微操作机器人是面向微米或者更小尺度对象进行精细操作的智能机器人系统,在生物医学、基因工程、高分子材料和微机械等领域有着广阔的应用前景.微操作系统中,工具和目标十分微小,操作主要是在一种非结构化的环境中进行,自动或者半自动作业都十分困难.该文针对微操作机器人自动作业的几个关键问题进行了研究.首先,提出了微操作原语的概念,建立了由原语库和相关机制构成的原语系统.基于原语的智能控制方法,可以实现非结构化环境中微细操作的示教和再现,使微操作机器人具有了在线学习的能力.针对屏幕视野狭小的问题,根据大范围多目标的物理分布特点,提出了操作域地图的概念.通过建立基于地图压缩的多目标自动定位方法,可以解决大范围多目标的搜索和自动定位问题,使得多目标自动作业成为可能.基于显微视觉的目标识别和定位是微操作机器人自动作业的最后一个环节.该文仔细分析了显微图像的具体特点,建立了用于显微图像处理和识别的有效方法,实现了基于显微图像的自动寻针、自动调焦和目标识别方法.该文还对微操作任务进行了分析,提出了批量微操作的概念,为之建立了基于原语、操作域地图和显微图像处理的自动化操作方案.最后,该文给出了微操作机器人软件系统的体系结构和功能模块设计.