于轮椅的患者，这是一点不足。
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• 这种机械手已经成为面向应用的流行设计， KARES5系统，就是一种基于轮椅的机械手 系统，在电动轮椅上安装了一个六自由度
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步行康复训练机器人
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• 近 年 来 减 重 步 行 训 在 临床上 的应 用越 开越 广泛 ． 它 主要是用减重 吊带使患者 步行 时下肢 负重减少 ，借助 于运 动 平板
进行步行能力训练。在训练时一般需要两 名治疗师 ．一名 帮助患者 腿摆动 、 支撑 期 患足跟 着地 ． 防止 支撑期膝 过 伸 。另 一名帮助患 者进行 身体重 心转移 、 髋 伸 展 、 骨盆旋转 ， 并保持患 者躯 干的直立。
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• 由于我国的康复医学事业仍然处于起步阶段， 但患者数量多、治疗师资源缺乏，据此现状， 发展康复训练医疗机器人系统更具实际意义。 随着康复医疗机器人的研究和使用，有望简化 医师与患者“一对一”的繁重治疗过程，推动残 疾人“人人享有康复服务”这一目标的实现，提 高残疾人的生活质量。同时，通过临床上使用 积累的大量数据，将有助于认识训练参数与康 复效果之间的关系，从而能够在机器人辅助脑 神经康复治疗上取得更大的突破。因此，康复 医疗训练机器人技术在现代康复医学和神经反 馈训练有广泛的应用前景。
下肢康复机器人PPT
下肢康复机器人的研究涉及多个学科领域 ，需要加强跨学科的合作与交流，共同推 动下肢康复机器人的发展。
05
下肢康复机器人的未来 发展
技术创新与改进
01
02
03
智能化控制
利用人工智能和机器学习 技术，实现下肢康复机器 人的自主运动控制和个性 化治疗方案。
精准评估
通过传感器和生物力学分 析，提高下肢康复机器人 的评估准确性和治疗效果。
体育训练
下肢康复机器人也可用于运动员的 体能训练和康复训练，提高运动表 现和预防运动损伤。
02
下肢康复机器人的技术 原理
机器人结构与设计
机器人结构
下肢康复机器人通常由机械腿、驱动 系统、传感器和控制系统等部分组成 ，能够模拟人类下肢的运动，辅助或 替代行走功能。
设计理念
设计下肢康复机器人时需考虑人体工 学、安全性、稳定性和舒适性等因素 ，以确保患者在使用过程中能够得到 有效的康复训练。
下肢康复机器人
目录
• 下肢康复机器人概述 • 下肢康复机器人的技术原理 • 下肢康复机器人的使用方法 • 下肢康复机器人的研究进展 • 下肢康复机器人的未来发展 • 下肢康复机器人的实际应用案例
01
下肢康复机器人概述
定义与特点
定义
下肢康复机器人是一种辅助或替 代传统物理治疗方法的机器人技 术，用于帮助下肢运动功能障碍 患者进行康复训练。
这些案例中发挥了重要作用。
家庭康复的应用案例
随着科技的进步，下肢康复机器人也逐 渐应用于家庭康复领域。家庭康复机器 人能够为患者提供方便、有效的康复训 练，使患者在家中也能进行科学的康复
治疗。
家庭康复机器人通常具有便携、易操作 家庭康复的应用案例还包括针对老年人
骨科手术机器人产业化历程_讲座课件PPT
亚太地区手术机器人市场增速最快
手术机器人市场规模增大
医疗机器人市场重心转移
北
亚
美
太
资料来源：普华永道咨询
手术机器人行业情况
行
➢ 《国民经济行业分类与代码》中“C358医疗仪器设备及器械制造”之“C3581医疗诊断、监护及治疗设备制造”
业 分
➢ 《上市公司行业分类指引》中“C35专用设备制造业”
类
➢ 《战略性新兴产业分类（2018）》中“4.2生物医学工程产业”之“4.2.1先进医疗设备及器械制造”
上市前（1999年） 营业收入1019万$，净利润-1842万$ 员工116人，估值3.1亿$，募4500万$
2019年 营业收入：44.79亿$，净利润:13.82亿$ 员工：7326人，研发投入5.57亿$
营业收入比1999年增长了400多倍
达芬奇(Da Vinci)手术机器人
专注软组织手术机器人30年，单一产品市值最高公司之一
主动操作
Integration
应用场景融合
Eco-System
结合下游 术式创新
北京天智航公司发展历程—核心产品应用
➢ 在全国90多家医院实现常规临床应用，开展机器人手术1万余例 ➢ 工信部、卫建委以部际协作方式支持创建骨科手术机器人应用中心，21家牵头医院，300+家医疗构参与
全球首例!北京积水潭医院完成 “5G+机器人”手术
北京积水潭医院 2019-6-27
嘉兴市第二医院 2019-01-06 四川省人民医院 2019-6-24
巧 夺 天 工 百 发 百 中 ， 我 院 完 成 第 100 台骨科机器人手术并举办技术学习班
武汉市第四医院 2019-12-16
骨科手术机器人课件
特点
具有高精度、高稳定性和微创化 的特点，能够减少手术创伤、缩 短恢复时间，提高患者的生活质 量。Leabharlann 骨科手术机器人的应用领域01
02
03
04
脊柱外科
用于脊柱融合、腰椎间盘突出 等手术。
关节外科
用于人工关节置换、膝关节镜 等手术。
创伤骨科
用于骨折复位、钢板螺钉内固 定等手术。
其他领域
如骨肿瘤切除、软组织修复等 。
止血与缝合
在机器人完成骨骼复位后，医 生进行必要的止血和缝合操作
。
术后处理
患者观察与护理
对患者进行密切观察，监测生命体征，及时 处理术后并发症。
随访与复查
定期对患者进行随访和复查，评估手术效果 ，及时调整康复计划。
康复训练指导
根据患者恢复情况，制定个性化的康复训练 计划，促进患者功能恢复。
设备保养与维护
创伤修复手术通常需要精细的操作和 长时间的固定。采用骨科手术机器人 辅助，可以大大提高手术效率，减少 医生的疲劳度，同时提高手术的精准 度和稳定性。
案例四：人工关节置换手术
总结词
技术难度大、精准度要求高、机器人辅助效果显著
详细描述
人工关节置换手术是一种技术难度较大的骨科手术，对精准度和稳定性的要求非常高。采用骨科手术机器人辅助 ，可以显著提高手术的精准度和稳定性，提高患者的生活质量。
可重复性强
机器人手术通常采用微创的方式进行，减 少了手术创伤和术后恢复时间，提高了患 者的舒适度和康复效果。
机器人手术系统可以记录和重复执行相同 的手术程序，为复杂手术提供了可重复性 和可靠性。
挑战
技术成本高
骨科手术机器人及其辅助系统的研发 、制造和维护成本较高，导致手术费 用相对较高。
具有高精度、高稳定性和微创化 的特点，能够减少手术创伤、缩 短恢复时间，提高患者的生活质 量。Leabharlann 骨科手术机器人的应用领域01
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03
04
脊柱外科
用于脊柱融合、腰椎间盘突出 等手术。
关节外科
用于人工关节置换、膝关节镜 等手术。
创伤骨科
用于骨折复位、钢板螺钉内固 定等手术。
其他领域
如骨肿瘤切除、软组织修复等 。
止血与缝合
在机器人完成骨骼复位后，医 生进行必要的止血和缝合操作
。
术后处理
患者观察与护理
对患者进行密切观察，监测生命体征，及时 处理术后并发症。
随访与复查
定期对患者进行随访和复查，评估手术效果 ，及时调整康复计划。
康复训练指导
根据患者恢复情况，制定个性化的康复训练 计划，促进患者功能恢复。
