CN107429521B - 利用磁致动的认证与解锁系统 - Google Patents

Abstract

提供了特别适用于集成到枪支中的磁致动式认证与解锁系统，而且也可以集成到需要操作者握持手柄、把手或棒状控制器的任何装置中。该系统包括安装在装置中的锁定机构和优选集成到诸如手套之类的可穿戴齿轮中的解锁机构。该系统利用锁定机构和解锁机构中的磁体，使得当佩戴用正确的磁性“密钥”编码的解锁机构的用户握持具有锁定机构的装置时，该锁定机构解锁该装置。

Description

利用磁致动的认证与解锁系统

相关申请交叉引用

本申请要求于2014年12月30日提交的美国临时申请No.62/ 098098的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及认证与解锁装置，更具体地说，涉及一种磁致动式认证与解锁系统。

背景技术

授权枪支操作者的快速可靠认证是当前智能枪支技术尚未得到充分解决的问题。体积庞大的电池、精密的电子元件以及时常不充分的处理能力，极大地降低了智能枪支技术在军事应用、执法和个人自卫方面的使用价值。

发明内容

本发明的目的是至少解决上述问题和/或缺点，并且至少提供下文所述的优点。

因此，本发明的目的是提供一种认证与解锁系统。

本发明的另一个目的是提供一种磁致动式认证与解锁系统。

本发明的另一个目的是提供一种认证与解锁系统，其可以并入由用户握持的装置中。

本发明的另一个目的是提供一种可以并入枪支中的认证与解锁系统。

本发明的另一个目的是提供一种适合于由用户佩戴的解锁机构。

本发明的另一个目的是提供一种认证与解锁系统，其利用由磁体在锁定机构中的位置和极化所限定的磁性密钥。

本发明的另一个目的是提供一种磁致动式锁定机构，当磁解锁机构进入解锁范围内时，该锁定机构解锁装置。

本发明的另一个目的是提供一种包含磁解锁机构的手套。

本发明的另一个目的是提供一种磁致动式锁定机构，当由佩戴包含磁性密钥的手套的用户握持一装置时，该锁定机构解锁该装置。

本发明的另外的优点、目的和特征将在下面的描述中部分阐述，并且部分地将在本领域普通技术人员审查以下内容之后变得显而易见，或者可以从本发明的实践中获悉。本发明的目的和优点可以如在所附权利要求书中特别指出那样地实现和获得。

附图说明

将参考以下附图详细描述本发明，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，其中：

图1A和1B是根据本发明的一个实施例的磁致动式认证与解锁系统100的横截面示意图；

图1C是根据本发明的一个实施例的在系统中使用的具有可移除磁体的板的俯视图；

图1D和1E分别是示出了根据本发明的一个实施例的板140如何安装在引导件150上的透视图和侧视图；

图2A和2B是根据本发明的另一个实施例的磁致动式认证与解锁系统100的横截面示意图；

图2C-2G是根据本发明另外的实施例的使用永久锁定机构的磁致动式认证与解锁系统100的截面示意图；

图2H是根据本发明的另一个实施例的使用放松手柄机构的磁致动式认证与解锁系统100的横截面示意图；

图2I是根据本发明的另一个实施例的利用延迟锁定机构的磁致动式认证与解锁系统100的横截面示意图；

图3是根据本发明的一个实施例的可以用作柔顺构件的机械弹簧的透视图；

图4是根据本发明的一个实施例的可以用于解锁机构的可穿戴部件的透视图；

图5A是根据本发明的一个实施例的包括本发明的锁定机构的枪支的示意图；

图5B和5C是根据本发明的一个实施例的握持包括本发明的锁定机构的枪支的用户的透视图；

图6是根据本发明的一个实施例的展现旋转对准的磁体的不同可能形状和构造的示例的示意图；

图7A-7C是示出根据本发明的另外的实施例的利用图6的磁盘 800的机构如何操作的示意图；

图8是示出根据本发明的一个实施例的用三对磁盘实现的机构的示意图；和

图9是图示根据本发明的一个实施例的图7A和图8中所示的销 810和其它部件可以如何被安装到板900的示例的示意图。

具体实施方式

本领域技术人员将理解，除了具体描述的那些之外，本文描述的本发明可以允许变型和修改。本发明包括所有这些变型和修改。

本文引用的每个文档、参考文献、专利申请或专利通过引用明确地以其整体并入本文中，这意味着读者应该将其作为本文本的一部分来阅读和考虑。本文不再重复所引用的所述文档、参考文献、专利申请或专利仅仅是出于简明的原因。

本文提及的任何产品的任何制造商的说明、描述、产品规格和产品表格或通过引用并入本文的任何文档，均通过引用并入本文，并可以用于本发明的实践中。

本发明不限于本文所描述的具体实施例的范围，这些实施例旨在作为示例性实施例。功能上相同的产品和方法显然包含在本文描述的本发明的范围内。

本文中使用的所选术语的定义可以在本文中至始至终地提供和使用。除非另有定义，本文使用的所有其他科学和技术术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。

