ES2964509T3

ES2964509T3 - Computación mecánica eficiente y fabricable

Info

Publication number: ES2964509T3
Application number: ES21801680T
Authority: ES
Inventors: James Ryley; Mark Jobes; James Macarthur; Jeffrey Semprebon
Original assignee: CBN Nano Technologies Inc
Current assignee: CBN Nano Technologies Inc
Priority date: 2020-09-25
Filing date: 2021-09-22
Publication date: 2024-04-08
Anticipated expiration: 2041-09-22
Also published as: WO2022066680A2; AU2021347277B2; CA3171922C; EP4107596A1; JP7289411B1; US20230238965A1; US11815881B2; CA3172129A1; EP4189513A2; US20230087289A1; JP7367266B1; US11809165B2; WO2022066680A9; US11720084B2; EP4107596B1; US20230244263A1; CA3172151A1; CA3172129C; WO2022066680A3; CA3172151C

Abstract

Los mecanismos lógicos funcionan para definir la posición de al menos una salida mecánica en función de la posición de al menos una entrada mecánica. Algunos mecanismos están configurados para determinar, en función de las posiciones de entrada, si existe o no una ruta para transmitir movimiento a una salida. Algunos mecanismos están configurados para determinar, en función de las posiciones de entrada, si se puede acomodar o no el movimiento de un elemento accionado sin mover una salida. Algunos mecanismos están configurados para determinar, en función de las posiciones de entrada, si uno o más elementos están obligados a transmitir movimiento a una salida. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Computación mecánica eficiente y fabricable

La presente solicitud se refiere a estructuras lógicas mecánicas, que incluyen esquemas para mecanismos lógicos que pueden ser compactos, eficientes y/o susceptibles de fabricación a escalas pequeñas.

Los diseños de lógica mecánica y computación se remontan a la máquina analítica de Babbage, descrita en 1837. Más recientemente, ha habido interés en desarrollar lógica mecánica para ordenadores de nanotecnología, tal como la lógica de la varilla descrita por Drexler en su libro 1992 “ Nanosystems: Molecular Machinery, Manufacturing, and Computation” . Los mecanismos lógicos diseñados para el consumo reducido de energía se enseñan en las patentes de Estados Unidos n°. 10.481.866; 10.664.233; 10.949.166; y la Publicación de Estados Unidos 2021/0149630. Mecanismos tales como los que se enseñan en la patente '866 están diseñados para ser adecuados para la fabricación a escala molecular por mecanosíntesis (tales como las técnicas enseñadas en las patentes US-8.171.568; 8.276.211; 9.676.677; 10.067.160; 10.072.031; 10.138.172; 10.197.597; 10.308.514; 10.309.985; 10.822.229; y 10.822.230); sin embargo, tales mecanismos son adecuados también para la fabricación a gran escala mediante el uso de técnicas convencionales tales como técnicas de microlitografía y nanolitografía, otras técnicas de MEMS (“ Sistemas MicroElectroMecánicos” ) o NEMS (“ Sistemas NanoElectroMecánicos” ), y mediante técnicas de fabricación macroscópica (por ejemplo, CNC, fundición, moldeo, impresión 3D) para crear dispositivos informáticos mecánicos adecuados para fines que incluyen el cálculo, prueba de sistema computacional y diseño y modelos educativos.

El documento US 2020/225911 A1 describe sistemas y métodos para crear mecanismos informáticos mecánicos y sistemas completos de Turing. Estos incluyen lógica combinatoria y lógica secuencial. Los sistemas descritos son altamente eficientes energéticamente. Realizaciones incluyen mecanismos informáticos mecánicos y sistemas computacionales que tienen una menor disipación de energía, un menor número de partes básicas y otras ventajas sobre los sistemas anteriores. Se describen múltiples realizaciones que incluyen lógica de enlace mecánico, lógica de flexión mecánica y lógica de cable mecánico, junto con paradigmas de diseño (que incluyen tanto diseños, principios mecánicos, como un sistema de clasificación novedoso que categoriza sistemas como tipos 1 a 4) que enseñan cómo aplicar los principios generales a otras realizaciones.

La invención se define por el objeto de las reivindicaciones independientes. Las siguientes observaciones resumen varios aspectos de la invención para facilitar una comprensión de algunos de los aspectos inventivos reivindicados en la presente solicitud.

Los mecanismos lógicos como se describe en la presente descripción tienen al menos una entrada mecánica y al menos una salida mecánica, y están configurados para definir la posición de la(s) salida(s) en base a la(s) posición(es) de la(s) entrada(s). Los mecanismos pueden tener dos o más entradas, y pueden tener dos o más salidas. La(s) entrada(s) pueden determinar la posición de que una o más salidas residen en una vez que se ha desplazado un elemento accionado del mecanismo (que podría considerarse como una entrada adicional).

Algunos mecanismos están configurados de tal modo que la(s) posición(es) de la(s) entrada(s) determina(n) si el movimiento del elemento accionado se transmite a la salida determinando si existe o no una ruta para transmitir dicho movimiento. Algunos mecanismos están configurados de tal modo que la(s) posición(es) de la(s) entrada(s) determina(n) si el movimiento libre del elemento accionado está limitado o no, y así determina si el movimiento del elemento accionado puede acomodarse sin transmitir movimiento a la salida.

Algunos mecanismos que tienen al menos dos entradas están configurados de tal modo que las entradas determinan si el movimiento de un elemento accionado se transmite a la salida, y en donde dicha determinación es la misma para más de una posición de al menos un elemento del mecanismo. En algunos de tales mecanismos, al menos una de las entradas puede acoplar el elemento accionado para desviarlo del movimiento de transmisión a la salida. Para mecanismos que tienen dos o más entradas que determinan si se transmite o no un movimiento a una salida, dicha determinación puede definirse por una operación lógica booleana de las posiciones de al menos dos de las entradas, y dicha operación lógica booleana podría ser una operación lógica NOR, NAND, o XOR.

Algunos mecanismos tienen al menos un elemento de transmisión de movimiento que puede interponerse selectivamente entre el elemento accionado y la salida, estando definida la(s) posición(es) de los elementos de transmisión de movimiento por la(s) posición(es) de las entradas de tal modo que la(s) posición(es) de la(s) entrada(s) determina(n) si el (los) elemento(s) de transmisión de movimiento están o no interpuestos entre el elemento accionado y la salida para transmitir el movimiento entre ellos. Los elementos de transmisión de movimiento pueden unirse a las entradas y colocarse directamente de este modo. Múltiples entradas podrían moverse paralelas entre sí y perpendicularmente al elemento accionado y la salida, en cuyo caso los elementos de transmisión de movimiento pueden unirse a las entradas para poder moverse en alineación con al menos un elemento de transmisión de movimiento unido a una entrada adyacente para transmitir el movimiento al mismo. En algunos mecanismos, al menos un elemento de transmisión de movimiento está conectado a al menos dos entradas y posicionado por las posiciones combinadas de los mismos. Los mecanismos pueden emplear al menos una guía unida y posicionada directamente una de las entradas, sirviendo dicha guía para dirigir uno de los elementos de transmisión de movimiento. Los mecanismos pueden configurarse de tal modo que un elemento de transmisión de movimiento tenga una parte activa, que actúa para transmitir el movimiento desde el elemento accionado hasta la salida cuando esta parte está interpuesta entre ellas, y una parte inactiva, que puede acomodar el movimiento del elemento accionado sin transmitir dicho movimiento a la salida cuando esta parte está interpuesta entre ellas.

Algunos mecanismos emplean al menos una guía para dirigir cualquiera o ambos del elemento accionado y la salida, con la(s) posición(es) de la(s guía(s) definidas por la(s) posición(es) de la(s) entrada(s)de tal modo que la(s) posición(es) de la(s) entrada(s) determina(n) si el elemento accionado y la salida están colocados uno con respecto al otro para transmitir el movimiento entre ellos. Dichos mecanismos también pueden tener al menos un elemento transmisor de movimiento que se dirige por una guía, a su vez posicionado por una entrada, y donde la guía determina si el elemento de transmisión de movimiento está colocado o no para transmitir el movimiento desde el elemento accionado a la salida (ya sea por sí mismo o en combinación con otros elementos de transmisión de movimiento, algunos de los cuales también pueden ser dirigidos por guías).

En algunos mecanismos, un elemento accionado y la salida tienen posiciones alineadas, en las que se colocan de tal modo que el movimiento del elemento accionado se transmite a la salida, y donde una o más entradas se pueden colocar para desplazar al menos uno del elemento accionado y la salida lejos de su posición alineada. En algunos casos, el elemento accionado se alinea para transmitir el movimiento a la salida a menos que se desvíe de dicha alineación, y al menos una entrada actúa para desviar o no desviar el elemento accionado; la entrada puede acoplarse directamente al elemento accionado, o puede actuar para colocar una guía que pueda desviar el elemento accionado. El elemento accionado puede acoplarse directamente a la salida cuando se alinea con el mismo y se desplaza.

Algunos mecanismos emplean al menos un elemento de transmisión de movimiento que se puede colocar para transmitir el movimiento entre el elemento accionado y la salida, así como una estructura de restricción para limitar selectivamente el intervalo de movimiento libre del (los) elemento(s) de transmisión de movimiento (en base a la(s) posición(es) de la(s) entrada(s)) para restringir o no restringir los elementos de transmisión de movimiento, y donde hay suficiente movimiento libre del (los) elemento(s) de transmisión de movimiento para acomodar el movimiento del elemento accionado sin causar movimiento de la salida cuando no se limita. Cuando la restricción por la estructura de restricción (determinada por la(s) posición(es) de la(s) entrada(s)), los elementos de transmisión de movimiento se sitúan para transmitir el movimiento desde el elemento accionado hasta la salida.

Algunos mecanismos emplean una estructura de control de movimiento que tiene al menos un elemento de control de movimiento que está colocado por la o las entradas para colocar selectivamente la estructura de control de movimiento en múltiples posiciones, incluyendo al menos una configuración de acomodación de movimiento (donde el movimiento del elemento accionado puede acomodarse sin causar movimiento de la salida) y una configuración de transmisión de movimiento (donde el movimiento del elemento accionado se transmite a la salida por al menos un elemento de la estructura de control de movimiento). En algunos de tales mecanismos, la estructura de control de movimiento es proporcionada por un único elemento de control de movimiento, que puede servir como elemento de transmisión de movimiento. En otros mecanismos, un elemento de transmisión de movimiento puede ser posicionado por la o las entradas en relación con uno o más elementos de control de movimiento. En algunos mecanismos, la estructura de control de movimiento tiene un elemento de transmisión de movimiento, y en donde la(s) posición(es) del (los) elemento(s) de control de movimiento determina el movimiento permitido del elemento de transmisión de movimiento.

En algunos mecanismos, la posición o posiciones de las entradas determinan si los elementos del mecanismo están alineados o no a lo largo de un eje de rotación común, dicha condición de alineación determina si el movimiento de dicho elemento accionado puede acomodarse por movimiento de rotación sin transmitir movimiento a dicha salida.

Para muchos de los mecanismos como se discutió anteriormente, las entradas y las salidas pueden comprender nanotubos de carbono (CNT). Los mecanismos pueden fabricarse lo suficientemente pequeños como para ocupar un volumen no mayor de 0,001 mm3 y/o para no requerir más de una fuerza de 1 pN para colocar las salidas. Para muchos de los mecanismos discutidos anteriormente, la salida se puede complementar mediante al menos una salida complementaria, que define un valor diferente del valor definido por la salida, y donde la(s) posición(es) de la(s) entrada(s) determinan si se transmite o no movimiento a la salida o a la(s) salida(s) complementaria(s).

Las Figuras 1A-1E ilustran un ejemplo de un mecanismo lógico donde los elementos de transmisión de movimiento (botones) están alineados por entradas para transmitir el movimiento a una salida de valor 0 o a una salida de valor 1. En el ejemplo mostrado, los botones están configurados para proporcionar una operación lógica NOR en las posiciones de las entradas. La Figura 1 F ilustra un mecanismo lógico que funciona de manera similar a la mostrada en las Figuras 1A-1E, pero donde los botones se colocan mediante entradas emparejadas.

La Figura 2 ilustra un ejemplo de un mecanismo lógico similar al que se muestra en la Figura 1F, pero donde los componentes están dispuestos de tal modo que el mecanismo proporciona una función lógica NAND en las entradas.

Las Figuras 3A-3D ilustran ejemplos adicionales de unos mecanismos lógicos que emplean elementos de transmisión de movimiento alineados o desalineados similares a los mostrados en las Figuras 1A-2, pero donde se emplean entradas individuales y los botones asociados con cada entrada están desplazadas o no desplazadas. Las Figuras 3A-3C muestran mecanismos que desplazan una salida de valor 0 o una salida de valor 1, mientras que la Figura 3D muestra un mecanismo que desplaza solo una salida de valor 1, sin desplazamiento que indica un valor de salida de 0. Las Figuras 3E y 3F muestran un par de mecanismos dispuestos de tal modo que una salida de desplazamiento de 1 da como resultado un valor de entrada de 0, proporcionando una inversión efectiva del valor de salida. Las Figuras 3G-3I ilustran ejemplos de inversores mecánicos que podrían emplearse para invertir el desplazamiento de una salida.

La Figura 4 ilustra un ejemplo de un mecanismo de nivel superior construido a partir de elementos alineables tal como se muestra en las Figuras 1A-3E, en este caso un sumador completo que emplea dos conjuntos de puertas mecánicas.

Las Figuras 5A-5F ilustran un mecanismo lógico que proporciona una función NOR de dos entradas que emplean un único elemento de transmisión de movimiento, que está alineado para transmitir movimiento o no alineado. En este mecanismo, las entradas son opuestas en lugar de paralelas.

Las Figuras 6A-6D ilustran un mecanismo lógico donde la extensión de una cualquiera de las dos entradas, o extensión de ambas, actúa para desalinear un elemento accionado con una salida. Por lo tanto, si una entrada se extiende (un “ 1” lógico), diferentes posiciones del elemento accionado dan como resultado el mismo valor de salida (un “ 0” lógico), proporcionando una función lógica NOR.

Las Figuras 7A-7D ilustran otro ejemplo de un mecanismo lógico donde la extensión de una cualquiera de las dos entradas, o extensión de ambas, actúa para desalinear un elemento accionado con una salida. En este mecanismo, las entradas se proporcionan en un elemento común, reduciendo el número de partes. Las Figuras 7E-7I ilustran dos ejemplos de mecanismos lógicos formados combinando submecanismos similares al mecanismo mostrado en las Figuras 7A-7D. Las Figuras 7E-H muestran tres puertas NOR que se combinan para crear una salida lógica AND, con la salida de un mecanismo que proporciona una entrada para otra. La Figura 7I muestra un sumador formado usando cuatro puertas NOR (así como divisores de señal) y funciona por tres pulsos de reloj secuenciales; la Figura 7J muestra un diagrama lógico convencional de un sumador media equivalente formado usando cuatro puertas NOR para comparación.

Las Figuras 8A-8F ilustran mecanismos lógicos donde las entradas controlan la posición de las guías que determinan si existe o no una ruta de transmisión alineada para transmitir el movimiento de un elemento accionado a una salida; cuando los tubos están alineados, el desplazamiento del elemento accionado se transmite o propaga a la salida. El mecanismo mostrado en las Figuras 8A y 8B está dispuesto para proporcionar una operación lógica NOR en las entradas. El mecanismo mostrado en las Figuras 8C-8F se dispone para proporcionar una operación lógica XOR.

Las Figuras 9A y 9B ilustran un mecanismo lógico donde tres entradas controlan las posiciones de las guías para determinar si hay o no una ruta de elementos alineados para transmitir el desplazamiento de un elemento accionado a una salida, proporcionando así una función lógica NOR de 3 entradas.

Las Figuras 10A-10G ilustran unos mecanismos lógicos donde las entradas determinan si uno o más elementos de transmisión de movimiento están restringidos, determinando dicha restricción si son capaces de transmitir el movimiento desde un elemento accionado a una salida.

En las Figuras 10A y 10B un elemento de restricción puede restringir las posiciones disponibles de dos elementos de transmisión de movimiento, alineándolos suficientemente para transmitir movimiento. En las Figuras 10C y 10D un elemento flexible solo tiene suficiente rigidez para transmitir el movimiento cuando está restringido. En la Figura 10E se puede restringir un elemento articulado y solo se necesita la restricción en la dirección de movimiento de la bisagra. En las Figuras 10F y 10G el espacio disponible que contiene un fluido puede limitarse de tal modo que el fluido ejerza suficiente presión para mover la salida.

