(57)【要約】  本発明は、ロボット用のケーシング要素（１００）に関し、前記ケーシング要素（１００）は、以下を含む：−動作周波数において、接地電位とは異なる第１の交流電位にバイアスされることを目的とした、測定電極と呼ばれる少なくとも１つの容量性電極（１０２）；−前記少なくとも１つの測定電極（１０２）の下に配置され、前記動作周波数における前記第１の電位と同一又は実質的に同一である保護電位と呼ばれる交流電位にバイアスされることを目的とする、保護電極と呼ばれる少なくとも１つの電極（１０４）；及び−前記少なくとも１つの測定電極（１０２）と前記少なくとも１つの保護電極（１０４）との間に配置された、中央誘電体層と呼ばれる少なくとも１つの誘電体層（１０６）。本発明は、また、少なくともそのようなケーシング要素を備えたロボットに関する。
2020529933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にロボット（４００）のトリム要素の代わりに又はそれに加えてロボット（４００）のセグメント又は関節に配置されるように備えられる、ロボット（４００）用のトリム要素（１００；２００；３００；４０２；４０３；４０４；６００；７００）であって、
前記トリム要素（１００；２００；３００；４０２；４０３；４０４；６００；７００）が、
−動作周波数において、接地電位（５０４）とは異なる第１の交流電位で分極させるために備えられる、測定電極と呼ばれる、少なくとも１つの容量性電極（１０２）；
−前記少なくとも１つの測定電極（１０２）の下に配置され、そして、前記動作周波数における前記第１の電位と同一又は実質的に同一の、保護電位と呼ばれる、交流電位（ＶＧ）で分極させるように備えられる、保護電極と呼ばれる少なくとも１つの電極（１０４）；及び
−前記少なくとも１つの測定電極（１０２）と前記少なくとも１つの保護電極（１０４）との間に配置されている、中央層と呼ばれる、少なくとも１つの誘電体層（１０６）；
を含む、前記のロボット用のトリム要素。
【請求項２】
前記測定電極（１０２）上に配置されている、外部層と呼ばれる、少なくとも１つの誘電体層（１０８）を含むことを特徴とする、請求項１に記載のトリム要素（１００；２００；３００；４０２；４０３；４０４；６００；７００）。
【請求項３】
剛性、半剛性又は弾性の外部層（１０８）と、その外部層（１０８）に挿入されるようにモデル化されている別個の要素の形態としての中央層（１０６）とを含み、更に、前記少なくとも１つの測定電極（１０２）及び前記少なくとも１つの保護電極（１０４）のそれぞれをその表面に含むことを特徴とする、請求項２に記載のトリム要素（１００；２００；３００；４０２；４０３；４０４；６００；７００）。
【請求項４】
保護電極（１０４）の下に配置され、更に前記ロボット（４００）の表面と接触するように備えられた支持層と呼ばれる層（１１０）を含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のトリム要素（１００；２００；３００；４０２；４０３；０４）。
【請求項５】
位置決め手段又は指標マーク（４０２３；４０２４）を含み、これによって、前記トリム要素（１００；２００；３００）を、決定されているか決定することのできる位置及び向きで、ロボット（４００）の一部に取り付けることができることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のトリム要素（１００；２００；３００；４０２；４０３；４０４；６００；７００）。
【請求項６】
前記中央層（１０６）が、両面印刷回路の形態で提供されており、前記測定電極（１０２）が、前記印刷回路の一方の面に配置されており、そして、前記保護電極（１０４）が、前記印刷回路のその面とは反対側の面に配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のトリム要素（１００；２００；３００；４０２；４０３；４０４）。
【請求項７】
少なくとも１つの測定電極（１０２）とそれと近くの物体との間における電極−物体静電容量と呼ばれる結合静電容量に関する信号を測定するように構成されている、少なくとも１つの検出電子機器（１１４）を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のトリム要素（１００；２００；３００；４０２；４０３；４０４）。
【請求項８】
前記トリム要素（１００；２００；３００；４０２；４０３；４０４；６００；７００）上に、相互に距離を置いて配置されている、いくつかの検出電子機器ユニット（１１４）を含むことを特徴とする、請求項７に記載のトリム要素（１００；２００；３００；４０２；４０３；４０４；６００；７００）。
【請求項９】
少なくとも１つの検出電子機器（１１４）が、前記外部層（１０８）と保護電極（１０４）との間に配置されていることを特徴とする、請求項２並びに請求項７又は８に記載のトリム要素（１００；４０２；４０３；４０４；７００）。
【請求項１０】
少なくとも１つの検出電子機器（１１４）が中央層（１０６）上に配置されていることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか一項に記載のトリム要素（１００；２００；４０２；４０３；４０４）。
