针对矫正下颌骨肥大的截骨手术存在术者视觉受限弊端,设计了一种被动式六自由度截骨导航机器人,可显著提高下颌骨截骨手术的安全性和精确性,大大降低手术风险。本文对截骨导航机器人展开研究,主要内容如下:(1)研究国内外颌骨截骨导航机器人最新进展,提出截骨导航机的方案。在分析国内外颌骨截骨导航机器人最新进展,以及下颌骨截骨手术对机器人设计的相关要求等基础上,提出了在截骨导航机器人的各关节均装有角度传感器,将角度信息处理后便可计算出末端手术刀的姿态,并实现实时显示。通过在患者口腔内预先设置基准点,可以形成截骨导航机器人和下颌骨之间的位置关系,从而实现在计算机屏幕上显示患者下颌骨形状、机械手臂、手术刀所在位置三者之间的空间位置关系,以帮助医生精确进行手术。(2)分析、提炼下颌骨截骨手术所面临的亟待解决的问题。针对下颌骨截骨手术的特点及要求,进行下颌骨截骨导航机器人性能要求的分析,凝练出截骨导航手术机器人所需要的设计关键技术指标,如工作空间、灵活度、精度要求、操作的便捷性等。(3)提出截骨导航机器人构型筛选五原则,实现构型的初步选择。根据下颌骨截骨手术的功能要求,确定机器人自由度的数量,完成关节类型的选择,确定杆件尺寸的大小,并通过制定的五个筛选原则,对机器人构型进行初步的筛选,最后对机器人关节的结构设计进行阐述。(4)完成截骨导航机器人的初选方案,并进行正逆运动学解仿真验证。利用D-H法建立截骨导航机器人的运动学模型,然后基于D-H参数表对机器人进行正逆运动学的求解,并利用MATLAB Robotics Toolbox对正逆运动学解进行仿真验证。(5)完成初选方案的截骨导航机器人工作空间验证。利用MATLAB的simmechanic仿真工具箱对截骨导航机器人的工作空间进行仿真分析,绘制出工作空间的大小,验证是否满足下颌骨截骨手术的要求。(6)利用灵活性、灵活度和服务球的概念,进一步优选截骨导航机器人方案。通过分析对比机器人灵活空间的区域及区域内灵活度的大小,确定构型Z1X2Y3X4Y5Z6和Z1X2Z3Y4X5Y6更能满足下颌骨截骨手术的要求。通过样机的试制,验证了可以通过手驱动实现颌骨导航机器人的运动。并对各关节的编码器实现了数据采集,为后续研究奠定了基础。