微创手术的发展对手术机器人提出更高的要求,连续体机器人具有对复杂环境独特的适应能力,已经成功应用于各种微创手术中。连续体机器人带来显著灵活性的同时也带来了控制困难、难以预测位置的问题,目前国内外学者对连续体机器人的建模也取得了一定的成果,但针对丝驱动连续体的大挠度变形的研究还不能满足精准控制的需求。本文针对丝驱动连续体的复杂受力环境,以Cosserat介质杆理论为研究基础,系统阐述丝驱动连续体的几何变形、力学性质及本构方程,并成功完成非恒曲率模型的验证。最后提出一种非接触式的连续体运动精度检测方法,并进行误差分析。本文的具体内容如下:首先,根据连续体机器人作为一种非线性的多输入、多输出的系统存在大挠度变形特点,确定了非恒曲的建模方向。基于Cosserat介质杆理论,详细阐述了丝驱动连续体的受力体系,完成从丝的运动学、力学到连续体变形的映射关系。该方案不仅可以模拟细长连续体的非线性变形,还可以对丝驱动带来的摩擦力进行估计,为连续体的位置预测提供丰富的理论基础。其次,针对三维非线性数学模型的求解问题设计一种寻根算法,并进行一对丝驱动时的二维简化,并进行简单弹性骨架受力的模型精度估计。随后设计一种单骨架式连续体结构,作为验证非恒曲率模型的实验对象,完成驱动丝受力实验和连续体尾端受力的实验验证,证明模型的准确性。最后,在对连续体的数学模型分析的基础上,提出一种对连续体运动精度的非接触式检测方法,采用透镜成像原理和图像处理,开展了连续体运动精度测定实验,并进行实验误差分析。