Las Figuras 11A-11 ilustran mecanismos lógicos que emplean juntas de bisagra que pueden restringirse basándose en la posición de una entrada, determinando la restricción si la bisagra acomoda o transmite el movimiento. En las Figuras 11A-11D, el movimiento disponible de la bisagra está restringido por una ranura que está alineada para permitir la flexión o traslación de la bisagra. En las Figuras 11E-11H una placa conformada se acopla a pasadores mediante fuerzas sin contacto para restringir el movimiento de la bisagra. Las Figuras 11I-11N ilustran mecanismos lógicos construidos solo a partir de enlaces y articulaciones de pivote, donde la alineación o desalineación de los ejes de rotación determina si el movimiento de un elemento accionado puede acomodarse sin forzar el movimiento de una salida.

Las Figuras 12A-12I ilustran mecanismos lógicos donde cada entrada determina la posición de un elemento intermedio (formado como una placa conformada) que puede acomodar el movimiento de un elemento accionado sin moverse, o es forzado a moverse con el mismo, y que a su vez mueve una salida cuando se mueve con el elemento accionado. Las Figuras 12A y 12B ilustran una puerta de transmisión que transmite o no transmite movimiento, y la Figura 12C ilustra una puerta NOR de 3 entradas que puede formarse usando dichas puertas. Las Figuras 12D-12F ilustran configuraciones alternativas que pueden emplearse, donde la placa está montada de manera pivotante en la entrada. Las Figuras 12G y 12H ilustran una puerta de conmutación que emplea dos puertas de transmisión opuestas, que sirven para dirigir el movimiento a cualquiera de las dos salidas. La Figura 12I ilustra una puerta de transmisión donde la placa está provista de canales para aumentar la fuerza de movimiento que puede transmitirse.

Las Figuras 13A y 13B ilustran dos ejemplos de puertas de transmisión que proporcionan una función similar a la de la puerta mostrada en las Figuras 12E y12F, pero diseñada para la fabricación a nanoescala por ensamblaje molecular. Estas puertas se pueden fabricar a partir de CNT, acoplando tubos formados a partir de CNT anclados a bloques diamantados.

La Figura 14 ilustra una puerta de transmisión similar a las de las Figuras 12E, 12F, 13A,y 13B, pero donde la salida se acopla a una placa conformada a una distancia diferente que un elemento accionado, lo que da como resultado una ganancia mecánica cuando la placa conformada está en su posición activa.

Las Figuras 15A-15D ilustran mecanismos con placas conformadas unidas a los elementos y salidas accionados, y donde un conector que se acopla a las placas se coloca mediante una o más entradas; las formas de las placas determinan si se transmite o no movimiento para una posición particular del conector.

Las Figuras 16A-F ilustran dos ejemplos de mecanismos lógicos que tienen elementos giratorios concéntricos para bloquear selectivamente o permitir la traslación en base a las posiciones de dos entradas. Las Figuras 16A-C ilustran un mecanismo lógico adecuado para la fabricación a nanoescala, donde atracción de Van der Waals sirve como una traslación que bloquea la traslación sin contacto de un elemento central si cualquiera de las entradas se desplaza angularmente. Las Figuras 16D-F ilustran un mecanismo lógico análogo a mayor escala, donde los imanes proporcionan la fuerza sin contacto.

Las Figuras 17A-17D ilustran un mecanismo lógico que sirve como un interruptor de paso no volátil que puede emplearse para almacenar valores, tal como entre ciclos de reloj; el mecanismo emplea un elemento de copia con una placa conformada que la mueve a una posición que representa el valor de una primera entrada, después de lo cual el elemento de copia puede bloquearse en posición para retener el valor mientras se reinicia la primera entrada. La Figura 17E ilustra dos de dichos mecanismos conectados entre sí para formar un flip-flop mecánico. La Figura 17F ilustra una porción de una matriz de memoria de cuadrícula que se forma a partir de mecanismos tales como se muestra en las Figuras 17A-D combinadas con una matriz de puertas de transmisión conectadas para seleccionar una dirección de memoria donde los valores pueden escribirse o recuperarse.

Los dibujos y las descripciones adjuntas ilustran varios ejemplos de mecanismos lógicos que pueden construirse, muchos de los cuales ofrecen estructuras simplificadas, menos piezas y/o menor tamaño en comparación con las estructuras enseñadas en la Patente de Estados Unidos 10.481.866 y patentes/aplicaciones relacionadas para proporcionar funciones equivalentes. Si bien se ilustran ejemplos particulares, se podrían diseñar disposiciones alternativas que empleen las mismas estrategias usando variaciones en los ejemplos específicos. Cabe señalar que, en muchos casos, por razones de claridad, no se muestran elementos convencionales adicionales empleados en dispositivos informáticos mecánicos, dichos elementos incluyen (pero no se limitan a) estructuras de anclaje, estructuras de guía, estructuras para establecer entradas en los valores deseados, generadores de señales de reloj (que pueden comprender, por ejemplo, motores, engranajes, levas, seguidores de leva y enlaces relacionados y otras partes), estructuras para distribuir y/o redirigir señales de reloj (por ejemplo, el equivalente físico de lo que se llamaría una barra colectora en la electrónica), elementos para distribuir y/o redirigir el movimiento de salidas, memorias intermedias para retener temporalmente uno o más bits de información, etc. Si bien muchos de los ejemplos que se muestran son para estructuras escaladas para fabricarse mediante técnicas de fabricación convencionales (que incluyen litografía a escala micro y nanométrica), podrían formarse estructuras equivalentes a escala molecular y atómicamente precisas con una disposición análoga de partes.

Se ilustran y describen varios ejemplos de mecanismos lógicos que incorporan diferentes esquemas para definir posiciones de una o más salidas mecánicas basadas en la o las posiciones de una o más entradas mecánicas. En general, cada entrada y cada salida es un elemento móvil que define o codifica un valor por su posición. En un esquema típico, el desplazamiento desde una posición neutra indica un valor de 1, mientras que la falta de dicho desplazamiento indica un valor de 0. En algunos casos, puede emplearse un conjunto de elementos complementarios, con uno de los elementos que se mueven para indicar un valor, tal como para un valor de salida. En un ejemplo binario, una salida se mueve para indicar una salida de valor 1, mientras que otra salida se mueve para indicar una salida de valor 0. Estas opciones de salida pueden coincidir con las opciones de entrada correspondientes de otros mecanismos; pueden establecerse mecanismos para usar una única entrada o entradas dobles (también llamadas “ carril único” y “ doble carril” ). La entrada de carril dual es donde cada posible valor de entrada y entrada tiene su propia línea. Por ejemplo, si hay dos entradas, A y B, y cada una puede tener un valor de 0 o 1, entonces hay cuatro líneas de entrada; A=0, A=1, B=0, y B=1. Para cualquier cálculo, una línea de entrada para cada entrada se establece en una posición que lógicamente significa “verdadero” Por ejemplo, si (A, B) = (1, 0) entonces se establece la línea A=1, y se establece la línea B=0. Esto difiere de un esquema donde 1 línea representa A, y 1 línea representa B, y diferentes posiciones de la línea determinan si los valores son, por ejemplo, 0 o 1. La entrada única reduce el número de líneas de entrada, pero la entrada dual puede tener ventajas en simplificar o mejorar los mecanismos. Se puede realizar cualquier lógica de cualquier manera.

Para un uso particular, puede ser beneficioso combinar características de ejemplos particulares para proporcionar mecanismos lógicos optimizados para una situación y/o uso particular. En algunos mecanismos, colocar la(s) entrada(s) define la(s) posición(es) de la(s) salida(s) en respuesta al desplazamiento de un elemento accionado tal como una señal de reloj mecánico. Dicho elemento accionado podría considerarse como una entrada, pero una que se desplaza secuencialmente para colocar una o más entradas de datos. Ejemplos de mecanismos adecuados para proporcionar señales de reloj para dispositivos informáticos mecánicos se enseñan en los documentos US-10.683.924 y PCT/US-2020/031645.

En algunos mecanismos lógicos que se enseñan en la presente descripción, el mecanismo se diseña de tal modo que un valor de salida mecánico depende de si los elementos están o no están alineados, dicha alineación o desalineación se basa en las posiciones de uno o más valores de entrada mecánicos, y tal alineación o funcionamiento de desalineación para determinar si hay o no una ruta para transportar el movimiento desde un elemento accionado (que, como se usa en la presente descripción, puede ser una “ señal de reloj” , o “ entrada” ) a una salida particular. Las entradas mecánicas pueden colocarse para colocar elementos en alineación para formar una ruta para transmitir el movimiento, y/o pueden actuar para desplazar elementos de alineación para evitar la creación de dicha ruta. En algunos casos, las entradas pueden colocar una o más guías que dirigen el movimiento, y/o configuran una estructura de restricción que limita el movimiento disponible. Las entradas mecánicas también pueden servir para desviar o alinear directamente un elemento accionado para hacer que no se acople o se acople a una salida particular cuando el elemento accionado se desplaza (tal como por una señal de reloj mecánico). En algunos mecanismos, la alineación o desalineación para definir una ruta para transmitir el movimiento a una salida podría ser caracterizado como la o las entradas que definen la restricción colocada en el movimiento libre disponible del elemento accionado, determinar si el movimiento del elemento accionado puede o no ser acomodado sin aplicar fuerza para mover una salida.

En algunos mecanismos lógicos, los elementos están dispuestos para representar cada posible estado de entrada y alinearse para proporcionar un valor de salida deseado como se desee para ese estado de entrada. En algunos mecanismos lógicos, las entradas actúan en paralelo para determinar si existe una ruta alineada de transmisión de movimiento o no existe, mientras que en algunos mecanismos, las entradas actúan en secuencia. Además de las entradas en sí mismas, pueden emplearse elementos que se colocan mediante una o más entradas y determinar si existe o no una ruta para transportar movimiento, y puede considerarse que son “elementos de control” , “elementos de transmisión de movimiento” , “elementos de control de movimiento” y/o “ guías” , dependiendo de la configuración particular del mecanismo.

Varios mecanismos enseñados en el presente documento proporcionan las funciones lógicas “ universales” de las puertas de NOR o NAND, que pueden configurarse y/o combinarse para proporcionar cualquier otra función lógica booleana. Con un esquema de sincronización apropiado, las puertas NOR o NANd pueden conectarse para formar un flip-flop para proporcionar memoria; mecanismos más sofisticados para proporcionar operaciones lógicas aritméticas y/o memoria basada en puertas lógicas simples podrían formarse de una manera paralela a aquella en la que dichos mecanismos de nivel superior se han construido usando puertas lógicas electrónicas análogas y combinaciones de las mismas en, por ejemplo, registros de desplazamiento, sumadores e incluso mecanismos de nivel superior, hasta sistemas informáticos completos. Se podrían diseñar otros dispositivos que utilicen los mismos paradigmas, como semi-sumadores, sumadores completos, sumadores de ondulación, etc. Mientras que se podrían formar mecanismos de nivel superior a partir de puertas universales de una manera análoga a la construcción de estructuras de nivel superior a partir de puertas lógicas electrónicas, dichos mecanismos también podrían realizarse de manera más directa utilizando los paradigmas enseñados en este documento para obtener uno o más valores de salida basados en uno o más valores de entrada.

Debido a la estructura relativamente simple de los mecanismos descritos en el presente documento, son adecuados para la fabricación en una microescala, usando tecnología convencional de fabricación de MEMS, o en una nanoescala, usando técnicas tales como nanolitografía o ensamblaje molecular por mecanosíntesis. Los mecanismos resultantes, cuando se fabrican en una microescala, deben ajustarse dentro del volumen de un cubo que mide 100 pm en un lado, y se espera que dichos dispositivos requieran una fuerza de accionamiento no mayor que 1 pN. Pueden fabricarse mecanismos de tamaño más pequeño para encajar dentro del volumen de un cubo de 10 pm o 1 pm, con fuerzas de activación correspondientemente inferiores, tales como 100 nN o 10 nN. Pueden realizarse dispositivos incluso más pequeños mediante técnicas de fabricación a nanoescala, y podrían ajustarse dentro del volumen de un cubo 100 nm uno un lado, e incluso lo suficientemente pequeños como para ajustarse dentro de un cubo de 50 nm, un cubo de 25 nm o un cubo de 10 nm. Para muchos de los mecanismos discutidos en este documento, componentes como la primera y segunda partes, entradas y salidas mencionadas pueden comprender nanotubos de carbono o estructuras de materiales de diamante, lonsdaleita o diamantoides. Para mecanismos de nanoescala, las fuerzas de accionamiento podrían ser 1 nN o menos, y las simulaciones de dinámica molecular indican que algunos mecanismos tales como puertas lógicas que emplean fuerzas de no contacto (NCFs) para coordinar el movimiento del componente deben funcionar con las fuerzas de accionamiento por debajo de 100pN, o incluso menos de 10pN.

Para los mecanismos a nanoescala, muchos de los elementos podrían formarse a partir de materiales como nanotubos de carbono (CNT), diamante, Lonsdaleita y/o diamantoide para estructuras rígidas. Los CNT pueden ser curvos y ramificados hasta una configuración deseada formada sustituyendo pentágonos y heptágonos en la estructura de los átomos de carbono de otro modo hexagonal. Los elementos flexibles podrían estar hechos de materiales tales como láminas de grafeno, cintas o formas similares de grafeno, poliino, politetrafluoroetileno, un hidrocarburo o variante sustituida de los mismos, o cualquier otra estructura que proporcione las características deseadas del diámetro apropiado, rigidez longitudinal y flexibilidad lateral deseada para un uso particular. Pueden usarse bisagras de hidrocarburos, uniones giratorias de enlace simple (por ejemplo, acetilénico) o CNT anidados para proporcionar uniones pivotantes entre elementos conectados. Dichos ejemplos no deben considerarse como limitantes de los materiales que podrían emplearse.

Las Figuras 1A-1E ilustran la operación de un mecanismo lógico 100 que está configurado para proporcionar la función de un orificio lógico booleano binario en el ejemplo mostrado, el mecanismo 100 proporciona la función de una puerta NOR de 2 entradas. Dependiendo de las posiciones de los cables de entrada 102 y 104, varios botones 106 (que sirven como elementos de transmisión de movimiento) montados en los cables (102, 104) se colocan en alineación para crear una ruta para transportar el desplazamiento desde un elemento accionado 108 a una salida de valor 1110 (como se muestra en las Figuras 1A-B) o a una salida de valor 0 112 (como se muestra en las Figuras 1C-1E). Los botones 106 pueden montarse de forma móvil y/o flexible en los cables (102, 104) para permitirles ser empujados por el elemento accionado 108 o por un botón adyacente 106, y/o los cables (102, 104) pueden tener suficiente movimiento o flexibilidad para permitir que los botones 106 sean empujados. Las Figuras 1A y 1B muestran la disposición de los botones 106 cuando ambos cables (102, 104) están posicionados para representar valores de entrada (0, 0); La Figura 1A muestra el mecanismo 100 antes de mover el elemento accionado 108, y la Figura 1B muestra el mecanismo 100 después de que el elemento accionado 108 se ha movido. Cuando los cables (102, 104) están ambos en sus posiciones para representar entradas de (0, 0), una fila de las botones 106 están alineadas (como se indica por la línea discontinua) para transmitir el movimiento desde el elemento accionado 108 a la salida de valor 1 110. No hay ruta disponible para transmitir el movimiento a la salida de valor 0112, porque cualquier ruta de este tipo tiene al menos un espacio en él que termina la transmisión de movimiento. Por el contrario, las Figuras 1C-1E muestran los cables (102, 104) colocados para representar respectivamente valores de entrada de (0, 1), (1, 0) y (1, 1). En cada uno de estos casos, hay una fila de los botones 106 que están alineados para formar una ruta para transmitir el movimiento desde el elemento accionado 108 hasta la salida de valor 0112, pero ninguna trayectoria completa para la transferencia de movimiento a la salida de valor 1110. Por lo tanto, la tabla de verdad para la puerta 100 es la de una puerta NOR;

Dado que una puerta NOR es una puerta lógica “ universal” , cualquier otro tipo de puerta lógica booleana de 2 entradas podría formarse a partir de solo las puertas NOR. Sin embargo, el diseño flexible de la puerta 100 permite construir otros tipos de puertas lógicas simplemente cambiando las posiciones de los botones en los cables para obtener la tabla de salidas deseada de las salidas. Por ejemplo, la Figura 2 ilustra una puerta NAND (otra puerta lógica “ universal” ) formada según un esquema similar.

