针对高帧频彩色CMOS图像传感器在机器视觉高速成像领域中的应用，本文介绍利用高性能可编程逻辑器件FPGA实现CMOS图像传感器MI-MV13的高速驱动时序的设计，并且在FPGA内部设计了高速FIFO缓存器和双口RAM来完成Bayer彩色阵列图像数据的实时同步转换输出RGB彩色分量。最终由2片专用DVI接口集成芯片SiI178实现了DVI-I Dual Link模式的高帧频高分辨率彩色图像输出，DVI接口方便显示终端和高速存储设备链接。该相机系统具有集成度高、低功耗、接口通用紧凑、传输带宽高的优点。

为了提高高速CMOS图像传感器的成像质量，降低图像传感器暗电流和随机噪声，介绍了采用半导体制冷方法设计的高帧频CMOS数字摄像机成像系统，并针对该相机系统设计出结构一体化的多级半导体制冷器，实现了制冷量可控。实验结果表明，图像传感器制冷后的温度与环境温度的温差最大可达40℃；通过降低传感器温度很大程度上减少了暗电流固定模式噪声和瞬态随机噪声；此外，在摄像机内硬件实现了彩色滤波阵列转换和列向非均匀性校正，使输出图像信噪比提高了6dB。该相机系统具有集成度高，结构紧凑，高分辨率，高帧频，高信噪比，宽动态范同，成像质量好等特点。

为了实时调整高帧频CCD相机，获得高质量图像，提出了一种基于分档电子快门控制和增益控制相结合的复合控制方法，实现了快速、高精度调光。其算法主要由三部分构成：二次均值灰度权值的累加，基于分段二次函数的自动快门控制和基于数据分析的自动增益控制。采用共享的乒乓缓存策略来保证算法在自行设计的硬件平台得到有效验证并连续显示。实验结果表明，该算法具有良好的图像质量，捕获的视频图像在各种条件下，均具有快速的收敛性和适应性。

针对高帧频数字摄像机没有模拟输出，不能在普通的视频监视器上显示的问题，研究设计了一种用于高帧频数字摄像机的实时显示系统。利用FPGA实现相应的转换控制，实现方法是将数字摄像机输出的图像数据，首先进行Camera Link标准到TTL标准的转换，转换后的数据存储在FPGA中的双端口存储器中。然后对存储器中的图像数据按一定标准进行读取，并经过数／模转换产生模拟信号，叠加符合国家标准的视频同步信号，最后转换成为标准视频信号，可在普通监视器上显示图像。另外变换后的信号有利于远距离传输，并且可使系统调光时采用普通视频信号检测。采用此种小型系统能使非标准摄像机应用得到进一步扩展。

目前将单CCD采集的BAYER CFA格式图像进行色彩复原有两种通用方法：双线性插值和边缘检测.为了降低这两种方法在图像边缘引进错误颜色的数量,根据RGB彩色图像中R、G、B三个色彩通道的高度相关的特性：即在5×5像素的小区域内认为绿色减红色以及绿色减兰色为常数,提出了利用信号相关对BAYER格式图像彩色复原的方法,并通过SNR（信噪比）和NCD（归一化彩色差异规范）两种评估方法进行检测.从实验结果可以看出文中提出的方法相对于通用方法提高了图像的信噪比,锐化了图像的边缘,减少了图像高频信息的错误像素的数量,提高视觉质量.

在图像处理领域中，利用高帧频大面阵数字相机不仅可以提高图像采集精度，而且也可以捕捉到目标的一些细节动作，更好地测量出目标的运动轨迹与姿态。介绍了高帧频大面阵彩色CMOS相机的Bayer滤波器解码算法，实现了彩色图像输出。这样就能够更好地对一些具有颜色特征的目标进行提取与识别，简化算法，缩短运算时间。

为了使微小型光学镜头驱动系统满足低能耗、高稳定性以及结构简单的要求,采用新型智能材料IPMC设计了一种微小型的光学镜头致动器,并对其输出力、位移及响应速度等性能进行了研究.根据直线驱动要求确定了瓣形和环形结构;通过化学还原方法制备了IPMC材料,采用激光切割技术分别制作出5种形状的环形和瓣形致动器,并对其性能进行了测试.利用有限元软件,通过等效热模型分析了致动器的基本性能,结果表明：实验测试与理论分析结果一致,误差率在10%以内;瓣形致动器的总体位移性能比环形致动器的好;在3V驱动电压下两者的位移均大于200μm;当内圆半径为2mm、瓣数为8时,致动器的最大位移与响应速度均最佳.

挖掘机用斜盘式轴向柱塞泵经常出现柱塞"卡死"的现象,造成柱塞泵滑靴脱落,回程盘碎裂,使泵无法工作。为解决此问题,需研究柱塞与缸体的最佳配合间隙值。以排量112 mL/r的柱塞泵为例,利用ANSYS-Workbench软件对不同柱塞副间隙值的柱塞与缸体的压力变形、热变形和热力耦合变形进行仿真分析,研究不同的柱塞副间隙值对泵的容积效率的影响。通过分析提出柱塞与缸孔间隙的建议取值,通过试验验证,泵不会造成"卡死"现象,同时其容积效率可以达到96%~97%。此研究对不同斜盘式轴向柱塞泵柱塞副最佳间隙的选择提供了参考。

软体机器人是一类新型仿生机器人,具有环境适应性强、运动灵活和本体柔软性等突出优点,在空间探索、灾害救援、医疗健康等诸多领域拥有广泛的应用前景。软体机器人主要由柔性本体材料和智能驱动/传感材料构成。聚焦软体机器人的驱动技术,首先介绍了以气/液流体弹性体材料为主体的流体驱动模式;然后,对气液相共同作用下的混合气液驱动技术进行介绍;接着,围绕现有研究较广泛的电驱动技术,重点分析了电动液压技术在软体机器人领域的最新进展

为揭示工作压力与负载的作用对多腔体软体驱动器变形的影响规律,建立了多腔体软体驱动器变形评价指标,包括末端轨迹、末端接触力、曲率半径和腔体拟合圆直径4个指标。基于不同负载和工作压力下的试验结果,采用拟合的方法建立了多腔体软体驱动器曲率半径与工作压力、负载的关系模型,并采用该模型对不同负载下的驱动器曲率半径变化曲线进行预测。分析结果表明,曲率半径拟合数学模型试算结果与试验结果吻合度较高。负载的增大使多腔体软体驱动器的末端轨迹变化范围明显减小、线性度增加;曲率半径随工作压力的增加呈指数下降的趋势,曲率半径和末端轨迹受负载作用的非线性都较强;工作压力和负载对腔体拟合圆直径的影响呈相反的趋势。该研究能为不同用途下多腔体软体驱动器的设计与精确控制提供参考。