机器人导航定向控制是目前机器人研究的热点课题之一,将其应用在医疗领域会在提高手术质量、减小手术创伤等众多方面产生很多的技术变革,也将改变许多传统外科概念,积极的推动相关学科的发展。本文主要做了以下4方面的工作:(1)以神经外科手术为研究背景,以MOTOMAN UP6型机器人为执行机构,对机器人导航定向控制进行了研究,为机器人神经外科手术系统做了前期的技术准备并提供参考。(2)提出机器人手术作业方案及流程要求;给出了基于标记点的配准映射将病灶点由计算机三维图像空间转换到机器人手术作业空间,并用Matlab对映射误差给予仿真计算。(3)利用欧拉角旋转和齐次坐标变换的性质,建立手术工具位姿、多工具自动调换数学模型,确定导航所需位姿数据;进行了机器人导航控制实验,并测试手术作业误差。(4)机器人的导航控制采用离线编程的方法,由外部主控计算机调用数据通讯软件MOTOCOM32中的库函数完成。为了以后的应用,开发出用于调试和验证系统原理的上位机导航定向软件。最终的实验表明,导航控制病灶点综合误差小于3 mm。