(57)【要約】      （修正有）【課題】ロボットの動作環境に存在する任意の物体または人を検出する検出器であって、ロボット内部にある電気部品の影響を受けない容量性検出電極を備えたロボットを提供する。【解決手段】ロボット３００において、容量性検出電極１１８と、一般接地電位ＭＧとは異なる第１の交流電位において測定電極１１８を分極させるための少なくとも１つの電気的分極手段１２０とを備える。ロボットの外壁が少なくとも部分的に非導電性である外嵌の少なくとも１つのサブ部品１０４、１１４において、前記少なくとも１つの分極手段１２０が、前記サブ部品内部に配置されている電気的物品を、容量性検出電極の動作周波数における第１の交流電位と同一または略同一の保護電位とする。【選択図】図３
2019034403.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上のサブ部品（１０２−１１６）を備えるロボット（２００、３００、４００、５００）であって、
そのサブ部品のうちの外嵌サブ部品と呼ばれる少なくとも１つ（１０４、１１４）が、そのサブ部品（１０４、１１４）内に配置された少なくとも１つの電気的物品（１０４２、１１４２）を備え、
前記ロボット（２００、３００、４００、５００）が、また、
−装備されていると呼ばれる少なくとも１つのサブ部品（１０６、１０８）について、前記サブ部品（１０６、１０８）の外壁（１０６１、１０８１）上にまたは外壁内に配置された測定電極と呼ばれる少なくとも１つの容量性検出電極（１１８）と、
−動作周波数と呼ばれる周波数で、一般接地電位（ＭＧ）とは異なる第１の交流電位において前記少なくとも１つの測定電極（１１８）を分極させるための少なくとも１つの電気的分極手段（１２０２）と、
−前記少なくとも１つの測定電極（１１８）と近接物体（ＯＰ）との間の電極−物体間容量と呼ばれる結合容量に関する信号を測定するための、検出ユニットと呼ばれる少なくとも１つの電子ユニット（１２０４）とを備え、
ここで、外壁（１０４１、１１４１）が少なくとも部分的に非導電性である少なくとも１つの外嵌サブ部品（１０４、１１４）について、前記少なくとも１つの分極手段（１２０２）が、また、前記動作周波数で、前記第１の電位と同一または略同一である保護電位と呼ばれる交流電位（ＶＧ）において、前記外嵌サブ部品（１０４、１１４）の少なくとも１つの電気的物品（１０４２、１１４２）を電気的に保護するように配置されていることを特徴とする、前記ロボット。
【請求項２】
少なくとも１つの外嵌サブ部品（１０４、１１４）が、
−前記少なくとも１つの電気的物品（１０４２、１１４２）の周囲に配置されており、かつ
−前記少なくとも１つの分極手段（１２０２）によって前記保護電位（ＶＧ）において分極されている、
ガードボリューム（２０２、２０６）または壁を備えることを特徴とし、ここで、前記外嵌サブ部品（１０４、１１４）の少なくとも１つの電気的物品（１０４２、１１４２）が、前記保護電位（ＶＧ）において電気的に保護されている、請求項１に記載のロボット（２００、４００）。
【請求項３】
前記保護電位（ＶＧ）において電気的に保護するために、前記少なくとも１つの分極手段によって前記保護電位（ＶＧ）において電気的に分極するかまたは前記少なくとも１つの分極手段によって前記保護電位を基準とする少なくとも１つの電気的物品を、少なくとも１つの外嵌サブ部品において備えることを特徴とする、請求項１に記載のロボット。
【請求項４】
少なくとも１つの外嵌サブ部品（１０４、１１４）が、装備されたサブ部品ではないことを特徴とし、ここで、前記外嵌サブ部品（１０４、１１４）の少なくとも１つの物品（１０４２、１１４２）が、前記保護電位（ＶＧ）において保護されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項５】
少なくとも１つの外嵌サブ部品が、装備されたサブ部品であることを特徴とし、ここで、前記外嵌サブ部品の少なくとも１つの物品が、前記保護電位において保護されている、請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット。
【請求項６】
少なくとも１つのサブ部品（１０４）を備えることを特徴とし、ここで、前記サブ部品（１０４）の外壁（１０４１）が、少なくとも部分的に導電性である、請求項１から５のいずれか一項に記載のロボット（５００）。
【請求項７】
サブ部品（１０４）の前記外壁（１０４１）の少なくとも１つの導電性部分が、少なくとも１つの分極手段（１２０２）によって前記保護電位（ＶＧ）において分極されていることを特徴とする、請求項６に記載のロボット（５００）。
【請求項８】
少なくとも１つのサブ部分（１０６）を備えることを特徴とし、ここで、前記サブ部分（１０６）の外壁（１０６１）が、少なくとも部分的に導電性であり、測定電極（１１８）が装備されている、請求項６または７に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項９】
前記ロボットの少なくとも１つのサブ部品が、
−前記ロボットのセグメント（１０２−１０８）であるか、または
−前記ロボットの少なくとも２つのセグメント（１０２−１０８）間において関節式もしくは非関節式機械的インターフェース（１１２−１１６）であるか、または
−ツールもしくはツールヘッドを形成する関節式または非関節式機能ヘッド（１１０）であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項１０】
サブ部品によって形成されている機能ヘッドを備え、前記機能ヘッド（１１０）が容量性検出電極を形成しており、前記少なくとも１つの分極手段がまた、前記第１の交流電位において前記機能ヘッド（１１０）を分極するように配置されており、前記少なくとも１つの電子検出ユニットが、前記機能ヘッド（１１０）と近接物体（ＯＰ）との間の結合容量に関する信号を測定するように配置されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項１１】
前記機能ヘッド（１１０）内に配置されている少なくとも１つの電気的物品（Ｍｏ）と、少なくとも１つの物品について、前記少なくとも１つの物品（Ｍｏ）の周囲に配置されているガードボリューム（１００６）または壁とを備えることを特徴とする、請求項１０に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項１２】
前記保護電位（ＶＧ）において電気的に保護するために、前記少なくとも１つの分極手段によって、前記保護電位（ＶＧ）においてまたは前記保護電位を基準として電気的に分極されている少なくとも１つの電気的物品を、前記機能ヘッドにおいて備えることを特徴とする、請求項１１に記載のロボット。
【請求項１３】
少なくとも１つの電気的物品（Ｍｏ）について、少なくとも１つの電気変換器（１１０２）を備えることを特徴とする、請求項３または１２に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）であって、
前記の少なくとも１つの電気変換器（１１０２）が、
−前記少なくとも１つの電気素子（Ｍｏ）用に意図された供給または制御信号などの入力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記入力信号の基準を前記保護電位（ＶＧ）にするように配置され、および／または
−前記少なくとも１つの電気的物品（Ｍｏ）によって送信された出力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記出力信号の基準を意図されるコントローラ（１００２）の電気的接地電位（ＭＧ）にするように配置されている、前記ロボット。
【請求項１４】
前記電気変換器（３０２、３０４、１１０２）が、
−特に前記少なくとも１つの電気的物品（Ｍｏ）のための供給入力信号を生成するためのＤＣ／ＤＣ変換器などのガルバニック絶縁を有する少なくとも１つの電源、
−少なくとも１つの入力制御信号、または少なくとも１つの出力信号についての容量性タイプのまたは光カプラによるガルバニック接触のない少なくとも１つの電気的インターフェース、
−少なくとも１つの入力信号または少なくとも１つの出力信号を受信および送信するための１つ以上の高インピーダンスインダクタ、および／または
