CN111752333A - 多功能微动宏控组件及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多功能微动宏控组件及装置，包括壳体、多功能结构体、第一弹性体、第二弹性体以及滚动体，所述壳体中设置有安装通道，所述安装通道中设置有锥形空间，所述第一弹性体安装在锥形空间的一端，所述第二弹性体安装在锥形空间的另一端，所述滚动体安装在锥形空间中且设置在第一弹性体、第二弹性体之间，所述多功能结构体能够穿过安装通道且所述滚动体与多功能结构体接触，所述滚动体与多功能结构体能够在锁紧状态、中间状态和松开状态之间进行切换，本发明通过采用控制单元实现了多功能结构体与滚动体之间多种状态的切换，通过一种微小位移、微小力实现了一种宏观运动状态的调节，且结构灵活简单，操作简便，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及机械连接的技术领域，具体地，涉及一种多功能微动宏控组件及装置。
背景技术
机械运动是自然界中最简单、最基本的运动形态。在物理学里，一个物体相对于另一个物体的位置，或者一个物体的某些部分相对于其他部分的位置，随着时间而变化的过程。
在机械运动的过程中往往需要从运动状态转换到静止状态或从静止状态转换到运动状态以满足需求，因此往往需要通过锁紧操作或解除锁紧的动作，但现有的技术中大多能够实现锁死或释放，但是对中间状态，即两相对运动部件在完全锁死或完全释放的中间状态的控制却很难或不能实现，但许多的机械运动中需要通过中间状态进行缓冲、调速或运动状态的过渡，因此需要设计一种能够实现中间状态的装置以实现机械控制的需求。
专利文献CN108019172A公开了一种用于超深水控压钻井的旋转控制短节内筒液压锁紧方法及装置。所述旋转控制短节内筒液压锁紧装置包括旋转控制短节内筒、旋转控制短节外筒、锁紧机构、钻杆和下放回收钻杆；所述旋转控制短节内筒液压锁紧的实施方法是通过液压系统，利用液压活塞杆推动圆柱推体竖直向下运动，圆柱推体的运动对摆动挡块产生横向力，摆动挡块以铰接螺栓为轴摆动，并且带动卡紧锁块进入锁紧槽，实现锁紧，但该结构仅能够实现锁紧和解锁，不能实现中间状态的调节。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种多功能微动宏控组件及装置。
根据本发明提供的一种多功能微动宏控组件，包括壳体、多功能结构体、第一弹性体、第二弹性体以及滚动体；
所述壳体中设置有安装通道，所述安装通道中设置有锥形空间；
所述第一弹性体安装在锥形空间的一端，所述第二弹性体安装在锥形空间的另一端，所述滚动体安装在锥形空间中且设置在第一弹性体、第二弹性体之间；
所述多功能结构体能够穿过安装通道且所述滚动体与多功能结构体接触，所述滚动体与多功能结构体能够在锁紧状态、中间状态和松开状态之间进行切换；
当对第二弹性体沿靠近第一弹性体的方向施加外力时，所述滚动体受到第二弹性体的推力靠近第一弹性体运动，此时多功能结构体与滚动体从锁紧状态经中间状态到松开状态；
当撤去对第二弹性体的外力时，在第一弹性体的回弹力的作用下所述滚动体靠近第二弹性体运动，此时多功能结构体与滚动体从松开状态经中间状态到锁紧状态。
优选地，所述第一弹性体、第二弹性体、滚动体以及锥形空间共同组成一个控制单元；
所述控制单元的数量为一个或多个；
当所述控制单元的数量为多个时，多个所述控制单元沿多功能结构体长度的方向依次布置。
优选地，所述多功能结构体采用管状结构、滑轨结构、柱状结构中的任一种或任多种结构的组合。
优选地，还包括动力装置，所述动力装置包括第一动力机构和/或第二动力机构；
所述第一动力机构能够对第一弹性体向靠近滚动体的方向施加外力，所述第二动力机构能够对第二弹性体向靠近滚动体的方向施加外力；
