專利名稱：可調(diào)節(jié)剛度致動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用智能致動(dòng)器(smart actuator)的剛度控制。
背景技術(shù)：
包括形狀記憶合金(SMA)的智能致動(dòng)器和被智能致動(dòng)的裝置可通常被配置為使用具有預(yù)定(例如恒定)剛度的機(jī)械彈簧來(lái)偏置SMA元件，以例如，輔助SMA剛性元件從經(jīng)致動(dòng)的形狀返回至未致動(dòng)形狀。使用預(yù)定的剛度來(lái)偏置SMA元件可導(dǎo)致在與設(shè)計(jì)不符的工作狀況下造成被致動(dòng)裝置的次優(yōu)性能，例如與智能致動(dòng)器相互接合的操作環(huán)境的改變和構(gòu)件的劣化。在大設(shè)計(jì)空間中，可能在一些操作狀況中需要更高的偏置應(yīng)力以避免錯(cuò)誤的致動(dòng)，這可導(dǎo)致標(biāo)稱狀況下的次優(yōu)的性能，或由更高的偏置應(yīng)力造成的SMA元件的使用壽命降低。熱激活的SMA元件的性能會(huì)受以下因素影響環(huán)境狀況的變化、和/或SMA元件由于反復(fù)使用或服役載荷而造成的SMA元件的劣化或退化(服役載荷可以是設(shè)計(jì)的或是偶發(fā)的載荷)、高溫或高載荷下的反復(fù)致動(dòng)、或其他影響剛性元件的性能、耐用性和可靠性(諸如在重復(fù)使用后老化、疲勞、剝落、和/或剛性元件的伸長(zhǎng)的因素的影響。隨著SMA元件的性能和/或機(jī)械彈簧的性能改變或退化，包括SMA元件和機(jī)械彈簧的智能致動(dòng)器或裝置的性能會(huì)變得有效性會(huì)越來(lái)越差。

發(fā)明內(nèi)容
需要為形狀記憶合金(SMA)或致動(dòng)器配置有磁彈簧或其他磁性致動(dòng)偏置元件，諸如磁性SMA (MSMA)元件，以提供可調(diào)節(jié)的偏置元件，其可適應(yīng)由于環(huán)境或操作狀況變化造成的SMA裝置性能的改變，或是使用SMA元件的老化和劣化在內(nèi)的其他變化，以為致動(dòng)器提供有可調(diào)節(jié)剛性的特點(diǎn)。通過(guò)使用可配置為提供作用于SMA剛性元件上的可變偏置力的磁性致動(dòng)偏置元件，可根據(jù)操作狀況調(diào)節(jié)偏置力，以避免SMA元件的應(yīng)力過(guò)度，由此延長(zhǎng)SMA元件的使用壽命，并在操作狀況范圍內(nèi)優(yōu)化SMA致動(dòng)器的致動(dòng)性能。一個(gè)或多個(gè)磁性偏置元件可串聯(lián)、并聯(lián)、或以串聯(lián)和并聯(lián)的組合與SMA元件布置在一起，以提供作用在SMA元件上的偏置力，其中該偏置力可為可調(diào)節(jié)的或可變的偏置力。提供了一種適于可調(diào)節(jié)剛性控制的致動(dòng)器，該致動(dòng)器包括具有智能材料的剛性元件，以及配置為被磁性致動(dòng)的偏置元件。偏置元件被磁性地致動(dòng)，以提供作用在剛性元件上的偏置力。智能材料可為形狀記憶合金(SMA)，其可例如被配置為SMA線或SMA彈簧。通過(guò)非限制性示例的方式，致動(dòng)器的偏置元件和剛性元件可被彼此并聯(lián)地配置，或可彼此串聯(lián)地配置。由偏置元件提供的偏置力可為非線性偏置力。致動(dòng)器可配置響應(yīng)于輸入提供可變的偏置力。偏置元件可配置為包括永磁體、電磁體、磁性智能材料合金(MSMA)或以上的組合。輸入可配置為電流，其可啟動(dòng)偏置部件，諸如電磁體，以使用偏置元件提供可變的偏置力。輸入可由致動(dòng)器的剛性元件的智能材料的疲勞、功能退化、老化、搖落、伸長(zhǎng)以及操作環(huán)境中的一個(gè)或多個(gè)限定。致動(dòng)器可受控于控制器，該控制器配置為提供輸入以控制致動(dòng)器的輸出，其中輸入可由致動(dòng)器的輸出、由致動(dòng)器致動(dòng)的裝置的輸出、或包括致動(dòng)器的系統(tǒng)的輸出限定。該輸入可由操作特點(diǎn)或操作環(huán)境限定，例如，示例性地由控制器監(jiān)測(cè)的致動(dòng)器環(huán)境的溫度或濕度限定。致動(dòng)器可包括多個(gè)剛性元件以及多個(gè)偏置元件，其中多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)包括智能材料，且多個(gè)偏置元件中的至少一個(gè)被磁性地致動(dòng)。多個(gè)偏置元件中的每一個(gè)都可和多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)串聯(lián)地致動(dòng),或與多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)并聯(lián)地致動(dòng)，或與多個(gè)剛性元件中的一個(gè)或多個(gè)以及與彼此成串聯(lián)和并聯(lián)相組合地致動(dòng)，使得該多個(gè)偏置元件中的至少一個(gè)可被致動(dòng)以提供作用在多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)上的偏置力，該力可為可變或非線性的偏置力。一種提供可調(diào)節(jié)剛性控制的方法包括配置致動(dòng)器以提供剛性控制輸出。致動(dòng)器包括具有可致動(dòng)智能材料的剛性元件和配置為被磁性地致動(dòng)以提供可變偏置力的偏置元件。該方法還包括致動(dòng)智能材料元件和選擇性地致動(dòng)偏置元件以提供致動(dòng)器剛性控制輸出。當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)，本發(fā)明的上述特征以及其他特征和優(yōu)勢(shì)從下文中用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的詳盡描述中是輕易地明顯的。


