Agile Eye
Agile Eye là một loại máy vận hành bằng tay theo cơ chế song song hình cầu. Cấu trúc kỹ thuật của nó làm tăng gia tốc và vận tốc cho máy.

Mẫu động học của máy Agile Eye này được cải tiến dựa trên nguyên mẫu 3-DOF. Sau đó, việc tối ưu hóa hình học được tiến hành để quyết định xem thông số kích thước nào sẽ cho ra độ chính xác chuẩn nhất cho cơ chế máy. Một mẫu động lực được hoàn thành ngay sau đó nhưng vẫn chưa làm hài lòng các nhà nghiên cứu.

Cuối cùng, nguyên mẫu được thiết kế và xây dựng, một bộ điều chỉnh với hiệu suất cao được phát triển dựa trên việc xử lý tín hiệu số (DSP). Vật mẫu đầu tiên này được chế tạo vào năm 1993 và nó trở nên phổ biến kể từ đó trở đi.

Không gian nhìn của chiếc Agile Eye cao hơn so với mắt người. Một chiếc camera cỡ nhỏ gắn vào phần cuối tay máy có thể quay được một khoảng nhìn 140 °. Hơn nữa, nhờ có quán tính thấp và độ cứng vốn có nên nó có thể đạt được vận tốc góc trên 1.000 °/ giây và gia tốc góc hơn 20.000 ° / giây thứ 2- một điều vượt quá khả năng của mắt người.

Một trong những chủ đề thú vị nhất khi nghiên cứu Agile Eye là việc phân tích tính phi thường của nó. Thật ngạc nhiên khi các quỹ tích điểm kỳ dị (đặc biệt) của Agile Eye độc lập với nhánh được chọn (có tổng cộng 8 nhánh). Chú ý rằng với những máy theo cơ chế song song 3-RRR hình cầu, các quỹ tích điểm kỳ dị bắt buộc phải phụ thuộc vào nhánh được chọn.

ShaDe
Một thiết bị cảm ứng 3 chiều, được gọi là ShaDe (Spherical Haptic Device) có nghĩa là thiết bị cảm ứng dạng cầu đã được nghiên cứu trong phòng thí nghiệm có thể điều khiển cảm xúc khi chịu phản lực. Kĩ thuật này trình bày cụ thể việc chỉ có 3 trạng thái vận động, dẫn đến một kết cấu đơn giản hơn và sử dụng nhịp nhàng hơn.

Hơn nữa, việc sử dụng kết cấu hình cầu mang đến nhiều lợi ích cho thiết bị này. Có thể kể đến sự xoay vòng linh hoạt xung quanh một điểm cố định bên trong bàn tay người sử dụng hay một không gian hoạt động lớn và thao tác chính xác trong khi tay vẫn đang nghỉ.

Nguyên mẫu vận dụng một thiết kế cụ thể, trong đó chỉ có những khớp nối quan trọng mới được sử dụng, dựa trên một khối cầu. Thiết bị này được thiết kế dạng cầu song song với hai chuỗi nối hình cầu loại RRR và một chuỗi loại RRRR. Tuy nhiên, về mặt vật lí, thiết bị này lại tương đương với loại cầu 3 chuỗi RRR. Chuỗi RRR (RR) được sử dụng nhằm giảm đến mức tối thiểu sự đứt kết nối.

Sự linh hoạt của các khớp nối

Ở ShaDe, tất cả các thanh khớp nối, cả động và tĩnh, đều tụ lại ở một điểm là trung tâm của điểm kết thúc các khớp nối … Một cấu trúc như vậy cũng được sử dụng trong thiết kế của các thiết bị định hướng camera công nghệ cao, có thể kể đến Agile Eye.

Việc phân tích số học đã được dùng để đánh giá khách quan đặc điểm của nguyên mẫu gắn liền với các tiêu chí đã được đưa ra. Một lượng lớn các chỉ số đã được sử dụng, bao gồm cả kích cỡ không gian hoạt động, khi sử dụng tay phải ít nhất, khi sử dụng tay phải trung bình, …. Nguyên mẫu được xây dựng nhờ vào một chiếc máy tạo hình FDM (Fused Deposition Modeling) vỏ CAD (Computer-Aided Design) có sẵn trên thị trường.

Sự kiểm soát lực liên quan đến phần tử thông minh với nhiều cánh tay làm việc ở tốc độ cao qua một đuờng nối theo thứ tự với chươg trình hỗ trợ. Chương trình này lần lượt liên lạc với mômen quay và chạy dưới sự điều khiển của QNX, một hệ thống điều khiển cực nhỏ.

Các quy luật điều khiển khác nhau đã được tạo ra để mô phỏng theo hoạt động của cánh tay của rôbốt. Bản thân bộ điều khiển được thiết kế dựa vào một sơ đồ PID cổ điển được nâng cao hơn với sự bù lại cộng thêm phản ứng có điều kiện để hoạt động tốt hơn.

Tripteron và Quadrupteron

Những công trình nghiên cứu trên lý thuyết thường dẫn tới những phát kiến thú vị. Trong trường hợp này là Tripteron, một loại máy 3-DOF được chuyển đổi từ cơ chế tịnh tiến song song.

Con robot này có thể di chuyển thẳng về mọi phía. Trên thực tế, hoạt động của nó cũng tương đương với loạt seri robot xây dựng dựa trên hệ trục tọa độ vuông góc Đề-các. Robot này còn thể hiện nhiều điểm mạnh khác: có thể xác định đươc vị trí bộ phận vận hành truyền động trên phần đáy, giúp giảm bớt những chuyển động trong thân không cần thiết nên tốc độ chuyển động được nhanh hơn.

Loại robot này cũng là loại đẳng hướng và luôn phải sử dụng theo đôi. Có nghĩa là mỗi bộ phận vận hành truyền động sẽ điều khiển một hướng tọa độ di chuyển khác nhau, hoàn toàn độc lập với bộ phận còn lại. Vì thế loại robot này không thể hoạt động với một bộ phận vận hành truyền động đơn lẻ.

Giống như Tripteron ở nhiều điểm, nét đặc trưng duy nhất của Quadrupteron chính là sử dụng chế độ hoạt động của nguyên mẫu 4-DOF. Bên cạnh 3 chuyển động tịnh tiến, có thể thêm 1 chuyển động xoay quanh trục thẳng đứng. Chính vì vậy, nguyên mẫu có 3 chân dạng PRRU và 1 chân dạng PRRR.

Quandrupteron sao chép những chuyển động lặp lại, nhưng với độ tinh xảo cao, được biết đến như chiếc robot SCARA nổi tiếng (Selective Compliant Assembly Robot Arm) … Quandrupteron là loại tịnh tiến đẳng hướng. Các điểm kỳ dị chỉ xuất hiện trong hai hướng, ±90 độ-không thể đạt được vì không gian nhìn là ±60 độ (mức độ đủ thỏa mãn)

Thiết kế của nguyên mẫu đã được cải tiến qua một loạt các cuộc nghiên cứu nhằm giảm thiểu sự xuất hiện và kích cỡ của các điểm kỳ dị cũng như tăng độ tinh xảo và tầm nhìn lớn nhất có thể.