随着现代化生活水平的提高,前列腺癌的发病率逐渐增加。而前列腺粒子植入手术是采用靶点治疗的方法,具有对人体伤害小、术后能快速复原且不易复发等优点,被广泛的应用到前列腺癌的治疗中。但传统前列腺粒子植入手术对医生医术要求高、效率低、医生易疲劳及易产生辐射性伤害。而前列腺粒子植入机器人出现弥补了传统手术的缺点,但现有前列腺粒子植入机器人控制系统操作复杂、专业性要求高、实用性差以及智能化低,而人机交互控制系统是机器人的核心,故本文设计出一款前列腺粒子植入机器人人机交互控制系统。首先,建立前列腺粒子植入机器人模型并进行运动学分析与仿真验证。利用D-H法进行机器人模型的建立与正运动学和逆运动学分析;使用MATLAB中Robotics Toolbox进行机器人运动学验证与运动轨迹仿真,通过仿真对运动过程中速度与加速度进行分析。其次,根据前列腺粒子植入机器人的主从异构特点,研究出了笛卡尔坐标系下增量式主从映射策略:增量式位置映射、比例映射、主从映射调整、主从一致映射。为提高机器人系统的安全性和使用性能,设计出防碰撞方法、主操作手信号数字滤波算法和粒子植入外针力反馈方法。使用C++语言利用Visual Studio2012软件进行交互软件开发,根据机器人的功能设计软件系统结构和功能模块,最终构建出实时性良好、易维护、易优化的人机交互界面,同时进行了容错性设。最后,搭建实验平台进行主从跟随实验、扎针精度实验和植入外针阻力实验,并对实验结果进行分析。结果表明:粒子植入机器人主从操作手的实时跟随性良好、扎针精度良好以及外针阻力有规律可循;交互系统的手眼协调性、灵活性和安全性良好。