CN112370170A - 一种机器人联合牵引协同骨折复位系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种机器人联合牵引协同骨折复位系统及其控制方法，包括手术床，所述手术床两个侧面至少固定设置三个机械臂，三个机械臂分别用于复位、钢板插入和置钉；所述手术床的一端可活动设置有牵引装置，所述牵引装置为六自由度并联牵引装置，用于实现多个牵引方向调整。本公开设置了具有六自由度并联装置作为牵引装置，可以实现竖直平面内的任意方向的方向调整，用于实现机械臂与牵引装置的同向性调整，提高机器人复位的准确度和效率。同时设置牵引装置实现载重，能够解决采用并联机器人实现复位时，机械臂载重力不足的问题。

Description

一种机器人联合牵引协同骨折复位系统及其控制方法

技术领域

本公开涉及医疗辅助设备相关技术领域，具体的说，是涉及一种机器人联合牵引协同骨折复位系统及其控制方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

当今社会，随着计算机虚拟仿真技术，机械臂技术的发展，机器人应用于骨折复位得到了快速的发展，但机械臂载重能力较弱，很难抵消强大的肌肉力量，往往需要辅助以牵引装置。不管是机械臂还是牵引装置，在一定范围内都可以自由移动，但两套装置联合移动，却需要其运动的同步，机械臂可实现六自由度的移动和旋转，而牵引往往是单方向的，要解决其同步的问题，需要解决以下三个问题:同向，同速，同时。同速，同时都可以通过控制装置来实现，但如何使牵引与机械臂的同向性却是一个非常困难的问题。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种机器人联合牵引协同骨折复位系统及其控制方法，本公开的装置可实现牵引同复位的同向性、同速性和同时性。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，包括手术床，所述手术床两个侧面至少固定设置三个机械臂，三个机械臂分别用于复位、钢板插入和置钉；所述手术床的一端可活动设置有牵引装置，所述牵引装置为六自由度并联牵引装置，用于实现多个牵引方向调整。

一个或多个实施例提供了一种机器人联合牵引协同骨折复位系统的控制方法，包括如下步骤：

实时获取复位规划路径；所述复位规划路径包括牵引、对线、对位至回缩的路径；

牵引：设置牵引距离，根据复位规划路径提取回缩的力线方向，生成调整角度及牵引的目标位置，并传输至牵引装置；

对线：提取复位规划路径中的对线路径，确定对线的轴线方向，按照对线路径控制固定骨折远端骨的机械臂平移对线；

对位：提取复位规划路径中的对位路径，确定对位的旋转角度及方向，控制固定骨折远端骨的机械臂旋转对位；

回缩：根据牵引距离和回缩的力线方向确定回缩的目标坐标，输出牵引电机的控制信号，使得牵引鞋到达目标坐标。

一个或多个实施例提供了一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，包括：

路径获取模块：被配置为用于实时获取复位规划路径；所述复位规划路径包括牵引、对线、对位至回缩的路径；

牵引模块：被配置为用于设置牵引距离，根据复位规划路径提取回缩的力线方向，生成调整角度及牵引的目标位置，并传输至牵引装置；

对线模块：被配置为用于提取复位规划路径中的对线路径，确定对线的轴线方向，按照对线路径控制固定骨折远端骨的机械臂平移对线；

对位模块：被配置为用于提取复位规划路径中的对位路径，确定对位的旋转角度及方向，控制固定骨折远端骨的机械臂旋转对位；

回缩模块：被配置为用于根据牵引距离和回缩的力线方向确定回缩的目标坐标，输出牵引电机的控制信号，使得牵引鞋到达目标坐标。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

(1)本公开设置了具有六自由度并联装置作为牵引装置，可以实现竖直平面内的多个方向的方向调整，用于实现机械臂与牵引装置的同向性调整，提高机器人复位的准确度和效率。同时,串联机器人载重能力弱，而并联机器人载重力很强，但灵活性不足,设置牵引装置实现载重，能够解决采用机器人实现复位时，串联机器人载重力不足的问题以及并联机器人灵活性不足的问题。