Como se ilustra en las Figuras 1A-1E, el mecanismo 100 emplea entradas (102, 104) donde los valores están codificados por un único elemento de entrada, que no está desplazado (codifica un valor de 0) o desplazado (que codifica un valor de 1); sin embargo, estas entradas individuales (102, 104) están conectadas a filas dobles de botones recíprocos 106, ya que las entradas (102, 104) incorporan cables en bucle (un ejemplo de entradas individuales que mueven filas individuales de botones se muestran en las Figuras 3A-3C, que se describen a continuación). En algunos casos, es deseable emplear entradas dobles donde uno de múltiples elementos se mueva para codificar el valor de cada entrada. Como un ejemplo, la Figura 1F muestra un mecanismo 150 que es similar al mecanismo 100, pero donde se emplean elementos de entrada emparejados. El mecanismo 150 tiene un par de entradas a 152 y un par de entradas B 154, y en cada par hay una entrada (152, 154) que se desplaza para codificar un 0 (A0, B0) y otro que se desplaza para codificar un 1 (A1, B 1). Las entradas (152, 154) están típicamente conectadas (por estructura no ilustrada) de tal modo que solo uno de cada par se desplaza. Por ejemplo, cada par de entradas (152, 154) podrían proporcionarse por las salidas de otro mecanismo lógico donde una salida de valor 0 o una salida de valor 1 se desplaza por el movimiento de un elemento accionado. Para facilitar la comparación con la Figura 1E, el mecanismo 150 se muestra cuando los valores de entrada son (1, 1).

La Figura 2 ilustra otro ejemplo de un mecanismo que proporciona un orificio lógico booleano binario; el mecanismo de puerta 200 funciona de una manera similar a la puerta 150, pero difiere en que los botones 206 están dispuestos para proporcionar una tabla de confianza de NAND de transmisión del movimiento desde un elemento accionado 208 a una salida de valor 0210 o a una salida de valor 1212 en base a las posiciones de dos pares de varillas de entrada (202, 204).

Si bien los elementos de entrada emparejados, y por lo tanto cuatro filas de botones se muestran en los ejemplos anteriores para codificar todos los estados posibles de las entradas, en muchos casos la estructura puede simplificarse, mientras se obtiene la función lógica deseada. Las Figuras 3A-3C ilustran un mecanismo de puerta 300 que emplea entradas individuales (302, 304), cada una de las cuales controla la posición de una sola fila de botones 306, y cada uno de los cuales está desplazado, para codificar un valor de entrada de 1, o no desplazado, para codificar un valor de entrada de 0. Al igual que la puerta 100, la puerta 300 proporciona una función NOR para determinar si transmitir el movimiento de un elemento accionado 308 a una salida de valor 0310 o a una salida 312 de valor 1. Las Figuras 3A-3C muestran respectivamente los valores de entrada (0, 0), (1, 0) y (0, 1) y, por lo tanto, son comparables respectivamente al estado de la puerta 100 como se muestra en las Figuras 1A, 1D y 1C.

Los mecanismos lógicos que se muestran en las Figuras 1A-3C de movimiento de transmisión a una salida de valor 0 o una salida de valor 1, son mecanismos de doble carril (hasta ahora se refiere a la salida). Se pueden hacer mecanismos lógicos de carril único similares que transmitan o no transmitan el movimiento a una sola salida. La Figura 3D muestra un mecanismo de lógica 300' que proporciona la misma función lógica NOR que la puerta 300, pero que difiere en tener solo la salida de valor 1312, y que tiene esos botones 306 que habría servido para formar trayectorias para transmitir fuerza desde la entrada 308' a la salida de valor 0 omitida. El mecanismo resultante 300' es más sencillo, pero la falta de una salida de valor 0 que se desplaza limita la capacidad de proporcionar un desplazamiento de entrada de valor 0 a los mecanismos lógicos posteriores. Esta limitación puede direccionarse invirtiendo la salida 312 para proporcionar una entrada de valor 0.

Un enfoque para invertir la salida es disponer un mecanismo posterior 330 en una orientación funcionalmente invertida, de tal modo que sus desplazamientos se dirijan de manera opuesta en comparación con el mecanismo 300'. La Figura 3E muestra tal disposición, con la salida 312 conectada a través de un conector deslizante 332 (que puede limitarse a un movimiento de traslación mediante estructura o estructuras de guía adicionales, no mostradas) a una entrada A 334 del mecanismo 330. El mecanismo 300' está configurado de tal modo que una entrada 302 está alineada con el elemento accionado 308' y la salida 312, que representa un valor lógico de 0, cuando no se desplaza y desalineado, lo que representa un valor lógico de 1, cuando se desplaza. Por el contrario, el mecanismo 330 se dispone de tal modo que su entrada a 334 está desalineada con un elemento accionado 336 y una salida 338, que representa un valor lógico de 1, cuando no se desplaza, y está alineado, lo que representa un valor lógico de 0, cuando se desplaza. Por lo tanto, el desplazamiento de la salida 312 (a la derecha como se ve en la Figura 3E) da como resultado una posición de entrada de valor de 0 de la entrada 334, en lugar de una posición de valor 1. La Figura 3F es una vista esquemática que muestra la orientación inversa de los mecanismos (300', 330) para lograr el efecto de una salida invertida. El mecanismo 330 está orientado hacia atrás al mecanismo 300', de tal modo que una posición extendida (1-valor) para la salida 312 se ve por el mecanismo 330 como una posición retraída (valor 0) de su entrada 334. Varios mecanismos tales como los descritos en el presente documento podrían disponerse de manera similar con respecto a otros mecanismos para proporcionar tal efecto de inversión.

Otro enfoque para invertir un valor de salida es emplear un inversor mecánico tal como el inversor de haz 350 mostrado en la Figura 3G. El inversor 350 tiene una entrada del inversor 352 y una salida del inversor 354, ambas están acopladas de manera pivotante con una viga 356 que está montada para pivotar alrededor de un eje de pivote 358. La entrada del inversor 352 está conectada de manera pivotante a la salida 312 del mecanismo 300', mientras que la salida del inversor 354 está conectada de manera pivotante a una entrada 360 de otro mecanismo (el resto del cual no se muestra). Cuando se desplaza la salida 312, desplaza la entrada del inversor 352, forzando al haz 356 a pivotar, y provocando un movimiento de dirección inversa de la salida del inversor 354, colocando la entrada 360 en una posición retraída; mientras tal posición es en realidad un desplazamiento de la entrada 360, corresponde a la convención del mecanismo 300' de una posición hacia la izquierda (como se muestra) que no está desplazada, lo que indica un valor de 0.

Las Figuras 3H y 3I ilustran ejemplos de inversores alternativos que podrían emplearse. La Figura 3H ilustra un inversor 370 que tiene una entrada de inversor 372 y una salida de inversor 374, que se mueven recíprocamente mediante un mecanismo de cremallera y piñón 376. El mecanismo de cremallera y piñón 376 tiene un engranaje de piñón 378, que se acopla a una cremallera de entrada 380, unida a la entrada del inversor 372, y una cremallera de salida 382, unida a la salida del inversor 374. La Figura 3I ilustra un inversor 390 que tiene una entrada del inversor 392 y una salida del inversor 394 que se mueven recíprocamente por una correa 396 que pasa sobre un par de rodillos 398, y al que la entrada del inversor 392 y la salida del inversor 394 están unidas en lados opuestos.

La Figura 4 ilustra un ejemplo de cómo los elementos lógicos que emplean elementos de transmisión de movimiento alineados o desalineados tal como se muestra en las Figuras 1A-3<e>y analizados anteriormente pueden emplearse en un mecanismo de nivel superior, en este ejemplo un mecanismo 400 que proporciona la función de un sumador completo. El mecanismo 400 tiene un número de puertas 402 dispuestas en una primera matriz 404 (operada por una primera señal de reloj Clk 1) y una segunda matriz 406 (operada por una segunda señal de reloj Clk 2). Para simplificar, las puertas 402 mostradas son puertas de carril único, que solo proporcionan una salida de desplazamiento que representa un valor de 1 (funcionalmente similar a la puerta 300' mostrada en la Figura 3D, con botones de salida 0 que no empujan contra ningún elemento adyacente incluido con fines ilustrativos). Entradas de datos A, B y CarryIN son cada una entrada en una de las tres series de puertas 402 en la primera matriz 404, teniendo cada serie siete puertas 402. Cada una de las salidas de la última serie de puertas 402 se proporciona como entradas de datos a una de siete series de puertas 402 (cada serie aquí tiene dos puertas 402) en la segunda matriz 406. La serie en la segunda matriz 406 proporciona dos salidas, Sum y Carryour.

En mecanismos tales como se muestra en las Figuras 1A-4, los botones y los elementos que sirven para colocarlos en respuesta a la o las entradas podrían considerarse como “ elementos de control” que determinan el valor de salida en respuesta a las entradas (que podrían incluir el elemento accionado, si se considera una entrada).

Las Figuras 5A-5F ilustran un mecanismo 500 que proporciona una función lógica NOR, al tiempo que evita el potencial necesario para superar las fuerzas VDW para formar o interrumpir una ruta para transmitir el movimiento en respuesta a los valores de entrada. En el mecanismo 500, el elemento de transmisión de movimiento 502 único se coloca en alineación para transmitir el movimiento desde un elemento accionado 504 hasta una salida 506 (como se muestra en las Figuras 5A y 5B para valores de entrada (0, 0), Figuras 5A y 5B que muestran respectivamente antes y después de mover el elemento accionado 504), o se coloca fuera de alineación para no transmitir movimiento (como se muestra en las Figuras 5C-5F, mostrando la Figura 5D el mecanismo 500 en una de tales posiciones cuando el elemento accionado 504 se ha desplazado). La posición del elemento de transmisión de movimiento 502 en este ejemplo depende de dos entradas 508, cada una de las cuales actúa para mover un lado de una bisagra 510 a la que está montado el elemento de transmisión de movimiento 502. Por lo tanto, la bisagra 510 puede considerarse un “ elemento de control” que se coloca por las posiciones combinadas de las entradas 508, y el elemento de transmisión de movimiento 502 puede colocarse en cualquiera de las tres posiciones desalineadas. Para evitar cambios en las fuerzas VDW a medida que el elemento de transmisión de movimiento 502 se mueve hacia o fuera de su posición alineada de transmisión de movimiento, el elemento accionado 504 y la salida 506 están provistos de elementos de pista 512 que pueden pivotar para permitir la transmisión de fuerza cuando se alinean con el elemento accionado 504 y la salida 506 (como se muestra en la Figura 5B, donde el elemento accionado 504 se ha desplazado, empujando el elemento de transmisión de movimiento 502 y provocando que la bisagra 510 pivote). La rotación del elemento accionado 504 y la salida 506 dentro de las guías 514 permite que los elementos de pista 512 se extiendan a lo largo de la trayectoria que el elemento de transmisión de movimiento 502 se mueve cuando una o ambas entradas 508 se desplaza (tal como las posiciones inclinadas mostradas en las Figuras 5C-5E), independientemente de qué entrada o entradas 508 se mueven. Dado que los elementos de pista 512 se extienden a lo largo de la trayectoria del movimiento del elemento de transmisión de movimiento 502, la fuerza VDW entre el elemento de transmisión de movimiento 502 y los elementos de pista 512 permanece constante. De nuevo, debería ser evidente que para implementaciones a mayor escala, donde los cambios en las fuerzas VDW son lo suficientemente pequeños como para crear suficiente resistencia al movimiento para afectar la función, los elementos de pista 512 podrían omitirse, y el elemento de transmisión de movimiento 502 simplemente estaría alineado con el elemento accionado 504 y la salida 506 para transmitir el movimiento entre ellos, o podría colocarse lejos de dicha alineación, por acción de las entradas 508.

En algunos mecanismos, un elemento accionado se alinea con una salida por defecto, y cuando se desplaza, actúa para desplazar la salida a menos que uno o ambos de estos elementos se desvíe de la alineación predeterminada. En tales casos, una o más entradas pueden determinar si un elemento se desvía o no. Las entradas pueden empujar directamente sobre uno de los elementos, o pueden mover una guía a través de la cual pasa un elemento. En algunos casos, una o más entradas pueden servir para colocar un elemento de transmisión de movimiento que puede interponerse entre el elemento accionado y la salida. Las Figuras 6A-6D ilustran un mecanismo que proporciona una puerta NOR 600, que tiene entradas 602 y 604, un elemento accionado 606 y una salida 608. En la puerta 600, el elemento accionado 606 es elásticamente flexible y se desliza dentro de una guía de reloj 610 que está alineada con una guía de salida 612 en la que se desliza la salida 608 (que puede ensancharse, como se muestra, para facilitar la alineación). Si no se desvía, el elemento accionado 606 se acopla y empuja sobre la salida 608 cuando el elemento accionado 606 se mueve (tal como mediante una señal de reloj mecánico), empujando así la salida 608 a una posición desplazada (valor 1 en este ejemplo), como se muestra en la Figura 6A. Sin embargo, como se muestra en las Figuras 6B-6d , si cualquiera de las entradas (602, 604) se extiende (su posición de valor 1 en este ejemplo), dicha entrada (602, 604) es forzada fuera del eje por una rampa 614 y desvía el elemento accionado 606 fuera de alineación (ya sea directamente, en el caso de la entrada 602, o a través de la otra entrada 602, en el caso de la entrada 604). Cabe señalar que el elemento accionado 606 puede desplazarse a varias posiciones, algunas donde solo es mal que ingresa a la guía de salida 612, o posiciones desviadas adicionales, dependiendo de los diferentes valores de entrada y las configuraciones de las entradas (602, 604) y la rampa 614 con respecto al elemento accionado 606. Siempre que el elemento accionado 606 se desvíe lo suficiente como para evitar la entrada de la guía de salida 612, las posiciones exactas de las entradas 602 y 604 y el elemento accionado 606 no afectan la posición de la salida 608. La puerta NOR 600 tiene solo cuatro partes móviles, que incluyen la salida 608. En un mecanismo a nanoescala, las guías (610, 612) y la rampa 614 podrían estar proporcionadas por material diamantado o nanotubos de carbono modificados (CNT), mientras que los elementos móviles (602, 604, 606, 608) podrían estar proporcionados por moléculas resilientemente flexibles tales como poliino, politetrafluoretileno, un hidrocarburo o una variante sustituida del mismo, una estructura a base de grafeno o cualquier otra estructura de diámetro, rigidez longitudinal y flexibilidad lateral apropiados, que posiblemente tenga baja resistencia con respecto al movimiento dentro de las guías.

Las Figuras 7A-7D ilustran otro ejemplo que usa la deflexión, una puerta NOR 700. La puerta 700 emplea solo tres partes móviles, como entradas 702 y 704 se proporcionan en un elemento en forma de U flexible 706, que se desliza dentro de las guías fijas 708 que se colocan para acoplar y desviar un elemento accionado 710 si una o ambas entradas (702, 704) se extienden. El elemento accionado 710 se desliza dentro de una guía fija 712. Si no se desvía (en el ejemplo ilustrado, este es el caso de las posiciones de entrada (0, 0), como se muestra en la Figura 7A), el elemento accionado 710 se alinea para acoplar una salida 714 que se desliza dentro de una guía fija 716 cuando el elemento accionado 710 se extiende. Al igual que con la puerta 600, múltiples posiciones del elemento accionado 710 dan como resultado la misma posición resultante de la salida 714, como se muestra en las Figuras 7B-7D, que muestran la deflexión del elemento accionado 710 resultante de las posiciones de entrada (0, 1), (1, 0) y (1, 1).

