针对RV （rotate vector）减速器在工作过程中存在的零件磨损导致传动精度下降的问题，建立了考虑摆线轮磨损的RV减速器传动精度动态可靠性模型，进行传动精度可靠性分析，并对关键零件的公差以及摆线轮的修形参数进行优化设计。以某重载RV减速器为研究对象，利用Archard磨损公式对摆线轮的磨损深度进行计算，分析轮齿齿廓磨损的分布情况，并基于数值仿真数据利用高斯过程回归模型预测磨损量；建立了含动态磨损的RV减速器传动精度可靠性模型，用蒙特卡洛法求解其动态可靠度；建立了以传动精度动态可靠度为约束条件，以加工成本最低、额定寿命周期内最大磨损量最小为优化目标的优化模型，采用多目标遗传算法求得最优解。结果表明；优化后摆线轮的磨损量略微增大，而减速器的加工成本明显降低；优化后减速器传动精度可靠度得到明显提高，在额定寿命6 000 h内的可靠度满足预期要求。研究结果可以为高精度RV减速器的设计提供参考。

PDC（polycrystalline diamond compact，聚晶金刚石复合片）钻头是当今油气钻井领域的主要破岩工具，具有耐磨性高、机械钻速高和破岩效率高等优点。PDC切削齿作为切削单元，决定了PDC钻头的破岩性能。PDC钻头布齿的目的是确定每颗PDC切削齿在钻头上的空间位置，使得钻头在钻井破岩时具有优良的性能和可靠的寿命。基于不同布齿技术设计的PDC钻头在钻井过程中表现出不同的破岩性能。因此，PDC钻头布齿技术得到了国内外学者的广泛关注。现已有大量学者针对PDC钻头自诞生以来的布齿技术做了相应研究，但目前仍缺乏系统性的总结。为此，以近年来国内外关于PDC钻头布齿技术的文献为基础，总结了PDC钻头自诞生以来的布齿技术的发展历程，主要包括早期布齿阶段、经典布齿阶段和现代布齿阶段。通过对PDC钻头布齿技术发展历程的分析与总结，指出复合PDC钻头、兼容智能化PDC钻头、长寿命PDC钻头、力平衡PDC钻头、冲击与振动下PDC钻头以及特殊地层下PDC钻头的布齿技术是未来的发展趋势。研究结果可为后续的PDC钻头布齿技术研究提供一定的参考，有望推动PDC钻头布齿技术的进一步发展。

为了准确地确定产品人机工程问题，以提升人机交互性能，运用TRIZ（Teoriya Resheniya Izobreatatelskikh Zadatc，发明问题解决理论）提出了基于功能表面驱动与可拓工具的冲突区域确定方法。首先，利用功能表面改进功能过程模型，识别人机工程问题的初始问题功能元，并结合可拓表达和相关分析完成初始问题功能元的转换及最终问题功能元的确定。然后，利用功能表面改进功能关系模型，识别产品的初始冲突区域，并结合可拓表达、相关分析、蕴含分析和优度评价完成初始冲突区域的转换及最终冲突区域的确定。最后，利用标准解对冲突区域中的不良作用进行求解，并通过优度评价完成方案的评价和筛选。通过割草机改进设计实例验证了所提出方法的可行性。研究表明，该方法有助于交互式产品冲突区域的确定，提高了其人机工程问题的解决效率。

