题目：CT导航微创外科混联机器人系统的设计与研究

随着医学成像技术、图像处理技术以及机器人技术的高速发展，机器人开始应用于微创外科领域并成为研究热点。本文研究CT导航微创外科系统中的机器人技术，通过开发具有手术定位功能的胸腹外科机器人系统，改进我国CT导航胸腹外科手术方式，提高手术效率和精度。 全文针对一种新型“5R+4P”冗余度混联机器人，首先运用传统的“D-H”法，分别建立了混联机器人的串联部分和末端定向平台的运动学模型，并完成了正反运动学的解算。然后，基于指数积公式，利用反变换法和逆矩阵的特性，得出了单约束条件下此种混联机器人正反运动学的解析解，并通过正反解的互推，验证了其正确性。研究结果为将来的全主动关节形式下，机器人的位置控制提供了必要的理论前提和基础。 此基础上，基于服务球的数值方法，分析并比较3R、4R和5R串联结构的灵活性，并对末端定向平台的灵活性进行了描述。为微创外科机器人拓扑结构的优化和手术任务规划提供了便利。 同时，针对CT导航微创外科手术的操作特点和任务要求，完成了机器人本体和控制系统的设计。主要工作集中在末端定向平台的设计、加工与制造，以及基于计算机和PMAC运动控制卡的末端定向平台控制系统的设计与实现。 最后，进行了混联机器人样机的整体调试与模拟实验，并在煤炭总医院获得成功的临床动物实验。