近年来机器人技术取得了快速发展并成功地应用在于工业、军事、医疗、娱乐等各个领域。如今,随着医学科技的进步,越来越多的科研人员致力于手术机器人的研发工作。在医学外科手术领域,微创手术的产生和快速发展,对手术技术带来了十分重要的变革,与传统的方法相比,该种技术具备手术创口直径小、病人在术中的疼痛小、术后康复时间短等优点,因此微创手术是手术领域未来的发展趋势,其将会在以后起到越来越大的作用。本文针对于腹腔微创手术,研发了一种含有叠加式关节的手术操作机器人。在对相关领域的文献进行调研之后,本文完成了以下几个方面的工作:创新性地提出了一种叠加式机器人关节,设计了微创手术机器人的整体机械结构,并详细说明了各个组成部分的设计情况。针对该手术机器人建立了数学模型,并在此基础上进行了运动学计算,为后续的运动控制奠定了基础。同时,为进一步保证该机器人能够满足手术需求,计算了机械臂末端工具的运动空间范围。完成了整体控制方案的设计,并据此对系统中使用到的硬件设备进行了分析、选型,最终建立了相应的硬件控制平台。结合微创手术机器人的任务特点,设计了针对于该机器人的运动学控制算法,实现了对机器人的控制,并对控制器的使用方法进行了介绍。最后,对本次设计的微创手术机器人进行了试验测试。理论分析计算和实际实验证明,本次手术机器人的设计方案具备可行性。