(57)【要約】      （修正有）【課題】自己検出を回避する検出機能を備えるロボットを提供する。【解決手段】少なくとも１つのサブ部品（１０６．１０８）について、少なくとも１つの測定電極と、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とを備え、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）において少なくとも１つのサブ部品（１０２−１１６）の外壁（１０２１−１１６１）の少なくとも１つの導電性部分を分極させるように配置されている、ことを特徴とするロボット（２００）に関する。【選択図】図２
2019030959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つサブ部品（１０２−１１６、１３０２、１０４２）を備えるロボット（２００、３００、４００、５００）であって、
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（１０６、１０８）について、前記サブ部品（１０６、１０８）の外壁（１０６１、１０８１）上または外壁内に配置されている、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、
前記少なくとも１つの分極手段がまた、前記動作周波数で、前記第１の電位と同一または略同一の保護電位と呼ばれる交流電位（ＶＧ）において少なくとも１つのサブ部品（１０２−１１６）の外壁（１０２１−１１６１）の少なくとも１つの導電性部分を分極させ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】
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、１４０２）、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）間の関節式もしくは非関節式機械的インターフェース（１１２−１１６、１３０２）、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に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項３】
装備されていないと呼ばれ、測定電極を備えていない少なくとも１つのサブ部品（１０２、１０４）を備えることを特徴とし、ここで、前記サブ部品（１０２、１０４）の外壁（１０２１、１０４１）の少なくとも１つの導電性部分が、前記保護電位（ＶＧ）において分極されている、請求項１または２に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項４】
少なくとも１つの装備されたサブ部品（１０６、１０８）を備えることを特徴とし、ここで、前記サブ部品の外壁（１０６１、１０８１）の少なくとも一部が、前記保護電位において分極されている、請求項１から３のいずれか一項に記載のロボット（３００、４００）。
【請求項５】
少なくとも１つの装備されたサブ部品（１０６、１０８）を備えることを特徴とし、ここで、前記サブ部品の外壁（１０６１、１０８１）が、前記保護電位（ＶＧ）において分極されていない、請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット（２００、５００）。
【請求項６】
外嵌と呼ばれる少なくとも１つのサブ部品（１１０、１３０２、１４０２）を備えることを特徴とし、ここで、前記サブ部品が、前記サブ部品（１３０２、１４０２）内に配置された少なくとも１つの電気的物品（Ｍｏ、１３０４、１４０４）を備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のロボット（２００、５００）。
【請求項７】
少なくとも１つの外嵌サブ部品（１３０２、１４０２）が、少なくとも１つの物品（１３０４、１４０４）について、前記少なくとも１つの物品の周囲に配置され且つ前記保護電位（ＶＧ）において分極されている、ガードボリュームまたは壁と呼ばれるボリュームまたは壁を備えることを特徴とする、請求項６に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項８】
少なくとも１つの外嵌サブ部品が、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た少なくとも１つの物品を備えることを特徴とする、請求項６に記載のロボット。
【請求項９】
サブ部品によって形成される機能ヘッドを前記ロボットが備え、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８のいずれか一項に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項１０】
前記機能ヘッド（１１０）内に配置された少なくとも１つの電気的物品（Ｍｏ）と、前記少なくとも１つの物品について、前記少なくとも１つの物品の周囲に配置され且つ前記保護電位（ＶＧ）において分極されたガードボリュームまたは壁と呼ばれるボリューム（１００６）または壁とを備えることを特徴とする、請求項９に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項１１】
前記機能ヘッド内に配置されており且つ前記保護電位（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（Ｍｏ）を備えることを特徴とする、請求項１０に記載のロボット。
【請求項１２】
前記ロボットが、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（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し、ここで、前記電気変換器（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）の前記電気的接地電位（ＭＧ）にするように配置されている、請求項８または１１に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項１３】
前記電気変換器（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つの制御入力信号、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１２に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項１４】
前記ロボット（２００、３００、４００、５００）の全ての前記サブ部品（１０２−１０８）の前記外壁（１０２１−１０８１）が、前記保護電位において分極されており、前記ロボット（２００、３００、４００、５００）が、前記ロボットを外部支持体に固定するためのインターフェースと、前記固定インターフェースにおける電気絶縁体（２０２）とを備えることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のロボット（２００、３００、４００、５００）。
【請求項１５】
少なくとも１つのサブ部品（１０２−１０８）について、前記セグメント（１０２−１０８）の前記外壁（１０２１−１０８１）が、少なくとも部分的に、
−導電性材料から、または
−導電層を備える非導電性材料から
製造され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】
前記ロボット内に配置された全ての前記電気的物品が、前記保護電位（ＶＧ）を電気的に基準としてい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。
【請求項１７】
ロボット化アーム、モバイルロボット、アンドロイドのいずれかの形態で提供されることを特徴とする、請求項１から１６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、容量性検出手段および一般接地電位とは異なる保護電位を部分的にまたは全体的に電気的に基準とする壁またはケーシングを備えたロボットに関する。