−少なくとも１つのコンデンサ整流された電荷転送または電荷ポンプ変換器
を備えることを特徴とする、請求項１３に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項１５】
前記ロボット内に配置されている前記電気的物品の全てが、前記保護電位（ＶＧ）において電気的に保護されていることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項１６】
ロボット化アーム、モバイルロボット、車輪もしくは無限軌道上の車両、ヒューマノイド、もしくはガイノイドもしくはアンドロイドタイプのロボットの形態のうちのいずれかを有することを特徴とする、請求項１から１５のいずれか一項に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容量性検出手段を備えたロボットに関し、その少なくとも１つの電気的物品は、一般接地電位とは異なる保護電位を電気的に基準とする。
【０００２】
本発明の分野は、限定されるものではないが、ロボット工学の分野、特に例えば医療用もしくは家庭用などの産業用ロボットまたはサービス用ロボットの分野、または「コボット」とも呼ばれる協働型ロボットの分野である。
【背景技術】
【０００３】
産業用または家庭用ロボット、特にコボットは、一般に、ツールまたはツールホルダの形態で提示される機能ヘッドが固定され、それらが環境内で１つ以上のタスクを実行することを可能にする本体を備える。
【０００４】
これらのロボットは、完全に自律的に、または人もしくはオペレータを支援するなど、ますます多くのアプリケーションに関わっている。それらには、一般に、ロボット、またその近くの物体および人の安全性を保証する目的で、環境に位置する物体および人を検出することを可能にするためのセンサが装備されている。これらのセンサは、容量性検出電極を用いて提供されることができる。
【０００５】
しかしながら、本発明者らは、特定の状況では、特にロボットがいくつかの関節式セグメントを備えるロボット化アームである場合、ロボットの外壁が備える容量性電極がロボット自体に位置する電気的物品を検出することに留意した。以下では「自己検出」と呼ばれるそのような検出は、ロボットの動作範囲を制限する。実際には、この自己検出は、ロボットに接近している物体または人の存在を隠し、その検出を妨げる可能性があるが、これは安全上の観点から受け入れられない。場合によっては、安全性の懸念から、ロボットが劣化した動作モードになるかまたは不必要に凍結することがあるということになる。
【０００６】
本発明の目的は、この欠点を克服することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、より効率的な検出機能を備えたロボットを提案することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、自己検出を回避する検出機能を備えたロボットを提案することである。
【０００９】
本発明の他の目的は、ロボットの動作範囲を制限せず、ロボットの動作に悪影響を与えない検出機能を備えたロボットを提案することである。
【発明の概要】
【００１０】
これらの目的の少なくとも１つは、１つ以上のサブ部品を備えたロボットにおいて、外嵌サブ部品と呼ばれる少なくとも１つのサブ部品が前記サブ部品内に配置された少なくとも１つの電気的物品を備え、前記ロボットがまた、
−装備されていると呼ばれる少なくとも１つのサブ部品について、前記サブ部品の外壁上または外壁内に配置され、特に前記外壁が導電性である場合に前記外壁から電気的に絶縁された測定電極と呼ばれる少なくとも１つの容量性検出電極と、
−動作周波数と呼ばれる周波数において、一般接地電位とは異なる第１の交流電位において前記少なくとも１つの測定電極を分極させるための少なくとも１つの電気的分極手段と、
−少なくとも１つの測定電極と近接物体との間の電極−物体間容量と呼ばれる結合容量に関する信号を測定するための検出ユニットと呼ばれる少なくとも１つの電子ユニットとを備え、
外壁が少なくとも部分的に非導電性である少なくとも１つの外嵌サブ部品について、前記少なくとも１つの分極手段がまた、前記動作周波数において、前記第１の電位と同一または略同一の保護電位と呼ばれる交流電位（ＶＧ）において前記外嵌サブ部品の少なくとも１つの電気的物品を電気的に保護するように配置されている、ことを特徴とするロボットによって達成される。
【００１１】
例えば保護電位とは異なる一般接地電位（ＭＧ）などの電位を基準とする電気的物品が、外壁が導電性でないサブ部品に位置している場合、この部品は、ロボットに装備された測定電極によって検出されることができ、自己検出を生じさせることができる。本発明は、ロボットに装備される容量性検出電極に対して電気的に不可視になるように保護電位（ＶＧ）においてそのような電気的物品を電気的に保護することにより、この欠点を克服することを提案する。その結果、保護電位において保護されたそのような物品は、近接物体として測定電極によって検出されない。したがって、本発明にかかるロボットは、ロボットの動作範囲を制限しない、より効率的な検出機能を備えている。
【００１２】
電気的物品を電気的に保護するということは、近接物品が保護電位でグローバルに分極されているようにみえるのを確実にすることを意味する。以下に説明するように、これは、例えば、保護電位で分極された筐体内でのその分極または包含によって行われることができる。
【００１３】
保護電位において要素を分極するという事実は、保護電位における容量性検出電極とこれらの物品との間の漏れまたは浮遊容量の発生を回避することを可能にする。したがって、これらのガード素子の存在は、容量性検出の範囲を最適化し、その環境に対する非感受性を確実にすることを可能にする。
【００１４】
本特許出願では、２つの交流電位は、それらが所与の周波数において同一または同様の交流成分をそれぞれ含む場合、前記周波数において同一である。したがって、前記周波数における２つの同一電位のうちの少なくとも一方はまた、直流成分および／または前記所定周波数とは異なる周波数を有する交流成分を含むことができる。
【００１５】
同様に、２つの交流電位は、それらが動作周波数において同一または同様の交流成分を有していない場合、前記動作周波数において異なる。
【００１６】
本特許出願では、「接地電位」または「一般接地電位」という用語は、例えば電気的接地または接地電位とすることができる電子ユニットの、ロボットのまたはその環境の基準電位を示す。この接地電位は、接地電位または接地電位に接続されているかまたは接続されていない他の電位に対応することができる。
【００１７】
さらにまた、一般に、特定の電位と直接電気的に接触していない物体（電気的に浮遊している物体）は、これらの物体と環境（または電極）のものとの間の重なりの表面が十分に大きい場合には、例えば接地または電極などのそれらの環境に存在する他の物体の電位において容量性結合によって分極される傾向があることに留意されたい。
【００１８】
本特許出願において、「物体」は、ロボットの環境内に位置することができる任意の物体または人を示す。
【００１９】
本発明にかかるロボットにおいて、前記ロボットの少なくとも１つのサブ部品は、測定電極を備えていなくてもよい。この場合、このサブ部品は、「装備されていない」と呼ばれる。
【００２０】
あるいは、前記ロボットの各サブ部品は、少なくとも１つの測定電極を備えることができる。この場合、このサブ部品は、「装備されている」と呼ばれる。
【００２１】
本発明にかかるロボットでは、少なくとも１つのサブ部品は、前記サブ部品内に配置された少なくとも１つの電気的物品または要素を備えることができる。この場合、前記サブ部品は、「外嵌されている」と呼ばれる。この電気的物品または要素は、一般に、例えばその電気的供給の基準電位に対応する電位を電気的に基準とする。この基準電位は、例えば接地電位とすることができ、または本発明の特定の実施形態では、保護電位とすることができる。
【００２２】
そのような電気的物品または要素は、モータ、センサ、アクチュエータなどとすることができるかまたはそれらを備えることができる。例えば、サブ部品が関節とも呼ばれる関節式インターフェースである場合、前記インターフェースは、モータを備えることができる。サブ部品がセグメントである場合、前記セグメントは、電子モジュールまたはセンサを備えることができる。サブ部品が機能ヘッドである場合、前記機能ヘッドは、ツールを作動させるモータ、センサなどを備えることができる。
