相比传统手术,介入手术(也称为微创手术)不仅对病人的生理、心理创伤小,患者痛苦减轻,而且大大缩短了康复时间。虽然介入手术有诸多优点,但对医生而言,仍存在较难克服的缺点,诸如在手术操作时缺乏灵活性、临场感和触觉反馈,以及易疲劳等。而介入手术机器人技术的发展和应用,极大地提高了介入手术的精确性与安全性,并在很大程度缓解了外科医生的疲劳度。因此,介入手术机器人的研究已经成为医疗机器人领域的研究热点,得到了科研人员的极大重视。　　本文设计了一种遥操作介入手术机器人系统,并给出了一种基于主从控制的虚拟夹具算法。主从控制算法能够实现主从机器人的位姿跟随;在主从控制的基础上,又引入了虚拟夹具(Virtual Fixture,VF)算法,虚拟夹具算法有两种基本类型:引导型虚拟夹具(Guidance Virtual Fixture,GVF),引导手术沿规划路径运动;避障型虚拟夹具(Forbidden Regions Virtual Fixtures,FRVF),禁止手术工具进入危险区域或禁止区域。虚拟夹具算法以软件形式生成虚拟向导力,并结合外科医生的操作力共同作用手术工具,使之严格按照规划路径运动,而不用过多依赖医生经验就能够获得较高的手术精度与安全性。　　本系统首先构建了以PC机和DMC运动控制器为基础的系统硬件平台,并对主从机器人进行了运动学方面的研究;其次,利用C/C++语言和面向对象的编程思想,在Windows XP操作系统下以及VS2005编程环境下设计了主从控制系统软件平台;最后,对主从控制算法和VF算法进行编程。本文主要工作是对给出的算法进行了半实物仿真实验,为最终控制算法的编程实现打下了基础。　　半实物仿真结果表明,本文给出的主从控制算法使遥操作介入手术机器人系统获得了快速、稳定的主从跟随效果,改善了介入手术中医生缺乏灵活性和临场感的缺陷;基于线型VF算法和基于面型VF算法的主从控制半实物仿真结果证明了VF的算法合理性与有效性,VF算法能够提升遥操作系统的执行能力,提升手术操作的安全性与精确性。