圖1是包括并聯(lián)配置的智能剛性元件和磁性偏置元件的致動(dòng)器的示意圖；圖2是包括并聯(lián)配置的智能剛性元件和磁性偏置元件的致動(dòng)器的示意圖；圖3是包括并聯(lián)配置和串聯(lián)配置的智能剛性元件和磁性偏置元件的致動(dòng)器的示意圖；圖4是包括并聯(lián)配置和串聯(lián)配置的智能剛性元件和磁性偏置元件的致動(dòng)器的示意圖；圖5是包括提供恒定偏置力且并聯(lián)配置的智能剛性元件和磁性偏置元件的致動(dòng)器的不意圖；圖6是包括提供可調(diào)節(jié)偏置力且并聯(lián)配置的智能剛性元件和磁性偏置元件的致動(dòng)器的示意圖；和圖7是包括并聯(lián)配置的智能剛性元件和磁性偏置元件的致動(dòng)器的示意圖。
具體實(shí)施例方式參見附圖，其中類似的附圖標(biāo)記在若干幅附圖中代表相同的構(gòu)件，圖1-7中示出的元件并非按比例繪制。因此，此處示出的附圖的中提供的具體的圖示、尺寸和應(yīng)用不被視為限制性的。圖1是10處大致示出且適于可調(diào)節(jié)剛性控制的致動(dòng)器的示意圖。致動(dòng)器10包括剛性元件12以及大致在20處示出的磁性偏置元件。剛性元件12可包括智能材料(smartmaterial)。偏置元件20可配置為被磁性地致動(dòng)，以提供作用在剛性元件12上的偏置力。通過(guò)非限制性示例的方式，偏置元件和剛性元件可被彼此并聯(lián)地配置，如圖1和2所示。在圖1中，剛性元件12示出為和包括致動(dòng)器10的偏置元件20并聯(lián)。在圖2中，剛性元件12示出為和包括致動(dòng)器30的另一偏置元件32并聯(lián)。剛性元件12可配置為和偏置元件42串聯(lián)，以構(gòu)成致動(dòng)器40，如圖3中的非限制性示例中示出的。圖4示出了另一種構(gòu)造的致動(dòng)器50，其中致動(dòng)器包括和偏置元件20并聯(lián)的剛性元件12，且這些元件12、20的組合被配置為和第二偏置元件42串聯(lián)。包括一個(gè)或多個(gè)剛性元件以及一個(gè)或多個(gè)偏置元件的致動(dòng)器的其他配置也是可以的，其中該一個(gè)或多個(gè)剛性元件和/或一個(gè)或多個(gè)偏置元件被配置為彼此成串聯(lián)、并聯(lián)、和/或串聯(lián)和并聯(lián)的組合，以構(gòu)成適于剛性控制的致動(dòng)器。由偏置元件提供的偏置力可為非線性偏置力。致動(dòng)器可配置為響應(yīng)于輸入在剛性元件上提供可變的偏置力。剛性元件12可包括諸如形狀記憶合金(SMA)的智能材料，其可被示例性地配置為SMA線或SMA彈簧中之一，且可在此處可稱作SMA剛性元件、SMA元件、或智能剛性元件。SMA剛性元件12可在非限制性示例中由形狀記憶合金線以預(yù)定的第一形狀(未示出)制成，該預(yù)定的第一形狀可例如為收縮或縮回的形狀且由SMA線在預(yù)定的高溫(例如其轉(zhuǎn)變溫度處)記憶。第一形狀也可在此處被稱作奧氏體形狀，例如，由SMA元件在SMA處在高溫或奧氏體狀態(tài)時(shí)記憶的形狀。SMA元件12通過(guò)在較低溫度(例如低于轉(zhuǎn)變溫度的溫度)下施加成形力而轉(zhuǎn)變(形成)至第二形狀，且通常保持該第二形狀直至由溫度或施加的電流加熱至轉(zhuǎn)變溫度之上，由此位于轉(zhuǎn)變溫度之上的SMA元件12從第二形狀轉(zhuǎn)變至其預(yù)定的第一或奧氏體形狀。第二形狀也可在此處被稱作馬氏體形狀，例如，該形狀是由SMA元件在SMA處在較低溫度(例如當(dāng)SMA處在馬氏體狀態(tài)中)下受力定形時(shí)記憶的形狀。在轉(zhuǎn)變溫度以下冷卻后，SMA元件繼而從其第一(奧氏體)形狀轉(zhuǎn)變回其第二 (馬氏體)形狀。SMA元件12可因此被配置為用作致動(dòng)器中的剛性元件，例如圖1-7中分別示出的致動(dòng)器10、30、40、50、60、70、80，通過(guò)操縱SMA元件12的溫度使其高于或低于由SMA材料限定的轉(zhuǎn)變溫度，以造成SMA元件的形狀的變化，這可用于與輸出界面22的操作相連地施加力至被致動(dòng)部件(未示出)或抵抗該被致動(dòng)部件施加力。在圖1-7中示出的非限制性例子中，剛性元件12可在第一連接部18和第二連接部28處操作地連接。第一連接部18可稱作輸入連接部，其可配置為提供輸入以啟動(dòng)剛性元件12和/或偏置元件。第二連接部28可稱作輸出連接部。第二連接部可和輸出界面22操作地相連，其也可被稱作第二界面。剛性元件12可被選擇性地致動(dòng)以提供力，其可為壓縮力或拉伸力，對(duì)抗第二或輸出界面22分別沿圖1中X示出的箭頭的方向或與該方向相反。致動(dòng)器10的輸出界面22和/或輸出連接部28可與可致動(dòng)裝置或可致動(dòng)部件(未示出)成操作相連或操作地連接。以該方式配置的致動(dòng)器10可例如用于致動(dòng)實(shí)際部件，以將被致動(dòng)部件從另一部件接合/脫開，和/或?qū)⒈恢聞?dòng)部件沿方向X或與該方向相反地位移。再次參見圖1，并使用致動(dòng)器10作為代表性致動(dòng)器，剛性元件12可包括第一界面，其可示例性地為安裝表面或界面，用于將致動(dòng)器12操作地連接至向接合的構(gòu)件或裝置(其可以諸如是控制器、傳感器或開關(guān)這樣的致動(dòng)構(gòu)件)。第一界面24也可被稱作輸入界面。剛性元件12可通過(guò)第一連接界面18與致動(dòng)源(未示出)操作相連或操作地連接。第一連接界面18也可被稱作第一連接部或輸入連接部。致動(dòng)源可例如配置為電路，且輸出連接部18可配置為操作地連接至電路，通過(guò)該電路電流可輸入或提供至剛性元件12，使得該剛性元件12經(jīng)由通過(guò)電阻加熱使剛性元件12中的SMA的溫度升高從而被促動(dòng)。在非限制性示例中，剛性元件12可通過(guò)輸入連接部18和/或輸入界面24操作地連接至一個(gè)或多個(gè)傳感器或開關(guān)(未示出)，或連接至可對(duì)至少一個(gè)傳感器做出響應(yīng)的控制器(未示出)，其中該至少一個(gè)傳感器感知致動(dòng)器10、剛性元件12、由致動(dòng)器10致動(dòng)的裝置、和/或可包括致動(dòng)器10的系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)的操作特點(diǎn)，且其中該至少一個(gè)傳感器響應(yīng)于感知到的一個(gè)或多個(gè)操作特點(diǎn)的變化而提供信號(hào)至剛性元件12、開關(guān)或控制器。