【００２３】
サブ部品の外壁は、１つ以上のトリム要素によって形成されることができる。
【００２４】
サブ部品の外壁は、前記サブ部品の剛性または非剛性のケーシングとすることができる。
【００２５】
有利には、少なくとも１つの電気的物品が保護電位において電気的に保護されている少なくとも１つの外嵌サブ部品は、以下のガードボリュームまたは壁を備えることができる：
−前記少なくとも１つの電気的物品のまわりに配置されており、
−少なくとも１つの分極手段によって保護電位において分極される。
【００２６】
換言すれば、この実施形態では、電気的物品は、ガードボリューム（または壁）によって保護電位（ＶＧ）において保護され、保護電位において分極される。
【００２７】
保護電位において分極されたそのようなガードボリュームは、容量性検出機能のためにサブ部品の電気的物品を不可視の状態にすることを可能にする。
【００２８】
これに代えて、またはこれに加えて、本発明にかかるロボットは、少なくとも１つの外嵌サブ部品について、保護電位において電気的に保護されるように、少なくとも１つの分極手段によって保護電位においてまたは保護電位を基準として電気的に分極された少なくとも１つの電気的物品を備えることができる。
【００２９】
そして、本発明にかかるロボットは、以下のために配置された少なくとも１つの電気変換器を備えることができる：
−前記少なくとも１つの電気的物品用に意図される供給または制御信号などの入力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記入力信号の基準を保護電位にするため、および／または
−前記少なくとも１つの電気的物品によって送信された出力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記出力信号の基準を意図されるコントローラまたは装置の電気的接地電位にするため。
【００３０】
したがって、外嵌サブ部品内に位置する電気的物品は、保護電位をグローバルに基準とし、したがって容量性検出と干渉しない。
【００３１】
この実施形態は、保護電位において分極されたガードボリュームの使用と比較して、より小さな空間的要件を有し、設置がより安価で容易であるという利点を有する。
【００３２】
変換器は、一般接地電位を基準とする入力信号を受信し、それらを出力において保護電位を基準とする信号に変換するように配置されることができ、その逆も可能である。
【００３３】
本発明にかかるロボットでは、少なくとも１つの電気的物品が保護電位において保護される少なくとも１つの外嵌サブ部品は、装備されたサブ部品でなくてもよい。
【００３４】
換言すれば、保護電位において保護された少なくとも１つの電気的物品を備えるロボットのサブ部品は、検出電極を備えなくてもよい。したがって、このサブ部品が容量性検出に使用されない場合であっても、前記サブ部品内に配置された電気的物品は、容量性検出と干渉しない。
【００３５】
これに代えてまたはこれに加えて、少なくとも１つの電気的物品が保護電位において保護される少なくとも１つの外嵌サブ部品は、装備されたサブ部品とすることができる。
【００３６】
換言すれば、保護電位において保護された少なくとも１つの電気的物品を備えるロボットのサブ部品はまた、検出電極を装備することができ、容量性検出に関与することができる。この場合、このサブ部品内に配置された物品は、保護電位において保護されるため、それらは、このサブ部品によって、また測定電極を装備したロボットの任意の他のサブ部品によっても行われる容量性検出と干渉しない。
【００３７】
これに代えてまたはこれに加えて、装備されたサブ部品は、外嵌されていなくてもよく、すなわち電気的物品を備えなくてもよい。
【００３８】
さらに、本発明にかかるロボットは、外壁が少なくとも部分的に導電性である少なくとも１つのサブ部品を備えることができる。
【００３９】
外壁が少なくとも部分的に導電性であるそのようなサブ部品は、外嵌されてもされなくてもよい。
【００４０】
そのようなサブ部品は、測定電極を装備されてもされなくてもよい。測定電極が導電性外壁上に／内に配置される場合、前記電極は、前記導電性外壁から絶縁される。
【００４１】
さらに、有利な特徴によれば、サブ部品の外壁の少なくとも１つの導電性部分は、少なくとも１つの分極手段によって保護電位において分極されることができる。
【００４２】
この場合、前記サブ部品は、前記サブ部品または他のサブ部品に装備されている測定電極、より一般的にはロボットにとって電気的に不可視となる。
【００４３】
これに代えてまたはこれに加えて、外壁が少なくとも部分的に導電性である少なくとも１つのサブ部品は、有利には測定電極を装備することができる。
【００４４】
この場合、保護電位において分極された前記導電性外壁は、前記測定電極の保護面を形成する。
【００４５】
本特許出願では、ロボットのサブ部品は、例えばロボットが構成されることができる以下の要素のうちのいずれか１つとすることができるかまたはそれらを備えることができる：
−ロボットセグメント、
−少なくとも２つのロボットセグメントの間に配置された関節式または関節式でない機械的インターフェース、
−一般にロボットの遠位端のレベルに配置されたツールまたはツールヘッドを形成する関節式または関節式ではない機能ヘッド。
【００４６】
前に説明したように、本特許出願において、「電気的物品」とは、モータ、センサ、アクチュエータなどのロボットのサブ部品内に配置されることができる任意の電気的物品を意味する。
【００４７】
例えば、サブ部品が関節とも呼ばれる関節式インターフェースである場合、電気的物品は、関節に配置されたモータとすることができる。サブ部品がセグメントである場合、電気的物品は、前記セグメント内に配置された電子モジュール、コントローラまたはセンサとすることができる。サブ部品が機能ヘッドである場合、電気的物品は、ツールを作動させるモータ、センサなどとすることができる。
【００４８】
機能ヘッドは、以下のものを備えるかまたはそれらによって形成されることができる：
−グリッパまたは万力などの物体を把持する手段、
−グラインダ、ドリル、ペイントガンなどの物体を加工するための手段、および／または
−カメラ、干渉計ヘッドなどの物体を検査するための手段。
【００４９】
非限定的な実施形態によれば、本発明にかかるロボットは、いくつかのセグメントを備えることができる。
【００５０】
少なくとも１つのセグメントは、関節式機械的インターフェースによって他のセグメントに接続されてもよくまたは接続されなくてもよい。
【００５１】
特に有利なバージョンにおいて、本発明にかかるロボットは、遠位サブ部品によって形成された機能ヘッドを備えることができる。
【００５２】
そのような機能ヘッドは、一般に、ロボットの自由端に配置される。
【００５３】
有利には、機能ヘッドは、サブ部品によって形成されるかまたはサブ部品を形成するため、サブ部品について上述した各特性を有することができる。
【００５４】
例えば、特に前記機能ヘッドの外壁が導電性であるときに、前記外壁から絶縁された少なくとも１つの測定電極を備えていても備えなくてもよい。
【００５５】
これに代えてまたはこれに加えて、それは、機能ヘッド内に配置された少なくとも１つの電気的物品を備えていても備えなくてもよい。
【００５６】
これに代えてまたはこれに加えて、それは、電気的に少なくとも部分的に非導電性または導電性である外壁を備えることができる。
【００５７】
機能ヘッドの外壁が少なくとも部分的に導電性である場合、それは、保護電位に設定されることができる。
【００５８】
より一般的には、機能ヘッドの全体は、その全体において保護電位に設定されることができる。
【００５９】
本発明にかかるロボットのバージョンによれば、機能ヘッドは、容量性検出電極を形成しない。換言すれば、機能ヘッドは、近接物体の有無を検出する容量性検出電極として使用されない。
【００６０】
他のバージョンによれば、機能ヘッドは、有利には、容量検出電極として使用されるかまたは容量検出電極を形成することができる。このために、前記機能ヘッドは、少なくとも部分的に導電性である外壁を備える。
【００６１】
