研究生招生：每年可招收2名学术/专业硕士。课题组科研经费充足，欢迎想提前进实验室锻炼的本科同学、有志于相关研究的学生随时和我联系。

实验室地址：南开大学津南校区人工智能学院南楼（信息东楼）106室（微纳操作机器人系统实验室），213室（生物系统建模与仿真实验室），欢迎感兴趣的同学前来参观。

详情请见：http://www.romiol.com/  

机器人化核移植操作关键技术研究

针对人工核移植操作中存在的操作难度大、精度低、重复性差等问题，课题组利用机器人操作精度高，定量化和高重复性的特点， 基于最小拨动力进行自动化细胞拨动，基于最小应变进行卵母细胞朝向选取， 利用注射针轨迹规划减少去核所需胞质量，最后建立了结构化的机器人化细胞核移植操作流程， 减小对细胞发育潜力的伤害，提高细胞核移植操作成功率，最终获得世界首批机器人操作的克隆动物。

面向脑科学的机器人化膜片钳系统

二十一世纪被科学界公认为是脑科学的时代。课题组将显微操作机器人技术与脑科学研究的金标准—膜片钳技术相结合， 研发国内首套面向脑科学的机器人化膜片钳系统，在此基础上逐步突破“显示清”、“定位准”、“跟得上”、“动的巧”、“测得真”五大关键技术， 实现单细胞，脑组织和活体动物机器人化膜片钳系统的三级跳，最终将完成面向清醒活体动物脑科学研究的机器人化主动膜片钳系统。

基于个体识别的模式动物群体视觉跟踪

模式动物广泛存在着外观相似、运动机动性强、遮挡频繁等问题，给模式动物群体跟踪提出了极大挑战。 课题组结合传统图像分析和深度学习方法，突破了模式动物的视觉特征提取、多目标个体识别、群体跟踪等技术， 设计并开发了多套自动化模式动物行为学观测系统，实现了斑马鱼成鱼、幼鱼、小鼠等多种典型模式动物的群体跟踪和多种行为分析，受到生物、医药研究者的广泛关注。

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1. 1. 天津市科学技术局，天津市企业科技特派员项目，19JCTPJC46000，基于通用图像特征的模式动物个体识别与群体跟踪，2019-10至2020-09，5万元，已结题，主持
2. 2. 科学技术部，国家重点研发计划，2018YFB1304905，面向克隆的微纳操作机器人系统与示范应用，2019-06至2022-05，225万元，在研，参加
3. 3. 天津市科学技术局，天津市自然科学基金面上项目，18JCYBJC19000，基于深度学习的批量细胞核移植自动化，2018-04至2021-03，10万元，在研，主持
4. 4. 国家自然科学基金委员会，重点项目，61633012，面向细胞局部精准置换的自动纳米操控方法研究，2017-01至2021-12，270万元，在研，参加
5. 5. 天津市科学技术局，天津市重大科技专项（工程）项目，14ZCDZGX00801，面向批量核移植的微操作机器人研发及其在优良种猪产业化中的应用，2015-04至2017-03，50万元，已结题，参加
6. 6. 天津市科学技术局，天津市应用基础与前沿技术研究计划青年项目，14JCQNJC04700，基于参数辨识的肺部血管气道模式形成仿真和机理研究，2014-04至2017-03，6万元，已结题，主持
7. 7. 国家自然科学基金委员会，国家重大科研仪器设备研制专项，61327802，面向生命科学的原位显微分析与操作仪，2014-01至2018-12，750万元，已结题，参加
8. 8. 国家自然科学基金委员会，青年科学基金项目，61105107，基于微操作机器人的细胞核移植自动化视觉反馈控制研究，2012-01至2014-12，25万元，已结题，主持

获奖：

天津市第十二届高校青年教师教学基本功竞赛工科组三等奖

2018年度中国智能制造十大科技进展，第二完成人

2020年度中国机器人创新应用奖,第二完成人

入选第五批天津市创新人才推进计划重点领域创新团队，2018

入选第三批天津市人才发展特殊支持计划高层次创新团队，2018

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授权发明专利：

一种基于光学仿真的照明系统设计方法及实验装置（ZL201710082423.6）

一种微操作机器人系统显微视野拓展方法（ZL200910069450.5）

基于显微图像处理的微操作工具深度信息提取方法及装置（ZL200510016296.7）

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Selected Journal Publications

