蛇形手术机器人近年来发展迅速,通过蛇形手术机器人可以实现癌症患者的局部点位放疗,提高手术质量,减轻手术副作用。本课题组提出搭建遥操作蛇形手术放疗机器人系统的设想,并对其主从控制、精度补偿和关节控制等方面进行了较为深入的研究与验证。具体研究内容如下:根据蛇形手术机器人的需要,结构由两大部分构成,即主手机器人与从手蛇形机器人。从手机器人又由传动关节本身与微型放疗源两部分构成,微型放疗源安装在从手机器人机构的末端进行手术操作。为了使从手机器人的控制更加灵活,进行了遥操作蛇形手术机器人系统主从控制研究。对主手与从手机器人的构型分析,建立了D-H正向运动学坐标系,在此基础上对机器人的运动空间进行仿真以便建立主从运动映射关系。建立了主手笛卡尔空间坐标系与从手关节相互结合的控制策略。本文从不同的逆解算法进行试验,以便满足从手机器人在线计算与离线计算的不同需求,从而获得了较好的实时控制效果。这里主要选用了逆雅克比控制算法、神经网络、数值计算、数据库调用的方法对从手机器人进行逆解,并对结果进行分析,为后续搭建机器人样机平台提供了良好基础。蛇形手术机器人末端的位置定位精度决定了手术效果,本文对从手机器人末端的位置精度进行了研究。从手驱动方式采用齿轮传动,受到从手机器人尺寸限制,采用微型直流无刷电机,均为开环控制无反馈,传动角度存在误差,对从手机器人的传动误差进行分析,确定转角误差为主要误差。根据位置精度误差分析,在机器人设计中确定了光学定位跟踪仪对关节转角进行校正,从而提高了从手机器人末端的位置定位精度。本文最后还进行了从手机器人的关节控制方法研究。通过对上述的控制方法进行仿真分析,均达不到工作需求。故提出了一种新的适用于主从异构机器人控制系统的控制方法,并对该控制方法进行了详细的设计,并通过Labview及其配套硬件对控制算法进行了实验,对主从控制硬件平台进行了搭建。