自从“多莉”羊诞生之后，细胞核移植（克隆）技术因其在动物育种、器官移植、基因治疗和濒危物种保护等领域的巨大应用价值，已成为21世纪各国的研究热点。然而，目前手动核移植操作的细胞转动和去核过程对卵母细胞的伤害极大，大大降低了克隆胚胎的发育潜力，造成了目前核移植操作极低的成功率。项目组进行了最小拨动力的细胞转动，基于细胞形变建模的细胞朝向选择和无染色的细胞精准去核操作三个方面入手，建立了机器人化的核移植操作流程，提高操作效率的同时减小了核移植操作对卵母细胞的伤害，最终显著提升了克隆胚胎的发育能力，获得了世界首例机器人操作的克隆动物。

首先对细胞拨动过程进行静力学建模，通过对拨动中的卵母细胞进行受力分析，获得了可以精准转动细胞所需的最小拨动力。根据测得的细胞弹性，获得了施加最小拨动力的注射针运动轨迹，最终实现了细胞的精准定量拨动。

首先利用测得卵母细胞透明带和胞质的弹性对刺入过程中的细胞变形进行有限元仿真，获得不同点位处细胞应变，从中找出细胞形变较小的点位（2点和4点钟），进而通过光流法对刺入过程中的细胞形变进行检测，验证此点位处细胞的应变确实较小，进一步的，将极体置于该点位，最终获得了核移植中的卵母细胞的对应的细胞朝向范围，如图2所示。

首先，通过对去核抽取过程进行有限元建模，获得以去除细胞核所需要的吸取胞质体积分布如图3所示；之后通过离线的细胞核染色最终获得了细胞核相对极体的三维分布，并由前两步工作确定适合精准去核的细胞朝向，如图4所示；再进一步，利用有限元仿真确定细胞核相对于注射针的运动轨迹，并基于前面的两个分布确定将细胞核移动到注射针的特定位置所需要的注射针运动轨迹，如图5所示；在此基础上，通过去核量的计算完成细胞的定量去核，如图6所示。

针对手动核移植操作中存在的细胞分布区域过大，搜寻细胞耗时较长，效率较低的缺点。项目组利用构建的微通道和双持针器实现了结构化的高效自动化核移植操作流程，进一步提高了体细胞核移植的操作效率。如图7所示。

实验表明基于以上关键技术，课题组将体细胞核移植的囊胚发育率从人工的10%提升至20%，获得活体的成功率从1%提升至3%，2017年项目组获得了世界首批机器人操作的克隆猪，研究成果收到了央视和人民网等多家国内外权威媒体的报道。如图8所示。