致動(dòng)源可為經(jīng)由輸入連接部18操作地連接至剛性元件12的開關(guān)或功率提供部(未示出)，使得當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，電流從功率提供部流動(dòng)至剛性元件12，且熱量由剛性元件12的SMA線的電阻產(chǎn)生，充分地增加線的溫度，使得剛性元件12從其馬氏體形狀被激活和轉(zhuǎn)變至其奧氏體形狀，例如，從其第二形狀至其第一收縮或預(yù)定形狀，沿方向X提供作用于在輸出連接部28和/或輸出界面22上的拉伸力。當(dāng)開關(guān)被斷開或打開以切斷或中止至SMA元件12的電流供應(yīng)時(shí)，SMA元件12被停止激活，從而其冷卻且轉(zhuǎn)變至其第二形狀，并因此長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，并由此從致動(dòng)器10抵抗輸出連接部28和/或輸出界面22提供與方向X相反的壓縮力。應(yīng)理解也可使用熱致動(dòng)剛性元件12的其他方法。包括SMA元件12的致動(dòng)器的其他配置也示出在圖2-7中。在圖2_7中各自通過(guò)非限制性示例的方式示出的相應(yīng)致動(dòng)器30、40、50、60、70、80中，SMA元件12被示出為在一個(gè)端部操作地附連至輸入部18和/或輸入界面24，且在另一端部操作地附連至輸出連接部28和/或輸出界面22。應(yīng)理解各自包括SMA元件12的致動(dòng)器30、40、50、60、70、80可由來(lái)自致動(dòng)源的輸入致動(dòng)，以提供致動(dòng)器輸出(其可為剛性控制輸出)至此前針對(duì)圖1中示出的致動(dòng)器10討論的可致動(dòng)裝置。再次參見圖1，在非限制性示例中，致動(dòng)器10還包括偏置元件20。偏置元件20可配置為包括永磁體、電磁體、磁性形狀記憶合金(MSMA)、或其他磁性可致動(dòng)部件中的一個(gè)或多個(gè)，使得偏置元件20配置為可磁性地致動(dòng)。偏置元件20可通過(guò)任何適合一個(gè)或多個(gè)磁性部件(其包括偏置元件20)的器件而被磁性地致動(dòng)。在圖1中示出的非限制性示例中，偏置裝置20包括第一偏置部件14和第二偏置部件16，其中部件14、16中的至少一個(gè)為磁性可致動(dòng)部件。偏置部件14、16中的一個(gè)可配置為和輸出界面22成操作相連，使得偏置部件和剛性元件12操作相連。偏置部件14、16中的另一個(gè)可與支撐界面18操作相連，或操作地與之附連，使得第一和第二部件14、16之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(例如)沿圖1中箭頭X的方向或與其相反的方向產(chǎn)生作用在剛性元件12上的偏置力。偏置部件14、16可為磁性可致動(dòng)部件，布置為使得偏置元件20可配置為磁彈簧，如圖1所示。部件14、16可各自配置為例如兩極式永磁體，使得永磁體14、16彼此方位為相同的磁極彼此相對(duì)，在它們之間產(chǎn)生排斥力，或當(dāng)永磁體方位為不同的磁極彼此相對(duì)時(shí)，在它們之間產(chǎn)生吸引力。由兩個(gè)永磁體14、16由于其間的間隙變化而提供的偏置力是磁極的數(shù)量和每個(gè)磁極的強(qiáng)度的函數(shù)。通過(guò)合適地布置這些磁極(兩個(gè)或更多)，可配置偏置力和這些磁體之間間隙的非線性關(guān)系。如圖2所示，磁體14、16可各自大致地配置為具有中空的中心部分的環(huán)形形狀磁體。致動(dòng)器10配置為使得SMA元件12穿過(guò)每一個(gè)環(huán)形磁體14、16的中空中心，使得磁體14、16關(guān)于SMA元件12的軸線相對(duì)于彼此的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生作用在SMA元件12上的偏置力。這樣配置的偏置元件20可通過(guò)將永磁體14、16中的至少一個(gè)從和永磁體14、16中的至少另一個(gè)中立或平衡的位置位移而被致動(dòng),從而改變被位移的磁體14、16之間的磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生吸引力或排斥力。在磁體14、16之間產(chǎn)生的磁力(吸引力或排斥力)可與以下項(xiàng)成比例或取決于以下項(xiàng)一個(gè)磁體從另一個(gè)磁體移位的相對(duì)幅度和/或方向、每一個(gè)磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度、以及一個(gè)磁體的磁極相對(duì)于另一個(gè)磁體的磁極的取向。由一個(gè)磁體從另一個(gè)磁體的移位導(dǎo)致的磁力(吸引力或排斥力)提供了施加至剛性元件12的偏置力。將永磁體14、16中的一個(gè)或多個(gè)從永磁體14、16中的另一個(gè)移位并進(jìn)而啟動(dòng)偏置元件20的輸入可示例性地為SMA元件12的長(zhǎng)度的變化、或連接部28和/或輸出界面22的位移。由一個(gè)磁體從另一個(gè)磁體的移位產(chǎn)生的磁力的變化可能與移位的量成非線性關(guān)系，使得由包括永磁體的磁彈簧20產(chǎn)生的偏置力和剛性元件12的長(zhǎng)度變化成非線性關(guān)系。在另一個(gè)示例中，偏置元件20可配置為使得偏置部件14、16中的一個(gè)可為永磁體，而偏置部件14、16中的另一個(gè)可為電磁體。出于示例目的，永磁體可表示為圖1中的元件14，且電磁體可表示為元件16。電磁體16可配置為使得電磁體16的磁場(chǎng)強(qiáng)度可通過(guò)控制和/或改變輸入至電磁體16的線圈的電流而被選擇性地操控(開/關(guān)、增強(qiáng)、減弱)。電磁體16和永磁體14可被如前所述地配置，以提供配置為磁彈簧的偏置元件20，其可為可變磁彈簧。這樣配置的偏置元件20可示例性地通過(guò)將永磁體14從電磁體16移位而被致動(dòng)，其中電磁體16被保持在固定的磁場(chǎng)強(qiáng)度上，并由此改變被位移的磁體14、16之間產(chǎn)生的最終磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生取決于移位的相對(duì)方向的吸引力或排斥力，如前針對(duì)包括兩個(gè)永磁體的偏置元件20所討論的。