随着无线传输技术的发展,无缆微型机器人取得了一定的突破,主动可控型胶囊机器人能够实现对人体肠道的定点和安全检测,在胃肠道疾病的诊疗中将发挥不可替代的作用。目前,已应用于临床系统的胶囊机器人仍存在着能源供给不足,主动控制无法实现等问题,因此,胶囊机器人如何更好地实现临床应用是我们需要解决的问题。首先,论文介绍了由于结构系数和电学参数不匹配所得到的磁场叠加公式,基于均匀磁场的要求得到补偿后的加载电流公式。针对以往手动输入多组参数驱动机器人运动的非可视化、操作繁琐复杂、需要专业技术人员进行操作的不便性,提出了基于摇杆控制的磁驱系统概念,可利用摇杆控制磁场旋转轴的方向,使机器人根据图像反馈系统在人体肠道环境中有序的检测和观察,配合病床的倾斜翻转功能,实现操作控制机器人的目的,从而改变以往手动输入参数的操作不便性,为胶囊机器人广泛应用于临床奠定基础。其次,将品质因数的概念应用到三轴亥姆霍兹线圈中,保证各组线圈能量的相互平衡,提高能源利用率。同时,从电流滞后电压相位角出发,分析线圈的电学参数特性。实验中发现三组亥姆霍兹线圈结构系数和电学参数均不匹配,磁感应强度分量的幅值和相位不满足理想磁感应强度的要求,会导致旋转磁矢量的方位和大小误差,为消除磁场的幅值和相位所引起的误差,提出了一种新的空间万向旋转磁场系统设计方案。从能量最小出发,确立了基于线圈的有功功率最低,线圈总重量最低的综合评价函数方法,对线圈的结构参数进行了多目标优化,获得了最优的线圈结构。分析线圈磁场与胶囊机器人内驱动器能量特性,以此研究了新线圈的可行性问题。此外,计算得出了不同线圈边长下磁场均匀度的数值方程,为不同线圈结构参数下计算线圈中心磁感应强度的均匀空间提供了方便。最后,基于新的空间万向旋转磁场设计方案,需要设计能够包围人体的大尺寸亥姆霍兹线圈,设计之时,对比常见的方形和圆形两种线圈廓形,保证内部有效容纳空间和通入交流电流相同时,优化分析了方形和圆形亥姆霍兹线圈的有功功率和均匀度,得出了方形线圈磁感应强度更大,均匀度更高,功耗更低,易于装配,总体性能更好的优化结果。