设备保养与维护
创伤修复手术通常需要精细的操作和 长时间的固定。采用骨科手术机器人 辅助，可以大大提高手术效率，减少 医生的疲劳度，同时提高手术的精准 度和稳定性。
案例四：人工关节置换手术
总结词
技术难度大、精准度要求高、机器人辅助效果显著
详细描述
人工关节置换手术是一种技术难度较大的骨科手术，对精准度和稳定性的要求非常高。采用骨科手术机器人辅助 ，可以显著提高手术的精准度和稳定性，提高患者的生活质量。
可重复性强
机器人手术通常采用微创的方式进行，减 少了手术创伤和术后恢复时间，提高了患 者的舒适度和康复效果。
机器人手术系统可以记录和重复执行相同 的手术程序，为复杂手术提供了可重复性 和可靠性。
挑战
技术成本高
骨科手术机器人及其辅助系统的研发 、制造和维护成本较高，导致手术费 用相对较高。
达芬奇手术机器人PPT课件
马克森电动机是达芬奇系统核心性能特性试验的关键，这些核心性能特性测试包括摩擦、间隙和兼容情况，以及一 系列传感器反馈监测。
பைடு நூலகம்
机械手臂的自由度
• 机械手可以模拟人手各种操作，动作的自由度 高达7度，包括臂关节上下，前后自由运动与仿 真手腕的左右旋转，开合，末端关节弯曲共7种 动作，可作沿垂直轴360°和水平轴270°旋转， 且每个关节活动度大于90°。尤其在进行深部操 作时，机械手动作灵活，体积小巧，与开放手 术的人手操作相比具有显著优势。
手术器械
仿真接携手配置了各种类 型的手术器械，可满足抓 持，钳夹，缝合等各项操 作要求。手术器械近百种， 8毫米左右大小
机械“肉腕”
• 模拟人手的活动方式 • “手”仅仅8-15mm • 由于达芬奇机器人的机械手拥有7个自由度，具有
人手无法企及的精确性。
应用
目前达芬奇手术机器人的应用范围为心外科、尿外科、普通外科、肝胆外科、妇产科、 胸外科等。在诸多科室中他都表现出优越的性能，未来达芬奇手术机器人会更多地普 及到各个科室，完成各种手术。
劣势
• 自身仍存在着一定的缺陷
• 触觉反馈体系的缺失； • 手术机器人的器械臂固定以后，其操作范围受限； • 整套设备的体积过于庞大，安装、调试比较复杂； • 系统的技术复杂； • 系统的学习曲线较长； • 对术者的手术技巧提出较高的要求； • 手术前的准备及手术中更换器械等操作耗时较长等。
• 使用成本昂贵
优势
1.在腔镜手术基础上更加发挥腔镜的优势，去除使用腔镜的劣势； 2.加入计算机的技术可提高手术的操控性、精确性和稳定性； 3.向术者提供了高清晰度三维图像并将手术野放大了10—20倍； 4.创新的腕部可自由活动的镜下手术器械可使镜下手术器械完全重现人手动作从而达到手眼协调； 5.系统设计可排除主刀医生可能的手的颤抖对手术所造成的不利影响； 6.与开放手术的视觉一致使操作者手眼协调从而加快了医生学习进程； 7.为患者带来更理想的手术结果，减少围手术期后遗症以及并发症的发生； 8.创伤小、恢复快而使可接受手术的患者年龄范围扩大并使某些危重病人接受手术成为可能；
பைடு நூலகம்
机械手臂的自由度
• 机械手可以模拟人手各种操作，动作的自由度 高达7度，包括臂关节上下，前后自由运动与仿 真手腕的左右旋转，开合，末端关节弯曲共7种 动作，可作沿垂直轴360°和水平轴270°旋转， 且每个关节活动度大于90°。尤其在进行深部操 作时，机械手动作灵活，体积小巧，与开放手 术的人手操作相比具有显著优势。
手术器械
仿真接携手配置了各种类 型的手术器械，可满足抓 持，钳夹，缝合等各项操 作要求。手术器械近百种， 8毫米左右大小
机械“肉腕”
• 模拟人手的活动方式 • “手”仅仅8-15mm • 由于达芬奇机器人的机械手拥有7个自由度，具有
人手无法企及的精确性。
应用
目前达芬奇手术机器人的应用范围为心外科、尿外科、普通外科、肝胆外科、妇产科、 胸外科等。在诸多科室中他都表现出优越的性能，未来达芬奇手术机器人会更多地普 及到各个科室，完成各种手术。
劣势
• 自身仍存在着一定的缺陷
• 触觉反馈体系的缺失； • 手术机器人的器械臂固定以后，其操作范围受限； • 整套设备的体积过于庞大，安装、调试比较复杂； • 系统的技术复杂； • 系统的学习曲线较长； • 对术者的手术技巧提出较高的要求； • 手术前的准备及手术中更换器械等操作耗时较长等。
• 使用成本昂贵
优势
1.在腔镜手术基础上更加发挥腔镜的优势，去除使用腔镜的劣势； 2.加入计算机的技术可提高手术的操控性、精确性和稳定性； 3.向术者提供了高清晰度三维图像并将手术野放大了10—20倍； 4.创新的腕部可自由活动的镜下手术器械可使镜下手术器械完全重现人手动作从而达到手眼协调； 5.系统设计可排除主刀医生可能的手的颤抖对手术所造成的不利影响； 6.与开放手术的视觉一致使操作者手眼协调从而加快了医生学习进程； 7.为患者带来更理想的手术结果，减少围手术期后遗症以及并发症的发生； 8.创伤小、恢复快而使可接受手术的患者年龄范围扩大并使某些危重病人接受手术成为可能；
机器人外科手术医疗黑科技PPT课件
从医生角度： 达芬奇手术机器人增加视野角度;减少手部颤动，机器人“内腕”较腹 腔镜更为灵活，能以不同角度在靶器官周围操作;较人手小，能够在有 限狭窄空间工作;使术者在轻松工作环境工作，减少疲劳更集中精力;减 少参加手术人员。 医生有利之处归根到底还是为患者。例如，机器人提高精确度，便能 节省出手术时间从而减少术者疲劳，这样可以进一步防止术者手部颤 动使术者精力更集中，使手术更完美。
12
手术方法 达芬奇组: 肾癌根治术与肾盂输尿管成形术Trocar 布置与传统腹腔镜相同。 患者脐旁切口，放置 12 mmTrocar，双孔内镜经此通道插入，双侧髂前上 棘至脐连线与腹直肌外缘的交点处放置两个直径 8 mm 的 Trocar，3 个 Trocar 呈三角形放置。右下腹再放置一个辅助 Trocar，用于助手帮助牵拉 组织、吸引渗血和递送缝针。放入机器内镜系统进行 手术。 腹腔镜组: 肾癌根治术与肾盂输尿管形术 Trocar 布置相同，患侧腋中线上 方 2．0 cm 切开 1． 5 cm 切口，置入 10 mm Trocar，借助腹腔镜直视 作在腋前线、腋后线十二肋缘下置入辅助 Trocar。前列腺癌根治术与膀胱 癌根治术Trocar 布置同机器人组放置三角形 Trocar 布置后可根据情况决定 是否放置第 5 个辅助 Trocar。
通常是手术室的控制台上，观测和指
导机械臂工作就行了。据悉，该技术
可让医生在地球的一端对另一端的患
者实施手术。
骨折复位机器人
2
达芬奇的构成
达
外科医生控制台
床旁机械臂系统
成像系统
3
达芬奇手术机器人的具体优势
从患者角度： (1)手术操作更精确，与腹腔镜(二维视觉)相比，因三维视觉可放大1015倍，使手术精确度大大增加，术后恢复快，愈合好。 (2)曲线较腹腔镜短。 (3)创伤更小使微创手术指征更广;减少术后疼痛;缩短住院时间;减少失 血量;减少术中的组织创伤和炎性反应导致的术后粘连;增加美容效果; 更快投入工作。
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手术方法 达芬奇组: 肾癌根治术与肾盂输尿管成形术Trocar 布置与传统腹腔镜相同。 患者脐旁切口，放置 12 mmTrocar，双孔内镜经此通道插入，双侧髂前上 棘至脐连线与腹直肌外缘的交点处放置两个直径 8 mm 的 Trocar，3 个 Trocar 呈三角形放置。右下腹再放置一个辅助 Trocar，用于助手帮助牵拉 组织、吸引渗血和递送缝针。放入机器内镜系统进行 手术。 腹腔镜组: 肾癌根治术与肾盂输尿管形术 Trocar 布置相同，患侧腋中线上 方 2．0 cm 切开 1． 5 cm 切口，置入 10 mm Trocar，借助腹腔镜直视 作在腋前线、腋后线十二肋缘下置入辅助 Trocar。前列腺癌根治术与膀胱 癌根治术Trocar 布置同机器人组放置三角形 Trocar 布置后可根据情况决定 是否放置第 5 个辅助 Trocar。