(2)本公开的牵引装置上设置的牵引鞋采用可转动连接，使得牵引装置牵引后，通过机械臂的转动同时带动连接的同一肢体的牵引装置的牵引鞋的转动，实现机械臂及牵引装置同步、同速旋转，实现动作的同步。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。

图1是本公开实施例1的复位系统的结构示意图；

图2是本公开实施例1牵引装置的第一部分结构示意图；

图3是本公开实施例1牵引装置的六自由度并联平台31结构示意图；

图4是本公开实施例1牵引装置的结构示意图；

图5是本公开实施例1六维力力矩传感器34的结构示意图；

图6是本公开实施例2的方法流程图；

图7是本公开实施例2中的骨折示意图；

图8是本公开实施例2中的远端骨复制示意图；

图9是本公开实施例2中的虚拟复位示意图；

图10是本公开实施例2中的复位轴示意图；

图11是本公开实施例2中的对复位轴复制获得复制轴示意图；

图12是本公开实施例2中的复位轴与远端骨绑定示意图；

图13是本公开实施例2中的复制轴与近端骨绑定示意图；

图14是本公开实施例2中的对绑定后的两个组合模型配准的示意图；

图15是本公开实施例2中的基于复位轴和复制轴到达过牵对线对位状态的示意图；

图16是本公开实施例2中的基于复位轴和复制轴到达回缩状态的示意图。

其中：1、手术床，2、机械臂，3、牵引装置；

11、手术床基座，12、手术床主体，13、升降装置，14、机械臂托板；

31六自由度并联平台，32、牵引电机，33、丝杆，34、六维力力矩传感器，35、牵引鞋；31-1、上平台，31-2、下平台，31-3、伸缩杆，15、凹槽。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

实施例1

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1-6所示，一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，包括手术床1，所述手术床1两侧面至少固定设置三个机械臂2，三个机械臂2分别用于复位、钢板插入和置钉；所述手术床1的一端可活动设置有牵引装置3，所述牵引装置3为六自由度并联牵引装置，用于实现多个牵引方向调整。

可以理解的，手术床用于安置病患，将病患的骨折部位设置在机械臂和牵引装置的操作区域，通过机械臂和牵引装置的协同工作实现骨折复位。

本实施例设置了具有六自由度并联装置作为牵引装置，可以进行多个方向的调整，用于实现机械臂与牵引装置的同向性调整，提高机器人复位的准确度和效率。

作为一种典型的实施例，所述六自由度并联牵引装置3包括六自由度并联平台31、牵引电机32、丝杆33以及六维力力矩传感器34，所述六自由度并联平台31上固定设置牵引电机32，所述牵引电机32的动力输出端连接丝杆33，丝杆33的末端连接六维力力矩传感器34，所述六维力力传感器33用于检测牵引力矩。

本实施例的牵引电机32载重大于0.5T，丝杆33的移动距离区间大于50cm，用螺栓固定于支撑架上板的上表面。

可选的，六自由度并联平台31的结构，可以采用如图3所示的结构，包括上平台31-1、下平台31-2以及设置在两个平台之间的六个伸缩杆31-3，每个伸缩杆31-3的一端固定连接上平台31-1，另一端固定连接下平台31-2，伸缩杆31-3之间首尾依次连接，任意两个伸缩杆31-3与上平台31-1或者下平台31-2形成类三角形的结构。优选的，所述伸缩杆31-3可以采用电动伸缩杆，具体的，内部可以设置电动推杆，所述伸缩杆31-3与上平台31-1和下平台31-2的连接可以通过球铰连接。

六自由度并联平台31可以设置为不小于400kg的载重，由六个电动推杆组成，具有一定的6自由度调整能力。

作为进一步的技术方案，所述六自由度并联牵引装置3还包括牵引鞋35，所述牵引鞋35可旋转固定连接六维力力矩传感器34。

可旋转固定的方式，具体的，可以设置旋转底座，所述旋转底座包括第一支撑面和第二支撑面，所述第一支撑面和第二支撑面之间通过轴承结构连接，第一支撑面上设置牵引鞋，所述第二支撑面连接六维力力矩传感器34。

