现代医学外科手术治疗特点之一是微创治疗。虽然现有的手术导航系统各方面发展已经比较成熟,但在实际手术中外科医生所遇到的问题并没有很好的解决。无线胶囊内窥镜是一种胃肠道检查的微型医疗仪器。无线胶囊内窥镜是一种新的技术,可以在没有外部电线的情况下完全探索到人体整个消化系统。它对许多胃肠道疾病,如胃肠出血和胃肠息肉综合征的起到了病情分析的作用,并取得了良好的效果。本文从国内外实验室的前沿研究和原型出发,综述了胶囊机器人的驱动和定位方法。概述了我们在设计和制造外磁场源驱动胶囊机器人方面面临的挑战,并提出了可能的解决方法。磁驱动胶囊机器人在控制检查和在胃肠道内进行微创手术方面具有巨大的潜力。为了获得较为均匀的磁场强度分布,并同时拥有相对较大运动空间,本课题以矩形赫姆霍兹线圈作为原型,对矩形线圈的空间磁场模型进行了相关数学模型的推导,建立了机器人所受磁力矩和输入各个线圈电流映射关系,提出了一种磁驱动算法,并搭建了电磁驱动平台,进行了软件设计,最后通过实验验证了驱动算法。四个矩形线圈用来产生一个旋转的外部磁场来控制磁铁的运动,磁铁在外部磁场下滚动移动。为了使胶囊机器人在有限且复杂的环境中得到有效的控制,必须获得机器人的实时位置信息和方位信息,通常采用磁定位的方法来获取位姿信息。然而,由于外部驱动场的磁干扰,传统的磁定位方法不能与磁驱动系统同时工作。为了克服驱动系统与定位系统之间存在磁干扰的缺点,提出了一种基于叠加原理的同步定位与驱动方法。将磁传感器阵列置于下方,磁传感器阵列测量的磁场值是磁场从磁体到磁线圈的总和。因此,在每次定位时,测量输入到每个线圈的电流,计算出磁驱动系统线圈的磁场分布。然后,将线圈产生的磁场从传感器的采集数据中减去。通过优化算法,得到了磁体的磁场,进而估计出机器人的位置和方向。利用实时定位结果,实现了磁机器人的精确反馈控制。