微游动机器人的外形尺寸一般在亚微米到微米级别,可在液体环境中将多种驱动能源转化成受控的机械运动。随着微纳米技术的发展,微游动机器人已经逐渐应用于生化传递、生物传感、靶向递药等生物医学领域,以及在环境领域的污染处理中,体现出了广阔的应用前景。然而,传统的机器部件的制造和组装方法使得大批量制备微游动机器人成为难题。并且微游动机器人的应用环境通常在液体中,又受到其自身尺寸的限制,导致其运动的雷诺系数极低,此时惯性力可以忽略,粘滞阻力占据主导地位,使得其在微观环境中的运动控制变得十分困难。若想将微游动机器人应用于靶向给药领域,仍存在着生物兼容性差、液体环境运动控制困难、细胞避障等一系列难题亟待解决。为了解决以上难题,开发了一种基于花粉材质的微游动机器人,并研究其控制方法和避障运动轨迹规划。本文通过生物杂化的方法高效低成本的制备出尺寸均匀的微游动机器人,采用真空加载的技术手段使其具备了优异的磁性特征,同时保持了微游动机器人的内部空腔结构,为药物的装载提供了可能。并对微游动机器人进行动力学分析为其运动控制提供理论支撑。而后基于动态窗口算法,提出了一种磁驱微游动机器人的避障策略,该方法成功实现了在显微镜视觉中单个微游动机器人对障碍细胞的自主避让,并靶向细胞。主要研究内容包括:首先,采用天然太阳花粉作为合成微游动机器人的生物模板,通过对其进行化学处理,获得了海胆结构并且内部具有空腔的孢粉质外壳。利用真空加载的方法使磁性粒子进入孢粉质外壳内部使其具备磁性特征,并对所制备的微游动机器人进行了形貌与磁性的表征。其次,对磁场下的微游动机器人进行了动力学分析,并模拟仿真了微游动机器人周围的流体场分布,确定了周围物理障碍物对微游动机器人运动的影响。构建了相应的动力学模型,然后通过速度与频率曲线关系验证了其正确性,并对磁场驱动下微游动机器人的运动控制精度进行了定量分析。再次,提出了基于动态窗口法的磁驱动微游动机器人的避障轨迹策略。分别进行了静态障碍物与动态障碍物环境下的仿真,基于此对该策略进行了改进。最后,利用三自由度磁驱动系统对微游动机器人进行了静态避障实验,初步验证了此避障策略的可行性。该海胆结构的微游动机器人尺寸均匀,结构统一,并且具有较大的内部空腔以及良好的生物相容性,适合作为药物载体、细胞封装材料。其优异的顺磁特性使其可利用磁场进行无线的运动控制,并基于动态窗口法的避障策略可实现自主规避障碍物,为细胞微操作、靶向药物等提供了可能性。