激光针灸机器人是以机械臂为载体,以激光针灸治疗仪为执行机构的医疗机器人,是机器人技术与医学技术交叉结合的产物。激光针灸机器人将有效推动远程医疗的进程,解决医疗服务中医疗水平及资源分布不均的社会问题,缓解针灸医生的治疗压力。由于针灸处方中会包含多个腧穴的治疗,机器人的运动贯穿治疗过程的始终,而且激光针灸治疗仪在治疗时需以一定的力与人体的腧穴部位垂直接触,机器人的柔顺控制是治疗有效性与安全性的保障。因此,开展激光针灸机器人的治疗规划与柔顺控制策略研究,对激光针灸机器人技术的理论发展与切实应用意义重大。本文面向激光针灸机器人治疗过程的实际需求,具体开展激光针灸治疗腧穴的治疗位姿估计、多腧穴治疗过程中的机器人运动规划以及激光针灸机器人的柔顺控制方法研究,并通过数值仿真与实验验证相关理论的有效性与先进性。主要研究工作如下:首先,面向治疗中激光针灸治疗仪与人体腧穴处垂直接触的需求,本文研究了激光针灸治疗腧穴的治疗位姿估计方法。采用RGBD相机采集人体腧穴处的视觉信息并融合为点云信息进行处理,同时通过降采样及直通滤波等预处理方法,缩减点云的信息量,提高点云的准确性。为了进一步提高三维信息的完整性与准确性,将多方位采集到的点云信息进行拼接并进行滤波处理。针对治疗位姿估计的问题,将其转化为腧穴处点云法线的估计问题,通过邻域分析的方法估计点云的法线,进而估计出机器人治疗腧穴的姿态。其次,针对针灸处方中多腧穴治疗的特点,开展基于快速搜索随机树算法(RRT)的激光针灸机器人治疗规划方法研究。为有效缩减RRT算法的搜索空间,通过蒙特卡洛方法分析并划分激光针灸机器人的工作空间,在此基础上将关节空间规划与RRT算法相结合。此外,通过改进RRT算法,实现多点之间路径的同时搜索,满足多腧穴治疗需求的同时提高规划效率。针对RRT算法结果非最优的问题,基于改进的RRT算法,提出了相应的路径提取及优化方法。然后,面向治疗过程中激光针灸治疗仪以一定的接触力与人体腧穴处垂直接触的需求,开展激光针灸机器人柔顺控制方法研究。通过对激光针灸机器人雅克比矩阵的分析,将其动力学在操作空间与零空间解耦,同时对机器人的在治疗过程中各个阶段的运动约束进行分析,为机器人的力控制奠定基础。为了保障各个阶段机器人控制的连续性与稳定性,本文基于阻抗控制方法,设计自适应阻抗控制器。最后,开展激光针灸机器人治疗规划与柔顺控制方法的实验验证。基于实验室设备搭建实验平台,依次分别设计多腧穴遍历治疗的机器人路径规划实验和激光针灸机器人自适应阻抗控制实验。对比分析实验数据,验证所提算法的有效性与实用性。