Las Figuras 7E-H ilustran un ejemplo de cómo se pueden combinar tres puertas 700A-C para formar un mecanismo lógico diferente, en este ejemplo un mecanismo lógico a Nd 750, accionado por elementos accionados 710A, 710B y 710C. Como se dispone, las entradas 702C y 704C de la puerta 700C están posicionadas para servir como salidas de las puertas 700A y 700B. Si las entradas 702A y 702B se mantienen en su posición retraída (0 de valor), entonces las entradas 704A y 704B determinan respectivamente las posiciones de las entradas 702C y 704C, proporcionando una función AND que podría invertirse para proporcionar una función NAND (algunos ejemplos de inversores mecánicos se muestran en las Figuras 3F-3H, mientras que la Figura 3E muestra cómo puede lograrse una inversión efectiva disponiendo puertas sucesivas). Si ninguna o solo una de las entradas (704A, 704B) se extiende (es decir, para valores de entrada (0, 0), (0, 1), (1, 0) que se muestra en las Figuras 7E-7G), dicha o dichas entrada (s) (704A, 704B) actúan para forzar el elemento accionado asociado (710A, 710B) fuera de alineación, y al menos uno de los elementos accionados (710A, 710B) empuja la entrada asociada (702C, 704C), desviando así el elemento accionado 710C de empujar la salida 714C (as); la salida 714C permanece en su lugar (representa aquí un valor de salida de 0). Solo cuando ambas entradas (704A, 704B) se extienden (valor de entrada (1, 1) como se muestra en la Figura 7H) que ambos elementos accionados (710A, 710B) se desvían y, por lo tanto, ninguno está alineado para empujar sobre la entrada asociada (702C, 704C); en este caso, el elemento accionado 710C no se desvía, y se alinea para empujar sobre la salida 714C cuando se desplaza.

La siguiente tabla de verdad muestra los posibles estados cuando las entradas 702A y 702B se mantienen sin desplazarse, de tal modo que la salida resultante 714C se define por una función lógica AND de las entradas “ libres” 704A y 704B.

La Figura 7I ilustra un semi-sumador 770 que ilustra un ejemplo de cómo las puertas NOR similares a las puertas NOR 700 analizadas anteriormente pueden combinarse en un mecanismo de nivel superior. Cinco puertas<n>O<r>772 están conectadas entre sí, en algún caso con divisores de señal 774 que sirven para proporcionar múltiples salidas a partir de una sola entrada. Las puertas 772 son operadas por tres entradas de reloj secuenciales 776. Los valores codificados por dos entradas 778 de datos se procesan secuencialmente para proporcionar valores en la salida 780 de suma y una salida 782 de transporte. A modo de comparación, la Figura 7J es un circuito lógico convencional 790 de un sumador, que podría realizarse con puertas NOR convencionales 792. La función de cualquier circuito realizado usando las puertas NOR convencionales podría proporcionarse usando puertas NOR mecánicas similares a las descritas.

Un problema que puede surgir cuando los elementos se desvían a la fuerza es que dicha acción puede aplicar fuerza que tiende a mover una entrada hacia atrás. Las fuerzas similares “ hacia atrás” pueden resultar en mecanismos en los que un elemento bloquea otro, pero la acción de bloqueo se dirige sobre una inclinación en lugar de perpendicular, en cuyo caso puede haber una tendencia a crear un efecto de rampa o leva, o en mecanismos donde el movimiento de un elemento de bloqueo se limita por acoplamiento con el elemento que bloquea, en lugar de por una estructura fija. Tales fuerzas “ hacia atrás” pueden acumularse en sistemas donde se emplean múltiples mecanismos lógicos, y por lo tanto es conveniente diseñar mecanismos para evitar tales fuerzas y/o bloquear su propagación a través de múltiples mecanismos. Posicionar elementos de bloqueo de tal modo que su movimiento sea perpendicular al movimiento que están bloqueando es un enfoque común para evitar tales fuerzas.

En lugar de empujar directamente sobre elementos, como en los mecanismos 600, 700, 750 y 770, las entradas pueden actuar para mover las guías a través de las cuales pasan elementos, sirviendo así para dirigir dichos elementos cuando se desplazan. Las Figuras 8A y 8B ilustran un mecanismo lógico 800 donde las entradas 802 y 804 actúan para mover respectivamente las guías giratorias 806 y 808 (alternativamente, las guías podrían ser móviles elásticamente). Un elemento 810 accionado flexible se desliza dentro de la guía 806, y una salida 812 flexible se desliza dentro de la guía 808. En el esquema ilustrado, las entradas (802, 804) se retraen para representar un valor de entrada de 0 y se extiende para representar un valor de entrada de 1; mientras que se muestra esquemáticamente como cilindros de extensión, las entradas (802, 804) podrían proporcionarse por las salidas de mecanismos lógicos similares. Cuando ambas entradas (802, 804) se retraen, como se muestra en la Figura 8A, las guías (806, 808) están posicionadas en alineación, de modo que el elemento accionado 810 se acopla y empuja la salida 812 cuando se desplaza. Dicha extensión de la salida 812 puede considerarse que representa un valor de salida de 1, mientras que no se puede considerar ningún movimiento para representar una salida de 0. Si una o ambas entradas (802, 804) se extienden, lo que representa un valor de entrada de 1, empuja su guía asociada (806, 808) fuera de alineación con el otro, con el resultado de que la extensión en el elemento accionado 810 no se acopla a la salida 812; la Figura 8B ilustra el caso para valores de entrada (0, 1). Con esta configuración, las entradas de 0, 0 proporcionan una salida de 1, mientras que las entradas de (0, 1), (1, 0) o (1, 1) dan como resultado un valor de salida de 0, proporcionando una operación lógica NOR. Otras operaciones lógicas podrían proporcionarse por diferentes números y/o configuraciones de las entradas, guías y/o salidas.

Como un ejemplo, las Figuras 8C-F ilustran componentes idénticos a los empleados en el mecanismo 800, pero dispuestos para formar un mecanismo 850 que proporciona una función lógica XOR. De nuevo, la puerta 850 tiene dos entradas (852 y 854), que actúan para colocar dos guías 856 y 858. Un elemento accionado 860 se desliza con la guía 856 y una salida 862 se desliza dentro de la guía 858. Sin embargo, las entradas (852, 854) y las guías (856, 858) están dispuestas de tal modo que se debe desplazar para alinear las guías (856, 858), en lugar de alineadas las guías cuando no se desplaza ninguna entrada, como en el mecanismo 800. Por lo tanto, cuando ambas entradas (852, 854) están des-desplazadas, como se muestra en la Figura 8C para valores de entrada (0, 0), las guías (856, 858) están desalineadas, y el desplazamiento del elemento accionado 860 no es transportado a la salida 862. Si una cualquiera de las entradas (852, 854) se desplaza mientras el otro no (valores de entrada (0, 1) como se muestra en la Figura 8D o valores de entrada (1, 0) como se muestra en la Figura 8E), entonces las guías (856, 858) están alineadas, y la salida 862 es desplazada por el elemento accionado 860. Cabe señalar que las posiciones alineadas son diferentes dependiendo de cuál de las entradas (852, 854) se desplaza, pero la función y la posición resultante de la salida 862 son las mismas. Si ambas entradas (852, 854) se desplazan, como se muestra en la Figura 8F para los valores de entrada (1, 1), las guías (856, 858) se empujan más allá de su posición alineada entre sí y están de nuevo desalineadas. La tabla de verdad resultante es la de una puerta XOR. Comparando la puerta NOR 800 y la puerta XOR 850 muestra un ejemplo de cómo pueden obtenerse diferentes funciones lógicas a partir de estructuras similares seleccionando las disposiciones de las entradas y los elementos que determinan la posición resultante de la salida.

Las Figuras 9A y 9B ilustran un ejemplo de una puerta NOR de 3 entradas 900, que tiene entradas 902, 904 y 906. La puerta 900 se basa nuevamente en alineación o desalineación de elementos para transmitir o no el movimiento (tal como desde una señal de reloj) desde un elemento accionado 908 a una salida 910. En la disposición ilustrada, el no desplazamiento de las entradas (902, 904, 906) y la salida 910 representa un valor 0 y desplazamiento representa un valor 1. Cada una de las entradas (902, 904, 906) está conectada a una guía asociada 912, 914 o 916. El elemento accionado 908 es deslizable dentro de la guía 912 (unida a la entrada 902) y una guía fija 918. Se proporcionan dos elementos de transmisión de movimiento (920, 922), cada uno de los cuales se desliza dentro de una guía fija asociada (924, 926), y dentro de una de las guías (914, 916) que están unidas a las entradas restantes (904, 906). La salida 910 se desliza dentro de una guía fija 928. En cada caso, cuando la entrada respectiva (902, 904, 906) no se desplaza (su posición de valor 0), la guía (912, 914, 916) unida al mismo está alineada con la guía fija adyacente (924, 926, 928), y está desalineada cuando la entrada (902, 904, 906) se desplaza. Las guías (912, 914, 916) solo están alineadas para transmitir el movimiento del elemento accionado 908 a la salida 910 (a través de los dos elementos de transmisión de movimiento (920, 922) cuando las tres entradas (902, 904, 906) están en su posición de valor 0 (como se muestra en la Figura 9A). Si una cualquiera o más de las entradas (902, 904, 906) se extiende en su posición de valor 1 (como se muestra en la Figura 9B para los valores de entrada 0, 1, 0), entonces la desalineación resultante rompe la trayectoria de elementos alineados antes de que el movimiento pueda transmitirse a la salida 910. Por lo tanto, el valor de la salida 910 es una función lógica NOR de los valores de las tres entradas (902, 904, 906).

El elemento accionado 908 y los elementos de transmisión de movimiento (920, 922) mostrados son lo suficientemente flexibles como para permanecer deslizables incluso cuando se fuerza fuera de alineación, pero lo suficientemente rígido como para transmitir el desplazamiento al siguiente elemento cuando está alineado con el mismo; alternativamente, se podrían sustituir elementos articulados o desalineados, y puede ser ventajoso en algunos casos para reducir la fuerza necesaria para desviar un elemento a su estado no alineado (o a su estado alineado en el caso en que el elemento esté desalineado por defecto). La unión de las guías (912, 914, 916) a las entradas (902, 904, 906) puede tener suficiente flexibilidad (por una junta flexible, bisagra o estructura similar) para permitir que la guía (912, 914, 916) coincida con su ángulo con el del elemento (908, 920 o 922) que se desliza dentro de cuando ese elemento (908, 920, 922) se mueve fuera de alineación, para reducir la unión. Si las guías (912, 914, 916) se cuentan como elementos separados de las entradas (902, 904, 906), esta puerta NOR de 3 entradas se compone solo de diez partes móviles, que incluyen la salida 910. Cabe señalar que la puerta 900 podría considerarse una variante de un mecanismo lógico basado en deflexión tal como se discutió anteriormente, pero donde las entradas actúan sobre guías en lugar de actuar sobre los propios elementos (como se hace en las puertas 600 y 700), y con la adición de elementos intermedios de transmisión de movimiento interpuestos entre el elemento accionado y la salida.

Las Figuras 10A y 10B ilustran un mecanismo de puerta 1000 donde una función lógica resulta de la alineación o desalineación de los elementos de transmisión de movimiento para transmitir o no transmitir un desplazamiento mecánico; sin embargo, en este caso los elementos de transmisión de movimiento están restringidos en su movimiento disponible para colocarlos en alineación. El acceso 1000 tiene entradas 1002 y 1004 que están posicionadas para empujar sobre un tubo de restricción 1006, que se desliza dentro de un alojamiento de restricción 1008. Estos dos elementos de restricción (1006, 1008) se combinan para proporcionar una estructura de restricción. Un elemento accionado 1010 se desliza a través del alojamiento de restricción 1008, y un par de elementos de transmisión de movimiento 1012 residen en una cámara 1014 del alojamiento de restricción que está dimensionado para acoplarse de manera deslizante al tubo de restricción 1006. Los elementos de transmisión de movimiento 1012 se empujan hacia fuera en la cámara 1014; en el ejemplo ilustrado, los elementos de transmisión de movimiento 1012 pueden ser proporcionados por cojinetes de acero, y pueden ser atraídos hacia fuera por imanes 1016 montados en la cámara 1014 (para estructuras a escala más pequeña, pueden emplearse otras fuerzas tales como carga electrostática o atracción de Van der Waals). Cuando el tubo de restricción 1006 está en una posición retraída en la cámara 1014 (como se muestra en la Figura 10A para valores de entrada (0, 0), la estructura de restricción formada por el tubo de restricción 1006 y el alojamiento de restricción 1008 actúa para restringir la posición de los elementos de transmisión de movimiento 1012, manteniendo su alineación para transmitir el movimiento desde el elemento accionado 1010 a una salida 1018 que se desliza dentro del tubo de restricción 1006; en este caso, la salida 1018 se desplaza en respuesta al movimiento del elemento accionado 1010, que representa un valor de salida de 1. Si el tubo de restricción 1006 se desplaza lejos de su posición retraída al ser empujado por una o ambas entradas (1002, 1004) que se desplazan a su posición de valor 1 (como se muestra en la Figura 10B para la entrada 1004), entonces los elementos de transmisión de movimiento 1012 no están restringidos en su posición, y son atraídos hacia afuera a posiciones donde no se alinean para transmitir el movimiento del elemento accionado 1010 cuando se desplaza. En algunos casos, puede no haber necesidad de atraer los elementos de transmisión de movimiento 1012 hacia fuera, si la resistencia al movimiento de la salida 1018 es tal que los elementos de transmisión de movimiento 1012 se ven a un lado si no están restringidos por el tubo de restricción 1006. Cuando los elementos de transmisión de movimiento 1012 no están restringidos (en el ejemplo ilustrado, esto ocurre para valores de entrada (0, 1), (1, 0), o (1, 1), la salida 1018 permanece en su lugar cuando el elemento accionado 1010 se desplaza, lo que representa un valor de salida de 0; Por tanto, la puerta 1000 proporciona una función lógica NOR de las entradas (1002, 1004). La puerta NOR 1000 como se ilustra tiene solo siete partes móviles. Si bien se ilustra que emplea las entradas para empujar el tubo de restricción lejos de una posición predeterminada donde restringe la posición de los elementos de transmisión de movimiento, una puerta basada en la restricción podría configurarse con la posición predeterminada que es el estado no restringido, siendo necesario el movimiento del tubo de restricción para restringir las posiciones de los elementos de transmisión de movimiento. Además, cuando se muestran los mecanismos configurados de tal modo que cualquiera de las dos entradas pueda actuar independientemente para mover un elemento, debe entenderse que podría emplearse una única entrada, o que pueden emplearse más de dos entradas (en cuyo caso el movimiento de cualquiera de las entradas actúa para desplazar el elemento en cuestión), tal como en una matriz radial.

Las Figuras 10C y 10D ilustran una puerta NOR 1030 que funciona de manera similar a la puerta 1000, pero sin requerir el uso de elementos de transmisión de movimiento discretos que son atraídos hacia fuera. La puerta 1030 de nuevo tiene entradas 1032 y 1034 que están posicionadas para empujar sobre un tubo de restricción 1036, y nuevamente el tubo de restricción 1036 se desliza dentro de un alojamiento de restricción 1038 (que también sirve para guiar un elemento accionado 1040), formando una estructura de restricción. Un único elemento de transmisión de movimiento 1042 reside en una cámara 1044 que está dimensionada para acoplar de forma deslizante el tubo de restricción 1036. El elemento de transmisión de movimiento 1042 está formado a partir de un material que tiene flexibilidad suficiente que, si el elemento de transmisión de movimiento 1042 no está restringido (como se muestra en la Figura 10C para el valor de entrada (0, 1), es demasiado flexible transmitir movimiento desde el elemento 1040 accionado a una salida 1046 en lugar de flexionar; en tal caso, la salida 1046 no se mueve, y el valor de salida es 0. Cuando el tubo de restricción 1036 está en una posición retraída en la cámara 1044 (como se muestra en la Figura 10D para los valores de entrada 0, 0), restringe el movimiento libre del elemento de transmisión de movimiento 1042 de tal modo que no pueda flexionarse lo suficiente para acomodar el movimiento del elemento accionado 1040, y dicho movimiento se transmite a la salida 1046, que representa un valor de salida de 1. El elemento de transmisión de movimiento 1042 podría unirse a uno o ambos del elemento accionado 1040 y la salida 1046.

