SI24099A - ÄŚloveku podoben mehanizem torza - Google Patents

Abstract

Izveden je trup (torzo) človeku podobnega (humanoidnega) mehanizma, ki simulira dejansko gibanje človeškega telesa. Trup (torzo) vključuje edinstveno kombinacijo mehanizma in krmiljenih rotacijskih osi s pogoni, ki so razporejeni v geometriji, ki omogočajo človeku podobno gibanje. Konstrukcija je izvedena na način, da predvidi montažne površine za namestitev drugih delov humanoidne strukture kot so noge, roke ali glava. Struktura tega izuma obsega pet prostostnih stopenj. Vse prostostne stopnje so izvedenez rotacijskimi osmi in so skoncentrirane v spodnjem delu trupa (torza) razen zadnje, ki je nameščena na vrhu trupa (torza). Spodnji del trupa (torza) vsebuje prvo rotacijsko stopnjo, ki skrbi za rotacijo trupa (torza) okoli vertikalne osi in je pritrjena na osnovo tako, da vodi navpično navzgor. Naslednja os je pritrjena na prvo os tako, da lahko opravlja funkcijo stranskega nagibanja trupa (torza). Naslednji dve osi sta nameščeni za nagibanje trupa (torza) v bokih naprej in nazaj in za upogibanje mehanskestrukture hrbtenice. Navedena kombinacija ukrivljanja in upogibanja mehanske strukture je izvedena na edinstven način, ki omogoča simulacijo nagibanja in upogibanja hrbtenice zelo podobno kot pri človeku. Na ta način zelo realistično in učinkovito izvršujemo gibanje, ki je zelo podobno gibanju človeškega trupa (torza). Zadnja os nameščena na vrhu trupa (torza) vrti ramenski obroč okoli vertikalne osi. Gibanje vsake osi posebej je izvedeno preko lastnega pogona, ki je pritrjeno v vsakem zglobu strukturetrupa (torza) in krmiljeno preko računalnika.

Description

Človeku podoben mehanizem torza

Predmet izuma

Predmet izuma je človeku podoben mehanizem torza, ki sodi v področje humanoidne robotike, manikinov ali manekenov, še posebej na mehanizme trupa (torza) humanoidnega robota, ki se uporablja za kar najbolj realistično gibanje mehanizma podobnega gibanju človeškega trupa (torza).

Stanje tehnike

U.S. Pat. No. 5,394,766 opisuje robotski sklop, ki simulira velikost, videz in gibanje človeškega trupa (torza). Trup (torzo) vključuje kombinacijo hidravličnih rotacijskih in translacijskih pogonov, ki so razporejeni v geometriji, ki omogoča človeku podobno gibanje z devetimi stopnjami prostosti, vključno s šestimi gibi v področju rame v smeri navzgor in navzdol in naprej in nazaj. Ta patent opisuje industrijsko implementacijo. Omenjen zapleten hidravličen sklop potrebuje s stališča načrtovanja mehanike zelo veliko prostora, še posebej, ko gre za linearne pogone in njihove povezave. Posebna pozornost pri načrtovanju in gradnji je bila v patentu namenjena ramenskemu delu in njegovemu gibanju. Vendar je hrbtenica kot del trupa (torza) pri predlagani konstrukciji popolnoma toga, pogoni rotacijskih in linearnih osi pa so postavljeni v področju pasu. Takšna drastična omejitev gibanja ima za posledico neprimerno gibanje hrbtenice, ki je daleč od podobnosti upogibanja človeške hrbtenice.

