[发明专利]用于多自由度电磁机器的输入调幅控制

说明书

本发明涉及用于多自由度电磁机器的输入调幅控制。多自由度电磁机器包括定子、电枢和控制器。定子包括第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体。电枢邻近定子布置，且相对于定子可移动。电枢包括电枢导体和多个磁体，其中每个磁体的磁极中的至少一个面向表面。控制器联接到第一、第二、第三定子导体，并配置成：向第一、第二、第三定子导体提供直流（DC）；以及对提供给第一、第二和第三定子导体中的一个或多个供应的DC选择性地调幅，从而将电枢导体电磁耦合到第一、第二和第三定子导体中的一个或多个。

技术领域

本发明总的涉及电磁机器，且更具体地，涉及用于利用输入调幅控制多自由度电磁机器的系统和方法。

背景技术

普遍已知，当前可获得的设计成在多于一个自由度（DoF）上移动物体的运动控制系统包括用于每个DoF的单独的电机或致动器。更具体地，需要至少两个电机或致动器来执行2-DoF运动，需要至少三个电机或致动器来执行3-DoF运动，并依此类推。因此，涉及多于一个DoF的机构倾向于有点庞大和笨重，且因此效率低下。

尽管近年来电子器件和传感器技术已变得显著较小，然而机械运动技术还未跟上。这是比如云台机构的运动系统通常未被用在较小的平台（比如小型或微型UAV（无人机）和微卫星）上的原因。依赖于多DoF运动控制的机器人系统必须只得忍受当前持续运动系统的固有的低效率。

上述问题的一种解决方案公开在题为“Global Pointing Actuator”的美国专利号7,675,208中。其中公开的致动器包括球形定子和缠绕在其上的“纬度线圈”和“经度线圈”。然而，该致动器也显现了某些缺陷。例如，尽管通过对一个或两个线圈施加直流（DC），致动器可在两个自由度上移动其相关的电枢，并因此移动联接到电枢的装置，但是它无法在三个自由度上做到这样。

因此，存在对于多自由度电磁机器的需求，其相比已知的装置相对更小、没那么笨重、且更加有效，并且/或者能够在三个自由度上移动。本发明至少解决这些需求。

发明内容

提供本发明内容来以简洁的形式描述在具体实施方式中进一步描述的精选构思。本发明内容不意图指出要求保护的主题的关键或必要特征，也不意图用作确定要求保护的主题的范围的帮助。

在一个实施例中，多自由度电磁机器包括定子、电枢和控制器。定子包括第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体。第一定子导体沿着第一总体轨迹延伸，第二定子导体沿着与第一总体轨迹不同的第二总体轨迹延伸，并且第三定子导体沿着与第一和第二总体轨迹不同的第三总体轨迹延伸。第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体一起形成表面的总体形状。电枢邻近定子布置，且相对于定子可移动。电枢包括电枢导体和多个磁体，其中每个磁体其磁极中的至少一个面向表面。控制器联接到第一、第二和第三定子导体，并配置为：（i）向第一、第二和第三定子导体提供直流（DC），以及（ii）对提供给第一、第二和第三定子导体中的一个或多个的DC选择性地调幅，从而使电枢导体电磁耦合到一个或多个的第一，第二和第三定子导体。

在另一个实施例中，多自由度电磁机器包括球形定子、第一定子导体、第二定子导体、第三定子导体、电枢和控制器。球形定子具有第一对称轴、第二对称轴和第三对称轴，其中第一、第二和第三对称轴彼此垂直布置。第一定子导体绕着第一对称轴布置在球形结构上，第二定子导体绕着第二对称轴布置在球形结构上，第三定子导体绕着第三对称轴布置在球形结构上。电枢邻近球形定子布置，且相对于球形定子可移动，电枢包括电枢导体和多个磁体，其中每个磁体其磁极中的至少一个面向表面。控制器联接到第一定子导体、第二定子导体和第三定子导体，并配置成：（i）向第一、第二、第三定子导体提供直流（DC），以及（ii）对提供给第一、第二和第三定子导体中的一个或多个的DC选择性地调幅，从而使电枢导体电磁耦合到第一，第二和第三定子导体中的一个或多个。