Phát triển hệ thống phản hồi lực dùng lưu chất từ biến - D. Bảo Trí (ĐHSPKTTPHCM)

Nghiên cứu phát triển hệ thống phản hồi lực sử dụng lưu chất từ biến, áp dụng trong điều khiển tự động và cơ khí. Phân tích nguyên lý hoạt động, ưu điểm và ứng

• Tác giả: Diệp Bảo Trí
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Quốc Hưng
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ kỹ thuật
• Đề tài: Phát triển hệ thống phản hồi lực dùng lưu chất từ biến
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống phản hồi lực dùng lưu chất từ biến

Tự động hóa đóng vai trò quan trọng trong Công nghiệp 4.0. Các hệ thống robot điều khiển từ xa được phát triển để làm việc trong môi trường nguy hiểm như lò phản ứng hạt nhân, phòng thí nghiệm hóa chất, dây chuyền sản xuất thuốc trừ sâu hoặc hoạt động phá bom mìn. Hệ thống chủ-tớ giải quyết bài toán truyền tải tín hiệu phản hồi về vị trí, lực và mô-men cho người vận hành. Lưu chất từ biến Magneto-Rheological Fluid là vật liệu thông minh được nghiên cứu rộng rãi. MRF chứa các hạt sắt vi phân phân tán trong dầu nền. Khi có từ trường tác động, các hạt sắp xếp thành chuỗi dọc theo đường sức từ. Quá trình này làm thay đổi mạnh đặc tính lưu biến của chất lỏng. Hệ thống phản hồi lực dùng lưu chất từ biến khai thác nguyên lý biến đổi trạng thái của MRF. Thiết bị hoạt động ở ba chế độ chính gồm chế độ van, chế độ cắt và chế độ nén. Mỗi chế độ phù hợp với từng ứng dụng cụ thể trong công nghiệp và y tế.

1.1. Khái niệm lưu chất từ biến và thành phần cấu tạo

MRF là hỗn hợp gồm các hạt sắt vi phân có kích thước micromet phân tán đều trong dầu nền như dầu silicone hoặc dầu khoáng. Chất hoạt động bề mặt được thêm vào để ngăn hiện tượng lắng tụ và đảm bảo tính ổn định lâu dài. Khi không có từ trường, MRF hoạt động như chất lỏng Newton thông thường với độ nhớt thấp. Khi có từ trường tác động, các hạt sắt bị nhiễm từ và sắp xếp thành cấu trúc chuỗi dọc theo đường sức từ. Hiện tượng này biến đổi MRF thành trạng thái bán rắn với ứng suất chảy tăng đáng kể. Quá trình chuyển đổi xảy ra trong vài mili giây và hoàn toàn có đảo ngược khi tắt từ trường.

1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phản hồi lực MRF

Hệ thống phản hồi lực MRF hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi đặc tính lưu biến của chất lỏng khi có từ trường. Thiết bị bao gồm cuộn dây điện tạo từ trường, khe chứa MRF và bộ phận truyền lực. Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, từ trường sinh ra làm tăng ứng suất chảy của MRF trong khe. Ba chế độ hoạt động chính được áp dụng. Chế độ van sử dụng áp suất đẩy MRF qua khe hẹp có từ trường. Chế độ cắt dựa trên chuyển động tương đối giữa hai bề mặt chứa MRF. Chế độ nén tạo lực bằng cách ép MRF trong khe hẹp có từ trường. Lượng lực phản hồi tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện kích thích.

II. Phân tích ưu nhược điểm của hệ thống phản hồi lực MRF

Hệ thống phản hồi lực dùng lưu chất từ biến sở hữu nhiều ưu điểm kỹ thuật nổi bật. Thời gian đáp ứng cực nhanh, thường dưới 10 mili giây. Mức tiêu thụ năng lượng thấp do chỉ cần dòng điện nhỏ để kích hoạt từ trường. Thiết bị tạo được lực và mô-men xoắn lớn với kích thước compact. Tuy nhiên, công nghệ này vẫn tồn tại nhiều hạn chế cần giải quyết. Kết cấu cơ học của các hệ thống hiện tại còn cồng kềnh. Nguyên nhân do cơ cấu tác động chưa được tối ưu hóa về mặt hình học và vật liệu. Lực ma sát trong trạng thái nghỉ là vấn đề đáng quan tâm. Lực này làm giảm độ nhạy của hệ thống phản hồi. Bên cạnh đó, đặc tính phi tuyến của MRF gây khó khăn trong việc xây dựng mô hình toán học chính xác. Mô hình Bingham và mô hình Herschel-Bulkley được sử dụng phổ biến nhưng vẫn có sai số nhất định. Độ trễ của van điều khiển cũng ảnh hưởng đến chất lượng phản hồi. Cụ thể, thời gian giảm áp suất từ 1,0 MPa xuống 0,25 MPa đạt khoảng 150 mili giây.

