根据2020年发表于癌症领域期刊《临床医师癌症杂志》的最新癌症年报显示,前列腺癌已经成为阻碍男性健康的首要病因,在2020年男性癌症新增病例中占比高达五分之一。机器人介入治疗对于前列腺癌治疗具有创口面积小、目标针对性强、术后恢复快等优势。基于核磁成像引导介入治疗相对于CT,超声图像引导具有空间分辨力高、软组织对比度高的优点。因此基于核磁成像引导的前列腺介入机器人已成为治疗前列腺癌的研究热点。传统的前列腺介入机构的进针采用平行刺入前列腺的方式,无法避开耻骨或血管等障碍,难以对前列腺进行穿刺。本文旨在设计一款可取代传统机器人的水平进针方式,实现从不同的方向不同的角度以不同的姿态介入前列腺的的全方位介入机器人。首先,对核磁兼容前列腺全方位介入机器人的设计需求进行分析,确定机器人在操作空间、驱动、构型等方面的具体要求。在机械结构设计分析中充分利用模块化思想。分别对三自由度定位模块以及进针时的方向角度调节模块进行设计。其中定位模块选择直角坐标形式,方向角度调节机构采用RCM远心点机构设计,有效简化了结构,并节省空间。在进行机器人本体制作时,由于工作环境特殊,其材料选用聚四氟乙烯及非磁性不锈钢,以满足MRI兼容性需求。并应用Solisworks对全方位前列腺介入机器人进行建模。其次,根据三维模型建立前列腺介入机器人的连杆坐标系。进而推导出运动学方程。并在此基础上分别求出机器人运动学的正解和逆解。应用MATLAB软件进行蒙特卡洛法工作空间分析,编写相应程序得到末端执行器点集,并利用内置绘图函数获得直观图像。由仿真结果可知机器人工作空间能够满足前列腺介入手术操作需求。对前列腺介入机器人穿刺运动进行规划,最终使机器人拥有合理的运动轨迹及良好的然后,应用有限元软件对机器人的核心零部件进行分析。通过应力、应变分析,对Z型支架、角度调节机构齿轮与弧形齿条、软轴等机构的强度进行校核。通过仿真分析,得到各机构强度符合手术要求的结果,从而验证设计的合理性。最后,搭建了核磁兼容全方位前列腺介入机器人的实验模型。并对全方位前列腺介入机器人进行装配调试。规划控制系统的功能框图,在所搭建的实验平台上进行全方位机器人的针尖定位精度实验,结果满足要求,并给出进一步提高精度的方法。通过避障实验验证了该机器人可打破传统水平入针的局限,实现以任意的方向和角度对前列腺病灶点进行全方位入针。为满足核磁环境下的驱动兼容性要求,本文采用软轴驱动方式,验证了软轴转速对传动效率的影响,软轴驱动可满足机器人工作过程中的使用要求。实验结果表明,所开发的核磁兼容全方位前列腺介入机器人可满足手术要求,为后续的机器人研究奠定基础。