现有工程钻机机器人采用人工装卸方式换接钻杆，其工作效率较为低下且存在安全隐患。为提高钻机的钻杆换接效率，设计了一种六自由度钻杆装卸机械手。在此基础上，利用笛卡尔坐标系建立了机械手的运动学方程，并采用遗传算法运动学方程进行了求解。进一步通过UG软件建立了钻杆装卸机械手虚拟样机模型，并提出了同步驱动和依次驱动两种驱动方案，同时在两种方案下对钻杆装卸机械手的运动学进行了仿真分析，分析结果表明：运动学方程逆解和连杆参数设计正确；机械手同步驱动方式在运动特性方面优于依次驱动方式。研究成果为实现工程钻机人钻杆的自动装卸提供理论基础。