本文根据胸腹部放射性粒子植入手术的智能化和信息化趋势,设计研发了一款由CT图像导航的全自动粒子植入机器人系统。通过分析粒子植入手术临床流程和需求,对全自动粒子植入机器人系统进行了结构设计,控制系统开发,分析优化,控制仿真及实验室环境下精度实验验证等工作。主要研究内容如下:首先,根据放射性粒子植入手术流程,明确了机器人系统的整体方案,进行了穿刺针改造,末端执行器设计,定位机器人设计改造及整体集成,穿刺针弹夹设计等工作。完成机器人全部零部件加工装配,并且搭建了机器人系统样机。机器人结构可以实现CT图像引导下的自动定位、自动穿刺、自动换针以及自动粒子植入功能。其次,对全自动粒子植入机器人进行了运动学、静力学和动力学三个方面的分析。通过D-H参数法构建了机器人运动学模型,解算出机器人的正逆解,并计算工作空间。利用有限元方法,分析了机器人静态下应力和应变分布情况,并据此优化机器人结构。采用拉格朗日动力学的方法构建了机器人动力学模型,以此分析机器人位姿调整时各关节力或力矩的变化情况。最后,根据放射性粒子植入手术临床需求和机器人结构形式,搭建了整体机器人的控制系统,完成机器人控制器选型和接线,利用Lab VIEW进行机器人控制程序及控制前面板的编写。通过Lab VIEW与SolidWorks联合仿真验证了程序模块的功能逻辑,根据仿真结果优化完善控制程序,并进行样机程序调试,经检验机器人粒子植入相关动作均可实现。在实验室环境下,采用激光追踪仪对机器人的绝对定位精度,重复定位精度以及零点误差进行实验验证。结果表明机器人符合粒子植入手术相关精度要求。