所述动力装置采用如下任一种驱动形式：
-电机驱动；
-智能材料驱动；
-气压或液压驱动；
-磁力驱动；
-相变材料驱动。
优选地，所述滚动体的数量为一个或多个；
当所述滚动体的数量为多个时，包括如下任一种布置方式：
-多个所述的滚动体沿多功能结构体长度的方向依次布置并形成滚动体组，所述滚动体组的数量为一个或多个，当滚动体组的数量为一个时，所述滚动体组安装在功能结构体的一侧；当所述滚动体组的数量为多个时，多个所述滚动体组沿功能结构体的周向均匀或非均匀布置；
-多个所述的滚动体沿多功能结构体的周向均匀或非均匀布置。
优选地，还包括支撑架，所述滚动体安装在支撑架上，所述第一弹性体或第二弹性体能够通过推动支撑架带动滚动体运动。
优选地，所述第一弹性体上设置有第一传感器，和/或
所述第二弹性体上设置有第二传感器。
根据本发明提供的一种基于多功能微动宏控组件应用的装置，采用所述的多功能微动宏控组件，包括控制装置，所述控制装置分别与第一动力机构、第二动力机构信号连接，还包括如下任一种结构形式：
-包括第一质量体以及第二传感器，所述壳体安装在第一质量体上，所述控制装置与第二传感器信号连接；
当第一质量体、壳体沿多功能结构体长度的方向与多功能结构体发生相对运动时，所述控制装置能够根据接收到的第二传感器的速度信息和/或加速度信息进而控制第一动力机构和/或第二动力机构推动支撑架运动，从而实现第一质量体运动速度的控制；
-所述安装通道与外部连接的一端设置有第一喇叭口，所述多功能结构体能够在控制装置的控制下从安装通道的第一喇叭口进入安装通道的内部并延伸到安装通道的另一端，且在控制装置的控制下所述多功能结构体能够从安装通道中拔出，其中，在所述多功能结构体与壳体的相对运动过程中所述控制装置能够通过控制第一动力机构和/或第二动力机构实现多功能结构体的摩擦运动、夹紧或松开；
-包括第二质量体、第三弹性体以及支撑载体；所述多功能结构体穿过安装通道并延伸到壳体两端的外部，所述多功能结构体的上端与第二质量体活动配合，所述多功能结构体的下端与支撑载体活动配合；
所述壳体的一端连接第二质量体，所述壳体的另一端通过第三弹性体连接支撑载体，所述第三弹性体套装在多功能结构体上；
-所述安装通道与外部连接的一端设置有第二喇叭口，所述多功能结构体能够在控制装置的控制下从安装通道的第二喇叭口穿过安装通道并延伸到安装通道的另一端，其中，所述控制装置能够通过控制第一动力机构和/或第二动力机构实现多功能结构体与滚动体的间隙的调整；
-包括汽车底盘，所述汽车底盘上安装有防护装置，所述多功能微动宏控组件安装在汽车底盘上，其中，所述多功能结构体穿过安装通道且两端延伸到壳体的外部，所述多功能结构体的一端或两端与防护装置连接，当防护装置受到外力的撞击时，所述防护装置能够驱使多功能结构体在安装通道中运动且由于多功能结构体与滚动体的摩擦力从而使防护装置受到的撞击力得到缓冲。
优选地，所述第二传感器采用接触式传感器或非接触式传感器，其中所述非接触式传感器包括光波传感器和/或电磁波传感器。
优选地，安装在所述汽车底盘上的多功能微动宏控组件的数量为一个或多个，当所述多功能微动宏控组件的数量为多个时，多个所述多功能微动宏控组件呈环形结构布置或层状结构布置。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明通过采用一个或多个控制单元实现了多功能结构体与滚动体在锁紧状态、中间状态、松开状态之间的切换，通过一种微小位移、微小力实现了一种宏观、大型的运动状态、连接状态、导向稳定状态、冲击耗能状态、冲击压缩状态、振动抑制状态、噪声状态、平动、转动问题性状态以及位姿保持状态，进而由于多功能结构体与滚动体之间接触程度的微小相对位置关系变化，能够高效的实现两个相对运动体之间的宏观相对位置和运动关系的变化，操作简便，实用性强。