2.1. Ưu điểm vượt trội so với công nghệ truyền thống

Hệ thống phản hồi lực dùng MRF có nhiều ưu điểm so với công nghệ truyền thống như servo thủy lực hoặc cơ cấu chấp hành điện. Thời gian đáp ứng cực nhanh, thường dưới 10 mili giây, nhanh hơn nhiều so với van thủy lực điện từ. Tiêu thụ năng lượng thấp vì chỉ cần dòng điện nhỏ vài ampe để tạo từ trường điều khiển. MRF tạo được lực và mô-men xoắn lớn với kích thước nhỏ gọn. Thiết kế cơ khí đơn giản hơn vì không cần piston, xi lanh hay hộp số phức tạp. Hệ thống ít bộ phận chuyển động nên giảm yêu cầu bảo trì. MRF hoạt động ổn định trong dải nhiệt độ rộng và không bị ảnh hưởng bởi bụi bẩn hay độ ẩm.

2.2. Hạn chế và thách thức kỹ thuật hiện tại

Hạn chế lớn nhất của hệ thống phản hồi lực MRF là kết cấu còn cồng kềnh. Cơ cấu tác động chưa được tối ưu hóa về mặt hình học dẫn đến thiết bị có kích thước lớn hơn cần thiết. Lực ma sát trong trạng thái nghỉ ảnh hưởng đến độ nhạy và chất lượng phản hồi lực. Đặc tính phi tuyến của MRF gây khó khăn trong mô hình hóa toán học. Các mô hình như Bingham, Herschel-Bulkley hay Bouc-Wen đều có sai số trong một số điều kiện vận hành. Độ trễ của van điều khiển cũng là vấn đề cần giải quyết. Nghiên cứu cho thấy thời gian giảm áp suất từ 1,7 MPa xuống 0,25 MPa mất khoảng 200 mili giây, chưa đáp ứng yêu cầu ứng dụng thời gian thực.

III. Giải pháp tối ưu hóa hệ thống phản hồi lực dùng lưu chất từ biến

Giải pháp tối ưu hóa hệ thống phản hồi lực MRF tập trung vào hai hướng chính. Hướng thứ nhất là cải tiến thiết kế cơ cấu tác động. Hướng thứ hai là nâng cao thuật toán điều khiển dòng điện tạo từ trường. Về thiết kế cơ học, việc tối ưu hóa hình học rãnh trên đĩa phanh giúp tăng diện tích tiếp xúc với MRF. Thiết kế kết hợp rãnh thẳng và rãnh nghiêng cải thiện đáng kể mô-men ma sát. Phương pháp tính toán mô-men trên rãnh nghiêng sử dụng phần tử ống MRF nhỏ dựa trên mô hình dẻo Bingham. Về điều khiển, bộ điều khiển PID cải tiến kết hợp bộ lọc thông thấp giúp giảm hiện tượng overshoot. Hệ thống phản hồi lực tuyến tính dùng MRF áp dụng cấu trúc bạc trượt trên trục phanh tịnh tiến. Thiết kế này đơn giản hóa cấu trúc đồng thời tăng độ tin cậy hoạt động. Công nghệ vật liệu cũng đóng vai trò quan trọng. Việc nghiên cứu loại MRF có đặc tính lưu biến tốt hơn giúp cải thiện biên độ lực phản hồi đáng kể.

