CN116919604A - 一种用于骨科手术机器人的制动系统 - Google Patents

Abstract

本披露公开了一种用于骨科手术机器人的制动系统。该制动系统包括：机械臂；克氏针，其一端用于固定在机械臂末端，另一端用于置入在骨骼中，以在机械臂的作用力下将骨骼牵引复位；薄膜压力传感器，其贴覆于克氏针置入骨骼一端的外周面上；以及制动处理器，其分别与薄膜压力传感器和机械臂通信连接，并且配置成：接收薄膜压力传感器的电阻值；根据电阻值计算克氏针外周面所受的压力值；以及根据压力值向机械臂发出制动指令。本披露实施例通过克氏针置入骨骼一端上贴覆的薄膜压力传感器来采集更加精准的压力数据，从而保证制动控制所依据信息的可靠性和准确性，进而满足骨科手术机器人对于制动控制的高精度要求。

Description

一种用于骨科手术机器人的制动系统

技术领域

本披露一般涉及手术机器人技术领域。更具体地，本披露涉及一种用于骨科手术机器人的制动系统。

背景技术

在骨科手术机器人执行骨科手术的过程中，通常需要将克氏针的一端置入在骨骼中，机械臂向克氏针的另一端施加作用力以牵引克氏针移动，在克氏针的牵引下，骨骼被牵引复位。

人体是一个复杂的系统，一个骨骼的位置迁移会涉及到大量的周围骨骼、关节与软组织的改变。若手术过程中施加的过大作用力，将会导致克氏针对周围骨骼、软组织、关节所施加的压力过大，进而造成周围骨骼、关节与软组织的严重损伤。

目前市面上所使用的骨科手术机器人并不能直接测量克氏针非轴向表面所受压力，其通常是在机械臂末端自由度基座上设置一个力学传感器，利用该力学传感器采集牵引过程中传导至基座上的合力，并以此来判断作用力大小，从而完成骨科手术机器人的制动控制。

但是，传导至机械臂末端基座上的合力并不能完全等同于克氏针置入骨骼部分的非轴向表面在各个方向上所受压力。再者，在实际牵引过程中，位于骨骼之外的克氏针部分会产生弯曲形变，而弯曲形变所产生的分作用力不会对周围骨骼、关节与软组织造成损伤，但会影响机械臂末端基座上的合力。基于以上两种原因，利用传导至基座上的合力完成骨科手术机器人制动控制的方案无法实现精准的制动控制，存在较大的安全隐患。

有鉴于此，亟需提供一种骨科手术机器人的制动方案，以便实时感知克氏针各个非轴向方向上的压力，从而实现高精准的骨科手术机器人的制动控制。

发明内容

为了至少解决如上所提到的一个或多个技术问题，本披露在多个方面中提出了骨科手术机器人的制动方案。

在第一方面中，本披露提供一种用于骨科手术机器人的制动系统包括：机械臂；克氏针，其一端用于固定在机械臂末端，另一端用于置入在骨骼中，以在机械臂的作用力下将骨骼牵引复位；薄膜压力传感器，其贴覆于克氏针置入骨骼一端的外周面上；以及制动处理器，其分别与薄膜压力传感器和机械臂通信连接，并且配置成：接收薄膜压力传感器的电阻值；根据电阻值计算克氏针外周面所受的压力值；以及根据压力值向机械臂发出制动指令。

在一些实施例中，其中薄膜压力传感器包括多个压力感应单元，其中多个压力感应单元周向分布在克氏针的外周面。

在一些实施例中，其中在根据电阻值计算克氏针外周面所受的压力值中，制动处理器还进一步配置成：对电阻值进行模数转换，以获得采样压力值；以及对采样压力值进行弧度形变修正，以获得压力值。

在一些实施例中，其中在对采样压力值进行弧度形变修正中，制动处理器还进一步配置成：依据以下计算公式对采样压力值进行弧度形变修正：其中，F₁表示压力值，F₀表示采样压力值，ω表示压力感应单元的弧度形变惩罚系数，A表示压力感应单元的表面积，/>表示压力感应单元的弧度形变参数。

