提出一种新颖的免疫进化计算方法(IEC)用于球度误差评定.该算法基于生物免疫系统的细胞克隆选择学说和生物进化过程中的变异思想构造了自适应变异算子,使系统能够根据环境条件自适应地确定各抗体的变异强度;通过亲和力抑制相似抗体生存并动态地产生新的抗体,以维持抗体种群的多样性.同时将该算法应用于球度误差最小区域评定,并与其它方法进行比较,结果证明该方法具有较强的自适应环境能力,全局收敛性好,提高了球度误差评定精度.

针对圆柱度误差评定的特点,提出了一种基于实数编码的改进遗传算法同时实现圆柱度误差的最小区域法、最小外接圆柱法和最大内接圆柱法评定.同时建立了用遗传算法实现圆柱度误差最小区域法、最小外接圆柱法和最大内接圆柱法评定时目标函数数学模型的计算方法.通过不同评价方法对圆柱度误差在不同初始值下进行多次评定,证明该方法都能收敛到全局最优解,而且计算结果稳定.该算法可以推广应用到其它形状误差评定中.

为了使超声波传感器能在动态环境下定位，要求单超声波接收头能测量多个目标．首先分析了超声波发射头产生的超声波特点，据此推导出接收信号的波形表达式．其次根据接收信号特点，系统标定时用接收信号包络峰值的0．5倍作阈值，而测量时用小阈值，以防止距离信息丢失．最后用C8051F021单片机设计了单接收头多目标测距系统．在2目标与接收头距离之差大于30cm以上时能较精确地测量出2个距离．

本文采用两种铜合金薄膜制作一次性薄膜型热电偶，配合紧凑的信号放大和检测显示电路，热电偶冷端温度采用数字补偿技术。AT89C2051单片机与串行A／D转换芯片ADC0832、数字温度传感器18820以及图形液晶模块LCM12832ZK之间全部采用串行接口方式。该装置测定体温速度快且方便舒适，无公害和交叉感染。

根据医用针具的质量测试要求,研究了一种基于虚拟仪器技术的针尖锋利度和强度自动试验系统。该系统由位移调节机构、微型力传感器、基于单片机的负载力测试模块和PC计算机组成。其中位移调节机构用于调整待测针具的位置;PC计算机作为系统的核心,用于试验过程的自动控制以及数据实时显示和记录等。系统各部分之间使用RS-232方式进行通讯,构成一个闭环控制系统。经实际应用表明,该系统适用于国标GB/T 4506—1984所规定的针尖锋利度和强度试验方法,具备较好的扩展性,有良好的应用前景。

为了提高磁流变液执行器力学模型的精度,建立了适用于电流随机变化且包含磁滞特性的三圆盘磁流变液执行器的分段线性力矩-电流模型.分析了执行器的工作原理,推导了基于Bingham塑性模型的力矩公式.磁路由铁磁物质和磁流变液组成,说明了这2种物质的磁特性,分析了铁磁物质中存在磁滞以及在磁流变液中观察不到磁滞的原因.铁磁物质的磁滞特性影响了执行器的力矩-电流特性,实验表明力矩和电流之间存在磁滞.当电流变化过程为0-1.2-0 A时,不包含磁滞特性的二次多项式模型的残余标准差分别为8.2和11.2 N.mm,分段线性模型的残余标准差分别为5.9和6.2 N.mm,分段线性模型的精度比较高.

磁流变液执行器通过控制输入电流控制输出力矩，精确地确定输出力矩和输入电流之间的关系是关键。提出了一种新的包含磁滞特性的分段线性力矩-电流模型，导出了基于Bingham塑性模型的圆筒式磁流变液执行器的力矩公式，研究了铁磁物质和磁流变液的磁特性。实验表明磁流变液执行器的力矩和电流之间存在磁滞，二次多项式模型、分段线性模型和实验数据比较的结果证明了分段线性模型的有效性。

针对磁流变液被动力觉驱动器因高度非线性带来的控制难度大的问题，提出了一种简化逆动力学模型。在简单介绍磁流变液力觉驱动器的原理、结构和动力学模型的基础上，分析了驱动器输出力的约束条件，研究了转子转速反馈算法并推导了输出力反馈算法，最后，利用研制的驱动器原型构建了力觉交互实验系统，并应用所提的简化逆动力学模型进行了黏滞性物体的压力释放力跟踪实验、刚体碰撞力觉跟踪实验和阶跃响应实验。实验结果表明，基于简化逆动力学模型的控制算法是正确有效的，能够较好地实现对磁流变液力觉驱动器输出力的控制，促进磁流变液器件在力觉交互技术中得到广泛应用。

提出了一种基于磁流变液的振动控制阻尼器,实现对柔性机器人关节振动的半主动控制.利用磁流变液在磁场作用下固液转换的快速、连续、可逆性能,提出了一种阻尼力连续可调的振动控制阻尼器的设计方法,建立了其动力学模型,分析了其性能并将其应用于移动防化机器人上,建立了机械手肩关节振动模型并对振动衰减进行了仿真分析.最后,研制了样机并进行了振动控制实验,实验结果验证了所提方法的有效性.

针对现有力反馈装置安全性和灵巧性不足的问题，设计了一种适用于手指力反馈的小型三圆盘式磁流变液（MRF）执行器。导出了基于Bingham塑性模型的力矩公式，分析了MRF特性和执行器结构参数对力矩的影响。采用Maxwell软件对执行器进行了有限元分析。执行器的直径为32mm，高度为18mm，重120g，输入电流为1．2A时产生的力矩为260．7N·mm，达到了操作者抓取虚拟物体所需的抓取力。建立了不包含磁滞特性的二次多项式模型和适用于电流随机变化且包含磁滞特性的分段线性模型，当电流变化区间为0～1．2A和1．2～0A时，二次多项式模型的残余标准差分别为8．2N·mm和11．2N·mm，分段线性模型的残余标准差分别为5．9N·mm和6．2N·mm，分段线性模型的精度高。