微创手术机器人因其拥有比医生更高的手术精度,更高的安全性,得到越来越多医患者的重视。微创手术正在快速地革新着传统手术的治疗方式,因此研发微创手术机器人是当前新一代医疗器械最热门的方向之一,代表性的蛇形机器人因其高冗余度、高灵巧性、高柔性,被学术界用来研发新一代微创手术器械。本文创造性地结合仿生学和机器人学,研发一套经自然腔道或者是单通道专用于肿瘤近距离放射治疗的多关节微创手术蛇形放疗机器人。针对自主研发的蛇形机器人展开更详细的研究,为进一步实现蛇形放疗机器人临床试验做足准备。文中主要内容有:(1)分析了国内外微创手术器械和新型蛇形机构的研发现状,确定研发蛇形放疗机器人的必要性;(2)分析了生物蛇的骨骼特点以及当前蛇形机构的缺陷,优化设计了一套驱动模块和关节转向模块相串联的模块化多关节单通道蛇形机器人且蛇头安装有碳纳米管X射线源,实现定点放射治疗;(3)分析各大品牌的控制器、驱动器、电机,选择了NI控制器和NI模块为硬件驱动,设计了基于经典PID算法的蛇形机器人闭环控制,搭建了以NI Labview和NI相关模块为一体的蛇形机器人软硬件系统;(4)针对自主研发的蛇形机器人展开相关正逆运动学分析,尤其是对求解蛇形机器人逆运动学的几何算法开展了仿真实验,验证了这种几何算法足以满足蛇形机器人的定点控制精度;(5)模拟远程手术机器人的控制方式,应用模糊PD算法来提高主操作手跟随从操作手的跟随精度,采用双Phantom进行半实物仿真实验并对实验结果分析,为后期主手Phantom控制蛇形机器人提供实验基础;(6)基于搭建好的软硬件控制系统,编写上位机Labview交互界面,最终完成了蛇形机器人多自由度的协调控制和各项性能指标的测试,实验揭示了所研发的蛇形机器人空间重复定位精度和运动空间均符合要求。