[发明专利]具有双稳态致动和本征感应能力的活性接口控制装置

说明书

技术领域

本公开大致涉及自动展开的人机接口控制装置(例如，按钮、把手、拨盘、开关、手柄等)，更确切地，涉及可选择性地展开和收起的接口控制装置，该接口控制装置包括活性材料致动器、以及进一步包括利用双稳态结构以增加行程长度的活性材料致动器、和/或具有本征感应能力的活性材料致动器。

背景技术

已经开发了机械地展开和收起的接口控制装置，诸如按钮，以在需要操作时提供更为轻易地和人体工学地耦接部件，以及在不使用时提供视觉更为舒适(例如隐蔽的)的外观。切换控制装置的传统方法包括手动和机械驱动、电动机、以及使用真空、泵、和受控阀的结构附近产生流体压力差。然而，令人担心的是，这些方法通常需要额外劳动力、无效能量输入、额外运动部件、复杂周边子系统、以及与其相关联的增加的包装需求。

已经开发了活性材料致动器以用于各种自动功能，但是典型地表现出由活性材料元件所直接限制的可用行程。已经使用机械有利的传输和其他措施以放大由元件产生的力或位移；然而，它们通常需要外部机械部件以产生杠杆效应、保持它们的位置、重置、以及使致动器导线免受过多负载。

发明内容

本发明提供一种可选择地被展开和收起的接口控制装置，该接口控制装置包括活性材料致动器、该活性材料致动器包括双稳态部件和/或表现出本征感应能力。更为确切的是，第一方面，致动器包括轻易地可切换的双稳态机械结构，其提供平面外行程长度，该平面外行程长度基本上大于活性材料元件所直接产生的位移。如此，该致动器在两个位置都提供零功率保持。相比较现有技术中机械地有利的传输，该发明用于减少额外部件的数量、复杂度、以及包装需求，并且因此，提供具有改善的每单元体积设备工作的活性材料致动器。

活性材料元件的使用相比较类似机构、电机构、液压、或者气动基础的系统减少了重量和/或复杂度。而且，应意识到活性材料的使用增加了能量效率，并且减少了故障可能性和与其相关的成本。在具有多个控制装置的地方，本发明仍还有用的是提供可重构显示装置。最后，在第二方面，本发明用于提供相关或触发条件的本征(即，没有附加外部感应部件)确定，诸如作用的压力。

因此，本发明的第一方面涉及一种活性接口控制装置，其在第一和第二稳态配置之间可选择性地切换并且表现出所述第一和第二稳态配置中所选择的一个。该控制装置包括可操作的部件，以及活性材料致动器。该致动器进一步包括至少一个活性材料元件，该活性材料元件可操作以在暴露于激活信号或被激活信号中断时在功能尺度上经历可逆变化。该元件被驱动地耦接到所述部件，使得该变化导致所述部件的位移且控制装置切换到所述配置中的另一个。本发明的致动器进一步包括中间地耦接到所述部件和元件的双稳态机构。该机构被驱动地耦接到所述元件，并且可操作以放大所述部件的位移，使得导致致动器行程长度大于尺度变化。

依照本发明的第二方面，一种活性接口控制装置包括活性材料致动器，以及通信地耦接且被配置成以从活性材料元件接收输入的控制器。该元件和控制器被配合地配置以基于输入本征地确定触发条件。

本发明的其它方面和优点，包括采用形状记忆合金导线和用于致动的其它活性材料，控制装置阵列和可重构的显示装置，以及感应外部压力的优选方法，通过如下一个或多个优选实施例的详细描述并结合附图，将是显而易见的。

本发明还提供如下解决方案：

1.一种活性接口控制装置，其在第一和第二稳态配置之间可选择性地切换并且表现出所述第一和第二稳态配置中所选择的一个，所述控制装置包括：

可操作的部件；以及

致动器，该致动器进一步包括：

至少一个活性材料元件，该活性材料元件可操作以在暴露于激活信号或被激活信号中断时在功能尺度上经历可逆变化，其中该元件被驱动地耦接到所述部件，使得该变化导致所述部件的位移；以及

所述部件和元件中间的双稳态机构，该机构被驱动地耦接到所述元件，并且可操作以放大所述部件的位移，从而导致致动器行程长度大于尺度变化，

其中所述元件和机构被配合地配置以导致所述控制装置切换到所述配置中的另一个。

2.如解决方案1所述的控制装置，其中所述至少一个元件包括第一和第二导线，并且该导线被驱动地且相容地耦接到该机构，并且该导线可操作以导致控制装置分别地切换到第一和第二配置。

3.如解决方案1所述的控制装置，其中所述机构包括限定了锚定端点的至少一个刚性弯曲元件，其在第一配置下表现为弓形凹面轮廓并在第二配置下表现为弓形凸面轮廓，以此来限定弯曲的中心线。