器械护士机器人是未来智能外科手术室中的重要组成部分,其主要作用是分担器械护士的工作,减少传统手术中医生与器械护士之间由于交流失误而产生的问题,从而提高外科手术的效率,同时降低患者的手术风险。课题依托国家863项目“面向新疆边远地区创伤医疗中心的智能骨科诊疗装备研究及应用示范”,以器械护士机器人研制的技术要求和系统功能配置方案需求为基础,重点研究器械护士机器人的结构设计与控制问题。针对器械护士的工作职责,构建了一种基于手术器械递取系统和手术器械管理系统的器械护士机器人方案,该机器人的主体由Motoman的SV3X机械臂与手术器械存储装置组成。该机器人应用语音识别获取所需的手术器械信息,规划SV3X机械臂运动轨迹,协同控制手术器械存储装置,通过电磁铁拾取装置,定目标定位置吸取手术器械,并传递至外科医生,实现手术器械的智能化递取;针对手术器械清点及回收数量可能存在误差的问题,应用可扩展标记语言文件与互联网,构建了基于个人健康库的手术器械管理系统方案,避免手术器械遗留在患者体内,确保患者不会因此受到二次伤害。针对外科手术中对手术器械的要求,设计了一种手术器械存储装置,构建了基于手术器械归类信息化存储的方案,该装置由上部层结构和底部电机驱动部分组成;应用ANSYS Workbench对其进行刚度性能分析,并合理选择部件的材料,通过ADAMS分析其运动特性并进行柔性化建模,进一步分析层结构刚度及运动性能。针对试验与手术室布局问题,应用D-H方法,对SV3X机械臂的工作空间进行分析,并结合手术器械存储装置,对该系统的整体作业空间进行分析。针对外科手术中对器械护士机器人系统的需求,基于功能模块,搭建该机器人系统的硬件与软件平台,设计并细化各个功能模块;最后,为了验证系统功能,通过搭建的硬件与软件平台,基于整体布局分析结果,设计完成各个功能模块及系统的性能试验,试验结果表明:各功能模块运行良好,器械护士机器人系统成功融合各功能模块,能够实现预期的手术器械递取功能。