將永磁體14從電磁體16移位并進(jìn)而啟動(dòng)偏置元件20的輸入可示例性地為SMA元件12的長(zhǎng)度變化、或連接部28和/或輸出界面22的位移。在另一示例中，通過(guò)操控或改變控制電磁體16的電流使得電磁體16的磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)于永磁體的恒定或固定的磁場(chǎng)發(fā)生變化(不論是減弱或是增強(qiáng))，配置為具有永磁體14和電磁體16的偏置元件20可被致動(dòng)。電磁體16的可變磁場(chǎng)和永磁體14的固定磁場(chǎng)之間的差在電磁體16和永磁體14之間產(chǎn)生最終磁力(吸引力或排斥力)，其中磁力提供施加至剛性元件12的偏置力。操控或改變電磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度并由此啟動(dòng)偏置元件20的輸入可示例性地為提供至電磁體16的線圈的電流變化，其中電流變化是響應(yīng)于來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器或開關(guān)的輸入，或是響應(yīng)于對(duì)至少一個(gè)傳感器做出響應(yīng)的控制器，其中至少一個(gè)傳感器感知?jiǎng)傂栽?2、致動(dòng)器10、可由致動(dòng)器10致動(dòng)的裝置、和/或可包括致動(dòng)器10的系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)的操作特點(diǎn)，其中該至少一個(gè)傳感器響應(yīng)于感知到的一個(gè)或多個(gè)操作特點(diǎn)的變化而提供信號(hào)至剛性元件12、開關(guān)或控制器。還應(yīng)理解這樣配置的偏置元件12可通過(guò)停止或中止對(duì)電磁體16的電流的供應(yīng)而被中止激活，使得不存在施加至SMA元件12的偏置力，或偏置力大致為零。因此，對(duì)于包括永磁體14和電磁體16的偏置兀件20而言，由一個(gè)磁體相對(duì)于另一個(gè)的移位產(chǎn)生的磁力(吸引力或排斥力)、由電磁體16的磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)于永磁體14的強(qiáng)度的變化產(chǎn)生的磁力、和/或這些磁力的組合，可提供施加至剛性元件12的偏置力，該偏置力可為非線性和/或可變的，或在其中電磁體16被終止激活的情形中，該偏置力為大致為零的偏置力。包括偏置元件的致動(dòng)器的其他構(gòu)造在圖2-7中示出，其中示出的致動(dòng)器30、40、50、60、70、80每一個(gè)都包括至少一個(gè)配置為施加偏置力至剛性元件12的磁性可致動(dòng)偏置元件。通過(guò)非限制性示例的方式，致動(dòng)器30包括偏置元件32，致動(dòng)器40包括偏置元件42，致動(dòng)器50包括偏置元件20和42，致動(dòng)器60包括偏置元件52，致動(dòng)器70包括偏置元件62，且致動(dòng)器80包括偏置元件72。
構(gòu)成致動(dòng)器30、40、50、60、70、80的偏置元件20、32、42、52、62、72的操作原理已經(jīng)
通過(guò)對(duì)圖1中示出的偏置元件20的各種構(gòu)造操作情況的描述而大致做了描述。將在此處更詳盡地描述每一個(gè)非限制性構(gòu)造的操作。應(yīng)理解偏置元件20、32、42、52、62、72每一個(gè)都被配置為包括一個(gè)或多個(gè)偏置部件，其可被磁性地致動(dòng)且可被配置為可致動(dòng)以響應(yīng)于輸入而提供施加至諸如SMA元件12這樣的剛性元件上的非線性和/或可變偏置力，如針對(duì)圖1中示出的偏置元件20在此前討論的。此處描述的致動(dòng)器可包括多于一個(gè)的偏置元件，使得偏置元件可配置為單獨(dú)、串聯(lián)、并聯(lián)、或以這些方式的組合而產(chǎn)生作用，以提供抵抗SMA元件12的偏置力。例如，圖4示出了致動(dòng)器50，其包括和剛性元件12并聯(lián)的第一偏置元件20，以及和第一偏置元件20和剛性元件12兩者串聯(lián)的第二偏置元件42，其中偏置元件20和42可被單獨(dú)或彼此組合地、選擇地致動(dòng)，以在剛性元件12上施加偏置力。再次參見圖2，在非限制性示例中，致動(dòng)器30包括偏置元件32。偏置元件32可配置為包括永磁體、電磁體或MSMA、或其他磁性可致動(dòng)部件,或使得偏置元件32配置為可磁性地致動(dòng)的構(gòu)件。偏置元件32可通過(guò)任何適合包括偏置元件32的一個(gè)或多個(gè)磁性偏置部件的裝置而被磁性地致動(dòng)。在圖2中示出的非限制性示例中，偏置裝置32包括第一偏置部件34和第二偏置部件36，其中部件34、36中的至少一個(gè)為磁性可致動(dòng)部件。第一偏置部件34可配置為操作地附連至輸出界面22，使得偏置部件32和剛性元件12成操作相連。第二偏置部件36可被操作地附連至支撐界面18，使得第二偏置部件36可保持在相對(duì)于可動(dòng)的第一偏置部件34固定的位置中。如針對(duì)圖1所討論的，偏置部件34、36每一個(gè)可配置為永磁體，其可例如為雙磁極磁體。在圖2中示出的示例中，第一永磁體34和第二永磁體36每一個(gè)可大致配置為環(huán)形形狀磁體，具有中空的中心部分且布置為彼此同軸以及與剛性元件12共軸。如針對(duì)圖1中的致動(dòng)器10所討論的，偏置部件34、36方位為相同的磁極共軸地彼此相對(duì)，從而在其間產(chǎn)生排斥力。這樣配置的偏置元件32可通過(guò)將永磁體34、36中的至少一個(gè)從與永磁體34、36中的至少另一個(gè)中立或平衡的位置移位而被致動(dòng),從而改變被移位的磁體34、36之間的磁場(chǎng)，進(jìn)而產(chǎn)生吸引力或排斥力。在磁體34、36之間產(chǎn)生的磁力可以與以下項(xiàng)成比例或取決于以下項(xiàng)一個(gè)磁體從另一個(gè)磁體移位的相對(duì)幅度和/或方向、每一個(gè)磁體34、36的磁場(chǎng)強(qiáng)度、以及一個(gè)磁體的磁極相對(duì)于另一個(gè)磁體的磁極的取向。