微型机器人作为传统插入式结肠镜可能的替代品之一,有望应用于结肠疾病的普查。本文依托国家自然科学基金项目（No.61803347）,对一种微型可变径履带式机器人的关键技术展开了深入研究。关键技术包括机器人与复杂肠环境的相容性以及机器人运动机构的设计两个方面。机器人与复杂肠环境相容性的研究意在为机器人设计的优化和运动的控制提供理论依据,主要包括以下两个方面:（1）首先对结肠的湿滑特性进行了建模:通过搭建实验装置,测试三种微型机器人的常用制作材料（硅胶花纹履带、白色光敏树脂、透明光敏树脂）与结肠内表面在不同接触压强、环向应变比和相对运动速度下的摩擦系数。基于实验数据,分析了三种因素对摩擦系数产生影响的原因,并建立了拟合模型用以预测摩擦系数。利用所建立的摩擦系数模型,建立了履带式机器人在结肠中的运动模型。通过对三种具备不同半径的履带式机器人在不同结肠中进行拉力测试,验证了运动模型的正确性。（2）提出了一种基于变径机构和薄膜压力传感器的结肠几何参数感知方法:通过在扩张机构末端安装薄膜压力传感器,测量不同扩张半径下肠道的收缩压力,并基于压力值和以本构方程为核心构建的感知模型,实现对肠道初始半径及厚度的感知;搭建实验平台对该感知方法测试发现:针对五段具有不同几何参数的猪肠道,可在15s内完成对肠道几何参数感知,对于初始厚度的感知误差范围为[0.084 mm,0.239 mm],初始半径的感知误差范围为[0.186 mm,0.339 mm]。基于上述研究成果,对机器人运动机构进行设计:可变径履带式机器人主要由一组变径机构和三组履带模块构成,整机尺寸为Φ35.0mm×40.9mm。其中,变径机构使机器人实现35mm～85.2mm的大范围可控变径功能,使机器人能够扩张肠道褶皱以及定点驻留;三组履带模块铰接在变径机构的扩张端,使机器人具备快速运动能力。履带模块和变径机构的扩张端之间安装有薄膜压力传感器,用于检测履带与肠壁间的接触压力。通过硬质管道和离体结肠实验发现:依据压力传感器数值,机器人能够主动变径至合适直径,并分别在水平硬质管、竖直硬质管和离体猪结肠中实现了6.25cm/s、3.69cm/s和1.77cm/s的运动速度,实验结果表明了该机器人有望应用于结肠疾病的普查。