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在脊柱手术中，椎弓根植钉手术需要对脊柱进行钻孔，由于毗邻神经根和脊髓，尤其是在颈部寰枢椎手术，紧邻呼吸系统和循环中枢，稍有不慎就会造成脊髓或延髓的损伤，因此对脊柱手术的高要求、高精准度，使得机器人在手术中的应用迫在眉睫。本文以3-RPS并联机构为基础，研发出一款微创脊柱手术导引器。对微创手术导引器的主体3-RPS并联机构进行机构分析；通过对稳健优化算法的研究，考虑3-RPS并联机构的运动学和动力学性能，利用遗传算法对3-RPS并联机构进行结构参数的优化设计。本文根据脊柱手术的具体要求，结合并联机构特点，提出了一种基于3-RPS并联机构的新型微创手术导引器，利用封闭矢量法对该机构的运动学逆解分析并给出求解方法；分析评价了四种不同工作空间并给出求解算法；对3-RPS并联机构运动学分析的基础上求解了雅可比矩阵，提出了两种对机构灵活度分析的指标函数。利用商用有限元软件AnsysWorkbench对并联机构进行动力学分析。利用SolidWorks三维实体建模软件建立3-RPS并联机构的实体模型，导入到有限元软件AnsysWorkbench中，通过对铰链的有限元处理，对3-RPS并联机构进行动力学模型的模态分析，得出了该模型的固有频率和振型。提出一种新型的稳健优化设计方法。通过Boxbehken的实验设计，并利用有限元软件AnsysWorkbench生成了初始实验样本点。通过最小二乘法，拟合了3-RPS并联机构的单响应动力学数学模型。采用Kriging插值、神经网络加强法来产生新的样本点的方法进行稳健优化设计。最后利用遗传算法对含有运动学、动力学指标的目标函数进行了多目标优化。以3-RPS并联机构为基础，提出了微创手术导引器的构型方案，对机械结构设计及控制系统设计，开发了微创脊柱手术导引器的原型样机。