智能整骨机器人系统的研究与应用

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1、摘要在传统整骨手术过程中，医生在实时监视骨折部位状态时难免会受到X射线的辐射伤害。运用现代计算机技术、电气传动控制原理结合临床接骨学设计的智能整骨机器人系统能够实现接骨的全过程操作，不仅使医生避免了X射线辐射，而且能实时的记录下手术过程中的各种数据，还能够克服如手术发力不足、不能持久等人为因素所带来的影响。针对目前在智能整骨机器人方面的文献还比较少的情况，通过和接骨学专家的共同研究，本文首先着重介绍了智能整骨机器人系统的总体设计思想，将智能整骨机器人系统划分为整骨控制子系统和整骨专家子系统，并指出了研究方法和主要应用技术。在整骨控制子系统的论述中，从

2、机器人的机械结构设计讲起，重点分析了整骨机器人的力/力矩，推导出机器人所应施加力/力矩的计算公式;为减轻下位机编程负担，在PLC程序开发中创造性的应用了高级语言编程思想，在上位机的软件开发中，采用了先进的COM技术，不仅为医生提供了友好的人机交互界面，而且为整骨专家系统提供了完整的控制接口。在整骨专家子系统的论述中，本文在大量图像仿真实验的基础上，找到了一种比较适合X光图像特点的图像处理算法组合。在骨折特征提取部分的研究中应用Hough变换理论识别股骨中干线，并提出一种二级分类器算法将骨缝边缘点提取出来，进而识别出骨缝角。同时在专家系统的开发中本文提

3、出了一种不同于以往的嵌入式专家系统思想，这不仅充分发挥了专家系统的逻辑推理特性，而且提高了专家系统的灵活性。在本文的论述过程中，同时给出了智能整骨机器人系统软硬件的实现结果，并利用此整骨系统处理一种理论骨折类型，其典型结果得到了有关医生的认可。关键词整骨;COM;Hough变换;嵌入式专家系统AbstractDuringthetraditionalsettingfractureoperation,doctorsusuallysuferfromtheradiationofX-raywhentheymonitorthereal-timestatusoff

4、racture.ThisIntellectualizedSettingFractureAutomatonSystem,whichisdesignedwiththeapplicationofmoderncomputertechnology,electricmotioncontroltheoryandclinicknowledgeofsetingfracture,canrealizethewholeoperationofsetingfracture.ItcannotonlyletdoctorsavoidtheX-rayradiation,butalsom

5、emorizevariousdataduringtheoperationrealtime,furthermoreitcanovercometheman-madeinfectionssuchastheforcebeingnotenoughandpermanent.Becausethecurrentlyliteraturesonthisaspectiscomparativelyscarce,bytheresearchtogetherwiththespecialistinsetingfracture,thispaperputsemphasisonthein

6、troductionofthewholedesignideaoftheIntellectualizedSettingFractureAutomatonSystem.Thewholesystemisdividedintotwosubsystems-settingfracturecontrolsubsystemandsettingfractureexpertsubsystem,andresearchmethodsandmaintechnologyarealsointroduced.Intheintroductionofsettingfracturecon

7、trolsubsystem,beginningwiththedesignofthemechanicalstructureoftheautomaton,weputtheemphasisontheanalysistheforceandmomentoftheautomaton,andconcludetheformulatocalculatetherequiredvalues.Inordertosimplifytheprogramofthebottommachine,wecreativelyapplythetheoryofadvancedlanguagepr

8、ogrammeintheexploitationofthePLCprogram.Inthesoftwareo