近些年来，由于具备诸多传统刚性机器人所不具有的能力，例如与环境接触的安全性、有限制复杂空间的操作性以及对复杂结构物体的抓取能力等，柔性连续体机器人得到了广泛的关注以及研究发展。在柔性连续体机器人类型中，一种基于超弹性镍钛合金的结构骨型连续体机器人在设计的紧凑性、操作的灵活性以及安全性等方便表现出了巨大的潜在优势，且多被应用于医疗手术机器人领域的研发。然而，缺乏足够的结构刚度很大程度上限定了此类结构骨型连续体结构应用范围。此论文提出了一种改进后的多结构骨型连续体结构以及其多种衍生结构，目的在于提高其机构刚度以保证此类结构在一定外界负载条件下，其结构变形始终符合常曲率圆弧假设，从而实现此类机械臂在常曲率圆弧假设模型下的实时控制。椭圆积分模型、Cosserat rods理论等更加先进的弹性力学模型可更加准确的预测连续体结构在外力下的变形情况，然而实现柔性操作臂实时的准确的外力感知在大多数情况下很难实现。目前，对于结构骨型连续体操作臂的实时控制，仍多采用常曲率圆弧假设模型。　　特别的，此论文提出了双连续体结构来保证多结构骨型连续体结构驱动的简便性以及结构的模块化程度。混合连续体结构以及间隔连续体结构的提出进一步提升了其结构刚度。一系列实验验证了所提出结构变形时的常曲率圆弧假设，并量化的比较了采用不同方案在结构刚度方面的提升状况。　　另外，此论文建立了多构节连续体操作臂在常曲率圆弧假设下的运动学模型，并提出了一套具有普遍适用性的连续体操作臂的结构优化方法以及运动学评价方案。在之前结构创新以及理论工具的基础上，多结构骨型连续体结构被应用于三套微创手术机器人的研发，包括一套内窥镜手术机器人、一套单孔腹腔镜手术机器人以及一套多孔腹腔镜手术机器人。一系列实验验证了多结构骨型连续体操作臂灵活度以及结构刚度提升。结合之前所建立运动学模型以及驱动补偿实验，后面两套手术机器人实现了在遥操作下的多种模拟手术操作，包括微小物体的拾取传递、穿刺、打结、剥葡萄皮、组织切割等。通过理论分析以及一系列的实验结果可以看出，多结构骨型连续体结构大大推进了连续体结构在手术机器人方面的应用。通过结合现有的结果以及准确的末端力传感，集成了连续体操作臂的手术机器人有望在不久的将来实现临床应用。