机器人辅助微创手术是未来医疗领域的一个必然趋势,其中,腹腔手术机器人具有可靠性高、手术创面小等优点,其应用范围广泛、前景大好。但本文调研显示操作腹腔手术机器人主手时医生上肢肌肉的紧张程度较高,易带来疲劳伤害,对手术造成不利影响。故本文基于表面肌电信号(EMG)研究肌肉疲劳,重点关注手术中医生的主观不适感,构建肌肉疲劳与主观疲劳的关联度模型,根据计算结果对腹腔手术机器人的主手台进行改进设计,对降低医生主手操作时的疲劳程度方面有较高的参考价值,具有重要的实际应用意义。本文利用手术机器人通用型Phantom主手设计能反映医生手术操作的虚拟套环实验,基于表面肌电信号采集三角肌、肱二头肌、肱桡肌的MPF、MF、ZRC等肌电指标,采用MPF波动曲线的一阶拟合斜率p作为主要肌肉疲劳特性参数。结合主观疲劳RPE值针对测量肌肉及其交互作用设计正交试验模型,由Matlab编程,对模型结果进行离差计算及F检验最终得到关联度R值。由主手操作中差异肌肉疲劳与主观疲劳关联度的计算结果可知,实验时受试者的主观疲劳主要是由于三角肌的疲劳引起的(R=2.997,合并误差后R=2.654≥1),即三角肌的疲劳相比其他用力肌肉更加能引起医生操作时的主观不适感。进而,基于EMG的疲劳关联研究作为切入点,结合疲劳产生肌理及工效学危害因素,对负荷大、易带来主观疲劳感的三角肌部位重点进行主手台防护设计。针对三角肌的疲劳改善问题,从人机工学、生物医学角度出发,进行垫板配件的功能概念分析、零件绘制及相关机械尺寸的确定,利用SOLIDWORKS构建3D模型,制作仿真动画。最终本文设计的垫板具有一定的合理性,并利用验证实验证明了研究设计方案的可行性及有效性。结果显示:垫板支撑角度的调节对差异肌肉疲劳均有不同程度的影响,其中三角肌最为显著(F=5.963,P<0.001)。并且,垫板与水平主手台夹角为30°时,三角肌疲劳改善效果最好。依据本文研究结果设计的优化主手台垫板配件,可使医生在使用腹腔手术机器人的过程中减少三角肌疲劳及其带来的主观疲劳感,得到更加舒适的操作体验。本文疲劳研究的内容可为今后肌电信号采集及疲劳关联度分析构建的可行性、有效性提供依据,为医疗机器人领域疲劳相关的研究提供探索方向。