近年来,各种医疗器械得到了飞速发展,康复机器人,手术辅助机器人,接骨机器人等相继出现。而随着人们生活水平的提高,以及对机器人的深入了解,人们也愿意使用机器人来为自己服务。比如买个扫地机器人来当家庭保姆,去医院找个接骨机器人为自己接骨,甚至可能让机器人为自己做手术,因为在有的时候,机器人可能比人做得更好。本课题中的胸外科手术主要是针对肺癌、食管癌等肿瘤开展治疗。据不完全统计,目前全球每年大约有120万人被诊断患有肺癌,而我国每年则高达21万人,与此同时我国也是世界上食管癌高发地区之一。传统手术中,医生需要多名助手撑开切口、拨开内部脏器,一般的胸外科手术时间较长,所以手术人员极易疲劳,从而造成切口撑开不到位,不能很好隔离内部脏器与病灶,影响了医生的手术视野和操作。而本文的机械臂就是为解决这一问题而开发研制的。本文的主要研究内容有:分析了机械臂的工作空间及自由度,确定了传动方案,对机械臂的机械结构进行了优化设计,包括各转动关节以及连接部件,并参考第一代机械臂,避免第一代机械臂中的一些问题。为了提高机械臂的安全性以及操作的舒适性,还为本机械臂设计了两套自平衡系统;在第四章里,为机械臂设计了控制系统,包括控制方案的选择以及软、硬件的设计;硬件设计包括电流监测模块、制动器驱动模块以及电源模块;系统的控制软件,直接采用copley驱动器自带的图形化控制程序,为了提高控制系统的稳定性以及快速响应性,并对系统采用了简单可靠的P/PI控制;最后,对样机进行了简单的测试试验,包括实际工作空间以及末端关节实际受力大小的测试,从而验证样机是否达到预期设计要求,并通过测试试验分析样机存在的一些问题,从而为下一机械臂的设计做好准备。