微创外科机器人具有灵活性高、定位准确、运动平稳和手眼协调等诸多优点,然而,由于微创手术的特殊性,使得现有微创机器人系统缺乏力检测和力反馈。针对上述问题,在分析现有力检测技术的基础上,构建了外力观测器对从机器人与环境间的作用力进行观测,设计了主从鲁棒滑模控制器和主从力反馈结构,实现了无力/力矩传感器力检测与力反馈控制,为无力/力矩传感器下的主从运动和力反馈控制奠定了研究基础。本论文的主要研究内容如下:首先,基于旋量理论分析了主从微创机器人的运动学,并结合拉格朗日动力学建模方法建立了主从机器人动力学模型。通过ADAMS和MATLAB联合仿真验证了从机器人动力学模型的正确性,并分析了主从机器人动力学方程中各项对总力矩的贡献,为主从微创机器人动力学模型的简化奠定基础。其次,在分析非线性干扰观测器的基础上,提出了从机器人非线性外力观测器,用于实现从机器人与环境间相互作用力的观测,同时证明了外力观测器的稳定性。鉴于关节摩擦对观测精度的影响,确定了 Stribeck模型为关节摩擦模型,采用遗传算法对摩擦参数进行了辨识,在从机器人外力观测器中进行了摩擦补偿,实现精准的外力观测。再次,设计了微创机器人主从鲁棒滑模控制器,构建了主从力反馈系统,实现了对主从机器人的精准的位置控制和力反馈控制。通过Simulink仿真验证了在有/无摩擦补偿的情况下力反馈控制系统的有效性和准确性,且具有良好的主从位置跟踪能力。最后,构建了主从微创机器人实验平台,对外力观测器和主从运动和力反馈控制进行实验研究,结果表明该控制系统具有较好的力反馈性能,实现了无力/力矩传感器下的外力观测和力反馈控制。