本文旨在开发CT(Computed Tomography)图像导航下的肺部介入手术执行装置,分析了CT腔内空间尺寸、成像兼容等方面的限制,依据现阶段实际手术流程,对执行装置进行了结构设计、结构分析及硬件控制系统搭建等工作,主要工作及研究成果如下:首先,进行了设计需求分析,选用套索丝传动的方式使执行装置的结构紧凑且驱动兼容,采用聚甲醛、碳纤维等材料作为部分零件的本体材料。运用模块化的设计思想,针对相应功能需求进行模块化设计,完成自动粒子植入装置、活检装置、位置调整模块和自动转运床板的设计。通过模块组合,完成肺部活检机器人的设计,并完成样机的加工及套索丝传动系统的布置;然后,基于螺旋理论,对活检机器人进行了运动学建模,推导机器人的正解、逆解及工作空间。对机器人进行雅可比分析,通过分模块的运动轨迹调整,解决奇异构型下的多解问题。依据机器人的实际工作情况,结构误差和驱动误差是影响精度的主要原因,并将两种误差源视为螺旋运动,建立机器人的误差模型,仿真结果显示误差模型有助于提高机器人的定位精度;最后,对比电子电路控制系统、单片机控制系统和PLC(Programmable Logic Controller)控制系统优缺点,搭建基于单片机的步进电机、伺服电机硬件控制系统,实现整个系统的小型化、易调整的目标。利用丝传动实验平台证明单自由度套索丝系统的传动误差低于0.55mm;利用激光跟踪仪对整个机器人系统进行精度进行测试,针尖点的平均定位误差为1.254mm,达到替代手动手术的精度要求。