微创外科手术机器人可以克服传统手术存在的不足之处,有效拓展医生手术操作的能力。本文针对腹腔镜手术机器人系统设计中的工作性能评价关键问题开展研究,主要创造性成果如下:为满足机器人辅助微创手术安全操作的要求,提出了基于工作空间、碰撞干涉、灵活性、关节运动优化及手眼协调性的机器人操作性能综合评价指标,并建立了基于多目标优化的术前规划模型。通过采用多目标粒子群优化算法对该问题进行求解,实现了对机器人术中操作安全性的优化。实验结果表明,本文所提出的术前规划方案相较于仅靠临床经验给出的方案更为合理,从而对机器人辅助微创手术中手术切口及机械臂摆位的选择具有较好的指导性作用。结合主从操作模式特点,针对所研制的“Micro Hand S”机器人系统进行了控制策略分析,解决了主从控制过程中运动一致性问题、主从二次映射问题及运动比例缩放问题。提出了一种机器人辅助微创手术操作评价方法。该方法通过从机器人系统执行机构末端输出运动,提取运动特征指标构造评价模型。实验结果表明,采用该评价模型可有效识别不同经验水平的操作人员间存在的动作技巧显著差异,对机器人辅助微创外科技术培训及操作技能评价具有指导意义。针对微创手术机器人术中的运动约束,提出了一种基于虚拟夹具的机器人执行机构运动约束方法。该方法对手术器械更换过程中末端姿态复位及器械整体进出体腔的过程进行了运动约束,有效解决了器械更换对组织可能产生的伤害。通过对主从操作过程中机器人执行机构空间运动约束进行研究,解决了机械臂或手术工具间的碰撞干涉以及手术器械末端脱离可视区域的问题,并通过实验验证了方法的有效性。该方法可主动防止机器人辅助微创手术中因机器人系统运动规划失误或是人手误操作所造成的手术二次伤害。在上述研究基础上,本文针对“Micro Hand S”微创手术机器人系统运动性能进行了优化设计与实验研究,开展了RCM（Remote Center of Motion）定位安全机制响应、操作牵引力、主从控制等性能与功能的测试与验证。最后通过多例动物实验验证了机器人系统具有良好的手术操作能力,为进一步进行临床应用奠定基础。