张忠林，陈 以，俞 益(桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院，广西 桂林541004)

遥操作穿刺手术是通过专用手术器械插入患者体内，并在医学图像的引导下，对患者体内的病灶进行手术操作的外科手术，具有创伤小、痛苦小、康复快、术后并发症少等优点，是当前主要发达国家竞相研究的医学领域之一[1]。目前已有很多较为成熟的医疗遥操作系统，如Computer Motion公司研发的AESOP腹腔镜操作机器人[2]、Zeus微创手术机器人系统[3]以及 Intuitive Surgical公司研发的Da Vinci微创手术机器人系统[4]。这些系统不仅为医生提供了先进的视觉反馈，而且让手术医生拥有了更加灵活的操作方式，在医疗手术机器人领域具有革命性的意义。

穿刺手术主从机器人系统作为一个拥有主从控制方式的遥操作装置，近年来，在穿刺手术机器人遥操作研究中，其系统结构也从主从同构形式发展成了主从异构形式。主从异构机器人实时控制需要系统能够在短时间内完成机器人的正逆运动学计算、误差消除、抖动消除等。

本文主要针对穿刺手术遥操作控制策略、抖动消除等进行了相关半实物仿真研究。本文方法的优点在于利用较为简单的控制系统结构，获得较好的控制精度和响应速度，并易于在实验中实现。

1 遥操作主从机器人构型

穿刺手术机器人系统采用主从式控制结构，外科医生通过操纵主机器人（主手）来实现对从机器人（从手）的控制。本系统的主机器人采用的是SensAble公司的Phantom Omni[5]，具有 6自由度(DOF)，所有关节都为旋转关节，前3个关节控制机器人末端位置，后3个关节以三轴交汇的方式控制机器人姿态，如图1(a)所示。……