遥操作的工作性能很大程度上取决于操作者的操作技巧、操作状态等因素。为抑制由操作者误操作、生理震颤等非均匀牵引运动导致的从手端抖动、主从轨迹跟踪误差变大,提出一种支持低通滤波及人工神经网络的遥操作控制策略。根据人体抖动信号的频段分布,采用低通滤波器将操作者生理震颤产生的抖动信号滤除;根据非均匀运动时操作信号的变化特征与主从运动增益比例的映射关系,采用人工神经网络实现变增益控制以降低主从轨迹跟踪误差。最后,通过实验验证支持低通滤波及人工神经网络的遥操作方案在总体上提高了遥操作机器人的工作质量。

为了满足短焦投影市场的需求,利用ZEMAX光学软件开发设计出了一款适用于0.8英寸单片数字光处理投影机的短焦数字投影镜头.该镜头总长172.6mm,全口径70mm,采用反远距结构,由6组7片透镜组成,其中包括6片玻璃透镜和1片塑料透镜（两个偶次非球面）.镜头全视场达到80°,相对孔径为1/2.1,反远比（工作距离/焦距）为3.17∶1,投射比达到0.76∶1,在空间频率极限37lp/mm处,0.707以内视场的调制传递函数值均大于0.6,垂轴色差小于3.5μm,在0.5像素尺寸之内,全视场畸变低于1.1%.该镜头具有结构简单、体形小、易加工、成本低等优点.

为了填补国内短焦段数字电影变焦放映镜头的空白及满足国内数字电影市场对大投射比镜头的需求,本文采用机械补偿式变焦原理,利用ZEMAX光学设计软件自主研发设计出一款适用于0.65英寸、单数字光处理器、1.3K数字电影放映机的短焦段连续变焦数字电影放映镜头.镜头包括前固定组、变倍组、补偿组和后固定组,由8组10片玻璃球面透镜组成,其中变倍组由一片负透镜构成,补偿组由两组双胶合透镜组构成.镜头总长170 mm,全口径70 mm,变焦范围为14.5～18.2 mm,相对孔径为1/2,投射比范围为0.99∶ 1～1.23∶1,后工作距离为32.6 mm.镜头凸轮曲线的设计采用等间隔变焦的方法,设计出了平滑稳定、斜率适宜、压力角小的凸轮曲线,具有加工方便、加工准确度高、变倍组升角容易控制且焦距变化均匀的优点.整个镜头结构简单、体形小、重量轻、成本低.

利用ZEMAX光学软件设计出了一款适用于0.55″单片DLP微型投影机的广角数字微型投影镜头。镜头结构由6组8片镜片组成,具有结构简单、体形小、易加工、成本低等特点。镜头的有效焦距为8.25mm,相对孔径为1/2.2,全视场角为80.5°,最大口径小于24mm,光学总长控制在40mm,后工作距离为24mm。镜头有较好的成像质量,在镜头的分辨率66lp/mm处,所有视场的MTF值均大于0.45,全视场畸变量的绝对值小于0.7%,垂轴色差小于0.5个像元大小。

为解决某种望远系统的出瞳直径与出瞳距离的测量而专门设计并研制了一个测试系统。该系统采用了一种将CCD成像技术及计算机图像处理技术等技术相结合对望远系统的出瞳直径和距离进行测试的新方法。详细介绍了测试系统中图像预处理所采用的CCD像元细分技术，根据CCD的工作原理分析了CCD的像元细分技术，提出了一种基于相关双采样和D／A转换的变阈值二值化方法，叙述了变阈值二值化的细分原理的实现方法。实验证明：该系统的测量误差小于0.02mm，重复性精度为±0．02mm，出瞳直径及出瞳距离的测量范围为0-100mm。该方法可实现数字化测量，从而可消除传统测试方法的易疲劳、人为影响等诸多缺陷，提高了检测的准确度，使检测更为直观、明确。

气动软体驱动器的材料与电气比例阀的压力控制都具有较强的非线性,传统的PID控制方法对非线性系统的控制很难达到理想的效果。文中提出了一种将模糊控制与PID相结合的控制策略。根据电气比例阀结构与工作原理,初步建立了电气比例阀的数学模型。通过基于采集输入输出数据的系统辨识方法来获得控制系统的传递函数,基于此传递函数在MATLAB/Simulink中建立模糊PID控制模型并对其进行仿真,将模糊PID和PID的控制效果进行比较。结果表明,模糊PID算法在电气比例阀压力输出控制方面具有更好的自适应能力。

针对海上搜救和海上勘探的需求,设计一种气动变腔驱动器软体机器人模拟金枪鱼推进运动,可有效增加推进效率、减少能耗。本文研究金枪鱼尾部的推进机理,通过UG完成了软体仿金枪鱼机器人的尾部、前身及平衡鳍结构进行设计,对结构进行分析,简化尾部的力学模型,基于Yeoh本构模型在ANSYS中对尾部软体驱动器和软体仿金枪鱼机器人模型进行仿真分析。仿真结果验证了软体仿生金枪鱼机器人柔性驱动器满足弯曲变形需要,整体结构符合水动力特性。为后续软体仿生金枪鱼机器人的控制工作做好理论基础。

为了提高SCARA机器人在工业场合中的工作精度,对其动力学模型进行分析是有效途径之一。建立机器人拉格朗日动力学方程并进行线性化处理,得到一组关节力矩和待辨识参数的线性表达式。选取有限项傅里叶级数作为激励轨迹模型,并使机器人启停时关节角速度和角加速度为零,确保机器人运行平稳。再将线性表达式中观测矩阵的条件数作为优化指标,并结合MATLAB优化工具箱,获得关节最优激励轨迹系数。最后通过递推最小二乘法获得待辨识参数,并代入关节力矩表达式中,并与实际采集力矩值进行比较,确定两者变化趋势。结果表明:实验能够获得较为理想的效果,经过辨识计算所得关节力矩可用作相关领域的动力学控制。

在视觉感知识别目标位姿后,机器人正确移动到指定位姿需进行手眼标定。若机器人进行三维空间操作,需进行三维手眼标定。针对空间物体抓取提出方法:通过设定机器人在x、y、z三个方向上的限位,根据工作需要为机器人定义一个工作区域,机器人以定步长定轨迹路线在区域内移动,使用迭代最近点算法求解手眼标定转换矩阵,采用下山单纯形法对转换矩阵进行优化,减小标定误差。实验结果表明:平均标定误差比传统基准法减小了18.90%,所需时间减少了49.12%。

以IRB1410型工业机器人结构参数与D-H理论为基础推导机器人的运动学方程;在MatlabRoboticsToolbox环境下结合机器人连杆参数进行机器人的建模,验证运动学模型是否正确;对该机器人进行运动学仿真分析,为机器人动力学、控制及轨迹规划研究提供可靠的理论基础。