在骨科手术中,机器人可视化运动学仿真系统和路径规划必不可少。相对于传统骨科手术,机器人骨科手术具有微创化、精准化、个体化等优点。为了提高骨科手术的成功率及安全性和稳定性,医疗手术人员需要手术导航系统机器人仿真软件来获得机器人的加工状态、机器人位姿、各关节旋转角等信息,通过这些信息以及直观的三维仿真界面来判断手术是否正确和安全的进行,在机器人手术的过程中如果发生意外情况,如机器人位姿错误、手术行进路线出现偏差等,医疗人员可以及时发现并做出妥善处理。但是目前市场上手术导航系统和机器人仿真软件的价格大都极其高昂,而且很多机器人仿真系统和软件具有专一性,不具有适用性,这就会大大的增加骨科手术的成本。因此,开发一款廉价且通用的机器人可视化运动学仿真软件很有必要。在机器人骨科手术或者离体骨加工过程中,均需要对机器人进行路径规划来完成当前手术或者加工。在很多骨科手术及离体骨加工中都会应用到“C”轨迹加工,但是由于某些骨头或者某些部位的骨头厚度大于切削刀具刀刃长度,而造成在骨头的一侧不能完成加工的情况,这时就需要将机器人进行翻转到骨头的另一侧进行二次切削。因此本文针对“C”型路径加工的两种情况分别采用了人工势场法和示教学习的方法规划翻转路径。具体内容如下:（1）总结及分析了机器人仿真软件及轨迹规划的国内外研究现状。在目前的研究中,虽然工业及移动机器人的仿真软件发展的较为成熟,但是骨科手术领域的机器人仿真软件和骨科机器人轨迹规划的研究很少,尤其在路径规划问题上针对骨科手术翻转轨迹的研究基本为零。目前,市场上大多数可用的机器人仿真软件大都价格高昂、通用性差,因此开发一款廉价且通用的骨科机器人可视化三维仿真软件很有必要。（2）骨科机器人运动学建模分析与研究。介绍了骨科手术机器人的相关参数信息,给出了选择UR5机器人作为骨科手术机器人的理由。并使用D-H参数法对机器人进行运行学建模,得出各关节的转换关系,同时对骨科机器人的正运动学和逆运动学进行计算和分析。（3）搭建骨科机器人可视化三维运动学实时仿真平台。仿真平台基于OpenGL图形库,使用C#语言进行编写,仿真平台由功能选择、图形显示界面及数据显示三个部分组成。仿真仿真所需的模型及场景文件由Solidworks建立,并以STL的格式进行读取。并通过与骨科机器人建立通讯的方式来获实现实时仿真的目的,并通过改进模型纹理、颜色等信息使仿真更加真实化。（4）骨科机器人切削“C”型轨迹时翻转轨迹规划研究。介绍与分析“C”型轨迹的应用背景,并利用机器人可视化三维运动学仿真软件获得骨模型点云,并使用抽样法对点云进行简化。最终用人工势场法获得一条既能使骨科机器人完成反转又能使机器人避免与骨头碰撞的翻转轨迹。（5）基于示教学习的机器人避障轨迹规划。使用示教学习的方法对机器人进行轨迹规划,对示教学习中模仿学习和仿真学习分别进行了计算和分析。同时,基于骨科机器人加工离体骨的背景,将示教学习的方法应用到骨科机器热翻转轨迹规划中,来验证示教学习的可行性与轨迹的正确性。将骨模型与骨加工中配准所用的被动刚体作为研究中的障碍物,使骨科机器人在翻转的过程中避免与障碍物碰撞。通过分析不同基函数个数下轨迹的差别来确定基函数数量选择。最后通过学习示教轨迹获得一条既能完成翻转又能避免与障碍物碰撞的轨迹,并对轨迹进行分析和仿真。