由一個(gè)磁體從另一個(gè)磁體的移位導(dǎo)致的磁力提供了施加至剛性元件12的偏置力。將永磁體34、36中的一個(gè)或多個(gè)從另一個(gè)移位并進(jìn)而啟動(dòng)偏置元件32的輸入可示例性地為SMA元件12的長(zhǎng)度的變化，或連接部28和/或輸出界面22的位移。由一個(gè)磁體從另一個(gè)磁體的移位產(chǎn)生的磁力的變化可能與移位的量成非線性關(guān)系，使得由包括永磁體34、36的磁彈簧32產(chǎn)生的偏置力和剛性元件12的長(zhǎng)度變化成非線性關(guān)系。圖5示出了致動(dòng)器60，包括在一個(gè)端部處的連接點(diǎn)18處附連的剛性元件12和在另一端部處的輸出界面22，其中偏置元件52包括兩個(gè)永磁體54、56。兩個(gè)永磁體54、56被如圖2所示的布置。該布置在大的行程(stroke)上以及在最小的封裝空間中提供作用在剛性元件12上的恒定的偏置力，從而提供優(yōu)于傳統(tǒng)剛性元件的優(yōu)勢(shì)。在另一個(gè)示例中，圖2中示出的偏置元件32可配置為使得偏置部件34、36中的一個(gè)可為永磁體而另一個(gè)可為電磁體。出于示例目的，永磁體可表示為圖2中的元件34，且電磁體可表示為元件36。如此前針對(duì)圖1所討論的，電磁體36可配置為使得電磁體16的磁場(chǎng)強(qiáng)度可通過(guò)控制和/或改變提供至電磁體36的線圈的電流而被選擇性地操控。電磁體36和永磁體34可被如前所述地配置，以提供配置為磁彈簧的偏置元件32，其可為可變磁彈簧。如此配置有永磁體34和電磁體36的偏置元件32可如圖1所討論的一樣地被致動(dòng)，以提供作用在SMA元件12上的偏置力。圖6示出了致動(dòng)器70，包括在一個(gè)端部處的連接點(diǎn)18處附連的剛性元件12和在另一端部處的輸出界面22,其中偏置兀件62包括永磁體64和電磁體66。永磁體64和電磁體66被如圖2所示的布置。通過(guò)控制提供至電磁體的電流，該布置在最小的封裝空間中提供作用在剛性元件12上的可調(diào)節(jié)的偏置力，從而提供優(yōu)于傳統(tǒng)剛性元件的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)在參見圖3，其示出了配置為可調(diào)節(jié)剛性元件的致動(dòng)器40的另一非限制性實(shí)施例。致動(dòng)器40包括配置為和剛性元件12串聯(lián)的偏置元件42。剛性元件12包括智能材料，其可示例性地為此前討論的SMA材料。剛性元件12在一端部操作地附連至輸入連接部18和/或輸入界面24。剛性元件12在另一端部操作地附連至連接部28/或中間界面48。偏置元件42包括第一偏置部件44和第二偏置部件46。第一偏置部件44可操作地連接至輸出界面22。第二偏置部件46可操作地連接至中間界面48。如此配置時(shí)，致動(dòng)器40可響應(yīng)于在輸入連接部18處和/或輸入界面24處的輸入通過(guò)剛性元件12和偏置元件42的組合來(lái)提供去往界面22的輸出。在一個(gè)非限制性示例中，第一偏置部件44包括兩個(gè)永磁體44a、44b，其每一個(gè)配置為永磁性雙磁極磁體。兩個(gè)磁體44a、44b被布置為相反的磁極(S-N)相鄰,使得兩個(gè)磁體44a、44b彼此吸引。偏置部件44可操作地連接至輸出界面22。偏置部件46包括兩個(gè)永磁體46a、46b,它們每一個(gè)配置為永磁性雙磁極磁體。兩個(gè)磁體46a、46b被布置為相反的磁極(S-N)相鄰，使得兩個(gè)磁體46a、46b彼此吸引。偏置部件44和偏置部件46方位為使得相同的磁極(N-N)對(duì)齊，提供在偏置部件44、46之間的排斥力。通過(guò)將具每一個(gè)偏置部件44、46偏置為具有多于一個(gè)的雙磁極磁體，可增強(qiáng)偏置部件44、46之間的磁場(chǎng)。也可使用其他構(gòu)造。例如，偏置部件44、46中的每一個(gè)都可配置為包括一個(gè)雙磁極磁體,而不是兩個(gè)，其中這樣配置的偏置元件42將提供較圖3所示配置的偏置元件42更弱的磁場(chǎng)。應(yīng)理解每一個(gè)偏置部件44、46都可配置為包括多個(gè)磁性部件的其他構(gòu)造也是可行的。如圖3所示配置的偏置元件42可如針對(duì)圖1中的偏置元件20所述的一樣被致動(dòng)，SP，通過(guò)將一個(gè)偏置部件44從另一個(gè)偏置部件46移位從而在偏置部件44、46之間產(chǎn)生磁力，該磁力作為偏置力作用在SMA元件12上，且和SMA元件12串聯(lián)以提供作用在輸出界面22上輸出力。導(dǎo)致偏置部件44、46中的一個(gè)移位的輸入可示例性地為當(dāng)SMA元件被致動(dòng)時(shí)SMA元件12的長(zhǎng)度變化，或可示例性地為輸出界面22的位移。再次參見圖3，應(yīng)理解偏置部件44、46中的一個(gè)可使用電磁體取代，其可如前針對(duì)圖1和圖2所討論的一樣地被致動(dòng)，以提供偏置元件42的另一構(gòu)造。也可使用和剛性元件12串聯(lián)的偏置元件的其他構(gòu)造。在非限制性示例中，圖7示出了偏置元件80，其可包括磁性形狀記憶合金(MSMA)部件74，和用于致動(dòng)MSMA76的磁場(chǎng)源。MSMA也可被鐵磁性形狀記憶合金(FSMA)，且可包括任意鐵磁性材料——這種材料可在由于MSMA的馬氏體結(jié)構(gòu)變化造成的施加磁場(chǎng)的影響下產(chǎn)生形狀和尺寸的較大變化。MSMA可例如為鎳-錳-鎵(N1-Mn-Ga)合金。用于對(duì)MSMA進(jìn)行致動(dòng)(例如用于導(dǎo)致MSMA的馬氏體結(jié)構(gòu)的變化)的磁場(chǎng)源可配置為電磁體76。電磁體76可配置為使得電磁體76的磁場(chǎng)的強(qiáng)度和方向可通過(guò)控制和/或改變提供至電磁體76的線圈的電流而被選擇性地操控，以提供沿對(duì)SMA部件74進(jìn)行致動(dòng)的所需方向和足夠強(qiáng)度的磁場(chǎng)，以例如導(dǎo)致MSMA的馬氏體孿晶結(jié)構(gòu)重排，由此導(dǎo)致MSMA部件74的偏置尺寸的變化，例如，與所施加的磁場(chǎng)方向?qū)R的MSMA部件74的長(zhǎng)度的增加。