股骨干骨折復位輔助機器人系統(tǒng)研制.pdf

1、現(xiàn)代工業(yè)、建筑和交通的高速發(fā)展使得“高能損傷”變得越來越常見。微創(chuàng)骨科手術以其創(chuàng)傷小、恢復快、疼痛輕的優(yōu)勢逐漸為人所接受。然而微創(chuàng)手術需要頻繁使用X射線造影設備。射線損傷，其危害眾所周知，加之微創(chuàng)手術學習曲線長，尚未形成規(guī)范的術式，嚴重阻礙了微創(chuàng)骨科手術的普及。本文開發(fā)了一套針對股骨干骨折的輔助復位機器人，圍繞骨折復位機構(gòu)、控制和復位實驗進行了相關研究。
　　本文首先歸納整理了臨床上針對不同類型的股骨干骨折的復位手法，對比了國內(nèi)外

2、研究的骨折手術機器人的優(yōu)缺點之后，依據(jù)手法復位的步驟和特點，提出了分體式的股骨干骨折復位機構(gòu)的設計思路。提出了若干種設計方案并分析其優(yōu)缺點，最終確定了基于軟體氣囊的無創(chuàng)復位機構(gòu)和獨立牽引復位機構(gòu)。用D-H法對復位機構(gòu)做了正逆運動學分析，為復位機構(gòu)的控制做準備。對氣囊式骨折段復位器中碳纖維套筒的受力進行了理論分析與仿真，對薄弱環(huán)節(jié)進行了優(yōu)化設計。
　　本文著重研究了本設計的特殊執(zhí)行器——氣囊。運用ABAQUS軟件對所設計的乳膠-尼龍

3、氣囊做了有限元仿真，接著實驗結(jié)合仿真研究了氣囊的力學特性，明確了氣囊的輸出位移與氣囊氣壓以及復位力之間的定量關系。探索了一種運用氣壓和力反饋間接得到氣囊膨脹位移的控制模型。
　　然后研究了獨立牽引復位機構(gòu)的電機驅(qū)動部分和氣囊復位器的氣動驅(qū)動部分，開發(fā)了基于STM32單片機的下位機和具備人機交互界面的上位機，完成電路板的設計與加工、單片機和上位機程序的編寫，完成了整個驅(qū)動、控制系統(tǒng)的搭建。
　　最后本文進行了股骨干骨折復位力的