このバージョンでは、少なくとも１つの分極手段はまた、第１の交流電位において前記機能ヘッドを分極するように配置され、少なくとも１つの電子検出ユニットは、前記機能ヘッドと近接物体との間の結合容量に関する信号を測定するように配置される。
【００６２】
本発明にかかるロボットは、特にヘッドが外壁が導電性であるサブ部品上に／内に固定されているとき、必要に応じて、以下を備えることができる：
−前記機能ヘッドを前記ロボットの残りの部分から電気的に絶縁するための少なくとも１つの電気絶縁体、および／または
−保護電位において分極され、前記機能ヘッドと前記ロボットの残りの部分との間に配置された少なくとも１つのガード部。
【００６３】
このバージョンでは、機能ヘッドは、近接物体または人との接近または接触の容量性検出を行うための容量性電極として使用される。機能ヘッド、特に本発明にかかるロボットのツールまたはツールホルダによって生成され、且つ電子検出ユニットによって測定される結合容量は、環境と機能ヘッドとの間に形成される容量に対応する。
【００６４】
このバージョンは、前記機能ヘッドに容量性電極を装備する必要なしに、ロボットのヘッドに接近または接触の容量性検出の機能を提供するという利点を有する。そのような解決策は、単純で安価であり、時間がかからず、堅牢である。さらに、そのような解決策は、ほとんど変更することなく、初期にそのような検出機能を設計されていなかった既存のロボットに適用することができる。
【００６５】
さらに、ロボットが交換可能な機能ヘッドを使用するようになっている場合、提案された解決策は、ロボットの残りの部分を操作することなく、前記機能ヘッドを独立して操作することを可能にする。
【００６６】
さらにまた、このバージョンのさらなる利点は、電極として使用される機能ヘッドの拡張など、機能ヘッドのオンボード物体を使用する可能性である。実際には、機能ヘッドと搬送される物体との間の密接な接触は、それらの間に大きな容量結合を生じさせる。機能ヘッドおよびそれが搬送する物体は、当然のことながら、同様の電位にある。搬送される物体は、容量性検出に関して機能ヘッドの拡張として作用するために良好な導電体である必要はない。誘電率が例えば３よりも大きいプラスチックまたはポリマー材料の誘電体は、機能ヘッドの拡張となるには十分である。そして、搬送される物体は、感受性のある機能ヘッドの一部を形成する。
【００６７】
機能ヘッドは、別個の容量性電極として使用され、電子検出ユニットによって順次または並列にポーリングされるいくつかの別個の感応部を備えることができる。感応部が同じ第１の交流電位において分極される限り、それらは、それぞれ、他のものについてのガード素子を構成し、したがって相互干渉を引き起こさない。これらの別個の感応部は、例えば把持ツールの指とすることができる。
【００６８】
さらに、本発明にかかるロボットは、センサ、アクチュエータ、モータ、および／または関連する電子ユニット（コンディショナ、ドライバ）など、機能ヘッド内に配置された少なくとも１つの電気的物品を備えることができる。この場合、機能ヘッドは、外嵌されていると呼ばれる。
【００６９】
そのような電気的物品は、前記電気的物品との間で入力／出力信号を伝送する電線を備えるかまたはそれと組み合わせることができる。
【００７０】
例えば、機能ヘッドは、グリッパを使用するかまたは装備することができる。後者は、一般に、電源用の２本の電源線と制御および情報のリターン用の２本のシリアル通信線とを介してロボットによって管理される。
【００７１】
ここで、デフォルト設定では、これらの電気的物品は、一般接地電位（ＭＧ）を基準としているため、容量性電極として使用される機能ヘッドの感応部によって検出される危険性がある。
【００７２】
実施形態によれば、特に機能ヘッドが容量性検出電極として使用される場合、機能ヘッド内に配置された少なくとも１つの物品について、前記機能ヘッドは、前記少なくとも１つの電気的要素のまわりに配置され且つ動作周波数において保護電位で分極されたガードボリュームまたは壁を備えることができる。
【００７３】
他の実施形態によれば、特に機能ヘッドが容量性検出電極として使用される場合、本発明にかかるロボットは、機能ヘッド内に、保護電位において電気的に保護されるように、少なくとも１つの分極手段による保護電位においてまたはそれを基準として電気的に分極された少なくとも１つの電気的物品を備えることができる。
【００７４】
この場合、本発明にかかるロボットはまた、以下の目的のために配置された少なくとも１つの電気変換器を備えることもできる。
−前記少なくとも１つの電気的要素に意図される供給または制御信号などの入力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記入力信号の基準を保護電位にするため、および／または
−前記少なくとも１つの電気的物品によって送信された出力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記出力信号の基準を意図されるコントローラの電気的接地電位にするため。
【００７５】
したがって、機能ヘッド内に配置された電気的要素は、保護電位をグローバルに基準とし、したがって容量性検出と干渉しない。
【００７６】
この実施形態は、より小さな空間的要件を有し、設置がより安価で容易であるという利点を有する。
【００７７】
変換器は、一般接地電位を基準とする入力信号を受信し、それらを出力において保護電位を基準とする信号に変換するように配置されることができ、その逆も可能である。
【００７８】
変換器は、機能ヘッド専用にすることができる。
【００７９】
あるいは、変換器は、上述したように、基準電位変換機能が実装された少なくとも１つの他の外嵌サブ部品に共通とすることができる。
【００８０】
実施形態によれば、本発明にかかるロボット内に配置された全ての電気的物品は、単一もしくは複数の変換器を介して、または単一もしくは複数のガードボリュームを介して、保護電位（ＶＧ）において電気的に保護されることができる。
【００８１】
実施形態によれば、そのような変換器は、以下の要素のうちの少なくとも１つを備えることができる：
−特に前記少なくとも１つの電気的物品のための入力供給信号を生成するためのＤＣ／ＤＣ変換器などのガルバニック絶縁を有する少なくとも１つの電源、
−少なくとも１つの入力制御信号、または少なくとも１つの出力信号についての容量性タイプのまたは光カプラによるガルバニック接触のない少なくとも１つの電気的インターフェース、
−少なくとも１つの入力信号または少なくとも１つの出力信号を受信および送信するための１つ以上の高インピーダンスインダクタ、
−少なくとも１つのコンデンサ整流された電荷転送または電荷ポンプ変換器、
−ダイオード素子。
【００８２】
容量結合の検出が動作周波数において行われる限り、ロボットの電気的物品に関する入力／出力電気信号は、電子容量性検出ユニットによって除去されるかまたはフィルタリングされるため、結合容量の測定と干渉しないことに留意すべきである。これは、電子検出ユニットによって測定された信号の同期復調の場合、さらに効率的である。
【００８３】
電気的分極手段は、有利には、第１の交流電位として使用される交流励起電圧を発生する発振器を備えることができる。
【００８４】
この交流励起電圧はまた、保護電位（ＶＧ）として使用されることもできる。
【００８５】
本発明にかかるロボットは、単一の分極手段を備えることができる。
【００８６】
あるいは、本発明にかかるロボットは、セグメント、関節または機能ヘッド専用の分極手段を備えることができる。
【００８７】
電子検出ユニットは、有利には、電流または電荷増幅器を備える回路を備えることができる。そのような増幅器は、演算増幅器および反作用コンデンサによって生成されることができる。
【００８８】
優先的な実施形態によれば、電子検出ユニット、特に演算増幅器は、保護電位を基準とする電位において供給されることができる。
【００８９】
他の実施形態によれば、電子検出ユニットは、一般接地電位を基準とする電位において供給されることができる。
【００９０】
電子検出ユニットはまた、求められる電極−物体間容量、および／または物体の存在もしくは近接を表す信号を得ることを可能にするコンディショナまたはコンディショニング手段を備えることもできる。
【００９１】
このコンディショナは、例えば、動作周波数においてキャリアに対して信号を復調するための同期復調器を備えることができる。