【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を構成する部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、少なくとも１つのサブ部品を備えたロボットにおいて、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（ＶＧ）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、
−前記少なくとも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、
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、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）において少なくとも１つのサブ部品の外壁の少なくとも１つの導電性部分を分極させ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】
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要素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。
【００１２】
したがって、本発明は、ロボットのサブ部品の外壁を、前記外壁が導電性である場合に、保護電位に設定することを提案する。保護電位に設定されたサブ部品の導電性外壁は、このサブ部品または他のサブ部品に装備されている容量性検出電極、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。その結果、外壁が保護電位にあるサブ部品は、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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
サブ部品の外壁は、前記サブ部品の剛性またはそうでないケーシングとすることができる。
【００２０】
本特許出願では、ロボットのサブ部品は、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：
−ロボットのセグメント、
−少なくとも２つのセグメントの間に配置された関節式またはそうでない機械的インターフェース、または
−一般にロボットの遠位端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そうではない機能ヘッド。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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ることができる。
【００２４】
少なくとも１つのセグメントは、関節式ではない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ることができる。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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、および／または電気的基準電位を電気的に基準とする少なくとも１つの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。
【００２８】
そのような電気的物品は、モータ、センサ、またはアクチュエータなどとすることができる。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。
【００２９】
実施形態では、本発明にかかるロボットは、外壁の少なくとも導電性部分が保護電位において分極された、装備されていないと呼ばれる測定電極を備えない少なくとも１つのサブ部品を備えることができる。
【００３０】
したがって、このサブ部品が容量性検出機能によって使用されない場合であっても、装備されたサブ部品の測定電極に対して電気的に不可視であるため、前記検出機能と干渉しない。
【００３１】
実施形態では、本発明にかかるロボットは、外壁の少なくとも一部が保護電位において分極されている少なくとも１つの装備されたサブ部品を備えることができる。
【００３２】
したがって、このサブ部品は、別のまたは他のサブ部品に装備されている容量性検出電極によってみられることなく、近接物体を検出するための検出機能に関与する。
【００３３】
さらに、保護電位に設定された外壁は、有利には、測定電極の範囲および検出効率を高めるために、装備されたサブ部品に装備された測定電極のための保護面を形成する。
【００３４】
特に有利な実施形態によれば、分極手段は、有利には、サブ部品の大部分または全ての外壁を保護電位において分極させるために配置されることができる。
【００３５】
したがって、サブ部品の大部分または全ては、測定電極にとって不可視となる。
【００３６】
この場合、本発明にかかるロボットは、前記ロボットを外部支持体に固定するためのインターフェースと、前記固定インターフェースにおける電気絶縁体とを備えることができる。
【００３７】
したがって、ロボット全体の外壁は、外部支持体から電気的に絶縁される。
【００３８】
ロボットが固定されることができる外部支持体は、例えば、地面または装置もしくは機械の物品の表面とすることができる。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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内、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。
【００４２】
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。
【００４３】
実施形態では、本発明にかかるロボットは、外壁が保護電位において分極されていない少なくとも１つの装備されたサブ部品を備えることができる。
【００４４】
そのようなサブ部品が測定電極を備える場合、浮遊結合から保護するために、外壁とこれらの電極との間に保護面を挿入する必要がある。この場合、この保護面および電極の存在により、前記サブ部品は、他のサブ部品に装備された測定電極にとって不可視である。この場合、測定電極を装備されたサブ部品の外壁を保護電位に設定しないことが考えられる。
【００４５】
少なくとも２つのサブ部品の外壁の保護電位における分極は、前記サブ部品のそれぞれに専用の独立した電気線または接続によって行われることができる。
【００４６】
あるいは、少なくとも２つのサブ部品の外壁の保護電位における分極は、共通の電気線および前記サブ部品間の電気的接続によって行われることができる。この場合、サブ部品の一方の外壁は、共通電気線によって保護電位に設定される。保護電位は、前記電気的接続を介して他のサブ部品の壁に伝搬する。
【００４７】
上記説明したように、本発明にかかるロボットは、外嵌と呼ばれる少なくとも１つのサブ部品を備えることができ、このサブ部品は少なくとも１つの電気的物品を備える。
【００４８】
もちろん、本発明にかかるロボットは、外壁が少なくとも部分的に非導電性とすることができる少なくとも１つのサブ部分を備えることができる。そのようなサブ部品は、ロボットのセグメント、２つのセグメント間に位置する機械的インターフェース、または機能的ヘッドともすることができる。
【００４９】
そのようなサブ部品が電気的物品を備えない場合、すなわち、サブ部品が「外嵌されていない」と呼ばれる場合、これは、検出機能と干渉しない。
【００５０】
