人工耳蜗预弯电极植入是目前治疗听力障碍最成功的医疗手段,但由于耳蜗结构复杂,预弯电极结构脆弱,植入过程中易造成电极损坏与耳蜗损伤。机器人植入人工耳蜗预弯电极具有精度高、稳定性高等优点。本文针对预弯电极的特点及机器人植入过程要求分析,建立了预弯电极多刚体模型,规划了预弯电极植入初始路径,并基于和声搜索算法进行路径优化,最后通过仿真和实验验证了预弯电极植入路径的可行性,为机器人植入预弯电极术前路径规划提供参考。首先,对预弯电极形状进行分析,通过实验获得预弯电极形状变化特性,并依据其特性将其分解为多段刚体进行建模。设计了一种傅里叶级数补偿拟合算法,对关节角度变化增量进行傅里叶级数补偿拟合,建立预弯电极平面多刚体仿真模型。仿真结果表明该方法既保证了预弯电极模型初始状态与实际一致,又能准确反映电极变化趋势。其次,建立人体耳蜗平面模型;根据实际植入过程,分析预弯电极植入特点,建立评价指标,设计预弯电极初始术前植入路径方案;通过和声搜索算法对预弯电极植入尖端路径点、机器人姿态和导丝抽出状态进行整体优化,得到最优术前植入路径。然后,根据两种植入算法搭建仿真环境,设计了圆窗植入及开窗植入仿真实验。对比仿真结果可知,基于和声搜索算法的预弯电极开窗植入路径效果最好,植入深度达到14.9 mm,预弯电极与耳蜗接触弧长相比于圆窗植入峰值减少29.27%,相比于初始路径减少31.69%,最终植入状态基本契合人体耳蜗形状,达到了最优植入深度及最少接触弧长的预期植入要求。最后,基于ABB机器人、预弯电极夹持器、CCD相机和PC机搭建测试系统,对仿真所得机器人术前规划植入路径进行实验验证。结果表明,基于和声搜索法的预弯电极开窗植入路径规划能够很好的降低预弯电极植入过程中与耳蜗壁接触几率,达到植入深度要求,使预弯电极最终状态基本契合耳蜗形状。