U.S Pat. No. 6,198,247 razkriva členkasto modularno strukturo, ki sestavlja robotske sklope za potrebe manekenskih lutk, ki se uporabljajo za izložbena prikazovanja in demonstracije. Module, ki so elektronsko krmiljeni, je manekenski lutki mogoče namestiti v roke, noge, trup (torzo), vrat in glavo z namenom, da se animira zahtevane gibe. Hrbtenica je izvedena s strukturo paralelno vezanih elektronsko krmiljenih pogonov, ki omogočajo koreografijo gibanja v dveh smereh od treh možnih: upogibanje naprej in nazaj, upogibanje v stran in vrtenje. S takšno modulno zasnovo lahko dosežemo različne poze in različne konfiguracije manekenske strukture lutke, ki pa je s stališča pozicijskega programiranja hiper-redundantnega mehanizma v primeru gibanja humanoidnega robota zapletena • ·

-2in ni enolična in zato povezana s težavami s strani krmiljenja in programiranja. Opisana konfiguracija hrbtenice se upogne nekje med obema koncema kot posledica vgradnje dodatnega pogonskega modula. Tako ne dobimo prožnega upogibanja hrbtenice, ki bi verodostojno posnemalo premike hrbtenice humanoidnega robota kot je to značilno pri človeški hrbtenici. Nadalje je načrtovanje pogonskih modulov povezano s problemi dimenzioniranja modulov, ki morajo zadostiti nosilnosti in močnostnim potrebam primikanja strukture humanoidnega robota kot celote, če ga želimo uporabiti v realnem delovnem oziroma življenjskem okolju.

U.S. Pat. No. 5,845,540 razkriva par povezanih sklepov, ki so upravljani z naborom več generatorjev sile, ki so še posebej uporabni pri antropomorfnih master-slave robotskih sistemih. Glavna pozornost je usmerjena v obe roki in gornji del trupa (torza). Preostali del je v smislu prilagodljivosti hrbtenice popolnoma tog in tako neprimeren za ponazarjanje človeške hrbtenice.

Ch. Ott, O. Eiberger, W. Friedl, B. Bauml, U. Hillenbrand, Ch. Boršt, Albu-Schaffer, B. Brunner, H. Hirschmuller, S. Kielhofer, R. Konietschke, M. Suppa, T. Wimbock, F. Zaharija in G. Hirzinger: A humanoid two-arm System for Dexterous Manipulation, Proceedings of IEEE-RAS International Conference on Humanoid Robots - Humanoids 2006, pp 276-283, opisuje razvoj celotne roke vključno z zapestjem in prsti v kombinaciji s trupom (torzom), ki omogoča gibanje v treh prostostnih stopnjah z dodanim elektronskim vidnim sistemom v glavi, kar skupaj tvori celoten gornji del telesa humanoidne strukture. Trup (torzo) je sestavljen iz štirih premikajočih se osi, od katerih so tri gnane, ena pa je pasivna. Prvi gnani rotacijski osi sledita dve nagibni, prav tako gnani rotacijski osi. Te tri osi tvorijo sklep, ki določa držo trupa (torza). Nagib prsnega dela je določen s pomočjo četrte nagibne osi. Navedena os nima lastnega pogona in je povezana z osnovo preko vrvi, tako da je nagib posledica vpliva kinematike prejšnjih dveh sklepov. To omogoča vgradnjo manjšega prenosnika, kot tudi momentnega senzorja z večjo ločljivostjo v samem sklepu s pogonom. Rešitev trupa (torza) je lahka in omogoča gibanje, ki predstavlja prvi poskus prilagodljivega upogibanja mehanizma hrbtenice, ki bi se lahko uporabil v delovnem in življenjskem okolju. Vendar ima struktura z vrvmi in samo eno dodatno pasivno osjo vrsto slabosti pri pozicioniranju in stabilnosti pri enakomernem upogibanju trupa (torza) in tako ni primerna za večje obremenitve s strani bremena na vrhu enote.

