微创外科手术是一种创伤小,疼痛小,恢复快的手术方法。与传统的外科手术相比,微创手术越来越得到病人和医护人员的青睐。近年来,同心管机器人作为一种新型的微创手术机器人逐渐引起了国内外研究人员的注意。这种尺寸小、弯曲灵活的新型柔性机器人可以通过鼻腔、口腔等人体自然腔道进行手术,从而实现手术的微创化。现如今,绝大多数的同心管机器人实验样机都是单臂的,单臂同心管机器人可以实现施药、监测等简单的手术操作。但是要实现活检取样、切除、缝合等相对复杂的手术操作,就需要双臂或者多臂的结构。本文设计了一套三臂同心管机器人系统,其中一个四自由度视觉臂,为手术操作提供直观的手术图像;另外两个是六自由度操作臂,在管末端加上专用的剪刀、镊子或者烧灼装置,实现不同的手术操作。本文在三臂同心管机器人系统设计的基础上,对其正逆运动学、路径规划和遥操作等内容进行了相关研究。正逆运动学是任何一个机器人实现运动控制的关键和前提,本文在现有的正逆运动学分析方法基础上,设计了一种基于数据采样的简单有效的逆运动学求解方法。外科医生实施手术的理想操作流程是同心管机器人相对手术病灶点的位置确定后,机器人的操作臂能够在安全区域内自动导航到达指定区域,然后通过遥操作技术控制机器人进行手术操作。基于此,本文对经典的RRT算法进行了改进,实现了多臂同心管机器人的路径规划。为了验证机器人系统和遥操作算法的可行性,本文在实验样机的两个操作臂末端分别加上专用镊子和剪刀,通过键盘控制及遥操作算法进行了经鼻腔的人体头骨模型内组织取样的手术实验。本文设计的多臂同心管机器人系统以及提出的相关理论方法,都进行了相应的实验验证。各项实验的成功实施证明了该系统及相关理论方法的可行性及有效性。