在一些实施例中，其中在压力感应单元的弧度形变参数中，Δθ表示每个压力感应单元的覆盖弧度，其数值大小与薄膜压力传感器中压力感应单元的数量负相关；Δx表示每个压力感应单元的覆盖弧度所对应的弦长。

在一些实施例中，其中在根据压力值向机械臂发出制动指令中，制动处理器还进一步配置成：响应于压力值超过一级制动阈值，发出一级制动指令；响应于压力值超过二级制动阈值，发出二级制动指令；以及响应于压力值超过三级制动阈值，发出三级制动指令；其中，一级制动阈值小于二级制动阈值，二级制动阈值小于三级制动阈值，一级制动指令包括声光报警指令，二级制动指令包括机械臂自制动指令，三级制动指令包括强制断电指令。

在一些实施例中，其中在根据压力值向机械臂发出制动指令中，制动处理器还进一步配置成：依据以下公式计算一级制动阈值T₁，T₁＝ean(X)±Δδ；依据以下公式计算二级制动阈值T₂，以及依据以下公式计算三级制动阈值T₃，T₃＝max(X)±Δδ；其中，X表示骨骼的线性量程范围集合，mean(X)表示骨骼的线性量程范围集合的中值，Δδ表示一个单位的分辨率。

在一些实施例中，其中薄膜压力传感器还进一步配置成：响应于克氏针置入的骨骼类型为第一跖骨、第一跖趾关节及其周围软组织骨，薄膜压力传感器的压力量程范围为[0.5,2]kgf，分辨率为0.1kgf；响应于克氏针置入的骨骼类型为中足第一楔骨、第二楔骨、第三楔骨、骰骨及其周围关节与软组织，薄膜压力传感器的压力量程范围为[0.5,3]kgf，分辨率为0.1kgf；响应于克氏针置入的骨骼类型为根骨及其周围关节与软组织，薄膜压力传感器的压力量程范围为[2,5]kgf，分辨率为0.5kgf；以及响应于克氏针置入的骨骼类型为距骨、胫骨、踝关节及其周围软组织，薄膜压力传感器的压力量程范围为[3,5]kgf，分辨率为0.5kgf。

在一些实施例中，其中薄膜压力传感器的宽度等于克氏针的外周面的周长，且薄膜压力传感器的长度等于克氏针置入骨骼的深度。

在一些实施例中，其中薄膜压力传感器包括行数据排线和列数据排线，以将其电阻值以矩阵形式输出至制动处理器中。

在一些实施例中，其中在对电阻值进行模数转换中，制动处理器还进一步配置成：对电阻值进行数据预处理；以及对预处理后的电阻值进行模数转换；其中，数据预处理包括以下一种或多种：异常数据筛除处理、数据滤波处理和数据平滑处理。

在一些实施例中，该制动系统还包括：蜂鸣报警器，其与制动处理器通信连接；和/或光电报警器，其与制动处理器通信连接；其中在响应于压力值超过一级制动阈值，发出一级制动指令中，制动处理器还进一步配置成：向蜂鸣报警器和/或光电报警器发出启动指令。

通过如上所提供的用于骨科手术机器人的制动系统，本披露实施例通过在克氏针置入骨骼一端的外周面上贴覆薄膜压力传感器来实时采集克氏针非轴向表面的受力数据，从而利用采集到的准确的压力值来完成机械臂的制动控制，能够提高骨科手术机器人制动控制的精准度。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本披露示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本披露的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：

图1示出了本披露实施例的骨科手术机器人的制动系统的示例性结构图；

图2示出了本披露实施例的薄膜压力传感器的示例性结构图；

图3示出了本披露一些实施例的骨科手术机器人的制动控制方法的示例性流程图；

图4示出了本披露一些实施例的压力值计算方法的示例性流程图；

图5示出了本披露另一实施例的骨科手术机器人的制动系统的示例性结构图。

具体实施方式

下面将结合本披露实施例中的附图，对本披露实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本披露一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本披露中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本披露保护的范围。

