柔性针穿刺手术是微创介入手术的一种，是采用针尖具有一定斜角的柔性针进行穿刺，但由于针轴与组织间存在扭转摩擦，斜尖转角难以精确控制，严重制约了柔性针的应用。因此提出套管柔性针，套管柔性针是将柔性针芯与套管分离，套管将针芯与组织隔开，消除针芯与组织间的扭转摩擦。本文针对套管柔性针的全方位穿刺机器人，特别包括摩擦轮式送针机构进行优化设计与分析。　　首先，针对前列腺穿刺手术的要求，对全方位套管柔性针穿刺机器人进行自由度分析，对整体机构进行最优化设计，并建立三维模型；利用 ANSYS有限元分析软件对送针机构支撑臂进行刚度分析，并对其尺寸进行优化设计；对z向滑台和整体机构进行有限元分析，校验所涉及的机构的刚度是否满足要求。　　其次，对全方位套管柔性针穿刺机器人进行运动学和工作空间分析。利用D-H法建立直角坐标系，通过齐次坐标变换矩阵的方法进行机器人的运动学正解计算，利用解析法进行机器人运动学逆解计算。然后利用 MATLAB中的SIMMECHANICS工具箱建立机器人运动模型，对工作空间进行分析。　　再次，依据套管柔性针的自由度要求，采用 TRIZ理论的发明原理，对摩擦轮式套管柔性送针机构的进行设计与分析。利用矛盾矩阵分析法进行同步进给机构、套管与柔性针驱动机构进行设计与分析，并利用三维建模软件建立虚拟样机。　　最后，搭建摩擦轮机构实验台，使用两个一维力传感器分别测出摩擦轮对柔性针芯的夹紧力和摩擦力，并计算针与摩擦轮之间的摩擦系数。通过动物组织穿刺实验测得所需的最大穿刺力，获得摩擦轮机构能够实现穿刺的摩擦轮对柔性针的最小预紧力。并对摩擦轮机构的穿刺精度进行实验与分析。　　本文主要对全方位套管柔性针穿刺机器人进行优化设计与分析，对机器人分别进行正、逆运动学分析和工作空间分析；设计摩擦轮送针机构，并搭建摩擦轮机构实验台，进行穿刺实验，并对其进行受力分析和穿刺精度分析，实验表明，本文提出的全方位套管柔性针穿刺机器人，无论从穿刺的灵活性上，还是从穿刺的精度上，都能够满足前列腺穿刺的需要。