【００９２】
コンディショナはまた、非同期復調器または振幅検出器を備えることもできる。
【００９３】
このコンディショナは、もちろん、アナログおよび／またはデジタル形式（マイクロプロセッサ）で生成されることができ、フィルタリング、変換、処理などのために必要な全ての手段を備えることができる。
【００９４】
そして、容量性測定信号、特に適用可能であればコンディショナから生じる信号は、接近および接触の検出を管理することを可能にし、特にこれらの情報項目をロボットの使用の文脈の機能として利用することを可能にするソフトウェアまたは管理モジュールによって処理されることができる。
【００９５】
そのようなソフトウェアまたは計算モジュールは、例えば、ロボットの計算機またはコントローラに組み込むことができる。
【００９６】
例として、本発明にかかるロボットは、１０ｃｍを超える距離で人間の手を容易に検出することができる。
【００９７】
本発明にかかるロボットは、単一の電子検出ユニットを備えることができる。
【００９８】
あるいは、本発明にかかるロボットは、セグメント、関節または機能ヘッドなどのサブ部品専用の電子検出ユニットを備えることができる。
【００９９】
実施形態によれば、本発明にかかるロボット内に配置された全ての電気的物品は、保護電位において電気的に保護されることができる。
【０１００】
電子検出ユニットおよび／または分極手段は、ロボットの本体内に部分的または全体的に配置されることができる。
【０１０１】
あるいは、電子検出ユニットおよび／または分極手段は、ロボットの外部に配置されることができ、１つ以上の電気的接続によって前記ロボットに接続されることができる。
【０１０２】
非限定的な実施形態によれば、本発明にかかるロボットは、任意のロボット化システムとすることができるかまたはそれを備えることができる。それは、特に、ロボット化アームの形態を有するかまたはそれを備えることができる。
【０１０３】
ロボットはまた、例えば、モバイルロボット、アームもしくはハンドリングシステムを備えたフォークリフトなどの車輪もしくは無限軌道上の車両、または、必要に応じて部材などの移動物品を備えた、ヒューマノイド、ガイノイドもしくはアンドロイドタイプのロボットとすることができるかまたはそれらを備えることができる。
【０１０４】
したがって、ロボットは、本発明にかかるロボットの本体の少なくとも一部または全てを使用して設けられ、保護電位において分極されたガード部を備えることができる。
【０１０５】
実際には、保護電位においてロボットの本体のかなりの部分または全てを分極することが可能である。ロボットがロボット化アームである場合、保護電位においてアームのかなりの部分または全てを分極し、それをガード部として使用することが可能である。
【０１０６】
この場合、インターフェース回路と呼ばれる変換器電子回路は、ロボットのこの保護分極された部分の電気回路と、一般接地を基準とするロボットの残りの電気回路との間でインターフェース接続される。このインターフェース回路は、ガード部を基準とする容量性電子ユニットの励起を生成し、ロボットのガード部において分極された部分の電子ユニットと、ロボットの残りの（電源、通信などの）接地を基準とする電子ユニットとの間のインターフェースを提供する。このインターフェース回路は、ロボットのガード部を基準とする部分のレベル、またはロボットの接地電位を基準とする部分のレベルに収容されることができる。
【０１０７】
ロボットの一部または全部が容量性電極によって覆われ、これらの電極を支持するロボットの部分が保護電位を基準とする場合、この部分のレベルにおけるロボットの構造は、ロボットとこれらの容量性電極との間に追加のガード部を挿入する必要がないため、それによって簡略化されることができる。そして、これらの電極および機能ヘッドは、いかなる干渉も回避する同じ保護電位を基準とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
他の利点および特徴は、非限定的な実施例の詳細な説明を読み取ることによって且つ添付図面から明らかになるであろう。
【図１】図１は、容量性検出電極を装備した従来技術の例示的なロボットを表す概略図である。
【図２】図２は、本発明にかかるロボットの一実施形態の概略図である。
【図３】図３は、本発明にかかるロボットの別の実施形態の概略図である。
【図４】図４は、本発明にかかるロボットのさらに別の実施形態の概略図である。
【図５】図５は、本発明にかかるロボットのさらに別の実施形態の概略図である。
【図６】図６は、本発明にかかるロボットが備えることができる機能ヘッドの一実施例の部分的な概略図である。
【図７】図７は、本発明にかかるロボットが備えることができる機能ヘッドの別の実施例の部分的な概略図である。
【図８】図８は、本発明にかかるロボットが備えることができる機能ヘッドのさらに別の実施例の部分的な概略図である。
【図９】図９は、本発明にかかるロボットが備えることができる機能ヘッドのさらに別の実施例の部分的な概略図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかるロボットが備えることができる機能ヘッドのさらに別の実施例の部分的な概略図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかるロボットが備えることができる機能ヘッドのさらに別の実施例の部分的な概略図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかるロボットにおいて利用されることができる電子検出ユニットの実施形態の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０１０９】
以下に説明される実施形態は、決して限定的ではないことが十分に理解される。特に、本発明の変形例は、その特性の選択が技術的利点を与えるのに十分である場合、または先行技術に対して本発明を区別するのに十分である場合、記載される他の特性とは別に、以下に記載される特性の選択のみを備えることが想定されることができる。この選択は、構造的詳細を有しないか、またはその部分が単独で技術的利点を与えるかもしくは先行技術に対して本発明を区別するのに十分である場合には構造的詳細の一部のみを有する少なくとも１つの好ましくは機能的な特徴を備える。
【０１１０】
特に、記載された全ての変形例および全ての実施形態は、技術的観点からそのような組み合わせに異論がない場合には、ともに組み合わせることができる。
【０１１１】
図面において、いくつかの図に共通する要素は、同じ参照符号を保持する。
【０１１２】
図１は、容量性検出電極を装備した先行技術のロボットの実施形態の概略図である。
【０１１３】
ロボット化アーム１００は、例えば、オペレータＯＰの監督の下でもしくはそれと協働して動作する産業協働型ロボットとすることができ、または人の身体の外科手術の場合には医療ロボットとすることができ、または個人支援ロボットともすることができる。
【０１１４】
図１に示すロボット１００は、８つのサブ部品１０２−１１６、すなわち、
−４つのセグメント１０２、１０４、１０６および１０８、
−機能ヘッド１１０、および
−３つの機械的インターフェース１１２、１１４および１１６
を備える関節式のロボット化アームの形態で提示される。
【０１１５】
セグメント１０２は、支持体Ｓに固定されたベースセグメントであり、地面とすることができる。セグメント１０８は、ロボット１００の自由端側に位置するセグメントである。各セグメント１０２−１０８は、それぞれ、セグメントの構造の要素の表面によって生成された外壁またはケーシング１０２１−１０８１によって、または例えばプラスチック材料（ポリマー）もしくは金属から構成された１つ以上のカバー要素によって画定される。一般に、各セグメント１０２−１０８は中空であり、電気的または電子的物品が前記セグメント内に配置されることを可能にする。
【０１１６】
機能ヘッド１１０は、セグメント１０８の側に配置され、図示の例ではグリッパであるツールまたはツールホルダを形成する。
【０１１７】
