触觉手套

领域

本发明涉及向使用者提供触觉反馈的可穿用物品，尤其涉及触觉手套。本发明特别涉及使用形状记忆合金(SMA)线来提供触觉反馈的这种触觉手套。

背景

触觉手套可用于向使用者的手提供触觉或触知(tactile)反馈，例如当与虚拟现实(VR)或增强现实(AR)技术结合使用时。触觉手套可以向使用者的手部提供各种感觉，从给人抓住虚拟物体(例如在视频游戏中)的效果(impression)到模仿这种虚拟物体上的纹理和其他表面结构。然而，现有的触觉手套在提供精确的触觉反馈和跟踪使用者手部移动的能力方面仍然有限。此外，驱动现有触觉手套的机构又大又重，限制了触觉手套在VR应用中的采用。

概述

本发明涉及一种用于向使用者的手部提供触觉反馈的触觉手套。触觉手套包括基础部分和从基础部分延伸的一个或更多个指状部分，其中每个指状部分可相对于基础部分枢转地移动；和一根或更多根线缆，每根线缆包括连接到相应指状部分的远侧端部和朝向基础部分延伸的近侧端部；以及一个或更多个线缆控制组件，其用于限制相应线缆的近侧部分相对于基础部分的移动，从而限制相应指状部分相对于基础部分的移动，其中，所述一个或更多个线缆控制组件中的每一个包括制动机构，其被布置成施加抵抗相应线缆移动的摩擦力的制动机构，该制动机构包括布置成在收缩时调节摩擦力的至少一根SMA线。

由于SMA线的高能量密度，SMA线可在特别紧凑的应用中用作致动器，从而减小线缆控制组件的尺寸。SMA线调整摩擦力，例如使摩擦力在连续范围内或在多个离散(discrete)值之间调整。SMA线可在收缩时减小摩擦力，例如从最大值减小到最小值或减小到零。可替代地，SMA线在收缩时可以增加摩擦力，例如从最小值或零增加到最大值。

在一些实施例中，制动机构包括联接到线缆的近侧部分的可移动部件和布置成摩擦接合可移动部件的制动部件，其中，至少一根SMA线布置成调节制动部件和可移动部件之间的法向力，以便调节摩擦力。

在一些实施例中，可移动部件是卷轴，并且线缆缠绕在卷轴上。卷轴提供了允许线缆移动的空间有效装置，从而实现了更紧凑的线缆控制组件。卷轴可以是包括具有不同直径的多个部分的多直径卷轴，并且不同的线缆可以缠绕在卷轴的具有不同直径的多个部分上。在指状部分包括多个指状部段并且不同线缆在该不同线缆的远侧端部处连接到相应指状部分的不同指状部段的情况下，这可能是特别有益的。因此，连接到指状部段的线缆可以成比例地移动。

在一些实施例中，制动部件包括至少部分地围绕卷轴缠绕在的制动带。可替代地，制动部件可以包括制动片或能够施加摩擦力的任何其他部件。制动部件可以包括用于接合可移动部件的相应摩擦表面的摩擦表面。

在一些实施例中，限定制动带和卷轴之间的接触区的接触角大于90度和/或小于360度。

在一些实施例中，制动机构包括将至少一根SMA线联接到制动部件的弹性元件，其中，至少一根SMA线被布置成使弹性元件变形，从而调节制动部件和可移动部件之间的法向力。弹性元件确保例如经由线缆作用在可移动部件上的大的力被吸收，并且不直接作用在SMA线上。因此可以减少对SMA线的损坏。弹性元件可以是压缩弹簧或拉伸弹簧，或者是挠曲件。

在一些实施例中，制动机构包括力放大机构，其用于将SMA线中的张力变化放大，以产生施加到制动部件的力的更大变化。力放大机构可以是杠杆臂。与不提供放大的情况相比，放大SMA线的力允许获得更大的摩擦力。

在一些实施例中，至少一根SMA线被布置成在收缩时在连续范围内改变摩擦力。这允许提供更有针对性的触觉反馈。可替代地，至少一根SMA线被布置成在收缩时使摩擦力在多个离散值之间改变。这可以降低制动机构控制的复杂性，并且可以提供更即时和切实的触觉反馈。

