微纳技术是影响世界国防、政治以及经济的前沿技术之一。作为微纳技术的核心执行元件,微米机器人能够将介质环境中的光能、电能、磁能、超声能以及化学能转化成驱动自身运动的机械能。其中化学驱动微米机器人是研究最早且应用最为广泛的微米机器人之一,功能化后的化学驱动微米机器人能实现在生物医疗、靶向运输、环境修复等领域的应用。然而,单一化学驱动微米机器人不具有协作、互助以及协同作业等能力,且存在自主性差、智能化程度低、多模态环境感知能力差等不足。针对上述问题,亟需研究不同种类化学驱动微米机器人之间的交互协作、互帮互助以及协同作业的能力,提高化学驱动微米机器人的智能化程度。然而,化学驱动微米机器人的尺寸在微米范围,无法像宏观机器人一样集成传感器等宏观器件,因此研究不同种类的化学驱动微米机器人之间的交互协作将面临方向操控精度低、集成度低、交互通讯困难等挑战。针对上述问题,本文通过机械、材料、生物、物理以及化学等多学科交叉,围绕人-机-环境共融型化学驱动微米机器人,根据仿生学原理与微米机器人自身特性,通过实验研究和仿真分析相结合的方法研究化学驱动微米机器人与环境、人以及机器人之间的交互作用机理以及交互协作行为,开展不同种类化学驱动微米机器人之间的协作互助研究,从而提升不同种类化学驱动微米机器人之间的交互协作、互帮互助以及协同作业的能力,实现货物转运、微纳图案构型、自主避障以及协作提速等复杂任务与应用。基于化学驱动微米机器人之间的交互作用,研究不同种类化学驱动微米机器人之间通过协作进行货物定向转运的机理。通过仿真分析与实验研究相结合的方法分析了不同种类货物载体与货物受体微米机器人之间货物转运过程及转运前后微米机器人的运动行为。不同种类微米机器人之间进行货物转运的关键是微米机器人与货物之间相互作用力大小的较量。同时,通过货物受体PS/Ni/Pt微米机器人与货物载体PS/Pt微米机器人之间的交互协作,不仅能够实现货物的单次转运还能够实现货物的连续转运;基于化学驱动微米机器人之间的交互作用,通过仿真分析与实验研究相结合的方法对两种不同化学驱动微米机器人通过离子信号交互进行协助加速的机理进行研究。采用物理气相沉积技术制备信号载体PS/Ni/Au/Ag微米机器人与信号受体Si O2/Pt微米机器人,研究信号载体与信号受体交互作用前后的运动行为。信号载体微米机器人在自驱动的同时会向介质环境中释放银离子,当信号载体在外界磁场导向下定向运动至信号受体附近时,银离子作为交互通信的离子信号能够被Si O2/Pt微米机器人感知,并在其Pt端进行欠电位沉积,增强信号受体微米机器人的催化活性,最终实现信号受体运动速度的提升。同时,通过外界磁场的导向作用可实现选择性或连续性地加速特定信号受体微米机器人。基于化学驱动微米机器人与环境之间的交互作用,通过将可自主运动的微米机器人与传统的微泵系统结合,设计一种基于PS/Ni/Zn O双面球微米机器人的可移动微泵系统,采用仿真分析与实验研究相结合的方法研究微米机器人与环境协同进行微图案构型的机理。PS/Ni/Zn O微米机器人能够在惰性粒子沉降层环境中进行自驱动的同时,在电场力和电渗透力的共同作用下与环境中惰性粒子相互作用,从而沿着微米机器人的运动轨迹构型出微纳尺度的图案。通过改变PS/Ni/Zn O双面球微米机器人的直径可以调节可移动微泵系统构型的图案宽度以及构型速度。在外界磁场作用下,通过化学驱动微米机器人与环境的协同交互作用可构型出复杂的几何图案以及可用于信息传递的字母图案。基于化学驱动微米机器人与人之间的交互作用,通过图像识别技术、路径规划技术以及磁场控制系统相结合,研究化学驱动微米机器人与人之间的协同避障功能。人机交互协作系统主要包括图像识别模块、路径规划模块、磁场控制系统等三部分组成。其中图像识别模块主要用于识别微米机器人、障碍物、目标物体的轮廓及位置;路径规划模块根据图像识别模块提供的位置信息进行微米机器人的路径规划;磁场控制系统主要通过反馈的位置及障碍物信息实现对微米机器人运动方向的实时控制。在人机交互协作系统作用下,化学驱动微米机器人能够准确避开简单静态障碍物以及复杂动静态障碍物,并按照预定轨迹进行癌细胞的靶向定位。