心血管疾病已成为人类死亡病因的头号杀手。随着手术的微创化、智能化的快速发展,利用机器人技术来辅助血管介入手术已成为解决心血管疾病的重要手段。主从操控系统是血管介入手术机器人重要组成部分,是血管介入手术机器人研制的关键。主从操控系统的位移映射能实现手术的微操作,力映射能实现微操作下的精细操作,而基于力反馈的主从位置跟踪控制能达到遥操作手术的目的。研发适用于血管介入手术的主从操控系统,不仅可为介入手术提供理论支持,还可将研究成果应用于手术培训,为心血管疾病的诊断与治疗提供全新思路,具有重要的临床价值和广阔的应用前景。本文在分析人工血管介入手术过程和机器人系统组成的基础上,重点开展机器人操作主手和主从控制方面的相关研究。首先,根据血管介入手术的特点和人工递送导管/导丝的两指操作方式,研制医生可两指操作的新型主手机构。机构中设计了基于磁粉离合器的力反馈装置,与国内外大量采用电机来产生力反馈不同,此种方法避免了操作时的颤抖问题,大大提高了导丝递送的位置精度和手术安全性。其次,结合主从操控系统的从手机构,对主手操作从手的主从操作方案进行分析。分析主从操作的位移映射比例关系、运动学关系以及力反馈原理,并根据临床介入手术过程,得出实现手术具体操作时主手和从手的动作关系。再次,建立主手和从手的动力学模型,设计参数自适应模糊PID控制器以实现主从位置跟踪的准确控制。仿真表明,所设计的参数自适应模糊PID控制器较传统的PID控制器跟踪误差低,且误差调节时间短,系统的动态性能好。最后,搭建主从控制平台并进行实验分析。实验部分包括主手反馈力矩的标定实验、从手阻力检测精度实验以及主从操作推进精度实验。实验结果表明本文所研制的主从操控系统能有效辅助医生完成血管介入手术。