2、本发明仅通过壳体以及设置在壳体中的控制单元即可实现对多功能结构体运动状态的调节，且结构设计灵活，控制单元的数量能够根据实际需求合理设计，结构简单，成本低。
3、本发明通过控制装置、动力装置以及多个传感器能够实现精密的机械运动，实现运动状态的调节，能够应用于多种精密的机械领域，应用范围广泛，有广阔的市场前景
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中锥形空间大口朝向内侧时的结构示意图；
图2为本发明中锥形空间大口朝向外侧时的结构示意图；
图3为本发明中锥形空间设置在多功能结构体一侧时的结构示意图；
图4为本发明中设置有多个控制单元时的结构示意图，且锥形空间大口朝向同一侧；
图5为本发明中设置有多个控制单元时的结构示意图，且锥形空间大口朝向相反；
图6为本发明中设置有第二动力机构时的结构示意图；
图7为本发明中同时设置有第一动力机构和第二动力机构时的结构示意图；
图8为本发明中壳体可动，多功能结构体固定的结构示意图；
图9为滚动体与多功能结构体连接结构的截面示意图；
图10为弧形凹槽的结构示意图；
图11为本发明中设置有支撑架、第一传感器以及第二传感器时的结构示意图；
图12为本发明中实施例一中设置一个控制单元时的结构示意图；
图13为本发明中实施例一中设置多个控制单元时的结构示意图；
图14为实施例一中第二传感器的结构示意图；
图15为实施例二中多功能结构体的结构示意图；
图16为实施例二中壳体以及第一喇叭口的结构示意图；
图17为实施例二中多功能结构体进入安装通道时减速对接过程示意图；
图18为实施例三中应用于减振的结构示意图；
图19为实施例三中应用于建筑梁中的减振组件的结构示意图；
图20为实施例四中多功能结构体与壳体对接进入安装通道的过程示意图，其中能够实现平转动消隙的目的，使多功能结构体在安装通道中更加平稳；
图21为实施例五中防护装置与多功能结构体的结构示意图；
图22为实施例五中多功能微动宏控组件在汽车底盘中呈长方形环状结构布置时的俯视示意图；
图23为实施例五中多功能微动宏控组件在汽车底盘中呈长方形环状结构布置时的俯视示意图；
图24为实施例五中多功能微动宏控组件在汽车底盘中呈层状结构布置时的示意图；
图25为实施例五中多功能微动宏控组件在汽车底盘中呈环状串联时的结构示意图；
图26为实施例五中多功能微动宏控组件在汽车底盘中呈圆环状布置时的结构示意图；
图27为实施例五中多功能微动宏控组件在汽车底盘中呈三角形环状结构布置时的结构示意图。
图中示出：
壳体1 推力轴承9 第一喇叭口17
多功能结构体2 弧形凹槽10 第二质量体18
第一弹性体3 支撑架11 第三弹性体19
第二弹性体4 第一传感器12 支撑载体20
滚动体5 第二传感器13 第二喇叭口21
锥形空间6 第一质量体14 汽车底盘22
第一动力机构7 接触式传感器15 防护装置23
第二动力机构8 非接触式传感器16
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供了一种多功能微动宏控组件，如图1、图2、图3所示，包括壳体1、多功能结构体2、第一弹性体3、第二弹性体4以及滚动体5，所述壳体1中设置有安装通道，所述安装通道中设置有锥形空间6，所述第一弹性体3安装在锥形空间6的一端，所述第二弹性体4安装在锥形空间6的另一端，所述滚动体5安装在锥形空间6中且设置在第一弹性体3、第二弹性体4之间，在一个优选例中，所述滚动体5采用球形钢珠，在一个变化例中，滚动体5采用圆柱形钢珠，另外滚动体5还包括其他能够实现本发明的滚动结构体。