应当理解，本披露的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本披露说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的，而并不意在限定本披露。如在本披露说明书和权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本披露说明书和权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

下面结合附图来详细描述本披露的具体实施方式。

示例性应用场景

人体是一个复杂的系统，一个骨骼的位置迁移会涉及到大量的周围骨骼、关节与软组织的改变。因此在使用骨科手术机器人执行手术的过程中，对于克氏针的牵引控制和机器人的制动控制具有较高的精度要求。

然而，目前市面上所使用的骨科手术机器人通常是在机械臂末端自由度基座上设置一个力学传感器，并基于该力学传感器采集牵引过程中传导至基座上的合力，来完成骨科手术机器人的制动控制。在这一方案中，不仅制动控制所依据的合力无法直接等同于克氏针置入骨骼部分的非轴向表面所受压力，而且还会引入克氏针弯曲形变所产生的分力误差，导致制动控制的误差较大，存在较高安全隐患。

示例性应用方案

有鉴于此，本披露实施例提供了一种骨科手术机器人的制动方案，其通过克氏针置入骨骼一端上贴覆的薄膜压力传感器来采集更加精准的压力数据，从而保证制动控制所依据信息的可靠性和准确性，进而满足骨科手术机器人对于制动控制的高精度要求。

为了便于理解骨科手术机器人的制动机制，首先结合图1对骨科手术机器人的制动系统的架构进行简要说明。图1示出了本披露实施例的骨科手术机器人的制动系统100的示例性结构图。

如图1所示，本披露实施例提供的骨科手术机器人的制动系统100包括：机械臂11和克氏针12，其中在骨科手术机器人进行手术时，克氏针的一端将会固定在机械臂11的末端，另一端则置入在患者的骨骼中，机械臂在指令控制下向克氏针施加一定方向和大小的作用力来牵引克氏针移动。以拇外翻微创手术为例，在使用骨科手术机器人进行拇外翻微创手术时，克氏针的一端将会被置入在患者足部的跖骨中，另一端则固定在机械臂末端，机械臂根据接收到的指令，牵引克氏针进行移动，接着，在克氏针的牵引作用下，跖骨被牵引复位。

在跖骨牵引复位的过程中，跖骨周围的其他骨骼、关节与软组织也会受到一定的作用力，因此，为了防止其他骨骼、关节与软组织受到损伤，该骨科手术机器人的制动系统100还进一步包括：薄膜压力传感器13和制动处理器14，其中薄膜压力传感器13用于采集克氏针非轴向表面上所受的压力，并在克氏针非轴向表面上所受的压力过载时，及时通过制动处理器14制动机械臂。

具体地，由于制动处理器14制动机械臂所参考的数据是克氏针非轴向表面上所受的压力，因此薄膜压力传感器13贴覆于克氏针置入骨骼一端的外周面上。在一些实施例中，薄膜压力传感器13可以采用多点超薄矩阵式柔性压力薄膜传感器，其厚度较薄，能够平整贴服在克氏针的外周面。

进一步地，图2示出了本披露实施例的薄膜压力传感器13的示例性结构图，如图2所示，薄膜压力传感器13还可以包括多个压力感应单元131，其中多个压力感应单元131周向分布在克氏针的外周面，使得每个压力感应单元可以采集克氏针不同径向的表面所受的压力数据，并将其发送至制动处理器14，以供制动处理器14作为制动控制的参考依据。

更进一步地，为了薄膜压力传感器中的每个压力感应单元都能采集到克氏针不同径向的表面所受的压力数据，可以使用宽度与克氏针的外周面的周长相等的薄膜压力传感器，使得薄膜压力传感器恰好能够覆盖克氏针一周，从而每个压力感应单元所采集的压力数据对应的径向均不相同。

在另一些实施例中，薄膜压力传感器的宽度也可以为克氏针的外周面周长的整数倍，使得克氏针每个径向的表面均设有相同数量的压力感应单元，从而可以综合多个采样值来确定每个径向的表面的压力数据。