強(qiáng)度的減小或磁場(chǎng)方向的反置導(dǎo)致馬氏體孿晶結(jié)構(gòu)的重排逆轉(zhuǎn)，并由此導(dǎo)致MSMA部件74的偏置尺寸的逆向變化，例如，在當(dāng)前示例中，MSMA部件74的長(zhǎng)度減小至未致動(dòng)時(shí)的長(zhǎng)度。在施加的磁場(chǎng)的影響下，MSMA部件74的偏置尺寸的長(zhǎng)度變化可在此處稱作磁性形狀記憶效應(yīng)(MSME)。如圖7所示，致動(dòng)器80包括剛性元件12，其可為SMA元件，在一端操作地附連至輸入連接部18，且在另一端操作地附連至MSMA元件74，使得SMA元件12和MSMA元件74被串聯(lián)地連接至輸出界面22。當(dāng)磁場(chǎng)由電磁體76提供且以沿引起磁性形狀記憶效應(yīng)(MSME)所需要的方向和足夠的強(qiáng)度施加至MSMA部件74時(shí)，偏置尺寸(例如MSMA部件74的長(zhǎng)度)由于MSME而增加，從而MSMA部件74施加偏置力至其操作地連接的剛性元件12。當(dāng)MSME逆轉(zhuǎn)時(shí)，例如，通過(guò)逆轉(zhuǎn)由電磁體76提供的施加磁場(chǎng)的方向，MSMA部件74的MSMA被停止促動(dòng)，例如馬氏體結(jié)構(gòu)的變化被逆轉(zhuǎn)，以導(dǎo)致偏置尺寸的縮短(例如，MSMA部件74的長(zhǎng)度)，且施加至SMA元件12的偏置力被逆轉(zhuǎn)。改變電磁體76的磁場(chǎng)強(qiáng)度和方向并由此將偏置元件80的MSMA部件74的MSME啟動(dòng)的輸入例如是提供至電磁體76的線圈的電流變化，其中電流的變化響應(yīng)于來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器或開關(guān)的輸入，或是響應(yīng)于至少一個(gè)傳感器的控制器，其中至少一個(gè)傳感器感知致動(dòng)器12、剛性元件12、由致動(dòng)器10可致動(dòng)的裝置、和/或可包括致動(dòng)器10的系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)的操作特點(diǎn)，其中該至少一個(gè)傳感器響應(yīng)于感知到的一個(gè)或多個(gè)操作特點(diǎn)的變化而提供信號(hào)至剛性元件12、開關(guān)或控制器。因此，對(duì)于包括MSMA部件74和電磁體76的偏置元件80而言，MSME和MSMA部件74的相關(guān)偏置尺寸的變化可提供施加至剛性元件12的偏置力，該偏置力可根據(jù)由MSME啟動(dòng)的MSMA部件74的馬氏體結(jié)構(gòu)的變化的幅度和程度以及磁場(chǎng)的強(qiáng)度而變動(dòng)。致動(dòng)器80可例如通過(guò)控制施加至電磁體76 (其啟動(dòng)MSMA部件74)的電流來(lái)補(bǔ)償SMA元件12的松弛。如此，當(dāng)與這樣的系統(tǒng)結(jié)合地配置時(shí)，在系統(tǒng)的初始設(shè)置或配置中，或在系統(tǒng)的使用壽命中，致動(dòng)器80可用于電調(diào)節(jié)傳統(tǒng)偏置彈簧系統(tǒng)中的預(yù)壓縮，以對(duì)系統(tǒng)構(gòu)件磨損或劣化、系統(tǒng)操作環(huán)境或狀況的變化或系統(tǒng)性能的其他變化進(jìn)行補(bǔ)償?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出了包括SMA剛性元件12和多個(gè)磁性偏置元件20、42的致動(dòng)器50的示意圖。偏置元件20配置為與剛性元件12并聯(lián)，且偏置元件42配置為與SMA剛性元件12以及偏置元件20串聯(lián)。偏置元件20、42可具有包括至少一個(gè)磁性可致動(dòng)偏置部件的任何構(gòu)造，如前針對(duì)圖1、2和3所討論的。偏置元件20、42可被單獨(dú)和/或組合地啟動(dòng)，以提供作用在剛性元件12上的偏置力，其可為可變的以及動(dòng)態(tài)的，取決于偏置元件20、42的啟動(dòng)組合、幅度和順序。包括多個(gè)剛性元件以及多個(gè)偏置元件的其他致動(dòng)器構(gòu)造也是可行的(其中多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)包括智能材料,且多個(gè)偏置元件中的至少一個(gè)被磁性地致動(dòng))。應(yīng)理解多個(gè)偏置元件每一個(gè)可以具有以下特點(diǎn)可與多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)串聯(lián)地致動(dòng)；與多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)并聯(lián)地致動(dòng)；或與多個(gè)剛性元件中的一個(gè)或多個(gè)以及與彼此串聯(lián)和并聯(lián)相組合地致動(dòng)，使得該多個(gè)偏置元件被配置為單個(gè)地或組合地提供作用在多個(gè)剛性元件上的偏置力。對(duì)諸如致動(dòng)器10、30、40、50、70、80這樣的致動(dòng)器的輸入(其中至少一個(gè)偏置元件
