显微外科手术需要通过显微镜操纵脆弱的组织或脆弱的结构，例如小血管、神经和管子。人手在最佳条件下的操作精度约为0.1毫米，这使得显微外科手术具有挑战性。生理性震颤或幅度超过100毫米的高频不自主手部运动可能会影响显微外科手术的安全性。

此外，微尺度上较差的感官反馈给密闭环境中的操纵带来了提取挑战。这表明测量显微手术工具和物体之间的微观相互作用力的能力非常重要。其他挑战来自远程操作的绘图策略、显微镜提供的有限感兴趣区域、在复杂结构中操作时的视野受阻以及仪器和脆弱组织区域之间的潜在碰撞。

为了应对上述挑战，过去十年出现了在成像、传感和机器人技术方面辅助机器人手术的新兴技术。人们为开发机器人辅助显微手术平台做出了许多努力。为了确保不会对目标手术区域施加额外的力，需要用于显微手术工具的嵌入式微传感系统。

为了保护脆弱的微型部件免受不可控的外力的影响，采用虚拟夹具来避免在接近禁区时损坏。机器人平台采用震颤消除技术，以确保显微手术机器人系统的可靠性。细胞水平的显微成像技术通过提供准确有效的指导来扩展显微外科手术的能力。

发表在《机器智能研究》杂志上的一篇论文展示了机器人辅助显微外科手术 (RAMS) 的几个关键里程碑。西北大学开发出了第一批用于眼科手术的显微手术机械手，随后泰勒等人提出了稳定手的概念，目标是亚毫米级操纵。这一概念进一步发展为协作控制模式，其中机器人可以协助操作员在规定的力限制内操纵组织。