在一些实施例中，制动机构包括多级闩锁。多级闩锁可包括闩锁部件，并且SMA线被布置成将闩锁部件从解锁位置移动到多个分别的位置中的选定位置，以便向线缆施加多个离散值的摩擦力中的选定值的摩擦力。闩锁部件可以包括释放SMA线，释放SMA线被布置成在收缩时将闩锁部件从多个分别的位置释放到解锁位置。

在一些实施例中，制动机构被布置成在停止给至少一根SMA线通电时保持恒定的摩擦力。这降低了制动机构的能量消耗。使用闩锁可以保持恒定的摩擦力。可替代地，在一些实施例中，制动机构包括保持机构，其用于在停止给至少一根SMA线通电时，将作用在制动部件上的SMA线的端部保持在适当位置。保持机构可以包括弹性保持元件，该弹性保持元件被布置成偏压保持机构以阻止制动部件的移动。保持机构可以包括保持SMA线，该保持SMA线被布置成在收缩时释放保持机构，以便允许制动部件移动。

附图简述

现在将参考附图仅以示例的方式描述本发明的某些实施例，在附图中：

图1是触觉手套的示意图概览；

图2A和图2B是触觉手套结构的示例的示意图；

图3A和图3B示出了在触觉手套中实现多线缆控制的多直径卷轴；

图4是根据本发明实施例的制动机构的示意图；

图5A和图5B是根据本发明实施例的另一制动机构的示意图；

图6是根据本发明实施例的闩锁的示意图；

图7是根据本发明实施例的制动机构的示意图；

图8A至图8C是根据本发明实施例的另一制动机构的示意图；和

图9A和图9B是根据本发明实施例的另一制动机构的示意图；和

详细描述

触觉手套概述

图1示意性地描绘了根据本发明的触觉手套1。触觉手套1被配置成穿戴在使用者的手部上。触觉手套1包括基础部分10和一个或更多个指状部分20。指状部分20可相对于基础部分10枢转地移动。每个指状部分20可以包括多个指状部段22，多个指状部段22可相对于彼此和相对于基础部分10枢转地移动。基础部分10和一个或更多个指状部分20构成触觉手套1的结构或外骨架。基础部分10在此用作参考框架，相对于该参考框架描述触觉手套1的其他构件(component)的移动(除非另有说明)，但是应当理解，基础部分10通常本身可以是可移动的，并且可以包括或由相对于彼此可移动的部件组成。下面描述基础部分10和一个或更多个指状部分20的细节和实施例。

触觉手套1还包括一根或更多根线缆30，一根或更多根线缆30在一个端部(这里称为“远侧端部”)联接到相应的指状部分20。如下面更详细描述的，每个指状部分20可以提供多根线缆30。线缆30可以是能够承载张力的任何长形元件。线缆30可能会因在横向于线缆30所承载的张力的方向上作用的力而变形。

线缆30，特别是线缆30的移动，由线缆控制组件100控制。线缆控制组件100可以被动地(passively)控制线缆30，即线缆控制组件100可以选择性地限制(即，通过摩擦力或偏压力抵抗，或者甚至阻止)线缆30的移动。线缆控制组件100不需要主动移动线缆30。然而，在一些实施例中，线缆控制组件100可以主动地拉动线缆30，以便相对于基础部分10移动指状部分20。

线缆控制组件100可以设置在基础部分10上，如示意性示出的。然而，通常，线缆控制组件100也可以设置在指状部分20上，或者分布在基础部分10和指状部分20之间。未联接到指状部分20的线缆30的端部(这里称为“近侧端部”或“近侧部分”)可以联接到线缆控制组件100。线缆控制组件100可以通过限制线缆30的移动，即抵抗或甚至阻止线缆30的移动来向使用者提供触觉反馈。下面描述线缆控制组件100的细节和实施例。

线缆控制组件100可以包括至少一个限制机构120，例如锁定机构120a、制动机构120b和/或弹簧机构120c的形式。线缆控制组件100可以选择性地接合限制机构120。因此，限制机构120可以选择性地限制线缆30相对于基础部分10的移动。这选择性地锁定、制动或以其他方式抵抗(例如施加力反向于)指状部分20相对于基础部分10的移动，从而向使用者提供触觉反馈。

