本文所研究的腹腔微创手术机器人属于国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目。机器人能够在医生的操作下完成胆囊组织的夹持、分离、切除、手术清淤等工作。本套系统的使用,将提高手术质量、减轻医生疲劳及患者痛苦、缩短康复周期。首先,本文介绍腹腔微创手术机器人的整体构型,并应用矢量法建立了工具臂和图像臂的主动部分正逆运动学模型及机器人被动部分的运动学模型,为虚拟仿真时后台各关节的运动学计算提供了理论依据。其次,建立腹腔微创手术机器人末端工具的虚拟样机模型,使用ADAMS软件对机构进行仿真分析。从运动学的角度出发,得出各关节的速度曲线和行程范围;从动力学的角度出发,得出各自由度电机输出轴的负载转矩和功率曲线。上述分析结果为后续控制系统的设计以及伺服电机的选型工作提供了理论依据。最后,探讨虚拟仿真系统的几何建模问题。对于虚拟手术器械,采用基于三维造型软件进行建模的方法;对于虚拟手术对象,采用对CT断层扫描图像数据集进行三维重建的方法。之后,通过计算机键盘控制机器人各个关节的运动。另外,本文还研究了基于层次包围盒的碰撞检测算法,对各种碰撞检测函数库的特点进行分析,使用物理运算引擎PhysX SDK建立适合本系统要求的碰撞检测模块,实现手术器械间体与体的碰撞检测。