微创手术是21世纪医学发展的三大主流之一,微创手术机器人中广泛使用RCM机构。本文主要研究不同自由度的RCM机构构型综合及典型机构2-CRRR-CRR的运动学、性能分析、机构尺寸参数优化及样机设计控制,其主要内容概括如下:为了增加RCM机构的多样性,首先综合出满足条件的分支,然后利用这些分支进行RCM机构的构型综合,部分机构具有向临床应用转化的潜力。由于使用线性驱动的机构具有更高的刚度和承载能力,所以从综合出的RCM机构中筛选出便于加工制造的机构2-CRRR-CRR。运用螺旋理论对机构进行自由度分析,可以得到机构具有绕固定点的两个转动和一个移动自由度。建立机构的运动学模型,采用闭环矢量法分别对三个分支求解,分别将三个分支矢量展开分析可以求得机构的反解,即驱动件移动的距离关于机构动平台两个姿态和一个移动量的表达式。机构的反解表达式对时间求导,可以获得驱动的速度与动平台速度之间的关系,利用求解出来的两个矩阵J和G来求解机构的反解奇异、正解奇异和混合奇异。利用搜索法,排除掉机构奇异位型的点和不满足驱动条件的点,最后求出机构的工作空间。利用运动/力传递性能指标LTI对2-CRRR-CRR机构进行性能分析。基于LTI性能指标对机构进行了尺寸的参数优化,为机构样机设计提供了尺寸依据。利用参数优化获得的杆长结果对机构进行样机设计,利用PC+运动控制卡的模式对样机进行伺服控制。