微创外科手术机器人已成为力反馈遥操作机器人研究中的一个热门研究领域,并且在未来的医疗服务中更具价值性和应用前景。真实的力觉感知与对运动位置的精确遥操作是微创外科手术极为重要的两个方面,其直接影响到医生能否真实感知手术器械与患者组织之间的相互作用力,从而更好地更安全地操作力反馈主手,实施恰当的力控制行为。目前微创外科手术机器人系统存在的主要问题是缺乏力觉临场感,存在着主手附加力和主手附加位移,使医生不能真实的感知反馈力信息以及对运动位置的精确遥操作,从而降低了微创外科手术的质量、精度与安全。本文针对上述问题,对力反馈主手附加力以及附加位移进行补偿,从而消除主手附加力对医生感知反馈力造成的影响以及消除主手附加位移对从手精确定位的影响,进而提高微创手术的质量和安全。本文的主要研究工作如下:首先,基于Kane方程推导了力反馈主手的动力学模型。建立准确的完整力反馈主手动力学模型是实现主手精确力反馈的重要前提,也是操作者感知真实反馈力信息的重要基础。利用Kane方程动力学建模方法,建立计及力反馈主手的连杆重力、关节摩擦力以及惯性力的完整动力学模型,为基于动力学模型的主手附加力补偿奠定基础。然后,进行了基于模型的力反馈主手附加力补偿策略的研究。在微创外科手术中,使医生获得良好的力觉临场感,感知真实的反馈力信息对整个微创手术过程中是极为重要的。基于力反馈主手的完整动力学模型,建立了力反馈主手的重力补偿模型、关节摩擦力补偿模型以及惯性力补偿模型,通过主手附加力补偿策略,消除因力反馈主手动力学特性对医生感知反馈力造成的干扰,以实现医生的真实力觉感知,从而实施恰当的力控制行为,提高手术的精度、质量与安全。最后,对反馈力对主手生成遥操作位置指令的影响进行了分析,并确定了主手附加位移补偿策略。分析了微创外科手术机器人系统在位置-力控制结构下产生的主手附加位移,产生的主手附加位移使得主手生成了不精确的位置指令,最终将引起微创外科手术机器人系统运动位置的不精确遥操作。仿真结果表明:因反馈力引起的主手附加位移对主手生成遥操作位置指令的产生较大了影响,易造成医生对手术器械的不精确遥操作。此外,建立了主手附加位移补偿模型并确定了主手附加位移的补偿策略,通过主手附加位移补偿策略消除主手附加位移对手术器械精确定位的影响,实现对主手附加位移的补偿。