目前,微创外科手术机器人已成为机器人研究领域的前沿技术之一。微创外科手术机器人具有创口小,灵活性高,精度高、减轻医生疲劳感等优点,为世界上多个科研机构重视。但是目前已有的微创手术机器人系统普遍缺乏力感知功能。缺乏力感知的手术操作会对组织器官带来意外的损伤,同时亦会缺失只有力觉感知才能得到的器官组织是否病变的信息。缺少力觉感知已经大大增加了医生手术操作的难度,影响了手术的操作精度,被公认为是当今制约手术机器人技术发展的主要影响因素之一。针对目前微创手术机器人系统缺乏力感知的问题,本文提出了研制适用于腹腔镜微创手术从动机器人微小尺寸要求的六维力/力矩传感器并将其集成于从动机器人的研究方案,围绕从动机器人机械本体构建及运动学分析,适用于微创手术从动机器人微小尺寸要求的弹性体设计方案,微型力觉传感器的研制,从动机器人力觉感知实验等关键技术进行了深入研究。根据微创外科手术特点,成功研制了一款具有力感知的腹腔镜微创手术从动机器人。以胜任腹腔镜微创手术操作为目标,设计了能够前端集成自主研制的微型六维力传感器的具有力感知的微创手术从动机器人,并制造出了样机。将该样机设计成支撑机构与末端执行器机构两部分,样机拥有七个自由度,保证从动机器人在病患体内灵活的手术操作。设计了平行四边形机构保证从动机器人在手术时不撕扯病患体表的手术创口。设计了末端执行器快速拆装机构满足了手术医生在手术中对快速更换手术钳、手术剪等手术器械的实际操作要求,以保证手术顺利安全地进行。考虑到末端执行器狭小的空间,设计了一套适用于狭小空间传动的线缆-导轮传动机构,实现了通过狭小空间进行运动传递的效果。基于D-H理论对设计的手术机器人机械从手进行正、逆运动学分析,并分别给出正、逆运动学方程。基于对正运动学模型的模拟仿真得出了从动机器人在体内的工作范围。提出了适用于微创手术从动机器人尺寸要求的无维间耦合的弹性体结构的设计方案。由于安装空间限制,考虑到设计的线缆-导轮传动机构中的传动线缆需要无损害地穿过弹性体,因此将弹性体设计成十字梁形状。无维间耦合对于多维力觉信息的精准辨析十分重要,但在腹腔镜微创手术中,由于狭小空间的限制,实现无维间耦合的弹性体结构设计是一个难点。将敏感六维分力的弹性体结构分解成两个微型的可敏感三维分力的滑移十字梁式的弹性体结构,这样实现了直接结构解耦,避免了复杂的计算解耦。基于提出的滑移十字梁式弹性体设计方案,自主研制了一款适用于腹腔镜微创手术环境力觉信息采集的六维力觉传感器,其尺寸为9.8mm(直径)×6mm(高),克服了目前最小的商业化六维力觉传感器NANO-17因尺寸过大不能应用于微创手术机器人的局限性。通过有限元分析,设计的传感器最大维间耦合误差为3.8%。提出了该传感器的加工误差模型,保证了该传感器可顺利加工。对该传感器进行了力觉标定实验,试验结果证明其能清晰地分辨六维力觉信息。通过与从动机器人一体设计的机械安装装置将研制的微型六维传感器集成于所研制从手前端,使传感器成为末端执行器的一部分,而传感器采用的十字梁弹性体结构保证了传动线在传感器内部的自由运动。使用集成有微型六维传感器的从动机器人进行了猪肝力感知实验,分别进行了提拉、触碰、扭转等具体手术操作,采集的力觉信息结果证明了研制的具有力感知的微创手术从动机器人能够满足微创外科手术中对力觉信息的感知需要。