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穿刺手术机器人是医疗机器人应用的一个重要研究领域。相比与传统的手动穿刺，穿刺手术机器人在图像导航系统的指引下完成穿刺手术，不仅提高了手术的准确性和稳定性，实现对手术器械的实时监控，而且克服了医生人手抖动带来的操作误差，减轻了医生的工作强度。 本文以穿刺手术机器人控制系统为研究对象，根据五自由度穿刺手术机器人的控制要求，设计了基于“DSP+FPGA”的硬件控制平台，并在这个平台的基础上完成了控制系统的软件设计。本文主要内容有： 1.对穿刺手术机器人运动学进行了分析研究。分析了五自由度操作臂的机械结构，采用D-H参数法对操作臂进行运动学建模，推导操作臂的正、逆运动学公式。 2.对穿刺手术机器人控制系统的硬件平台进行了深入的研究。针对穿刺手术机器人控制系统的需求，设计了以“DSP+FPGA”为核心单元的控制架构，分别设计实现了模拟输入信号的电压放大，模拟输出信号的光电隔离，功率放大等电路，以及数字输入、输出信号的光电隔离，滤波整形等硬件电路。利用Verilog HDL语言结合FPGA技术，实现了CPU总线扩展，逻辑控制，PWM波发生，光电编码器反馈信号处理，以及运动保护逻辑判断等多种数字逻辑功能，实现了外围电路的逻辑控制。设计了驱动器接口电路板，实现了关节的锁死功能。 3.设计并实现了穿刺手术机器人控制系统的软件控制。分析了穿刺手术机器人的软件结构及组成，并确定了控制系统的工作流程。基于系统安全性的考虑，设计并实现了关节的轨迹规划。利用PID算法，完成关节的位置跟踪控制，保证了系统的精确性。 4.搭建穿刺手术机器人控制系统，分析系统的性能指标。对操作臂的定位精度进行了测试实验。设计了结合CT导航系统与穿刺手术机器人控制系统的整体实验，对配准后的穿刺手术机器人的定位精度进行了测量。