中文摘要：

当前，无缆外磁场驱动已经成为管道机器人和血管机器人的主要形式，而灵活有效的姿态控制是该类机器人亟待解决而又具有挑战性的课题。为此，本项目提出增加导向磁场，构想了一种新型由复合磁场驱动、由双永磁磁体构成的、适合在液体细小管道中运动的无缆微型机器人模型系统，探索机器人有效的姿态协调控制规律，研究强磁场背景条件下机器人的磁定位方法。具体为，先建立机器人系统的数学模型，分析机器人位置和姿态的可控性；然后重点研究复合磁场下其有效的姿态协调控制方法，寻找合适的协调控制策略并设计控制算法，使机器人的姿态控制达到最优，同时研究机器人的差分磁定位方法；最后构建机器人装置，通过实验检验协调控制策略和算法的有效性。预期研究结果将给出新型机器人的姿态协调控制规律，为外磁场驱动永磁型机器人提高姿态控制提供一条可行的途径；为强背景磁场条件下多源磁场逆问题的求解给出一种有效方法；为该类机器人在体内诊疗中的应用打下基础。

结论摘要：

针对如何提高微型管道机器人的姿态控制问题，本项目提出了一种新型由复合磁场驱动、由双永磁磁体构成的、适合在液体细小管道中运动的无缆微型机器人模型系统，探索机器人有效的姿态协调控制规律，研究强磁场背景条件下机器人的磁定位方法，并得到了预期的研究成果。具体为，建立机器人系统的数学模型，找到一种延迟时间控制器用于微型机器人的姿态控制，研究了双磁体机器人的差分磁定位方法并对微型机器人进行定位的磁传感器的优化布局；构建机器人简易装置，并对微米级的微机器人运动做了仿真研究。本项目的研究成果，为外磁场驱动永磁型机器人提高姿态控制提供一条可行的途径；为强背景磁场条件下多源磁场磁定位给出一种有效方法；为该类机器人在体内诊疗中的应用提供基础。