1895年倫琴發現X射線，使得人類能夠從體外觀察到體內的影像。

1971年CT機的出現，則為檢查體內解剖提供了更精確的影像數據。自此，醫學影像開始廣泛應用于骨科診療。

20世紀80年代后期微創理念的出現，大大促進了圖像引導骨科手術的應用和推廣。

同期，機器人技術在神經外科獲得了臨床應用（1985年），隨即擴展到骨科（關節、脊柱、創傷）等多種外科領域，先后誕生了多種新的治療理念和方法。

美國IntegratedSurgicalSystems公司在1992年推出了主動操作型骨科機器人產品RoboDoc，用于關節置換術中輔助骨骼和假體的成形、定位和置入。有研究表明，RoboDoc機器人手術的效果能夠達到傳統手術的水平，并且提供了獨具優勢的術前規劃軟件OrthoDoc；但同時，系統故障、股骨干處理時間長、并發癥發生率高等問題也在一定程度上阻礙了該系統的廣泛使用。

2001年出現的AcrobotSculptor機器人是首個使用主動約束概念的骨科機器人。其后，隨著研究的深入，并聯機器人憑借其剛度大、精度高、體積小等優勢，開始用于專用骨科手術設備研究。

Mazor公司于2001年開發了可固定在患者脊柱上的小型六自由度并聯機構Renaissance系統，尖端定位精度<1mm，總體系統精度<1.5mm，其直徑50mm，高80mm，重量僅為250g，該系統為被動式機器人，可用于專門引導脊柱融合術中螺釘植入方向，脊柱棘突鉗固定在單個脊柱棘突上，可在附近三個椎體上開展手術操作。Hover-T微創框架可以為Renaissance設備提供19個安裝位置，可實現更大的操作范圍，適用于胸、腰、骶椎手術，截至2015年6月，全球裝機量已超過80臺。臨床研究報道椎弓根置釘準確率達95%以上，顯著優于傳統手術效果，但存在操作比較復雜，缺少實時影像監控等缺陷。

我國對骨科機器人的研究在整體上仍處于初期階段，研究及使用單位主要有北京積水潭醫院、解放軍總醫院以及北京航空航天大學、哈爾濱工業大學等科研機構。2002年，北京積水潭醫院、北京航空航天大學、哈爾濱工業大學等單位“醫工”聯合，以創傷骨科為切入點，啟動了我國骨科機器人研究。

隨后，國內多家機構開展了相關研究，并在創傷骨科、脊柱外科、運動醫學等領域取得技術突破，部分成果已應用于臨床。

目前，北京積水潭醫院主導研制的“天璣”骨科手術機器人系統的定位精度達到了亞毫米級，其適應證廣泛，特別適用于微創術式，實現了全脊柱節段手術（尤其是針對胸椎、上頸椎的適應證手術治療手段）的突破，已覆蓋骨科45%以上的手術適應證。

2015年，北京積水潭醫院使用機器人輔助技術陸續完成了世界首例基于術中實時三維影像的機器人輔助脊柱胸腰段骨折的微創內固定手術、世界首例基于術中實時三維影像的機器人輔助寰樞椎經關節螺釘內固定術和世界首例基于術中實時三維影像的機器人輔助齒狀突骨折內固定術，定位精度及臨床適用范圍達國際領先水平。目前已經使用“天璣”機器人系統完成骨科手術上百例，臨床報道椎弓根置釘準確率高達97.1%，提高了復雜脊柱手術的安全性。

微創骨科是21世紀骨科手術發展的主旋律，微創已成為骨科臨床治療的發展趨勢。微創手術通過合理的手術規劃、準確的手術定位與操作、最小的手術創傷，為骨科治療提供最有效的方案，為患者提供最佳的治療效果。

骨科機器人是推動骨科微創手術發展和普及的核心智能化裝備。骨科機器人技術涉及醫學圖像處理、機器人、傳感器、醫療大數據、手術規劃、虛擬現實以及遙操作等多學科內容，能夠從視覺、觸覺和聽覺上為醫生決策和操作提供充分的支持，擴展醫生的操作技能，有效提高手術診斷與評估、靶點定位、精密操作和手術訓練的質量，縮短患者康復周期，已成為現代骨科未來發展的必然趨勢。