仪器仪表学报

作者：樊启高，赵 然，时 帅，黄文涛，毕恺韬

单位：樊启高,1.江南大学物联网工程学院,,赵 然,1.江南大学物联网工程学院,,时 帅,1.江南大学物联网工程学院,,黄文涛,1.江南大学物联网工程学院,,毕恺韬,1.江南大学物联网工程学院,

关键词：显微操作;自动化;视觉伺服;动力学;运动控制

基金：江苏省“六大人才高峰”高层次人才项目（GDZB?138）、江苏省自然科学基金（BK20210475）、江苏省自然科学基金（BK20200623）项目资助

在生物显微操作实验中,安全稳定地捕捉生物目标具有极其重要的意义。针对传统人工操作效率低、可重复性差等问题,提出了一套面向显微操作的生物自动化捕捉系统,通过视觉反馈以及闭环控制,使用微移液管自动化抽吸在液体生长介质中的生物对象。首先采用粒子群算法对传统图像分割算法进行优化,以实现视野中生物目标与移液管位置的同步实时跟踪;然后建立了微移液管捕捉过程的动力学模型,采用非线性干扰观测器来抑制模型参数的不确定性及环境干扰,并建立了闭环控制系统;最后通过实验验证系统性能。实验测得系统的图像平均分割时间为81.05ms,捕捉平均所需时间1.85s,捕捉平均最大误差0.34mm,捕捉成功率94%。实验表明,系统可以在不同光源及视野中存在微量干扰的环境下实现准确、快速、无损捕捉生物对象,并具有良好的鲁棒性。该方法的潜在应用包括胚胎玻璃化冷冻、胚胎干细胞移植、卵裂球活检、细胞力学性质检测等。

来源：2022年第2期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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