可為電磁體或其他電致動(dòng)偏置部件)可配置為電流，其可啟動(dòng)電磁體或偏置部件，以使用偏置元件提供可變的偏置力。致動(dòng)器可受控于控制器(未示出)，該控制器配置為提供輸入以控制致動(dòng)器的輸出，其中該輸入可由致動(dòng)器的輸出、剛性元件的輸出、由致動(dòng)器致動(dòng)的裝置的輸出、或包括致動(dòng)器的系統(tǒng)的輸出所限定。控制器可配置為提供致動(dòng)輸入至致動(dòng)器的偏置元件中的剛性元件中的一個(gè)或兩者，其中該輸入可為相同的輸入或不同的輸入。控制器可包括控制邏輯，使得對(duì)偏置元件的輸入中去往剛性元件的輸入被協(xié)調(diào)，以從致動(dòng)器提供希望的剛性輸出?？刂破骺赏瑫r(shí)、順序、或以另外地模式或順序致動(dòng)剛性元件和偏置元件，以從致動(dòng)器提供希望的剛性控制輸出。來(lái)自致動(dòng)器的剛性控制輸出可基于偏置元件中的剛性元件的致動(dòng)模式而變化，以提供操作地連接至致動(dòng)器的可致動(dòng)裝置的可變致動(dòng)。輸入可由致動(dòng)器的剛性元件12的智能材料的疲勞、功能退化、老化、搖落、伸長(zhǎng)以及操作環(huán)境中的一個(gè)或多個(gè)限定。該輸入可由操作特點(diǎn)或操作環(huán)境限定，例如，由傳感器和/或控制器監(jiān)測(cè)的致動(dòng)器環(huán)境的溫度或濕度。致動(dòng)器的一個(gè)或多個(gè)偏置元件可被順序地或同時(shí)地和/或與剛性元件12的致動(dòng)組合地致動(dòng)，以提供作用于剛性元件上的可變偏置力，和/或來(lái)自致動(dòng)器的可變輸出。將致動(dòng)器配置為具有一個(gè)或多個(gè)智能剛性元件與一個(gè)或多個(gè)偏置元件的組合(并聯(lián)、串聯(lián)、或其組合)的能力(其中至少一個(gè)偏置元件可被磁性地致動(dòng))提供了優(yōu)于傳統(tǒng)的剛性致動(dòng)器的優(yōu)勢(shì)，傳統(tǒng)的剛性致動(dòng)器包 括配置為具有智能剛性元件和傳統(tǒng)的例如機(jī)械偏置彈簧這樣的致動(dòng)器。附加地，當(dāng)和傳統(tǒng)剛性致動(dòng)器比較時(shí)，使用磁性可致動(dòng)偏置元件提供了可調(diào)節(jié)、緊湊封裝、魯棒性、可變致動(dòng)、和摩擦力補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì)?？商峁┮环N提供可調(diào)節(jié)剛性控制的方法，包括配置致動(dòng)器，諸如圖1-7中示出的任意致動(dòng)器，以經(jīng)由輸出連接部28和/或輸出界面22提供剛性輸出。該方法還包括對(duì)智能材料元件進(jìn)行致動(dòng)和選擇性地對(duì)偏置元件進(jìn)行致動(dòng)，以提供致動(dòng)器剛性控制輸出?？商峁┮环N系統(tǒng)，其包括可變剛性控制裝置，諸如圖1-7中示出的任意致動(dòng)器。應(yīng)理解系統(tǒng)還可配置為感知?jiǎng)傂栽?、致?dòng)器、和/或可致動(dòng)裝置中的至少一個(gè)的輸出范圍的變化，其中該變化可由例如剛性元件、致動(dòng)器和/或可致動(dòng)裝置中的一個(gè)或多個(gè)的劣化導(dǎo)致或造成。剛性元件或可致動(dòng)裝置的輸出范圍的變化可被檢測(cè)到，例如，通過(guò)感知影響或改變致動(dòng)器輸出的剛性元件的被啟動(dòng)和被停止啟動(dòng)的長(zhǎng)度的變化，或通過(guò)感知被致動(dòng)裝置的性能特點(diǎn)的變化，其可示例性地為位移或力輸出的測(cè)量結(jié)構(gòu)。剛性元件會(huì)變化，例如可由于反復(fù)使用或服役載荷(其可為經(jīng)設(shè)計(jì)的或是偶發(fā)的載荷)、高溫或高載荷下的反復(fù)致動(dòng)、或其他影響剛性元件的性能、耐用性和可靠性的因素而造成。剛性元件性能的變化或劣化可例如由反復(fù)致動(dòng)后1 1J性元件材料的老化、疲勞、搖落(shakedown )、功能性退化、和/或伸長(zhǎng)所造成。被致動(dòng)裝置會(huì)變化，例如可由于反復(fù)使用或表面內(nèi)浮動(dòng)、反復(fù)致動(dòng)、或其他影響被致動(dòng)器致動(dòng)的裝置的性能、耐用性和可靠性的因素而劣化或退化?？刂破骱椭聞?dòng)器可配置為調(diào)節(jié)或改變被啟動(dòng)的多個(gè)偏置元件和/或剛性元件、或被啟動(dòng)的單個(gè)剛性元件和/或偏置元件的啟動(dòng)順序或組合，以提供致動(dòng)器輸出和/或被致動(dòng)裝置輸出，這種輸出對(duì)多個(gè)剛性元件中的一個(gè)或多個(gè)的輸出的劣化或其他變化的補(bǔ)償，或提供對(duì)致動(dòng)器裝置的輸出變化的補(bǔ)償，以為在劣化或其他變化之前提供的輸出提供等效的輸出，例如，功能性替代性輸出。類似地，控制器和/或致動(dòng)器可附加地配置為調(diào)節(jié)啟動(dòng)或改變被啟動(dòng)的多個(gè)剛性元件或單個(gè)剛性元件的啟動(dòng)順序或組合，以提供補(bǔ)償其他系統(tǒng)變化的輸出，諸如被致動(dòng)裝置或元件的磨損或退化，諸如其中被致動(dòng)裝置和/或致動(dòng)器所運(yùn)行的環(huán)境溫度或濕度的變化這樣的操作環(huán)境變化，這需要對(duì)致動(dòng)器輸出進(jìn)行改變，以提供被致動(dòng)裝置的所需操作狀況。通過(guò)配置具有并聯(lián)、串聯(lián)、或其組合(的多個(gè)可致動(dòng)剛性元件以及多個(gè)偏置元件、且具有可致動(dòng)裝置經(jīng)由連接部28和/或輸出界面22)的致動(dòng)器，可致動(dòng)剛性元件和/或偏置元件或多個(gè)可致動(dòng)剛性元件和/或偏置元件可被單個(gè)地或組合地、在各個(gè)時(shí)間以各種順序和/或以各種一個(gè)或多個(gè)偏置元件的位移、幅度、和/或強(qiáng)度而被啟動(dòng)或停止啟動(dòng)，以針對(duì)輸入狀況提供具體且細(xì)致的響應(yīng)(其可以是可變的和/或非線性的響應(yīng))，并由此增強(qiáng)了對(duì)多種變量和更寬輸入范圍做出響應(yīng)的能力。此處描述的致動(dòng)器和系統(tǒng)的其他構(gòu)造也是可行的。例如，致動(dòng)器可包括任意數(shù)量的以各種形狀配置且由各種力/應(yīng)力和行程/應(yīng)變輸出曲線和剛性特點(diǎn)限定的SMA元件。此外，SMA元件可以串聯(lián)和并聯(lián)構(gòu)造的任意組合限定，如提供為被致動(dòng)裝置的操作和/或致動(dòng)器所希望的致動(dòng)輸出所需要的。此處描述的可調(diào)節(jié)剛性致動(dòng)器可包括其他構(gòu)造的SMA材料，諸如SMA帶、SMA薄膜、SMA纜線、嵌有SMA的復(fù)合材料、和由諸如SMA粉末材料的SMA塊狀材料制成的構(gòu)造。此處討論的偏置元件可包括磁性可致動(dòng)部件的其他構(gòu)造，如此前討論的，包括電磁體和磁性可致動(dòng)MSMA部件。