本文以图像融合的近距离放疗手术机器人系统为研究对象,致力于开发一套应用于前列腺癌近距离放疗的手术机器人系统,研究内容包括机器人本体建模分析与试制、控制系统设计与搭建、机器人系统精度测试等。本文的主要研究内容与成果分为以下几个方面:首先,进行机器人结构设计与建模。从前列腺癌近距离放疗手术的需求出发,提出手术机器人系统的概念。机器人为串联式紧凑构型,共8自由度,由移动端、支架层、姿态调节层、探头微调层和模板精调层共5个模块构成。分别完成每个模块的分析与建模,从而完成手术机器人本体的三维建模。然后,利用运动学与静力学校验机器人,完成样机的试制。利用D-H矩阵法建立机器人的运动学方程,求解出运动学正逆解,完成机器人工作空间的验证。利用有限元分析软件对不同位姿下的关键零部件进行静力学分析,保证机器人的强度。进行机器人材料选择,完成手术机器人样机的制造。其次,设计制作控制系统。通过分析比较PLC与嵌入式控制器的优缺点,选用基于ARM的嵌入式微控制器为控制核心。完成电机的选型计算、空间布局等硬件设计,编写逻辑控制算法与控制界面等软件设计,实现控制系统的搭建工作。最后,围绕机器人系统设计精度分析实验,实验数据显示,手术机器人的平均误差在±1mm、±0.08°范围内,误差补偿后的电磁定位仪子系统平均误差在0.5mm内,验证了系统的设计可行性与工作能力。