可选的，所述轴承连接结构包括轴和固定设置在轴两端的轴承，所述两个轴承的外端面分别固定连接第一支撑面和第二支撑面。

牵引鞋35可以实现下肢骨折的脚部的定位或固定，实现六自由度并联牵引装置3与患者的连接。还能够实现旋转，使得牵引装置牵引后，通过机械臂的转动同时连接的物体实现机械臂及牵引装置的牵引鞋的同步旋转，实现动作的同步。

作为一种典型的结构，所述牵引装置3可活动连接手术床可以为滑轨连接，具体的，所述手术床1的底部设置手术床基座11，手术床基座11上设置滑槽，所述滑槽至少延伸至超出手术床床尾的位置，所述六自由度并联平台31设置滑块，通过滑块与滑轨的配合可活动连接。

手术床的具体结构，可选的，所述手术床1包括手术床基座11和手术床主体12，手术床基座11和手术床主体12之间设有升降装置13，升降装置13与第一驱动电机连接。第一驱动电机与手术床的控制机构连接，通过控制机构控制第一驱动电机工作，将手术床升降调整至合适的高度。

手术床主体11可以包括支撑框架、设置在支撑框架上的床面，床面的尾端设置为多节的结构，包括多节等宽的床板，各个床板可滑动设置在支撑框架上。

可选的，床面尾端的多节床板可以手动滑动，也可将每个床板电连接第二驱动电机，第二驱动电机与手术床的控制机构连接，通过控制机构控制第二驱动电机工作，将手术床尾端的床板移动至设定位置。

将手术床1的尾端设置为多节的结构，能够自由调整用于承担部分肢体重量，并且能够避免机械臂2操作过程中与床面干涉，影响机械臂的动作。

为实现骨折的四肢牵拉过程中，躯体的可靠固定，可选的，可以在手术床上设置有凹槽15，所述凹槽15用于设置会阴柱，所述会阴柱可移动设置在手术床的框架上。如下肢的固定可以骨折的腿放置在手术床上，会阴柱用于设置在两腿之间产生一定的作用力，避免牵引过程中移动导致骨折复位失败。

在一些实施例中，为实现机械臂2的固定设置，所述手术床1的两侧还设置有机械臂托板14，所述机械臂托板14均通过可移动底座与手术床连接，所述机械臂托板用于安装机械臂。

作为一种实现方式，机械臂托板14上设有螺孔，与机械臂通过螺栓固定连接。

本实施例中，安装三个机械臂，根据手术部位及钢板插入位置分布，机械臂末端通过设置不同的末端执行装置，分别实现复位、钢板插入和置钉，执行装置可以分别为夹持装置、钢板辅助插入装置和置钉装置。

进一步地，还包括控制平台，所述控制平台分别与机械臂2、手术床的控制机构、牵引装置3通信连接，所述控制平台用于生成规划路径、按照规划路径控制机械臂2及牵引装置3的协同工作。

上述一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，其使用过程如下：

(1)患者平躺在手术台上后，将定位柱移动至合适位置，对患者进行固定；

(2)首先对患肢进行预牵引:分别骨折断骨的近端和远端打入螺纹针，将患肢连进行CT扫描，通过计算机复位软件获得的复位轨迹。

将断骨的近端采用骨骼外固定装置进行固定，将断骨的远端通过固定装置固定在第一机械臂的末端,控制牵引装置3对患肢进行预牵引，确定固定断骨近端的骨骼外固定装置的位置。

(3)实时获取复位轨迹，将断骨远端的脚固定在牵引鞋内。调整牵引装置，按照规划的轨迹对骨折部位进行过牵操作；

(4)根据获取的复位轨迹，调整第一机械臂进行对线操作，使得断骨的近端和远端在正相对的位置及角度。该过程中牵引装置不动，对线操作以牵引装置的固定位置为中心移动断骨端，实现断骨远端的角度调整。远端与近端的轴线应该是完全对齐的；

(5)根据获取的复位轨迹，调整第一机械臂进行对位操作，使得断骨远端和近端的断面正相对。

(7)牵引装置动作，丝杆向断骨方向移动，在对位后的位置及角度使得断骨远端和近端回缩对接。完成骨折复位。

实施例2

基于上述的复位系统，本实施例提供一种机器人联合牵引协同骨折复位系统的控制方法，机械臂2分别固定骨折远端骨和骨折近端骨，牵引装置3固定骨折远端骨的脚部，固定后，如图6所示，控制平台执行如下步骤：