本发明通过使用不需要电子部件或电源的磁认证与解锁机构来解决当前认证与解锁装置中的这些缺点。所描述的机构不限于枪支，并且可以用于需要在没有电子部件的情况下快速可靠的操作者认证的任何应用中。

本发明涉及利用磁锁定和解锁机构的磁力认证与解锁系统。本发明特别适用于集成到枪支中，其中它被用于接合和解除枪支的内部保险。因此，为了说明的目的，本发明将主要在枪支的背景下描述。然而，应当理解，本发明可以并入需要操作者握持手柄、把手或棒状控制器的任何装置中。

图1A和1B是根据本发明的一个实施例的磁致动式认证与解锁系统100的横截面示意图。如将在下面更详细地解释那样，图1A示出了处于默认锁定配置下的系统100，而图1B示出了处于解锁配置的系统100。

系统100包括锁定机构110和解锁机构120。锁定机构优选包括容纳锁定机构110的部件的壳体130。这些部件优选包括：安装在导轨150上的板140，其保持一个或多个可移除磁体160a-160c；以及一个或多个柔顺构件170，其将板140保持在没有外力的默认锁定位置。具有可移除磁体160a-160c的板140的顶视图如图1C所示。将其功能将在下面更详细地描述的集成元件220附接到板140。

壳体130优选由耐冲击、苛性液体和极端温度的材料(诸如聚合物2)制成。壳体130的优选尺寸为宽度介于15mm至20mm，高度高达10mm，而长度介于50mm至70mm之间。板140优选由与聚合物粘合剂混合的钕磁性材料制成。板140的优选尺寸为宽度介于10mm 至15mm之间，高度介于1mm至3mm之间，而长度介于45mm至 65mm之间。磁体160a-160c的优选尺寸为直径介于10mm至12mm 之间，高度介于1mm-3mm之间。磁体160a-160c优选以插入件模制到板140中。

解锁机构120优选包括可穿戴部件180，其包含一个或多个磁化区域190a-190c。磁化区域190a-190c可以通过磁化在适当位置处构成可穿戴部件的材料，或者通过定位在形成于可穿戴部件180中的插入件中的可移除磁体200a-200c来实现。可穿戴部件180最好为手套，但也可以是可以被磁化或者可以可移除地在其上附接或插入磁体 200a-200c的任何类型的可穿戴齿轮。

磁体160a-160c和200a-200c用字母“N”和“S”标记以表示磁体的北极(N)和南极(S)的位置。在图1A和图1B的实施例中，对于安装在板140上的每个磁体160a-160c，在可穿戴部件180上存在对应的磁性区域190a-190c或磁体200a-200c。在可穿戴部件180上的磁体200a-200c或磁性区域190a-190c的位置在这里被称为“接口点” 210a-210c。磁体160a-160c的位置使得当佩戴可穿戴部件180的用户抓握包含锁定机构110的装置时，接口点210a-210c与磁体160a-160c 对准。

在图1A和图1B的实施例中，磁体160a-160c的磁极和对应的磁性区域190a-190c/磁体200a-200c的磁极定向成使得当解锁机构120 处于紧邻锁定机构110并且磁体160a-160c与接口点210a-210c对准，它们彼此时排斥。如图1B所示，当锁定机构110和解锁机构120之间的距离处于解锁范围内时，选择磁体160a-160c和磁性区域 190a-190c或磁体200a-200c的强度，使得当佩戴可穿戴部件180的用户抓握包含锁定机构110的装置，使得磁体160a-160c与接口点 210a-210c对准时，由磁体产生的排斥力足以面对柔顺构件170向内推压板140。在系统100的背景中，短语“解锁范围”被定义为解锁机构120与锁定机构110之间的一距离，在该距离之上由锁定机构110 和解锁机构120中的磁体和/或磁性区域产生的磁排斥力足以面对柔顺构件170向内推压板140。

当面对柔顺构件170向内推压板140时，集成元件220接合装置部件230。通常，集成部件220是经由装置部件230与安装有锁定机构110的装置接合的部件，以改变装置的操作状态。在枪支的背景下，装置部件230可以是接合和解除枪支的保险的保险机构，并且集成元件220最好是连接到板140的一个或多个销或其它物体，其使得装置部件230在板140响应于磁排斥力而移动时移动。在枪支中的保险机构的背景中，图1A所示的装置部件230的位置对应于图1A所示的“保险打开(锁定)”，而图1B所示的装置部件230的位置对应于“保险关闭(解锁)”。在下面将讨论的本发明的其他应用中，装置部件 230和集成部件220的实现将取决于其中安装有锁定机构110的装置的类型。

