主动反馈用户界面系统及用于其的常平架组件技术方案

本发明专利技术涉及主动反馈用户界面系统及用于其的常平架组件。一种主动用户界面系统，其包括构造成双输入/单输出差动机构的常平架组件。该差动机构实施从差动机构的输入到差动机构的输出之间的减速。减速将使得提供给用户界面的绕一条旋转轴线的最大驱动扭矩N倍于提供给用户界面绕另一条垂直的旋转轴线的最大驱动扭矩。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用户界面系统，更具体的，涉及主动用户界面系统和用于主动用户界面系统的常平架组件。
技术介绍
用于将人的动作转换成机器动作的人-机界面在无数个行业中被采用。例如，某些飞机飞行控制系统包括采用一个或多个控制杆形式的人-机界面。该飞行控制系统，响应于驾驶员提供给控制杆的输入力，控制不同的飞机飞行控制面的运动。无论具体的最终用途系统如何，人-机界面优选地包括某些类型的触觉反馈机构，其通过界面给予界面使用者以反馈。该触觉反馈机构可以是被动的、主动的或二者兼有。该界面还通常包括一个或多个装置，例如常平架组件，以便精确的将角位移转化为旋转运动。在许多情况下，用于将角位置转化为旋转运动的装置相对而言是比较复杂，比较大，比较重和比较昂贵的。因此，需要一种将角位移转化为旋转运动的装置，其相对而言比较简单，比较小，比较轻，比较便宜。本专利技术的目的在于至少满足这种需求。
技术实现思路
在一个实施例中，主动反馈用户界面系统包括多个马达，第一输入机构，第二输入机构，用户界面驱动机构和惰轮机构。每个马达设计成当被施加能量时提供绕第一旋转轴线的马达扭矩。第一输入机构设计成绕第一轴线旋转。第一输入机构被连接以接收从多个马达中的第一马达提供的马达扭矩，并设计成基于其的接收量来提供第一输出扭矩。第二输入机构与第一输入机构间隔开安装，并设计成绕第一旋转轴线旋转。第二输入机构被连接以接收从多个马达中的第二马达提供的马达扭矩，并设计成基于其的接收量来提供第二输出扭矩。用户界面驱动机构设计成绕第二旋转轴线旋转，第二旋转轴线与第一旋转轴线共面而相互垂直。用户界面驱动机构被连接以接收分别来自第一输入机构和第二输入机构的第一输出扭矩和第二输出扭矩。惰轮机构与驱动机构间隔开安装，设计成伴随用户界面驱动机构绕第二旋转轴线旋转。第一输入机构和第二输入机构以及驱动机构设计成执行N I的减速比，其中N大于I。在另一个实施例中，用于至少绕翻滚轴线和俯仰轴线可控的交通工具的主动常平架组件，其包括第一马达，第二马达，第一输入机构，第二输入机构，用户界面驱动机构和惰轮机构。第一马达设计成当被施加能量时提供绕翻滚轴线的第一马达扭矩，而第二马达设计成当被施加能量时提供绕翻滚轴线的第二马达扭矩，第一马达和第二马达是相同的马达。第一输入机构设计成绕翻滚轴线旋转。第一输入机构被连接以接收第一马达扭矩，并设计成基于其的接收量来提供第一输出扭矩。第二输入机构与第一输入机构间隔开安装，设计成绕翻滚轴线旋转。第二输入机构被连接以接收第二马达扭矩，并设计成基于其的接收量来提供第二输出扭矩。用户界面驱动机构设计成绕俯仰轴线旋转，用户界面驱动机构被连接以接收分别来自第一输入机构和第二输入机构的第一输出扭矩和第二输出扭矩。惰轮机构与用户界面驱动机构间隔开安装，设计成伴随用户界面驱动机构绕俯仰轴线旋转。常平架组件还设计成执行由第一及第二输入机构到驱动机构的NI的减速比。在另一个实施例中，主动反馈用户界面系统包括用户界面，第一马达，第二马达和常平架组件。用户界面适于接收用户输入力，并设计成响应于用户输入力在旋转方向上绕翻滚轴线和俯仰轴线中的一个或两个旋转，翻滚轴线和俯仰轴线相互垂直。第一马达设计成选择性地提供沿翻滚轴线的第一马达扭矩，第二马达设计成选择性地提供沿翻滚轴线的第二马达扭矩。常平架组件连接用户界面和第一马达，第二马达。常平架组件设计成基于接收到的第一和第二马达扭矩，将第一和第二马达扭矩累加，给用户界面提供与其旋转方向相反的反馈力。常平架组件包括第一输入机构，第二输入机构，用户界面驱动机构和惰轮机构。第一输入机构具有第一有效直径，并设计成绕翻滚轴线转动。