输尿管软镜手术作为经自然腔道手术的典型代表,因其具有无创伤、出血少、术后恢复快、并发症少等优点,在治疗肾内结石系疾病方面具有巨大优势,但该手术存在多曲度运动、操作难度高、学习曲线长、术者易疲劳等问题,限制了这一技术的应用范围。机器人辅助手术操作可以克服上述缺点。本文围绕机器人辅助输尿管软镜手术相关关键问题,对经输尿管肾内介入机器人开展研究,取得如下成果:首先,根据输尿管软镜手术操作特征和人机工程学相关需求,提出了主操作手的设计原则,确定主操作手构型;然后分别对主操组手的直线机构、旋转机构、偏转机构进行详细设计,完成了主操作手物理样机。其次,结合输尿管软镜手术的动作特征,确定机器人从操作端的功能需求,并分别对机器人从操作端主动运动机构、被动调整机构以及光纤微输送机构进行设计,确定了机器人从操作端的布局;进一步根据输尿管软镜自身特性,利用恒曲率模型对输尿管软镜进行运动学分析,并求解了其正逆运动学。再次,从确保机器人辅助输尿管软镜手术的安全性和流畅性出发,设计了机器人辅助输尿管软镜手术所必需的人工干预功能,并提出输尿管软镜及机器人系统的消毒措施,保证了手术过程中的无菌需求。最后,设计输尿管软镜标定实验,得到输尿管软镜末端偏转角和驱动角之间的关系;利用机器人系统开展了模型实验和动物实验,证明了机器人辅助输尿管软镜手术操作的可行性与有效性。