しかしながら、サブ部品が外嵌されている場合、すなわち、少なくとも１つの電気的物品および／または電気的基準電位を電気的に基準とする少なくとも１つの要素を備える場合、後者は容量性検出機能と干渉することがある。
【００５１】
したがって、実施形態によれば、外嵌されたサブ部品はまた、少なくとも１つの電気的物品について、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保護電位において分極されたガードボリュームまたは壁を備えることもできる。
【００５２】
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要素を不可視の状態にすることを可能にする。
【００５３】
他の実施形態によれば、外嵌されたサブ部品は、保護電位においてまたは保護電位を基準として少なくとも１つの電気的に分極された物品を備えることができる。
【００５４】
これらの実施形態は、前記外嵌サブ部品が少なくとも部分的に非導電性である外壁を備える場合に特に有用である。
【００５５】
本発明にかかるロボットはまた、前記外嵌サブ部品の少なくとも１つの電気的物品について、以下のために配置された少なくとも１つの電気変換器も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の電気的接地電位にするため。
【００５６】
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。
【００５７】
この実施形態は、ガードボリュームを使用するものと比較して、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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
上述したように、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。
【００６２】
有利には、サブ部品によって形成されているかまたはサブ部品によって形成される機能ヘッドは、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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
本発明にかかるロボットのバージョンによれば、機能ヘッドの外壁は、導電性であるときに、保護電位に設定されることができる。
【００６６】
より一般的には、機能ヘッドの全体は、保護電位に設定されることができる。
【００６７】
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。
【００６８】
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。この目的のために、前記機能ヘッドは、ロボットの残りの部分から絶縁されることができる。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ることができ、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ことができる。
【００６９】
このバージョンでは、本発明にかかるロボットは、機能ヘッドが固定されているサブ部品が導電性外壁を備えるとき、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。
【００７０】
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。
【００７１】
この現在のバージョンは、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および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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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本の電源線とコマンド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。
【００７８】
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。
【００７９】
実施形態によれば、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つの電気的物品について、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。
【００８０】
他の実施形態によれば、機能ヘッドが容量検出電極として使用される場合、前記機能ヘッド内に配置され、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。
【００８１】
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（ＶＧ）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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
変換器は、機能ヘッド専用にすることができる。
【００８６】
あるいは、変換器は、上述したように、基準電位変換機能が所望されるかまたは必要とされる少なくとも１つの他の外嵌サブ部品に共通とすることができる。
【００８７】
実施形態によれば、サブ部品および／または機能ヘッド用の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つの制御入力信号、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。
【００８８】
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、保護電位（ＶＧ）を電気的に基準とすることができる。
【００８９】
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しなければならない。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。
【００９０】
実施形態によれば、少なくとも１つの、特に各サブ部品について、前記サブ部品の外壁は、例えば導電性金属などの導電性材料から少なくとも部分的に製造されることができる。
【００９１】
他の実施形態によれば、少なくとも１つの、特に各サブ部品の外壁は、導電層を備える非導電性の基材から製造されることができる。導電層は、基材の外面上に堆積させることができ、または基材の厚さに配置されることができる。
【００９２】
基材は、例えば、プラスチック、木材などとすることができる。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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電気的分極手段を備えることができる。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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、処理などの必要な全ての手段を備えることができる。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
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。
【図１３】図１３は、本発明にかかるロボットにおいて利用可能な関節の概略図である。
【図１４】図１４は、本発明にかかるロボットにおいて利用可能なセグメントの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
