腹腔镜手术机器人由于创伤小、恢复快、操作灵活等特点,广泛受到医生和患者的欢迎,成为机器人领域的研究热点。本文围绕腹腔镜手术机器人主从力反馈控制相关问题,对主操作手动力学、主从运动控制、力反馈及限位力控制等方面进行相关研究。首先,使用拉格朗日法建立主操作手动力学模型并仿真验证。以傅里叶级数作为主操作手激励轨迹,并改进遗传算法对其进行优化。然后基于动力学参数辨识的方法,使用改进遗传算法对主操作手动力学参数的设计值进行修正,得到更加接近实际值的动力学参数。之后使用修正后的动力学参数补偿主操作手的附加力,提高主操作手性能,为后续研究打下基础。其次,对主从运动控制进行研究。根据主操作手和从端持械臂的运动学分析建立主从映射模型。提出了基于从端力信号的变导纳控制策略,并设计了模糊控制规则,当从端接触力过大且与运动方向相反时,对输入到从端的位移增量进行导纳控制,使其产生一定的偏差以减小手术器械的实际位移增量,改善了从端接触力持续增大的现象,提高了手术安全性。再次,对主操作手力反馈及从端限位力控制进行研究。建立主操作手力反馈模型并仿真验证。针对力反馈模型在实际应用中的效果,分析力反馈误差产生的原因,并采用广义回归神经网络的方法对力反馈误差进行补偿,有效提高了主操作手力反馈精度。然后设计从端限位力算法,有效避免了持械臂关节运动到边界使主从连接断开的情况发生。最后,对研究内容进行实验验证。开展了主操作手性能实验,验证了附加力补偿算法的正确性。进行了主从运动控制实验,通过主从位移增量对比验证了变导纳控制算法的合理性。开展了力反馈控制实验,验证了广义回归神经网络误差补偿的有效性,并通过主从力反馈实验验证了系统有较高的力反馈精度。进行了模拟肿瘤触诊实验,通过对比三组实验从端接触力的峰值,验证了主从状态下力反馈和导纳控制的有效性。开展了从端限位力实验,通过模拟缝合实验验证了限位力算法的有效性。