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胶囊机器人在人体内进行医疗检查等活动时，其所携带的电池不仅容量有限且无法随时更换。因此，能量供给问题已成为胶囊机器人研究领域内的一大瓶颈。为此，本文提出了一种胶囊机器人的定向无线能量传输方法，其特点是以三轴正交矩形亥姆霍兹线圈叠加空间方向任意可控的交变磁场作为能量发射端，使得接收端的胶囊机器人仅需内嵌单轴感应线圈即可感应到所需的电压，从而进行无线能量传输。 为实现这一无线能量传输方法，本文首先运用微分几何与坐标旋转变换的相关原理，对空间旋转磁场的极化现象进行了完整而详尽的理论分析与仿真，证明了三个相互正交的同频正弦交变磁矢量所叠加出的末端轨迹有且仅有三种极化形式：线极化、椭圆极化、圆极化，并推导出三个磁矢量的幅值与相位跟这三种极化形式之间的对应关系，建立了通过三个磁矢量的幅值与相位检测判断其所叠加出末端轨迹形状的完整检测判断流程。 其次，对三轴正交矩形亥姆霍兹线圈内的磁场进行了建模，从而可对三轴正交矩形亥姆霍兹线圈内部任意一点处的磁场强度计算。并通过对三轴正交矩形亥姆霍兹线圈中心点处磁场的计算导出了在磁场均匀区内各单轴线圈所生成的磁场强度大小与电流大小之间的关系。以此为基础，结合空间旋转磁场的线极化现象，给出了定向无线能量传输系统的总体设计与空间线极化交变磁场的产生方法。进而，对定向无线能量传输过程中的感应耦合电路进行建模，导出了定向无线能量传输系统的传输效率公式，完善了定向无线能量传输的理论体系。 接着，以交变磁场中的人体安全与成人人体尺寸数据为基础，对定向无线能量传输系统所使用的可容纳人体躯干的能量发射线圈，即三轴正交矩形亥姆霍兹线圈，进行了结构设计。介绍了高频下影响收发线圈交流电阻的两个因素：集肤效应与临近效应，说明载有高频交流电的线圈宜采用利兹线绕制，并引入了由利兹线绕制线圈的交流电阻计算公式。以此为基础，从交流电阻出发对收发线圈进行了进一步的优化，使之在传输频率下的交流电阻最小，以减少线圈发热，提高传输效率。 最后，通过实验对本文所提出的空间旋转磁场极化现象极其检测理论与方法进行了验证，实验结果证明了该理论与方法的正确性与有效性。同时，对定向无线能量传输效率进行了仿真，证明了该方法的可行性，为定向无线能量传输研究奠定了基础。