L. Roos, F. Guenter, A. Guignard in A.G. Billard: Design of a Biomimetic Spine for the Humanoid Robot Robota, Proceedings of IEEE-RAS EMBS International Conference on Biomedical Robotics and

-3Biomechatronics, Piša, ltaly February 2006, pp 1-7, opisuje prototip fleksibilne hrbtenice za potrebe lutke humanoidnega robota z imenom Robota. Zasnova hrbtenjače humanoidnega robota podpira človeku podobno gladko upogibanje strukture hrbtenice, ki se lahko giba naprej in nazaj ter v stran, gnana pa je s hidravličnimi pogoni nameščenimi v štiri vretenca, ki so medsebojno povezana s sferičnimi ležaji, s cilindri in z vzmetmi. Tretja prostostna stopnja služi kot rotacijska plošča na zadnjem vretencu. Testi na realnem sistemu so razkrili težave s hidravliko, trenjem, krmiljenju in pozicioniranju. Predlagana konstrukcija se lahko uporablja le za premikanja pri katerem nastopijo majhne sile (mini humanoidni roboti), saj v tem primeru natančnost ni pomembna.

Jimmy Or: The development of Emotional Flexible Spine Humanoid Robots, Effective Computing, InTech, 2008, pp. 133-156, opisuje razvoj humanoidnega robota, ki vsebuje le toliko sklepov, da se lahko zagotovi vsa potrebna gibanja mehanizma podobnega človeškemu trupu (torzu). Namesto uporabe vrvi ali dragih DC motorjev s harmoničnimi prenosniki za pogon in krmiljenje robotov, uporabi raje pet RC elektronsko krmiljenih motorjev, katere namesti serijsko vzdolž hrbtenice, da zagotovi 3D premikanje trupa (torza). Tako je razvit prototip, ki je sposoben izražati čustva z dinamičnim premikanjem celega telesa. Raziskava je pokazala, da je v primeru skrbnega oblikovanja mehanizma hrbtenice mogoče zgraditi fleksibilno hrbtenico humanoidnega robota. Ker pa je struktura zgrajena iz serijskih gradnikov na osnovi cenenih pogonov hrbtenice, ima robot, predvsem pa trup (torzo), omejeno sposobnost premikanja. Ta se odraža predvsem z nizko nosilnostjo in z majhnimi močmi gibanja. To pa cel sistem bistveno omejuje pri opravljanju realnih dejavnosti ali storitev v delovnem ali bivalnem okolju.

R.A. Brooks, C. Breazeal, M. Marjanovič, B. Scassellati, MM Williamson: The Cog Project: Building a Humanoid Robot, Computation for metaphors, analogy, and agents (C. Nehaniv Ed.), Lecture Notes in Computer Science LNCS, Vol. 1562, Springer Verlag Heidelberg Berlin, 1999, pp 52-87, raziskuje tematiko razvoja konstrukcije strukture gornjega dela trupa (torza) humanoidnega robota, imenovanega Cog. Končni cilj raziskave je bil usmerjen v razumevanje človeške kognitivne sposobnosti v takšni meri, ki bi dal smernice za izgradnjo humanoidnega robota, ki se razvija in deluje podobno kot človek. Glavni manjkajoči del je izražen v prikazu neusklajenega globalnega obnašanja sistema iz obstoječih podsistemov in podrejenih sistemov. V tem smislu je mogoče razumeti tudi obseg gibanja trupa (torza), ki je omejen na podobo škatlaste strukture v območju pasu z gibanjem v 3 DOF, brez fleksibilne hrbtenice, kot je to tipično pri človeku.

-4Tehnični problem, ki ni zadovoljivo rešen, se nanaša na gibanje trupa (torza), predvsem na upogibanje mehanske strukture hrbtenice za namene na področju humanoidne robotike, manikinov ali gibanja manekenske strukture na način, ki bo najbolj podoben gibanju človeškega trupa (torza), predvsem v delu upogibanja hrbtenice in bo izpolnjeval optimalne pogoje strukture telesa z uporabo preprostih in učinkovitih sistemov elektronsko krmiljenega pogona uporabnega v humanoidni robotiki, pri gibanju manikinov ali manekenov v resničnem delovnem ali bivalnem okolju.

Naloga in cilj izuma je zagotoviti ustrezno strukturo trupa (torza), predvsem hrbtnega mehanizma, ki se bo čim bolje približal premikanju človeškega telesa z možnostjo namestitve nog, rok in glave in bo uporaben v realnem delovnem ali bivalnem okolju.

