随着科学技术的发展,借助具有智能化、高效性的机器人技术来辅助血管介入手术可以提高心血管疾病治疗水平。本文中所设计的血管介入手术机器人控制系统采用主从方式,这是为了保护医生的安全。实现力反馈是为了提高主从操作的可靠性和安全性。设计能够适用于血管介入手术要求的主从控制操作系统,不仅可为介入手术提供安全保障,还可将研究成果应用于手术培训训练,具有重要的临床价值和广阔的应用前景。首先,根据血管介入手术的特点,设计了可以让医生在远离病人的主端进行手术操作的机械机构,该机构可以通过从端力检测装置,采集手术导管在推送过程中受到的阻力信息,并将力信息传递到反馈到主端,通过调整主端电机转速的方法实现力反馈。此种方法反应迅速、效果明显,提高了从端手术导管传送的准确性,并且保证了手术的安全性。其次,介入手术是一个非线性系统,所以针对这样的现实情况,在传统PID的基础上,设计了一个基于BP神经网络的PID控制器,这个控制器可以根据周围环境实时调节PID控制器的参数,从而更好地控制电机工作,并通过MATLAB仿真,对比新设计的控制器和传统的PID控制器的优劣性,验证新设计的控制器具有跟踪误差低、反应速度快和系统动态性能好等优点。再次,因为采用主从操作系统,所以医生不能直接观察到从端(手术现场)的一些信息(包括手术导管的位移信息、旋转角度信息和导管与血管壁的碰撞力信息),基于Qt公司开发的一款C++图形开发平台,设计了一套多维信息监控系统,其中包括手术导管前端和侧壁与血管的碰撞力,血管的轴向位移值和径向旋转值等有关从端手术导管操作过程中影响操作安全性的信息。最后,根据搭建的主从系统平台进行仿真实验。实验包括主从端力反馈实验以及主从操作推进精度(包括轴向位移和径向旋转)实验。实验结果表明本文新设计的主从操作系统能有效地辅助外科医生进行血管介入手术。