微米尺寸机器人在微纳制造、生命科学实验、生物医疗等领域具有巨大应用潜力和前景。在微纳制造中,对于微纳米尺寸的器件,毛细力相对于自身重力通常占据主导地位,在一定条件下,可以稳定漂浮在气/液界面上。相对于固体表面环境,气/液界面具有低阻力特征,为微纳器件操作提供了另一种选择。相应地,探索适于气/液界面作业的微米尺寸机器人具有重要意义。本文设计一种气/液界面磁驱动微机器人系统,建立气/液界面微机器人的静力学和动力学模型,进行磁驱动系统结构设计,分析电磁线圈产生的磁场和磁场力,并开展微机器人系统相关运动实验研究。首先,建立典型微球体和微圆柱体构件在气/液界面的静力学模型,计算作用在气/液界面微构件的作用力。通过对Young-Laplace方程的求解,分别研究微球体和微圆柱体受力随浸入液体深度的变化情况,分析接触角、微构件形状对作用力的影响。采取表面疏水处理,增大接触角,进一步增强微机器人承载能力,并进行实验验证。最后在微机器人加工方法比较的基础上,采用激光切割制作微机器人本体。其次,根据气/液界面磁驱动微机器人的特点,比较不同的磁场产生方式,建立气/液界面磁驱动微机器人系统的磁场模型,进行磁场力和磁力矩的理论计算及仿真分析。针对磁驱动微机器人系统特点,建立气/液界面磁驱动微机器人动力学方程,并确定其控制方案。分析线圈参数对磁场和磁场梯度的影响,根据微机器人的运动需求,完成线圈的空间布置,并分析工作区域内的磁场和磁场梯度。进行实验分别验证磁场与电流之间的关系以及不同位置处磁场变化情况。最后,建立气/液界面磁驱动微机器人系统,包括硬件模块和软件模块,开展微机器人在气/液界面上的运动实验,包括电流波形和幅值、机器人形状和尺寸以及液体介质对运动影响的实验研究,进行不同轨迹的微机器人运动实验,并计算运动的轨迹偏差和重复定位精度。实验表明微机器人在去离子水中运动时最大速度可达470μm/s,重复性精度为30.2μm。