人体消化道疾病属于发病率、死亡率和致残率极高的慢性疾病。目前国内外针对消化道疾病的诊断和治疗方法主要是采用内窥镜检查,内窥镜检查给病人带来极大的疼痛和不适,容易引起肠壁的损伤等诸多并发症,且内窥镜检查存在“盲区”。胶囊内窥镜检查可实现胃肠道的无创检查,但是胶囊内窥镜在体内的被动运动使得医生无法对可疑病灶点进行反复观察。针对现有胃肠道检查方法的缺点,研究适用于无创胃肠道检查的主动运动式微型机器人具有非常重要的临床应用价值。本文在国家863项目“面向胃肠道疾病诊查的微型仿生机器人及无线能量传输技术研究”(编号:2007AA04Z234)和国家自然科学基金“胃肠道微型仿生机器人无创诊查系统及无线供能技术研究”(编号:60875061)的资助下,致力于研究一种适用于小肠无创检查的主动式胃肠道微型机器人系统。该机器人尺寸大小适合在人体小肠内运动,机器人在不损伤肠壁的前提下在肠道内实现主动运动,并搭载摄像头系统实时进行小肠检查;机器人具有良好的通讯性能,外界可实时控制机器人的运动;机器人通过无线供能实现无缆式操作。本文主要研究适用于小肠无创诊疗的胃肠道微型机器人系统,所完成的工作及取得的研究成果主要包括以下几方面:1、分析人体胃肠道环境,提出适合在胃肠道环境内运动的机器人运动模型。通过对人体肠道生理特征和小肠力学特征的分析,以及对机器人常用驱动方式和运动方式的分析,确定胃肠道微型机器人的运动方式采用基于直流电机驱动的仿尺蠖蠕动式的运动方式。对仿尺蠖蠕动式机器人在肠道内的运动原理进行了具体分析,介绍了机器人的前进、后退和驻留方式。分析机器人在肠道内运动的临界步距,并提出了机器人设计的具体要求。2、进行仿尺蠖蠕动式机器人的机构设计和力学分析。机器人的机械机构由一个轴向伸缩机构和两个径向钳位机构组成,两机构之间采用万向节连接。轴向伸缩机构由微型直流电机、三级齿轮减速器、螺旋传动副组成,径向钳位机构由微型直流电机、三级齿轮减速器、差动螺旋传动副、径向伸出杆件对组成。对机器人轴向机构进行轴向运动速度计算,对轴向驱动力进行力学分析,并在轴向伸缩机构组装完成之后进行轴向驱动力的测试。对径向杆件的机构运动进行机构运动分析和力学分析,并在径向钳位机构组装完成之后进行径向力的测试。3、设计仿尺蠖蠕动式机器人的控制系统和无线能量传输系统。机器人的控制系统分为体外发射控制模块和体内接收控制模块,体外发射控制模块通过串口接收来自PC端的控制信号并无线发射出去,体内接收控制模块无线接收控制信号并控制机器人的运动。机器人的无线能量传输系统分为无线能量传输发射端和无线能量传输接收端,发射端通过谐振将电能转变为电磁能,接收端通过接收线圈耦合发射端的电磁场并转变为电能。(4)结合机器人控制系统和无线能量传输系统对设计的仿尺蠖蠕动式机器人进行模拟肠道实验和离体肠道实验。本文研究的仿尺蠖蠕动式机器人系统基本满足课题要求,为后续研究适用于胃肠道无创检查的胃肠道机器人打下了一定基础,但仍然存在许多可以改进的地方有待后续研究。