胃肠道疾病是常见的临床上疾病,当今社会死亡率很高,所以针对胃肠道疾病的诊查也显得尤为重要。随着MEMS技术和现代工程医学技术的发展,胃肠道诊查系统在临床医学方面有着广阔的前景,已成为当今生物医学工程的前沿领域。由于胃肠道机器人系统能解决传统内窥镜和胶囊内窥镜的缺点和不足,被视为未来胃肠道诊查系统最佳方案。本文由国家自然科学基金(No.61673271,No.81601631)与中国博士后基金(2016M601587)资助,分别对机械结构、无线能量传输子系统和通讯控制模块进行设计与研究,目的是实现胃肠道无创诊疗。本文首先探究国内外胃肠道诊查系统和面向生物医学需求无线供能技术的研究现状,分析并总结不同胃肠道诊查方式的优缺点,并基于胃肠道的生理特征,确定胃肠道机器人设计要求。选用仿尺蠖式的运动原理和微电机的驱动方式,设计双层叠线腿式径向扩张机构和丝杆螺母轴向伸缩机构,并对径向机构和轴向机构进行力学分析。为解决电机堵转影响电机寿命且容易使机构卡死等缺陷,基于霍尔元件设计限位保护装置,提高系统运行稳定性与电机寿命安全性。为了实现胃肠道诊查系统无缆化,研究面向生物医学需求无线能量传输子系统,设计能量发射电路和接收电路。为提高传输效率和接收功率,本文对接收端建模分析,得到接收功率参数方程,并通过实验以磁芯厚度、绕组层数和绞线规格来优化单维接收线圈,最后在有限空间约束下,确定最优参数,从而保证机器人能够得到充足的能量。为了实时控制胃肠道机器人,设计通讯控制电路模块,包括串口通信、无线通信、电机驱动、位置检测和电流检测等电路,并完成代码的编写,保证机器人在胃肠道中稳定有序运行。开展各功能测试实验,并在刚性管道和离体肠道中测试其行进速度,验证机器人运动有效性、无线能量传输的稳定性和机器人结构的安全性和可靠性。最后,针对系统设计研究过程中遇到的问题以及研究成果进行总结,并对下一步的研究方向进行展望。