进一步地，如图1、图2、图3所示，所述多功能结构体2能够穿过安装通道且所述滚动体5与多功能结构体2接触，所述滚动体5与多功能结构体2能够在锁紧状态、中间状态和松开状态之间进行切换，当对第二弹性体4沿靠近第一弹性体3的方向施加外力时，所述滚动体5受到第二弹性体4的推力靠近第一弹性体3运动，此时多功能结构体2与滚动体5从锁紧状态经中间状态到松开状态，当撤去对第二弹性体4的外力时，在第一弹性体3的回弹力的作用下所述滚动体5靠近第二弹性体4运动，此时多功能结构体2与滚动体5从松开状态经中间状态到锁紧状态。
具体地，本发明中的锁紧状态为滚动体5挤紧多功能结构体2的状态，多功能结构体2由于被滚动体5挤紧因此无法相对于壳体1运动；本发明中的中间状态为滚动体5与多功能结构体2存在摩擦力且摩擦力可调节的状态，通过调节滚动体5与多功能结构体2之间的间隙进而调节滚动体5与多功能结构体2之间摩擦力的大小从而实现多功能结构体2与壳体1之间相对运动难以程度的控制，本发明中的松开状态为滚动体5与多功能结构体2存在间隙的状态，多功能结构体2与壳体1之间可发生灵活的相对运动。
需要说明的是，本发明中锁紧状态、中间状态、松开状态之间的切换是通过滚动体5微小移动实现摩擦力调节进而影响设备宏观运动的装置。
具体地，所述第一弹性体3、第二弹性体4、滚动体5以及锥形空间6共同组成一个控制单元，所述控制单元的数量为一个或多个，如图1、图4、图5所示；当所述控制单元的数量为多个时，多个所述控制单元沿多功能结构体2长度的方向依次布置。
具体地，在实际应用中，所述多功能结构体2能够采用多种结构形式，例如采用管状结构，用于完成流体输送的任务，再例如采用滑轨结构，通过调节多功能结构体2与滚动体5之间的间隙实现滑轨更加平稳的运动，又例如采用柱状结构，例如圆柱、棱柱等，可以作为物体运动的导引杆等，还例如采用以上任多种结构的组合，其中，所述安装通道的结构与多功能结构体2相匹配。
进一步地，如图9所示，为滚动体5采用圆形钢珠时与多功能结构体2连接结构的一个截面示意图，在一个优选例中，如图10所示，多功能结构体2上设置有弧形凹槽10，所述弧形凹槽10沿多功能结构体2的长度方向上布置，滚动体5靠近多功能结构体2的一端安装在弧形凹槽10，弧形凹槽10的设置增加了滚动体5与多功能结构体2的挤压接触面积。
具体地，本发明中锁紧状态、中间状态、松开状态之间的切换既可以通过手动调节的方式实现又可以通过借助动力装置实现，在一个优选例中，如图6、图7所示，所述动力装置包括第一动力机构7和/或第二动力机构8，所述第一动力机构7能够对第一弹性体3向靠近滚动体5的方向施加外力，所述第二动力机构8能够对第二弹性体4向靠近滚动体5的方向施加外力，其中，所述动力装置能够采用多种驱动形式，例如采用电机驱动的方式，再例如采用气压或液压驱动的方式，还可采用磁力驱动的方式，采用电磁或永磁的结构形式，又可以采用相变材料，如石蜡受热膨胀驱动，以及智能材料驱动，例如形状记忆材料、压电材料、电流变体、磁致伸缩材料等，都能够实现本发明中三种状态的调节。
具体地，所述滚动体5的数量为一个或多个，在实际应用中，滚动体5存在多种安装布置方式，当所述滚动体的数量为多个时，多个所述的滚动体沿多功能结构体2长度的方向依次布置并形成滚动体组，所述滚动体组的数量可以为一个，也可以设计成多个，当滚动体组的数量为一个时，所述滚动体组安装在功能结构体2的一侧；当所述滚动体组的数量为多个时，多个所述滚动体组沿功能结构体2的周向均匀或非均匀布置；
进一步地，当所述滚动体的数量为多个时，还可以是多个所述的滚动体沿多功能结构体2的周向均匀或非均匀布置。
具体地，如图11所示，本发明中还包括支撑架11，所述滚动体5安装在支撑架11上，所述第一弹性体3或第二弹性体4能够通过推动支撑架11带动滚动体5运动，在一个优选例中，所述第一弹性体3上设置有第一传感器12，所述第二弹性体4上设置有第二传感器13，其中，第一传感器12、第二传感器13为力传感器，分别能够检测到支撑架11两端的受力情况。
