随着中国社会快速老龄化，人工关节置换量迅猛增加，并出现微创化发展趋势。微创手术可缩短患者住院、康复和重返社会的时间，显著降低社会整体成本。但微创关节置换的学习曲线复杂，效果受制于医者经验与状态，难以实现一致性。手术机器人可通过高精度操作，克服微创环境下的术者不确定性，实现手术效果的均优与可重复。中心李慧武团队以微创环境下的安全、高效、精准为目标，研发具有自主知识产权的兼容髋、膝关节的半主动、轻便型关节手术机器人系统，该系统将具备全方位、大视场动态跟踪与多模态影像虚实融合引导，轻量化、高精度灵巧构型设计以及边界力反馈协同控制等特性。其视觉导航系统、定位机械臂、全维微创手术器械等核心部件及技术将全部实现国产化。

        该手术导航定位系统完成诸多技术突破：（1）多模态影像引导的精准、高效导航核心技术研发：包括新型空间注册技术及光学-惯性混合位姿跟踪研究、病灶和组织结构分割与建模研究、虚实遮挡技术和虚实交互技术及安全预警研究，在医生手术模式和连贯性不变的前提下，提供全程精准的操作导引。（2）进行基于力位耦合协同控制的微创手术机器人系统研发：包括适应微创狭窄环境的轻量化、高精度灵巧构型、兼容髋膝关节置换的机器人本体研发、基于力位耦合的人机协同控制技术研发、以及基于边界力反馈的协同安全策略，实现机器人在微创条件下的灵活性、安全性及轻量化。（3）髋膝关节机器人系统集成与优化研究：包括适用于髋、膝关节置换的手术工具研发、可置换接口集成技术研究、面向机器人髋膝关节置换的系统优化；机械、控制、视觉、影像处理等软硬件系统总体布局集成与优化，以及术中数据实时交换；手术系统与手术环境的集成，提高机器人多手术兼容能力及术中整体效率。（4）手术机器人产品功能、性能参数、通用电气安全、电磁兼容性、生物相容性等检测，通过型式检测并获报告；开展机器人临床前及临床应用研究（临床试验注册号ChiCTR2000036235），建立临床使用规范，并作推广。

        该系统具有巨大的临床和工程价值。目前关节手机器人的核心技术由少数境外公司掌握，这些公司试图捕捉中国这一人口规模巨大、老龄化加速、关节置换需求旺盛的市场机遇，将其现有的手术机器人产品以高于美国市场数倍的价格（常规关节手术机器人在美国的医院售价 65 万美元左右）进行销售，且重点关注大型城市的三甲以上医院。而未来我国人工关节的社会需求主要来自二线以下以及中小型城市，如何通过现代化的机器人技术，协助二三线以下城市医务人员学习手术技术、保障手术安全、尤其是推进微创理念下的关节置换、以大幅度优化我国的医疗整体成本，用有限的卫生开支满足数千万患者的关节手术期待，是真正适合我国国情的医械研发任务。因此，研发自主知识产权的关节手术机器人产品，打破境外垄断，并在现有手术机器人基础上进一步提升精准效能、实现微创手术能力，是弥合我国现有不足，助力关节手术向着广泛普及方向前行的有益举动。