随着口腔健康问题越来越受到人们的关注,口腔微创手术的研究也在逐步深入。飞秒激光手术机器人具有出血少、稳定性高、恢复快等优点,可以很好的应用到口腔微创手术的工作中去。其中飞秒激光手术机器人的系统设计集成与运动规划研究是手术机器人研究的一大重点问题,本文基于国家重点研发计划课题飞秒激光手术机器人系统集成,主要对飞秒激光手术机器人的设计集成和动态路径规划问题展开研究,具体内容包括手术机器人系统整体性分析与设计,硬件设计与运动学分析,系统软件与算法的研究,最终完成整体系统集成以及机器人的运动规划,实现了手术机器人在术前动态避障的任务。首先,对飞秒激光手术机器人系统进行整体性的分析和设计。根据微创手术任务,采用主从控制策略;根据系统的使用需求,将整体系统分为主端和从端两部分,其中主端由操纵器和上位机构成,从端由机械臂和连续体机器人构成;它们分别由具体的软件硬件构成,分别对其进行分析,进而能够完成系统整体设计。其次,完成不同功能模块所需要的硬件的设计以及相应的运动分析。系统的主端硬件的选择主要是操作臂和上位机的选择使用,其中操作臂的选型比较重要,需要满足正常手术中六个自由度以及相应力反馈的需求。从端机械臂部分和连续体机器人其本体和功能实现也需要根据需求进行分析进而选型或者设计;机械臂根据D-H参数设计制造出六轴机械臂,包括臂体和控制箱;末端执行器需要满足至少四个自由度要求,根据工作空间要求,进行运动学分析,并且基于线驱动原理完成连续体的机械设计。然后,需要对系统的软件和相应的算法进行研究与设计。飞秒激光手术机器人的主端控制的需要包括:用户交互图形界面设计,操作臂软件接口,机械臂接口,末端执行臂接口,以及手术动作的映射比例调节等部分。相应的机械臂的运动规划软件部分也需要集成到整体系统中去,其中机械臂的运动规划算法采用基于强化学习的HER-DDPG算法原理进行设计,在仿真环境中建模,训练出网络模型,使得机械臂可以在存在动态障碍物的模拟手术室场景中进行自主运动规划;并且通过不同算法的对比试验结果验证了本文采用的算法的正确性。最后,根据总体设计,搭建实物,将各部分硬件和软件系统集成到飞秒激光手术机器人系统中,测试整体系统的稳定性和精确程度是否符合设计要求,并对机械臂运动规划模块进行测试,观察能否满足使用要求。