鉴于微小型机器人在医学、工业等领域广泛的应用前景，国内外学者对机器人结构和推进方式进行了大量的研究工作。特别是微小型游动机器人高效灵活、无碰触的运动形式，在介入诊疗领域倍受青睐。　　本文在充分分析了微生物鞭毛波动和旋进运动两种运动形式的基础上，设计了一种采用矩形截面的螺旋丝结构作为机器人推进器，该推进器不仅结构简单，而且所能产生的推进力也得到了大幅提升。根据机器人运动空间的特点，本文设计了一种圆柱形机身，并在机身两端分别设置一个螺旋尾推进结构，使其不仅能适应管道内狭长的空间环境，还能获得双倍的推进力。此外，本文还设计了一种嵌于机身侧面，通过轴向滑动伸出而影响流场形态从而实现转向的换向机构，其最大特点是工作状态无需机器人径向空间，符合管道内狭长工作空间对机器人的要求。　　在机器人结构设计的基础上，本文重点对机器人机身头端形状和螺旋推进结构进行了流体动力学仿真分析，并得到了最终的参数优化结果，即:机身两端外形采用抛物线轮廓，抛物线焦距与机身半径的比值在0.27左右为宜;螺旋尾外径尺寸应接近机身最大直径;螺旋截面宽度取0.36倍的外径;螺旋升角接近但小于45°;厚度取0.24～0.25倍螺距，或者在能保证螺旋结构刚度的情况下，可采用小于0.05倍螺距的厚度;根据机器人工作空间的曲率半径设计较多圈数的螺旋。　　依据螺旋尾结构参数的仿真结果，以及对流场特性和螺旋尾运动特性的流体动力学仿真数据，本文基于抗力理论推导出了适用于所设计螺旋结构的推进力计算模型，并对数学模型的两个系数进行了拟合。通过对比推进力的计算结果和仿真结果显示，二者具有良好的吻合度。　　本文建立了机器人运动学和动力学模型，并参照潜艇水动力理论建立了适用于游动机器人的水动力模型。结合上述模型，得到了水动力系数的参数辨识方程，并采用最小二乘估计算法，对部分水动力系数进行了参数辨识。