通常是手术室的控制台上，观测和指
导机械臂工作就行了。据悉，该技术
可让医生在地球的一端对另一端的患
者实施手术。
骨折复位机器人
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达芬奇的构成
达
外科医生控制台
床旁机械臂系统
成像系统
3
达芬奇手术机器人的具体优势
从患者角度： (1)手术操作更精确，与腹腔镜(二维视觉)相比，因三维视觉可放大1015倍，使手术精确度大大增加，术后恢复快，愈合好。 (2)曲线较腹腔镜短。 (3)创伤更小使微创手术指征更广;减少术后疼痛;缩短住院时间;减少失 血量;减少术中的组织创伤和炎性反应导致的术后粘连;增加美容效果; 更快投入工作。
达芬奇手术机器人手术配合课件
手术机器人的应用领域
01
腹腔镜手术：如胆囊切除术、 阑尾切除术等
02
泌尿外科手术：如前列腺切 除术、肾结石手术等
03
妇科手术：如子宫切除术、 卵巢切除术等
04
胸外科手术：如肺癌切除术、 食道癌切除术等
05
头颈外科手术：如甲状腺切 除术、唾液腺切除术等
06
心脏外科手术：如心脏瓣膜 置换术、冠状动脉搭桥术等
2
更智能的感知系统：实时监测手术环境和患者状态
3
更灵活的机械结构：适应各种手术场景和需求
4
更安全的防护措施：降低手术风险和并发症发生率
5
更广泛的应用领域：拓展手术机器人的应用范围，如微创手术、远程手术等
6
更便捷的操作方式：提高手术效率和医生操作体验
手术机器人的市场前景
随着医疗技术的 进步，手术机器 人将越来越普及
手术机器人可以 降低手术风险和 并发症
手术机器人可以 提高手术的准确 性和成功率
手术机器人可以 提高医院的工作 效率和效益
01
02
03
04
手术机器人的挑战与机遇
01
技术挑战：提高手术机器人的精确 02
成本挑战：降低手术机器人的制造
度、稳定性和智能化程度
和维护成本，提高性价比
03
法规挑战：完善手术机器人的法规 04
市场机遇：随着医疗技术的发展，
和标准，确保手术安全
手术机器人市场潜力巨大
05
创新机遇：手术机器人可以与其他 06
培训机遇：手术机器人可以辅助医
医疗技术相结合，提高手术效果
生进行手术培训，提高手术技能
演讲人
目录
01. 达芬奇手术机器人简介 02. 手术配合课件内容 03. 手术机器人的未来发展
(医学课件)达芬奇手术机器人
达芬奇手术机器人可用于脑瘤、脑膜瘤等神经外科疾病的手术治疗，提高手术精度和治疗效果。
神经外科手术
达芬奇手术机器人也可以辅助进行关节置换、脊柱手术等骨科手术，提高手术效率和患者康复水平。
骨科手术
达芬奇手术机器人的最新进展
04
达芬奇手术机器人最新版本已经可以进行更为精细的手术操作，提高手术效率和精确度。
02
03
手术器械选择
根据手术需要，选择不同的手术器械，如镊子、剪刀、针线等。
达芬奇手术机器人的工作流程
01
远程控制
医生通过控制台对手术机器人进行操作，实时监控手术过程并进行指导。
02
机械臂辅助
手术机器人配备高精度、灵活的机械臂，能够在狭小的手术空间中进行精确操作。
高清晰度三维视觉系统
高精度机械臂
要点三
学习达芬奇手术机器人技术应注意的问题
安全第一
在学习过程中始终将病人的安全放在第一位，遵循医疗伦理和法律规定。
系统性和全面性
在学习过程中要注意知识的系统性和全面性，不仅学习操作技能，也要了解手术机器人的工作原理、适用范围、禁忌症等相关知识。
长期学习和不断更新知识
随着科技的不断进步，达芬奇手术机器人技术也在不断发展和完善，需要长期学习和不断更新知识。
达芬奇手术机器人在新医学领域的探索
未来达芬奇手术机器人将继续向着更加智能化、自主化的方向发展，提高手术的自动化程度和精度。
达芬奇手术机器人将结合人工智能、物联网等技术，实现远程手术操作、机器人集群手术等创新应用，为医学领域提供更多可能性。
达芬奇手术机器人的未来发展趋势
如何学习和掌握达芬奇手术机器人技术
01
02
03
达芬奇手术机器人的前景展望
下肢康复机器人课件
对脚踏式下肢康复机器人工作空间进行了分析， 提出了脚踏式下肢康复机器人的总体方案，介绍 机器人控制系统。
1
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
运用绘图软件对机器人主体结构进行构件设计, 阐述了机器人工作原理。分析现有的下肢康复机 器人技术特点，阐明了本脚踏式下肢康复机器人 的技术优点。根据机械设计和机械原理基础知识 为整个下肢康复机器人结构设计提供了理论依据。
2.3下肢康复机器人总体设计
2.2下下肢肢康康复复机机器器人人是帮总助体下设肢计运动障碍患者进行运动机能恢
复性训练,尽可能模拟正常人，使患者下肢的运动功能得到锻 炼和恢复。
首先，下肢康复机器人应该具有合理的结构,满足机器人空 间设计要求。
其次，下肢康复机器人应该具有足够的安全性。结构上,患 者的下肢运动空间不能与牵引机构的运动空间发生干涉,同时 运动机构不能对对患者下肢产生过大的牵引力。最后,下肢康 复机器人属于医疗设备范畴,应该无噪声、无污染、外观漂亮, 以利于患者更好的康复训练。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
[8] SterrA,FreivoghlS.Motor-improvementfollowingintensivetraininginlowfunctioning chronichemiparesis[J].Neurology,2003,61(6):842-844. [9] LiepertJ,BauderH,WolfgangHR,etal.Treatment-induced corticalreorganization are organization after strokeinhumans[J].Stroke,2000,31(6):1210-1216. [10] KrewerC,Rie?K,BergmannJ,etal.Immediate effective ness of single-session therap the rapeuticin tervention sinpusherbehaviour[J].GaitPosture,2013,37(2):246-250 [11] WestlakeKP,PattenC.Pilotstudy of Lokomatver susmanu-al-assistedt read milltraitreadmilltrainingforlocomotorre coverypoststroke[J].JNeuroengRehabil,2009 [12]郭素梅,李建民,吴庆文,等.Lokomat全自动机器人步态训练与评定系统对不完 全性脊髓损伤患者步行功能的影响[J].中国组织工程研究,2012,15(13):2324-2327. [13]史小华,王洪波,孙利,等.外骨骼型下肢康复机器人结构设计与动力学分析[J].机 械工程学报,2014,50(3):41-48. [14] 濮良贵，纪名刚.机械设计.高等教育出版社，2001(6)：369-374.
