题目：形状记忆合金驱动的腹腔镜外科机器人的系统设计与研究

随着微创手术和外科机器人技术的不断发展以及单孔腹腔镜手术的普及，新型腹腔镜外科机器人的研究逐渐成为了新的热点，对机器人系统的整机体积、成本以及适应性提出了新的要求。现有的外科机器人系统还存在着整机体积庞大、占用手术空间多、设备成本居高不下、有限空间内的灵活性不足等问题，其中与之相关的新型驱动器与机构的设计与研发成为重点和难点。

本文源于国家自然科学基金资助项目“形状记忆合金驱动的微创手术腕式末端执行器研究”，开展了基于形状记忆合金（SMA）驱动的微创手术执行器的理论和方法的研究。在分析腹腔镜外科机器人末端执行器和智能驱动系统相关技术的基础上，利用SMA驱动、传感、执行为一体的特征，提出了一种新型驱动器的设计思路和总体构架。设计了机器人整体系统，重点研究执行器机构设计；搭建了SMA性能测试平台与腹腔镜手术机器人实验样机，验证了SMA相关性能及关键参数，为基于SMA驱动器的设计提供了理论数据支持。在此之后，本文介绍了系统的控制思路、原理和实际控制方案的设计与实施。通过建立控制模型，并搭建相应的硬件环境，实现了由主手操作腕式末端执行器运动的控制流程。

本文重点阐述了腹腔镜外科机器人系统中的核心部件——腕式末端执行器的机构设计。通过分析现有医疗机器人的执行器构型，引出本文的腕式机构与末端执行机构的设计与优化。通过对机构的力学分析、强度评估和工作空间分析，优化了机构参数；根据运动学分析得到了姿态控制转换矩阵。对系统散热性能进行了理想状态下的初步仿真。

基于上述的研究成果，本文以单孔腹腔镜手术为应用背景，通过进行体外模拟实验，验证了本文设计的机器人运动精度、响应频率和最大稳定力学输出等关键性能；最终通过临床动物实验，验证了该手术系统整体方案的可行性和有效性。