进一步地，当第一弹性体3或第二弹性体4采用弹簧时，由于弹簧力传导路径上任何位置，只要能够感受到推力相对变化量的结构上的任意位置都可设置一个或一个以上力传感器，实现力的检测。
具体地，在一个优选例中，所述第一弹性体3和支撑架11之间设置有推力轴承9，推力轴承9的设置能够使多功能结构体2在平动或转动过程中分别与第一弹性体3、第二弹性体4之间的相对运动更加平稳。在实际应用中，根据装置的实际情况可以在第一弹性体3和支撑架11之间设置推力轴承9，也可以在第二弹性体4和支撑架11之间设置推力轴承9，也可以在第一弹性体3和支撑架11之间、第二弹性体4和支撑架11之间同时设置推力轴承9，以满足实际的需求。
本发明中的多功能微动宏控组件在实际应用中用途十分广泛，可应用到多种装置中，其中本发明中还包括控制装置，所述控制装置分别与第一动力机构7、第二动力机构8信号连接，控制装置能够分别第一动力机构7、第二动力机构8的动作，完成多种功能，下面通过五个实施例来进行说明。
实施例一：
一种运动状态缓冲的装置，本实施例以物体的自由落体运动为例，来具体说明本发明的实施过程，如图12-14所示，一种用于降落缓冲的装置，包括第一质量体14以及第二传感器，所述壳体1安装在第一质量体14上，所述控制装置与第二传感器信号连接，当第一质量体14与壳体1由于重力作用沿多功能结构体2长度的方向从高处下降时，所述控制装置能够根据接收到的第二传感器的速度信息或加速度信息进而控制第一动力机构7和/或第二动力机构8推动支撑架11运动，从而实现第一质量体14下降速度的控制；所述第二传感器采用接触式传感器15或非接触式传感器16，其中所述非接触式传感器16包括微波传感器。其中，第一质量体14还安装有距离传感器，能够检测到第一质量体14离地面的高度，当在第一质量体14与壳体1下降的过程中通过接触式传感器15或非接触式传感器16能够获得第一质量体14的运动速度或运动的加速度并将监测信息输送给控制装置，控制装置进而发出控制命令控制第一动力机构7和/或第二动力机构8进而调节滚动体5与多功能结构体2之间的摩擦力，实现精确控制，从而实现第一质量体14运动中逐渐减速的控制，达到缓冲的目的。
本实施例中基于外部运动的检测实现联动控制，被控运动状态的监控与微小量实时关联控制系统，自由落体运动中通过检测某一点的速度或加速度并通过调节微动的调节距离，实现降落速度的调节。
具体地，在一组具体地仿真和试验中表明，所谓微动宏控的效果可以达到1:15000-1:20000之间的可控能量放大比。即输入1焦耳能量可控、抑制或转化的效果的对应能量在15000-20000焦耳。在一个具体地实验中，试验测得结果为用0.23焦耳的驱动钢球的能量能够抑制4000焦耳的运动能量，试验中测得每微动1mm钢球预紧，实现约4000焦耳的能量控制，微动宏控效果明显。
如图8所示，为实施例一的一个变化例，多功能结构体2固定，壳体能够相对于多功能结构体2运动，也能够实现本发明中微动宏控的效果，进而实现对运动状态的调整。
实施例二：
一种适用于减速对接的装置，本实施例适用于两个相对运动的设备实现动能缓冲、运动缓冲对接或自由运动阻尼对接的场景，如图15、图16所示，所述安装通道与外部连接的一端设置有第一喇叭口17，所述多功能结构体2能够在控制装置的控制下从安装通道的第一喇叭口17穿过安装通道并延伸到安装通道的另一端，且在控制装置的控制下所述多功能结构体2能够从安装通道中拔出，其中，所述控制装置能够通过控制第一动力机构7和/或第二动力机构8实现多功能结构体2的夹紧或松开。本实施例实际应用于两个相对运动物体的自动最优阻尼调控对接，如图17所示，安装通道上设置有第一喇叭口17，能够引导多功能结构体2顺利进入安装通道并到达规定位置后由控制装置控制进入锁紧状态，其中，对接过程中能够实现多功能结构体2与壳体1之间相对运动的能量经可调中间状态，即摩擦阻尼状态，而产生动能损耗，进而抵消两运动体的相对运动动能并实现对接，当对接完成后再由控制装置控制进入松开状态，多功能结构体2从安装通道抽出，完成一次对接和脱离全过程作业。