S1实时获取复位规划路径；所述复位规划路径包括牵引、对线、对位至回缩的路径；

S2牵引：设置牵引距离，根据复位规划路径提取回缩的力线方向，生成调整角度及牵引的目标位置，并传输至牵引装置；

其中，所述调整角度通过六自由度并联牵引装置3的各个伸缩杆31-3长度调整实现，该调整角度用于使得牵引装置的牵引鞋及使得牵引鞋35和丝杆33的轴线方向与回缩的力线方向。牵引的目标位置根据回缩的力线方向和牵引距离计算，即为牵引鞋最终的目标位置。

牵引装置根据调整角度调整牵引装置3的角度，使得牵引鞋35和丝杆33的轴线方向与回缩的力线方向，迁移电机32工作进行牵拉，同时固定骨折远端骨的机械臂跟随牵引装置动作，实现协同牵引；

具体的，牵引距离可以设置为0.5-1cm,通过六维力力矩传感器检测牵引力的大小，牵引力不超过450N，避免牵引力太大造成组织的损伤。

S3对线：提取复位规划路径中的对线路径，确定对线的轴线方向，按照对线路径控制固定骨折远端骨的机械臂平移对线；

虽然步骤2中最终确定的牵拉后的目标位置理论上使得远端骨是与近端骨是对位的位置，由于肌肉的作用，牵拉后的使得远端骨倾斜不能与近端骨直接对位，通过对线调整使得远端骨的轴线角度与近端骨的轴线角度对线。

S4对位：提取复位规划路径中的对位路径，确定对位的旋转角度及方向，控制固定骨折远端骨的机械臂旋转对位；

远端骨分别固定了机械臂和牵引装置，该过程中机械的旋转能够直接带动牵引鞋35跟随转动，实现牵引端和机械臂端的同步动作。

S5回缩：根据牵引距离和回缩的力线方向确定回缩的目标坐标，输出牵引电机的控制信号，使得牵引鞋到达目标坐标。

确立对位到回缩的力线方向并确定足底坐标，控制牵引电机及固定骨折远端骨的机械臂按照回缩的力线方向动作，直到牵引鞋到达足底坐标位置。

本实施例通过统一的监控平台发送控制指令，可以实现机械臂与牵引装置的同时、同步动作，能够有效控制复位系统完成复位工作。

具体的，上述控制平台的步骤过程执行过程中，还包括实施例获取磁导航/光学导航的实施追踪数据，实时确定骨折远近端的位置关系，对于下肢的骨折复位对此以股骨髁中心为旋转中心进行复位轨迹规划。

复位规划路径规划的步骤，可以具体如下：

步骤1、获取骨折断骨的CT扫描图像，对断骨远端和断骨近端进行分割建模，分别获得远端骨模型和近端骨模型；

步骤2、对远端骨模型进行复制，获得远端骨复制模型；

步骤3、移动远端骨复制模型，将远端骨复制模型与近端骨模型虚拟复位；

步骤4、构建具有定位点的复位轴及复位轴的复制轴，所述复位轴的长度不小于两个断骨中最长的骨折段；

步骤5、按照定位点位置相同，将复位轴的复制轴与远端骨复制模型进行绑定；将复位轴与近端骨模型进行绑定；

步骤6、以远端模型为基准，将复制轴与远端骨复制模型的组合体进行配准；

步骤7、根据复位轴及其复制轴上的定位点，获取两个断骨的复位轨迹。

本实施例根据设置具有定位点的复位轴，将远端和近端模型之间的匹配转换为复位轴之间的匹配，能够得到更适合临床的复位轨迹，能够实现快速精准复位，避免复位过程中的碰撞，减少病患的二次伤害。

