机械工程学报

作者：杜佳佳, 李杏华, 张涛, 刘钊, 梅晓龙, 李绍辉, 徐卫国

单位：1. 天津大学精密测试技术及仪器国家重点实验室 天津 300072;2. 天津医院 天津 300211;3. 交通运输部天津水运工程科学研究所 天津 300400

关键词：外固定支架,电动连杆,骨折复位,骨折端受力；

基金：天津市自然科学基金资助项目(24JCZDJC01130)。

六轴外固定支架被广泛应用于骨折治疗和骨骼畸形矫正。实现支架6根连杆的同步化电动调节有利于防止有害剪切应力的出现，而对支架进行力学载荷分担比的测量，可用于监测骨骼生长愈合程度、避免骨折端应力遮挡促进生长。因此，设计了一种电动式六轴外固定支架系统，主要包括支架架体、控制模块和人机交互界面三个部分。基于内置电机和压力传感器，设计了电动的机械结构，通过控制模块驱动连杆长度自动调节，并实时得到连杆的受力状态；建立支架的数学模型，推导了骨折复位算法和支架轴向载荷分担比计算方法，得到了骨骼在任意安装与畸形状态下的复位杆长和轴向载荷分担比。建立支架-骨折仿真模型，验证了骨折复位算法的正确性。开展股骨骨折复位实验，结果表明，该电动式六轴外固定支架系统可有效地实现骨折复位和骨折端受力监测。

来源：2025年第17期

《机械工程学报》期刊编辑部

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