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1、高度集成驱控一体的轻量化智能舵机研制 首先提出了电机与减速器的快速选型算法，通过功率、扭矩、转速、响应速度、扭矩自重比、减速比匹配计算从数据库中快速得到符合性能要求的电机和减速器组合，为智能舵机样机设计和协作机器人系列化优化算法提供了依据。 智能舵机设计时采用了直通式结构，定制了一体式中空轴谐波减速器，中空阶梯主轴预留了各阶梯的安装余量，中空直径为7mm，满足内部中空走线要求；利用优化软件对机械结构部件进行静力学分析、热力学分析、参数优化和拓扑优化，在满足性能要求的前提下进一步减轻了舵机整体重量。设计永磁同步电机的定子固定在壳体电机仓位置，增量编码器码盘通过胶粘的方式固定在主轴中空轴，选用的粘黏剂具有耐老化、抗冲击、剪切强度高等优点；绝对编码器的转子安装在返回轴末端，定子安装在返回轴固定件的外侧；驱动板和控制板安装在智能舵机最末端。 2、基于改进蚁群算法的多轴机器人系列化舵机轻量化优化设计 针对协作机器人整机系列化舵机轻量化设计问题，改进了蚁群算法，根据探索程度确定路径节点，建立路径图表、种群繁殖机制、信息素释放机制和信息表，有效的增加了算法的运算效率，通过实验完成了系列化舵机部件优化选型，对比采用相同舵机型号的机器人模型，质量减轻8%。 3、基于模糊自抗扰控制的全闭环控制策略 针对自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control, ADRC )中fal(.)函数在原点附近存在拐点，容易造成抖振的问题，基于Sigmoid函数，设计了一种新型newfal(.)函数，实现了区间切换的平稳过渡，并使用Lyapunov对构造的IADRC（Improved ADRC）进行了稳定性分析。针对ADRC中需要整定的参数较多的问题，如TD中的r、h，ESO中的01、02、03和NLSEF中的1、2，设计了粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization，PSO）利用群体和个体之间的协作和信息共享来全局随机搜索，寻求ADRC中的最优解。通过仿真和实验对构造的速度环一阶IADRC、位置环\速度环复合型二阶IADRC进行了分析验证，结果表明在改进的ADRC控制下舵机具有快速的响应能力，较强的抗干扰能力和较高的位置、速度跟踪精度。 4、基于观测器的复合滑模半闭环控制策略 为使滑模控制器既能快速到达滑模面又能减少系统抖振，提出了一种新型对称S型函数趋近率，并以此为基础设计了新型滑模控制器。针对速度求二阶导时外部负载被忽略的情况，设计了基于对称S型函数的扰动观测器，构建了复合速度滑模控制器，实现了扰动的前馈补偿。基于谐波传动模块对采用复合滑模控制器的舵机启动性能、抗干扰能力及位置跟踪性能进行了仿真和实验验证。结果表明基于扰动观测器的复合滑模控制有更好的启动性能和抗干扰能力，舵机位置跟踪误差小，跟踪性能好。 5、舵机智能全数字控制系统 选用高性能的STM32F4为主控芯片，完成了舵机驱动控制系统的设计。主要包括电源电路、RS485、CAN通信电路、功率器件驱动电路、三相全桥逆变电路、电流检测采样电路、位置检测电路、温度检测电路、ESP8266无线通信电路、温度、电压安全检测电路等。 6、面向舵机全方位测试的成套技术设备 为解决机器人舵机驱动器测试项目单一、整机测试手段缺乏等问题，研制了面向舵机全方位测试的成套技术设备，包括机器人舵机综合性能测试机和服务机器人小型舵机综合性能测试机，可对小型和中型关节舵机各项性能进行多方位测试，获取的丰富数据可用于舵机驱动器的性能评价、运行参数优化设置、再设计等。研制的成套技术设备可对尺寸最小为33mm*15mm*18.5mm、最大扭矩为0.02Nm的小型舵机进行综合性能测试。测试项包括传动精度、电参数、响应参数、机械参数，还可以对测试结果进行分析和评价，特别是传动精度、机械性能与电参数间的关联分析，为舵机优化设计提供丰富的信息。基于舵机性能测试，构建了面向功能应用的评价指标，建立了多层次、高维度、多指标信息融合的评价模型，实现了舵机的质量特性评价。 7、云计算环境下的舵机智慧监测及健康诊断决策系统 所研制的舵机内部驱动器集成了物联网专用的ESP8266模块，可以实现将舵机的工作信息通过MQTT协议上传至物联网云平台，ESP8266通过MQTT协议经Internet网络向远端发送数据，舵机中的控制器可以接收来自远端的指令控制舵机动作，实现智能控制、性能测试、云监测及健康自诊断方面的任务。研究通用云计算平台的基础服务;研究统一数据服务、资源服务、算法服务、设备管理服务等系统级服务的架构和开发;研究针对测量领域的统一测量流程控制、数据流、数据交互和存储问题。