介入式手术借助于导管进入人体血管病变部位进行微创治疗。传统的导管插管过程存在不易导向,操作技术要求太高,错误和重复操作会进一步损伤血管等缺点。本文利用形状记忆合金(Shape Memory Alloy, SMA)的形状记忆效应,研制了一种可以在人体血管中主动导向的装置(主动导管)。主动导管由位于中心的偏置弹簧以及均布在导管截面方向上的三个SMA驱动器组成。为了实现较大弯曲角度而不过多增加整体外径,采用多个弯曲单元串联的形式。圆周方向上任意角度的弯曲和偏转都可以通过相邻的两个SMA驱动器配合完成。仅仅依靠偏置弹簧,主动导管存在无法完全恢复到直线状态而且恢复速度较慢的问题,可以通过反方向上的弯曲动作来改善。基于大挠度理论对主动导管做了力学和运动学分析,相应获得了预期姿态下各个SMA驱动器上的输出力和输出位移,以及精确的关节中心位置坐标和导管轴线挠度曲线的具体形式。与相关研究中采用的将挠度曲线假设为圆弧的方法进行了对比,通过有限元方法和实验进行了验证,结果表明,基于大挠度理论的研究方法更为合理有效,并且这种方法还可以为SMA驱动器的设计提供初始参数。SMA驱动器温度与输出力、输出位移之间的关系由SMA本构关系决定。本文在研究本构关系的基础上,使用脉冲电流对SMA驱动器进行控制,相应得到了主动加热速度,被动恢复时间以及保温所需电流。根据电阻随温度的变化趋势引入反馈,将SMA的加热过程划分为四个阶段,分别采用不同的占空比,提高了响应速度,增强了SMA驱动器在相变温度区间的可控性,避免了SMA驱动器因过热造成形状记忆效应的退化。文中还对SMA驱动器做了相关性能测试实验,并使用所研制的主动导管在人体血管模型中完成了插管操作。本文完善了主动导管的设计理论,为主动导管在人体血管中的控制与准确定位提供了有利参考。