Po izumu je naloga rešena s človeku podobnim mehanizmom trupa (torza), ki simulira dejansko gibanje človeškega telesa. Trup (torzo) vključuje edinstveno kombinacijo mehanizma in krmiljenih rotacijskih osi s pogoni razporejenimi v geometriji, ki omogoča človeku podobno gibanje. Struktura tega izuma obsega pet prostostnih stopenj. Vse prostostne stopnje so izvedene z rotacijskimi osmi in so skoncentrirane v spodnjem delu trupa (torza) razen zadnje, ki je nameščena na vrh. Nagibanje in upogibanje mehanske strukture je izvedeno na edinstven način, ki omogoča simulacijo nagibanja in ukrivljanja hrbtenice, ki je zelo podobna kot pri človeku. Gibanje vsake osi posebej je izvedeno preko lastnega pogona, ki je krmiljeno preko računalnika. Rotacijski pogoni in celotna struktura mehanizma je izvedena tako, da je možna pritrditev vseh nadaljnjih sklopov kot so glava, noge in roke z upoštevanjem njihovih specifičnih funkcij.

Opis izuma

Izum bo opisan s pomočjo izvedbenega primera in slik:

Slika 1 prikazuje izometrično perspektivo mehanizma humanoidnega robota v pokončnem stanju.

Slika 2 prikazuje izometrično perspektivo mehanizma humanoidnega robota nagnjenega naprej.

Slika 3 prikazuje izometrično perspektivo mehanizma humanoidnega robota nagnjenega nazaj.

-5Slika 4 prikazuje izometrično perspektivo mehanizma humanoidnega robota nagnjenega v desno stran.

Slika 5 prikazuje mehanizem trupa (torza) humanoidnega robota, ki zadeva naveden izum v izravnanem položaju v zobniški izvedbi.

Slika 6 prikazuje mehanizem trupa (torza) humanoidnega robota, ki zadeva naveden izum v izravnanem položaju v palični izvedbi.

Slika 1 prikazuje mehanizem humanoidnega robota v pokončnem stanju, ki je sestavljen iz glave 1, trupa (torza) 20, leve roke 2, desne roke 2' in leve noge 3 in desne noge 3'. Sam trup (torzo) 20 je sestavljen iz ramenskega obroča 21, hrbtenice 22 in bokov 23. Mehanizem trupa (torza) 20, ki je predmet tega izuma, je vključen v telo humanoidnega robota kot povezovalni člen med glavo 1, leve roke 2, desne roke 2', leve noge 3 in desne noge 3'. Leva noga 3 in desna noga 3' sta povezani z boki

23. Vertikalni pogon 4, katerega os vrtenja je postavljena vertikalno, zagotavlja vrtenje celotnega mehanizma glede na levo nogo 3 in desno nogo 3' za 150° v levo in desno. Na vertikalni pogon 4 je pritrjen horizontalni pogon 5, katerega os vrtenja je postavljena horizontalno in pravokotno na os vrtenja vertikalnega pogona 4, pogona bokov 6 in pogona hrbtenice 7. S tem zagotavljamo rotiranje celotnega mehanizma z zgornjimi okončinami v levo in desno. Pogon bokov 6 in pogon hrbtenice 7 sta pogona, katera zagotavljata neodvisno upogibanje in nagibanje mehanizma hrbtenice 22 ter sta med seboj glede pogona neodvisna. Pogon bokov 6 in pogon hrbtenice 7 in njuni osi vrtenja so postavljeni horizontalno in pravokotno v horizontalni ravnini glede na vertikalni pogon 4 in pravokotno v vertikalni ravnini glede na horizontalni pogon 5. Na zgornji del mehanizma trupa (torza) 20 je fiksno v vertikalni smeri pritrjen ramenski pogon 8, ki je sestavni del mehanizma trupa (torza) 20 in zagotavlja neodvisno vrtenje ramenskega obroča 21 na katerega sta vezani leva roka 2 in desna roka 2' ter glava 1.

