随着科学技术的不断发展,生物、化学、物理、计算机等各个学科领域出现对微尺度物体操作需求,微操作技术随之孕育而生。相对于传统的宏观操作处理的对象为较大的物体和零件,微操作的操作对象为微尺度范围内的物体。被操做对象具有尺寸小、刚度低、结构精密和易损伤的特点,当刚性操作工具直接接触相互作用被操做对象时,极易损伤被操作对象,进而增加操作难度、降低研究效率。通过寻找一种柔性接触操作对象的微操作方法,解决微操作中刚性接触带来的各种问题。微尺度柔性操作方式是通过在锥形毛细管末端生成的单个稳定的微尺度气泡作为微操作工具实现。通过生成控制这个单个微尺度气泡,使气泡直接与被操作对象接触施力,由于气体的可压缩性,气泡被挤压变形,进而可通过单个微尺度气泡完成对被操作对象推拉、搬运、提取、放置等一系列柔性微操作。首先对微尺度柔性操作系统组成及搭建方法进行了详细的介绍。微尺度柔性操作系统主要由两部分组成,一部分为柔性微操作部分,另一部分为显微视觉系统。微尺度柔性操作的方法是通过生成控制单个气液界面实现,气液界面也就是气泡,其生成控制方法是通过毛细管连接气泵实现,调节气泵在毛细管末端生成控制单个微尺度气泡。其中辅助微操作的显微视觉系统为双目显微视觉系统或称三维显微视觉系统,由两台显微镜加摄像机组成。为了更好应用单个微尺度气泡实现柔性微操作,基于完整的微尺度柔性操作系统,定量研究气泵控制生成气泡变化的过程特性。通过气泵调节输入毛细管的压强来控制气泡各种形状几何参数的变化,分析输入毛细管的气压与气泡形状变化之间的关系,研究不同尺寸毛细管进行气泡生成时对气泡生成和控制的影响。研究毛细管末端生成的单个稳定微尺度气泡作为执行器及执行传感一体化特性。通过系统的理论分析和以微尺度悬臂梁为参照物的微操作实验进行分析、验证,说明在毛细管末端的单个微尺度气泡可以实现柔性执行器的功能;同时也可以结合视觉信息,通过微尺度气泡在执行力的过程中气泡形变计算力的大小,实现单个气泡在柔性微操作中执行传感一体化的功能。最后应用这套完整的微尺度柔性操作系统,对斑马鱼卵细胞进行力学特性的研究。通过单个稳定的微尺度气泡操作鱼卵细胞,验证了卵细胞受力与形变之间的关系。