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干亍，自动或者半自动作业都十分困难。本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，提出了面向对象的微操作机器人系统的基本结构，以及组成系统的对象类的设计。基于对象的智能控制的方法，是实现非结构化环境中微细操作的批量化和自动化的基础，是微操作机器人具有学习能力的基础。 其次，建立了一套适用于微操作机器人的编程语言，实现了基于语言控制的微操作任务的编程。语言系统提供了多种流程控制命令和对象命令，对具体的运动控制的程序细节进行有效屏蔽，内部封装了对于非结构化问题的处理。机器人通过简单地执行适当的程序就可完成各种不同的工作，大大增强了机器人系统的柔性和多用性。人的智能和知识可以以机器人语言作为载体，通过程序的形式保存起来。 本文还针对显微视觉的感知范围小和感知信息少的问题，提出了离焦状态微操作工具的平面定位的方法——扫描线算法，提高了微操作工具在显微镜下的可感知范围。试验结果是在40倍显微镜下，显微图像的点扩散参数在50以内，即光轴方向离焦±60 μm以内，平面位置提取误差在1 μm以内。扫描线算法的实时性和有效性满足系统的要求，完成了基于离焦状态显微图像反馈的双针互插的实验。 最后，本文给出了微操作机器人系统语言的实现，主要是VC平台上的解释器的实现，多种的流程控制命令以及操作臂等对象的可用的命令。另外提出了多线程技术在微操作机器人上应用的方面。