[發(fā)明專利]使用無刷DC馬達的力感

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201880016827.8
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN110382351A
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: G.P.賈亞拉曼;M.L.萊爾斯;Z.P.蘇利克;B.R.哈克
• 申請（專利權(quán)）人: 伍德沃德有限公司
• 主分類號: B64C13/04
• 分類號: B64C13/04;G05G5/03;H02P6/17;G08B6/00;H02P23/00;H02P6/08;B64C13/46;H02P6/14;G05G9/047;H02P21/06
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 俞華梁;陳嵐

本說明書的主題可以被尤其實施在運動控制設(shè)備中，所述運動控制設(shè)備包括：無刷DC馬達，其用于基于相功率信號的集合來致動機械輸出；第一霍爾效應(yīng)傳感器的集合，其配置成響應(yīng)于感測的馬達位置和感測的馬達速度提供第一反饋信號的集合；控制器，其配置成基于反饋信號確定馬達的速度和位置以及基于包括機械輸出的位置、馬達速度和馬達位置的反饋信號和操作參數(shù)的集合確定電流電平；電流控制器，其配置成基于電流電平提供電相序列輸出信號，以及馬達驅(qū)動器，其配置成基于電相序列輸出信號提供相功率信號的集合。

優(yōu)先權(quán)要求

本申請要求對在2017年1月10日提交的美國專利申請?zhí)?5/ 402,497的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本直接說明書（instant specification）涉及機械輸入控制，并且更特定地涉及觸覺力反饋系統(tǒng)。

背景技術(shù)

力反饋主要與位置控制系統(tǒng)一起使用，其中在輸入控制處呈現(xiàn)的力與所致動輸出的位置相對應(yīng)。在這些系統(tǒng)中，確定或感測與受控制的臂上的端點相鄰的力，并且對應(yīng)的縮放力（scaled force）被應(yīng)用到輸入控制以基于操作員針對其進行作業(yè)的縮放力來向操作員提供端點上的力的觸覺模擬，以此移動輸入控制，以便將所致動輸出定位在期望的位置。

存在各種方法來提供這種觸覺反饋，并且它們大致分類為無源方法或有源方法。無源方法使用諸如彈簧和阻尼器之類的無源機械組件來生成反饋力。有源方法使用電動馬達、電子器件和軟件來生成反饋力。

然而，實現(xiàn)有源方法可能是昂貴的。這是因為此系統(tǒng)的組件必須具有非常高的質(zhì)量，以生成免于噪聲和其它干擾的力信號。現(xiàn)有方法通常采用力傳感器、精密齒輪系、高精度的電子組件和以軟件實現(xiàn)的高帶寬力控制環(huán)。此外，出于可靠性和可用性的原因，設(shè)計者可能被要求實現(xiàn)最少的雙冗余系統(tǒng)。這些因素促成了增加系統(tǒng)的成本。

發(fā)明內(nèi)容

一般地，本文檔描述了使用無刷DC馬達的觸覺力反饋系統(tǒng)。

在第一方面中，一種運動控制設(shè)備，包括：無刷DC馬達，其配置成基于多個相功率信號來致動機械輸出；多個第一霍爾效應(yīng)傳感器，其配置成響應(yīng)于感測的馬達位置提供多個第一反饋信號；多個第二霍爾效應(yīng)傳感器，其配置成響應(yīng)于感測的馬達速度提供多個第二反饋信號；控制器，其配置成（A）基于所述多個反饋信號確定所述無刷DC馬達的馬達速度和馬達位置，以及（B）基于包括所述機械輸出的位置、所述馬達速度和所述馬達位置的反饋信號和操作參數(shù)的集合來確定電流電平；電流控制器，其配置成基于所述電流電平提供多個電相序列輸出信號；以及馬達驅(qū)動器，其配置成基于所述多個電相序列輸出信號提供所述多個相功率信號。

在第二方面中，所述控制輸入信號是基于由所述機械輸出所驅(qū)動的致動器的所述位置的位置反饋信號。

在第三方面中，根據(jù)方面1或2所述的運動控制設(shè)備進一步包括離合器，所述離合器配置成可控制地將所述機械輸出與所述無刷DC馬達斷開連接。

在第四方面中，根據(jù)方面1至3中任一方面所述的運動控制設(shè)備進一步包括偏置構(gòu)件，所述偏置構(gòu)件配置成將所述機械輸出朝預(yù)定位置進行偏置。

在第五方面中，根據(jù)方面1至4中任一方面所述的控制器進一步配置成基于提示控制模式確定所述電流電平，在所述提示控制模式中控制所述電流電平以在機械控制輸入處提供仿真機械制動（mechanical detent）、機械折斷、彈簧偏置和軟停止中的一個或多個的觸感反饋。

在第六方面中，根據(jù)方面1至5中任一方面所述的控制器進一步配置成基于修整控制來確定所述電流電平，在所述修整控制中控制所述電流電平以移動所述控制輸入構(gòu)件并致動所述馬達。