[发明专利]用于触觉反馈的挠性组件和固定装置

说明书

相关申请

本申请是2009年10月19日提交的题为“Flexure Assemblies and Fixtures for Haptic Feedback Devices”的美国临时申请号61/253,007的非临时申请，其全部内容被通过引用结合到本文中。

技术领域

本发明针对使用挠性组件来帮助由致动器驱动的部件，包括但不限于用于提供感觉反馈的电活性聚合物换能器。

背景技术

现今所使用的很多种设备依赖于一个种类或另一种类的致动器来将电能转换成机械能。相反，许多发电应用通过将机械动作转换成电能来操作。被用来以这种方式收获机械能的相同类型的致动器可以称为产生器。同样地，当出于测量目的采用该结构来将诸如振动或压力的物理刺激转换成电信号时，可以将其表征为传感器。然而，术语“换能器”可以用来一般地指示任何设备。

许多设计考虑支持高级电介质弹性体材料（也称为“电活性聚合物”（EAP））的选择和使用以用于换能器的制造。这些考虑包括势力、功率密度、功率转换/消耗、尺寸、重量、成本、响应时间、占空因数、服务要求、环境影响等。同样地，在许多应用中，EAP技术提供用于诸如电动机和螺线管的压电、形状记忆合金（SMA）和电磁设备的理想替换。

在美国专利号7,394,282；7,378,783；7,368,862；7,362,032；7,320,457；7,259,503；7,233,097；7,224,106；7,211,937；7,199,501；7,166,953；7,064,472；7,062,055；7,052,594；7,049,732；7,034,432；6,940,221；6,911,764；6,891,317；6,882,086；6,876,135；6,812,624；6,809,462；6,806,621；6,781,284；6,768,246；6,707,236；6,664,718；6,628,040；6,586,859；6,583,533；6,545,384；6,543,110；6,376,971和6,343,129中；以及在美国公开专利申请号2009/0001855；2009/0154053；2008/0180875；2008/0157631；2008/0116764；2008/0022517；2007/0230222；2007/0200468；2007/0200467；2007/0200466；2007/0200457；2007/0200454；2007/0200453；2007/0170822；2006/0238079；2006/0208610；2006/0208609；和2005/0157893以及在2009年1月22日提交的美国序号12/358,142; PCT申请号PCT/US10/26829；PCT公开号WO 2009/067708；WO 2010/054010；以及WO 2010/085575中描述了EAP设备的示例及其应用，所述申请的全部内容被通过引用结合到本文中。

EAP换能器包括具有可变形特性且被薄弹性电介质材料分离的两个电极。当向电极施加电压差时，相反地带电的电极相互吸引，从而在其之间压缩聚合物电介质层。随着电极被更近地拉在一起，电介质聚合物膜随着其沿着平面方向（沿着x和y轴）扩展而变得更薄（z轴分量收缩），即膜的位移在平面内。还可以将EAP膜配置为沿着与膜结构正交的方向（沿着z轴）产生移动，即膜的位移在平面外。美国公开专利申请号2005/0157893公开了EAP膜构造，其提供此类平面外位移—也称为表面变形或厚度模式偏转。

可以改变并控制EAP膜的材料和物理性质以对换能器所经历的表面变形进行自定义。更具体地，可以控制并改变诸如聚合物膜与电极材料之间的相对弹性、聚合物膜与电极材料之间的相对厚度和/或聚合物膜和/或电极材料的变化厚度、聚合物膜和/或电极材料的物理图案（用以提供局部化活性和非活性区域）、总体地放置在EAP膜上的张力或预应变以及施加于膜的电压或在膜上引发的电容的量的因素以对处于活性模式时的膜的表面特征进行自定义。