肌张力的存在使下肢长骨骨折复位成为一项耗费医生体能的工作,医生难以独立完成骨折复位手术。同时利用传统的方式进行骨折复位,复位精度和复位效率一致性较差且医源性损伤风险难以控制,术中频繁使用X线也会给医患带来不必要的安全隐患。本文基于上述问题研究开发了一种基于视觉伺服的骨折复位机器人系统,用于辅助医生进行长骨骨折复位手术,主要研究内容如下:通过分析长骨骨干骨折复位手术的临床需求,设计了用于实施骨折复位的机器人机构和机器人进行骨折复位的工作方式。通过机器人的运动学分析和动力学建模,利用Simmechanics搭建了机器人仿真模型并基于Simulink对机器人进行了仿真分析。进一步的,基于机器人的逆动力学模型建立了控制器,实现了机器人基于动力学补偿的运动控制。使用Ar Uco标定板进行相机标定,利用Open CV对相机采集回的图像进行处理、识别并提取出目标标记的角点坐标,基于双目相机的视差原理解算标记相对于相机的空间位姿。建立了基于视觉伺服的骨折复位机器人系统坐标系。利用坐标系转换关系,实现了双目光学相机对骨段位姿的间接测量。搭建骨折复位机器人样机,设计并编写骨折复位机器人图形化控制程序。在Simulink环境中对骨折复位机器人进行了轨迹规划,并进行了骨折复位的运动学仿真。利用骨折复位机器人实物样机系统对胫骨模型进行复位实验。通过与仿真实验结果进行对比,分析了骨折复位机器人的复位误差。胫骨模型复位实验结果证明,系统有效。该研究为使用机器人实施骨折复位手术开辟了新思路,为骨折复位机器人的临床应用打下了基础。