Slika 5 prikazuje mehanizem trupa (torza) 20 prikazanega na sliki 1 v izravnanem položaju v zobniški izvedbi. Mehanizem trupa (torza) 20 iz slike 1 je na sliki 5 prikazan kot samostojna nosilna komponenta, ki vsebuje vertikalni pogon 4, horizontalni pogon 5 , pogon bokov 6, pogon hrbtenice 7, ramenski pogon 8 in mehanizem hrbtenice kot elemente v zobniški izvedbi, ki zadevajo ta izum.

-6Mehanizem hrbtenice 22 je zaradi povečanja togosti in stabilnosti celotne strukture trupa (torza) 20 v našem primeru vertikalno podvojen. Simetrična konstrukcija je razdeljena na levi in desni mehanizem hrbtenice, ki pa je lahko, kar zadeva sam izum, obravnavana tudi kot samostojen ali mnogoterni sklop mehanizma hrbtenice za enakomerno upogibanje toge in stabilne strukture mehanizma hrbtenice. Opis mehanizma trupa (torza) bomo pričeli pri pogonu bokov 6, šli preko vrha mehanizma in končali na ramenskem pogonu 8. V našem primeru sta pogon bokov 6 in pogon hrbtenice 7 v isti osi. Spodnja ročica 9 je z enim koncem fiksno pritrjena na vrtljivo os pogona bokov 6. Fiksna zveza med spodnjo ročico 9 in pogonom bokov 6 rezultira v vrtenju celotnega mehanizma hrbtenice okoli osi pogona bokov 6, ko se leta os vrti. Rotira lahko v izravnanem ali ukrivljenem položaju kar je odvisno od rotacije pogona hrbtenice 7. Rotacija spodnje ročice 9 je preko horizontalne povezave 15 prenesena na podobno spodnjo ročico 9, ki je zrcaljena na drugo stran trupa (torza) 20, da dosežemo togo in robustno konstrukcijo, če je to potrebno, vendar sama izvedba ne predstavlja predmeta tega izuma. Obe spodnji ročici 9 na vsaki strani sta na ta način gnani s pogonom bokov 6, tako, da se obe spodnji ročici 9 na obeh straneh gibljeta paralelno. V isti osi je nameščena tudi prednja diagonalna ročica 10, ki se prosto vrti glede na os pogona bokov 6. Prednja diagonalna ročica 10 se na ta način eni strani vrti okoli osi pogona bokov 6 neodvisno od spodnje ročice 9. Prednja diagonalna ročica 10 je pritrjena z diagonalno ročico 16 na isto prednjo diagonalno ročico 10 na drugi strani trupa (torza) 20. Prednja diagonalna ročica 10, ki je nameščena na drugi strani, kjer se nahaja pogon hrbtenice 7, je fiksirana preko prirobnice na pogon hrbtenice 7. V našem primeru obe osi pogona bokov 6 in pogona hrbtenice 7 sovpadata. S povezavo na pogon hrbtenice 7 je omogočeno upogibanje hrbtenice naprej in nazaj. Zadnji diagonalni ročici 11 na obeh straneh sta na drugi strani rotacijsko povezani z vmesnima ročicama 12 in na prednji diagonalni ročici 10 naslednjega ponovljenega križno-paralelnega nivoja strukture mehanizma. Prednji diagonalni ročici 10 na obeh straneh sta rotacijsko povezani na drugo stran vmesnih ročic 12, ki sta povezani z zadnjima diagonalnima ročicama 11 drugega ponovljenega križno-paralelnega nivoja strukture mehanizma. Pogonski čelni zobnik 13 je nameščen na zadnjo diagonalno ročico 11 in oblikuje zobniški par z gnanim čelnim zobnikom 14, ki je nameščen na zadnji diagonalni ročici 11 naslednjega ponovljenega nivoja strukture mehanizma. Zobniški par, ki se sestoji iz gnanega čelnega zobnika 13 in gnanega čelnega zobnika 14, je nameščen na obe strani strukture mehanizma hrbtenice in prenaša vrtilni moment na naslednji ponovljeni križno-paralelni nivo strukture mehanizma, ki povzroči upogibanje celotnega mehanizma hrbtenice. Taka križno-paralelna struktura mehanizma je lahko poljubnokrat ponovljena. Končna ponovitev križno-paralelne strukture mehanizma se zaključi z