3.1. Thiết kế cơ cấu tác động và tối ưu hóa hình học

Tối ưu hóa hình học cơ cấu là giải pháp then chốt để thu nhỏ kích thước hệ thống. Thiết kế đĩa phanh với kết hợp rãnh thẳng và rãnh nghiêng tăng đáng kể diện tích tiếp xúc với MRF. Phương pháp tính toán sử dụng phần tử ống MRF nhỏ dựa trên mô hình dẻo Bingham cho phép dự đoán chính xác mô-men ma sát. Các thông số hình học quan trọng cần tối ưu bao gồm bán kính trong, bán kính ngoài của đĩa, góc nghiêng rãnh và khoảng cách khe chứa MRF. Mô-men ma sát trên mặt trụ ngoài và trong của đĩa được tính bằng công thức tích phân dựa trên ứng suất tác dụng. Thiết kế tối ưu giúp giảm 20% lực hãm không cần thiết đồng thời tăng hiệu suất truyền lực.

3.2. Điều khiển dòng điện và thuật toán phản hồi

Điều khiển dòng điện tạo từ trường là yếu tố quyết định chất lượng phản hồi lực. Bộ điều khiển PID cải tiến kết hợp bộ lọc thông thấp giúp giảm hiện tượng overshoot và dao động. Hệ thống sử dụng cảm biến lực để tạo vòng lặp phản hồi đóng, đảm bảo lực đầu ra theo đúng giá trị đặt. Thuật toán điều khiển thích ứng cho phép hệ thống tự điều chỉnh tham số theo điều kiện vận hành thực tế. Bộ khuếch đại công suất điều khiển dòng điện qua cuộn dây với độ chính xác cao. Mạch điều khiển tích hợp bộ chuyển đổi analog-số tốc độ cao để xử lý tín hiệu cảm biến thời gian thực. Kết hợp với phần mềm điều khiển trên máy tính, hệ thống đạt được độ chính xác lực phản hồi trong biên độ cho phép.

IV. Ứng dụng và triển vọng của hệ thống phản hồi lực MRF

Hệ thống phản hồi lực dùng lưu chất từ biến có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Trong công nghiệp, công nghệ này phục vụ robot cộng tác, thiết bị mô phỏng và hệ thống điều khiển từ xa. Ngành y tế ứng dụng MRF trong thiết bị phục hồi chức năng và chân tay giả thông minh. Trong lĩnh vực quốc phòng và an ninh, hệ thống phản hồi lực MRF hỗ trợ robot phá bom mìn và hoạt động chống khủng bố. Các ứng dụng trong môi trường độc hại như lò phản ứng hạt nhân hoặc phòng thí nghiệm hóa chất cũng được quan tâm phát triển. Triển vọng tương lai của công nghệ này rất hứa hẹn. Nghiên cứu tập trung vào thu nhỏ kích thước thiết bị đồng thời tăng lực phản hồi. Việc phát triển loại MRF mới với thời gian đáp ứng nhanh hơn và dải nhiệt độ làm việc rộng hơn đang được đẩy mạnh. Tích hợp trí tuệ nhân tạo vào hệ thống điều khiển mở ra khả năng tự động thích ứng với điều kiện vận hành thay đổi. Đây là hướng nghiên cứu then chốt để hệ thống phản hồi lực MRF đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của sản xuất công nghiệp hiện đại.

4.1. Ứng dụng trong công nghiệp và y tế

Trong lĩnh vực công nghiệp, hệ thống phản hồi lực MRF được ứng dụng rộng rãi trong robot cộng tác và thiết bị mô phỏng. Công nghệ này đặc biệt hữu ích trong các môi trường làm việc nguy hiểm như lò phản ứng hạt nhân, phòng thí nghiệm hóa chất độc hại hoặc dây chuyền sản xuất thuốc trừ sâu. Robot phẫu thuật sử dụng phản hồi lực MRF giúp bác sĩ cảm nhận lực tác động lên mô cơ thể bệnh nhân. Trong ngành y tế, chân tay giả tích hợp hệ thống phản hồi lực MRF mang lại khả năng vận động tự nhiên hơn cho người khuyết tật. Thiết bị phục hồi chức năng sử dụng MRF điều chỉnh mức kháng lực phù hợp với từng giai đoạn trị liệu. Ưu điểm về kích thước nhỏ gọn và tiêu thụ năng lượng thấp khiến MRF trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng cấy ghép y sinh.

