近几年微创手术迅速发展得到医学界的认可,它具有创伤面积小、效率高、易修复和无痛苦等优点。但是传统意义上的微创手术存在很大的弊端,难操作、局限大等因素让其得不到充分发展。微创手术操作容易使医生在视觉上产生疲劳,导致误操作。刚性结构设计的操纵臂末端闭合与张开有明显的延迟现象,容易对其他操作产生干扰。因此,单孔腹腔镜手术机器人系统设计具有重大意义。本论文主要对主从式结构的单孔腔镜手术机器人系统进行设计,主要包括主从操作手运动学分析、主从控制系统设计和滤波防抖算法测试。从手机械臂设计分为4自由度固定辅助结构和6自由度末端执行结构,可灵活地调节执行机构的姿态变换。通讯协议采用EtherCAT通讯方式,利用FPGA和ARM系统的联合实现主手与从手协调运筹。采用改进D-H法对夹持机械臂建立运动学,对其工作运动范围空间进行云图分析,确保在狭小的腹腔环境内安全操作,实现末端夹持结构的剪切、缝合与辅助操作。通过从手机械臂的逆运动学分析,确定被动关节的最优变换姿态角,并利用MATLAB实现逆运动的仿真和笛卡尔空间内直线与曲线的路径规划。本论文对手术机器人的主从控制系统进行设计,并通过对主从操作手的运动分析,建立合适的主从映射。利用二次映射的方法实现主从手与内窥镜之间三维映射。通过调节比例增量增强主从协调性,并通过仿真实验得到主从手吻合结果。分别利用平均滤波法、最小二乘法和傅里叶拟合算法对主手抖动进行滤波测试比较,验证了傅里叶拟合算法对实时抖动信号具有有效性。