可选地，线缆控制组件100包括至少一个收缩机构110。收缩机构110可以收缩线缆30，例如在指状部分20未弯曲时。收缩机构110可以提供用于收缩线缆30的连续或永久偏压力。收缩机构110可以实施为弹性元件，诸如提供偏压力的弹簧(例如压缩或拉伸弹簧，或扭转弹簧)。在一些实施例中，没有提供专用的收缩机构110。

可选地，线缆控制组件100可以包括多个线缆关联件170，从而实现多根线缆控制。因此，可以为线缆控制组件100提供一些同时控制多根线缆30的设置。因此，收缩机构110和/或限制机构120中的每一个或至少一个可以同时作用于多根线缆30，使得单个收缩机构110和/或限制机构120可以作用于多根线缆30。这可以使线缆控制组件100更加紧凑和更简单。可替代地，线缆控制组件100可以独立地控制每根线缆30。因此，每个收缩机构110和/或限制机构120可以仅作用于单根线缆30，从而为每根线缆30提供专用的收缩机构110和/或限制机构120。这可以提供更精确的线缆控制，并因此改进触觉反馈。

可选地，线缆控制组件100包括位置传感装置(position sensing arrangement)190。位置传感装置190可以确定指状部分20相对于基础部分10的位置。位置传感装置190可以例如确定线缆30相对于基础部分20的位置。处理器(未示出)或其他控制电路可以接收位置数据，并至少部分地基于位置数据来确定是否提供触觉反馈。

可选地，触觉手套1包括一个或更多个触觉致动器200，用于向使用者提供局部触觉反馈。一个或更多个触觉致动器200可以设置在指状部分20上(例如靠近使用者的指尖)，以选择性地向使用者手部的具体部分(例如向使用者的指尖)提供局部触觉感觉。

下面描述触觉手套1的细节。应当理解，基础部分10和/或指状部分20的结构的任何实施例可以与下述线缆控制组件100的任何实施例相结合。此外，尽管下面结合触觉手套1描述了线缆控制组件100的部件，但是应当理解，这些部件可以在除触觉手套之外的装置中找到应用，并且可以以其自身的权利形成本发明的实施例。具体地，限制机构120的各个方面，包括锁定机构120a、制动机构120b和弹簧机构120c，以及下面描述的闩锁机构，不需要联接到线缆30和/或触觉手套1，并且因此可以形成与这里描述的触觉手套1分开的发明。

触觉手套1的结构

图2A和图2B示意性地示出了触觉手套1的结构示例，该触觉手套1包括基础部分10和指状部分20。为了简单说明，仅示出了单个指状部分20，但是应当理解，可以提供多于一个指状部分20(例如，五个指状部分)。所描绘的指状部分20包括多个指状部段22，尽管通常可以提供单个指状部段22。图2B还示出了布置在基础部分10上的线缆控制组件100。

在使用中，基础部分10被布置成至少部分地布置成邻近使用者的手部。尽管未示出，但是基础部分10可以延伸到使用者手部的手腕上，从而为触觉手套1的其他构件提供额外的空间。在其最简单的形式中，基础部分10可以包括设置在使用者手部的后部的板。基础部分10可以相对于使用者的手部固定，例如使用合适的带。基础部分10也可以穿戴在使用者的手部上，以便部分或全部包围使用者的手掌。

一个或更多个(例如四个或五个)指状部分20可以依赖于基础部分10。指状部分20包括靠近基础部分10布置的近侧端部和远离基础部分10布置的远侧端部。每个指状部分20将布置在使用者的手指上或邻近使用者的手指(其中拇指被认为是手指之一)布置。每个指状部分20可以相对于基础部分10枢转地布置，即每个指状部分20的远侧端部可以相对于基础部分10枢转。指状部分20可以相对于基础部分10至少在基本上垂直于使用者手掌的方向上枢转或弯曲，以便允许使用者手指弯曲。指状部分20还可以相对于基础部分10横向移动，即在基本上平行于使用者手掌的平面中，以便允许使用者手指的横向移动。这避免了限制使用者手指的自然移动，使得触觉手套1穿戴起来更舒适，并且向使用者提供更自然的感觉。

触觉手套1可以包括五个指状部分20，使用者手部的每个手指有一个指状部分20。在一些实施例中，触觉手套1可以包括少于五个指状部分20，例如四个指状部分20(用于围绕使用者的除了拇指之外的手指)或更少的指状部分20。在一些实施例中，指状部分20可以被设置成穿戴在多个手指上。例如，单个指状部分20可以一起穿戴在使用者手部的小指和无名指上，使得小指和无名指一起移动。

