微型肠道机器人诊查系统具有重要的应用价值和广阔的应用前景，是传统消化道内窥镜最具前景的替代方式之一，已成为国内外医疗器械领域的研究热点。本文以国家自然科学基金项目（31170968）以及上海市科委项目（14Z111220025）为依托，结合微型机器人运动学、无线能量传输技术、微型系统的通信与控制技术、以及肠道组织生物力学，对微型肠道机器人诊查系统及其与肠道之间的运动相容性进行详细研究和实验验证，力图探索一种微创/无创的肠道疾病诊疗新途径。　　人体肠道环境是一种非结构性的生理环境，具有非线性的生物力学特性。为了适应肠道的这种特殊环境，本文提出了一种微型肠道机器人诊查系统的解决方案。机器人采用扩张-伸缩式的运动原理，其运动系统中包含三个运动机构：前后两端的径向运动机构以及中部的轴向运动机构。设计了一种具有大伸缩直径比的旋转打开式径向运动机构，机构在缩回时的直径为14mm、最大可扩张直径为32mm、伸缩直径比为2.29、撑开肠道的力为0.9~2.55N；设计了一种结构紧凑的轴向运动机构，在机器人的中段为无线供能模块预留出了安装空间，轴向运动机构的设计行程为10.5mm，可产生2.97N的推力。　　为了研究机器人与肠道之间的运动相容性，对扩张-伸缩式机器人在肠道中的运动进行了力学分析。文中分别建立了机器人驻留机构扩张肠道的模型以及机器人机身扩张肠道的模型，并通过模型分析了驻留机构和机器人机身扩张肠道后受到的轴向作用力。通过实验平台研究了机器人驻留机构和机器人机身在离体肠道内运动时的力学特性，实验结果表明，当机器人驻留机构的直径小于等于26mm时，驻留机构在肠道内受到的驻留力为0.1N~0.4N；当驻留机构的直径大于26mm时，驻留力迅速增加；机器人机身在肠道内受到的轴向作用力为0.1N~0.4N。　　通过对扩张-伸缩式机器人在肠道中运动效率的分析，得出导致机器人运动效率降低的原因有以下几点：机器人驻留机构驻留失效导致的步距损失、肠道压缩与拉伸导致的步距损失。文中建立了模型分析驻留失效导致步距损失出现的原因；建立了肠道压缩与拉伸的模型，并分别计算了由于肠道压缩与拉伸导致的步距损失。通过实验平台研究了机器人在离体肠道内的运动效率，水平平台实验结果表明，机器人在离体肠道内的运动效率在34.2％至63.7%之间，实际运行速度在0.62mm/s至1.29m m/s之间；斜坡实验平台结果表明，提高机器人径向运动机构的驻留能力有助于增强机器人的爬坡能力。　　为了解决机器人的供能问题，设计了机器人的无线供能模块，其镶嵌式的接收线圈结构，既保证了线圈的放置空间，又不会增加机器人的机身直径和机身长度。设计了采用霍尔姆兹线圈结构作为发射线圈的无线能量发射模块；设计了无线能量接收模块，并采用高磁导率的铁氧体环形磁芯用于增强接收线圈附近的磁场。结合肠道机器人的特点以及通信要求，设计了具备双向通信能力的通信模块，通信模块由上位机、体外通信模块和体内通信模块组成。根据肠道机器人的控制任务要求，设计了机器人的控制模块，控制模块中，基于肠道机器人运动机构的特点设计了对微型电机的双信号反馈控制：电流信号反馈加位置信号反馈，这种控制方式提高了机器人的稳定性。　　设计、加工并装配了机器人样机，样机直径14mm、长度45m m、重量22.43g。基于机器人样机对机器人运动机构进行了力学测试，测试结果表明，机器人样机运动机构的力学特性与设计指标基本一致；测试了机器人样机的运动性能：机器人样机在垂直的柔性管道中上升速度为2.9mm/s、下降速度为3.3mm/s，机器人在刚性弯曲管道中的爬行速度为1.5mm/s，机器人在离体肠道下坡段、水平段、上坡段的爬行速度分别为1.2mm/s、0.7mm/s、和0.3mm/s；通过实验提出了机器人应对功率峰值的方案，并对机器人在无线供能环境下的无线通信模块性能、控制模块性能、运动机构性能以及视频模块性能进行了测试；测试结果表明，机器人的性能满足设计要求。　　本文对微型肠道机器人诊查系统的运动原理与机构设计、机器人与肠道之间的运动相容性、无线能量传输技术、微型机电系统的通信与控制技术、微型系统的集成与测试等方面进行了深入研究，这些工作对于微型肠道机器人诊查系统的临床应用奠定了基础。