随着现代医学的发展,人们就医过程中越来越多的接受血常规等需要静脉采血流程的检查,用来观察血液中组分和敏感指标含量并作为医生实施诊断的依据。目前临床上大多依靠护士进行手动采血操作。医护人员虽然经过了专业培训,但面对不同患者（尤其老人、幼儿）时仍然具有较高的失败率。随着计算机视觉、机器人技术等领域的进步,开发自动静脉采血设备的技术条件逐渐成熟。本文针对肘窝静脉穿刺采血机器人展开了深入研究,主要包括以下内容:首先,通过广泛的文献阅读和资料查找,了解医护人员静脉采血的过程,结合人体的静脉特征,设计了机器人肘窝静脉穿刺采血流程。按照功能模块划分,完成了硬件系统设计,以及传感器、执行机构等部件选型,并设计了基于CANopen的通信架构。在搭建起的硬件系统和通信架构基础上,完成机器人的软件系统设计。基于近红外相机和激光测距传感器,利用图像处理算法,完成手臂肘窝静脉网络的识别与定位;根据设计的机器人自主静脉采血流程,在QT环境下完成人机交互界面设计;在嵌入式实时操作系统ucos-Ⅱ的框架下,设计了基于单片机架构的软件系统,完成系统底层的任务划分与调度,链接外设与上位机,完成传感器的信息处理,实现各关节驱动器的控制。完成肘窝静脉穿刺采血机器人本体设计控制系统设计。在机器人系统正逆运动学分析基础上,设计了双闭环控制系统。其中,控制器内环采用自抗扰控制（Active Disturbance Rejection Control,ADRC）,将运动系统等效为积分串联型,并对广义扰动进行估计与补偿。外环采用基于力的导纳控制,根据力传感器信息计算出位置偏移量,用来降低机械臂与环境的刚性,减少意外碰撞等情况造成的伤害,确保操作人员和被试对象的安全。最后,完成了静脉采血机器人系统综合实验,包括机器人的重复定位精度和绝对定位精度的测量和计算;完成基于电阻抗的末端传感结构设计并进行生物组织模拟穿刺实验,验证了基于电阻抗反馈识别生物组织和辅助静脉穿刺的可行性;同时完成了基于力反馈的兔耳缘静脉穿刺实验,验证整个肘窝静脉穿刺采血系统的可行性。