首先,面向柔索驱动式主动柔性针穿刺机器人的任务需求,对柔性针穿刺机器人进行了机构原理设计。对自由度是否合理进行分解,将复杂的5自由度机构简单化。阐述了位姿调整的原理,机构的设计理念及意义。最后对三坐标运动机构以及姿态调整机构进行具体的结构设计,并利用Solid Works三维建模软件建立虚拟样机。其次,针对柔性针穿刺机器人进行了运动学分析,首先对机构原理进行了分析和建模,分析得出机构的运动和球副关节的位置具有一一对应的关系。再次引入了球副迹作为中间变量,利用几何解析法计算了机构球副轨迹,并建立了球副轨迹中每一个点和针端位姿的映射关系,计算穿刺机器人末端送针机构的位姿矩阵。并讨论了球副迹与其他机构位置关系的所有可能,并给出了工作空间的伪代码与可视化。针对输入输出非线性的问题,本章利用回归方程拟合出输入关节角和球副迹之间的关系。最后,在SIMMECHANICS建立穿刺机器人运动学模型,遍历所有球副迹及其对应的输入关节角得到所设计机器人的工作空间,为后续研究做铺垫。柔性针穿刺机器人的工作空间是由直线旋转形成的,以工作空间作为具体的衡量指标。为考虑柔性针穿刺机器人末端速度对针端进给的影响,以发散角来作为量度。基于最大工作空间体积和发散角大小,对柔性针穿刺机器人的结构参数进行了设计和多目标优化。最后,对机构进行分析,利用ANSYS软件对整机进行静力学分析和模态分析,获得典型姿态下,整体的受力情况以及六阶振动模态。然后利用Adams对系统进行动力学建模,以获得关键部件在运动过程中的受力情况。本文主要对柔性针穿刺机器人进行优化设计与分析,对机器人分别进行运动学分析和工作空间分析;对其进行受力分析和应力形变分析,对关键部件在危险姿态下进行力学分析,以验证设计的合理性。分析结果表明,本文所设计的柔性针穿刺机器人设计合理。