由于柔性连杆机械臂（FLM）中执行器和传感器不共点，因此难以实现精确的末端位置跟踪。为了解决这一问题，视觉传感器代替传统的机械传感器被用来直接测量末端位置。在不同的视觉伺服(VS)控制方案中，基于图像的视觉伺服(IBVS)更为有效。然而，IBVS方案中仍存在许多挑战，例如相互作用矩阵的奇异性和轨迹中的局部极小值，这些都会影响系统在实时应用中的性能。在本研究中，我们选择基于图像矩的视觉特征来解决IBVS方案中出现的上述问题。此外，针对双连杆柔性机械臂末端位置跟踪控制问题，我们设计了一个新的双时间尺度IBVS控制器。在该控制方案中，FLM的动态被分解为两个时间尺度模型，即慢子系统和快子系统。通过仿真研究，我们对该新型双时间尺度IBVS控制器的性能和鲁棒性进行了验证。结果表明，该控制器有效地稳定了系统的振荡动态，并能准确地跟踪参考轨迹。

本文回顾了环境生态位模型的研究进展，提出了一种基于先验物理耐受性信息的水生生物环境生态位分离方法。为了测试和证明我们的方法，我们在加利福尼亚州圣塔卡塔琳娜岛的大渔人湾内，以特定的置信区间分离了云纹石斑鱼的环境生态位。这次测试的目的是为了证明生态分析在机器人领域的实用性。具体来说，是利用水域的物理属性为水下机器人提供相对导航和定位。在看似毫无特征的水下环境中，环境生态位起着导航地标的作用。水域斑块往往固定在一起，这为水下导航问题提供了持久的地标。我们展示了环境生态位模型的背景和发展过程，并提供了解决水下航行器导航和定位问题的现场试验结果。具体来说，我们展示了作者开发的一项技术的结果，该技术利用水域的物理属性，如温度、盐度、叶绿素浓度等，来确定水下航行器在给定区域里的位置。这个利用环境生态位模型的方法可提供与GPS精度相当的精确位置估计。

本文讨论了在有障碍物的区域内，差分驱动移动机器人在不显式生成轨迹的情况下，如何有效地导航到目标位姿的问题。假设机器人配备了全向范围传感器，而该区域可能是先验已知的，也可能不是先验已知的。在控制器的每次迭代中提供已知的障碍物信息，连接机器人和目标点的最短路径提供了一个初始的期望运动方向。再考虑该方向上的无障碍区域、机器人的大小和可见范围内的障碍物轮廓，综合确定一个参考方向。最后，考虑到机器人的速度和加速度约束，选择合适的角速度使机器人向参考方向旋转，同时选择合适的线速度使机器人与最终目标的距离最小化并避免碰撞。机器人到达目标后，控制器切换到定向模式以固定方向。实验研究证明了该算法的有效性。

作者解决了两组对应向量（也称为Wahba问题或点云配准）的最佳旋转估计问题。所提出的方法是近年来文献中最快的方法之一，而且它比大多数其他方法具有更强的抗噪能力，准确度和简便性。它是基于求解由欧几里德几何代数中的问题公式导出的线性方程组。作者展示了其在两个应用中的高效性：一是尽可能刚性的（ARAP）表面建模，二是更平滑的旋转增强型ARAP网格动画，后者是唯一一个能够使表面具有四面体模型质量的方法。网格形变是游戏、自动化建造和机器人技术中的关键技术。ARAP技术及其改进的变体虽然已经得到了广泛的研究，但仍然不能高效地实现。本文提出的基于线性几何代数的转子求解方法，为这个核心问题的研究提供了另一个视角。这不仅提高了三维网格形变的真实性能，而且为解决Wahba问题和点云配准问题提供了一种全新的高效解决方案，这与自动化科学和工程有着密切的关系。

本文针对多自由度电动液压机械手的动力学模型，提出了一种非线性最优(H∞)控制方法。由于电动液压机械手具有非线性和多变量的动力学特性，因此如何控制它是一个非常困难且重要的问题。本文考虑的机器人系统是由一个多连杆机械手构成的，该机械手受到旋转电动液压驱动器的驱动。本文的方法首先根据一阶泰勒级数展开和相关雅可比矩阵的计算，对电液机械手的状态空间模型进行近似线性化。紧接着，针对机械手的近似线性化模型，设计了一种稳定的H∞反馈控制器。为了计算控制器的增益，在控制算法的每一步都要求解一个代数Riccati方程。该控制方案的全局稳定性通过李雅普诺夫分析得到了证明。该控制方法保留了典型最优控制的优点，比如在控制输入有一定变化的情况下，能快速准确地跟踪参考设定值。