应用介绍 品牌名称：KUKA 产品参数 　　当前状况/任务 　　在基尔大学附属矫形外科医院内，医学博士沃尔夫·彼得森（PD Dr. Wolf Petersen）的工作小组进行一项实验室研究，该小组在库卡机器人 KR 125 及一多用力矩传感器的帮助下对内生膝部韧带移植的固定技术进行生物机械方面的检查。研究目标是，确定由胫骨上两种附着定位及三种固定技术而引起的可能的变化。移植物原位力的变化一方面可能出现在重建膝盖的运动式中，另一方面出现在负载不同的情况下作为固定技术，选择了一种使用夹子的关节外固定方式、一种关节内界面螺钉固定及一种关节内的、使用两个可吸收针垂直穿过移植物的交叉克氏针固定法。 　　实施措施/解决方案 　　运动方式及原位力的检测由六轴铰接臂机器人及多用力矩传感器共同进行，采用这种组合可对同一膝盖样本的三种不同固定技术进行比较。由此可以避免使用不同样本所带来的差别性并降低成本。另外，可以用该结果与正常膝盖的生物机械运动相比较，因为机器人可以模仿正常膝盖的运动且具有很高的重复精度及灵活度。机器人可以重复膝盖的五种运动自由度，它将在猪的膝盖部位对膝盖韧带移植物进行生物机械检查。机器人通过一个抓取装置移动膝盖。由于多用力矩传感器可以测量三种垂直力量及力矩、记录在运动中出现的力量并将数据通过一个反馈调节电路送机器人处，因此机器人不仅可以在位置控制、也可以在力量控制的情况下，以不同的自由程度运动。 　　替换韧带后，机器人可在位置控制作用下准确地回到原位置以测量原位力。由于待检关节在切除前部交叉韧带之前与植入移植物之后的运动完全一致，因此根据叠加原理可以只修改一个待检因子。根据这个原理，可确定力的向量差以及前部交叉韧带的原位力。在力量控制模式下，则给出关节力量和力矩的数据组，并使用软件的坐标系统记录由此而产生的运动。由于该系统在此模式下可对一个膝在完好及切断两种状态下施加同样的外力及力矩，因此可确定两种状态在运动学上的差别并加以比较。 　　系统部件/合同范围 　　库卡机器人 KR 125 　　以 PC 为基础的库卡机器人控制系统，包括带熟悉的视窗操作界面的控制面板 　　多用力矩传感器 　　两个作为封固装置使用的铝制圆筒，膝盖两侧在圆筒内将被灌上骨粘合剂。用于胫骨的圆筒与机器人终端效应器及多用力矩传感器连接在一起。用于股骨的圆筒被用夹子固定在机器人足部。 　　机器人编程 　　投入运行 　　结果/成效 　　当然，运动方式可通过两种方式进行复制 　　胫骨移植物固定物的定位对膝盖的稳定性及膝盖韧带移植物的原位力有非常大的影响。使用两种关节内的固定技术所得到的原位力与前部交叉韧带的自然原位力非常接近，因此能够使膝盖的稳定性高于使用关节外技术的情况。然而，在两种分别使用克氏针及界面螺钉的关节内解剖技术之间没有太明显的区别。 　　因此，在最根本的稳定性方面以及在初期固定物稳定性方面，使用交叉克氏针技术与使用界面螺钉固定技术是类似的。其刚性也与前部自然交叉韧带的自然刚性相似。因此，胫骨上膝盖韧移植物固定方式可选择使用两个可吸收克氏针或使用解剖界面螺钉固定这两种方法其中之一。就是说，膝盖的自然运动方式可通过两种方式进行复制。 　　铰接臂机器人与力矩传感器的有效组合 　　除此之外，该项研究还表明，铰接臂机器人与力矩传感器的组合非常适合于进行这类研究。因此，六轴铰接臂机器人在生物机械检测领域还大有用武之地。可以想象，它还可以进行对肩部、踝关节及脊柱的研究。从经济的角度看，这种技术也可用来对移植物（例如骨髓移植）进行检测。 暂无应用视频