在解锁机构120中使用的磁体200和/或磁性区域190的数量、它们的位置及其极性(北/南)可以一起表征为“密钥”。在系统100中，如果锁定机构110中的每个磁体160a-160c的磁极和解锁机构120中的每个配对磁性区域190a-190c/磁体200a-200c的磁极，被定向成使得当解锁机构120处于紧邻锁定机构110并且锁定机构110中的磁体 160a-160c与接口点210a-210c对准时，它们彼此排斥，则解锁机构120 所使用的密钥被称为“解锁密钥”。这是因为柔顺构件被选择成使得需要来自所有三个磁体对(例如，200a/160a、200b/160b、200c/160c) 的排斥力来将板140移动足够量以将装置部件230移动到解锁位置。

柔顺构件170最好用弹簧实现，在这种情况下，选择弹簧的弹簧常数使得需要来自所有三个磁体对(例如，200a/160a、200b/160b、 200c/160c)的排斥力来将板140移动足够量以将装置部件230移动到解锁位置。因此，只有具有解锁密钥(即，相同数量的磁体200或磁性区域190，具有与锁定机构110中与接口点对准的对应磁体相同的极性)的解锁机构120可以将板140移动足够量以接合装置部件230。

例如，如果解锁机构120中的一个或多个磁体和/或一个或多个磁性区域被定向在与锁定机构110中的对应磁体相同的方向上(例如，磁体200b被定向成使得南极面向磁体160b)，那么磁体200b和160b 之间的吸引力将阻止板140一直移动到解锁位置，这是因为定向在排斥配置(200a/160a和200c/160c)下的另外两个磁体对将不会产生足够大的排斥力来将板140移动足够量以接合装置部件230。此外，导轨150优选适合于保持板140不倾斜。这将进一步防止板140向下移动，除非在解锁机构120中使用解锁密钥。

图1D和1E分别是根据本发明的一个实施例的板140和导轨150 的透视图和侧视图，示出了可以如何适配导轨150和板140来保持板 140基本上不倾斜。导轨150优选延伸穿过形成在板140的四个角的每一个中的孔151。在优选实施例中，长于板140的宽度的套筒152 插入每个孔151中，并且导轨150延伸穿过套筒152。当向板140施加不对称力时，这为板140提供了额外的稳定性。

图1A-1C所示的系统100被设计成使用磁排斥力将板140向下移动以接合装置部件。图2A和2B是根据本发明另一个实施例的利用磁吸引来移动板140的磁致动式认证与解锁系统300的横截面示意图。除了系统300适合于使用磁吸引而不是磁排斥之外，系统300的操作原理大体与系统100的操作原理相同。

因此，在系统300中，用于解锁机构120的解锁密钥对应于磁体 200a-200c和/或磁性区域190a-190c中的每个磁极定向，其与锁定机构110中的配对磁体160a-160c的极方向相反。利用该解锁密钥，当解锁机构120处于解锁范围内并且磁体160a-160c与接口点210a-210c 对准时，解锁机构120中的每个磁体将吸引锁定机构110中的配对磁体。在系统300中，解锁范围被定义为介于解锁机构120和锁定机构 110之间的一距离，在该距离之上由锁定机构110和解锁机构120中的磁体和/或磁性区域产生的磁吸引力足够强以将板140拉动足够量来接合装置部件230并将装置部件230移动到解锁位置(如图2B所示)。

柔顺构件170被选择为使得需要来自所有三个磁体对(例如，200a /160a、200b/160b、200c/160c)的吸引力来向上拉动板140足够量以将装置部件230移动到解锁位置。柔顺构件170最好用弹簧实现，在这种情况下，选择弹簧的弹簧常数，以便需要来自所有三个磁体对 (例如，200a/160a、200b/160b、200c/160c)的吸引力来移动板140足够量以将装置部件230移动到解锁位置。因此，与系统100类似，仅具有解锁密钥(在这种情况下，为相同数量的磁体200或磁性区域190，具有与锁定机构110中的对应磁体相反的极性，并且磁体160a-160c与接口点210a-210c对准)的解锁机构120可以使板140 移动足够量以接合装置部件230。

附加锁定/解锁机构实施例

永久锁定机构

利用该实施例，一个或多个无效密钥组合将永久地锁定该锁定机构110。为了释放永久锁定，锁定机构110必须从安装和重置该锁定机构110的装置中移除。移除、重置和重新安装解锁机构110需要用于特定解锁机构配置的专用工具和知识。该程序防止了没有恰当工具和知识的人未经授权的使用(例如，玩耍采用了本发明的枪来尝试各种磁体的组合以解锁锁定机构110的小孩具有更高机会来永久锁定锁定机构110而不是将其解锁并且开枪射击)。该实施例可以通过将永久锁放置在无效磁极化将导致永久锁定永久地锁定装置的接口点处来实现。