针对传统刚性采摘机械手适用范围小、环境适应性差及对果蔬损伤大等问题，设计了一种面向沙果采摘的刚柔耦合气动软体采摘机械手。根据沙果的结果特点以及采摘要求，确定了六指包裹式采摘形式。以龙丰果为例，建立了采摘机械手软体手指弯曲角度计算模型，确定了单指的弯曲角度；通过3种硅胶材料的拉伸对比实验，选定HY-E620型硅胶作为软体手指的材料；开展了多种结构对软体手指弯曲性能影响的ABAQUS有限元仿真分析，确定了较优的结构；利用实验测定了不同驱动气压条件下单根软体手指弯曲角度与输出力的对应关系，并在0.08 MPa驱动气压下对多种水果进行三指抓取实验，验证了软体手指结构的合理性。最后，试制了六指包裹式气动软体采摘机械手，并分别对沙果、苹果、梨和橘子等进行了采摘实验。结果表明：所设计的采摘机械手不仅对含3~6个果实的成串沙果的采摘成功率达到80％，还可采摘苹果、梨和橘子等类球形水果，具有一定的通用性，可为水果采摘机械手的设计与研究提供新思路。

为了实现使连续体结构的体积约束和柔顺度最小的拓扑优化及解决采用经典变密度法引起的结构优化结果存在如灰度单元、棋盘格等数值不稳定问题，提出了一种新的拓扑优化方法。首先，采用改进的固体各向同性材料惩罚法作为材料插值方案，建立结构拓扑优化模型；其次，通过引入基于高斯权重函数的敏度过滤法和设计新灰度单元抑制算子来解决数值不稳定问题；最后，借助优化准则法求解优化模型。通过算例分析可知：新策略可以改进拓扑优化方法；新的拓扑优化方法具有收敛速度较快、能更好地获取柔顺度小且拓扑构型好的优化结构和抑制灰度单元产生等优势。研究结果为其他连续体结构的拓扑优化研究提供了新思路。

为了在机器人辅助远程介入手术中实现向医生提供高精度的力反馈，设计了一种具有力检测机制的新型血管介入手术机器人，其是一个主从控制系统，包括一个操作方便的主端装置和一个递送导丝/导管的从端装置。首先，设计了血管介入手术机器人的力检测机制，以实现轴向近端力的精准测量和径向夹紧力的感知。然后，基于血管介入手术机器人的动力学分析，设计了具有在线整定参数功能的模糊PID（proportional integral derivative，比例积分微分）控制器，以提高从端装置的递送精度和抗干扰能力，同时选择阶跃信号对所设计的模糊PID控制器进行仿真验证。最后，搭建血管介入手术机器人物理样机，并开展主从运动跟踪实验和轴向近端力、径向夹紧力检测评估实验。实验结果表明，该血管介入手术机器人具有[-0.31, 0.25] mm的运动跟踪误差，可检测平均误差为0.12 N的轴向近端力以及可感知0.47~4 N的径向夹紧力。研究结果验证了所设计血管介入手术机器人的鲁棒性以及其力检测机制的可行性，可为同类产品的设计和改进提供参考依据。

为解决电主轴因内部温度场复杂而造成冷却效果差的问题，设计了一种用于电主轴冷却的水冷机系统。根据电主轴热特性分析结果，提出了水冷机冷却方案，计算了相关的传热参数，并建立了电主轴温度?流速控制模型。然后，利用ANSYS Fluent软件对电主轴进行了流体冷却有限元仿真，并通过电主轴冷却实验对仿真结果进行了验证。通过对比仿真结果和实验结果可知，冷却后电主轴电机定子最高温度约下降了60%，转轴的形变量约降低了70%。结果表明：利用水冷机系统对电主轴进行冷却具有良好的冷却效果，这可为高精密机床主动热控制技术的研究提供一定的借鉴和参考。

为了研究串联式双回路液压制动阀对湿喷机制动性能的影响，根据制动阀结构及工作原理，考虑稳态液动力等非线性因素，采用键合图理论建立了液压制动系统的动力学模型，基于MATLAB平台仿真分析了制动阀的静、动态特性，并在湿喷机上搭建实验平台进行其制动性能测试。结果表明：制动阀输出压力具有比例特性，后桥制动响应快于前桥，且后桥制动压力约大于前桥制动压力0.2 MPa；制动阀双段制动压力梯度的设计可以满足湿喷机在高低速行驶时动能差别较大的制动需求；制动阀阶跃响应迅速，系统能在0.3 s内趋于稳定，且无明显压力超调，制动性能稳定；在制动阀复位阶段，制动油缸将工作腔油液迅速排入油箱，解除制动。制动压力的测试值与仿真值基本吻合，验证了所建模型的准确性。研究结果可以为制动系统的参数匹配和制动阀结构优化提供参考。

