题目：骨盆复位机器人系统研究

    骨盆骨折是一种严重的创伤，由于其高发生率、高致残率及高致死率已经成为临床治疗中的一大难题。目前，临床上常采用切开复位内固定法以及经皮微创螺钉内固定法进行骨盆复位，其中切开复位内固定法具有创伤面大、并发症多、感染率高的缺点，经皮微创螺钉内固定法需要在术中拍摄大量X光片，对医患人员造成很大的辐射，并且医生通过二维图像无法实现精确的复位。针对以上问题，本文设计并研发一种串并联骨盆复位机器人系统，并且从复位标准、体系结构、机械结构、控制系统四个方面展开研究。

    首先，对骨盆结构及骨折形态从解剖学及临床医学的角度进行分析，研究骨盆的对称性，包括左右髋骨的形态相似性及位置对称性，以骨盆的对称性为依据提出基于修正的骶骨对称面的健侧镜像体为骨盆复位参考标准，通过骨折患侧配准该参考标准实现骨盆复位的方法。

    其次，对骨盆复位手术的临床环境进行分析并总结出临床需求，根据基于健侧的复位标准制定机器人辅助骨盆骨折复位的手术流程，按照该流程对骨盆复位机器人系统的体系结构及手术布局进行规划，并且对机器人构型及其控制系统提出功能及设计上的要求。

    然后，针对骨盆复位手术的临床环境实现机器人系统的机构设计及分析。具体包括设计机器人串并联机构构型，并对其进行自由度分析，规定机器人各关节的运动量，通过几何法计算出机器人的运动学正逆解，利用其运动学正解分析其有效工作空间，满足临床手术的需求。

    最后，为实现机器人辅助骨盆复位手术设计基于上下位机的骨盆复位机器人控制系统。以PC机为上位机的控制子系统是基于MFC及VTK搭建的人机交互软件，在该软件程序中，可以显示重建后的骨盆三维图像，通过基于健侧的复位方法实现骨盆的虚拟复位，医生可以通过人机交互接口规划出骨盆复位路径，该路径从图像空间映射至机器人空间通过上位机的机器人操作控制模块将控制指令发送至下位机。下位机控制系统是由微型工控机、运动控制卡、驱动器、电机、编码器及传感器组成，能够接收上位机发送的指令，完成机器人的驱动及精确控制。