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文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
运用绘图软件对机器人主体结构进行构件设计, 阐述了机器人工作原理。分析现有的下肢康复机 器人技术特点，阐明了本脚踏式下肢康复机器人 的技术优点。根据机械设计和机械原理基础知识 为整个下肢康复机器人结构设计提供了理论依据。
2.3下肢康复机器人总体设计
2.2下下肢肢康康复复机机器器人人是帮总助体下设肢计运动障碍患者进行运动机能恢
复性训练,尽可能模拟正常人，使患者下肢的运动功能得到锻 炼和恢复。
首先，下肢康复机器人应该具有合理的结构,满足机器人空 间设计要求。
其次，下肢康复机器人应该具有足够的安全性。结构上,患 者的下肢运动空间不能与牵引机构的运动空间发生干涉,同时 运动机构不能对对患者下肢产生过大的牵引力。最后,下肢康 复机器人属于医疗设备范畴,应该无噪声、无污染、外观漂亮, 以利于患者更好的康复训练。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系网站或本人删除。
[8] SterrA,FreivoghlS.Motor-improvementfollowingintensivetraininginlowfunctioning chronichemiparesis[J].Neurology,2003,61(6):842-844. [9] LiepertJ,BauderH,WolfgangHR,etal.Treatment-induced corticalreorganization are organization after strokeinhumans[J].Stroke,2000,31(6):1210-1216. [10] KrewerC,Rie?K,BergmannJ,etal.Immediate effective ness of single-session therap the rapeuticin tervention sinpusherbehaviour[J].GaitPosture,2013,37(2):246-250 [11] WestlakeKP,PattenC.Pilotstudy of Lokomatver susmanu-al-assistedt read milltraitreadmilltrainingforlocomotorre coverypoststroke[J].JNeuroengRehabil,2009 [12]郭素梅,李建民,吴庆文,等.Lokomat全自动机器人步态训练与评定系统对不完 全性脊髓损伤患者步行功能的影响[J].中国组织工程研究,2012,15(13):2324-2327. [13]史小华,王洪波,孙利,等.外骨骼型下肢康复机器人结构设计与动力学分析[J].机 械工程学报,2014,50(3):41-48. [14] 濮良贵，纪名刚.机械设计.高等教育出版社，2001(6)：369-374.
下肢康复机器人PPT
总结
首先根据人体参数和步态轨迹对下肢康复机器人工 作空间进行了分析,然后根据康复机器人总体设计要求 设计了总体方案,步态机构实现整个下肢的运动,姿态机 构实现下肢踝关节的位姿运动。最后设计出脚踏式下 肢康复机器人总体结构。
参考文献
[1]李军强,王娟,赵海文,等.下肢康复训 练机器人关键技术分析[J].机械设计与 制造,2013(9):220-223. [2]郭素梅,李建民,吴庆文,等.Lokomat 全自动机器人步态训练与评定系统的 应用[J].中国医疗设备,2011,26(3):9496.
。
选用电动机驱动的驱动方式。步态电机和姿态电机都采 用伺服电机，伺服驱动器总是与其对应的同等功率的伺服电 机一起配套使用。通过脉冲输入接口来接受从上位控制器发 来的脉冲序列，进行速度和位置的控制，通过数字量接口信 号来完成驱动器运行的控制和实时状态的输出。
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2.6机械部分总体结构
它由大电机1、小电机2、磁粉制动器3、底座4、座架5、把手6、操作台 7、箱体8、连杆9、同步带传动机构10、踏板11组成。
2. 机器人总体设计
根据脚踏式下肢康复机器人的工作空间以及模 拟正常人步态轨迹研究和设计了机器人总体结构。
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3.机器人机械结构设计
建立了机器人主体机构模型并说明其工作原 理及其创新点,同时对机器人主要零部件、主要 连接机构、主要传动进行了说明。
4.机器人控制系统研制
分析了康复控制策略,确立了集中控制的控 制方式,完成了总体控制平台的搭建。
2
运用绘图软件对机器人主体结构进行构件设计, 阐述了机器人工作原理。分析现有的下肢康复机 器人技术特点，阐明了本脚踏式下肢康复机器人 的技术优点。根据机械设计和机械原理基础知识 为整个下肢康复机器人结构设计提供了理论依据。
骨科手术机器人
骨科手术机器人在脊柱手术中 能够实现精细的切割、磨削和 固定，避免对脊髓和神经的损 伤。
机器人辅助的脊柱手术能够降 低手术风险，减少术后并发症 的发生，提高患者的生活质量。
创伤修复手术
创伤修复手术主要是针对骨折、脱位等骨骼创伤的治疗。
骨科手术机器人能够快速、准确地复位骨折部位，并进行稳定的固定，促进骨骼愈 合。
其他骨科疾病
如骨肿瘤、骨质疏松等疾病的 手术治疗。
02
骨科手术机器人技术
机械结构设计
机械臂设计
具有高精度、高稳定性和轻量化 的特点，能够实现灵活的操作和
准确的定位。
末端执行器设计
根据不同的手术需求，设计多种末 端执行器，如微创手术刀、夹持器 等，以提高手术的精准度和安全性。
传动系统设计
采用高效、稳定的传动系统，确保 机械臂的快速响应和精确控制。
应用领域的拓展
复杂手术的辅助
拓展骨科手术机器人在复杂手术中的应用，如脊 柱、关节置换等高风险手术。
个性化治疗
结合3D打印等技术，实现个性化定制的手术辅助， 满足患者的特殊需求。
康复治疗与训练
开发适用于术后康复的机器人辅助设备，帮助患 者进行功能恢复和训练。
社会影响与接受度
降低医疗成本
通过骨科手术机器人的应用，降低手术成本 和医疗费用，减轻患者经济负担。
促进医疗资源均衡分配
通过远程操控等技术，实现骨科手术机器人 在医疗资源不足地区的普及和应用。
提高医疗质量
机器人手术的精准性和稳定性有助于提高医 疗质量，减少并发症和后遗症。
伦理与法律问题
随着骨科手术机器人的发展，需要关注伦理 和法律问题，制定相应的规范和标准。
