自1946年压电陶瓷诞生到现在，作为一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料，它不断地被改进，逐趋完美。PZT压电陶瓷的问世更是拓宽了压电陶瓷的应用领域，而基于尺蠖原理的压电驱动微小机器人则是利用其压电效应作为微位移器件，在精细作业领域的应用拓展。该微小机器人不但具有高分辨力的定位能力，同时还具有体积小、结构简单、运动灵活等特点。从精细作业对于压电驱动微小机器人移动机构的要求出发，设计出压电陶瓷平行配置式的微小机器人结构。基于尺蠖原理运动的微小机器人，可以通过调整压电陶瓷和电磁铁的控制信号实现在铁磁性工作表面一个移动自由度（X方向）和一个旋转自由度（方向）的运动。针对由人工装配的误差，压电陶瓷特性的不一致等原因导致的，在压电陶瓷平行配置微小机器人前进运动中会发生横向的位置偏差的现象，采用最小二乘法拟合曲线的方法，得出压电陶瓷驱动量的补偿，以减少其对运动特性的影响。在加入补偿输入之后，微小型机器人在相同步数下的直线前进运动中，横向的位置偏差减少为原来的6.1%。假设在一步运动中两压电陶瓷致动器始终保持平行的条件下，对微小机器人进行详细的运动学建模分析，建立了简化的运动学模型。参照独轮式移动机器人的控制器设计，利用Lyapunov直接法得到微小机器人路径跟踪的控制器，然后通过仿真实验证明了该控制器可实现微小机器人运动的路径跟踪。最后利用Lyapunov函数设计出轨迹跟踪控制律，并用仿真方法对结果进行了验证。最后，讨论了微小机器人在显微操作中的应用。本文设计了一个由机器人驱动系统和计算机视觉系统组成的显微操作平台，其中机器人驱动系统包括信号发生模块和驱动电源模块，计算机视觉系统则是利用全局摄像头对机器人进行位姿的识别，进而控制微小机器人的运动。随后提出一种倒置式显微镜成像仿真原理，并且通过该原理获得成像灰度图，在此基础上，讨论了微操作工具在显微视场下的识别方法，并实现实时跟踪。