体内医疗微型机器人可进入人体肠道和血管进行诊断、投药和手术等微创甚至无创操作，从而减少广大患者痛苦，缩短手术恢复时间。但是由于体内管道情况复杂以及对微型机器人体积的限制，其运动及姿态难以控制，这对体内诊疗是十分不利的。针对这一问题，本论文借鉴趋磁细菌由鞭毛主动推进、外磁场导向的混合推进机制，提出并研制了一种主动螺旋驱动结合外磁场姿态调控的仿趋磁细菌的微型机器人及其体外控制导向系统。 首先，本论文以侧生双鞭毛的极性趋磁细菌MO-1作为研究对象，分析其在外磁场下所受到的磁力矩以及在流体中的受力情况，特别采用抗力理论分析了鞭毛和液体的相互作用，根据牛顿-欧拉方程建立了趋磁细菌MO-1的6自由度动力学模型。仿真和实验研究了不同磁场条件下趋磁细菌的运动情况以及运动速度和磁场强度的关系，实验和仿真结果吻合,证明了动力学模型的正确性。该动力学模型可为更好地控制趋磁细菌微型机器人的运动提供依据，此外，由动力学模型得到的趋磁细菌运动特点，可启发研究者研制新型驱动机制的微型机器人。 由于考虑了鞭毛在液体中旋转时和液体的相互作用，仿真结果表明趋磁细菌的螺旋轨迹是由大小两种螺纹组成。大螺纹的频率和菌体旋转频率一致，小螺纹的频率和鞭毛的旋转频率一致。通过和实验轨迹对比，推测显微镜下拍照所得螺旋轨迹是仿真结果中大螺纹的情况。另外针对仿真结果和实验结果中螺纹幅度的差异，分别从细菌的主动趋磁特性和细菌分裂的角度分析并仿真研究了可能引起这些差异的原因。上述因素的考虑使这些差异有所减小，但还不能消除，这也说明趋磁细菌的螺纹轨迹的形成是一个复杂的过程。 其次，借鉴趋磁细菌的运动特点，研制了一种主动螺旋推进结合外磁场姿态控制的微型机器人的原理样机。该微型机器人的螺旋桨模仿趋磁细菌的鞭毛，主动推进其运行；其体内的永磁块模仿趋磁细菌的磁小体链，与体外导向磁场相互作用控制其运动方向。根据混合驱动机制的仿趋磁细菌的微型机器人的特点，搭建了其体外控制平台的硬件部分。其中的控制子系统包括外磁场调控子系统和脉宽调制信号发射子系统两部分。外磁场调控子系统用于控制微型机器人的运动姿态，由三组程控电流源和三组正交的亥姆霍兹线圈构成，控制线圈中的电流，可产生-100~+100 Gs范围内方向任意可调的均匀导向磁场。PWM信号发射子系统用于控制微型机器人的启动、停止及运动速度，由PWM信号发生器和基于MICRF102的射频发射模块发射构成，可产生占空比50%~97%可调、频率为645 Hz的PWM信号。 最后分析了仿趋磁细菌的微型机器人在液体中运动时所受到的力和力矩，利用牛顿-欧拉方程建立其动力学模型。同时仿真研究了仿趋磁细菌的微型机器人的转弯运动特性，仿真结果表明微型机器人的运动姿态能够跟随外磁场方向进行灵活改变，并且随着导向磁场强度的增大，微型机器人的转弯半径有所减小，仿真结果和实验结果吻合，证明了动力学模型的正确性。利用所搭建的实验平台以及所设计的磁场调控策略，进行了微型机器人跟踪“L”型期望轨迹的闭环实验研究。实验结果表明微型机器人可以较好地跟踪期望轨迹，说明了所设计的体外控制平台闭环控制的有效性。该混合驱动机制的微型机器人的传感器阵列以及复杂的数据处理工作由体外控制平台完成，其在一定程度上解决了体积微型化与运动灵活性之间的矛盾，为医疗微型机器人和非磁性管道微型机器人的广泛应用提供了一种新的思路。