本发明中的装置除了应用于减速对接外，还可用于一种防脱落的装置，适用于两个做相对远离运动的设备实现运动速度的控制、防脱离的场景通过本发明中的中间状态的控制进而实现两个相对运动设备之间的阻尼调节，进而实现速度的调节，并可通过锁紧状态实现设备的防脱落的控制。
实施例三：
一种适用于减振的装置，如图18、图19所示，还包括第二质量体18、第三弹性体19以及支撑载体20；所述多功能结构体2穿过安装通道并延伸到壳体1两端的外部，所述多功能结构体2的上端与第二质量体18活动配合，所述多功能结构体2的下端与支撑载体20活动配合，所述壳体1的一端连接第二质量体18，所述壳体1的另一端通过第三弹性体19连接支撑载体20，所述第三弹性体19套装在多功能结构体2上。
在实际应用中可设计为可调摩擦阻尼的减振立柱，安装时嵌于建筑梁结构或其它刚性支架连接体中能够起到减振、抗冲击的作用。
本实施例还可作为带有转动振动抑制或精密仪器振动防护平台装置的减振组件使用，安装有精密仪器的装置会产生振动，甚至耦合其他部件一起振动，通过本发明中的装置能够将振动通过摩擦热消耗掉，成为可调摩擦阻尼的能量振动抑制系统，将振动的动能转化为摩擦热，根据振动的幅度的参数进行自适应调整。
本实施例中的减振装置还可以用于预防地震，实现产品的抗冲击，例如设计到建筑支撑梁中或地基中，还可以做成平台。将该组件应用于台面支撑中可制成减振平台。
实施例四：
图3所示，一种适用于平转动消隙的装置，如图20所示，所述安装通道与外部连接的一端设置有第二喇叭口21，所述多功能结构体2能够在控制装置的控制下从安装通道的第二喇叭口21穿过安装通道并延伸到安装通道的另一端，其中，所述控制装置能够通过控制第一动力机构7和/或第二动力机构8实现多功能结构体2与滚动体5的间隙的调整，使功能结构体2与滚动体5之间调整到合适的间隙，使运动更加平稳，消除运动间隙，适用于精密运动的控制，例如，精密滑轨组件的运动。
实施例五：
一种适用于防撞击安全缓冲的装置，如图21所示，包括汽车底盘22，所述汽车底盘上安装有防护装置23，所述多功能微动宏控组件安装在汽车底盘22上，其中，所述多功能结构体2穿过安装通道且两端延伸到壳体1的外部，所述多功能结构体2的一端或两端与防护装置23连接，当防护装置23受到外力的撞击时，所述防护装置23能够驱使多功能结构体2在安装通道中运动且由于多功能结构体2与滚动体5的摩擦力从而使防护装置23受到的撞击力得到缓冲。
在具体地设计时，安装在所述汽车底盘22上的多功能微动宏控组件的数量可以为一个，也可以为多个，当所述多功能微动宏控组件的数量为多个时，多个所述多功能微动宏控组件呈环形结构布置或层状结构布置，如图22、图23所示，为长方形结构布置，如图24所示，为层状结构布置，如图24所示，为日字形结构布置，如图26所示，为圆环形结构布置，如图27所示，为三角形结构的环形布置。
具体地，在汽车底盘22中的防护装置23设计时，还可以增加复位装置，其中包括驱动装置，所述防护装置23外力的撞击下能够带动多功能结构体2从第一位置靠近壳体1运动到第二位置且所述多功能结构体2能够在驱动装置的驱使下从第二位置再运动到第一位置，所述驱动装置可以采用弹簧，所述弹簧套装在多功能结构体2上，所述弹簧的一端与防护装置23连接，所述弹簧的另一端连接壳体1；所述驱动装置还可以采用电机等其他动力进行驱动，实现多功能结构体2的复位。