这种永久锁可以最好用安装在集成元件220后面(沿向外行进方向)的压缩弹簧扣件231来实现。如图2C所示，在没有施加任何磁力的情况下，板140处于静止位置，而集成元件220位于弹簧扣件231 的前方。当应用精确逆密钥组合时，磁体210a-210c(图2C和2D中未示出)和160a-160c的吸引力将板140向外移动并且集成元件220 行进经过弹簧扣件231，如在图2D中所示。此时，弹簧扣件231通过阻挡集成元件220向内移动而将板140锁定就位。即使当施加了匹配的磁性密钥的排斥力时，这也能禁止板140向内的移动。

为了解锁机构，弹簧扣件231必须机械地移回以允许板140移动到其静止位置。弹簧扣件231可以安装在任何类型的柔性材料232上，当集成元件220向外行进并锁定在其后面时，推回允许卡扣231。在图2C和2D的实施例中，柔性材料232是弹簧233。

图2E-2G示出了柔性材料232是弯曲金属板234的实施例。图2E 示出了处于其静止位置上的板140。图2F示出了当板140由磁体 210a-210c(图2E-2G中未示出)的吸引力而向外移动时处于中间位置上的板140。图2G示出了集成元件220已经移动经过弹簧扣件231时，处于锁定位置上的板140。

放松手柄机构

一旦锁定机构110被解锁，该实施例将允许解锁机构120中的一个或多个磁体移动超出解锁范围，同时保持锁定机构110的解锁模式。使用采用本发明的枪的交火射击者可能无法一直保持对枪的完美抓握。该实施例允许射击者放松手柄，而不会无意中将枪设置回保险模式。

该实施例的另一应用是用作自灭开关。长时间保持抓握的操作者可能希望周期性地改变抓握。只要至少一对匹配磁体保持在解锁范围内，该实施例就允许松开手柄。该实施例可以通过将推动锁放置在需要保持实心手柄的接口点处并且将该锁放置在能够松开手柄的接口点处来实现。由于锁只能防止装置解锁，而没有任何其他效果，所以一旦装置被解锁，操作者就可以在包含锁的接口点放松手柄。如果操作者在具有推动锁的任何接口点上释放手柄，则该装置将再次锁定，原因是推动锁将集成元件推回到默认锁定位置。

可以通过用闩锁磁体对替换弹簧中的一个来实现放松手柄机构。闩锁磁体对在本领域中是公知的，并且当磁体处于一定距离时提供排斥力，然后当磁体被迫超出其排斥状态时产生吸引力。图2H示出了基于图1A-1C的系统100的放松手柄机构的一个实施例，该系统100 利用磁排斥力将装置部件230移动到解锁位置。在图2H的实施例中，锁定机构110中的一个磁体的下侧被实现为闩锁磁体对的一个磁体 235，并且闩锁磁体对的相对第二磁体236直接放置在磁体235的两侧。闩锁磁体对235和236替换通常附接到磁体160b的下侧的弹簧170。

当握持装置时，锁定机构110和解锁机构120中的所有磁体的组合力足够强以克服弹簧170和闩锁磁体对235/236的相反力。在锁定机构110和解锁机构120之间的一定距离处(在保持板140处于解锁位置所需要的距离内)，闩锁磁体对235/236彼此吸引。

闩锁磁体对235/236的吸引力不能比可穿戴装置中的预定磁体的组合磁力更强，而该预定磁体允许在将板140保持在解锁位置的同时超出范围之外。例如，如果闩锁磁体对235/236的吸引力等于系统100 中的两个磁体的组合力，则系统100中的两个磁体可能超出范围之外。当所有磁体超出范围之外时，机械弹簧170的组合力比锁闩磁体对 235/236的吸引力更强并将板140推回到锁定位置。

延迟锁定实施例

该实施例不是一旦手柄被释放并且所有相对磁体之间的距离处于在解锁范围之外，就立即锁定装置。相反，装置在预定的延迟之后锁定。在典型的配置中，延迟优选为1至5秒，但更短或更长的延迟也是可能的。可以通过缓慢移动的活塞或马达或实现类似效果的任何其它机械的、磁性的、电磁的或电动定时器元件来实现延迟。定时器元件可以安装到集成元件220并减慢其到锁定位置的移动，或者其可以附接到锁，从而减慢锁的移动，或者可以将其附接到装置中的一个或多个其他元件来实现所希望的延迟。

可以通过用拉动阻尼器或推动阻尼器替换一个或多个弹簧170来适当地实现延迟锁定。在压缩弹簧170来将板140移动到锁定位置的实施例中，如基于图1A-1C的系统100的、图2I的实施例中所示，使用拉力阻尼器237。在延伸(拉伸)弹簧170以使板140移动到锁定位置的实施例300中，使用推动阻尼器。单向阻尼器(拉动或推动) 允许板140快速移动到解锁位置，但阻尼(延迟)板140移动到锁定位置。