为满足下肢运动功能障碍患者在不同阶段的康复训练需求，针对现有下肢康复机器人训练方式单一的问题，提出了一种可实现卧姿、坐姿训练模式的牵引式下肢康复机器人。首先，根据人体下肢运动机理和仿生原理，设计了一种五自由度混联机构构型。然后，建立了机器人的运动学模型，分别计算了其运动学正、逆解。接着，以人体下肢末端与机器人末端的工作空间重合度为目标函数，采用遗传算法对机器人的机构参数进行了优化，并求得人机系统矢状面内人体下肢的有效工作空间比为0.71。最后，规划了CPM（continuous passive motion，连续被动运动）、圆周运动和螺旋运动等3种康复训练运动轨迹，并根据优化后的机构参数搭建了机器人样机，通过运动捕捉实验验证了机器人结构设计与优化结果的合理性以及轨迹规划的正确性，表明该机器人能够满足下肢运动功能障碍患者的康复需求。

针对现有电力隧道巡检机器人自动化程度不足、视野和观测角度有限的问题，设计了一款子母式自动巡检机器人。其中：具有移动功能的巡检机器人母机能够完成主要的日常巡检工作，并具备越障、避障能力；具有攀爬功能的子机能够完成复杂环境、极限角度条件下的勘测任务。子、母机共同协作可完成整个电力隧道的自动化巡检。首先，基于总体功能需求，提出了巡检机器人各模块的具体形式，并完成了其自动巡检的逻辑系统分层设计。然后，基于虚拟样机技术，在ADAMS（automatic dynamic analysis of mechanical systems，机械系统动力学自动分析）软件中建立电力隧道运行环境，并结合运动学仿真分析结果优化巡检机器人母机的结构，以提升机器人在隧道内作业的平稳性并确保其所搭载的传感器均能正常工作。结果表明，母机结构优化后，巡检机器人能够平稳运行，传感器平台的抖动幅度在5 mm内，且搭载的各传感器均能正常工作，验证了该机器人方案设计的合理性。相关理论研究结果可为电力隧道自动巡检机器人物理样机的研制提供可靠的技术支撑。

太阳能独立供电是解决南极野外长周期观测活动供电问题的重要途径之一。针对极区特定环境，设计了一种基于集装箱的可移动光伏供电装置。首先，构建了在结构集成化约束条件下光伏组件斜面上太阳辐射量计算模型，确定了光伏组件最优安装倾角；其次，利用CFD （computational fluid dynamics，流体动力学）方法分析了在最优安装倾角、不同风向角时光伏组件的风载荷，并确定了光伏组件的典型风载荷工况；最后，通过有限元方法分析了在典型工况下光伏支架的力学性能。结果表明，对于集成式双排光伏组件，上、下排光伏组件的最优安装倾角分别为29°、39°。光伏组件存在3种典型工况：当风向角为20°时，2排光伏组件均受到下压作用；当风向角为120°时，一排光伏组件受下压作用，另一排受上抬作用；当风向角为140°时，2排光伏组件均受到上抬作用。在3种典型工况下，光伏支架的最大应力为103.93 MPa，安全系数达2.98，满足强度要求；2排光伏支架铰接处的变形较大，最大值为4.33 mm；支架变形分布受风向影响较大，其中来风侧变形量达3.7 mm，另一侧变形量小于1 mm。研究结果可以为解决极区野外长周期独立观测活动的电能供给问题提供一定的参考。