THANKS
感谢观看
达芬奇手术机器人手术配合课件
骨科手术
07
案例七：达芬 奇机器人辅助
肝脏手术
08
案例八：达芬 奇助
肺部手术
10
案例十：达芬 奇机器人辅助 整形外科手术
提高手术效率
提高手术成功率：通过手术配合课件，医生可以更 好地了解手术流程和注意事项，提高手术成功率。
减少手术时间：通过手术配合课件，医生可以提前 熟悉手术步骤，减少手术时间，提高手术效率。
04
定期对手术机器人 进行维护和检查， 确保其性能稳定可 靠。
手术机器人的案例分析
01
案例一：达芬 奇机器人辅助 前列腺癌手术
02
案例二：达芬 奇机器人辅助
肾癌手术
03
案例三：达芬 奇机器人辅助
妇科手术
04
案例四：达芬 奇机器人辅助
心脏手术
05
案例五：达芬 奇机器人辅助 神经外科手术
06
案例六：达芬 奇机器人辅助
达芬奇手术机器人手术配合课件
目录
01. 达芬奇手术机器人的介绍 02. 手术配合课件的内容 03. 手术配合课件的意义
手术机器人的发展历程
1985年， 第一台手术 机器人诞生， 用于神经外 科手术
1990年代， 手术机器人 开始应用于 其他外科领 域，如泌尿 外科、妇科 等
2000年， 达芬奇手术 机器人系统 问世，成为 最先进的手 术机器人系 统之一
05
术后处理：手术结束后，按照操 作规程，关闭手术机器人，进行 术后处理，确保患者安全。
手术机器人的注意事项
01
确保手术机器人处 于良好的工作状态， 避免故障影响手术 进程。
02
熟悉手术机器人的 操作流程和注意事 项，确保手术过程 中操作准确无误。
07
案例七：达芬 奇机器人辅助
肝脏手术
08
案例八：达芬 奇助
肺部手术
10
案例十：达芬 奇机器人辅助 整形外科手术
提高手术效率
提高手术成功率：通过手术配合课件，医生可以更 好地了解手术流程和注意事项，提高手术成功率。
减少手术时间：通过手术配合课件，医生可以提前 熟悉手术步骤，减少手术时间，提高手术效率。
04
定期对手术机器人 进行维护和检查， 确保其性能稳定可 靠。
手术机器人的案例分析
01
案例一：达芬 奇机器人辅助 前列腺癌手术
02
案例二：达芬 奇机器人辅助
肾癌手术
03
案例三：达芬 奇机器人辅助
妇科手术
04
案例四：达芬 奇机器人辅助
心脏手术
05
案例五：达芬 奇机器人辅助 神经外科手术
06
案例六：达芬 奇机器人辅助
达芬奇手术机器人手术配合课件
目录
01. 达芬奇手术机器人的介绍 02. 手术配合课件的内容 03. 手术配合课件的意义
手术机器人的发展历程
1985年， 第一台手术 机器人诞生， 用于神经外 科手术
1990年代， 手术机器人 开始应用于 其他外科领 域，如泌尿 外科、妇科 等
2000年， 达芬奇手术 机器人系统 问世，成为 最先进的手 术机器人系 统之一
05
术后处理：手术结束后，按照操 作规程，关闭手术机器人，进行 术后处理，确保患者安全。
手术机器人的注意事项
01
确保手术机器人处 于良好的工作状态， 避免故障影响手术 进程。
02
熟悉手术机器人的 操作流程和注意事 项，确保手术过程 中操作准确无误。
医疗机器人课件_【PPT课件】
Artificial Intelligence and Robotics
山东大学创新教育通识核心课程
人工智能与机器人
山东大学
1
Artificial Intelligence and Robotics
第 十一章 医疗机器人
2
Artificial Intelligence and Robotics
第 十一章 医 疗 机 器 人
的危险，
➢
减少手术疲劳，提高安全性，
➢
易实现远程治疗和会诊。
21
11.1 医疗机器人的定义及特点
➢ 2、康复机器人
➢ 概念：
➢
康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支,康复医学、
生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科
学以及机器人学等诸多领域,已经成为了国际机器人领域的一
个研究热点。
➢ 康复的含义是在受创伤或得病后恢复患者肢体或器官的 正常的形状或功能。康复工程就是致力于为患者提供此类辅 助装置。把先进的机器人技术引入到康复工程中的康复机器 人,体现了康复医学和机器人技术的完美结合。
Computer Motion公司研制，实质上是一种声控腹腔镜自
动“扶镜手”。
➢ 能进行微创手术的“扶镜手”系统是第一个获得FDA 许可的产品，允许临床使用。它的速度控制直到现在仍然 是最直观的操作概念。
➢
医疗机器人的概念是从1996年确立的，早期大多数
流行的医疗机器人都是美国研究生产的。
28
11.2 医疗机器人技术的发展
17
11.1 医疗机器人的定义及特点
➢ 3、它是在计算机层面扫描图像或核磁共振图像基础
上构成的三维医疗模型，用于医疗外科手术规划和虚拟 操作，以期最终实现多传感器机器人的辅助手术定位和操 作。 ➢ 4、医用机器人和计算机辅助定位导航系统。可以满 足胫骨骨折闭合复位带锁髓内钉内固定在临床应用中骨 折复位和远端锁钉置入，减少了术中X射线透视时间，远 程遥控操作可靠方便，系统结构简单，易于掌握。
山东大学创新教育通识核心课程
人工智能与机器人
山东大学
1
Artificial Intelligence and Robotics
第 十一章 医疗机器人
2
Artificial Intelligence and Robotics
第 十一章 医 疗 机 器 人
的危险，
➢
减少手术疲劳，提高安全性，
➢
易实现远程治疗和会诊。
21
11.1 医疗机器人的定义及特点
➢ 2、康复机器人
➢ 概念：
➢
康复机器人作为医疗机器人的一个重要分支,康复医学、
生物力学、机械学、机械力学、电子学、材料学、计算机科
学以及机器人学等诸多领域,已经成为了国际机器人领域的一
个研究热点。
➢ 康复的含义是在受创伤或得病后恢复患者肢体或器官的 正常的形状或功能。康复工程就是致力于为患者提供此类辅 助装置。把先进的机器人技术引入到康复工程中的康复机器 人,体现了康复医学和机器人技术的完美结合。
Computer Motion公司研制，实质上是一种声控腹腔镜自
动“扶镜手”。
➢ 能进行微创手术的“扶镜手”系统是第一个获得FDA 许可的产品，允许临床使用。它的速度控制直到现在仍然 是最直观的操作概念。
➢
医疗机器人的概念是从1996年确立的，早期大多数
流行的医疗机器人都是美国研究生产的。
28
11.2 医疗机器人技术的发展
17
11.1 医疗机器人的定义及特点
➢ 3、它是在计算机层面扫描图像或核磁共振图像基础