可互换和虚拟锁定机构

装置(例如，手枪、步枪或具有手柄或把手的任何其他装置)可被设计成使用可互换的锁定机构110。例如，特警队可以在进入特定情况之前决定对所有随身武器使用延迟锁定实施例而对于步枪使用放松握持实施例。在准备期间，他们可以使用他们想要使用的装置来切换装置中的锁定机构110。

此外，可以使用虚拟锁定机构将装置永久地置于解锁模式，从而允许操作而不需要解锁密钥。例如，当在手枪中使用虚拟锁定机构时，该手枪可以由任何操作者开枪射击。

锁定机构110的可互换性还允许根据情境要求使用不同的解锁密钥。正在巡逻的执法人员可能想使用个人解锁密钥，以便他只能使用他自己的枪支和其他装备。如果执法人员与合作伙伴或团队合作，那么合作伙伴或团队可以使用团队解锁密钥，从而允许共享枪支和装备。

磁体/磁性区域

在锁定机构110和解锁机构120中使用的磁体和/或磁性区域可以是任何尺寸和形状的。可以用于锁定机构110和解锁机构120中的磁体的类型包括但不限于永磁体、电磁体、驻极体、磁化铁磁材料或其部分、超导磁性材料、软磁材料或任何其它类型的磁体。

可以用于锁定机构110和解锁机构120中的磁体的材料的类型包括但不限于烧结型NdFeB(钕铁硼)、结合型NdFeB(钕铁硼)、SmCo (钐钴)、AlNiCo(铝镍钴)、陶瓷(铁氧体)、橡胶磁体、可穿戴材料(例如，可磁化布或与布交织的材料)或任何其他类型的材料。

可以用于锁定机构110和解锁机构120中的磁体的可能形状包括但不限于盘、杆、板、块、球、环、管、任何形状的布或任何其它形状。

可以用于锁定机构110和解锁机构120中的磁体的可能磁化类型包括但不限于沿轴向磁化、沿直径方向磁化、沿径向磁化、沿长度磁化、沿宽度磁化、沿厚度磁化或任何其他类型的磁化。

由于每个磁体具有两个可能的磁极方向(北或南)，所以可以用于系统100和300的可能密钥的数量可以计算为2^m，其中“m”是锁定机构110和解锁机构120中使用的磁体数量。例如，在锁定机构110 和解锁机构120中使用3个磁体和/或磁性区域的系统100(例如图1A和图1B中所示的那个)可以编码八个密钥(2³＝8)，使用4个磁体的系统100可以编码16个密钥(2⁴＝16)，而使用5个磁体的系统100 可以编码32个密钥(2⁵＝32)。

柔顺构件

柔顺构件170优选用弹簧实现。可以使用的弹簧的类型包括但不限于机械弹簧，气体/液压弹簧和磁性弹簧。机械弹簧可以是允许弹簧执行期望功能的任何材料或形状的。可以用于本发明的机械弹簧包括但不限于压缩弹簧、钟表弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧、夹子、百叶窗垫圈或任何其它类型的机械弹簧。图3示出了可用作柔顺构件170的机械弹簧的一些示例。

可以使用的气体/液压弹簧包括但不限于没有阻尼器的气压或液压弹簧和具有阻尼器的气压或液压弹簧。磁性弹簧可以是上面列出的任何类型、材料、形状或磁化的，或与允许弹簧执行期望功能的其它材料或部件的任何组合的任何其它类型、材料、形状或磁化的。

可穿戴部件

可以使用不同类型的可穿戴部件180来保持布置成形成解锁密钥的磁性区域190或磁体200，可穿戴部件180包括但不限于指环、手套、半掌手套、无指手套或戴在手指、手掌附近或身体的其他部位上的任何其它类型的齿轮。图4示出了可以在解锁机构120中使用的可穿戴部件的示例。

可穿戴部件180也可以组合。例如，指环可以与手套一起使用以在包含锁定机构110的手柄的相对侧上提供接口点210。接口点可以放置在可穿戴部件180中或其上的不同位置。手套可以例如在手掌、拇指和一个或多个其他手指上具有接口点。这允许各种实现：(a)满足特定的手柄要求；(b)通过添加接口点210来丰富可用密钥的范围；和/或(c)通过在特定位置处放置接口点来提供定制。

可以将电接触点包括到可穿戴部件180中，这种可穿戴部件180 连接到操作者佩戴的可穿戴电源，用于只要操作者握持装置，就将电力馈送到包括锁定机构110的装置。这可能会对装置中的电池充电，甚至为装置内的电气、电磁或电子元件供电，而不需要装置内的单独电源。因为电池由于其尺寸、重量和容量有限而对手枪造成问题，所以通过诸如手套之类的可穿戴部件向装置供电的外部电源对于由操作者握持并且需要电力来操作的智能枪支或任何类型的装备可能是有利的。