La Figura 10E ilustra un ejemplo de una puerta NOR 1050 que es funcionalmente similar a la puerta 1030, pero donde se emplea una bisagra 1052 como elemento de transmisión de movimiento. Un elemento de restricción 1054 se puede colocar para restringir el movimiento de la bisagra 1052 (como se muestra), en cuyo caso la bisagra 1052 actúa para transmitir el movimiento desde un elemento accionado 1056 a una salida 1058. Cuando no está tan restringida, la bisagra 1052 puede doblarse libremente para acomodar el movimiento del elemento accionado 1056 y, por lo tanto, no se transmite el movimiento del elemento accionado 1056. Dado que la bisagra 1052 mostrada está inherentemente restringida al movimiento dentro de un plano, el elemento 1054 de restricción solo necesita restringir el movimiento de la bisagra 1052 en dos lados. Si la dirección de flexión de la bisagra 1052 se limitó adicionalmente (tal como formando y/o instalando la bisagra con un sesgo que le permite doblarse solo de una forma), la restricción en solo un lado sería eficaz. La disposición generalmente plana debe hacer que tales puertas empleen estructuras de bisagra muy adecuadas para la fabricación mediante técnicas de fabricación aditiva tales como microlitografía y nanolitografía. Mecanismos adicionales que emplean la restricción de una bisagra para determinar una salida se analizan a continuación con respecto a las Figuras 11A-11H.

Las Figuras 10F y 10G ilustran una puerta NOR 1070 que funciona de manera similar a las puertas 1030 y 1050, pero donde se emplea un fluido para transmitir o no transmitir el movimiento basándose en las posiciones de dos entradas 1072 y 1074. Las entradas (1072, 1074) se colocan de nuevo para empujar sobre un tubo de restricción 1076, y nuevamente el tubo de restricción 1076 se desliza dentro de un alojamiento de restricción 1078 que también sirve para guiar un elemento accionado 1080. Un fluido 1082 reside en una cámara 1084 entre el elemento accionado 1080 y una salida 1086, ambos equipados con sellos 1088. La cámara 1084 se acopla de forma deslizante al tubo de restricción 1076, y cuando el tubo de restricción 1076 no se desplaza (como se muestra en la Figura 10F), la cámara 1084 se dimensiona con respecto al volumen y/o compresibilidad del fluido 1082 para permitir que la presión de fluido desplace la salida 1086 cuando el elemento accionado 1080 se desplaza.

Si cualquiera de las entradas (1072, 1074) se desplaza, el tubo de restricción 1076 también se desplaza (como se muestra en la Figura 10G), expandiendo el tamaño de la cámara 1084. El tubo de restricción 1076 está equipado con un sello 1090. Cuando la cámara 1084 se expande, crea un volumen adicional libre en donde puede fluir el fluido 1082. En este caso, cuando el elemento accionado 1080 se desplaza, el cambio en el volumen causado por dicho desplazamiento es lo suficientemente pequeño en comparación con el volumen adicional disponible de la cámara 1084 que el cambio no genera suficiente presión de fluido para mover la salida 1086.

Las Figuras 11A-11H ilustran ejemplos de mecanismos donde el uso de la restricción del movimiento es algo más complejo; en estos ejemplos, el movimiento disponible de una bisagra está restringido, en base a la posición de una entrada, para permitir que la bisagra se doble para acomodar el movimiento de un elemento accionado, o para trasladar para transmitir el movimiento del elemento accionado a una salida. Por lo tanto, estos mecanismos (al menos como se ilustra) incorporan tantos principios de restricción como de alineación, ya que restringen el movimiento disponible de un elemento a lo largo de una ruta, y se alinean o desalinean dicha trayectoria con la dirección del posible movimiento de la salida.

Las Figuras 11A-D muestran un mecanismo 1100 con una entrada 1102, que está posicionada para determinar el valor de una salida 1104 que dará como resultado que un elemento accionado 1106 se desplace. La salida 1104 y el elemento accionado 1106 están alineados entre sí y conectados entre sí por una bisagra 1108 que tiene un pasador de extensión 1110. El pasador 1110 a su vez está restringido por una ranura 1112, que está posicionada por la entrada 1102. Cuando la entrada 1102 no se desplaza (como se muestra en las Figuras 11A y 11B), la ranura 1112 se coloca en alineación paralela a la dirección de desplazamiento del elemento accionado 1106. En esta posición, el desplazamiento del elemento accionado 1106 mueve el pasador 1110 a lo largo de la ranura 1112, manteniendo la bisagra 1108 en el mismo ángulo de curvatura, como se muestra en la Figura 11B. Dado que la geometría se mantiene constante, el movimiento de la bisagra 1108 por el elemento accionado 1106 transmite el movimiento a la salida 1104.

Las Figuras 11C y 11D muestran el mecanismo 1100 cuando la entrada 1102 se ha desplazado, colocando la ranura 1112 de tal modo que ya no esté alineada con la trayectoria de movimiento del elemento accionado 1106. En cambio, en esta posición, la ranura 1112 está alineada con la trayectoria por la que se mueve el pasador 1110 cuando la bisagra 1108 se dobla, en el caso en que el elemento accionado 1106 se mueve mientras la salida 1104 permanece en su lugar (tenga en cuenta que esto puede requerir flexibilidad en el montaje y/o ampliación de la entrada 1102). Dado que la ruta de movimiento disponible del pasador 1110 no está alineada con la trayectoria de movimiento del elemento accionado 1106, la bisagra 1108 no puede trasladarse simplemente para mover la salida 1104. La restricción del movimiento disponible del pasador 1110 requiere que la bisagra 1108 se doble para acomodar el desplazamiento del elemento accionado 1106, mientras se deja la salida 1104 en su lugar, como se muestra en la Figura 11D. La combinación de la bisagra 1108 y la ranura 1112 se puede considerar para proporcionar una estructura de control de movimiento, con la ranura 1112 que sirve como elemento de control de movimiento que se coloca por la entrada 1102 para determinar el movimiento permitido de la bisagra 1108, que sirve como elemento de transmisión de movimiento. La posición de la ranura 1112 determina si la estructura de control de movimiento está en una configuración de acomodación de movimiento (como se muestra en las Figuras 11C y 11D) o en una configuración de transmisión de movimiento, como se muestra en las Figuras 11A y 11B). Se puede considerar que la combinación de la bisagra 1108 y la ranura 1112 forman una estructura para determinar la restricción en el movimiento libre permitido de la bisagra 1108, lo que determina si puede acomodar o no el movimiento del elemento accionado 1106 sin forzar el movimiento de la salida 1104.

Las Figuras 11E-11H muestran un mecanismo 1120 que emplea fuerzas sin contacto y bordes para restringir selectivamente el movimiento disponible en el mecanismo 1120 en base a la posición de una entrada 1122; de nuevo, dicha restricción determina la posición de una salida 1124 en respuesta al desplazamiento de un elemento accionado 1126. El elemento accionado 1126 se alinea de nuevo con la salida 1124 y se conecta a la misma mediante una bisagra 1128. La bisagra 1128 tiene pasadores de extensión 1130 y 1132 (1132 que se forman integralmente con la salida 1124 en este ejemplo), que interactúan con una placa conformada 1134 mediante fuerzas sin contacto tales como atracción magnética, electrostática o VDW (aunque los pasadores (1130, 1132) pueden estar en contacto en el contacto con la placa 1134). La placa 1134 está posicionada por la entrada 1122, y en este ejemplo se mueve entre una primera posición (inferior) (mostrada en las Figuras 11E y 11F) y una segunda posición (elevada) (mostrada en las Figuras 11G y 11H). La bisagra 1128 (que incluye los pasadores 1130 y 1132) puede considerarse un elemento de transmisión de movimiento, y la placa 1134 puede considerarse un elemento de control de movimiento, las dos en combinación sirven como una estructura de control de movimiento. La placa conformada 1134 puede considerarse como una estructura de restricción que determina el movimiento permitido de la bisagra 1128 (a través de los pasadores 1130 y 1132) para determinar si el desplazamiento del elemento accionado 1126 puede acomodarse sin forzar el movimiento de la salida 1124.

Cuando la placa 1134 está en su primera posición (Figuras 11E y 11F), la flexión de la bisagra 1128 está bloqueada por la proximidad del pasador 1130 a un primer borde de placa 1136. Cuando el elemento accionado 1126 se desplaza, la proximidad del pasador 1130 al primer borde de placa 1136 restringe el movimiento del pasador 1130, evitando que se mueva para doblar aún más la bisagra (movimiento ascendente en la orientación mostrada). Por lo tanto, el desplazamiento del elemento accionado 1126 se acomoda moviendo la bisagra completa 1128, que también mueve la salida 1124 (como se muestra en la Figura 11F); el primer borde de placa 1136 puede considerarse que limita el movimiento disponible en una dirección a lo largo de la cual se puede mover la salida 1124. La placa 1134 está configurada con un segundo borde de placa 1138 que está posicionado con respecto al pasador 1132 para acomodar su movimiento con el resto de la bisagra 1128. La primera posición de la placa 1134 puede considerarse que coloca la estructura de control de movimiento en una configuración de transmisión de movimiento, donde la salida 1124 se mueve en respuesta al movimiento del elemento accionado 1126.

Cuando la placa 1134 está en su segunda posición (Figuras 11G y 11H), el primer borde de placa 1136 se coloca lejos del pasador 1130, mientras que un tercer borde de placa 1140 está posicionado para restringir el movimiento del pasador 1132 para evitar que la bisagra 1128 se traslade simplemente y, por lo tanto, bloquee el movimiento de la salida 1124. En este caso, el desplazamiento del elemento accionado 1126 se acomoda mediante la flexión de la bisagra 1128, moviendo el pasador 1130 más cerca del primer borde de placa 1136 (como se muestra en la Figura 11H); el tercer borde de placa 1140 puede considerarse que limita el movimiento disponible a una dirección que no está alineada con la dirección de movimiento disponible para la salida 1124. La segunda posición de la placa 1134 puede considerarse que coloca la estructura de control de movimiento en una configuración de acomodación de movimiento, donde el movimiento del elemento accionado 1126 puede acomodarse sin movimiento de la salida 1124. La placa 1134 puede incluir opcionalmente un borde de rampa de placa 1142 adyacente al tercer borde de placa 1140 (en la placa 1134 mostrada, que se extiende al segundo borde de placa 1138). El borde de rampa de placa 1142 actúa sobre el pasador 1132 para mover la salida 1124 a su posición no desplazada cuando la entrada 1122 mueve la placa 1134 a su segunda posición. El mecanismo 1120 podría fabricarse a partir de material diamantado para la placa 1134 (posiblemente cubierta con grafeno para reducir la fricción), y los elementos restantes se formarían a partir de CNT modificados.

El movimiento de las bisagras también se puede controlar alineando o desalineando los ejes de rotación para determinar qué elementos están libres de pivotar. Las Figuras 11I-11L muestran un mecanismo 1150 donde, de nuevo, una entrada 1152 está posicionada para determinar el valor de una salida 1154 que dará como resultado que un elemento accionado 1156 se desplace en el mecanismo 1150, la alineación o desalineación de los ejes de rotación (en respuesta a la posición de la entrada 1152) determina si el movimiento del elemento accionado 1156 puede acomodarse sin causar movimiento de la salida 1154. La salida 1154 está conectada al elemento accionado 1156 por un enlace de bisagra 1158, y la entrada 1152 está conectada al elemento accionado 1156 por un enlace de control 1160. El elemento accionado 1156, el enlace de bisagra 1158 y el enlace de control 1160 están conectados para pivotar alrededor de un eje de accionamiento común 1162, la entrada 1152 y el enlace de control 1160 están conectados de manera pivotante entre sí alrededor de un eje de entrada 1164, y el enlace de bisagra 1158 y la salida 1154 están conectados de manera pivotante entre sí alrededor de un eje de bisagra de salida 1166. Las Figuras 11I y 11K ilustran el mecanismo 1150 antes de desplazar el elemento accionado 1156, y las Figuras 11J y 11L ilustran el mecanismo 1150 después de que el elemento accionado 1156 se ha desplazado.

Cuando la entrada 1152 no está desplazada (Figuras 111y11J), el eje de entrada 1164 está separado del eje de bisagra de salida 1166. En esta posición, el desplazamiento del elemento accionado 1156 hace que el enlace de control 1160 pivote alrededor del eje de entrada 1164, así como moviendo el enlace de bisagra 1158 (como se muestra en la Figura 11J). Dado que el eje de entrada 1164 está separado del eje de bisagra de salida 1166, el movimiento del enlace de bisagra 1158 solo puede acomodarse moviendo la salida 1154, y por lo tanto el movimiento del enlace de bisagra 1158 por el elemento accionado 1156 se transmite a la salida 1154.

Las Figuras 11K y 111L muestran el mecanismo 1150 cuando la entrada 1152 se ha desplazado, colocando el eje de entrada 1564 en alineación con el eje de bisagra de salida 1166. En esta posición, dado que el enlace de control 1160 y el enlace de bisagra 1158 giran alrededor de un eje común (ejes alineados 1164 y 1166), desplazando el elemento accionado 1156 simplemente hace que el enlace de control 1160 y el enlace de bisagra 1158 pivote juntos alrededor de los ejes alineados (1164, 1166), mientras que la salida 1154 permanece en su lugar. Por lo tanto, el desplazamiento del elemento accionado 1156 está alojado por la acción pivotante sin ser transmitido a la salida 1154 cuando se desplaza la entrada 1152. La acción de salida resultante es la de una puerta NOT. Si la entrada 1152 se configuró para desplazarse por cualquiera o ambos de dos elementos de entrada, se daría como resultado una función lógica NOR. El enlace de control 1160 podría considerarse que forma una estructura de control de movimiento (o un elemento de la misma) que tiene una posición/configuración de acomodación de movimiento y una posición/configuración de transmisión de movimiento. De manera similar, pueden encadenarse múltiples mecanismos 1150 de tal modo que una cualquiera o más entradas que se desplazan resultarían en una rotura en la cadena de transmisión, de una manera similar a las puertas NOR de 3 entradas mostradas en las Figuras 9a y 9B (y en la Figura 12C discutida a continuación), o combinadas para formar estructuras tales como la puerta de conmutación mostrada en las Figuras 12G y 12H (comentada a continuación), o la estructura de selección de dirección empleada en la Figura 17F (analizada más adelante). En el mecanismo 1150, la entrada 1152 pivota alrededor de un eje de base de entrada 1168 (visible en la Figura 11L) que coincide con el eje de accionamiento común 1162 cuando el elemento accionado 1156 no está desplazado; esta alineación del eje de base de entrada 1168 asegura que el movimiento de la entrada 1152 y el enlace de control 1160 no causa el desplazamiento del enlace de bisagra 1158. El mecanismo 1150 es notable porque se puede fabricar usando solo enlaces y juntas de pivote, lo que lo hace adecuado para la fabricación a escala molecular. Por ejemplo, los enlaces podrían estar formados por CNT modificados o haces de diamante/lonsdaleita, con enlaces acetilénicos que proporcionen las juntas de pivote (como se enseña en la Patente estadounidense 10.481.866 y patentes/solicitudes relacionadas), o CNT anidados que proporcionen las juntas de pivote.

La Figura 11M muestra un mecanismo alternativo 1150', que es similar al mecanismo 1150, excepto por tener un elemento accionado 1156' que tiene dos barras paralelas para proporcionar mayor estabilidad. La Figura 11N muestra otro mecanismo alternativo 1150", que difiere en la posición de la entrada 1152. En el mecanismo 1150", la entrada 1152 está montada para pivotar alrededor de un eje base de entrada 1168' que está desplazado lejos del eje de accionamiento común 1162, pero aún actúa para pivotar el enlace de control 1160 para mover el eje de entrada 1164 dentro o fuera de alineación con el eje de bisagra de salida 1166. Obsérvese que, dado que la acción de pivotamiento de la entrada 1152 y el enlace de control 1160 no está alrededor de un eje alineado con el eje de accionamiento común 1162, el movimiento del enlace de control 1160 provocará algún desplazamiento del enlace de bisagra 1158 y la salida 1154 a medida que se mueve entre sus posiciones alineadas y desalineadas.

En algunos casos, el movimiento de una salida que responde al movimiento de un elemento accionado puede determinarse alineando o desalineando una ruta que acomoda el movimiento del elemento accionado, en lugar de una ruta alineada de transmisión de movimiento; esta distinción puede depender de la perspectiva, ya que puede considerarse una ruta que no acomoda el movimiento como crear una ruta de transmisión, incluso si esa ruta puede abarcar huecos físicos y, por lo tanto, no estar en línea directa a través de elementos. Dicho esquema de control puede considerarse como el uso de una o más entradas para determinar la restricción sobre el movimiento libre del mecanismo, determinar si el movimiento de un elemento accionado puede acomodarse sin forzar el movimiento de una salida.