针对目前柔性执行器需要外置的刚体泵和阀的问题，基于人手指弯曲抓握的运动特点，设计了一款由内嵌电流体泵驱动的柔性弯曲执行器。设计了电流体泵，通过实验分析了电流体泵的极板间距和电极孔直径对电流体泵输出流量和压强的影响，确定了电流体泵针电极、孔电极等部件的尺寸，研制了电流体泵样机。将多个电流体泵串联及并联，分别得出了输入电压与输出流量、输出压强的关系，确定了以2个电流体泵串联的方式来驱动软体执行器；建立了柔性执行器的力学模型，对柔性执行器进行了弯曲仿真和实验，得到了驱动压强与柔性执行器弯曲角度之间的关系，证明了柔性执行器具有良好的弯曲性能。弯曲角度的实验值、仿真值、理论值较一致，理论模型和仿真模型可以较为准确地描述柔性弯曲执行器的弯曲变形。电流体泵与柔性执行器高度集成，使电流体泵可以直接驱动柔性执行器弯曲变形，实现了柔性弯曲执行器的可携带性。

运用联合仿真的方法能够实时分析柱塞泵的运动学、动力学性能以及液压系统特性，其可广泛应用于柱塞泵产品的设计与优化。针对传统优化过程中分析与优化的离散化、效率低等不足，提出了一种基于功能模型接口（functional mock-up interface，FMI）的轴向柱塞泵分布式联合仿真方法，通过开发自动优化组件，实现对阻尼槽结构参数的迭代优化。首先，进行柱塞泵轴系运动学、动力学分析，建立其运动模型和受力模型，来确定轴系组件的约束关系；其次，搭建了柱塞泵联合仿真模型，研究了柱塞的运动、受力和变形特性；然后，基于云端服务器搭建了柱塞泵分布式联合仿真模型，通过FMI技术实现了各个仿真软件的同步调用；最后，基于云平台架构，开发了柱塞泵阻尼槽优化设计模板，实现了对阻尼槽最优结构参数的求解及其模型自动创建。仿真结果表明，阻尼槽结构优化后，柱塞泵出口流量脉动率降低了35.78%。所提出的方法能有效提高仿真与优化的效率，减轻研发人员的工作负担。

为了解决爬壁机器人壁面适应能力差、运动灵活性低等问题，分析了现有爬壁机器人磁吸附机构存在的不足，并以轮式爬壁机器人为研究对象，根据爬壁机器人的功能要求，设计了一种壁面自适应悬摆式磁吸附机构。通过Ansoft软件对悬摆式磁吸附机构和传统磁吸附轮进行了对比分析。为了进一步减小磁吸附机构的质量，同时提高其吸附可靠性，基于高磁能利用率的目标，采用SNLP（sequential non-linear programming，连续非线性规划）算法对悬摆式磁吸附机构的结构参数进行优化，优化后磁吸附机构的吸附力增大了25.52%。研制了悬摆式磁吸附车轮样机，开展了吸附力测试实验和卸磁实验，并将其安装在爬壁机器人上，开展了运动性能测试实验，验证了磁吸附机构结构参数优化结果的合理性和结构设计的实用性。研究结果为提高爬壁机器人的工作性能提供了参考。

现有加工工件材料和加工方式的多样性使得工件的表面情况多样，导致视觉系统难以准确识别工件轮廓，因此提出了一种适用于不同工件表面的轮廓识别方法。根据纹理区域面积与凸包面积的比值对工件表面进行评估和分类。对于表面质量较好的工件，采用高通线性滤波器对图像进行滤波处理，通过工件表面信息与边缘信息的差异实现工件图像边缘提取；对于表面质量较差的工件，采用一种自适应轮廓提取方法来识别图像边缘。实验表明，与传统的Canny边缘检测算法相比，所提出的方法能够更好地去除噪声干扰，其识别轮廓的精度更高。所提出的轮廓识别方法对不同工件表面有较好的适应性，具有一定的应用价值。

