● 摘要
远程医疗机器人技术近年来已经成为了国际上机器人领域的学术研究热点，对它的研究不仅能够有效的促进机器人技术的发展和应用，而且更能够促进传统医学的革新。远程医疗手术机器人技术的核心之一就是具有远程操作功能的主操作手，它能向操作者提供力觉临场感，实现对远端机器人的有效控制，其性能的好坏直接影响着遥操作系统的可靠性和执行性能以及对各种手术操作的实用性。所以用于遥操作的主手的深入研究也一定会有效地提高遥操作系统性能。本文从骨科手术实际需求出发，提出了一种崭新的利用机械传动和液压传动混合的带力反馈的面向骨科手术机器人的主操作手，并对组成该系统的各个部分进行了详细阐述，实现了力觉主操作手在线控制从机器人的功能，并通过实验验证了系统的可行性，并测试了该主操作手的性能。
首先，本文对骨科手术中医生的手术动作和流程进行分析，提出了主操作手的具体功能需求；在此基础上，对主操作手系统结构展开研究，设计了主操作手系统的总体结构。
其次，根据系统的结构和功能要求，对主操作手进行了机械平台和传动系统的设计；在此基础上，继而设计了控制系统硬件的总体框架，对包括运动控制卡、采集卡、液压力传感器在内的系统关键部件进行了计算选型，并且对上位机软件进行了需求分析和界面设计，并进行了代码补充说明，最终完成了系统的详细设计。
再次，本文结合传统和现代的控制理论，对各种力反馈控制方法进行了对比分析，并选择了一种模糊PID控制方法作为研究对象，进行了MATLAB建模和仿真分析，从理论上验证了该方法的可行性。
最后，本文根据主手系统要求，分别完成了传感器性能实验、传动系统性能实验、主从系统力反馈功能实现的单轴和系统总体实验，用实验验证了该力觉主操作手的可行性。