Las Figuras 12A y 12B ilustran una puerta de transmisión 1200 que emplea una placa conformada 1202 que sirve para transmitir o no el movimiento de un elemento accionado 1204 a una salida 1206. La placa 1202 tiene un recorte 1208, y el elemento accionado 1204 tiene un elemento atractivo 1210 del elemento accionado que es atraído por la placa 1202. Para dispositivos a mayor escala, la placa 1202 puede estar formada por un material ferromagnético y el elemento atractivo 1210 puede ser proporcionado por un imán. Para una puerta de escala molecular, la placa 1202 y el elemento atractivo 1210 podrían ser cualquier material sujeto a atracción de Van der Waals (algunos ejemplos de estructuras adecuadas para la fabricación a escala molecular se muestran en las Figuras 12E, 12F, 13A y13B); puertas alternativas podrían emplear atracción electrostática. Dependiendo de las fuerzas relativas, el elemento atractivo 1210 podría estar en contacto con la placa 1202 o podría simplemente estar estrechamente separado. La salida 1206 tiene un elemento atractivo de salida 1212 (que también puede ser proporcionado por un imán). La placa 1202 está montada de forma móvil en una entrada 1214, y la posición de la entrada 1214 determina si la muesca 1208 está o no está posicionada en la trayectoria del elemento accionado 1204 (específicamente, el elemento atractivo 1210) cuando el elemento accionado 1204 se desplaza.

Cuando el corte 1208 está posicionado para no interceptar la trayectoria del elemento accionado 1204 (como se muestra en la Figura 12A para el valor de entrada 1), entonces el elemento accionado 1204 puede extenderse simplemente sin ningún efecto, ya que la fuerza de atracción entre el elemento atractivo de elemento accionado 1210 y la placa 1202 no cambia a medida que el elemento accionado 1204 mueve el elemento atractivo 1210 a través de la placa 1202. La placa 1202 en esta posición proporciona una trayectoria para acomodar el movimiento del elemento accionado 1204 que está alineado con su dirección de movimiento. Por el contrario, cuando el recorte 1208 está posicionado para interceptar la trayectoria del elemento accionado 1204 (como se muestra en la Figura 12B para el valor de entrada 0), la fuerza de atracción entre el elemento atractivo 1210 y la placa 1202 actúa para resistir el movimiento relativo entre ellas, ya que tal movimiento requeriría forzar el elemento atractivo 1210 sobre el recorte 1208, lo que requeriría superar la fuerza de atracción entre el elemento atractivo 1210 y la placa 1202. En este caso, la resistencia al movimiento relativo hace que el elemento accionado 1204 mueva la placa 1202 con ella. El recorte 1208 también se coloca de tal modo que la atracción entre el elemento atractivo de salida 1212 y la placa 1202 sirve para mover la salida 1206, ya que la salida 1206 que permanece en posición forzaría el elemento atractivo de salida 1212 para superar la fuerza de atracción para moverse sobre el recorte 1208. En esta posición de la placa 1202, la trayectoria para acomodar el movimiento del elemento accionado 1204 está desalineada y, por lo tanto, la placa 1202 se mueve con el elemento accionado 1204, y este movimiento se transmite a su vez a la salida 1206. De esta manera, la posición de la entrada 1214 controla si el desplazamiento del elemento accionado 1204 se transmite o no a la salida 1206. La placa 1202 puede considerarse como un elemento de control de movimiento que proporciona una estructura de control de movimiento, posicionada por la entrada 1214 en una configuración de acomodación de movimiento (Figura 12A) o una configuración de transmisión de movimiento (Figura 12B). De manera similar, la placa 1202 podría considerarse como que tiene una parte activa, que contiene el recorte 1208 y sirve como un elemento de transmisión de movimiento cuando esta parte está interpuesta entre el elemento accionado 1204 y la salida 1206, y una parte inactiva que puede acomodar el movimiento del elemento accionado 1204 cuando esta parte está interpuesta entre el elemento accionado 1204 y la salida 1206. En la placa 1202, la muesca 1208 está configurada con sus bordes perpendiculares a la dirección de movimiento del elemento accionado 1204 y la salida 1206, para evitar cualquier leva no deseada que fuerce la placa 1202 por el movimiento de estos elementos.

Mientras que la puerta 1200 muestra la placa 1202 que se coloca solo por la única entrada 1214, un mecanismo similar podría configurarse para emplear una placa que se coloca independientemente por una de múltiples entradas (tal como de una manera similar al posicionamiento del tubo de restricción 1006 por cualquiera o ambas entradas 1002 y 1004), o una placa que se coloca por las acciones combinadas de múltiples entradas (tal como de una manera similar al posicionamiento de elemento de transmisión de movimiento 502 por la bisagra 510 e entradas 508, o similar al posicionamiento del enlace conector 1536 por el contrapeso 1534 y dos entradas 1532 como se describe a continuación para la Figura 15C). En un caso en donde se requiere el desplazamiento combinado de múltiples entradas para colocar la placa en una configuración de acomodación de movimiento, el mecanismo debe proporcionar una función lógica NAND. De manera similar, una placa posicionada por dos entradas podría configurarse para que solo transmita fuerza cuando se somete a desplazamiento por una, pero no ambas entradas, que proporciona una función XOR, o para transmitir fuerza cuando o ambas entradas se desplazan, proporcionando una función NOR. Configuraciones adicionales de placas y entradas, así como posiblemente múltiples salidas, podrían diseñarse para adaptarse a un propósito particular.

La Figura 12C ilustra un ejemplo de una puerta lógica formada combinando puertas de transmisión de entrada única, una puerta NOR de 3 entradas 1230 que emplea tres puertas de transmisión 1200A-C conectadas en serie, cada una con una entrada 1214A-C. Como se muestra en la FIG. 12C, todas las entradas 1214A-C no están desplazadas (valor de entrada 0) y, por lo tanto, existe una ruta para transmitir movimiento desde el elemento accionado 1204A a la salida 1206C. Si cualquiera de las entradas 1214A-C se extiende (valor de entrada 1), resulta en una ruptura en la cadena de transmisión del elemento accionado 1204A a la salida 1206C. La función lógica resultante es similar a la proporcionada por la puerta NOR de 3 entradas 900 que se muestra en las Figuras 9A y 9B.

La Figura 12D muestra un ejemplo de una puerta de transmisión alternativa 1200', que difiere en la configuración de la placa 1202'. La placa 1202' tiene una muesca 1208” y su forma general está diseñada para proporcionar una operación más fiable cuando la placa 1202' está montada de manera pivotante en una entrada 1214'.

Las Figuras 12E y 12F ilustran un ejemplo de una puerta de transmisión 1250 que es adecuada para la fabricación a nanoescala, que tiene una placa conformada 1252 que puede formarse a partir de diamante cono o material similar y puede tener una superficie de grafeno 1254 para reducir la fricción. La placa 1252 tiene un zócalo cilíndrico 1256 en su lado posterior que se acopla mediante un pasador de entrada 1258 en una entrada 1260 que puede formarse a partir de un CNT. Un elemento accionado 1262 que tiene un pasador accionado 1264 y una salida 1266 que tiene un pasador de salida 1268 se acopla a la placa 1252, y puede formarse a partir de CNT modificados que se acoplan a la placa 1252 a través de la fuerza de Van der Waals.

Las Figuras 12G y 12H ilustran un ejemplo de una puerta de conmutación 1270 que emplea un par de puertas de transmisión 1272 y 1274, cada una de las cuales funciona de manera similar a la puerta de transmisión 750. Las puertas (1272, 1274) se colocan opuestas entre sí, y se mueven ambas mediante una entrada común 1276. Cada puerta (1272, 1274) tiene una placa conformada 1278 y una salida 1280. Ambas puertas (1272, 1274) están acopladas por un elemento accionado 1282. Dependiendo de la posición de la entrada 1276, una de las puertas (1272, 1274) tiene su placa 1278 colocada para permitir que el elemento accionado 1282 se mueva a través de la placa sin ningún cambio en las NCF, mientras que el otro se coloca de tal modo que el movimiento del elemento accionado lo pone contra un borde y, por lo tanto, hace que la placa 1278 se mueva, dicho movimiento a su vez se transporta a la salida asociada 1280. La Figura 12G muestra la puerta de conmutación 1270 cuando la entrada 1276 está posicionada de tal modo que la placa 1278 de la puerta de transmisión 1272 está posicionada para transportar el movimiento del elemento accionado 1282 a su salida 1280 para evitar cambios en NCF, mientras que la placa 1278 de la puerta de transmisión 1274 está posicionada para acomodar el movimiento del elemento accionado 1282 sin ningún cambio de NCF. La Figura 12H muestra la posición alternativa de la entrada 1276, donde la puerta de transmisión 1272 ahora está posicionada para acomodar el movimiento del elemento accionado 1282, y la puerta 1274 de transmisión está posicionada para transportar el movimiento a su salida 1280. Dado que la posición de la entrada 1276 determina qué movimiento de trayectoria se dirige a lo largo, el esquema básico de la puerta de conmutación 1270 puede emplearse para formar mecanismos lógicos que emplean un esquema de bloqueo y contrapeso para proporcionar un valor de salida basado en un número de valores de entrada. Ejemplos de dichos mecanismos lógicos de bloqueo y contrapeso, mediante el uso de elementos alternativos, se enseñan en las patentes de Estados Unidos 10.481.866 y 10.664.233, 10.99.166, y la publicación de Estados Unidos 2021/0149630.

Una preocupación por los mecanismos de escala molecular es que la interacción entre los elementos a través de fuerzas sin contacto puede limitar la magnitud de la fuerza que puede transmitirse a través del mecanismo. Un enfoque para aumentar la magnitud de la fuerza que puede transmitirse por un mecanismo se ilustra en la Figura 12I, que ilustra una puerta de transmisión 1250' que tiene una placa 1252' que está provista de canales 1290 y 1292 que se acoplan respectivamente al pasador accionado 1264 y al pasador de salida 1268, proporcionando mayores fuerzas de acoplamiento entre la placa 1252' y los pasadores (1264, 1268) que la proporcionada por las fuerzas sin contacto entre estos elementos.

Muchas de la estructura lógica mecánica enseñada en la presente descripción son adecuadas para la fabricación a nanoescala, incluida la fabricación molecular mediante el uso de mecanosíntesis. Las Figuras 13A y 13B ilustran dos puertas de transmisión que funcionan de manera similar a la puerta 1250 mostrada en las Figuras 12E y 12F, y son ejemplos de mecanismos que podrían fabricarse mediante mecanosíntesis. El modelado molecular indica que las puertas como se ilustra podrían fabricarse para ajustarse dentro de un cubo de 30 nm. La Figura 13A muestra una puerta de transmisión 1300 que tiene una placa conformada 1302 que puede estar formada por un material diamantoide con una superficie de grafeno 1304 (para reducir la fricción), que tiene un zócalo cilindrico 1306 que está acoplado por un pasador de entrada 1308 en una entrada 1310 que puede formarse a partir de un CNT modificado. Un elemento accionado 1312 que tiene un pasador accionado 1314 y una salida 1316 que tiene un pasador de salida 1318 se acopla a la placa 1302, y también puede formarse a partir de CNT modificados que se acoplan a la placa 1302 a través de atracción de Van der Waals. La entrada 1310, el elemento accionado 1312 y la salida 1316 están montados de forma deslizante en manguitos guía 1320. Si estos elementos deslizantes (1610, 1312 y 1316) están formados por 10-0 CNT, los manguitos 1320 pueden formarse a partir de CNT 18-0. Los manguitos 1320 a su vez están montados en soportes 1322 que están fijados a los anclajes 1324 (que podrían ser parte de una única estructura rígida). Los anclajes 1324 pueden ser superficies de un material de diamante o diamantoide, tal como lonsdaleita. Como se marca para el soporte del elemento accionado 1312, los soportes 1322 se pueden unir a los anclajes 1324 empleando secciones de base 1326 formadas por CNT 9-0, que proporcionan una disposición de átomos de carbono que coincide estrechamente con la disposición hexagonal de la lonsdalita para facilitar la unión de las secciones de base 1326 a la misma. Los soportes 1322 ilustrados tienen cada uno una sección de transición 1328 formada por una sección corta de 18-0 CNT, y una sección de montaje de manguito 1330 formada por una sección de 10-0 CNT; El CNT 10-0 forma una rama T estable con el CNT 18-0 que sirve como el manguito 1320, y ambos CNT 10-0 y 9-0 pueden pasar a la CNT 18-0 de la sección de transición 1328. Además, el tamaño de 18-0 de las secciones de transición 1328 coincide con el tamaño de los CNT 18-0 de los manguitos 1320, de modo que la colocación de los manguitos 1320 de cada par en contacto entre sí también da como resultado que las secciones de transición 1328 estén en contacto entre sí, sirviendo para estabilizar la separación de los soportes 1322.

La Figura 13B ilustra otra puerta de transmisión 1350 que también es adecuada para la fabricación a escala molecular. La puerta 1350 de nuevo tiene una placa conformada 1352 con una superficie 1354 de grafeno y un receptáculo cilíndrico 1356, y una entrada 1358 con un pasador de entrada 1360 que se acopla al receptáculo 1356. La puerta 1350 también tiene un elemento accionado 1362 con un pasador accionado 1364 y una salida 1366 con un pasador de salida 1368, donde el pasador accionado 1364 y el pasador de salida 1368 se acoplan a la superficie de grafeno 1354 de la placa 1352 por fuerzas sin contacto. Para proporcionar una estructura más simple y más compacta que la puerta 1300, la puerta 1350 monta cada uno de los elementos deslizantes (1358, 1362 y 1366) en un solo manguito guía 1370, montado en un anclaje 1372 por un soporte 1374. Cada uno de los elementos deslizantes (1358, 1362 y 1366) se estabiliza mediante un pasador de guía 1376 que se acopla a una pista 1378 formada en el anclaje 1372. La pista 1378 puede tener una superficie de grafeno 1380 para acoplar de forma deslizante el pasador de guía 1376. En combinación con el límite de movimiento resultante de los elementos (1358, 1362 y 1366) que se deslizan dentro del manguito guía asociado 1370, la pista 1378 puede formarse lo suficientemente estrecha como para servir para dirigir el pasador de guía 1376.

La Figura 14 ilustra una puerta de transmisión 1400 que funciona de manera similar a la puerta 1250 analizada anteriormente, pero que proporciona una ganancia mecánica en el desplazamiento de una salida 1402 con respecto al movimiento de un elemento accionado 1404 cuando una placa 1406 se mueve mediante una entrada 1408 para colocar la placa 1406 en una posición activa donde un borde 1410 está posicionado para interceptar el elemento accionado 1404. La posición donde el elemento accionado 1404 se acopla a la placa 1406 se puede ajustar, y la diferencia en la distancia desde la ubicación donde la placa 1406 se acopla de manera pivotante a la entrada 1408 da como resultado una diferencia en el desplazamiento del elemento accionado 1404 y la salida 1402; si la salida 1402 está dos veces más lejos de la entrada 1408 como el elemento accionado 1404, se desplazará dos veces la cantidad de que el elemento accionado 1404 está. Cuando la entrada 1408 se desplaza, la placa 1406 se coloca de tal modo que el elemento accionado 1404 se mueve a través de una región de ruta 1412, y por lo tanto el movimiento del elemento accionado 1404 puede acomodarse sin pasar más allá de cualquier borde de la placa 1406.

Las Figuras 15A y 15B ilustran un mecanismo 1500 que usa un principio de acomodación o transmisión del movimiento desde un elemento accionado 1502 hasta una salida 1504 que es similar al de los mecanismos (1200, 1250, 1300, 1400) descritos anteriormente. El mecanismo 1500 tiene una entrada 1506 que controla la posición de un conector 1508, que se acopla a través de fuerzas sin contacto (NCF) con una placa accionada 1510 y una placa de salida 1502, cualquiera o ambos de los cuales pueden conformarse para proporcionar la respuesta lógica deseada a la posición de la entrada 1506. Si el movimiento del elemento accionado 1502 se transmite a la salida 1504 está determinado por la posición del conector 1508 y la configuración de las placas (1510, 1512). En este ejemplo, la placa accionada 1510 tiene forma de L, que tiene un borde 1514 y una región de ruta 1516. Cuando el conector 1508 está en una posición no desplazada (con respecto a una dirección perpendicular a las trayectorias de movimiento del elemento accionado 1502 y la salida 1504) como se muestra en la Figura 15A (típicamente codificar el valor de entrada 0), el desplazamiento de la placa accionada 1510 actúa para mover el borde 1514 en la dirección del conector 1508. El conector 1508, que se acopla de forma deslizante con la entrada 1506 a través de un manguito conector 1518, se mueve con la placa accionada 1510 para evitar tener que superar la barrera NCF para moverse más allá del borde 1514. De manera similar, las fuerzas NCF entre el conector 1508 y la placa de salida 1512 actúan para mover la placa de salida con el conector 1508 (como se muestra en líneas fantasma). El conector 1508 está formado con extremos agrandados 1520 para acoplar las placas (1510, 1512).