针对大转动惯量碳纤维缠绕机的加速和减速阶段运行不平稳、传动件易失效破坏等问题，提出了一种基于改进型Sigmoid加减速曲线的主轴运行曲线优化方案。首先，利用五次多项式对传统Sigmoid加减速曲线的跃变处进行补偿，以约束曲线起始点、衔接点、终止点的速度、加速度和急动度（加加速度）。然后，基于改进曲线的速度与加速度函数建立缠绕机的负载扭矩、电机输出功率、主轴强度与刚度以及缠绕圈数的数学模型，并以各阶段运行时长为设计变量、以电机最大输出功率最小和总运行时长最短为优化目标对曲线进行多目标优化，根据缠绕圈数、传动件强度与刚度等的约束条件，利用多目标遗传算法NSGA-Ⅱ（non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅱ，非支配排序遗传算法-Ⅱ）求解模型的非支配解集，并利用比重选取函数选择最优解。最后，通过AMESim-ADAMS联合仿真对比加减速曲线优化前后缠绕机的运行效果。结果表明：优化后缠绕机的总运行时长、最大加速度、最大负载扭矩和最大输出功率分别降低了41.7%，75.8%，75.5%和72.8%，且主轴的运行曲线更加平滑，验证了优化方案的可行性。研究结果为大转动惯量旋转设备的运行不平稳或传动件失效问题提供了一种新的解决思路。

在汽车生产环节进行数字建模、系统仿真与优化对提升汽车的生产质量和效率具有重要意义。为了解决目前汽车制造企业普遍存在的因数据链断裂而导致的资源配置效率低下等难题，以汽车涂装车身缓存区（painted body storage，PBS）为研究对象，提出了一种新型的数字底座平台，来实现数据链整合和多源异构数据融合。同时，设计了一种针对PBS的车身调序策略，考虑了总装工艺对车序优化的约束，采用遗传算法获得了PBS出车序列，然后以逆序数对为参考指标，进行PBS车道排布。将基于数字底座的PBS系统应用于某汽车制造企业，应用效果验证了所提出方法和策略的有效性。研究结果为企业构建内部集成制造平台和设计具体车间单元提供了参考。

为弥补国内在旋翼翼型高速风洞动态试验模拟能力和测试精度方面的不足，基于FL-20连续式跨音速风洞，提出采用双端同步驱动旋翼翼型试验模型的方式，设计了一套高速风洞动态试验装置。该装置依托双天平动态载荷测量结合表面动态压力测量的方式，可提高旋翼翼型动态气动载荷的测量精度。风洞试验结果显示：当旋翼翼型试验模型的俯仰振荡幅值为10°时，其振荡频率可达17 Hz，且试验马赫数为0.6，雷诺数达到5×10⁶，处于国际领先水平。所研制的动态试验装置及其相关测试技术具有较高的可靠性，且试验数据可靠、规律合理，具备了开展高速风洞动态试验的能力，可为旋翼翼型动态失速问题的研究以及真实直升机试验参数的模拟提供重要的技术支撑。

为了提高两栖仿海龟机器人行走的稳定性，对其进行动力学建模，并基于PID（proportional integral derivative，比例积分微分）反馈控制策略提出了一种力/位控制模型。首先，根据机器人的运动学模型，得到了支腿的变换矩阵和雅可比矩阵，并利用虚功原理建立了足端与液压缸之间的力传递模型。然后，利用拉格朗日法对机器人进行动力学建模，推导了支腿的动力学方程，同时进行了动力学仿真，并将实时的足端受力导入动力学方程进行计算，验证了动力学模型的正确性。最后，搭建了液压仿真模型，并在ADAMS?AMESim?MATLAB联合仿真环境中开展了机器人运动仿真。仿真结果显示：与纯位置控制模式相比，力/位控制模式下机器人膝关节的转动更加平稳，液压缸的动力输出更稳定且功耗更小。研究结果对提高机器人运动的稳定性、增强运动控制系统的鲁棒性和提高液压系统的总效率具有借鉴意义。