可穿戴部件180和可穿戴电源之间的连接可以通过编织到或附接到衣服或身体护甲上的导电材料或电源线来促成。可穿戴部件180可以预先布线或由导电材料制成(或与导电材料一体化)以允许电流流动。

由于执法人员和军事人员经常佩戴需要电力的手套和大量装置，所以通过可穿戴部件180向装置供电以对这些装置进行充电或操作的由操作者佩戴的中央电源，可以简化电源管理并且因为需要更少的电池而使装置更轻。

为了提高安全性，可穿戴部件180可以具有用于操作者认证的集成式传感器和电子部件。例如，当集成式生物识别传感器(例如，指纹读取器)和/或内生密钥信息将佩戴者认证为授权操作者时，具有操作者认证的手套将仅提供正确的解锁密钥(例如，通过电气、电磁或电子手段)。然后，可以实现大量其他“智能”装置，而不需要这些装置中的电子部件。相反，电子部件将被集成到可穿戴部件180中。

例如，集成到手套中的电子、电气和电磁部件可以在操作者戴手套时将操作者认证为授权用户。此后，手套可以感测操作者抓握的装置(例如，具有来自手柄中的磁体的特定磁性手柄签名的手枪)，并且基于该信息，使手套中的电磁体极化以表示允许开枪射击的正确解锁密钥。

对枪支的应用

本发明可以保护需要操作者握持手柄、把手、棍子或大体上将手握在物体表面(甚至平坦表面)上的任何装置或机械，以防止未授权的操作。可以选择装置部件230来与各种类型的保险机构(机械、电气、机电等)连接或致动。

本发明特别适用于枪支。锁定机构110可以例如被集成到枪支的手柄中并且连接到枪支的内部保险。在默认位置上，枪支被锁定。解锁机构可以集成到执法人员的手套中。枪支保险仅在枪支的手柄由佩戴着可穿戴部件180(例如手套)的人员握持的情况下，用解锁密钥 (正确数量的磁体、在适当的位置、具有正确的极化)来解锁。任何在没有解锁密钥的情况下操作枪支的尝试都将失败。

图5A-5C示出了采用本发明的枪支400。锁定机构110集成在枪支400的手柄410内。通常，如图5B和5C所示，锁定机构110将不会从外部看到，因为它位于手柄410内部。然而，为了说明的目的，在图5A中以部分横截面形式示出了手柄410，使得锁定机构110在手柄410内的位置可以被可视化。

锁定机构110被定位成使得磁体160a-160c面向手柄410的背部 420。操作者佩戴可穿戴部件180，例如手套430，其包括编码解锁密钥的磁体200a-200c以操作枪支400。手套430被显示在图5B和5C 中，然而，为了说明的目的，在图5A中仅示出了磁体200a-200c。手套430与磁体200a-200c一起构成解锁机构120。

当佩戴手套430的操作者握持枪支400并以触发枪支400的方式抓握枪支400时，磁体200a-200c与磁体160a-160c对准，如图5A和 5C所示。如上所述，这导致板140移动到解锁位置，从而使得集成元件220接合装置部件230。在枪支400的背景中，装置部件230是枪支的保险机构，当板140处于解锁位置时，该保险机构被置于“保险关闭位置”。当操作者将枪支400放下或松开他或她的抓握，以使得磁体200a-200c不再与磁体160a-160c对准，或者它们之间的距离不再处于解锁范围内时，板返回到其的默认位置，并且装置部件230返回到“保险打开”位置。

在图5B和图5C中，为了说明的目的，磁体200a-200c被示出为附接到手套430的表面。然而，磁体200a-200c也可以定位在位于手套430内部的插入件中。如上所述，不是使用附接到手套430的磁体，而是可以通过使用可磁化材料(例如，编织到手套材料中的可磁化布或可磁化材料)制造手套并且磁化手套430的适当区域以编码解锁密钥而在手套430上的适当位置处产生磁性区域。

锁定机构110优选以可由操作者用正确的工具移除的方式安装到手柄410中。一旦移除，就可以通过重新安排磁体160a-160c的极化来改变锁定机构110的密钥。在可穿戴部件180(例如，手套430)中的解锁密钥可以相应地改变(例如，通过从手套430中的插入件中移除磁体并将它们以向外指向的期望极性放回，或在手套由可磁化材料制成的情况下通过磁化适当的区域)。