需要说明的是，在本披露实施例中，薄膜压力传感器的宽度方向为压力感应单元的排列方向，以此保证将薄膜压力传感器贴覆在克氏针外周面上时，压力感应单元呈周向分布而非轴向分布，进而保障采集的压力数据是非轴向表面上各个方向的压力数据。

另外，为了保证采集的压力数据完整且准确，还可以使用长度与克氏针置入骨骼的深度相等的薄膜压力传感器，使得置入骨骼的克氏针部分的非轴向表面的压力数据均能够被薄膜压力传感器采集到，以供制动处理器作为制动控制的依据。

在本披露实施例中，制动处理器14可以理解为制动系统的数据处理中心，负责压力数据处理和指令收发。具体地，该制动处理器14分别与薄膜压力传感器13和机械臂11通信连接，其中通信连接的方式可以为有线连接或蓝牙、局域网等无线连接，此处不作唯一限定。

在制动控制过程中，制动处理器14按照图3所示方法来实现骨科手术机器人的制动控制。图3示出了本披露一些实施例的骨科手术机器人的制动控制方法300的示例性流程图，如图3所示，制动处理器14通过如下步骤进行制动控制：

在步骤S301中，接收薄膜压力传感器的电阻值。在本实施例中，薄膜压力传感器可以感知各个方向上直接作用于克氏针非轴向表面的阻力，而这一阻力的变化会导致薄膜压力传感器上压力感应单元的电阻产生变化，因此制动处理器直接接收的是薄膜压力传感器的电阻数据，并依据薄膜压力传感器的电阻变化来计算出克氏针所受压力值。

在一些实施例中，薄膜压力传感器13包括1条行数据排线132和1条列数据排线133，通过行数据排线和列数据排线，薄膜压力传感器将其电阻值以矩阵形式输出至制动处理器中。

在步骤S302中，根据电阻值计算克氏针外周面所受的压力值。在步骤S302中，制动处理器根据不同时间采集的电阻值可以计算出压力感应单元的电阻变化，基于该电阻变化进行模数转换，则可以将其转换成压力数据。

薄膜压力传感器中压力感应单元采用的是炭纤维压感材料，由于在正常使用场景下，其通常是水平放置使用的，且本身电阻会因外界受力产生线性变化，因此当其贴覆在克氏针外周面上时，其自身的弯曲形变会对压力数据带来一定的影响。

为了修正压力感应单元的弧度形变所产生的压力偏差，本披露的一些实施例在计算克氏针外周面所受的压力值时，会对压力值进行弧度形变修正。鉴于此，本披露的一些实施例提供了如图4所示的压力值计算方法。图4示出了本披露一些实施例的压力值计算方法400的示例性流程图，可以理解，压力值计算方法是前述步骤S302中的一种具体实现，因此前文结合图3描述的特征可以类似地应用于此。

如图4所示，在步骤S401中，对电阻值进行模数转换，以获得采样压力值。进一步地，在一些实施例中，为了保证数据可靠性，可以在执行步骤S401的过程中，对电阻值进行数据预处理，接着，再对预处理后的电阻值进行模数转换。

在上述数据预处理过程中，可以采用以下一种或多种处理方式的组合：异常数据筛除处理、数据滤波处理和数据平滑处理。可以理解的是，以上对于数据预处理内容的描述仅是为了助于本领域技术人员理解所提供的示例，在实际应用时，可以采用的数据预处理方式不仅限于以上三种。

在步骤S402中，对采样压力值进行弧度形变修正，以获得压力值。示例性地，本披露的一些实施例提供了如下计算公式对采样压力值进行弧度形变修正：

其中，F₁表示压力值，F₀表示采样压力值，ω表示压力感应单元的弧度形变惩罚系数，其取值与压力感应单元的压感材料相关，取值范围介于0.1至2之间，A表示压力感应单元的表面积，表示压力感应单元的弧度形变参数，其反映了单位宽度上压力感应单元弧度的变化率。