[11] Y. Liu, X. Wang, Q. Zhao, X. Zhao, M. Sun*, Robotic Batch Somatic Cell Nuclear Transfer Based on Microfluidic Groove. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering. 2020, 17(4): 2097-2106

[10] Y. Wang, Y. Liu, M. Sun*, X. Zhao, “Deep-Learning-Based Polar-Body Detection for Automatic Cell Manipulation”, Micromachines, 2019, 10(2): 120

[9] Y. Bai#, S. Zhang#, Z. Fan, X . Liu, X. Zhao, X. Feng*, M. Sun*, “Automatic multiple zebrafish tracking based on improved HOG features”, Scientific Reports, 2018, 8: 10884

[8] C. Zhao, Y. Liu, M Sun*, X. Zhao, “Robotic Cell Rotation Based on Optimal Poking Direction”, Micromachines, 2018, 9(4): 141.

[7] N. Li, Y. Liu, S. Li, X. Wang, Y. Qin, M. Sun*, et al., "High-precision, pressure-driven pump for sub-picoliter scale quantitative injection," Modern Physics Letters B, vol. 31, p. 1750148, 2017.

[6] M. Sun, H. Xu, X. Zeng, and X. Zhao, "Automated numerical simulation of biological pattern formation based on visual feedback simulation framework," PloS one, vol. 12, p. e0172643, 2017.

[5] D. Chen, M. Sun*, and X. Zhao, "Oocytes Polar Body Detection for Automatic Enucleation," Micromachine, vol. 7, p. 27, 2016.

[4] M. Sun and X. Zhao, "Crossover Structures for Logical Computations in Excitable Chemical Medium," International Journal of Unconventional Computing, vol. 11, pp. 165-184, 2015.

[3] M. Sun and X. Zhao, "Multi-bit binary decoder based on Belousov-Zhabotinsky reaction," Journal of Chemical Physics, vol. 138, p. 114106, 2013.

[2] 孙明竹，赵新，卢桂章，"基于离焦的微操作机器人系统光轴方向深度测量"，物理学报，58(9):6248-6257, 2009.

[1] 赵新, 孙明竹, 卢桂章, 余斌, "基于显微图像处理的微操作工具深度信息提取方法", 自动化学报, 33(9): 917-923, 2007.—————————————————————————————————————————————————————

Selected Conference Publications

[6] T. Li, X. Wang, M. Sun*, and X. Zhao. "Design and Implementation of the Three-Dimensional Observation System for Adult Zebrafish". International Conference on Computer Vision Systems. Springer, Cham, 2017: 553-563.

[5] X. Wang, Y. Liu, S. Li, M. Cui, M. Sun*, and X. Zhao, "Automated cell transportation for batch-cell manipulation," presented at the 2017 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems (IROS), Vancouver, BC, Canada, 2017.

[4] X. Wang, N. Li, Y. Liu, M. Sun*, and X. Zhao, "Pipelined Batch-operation Process of Nuclear Transplantation Based on Micro-Manipulation System," presented at the IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics(ROBIO), Qingdao, China, 2016.

[3] H. Cong, M. Sun*, D. Zhou, and X. Zhao, "Multi-target Tracking of Zebrafish based on Particle Filter," presented at the The 35th Chinese Control Conference (CCC), Chengdu, China, 2016.

[2] M. Sun, B. Wang, Y. Qin, and X. Zhao, "Illumination system design and implementation in zebrafish behavior observation system," presented at the The 5th Annual IEEE International Conference on Cyber Technology in Automation, Control, and Intelligent Systems (IEEE-CYBER), Shenyang, China, 2015.

[1] J. Guo, S. Zhao, M. Shu, Z. Yan, M. Sun*, X. Zhao, et al., "Trajectory tracking of spasm-oriented zebrafish larvae," presented at the The 33rd Chinese Control Conference(CCC), Nanjin, China, 2014.