医学超声成像以其成本低、无辐射、实时性好和诊断快速等优点,已成为现代医学中使用最为常规而广泛的诊断手段之一,并且随着人们健康需求的增加,其应用深度和广度都在不断扩大。然而,由于传统二维超声所获得的影像来源于三维组织的某一个切片,有着明显的局限性,诊断很大程度上取决于医生的扫描手法和临床经验,诊断结果可能不客观。与二维超声成像不同的是,三维超声成像显示直观,组织解剖结构的空间位置关系明确,可以多平面、多角度观察组织器官,从而准确的诊断疾病并缩短扫描的时间,基本上克服了二维超声成像的局限性。随着科学技术的发展及进步,越来越多的医疗机器人系统被开发出来。其中,机器人超声系统是将机器人与超声成像相结合的系统。机器人可以用于提高超声系统在数据采集和操控性上的性能,机器人超声系统展现出了改善临床诊断和治疗的巨大前景。然而,现有的机器人超声系统仍然存在着一些局限性亟待改进,例如应用场景单一和自主性不足等。本文设计了一种基于机械臂的医学三维超声自动扫描系统。系统利用深度摄像仪采集待扫描组织的三维轮廓,操作员可以使用三种方式规划出扫描路径。然后,通过一种基于法向量的方法确定对应每个扫描点的机械臂末端位姿。在扫描过程中,系统会依据探头下表面的压力反馈微调探头位姿,以保证良好的成像效果。扫描完成后,系统将使用贝塞尔插值算法完成三维重建,并提供三维可视化。为了验证本系统的有效性,系统进行了乳房活检与超声培训体模、甲状腺培训体模、腰椎培训体模以及人体小臂的扫描实验。实验结果表明,本系统可以自主完成三维超声的自动扫描,并且拥有良好的成像效果,具有着广阔的临床应用前景。