微创手术机器人从手是微创手术机器人系统的核心组成部分之一,其机械结构设计的优劣直接影响了微创手术机器人的性能。本文紧密的结合微创手术的实际工作需求,阐述了一种新型微创手术机器人从手的设计过程。文中主要进行了微创手术机器人从手的结构设计、运动学分析、机构性能优化以及实验平台的搭建与实验验证。首先,在详细研究现有的微创手术机器人从手结构的基础上,结合腹腔微创手术的工作要求,设计了一种新型基于双平行四边形原理的钢带传动远心机构。该机构克服了双平行四边形机构的体积大、工作空间小的缺点,在减小机器人体积的同时扩大了工作空间。应用Solid Works软件对从手机构整体进行了详细的三维建模。其次,应用旋量法建立了微创手术机器人从手的正运动学模型,采用解析法建立了从手的逆运动学模型,通过软件仿真分析验证了机器人从手正逆运动学模型的正确性。推导得出了从手的雅克比矩阵,为从手机构的性能优化奠定了基础。此外对机器人的工作空间进行了分析,验证了机器人从手的工作空间满足微创手术要求。然后,在微创手术机器人从手的运动学分析基础上,结合雅克比矩阵,构造了基于全域可操作度和性能一致性的综合评价指标函数,根据工作空间的极限位置和微创手术的实际需求确定了优化参数的几何约束条件,采用遗传算法对从手关键杆件尺寸参数进行优化。优化后的从手机构操作性能与优化前相比得到了提升,使用有限元分析软件对优化后的从手关键零件进行了强度和刚度校核,验证了其能够满足微创手术操作的要求,达到了优化目的。最后,结合微创手术实际需求进行了实验平台的搭建,实验平台的搭建充分考虑了系统的实时性、安全性和可拓展性。完成了工作空间、远心运动和关节断电制动等实验,实验结果证明了所设计的微创手术机器人从手样机性能良好,且安全性较高,能够满足微创手术的实际操作需求。