具有双稳态致动和本征感应能力的活性接口控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及具有双稳态致动和本征感应能力的活性接口控制装置。具体地，一种在展开和收起配置之间可切换的活性接口控制装置，其包括采用被配置以增加致动器的行程长度的双稳态机构的活性材料致动器，和/或表现出本征或外部感应能力，以及包括可单独切换的控制装置组的可重构显示装置。

【技术实现步骤摘要】

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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，该专利技术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，本专利技术仍还有用的是提供可重构显示装置。最后，在第二方面，本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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。依照本专利技术的第二方面，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。本专利技术的其它方面和优点，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。本专利技术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。4.如解决方案3所述的控制装置，其中多个元件通过至少一个间隔物横向地间隔，该间隔物包括位于点处的远端间隔物，以及位于远端间隔物中间的浮动间隔物。5.如解决方案4所述的控制装置，其中所述至少一个元件包括第一和第二形状记忆导线，该导线远端连接到远端间隔物或端点，并且中间连接到浮动间隔物，相比较当控制装置处于第二配置时第二导线的情况，该第一导线在更靠近弯曲的中心线处接合浮动间隔物，以及该导线被配合地配置使得当元件处于第一配置时第一导线拉紧且第二导线松弛， 并且当元件处于第二配置时第一导线松弛且第二导线拉紧。6.如解决方案5所述的控制装置，其中该第一导线在第二导线下接合远端间隔物。7.如解决方案3所述的控制装置，其中所述至少一个元件包括表征直径的形状记忆导线，该元件表现出沿着垂直轴线的刚度(k)，以及配合地配置直径和刚度。8.如解决方案3所述的控制装置，其中所述点中的至少一个是可选择调整的，以使得被横向地重新定位。9.如解决方案8所述的控制装置，其中该机构进一步包括被驱动地耦接到所述至少一个点的辅助致动器。10.如解决方案1所述的控制装置，其中该元件由活性材料形成，所述活性材料选自于基本上由形状记忆合金(SMA)、电活性聚合物(ΕΑΡ)、压电陶瓷双压电晶片、压电陶瓷单压电晶片、磁流变(MR)聚合物、以及电流变(ER)聚合物构成的组中。11.如解决方案1所述的控制装置，其中该控制装置仅在第一配置下是可视的。12.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多个具有不同过渡温度的热激活元件，以被动地收起或部属。13. —种显示装置，包括多个接口控制装置，其可选择性地在第一和第二稳态配置之间切换，并且限定了多个可单独切换的组，其中每个控制装置进一步包括可操作的部件；至少一个形状记忆导线，该形状记忆导线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，以及被驱动地耦接到所述部件，从而导致所述部件由于所述变化而位移；以及中间地耦接到导线和部件的双稳态机构，其可操作以放大所述部件的位移，从而产生大于功能尺寸变化的致动器行程。14.如解决方案13所述的显示装置，其中每组包括单一控制装置，使得所述控制装置可独立地切换。15.如解决方案13所述的显示装置，进一步包括通信地耦接到所述控制装置的控制器，其中每组进一步被配置为响应于预定条件自动地切换或产生预定效果。16.如解决方案13所述的显示装置，其中薄膜覆盖所述控制装置并呈现固态表面，并且薄膜可通过每个控制装置而变形。17.如解决方案13所述的显示装置，进一步包括通信地耦接到所述控制装置的电源，其中该控制装置并联连接到电源，从而被独立地控制。18. 一种活性接口控制装置，其在展开和收起配置之间可选择性地切换，并且表现出所述展开和收起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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·L·布朗，N·L·约翰逊，A·C·基夫，G·P·麦奈特，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：