立体定向手术相对于传统的外科手术是一种革命性的进步,它可以提高手术的质量和缩短病人的恢复周期。本文在立体定向手术原型样机系统的基础上,完成了机器人位姿测量模块开发工作,以提高整个系统手术执行精度为目的,进行了误差分析的理论研究与实验。立体定向手术系统涉及到定位设备、配准方法和操作人员等多种因素。为解决手术机器人框架的绝对定位问题,设计了三种机器人空间绝对位姿检测接口模块,并分析了各个自由度定位量化误差与系统的空间定位分辨率的关系。手术配准是立体定向手术的一个重要环节,为提高配准精度,设计了一种新的标记物,研究了这种标记物的图像扫描特性,提出了这种标记物的识别算法。并通过实验,对这种标记物的识别精度进行了分析。立体定向手术系统手术执行精度是一个复杂而综合的结果,系统手术执行误差分析重点是手术过程中的各种误差影响因素。配准误差是误差一个主要来源,立体定向手术框架既是标记点测量设备也是执行设备,是另一个误差主要来源,本文通过实验分析总结提出了定向手术框架的指导性机构改进意见。为下一步研究工作顺利展开,文中还进行了系统误差再分配与误差综合分析,并总结提出了手术系统中相关细节的操作规程。在理论分析研究的基础上完成了验证性模型实验。实验证明系统手术精度在改善后提到了一倍,最大空间直线距离误差在6mm以下,标记物及其识别方法的应用使本系统图像基准定位精度提高到了亚像素级。实验验证了本系统的研究技术路线是可行的,结果表明研究过程中采用的分析方法是准确可靠的,补偿方法是有效的。