[发明专利]超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置及其使用方法，超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置，包括力感模拟系统、力感控制系统、力感产生系统、弹性力模拟系统和供电系统。本发明控制过程中没有参数的突变，超磁致伸缩棒长度不会突变，从本质上提升了装置的响应速度，便于控制的实施，实现了反馈力矩连续并可控的效果。

技术领域

本发明属于汽车电控及智能化领域，涉及一种超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置及其使用方法。

背景技术

传统车辆道路试验具有成本高、时间长、场地条件有限以及极限工况易发生事故等缺点，采用汽车驾驶模拟系统替代传统车辆道路试验是目前的主流趋势。成熟的驾驶模拟系统能较为真实地反映出车辆运动状态、道路条件、周围环境以及各种体感、力感，极大地降低了车辆道路试验资金成本、时间成本和人力成本。其中准确的方向盘力感反馈是必不可少的，其很大程度上决定了驾驶员能否按照给定的路线或者驾驶意图做出相应的操作，对驾驶员的操作决策至关重要。传统的力感反馈装置主要由力矩电机配合减速机构组成，但它存在控制不平顺、延迟和抖动大、机械连接装置复杂以及容易出现电机卡死等缺点，因此本专利提出了一种超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置，主要区别在于不需要用电机来提供力感反馈，转而由卷簧总成来模拟弹性力，用超磁致伸缩棒来提供阻力，共同作用提供所需力感。力感的大小控制由励磁线圈控制超磁致伸缩棒的伸缩来完成，消除了传统力矩电机直连方案的延迟和抖动，既能保证力矩准确反馈，又能克服力矩电机的一系列不足。

超磁致伸缩材料(Giant Magnetostrictive Materials，简称GMM)，即具有极大的磁致伸缩系数的磁致伸缩材料，在常温下由于磁化状态的改变，其长度和体积会发生较大变化。GMM棒在无机械约束时发生磁致伸缩正效应，以位移形式输出，在有机械约束时，以位移和力的形式输出。利用的磁致伸缩正效应可制作驱动装置，实现磁能向机械能的转换，并且这种特性受外界其他因素(如温度)影响很小。超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应，为它在工程实际中提供了广泛的应用前景，已应用于诸多领域的磁致伸缩力传感器、生物机械传感器以及电能收集器等。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供一种超磁致伸缩材料制得的力感反馈装置及其使用方法，解决了现有技术中存在的控制不平顺、延迟和抖动大、机械连接装置复杂以及容易出现电机卡死的问题。