随着生活水平的提高和人口老龄化进程的加剧,高血压患者数量正在快速递增,脑血管病造成危害也将日趋严重,由此引发的各种脑部疾病对脑外科这个医学中最年轻,最复杂的一门学科带来了严重的考验。以前由于技术的限制,人的脑部手术可以说是一个禁区,随着新材料、传感器和控制理论等相关技术和理论的发展,高安全、高精度、高稳定的手术机器人系统已成为脑外科手术发展的必然趋势。本文提出了一种总长度35cm,直径10cm,总重量2.15kg的便携式同心管手术机器人。同心管具有类似针状的大小,预弯曲的形状,和高灵活性的特点。通过相互配合的预弯曲管的转动和移动,在同心管之间的曲率相互作用下机器人末端位置和方向以及沿着其长度方向的形状可以控制。在这种方法中,柔性同心管组成了机器人的链接和关节。手术中的末端执行器连接到管的末端,机器人自身形成一个细长的曲线,这种形状非常适合脑外科微创手术。同心管手术机器人技术的研究不但能够推进传统医疗技术的革新,也可对相关的医疗机器人技术的发展产生积极地促进作用,具有重要的理论研究意义。本文首先分析了机器人的工作空间及自由度,重点的介绍了机器人的结构设计,在此基础上加工出了一个四自由度的同心管机器人原型;其次本文提出了使用一个触觉输入设备对机器人进行三位空间的控制,对机器人进行运动学分析,基于李群理论得到其曲率方程及正逆运动学方程,建立了遥操作算法并通过程序实现;最后,本文完成了机器人实验平台的搭建,进行相关验证性实验检验模型精度。实验结果显示,同心管机器人的跟随精度大约为2mm,在响应速度约为0.1s。此外还进行了临床试验验证同心管机器人的可行性与有效性。证明该机器人有提高脑外科临床手术的希望。