セグメント１０２−１０８は、以後「関節」とも呼ばれる関節式機械的インターフェース１１２−１１６によって関節接合される。関節１１２は、セグメント１０２と１０４との間に配置され、関節１１４は、セグメント１０４と１０６との間に配置され、関節１１６は、セグメント１０６と１０８との間に配置される。各セグメント１１２−１１６は、例えばプラスチック材料（ポリマー）または金属から構成された１つ以上のカバー要素から製造された外壁またはケーシング１１２１−１１６１を備える。
【０１１８】
関節１１２−１１６のそれぞれは、軸を中心に回転する関節である。あるいは、少なくとも１１２−１１６は、付加的にまたは代わりに、並進関節および／またはいくつかの軸を有する回転関節とすることができる。
【０１１９】
関節式セグメント１０６および１０８は、測定電極と呼ばれる１つ以上の容量性検出電極１１８を装備している。セグメント１０６、セグメント１０８にそれぞれ装備される各測定電極１１８は、このセグメントの外壁１０６１、１０８１のそれぞれから電気的に絶縁されている。
【０１２０】
電子モジュール１２０は、ロボット１００に関連付けられている。この電子モジュール１２０は、以下を備える：
−非ゼロの動作周波数において、各測定電極１１８を一般接地電位（ＭＧ）とは異なる第１の交流電位において分極する電子分極ユニット、および
−接地電位（ＭＧ）または少なくとも第１の交流電位とは異なる電位において電気的に分極された測定電極１１８と近接物体との間の距離を表す前記測定電極とその近接物体との間の容量結合に起因する電極−物体間容量と呼ばれる静電容量をそこから推定するために、各測定電極１１８についての電気信号、特に電流を測定する電子測定ユニット。
【０１２１】
モジュール１２０の例が図１２を参照して以下に説明される。
【０１２２】
各測定電極１１８はまた、好ましくは、動作周波数において第１の電位と同一または略同一のＶＧによって示される交流保護電位によって分極され且つ例えばセグメントの壁と測定電極１１８との間において電極の背面に沿って配置された保護電極（図示しない）と呼ばれる電極によって保護される。
【０１２３】
したがって、ロボット１００は、測定電極１１８によってその環境内に位置する物体を検出することができる。
【０１２４】
示された例では、各関節１１２−１１６は、それぞれ、モータ１１２２−１１６２を備える。関節１１２−１１４のうちの１つが、電気的に非導電性の外部ケーシング１１２１−１１６１を備える場合、特定の構成では、測定電極１１８はまた、この関節に位置するモータ１１２２−１１４２を検出する。実際には、各電気モータ１１２２−１１４２は、一般接地電位（ＭＧ）を基準としているため、オペレータＯＰと同様に外部物体として検出される。例えば、装備されたセグメント１０６または１０８のうちの一方が、関節１１２、１１４または１１６のそれぞれの近くに到来すると、このセグメントに装備される測定電極１１８は、この関節内に位置するモータ１１２２、１１４２または１１６２をそれぞれ近接物体でないにも関わらず近接物体であるとして検出する。
【０１２５】
さらに、図示の例では、セグメント１０４は、一般接地電位（ＭＧ）を基準とする電子モジュール１０４２を備える。セグメント１０４が電気的に非導電性である外部ケーシング１０４１を備える場合、特定の構成では、測定電極１１８はまた、このセグメント１０４内に位置する電子モジュール１０４２を検出する。実際には、電子モジュール１０４２は、一般接地電位（ＭＧ）を基準としているため、オペレータＯＰと同様に外部物体として検出される。例えば、装備されたセグメント１０６または１０８のうちの一方がセグメント１０４の近くに到来すると、このセグメントに装備される測定電極１１８は、このセグメント１０４内に位置する電子モジュール１０４２を近接物体でないにも関わらず近接物体であるとして検出する。
【０１２６】
これらの自己検出は、ロボット１００の動作範囲を減少させ、その機能性を損なう。
【０１２７】
これらの欠点を克服するために、本発明は、外部ケーシングが導電性でないロボットのサブ部品内に位置する少なくとも１つの電気的物品を、動作周波数において第１の電位と同一または略同一の交流保護電位ＶＧで保護することを提案する。
【０１２８】
図２は、本発明にかかるロボットの非限定的な実施形態の概略図である。
【０１２９】
図２に示すロボット２００は、図１のロボット１００の全ての要素を備える。
【０１３０】
図２に示す例では、セグメント１０４のケーシング１０４１が電気的に非導電性であると仮定される。同様に、関節１１４のケーシング１１４１が電気的に非導電性であると仮定される。
【０１３１】
ロボット２００では、一般電気的接地電位ＭＧを基準とする電子モジュール１０４２ならびにその電気コネクタは、動作周波数において第１の交流電位と同一または略同一の保護電位ＶＧにおいて分極されるガードボリューム２０２内に配置される。したがって、電子モジュール１０４２およびそれに関連するコネクタは、測定電極１１８にとって視覚化されず、コントローラまたは装置２０４との間で一般接地電位ＭＧを基準とする電気信号を受信／送信し続けながら、前記測定電極１１８によって行われる容量性検出と干渉しない。
【０１３２】
同様に、ロボット２００において、一般電気的接地電位ＭＧを基準とする電気モータ１１４２ならびにその電気コネクタおよびその電子ユニットは、動作周波数において第１の交流電位と同一または略同一の保護電位ＶＧにおいて分極されるガードボリューム２０６内に配置される。したがって、電気モータ１１４２、そのコネクタおよびその電子ユニットは、測定電極１１８にとって視覚化されず、コントローラ２０８との間で一般接地電位ＭＧを基準とする電気信号を受信／送信し続けながら、前記測定電極１１８によって行われる容量性検出と干渉しない。
【０１３３】
モータ１１４２に関する限り、関節のケーシング１１２１および１１６１がそれぞれ電気的に非導電性または絶縁性である場合、関節１１２および１１６のそれぞれに配置されたガードボリューム内に電気モータ１１２２および１１６２（ならびにその電気コネクタおよび電子ユニット）をそれぞれ配置することも可能である。
【０１３４】
一般に、ロボット２００内に配置された全ての物品は、特にケーシングが電気的に導電性でないサブ部品内にこれらの物品が配置されているときに、保護電位において分極されたガードボリューム内に配置されることができる。
【０１３５】
ガードボリュームは、例えば、保護電位ＶＧにおいて分極され且つ電気モータまたは電子モジュールをそれぞれ囲む一組の導電性壁から構成される。
【０１３６】
図３は、本発明にかかるロボットの非限定的な実施形態の概略図である。
【０１３７】
図３に示すロボット３００は、図１のロボット１００の全ての要素を備える。
【０１３８】
図３に示す例では、セグメント１０４のケーシング１０４１が電気的に非導電性であるかまたは絶縁性であると仮定される。同様に、関節１１４のケーシング１１４１が電気的に非導電性であるかまたは絶縁性であると仮定される。
【０１３９】
ロボット３００では、図２におけるガードボリューム２０２の代わりに、電位変換器３０２が使用される。この変換器３０２は、コントローラ２０４と電子モジュール１０４２との間に配置される。この変換器３０２の機能は、
−コントローラ２０４によって送信され且つモジュール１０４２用に意図される供給または制御信号などの入力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記入力信号の基準を保護電位（ＶＧ）にすること、および
−前記モジュール１０４２によって送信され且つ前記コントローラ２０４用に意図される出力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記出力信号の基準をコントローラ２０４の一般接地電位ＭＧにすることである。
【０１４０】
したがって、電子モジュール１０４２ならびにそれに関連するコネクタは、保護電位ＶＧを基準とする信号を受信および送信し、ロボット３００の検出電極と干渉しない。
【０１４１】
同様に、図２におけるガードボリューム２０６の代わりに、電位変換器３０４が使用される。この変換器３０４は、コントローラ２０８と電気モータ１１４２との間に配置される。この変換器３０４の機能は、
−コントローラ２０８によって送信され且つ前記電気モータ１１４２用に意図される供給または制御信号などの入力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記入力信号の基準を保護電位（ＶＧ）にすること、および
