在现有的腔镜手术中,扶镜医生需要手持内窥镜,配合着主刀医生的操作实时调节内镜视野,并保持视野稳定。该作业过程耗费体力大,挤压主刀医生活动空间,浪费医疗专家资源,医院迫切需要一种机器人辅助技术,替代扶镜医生作业,在人机共融场景下完成腔镜手术。然而,由于缺少通过人机协作实现扶镜作业的控制方法,也缺乏基于术中图像引导的内窥镜自主调节方法,机器人在实际腔镜手术中的应用推广受到了制约。为解决以上问题,本文提出了一套基于通用协作机械臂的扶镜机器人控制系统解决方案,主要展开了以下研究工作:1、RCM约束下的扶镜机器人运动学模型求解。本文针对微创手术必须满足的RCM约束条件,扩展了牛顿迭代逆运动学解法,以机械臂末端跟随误差与RCM点偏差共同作为为迭代误差,以获得满足RCM约束的机械臂逆运动学解。并在此求解结果上,讨论了RCM点发生运动和约束放松情况下的特殊求解方法。此外,本文还针对机械臂可能出现的奇异性问题,提出了解决方案。该求解结果为后续算法开发提供了理论基础。2、基于柔顺力控制策略的扶镜臂人机协作控制方法。针对手动调节机械臂末端内窥镜视野的需求,本文提出了一种满足RCM约束的柔顺力控制方法,该方法首先通过末端执行器重力补偿方法排除力感知干扰,然后基于RCM约束的运动学特性,将运动空间分割为约束空间与自由空间,并分别控制。该控制方法保障了内窥镜在RCM约束空间中加速度始终为零,并使用导纳控制实现了机械臂在自由空间中的柔顺拖动。3、基于内窥镜引导的扶镜作业自主运动控制方法。扶镜臂可以自主调节视野,保证特定手术器械清晰显示是自动化扶镜作业的最终目标。为了选择准确有效的内窥镜图像引导策略,本文对比讨论了传统的模板匹配算法与深度学习目标检测算法,并为深度学习算法建立了针对扶镜作业场景的专用数据集和标注方法。基于内窥镜引导信息,本文结合了基于特征的视觉伺服与RCM约束下的机械臂运动学,提出了一种扶镜作业运动控制策略,并且建立了一套有效的多线程软件框架。