利用传统的电阻焊技术实现了MEMS真空封装，制定了基于熔焊的工艺路线，进行了成品率实验,研究了影响真空封装器件内部真空度的各种因素，并对真空封装器件封装强度进行了检测．

低温系统是中性束注入器（NBI）获得高真空的有效手段，因此对低温系统的测量和监控的能力将直接影响真空系统的质量。从硬件和软件上设计了一套可以精确测量和监控液氮温度和液氦温度的温度采集系统。硬件上根据液氮和液氯温度差别大的特点，采用Pt100和Cernox两种电阻温度传感器并设计了相匹配的信号放大、传输、A／D采集及转换电路；软件上采用面向对象编程方法设计系统控制程序，使系统具有很高的重用性和扩充性。

电刺激视网膜相关组织是现阶段治疗视网膜色素变性和黄斑病变的一种新途径，运用微加工技术，通过人造视网膜传感芯片替代受损的视网膜细胞恢复视觉是可行的，植入芯片具有微型化、柔性化及生物兼容性等特点。通过模拟仿真实验验证，设计了一种新型的视网膜传感芯片，给出了该芯片的材料选择、工艺过程及最终的结构参数，选择Polyimide作为芯片衬底及绝缘材料，Parylene-C作为芯片封装保护材料，金作为电极和引线材料。

设计了一套用于测试极限电流型氧敏元件性能的测试系统。该测试系统主要包括注气排气装置、流量控制及测量装置、供电加热装置、控温测温装置、测试电路等，可以很好地模拟氧敏元件的各种现场使用环境，能满足极限电流型氧敏元件的测试要求。设计相应的测试电路，可用于测试浓差型和半导体电阻型氧敏元件的性能。

为使MEMS(micro electro mechanical system)三维静动态测试自动可靠地进行,基于测试系统的测量原理及其精确同步控制要求,提出了相应的计算机同步控制方法.详细讨论了同步控制的设计实现及关键技术.通过对压力传感器膜和硅微陀螺仪的静动态测试,验证了同步控制的准确性和可靠性.

人机协同操作是机器人研究的热点。基于自主搭建的用于人机协同操作的小型Delta并联机器人,对其进行了系统地理论建模及抓取实验研究。建立了系统的运动学约束方程,推导出机构的运动学正逆解方程,并在此基础上利用虚功原理建立系统的简化动力学模型。在工作空间内对末端进行抓取轨迹规划。为检验系统的可行性,搭建实验系统进行抓取实验研究,实验结果表明了该小型Delta机器人系统的可行性,为后续人机协同操作奠定理论和硬件基础。

由弹性材料制成的气动多腔室型软体驱动器可以通过简单的控制产生复杂的运动。提出并设计了0°PN和60°PN两种多腔室仿生章鱼爪软体驱动器。0°PN软体驱动器能够进行二维弯曲运动,60°PN软体驱动器在0°PN的结构基础上更改腔室角度,能够实现三维空间的弯曲和扭转,形成螺旋结构。使用Abaqus软件对软体驱动器进行有限元分析,得到两种软体驱动器的气压-位移变化曲线、气压-末端输出力变化曲线。利用模具浇铸法制作0°PN和60°PN软体驱动器,并开展两种软体驱动器在不同气压下的弯曲试验和末端输出力的测量试验,实验与仿真结果一致,结果表明60°PN软体驱动器的气压承载能力提高1.5倍,末端输出力提高1.8倍。

传统的多指协作软体抓手由于夹持力不足的问题,难以夹取细长物件。提出“Y”字形抓手,该抓手在气压作用下产生螺旋变形,对细长的物体进行缠绕而达到抓取物体的目的。但目前缺乏适合的方法来研究软体抓手的空间螺旋变形。应对这一问题,在分析软体驱动器平面变形原理的基础上,提出投影等效法;其次基于平面抓手与空间抓手在弯曲变形上所存在的几何关系建立了气压与螺旋变形曲线的非线性数学模型;最后开展对空间螺旋抓手的有限元仿真。结果表明,基于投影等效法所建立的数学模型能够较好的预测抓手的螺旋变形曲线,为预测空间软体螺旋抓手变形提供参考。

针对目前多指型软体末端执行器难以平稳夹持不同口径容器的问题,开展了一种能够从内部支撑夹持的气撑式软体末端执行器的设计与分析,提出一种新的夹持方式。首先设计气撑式软体末端执行器的结构,由软体驱动器和连接装置构成;其次基于Yeoh模型、虚功原理和软体驱动器结构建立驱动气压与软体驱动器膨胀变形的非线性数学模型;然后开展软体末端执行器膨胀变形的Abaqus软件仿真及实验,将理论模型和仿真、实验结果进行对比,结果验证理论模型的正确性;最后进行气撑式软体末端执行器的夹持实验,结果表明,所提出的气撑式末端执行器能够很好地抓取不同口径的容器。

由柔性材料制成的末端软体夹持器依靠结构本身的弹性变形实现对物体的无损抓持,具有自由度高、适应性强的特性,在非结构化环境中具有广阔的应用前景。目前,多数软体夹持器功能单一,适应性差,难以实现对各种形状、尺寸物体的通用抓取。为解决这一问题,通过分析形状尺寸各异物体对软体夹持器结构及性能的要求,结合现有夹持器的优点,设计出一种中间部位能抓取体积较大目标、尖端部位可精确夹持细微物体的通用型气动软体夹持器。基于Yeoh模型建立夹持器变形角度与压力关系数学模型,使用ABAQUS软件对其进行正压和负压仿真,分析出夹持器的弯曲变形情况,得到其极限气压。通过实物的变形实验,得到仿真结果和实验结果相对误差为9.10%,验证了仿真的有效性和变形角度与压力关系数学模型的准确性。