−前記電気モータ１１４２によって送信され且つ前記コントローラ２０８用に意図される出力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記出力信号の基準をコントローラ２０８の一般接地電位ＭＧにすることである。
【０１４２】
したがって、電気モータ１１４２ならびにそれに関連するコネクタおよび電子ユニットは、保護電位ＶＧを基準とする信号を受信および送信し、ロボット３００の検出電極と干渉しない。
【０１４３】
モータ１１４２に関する限り、関節のケーシング１１２１、１１６１がそれぞれ絶縁性である場合、電気モータ１１２２、１１６２のそれぞれ（ならびにその電気コネクタおよび電子ユニット）についての電位変換器を使用することも可能である。
【０１４４】
一般に、ロボット３００内に配置された全ての物品は、特にこれらの物品が、ケーシングが導電性でないサブ部品内に配置されているときに、電位変換器に関連付けられることができる。
【０１４５】
図３の例では、２つの独立した電位変換器が使用される。もちろん、ロボット３００に配置された物品のいくつかまたは全てに共通する単一の電位変換器を使用することも可能である。
【０１４６】
さらに、図２および図３の実施形態を組み合わせることも可能である。例えば、ガードボリューム内に電気的物品を配置し、電位変換器を介して他の電気的物品を供給することが可能である。
【０１４７】
図４は、そのような実施形態の概略図である。
【０１４８】
図４のロボット４００において、電子モジュール１０４２は、図２のようにガードボリューム２０２内に配置される。さらに、信号は、モータ１１４２用のガードボリュームを使用せずに、図３のように電位変換器３０４を介して電気モータ１１４２と交換される。
【０１４９】
図２−図４の例では、測定電極１１８を装備したセグメント１０６、１０８は、それぞれ、いかなる物品も備えない。
【０１５０】
もちろん、このセグメント１０６、１０８はまた、それぞれ、少なくとも１つの電気的物品を備えることもできる。この場合およびこのセグメントのケーシング１０６１、１０８１がそれぞれ導電性でない場合、セグメント１０６、１０８内にそれぞれ配置された電気的物品は、上述したように、ガードボリューム内に配置されることができるか、または電位変換器と関連付けられることができる。
【０１５１】
さらに、図２−図４の例では、セグメント１０４および関節１１４には、測定電極が装備されない。もちろん、このセグメント１０４および／またはこの関節１１６にはまた、測定電極を装備することもできる。
【０１５２】
一般に、ロボットのサブ部品が導電性ではない外壁を備え且つこのサブ部品が電気的物品を備える場合、
−前記物品をガードボリューム内に配置すること、または
−この電気的物品に電位変換器を使用すること
が可能である。
【０１５３】
そのようなサブ部品は、測定電極を装備されてもされなくてもよい。
【０１５４】
そのようなサブ部品は、セグメント、関節、またはツールもしくはツールホルダの形態を有する機能ヘッドとすることができる。
【０１５５】
さらに、ロボットは、いくつかのサブ部品によって構成することが可能であり、その一部は導電性ではない外壁を備え、他は少なくとも部分的に導電性である外壁を備える。
【０１５６】
ここで、ロボットの導電性外壁は、この壁が動作周波数において保護電位ＶＧにない場合、測定電極によって検出される。
【０１５７】
そのような自己検出は、ロボットの動作範囲を減少させ、ロボットの機能性を低下させる。
【０１５８】
本発明はまた、この欠点を克服することを可能にする。
【０１５９】
図５は、本発明にかかるロボットの他の非限定的な実施形態の概略図である。
【０１６０】
図５に示すロボット５００は、図１におけるロボット１００の全ての要素を備える。
【０１６１】
図５に示す例では、セグメント１０４のケーシング１０４１が導電性であると仮定される。さらに、関節１１４のケーシング１１４１は、電気的に非導電性であると仮定される。
【０１６２】
これらの条件下で、測定電極１１８が電気モータ１１４２を検出するのを回避するために、ロボット５００は、例えば、図４を参照して説明したように電位変換器３０４を利用する。
【０１６３】
さらに、測定電極１１８がセグメント１０４の導電性ケーシング１０４１を検出するのを回避するために、前記ケーシング１０４１は、保護電位ＶＧにおいて分極されている。したがって、ケーシング１０４１、および結果としてセグメント１０４は、測定電極１１８に対して電気的に不可視となる。
【０１６４】
一般に、ロボットのサブ部品が導電性の外壁を備える場合、前記導電性ケーシングが測定電極によって検出されないように、保護電位ＶＧにおいて前記外壁を分極することができる。
【０１６５】
そのようなサブ部品は、電気的物品を備えるかまたは備えないサブ部品とすることができる。
【０１６６】
そのようなサブ部品は、測定電極を装備されてもされなくてもよい。測定電極が保護電位ＶＧにおいて分極された導電性外壁上にある場合、これらの測定電極の下方に保護面を挿入する必要はない。
【０１６７】
そのようなサブ部品は、セグメント、関節、またはツールもしくはツールホルダの形態を有する機能ヘッドとすることができる。
【０１６８】
特に上述したロボット２００、３００、４００および５００のいずれかと組み合わせて、本発明にかかるロボットにおいて利用可能な機能ヘッドの例がここで説明される。
【０１６９】
図６は、本発明にかかるロボット、特に図２−図５におけるロボットのいずれかに利用可能な機能ヘッドの例の概略図である。
【０１７０】
図６に示す例では、機能ヘッド１１０が固定されているセグメント１０８の外壁１０８１は導電性であり、保護電位ＶＧにおいて分極されている。
【０１７１】
さらに、機能ヘッド、または機能ヘッド１１０の外壁１１０１もまた導電性であり、保護電位ＶＧに設定される。
【０１７２】
したがって、機能ヘッド１１０は、セグメント１０６および１０８に装備される測定電極１１８に対して電気的に不可視である。したがって、この構成では、測定電極１１８が機能ヘッドを検出する危険性はない。
【０１７３】
代替バージョンによれば、セグメント１０８の外壁１０８１は導電性でなくてもよく、保護電位ＶＧに設定されなくてもよい。
【０１７４】
図７は、本発明にかかるロボット、特に図２−図５のロボットのうちのいずれかにおいて利用可能な機能ヘッドの他の例の概略図である。
【０１７５】
図６に示す例では、機能ヘッド１１０が固定されているセグメント１０８の外壁１０８１は、保護電位ＶＧにおいて分極されていない。
【０１７６】
同時に、機能ヘッド１１０、または機能ヘッド１１０の外壁１１０１は、保護電位ＶＧにおいて分極されている。さらに、電気絶縁体７０２は、機能ヘッド１１０がセグメント１０８から電気的に絶縁されるように、セグメント１０８と機能ヘッド１１０との間に挿入される。
【０１７７】
これらの条件下では、機能ヘッド１１０は、セグメント１０６および１０８に装備される測定電極１１８に対して電気的に不可視である。したがって、この構成では、測定電極１１８が機能ヘッドを検出する危険性はない。
【０１７８】
代替バージョンによれば、セグメント１０８の外壁１０８１が導電性でないとき、絶縁体７０２を使用する必要はない。
【０１７９】
図８は、本発明にかかるロボット、特に図２−図５のロボットのうちのいずれかにおいて利用可能な機能ヘッドの他の例の概略図である。
【０１８０】
図８に示す例では、機能ヘッド１１０が固定されているセグメント１０８の外壁１０８１は、保護電位ＶＧにおいて分極されている。
【０１８１】
機能ヘッド１１０は、電気絶縁体７０２によってセグメント１０８から電気的に絶縁されている。
【０１８２】
さらに、機能ヘッド１１０は、容量性検出電極を形成するように、測定電極１１８と同様に、第１の交流電位において分極される。セグメント１０８の壁１０８１が保護電位ＶＧにあるとき、機能ヘッド１１０によって形成される検出電極は、セグメント１０８の前記外壁１０８１によって電気的に保護される。
【０１８３】
これらの条件下で、機能ヘッド１１０は、機能ヘッド１１０の周囲の検出領域に存在する物体または人１０２を検出するための容量性検出電極として使用される。
【０１８４】
モジュール１２０は、機能ヘッド１１０とその環境との間において、Ｃｅｏで示される電極−物体間容量と呼ばれる結合容量に関する電気信号、特に電流を測定することを可能にする。