步骤1中，获取骨折断骨的CT扫描图像，对断骨远端和断骨近端进行分割建模，分别获得远端骨模型和近端骨模型；

其中，可选的，CT扫描图像可以通过CT扫描设备获取，具体方法可以如下：

(1)对骨折部位的断骨分别进行固定，使得断骨不发生相对移动；

在骨折近端和远端各打入合适数量、长度和直径的螺纹针；采用断骨的外固定装置固定两段断骨，使骨折近端和远端不会发生相对移动；

(2)将骨骼外固定装置和断骨放入CT扫描机中进行扫描，得到其CT图层；

可选的，获取数据后，可以采用虚拟建模方法，如可以为通过数字医疗建模软件，也可以直接在ct机分割建模，然后输出stl文件，进行重建获得远端骨和近端骨的三维数字化模型作为远端骨和近端骨虚拟模型，如图7所示，为在软件界面中显示的虚拟模型，本实施例以图中位置上端的断骨为近端骨，图示中下端的断骨为远端骨为例，对骨折复位规划进行说明。

步骤2、对远端骨模型进行复制，获得远端骨复制模型；

步骤3、移动远端骨复制模型，将远端骨复制模型与近端骨模型虚拟复位；

具体的，如图8-9所示，生成远端骨复制模型后，保持远端骨模型不动，将远端骨复制模型与近端骨模型进行虚拟复位，虚拟复位的方法可以采用下面的方法。

可选的，可以采用自动复位，计算机自动虚拟复位：基于远端骨复制模型与近端骨模型的骨折断面进行配准；具体的，识别骨折断面的坐标数据，根据坐标数据识别骨折断面的形状信息，移动远端骨复制模型使得其骨折断面形状与近端骨模型的骨折断面相吻合。

可选的，可以采用手动虚拟复位：接收针对远端骨复制模型的虚拟复位操作，使远端骨复制模型与近端骨模型实现拼接，得到两个断骨的虚拟复位模型。作为一种实施方式，可借助三维建模软件，对远端骨复制模型执行拖动、旋转等操作，使远端骨复制模型与近端模型的断面实现拼接。

上述虚拟复位，需要根据虚拟复位的效果进行多次调整，如果将上述远端骨复制模型的虚拟复位路径作为骨折复位规划路径，机械臂跟随虚拟复位路径进行复位的过程中会出现多次碰撞，造成患者的二次伤害。本实施例构建了复位轴，基于复位轴的复位过程输出复位路径，减少了实际复位过程的碰撞，使得复位系统能够分阶段依次按照该阶段的轨迹进行复位，具有临床意义。

步骤4、构建具有定位点的复位轴及复位轴的复制轴，所述复位轴的长度大于两个断骨中最长的骨折段；

为便于操作，可以将复位轴及复制轴设置为与骨折断骨平行。

具体地，所述复位轴可以为圆柱体模型，所述定位点为圆球或者圆柱体模型。如图10-11所示，图中圆点即圆球模型。

步骤5、生成的复位轴及复制轴重合的前提下将复位轴的复制轴与远端骨复制模型进行绑定；将复位轴与近端骨模型进行绑定；

步骤6中，以远端模型为基准，将复制轴与远端骨复制模型的组合体进行配准；配准后，远端骨复制模型及复制轴被移动到远端骨模型处，此时，就将远端模型到近端模型的轨迹规划问题，转换为了复制轴到复位轴的轨迹规划问题。

绑定过程如图12-13所示，复位轴连接远端骨模型的定位点位置与复制轴连接远端骨复制模型的定位点位置相同，即为两个轴的定位点连接远端骨模型以及远端骨复制模型的位置为对应相同的位置。

步骤7、根据复位轴及其复制轴上的定位点，获取两个断骨的复位轨迹。

具体的，可以将远端骨组合体进行移动，使得复位轴与其复制轴完全重合操作，重合操作过程中将复制轴的移动轨迹作为骨折复位轨迹输出，机械臂操作按照骨折复位轨迹进行移动，实现快速骨折复位。实现了将远端模型到近端模型的轨迹规划问题，转换为复制轴到复位轴的轨迹规划问题。