上构成的三维医疗模型，用于医疗外科手术规划和虚拟 操作，以期最终实现多传感器机器人的辅助手术定位和操 作。 ➢ 4、医用机器人和计算机辅助定位导航系统。可以满 足胫骨骨折闭合复位带锁髓内钉内固定在临床应用中骨 折复位和远端锁钉置入，减少了术中X射线透视时间，远 程遥控操作可靠方便，系统结构简单，易于掌握。
骨科手术机器人(资料优质)
资料借鉴1
2
先进机器人技术在医疗外科手术规划模拟、微损 伤精确定位操作、无损伤诊断与检测、新型手术医学 治疗方法等方面得到了广泛的应用，这不仅促进了传 统医学的革命，也带动了新技术、新理论的发展。
资料借鉴1
3
手术机器人构型
计算机辅助骨科手术系统的关键技术包括：手术 机器人、医学三维图像建模技术、虚拟手术仿真技术 ，远程操作网络技术等。
三自由度——并联机构 8
并联机构 1965 年，德国Stewart发明了六自由度并联机构
，并作为飞行模拟器用于训练飞行员。1978年澳大利 亚著名机构学教授Hunt提出将并联机构用于机器人手 臂。1994年在芝加哥国际机床博览会上首次展出了称 为“六足虫”(Hexapod)和“变异型”(VARIAX)的数控 机床与加工中心并引起了轰动。
拉压力）
弯矩、扭矩）
大（通常工件和工作台 小（通常工件和工作台不
移动）
移动）
差，随着尺寸增加更加 好，甚至在尺寸增加时人
恶化
能保持
只有少量耦合
紧密耦合且非线性
误差累积而放大
误差平均二变小
相对简单，已有不少成 果可借鉴
复杂，研究成果极少
一般不需要
需要
资料借鉴1
10
串联机构与并联机构的对比
骨科手术机器人
骨科手术机器人按医生与机器人之间的关系可以 分三类：主动型、半主动型和被动型。
资料借鉴1
14
主动型系统
主动型CAOS，即使用机器人自主完成手术过程。世界 上第一台临床应用的主动型CAOS是1992年美国 Integrated Surgical System公司推出了ROBODOC机 器人系统。ROBODOC是在传统工业机器人基础上开发 而成的，可以完成全髋关节置换，骸骨替换，髓骨 置换及修复和膝关节置换等手术。
骨科手术机器人
HipNav全膝关节置换系统
美国NASA脑外科手术系统
美国脊柱手术系统及其测试环境
远程手术 手术机器人是通过将术者的手术操作转化为数 字信息,传递给机器人的操作臂,控制操作臂来完成 手术。2001年9月,在美国纽约的外科医师通过观看 电视屏幕操纵机械手,远距离(7000 km外、横跨大 西洋，平均延时115ms)遥控位于法国斯特拉斯堡医 院手术室里的宙斯机器人,为一位68岁的患者成功 进行了腹腔镜胆囊切除术,整个手术仅耗时54min, 术后无并发症发生。
基本特征 设计思想
串联机构
并联机构
沿笛卡尔坐标系的XYZ 不沿任何坐标布置构件， 轴布置构件，串联连接， 并联连接，切削等负载大 切削等负载不分摊承担 致均匀分摊 低（弹性变形累积、构 件除承受拉压力外还受 弯矩、扭矩） 高（刚度累积，构件之手 拉压力）
刚度
移动部件质量
动力学特性
大（通常工件和工作台 移动）
这次命名为“林德伯格手术”的成功,意味着不需 移动任何人的位置,世界上任何一个角落的患者欲得到 世界上任何一位顶尖专家亲自操作的手术治疗的梦想 将成为可能。这是远程手术的一个里程碑,标志外科手 术跨时代的飞跃。
远程胆囊摘除术
CAOS系统
CAOS的组成
1.计算机辅助骨科手术主处理系统。 2.成像设备系统：用来提供人体组织器官的解剖结构 信息和功能信息。 3.立体定位系统：用来对人体组织器官、机器人和手 术器械进行定位。 4.手术机器人：用来进行术中立体定位和手术干预。
手腕 当被操作物体或工具有姿态要求时，就需要在机 器人手臂末端联接实现姿态要求的手腕。为便于控制 ，减小姿态参数之间的干扰，根据所需要实现的操作 来确定手腕关节的构型是非常重要的。 根据并联机构具有刚度大，结构稳定，运动惯性 小，精度高等特点，可以采用并联机构作手腕关节。
第9章医用机器人PPT课件
医用机器人的对象主要是病人，所关注的是人的生命，所以 对机器人的安全性方面有很高的要求。
除了安全性之外，医用机器人还具有定位准确、状态稳定、 可以实现手术微创、缩短医疗时间、降低医疗成本等特点， 能大大的提高手术的质量。
3
9.2 医用机器人的分类
应用领域
装置示例
检查、诊断
基于图像诊断确定病灶位置的装置、确定诊断探头位置的 装置、生理检查支援系统
手术导航位置测量系统除了对再现性和精度有要求之外，由于它 是在手术空间中使用的，所以有杀菌的要求。目前使用的三维位 置测量系统有：机械式、光学式和磁性式。
6
3 医用外科机器人的分类
分类方式 按应用形态分类
种类 导航机器人
治疗机器人
按产生的力分类
被动型机器人 主动型机器人
按控制方式分类
术前规划固定作业型 手术中柔性作业型
专家系统软件完成全口义齿人
工牙列的计算机辅助统计。另
外，发明和制作了单颗塑料人
工牙与最终要完成的人工牙列 之间的过渡转换装置——可调 节排牙器。利用机器人来代替
手工排牙，不但比口腔医疗专
家更精确地以数字的方式操作，
口腔修复机器人
同时还能避免专家因疲劳、情 绪、疏忽等原因造成的失误1。9
3 穿刺手术机器人
生物科学支援
显微受精支援系统、细胞操作
4
9.2.1 医用外科机器人
1 计算机外科
在术前利用X射线、MRI-CT等各种三维医用图像测量技术，获得器官
的三维构造信息，并据此建立对象的立体形状模型。另外，还可以 利用质子射线断层成像法（PET）、核磁共振图像（f-MRI）、脑磁场 测量（MEG）等检测方法把功能信息和解剖学信息综合起来建模， 再通过反复的外科手术仿真，建立手术综合规划。
除了安全性之外，医用机器人还具有定位准确、状态稳定、 可以实现手术微创、缩短医疗时间、降低医疗成本等特点， 能大大的提高手术的质量。
3
9.2 医用机器人的分类
应用领域
装置示例
检查、诊断
基于图像诊断确定病灶位置的装置、确定诊断探头位置的 装置、生理检查支援系统
手术导航位置测量系统除了对再现性和精度有要求之外，由于它 是在手术空间中使用的，所以有杀菌的要求。目前使用的三维位 置测量系统有：机械式、光学式和磁性式。
6
3 医用外科机器人的分类
分类方式 按应用形态分类
种类 导航机器人
治疗机器人
按产生的力分类
被动型机器人 主动型机器人
按控制方式分类
术前规划固定作业型 手术中柔性作业型
专家系统软件完成全口义齿人
工牙列的计算机辅助统计。另
外，发明和制作了单颗塑料人
工牙与最终要完成的人工牙列 之间的过渡转换装置——可调 节排牙器。利用机器人来代替
手工排牙，不但比口腔医疗专
家更精确地以数字的方式操作，
口腔修复机器人
同时还能避免专家因疲劳、情 绪、疏忽等原因造成的失误1。9
3 穿刺手术机器人
生物科学支援
显微受精支援系统、细胞操作
