在肿瘤医治上经常用到放射性治疗这一手段,包括外照射治疗和放射性粒子植入治疗。若采用外照射治疗会由于放射剂量大、辐射伤害高等原因导致易伤害患者健康组织;现在多采用放射性粒子植入方式治疗,因为其具有放射剂量低、对人体损伤小、作用时间长、价格低等许多优点。在粒子植入治疗手术中,现在多由医生手动植入,精度统一性差,水平不同的医生手术效果差异大,速度慢。利用近距离放疗机器人系统可以协助医生进行手术穿刺和放射性粒子植入,利于提高穿刺手术精度和粒子植入效率。本文将通过对近距离放疗手术机器人系统末端工具的研究设计来提高放射性粒子植入手术的精度和效率等,其主要包括:具备穿刺和粒子植入功能的末端工具的结构研究设计和控制器硬件的集成设计,穿刺实验系统构建,实验数据分析,穿刺进针策略及控制方法等。通过具体分析放射性粒子植入手术的操作流程和拟定好的末端工具的功能需求,并从提高末端工具的稳定性和降低末端工具的复杂性出发,本文通过理论计算与现代设计方法相结合的方法研究设计了两个末端工具分别实现穿刺和粒子植入功能,为课题后续的研究提供了稳定可靠的末端本体。同时针对现有控制器价格昂贵、体积大、功能集成度不高等缺点,本课题完成了控制器硬件单板设计,其有效降低了控制系统连线的复杂性并且大幅度降低了控制系统成本。依托于穿刺末端本体和控制器等构建了穿刺数据采集系统,其中重点进行了控制代码的编写。之后完成了不同变量下的穿刺实验数据的采集与处理,分析获得了穿刺过程中穿刺速度,旋转角度、材料硬度等变量对穿刺精度的影响。通过分析穿刺实验数据提出基于力反馈信息的步进式角度调整进针策略,完成了步进式角度调整进针策略的控制方法的研究,有效提高了穿刺精度。在搭建好的穿刺数据采集系统上验证步进式角度调整进针策略,穿刺实验材料包括模拟人体组织的分层硅胶和新鲜动物组织,经实验验证,通过控制方法完成的步进式角度调整进针策略较无控制方法下的穿刺进针精度有了明显提高。