在优选实施例中，每个指状部分20包括一个或更多个部段22，例如多个部段22机械地串联连接以形成联动链。部段22可以相对于彼此和相对于基础部分10枢转地移动，从而在保持与使用者手指相邻的同时允许使用者手指弯曲和/或卷曲。一个或更多个支承件23可以设置在相邻的指状部段22之间以及基础部分10和指状部分20之间，以便允许指状部段22相对于彼此和相对于基础部分10的相对移动。

触觉手套1包括一根或更多根线缆30。例如，触觉手套1可以包括每个指状部分20的一根线缆30。这允许独立地控制每个指状部分20。

在一些实施例中，触觉手套1包括每个指状部分20的多于一根的线缆30，例如使用者手指的每个指骨的一根线缆30。因此，触觉手套1可以包括对应于使用者的拇指的每个指状部分20的两根线缆30，以及对应于使用者的另一个手指的每个指状部分20的三根线缆30。例如，图2B描绘了附接到对应于使用者手部的不同指骨的指状部段20的三根线缆30。这可以实现由触觉手套1允许的对使用者手指的形状的更精确控制，以提供触觉反馈。触觉手套1通常可以包括每个指状部分20的任意数量的线缆30。

图2A示出了具有三个指状部段22的指状部分20，每个使用者手指的指骨一个指状部段22。图2B示出了具有附加指状部段22的替代指状部分20，允许指状部分符合使用者的不同手指尺寸。通常，任意数量的指状部段22可以形成指状部分20的部件。指状部分20可以由例如以主干状布置设置的多个(例如多于10个)指状部段22形成。指状部段22不需要全部围绕使用者的手指，但是一些指状部段22可以仅设置在使用者手指的背面。每个指状部分20的线缆30的数量可以是三个、两个或一个，而与指状部段22的数量无关。

用于提供触觉反馈的线缆控制组件100

如上所述，控制(特别是限制)线缆30(特别是线缆30的近侧部分)的移动可用于向使用者的手部提供触觉反馈。下面描述的图示意性地描绘了线缆控制组件100的各个方面。线缆控制组件100可以包括或包含用于收缩线缆30的收缩机构110、用于将线缆30的近侧部分锁定到位的锁定机构120a、用于制动线缆30a的近侧部分的移动的制动机构120b和用于选择性地将弹簧力施加到线缆30的近侧部分的弹簧机构120c中的一个或更多个。线缆控制组件100的相应部分可以单独提供给每根线缆30，或者多根线缆30(例如，联接到指状部分20的所有线缆)可以由线缆控制组件100的单个部件控制，例如通过使用多根线缆关联件170使多根线缆相关联。下面描述实现这些功能中的一个或更多个的线缆控制组件100的部件的示例。

根据本发明，线缆控制组件100包括实施为制动机构120b的限制机构120。线缆控制组件100可以可选地包括其他限制机构120，例如实施为锁定机构120a或弹簧机构120c。

制动机构120b被布置成施加抵抗线缆30移动的摩擦力。制动机构120b包括用于调节摩擦力的至少一根SMA线。

多根线缆关联件170

如上所述，在一些实施例中，触觉手套1可以包括每个指状部分20的多于一根线缆30，例如使用者手部的每个指骨一根线缆30。因此，与为每个指状部分20提供单根线缆30相比，指状部分20的形状可以被更精确地控制，从而能够改进触觉反馈。

通常，每个指状部分20的多根线缆30中的每根线缆30可以在同一线缆控制组件100内或由不同的线缆控制组件100独立控制。

联接到指状部分20的多根线缆30可以按比例移动。例如，参考图2B，联接到指状部分20的第一指状部段22的第一线缆30可以移动第一量，并且联接到指状部分20的第二指状部段22的第二线缆30可以移动与第一量成比例的第二量。当提供三根线缆时，联接到指状部分20的第三指状部段22的第三线缆30可以移动与第一量成比例的第三量。可以允许联接到相对远侧指状部段22的线缆30比联接到相对近侧指状部段22(相对于基础部分10)的线缆30移动更大的量。这允许使用者的手指自然卷曲。