4
9.2.1 医用外科机器人
1 计算机外科
在术前利用X射线、MRI-CT等各种三维医用图像测量技术，获得器官
的三维构造信息，并据此建立对象的立体形状模型。另外，还可以 利用质子射线断层成像法（PET）、核磁共振图像（f-MRI）、脑磁场 测量（MEG）等检测方法把功能信息和解剖学信息综合起来建模， 再通过反复的外科手术仿真，建立手术综合规划。
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11
1985年，美国采用Puma560工业机器人完成了脑组织活检中探 针的导向定位。 1989年，英国的利用改进的6自由度Puma机器人，开展了前列 腺切除手术，大大缩短了手术操作时间。 1996年德国KuhnC研究了用于微损伤外科的基于虚拟现实的手 术训练系统。 1992年英国的DaviesBL研究了基于PUMA262的脑外科机器人系 统； 1997年德国的LuethTC研究了基于并联机器人机构的用于头部外 科手术的机器人手术系统； 2005美国的计算机辅助整形外科手术研究所、西宾西法尼亚医 院和卡内基·梅隆大学机器人研究所研制了用于关节整形手术 的微型六自由度并联机器人。
小;
5
为了达到空间一定范围内的任意位置，机器人手臂 至少要求有三个自由度。并且根据上述要求我们选择 串联机构。
机器人典型手臂结构及性能
6
Typical arm structure and capability
根据计算、实验及实践可得，其中的圆柱坐标、 SCARA型、直角坐标被认为是较好的结构形式，目前 大多数医疗外科机器人采用这三种结构。如瑞士一种 用于神经外科立体定向手术的机器人属于直角坐标结 构；美国Zeus和Aesop机器人手术系统应用SCARA型 ；而ROBODOC辅助手术系统就属于圆柱坐标结构。
8
并联机构 1965 年，德国Stewart发明了六自由度并联机构，并
作为飞行模拟器用于训练飞行员。1978年澳大利亚著 名机构学教授Hunt提出将并联机构用于机器人手臂。 1994年在芝加哥国际机床博览会上首次展出了称为“ 六足虫”(Hexapod)和“变异型”(VARIAX)的数控机床 与加工中心并引起了轰动。
2
先进机器人技术在医疗外科手术规划模拟、微损伤 精确定位操作、无损伤诊断与检测、新型手术医学治 疗方法等方面得到了广泛的应用，这不仅促进了传统 医学的革命，也带动了新技术、新理论的发展。
3
手术机器人构型
计算机辅助骨科手术系统的关键技术包括：手术机 器人、医学三维图像建模技术、虚拟手术仿真技术， 远程操作网络技术等。
12
国内也开展了医疗机器人方面的研究工作。哈尔滨工业大 学成功研制了基于遥操作技术的辅助正骨机器人系统。北京航 空航天大学研制出了国内首台用于医疗接骨的机器人样机。
哈工大辅助正骨机器人系统
北航 机器人牵引装置 13
计算机辅助骨科手术系统均具有以下的优势优势： （1）定位更精准 （2）缩短X光照射时间，保护医护人员和病人 （3）把握部位更稳 （4）改进手术方式，医生们配合更默契 （5）解决临床教学和手术培训问题
拉压力）
弯矩、扭矩）
大（通常工件和工作台 小（通常工件和工作台不
移动）
移动）
差，随着尺寸增加更加 恶化
只有少量耦合
误差累积而放大
相对简单，已有不少成 果可借鉴
一般不需要
好，甚至在尺寸增加时人 能保持
紧密耦合且非线性 误差平均二变小
复杂，研究成果极少
需要
10
串联机构与并联机构的对比
骨科手术机器人
20世纪80年代，机器人等自动化设备已经在工业领 域获得了广泛应用，在操作灵活性、稳定性及准确性 方面显示出了明显优势。为了解决外科手术中存在的 精度不足，辐射过多、切口较大、操作疲劳等问题， 人们开始探讨如何在外科手术中引入机器人技术，改 善手术效果。
7
手腕 当被操作物体或工具有姿态要求时，就需要在机器
人手臂末端联接实现姿态要求的手腕。为便于控制， 减小姿态参数之间的干扰，根据所需要实现的操作来 确定手腕关节的构型是非常重要的。
根据并联机构具有刚度大，结构稳定，运动惯性小 ，精度高等特点，可以采用并联机构作手腕关节。
二自由度手腕——串联机构
三自由度——并联机构
9
基本特征 设计思想
刚度
移动部件质量 动力学特性
运动耦合 误差传播 精度检定与校正 坐标变换运算
串联机构
并联机构
沿笛卡尔坐标系的XYZ 不沿任何坐标布置构件，
轴布置构件，串联连接， 并联连接，切削等负载大
切削等负载不分摊承担
致均匀分摊
低（弹性变形累积、构 高（刚度累积，构件之手
件除承受拉压力外还受
对于手术机器人，其结构由手腕和手臂两部分组成 ，在手术中的作用是：①将手腕末端和手术器械定位 到切点;②对手术器械定向，使其穿过切点到达手术部 位。
4
针对上述要一般要求是:
1)易于实现高的定位精度; 2)运动直观性强，易于医生进行人机交互; 3)在相同结构尺寸下，工作空间尽量大; 4)在达到相同工作空间的条件下，手臂本体占据空间
15
该公司还开发了ORTHODOC图像处理系统，根据 CT图片进行3D建模和手术规划，为手术提供所有需要 的数据，帮助医生完成手术仿真和监控。ROBODOC 首先使用术前CT图片规划手术路径，在术中将病体位 置与术前CT进行校准，同时在手术过程中机器人和病 体通过刚性夹具连接固定。截止1997年1月robodoc系 统已完成了850例骨科手术，术后反应良好。
目录
1.引言 2.手术机器人构型 3.骨科手术机器人 4.CAOS系统 5.总结
1
引言
随着交通事故的频发和人们运动损伤的增多，创伤 已经成为全球的第二大死因。所以，新的骨科手术技 术发展就显得更加有益。
医疗机器人，是近十几年来发展比较迅速的一个新 的应用领域，大部分是应用计算机，把患者的影像资 料如X光片、CT、核磁等进行叠加的分析处理，然后 根据分析结果，控制机器臂完成一些医生不能完成或 完成得没有机器好的动作和步骤。
16
Robodoc手术系统
17
德国CASPAR手术系统
半主动型系统
半主动型CAOS中机器人的动 作过程由医生参与控制，而医 生的动作又会被机器人系统根 据规划的路径加以限制。
骨科手术机器人按医生与机器人之间的关系可以分 三类：主动型、半主动型和被动型。
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主动型系统 主动型CAOS，即使用机器人自主完成手术过程。世
界上第一台临床应用的主动型CAOS是1992年美国 Integrated Surgical System公司推出了ROBODOC机器 人系统。ROBODOC是在传统工业机器人基础上开 发而成的，可以完成全髋关节置换，骸骨替换，髓 骨置换及修复和膝关节置换等手术。