図１は、容量性検出電極を装備した先行技術にかかるロボットの実施形態の概略図である。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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壁または外壁１１２１−１１６１をそれぞれ備える。
【０１２３】
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１つの関節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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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セグメントの壁と測定電極１１８との間に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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
しかしながら、特定の構成では、測定電極１１８はまた、セグメント１０２−１０８自体、または機能ヘッド１１０を検出する。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１０２またはセグメント１０４または機能ヘッド１１０にも近付くと、これがあてはまらないときは、このセグメントに装備される測定電極１１８は、それ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。したがって、装備されたセグメント１０６−１０８のうちの１つの測定電極１１８は、例えば他のセグメントに少数の測定電極１１８が装備されている場合、装備されたセグメント１０６−１０８のうちの他の１つを近接物体として検出することができる。
【０１２９】
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。
【０１３０】
本発明は、この欠点を克服することを可能にする。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
図１におけるロボット１００について説明したものに加えて、図２におけるロボット２００において、ベースセグメント１０２は、絶縁ガスケット２０２によって支持体Ｓから電気的に絶縁されている。
【０１３４】
さらに、セグメント１０２および１０４の外壁１０２１および１０４１は、導電性材料から構成され、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で示される保護電位において分極される。
【０１３５】
したがって、測定電極を装備していないセグメント１０２および１０４の外壁１０２１および１０４１は、保護電位ＶＧに設定される。この保護電位ＶＧは、動作周波数における第１の電位と同一であるため、装備されていないセグメント１０２および１０４は、それらがこれらの電極との結合容量を生成しないため、セグメント１０６および１０８に装備される測定電極１１８にとっ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がセグメント１０２および１０４を検出する危険性はない。
【０１３６】
図３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。
【０１３７】
図３に示すロボット３００は、図２のロボット２００の全ての要素を備える。
【０１３８】
図２におけるロボット２００について説明したものに加えて、図３におけるロボット３００において、セグメント１０６および１０８の外壁１０６１および１０８１もまた導電性材料から構成され、保護電位ＶＧにおいて分極される。
【０１３９】
したがって、装備されていないセグメント１０２および１０４と同様に、装備されたセグメント１０６および１０８は、セグメント１０６および１０８に装備される測定電極１１８にとっ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がセグメント１０２−１０８を検出する危険性はない。この構成では、測定電極１１８とそれらを支持するセグメントの壁との間にガード部を挿入する必要はなく、それらの配置を単純化する。
【０１４０】
図４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。
【０１４１】
図４に示すロボット４００は、図３のロボット３００の全ての要素を備える。
【０１４２】
図３におけるロボット３００について説明したものに加えて、図４におけるロボット４００において、セグメント１１２−１１６の外壁１１２１、１１４１および１１６１もまた導電性材料から構成され、保護電位ＶＧにおいて分極される。
【０１４３】
したがって、セグメント１０２−１０８と同様に、関節１１２−１１６もまた、セグメント１０６および１０８に装備される測定電極１１８にとっ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がセグメント１０２−１０８または関節１１２−１１６を検出する危険性はない。
【０１４４】
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。
【０１４５】
図５に示すロボット５００は、図２のロボット２００の全ての要素を備える。
【０１４６】
図２におけるロボット２００について説明したものに加えて、図３におけるロボット５００において、関節１１２−１１６の外壁１１２１、１１４１および１１６１もまた導電性材料から構成され、保護電位ＶＧにおいて分極される。
【０１４７】
したがって、装備されていないセグメント１０２および１０４と同様に、関節１１２−１１６は、セグメント１０６および１０８に装備される測定電極１１８にとっ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がセグメント１０２−１０４または関節１１２−１１６を検出する危険性はない。
【０１４８】
まさに説明した例では、セグメント１０６および１０８のみに測定電極１１８が装備される。
【０１４９】
もちろん、代替の実施形態では、少なくとも１つ、特にロボットの各セグメントに測定電極を装備することができる。
【０１５０】
これに代えてまたはこれに加えて、ロボットの機能ヘッドに測定電極を装備することもできる。
【０１５１】
これに代えてまたはこれに加えて、関節１１２−１１６に測定電極を装備することもできる。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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の外壁は、保護電位ＶＧにおいて分極されている。
【０１５５】
さらに、機能ヘッド、または機能ヘッド１１０の外壁１１０１もまた、保護電位ＶＧに設定される。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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る。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
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。
【０１７４】
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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
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。
【０１７９】
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。
【０１８０】