图5A-5C所示的系统在锁定机构110中使用3个磁体，并在解锁机构120中使用3个磁体。然而，可以根据人们想要可用的可能密钥的数量而使用任何数量的磁体。如上所述，使用3个磁体的系统可以编码8个密钥，具有4个磁体的系统可以编码16个密钥，而具有5 个磁体的系统可以编码32个密钥。可以使用的磁体的数量仅受物理约束(例如，手掌的尺寸、手柄的大小、磁体的强度)和应用的类型的限制。

典型的枪支实现可以使用3到5个磁体，这意味着如果使用5个磁体，则最多可以有32个密钥。假设未经授权的人员也拥有位于相同位置的相同数量的磁体的可穿戴部件180，拿着锁定枪支400的未经授权的人员最终可以找到正确的组合，以通过试错来解锁枪支。然而，通过试错找到正确的密钥需要时间。本发明的优点之一是采用本发明的枪支400不是由未经授权的人员立即操作的。对执法人员或士兵开枪的对手将不能立即开枪射击。这样可以让执法人员或士兵有时间来处理这种情况。

其他系统实施例

磁致动式认证与解锁系统可以以除了系统100和300中所描述的配置之外的配置来实现，同时仍然落在本发明的范围内。例如，可以使用具有旋转对准的磁体。这些类型的磁体在本领域中是众所周知的，优选以匹配的对产生并且以任何一个或多个预定角度表现出对准的偏好。例如，它们可以具有每次旋转90度的偏好(感觉好像为棘爪)。旋转对准磁体可以以实际上任何角度和数量的棘爪来产生。

图6示出了展现旋转对准的磁体的不同可能形状和构造的示例。磁盘800在中心具有孔800c，其允许将磁盘800安装到板(未示出)，并允许磁盘800绕其中心自由旋转。磁盘800具有两个突出元件800a 和800b。元件800a用于安装压缩弹簧800e。元件800b用于将销保持在适当位置(如图7A-7C所示)。附图标记800d表示磁盘800的磁参考点。

磁盘800A具有不同的形状并且使用拉伸弹簧800e'，但像磁盘800 那样起作用。磁盘800B像磁盘800A那样起作用，但使用了不同的形状。磁盘800C使用螺旋弹簧800e"，其一端安装在800a'上，而另一端安装在磁盘800C绕其旋转的销800c'上。

图7A-7C是示出利用图6的磁盘800的机构如何操作的示意图。磁盘800以能够绕其中心800c自由移动的方式安装到板(未示出)上。压缩弹簧800e安装到其突出元件800a和板(未示出)上。弹簧800e 的力将元件800b向下推压到销810上的楔形物810a上，从而保持销810处于默认锁定配置。

如图7B所示，当匹配磁盘830接近磁盘800(例如，嵌入在握持枪支的手柄的操作者的手套中)时，其磁力使磁盘800转动以使得两个磁盘800/830沿其参考点800d和830d对准。这导致销810被压缩弹簧820向上推动。销810现在处于解锁配置。

如图7C所示，当匹配磁盘830被移除(例如，操作者释放手柄并将枪放回枪套)时，弹簧800e将磁盘800转回到其初始位置。弹簧 800e比弹簧820强得多，因此该机构将销810向下推入其默认锁定配置。

图8是示出用三对磁盘实现的机构的示意图。磁盘800、801和 802各自将销810保持在其默认锁定位置。磁盘880、881和882优选在可穿戴的齿轮(例如，手套)中固定安装(使得它们不能旋转)，使得当操作者握持包括锁定机构的手柄或把手时，它们与其匹配磁盘对齐。为了说明匹配磁盘对如何沿其参考点对齐，将磁盘880、881、 882描述并称为盘。然而，在实践中，这些盘将具有不同的形状，这些形状允许这些盘被固定在可穿戴的齿轮内以限制围绕其中心的移动。盘可以具有矩形形状或圆形形状，其具有突出元件或看起来像齿轮。

在图8的实施例中，每个盘对(800d/880d、801d/881d、802d/ 882d)上的参考点被定位成使得一旦盘对对齐并且处于磁范围内，盘 800、801和802就将被迫逆时针移动约45度。这将导致销810从其默认锁定位置移动到解锁位置，从而向上推动集成元件220以接合例如将枪从SAFE(保险)模式设置为FIRE(射击)模式的装置特定机构。如果一对磁盘具有不匹配的磁性签名(即，如果它们不是匹配的磁体对)，则磁盘800、801或802中的一个将保持在其默认位置，而不允许销810移动到其解锁位置。

图9示出了图7A和8所示的销810和其它部件可以如何被安装到板900的示例。磁盘800通过销904安装到板900上，而该销904 允许磁盘800的自由旋转移动，但是没有其他移动。其他盘以类似的方式安装到板900。

