微创手术由于其对人体创口小、术后恢复时间快等优点,被广泛应用到外科手术中。随着机器人技术的快速发展,将机器人技术与辅助微创手术结合,机器人辅助微创手术（RMIS）应运而生。机器人辅助微创手术系统的末端执行器是手术器械,多自由手术器械使医生手术时更加灵活。为满足微创手术术式要求,手术器械轴向长度一般不低于400mm,径向尺寸一般不超过10mm,目前手术器械较多采用钢丝绳传动。丝传动的应用有利于实现手术器械轻量化设计、提高传动精度,有效提高了手术器械的功能与性能,但其特殊布局形式、负载下的钢丝绳柔性体特性、传动过程中的张力损失、工作时的高安全性及高精确性的要求为手术器械带来诸多实际应用上的难题。因此,本文对手术器械的丝传动系统的运动与力的关系进行研究,以保证手术器械末端执行器运动的精确性,具体研究内容如下:基于手术器械在人体内的工作环境、工作空间及传动精确等要求,通过比较几种远距离传动方式、丝传动构型,确定手术器械的传动系统为开环构型的丝传动系统。分析丝传动系统中滑轮轮槽形状、尺寸及钢丝绳通过滑轮的偏角的作用机理,以钢丝绳磨损最小为准则,给出了滑轮轮槽形状及尺寸、滑轮偏角的选取建议。最后通过对丝传动系统的仿真建模,分析了系统预紧力与摩擦力的关系,给出丝传动系统预紧力的选取建议。进行了钢丝绳经过导轮前后的张力比研究。根据手术器械结构特点,引入导轮与钢丝绳半径比表征钢丝绳的弯曲刚度,通过对钢丝绳与导轮接触区域与非接触区域的受力分析,得到钢丝绳经导轮导向前后的张力比计算公式。设计实验验证了应用张力比公式计算所得张力与力传感器测量所得张力较吻合。最后根据所得张力比计算公式,分析了手术器械结构参数（半径比、钢丝绳直径、包角及摩擦系数）对钢丝绳张力变化的影响,可为手术器械结构设计提供理论指导。为提高手术器械安全性及精确性,基于上一章所得的张力比公式,结合手术器械丝传动系统的结构,以弹性虎克定律为基础,建立手术器械丝传动系统的张力-位移模型,通过该模型可计算出手术器械末端小爪的输出位移及输出力矩,从而得到手术器械末端右小爪偏摆运动时的传动系统迟滞角度。最后,编写丝传动系统控制策略,利用该策略可将补偿传递系统迟滞误差,提高传动精度。进行了手术器械丝传动系统钢丝绳的蠕变特性研究。基于钢丝绳的粘弹性特性及线性特性,通过对线性粘弹性材料Maxwell模型、Kelvin模型及Burgers模型三种力学模型的分析,在Burgers模型的基础上提出新的五元素模型,根据手术器械在进行机器人辅助微创手术时丝传动系统的不同工作阶段,给出每个阶段的钢丝绳蠕变模型。设计实验测量钢丝绳的蠕变,并确定模型中的未知参数。