随着机械电子与生物医学工程的发展，医疗器械向更科技化、微型化、人性化的方向发展。以色列Given Image公司于2000年首先开发无线胶囊内窥镜成功，并应用于临床，克服了传统的缆线式方法存在不能实现完整的小肠检查和损伤内腔组织等不足，并且避免了内窥镜检查给病人带来的巨大痛苦。但这种胶囊内窥镜只能利用消化道自然蠕动来遍历整个检查区域，这个过程缓慢而不可控。为实现无线胶囊内窥镜的功能扩展，必须在现有基础上加入安全有效的驱动控制。在国内外，胶囊内窥镜的主动驱动与姿态调整控制研究刚刚起步，许多院校和研究机构提出了各种驱动原理的肠道微型机器人，但至今还没有一种驱动方式是有效应用于临床的。考虑到胃肠道里是充满褶皱和流固混合物的特殊环境，通过旋转螺杆进行驱动这一方案值得进一步的设计与分析研究。结合实际要求的安全性和可行性，进行了驱动机构及其配套设计，和不同参数样机的加工。同时，提出了螺杆推进胶囊内窥镜较为安全可靠的工作策略。通过螺旋推进驱动方案的进一步探索，促进其走向临床应用。螺杆驱动的数学建模，前人的工作仅停留在基于动压粘液膜理论的分析，而没有考虑其与壁面不可避免的接触情况。本文不仅应用流体动压理论建立一维模型和利用有限差分法求解二维模型，得出胶囊内窥镜的各种设计参数及环境影响参数与螺杆周围的压力分布、胶囊内窥镜的驱动力、周向摩擦阻力矩和前进速度之间的关系曲线和规律，为螺杆的优化设计指明方向。而且，考虑到肠道环境的复杂性，分析了当螺杆与内壁面直接接触的模型，并引入一加权值对这两种作用进行综合得到更加完整的驱动力模型。而由于螺杆的尺寸短，形似螺旋桨，引入了螺旋桨理论对螺杆轴向推进力和摩擦阻力矩进行了分析。在实验研究上，螺杆推进的胶囊内窥镜在灌满水的软水管中，平均速度可达60mm/s，大大快于现有的带驱动机构的胶囊内窥镜的移动速度。而在推进力测量定量对比分析实验中，有别于以往螺杆推进研究者的推力测量实验，本文直接测量螺杆作用在胶囊内窥镜的推力，更加直接和接近实际工作时的情况，测得的数据更加科学和符合实际，具有更强的说服力。