4.2. Định hướng phát triển và nghiên cứu tương lai

Nghiên cứu tương lai tập trung vào phát triển loại MRF có đặc tính lưu biến vượt trội hơn. Mục tiêu là tăng biên độ ứng suất chảy đồng thời giảm thời gian đáp ứng xuống dưới 5 mili giây. Vật liệu nền mới và phương pháp phủ bề mặt hạt sắt đang được nghiên cứu để cải thiện tính ổn định lâu dài. Việc thu nhỏ kích thước thiết bị mà vẫn duy trì lực phản hồi lớn là thách thức kỹ thuật quan trọng. Tích hợp trí tuệ nhân tạo vào hệ thống điều khiển mở ra khả năng học hỏi và thích ứng tự động. Nghiên cứu cũng hướng tới giảm độ trễ của van điều khiển xuống mức chấp nhận được cho ứng dụng thời gian thực. Các kết quả nghiên cứu hiện tại là nền tảng vững chắc cho phát triển hệ thống phản hồi lực MRF thế hệ mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH DIỆP BẢO TRÍ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG PHẢN HỒI LỰC DÙNG LƯU CHẤT TỪ BIẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT Tp. Hồ Chí Minh, tháng …/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH DIỆP BẢO TRÍ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG PHẢN HỒI LỰC DÙNG LƯU CHẤT TỪ BIẾN NGÀNH: CƠ KỸ THUẬT - 9520101 Người hướng dẫn khoa học 1: PGS. Nguyễn Quốc Hưng Người hướng dẫn khoa học 2: TS. Mai Đức Đãi Phản biện 1: Phản biện 2: Phản biện 3: Tp. Hồ Chí Minh, tháng …/2021 LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong Luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2021 (Ký tên và ghi rõ họ tên) Diệp Bảo Trí i CẢM TẠ Lời đầu tiên tôi xin trân trọng cảm ơn hai Thầy hướng dẫn luận án tiến sĩ đó là PGS. Nguyễn Quốc Hưng và TS. Mai Đức Đãi, hai Thầy đã tận tình hướng dẫn, hỗ trợ tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu cũng như trong việc hoàn thành nội dung của luận án tốt nghiệp. Đồng thời xin trân trọng cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM, phòng sau Đại học trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Ban Giám Hiệu trường Đại học Công nghiệp TP. Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy/Cô đã và đang giảng dạy tại Khoa Xây Dựng trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã giảng dạy, giúp đỡ và đóng góp ý kiến cho tôi trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu của mình. ii TÓM TẮT Tự động hóa là một khía cạnh quan trọng của Công nghiệp 4.0 nhằm cải thiện độ chính xác và năng suất. Để đánh giá hiệu quả và năng suất của quá trình sản xuất, có một số tiêu chí cần xem xét: tính ổn định, thời gian đáp ứng, tiêu thụ năng lượng, thân thiện với môi trường, chi phí và công nghệ… Tính cấp thiết áp dụng công nghệ 4.0 trong những môi trường làm việc độc hại chẳng hạn như lò phản ứng hạt nhân, phòng thí nghiệm hóa chất độc hại, dây chuyền sản xuất và pha chế thuốc trừ sâu, chữa cháy, các hoạt động chống khủng bố, bom mìn, và giải phẫu y tế. Hệ thống robot điều khiển từ xa đã được phát triển để giải quyết vấn đề này. Một trong những hệ thống đó là hệ thống chủ - tớ. Hệ thống này giải quyết các vấn đề với các tín hiệu phản hồi như vị trí, lực và mô men của các thành phần cuối của hệ thống điều khiển thụ động cho người vận hành để cải thiện độ chính xác và hoạt động linh hoạt của hệ thống. Hiện nay, các vật liệu thông minh và ứng dụng của chúng đang phát triển rất mạnh mẽ như Piezo, Electrorheological Fluid (ERF), Shape Memory Alloy (SMA) và Magneto-Rheological Fluid (MRF). Lưu chất từ tính (MRFs) là vật liệu thông minh được ứng dụng rộng rãi cho hệ thống phản hồi lực vì có những ưu điểm như đáp ứng nhanh, tiêu thụ năng lượng thấp, tạo lực và mô men lớn. Tuy nhiên, trong các hệ thống phản hồi lực sử dụng MRF vẫn còn một số tồn tại như kết cấu quá cồng kềnh