脑微创手术是现代脑外科手术的最新前沿技术之一。相比传统的脑外科手术,脑微创手术过程更加直观、操作更加安全方便、精度更高、手术给患者带来的创伤和痛苦更小。本文涉及的五自由度框架式手术系统就是一种为实施脑微创手术而研制的低成本、高精度的新型手术机器人系统。本文主要研究该系统的五自由度手术框架的手术执行精度。文中首先简要地介绍了手术系统的结构组成、功能特点,以及手术的实现过程。指出在由病灶图像识别系统、配准系统、五自由度手术框架等几个主要部分构成的立体定向手术系统中,每个部分在实现各自功能中的误差对手术框架末端的执行精度都会有一定的影响,并重点对五自由度手术框架的每个自由度的误差源作了详细地分析,为单个自由度的误差标定以及误差模型的建立提供了基础。其次,详细地介绍了五自由度手术框架中各个自由度的标定方法并且得出相应的测试结果,并根据测试结果估算手术框架的综合误差。在分析五自由度手术框架的结构特点的基础上,建立了五自由度手术框架坐标系并提出了基于D-H模型的五自由度手术框架运动学模型。文中还介绍了一种为了建立五自由度手术框架的误差模型而研制的误差标定模板。分别用三坐标测量机和五自由度手术框架本身去测量误差标定模板上特定两点之间的距离,然后用两次测量的差值去建立五自由度手术框架的误差模型,最后获得机构的运动学参数误差。最后,本文还详细地介绍了一种测量五自由度手术框架末端误差测量仪的设计方案和标定方法。并用所研制的该仪器,对五自由度手术框架误差补偿前后的末端精度和对所建误差模型进行了评价。