多根线缆30可以彼此关联以实现这种比例移动。这允许同时控制每个指状部分20的多根线缆30。因此简化了控制，因为单个线缆控制组件100可以用于控制多根线缆30。

图3A和图3B示意性地示出了用于将多根线缆30关联在一起的多根线缆关联件170的一个实施例的平面图和侧视图。在图3A和图3B中，多根线缆关联件是卷轴175(特别是多直径卷轴175)的形式。多直径卷轴175例如是包括多直径部分175A至175C的可旋转卷筒(drum)或圆柱。线缆30缠绕在卷轴175上。

多直径卷轴175包括具有不同直径的部分175A至175C。每个部分175A至175C可以是圆柱或者被认为是其本身的卷轴。不同的线缆30缠绕在卷轴的具有不同直径的部分上。不同的线缆30可以是联接到同一指状部分20的不同指状部段22的线缆，因此可以相对于彼此成比例地移动。例如，联接到指状部分20的相对远侧指状部段22(相对于多直径卷轴)的线缆30可以缠绕在卷轴的相对较大直径部分175C上。联接到指状部分20(相对于多直径卷轴)的相对近侧指状部段22的线缆30可以缠绕在卷轴的相对较小直径部分175A上。这允许联接到指状部分20的不同指状部段22的线缆30成比例地移动，使得指状部分允许使用者手指的自然卷曲运动，同时与每根线缆30被独立控制的情况相比简化了控制。

因此，卷轴175的多个部分具有不同的直径，并允许不同线缆30相对于基础部分10的不同移动。例如，在手指部分弯曲时，近侧指骨可以比中间指骨弯曲得更少，中间指骨弯曲又比远侧指骨弯曲得更少。因此，与连接到中间指骨的线缆和连接到近侧指骨的线缆相比，连接到远侧指骨的线缆30可以相对于基础部分10移动得更多。多线缆关联件可将传动装置应用于线缆30相对于基础部分10的移动。

提供缠绕线缆30的卷轴的另一个优点是能够在相对紧凑的空间内进行相对大的线缆移动。多余的线缆长度段整齐地缠绕在卷轴上。通常，可以提供单直径卷轴来实现这些优点，而无需实施多线缆控制170。

可移动部件102

制动机构120b包括联接到线缆30的近侧部分的可移动部件102。制动机构120b还包括制动部件124，该制动部件124被布置成摩擦接合可移动部件102。布置至少一根SMA线以调节制动部件124和可移动部件102之间的法向力，从而调节摩擦力。

可移动部件102可以实施为永久联接到线缆30的近侧部分的任何部件。可移动部件102可以是随线缆30移动的任何部件。在一些实施例中，可移动部件102与线缆30一体形成，或者实施为线缆30本身的近侧部分。因此，摩擦力可以直接作用在线缆30上。

图3A和图3B示出了可移动部件102或可移动部件102的部分的进一步示例。如图3A所示，卷轴175可以形成可移动部件102。因此，制动部件124可以摩擦接合卷轴，以便施加抵抗线缆30移动的摩擦力。可选地，其他部件可以联接到卷轴以形成可移动部件102。例如，另一线缆102’可以联接到卷轴175，例如卷轴175具有不同直径的另一部分。制动机构120b可以将摩擦力施加到另一线缆102’或联接到另一线缆102的另一部件。可替代地，支架102”可以例如通过接合形成卷轴175部件的齿轮的齿而联接到卷轴175。制动机构120b可以将摩擦力施加到支架102”或联接到支架102”的另一部件。

通常，可移动部件102可以是随线缆30可移动的任何部件。可移动部件102可以是可旋转移动的(如卷轴175)或可平移移动的(如支架102”)。通常，不需要提供图3的卷轴175。

收缩机构110

线缆控制机构100可以包括用于在指状部分伸直时收缩线缆的收缩机构110。收缩机构110可以实施为永久联接到可移动部件102并能够收缩线缆30的任何弹性元件。优选地，弹性元件能够在线缆30的整个移动范围内收缩线缆30。

收缩机构可以实施为扭簧，例如用于向卷轴175施加扭矩以收缩线缆30。收缩机构可替代地实施为拉伸或压缩弹簧，例如联接到以支架102”或联接线缆102’形式的可移动部件。

