微米游动机器人的尺寸在几微米至几百微米之间,能在液体环境中将磁能、光能、声能或其他形式的能量转化为机械运动。由于具有较高的操控精度和受限环境下的可控性,微米机器人在生物医学、环境处理等领域具有广阔的应用前景,如可用于靶向癌症治疗、微创外科手术、细胞操作、重金属检测、污染物清除等。受尺度限制,微米机器人的个体能力有限、效率较低,很难直接满足实际应用需要。受到自然界生物群体现象的启发,微米机器人的群体具有较强的任务执行能力及复杂地形适应能力,而如何实现群体的有效调控是目前亟待解决的难题。本文以磁驱微米游动机器人为研究对象,从微米机器人的个体动力学特性入手,建立了耦合场（磁场与流体场耦合）中微米机器人的群体动力学模型,提出了磁偶极力主导、流体力主导及力可切换主导微米机器人的群体涌现调控策略,并构建了微米机器人的驱动控制系统,实现了具有类固态、类液态以及状态可变特性的微米机器人的群体调控。该研究为磁驱动微米游动机器人的群体在生物医学领域的应用奠定了基础。开展了磁驱微米游动机器人的群体动力学模型的研究。本文以主动布朗粒子群体动力学模型为基础,通过分析耦合场中微米机器人个体动力学,建立了基于个体间交互作用力的微米机器人群体动力学模型,揭示了微米机器人的群体行为涌现与调控机制。在此基础上,为实现微米机器人个体的运动控制及群体的有效调控,提出全自由度磁矢量运动控制方法,构建了驱动频率可达1000Hz的磁驱动群体调控的驱动装置。研究了磁偶极力主导的微米机器人的群体涌现聚集行为。针对目前微米机器人群体稳定性不足的难题,提出磁相互作用诱导海胆状微米机器人群体涌现调控的方法。采用生物模板法,构建了以花粉孢粉质外壳为本体的海胆状磁性微米机器人。实验结果表明:基于磁偶极力主导的海胆状微米机器人的群体具有优异的稳定性,能够完成细胞级精度的靶向药物递送及接触式与非接触式微操作等实验任务。研究了流体力主导的微米机器人的群体涌现聚集行为。针对目前同质的微米机器人群体模态单一的难题,提出流体相互作用诱导花生状微米机器人群体涌现调控的方法。采用水浴合成法,批量制备花生状磁性微米机器人。在同质的微米机器人群体系统中,实现了多模态群体行为的激发和群体模式之间的可控转换。实验结果表明,基于流体力主导的花生状微米机器人群体具有优异的变形能力,能够在复杂环境中实现可控导航运动,完成集群操作任务并运输超过自身体积40000倍的物体。开展了主导力可切换的微米机器人群体涌现调控研究。基于耦合场中微米机器人群体动力学模型,提出了主导力可切换诱导球状微米机器人的群体涌现调控方法。采用超声分散法,批量制备球状磁性微米机器人。不仅实现了微米机器人群体的多模态激发,还实现了群体的类液态和类固态特性间的可控转换。实验结果表明,磁偶极力/流体力可切换分别诱导球状微米机器人的群体,具有优异的稳定性与较强的变形性,可实现全地形导航运动并翻越超过自身尺寸40倍的台阶与沟壑,且具备多种集群作业模式。综上所述,针对微米机器人个体任务执行能力与表面环境适应能力弱的难题,以群体涌现的主导力为研究对象,按照磁偶极力到流体力、再到磁偶极力/流体力可切换的研究思路,本文开展磁驱动微米游动机器人的群体行为研究。提出微米机器人个体的批量制备、可控运动方法,实现了微米机器人群体的可控涌现、多模态切换以及协同作业,解决了微米机器人单体效率低、灵活性差、无法满足实用需求的难题,有效地提高微米机器人群体在复杂地形中的适应能力和任务执行能力。相关研究成果将推动微米机器人的群体在生物医学、环境处理等领域的应用,具有重要科学价值和应用前景。