随着人们物质生活水平的不断提高,食品安全问题的层出不穷,消化道疾病成为威胁人们生活质量的重要疾病之一,其中结肠肿瘤尤为严重。当前,在对于结肠进行检查的时候,选择的最为关键的检查方式使用传统的内窥镜装置实施相关的检查,然而病人在接受检查的过程中感受到的痛苦非常严重,且存在检测盲区,会出现错诊、漏诊现象,导致很多病患错过了早发现、早治疗的宝贵时机。选用胶囊内窥镜这种检测装置,由于它的移动以被动的方式进行,因此极易出现漏检这种情况,且具有阅片工作量大的弊端,从而在一定程度上制约了其在临床方面的推广使用。在山东省重点研发计划项目的支持下,本文对于结肠微型机器人系统进行了相关的研究,从而保证此种机器人能够在肠道中进行主动运动。本文提出的关于结肠微型机器人的运动机构,是结合了人体结肠自身的生理特征,具体分析了有关结肠的基础形态,并且具体分析了它在生物力学方面的相关特征;结合结肠道的内部结构,确定结肠微型机器人的自身结构和相关的功能需求,经过对应的计算分析,从而确认了微型机器人装置的主动式扩张-收缩的行走方式与驻留方式及微型直流电机驱动方式。当微型直流驱动电机运转时,与其连接的丝杠随之旋转,螺母便沿丝杠进行相向移动,或是进行相背移动,从而实现扩张机构的67mm扩张直径的扩张运动;共有三组扩张足,在每一组中包含2根杆件,销、扩张足的铰链孔这二者选用间隙配合,至于销、螺母的铰链孔,这二者则选用过盈配合;在机器人的扩张组中,因螺母会沿丝杠发生移动,所以能够完成相应的扩张与收缩动作;行走机构同样采用连杆机构设计,采用与扩张机构相同的驱动方式,从而实现最大60mm的扩张直径以适应扩张机构带动的结肠的直径变化,实现各机构间与结肠的梯形接触,相互配合,从而实现结肠微型机器人的运动。基于结肠组织在生物力学方面的相关特点,从而建立了结肠应力-应变数学模型,并且获取了结肠材料的相关特点,结肠应力应变影响因素,从而设计出适用于结肠微型机器人的接触机构和运动机构,实现在不伤害结直肠组织的前提下,安全有效地提高结肠的接触安全性。通过对机器人的动力学、临界步距的分析,从而确定了结肠微型机器人在运动方面的相关特性。通过结肠微型机器人的临界步距分析,计算得出结肠微型机器人有13.074mm的临界步距,进一步证实了结肠微型机器人主动式的扩张-行走运动方式在结肠中的运动可行性。基于Solidworks软件创建了结肠微型机器人的三维立体模型,利用ABAQUS软件对结肠微型机器人进行了非线性显性动力学分析和静力学分析,仿真结果表明结肠微型机器人在一个完整运动步态下,可前行3.3mm,运动速度达到2.2mm/s,扩张机构与结肠间的最大接触力为2.3N,行走机构与结肠间的最大接触力为1.7N,均小于结肠的最大承受力2.4N。因此,对于该种主动式结肠微型机器人而言,它在结肠内具有运动的安全性和可通过性。机器人运行环境的分析,仿真分析能够深层面确认机器人在运动过程中的相关性能,在关于结肠机器人的运动技术的发展过程中,可以提供重要参考。本文的研究意义和应用价值是通过对结肠微型机器人的系统研究,推动关于结肠疾病的主动型微创诊疗技术不断进步,进而提升结肠疾病在诊治方面的普及率,由此保证民众的身体健康。