制动片

图4示意性地描绘了制动机构120b的实施例。制动机构120b包括在图3中描绘的卷轴175形式的可移动部件102。制动机构120b包括制动片形式的制动部件124。图4的制动机构130b还包括杠杆臂140形式的力放大机构140、联接到制动部件124的弹簧形式的弹性元件126和保持机构150。静止的(不可移动的)制动片124’也设置在卷轴的与制动片124相对的一侧，以平衡作用在卷轴上的总法向力。

SMA线130被布置成调节制动部件124和可移动部件120之间的法向力，从而调节摩擦力。特别地，在图4中，SMA线130的收缩使杠杆臂140绕枢轴点142枢转。结果，弹簧126伸展，并且制动部件124和可移动部件102之间的法向力减小。因此，SMA线130在收缩时被布置成减小摩擦力。在停止SMA线130的通电时，SMA线130可以例如由于偏压弹簧132而伸展(例如，假设分离的保持机构150脱离)。这可能会增加摩擦力。

图4的杠杆臂140只是力放大机构140的一个示例。力放大机构140将SMA线130中的张力变化放大，以产生施加到制动部件124的力的更大变化。在一些实施例中，力放大机构140将SMA线130中的张力放大，以产生施加到制动部件124的更大的力。参照图4，例如，这可以允许SMA线130作用在更硬的弹性元件140上，从而增加可以施加在制动部件124和可移动部件102之间的法向力。可以通过适当地移动枢轴点142来改变放大量。

因此，力放大140允许提供更大的摩擦力，这可能特别希望承受由使用者的手部施加到触觉手套上的力。然而，通常不需要提供力放大机构140。SMA线130中的张力可以等于制动部件124和可移动部件102之间的法向力。

弹性元件126将SMA线130联接到制动部件124。SMA线130被布置成使弹性元件变形，从而调节制动部件124和可移动部件102之间的法向力。在图4中，弹性元件是压缩弹簧，即在操作中被偏压以处于压缩状态的弹簧。然而，通常，弹性元件可以是拉伸弹簧(如图5所示)、挠曲件(未示出)或任何其他能够通过变形施加偏压力的弹性元件。

弹性元件126可以降低由于作用在移动部件102上的大外部载荷(例如通过使用者的手部的线缆)而损坏SMA线的风险。弹性元件124的弹性允许吸收如此大的外力，而不是直接作用在SMA线130上。然而，通常不需要提供弹性元件126。例如，SMA线130可以直接或至少刚性地联接到可移动部件124。

图4的制动机构120b被布置成在至少一根SMA线130停止通电时保持恒定的摩擦力。在图4中，这是通过提供保持机构150来实现的。保持机构150在SMA线130停止通电时将制动部件124和/或作用在制动部件124上的SMA线的端部和/或弹性元件126的两端保持在适当位置。

特别地，保持机构150包括弹性保持元件154，这里是压缩弹簧的形式，弹性保持元件154布置成偏压保持机构150以抵抗制动部件124的移动。保持机构150将作用在制动部件130上的SMA线130的端部保持在适当的位置。保持机构150还包括保持SMA线152，该保持SMA线152被布置成在收缩时释放保持机构150，以便允许制动部件124的移动或作用在制动部件130上的SMA线130的端部的移动。

制动带

图5A和图5B示出了制动机构120b的另一个实施例。制动机构120b包括参照图3描述的卷轴175形式的可移动部件102。图5A的制动机构120b还包括已经参照图4描述的弹性元件126、杠杆臂140和保持机构150。纯粹出于简洁的原因，下面仅描述与图4的实施例的差异。

在图5中，制动部件124实施为制动带代替制动片。制动带可以是长形的且扁平的元件。制动带可以沿其长度承载张力，并且在与其长度正交的方向上是柔性的。制动带至少部分地缠绕在可移动部件102上。制动带124和可移动部件102之间的接触面积可以大于图4的制动片124所能实现的接触面积。因此，例如，图5的实施例可以承受作用在可移动部件102上的较大外力。

在实施例中，限定制动带124和可移动部件102(以卷轴175的形式)之间的接触区的接触角α大于90度和/或小于360度。将制动带124绕在卷轴上不到一整圈的旋转降低了制动机构的高度。优选地，接触角α大于180度，可选地大于210度。这降低了作用在可移动部件102上的合计的力，因为制动带的相对部分在可移动部件102上的力可以抵消。

