本文详细介绍了基于DC-MIKE Actuator用于生物芯片检测仪的精密扫描平台的机械结构,驱动、控制方法.设计并实现了以LM629、LMD18245为核心器件的精密平台PID控制器.最后讨论了PID参数整定方法与实验结果,并给出了各项参数的参考值.实验表明整个系统精度完全满足扫描要求,运行可靠.

传统聚焦测度函数在远焦区对图像高频能量解析性能较差；表现为聚焦曲线在远焦区呈现非单调性．利用傅里叶变换方法对图像频谱进行分析：在远焦区，聚焦图像序列的直流分量表现出强烈的波动性，并且直流分量在图像频谱中占据绝对比例，再加上传统聚焦函数滤除图像直流分量的能力较弱，导致误聚焦概率高．考虑到频域聚焦函数计算量大，提出基于时域的两个聚焦函数．实验结果表明：此二函数具有强的直流分量滤除能力，能有效改善聚焦曲线在远焦区的表现，同时具有高的聚焦分辨率．远焦区聚焦性能的改善对于提高显微视觉操作自动化的可靠性尤为重要．

介绍了一类具有宏-微尺度结合特点的操作对象,对该类型操作对象的操作任务进行了分析.开发了用于PMMA微流控芯片批量化生产的微对准自动装配系统,该系统采用基于显微视觉图像分析的分视场对准机理.系统的主要硬件构成包括机械本体、视觉单元、4-DOF精密定位单元和全自动气动辅助单元.介绍了系统的控制结构.提出针对标记图像的对准精度测量方法,通过实验得到系统的对准精度为2.9μm.该系统可以高效、可靠地完成PMMA微流控芯片的微对准装配.

根据松毛虫和尺蠖蠕动前行的特点以及仿生学原理,基于模块化思路分别提出了松毛虫和尺蠖爬壁机器人运动学构型.针对两种模型,讨论比较了它们的安全性和可用步态.通过分析松毛虫的蠕动步态和尺蠖步态,发现基于全主动关节驱动的松毛虫模型中存在冗余驱动问题.但由于松毛虫模型具有更多的可用步态,因此比尺蠖模型具有更高的安全性.这两种模型的样机由若干吸附模块和关节模块构成,以验证两种蠕虫机器人的爬壁能力.试验表明由于松毛虫机器人运动时存在冗余驱动,导致吸盘出现侧滑力,同时验证了尺蠖机器人在竖直壁面上的爬壁能力.为了进一步改进尺蠖机器人的吸附能力,采用了一种非对称的运动步态.

本文以国家大剧院椭球状幕墙的清洗作业为应用背景,设计了一台复杂曲面幕墙自攀爬机器人样机.简单介绍了机器人系统的机械本体结构;详细讨论基于CAN总线网络结构的控制系统和以P80C592单片机为核心构成的分布节点控制器;软件采用模块化设计以实现了机器人运动功能.实验表明样机控制系统合理可靠.

对于采用气体驱动的擦窗机器人，如何实现机器人位置的精确定位是实现无碰撞完全擦洗的关键，也是一个难点，本单位所研制的擦窗机器人采用层级控制系统，对机器人的运动进行控制，并利用PWM方法驱动，分别使用分段PID以及分段模糊控制的方法来实现气缸的精确定位。文中给出了具体控制策略和实验结果。擦窗机器人所面对的是部分未知的高空作业环境。正确、实时地检测作业环境，是擦窗机器人安全工作的必要条件。为了识别玻璃表面不同的障碍物和重构玻璃窗框，本文提出了一种多传感器的融合算法。

介绍了一种崭新的全气动高层建筑擦窗机器人系统,提出了一种面向工程应用的分段比例控制方法,应用于气动脉宽调制高速开关阀控气缸位置伺服系统,使得机器人运动性能得到了明显改善,有实际应用价值.

设计了用于秀丽线虫自动筛选的真空微夹控制系统。该系统主要由气路压力测量模块、气路压力控制模块、电磁开关阀控制模块等组成。阐述了各个功能模块的工作原理、硬件结构设计。介绍了系统软件的设计方法和工作流程。研制了实验样机，进行了实验，可以实现指定的吸附动作。

该文设计了一种采用机械恒流方式的空气采样泵。分别介绍了其工作原理、机械结构和控制系统。之后，通过改变采样流量和改变采样管阻尼两个实验，均证明了该系统具有良好的恒流性能。实验表明，该系统的恒流误差控制在±5％的范围之内。

航天器推进剂在轨剩余量测量一直是航天器在轨管理所面临的一个难题.提出采用超声波流量计测量推进剂在轨剩余量的方法,并给出了超声波流量计的设计方案.设计的新型超声波流量计结构,通过改变超声换能器的安装方式,从而延长了超声波传播路径,减少了传播过程中超声波的衰减.通过以单片机和FPGA为主控制器、以高精度时间测量芯片作为数据采集模块的流量计软硬件系统实现了超声波流量计对液体流量的高精度测量.通过恒速测试、交变流速测试和总量测试表明,该系统测量精度达到了0.5%,可满足目前航天器推进系统推进剂剩余量的在轨测量要求.