生物技术在21世纪取得了许多重大进展。微生物在各个行业都得到了大量运用,对微生物的选育改造过程中通常需要进行大量的克隆菌落挑取工作。依靠传统手工挑取菌落已经不能满足高通量的克隆筛选要求,并且手工挑选基于实验人员的主观判断选择克隆,容易错漏目标菌落。为此本文提出了一种高通量、操作流程简单、菌落挑取效率高和精度高的新颖克隆菌落挑取设备方案,为我国在生物工程领域做出贡献,促进我国生物技术的发展,打破国外设备的垄断局面。在对市面上的克隆菌落挑取设备进行研究分析后,本文设计了一种新型的菌落挑取设备。该克隆菌落挑取设备主要包括图像采集装置、挑取和接种移动滑台装置、旋转转盘装置、挑取接种装置、清洗灭菌装置和旋转辅助装置等几部分,还包括计算机的图像采集及处理系统,基于多轴运动控制卡的控制系统等部分。首先运用Solid Works软件对设备的各个组成机构进行三维建模,对关键零部件运用ANSYS软件进行了力学静态分析和模态分析,然后运用ADAMS虚拟样机仿真软件对整机进行运动学仿真,并对具体结构细节进行研究改进。在各个零件符合设计标准的情况下对菌落挑取设备进行了样机制作装配,接着运用机器视觉技术在计算机中对采集的菌落图像进行处理,识别、筛选并定位出目标菌落,然后基于多轴运动控制卡及其提供的动态链接库,开发了该设备的控制程序。最后,结合运动控制系统和机器视觉系统进行了样机调试和相关实验。实验证明,该设备能够完成菌落的识别定位、挑取接种、清洗灭菌等一系列自动化操作。