人体组织、器官的衰竭与缺失是当前发病率最高、最具威胁性且治疗费用最为高昂的医疗难题,由于供源不足、免疫排斥、异物反应等诸多因素,组织器官移植无法根本解决该问题。组织工程即从工程学角度出发,能够以人体细胞作为原料在离体状态下开发具有保持、恢复及提高人体功能的替代品,从根本上解决了器官缺失类疾病的问题,各国学者已研究开发了一系列的生物微制造方法。本文则利用微纳操作机器人作为生物微制造的重要工具,凭借其高精度与高效化的优点,为微纳机器人与生物医学融合提供可借鉴的新思路。该方法为再生医疗中制造血管化功能人工组织提供了新的生物微制造方法。本文主要研究内容如下:首先,针对微纤维组装的跨尺度、高效、高精度等操作需求,设计并搭建了导轨多机器人微组装系统,实现了微血管组织的体外构建。设计了能在微尺度下操作微纤维的电磁镊并通过仿真实现了磁力与结构的优化。在上位机上编写了一套机器人运动控制界面,研究了该系统对微纤维的微操作过程的自动化。其次,以生物兼容可降解的褐藻酸、细胞以及纳米磁性粒子实现了磁性微纤维的片上加工。以PDMS为材料设计并制造了具有多层流的微流道芯片。通过褐藻酸溶液与氯化钙溶液的交联反应,加工出包裹细胞且能够以磁镊实现磁引导操作磁性微纤维,磁镊的使用使磁性微纤维具有可控性且操作精度提高。第三,为探究磁引导操作过程中的磁操作力并实现磁引导操作过程的优化,搭建了微力测量系统以测量操作器对磁性微纤维材料张力以及磁镊对磁性微纤维的拉力,并利用仿真软件分析了磁镊的磁场分布。通过磁引导力的优化,在不破坏磁性微纤维的前提下实现了最大引导力的协同三维操作。第四,为了进一步提高微纳操作机器人系统的操作精度、组装效率和成功率,对磁引导微操作机器人系统进行了运动学分析。基于其运动规律设计了针对不同组装子任务的操作策略并实现了相关程序的集成,保证了系统的可控性与操作精度,使微纤维组装过程中的效率与精度得到了有效提高。最后,基于以上平台、方法与策略,磁引导微操作机器人利用操作器与磁镊的协同操作,将磁性微纤维组装在微尺度的圆柱形模具上,实现了具有生物学意义的200?m尺度人工微血管结构的体外构建,并对实验进行分析、论证与总结。