-7gornjo ročico 17, ki je prosto rotirajoče povezana z zadnjo diagonalno ročico 11 na enem koncu in s prednjo diagonalno ročico 10 na drugem koncu na obeh straneh trupa (torza) 20. Gornji ročici 17 na je obeh straneh sta pritrjeni na gornjo povezavo 18, h kateri je pritrjen ramenski pogon 8, ki je usmerjen pravokotno na vertikalno smer gornje ročice 17.

Slika 6 prikazuje mehanizem trupa (torza) 20 prikazanega na sliki 1 v izravnanem položaju v palični izvedbi. Mehanizem trupa (torza) 20 iz slike 1 je na sliki 6 prikazan kot samostojna nosilna komponenta, ki vsebuje vertikalni pogon 4, horizontalni pogon 5, pogon bokov 6, pogon hrbtenice 7, ramenski pogon 8 ter mehanizem hrbtenice kot komponente nosilne konstrukcije predlaganega izuma. Konstrukcija mehanizma na sliki 6 je enaka konstrukciji na sliki 5. Edina razlika je pri prenosu vrtilnega momenta, ki povzroča upogibanje mehanizma hrbtenice na naslednji ponovljeni križnoparalelni nivo strukture mehanizma. Namesto zobniških dvojic, ki so sestavljene iz gnanega čelnega zobnika 13 in gnanega čelnega zobnika 14, prikazanih na sliki 5 in prenašajo vrtilni moment na naslednji ponovljeni križno-paralelni nivo strukture mehanizma, dosežemo prenos ukrivljanja mehanizma hrbtenice z diagonalnimi prečnimi ročicami 19. Diagonalne prečne ročice 19 so spodaj prosto rotirajoče povezane s spodnjo tretjino zadnje diagonalne ročice 11, druga stran diagonalne prečne ročice 19 pa na gornjo tretjino zadnje diagonalne ročice 11 naslednjega nivoja križnoparalelne strukture mehanizma. Diagonalne prečne ročice 19 naslednjega nivoja križno-paralelne strukture mehanizma so pritrjene na nasprotne strani križno-paralelne strukture mehanizma, da se na ta način izognemo koliziji pri večjih kotih ukrivljanja. V tem primeru so diagonalne prečne ročice 19 spodaj pritrjene prosto rotirajoče na gornjo tretjino prednjih diagonalnih ročic 10 naslednjega nivoja križno-paralelne strukture mehanizma. Diagonalno prečne ročice so ključnega pomena pri ukrivljanju mehanizma hrbtenice 22 na sliki 1.

Delovanje

Trup (torzo) na sliki 1 je sestavljen iz bokov 23, mehanizma hrbtenice 22, ramenskega obroča 21, leve noge 3 in desne noge 3', leve roke 2 in desne roke 2' ter glave 1. Boke 23 sestavljajo štirje neodvisni pogoni: vertikalni pogon 4, horizontalni pogon 5, pogon bokov 6 in pogon hrbtenice 7. Vrtenje vertikalnega pogona 4 povzroči osnovno vrtenje celotnega trupa (torza) 20 okoli vertikalne osi v bokih 23 v obe smeri. Horizontalni pogon 5 povzroči nagibanje celotnega trupa (torza) 20 v levo ali desno stran. Vrtenje pogona bokov 6 povzroči nagibanje celotnega trupa (torza) 20 v bokih 23 naprej in nazaj. Vrtenje pogona hrbtenice 7 pa v kombinaciji s prenosniki vrtilnega momenta