在图5中，弹性元件126是拉伸弹簧(与压缩弹簧相反)。SMA线130的收缩增加了拉伸弹簧中的张力，从而增加了摩擦力。

闩锁

在上述实施例中，SMA线130直接用于改变摩擦力。SMA线130中张力的任何变化都会导致摩擦力的变化。可以可选地提供专用保持机构150来保持摩擦力，而无需连续地为SMA线130供电。SMA线130在连续范围内改变摩擦力。

作为替代，可以使用闩锁200来改变摩擦力。闩锁200可能仅在摩擦力的调节期间需要供电。闩锁可能不需要动力来保持摩擦力。可能不需要单独的保持机构150。

图6示意性地描绘了闩锁200，特别是多级闩锁200。多级闩锁可由制动机构120b构成。

例如，闩锁200可以代替图4和图5中的SMA线130。闩锁可以选择性地通过SMA线228a接合。因此，SMA线228a可以被布置成在收缩时接合闩锁200，以便将摩擦力从第一值变化到第二值。释放SMA线228b可以被布置成在收缩时脱离闩锁200，以便将摩擦力从第二值返回到第一值。因此，SMA线228a、228b在收缩时被布置成使摩擦力在多个离散值之间改变。当SMA线228a、228b停止通电时，闩锁被配置成保持接合或脱离，从而即使当SMA线228a、228b没有通电时，也保持恒定的摩擦力。

图6所示的闩锁200是多级闩锁。因此，SMA线228a被布置成将闩锁部件220从解锁位置移动到多个分别的位置中的选定位置，以便施加多个离散值的摩擦力中的选定值的摩擦力。释放SMA线228b可以被布置成在收缩时将闩锁部件220从多个分别的位置释放到解锁位置。

特别地，闩锁200包括支撑结构230。例如，支撑结构230可以相对于基础部分10固定。支撑结构230包括通过第一台阶211分隔的第一表面和第二表面以及通过第二台阶211’与第二表面分隔的第三表面。

闩锁部件220沿着第一表面、第二表面和/或第三表面可滑动地布置在接合第一表面的解锁位置、接合台阶211和第二表面的第一闭锁位置以及接合第二台阶211’和第三表面的第二闭锁位置之间。SMA线228a在初始收缩时被布置成在弹性元件223的偏压下将闩锁部件220沿着第一表面移动到第一闭锁位置。SMA线228a在进一步收缩时被布置成在弹性元件223的偏压下将闩锁部件220沿着第二表面移动到第二闭锁位置。

释放SMA线228b在初始收缩时被布置成在弹性元件223的偏压下将闩锁部件220从第二台阶211’上的第二闭锁位置移动到第一闭锁位置，并且在进一步收缩时，在弹性元件223的偏压下将闩锁部件220从第一台阶211上的第一闭锁位置移动到解锁位置。

尽管已经描述了多级闩锁，但是通常，闩锁可以是双稳定闩锁，其中闩锁部件仅在闭锁位置和一个解锁位置之间可移动。可替代地，可以提供多于两个的步骤，以允许施加进一步的离散值的摩擦力。

此外，尽管在图6的闩锁中提供了释放SMA线228b，但是通常可以实施任何其他释放机构。例如，单根SMA线228a可用于使用可伸缩机构(诸如可伸缩笔(retractable pen)中使用的那种机构)来接合和脱离闩锁。

图7示意性地描绘了制动机构120b的另一实施例。例如，摩擦力可以使用上述闩锁机构200来改变。

图7示出了可在一个或更多个闭锁位置和解锁位置之间移动的闩锁部件220。闩锁部件220经由弹性元件126(诸如弹簧)联接到制动部件124。弹性元件126的存在允许一定的弹性，以防止由于经由线缆30作用在可移动部件102上的较大外力而损坏SMA线130和闩锁200。当闩锁部件220处于闭锁位置(未示出)时，与闩锁部件220处于解锁位置的情况相比，可移动部件102和制动部件之间的摩擦力可以增加或减少。

卷筒式制动器

图8A至图8C示意性地描绘了线缆控制组件100的其他实施例。线缆控制组件100包括与收缩机构机械串联连接的限制机构120(制动机构120b的形式)。在图8A和图8B中，收缩机构实施为简单的弹簧，该弹簧提供用于收缩线缆30的偏压力。

