南开大学机器人与信息自动化研究所研制的微操作机器人，是以光学显微镜作为主要的反馈途径的微操作机器人，主要用于微米级的精细操作。结合智能机器人典型的层次结构和该系统的特点，本系统采用了层次化和模块化的结构，分为上位机和下位机，运动控制层和伺服控制层被封装在下位机，其他层次和模块被封装在上位机。 下位机多轴控制程序起着保证系统能同时对多路运动轴进行实时的协调控制的作用，为了构造一个稳定实时的系统，完成了下位机多轴控制程序的设计和改进，并根据系统的特点提出将下位机的部分工作移至上位机来做，如位置信息的更新和速度的二次规划等，合理的分配了上下位机之间的工作，使系统能高效的工作。 微操作机器人的智能性主要体现在上位机软件，为了上位机软件和下位机软件的高效率配合，和不断增强上位机软件的功能，进行了上位机软件的部分设计工作。如在运动接口模块中改进了位置信息的更新方式和使用配置文件保存全局位置信息，方便了在操作中对目标的重复定位。 圆弧轨迹规划属于轨迹规划层的一个基本规划功能。在进行染色体切割操作时需要末端能以指定的角度和半径做圆弧运动，通过分析以往的圆弧轨迹规划的方法存在的偏离期望轨迹的问题，结合系统的特点，使用了一种新颖的方法实现了微操作机器人的圆弧轨迹规划，通过理论推导保证了圆弧运动时各轴的加速度和速度不会超过上限，并可以尽量保证圆弧规划的精度，使用了一个双针画圆的实验体现了这种方法。 为了实现系统的自动化，显微图像处理部分必不可少。本文采用了简洁的方法实现了微操作机器人的自动调焦、自动寻针和自动识别针尖位置，这些实时在线的方法计算量小，简单有效，为了综合体现这些方法，设计实现了一套全自动化的双针互穿实验。