采用丝网电极印刷法制备了局部环状电极压电驱动器, 并对其动力进行了测试研究。搭建了夹持力测试平台, 对局部环状电极压电驱动器和传统压电驱动器的径向夹持力进行测试和分析。实验结果表明, 分别在频率为0.2 Hz和峰值200 V的方波和正弦波激励下, 局部环状电极压电驱动器带电极区的径向夹持力峰值分别为0.60 N和0.58 N, 两种夹持力峰值响应分别是传统元件的2.72倍和2.76倍。无电极区的反向夹持力峰值为0.29 N和0.28 N, 其略大于传统元件的夹持力峰值, 实验结果同时验证了局部环状电极压电驱动器的正交异性。

利用有限元方法对运动学支撑夹紧力引起的镜片光学表面变形进行静力学分析，并应用Zernike 多项式对镜片表面的变形进行了拟合。结果表明，夹紧力作用下镜片表面产生的几种主要像差为Defocus、Pri Trefoil 和PriHexafoil。光学检测过程中，运动学支撑结构的重复装配误差可能会影响检测精度，因此分析了运动学支撑夹紧重复性对镜面面形的影响。以夹紧力大小、夹紧力径向位置、夹紧力周向位置变化引起的镜面表面峰谷(PV)值和均方根(RMS)值的变化作为评价夹紧重复性的依据。分析结果表明，镜片表面的PV 值和RMS 值变化不明显，说明所设计的运动学支撑结构在多次重复性的检测中允许装配过程存在一定的误差。

根据高精度投影光刻物镜的特点, 提出了一种运动学支撑结构, 并采用实验结合有限元分析的方法研究了该支撑结构引起的透镜光学表面变形以及重复装配过程中透镜光学表面面形的复现性。首先, 介绍了运动学支撑结构的原理及镜面变形分析的方法。然后, 应用Zernike多项式拟合实测和有限元分析得到的面形, 并用两种方法对运动学支撑结构夹持力引起的透镜光学表面面形进行对比, 以验证有限元分析模型的正确性。同时, 分析了考虑重力情况下运动学支撑结构导致的透镜光学表面变形。最后, 用实验的方法测量了运动学支撑结构在重复装配过程中透镜光学表面面形的复现性。实验和分析结果显示, 由运动学支撑结构夹持力引起的透镜光学表面面形均方根(RMS)值的实测值为1.004 nm, 分析值为0.974 nm, 夹持力及重力综合作用下导致的透镜表面Fringe Zernike拟合面形RMS值为2.538 nm, 产生的主要像差为离焦、初级三叶像差和二级三叶像差, 重复装配过程中引起的透镜光学表面面形的复现性标准差为0.645 nm。得到的结果表明, 所设计的运动学支撑结构能够保证透镜光学表面面形在重复装配过程中有良好的复现性。

由于胶囊内窥镜的有效钳位是实现其在肠道中有效驻停及运动的重要因素， 本文研究并设计了胶囊内窥镜的钳位机构。首先，基于对摩擦力和肠道形变的分析，讨论了影响钳位力的因素。考虑肠道安全性，设计了阿基米德螺线腿机构。然后，通过构建离体肠道测试平台，测试不同直径、宽度、纹理及形状的样本在肠道内的钳位特性；分析实验结果，并建立了可定性描述钳位力的方程。最后，基于电流反馈实现钳位机构的安全控制；通过离体实验测试了钳位机构运动性能，并验证了钳位机构的安全性和可行性。实验结果显示，优化后的螺线腿钳位机构的钳位力达1.486 N；可较好地适应肠道的生理环境，满足扩展肠道、安全钳位的要求。

优化设计是现代设计方法的重要组成部分，遗传算法是优化设计方法之一.根据薄壁铝合金件的加工变形量的经验公式，通过有限元分析软件Ansys10.0对其变形量进行仿真，得出零件在不同加工参数下的变形量;再由优化设计中的遗传算法，用MATLAB7.0工具箱中的程序编程，得出在最小变形量时所需的加工参数和夹紧力，其对产品的生产加工有着现实的指导意义.

在车削加工时，工件在切削力和夹具夹紧力的作用下会产生变形，变形量的大小直接影响工件的加工精度，在径向刚度较差的工件中表现得尤其明显.因此在车削批生产中合理选择其加工参数和夹紧力的大小对提高加工精度和加工效率有着重要的意义.采用数值回归分析方法可求得车削加工变形公式中的部分参数，对实际工件的批量加工有着重要的指导意义.