Cuando el conector 1508 se desplaza por el desplazamiento de la entrada 1506 como se muestra en la Figura 15B (que codifica típicamente el valor de entrada 1), se alinea con la región de ruta 1516 de la placa accionada 1510 y, por lo tanto, el movimiento de la placa accionada 1510 se puede acomodar por el conector 1508 simplemente moviéndose a lo largo de la región de trayectoria 1516 (en realidad, la región de trayectoria 1516 se mueve), sin cambio en NCF; ya que el conector 1508 no se mueve, el movimiento no se transmite a la placa de salida 1512. En este mecanismo, la entrada 1506 mueve el elemento de transmisión de movimiento (conector 1508) con respecto a un elemento de control de movimiento (placa de accionamiento 1510 en este caso), en lugar de mover un único elemento de control de movimiento como en los mecanismos 1200, 1250, 1300, 1350 como se discutió anteriormente. En este caso, el elemento de transmisión de movimiento y la placa o placas conformadas pueden considerarse partes de una estructura de control de movimiento, con sus posiciones relativas determinando si dicha estructura está en una acomodación de movimiento o una configuración de transmisión de movimiento. De manera similar, el conector 1508 podría considerarse un elemento de transmisión de movimiento que se interpone entre una parte activa del elemento accionado (parte de la placa 1510 accionada que está limitada por el borde 1514) y la salida (placa de salida 1512) o no está intercalada en este caso, aunque el conector se puede colocar de tal modo que esté interpuesto entre la región de trayectoria 1516 y está físicamente interpuesto entre las placas (1510, 1512), se puede considerar funcionalmente no interpuesto, porque la parte de la placa 1510 que se interpone puede considerarse una parte inactiva de la placa accionada 1510.

Si la entrada está conectada a elementos restantes de tal modo que pueda moverse para colocar el conector en múltiples posiciones, la placa accionada y/o la placa de salida pueden configurarse para proporcionar una respuesta adecuada a cada una de dichas posiciones. La Figura 15C ilustra un posible mecanismo 1530 que proporciona una función lógica NAND realizada en dos entradas 1532 que están conectadas a un contrapeso 1534, que a su vez posiciona un enlace conector 1536 y un conector 1538 en base a las posiciones combinadas de las entradas 1532. Una placa accionada 1540 tiene un borde 1542 y una región de ruta 1544, y el mecanismo 1530 está configurado de tal modo que el conector 1538 está alineado solo con la región de ruta 1544 cuando ambas entradas 1532 están desplazadas. Por lo tanto, cuando ninguna o solo una de las entradas 1532 se desplaza (tal como se muestra en la Figura 15C para valores de entrada (1, 0), el borde 1542 se coloca para forzar el movimiento del conector 1538 cuando la placa accionada 1538 se desplaza, desplazando también una placa de salida 1546. Cuando ambas entradas 1532 se desplazan, el conector 1538 se coloca en alineación con la región de ruta 1544, que acomoda el movimiento de la placa 1538 accionada con respecto al conector 1538. En este caso, el conector 1538 no se fuerza a moverse con la placa accionada 1540, por lo que la placa de salida 1546 tampoco se mueve. La respuesta del mecanismo a los valores de entrada se determina mediante las configuraciones de las placas accionadas y/o las placas de salida, que pueden configurarse para proporcionar respuestas alternativas. Por ejemplo, una placa con dos regiones de trayectoria que rodean un borde podría proporcionar una función lógica XOR, y una placa con un borde más corto y una región de trayectoria de doble ancho podría proporcionar una función NOR.

La Figura 15D muestra un mecanismo 1550 que es funcionalmente similar al mecanismo 1500, pero donde una placa de salida 1552 se superpone parcialmente sobre la placa accionada 1510, con un extremo ampliado 1554 de un conector 1556 colocado entre las placas (1510, 1552). La superposición de las placas (1510, 1552) reduce el volumen total del mecanismo 1550 en comparación con el mecanismo 1500.

Las Figuras 16A-16F muestran mecanismos donde una trayectoria para acomodar el movimiento de un elemento accionado puede estar alineada o desalineada, y sirve para no impedir o impedir el avance del propio elemento accionado (que podría, a su vez, actuar para mover una salida). En los ejemplos ilustrados, se proporcionan dos entradas, cada una de las cuales acomoda o no acomoda el movimiento del elemento accionado. Los mecanismos que tienen una función similar podrían formarse usando placas planas, y esos mecanismos que usan placas planas discutidas anteriormente podrían adaptarse a mecanismos que tengan una estructura cilíndrica, si las placas planas se enrollaron en cilindros. Los mecanismos también pueden variar en cuanto a qué elementos sirven para bloquear o acomodar el movimiento de otros, según la acción deseada de los mecanismos y qué movimientos se desea que sean rotacionales y cuáles traslacionales.

Las Figuras 16A-C ilustran un mecanismo lógico 1600 con entradas 1602 y 1604 que son cilíndricas, y están posicionadas por rotación en lugar de por traslación. Cada entrada (1602, 1604) tiene una lengüeta de entrada que se extiende 1606, 1608. Un elemento accionado cilíndrico 1610 que tiene una lengüeta accionada 1612 está posicionado entre las entradas (1602, 1604), cada uno de los cuales puede girar con respecto al elemento accionado 1610. Las entradas (1602, 1604) y el elemento accionado podrían formarse a partir de nanotubos de carbono. Las entradas (1602, 1604) pueden colocarse angularmente de tal modo que ambas lengüetas de entrada (1606, 1608) estén alineadas con la lengüeta accionada 1612 del elemento accionado 1610, como se muestra en la Figura 16A y 16B; esto podría designarse como una posición no desplazada de las entradas (1602, 1604), que representan los valores de entrada (0, 0). Cuando se coloca así, el desplazamiento traslacional del elemento accionado 1610 simplemente desliza la lengüeta accionada 1612 a lo largo de las lengüetas de entrada (1606, 1608), y no se necesita ningún cambio en la fuerza de atracción, lo que permite que el elemento accionado 1610 se desplace libremente desde una posición inicial, mostrada en la Figura 16<a>, a una posición desplazada, mostrada en la Figura 16B. En efecto, cada lengüeta de entrada (1606, 1608) proporciona una ruta alineada para acomodar el movimiento de la lengüeta accionada 1612; sin embargo, ambas lengüetas de entrada (1606, 1608) deben alinearse para evitar el movimiento obstaculizado de la lengüeta accionada 1612.

La Figura 16C muestra el mecanismo 1600 cuando se ha girado la entrada 1604 para desalinear su lengüeta de entrada 1608 con la lengüeta accionada 1612, correspondiente a los valores de entrada (0, 1); en esta posición, el movimiento de traslación del elemento accionado 1610 requeriría superar la fuerza de atracción para empujar la lengüeta accionada 1612 más allá del borde de la entrada 1604 y, por lo tanto, la fuerza de atracción impide el movimiento de traslación del elemento accionado 1610. Si la fuerza motriz sobre el elemento accionado es menos rígida que esta impedancia al movimiento, el elemento accionado 1610 se bloquea del desplazamiento. En efecto, la trayectoria para acomodar el movimiento creado por la lengüeta de entrada 1608 ya no está alineada con la lengüeta accionada 1612. Se produciría un efecto de impedancia similar si la entrada 1602 se desplazó para desalinear su lengüeta de entrada 1606 con la lengüeta accionada 1612. Por lo tanto, el elemento accionado 1610 solo se desplaza sin impedancia si ambas entradas (1602, 1604) están no están desplazadas. Si las posiciones desplazadas y no desplazadas de los elementos (1602, 1604, y 1610) se asignan a los respectivos valores de salida de 0 y 1, la respuesta del elemento accionado 1610 cuando se aplica la fuerza proporciona una función lógica NOR de las entradas (1602, 1604); tal respuesta podría codificarse por una salida unida o movida por el elemento accionado 1610 cuando se desplaza. Alternativamente, el mecanismo 1600 podría conectarse a otros elementos de tal modo que las salidas se muevan de manera trasladable por las entradas (1602, 1604) si son desplazadas por el elemento accionado; en tal caso, las lengüetas de entrada (1606, 1608) actúan cada una como estructuras de control de movimiento, ya sea alineables con la lengüeta accionada 1612 (colocando así la estructura de control de movimiento en una configuración de acomodación de movimiento donde el desplazamiento del elemento accionado 1610 no se transmite a la salida asociada con esa lengüeta de entrada), o desalineado con el mismo (colocando así la estructura de control de movimiento en una configuración de transmisión de movimiento, donde el desplazamiento del elemento accionado 1610 hace que la salida asociada con la lengüeta desalineada también se desplace).

Las Figuras 16D-16F ilustran un mecanismo lógico 1650 que funciona de manera similar al mostrado en las Figuras 16A-16C, pero que emplea imanes y materiales ferromagnéticos para proporcionar fuerzas sin contacto entre los componentes para proporcionar la función de impedancia selectiva en un mecanismo a mayor escala. El mecanismo 1650 tiene de nuevo dos entradas 1652 y 1654, teniendo cada una lengüeta de extensión (1656, 1658) con las posiciones angulares de las lengüetas (1656, 1658) determinándose por rotación con respecto a un elemento accionado 1660 que reside concéntricamente entre las entradas (1652, 1654), y que puede desplazarse de manera trasladable con respecto a la misma. El elemento accionado 1660 en este caso tiene un par de elementos atractivos 1662, colocados para alinearse con las lengüetas (1656, 1658) cuando las lengüetas (1656, 1658) están en posiciones no desplazadas, como se muestra en la Figura 16D. Como se ilustra, los elementos estabilizadores 1662 son proporcionados por imanes, y las entradas 1652, 1654 están formadas por un material ferromagnético. Cuando ambas entradas (1652, 1654) se colocan de tal modo que las lengüetas (1656, 1658) se alinean cada una con uno de los elementos atractivos 1662, como se muestra en la Figura 16D, el desplazamiento del elemento accionado 1660 simplemente desliza cada uno de los elementos atractivos 1662 a lo largo de la lengüeta asociada (1656, 1658), y no se necesita ningún cambio en la fuerza de atracción. Las Figuras 16E y 16F muestran respectivamente el caso en donde una de las entradas (1652 en la Figura 16E y 1654 en la Figura 16f ) se ha girado para desalinear su lengüeta (1656, 1658) con el elemento 1662 atractivo asociado, de tal modo que el movimiento de traslación del elemento 1660 accionado requeriría superar la fuerza de atracción para empujar el elemento 1662 atractivo más allá de la entrada (1652, 1654) y, por lo tanto, la fuerza de atracción impide el movimiento de traslación del elemento 1660 accionado.

Las Figuras 17A-D ilustran un ejemplo de un mecanismo lógico 1700 que sirve como una puerta (o pestillo) de paso no volátil que puede almacenar un valor de entrada entre las fases de reloj. El mecanismo lógico 1700 tiene una primera entrada 1702 (que también puede considerarse una entrada de datos) y una salida 1704, que están conectadas por un elemento de copia 1706. Como se muestra, la primera entrada 1702 tiene un pasador de entrada 1708 que interactúa con el elemento de copia 1706 a través de fuerzas sin contacto (tal atracción de Van der Waals en un mecanismo de nanoescala, o ferromagnetismo en un mecanismo de mayor escala), mientras que la salida 1704 está acoplada de manera pivotante con el elemento de copia 1706. El elemento de copia 1706 tiene a su vez un pasador de copia 1710 (en este ejemplo formado integralmente con la salida 1704) que se acopla a una placa de bloqueo 1712 a través de fuerzas sin contacto. La placa de bloqueo 1712 tiene forma de U, y se mueve entre una posición de bloqueo (Figuras 17A y 17C) y una posición de desbloqueo (Figuras 17B y 17D) por un accionador de bloqueo 1714. Cuando la placa de bloqueo 1712 está en su posición de bloqueo, sus bordes restringen el movimiento del pasador de copia 1710 y actúan para bloquear la traslación del elemento de copia 1706 en la dirección de movimiento de la primera entrada 1702 y la salida 1704, independientemente de si la salida 1704 está en su posición de valor 0 (Figuras 17A-17C) o en su posición de valor 1 (Figura 17<d>).

Cuando la placa de bloqueo 1712 está en su posición de desbloqueo, el elemento de copia 1706 y la salida 1704 conectados al mismo están libres para trasladarse entre el valor 0 de salida y las posiciones de valor 1 sin que el pasador de copia 1710 se encuentre con un borde de la placa de bloqueo 1712. En ese momento, el elemento de copia 1706 puede pivotar con respecto a la salida 1704 por una segunda entrada 1716 (que puede considerarse como una entrada de reloj o accionador, o como un elemento accionado), mover el elemento de copia 1706 entre una posición libre (Figuras 17A y 17C) y una posición de copia (Figuras 17B y 17D). El elemento de copia 1706 tiene una placa de copia 1718 que es triangular, con los bordes 1720 y 1722 que interactúan con el pasador de entrada 1708 para mover el elemento de copia 1706 y la salida 1704 hasta una posición determinada por la posición de la primera entrada 1702 a medida que el elemento de copia 1706 pivota hasta su posición de copia. Si la primera entrada 1702 está en su posición de valor 0, el borde 1720 actúa para mover el elemento de copia 1706 y la salida 1704 a medida que el elemento de copia 1706 es pivotado, para colocar la salida 1704 en su posición de valor 0 si no existe ya. De manera similar, si la primera entrada 1702 está en su posición de valor 1, el borde 1722 actúa para mover el elemento de copia 1706 y la salida 1704 para colocar la salida 1704 en su posición de valor 1 de modo que el elemento de copia 1706 es pivotado si la salida 1704 no está ya allí. En cualquier caso, si la salida 1704 ya está en la posición correspondiente, el movimiento de la placa de copia 1718 puede alojarse sin forzar el movimiento del elemento de copia 1706 y la salida 1704. El pasador de entrada 1708 y la placa de copia 1718 se pueden considerar para formar una estructura de control de movimiento que actúa para acomodar el movimiento del elemento de copia 1706 en respuesta al elemento accionado 1716 sin mover la salida 1704 (cuando la posición actual de la salida 1704 coincide con la posición de la primera entrada 1702) o para transmitir el movimiento a la salida 1704 (cuando la posición actual de la salida 1704 no coincide con la posición de la primera entrada 1702). Por lo tanto, en este caso, si la estructura de control de movimiento está o no en una configuración de acomodación de movimiento o una configuración de transmisión de movimiento depende parcialmente de la posición actual de la salida 1704, en lugar de solo de la posición de la primera entrada 1702. Se podría considerar que la acción del mecanismo 1700 hace que la primera entrada 1702 defina si el movimiento libre de la segunda entrada (elemento accionado) 1716 está restringido o no y, por lo tanto, si su movimiento puede acomodarse o no sin forzar el movimiento de la salida 1704. (tal determinación se basa en que la salida 1704 coincida o no con la posición de la primera entrada 1702).

Una vez que la salida 1704 se ha movido a la posición correcta para reflejar el valor de la primera entrada 1702, la placa de bloqueo 1712 puede devolverse a su posición de bloqueo, evitando una mayor traslación del pasador de copia 1710 y bloqueando efectivamente la salida 1704 en su posición actual. A continuación, el elemento de copia 1706 puede pivotar de vuelta a su posición libre retrayendo la segunda entrada 1716, momento en donde la primera entrada 1702 es libre de moverse entre su valor 0 y posiciones de valor 1, mientras que su valor anterior es almacenado por la posición bloqueada de la salida 1704.

Un uso de tales mecanismos 1700 es a dos mecanismos de cadena 1700 para proporcionar un flip flop de tipo D 1730, como se muestra en la Figura 17E, donde la salida 1704 de cada mecanismo lógico 1700 define la entrada de datos 1702 (es decir, la primera entrada 1702) de la otra, y las placas de bloqueo 1712 se mueven secuencialmente. Para evitar la unión, la placa de bloqueo 1712 para cada mecanismo lógico 1700 se mueve a su posición de desbloqueo, permitiendo que su entrada de datos 1702 asociada se mueva libremente, antes de que la entrada del accionador 1716 (es decir, la segunda entrada 1716) del otro mecanismo lógico 1700 se active para pivotar el elemento de copia 1706, que actúa para establecer la salida 1704 asociada y la entrada de datos 1702 ahora libre del mecanismo lógico 1700 no asociado.