偏置元件可配置為包括具有各種形狀、尺寸、磁場(chǎng)強(qiáng)度、和布置的偏置部件，諸如為可調(diào)節(jié)剛性致動(dòng)器的具體構(gòu)造提供偏置力所需要的、致動(dòng)裝置或系統(tǒng)可能需要的、或針對(duì)具體應(yīng)用所需要的。除此前討論的優(yōu)勢(shì)外，此處提供的系統(tǒng)和裝置可適應(yīng)剛性的快速變化，例如，在幾個(gè)毫秒內(nèi)的變化，使用該功能快速地致動(dòng)和停止致動(dòng)給定致動(dòng)器的一個(gè)或多個(gè)剛性元件和/或一個(gè)或多個(gè)偏置元件。盡管已經(jīng)對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式進(jìn)行了詳盡的描述，對(duì)本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域熟悉的技術(shù)人員將辨識(shí)出在所附的權(quán)利要求內(nèi)用于實(shí)施本發(fā)明的各種可替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。交叉引用該申請(qǐng)要求2011年7月11日申請(qǐng)的印度臨時(shí)申請(qǐng)No. 2359/CHE/2011的權(quán)益，其被通過(guò)引用的方式全文合并于此。
權(quán)利要求
1.一種適用于可調(diào)節(jié)剛性控制的致動(dòng)器，該致動(dòng)器包括 剛性元件，包括智能材料；和 偏置元件，配置為被磁性地致動(dòng)； 其中偏置元件被磁性地致動(dòng)，以提供作用在剛性元件上的偏置力。
2.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述智能材料是形狀記憶合金。
3.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其還包括 多個(gè)剛性元件，其中該多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)包括智能材料； 多個(gè)偏置元件，其中該多個(gè)偏置元件中的至少一個(gè)被磁性地致動(dòng)； 其中該多個(gè)偏置元件中的每一個(gè)具有下列特征之一 能夠和所述多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)串聯(lián)地致動(dòng)， 能夠和所述多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)并聯(lián)地致動(dòng)，和 能夠和所述多個(gè)剛性元件中的一個(gè)或多個(gè)彼此串聯(lián)和并聯(lián)相組合地致動(dòng)， 使得所述多個(gè)偏置元件提供作用在所述多個(gè)剛性元件上的偏置力。
4.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其還包括 多個(gè)剛性元件，其中該多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)包括智能材料； 多個(gè)偏置元件，其中該多個(gè)偏置元件中的至少一個(gè)被磁性地致動(dòng)； 其中所述多個(gè)偏置元件中的至少一個(gè)被配置為提供作用在所述多個(gè)剛性元件中的至少一個(gè)上的可變的偏置力。
5.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述偏置力是非線性的。
6.如權(quán)利要求1所述的致動(dòng)器，其中所述偏置元件被配置為響應(yīng)于輸入提供可變的偏置力。
7.如權(quán)利要求6所述的致動(dòng)器，其中輸入由剛性元件的智能材料的疲勞、功能退化、老化、搖落、伸長(zhǎng)以及操作環(huán)境中的一個(gè)或多個(gè)限定。
8.如權(quán)利要求6所述的致動(dòng)器，其還包括具有該致動(dòng)器和被致動(dòng)裝置的系統(tǒng)，其中輸入被下列特征中之一的變化所限定 系統(tǒng)輸出， 系統(tǒng)操作特點(diǎn)， 被致動(dòng)裝置的操作特點(diǎn)，和 系統(tǒng)、被致動(dòng)裝置、和致動(dòng)器中的一個(gè)的操作狀況。
9.一種提供可調(diào)節(jié)剛性控制的方法，該方法包括 配置致動(dòng)器以提供剛性控制輸出，該致動(dòng)器包括 剛性元件，包括可致動(dòng)智能材料；和 偏置元件，配置為被磁性地致動(dòng)以提供可變偏置力 對(duì)智能材料進(jìn)行致動(dòng)和選擇性地對(duì)偏置元件進(jìn)行致動(dòng)，以提供剛性控制輸出。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述偏置元件被配置為包括電磁體，且其中選擇性地對(duì)偏置元件致動(dòng)包括提供電流至所述電磁體。
全文摘要
提供了一種可調(diào)節(jié)剛度致動(dòng)器，其為一種適于可調(diào)節(jié)剛性控制的致動(dòng)器，該致動(dòng)器包括包括智能材料在內(nèi)的剛性元件，以及被磁性致動(dòng)的偏置元件。偏置元件被配置為提供作用在剛性元件上的非線性或可變偏置力。該智能材料可為形狀記憶合金，且該偏置元件可配置為包括永磁體、電磁體、磁性形狀記憶合金、或以上的組合。致動(dòng)器的偏置元件和剛性元件可被彼此并聯(lián)地配置，或可彼此串聯(lián)地配置。偏置力可響應(yīng)于由致動(dòng)器的剛性元件的智能材料的疲勞、功能退化、老化、搖落、伸長(zhǎng)以及操作環(huán)境中的一個(gè)或多個(gè)限定的輸入或由致動(dòng)器或受控于致動(dòng)器的裝置的操作特點(diǎn)限定的輸入而提供。
文檔編號(hào)F03G7/06GK103062004SQ201210240678
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者S.阿克, V.R.布拉瓦拉 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司