在图8A中，提供了固定部件310，线缆30围绕固定部件310缠绕。固定部件310是固定卷筒的形式。当SMA线130被通电时，允许线缆30在固定部件310上滑动，从而允许线缆30移动。当SMA线130不通电时，线缆30被限制在固定部件310上滑动。图8A的机构的优点是，即使相对较低的力作用在SMA线130上，线缆30中的相对较大的张力也可以通过线缆30和固定卷筒之间的摩擦力来保持。

在图8B中，线缆30所围绕缠绕的卷筒310不是固定的，而是可旋转地安装的。因此，卷筒310也可以被认为是线缆30联接到其上的可移动部件102，因为卷筒310的限制移动可以约束线缆30的移动。线缆30可以不在可移动部件102上滑动，而是相对于可移动部件102有效地固定。制动机构120b可以制动可移动部件102的旋转，从而限制线缆30的移动。特别地，制动机构120b包括围绕可移动部件102缠绕的制动线缆形式或制动带形式的制动部件124，该制动部件124与至少一根SMA线130机械串联连接。SMA线130的收缩增加了制动线缆124中的张力，使得制动线缆124与可移动部件102接合(相对紧密地)，从而停止其旋转。

图8C描绘了图8B中实施例的进一步发展，特别是其制动机构120b。在图8C中，制动线缆不直接与SMA线130机械串联连接，而是在制动线缆124和SMA线之间连接弹性元件126。将SMA线收缩到图7C的左侧增加了弹性元件126的偏压力，从而制动可移动部件102的旋转。将SMA线130收缩到图8C的右侧减少了弹性元件126的偏压力，从而释放制动器并允许可移动部件102旋转。与图8B的实施例相比，可以更好地保护SMA线130免受线缆30中的张力，因此降低了由于线缆30中的高拉伸载荷而损坏SMA线的风险。

线缆夹式制动器

图9A和图9B示意性地描绘了制动机构120b的替代实施例。在所描述的实施例中，可移动部件102是线缆30的一部分，并且布置在线缆30的近侧端部。SMA线130直接连接在制动部件124和基础部分10之间。制动部件124被偏压元件(未示出)偏压成与可移动部件102接合(即，与线缆30接合)。如图9A所示，SMA线130的致动可以使制动部件124脱离与可移动部件102的接合，并允许线缆30自由移动。停止SMA线130的致动(即，允许SMA线扩展)将使制动部件124与可移动部件102接合。可移动部件102(线缆30)被夹紧在制动部件124和基础部分10之间，因此限制甚至阻止线缆30相对于基础部分的移动。

结尾段落

术语“形状记忆合金(SMA)线”可以指包含SMA的任何元件。SMA线可以具有适合于本文所描述的目的的任何形状。SMA线可以是长形的，并且可以具有圆形的横截面或任何其他形状的横截面。横截面可以沿SMA线的长度变化。还可能的是，SMA线的长度(无论如何定义)可以与SMA线的其它尺寸中的一个或更多个相似。SMA线可以是易弯的，或者换句话说，可以是柔性的。在一些示例中，当在两个元件之间以直线连接时，SMA线只能施加迫使两个元件在一起的张力。在其他示例中，SMA线可以围绕元件弯曲，并且当SMA线在张紧状态下趋于变直时，SMA线可以向元件施加力。SMA线可以是梁状的或刚性的，并且能够对元件施加不同的力(例如非张力)。SMA线可以包括或可以不包括不是SMA的材料和/或成分。例如，SMA线可以包括SMA的芯和非SMA材料的涂层。除非上下文另有要求，否则术语“SMA线”可以指充当单个致动元件的SMA线的任何配置，例如，该单个致动元件可以被单独地控制以产生作用于元件的力。例如，SMA线可以包括机械地并行和/或串行布置的SMA线的两个或更多个部分。在一些布置中，SMA线可以是较大的一段SMA线的一部分。这种较大的一段SMA线可以包括可单独控制的两个或更多个部件，从而形成两根或更多根SMA线。

尽管上述实施例已经描述了使用SMA线的致动器组件，但本领域技术人员应理解，所描述的支承机构和挠曲件的特征可以容易地与其他形式的致动器构件一起使用。例如，每个致动器构件可以是音圈马达(VCM)致动器，但也可以是其他类型的致动器，例如压电致动器、径向马达或其他马达。