随着微创手术的发展,穿刺针作为最基本的微创器械,在活体体检、介入放射、局部麻醉等医学应用中获得了相当大的关注。然而,在斜角柔性针穿刺过程中,由于人体生理运动、自然呼吸的影响作用,穿刺目标及穿刺软组织环境中的血管等障碍物也会发生相应的变动。因此,如何实现柔性针穿刺路径规划及提高柔性针穿刺目标靶点的准确性显得至关重要。针对这一问题,本文开展柔性针穿刺软组织的路径规划及其误差分析研究,建立一种基于福克普朗克方程和析取克里金算法的柔性针穿刺路径规划模型,最终实现柔性针在非线性环境下精确穿刺软组织到达目标靶点的目的。首先,基于柔性穿刺针在穿刺过程中的弯曲运动可近似看作固定半径为的圆弧运动这一特性,利用D-H参数法建立斜角柔性针的正向穿刺运动模型。将柔性针穿刺系统分为线性部分和非线性部分,线性部分采用卡尔曼滤波器对线性模型进行估计,非线性部分采用泰勒公式对非线性模型进行线性化处理为控制器。通过机器人的运动学模型来推断到达目标靶点所需要的控制输入,设计卡尔曼滤波器来估计模型的具体参数,从而得到更精确的柔性针穿刺软组织模型。其次,通过对柔性针穿刺软组织运动过程中的相互作用力进行分析,来研究柔性针在穿刺运动过程中的针尖轨迹规划及其运动过程中的穿刺误差,为后续柔性针穿刺软组织的路径规划问题提供理论依据。通过建立柔性针穿刺摩擦力、切割力的力学模型,并结合改进人工势场推导公式,判断柔性针穿刺过程中的误差大小,不断对穿刺受力模型进行优化,达到对针尖受力最优控制的目的。最后,针对柔性针穿刺软组织过程中穿刺环境的不确定性、非线性和各向异性等特点,为更一般的接近实际医学应用环境,提出利用概率路径和析取克里金算法来对穿刺过程进行路径规划分析。通过不断优化穿刺过程中的均值、方差等相关数据参数,优化穿刺模型,并通过对误差参数进行评估改善,减小穿刺误差,最终实现柔性针在非线性环境下精确穿刺软组织到达目标靶点的研究。