本文以丝传动结构为基础,阐述了一种具有末端自转的新型机器人手术工具设计方案、运动学分析、构型设计等方面内容。进一步在新型机器人手术工具的基础上,将刚性连杆腕部由多关节组成的柔性腕部替代,并对具有柔性腕部的多自由度手术工具进行了研究。论文主要研究了以下方面:首先,分析腹腔微创手术的流程和特点,研究其约束特征,提出了多自由度手术工具设计要求。分析比较了多种传动方式,确定选用丝传动结构并总结了丝传动的结构形式。以丝传动结构为基础,提出了新型机器人手术工具和具有柔性腕部的手术工具的设计方案。其次,利用D-H法和矢量法,对新型机器人手术工具进行了正运动学分析、逆运动学求解、运动空间分析。结合丝传动布局,对新型机器人手术工具结构进行设计。分析手术工具的夹持力,并进行结构优化,保证手术工具夹持操作时的可靠性。详细阐述了一种用作工具腕部的两自由度柔性结构和刚性驱动结构的设计方法,并依据驱动钢丝长度的变化量关系,通过数学建模、编程计算等方法构建出柔性腕部结构与刚性驱动结构之间的映射模型。然后,对工具整体进行了结构与尺寸参数优化。最后,在手术工具理论分析的基础上,对手术工具进行了实验测试。实验结果表明所设计多自由度手术工具有良好的灵活性,能够满足微创手术需求。