本发明能够用于能量转化控制技术实现领域，将动能转化为可控势能，将势能转化为可控动能，将动能经本方法可实现的可调控(摩擦)阻尼转化为热能等。具体可用于实现运动碰撞物体的加速度、速度和碰撞行程的精确控制，建筑或机构的振动控制，自由落体的地面冲击响应控制等。通过一种微小位移、微小力、微小能量变化(电能、磁能、热能、势能、动能)的调控或精密调控而改变或控制可相关的一种宏观、大型的运动状态、连接状态、导向稳定状态、冲击耗能状态、冲击压缩状态、振动抑制状态、噪声状态、平动、转动问题性状态以及位姿保持状态，使多功能结构体2与滚动体5之间能够在锁紧状态、中间状态和松开状态之间进行切换，中间状态即为两相对运动部件在完全锁死或完全释放的中间状态的控制，进而由于它们之间接触程度的微小相对位置关系控制，能够高效的实现两个相对运动体之间的宏观相对位置和运动关系或能量传递状态和程度的高效控制。表现为:微小能量(运动、位置、势能、电磁能等的)的输入产生巨大能量的抑制或转化；表现为微小运动控制大型、宏观运动状态，或能量转化状态。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种多功能微动宏控组件，其特征在于，包括壳体(1)、多功能结构体(2)、第一弹性体(3)、第二弹性体(4)以及滚动体(5)；
所述壳体(1)中设置有安装通道，所述安装通道中设置有锥形空间(6)；
所述第一弹性体(3)安装在锥形空间(6)的一端，所述第二弹性体(4)安装在锥形空间(6)的另一端，所述滚动体(5)安装在锥形空间(6)中且设置在第一弹性体(3)、第二弹性体(4)之间；
所述多功能结构体(2)能够穿过安装通道且所述滚动体(5)与多功能结构体(2)接触，所述滚动体(5)与多功能结构体(2)能够在锁紧状态、中间状态和松开状态之间进行切换；
当对第二弹性体(4)沿靠近第一弹性体(3)的方向施加外力时，所述滚动体(5)受到第二弹性体(4)的推力靠近第一弹性体(3)运动，此时多功能结构体(2)与滚动体(5)从锁紧状态经中间状态到松开状态；
当撤去对第二弹性体(4)的外力时，在第一弹性体(3)的回弹力的作用下所述滚动体(5)靠近第二弹性体(4)运动，此时多功能结构体(2)与滚动体(5)从松开状态经中间状态到锁紧状态。
2.根据权利要求1所述的多功能微动宏控组件，其特征在于，所述第一弹性体(3)、第二弹性体(4)、滚动体(5)以及锥形空间(6)共同组成一个控制单元；
所述控制单元的数量为一个或多个；
当所述控制单元的数量为多个时，多个所述控制单元沿多功能结构体(2)长度的方向依次布置。
3.根据权利要求1所述的多功能微动宏控组件，其特征在于，所述多功能结构体(2)采用管状结构、滑轨结构、柱状结构中的任一种或任多种结构的组合。
4.根据权利要求1所述的多功能微动宏控组件，其特征在于，还包括动力装置，所述动力装置包括第一动力机构(7)和/或第二动力机构(8)；
所述第一动力机构(7)能够对第一弹性体(3)向靠近滚动体(5)的方向施加外力，所述第二动力机构(8)能够对第二弹性体(4)向靠近滚动体(5)的方向施加外力；
所述动力装置采用如下任一种驱动形式：
-电机驱动；
-智能材料驱动；
-气压或液压驱动；
-磁力驱动；
-相变材料驱动。
5.根据权利要求1所述的多功能微动宏控组件，其特征在于，所述滚动体(5)的数量为一个或多个；
当所述滚动体的数量为多个时，包括如下任一种布置方式：
-多个所述的滚动体沿多功能结构体(2)长度的方向依次布置并形成滚动体组，所述滚动体组的数量为一个或多个，当滚动体组的数量为一个时，所述滚动体组安装在功能结构体(2)的一侧；当所述滚动体组的数量为多个时，多个所述滚动体组沿功能结构体(2)的周向均匀或非均匀布置；