砂轮变幅器是旋转超声内圆磨削谐振系统的关键部件，其设计质量直接影响超声磨削的工艺效果。但目前内圆磨削砂轮变幅器缺乏较为完善的理论分析模型。为提高砂轮变幅器理论分析模型的通用性，基于非谐振设计理论建立了纵向谐振砂轮变幅器的理论分析模型，并利用砂轮变幅器各振动单元间的力、位移连续条件与边界条件推导了其频率方程。然后，针对频率方程进行编程求解，并通过ANSYS有限元仿真分析进行验证。最后，加工制作了纵向谐振砂轮变幅器，并开展阻抗特性分析试验、超声谐振试验和振动位移测量试验，分析了其谐振特性。试验结果表明，所研制的砂轮变幅器的谐振试验频率与理论设计频率一致，其输出端振动位移的试验值与仿真值的相对误差为7.83%，符合旋转超声内圆磨削的要求，验证了理论分析模型求解的正确性。研究结果为旋转超声内圆磨削砂轮变幅器的设计提供了便捷且有效的方法。

零件的质量评定是柔性智能制造中十分重要的环节。现有的自动化识别装置一般采用非人工接触的光学检测系统，但由于工况环境复杂，诸多干扰因素均会影响零件质量检测与评定的准确性。另外，工业现场的连续作业对工控机硬件的运行速度、光学检测系统的环境适应性以及质量评定算法的预测准确性都提出了更高的要求。基于此，提出一种基于机器视觉与机器学习的零件综合质量评定方法。首先，借助机器视觉技术完成被测零件图像的实时采集与处理，并利用灰度匹配算法与几何匹配算法对零件的图像与CAD（computer aided design，计算机辅助设计）机械加工图进行比较，求解得到灰度匹配分数与几何匹配分数这2个几何特征参数。然后，针对零件表面的缺陷（如划伤、磨损、边缘缺料及锈蚀等），在图像预处理（灰度化、图像增强、高斯降噪和二值化）的基础上，求解得到图像灰度的均值和标准差这2个表面缺陷特征参数。最后，借助主成分分析（principal component analysis, PCA）对零件的四维特征数据集进行降维处理，并利用K最近邻（K-nearest neighbor, KNN）算法对降维后的数据集进行训练和预测，完成零件综合质量评定；在此基础上，比较KNN算法与其他机器学习算法的准确率、召回率和特异度等指标，以验证其可行性。实验结果表明，所搭建的光学检测与处理系统在不同光源条件下的识别准确率达到96.15%以上；当相机的快门时间设定为100 μs时，该系统的图像处理速度达到45.2 帧/s。所提出的零件综合质量评定方法具有较高的准确率与处理速度，适用于复杂工况下零件的综合质量评定。

多功能小型机器人具有广阔的应用前景。为满足不同的作业需求，设计了一种小型陆空变形两栖机器人，其既可以实现高效的地面移动，又能通过升空飞行来避开障碍物。该机器人采用双模式设计，地面模式采用两轮驱动的运动设计，飞行模式采用四旋翼飞行设计，2种模式的切换通过机器人倾转机构的支撑、伸展来实现。为了验证机器人的运动性能，首先采用SolidWorks软件建立了机器人整机模型，并对机器人进行运动学建模，推导得到了机器人模式切换过程的运动学方程。然后，对机器人舵机输出进行MATLAB仿真和开展机器人物理样机模式切换实验，得到的输出扭矩仿真结果与实测结果基本一致，其范围为0~250 \mathrm{N}·\mathrm{c}\mathrm{m}。最后，利用机器人物理样机开展地面移动和空中飞行测试，并对其运动过程进行分析，以验证机器人陆空运动及模式切换的稳定性。研究结果验证了所设计机器人的有效性，且其具有较长的续航时间，可为陆空两栖机器人的设计提供参考。