【０１８５】
代替バージョンによれば、セグメント１０８の外壁１０８１は導電性であってもよく、保護電位ＶＧにおいて分極されていなくてもよい。
【０１８６】
さらに他の代替例によれば、セグメント１０８の外壁１０８１は導電性でなくてもよく、保護電位ＶＧに設定されなくてもよい。この場合、絶縁体７０２を使用する必要はない。
【０１８７】
図９は、本発明にかかるロボット、特に図２−図５のロボットのうちのいずれかにおいて利用可能な機能ヘッドの他の例の概略図である。
【０１８８】
図９に示す例では、機能ヘッド１１０が固定されているセグメント１０８の外壁１０８１は、保護電位ＶＧにおいて分極されていない。
【０１８９】
機能ヘッド１１０は、測定電極１１８と同様に、第１の交流電位において分極される。
【０１９０】
さらに、保護電位ＶＧにおいて分極されたガード素子９０２は、機能ヘッド１１０とセグメント１０８との間に配置される。このガード素子９０２は、容量性検出電極として使用される機能ヘッド１１０を電気的に保護することができる。
【０１９１】
ガード素子９０２は、電気絶縁体７０２によって機能ヘッド１１０から且つ電気絶縁体９０４によってセグメント１０８から電気的に絶縁されている。
【０１９２】
これらの条件下で、機能ヘッド１１０は、機能ヘッド１１０の周囲の検出領域に存在する物体または人１０２を検出するためにガード素子９０２によって保護される容量性検出電極として使用される。
【０１９３】
ガード素子９０２は、例えばシートメタル片などの任意の導電性要素から製造されることができる。ガード素子９０２は、平面とすることができ、またはセグメント１０８または機能ヘッド１１０の一部を覆うスリーブの形態を有してもよい。
【０１９４】
さらに他の代替例によれば、セグメント１０８の外壁１０８１は、導電性でなくてもよい。この場合、絶縁体７０２および９０４またはガード部９０２を使用する必要はない。
【０１９５】
図８および図９の例では、機能ヘッドは、第１の電位において分極され、容量性検出電極として使用される。
【０１９６】
しかしながら、特定の構成では、機能ヘッドは、入力信号を受信しおよび／または出力信号を送信するモータ、センサなどの電気的物品を備えることができる。この構成では、そのような電気的物品は、機能ヘッドによって行われる容量性検出と干渉する。
【０１９７】
ここで、この欠点を克服することを可能にする実施例を説明する。
【０１９８】
図１０は、本発明にかかるロボット、特に図２−図５のロボットのうちのいずれかにおいて利用可能な機能ヘッドの他の例の概略図である。
【０１９９】
図１０に示す例では、機能ヘッド１１０は、図８の機能ヘッドの全ての要素を備える。
【０２００】
さらに、機能ヘッド１１０は、本例では機能ヘッド１１０のグリッパを移動させることを可能にするモータＭｏである電気的物品を備える。
【０２０１】
電気モータＭｏは、ロボットコントローラとすることができるコントローラ１００２からの供給信号を受信し、必要に応じてグリッパの位置を判定することを可能にする出力信号をコントローラに送信する。一般に、これらの入力／出力信号は、電気的接地電位ＭＧを基準とする。ここで、機能ヘッド１１０が容量性検出電極として使用される場合、モータＭｏならびに一般接地電位ＭＧを基準とする入力／出力信号を導く電線は、機能ヘッド１１０によって行われる検出と干渉する。
【０２０２】
この干渉を回避するために、モータＭｏならびにそれに関連するコネクタおよび電子ユニットは、保護電位ＶＧにおいて分極されたガードボリューム１００６内に配置される。したがって、電気モータＭｏならびにそれに関連するコネクタおよび電子ユニットは、機能ヘッド１１０にとって不可視であり、前記機能ヘッド１１０によって行われる容量性検出と干渉しない。
【０２０３】
もちろん、そのようなガードボリュームはまた、図９における実施形態と組み合わせて使用することもできる。
【０２０４】
図１１は、本発明にかかるロボット、特に図２−図５のロボットのうちのいずれかにおいて利用可能な機能ヘッドの他の例の概略図である。
【０２０５】
図１０に示す例では、機能ヘッド１００は、ガードボリューム１００６を除いて、図１０における機能ヘッドの全ての要素を備える。
【０２０６】
ガードボリュームの代わりに、電位変換器１１０２が使用される。この変換器１１０２は、コントローラ１００２と電気モータＭｏとの間に配置されている。この変換器１１０２の機能は、
−コントローラ１００２によって送信され且つ電気モータＭｏ用に意図された供給または制御信号などの入力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記入力信号の基準を保護電位（ＶＧ）にすること、および
−前記電気モータＭｏによって送信され且つコントローラ１００２用に意図された出力信号と呼ばれる少なくとも１つの電気信号を受信し、前記出力信号の基準をコントローラの電気的接地電位ＭＧにすることである。
【０２０７】
したがって、電気モータＭｏならびにそれに関連するコネクタおよび電子ユニットは、保護電位ＶＧを基準とする信号によって供給され、機能ヘッド１０６を構成する容量性検出電極と干渉しない。
【０２０８】
もちろん、そのようなガードボリュームはまた、図９における実施形態と組み合わせて使用することもできる。
【０２０９】
電位変換器１１０２は、図３または図４における電位変換器３０２または３０４とすることができる。
【０２１０】
図１２は、本発明にかかるロボット、特に図２−図５のロボットのいずれかにおいて利用可能な電子検出ユニットの概略図である。
【０２１１】
図１２に示す電子モジュール１２００は、図２−図５の電子モジュール１２０とすることができる。
【０２１２】
電子モジュール１２００は、保護電位として使用される交流励起電圧ＶＧを生成する発振器１２０２を備える。
【０２１３】
電子モジュール１２００はまた、演算増幅器１２０６および反作用コンデンサ１２０８によって表される電流または電荷増幅器から構成された電子検出ユニット１２０４を備える。
【０２１４】
電子検出ユニット１２０４はまた、求められる結合容量Ｃｅｏ、および／または物体、身体の存在または近接を表す信号を得ることを可能にするコンディショナ１２１０を備える。このコンディショナ１２１０は、例えば、動作周波数において、キャリアに対して信号を復調するための同期復調器を備えることができる。コンディショナ１２１０はまた、非同期復調器または振幅検出器を備えることもできる。このコンディショナ１２１０は、もちろん、アナログおよび／またはデジタル形式（マイクロプロセッサ）で生成されることができ、フィルタリング、変換、処理などのために必要な全ての手段を備えることができる。
【０２１５】
電子モジュール１２００は、検出電極１１８のそれぞれおよび機能ヘッド１１０に専用の電子検出ユニット１２０４を備えることができる。
【０２１６】
あるいは、図１２に示すように、電子モジュール１２００は、単一の電子検出ユニット１２０４と、前記測定電極のそれぞれおよび機能ヘッド１１０を個別にポーリングするように前記電子検出ユニット１２０４を各測定電極１１８および機能ヘッド１１０に順次接続するポーリング手段１２１０とを備えることができる。
【０２１７】
もちろん、電子モジュール１２００は、記載されたもの以外の構成要素を備えることができる。
【０２１８】
さらに、電子モジュール１２００は、少なくとも部分的に、ロボットの電子ユニット内、またはロボットの本体内、または機能ヘッド内、または機能ヘッドとロボットの本体との間に配置された既存のもしくは追加のインターフェース内にも組み込まれることができる。
【０２１９】
電子モジュール１２００はまた、ロボット本体の外部にあるモジュールまたはハウジングの形態で提示されることもできる。この場合、記載された電気的接続の全部または一部は、ケーブルを用いて他の要素に接続された電子モジュール１２００内に配置されることができる。
【０２２０】
もちろん、本発明は、まさに記載された例に限定されるものではなく、本発明の範囲を超えることなく、これらの例に対して多くの調整が行われることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【外国語明細書】
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