医疗机器人系统的研究已成为机器人领域研究与开发的一个热点。在众多的医疗手术当中,微创手术具有创伤小,疼痛轻、恢复快等特点,但同时对手术操作的精准性、稳定性和医生的技能也提出了较高的要求。因此将机器人技术应用到微创手术中成为微创手术的发展方向之一。在研究了大量相关文献的基础上,研制开发了一款适用于手术室中经皮穿刺手术使用的,具有操作简单,直观,安全,可靠等特点的机器人,并对姿态控制,零力拖曳控制等算法进行了研究。根据经皮穿刺手术对安全性、直观性、可操作性要求高的特点,在分析不同构性的基础上,确定了辅助经皮穿刺手术机器人的构型,该机器人具有五个自由度,其中位置调整机构采用笛卡尔坐标系型,姿态调整机构采用偏置式双关节型。以满足穿刺手术操作要求为目标,对机器人进行了外形尺寸最小优化,确定了五自由度机器人各尺寸参数。同时,设计了进针机构,该机构具有快装,方便消毒,加紧可靠等特点。根据实际应用和机构特点,完成了机器人硬件系统设计,包括力传感器,关节电机,驱动器,控制卡,接口板,硬件限位,和相应的电路板,以完成经皮穿刺手术既定操作为目的,实现了机器人的运动能力和力感知能力。在运动学分析的基础上,确定了机器人适合穿刺手术的灵活工作空间。研究了定点姿态补偿算法,实现了穿刺针再进针点确定情况下的姿态调整。基于零力控制方法,构建了具有防抖、限速、降噪、比例放缩和速度平滑功能的零力控制数学模型,实现了机器人的零力拖曳功能,方便术中操作。构建了经皮穿刺手术辅助机器人试验系统。完成单轴测试,穿刺重复定位精度测试,穿刺力测试,零力拖曳测试,姿态调节测试等实验,实验结果验证了机器人机械系统、控制系统及算法的正确、可靠和可行,表明该机器人具有预期的功能,能够简单方便的完成经皮穿刺手术。