为了保护RFID（radio frequency identification，射频识别）天线，避免其接触外部环境而氧化、腐蚀，以及为了提高产品的防伪性、一体性与美观性，需要将RFID天线放置在产品结构表面或产品内部。为了快速制造这类产品，搭建了一台集成熔融沉积成形（fused deposition modeling, FDM）和直写成形（direct ink writing, DIW）这2种3D打印技术的多材料3D打印机，其可打印面积为220 mm×190 mm。通过ANSYS HFSS仿真软件分析了天线结构与基板结构对RFID天线辐射性能的影响；然后，选取4种RFID天线作为3D打印对象，使用导电银浆和聚乳酸（polylactic acid, PLA）分别作为天线和基板的打印材料，并对天线打印件回波损耗的实测曲线与仿真曲线进行比较。结果显示，4种RFID天线的谐振频率相对于其设计频率915 MHz均向低频方向发生了约185 MHz的偏移。根据天线打印件回波损耗的测量结果，进一步优化天线模型，并打印了一款基板厚度为3 mm、天线臂长为55 mm的内嵌式RFID天线，其满足谐振频率为915 MHz且-10 dB下带宽大于150 MHz的设计要求。研究结果验证了利用多材料3D打印技术一体化打印RFID天线及产品本体的可行性，为RFID天线的快速制造提供了参考，该工艺具有广阔的应用前景。

针对现有昆虫飞行信息采集方法中存在的采集数据量大、采集效率低和束缚实验对象等问题，设计了一种基于视觉检测技术的自动化采集装置。该装置主要包括障碍通道模块、运动触发采集模块、飞行轨迹信息模块和自动采集控制系统。首先，根据控制功能的需求设计了间隙控制器，采用激光测距传感器和步进电机等硬件实现了闭环控制；其次，采用STM32微控制器为控制终端，并结合运动方向检测算法触发Blackfly S USB3高速相机，实现昆虫在指定运动方向的序列图像采集；然后，利用开源计算机视觉库OpenCV分析采集的序列图像，获取昆虫的飞行轨迹信息；最后，通过嵌入式控制系统协调各模块之间的通信，以达到高效、稳定获取昆虫飞行信息的设计要求。为了验证该装置的适用性和准确率，选取中华蜜蜂进行穿越间隙的实验，实验结果表明：在静态环境中，该装置能获取完整、清晰的飞行序列图像，平均准确率达到73.24%，采集性能稳定，有效提升了采集效率。通过分析蜜蜂的飞行轨迹信息，推断出其识别间隙的机制与横向运动的幅度和速度存在联系，这为深度研究蜜蜂的飞行机制提供了支持。

为了解决柔顺机构在优化设计过程中试验及性能验证困难的问题，采用3D打印技术对热塑性聚氨酯（thermoplastic polyurethane，TPU）材料的力学性能进行了试验研究。分析了材料硬度和打印填充率对TPU材料力学性能的影响，获得了TPU材料较佳的3D打印参数。进行单因素和两因素试验并结合方差分析，确定了显著影响TPU试样柔性的主次因素分别为TPU材料硬度和打印填充率。结合TPU材料的力学性能试验数据，得到了Mooney-Rivlin、Yeoh、Ogden、Valanis-Landel等4种常用超弹性材料本构模型的材料参数与材料硬度、打印填充率之间的映射关系。研究表明：随着TPU材料硬度和打印填充率增大，试样的柔性减弱；在4种超弹性模型中，Ogden模型对于不同打印参数下的TPU试样都具有较好的力学性能预测效果；4种模型在相同TPU硬度、不同打印填充率下的预测效果没有明显差别。研究结果可以为TPU材料的3D打印和有限元仿真分析提供参考，为柔顺机构在设计过程中的试验、性能验证及样件制作提供可靠的技术支撑。