-8povzroči upogibanje mehanizma hrbtenice 22 naprej kot prikazuje slika 2 ali nazaj kot prikazuje slika

3. Na boke 23 sta lahko nameščeni leva noga 3 in desna noga 3' ali kateri koli drugi mobilni ali fiksni elementi. Vrtenje ramenskega pogona 8 pa povzroči vrtenje ramenskega obroča 21 in glave 1 neodvisno od mehanizma hrbtenice 22 in bokov 23. Mehanizem hrbtenice 22 služi kot povezovalni člen med vsemi pripadajočimi komponentami in kot ključni nosilni del ramenskega obroča 21 in glave 1. Na ramenski obroč 21 sta lahko pritrjeni leva roka 2 in desna roka 2' ter glava 1, katere s pomočjo lastnih pogonov delujejo neodvisno od ostalih komponent. Obstoječe prostostne stopnje mehanizma trupa (torza) dopuščajo redundantno konfiguracijo mehanizma trupa (torza) 20, ki predstavlja isto orientacijo s spremenjeno mehansko konfiguracijo mehanizma trupa (torza) 20. To je najbolj nazorno prikazano, ko se vertikalni pogon 4 zavrti za npr. kot 90 stopinj v eno stran, ramenski pogon 8 pa za npr. kot 90 stopinj v nasprotno stran. V tem primeru pride do ukrivljanja konfiguracije mehanizma v levo in desno stran. Na sliki 4 je prikazano upogibanje konfiguracije mehanizma v desno stran. Vsi ti primeri kažejo dobro posnemanje gibanja v primerjavi s človeško hrbtenico.

Claims (5)

1. Človeku podoben mehanizem torza, označen s tem, da simulira dejansko premikanje človeškega trupa (torza) kot kombinacija nagibanja in upogibanja mehanske strukture, ki omogoča simulacijo nagibanja in upogibanja hrbtenice zelo podobno kot pri človeku.

2. Mehanizem po zahtevku 1, pri čemer je mehanizem gnan z dvema neodvisnima pogonoma, ki omogočata osnovno rotacijo in lateralno upogibanje celotnega mehanizma, čemur sledi mehanska struktura križno-paralelnega mehanizma, kjer je prvi pogon uporabljen za nagibanje in drugi za upogibanje.

3. Mehanizem po zahtevkih 1-2, pri čemer je mehanizem opcijsko izveden redundantno, vsebuje dva ali več enakih ali podobnih mehanskih struktur križno-paralelnega mehanizma, ki so povezane preko zobniškega prenosnika, paličnega prenosnika ali preko drugih podobnih elementov, ki tvorijo upogibanje in nagibanje mehanizma, ki je zelo podobno gibanju človeške hrbtenice in se konča z neodvisnim ramenskim pogonom na vrhu zadnjega križno-paralelnega mehanizma, na katerega se lahko pritrjujejo dodatni elementi.

4. Mehanizem po zahtevkih 1-3, pri čemer mehanizem omogoča redundantno konfiguracijo, ki podvaja isto orientacijo v drugi konfiguraciji, kadar se osnovna rotacijska os zavrti za na primer 90 stopinj v eno stran, neodvisni ramenski pogon na vrhu zadnje križno-paralelne strukture mehanizma pa za na primer 90 stopinj v nasprotno smer, kar ima za posledico stransko upogibanje konfiguracije mehanizma v levo in desno stran.

5. Mehanizem po zahtevkih 1-4, pri čemer se upogibanje in nagibanje prenaša na celotno strukturo z uporabo zaporedja dvojic gnanega zobnika (13) in gonilnega zobnika (14), ki so pritrjeni na zadnje diagonale ročice (11).

-106. Mehanizem po zahtevkih 1-4, pri čemer se upogibanje in nagibanje prenaša na celotno strukturo z uporabo zaporedja diagonalnih križnih ročic (19), ki so povezane s sprednjimi diagonalnimi ročicami (10) ali zadnjimi diagonalnimi ročicami (11).