现阶段,泌尿外科领域中的大多微创手术都是采用人工操作,从而导致手术医生的临床经验和操作技能熟练度等因素在很大程度上影响手术效果、手术时间以及术后病人康复时间。因此,研发一种专门用于泌尿外科微创手术的机器人来代替手术医生操作具有十分重要的理论意义和应用价值。本文针对传统泌尿外科微创手术中存在的问题,设计了一种六自由度泌尿外科微创手术机器人。首先,根据泌尿外科微创手术的特点,确定手术机器人的设计原则和应当具备的功能,选择合理的机构构型,进而采用模块化设计方法,详细设计了一种包括位置调整机构和姿态调整机构的机器人本体结构,并对涉及主要运动的部件进行了分析选型和有限元分析,确保其符合泌尿外科微创手术的实际需要。其次,利用改进后的D-H法建立了泌尿外科微创手术机器人的运动学模型,分析了其正逆运动学,求得了运动学正解和逆解,并验证了有效性;进而采用微分变换法求得了手术机器人的速度雅克比矩阵,对机器人末端执行器与各关节之间的微分运动关系作了分析。在此基础上,采用Lagrange方程法建立对泌尿外科微创手术机器人的动力学进行了合理建模,推导了系统动力学方程,分析了各关节受力和运动之间的信息传递关系,为研究手术机器人的动态特性和控制算法设计提供了理论依据。最后,以实际手术需求为主要依据,以MATLAB软件和ADAMS仿真软件为平台,对泌尿外科微创手术机器人的关节轨迹、末端工作空间、定点旋转运动、往复直线运动以及动力学进行了相关仿真,分析了各个关节的速度、位移、受力等变化曲线,验证了泌尿外科微创手术机器人运动学、动力学模型的正确性和合理性,从而确保了机器人能有效实现预期动作。此外,还简单设计了泌尿外科微创手术机器人的实验方案。图58幅,表5个,参考文献74篇。