1985年，美国采用Puma560工业机器人完成了脑组织活检中探 针的导向定位。 1989年，英国的利用改进的6自由度Puma机器人，开展了前列 腺切除手术，大大缩短了手术操作时间。 1996年德国KuhnC研究了用于微损伤外科的基于虚拟现实的手 术训练系统。 1992年英国的DaviesBL研究了基于PUMA262的脑外科机器人系 统； 1997年德国的LuethTC研究了基于并联机器人机构的用于头部外 科手术的机器人手术系统； 2005美国的计算机辅助整形外科手术研究所、西宾西法尼亚医 院和卡内基·梅隆大学机器人研究所研制了用于关节整形手术 的微型六自由度并联机器人。
小;
5
为了达到空间一定范围内的任意位置，机器人手臂 至少要求有三个自由度。并且根据上述要求我们选择 串联机构。
机器人典型手臂结构及性能
6
Typical arm structure and capability
根据计算、实验及实践可得，其中的圆柱坐标、 SCARA型、直角坐标被认为是较好的结构形式，目前 大多数医疗外科机器人采用这三种结构。如瑞士一种 用于神经外科立体定向手术的机器人属于直角坐标结 构；美国Zeus和Aesop机器人手术系统应用SCARA型 ；而ROBODOC辅助手术系统就属于圆柱坐标结构。
8
并联机构 1965 年，德国Stewart发明了六自由度并联机构，并
作为飞行模拟器用于训练飞行员。1978年澳大利亚著 名机构学教授Hunt提出将并联机构用于机器人手臂。 1994年在芝加哥国际机床博览会上首次展出了称为“ 六足虫”(Hexapod)和“变异型”(VARIAX)的数控机床 与加工中心并引起了轰动。
2
先进机器人技术在医疗外科手术规划模拟、微损伤 精确定位操作、无损伤诊断与检测、新型手术医学治 疗方法等方面得到了广泛的应用，这不仅促进了传统 医学的革命，也带动了新技术、新理论的发展。
3
手术机器人构型
计算机辅助骨科手术系统的关键技术包括：手术机 器人、医学三维图像建模技术、虚拟手术仿真技术， 远程操作网络技术等。
12
国内也开展了医疗机器人方面的研究工作。哈尔滨工业大 学成功研制了基于遥操作技术的辅助正骨机器人系统。北京航 空航天大学研制出了国内首台用于医疗接骨的机器人样机。
哈工大辅助正骨机器人系统
北航 机器人牵引装置 13
计算机辅助骨科手术系统均具有以下的优势优势： （1）定位更精准 （2）缩短X光照射时间，保护医护人员和病人 （3）把握部位更稳 （4）改进手术方式，医生们配合更默契 （5）解决临床教学和手术培训问题
拉压力）
弯矩、扭矩）
大（通常工件和工作台 小（通常工件和工作台不
移动）
移动）
差，随着尺寸增加更加 恶化
只有少量耦合
误差累积而放大
相对简单，已有不少成 果可借鉴
一般不需要
好，甚至在尺寸增加时人 能保持
紧密耦合且非线性 误差平均二变小
复杂，研究成果极少
需要
10
串联机构与并联机构的对比
骨科手术机器人
20世纪80年代，机器人等自动化设备已经在工业领 域获得了广泛应用，在操作灵活性、稳定性及准确性 方面显示出了明显优势。为了解决外科手术中存在的 精度不足，辐射过多、切口较大、操作疲劳等问题， 人们开始探讨如何在外科手术中引入机器人技术，改 善手术效果。
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手腕 当被操作物体或工具有姿态要求时，就需要在机器
人手臂末端联接实现姿态要求的手腕。为便于控制， 减小姿态参数之间的干扰，根据所需要实现的操作来 确定手腕关节的构型是非常重要的。
根据并联机构具有刚度大，结构稳定，运动惯性小 ，精度高等特点，可以采用并联机构作手腕关节。
二自由度手腕——串联机构
三自由度——并联机构
9
基本特征 设计思想
刚度
移动部件质量 动力学特性
运动耦合 误差传播 精度检定与校正 坐标变换运算
串联机构
并联机构
沿笛卡尔坐标系的XYZ 不沿任何坐标布置构件，
轴布置构件，串联连接， 并联连接，切削等负载大
切削等负载不分摊承担
致均匀分摊
低（弹性变形累积、构 高（刚度累积，构件之手
件除承受拉压力外还受
对于手术机器人，其结构由手腕和手臂两部分组成 ，在手术中的作用是：①将手腕末端和手术器械定位 到切点;②对手术器械定向，使其穿过切点到达手术部 位。
4
针对上述要一般要求是:
1)易于实现高的定位精度; 2)运动直观性强，易于医生进行人机交互; 3)在相同结构尺寸下，工作空间尽量大; 4)在达到相同工作空间的条件下，手臂本体占据空间
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该公司还开发了ORTHODOC图像处理系统，根据 CT图片进行3D建模和手术规划，为手术提供所有需要 的数据，帮助医生完成手术仿真和监控。ROBODOC 首先使用术前CT图片规划手术路径，在术中将病体位 置与术前CT进行校准，同时在手术过程中机器人和病 体通过刚性夹具连接固定。截止1997年1月robodoc系 统已完成了850例骨科手术，术后反应良好。
目录
1.引言 2.手术机器人构型 3.骨科手术机器人 4.CAOS系统 5.总结
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引言
随着交通事故的频发和人们运动损伤的增多，创伤 已经成为全球的第二大死因。所以，新的骨科手术技 术发展就显得更加有益。
医疗机器人，是近十几年来发展比较迅速的一个新 的应用领域，大部分是应用计算机，把患者的影像资 料如X光片、CT、核磁等进行叠加的分析处理，然后 根据分析结果，控制机器臂完成一些医生不能完成或 完成得没有机器好的动作和步骤。
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Robodoc手术系统
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德国CASPAR手术系统
半主动型系统
半主动型CAOS中机器人的动 作过程由医生参与控制，而医 生的动作又会被机器人系统根 据规划的路径加以限制。
骨科手术机器人按医生与机器人之间的关系可以分 三类：主动型、半主动型和被动型。
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主动型系统 主动型CAOS，即使用机器人自主完成手术过程。世
界上第一台临床应用的主动型CAOS是1992年美国 Integrated Surgical System公司推出了ROBODOC机器 人系统。ROBODOC是在传统工业机器人基础上开 发而成的，可以完成全髋关节置换，骸骨替换，髓 骨置换及修复和膝关节置换等手术。