El diseño optimizado para mejorar el rendimiento micro del manipulador basado en modelos analíticos es investigado en este documento. Al utilizar las ecuaciones lineales homogéneas no canónicas establecidas, se construye el modelo analítico cuasiestático del micro-manipulador, y los resultados de cálculo teórico son probados mediante simulaciones FEA. Para proporcionar una base teórica para que un micro-manipulador sea utilizado en aplicaciones de ingeniería de alta precisión, este documento investiga la propiedad modal basada en el modelo analítico. Basándose en el método de elementos finitos, con ecuaciones de restricción de múltiples puntos, se construye el modelo y los resultados tienen una buena coincidencia con la simulación. Las influencias paramétricas estudiadas muestran que las influencias de otros objetivos en un objetivo son complicadas. En consecuencia, la optimización multiobjetivo mediante los modelos analíticos derivados se lleva a cabo para encontrar las soluciones óptimas del manipulador. Además, se discuten las relaciones internas entre estos objetivos de diseño durante el proceso de optimización.