-多个所述的滚动体沿多功能结构体(2)的周向均匀或非均匀布置。
6.根据权利要求5所述的多功能微动宏控组件，其特征在于，还包括支撑架(11)，所述滚动体(5)安装在支撑架(11)上，所述第一弹性体(3)或第二弹性体(4)能够通过推动支撑架(11)带动滚动体(5)运动。
7.根据权利要求1所述的多功能微动宏控组件，其特征在于，所述第一弹性体(3)上设置有第一传感器(12)，和/或
所述第二弹性体(4)上设置有第二传感器(13)。
8.一种基于多功能微动宏控组件应用的装置，其特征在于，采用权利要求1至7任一项所述的多功能微动宏控组件，包括控制装置，所述控制装置分别与第一动力机构(7)、第二动力机构(8)信号连接，还包括如下任一种结构形式：
-包括第一质量体(14)以及第二传感器，所述壳体(1)安装在第一质量体(14)上，所述控制装置与第二传感器信号连接；
当第一质量体(14)、壳体(1)沿多功能结构体(2)长度的方向与多功能结构体(2)发生相对运动时，所述控制装置能够根据接收到的第二传感器的速度信息和/或加速度信息进而控制第一动力机构(7)和/或第二动力机构(8)推动支撑架(11)运动，从而实现第一质量体(14)运动速度的控制；
-所述安装通道与外部连接的一端设置有第一喇叭口(17)，所述多功能结构体(2)能够在控制装置的控制下从安装通道的第一喇叭口(17)进入安装通道的内部并延伸到安装通道的另一端，且在控制装置的控制下所述多功能结构体(2)能够从安装通道中拔出，其中，在所述多功能结构体(2)与壳体(1)的相对运动过程中所述控制装置能够通过控制第一动力机构(7)和/或第二动力机构(8)实现多功能结构体(2)的摩擦运动、夹紧或松开；
-包括第二质量体(18)、第三弹性体(19)以及支撑载体(20)；所述多功能结构体(2)穿过安装通道并延伸到壳体(1)两端的外部，所述多功能结构体(2)的上端与第二质量体(18)活动配合，所述多功能结构体(2)的下端与支撑载体(20)活动配合；
所述壳体(1)的一端连接第二质量体(18)，所述壳体(1)的另一端通过第三弹性体(19)连接支撑载体(20)，所述第三弹性体(19)套装在多功能结构体(2)上；
-所述安装通道与外部连接的一端设置有第二喇叭口(21)，所述多功能结构体(2)能够在控制装置的控制下从安装通道的第二喇叭口(21)穿过安装通道并延伸到安装通道的另一端，其中，所述控制装置能够通过控制第一动力机构(7)和/或第二动力机构(8)实现多功能结构体(2)与滚动体(5)的间隙的调整；
-包括汽车底盘(22)，所述汽车底盘上安装有防护装置(23)，所述多功能微动宏控组件安装在汽车底盘(22)上，其中，所述多功能结构体(2)穿过安装通道且两端延伸到壳体(1)的外部，所述多功能结构体(2)的一端或两端与防护装置(23)连接，当防护装置(23)受到外力的撞击时，所述防护装置(23)能够驱使多功能结构体(2)在安装通道中运动且由于多功能结构体(2)与滚动体(5)的摩擦力从而使防护装置(23)受到的撞击力得到缓冲。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第二传感器采用接触式传感器(15)或非接触式传感器(16)，其中所述非接触式传感器(16)采用光波传感器和/或电磁波传感器。
10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，安装在所述汽车底盘(22)上的多功能微动宏控组件的数量为一个或多个，当所述多功能微动宏控组件的数量为多个时，多个所述多功能微动宏控组件呈环形结构布置或层状结构布置。
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