本实施例中，为实现减少骨折复位过程中的二次伤害，步骤6中可以采用过牵、对线、对位和回缩的四步复位法寻求断骨远端的复位路径。如图14-16所示，具体包括：

步骤6.1、过牵：以复制轴为基准，移动复位轴，使得两轴在轴向位置错开设定的距离，获得断骨的远端模型轴向过牵的移动轨迹。

可选的，两轴上的定位点的轴向距离作为错开的距离，该错开距离可以设置为0.5-1cm，使得远端骨与近端骨间隔设定的距离。

步骤6.2、对线：设置旋转中心，移动复位轴，使得复位轴的轴线和复制轴的轴线重合，获得远端模型以旋转中心进行旋转移动的对线轨迹。

具体的，该步骤复制轴的移动轨迹输出至机械臂动作，对远端骨进行对线操作，即以踝关节为旋转中心，产生旋转移动操作，使得远端骨与近端骨在同一轴线上。

步骤6.3、对位：移动复位轴，使得复位轴的定位点和复制轴的定位点的连线与复制轴的轴线平行，获得远端模型旋转的对位轨迹。

具体的，该步骤复制轴的移动轨迹输出至机械臂动作，对远端骨进行对位操作，即一对线轴为基准产生旋转操作，使得远端骨与近端骨的断面相对。由于复制轴与复位组合模型绑定，其中复位组合模型是远端骨复制模型与近端骨模型进行复位后的模型，所以，按照复制轴的位置将复位轴移动至与复制轴重合的位置，可以实现断面配合的骨折复位。

步骤6.4、回缩：轴向移动复位轴，使得复位轴的定位点与复制轴的定位点重合，获得复制轴的轴向回缩轨迹，所述轨迹的两端点为回缩的力线方向。

具体的，该步骤复制轴的移动轨迹输出至机械臂动作，对远端骨进行回缩操作，即产生轴向靠近操作，使得远端骨与近端骨的断面重合。

实施例3

对应实施例2的方法，本实施例提供一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，包括：

路径获取模块：被配置为用于实时获取复位规划路径；所述复位规划路径包括牵引、对线、对位至回缩的路径；

牵引模块：被配置为用于设置牵引距离，根据复位规划路径提取回缩的力线方向，生成调整角度及牵引的目标位置，并传输至牵引装置；

对线模块：被配置为用于提取复位规划路径中的对线路径，确定对线的轴线方向，按照对线路径控制固定骨折远端骨的机械臂平移对线；

对位模块：被配置为用于提取复位规划路径中的对位路径，确定对位的旋转角度及方向，控制固定骨折远端骨的机械臂旋转对位；

回缩模块：被配置为用于根据牵引距离和回缩的力线方向确定回缩的目标坐标，输出牵引电机的控制信号，使得牵引鞋到达目标坐标。

可选的，路径获取模块，包括：

分割建模模块：被配置为用于获取骨折断骨的CT扫描图像，对断骨远端和断骨近端进行分割建模，分别获得远端骨模型和近端骨模型；

模型复制模块：被配置为用于对远端骨模型进行复制，获得远端骨复制模型；

虚拟复位模块：被配置为用于移动远端骨复制模型，将远端骨复制模型与近端骨模型虚拟复位获得复位组合模型；

复位轴生成模块：被配置为用于构建具有定位点的复位轴及复位轴的复制轴，所述复位轴的长度不小于两个断骨中最长的骨折段；

绑定模块：被配置为用于按照定位点位置相同，将复位轴的复制轴与远端骨复制模型进行绑定；将复位轴与近端骨模型进行绑定；

配准模块：被配置为用于以远端模型为基准，将复制轴与远端骨复制模型的组合体进行配准；

轨迹生成模块：被配置为用于根据复位轴及其复制轴上的定位点，获取两个断骨的复位轨迹。

可选的，轨迹生成模块包括：

过牵模块：被配置为用于以复制轴为基准，移动复位轴，使得两轴在轴向位置错开设定的距离，获得断骨的远端模型轴向过牵的移动轨迹；

对线轨迹获取模块：被配置为用于设置旋转中心，移动复位轴，使得复位轴的轴线和复制轴的轴线重合，获得远端模型以旋转中心进行旋转移动的对线轨迹；

对位轨迹获取模块：被配置为用于移动复位轴，使得复位轴的定位点和复制轴的定位点的连线与复制轴的轴线平行，获得远端模型旋转的对位轨迹；

回缩轨迹获取模块：被配置为用于轴向移动复位轴，使得复位轴的定位点与复制轴的定位点重合，获得复制轴的轴向回缩轨迹。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，其特征是：包括手术床，所述手术床两个侧面至少固定设置三个机械臂，三个机械臂分别用于复位、钢板插入和置钉；所述手术床的一端可活动设置有牵引装置，所述牵引装置为六自由度并联牵引装置，用于实现多个牵引方向调整。

