定期的结肠镜检查可以有效预防结肠癌等肠道疾病。然而,传统结肠镜在手动进境过程中存在引起患者强烈不适,甚至造成伤害等问题。研究表明实现结肠镜的自主推进有助于上述问题的改善。目前,对自主推进式结肠镜装置的研究已取得一定成果,但多数存在结构复杂、安全性低、以及对其推进效率、视觉稳定性、低侵入性没有进行综合的考虑等问题。本文从结肠镜检查的特点出发,提出了一种通过组合柔性气囊与刚性单元实现自主推进的机器人设计方法,并基于该方法设计了两种自主推进式结肠镜机器人,完成了两种机器人的样机制作与实验验证。具体研究内容如下:基于自然界中尺蠖的躯体结构与运动方式,以六个单腔气囊为驱动单元,结合两个刚性连接单元,设计了一种具有三段式结构的尺蠖式结肠镜机器人。通过一定顺序的气压驱动,该机器人能够形成尺蠖式运动,实现在管状环境中的自主推进。对尺蠖式结肠镜机器人的推进原理及特点进行了分析。基于螺旋变形原理,以六个单腔气囊为驱动单元,结合一个包含若干刚性骨节的柔性骨架,设计了一种螺旋式结肠镜机器人。该机器人融合了自主推进、接触力感知及形状锁定三个模块于一体。其中,接触力感知功能用于保证机器人的推进效率以及低侵入性,形状锁定功能可以协助结肠镜机器人获得稳定的视野。对螺旋式结肠镜机器人的螺旋变形原理与自主推进原理进行了建模与分析,并讨论了接触力感知与形状锁定功能的实现机理。基于单腔气囊单元的制作,完成尺蠖式与螺旋式结肠镜机器人样机的制作。分别搭建了两种机器人的控制系统,包括硬件组成的选型分析和软件系统的设计。基于上述样机与控制系统,在不同的管状环境中测试了两种机器人的自主推进功能,并对运动性能作了对比分析。此外,对螺旋式结肠镜机器人的接触力感知与形状锁定模块的功能进行了验证。结合内窥镜摄像头对管状环境内部进行检查,初步证明了自主推进式机器人用于结肠镜检查的可行性。