针对胸腹部肿瘤的放射性粒子植入手术,设计开发了一套基于CT图像导航的穿刺手术机器人。根据临床手术需求和规范,对穿刺手术机器人进行了结构设计、运动学分析、静力学分析、动力学分析、轨迹规划以及联合平台仿真等工作,主要研究内容如下:首先,根据临床的手术需求,进行了落地式胸腹部穿刺手术机器人设计。确定了机器人的整体构型,采用落地式的安装方式。针对自动穿刺,运用双臂模式,使得导向器定位模块与穿刺针穿刺模块分开。机器人机械臂的主体采用SCARA结构,在满足工作空间的同时,更加灵活。其次,对落地式胸腹部穿刺手术机器人进行了运动学分析、静力学分析以及动力学分析。采用D-H法对机器人进行了运动学的正逆解分析,推导出了雅克比矩阵,完成了灵活度计算,优化了机器人大小臂杆长。基于SolidWorks Simulation插件和ADAMS平台分别对机器人整体进行了静力学分析和动力学分析,为电机的选型和机器人的轻量化提供了依据。最后,对机器人的运动轨迹进行了规划。结合模体实验中的CT图像,采用人工势能场法,进行了工作空间下的避障路径规划。分别采用五次多项式插值法和七次多项式插值法,对机器人操作空间内的位移、速度、加速度曲线进行了轨迹规划。在此基础上,基于ADAMS平台进行了仿真验证。