2.如权利要求1所述的一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，其特征是：六自由度并联牵引装置包括六自由度并联平台、牵引电机、丝杆以及六维力力矩传感器，所述六自由度并联平台上固定设置牵引电机，所述牵引电机的动力输出端连接丝杆，丝杆的末端连接六维力力矩传感器。

3.如权利要求2所述的一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，其特征是：六自由度并联平台、包括上平台、下平台以及设置在两个平台之间的多个伸缩杆。

4.如权利要求3所述的一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，其特征是：每个伸缩杆的一端固定连接上平台，另一端固定连接下平台，伸缩杆之间首尾依次连接，任意两个伸缩杆与上平台或者下平台形成类三角形的结构。

5.如权利要求2所述的一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，其特征是：所述六自由度并联牵引装置还包括牵引鞋，所述牵引鞋可旋转固定连接六维力力矩传感器。

6.如权利要求2所述的一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，其特征是：

所述牵引装置可活动连接手术床为滑轨连接，所述手术床的底部设置手术床基座，手术床基座上设置滑槽，所述滑槽至少延伸至超出手术床床尾的位置，所述六自由度并联平台设置滑块，通过滑块与滑轨的配合可活动连接手术床和牵引装置。

7.如权利要求1所述的一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，其特征是：所述手术床包括手术床基座和手术床主体，手术床基座和手术床主体之间设有升降装置，升降装置与第一驱动电机连接；

或者，手术床主体包括支撑框架、设置在支撑框架上的床面，床面的尾端设置为多节的结构，包括多节等宽的床板，各个床板可滑动设置在支撑框架上。

8.如权利要求1所述的一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，其特征是：还包括控制平台，所述控制平台分别与机械臂、手术床的控制机构、牵引装置通信连接，所述控制平台用于生成规划路径、按照规划路径控制机械臂及牵引装置的协同工作。

9.权利要求1-8任一项所述的一种机器人联合牵引协同骨折复位系统的控制方法，其特征是，包括如下步骤：

实时获取复位规划路径；所述复位规划路径包括牵引、对线、对位至回缩的路径；

牵引：设置牵引距离，根据复位规划路径提取回缩的力线方向，生成调整角度及牵引的目标位置，并传输至牵引装置；

对线：提取复位规划路径中的对线路径，确定对线的轴线方向，按照对线路径控制固定骨折远端骨的机械臂平移对线；

对位：提取复位规划路径中的对位路径，确定对位的旋转角度及方向，控制固定骨折远端骨的机械臂旋转对位；

回缩：根据牵引距离和回缩的力线方向确定回缩的目标坐标，输出牵引电机的控制信号，使得牵引鞋到达目标坐标。

10.一种机器人联合牵引协同骨折复位系统，其特征是，包括：

路径获取模块：被配置为用于实时获取复位规划路径；所述复位规划路径包括牵引、对线、对位至回缩的路径；

牵引模块：被配置为用于设置牵引距离，根据复位规划路径提取回缩的力线方向，生成调整角度及牵引的目标位置，并传输至牵引装置；

对线模块：被配置为用于提取复位规划路径中的对线路径，确定对线的轴线方向，按照对线路径控制固定骨折远端骨的机械臂平移对线；

对位模块：被配置为用于提取复位规划路径中的对位路径，确定对位的旋转角度及方向，控制固定骨折远端骨的机械臂旋转对位；

回缩模块：被配置为用于根据牵引距离和回缩的力线方向确定回缩的目标坐标，输出牵引电机的控制信号，使得牵引鞋到达目标坐标。

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