本文以基于核磁共振图像导向的前列腺针刺手术机器人为研究对象，开发设计了机器人机械子系统，并对机器人运动学和动力学进行了研究。主要包括机器人本体结构材料、驱动器和传感器的选取，机器人结构设计，运动学和动力学建模等方面内容。结合已搭建的控制系统，通过针刺精度实验对机器人的机构运动精度进行了验证。本文主要研究内容与成果概括为如下几个方面：首先，以满足核磁图像导向前列腺针刺手术机器人的设计需求为出发点，选用聚甲醛（POM）作为机器人本体结构材料，采用分层模块化思想设计了机器人整体结构。以核磁兼容编码器作为机构位置检测传感器，并采用气压驱动和超声波电机驱动相结合的混合驱动方式，实现针体空间位姿的调整。其次，对机器人进行了运动学分析，推导了运动学正逆解和雅克比矩阵，同时对机器人可达工作空间进行计算，从理论上验证机器人设计的合理性。采用一种兼顾机构灵活度和工作空间大小的灵活度评价指标，以全局综合条件数最小为最优运动学性能评价指标，对机器人进行尺度综合分析并获得最优主要结构尺寸大小。最后，采用拉格朗日方法建立了机器人动力学模型，在此基础上结合主要运动副间摩擦力对机构运动的影响，分析了机构运动过程中驱动气缸的工作负载。通过针刺精度实验验证了机构运动学推导和控制理论的正确性，同时对机构的针刺精度进行评估。本文研究成果具有较高的理论意义和实际应用价值，在核磁图像导向手术机器人的设计及应用中具有一定的探索意义，并为其相关的后续工作奠定良好的基础。