[发明专利]累加和容错的旋转致动器组件

说明书

本发明涉及一种致动器组件，其包括：可围绕输出轴线旋转的输出构件；第一致动器和第二致动器，所述第一致动器和第二致动器每个都具有旋转轴线；驱动马达和保持马达；第一连杆机构和第二连杆机构，所述第一连杆机构和第二连杆机构是在第一致动器和第二致动器中的每个与输出构件之间，其中，当相应的保持马达被限制旋转时，由驱动马达产生的扭矩通过连杆机构在输出构件处被累加，并且其中，相应的保持马达可以被选择性地释放，使得相应的保持马达在相应的驱动马达失效的情况下旋转，并且其中，第一致动器或第二致动器中的一个可以被驱动以在第一致动器或第二致动器中的另一个的驱动马达失效的情况下选择性地旋转输出构件。该组件可以包括第三致动器，所述第三致动器以与第一致动器和第二致动器相同的方式链接至输出构件。

技术领域

本发明总体上涉及致动器系统的领域，并且更具体地涉及一种机电余度致动器系统。

背景技术

余度致动器系统通常是已知的。这些系统典型地将多个致动器以累加其位移或累加其扭矩的方式布置。

2015年7月21日发布的题名为“Rotary Actuator”的美国专利No.9,086,125涉及一种致动器系统，所述致动器系统具有多个致动器以及具有独立自由度的多个连杆机构。美国专利No.9,086,125的全部内容通过参考包含于此。

2015年3月19日公布的题名为“Actuator System and Method”的美国专利申请公布No.US 2015/0081102涉及一种致动器系统，所述致动器系统具有多个致动器和连杆机构，包括共用的连杆，以旋转受控制的元件。美国专利申请公布No.2015/0081102的全部内容通过参考包含于此。

