近年来,机器人辅助微创手术技术的运用扩展了术式类别,在一定程度上提高了手术操作的精度和灵活度,因此引起了广泛关注以及研究。其中应用于传统微创手术中来替代助手工作的机器人手术模式,集成了传统微手术和机器人技术的优点,容易被医生所接受,适合在医院推广,同时降低了医疗成本。因此,在吉林省科技厅重点项目“辅助胸腹腔微创手术的新型机器人系统研究”支持下,开发一种新型腹腔微创手术机器人代替助手把持内窥镜和辅助组织牵拉。本文着重对新型腹腔微创手术机器人的机械臂进行了相关研究。根据腹腔微创手术的特点以及新型微创手术机器人实现的功能特点,研制了新型手术机器人的持镜臂,包括定位机构和夹持内窥镜的远心机构详细设计;将牵拉执行器和夹持内窥镜的远心机构合理布置在持镜臂上,得出手术机器人机械臂的整体构型。利用序列二次规划算法对机械臂进行臂长优化,得出机械臂各个杆件的合理尺寸。同时理论计算了远心机构转动关节的驱动力矩,选择匹配的电机型号。结合手术机器人机械臂构型,运用D-H法对持镜机械臂做运动学分析,得出运动方程的正解;然后利用逆矩阵相乘的方法求得逆解;同时建立机械臂的雅可比矩阵,为控制做好准备。运用ADAMS仿真软件对远心机构的姿态调整和远心运动进行仿真分析,验证远心机构姿态调整运动的平稳性以及远心运动的定心性,同时得出远心机构转动关节的驱动力矩,与理论计算力矩相比较,确定电机选型的合理性。在ANSYS中,对手术机器人机械臂的主要组成部分进行了静力分析,校核了强度。搭建新型手术机器人机械臂的实验平台,对手术机器人机械臂的定位旋转关节的连续转动、可靠锁紧性能、机械臂摆位能力以及远心机构的姿态调整、定心效果进行实验,验证设计的手术机器人机械臂能否满足手术功能要求。