皮肤病变复杂多样,在临床医疗中可用激光加热的方法来治疗。目前,皮肤病的激光治疗大多是靠医护人员手工操控激光器来完成,治疗效果和医护人员的个人经验有很大关系,这就使得手工激光治疗的精度不一致并且有可能对正常组织产生较大损伤。因此,有必要对形态各异的皮肤病变进行分类,对不同类型的病变规划相应的激光治疗方法,同时也需要研发一种自动化的激光治疗设备。首先,对常见的皮肤病变按照几何形态进行了分类,并设计了相应的激光加热治疗路径。皮肤病变从整体形态上可分为二维平面型和三维凸起型,从病变轮廓形状上可分为规则状和不规则状。在本文研究中,选取了6个不同形态的病变进行激光加热治疗仿真研究,并规划了相应的加热治疗路径,分析了加热治疗过程中生物组织的温度分布情况、病变组织和正常组织的热损伤情况以及定量评估指标烧蚀率和误烧蚀率的变化情况,并验证了路径规划的可行性。然后,设计并搭建了一套光学导航系统,实现了对手臂模型病变区域的空间定位。在本文研究中,先标定了双目相机并得到了相机的内参和外参,再用其拍摄病变区域并提取了病变轮廓的像素坐标,利用相机的内外参数就计算出了病变轮廓在世界坐标系下的坐标。最后,设计了激光治疗机器人系统,完成了激光治疗机器人对手臂模型病变区域加热治疗的仿真实验。该系统主要由激光器、UR5机械臂和光学导航系统三部分组成,同时设计了激光器连接件,将激光器安装固定在机器人法兰盘上。在光学导航系统的引导下,得到了病变轮廓在激光治疗机器人坐标系下的三维坐标,规划了激光器对手臂模型病变区域的加热路径,通过仿真实验验证了路径规划的可行性。综上,在自主搭建的光学导航系统的引导下,激光治疗机器人可以沿着规划的加热路径对生物组织病变区域进行自动化加热治疗,此疗法能够减少手工治疗造成的误损伤,具有重要的临床应用价值。