医生对患者进行手术的过程中,手术机器人的使用越来越广泛。手术机器人效率高,切口小,操作稳定,普通常规手术则很难满足这些要求。由于传统的手术机器人由刚性关节连杆组成,运动灵活性差,空间占比大,无法自由灵活的在人体自然腔道或微创切口中进行手术操作,具有良好弯曲能力的线驱动连续型手术机器人成为一个重要研究方向。本文以狭小非线性空间手术环境为背景,进行了用于微创外科的线驱动连续型手术机器人的设计工作。首先分析了狭小非线性环境中手术机器人的需求,设计了线驱动连续型手术机器人机电系统,系统中结合了UR串联机械臂,Stewart并联机器人平台,线驱动连续型末端执行器,phantom触觉式力反馈主手,其中还包括末端执行器驱动装置以及手术机器人系统的控制框架。其次根据串联机器人、并联机器人、连续型机器人的运动特点,对手术机器人系统进行了运动学仿真。对UR串联机械臂进行了正逆向运动学分析,在Robotics Toolbox中仿真了机械臂的运动学,改变不同的D-H参数实现不同的机械臂空间位姿。对Stewart并联机器人平台进行了正逆向运动学分析,在SimMechanics中对并联平台进行了建模和仿真,输出了并联平台上平台中心点在空间中运动位移。对连续型末端执行器进行了正逆向运动学分析,其中包括单关节段运动学和多关节段运动学分析,并且在MATLAB环境中实现了运动学仿真,结果显示连续型末端执行器可以在空间中自由灵活运动。然后对手术机器人系统进行Ansys环境中的有限元分析,对振动较为频繁的并联平台进行了模态分析,分析了自由模态和约束模态两种情况。对并联平台在水平和垂直方向进行了静力学分析,验证其在极限工况下的受力。对连续型末端执行器关节单元体进行了静力学分析,分析其应力和变形。对连续型末端执行器进行了显式动力学分析,分析其在碰撞干涉条件下的受力。最后对手术机器人系统进行工作空间的计算。利用蒙特卡洛法计算UR串联机械臂工作空间,计算结果显示串联机械臂可以满足手术机器人系统的粗定位功能。利用边界搜索算法计算并联平台的位置工作空间和姿态工作空间,计算结果显示并联平台可以满足手术机器人系统的精确定位功能。利用蒙特卡洛法计算连续型末端执行器工作空间,计算结果显示连续型末端执行器可以满足手术机器人系统在狭小非线性环境中实施手术操作的功能。