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基于人机工程学中触觉和力反馈的相关知识,针对显微外科机器人中带力反馈的主操作手进行了设计、分析和研究。根据不同RAMS系统的设计要求,确定相应的主操作手形式,包括笛卡儿坐标式RAMS主操作手和关节式RAMS主操作手PHANToM,并进行运动学分析,得出运动学正解和雅可比矩阵。建立了笛卡儿坐标式RAMS主操作手的虚拟样机模型,同时进行了动力学仿真分析和结构优化。对笛卡儿坐标式RAMS主操作手的具体结构进行了详细的阐述,并对关节式RAMS主操作手PHANToM进行了简单的结构介绍。在笛卡儿坐标式RAMS主操作手实物模型的基础上,进行相关实验,并采用人机工程学的相关理论作为标准评价,验证方案的合理性。 对人机工程学中操作特性和力反馈特性进行分析和研究,包括人体触觉、人手操作、人体关于力和运动的控制等,阐述了机器人主操作手的四种主要结构形式,提出了主操作手的一般设计流程。根据RAMS系统的要求和功能,决定系统采用的主操作手,包括笛卡儿坐标式RAMS主操作手和关节式RAMS主操作手PHANToM。阐述了以旋量理论为基础的医疗机器人主操作手运动学基本理论,运用该理论对两种显微外科手术机器人的主操作手,笛卡儿坐标式RAMS主操作手和PHANToM Desktop,进行相关运动学分析,建立了运动学正解方程和雅可比矩阵根据设计需要,确定笛卡儿坐标式RAMS主操作手的基本结构和原理。以此机构为基础,通过仿真软件ADAMS,建立了虚拟样机模型,并进行动力学仿真和结构优化。在优化模型的基础上,设计出笛卡儿坐标式RAMS主操作手的具体结构。对关节式RAMS主操作手,美国Sensable公司的三维力反馈主操作手PHANToM Desktop的结构,进行了简单的介绍。针对笛卡儿坐标式RAMS主操作手,进行测试实验。这包括直线副运动实验、竖直方向重力平衡实验、力反馈相关实验等。将实验数据和仿真数据进行比较,并以人机工程学的相关数据作为衡量标准进行验证。