第一输入机构被连接以接收来自第一马达的第一马达扭矩，并设计成基于其的接收量来提供第一输出扭矩。第二输入机构与第一输入机构间隔开安装。第二输入机构具有第一有效直径，设计成绕翻滚轴线旋转。第二输入机构被连接以接收来自第二马达的第二马达扭矩，并设计成基于其的接收量来提供第二输出扭矩。用户界面驱动机构具有第二有效直径，设计成绕俯仰轴线旋转。用户界面驱动机构连接用户界面并被进一步连接以接收分别来自第一输入机构和第二输入机构的第一输出扭矩和第二输出扭矩。用户界面驱动机构设计成，基于接收到的第一输出扭矩和第二输出扭矩，为用户界面提供反馈力。惰轮机构与用户界面驱动机构间隔开安装，具有第二有效直径，设计成跟随用户界面驱动机构相对于用户界面绕翻滚轴线旋转。第一有效直径小于第二有效直径，由此绕俯仰轴线的最大反馈力大于绕翻滚轴线的最大反馈力。进一步的，用户界面系统和常平架组件的其他理想特征和特性将通过后面的结合附图和前述
技术介绍
的详细说明及权利要求书来得以清晰展现。附图说明以下将结合附图来对本专利技术进行说明，其中相同的附图标记表示相同的元件，其中图1是主动人-机界面系统的一个示范实施例的功能块图；图2显示了可以用来实施图1中的系统的常平架组件的一个实施例的构造的简图；图3显示了沿图2中的线3-3方向的图2所示的常平架组件；图4显示了带有三个相互垂直的控制轴线的飞机的简图；图5显示了常平架组件的简图，其展示了不同部件的旋转运动的变化；图6-13显示了常平架组件的一个特定实体实施方式的实施例的多个视图；以及图14和15显示了可用于感测用户界面运动的传感器的一个实体实施方式的示范实施例。具体实施例方式以下的详细说明本质上仅作为示例，而不用作对本专利技术或本专利技术的实施或使用的限制。在本文中，术语“示例”意味着“用作例子，示范或者图示”。因此，任何被称为“示例”的实施例都并非解释为较优的，或优于其他实施例。所有描述的实施例都是示例性的实施例，其用来使本领域技术人员能够制造或利用本专利技术，而不用来限制由权利要求定义的本专利技术的范围。进一步的，本专利技术的意图也不受由前面的
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技术介绍
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技术实现思路
或后续的详细说明所表达或暗示的理论的限制。鉴于前述，需要指出的是，尽管后面的描述，基于方便起见，是针对于与设计成控制杆形式的用户界面一起实施的常平架组件，应当明了的是，该系统可以与多种不同构造的用户界面一起实施，用户界面包括例如不同构造的踏板，拉杆，支架或其他类似的。还应当理解的是，该常平架组件可以在大量应用中的任一个中使用，例如陀螺仪，这些应用需要两个自由度。参见附图1,其中显示了一个示例性主动人-机界面系统100的功能块图。该系统100包括用户界面102，常平架组件104，多个马达106 (例如，106-1，106-2)，和马达控制器108。用户界面102与常平架组件104相连接，并设计成响应于来自用户的输入而移动，从中立位置110沿多个运动方向移动到多个控制位置。该常平架组件104与用户界面102相连，设计成基于用户界面102的运动绕两个相互垂直而共面的旋转轴线——第一旋转轴线112，及第二旋转轴线114而旋转。因此，如果用户在向前方向116或向后方向118上移动用户界面102，常平架组件104将绕第二旋转轴线114旋转。类似的，如果用户在向左方向122或向右方向124上移动用户界面，常平架组件104将绕第一旋转轴线112旋转。