机器人辅助微创外科手术可以避免手术中因医生生理手颤、疲劳、缺乏深度信息和人脑处理信息速度受限等因素造成病患伤害。作为机器人辅助手术过程中医生和患者之间唯一的媒介,手术机器人为外科医生提供了舒适的操作环境,但同时也增加了操作技术难度。目前为止,手术机器人基本受控于外科医生,其以精准重现动作为工作核心,外科医生对机器人系统的运动控制能力直接关乎患者的生命安全。为了提升手术机器人在使用过程中的人机交互性能,本文的具体研究内容如下:首先,对机器人辅助手术实施过程进行了分析。机器人辅助微创外科手术由手术机器人、外科医生、患者三个本体子系统和“人机交互”、“器械-组织交互”两个交互子系统共同完成。外科医生可被视为处理信息的指令中枢,手术机器人系统是重现外科医生手/腕部动作的中间环节,患者则是操作的被动接受者。手术机器人的自身性能和外科医生对其的运动控制共同作用于患者病灶处,形成手术创口。在此基础上,描述了手术机器人的自身性能指标和安全运行策略。其次,基于肌电信号对手术机器人人机交互的舒适性进行了研究。通过模拟传统腹腔镜手术和机器人辅助手术中的腔内缝合打结任务,以操作过程中肌电信号的平均整流值和平均功率频率作为评价指标,对比分析了外科医生在两种操作方式下上肢肌肉的活跃情况和疲劳状态。为手术机器人人机交互的舒适性提供了客观评价依据。最后,以手术机器人系统末端的运动特征为指标构建了外科医生操作技能评价体系。提取外科医生操作过程中手术机器人系统末端的运动特征指标,然后使用熵值法确定指标的权重,结合灰色关联分析得到外科医生运动控制技能的评价结果。依托实验室研发的Micro Hand S手术机器人设计了环转移和缝合打结任务,证实了评价结果与专家打分具有高度相关性,验证了评价体系的有效性。