近些年来,随着微创手术越来越受到医生们的欢迎,能提高医生手术操作灵活度和精度的辅助医疗手术机器人也越来越被医生接受,出现在各个手术领域。与刚性手术器械相比,既能满足医生手术时所需要的自由度要求又能在较小空间内准确达到目标位姿的柔性手术器械也逐渐走入医生们的视野。本文主要基于机器人系统运动学控制对微创手术缝合打结操作中各个机械臂协作策略研究。根据离散型柔性手术器械结构特征,分析每个离散关节的运动规律,得到各个类柔性体空间运动关系。利用空间几何学关系及投影法求得每个关节驱动线长与末端执行器的位姿关系,得到柔性手术器械正运动学方程。分析正运动学方程特点,利用矩阵运算得到含有参数的方程组,用牛顿迭代法并巧妙选取迭代初始点求解方程组得到逆运动学方程的解。并利用蒙特卡洛法求解手术器械工作空间。分析微创手术过程中手术器械各个关节运动变化及末端位姿变化,提出基于不交叉碰撞、手术器械腕关节偏转角相关的任务协作分配准则。在切口位置固定的情况下,根据该准则并结合手术器械运动学分析可以对各个切口处的手术器械进行任务分工,在满足安全性的前提下获得有利于缝合操作的分工。分析微创手术打结操作时各个手术器械所处位置及协调操作关系,对各个切口处的手术器械进行任务分配,使缝合操作达到最优化。对正逆运动学方程进行验证,在给定初始钢丝绳长度情况下,分别利用纯几何角度关系和提出的运动学方程得到手术器械末端位置,两位置相同,正运动学方程求解方法正确;采用模拟主从控制方式验证柔性手术器械逆运动学方程,并计算程序运行速度,仿真结果表明,在Win10操作系统、4 GB内存、Intel i5-3470处理器(3.20 GHz)的电子计算机下完成一次运动学求解所需时间小于3ms,方程求解误差小于0.0001 mm,证明了本文所述逆运动学方程求解方法正确;设计柔性手术器械运动实验,验证手术器械实际操作情况,并分析误差原因;模拟缝合打结操作过程,对选定切口处手术器械进行模拟任务分配,证明了任务分配的合适性和安全性。