介绍了一种测量归一化植被差异指数(NDVI,Normalized Difference Vegetation Index)的新仪器.该仪器能快速、方便、准确地测定农作物在生长的不同时期对氮肥的需求量,确定植物施肥的最佳时机.它具有结构简单、成本低、轻便、低功耗等特点.该测量仪已被用作测量几种小麦的NDVI值.实验结果表明,该NDVI测量仪测得的数据与ASD公司FR2500地物光谱仪测定的数据是一致的.

针对人体手臂负载弯举过程中易产生肩袖损伤的问题,设计了一种气动肌肉上肢外骨骼机器人。其本体结构由一个肘关节外骨骼机器人和气动式外展肩枕构成,并通过双层护肩结构固定于穿戴者上肢。该设计结合了刚性外骨骼机器人结构的力传递优势和柔性仿生式织物结构的柔顺性优势,在负载弯举过程中对穿戴者的肘关节和肩关节提供必要的助力,同时提高了肩关节处的人机相容性。对比实验结果表明,实验者手持负载并穿戴气动式上肢外骨骼机器人后可以在心率无显著性增加的状态下完成弯举动作,并且在气动式外展肩枕的作用下肩部外展轨迹更近似于自然弯举状态下的轨迹。与无穿戴状态下对比,肱二头肌肌电信号的平均绝对值和均方根分别降为69.92%~70.97%和66.46%~78.85%,冈上肌肌电信号的平均绝对值和均方根分别降为80.67%~81.51%和78.02%~89.22%。

软体机器人具有机构重构性、适应性及灵活性.基于气动系统的软体机器人具有质轻、功率密度比高、人机交互安全性高等优点,设计了一种由伸长型及收缩型气动肌肉组成的新型变刚度软体机器人手臂.根据该软体手臂的运动特性建立了运动学模型,利用MATLAB软件分析了手臂的工作空间.搭建控制实验测试平台,完成了手臂的轨迹运动控制实验,实验结果表明跟踪阶跃信号上升时间小于2 s,稳态平均误差为0.002 8 rad(0.16°),正弦信号跟随响应曲线平均误差为0.015 9 rad(0.911°),手臂具有良好的可控性.

针对以气动人工肌肉作为关节驱动器的外骨骼机器人关节位置跟踪控制问题进行了研究。首先,在动力学模型的基础上,设计了上层控制器,并结合自适应控制和滑模控制方法降低了动力学参数不准确和扰动项未知对外骨骼机器人的影响;其次,基于无模型方法设计了底层关节力矩控制器,调整外骨骼机器人的关节力矩;最后,针对上述控制方案设计仿真实验与外骨骼机器人的穿戴实验。结果表明,该控制方法对气动人工肌肉外骨骼机器人的关节位置跟踪控制是有效的。

气动系统以其具有结构简单、无污染、维修方便等优点，得到越来越广泛的应用。基于人体的拮抗肌对拉驱动原理，利用气动人工肌肉（PAM）驱动器，设计了三自由度（3-DOF）的仿生关节。在Adams环境下建立关节模型虚拟样机，并对其进行了运动仿真。仿真结果表明，该仿生关节结构运动曲线平滑、运动平稳、柔顺性好，满足设计要求。除此之外，对加工出的原理样机进行了可行性实验验证，绕X轴的旋转实验表明：a．当充气压力越大，前臂平台转角速度越快，b．当充气压力在0．2MPa及以上时前臂平台转角达到所需角度。绕Z轴的转角实验表明，前臂圆盘的转角范围为可达所需角度，验证了机构的可行性。

针对气动肌肉非对称迟滞现象，采用改进Jiles-Atherton（J-A）模型来对其进行描述，并利用自适应权重粒子群来对模型所需参数进行辨识；通过与实验数据进行对比，对所建模型精度进行验证。基于所建迟滞模型，进而提出一种积分逆迟滞补偿器，通过将其引入到PID控制系统中，实现对气动肌肉的迟滞补偿控制。仿真结果表明，引入迟滞补偿器后显著提高了对气动肌肉的控制精度，验证了所提迟滞补偿器的有效性。