微创手术具有创伤小、伤口愈合时间短、术后恢复快、医疗成本低、病人住院时间明显缩短等优点,而将机器人技术应用到微创手术当中可有效提高微创手术质量,降低医生劳动强度,被医师逐渐接受。微创手术机器人技术已成为医疗机器人领域的研究热点。本文针对国家“863”计划资助项目“腹腔微创手术机器人系统研究”,对微创手术机器人系统手术器械的机械结构进行了研究。手术器械是腹腔微创手术机器人系统的重要组成部分,能完成对病变组织的夹持、牵引、剪切等手术动作。手术器械种类很多,本文针对持针钳进行了研究和设计。对腹腔微创手术的手术过程和手术器械操作力的分析,确定了从操作手的总体设计方案,并给出手术器械的设计要求;在此基础上,引出手术器械的构型问题,本文将手术器械分为末端执行器,传动箱和底座三个模块,并对这三个模块分别进行了构型的选择,最终得出手术器械的总体构型。对手术器械的具体结构进行了详细设计,得出具有操作杆自转,腕部旋转,手指的开合和俯仰共四个自由度的手术器械;并各个模块进行详细设计;针对腕部旋转对手指产生的耦合运动,本文提出采用行星齿轮传动结构进行补偿,并对钢丝绳传动的具体实现方式进行详细阐述;对钢丝绳受力进行分析和选型;根据所选电机的参数进行齿轮传动的设计。建立手术器械的虚拟样机模型,利用ADAMS软件对手术器械进行仿真分析。从运动学角度出发,进行正运动学仿真,验证手术器械传动原理的正确性和合理性,再进行逆运动学仿真,求出各关节的速度曲线和行程范围;从动力学角度出发,求出各个驱动电机减速器输出轴的转矩曲线和功率曲线,并以此为据,完成驱动电机的选择。进行微创手术机器人手术器械的实验研究和性能测试。分别进行操作杆自转、腕部旋转、左指开合、右指开合四个自由度的运动,并采用主操作手控制手术器械,实现了主从控制。