发明内容

所公开的实施例的相对应的部件、部分或表面的加括号的附图标记仅出于举例说明的目的而不是进行限制，本发明提供一种旋转致动器组件(15)，其包括：输出构件(10)，其被配置成相对于结构(9、12)围绕旋转输出轴线(11)将有限范围的旋转运动施加到被驱动对象；第一子致动器(102)，其具有第一子旋转轴线(103)和第一子致动器壳体(170)，所述第一子致动器壳体(170)相对于所述结构(9)围绕所述第一子旋转轴线(103)基本自由地旋转；所述第一子致动器(102)包括第一定子元件(124)和第一转子(104)，所述第一转子(104)被配置成相对于所述第一子致动器壳体(170)围绕所述第一子旋转轴线(103)选择性地旋转；第一驱动轴线(108)，其由在所述输出轴线(11)与所述第一子旋转轴线(103)之间延伸的假想线限定；第一构件(105)，其连接至所述第一转子并且具有第一构件枢转轴线(106)，所述第一构件枢转轴线(106)从所述第一子旋转轴线(103)偏移一距离；第一连杆机构(107)，其在所述第一构件枢转轴线(106)处连接至所述第一构件并且在第一输出枢转轴线(100)处连接至所述输出构件(10)，所述第一输出枢转轴线(100)从所述输出轴线(11)偏移一距离；所述第一连杆机构(107)具有第一连杆机构轴线(109)，其由在所述第一输出枢转轴线(100)与所述第一构件枢转轴线(106)之间延伸的假想线限定；所述输出构件(10)、所述第一子致动器(102)的第一构件(105)和所述第一子致动器(102)的第一连杆机构(107)被配置成使得在所述输出构件(10)在所述旋转运动范围内围绕所述输出轴线(11)旋转的情况下所述第一连杆机构轴线(109)不与所述第一驱动轴线(108)相交；所述第一子致动器(102)包括第二定子元件(134)和第二转子(114)，所述第二转子(114)被配置成相对于所述第一子致动器壳体(170)围绕所述第一子旋转轴线(103)选择性地旋转；第二构件(115)，其连接至所述第二转子(114)并且具有第二构件枢转轴线(116)，所述第二构件枢转轴线(116)从所述第一子旋转轴线(103)偏移一距离；第二连杆机构(117)，其在所述第二构件枢转轴线(116)处连接至所述第二构件(115)并且在第二输出枢转轴线(101)处连接至所述输出构件(10)，所述第二输出枢转轴线(101)从所述输出轴线(11)偏移一距离；所述第二连杆机构(117)具有第二连杆机构轴线(119)，其由在所述第二输出枢转轴线(101)与所述第二构件枢转轴线(116)之间延伸的假想线限定；所述输出构件(10)、所述第一子致动器(102)的第二构件(115)和所述第一子致动器(102)的第二连杆机构(117)被配置成使得在所述输出构件(10)在所述旋转运动范围内围绕所述输出轴线(11)旋转的情况下所述第二连杆机构轴线(119)与所述第一驱动轴线(108)相交；其中，由所述第一转子(104)产生的扭矩通过所述第一连杆机构轴线(109)和所述第二连杆机构轴线(119)传递，并且由此当所述第二转子(114)被限制相对于所述第一子致动器壳体(170)在所述旋转运动范围内旋转时所述扭矩在所述输出轴线(11)处被累加；其中，所述第二转子(114)可以被选择性地释放，以便在所述第一转子(104)相对于所述第一子致动器壳体(170)围绕所述第一子旋转轴线(103)的旋转失效的情况下所述第二转子(114)相对于所述第一子致动器壳体(170)围绕所述第一子旋转轴线(103)基本自由地旋转，使得所述第一连杆机构轴线(109)和所述第二连杆机构轴线(119)随着所述输出构件(10)相对于所述结构(9)在所述旋转运动范围内围绕所述输出轴线(11)旋转而基本自由地运动；第二子致动器(202)，其具有第二子旋转轴线(203)和第二子致动器壳体(270)，所述第二子致动器壳体(270)相对于所述结构(9)围绕所述第二子旋转轴线(203)基本自由地旋转；所述第二子致动器(202)包括第三定子元件(224)和第三转子(204)，所述第三转子(204)被配置成相对于所述第二子致动器壳体(270)围绕所述第二子旋转轴线(203)选择性地旋转；第二驱动轴线(208)，其由在所述输出轴线(11)与所述第二子旋转轴线(203)之间延伸的假想线限定；第三构件(205)，其连接至所述第三转子(204)并且具有第三构件枢转轴线(206)，所述第三构件枢转轴线(206)从所述第二子旋转轴线(203)偏移一距离；第三连杆机构(207)，其在所述第三构件枢转轴线(206)处连接至所述第三构件(205)并且在第三输出枢转轴线(200)处连接至所述输出构件(10)，所述第三输出枢转轴线(200)从所述输出轴线(11)偏移一距离；所述第三连杆机构(207)具有第三连杆机构轴线(209)，其由在所述第三输出枢转轴线(200)与所述第三构件枢转轴线(206)之间延伸的假想线限定；所述输出构件(10)、所述第二子致动器(202)的第三构件(205)和所述第二子致动器(202)的第三连杆机构(207)被配置成使得在所述输出构件(10)在所述旋转运动范围内围绕所述输出(11)旋转的情况下所述第三连杆机构轴线(209)不与所述第二驱动轴线(208)相交；所述第二子致动器(202)包括第四定子元件(234)和第四转子(214)，所述第四转子(214)被配置成相对于所述第二子致动器壳体(270)围绕所述第二子旋转轴线(203)选择性地旋转；第四构件(215)，其连接至所述第四转子(214)并且具有第四构件枢转轴线(216)，所述第四构件枢转轴线(216)从所述第二子旋转轴线(203)偏移一距离；第四连杆机构(217)，其在所述第四构件枢转轴线(216)处连接至所述第四构件(215)并且在第四输出枢转轴线(201)处连接至所述输出构件(10)，所述第四输出枢转轴线(201)从所述输出轴线(11)偏移一距离；所述第四连杆机构(217)具有第四连杆机构轴线(219)，其由在所述第四输出枢转轴线(201)与所述第四构件枢转轴线(216)之间延伸的假想线限定；所述输出构件(10)、所述第二子致动器(202)的第四构件(215)和所述第二子致动器(202)的第四连杆机构(217)被配置成使得在所述输出构件(10)在所述旋转运动范围内围绕所述输出轴线(11)旋转的情况下所述第四连杆机构轴线(219)与所述第二驱动轴线(208)相交；其中，由所述第三转子(204)产生的扭矩通过所述第三连杆机构轴线(209)和所述第四连杆机构轴线(219)传递，并且由此当所述第四转子(214)被限制相对于所述第二子致动器壳体(270)在所述旋转运动范围内旋转时所述扭矩在所述输出轴线(11)处被累加；其中，所述第四转子(214)可以被选择性地释放，以便在所述第三转子(204)相对于所述第二子致动器壳体(270)围绕所述第二子旋转轴线(203)的旋转失效的情况下所述第四转子(214)相对于所述第二子致动器壳体(270)围绕所述第二子旋转轴线(203)基本自由地旋转，使得所述第三连杆机构轴线(209)和所述第四连杆机构轴线(219)随着所述输出构件(10)相对于所述结构(9)在所述旋转运动范围内围绕所述输出轴线(11)旋转而基本自由地运动；并且其中，所述第一子致动器(102)或所述第二子致动器(202)中的一个可以被驱动，以便在所述第一子致动器(102)和所述第二子致动器(202)中的另一个的第一转子(104)或第三转子(204)相对于相应的所述第一子致动器壳体(170)或所述第二子致动器壳体(270)在所述旋转运动范围内围绕相应的所述第一子旋转轴线(103)或所述第二子轴旋转(203)的旋转失效的情况下选择性地围绕所述输出轴线(11)旋转所述输出构件(10)。