具体地，在压力感应单元的弧度形变参数中，Δθ表示每个压力感应单元的覆盖弧度，其数值大小与薄膜压力传感器中压力感应单元的数量负相关。例如，本披露的一个实施例采用宽度与克氏针的外周面的周长相等的薄膜压力传感器，该薄膜压力传感器上设置有4个压力感应单元，则每个压力感应单元的覆盖弧度又例如，本披露的一个实施例采用宽度与克氏针的外周面的周长相等的薄膜压力传感器，该薄膜压力传感器上设置有6个压力感应单元，则每个压力感应单元的覆盖弧度/>另外，Δx表示每个压力感应单元的覆盖弧度所对应的弦长。

以上介绍了采用炭纤维压感材料情况下，对压力感应单元的测量值进行弧度形变修正的过程。在实际应用中，也可以采用其他压感材料或其他修正方式对压力感应单元的测量值进行修正，或采用其他类型的压感材料，此处不再展开赘述。

通过图4示出的压力值计算方法，本实施例可以修正因压力感应单元产生弧度形变所带来的压力偏差，从而保证最终计算得到的压力值为准确的、克氏针非轴向表面所受的压力值，进而保障制动处理器能够基于准确的压力数据对骨科手术机器人实施高精度的制动控制。

在步骤S303中，根据压力值向机械臂发出制动指令。示例性地，本披露的一些实施例基于三个级别的制动阈值，设置了三个级别的制动指令，具体包括：对应一级制动阈值的一级制动指令、对应二级制动阈值的二级制动指令以及对应三级制动阈值的三级制动指令。

需要说明的是，在本披露的一些实施例中，薄膜压力传感器包括多个压力感应单元，针对每一压力感应单元均可设置三个级别的制动阈值。当其中一个或多个压力感应单元的压力值超过制动阈值时，则发出相应的制动指令。

基于此，在本披露的一些实施例中，制动处理器按照如下机制向机械臂发出制动指令：

响应于压力值超过一级制动阈值，发出一级制动指令；

响应于压力值超过二级制动阈值，发出二级制动指令；

响应于压力值超过三级制动阈值，发出三级制动指令。

其中，一级制动阈值小于二级制动阈值，二级制动阈值小于三级制动阈值。

进一步地，一级制动指令包括声光报警指令，该声光报警指令用于指示制动系统进行警报声示警和/或警报灯示警，二级制动指令包括机械臂自制动指令，该机械臂自制动指令用于指示机械臂按照其内置的制动方式完成制动，三级制动指令包括强制断电指令，该强制断电指令用于强行切断机械臂的电源。

图5示出了本披露另一实施例的骨科手术机器人的制动系统500的示例性结构图，在图5示出的制动系统中，制动处理器14还与蜂鸣报警器15和/或光电报警器16通信连接，当压力值超过一级制动阈值，制动处理器则向蜂鸣报警器15和/或光电报警器16发出启动指令，以令蜂鸣报警器15发出蜂鸣声和/或光电报警器16亮灯。

进一步地，在一些实施例中，一级制动阈值、二级制动阈值和三级制动阈值根据骨骼的线性量程范围设定，不同类型的骨骼所对应的线性量程范围存在差异，因此针对不同类型的骨骼，按照其特定的线性量程范围来设置制动阈值能够实现更加精准的制动控制。

下面继续说明每一级别的制动阈值的设置方法，本实施例示例性地提供了如下三个计算公式，以分别用于计算一级制动阈值T₁、二级制动阈值T₂和三级制动阈值T₃。

其中一级制动阈值T₁的计算公式为T₁＝ean(X)±Δδ，二级制动阈值T₂的计算公式为三级制动阈值T₃的计算公式为T₃＝ax(X)±Δδ，其中，X表示骨骼的线性量程范围集合，mean(X)表示骨骼的线性量程范围集合的中值，max(X)表示骨骼的线性量程范围集合的最大值，Δδ表示一个单位的分辨率，即本实施例在设定制动阈值时，为每一级别的制动阈值设置了一个单位的分辨率的浮动阈值范围。

