视网膜静脉阻塞是常见的视网膜血管疾病之一,导致视力严重下降甚至失明,临床上针对该疾病尚无有效的治疗方法。近年来,一种创新型的手术术式视网膜静脉注射即直接将溶栓药物注射到阻塞的视网膜静脉中溶解血栓,为患者带来了新的曙光。由于视网膜的规模和脆弱性,以及医生有限的定位精度和力感知,视网膜静脉手术注射仍然是一个具有挑战和风险的过程。手术机器人定位精度高、稳定性好,为视网膜静脉注射手术的实现提供了良好的解决方案。本研究从视网膜静脉注射手术出发,本文研究了一款用于视网膜静脉注射的注药器械,可以实现视网膜静脉穿刺,自动注射溶栓药物。且具备力感知功能,实时感知器械与视网膜组织的接触力。并配合双臂机械人进行离体动物实验验证了注药器械可行性。首先进行了高精度注药器械的研究,为视网膜静脉注射手术实现奠定基础。介绍了眼科显微手术机器人系统,确定了用于视网膜静脉注射的注药器械精度、运动空间、自由度和功能。研究了一款配合双臂机器人使用的视网膜静脉注药器械,注药器械由高精度驱动机构和双刚度级联结构的微针组成。驱动机构实现了微针旋转定位、直线进给和自动注射的功能。针对临床场景下目标血管直径通常小于200μm,微针末端外径80μm。注药器械封装完整,外部零件均易消毒,微针更换便捷,符合医生的操作习惯。其次搭建了三维微力感知系统,为视网膜静脉注射手术操作保驾护航。依据光纤布拉格光栅传感器原理,将3根光纤布拉格光栅传感器集成到微针上,实现了高精度的接触力感知。集成标定平台,采用直接标定法对横向力进行标定,采用间接标定法对轴向力进行标定。三个方向力的测量值与实际值的RMS误差分别为0.24 m N、0.18 m N和1.71 m N。二维力和三维力测量值与实际值的RMS误差分别为0.3 m N和1.73 m N。最后,通过离体动物实验,验证了注药器械视网膜静脉注射手术的可行性。规划视网膜静脉注射手术流程,配合双臂机器人对离体猪眼球视网膜静脉和十二天的鸡胚胎血管进行注射实验。结果表明,该注药器械可以成功检测到穿刺现象,并将t-PA溶液注射血管中。实验过程中,可以实时感知器械与组织的三维接触力。15组离体猪眼球视网膜静脉穿刺力的平均值为9.98 m N。17组鸡胚胎血管穿刺力的平均值为12.05 m N。通过本课题的研究,注药器械配合双臂机器人实现了机器人辅助视网膜静脉注射操作。注药器械的高精度驱动机构和双刚度级联结构微针,实现视网膜静脉注射功能。三维微力感知系统实时感知器械与组织的接触力,保障手术安全操作。离体动物实验为下一步活体动物试验和临床手术奠定基础。