弹簧800e安装在插座901上，插座901固定到板900上(例如，粘合到板上，拧到板上等)或模制到板900中。弹簧800e的另一端连接到突出元件800a。销810被安装到板上，使得其仅能够在垂直方向上移动。元件902a和902b(等等)将销安装到板900并且限制除垂直移动之外的任何移动。元件902a和902b最好是夹具。弹簧820安装到插座903上，而插座903固定在板900上(例如粘合到板上，拧到板上等)或模制到板900中。销810可以具有允许销810垂直移动的任何形状。

其他应用

在执法和军事应用中，本发明可以被集成到多种装置中。这些装置可以包括个人枪支(如上文所述，例如随身武器、霰弹枪、步枪、冲锋枪)、重型武器(机关枪)、泰瑟枪、手榴弹、汽车(例如，必须使用有正确密钥的手套来打开门或将变速箱操纵杆从停车挡推到前进挡)、无线电设备等装备。如果霰弹枪或步枪采用了本发明，则从车上跳下来步行追踪嫌犯的执法人员，不用担心未经授权的人员可以从他的车上抢夺霰弹枪或步枪并用其对准他。如果车辆采用了本发明，则未经授权的人员也不能进入该执法人员的车辆并开走。

本发明的另一个可能的应用是无绳自灭开关。本发明的锁定机构 110可以连接到机械的内部控制器，以使得机械在操作者释放把手或从表面移开手时立即停止操作或在一段时间后停止操作。通常，本发明可以被集成到需要操作者握持或操纵手柄、把手或棒状控制器的任何装置中。示例包括门把手(例如，用于房屋、保险箱、汽车等)、车辆控制(例如直升机的周期距、摩托车的节气门)和任何其他类型的棒状控制器。

前述实施例和优点仅仅是示例性的，而不应被解释为限制本发明。本教导可以容易地应用于其他类型的设备。本发明的描述旨在是说明性的，而不是限制权利要求的范围。许多替代、修改和变型对于本领域技术人员是显而易见的。在不脱离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变。

Claims (12)

1.一种用于装置的解锁与锁定系统，包括：

装置部件，其能致动以锁定和解锁所述装置；

锁定机构，其包括

第一支撑结构，其包括适合于机械地接合所述装置部件的集成元件，和

在所述第一支撑结构中的至少两个磁化区域；

解锁机构，其包括第二支撑结构，其中针对所述第一支撑结构中的每个磁化区域，所述第二支撑结构包括配对的磁化区域，其中所述配对的磁化区域的位置和极性形成用于解锁装置的密钥；

其中所述第一和第二支撑结构中的磁化区域适合于使得当所述第二支撑结构距离所述第一支撑结构在预定距离内时，磁性吸引力或排斥力使所述锁定机构移动足够距离以致动所述装置部件，

其中所述装置包括枪支，并且所述锁定机构定位在所述枪支中，

其中所述第二支撑结构包括可穿戴部件，

其中所述可穿戴部件为适合于被用户佩戴的手套，其中当用户在佩戴手套的同时握持枪支时，产生使锁定机构移动的排斥或吸引磁力。

2.根据权利要求1所述的解锁与锁定系统，其中所述第一支撑结构中的磁化区域的极性和所述第二支撑结构中的磁化区域的极性被配置为当所述第二支撑结构距离所述第一支撑结构在预定距离内时产生排斥磁力。

3.根据权利要求1所述的解锁与锁定系统，其中所述第一支撑结构中的磁化区域的极性和所述第二支撑结构中的磁化区域的极性被配置为当所述第二支撑结构距离所述第一支撑结构在预定距离内时产生吸引磁力。

4.根据权利要求1所述的解锁与锁定系统，还包括至少一个柔顺构件，其附接到所述第一支撑结构，所述至少一个柔顺构件当所述第二支撑结构不在使所述第一支撑结构移动所需要的预定距离内时将所述第一支撑结构维持在默认锁定位置。

5.根据权利要求4所述的解锁与锁定系统，其中所述至少一个柔顺构件包括弹簧。

6.根据权利要求1所述的解锁与锁定系统，其中所述第一支撑结构中的所述至少两个磁化区域包括相应的可移除磁体。

7.根据权利要求1所述的解锁与锁定系统，其中所述第一支撑结构可移动地安装在至少两个导轨上。

8.根据权利要求4所述的解锁与锁定系统，其中所述至少一个柔顺构件包括阻尼器，当所述第二支撑结构移动超过使所述第一支撑结构移动所需要的预定距离时，所述阻尼器能延迟所述第一支撑结构从解锁位置到默认锁定位置的移动。

9.根据权利要求1所述的解锁与锁定系统，其中所述可穿戴部件包括能认证用户的传感器。

10.根据权利要求9所述的解锁与锁定系统，其中所述传感器包括生物识别传感器。

11.根据权利要求1所述的解锁与锁定系统，其中致动所述装置部件解锁所述装置。

12.根据权利要求1所述的解锁与锁定系统，其中所述第一支撑结构包括至少三个磁化区域。

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