进一步地，不同类型的骨骼可以对应不同的线性量程范围，针对不同线性量程范围的骨骼，在贴覆薄膜压力传感器时，也可以选用不同压力量程范围和分辨率的薄膜压力传感器。

示例性地，针对拇外翻微创手术等足部手术，本实施例算采用的薄膜压力传感器的压力量程范围和分辨率的设置方式如下：

响应于克氏针置入的骨骼类型为第一跖骨、第一跖趾关节及其周围软组织骨，薄膜压力传感器的压力量程范围为[0.5,2]kgf，分辨率为0.1kgf；

响应于克氏针置入的骨骼类型为中足第一楔骨、第二楔骨、第三楔骨、骰骨及其周围关节与软组织，薄膜压力传感器的压力量程范围为[0.5,3]kgf，分辨率为0.1kgf；

响应于克氏针置入的骨骼类型为根骨及其周围关节与软组织，薄膜压力传感器的压力量程范围为[2,5]kgf，分辨率为0.5kgf；

响应于克氏针置入的骨骼类型为距骨、胫骨、踝关节及其周围软组织，薄膜压力传感器的压力量程范围为[3,5]kgf，分辨率为0.5kgf。

以上薄膜压力传感器的压力量程范围和分辨率是针对足部骨骼这类骨科手术机器人的制动系统来进行设置的，在实际应用时，若骨科手术机器人所适用的骨骼部位发生了改变，也可以对薄膜压力传感器的压力量程范围和分辨率进行适应性调整，进而对不同级别的制动阈值的具体取值进行适应性调整，以保证制动控制的高精度。

综上，本披露实施例提供了一种用于骨科手术机器人的制动系统，其通过在克氏针置入骨骼一端的外周面上贴覆薄膜压力传感器来实时采集克氏针非轴向表面的受力数据，从而保证制动控制所依据数据的准确性和可靠性，进而满足骨科手术机器人制动控制的高精度要求。

进一步地，本披露另一些实施例提供的制动系统，还通过对压力传感单元因弧度形变造成的压力偏差进行修正，从而即使在贴覆在克氏针外周面上的薄膜压力传感器呈弧形的情况下，也能保证制动系统获取到准确的克氏针非轴向表面所受的压力数据。

进一步地，本披露另一些实施例的制动系统，还会针对不同的骨骼类型对制动阈值以及薄膜压力传感器的压力量程范围和分辨率进行适应性调整，从而使得制动控制的判断条件更加贴合实际情况，薄膜压力传感器更加适用当前骨科手术机器人的使用场景。

与前述功能性实施例相对应地，本披露还可以实施为一种非暂时性机器可读存储介质(或计算机可读存储介质、或机器可读存储介质)，其上存储有计算机程序指令(或计算机程序、或计算机指令代码)，当所述计算机程序指令(或计算机程序、或计算机指令代码)被电子设备(或电子设备、服务器等)的处理器执行时，使所述电子设备执行根据本披露的上述方法的各个步骤的部分或全部。

虽然本文已经示出和描述了本披露的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式来提供。本领域技术人员可以在不偏离本披露思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本披露的过程中，可以采用对本文所描述的本披露实施例的各种替代方案。所附权利要求书旨在限定本披露的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的等同或替代方案。

Claims (12)

1.一种用于骨科手术机器人的制动系统，其特征在于，包括：

机械臂；

克氏针，其一端用于固定在所述机械臂末端，另一端用于置入在骨骼中，以在所述机械臂的作用力下将所述骨骼牵引复位；

薄膜压力传感器，其贴覆于所述克氏针置入骨骼一端的外周面上；以及

制动处理器，其分别与所述薄膜压力传感器和所述机械臂通信连接，并且配置成：

接收所述薄膜压力传感器的电阻值；

根据所述电阻值计算所述克氏针外周面所受的压力值；以及

根据所述压力值向所述机械臂发出制动指令。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，其中所述薄膜压力传感器包括多个压力感应单元，其中所述多个压力感应单元周向分布在所述克氏针的外周面。

