[发明专利]用于磁流变流体致动器单元的多模式控制系统

说明书

提供了一种用于控制末端执行器的移动的控制系统，末端执行器连接到至少一个磁流变(MR)流体离合器装置的离合器输出端。离合器驱动器被配置为在受控滑动模式和锁定模式之间驱动至少一个MR流体离合器装置，在受控滑动模式中，MR流体离合器装置的离合器输入端和离合器输出端之间的滑动变化，在锁定模式中，离合器输入端和离合器输出端之间的所述滑动维持为低于给定阈值，离合器输出端将移动传递到末端执行器。马达驱动器被配置为控制至少一个马达的马达输出端，马达输出端联接到离合器输入端。模式选择器模块被配置为接收表示末端执行器的至少一个移动参数的信号，模式选择器模块基于信号选择离合器驱动器的受控滑动模式和锁定模式之间的模式，并基于信号切换选择的模式。移动控制器控制离合器驱动器和马达驱动器，以基于末端执行器的被命令的移动和选择的模式中的至少一个使末端执行器移位，以实现被命令的移动。还提供了一种用于控制连接到MR流体离合器装置的末端执行器的移动的方法。

相关申请的引用

本申请要求于2016年4月25日提交的美国专利申请No.62/327,102的优先权，所述申请通过引用并入本文。

技术领域

本申请总体涉及磁流变(MR)流体离合器装置，更具体地涉及使用此类装置的拮抗(antagonist)系统。

背景技术

现有技术的分布式功率装置依赖于液压或电磁致动。液压致动对于机械堵塞是可靠的，但是从根本上限制了动态响应和效率。此外，在商业应用中实现液压系统可能是有问题的，这是因为液压系统易于泄漏，从而导致增加的维护成本。此外，液压致动是硬件密集的。

电磁致动提供了液压致动的清洁替代方案。对于高动态应用，最常见的机电致动形式出现在直接驱动马达中，所述直接驱动马达非常重。通过在马达和末端执行器之间提供减速比，可以显着减小设备重量。实际上，当联接到减速齿轮箱时，机电致动器比直接驱动解决方案更轻和更便宜，但它们的高输出惯性、摩擦和间隙可降低其动态性能。

MR流体离合器装置已知为对于从驱动轴传递运动而言的有用装置，其具有精度和准确度以及其他优点，其可以增强机电致动系统的性能。

已知MR流体随时间永久地改变性质。这些变化可以非穷尽地包括粘度的变化、根据MR流体中的磁通密度传递剪切应力的能力的变化，以及磁导率的变化。导致性质变化的一个因素是当在剪切情况下请求流体时在流体中消散的能量。当MR流体离合器装置传递扭矩时，发生流体的剪切情况，同时MR流体离合器装置的输入端和输出端之间存在角速度差。在这种情况下，MR流体在MR流体离合器装置的输入端和输出端之间的界面中的表观屈服剪切应力控制从MR流体离合器装置的输入端传递到其输出端的扭矩。在该剪切情况下，MR流体吸收能量，所述能量可以与速度差以及从输入端传递到输出端的扭矩成比例。MR流体离合器装置的传递扭矩越高并且输入转子和输出转子之间的角速度越高，则MR流体中可消散的能量越多，并且MR流体的性质可随时间改变得越大。

发明内容

因此，本公开的目的在于提供一种使用MR流体用于扭矩传递的新型拮抗(antagonistic)系统。

本公开的另一目的在于提供一种用于磁流变流体装置或多个装置的控制系统，所述控制系统解决与现有技术相关的问题。

本公开的又一目的在于提供一种用于控制连接到一个或多个磁流变(MR)流体离合器装置的末端执行器的移动的方法，所述方法解决与现有技术相关的问题。