可以明了，常平架组件104还设计成允许用户界面102以复合的前-左方向，复合的前-右方向，复合的后-左方向，复合的后-右方向移动，回到或通过中立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种主动反馈用户界面系统(100)，其包括：多个马达(106)，每个马达(106)构造成当被施加能量时提供绕第一旋转轴线(112)的马达扭矩；第一输入机构(132)，其构造成绕第一轴线(112)旋转，第一输入机构(132)被连接以接收来自多个马达(106)中的第一马达提供的马达扭矩，并构造成基于接收量来提供第一输出扭矩，第二输入机构(134)，其与第一输入机构(132)间隔开安装，构造成绕第一旋转轴线(112)旋转，第二输入机构(134)被连接以接收来自多个马达(106)中的第二马达提供的马达扭矩，并构造成基于接收量来提供第二输出扭矩；用户界面驱动机构(136)，其构造成绕第二旋转轴线(114)旋转，第二旋转轴线(114)与第一旋转轴线(112)共面而相互垂直，用户界面驱动机构(136)被连接以接收分别来自第一输入机构(132)和第二输入机构(134)的第一输出扭矩和第二输出扭矩；以及惰轮机构(138)，其与用户界面驱动机构(136)间隔开安装，构造成伴随用户界面驱动机构(136)绕第二旋转轴线(114)旋转，其中，第一输入机构(132)和第二输入机构(134)以及用户界面驱动机构(136)构造成实施N：1的减速比，其中N大于1。...

【技术特征摘要】
2011.09.22 US 13/240,9331.一种主动反馈用户界面系统(100)，其包括 多个马达(106)，每个马达(106)构造成当被施加能量时提供绕第一旋转轴线(112)的马达扭矩； 第一输入机构(132),其构造成绕第一轴线(112)旋转，第一输入机构(132)被连接以接收来自多个马达(106)中的第一马达提供的马达扭矩，并构造成基于接收量来提供第一输出扭矩， 第二输入机构(134)，其与第一输入机构(132)间隔开安装，构造成绕第一旋转轴线(112)旋转，第二输入机构(134)被连接以接收来自多个马达(106)中的第二马达提供的马达扭矩，并构造成基于接收量来提供第二输出扭矩； 用户界面驱动机构(136)，其构造成绕第二旋转轴线(114)旋转，第二旋转轴线(114)与第一旋转轴线(112)共面而相互垂直，用户界面驱动机构(136)被连接以接收分别来自第一输入机构(132)和第二输入机构(134)的第一输出扭矩和第二输出扭矩；以及 惰轮机构(138)，其与用户界面驱动机构(136)间隔开安装，构造成伴随用户界面驱动机构(136)绕第二旋转轴线(114)旋转， 其中，第一输入机构(132)和第二输入机构(134)以及用户界面驱动机构(136)构造成实施N:1的减速比，其中N大于I。2.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，第一和第二输入机构(132和134)具有第一直径，用户界面驱动机构(136)和惰轮机构(138)各具有第二直径；而第二直径是第一直径的N倍大。3.根据权利要求1所述的系统(100)，还包括马达控制器(108)，其连接到、并构造成有选择地施加能量给多个马达(106)中一个或多个。4.根据权利要求3所述的系统(100)，还包括用户界面(102)，其连接用户界面驱动机构(136)，用户界面(102)适于接收用户输入力，并构造成响应于用户输入力在旋转方向(502)上绕第一旋转轴线(112)和第二旋转轴线(114)中的一个或两个旋转，其中，所述多个马达(106)是相同的，控制器还构造成选择性的施加能量给多个马达(106)以便 当用户界面(102)仅绕第一旋转轴线(112)转动时，多个马达(106)同时在相同方向(502)上转动；以及 当用户界面(102)仅绕第二旋转轴线(114)转动时，多个马达(106)同时在相反方向上转动。5.根据权利要求4所述的系统(100)，其特征在于，所述控制器还构造成，当用户界面(102)同时绕第一和第二旋转轴线(112)旋转时，选择性地施加能量给 多个马达(106)中的仅一个以旋转； 多个马达(106)中的全部两个以沿相反的方向旋转；或者 多个马达(106)中的全部两个以沿相同的方向(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·汉龙，D·克里斯滕森，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：