通过对麻醉期间气道护理现状分析,无创正压通气相比其他通气方式,具有无创伤、产生相关并发症几率小、患者痛苦小和恢复周期短等优点。通过医生临床经验发现,在一部分手术过程中,可以采用无创正压通气辅助呼吸,但需要医生始终托住下颌并扣紧面罩,时间长后医生极易疲劳,最重要的是由于疲劳导致呼吸道通气状况不稳定,这阻碍了无创正压通气在麻醉期间的使用。因此,亟待设计一款机器人,代替医生进行无创正压通气,其成果具有重要的意义。本课题根据麻醉医生提出的临床需求,以无创正压通气为应用背景,并运用机器人学相关知识,设计一套辅助无创正压通气机器人系统。该机器人采用主被动结合控制方式实现反颌开口位,以保证在不损伤人体情况下达到最佳呼吸状况。本课题从临床应用的角度出发,通过对无创正压通气气道建立过程的医学经验分析,并考虑辅助无创正压通气机器人设计的可实现性,提出反颌开口位概念(即下颌反颌位和开口位分步实施),另外对无创正压通气时最佳呼吸状态的判断方法和无创正压通气时压疮的产生进行分析。从创正压通气反颌开口位具体作业过程出发,提出了辅助无创正压通气机器人总体设计方案。根据辅助无创正压通气机器人的设计要求,将机械系统分为四个部分即下颌固定机构、被动定位臂、面罩位姿调整机构以及直线配重机构。对每部分机构的设计目的进行分析,然后分别进行详细的结构设计;通过对机械臂臂长优化使其满足轻型化和工作空间大的需求,此外还对关键零部件进行力学校核。在此基础上,完成机器人样机的加工装配。为机器人设计电控系统,配置和设计机器人各部分电控硬件,使机器人具有自主完成辅助呼吸能力和限位保护,并使机器人具有力感知能力。基于末端操作器与面部的交互力设计控制算法,并且能够实现手术过程中呼吸状况以及面部压力状况的数据提取及实时显示。搭建机器人系统实验平台,对其运动特性和重力平衡效果进行评估,同时对各关节的最大锁紧力矩进行实验研究,以验证机械系统可靠性;然后将搭建好的实验平台安装在医院正规手术台上进行临床初步实验,分别进行了反颌开口位形成验证实验、力阈值确定实验、自主辅助通气验证实验以及面罩随动验证实验,以验证机器人的有效性和实际能力。