do cơ cấu tác động đề xuất chưa được tối ưu hóa, lực ma sát ở trạng thái chưa được giải quyết. Vì vậy, trong luận án này, tác giả tập trung nghiên cứu và phát triển các cơ cấu mới có tính năng MRF để tạo ra mô men, lực có thể điều khiển được, sau đó được áp dụng trong các hệ thống phản hồi lực. Luận án bao gồm các nội dung chính sau:  Phát triển MRF hai chiều dựa trên cơ cấu tác động BMRA cho hệ thống phản hồi lực. Lực để cung cấp mô men xoắn có điều khiển được hai hướng, có thể giảm được mô men ma sát ban đầu, giải quyết hiện tượng thắt nút cổ chai so với cơ cấu BMRA trước đây. iii  Tối ưu hóa các thông số hình học của cấu hình BMRA đề xuất bằng phương pháp tối ưu First Order. Bên cạnh đó, sử dụng tối ưu hóa đa mục tiêu NSGA để khảo sát tính ưu việt của cấu hình đề xuất so với cấu hình đã nghiên cứu trước đó.  Phát triển hệ thống joystick 3D phản hồi lực sử dụng các BMRA và phanh MRF tịnh tiến (LMRB) được đề xuất.  Xây dựng mô hình toán và các bộ điều khiển cho các hệ thống phản hồi lực để đánh giá khả năng của hệ thống.  Phát triển phanh sử dụng MRF (MRB) với rôto biên dạng phức tạp để có kích thước nhỏ gọn áp dụng cho tay máy xúc giác 3D.  Phát triển tay máy xúc giác 3D sử dụng MRB có biên dạng phức tạp và LMRB. iv ABSTRACT Automation is a key aspect of Industry 4.0 to improve accuracy and productivity. To evaluate the efficiency and productivity of the production process, there are several criteria to take into consideration: stability, response time, energy consumption, environmental friendliness, cost, and technology… The urgency in the application of technology 4.0 is essential in hazardous working environments such as nuclear reactors, toxic chemical laboratories, pesticide production and preparation lines, fire fighting, anti-terrorism activities, mines, and clearance Medical surgery. Remote control robot systems have been developed to solve this problem. One of those systems is the master-slave system. This system solves problems with feedback signals such as position, force, and torque of the passive control system end components for the operator to improve accuracy and flexibility operation of the system. Currently, smart materials and their application have been developing very strongly such as Piezo, Electrorheological Fluid (ERF), Shape Memory Alloy (SMA), and Magneto-Rheological Fluid (MRF). Magnetic fluids (MRFs) are smart materials that are widely applied to force feedback systems because of their advantages such as fast response, low energy consumption, large force, and torque generation. However, in the force feedback systems using MRF, there are still some shortcomings such as the structure is too cumbersome because the proposed impact mechanism is not optimized, the friction force in the state has not been resolved. Therefore, in this thesis, the author focuses on research and development of new mechanisms featuring MRF to generate controllable torque/force, which is then implemented in the force feed-back system. The thesis includes following main contents:  Development of a bidirectional MRF based actuator (BMRA) for the feedback system. Force to provide a controllable torque in both directions which can eliminate frictional torque, solving bottleneck problems compared to previous BMRA mechanisms. v  Optimization of the geometric parameters of the proposed BMRA configuration by the First Order optimization method. Besides, using NSGA multi-target optimization to investigate the overall performance of the proposed configuration and compared to the previously studied configuration.  Development of a 3D-force-feedback joystick system using two of the proposed BMRAs and a linear braking featuring MRF (LMRB).  