单孔腹腔镜手术在继承了腹腔镜手术减轻手术疼痛，降低手术并发症和术后恢复速度快等优点的同时，实现了体表无明显手术疤痕的理想效果，因此是一种很有前景的手术方式。而现有的手术机器人都是将很长的手术器械伸入腹腔内进行手术操作，对单孔腹腔镜手术来说，这会造成手术器械相互干涉，器械的运动空间受到切口限制等严重问题。为了解决上述问题，人们开始研究能够完全进入腹腔内部工作的微型手术机器人，这种机器人可以从根本上消除手术切口对器械的限制以及器械之间的相互干涉，同时，通过协作配合，腹腔内手术机器人可以完成更加复杂的手术操作。因此本课题研究的基于磁锚定技术的腹腔内视觉机器人单元和辅助操作机器人单元具有重要的现实意义。本文首先分别对视觉机器人单元和辅助操作机器人单元的功能需求等进行了分析，确定了两种单元的总体方案。对于视觉机器人单元，分别以工作可靠性和占用空间大小作为核心指标，设计了两种方案。根据完成的方案，通过分析和计算确定了各个机器人单元结构的传动形式和关键参数，完成了最终的结构设计，具体包括视觉机器人单元的传动机构，清洁动作执行机构和壳体以及辅助操作机器人单元的摆动机构，伸缩机构，夹持机构和电刀头接口结构。然后利用ANSYS对汝铁硼永磁体的磁场进行了有限元分析，了解了永磁体的磁场分布情况，通过APDL语言编程计算得到了不同大小和间距情况下永磁体磁力的数据。利用ANSYS和WORKBENCH完成了对传动轴、拨杆和夹持机构等关键零部件的强度校核。利用MATLAB和ADAMS，通过解析计算和软件仿真相结合的方法，完成了各个机器人单元机构的运动学分析。最后，通过实验测量得到了永磁体磁力在不同条件下的多组数据。通过实验数据和仿真数据进行对比，验证了有限元分析结果，结合仿真数据，通过拟合的方法得到了汝铁硼永磁体磁力与各个影响因素的近似关系。对视觉单元和辅助操作单元实际样机进行了实验，验证了各个机构的性能。