3.根据权利要求2所述的制动系统，其特征在于，其中在根据所述电阻值计算所述克氏针外周面所受的压力值中，所述制动处理器还进一步配置成：

对所述电阻值进行模数转换，以获得采样压力值；以及

对所述采样压力值进行弧度形变修正，以获得所述压力值。

4.根据权利要求3所述的制动系统，其特征在于，其中在对所述采样压力值进行弧度形变修正中，所述制动处理器还进一步配置成：

依据以下计算公式对所述采样压力值进行弧度形变修正：

其中，F₁表示压力值，F₀表示采样压力值，ω表示压力感应单元的弧度形变惩罚系数，A表示压力感应单元的表面积，表示压力感应单元的弧度形变参数。

5.根据权利要求4所述的制动系统，其特征在于，其中在所述压力感应单元的弧度形变参数中，Δθ表示每个压力感应单元的覆盖弧度，其数值大小与所述薄膜压力传感器中压力感应单元的数量负相关；Δx表示每个压力感应单元的覆盖弧度所对应的弦长。

6.根据权利要求1所述的制动系统，其特征在于，其中在根据所述压力值向所述机械臂发出制动指令中，所述制动处理器还进一步配置成：

响应于所述压力值超过一级制动阈值，发出一级制动指令；

响应于所述压力值超过二级制动阈值，发出二级制动指令；以及

响应于所述压力值超过三级制动阈值，发出三级制动指令；

其中，所述一级制动阈值小于所述二级制动阈值，所述二级制动阈值小于所述三级制动阈值，所述一级制动指令包括声光报警指令，所述二级制动指令包括机械臂自制动指令，所述三级制动指令包括强制断电指令。

7.根据权利要求6所述的制动系统，其特征在于，其中在根据所述压力值向所述机械臂发出制动指令中，所述制动处理器还进一步配置成：

依据以下公式计算所述一级制动阈值T₁，

T₁＝mean(x)±Δδ；

依据以下公式计算所述二级制动阈值T₂，

以及

依据以下公式计算所述三级制动阈值T₃，

T₃＝max(X)±Δδ；

其中，X表示骨骼的线性量程范围集合，mean(X)表示骨骼的线性量程范围集合的中值，Δδ表示一个单位的分辨率。

8.根据权利要求1或2所述的制动系统，其特征在于，其中所述薄膜压力传感器还进一步配置成：

响应于所述克氏针置入的骨骼类型为第一跖骨、第一跖趾关节及其周围软组织骨，所述薄膜压力传感器的压力量程范围为[0.5,2]kgf，分辨率为0.1kgf；

响应于所述克氏针置入的骨骼类型为中足第一楔骨、第二楔骨、第三楔骨、骰骨及其周围关节与软组织，所述薄膜压力传感器的压力量程范围为[0.5,3]kgf，分辨率为0.1kgf；

响应于所述克氏针置入的骨骼类型为根骨及其周围关节与软组织，所述薄膜压力传感器的压力量程范围为[2,5]kgf，分辨率为0.5kgf；以及

响应于所述克氏针置入的骨骼类型为距骨、胫骨、踝关节及其周围软组织，所述薄膜压力传感器的压力量程范围为[3,5]kgf，分辨率为0.5kgf。

9.根据权利要求1或2所述的制动系统，其特征在于，其中所述薄膜压力传感器的宽度等于所述克氏针的外周面的周长，且所述薄膜压力传感器的长度等于所述克氏针置入所述骨骼的深度。

10.根据权利要求1或2所述的制动系统，其特征在于，其中所述薄膜压力传感器包括行数据排线和列数据排线，以将其电阻值以矩阵形式输出至所述制动处理器中。

11.根据权利要求3所述的制动系统，其特征在于，其中在对所述电阻值进行模数转换中，所述制动处理器还进一步配置成：

对所述电阻值进行数据预处理；以及

对预处理后的电阻值进行模数转换；

其中，所述数据预处理包括以下一种或多种：异常数据筛除处理、数据滤波处理和数据平滑处理。

12.根据权利要求6所述的制动系统，其特征在于，还包括：

蜂鸣报警器，其与所述制动处理器通信连接；和/或

光电报警器，其与所述制动处理器通信连接；

其中在响应于所述压力值超过一级制动阈值，发出一级制动指令中，所述制动处理器还进一步配置成：向所述蜂鸣报警器和/或所述光电报警器发出启动指令。