力反馈设备是真实再现脑外科虚拟手术仿真过程的关键设备。本人在课题组前期所研究力反馈设备的基础上,对其机构和控制电路箱进行了改进和优化,设计并加工了一台改进后的力反馈设备及控制电路箱。首先,论述了新型设备的整体设计思路以及各个零部件的设计过程。建立了一款符合脑外科手术要求的新型力反馈设备三维模型。其次,对运动学原理进行研究,对新型力反馈设备进行运动学分析,依据D-H参数法建立设备的连杆坐标系,得到了相邻杆件之间的齐次变换矩阵和各个连杆关节与末端执行器间的位姿关系。计算得出了力反馈设备的运动学特征方程,并在此基础上对力反馈设备进行逆运动学计算。再者,运用ADAMS软件对新型力反馈设备虚拟样机进行仿真分析。包括正向运动学仿真和逆向运动学仿真,验证了力反馈设备虚拟样机的正确性。最后,介绍了该力反馈设备的原材料选型,阐述了主要零件的加工工艺。介绍了钢丝绳的选型以及缠绕和预紧方式。介绍了控制箱模块,并在实验室进行虚拟手术实验,验证了该设备的实用性。