Por lo tanto, en secuencia, la placa de bloqueo 1712-1 del primer mecanismo lógico 1700-1 se coloca en su posición de desbloqueo, y el primer elemento de copia 1706-1 se hace pivotar a su posición de copia mediante la primera entrada del accionador 1716-1 para establecer la primera salida 1704-1. Una vez establecida, la primera placa de bloqueo 1712 1 se mueve a su posición de bloqueo, estableciendo la salida 1704-1 (que también establece la segunda entrada de datos 1702-2), y el primer elemento de copia 1706-1 regresa a su posición libre, lo que permite el movimiento de la primera entrada de datos 1702-1. La segunda placa de bloqueo 1712-2 se mueve entonces a su posición de desbloqueo, y el segundo elemento de copia 1706-2 se mueve a su posición de copia mediante la segunda entrada de accionador 1716-2, que actúa para colocar la segunda salida 1704-2 (que también define la primera entrada de datos 1702-1) en la posición definida por la segunda entrada de datos 1702-2 (que está definida por la primera salida 1704-1).

La Figura 17F muestra otro ejemplo de un mecanismo que emplea mecanismos lógicos 1700, una parte de una memoria de red 1750 (la vista mostrada ilustra 2 de 4 columnas de toda la estructura de memoria). En este caso, los mecanismos lógicos 1700 se usan en combinación con una disposición de puertas de transmisión 1752 que pueden ser similares a las puertas (1250, 1272, 1274, 1300, 1350) mostradas en las Figuras 12E-12H, 13A, y 163b . En la memoria 1750, los mecanismos lógicos 1700 pueden almacenar valores recibidos desde un par de líneas de datos 1754, hasta que estos valores se “ leen” de vuelta a las líneas de datos 1754; en este esquema, las posiciones de las salidas 1704 no se leen, y las salidas 1704 sirven solo para limitar el movimiento de los elementos de copia 1706. La Figura 17F muestra dos direcciones de memoria (00 y 01), y no se muestra un par de direcciones de memoria adicionales (10 y 11, posicionadas en la parte recortada de la derecha); cada dirección de memoria puede almacenar dos bits de datos. Cada dirección de memoria tiene un par de mecanismos lógicos 1700, con dos entradas de datos 1702, cada una conectada a la línea de datos 1754 para ese bit de información. Cada línea de datos 1754 conecta entre sí las entradas de datos 1702 para ese bit para cada una de las direcciones de memoria.

Las puertas de transmisión 1752 están dispuestas para seleccionar una de las direcciones de memoria para la acción actual, en base a las posiciones de dos barras de dirección 1756, cada una de las cuales identifica un bit de la dirección de memoria. Por lo tanto, la posición de la barra de dirección 1756-0 determina el primer bit de la dirección de memoria actualmente activa, y la posición de la barra de dirección 1756-1 determina el segundo bit; como se muestra, ambas barras de dirección (1756-0, 1756-1) están en sus posiciones de valor 0, por lo que la dirección de memoria 00 está activa actualmente. En cada caso, las posiciones de las barras de dirección (1756-0, 1756-1) colocan al menos una placa de transmisión 1758 de una puerta de transmisión 1752 para las direcciones de memoria inactivas en una posición para interrumpir la transmisión de movimiento desde una barra de selección de memoria 1760 a las puertas de transmisión 1752 en un selector de célula 1762 (de manera similar a las puertas de transmisión encadenadas 1200A-C en la puerta NOR 1230 mostrada en la Figura 12C). En tal posición, la placa de transmisión 1758 está posicionada para acomodar el movimiento de la barra de selección de memoria 1760 en sí misma o un enlace de selección de memoria 1764, sin causar movimiento de la placa de transmisión 1758. Por ejemplo, en la posición mostrada, para la dirección de memoria actualmente inactiva 01, la placa de transmisión inferior 1758 está posicionada para transmitir el movimiento de la barra de selección de memoria 1760 al enlace de selección de memoria 1764, pero la placa de transmisión superior 1758 está posicionada para acomodar el movimiento del enlace de selección de memoria 1764 sin transmitir dicho movimiento al selector de célula 1762. Las placas de transmisión para las direcciones de memoria 10 y 11 están dispuestas de manera similar a las de las direcciones 00 y 01, pero con sus placas de transmisión inferiores posicionadas de tal modo que pueden acomodar el movimiento de la barra de selección de memoria 1760 cuando la barra de dirección 1756-0 está en su posición de valor 0 (por lo tanto, están inactivas en la situación ilustrada), pero el movimiento de transferencia a enlaces de selección de memoria cuando la barra de dirección 1756-0 está en su posición de valor 1, con la posición de las placas de transmisión superiores (posicionadas por la barra de dirección 1756-1) determinando qué enlace de selección de memoria 1764 se puede acomodar, y cuál actúa para transmitir el movimiento. Por lo tanto, cuando la barra de selección de memoria 1760 se desplaza hacia arriba, solo existe una ruta de transmisión a través de las puertas de transmisión, definiendo la dirección de memoria activa en base a las posiciones de las barras de dirección (1756-0, 1756-1).

En el selector de célula 1762, el desplazamiento de las puertas de transmisión 1752 en la ruta seleccionada actúa sobre un par de puertas 1752; dicha acción mueve el par de puertas 1752 desde posiciones inactivas (donde el movimiento de una barra de desbloqueo 1766 y una barra de copia 1768 se puede acomodar sin mover las placas de transmisión 1758, como se muestra) a posiciones activas, donde las placas de transmisión 1758 actúan para transmitir el movimiento de la barra de desbloqueo 1766 a un enlace de desbloqueo 1770, y el movimiento de la barra de copia 1768 a un enlace de copia 1772. Cuando se mueve, el enlace de desbloqueo 1770 sirve como accionador de bloqueo para mover las placas de bloqueo 1712 de los mecanismos lógicos en la dirección de memoria activa, mientras que el enlace de copia 1772 sirve como entrada de accionador para mover los elementos de copia 1706.

Para almacenar valores codificados por las posiciones actuales de las líneas de datos 1754 en los elementos de copia 1706 de la dirección de memoria actualmente seleccionada, las líneas de datos se inmovilizan primero mediante bloques de datos 1774. La barra de desbloqueo 1766 se eleva, para el movimiento de traslación libre de los elementos de copia 1706 para la dirección seleccionada. A continuación, la barra de copia 1768 se eleva, y la interacción de los elementos de copia 1706 con las entradas de datos 1702 (fijada en posición por los bloqueos de datos 1774) actúa para mover los elementos de copia 1706 a las posiciones que corresponden a las posiciones de las entradas de datos 1702 a medida que giran hacia arriba por el enlace de copia 1772. La barra de desbloqueo 1766 se baja, evitando que los elementos de copia 1706 se trasladen entre posiciones y, por lo tanto, almacenen los valores codificados. A continuación, la barra de copia 1768 se puede bajar, y los bloqueos de datos 1774 se liberan para permitir que las líneas de datos 1754 se reinicien a nuevos valores.

Para recuperar los valores almacenados, las acciones de la barra de copia 1768 y la barra de desbloqueo 1766 pueden invertirse. Las líneas de datos 1754 se desbloquean para permitir que las entradas de datos 1702 se muevan, y luego la barra de copia 1768 se eleva. Dado que la barra de desbloqueo 1766 aún no ha sido elevada, los elementos de copia 1706 para la dirección de memoria seleccionada se bloquean de traslación y, por lo tanto, retienen la posición que refleja su valor actual (el valor previamente almacenado después de copiar el valor de la entrada de datos 1702 asociada); cuando se eleva la barra de copia 1768, el movimiento pivotante de cada elemento de copia 1706 actúa para mover la entrada de datos 1702 asociada a su posición de valor 0 o de valor 1, para hacer coincidir el valor actualmente codificado por el elemento de copia 1706. Las entradas de datos 1702 (que sirven efectivamente como salidas en este escenario) se bloquean entonces en posición activando los bloqueos de datos 1774, y la barra de copia 1768 se puede bajar, antes de que la barra de selección de memoria 1760 se baje para permitir la selección de una nueva dirección de memoria desde la cual recuperar valores.

Claims

REIVINDICACIONES

i.Un mecanismo lógico (100, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1500) que comprende:

un elemento accionado (108, 504, 606, 710, 810, 908, 1010, 1204, 1502),

una salida mecánica (110, 506, 608, 714, 812, 910, 1018, 1206, 1504), y

al menos una entrada mecánica (102, 104, 508, 602, 604, 702, 704, 802, 804, 902, 904, 906, 1002, 1004, 1214, 1506);

caracterizado porque:

el mecanismo está configurado de tal modo que la(s) posiciones de dicha(s) entrada(s) (102, 104, 508, 602, 604, 702, 704, 800, 902, 904, 906, 1002, 1004, 1214, 1506) determina(n) si el movimiento de dicho elemento accionado se transmite a dicha salida determinando si existe o no una ruta para transmitir dicho movimiento.
2. Un mecanismo lógico (1000, 1100, 1120, 1150, 1200, 1500, 1600, 1700) que comprende:

un elemento accionado (1010, 1106, 1126, 1156, 1204, 1502, 1610, 1716),

una salida mecánica (1018, 1104, 1124, 1154, 1206, 1504, 1612, 1704), y

al menos una entrada mecánica (1002, 1004, 1102, 1122, 1152, 1214, 1506, 1602, 1604, 1702);

caracterizado porque:

el mecanismo está configurado de tal modo que la(s) posiciones de dicha(s) entrada(s) determina(n) si el movimiento libre de dicho elemento accionado está limitado o no, y así determina si el movimiento de dicho elemento accionado puede acomodarse sin transmitir movimiento a dicha salida.
3. El mecanismo lógico (100, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1230, 1530) de la reivindicación 1 que comprende al menos dos entradas mecánicas (102, 104, 508, 602, 604, 702, 704, 802, 804, 902, 904, 906, 1002, 1004, 1214A-C, 1532) en donde la determinación de si el movimiento de dicho elemento accionado (108, 504, 606, 710, 810, 908, 1010, 1204A, 1540) se transmite a dicha salida (110, 506, 608, 714, 812, 910, 1018, 1206C) se define por una operación lógica booleana de las posiciones de al menos dos de dichas entradas.
4. El mecanismo lógico (1000, 1230, 1530, 1600) de la reivindicación 2 que comprende al menos dos entradas mecánicas (1002, 1004, 1214A-C, 1532, 1602, 1604) en donde la determinación de si el movimiento de dicho elemento accionado (1010, 1204A, 1540, 1610) puede acomodarse sin transmitir movimiento a dicha salida (1018, 1206C, 1612) está definida por una operación lógica booleana de las posiciones de al menos dos de dichas entradas.
5. El mecanismo lógico (100, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1230, 1530, 1600) de cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, en donde dicha operación lógica booleana es una operación lógica NOR, NAND, o XOR.
6. El mecanismo lógico (100, 500, 900, 1000, 1200, 1500) de la reivindicación 1, que comprende además: al menos un elemento de transmisión de movimiento (106, 502, 920, 922, 1012, 1202, 1508) que puede interponerse selectivamente entre dicho elemento accionado (108, 504, 908, 1010, 1204, 1502) y dicha salida (110, 506, 910, 1018, 1206, 1504), la(s) posición(es) de dicho(s) elemento(s) de transmisión de movimiento están definidas por la(s) posición(es) de dicha(s) entrada(s) (102, 104, 508, 902, 904, 906, 1002, 1004, 1214, 1506) de tal modo que la(s) posiciones de dicha(s) entrada(s) determina(n) o no si dicho(s) elemento(s) de transmisión de movimiento están interpuestos o no entre dicho elemento accionado y dicha salida para transmitir el movimiento entre ellos.
7. El mecanismo lógico (500, 1530) de la reivindicación 6 que tiene al menos un elemento de transmisión de movimiento (502, 1538) que está conectado a al menos dos entradas (508, 532) y colocado por las posiciones combinadas de los mismos.
8. El mecanismo lógico (900) de la reivindicación 6 que comprende además al menos una guía (914, 916) que dirige uno de dicho(s) elemento(s) de transmisión de movimiento (920, 922), dicha(s) guía(s) está(n) unida(s) a dichas entradas (904, 906) y colocadas directamente de este modo.
9. El mecanismo lógico (1200) de la reivindicación 6, en donde dicho elemento de transmisión de movimiento (1202) tiene una parte activa (1208), que es interpuesta entre dicho elemento accionado (1204) y dicha salida (1206) y actúa para transmitir el movimiento entre ellos cuando se interpone así, y una parte inactiva, que puede acomodar el movimiento de dicho elemento accionado sin transmitir dicho movimiento a dicha salida cuando se interpone entre dicho elemento accionado y dicha salida.
10. El mecanismo lógico (800, 900) de la reivindicación 1, que comprende además:

al menos una guía (806, 808, 912) para dirigir al menos uno de dicho elemento accionado (810, 908) y dicha salida (812, 910), la posición o posiciones de dicha o dichas guías están definidas por las posiciones de dicha o dichas entradas (802, 804, 902) de tal modo que la(s) posiciones de dicha(s) entrada(s) determina(n) si dicho elemento accionado y dicha salida están colocados uno con respecto al otro para transmitir el movimiento entre ellos.
11. El mecanismo lógico (600, 700) de la reivindicación 1, en donde dicho elemento accionado (606, 710) y dicha salida tienen posiciones alineadas en las que se colocan de tal modo que el movimiento de dicho elemento accionado se transmite a dicha salida, y además en donde dicha(s) entrada(s) (602, 604, 702, 704) se pueden colocar para desplazar al menos uno de dicho elemento accionado y dicha salida lejos de su posición alineada.
12. El mecanismo lógico (1000) de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, que comprende además:

al menos un elemento de transmisión de movimiento (1012) posicionable para transmitir movimiento entre dicho elemento accionado (1010) y dicha salida (1018);

una estructura de restricción (1006, 1008) para limitar selectivamente el intervalo de movimiento libre de dicho(s)s elemento(s) de transmisión de movimiento en base a la(s) posición(es) de dicha(s) entrada(s) (1002, 1004) para restringir o no restringir dicho(s) elemento(s) de transmisión de movimiento, teniendo dicho(s) elemento(s) de transmisión de movimiento suficiente movimiento libre para acomodar el movimiento de dicho elemento accionado sin causar movimiento de dicha salida cuando no se limita, y se posiciona para transmitir el movimiento de dicho elemento accionado a dicha salida cuando se limita por dicha estructura de restricción.
13. El mecanismo lógico (1100, 1120, 1150, 1200, 1500, 1700) de cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, que comprende además:

una estructura de control de movimiento (1108, 1112, 1128, 1132, 1160, 1202, 1508, 1510, 1708, 1706) que tiene al menos un elemento de control de movimiento (1112, 1134, 1160, 1202, 1508, 1708) colocado por dichas entradas (1102, 1122, 1152, 1214, 1506, 1702) para colocar selectivamente dicha estructura de control de movimiento en al menos una configuración de acomodación del movimiento, donde el movimiento de dicho elemento accionado (1106, 1126, 1156, 1204, 1502, 1716) puede acomodarse sin causar el movimiento de dicha salida (1104, 1124, 1154, 1206, 1504, 1704), y una configuración de transmisión de movimiento, donde el movimiento de dicho elemento accionado se transmite a dicha salida por al menos un elemento (1108, 1128, 1160, 1202, 1508, 1706) de dicha estructura de control de movimiento.
14. El mecanismo lógico (1150) de la reivindicación 2, en donde la(s) posiciones de dicha(s) entrada(s) (1152) determina(n) si los elementos (1154, 1158, 1160) del mecanismo están alineados a lo largo de un eje de rotación común (1164, 1166), determinando dicha condición de alineación si el movimiento de dicho elemento accionado (1156) puede acomodarse por movimiento de rotación sin transmitir movimiento a dicha salida (1154).
15. El mecanismo lógico (100) de una de las reivindicaciones 1, 3 o 6 a 11, que comprende además:

al menos una salida mecánica complementaria (110) que define un valor diferente del definido por dicha salida (112),

en donde la(s) posiciones de dicha(s) entrada(s) (102, 104) determina(n) si se transmite o no movimiento a dicha salida o a dicha salida complementaria.