机器人辅助微创手术已经成为外科手术中不可缺少的一部分,经自然腔道的内镜手术更是目前外科手术发展的方向,对手术器械的微型化要求较高。手术机器人系统的功能就会受到自身复杂结构的限制,加上人体内弯曲复杂狭窄的管道环境限制,更加降低了机器人系统的适用面。由于智能材料和仿生结构的发展,手术机器人更加趋于小型化、多功能和高安全性。本文采用形状记忆合金这类智能材料为研究基础,展开对经自然腔道的手术机器人系统的研究。具体的工作内容包括:（1）根据对形状记忆合金材料的物理特性研究,展开了机器人的结构设计和控制驱动。一直以来,手术机器人的刚度都是非常值得关注的问题,本文提出了一种变刚度、亚毫米尺寸、结构简单、适应复杂管道结构的连续体机器人。利用红外控制机器人的刚度变化,可实现机器人工作模式的切换:（1）低刚度、顺应性、可在自然腔道内无创的被动顺应的运动模式。例如,利用顺应性可以预定义机器人的曲率,实现复杂弯曲管道内的运动。（2）高刚度、可注射、可给药的精准操作的手术模式。该机器人的尺寸可以达到亚毫米级别,结合了形状记忆合金和低熔点聚合物的静电纺丝结构。机器人的控制采用红外这种无线,安全的方式。为了提高机器人的红外响应能力,将机器人的身体表面包裹上聚多巴胺纳米颗粒涂层,包裹后的机器人光热性能明显提高。形状记忆合金主要为机器人实现变刚度,低熔点聚合物的静电纺丝结构承担了运载和释放药物的工作。为了扩展机器人的工作空间,在低熔点聚合物的纺丝结构中掺杂了Fe3O4磁性颗粒。最后,我们通过体内实验验证了机器人的主要功能。（2）根据不同的场景和需求,设计了两款可以控制机器人运动的系统。第一款是夹持位置可调的电机系统,该系统主要有两大功能:（1）可以驱动机器人完成直线运动和旋转运动;（2）在旋转电机上搭载了一个夹持开关,可以调节夹持机器人的位置,控制机器人工作的长度。考虑到整个机器人系统的整体性能,为了进一步实现机器人与成像模块,红外控制模块的集成,本文又提出了一种基于连续体结构的软机器人驱动系统的设计。系统设计了一款具有线控连续体结构的机械臂,用有限元方法优化了连续体结构的各参数设置。该结构使用具有弹性的中空套管作为主干,预留了空间便于携带微型或小型手术器械。本文中将激光光纤集成在中空套管中,并且使用光纤作为成像设备,大大缩减了系统的尺寸。该系统具有尺寸较小、结构简单、可集成度高等优点,可以很好的适应弯曲复杂的狭窄空间。对该系统进行了性能测试,在集成度与驱动性能上都有了较好的表现。