Constructing mathematic models and controllers for force feedback systems to evaluate the system's capabilities.  Development of MR brake (MRB) with a complex-shaped rotor to archive compact size for a 3D haptic manipulator.  Development of a 3D haptic manipulator featuring complex-shaped rotor MRBs and a LMRB. vi MỤC LỤC Trang tự TRANG Quyết định giao đề tài Lời cam đoan . iii Mục lục . vii Danh sách các chữ viết tắt . xi Danh mục ký hiệu . xii Danh sách các hình. xv Danh sách các bảng . xx Chương 1.1 Giới thiệu về lưu chất từ biến.2 Đặc điểm MRF.1 Thành phần chính MRF.2 Nguyên lý hoạt động MRF.3 Các chế độ làm việc của MRF.3 Tình hình nghiên cứu hệ thống phản hồi lực hiện nay.1 Nghiên cứu trong nước.2 Nghiên cứu nước ngoài.5 Mục tiêu nghiên cứu.1 Mục tiêu chung.2 Mục tiêu cụ thể.6 Phạm vi nghiên cứu.7 Phương pháp nghiên cứu và cách tiếp cận.8 Tính mới của đề tài.1 Các đặc tính cơ bản của MRF.2 Mô hình toán áp dụng cho MRF.3 Tính toán mô men ma sát trong rãnh MRF.1 Mô men ma sát trên rãnh mặt đầu (I).2 Mô men ma sát trên rãnh mặt trụ ngoài (II).3 Mô men ma sát trên rãnh nghiêng.4 Lực ma sát trượt cơ cấu tuyến tính dùng MRF (LMRB).5 Mô men ma sát giữa phớt cao su và trục.1 Phớt cao su (Leafseal) với trục quay của phanh MRF.2 O-ring với trục phanh tuyến tính MRF.6 Phương pháp giải bài toán từ tính của MRF.1 Phương pháp giải tích.2 Phương pháp phần tử hữu hạn.7 Cơ sở phương pháp tối ưu hoá.1 Phân loại các bài toán tối ưu.2 Các phương pháp tối ưu thông dụng.1 Phương pháp giảm độ dốc (Gradient Descent - GD).2 Phương pháp giải thuật di truyền (Genetic Algorithms - GA).3 Giải thuật di truyền sắp xếp không vượt trội II (NSGA-II).8 Cơ sở phương pháp điều khiển.1 Bộ điều khiển PID (Proportional Integral Derivative).2 Bộ điều khiển SMC (Sliding Mode Control).1 Bộ điều khiển SMC theo luật tiếp cận mặt trượt .2 Bộ điều khiển SMC theo tín hiệu điều khiển tương đương .3 Bộ điều khiển SMC theo tham số cận trên. PHÁT TRIỂN CƠ CẤU HAI CHIỀU DÙNG MRF .1 Cơ cấu hai chiều dùng MRF (BMRA).1 Mô hình BMRA của Nguyen P.2 Mô hình BMRA mới đề xuất.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động BMRA.2 Mô men ma sát đầu ra của các BMRA.2 Thiết kế tối ưu cho các BMRA.1 Tối ưu hoá một mục tiêu cho BMRA.2 Tối ưu hoá đa mục tiêu cho BMRA.3 Thiết kế và hoàn thiện hệ thống thí nghiệm BMRA2.4 Kết quả thực nghiệm và đánh giá. PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG JOYSTICK 3D PHẢN HỒI LỰC DÙNG MRF .1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ joystick 3D.2 Tính toán mô men/lực của BMRA và LMRB.1 Tính toán mô men BMRA.2 Tính toán lực hãm LMRB.3 Tính toán tối ưu hóa cho BMRA và LMRB.4 Phân tích lực của hệ thống phản hồi lực 3D.5 Thiết kế, chế tạo hệ thống phản hồi lực 3D.6 Thực nghiệm và kết quả mô men BMRA và lực LMRB.7 Điều khiển phản hồi lực cho hệ joystick 3D.1 Thiết kế bộ điều khiển vòng hở cho hệ phản hồi lực 3D.2 Thiết kế bộ điều khiển vòng kín cho hệ phản hồi lực 3D. PHÁT TRIỂN TAY MÁY 3D PHẢN HỒI LỰC .1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.2 Thiết kế cơ cấu tác động cho tay máy phản hồi lực 3D.1 Thiết kế phanh biên dạng răng (MRB).1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động.2 Tính toán mô men MRB.2 Thiết kế phanh tuyến tính. Tối ưu hóa phanh cho tay máy 3D.1 Tối ưu hoá MRB.2 Tối ưu hoá LMRB.4 Thiết kế, chế tạo hệ thống phản hồi lực 3D.1 Thiết kế MRB, LMRB.2 Hoàn thiện mô hình tay máy.5 Kết quả mô men của MRB và lực LMRB.6 Thiết kế bộ điều khiển cho tay máy 3D phản hồi lực.6 Kết quả thực nghiệm.2 Kiến nghị và hướng phát triển của đề tài. 132 Tài liệu tham khảo . 127 Danh mục công trình công bố .