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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
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。
【０１８３】
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。
【０１８４】
図１１に示す例では、機能ヘッド１１０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。
【０１８５】
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前記電気モータ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１００２の電気的接地電位ＭＧにすることである。
【０１８６】
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１１０によって構成される検出電極と干渉しない。
【０１８７】
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。
【０１８８】
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。
【０１８９】
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。
【０１９０】
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。
【０１９１】
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。
【０１９２】
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。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
まさに説明した例では、保護電位ＶＧに設定されるのは、ロボットのサブ部品の一部または全部のケーシング／外壁、すなわち、セグメント１０２−１０８のおよび／または機能ヘッド１１０のおよび／または関節１１２−１１６のケーシング／外壁である。これは、これらのサブ部品のケーシング／外壁が少なくとも部分的に導電性であることを必要とする。
【０１９９】
しかしながら、例えば関節、セグメントまたは機能ヘッドなどのロボットのサブ部品が導電性ではないケーシング／外壁を備える場合がある。
【０２００】
そのようなサブ部品が装備されている場合、すなわち、少なくとも１つの電気的物品を備える場合、後者は、第１の電位または保護電位とは異なる電位を基準とする場合、容量性検出と干渉することがある。
【０２０１】
そのような干渉を回避するために、機能ヘッドについて図１０に記載されるように、サブ部品の電気的物品は、ガードボリューム内に配置されることができる。
【０２０２】
これに代えてまたはこれに加えて、サブ部品の物品との間の入力／出力信号の電気的基準を変換するために、機能ヘッドについて図１１に記載されるように、電位変換器が使用されることができる。
【０２０３】
図１３は、本発明にかかるロボットにおいて利用可能な関節の概略図である。
【０２０４】
特に、図１３に示す関節１３０２は、ロボット１００の関節１１２−１１６のうちのいずれか１つの関節であり、図１−図１１におけるロボットのいずれか１つに利用可能である。
【０２０５】
示された例では、関節１３０２のケーシング／外壁１３０２１は導電性ではなく、したがって、保護電位ＶＧに設定されることができない。
【０２０６】
同時に、関節１３０２は、本例ではモータ１３０４である電気的物品を備える。関節１３０２に配置されたモータ１３０４がロボットにおける容量性検出と干渉しないことを保証するために、例えば変換器１１０２などの電位変換器が使用される。この変換器１１０２の機能は、
−例えばコントローラ１００２によって送信され且つ前記モータ１３０４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
−前記モータ１３０４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１００２の電気的接地電位ＭＧにすることである。
【０２０７】
したがって、関節に配置されたモータ１３０４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、容量性検出と干渉しない。
【０２０８】
あるいは、変換器は、図１０を参照して説明したようなガードボリュームによって置き換えられることができる。
【０２０９】
図１４は、本発明にかかるロボットにおいて利用可能なセグメントの概略図である。
【０２１０】
特に、図１４に示すセグメント１４０２は、ロボット１００のセグメント１０２−１０８のうちのいずれか１つとすることができる。
【０２１１】
示された例では、外部ケーシング１４０２１は導電性ではなく、したがって、保護電位ＶＧに設定されることができない。
【０２１２】
同時に、セグメント１４０２は、本例では電気モジュール１４０４である電気的物品を備える。電気モジュール１４０４がロボットにおける容量性検出と干渉しないことを保証するために、例えば変換器１１０２などの電位変換器が使用される。この変換器の機能は、
−例えばコントローラ１００２によって送信され且つモジュール１４０４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
−モジュール１４０４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１００２の電気的接地電位ＭＧにすることである。
【０２１３】
したがって、関節に配置されたモジュール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、容量性検出と干渉しない。
【０２１４】
あるいは、変換器は、図１０を参照して説明したようなガードボリュームによって置き換えられることができる。
【０２１５】
使用される変換器は、ロボットが装備している全ての物品に共通することができる。あるいは、変換器は、１つの物品または物品群専用にすることもできる。
【０２１６】
もちろん、セグメントまたは関節などのサブ部品の電気的物品は、サブ部品のケーシングまたは外壁が部分的または完全に導電性である場合、特に保護電位ＶＧにおいて分極された場合であっても、ガードボリューム内に配置されるか、または図１３または図１４に関連して説明するように電位変換器によって保護電位を基準とすることができる。
【０２１７】
この場合、全てのサブ部品は、保護電位ＶＧを基準とすることができる。
【０２１８】
関節またはセグメントなどのサブ部品は、もちろん、非導電性ケーシング／外壁の一部に配置された測定電極１１８を備えることができる。
【０２１９】
保護電位ＶＧにおいて分極されたまたは保護電位を基準とする導電性の内部要素または電気的物品を備えるか否かに応じて、測定電極がその外面に近接した物体の存在に対してのみ感受性があることを保証するために、サブ部品の内側に向けられた電極の面に対して保護面を挿入することが好ましい。この保護面は、例えば、測定電極と外壁との間、またはサブ部品の壁の内面上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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【図１３】
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【図１４】
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【外国語明細書】
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