近年来,经自然腔道内镜手术(NOTES)成为微创医学领域的研究热点,而结肠镜检查作为一种内窥镜介入诊断治疗技术,其相关器械的研制也已取得了巨大进步。目前电子结肠镜被广泛应用在临床结肠疾病的诊断,高清的成像质量大大提高了诊断的准确性,但是掌握结肠镜检查整个流程需要医生大量的操作经验,重复、极端和长时间的操作会引起医生不适,分散注意力使手术难以达到最佳效果,而且还有被腐蚀性肠液伤害或感染的可能。本文设计研究一种结肠镜检查辅助机器人系统,保留内窥镜的所有功能前提下,满足医生可以独自完成结肠镜检查的手术操作,提高了手术的效率、舒适度以及通用性。本文分析了人体肠道生理特征和结肠镜检查的基本操作流程,确定结肠镜辅助机器人自由度分配,并以此为基础提出了结肠镜检查辅助机器人系统的设计准则;分析结肠镜结构和驱动原理,建立结肠镜整体的运动学模型,并运用Matlab软件对结肠镜进行工作空间求解分析,为实现结肠镜辅助机器人末端控制研究提供理论基础。根据设计需求提出辅助机器人结构的设计方案,并对其进行合理布局,节省了操作空间,为医生提供便捷的操作方式;对关键支撑件进行ANSYS静力学仿真,验证结构设计的可行性;分析了结肠镜检查的可操作空间,选用UR3e作为结肠镜输送部分的位姿调整臂,分析其运动特性以及对其进行工作空间分析,结果满足手术操作要求;输送器采用摩擦轮驱动方式保证镜体输送的连续性,分析摩擦轮对镜体的压紧力和驱动力,并增加对肠镜镜体的保护措施。搭建结肠镜检查辅助机器人手柄操作端控制系统,包括控制柜的搭建以及基于Labview编写的上位机控制软件;根据测量及拟定内窥镜拨轮的驱动力,对各个电机及驱动器进行选型;基于ROS系统搭建机械臂仿真平台,使用Moveit控制Gazebo物理仿真环境中的机器人运动,研究机械臂在虚拟环境下机械臂的运动规划。本文还搭建了结肠镜辅助机器人手柄操作部分的物理样机,首先对控制系统进行了测试,设置上位机输入角度极限值,保护电子结肠镜不受损坏。然后测量结肠镜的弯曲端的弯曲角度与拨轮的旋转角度之间的关系,为上位机图像窗口根据拨轮旋转角度呈现末端弯曲状态提供了理论数据。通过内窥镜医师与非医学人员的两种操作训练效果进行对比,结果表明结肠镜辅助机器人更适用于新手,并能够更快掌握结肠镜操作方法。最后,通过ROS系统控制肠镜输送端机械臂姿态调整验证了方法的可行性和有效性。