【請求項１１】
少なくとも１つの検出電子機器（１１４）が、前記保護電位（ＶＧ）で分極されている、保護壁又はカバー（１１６）によって、前記保護電位（ＶＧ）で保護されていることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のトリム要素（１００；４０２；４０３；４０４）。
【請求項１２】
−前記第１の交流電位又は前記保護電位（ＶＧ）又はそれらの両方に相当する少なくとも１つの交流電位を受信するために配置されているか、及び／又は
−測定又は検出信号を送信するために配置されている、
少なくとも１つの有線及び／又は無線接続インターフェースを含むことを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のトリム要素（１００；２００；３００；４０２；４０３；４０４；６００；７００）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの測定電極（１０２）が、局所的に弾性的に圧縮可能な層（３０２）によって、少なくとも１つの保護電極（１０４）から分離されており、この結果、前記トリム要素（３００）上の押圧によって、前記測定電極（１０２）と前記保護電極（１０４）との間の距離が局所的に変更されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のトリム要素（３００；４０２；４０３；４０４）。
【請求項１４】
前記押圧のレベルでの前記測定電極（１０２）と前記保護電極（１０２）との間における、電極間の静電容量及び／又は抵抗と呼ばれる、静電容量及び／又は抵抗に関する信号を検出するための少なくとも１つの電子機器を含むことを特徴とする、請求項１３に記載のトリム要素（３００；４０２；４０３；４０４）。
【請求項１５】
−剛性又は弾力性のケーシング；
−前記ロボット（４００）のトリム要素に固定するために備えられる柔軟性カバー；
の形態で提供されることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のトリム要素（１００、２００、３００、４０２、４０３、４０４、６００、７００）。
【請求項１６】
−ロボットの既存のケーシングに取り付けるために備えられる追加のケーシング又はカバー；又は
−既存のケーシングの代わりに取り付けられる交換用ケーシング；
の形態で提供されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のトリム要素（１００、２００、３００、４０２、４０３、４０４、６００、７００）。
【請求項１７】
前記ロボットのセグメント又は関節のいずれかの側に配置されるように備えられ、更に一緒に固定される、２つの部品（４０２１，４０２２；４０４１；４０４２）を含むことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか一項に記載のトリム要素（１００、２００、３００、４０２、４０３、４０４、６００、７００）。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の少なくとも１つのトリム要素（４０２；４０３；４０４）を装備している、ロボット（４００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット用の容量性トリム要素(capacitive trim element)に関する。また、本発明は、そのような容量性トリム要素を備えたロボットに関する。
【０００２】
本発明の分野は、非限定的ではあるが、ロボット工学の分野、特に産業用ロボット工学又はサービスロボット、例えば医療又は家庭用ロボット、又は「コボット(cobot)」とも呼ばれる協働ロボット(collaborative robot)の分野である。
【背景技術】
【０００３】
産業用又は家庭用ロボット、特にコボットは、通常、機能ヘッドが固定された本体を含み、ツール又はツールホルダーの形で提示され、環境内で１つ又は複数のタスクを実行することができる。
【０００４】
人間及び／又は物体を含む環境内で、又は人間と協力して、たとえばロボット化されたアームなどのロボット又はコボットを使用又は移動できるようにするためには、事故のリスクを回避するために、環境内に存在するこれらの人間と物体を検出する機能を提供する必要がある。この検出機能を提供する最近の解決手段は、接近又は接触に敏感な静電容量センサーをロボットに取り付けることである。
【０００５】
しかしながら、設計／製造時に検出機能が装備されていない旧型のロボットがまだ多く使用されている。すなわち、これらのロボットに対してシンプルで安価で時間が非常にかからない方法で検出機能を組み込むことのできる解決手段を見つける必要がある。
【０００６】
さらに、ロボットは非常に長い寿命期間を持つツールである。その結果、検出機能を備えたロボットでは、この検出機能を維持しながらトリム要素を交換する必要もある。
【０００７】
本発明の目的は、これらのニーズの少なくとも１つを満たすことである。
【０００８】
本発明の別の目的は、既存のロボットに対して、簡単、迅速及び安価な方法で容量性検出機能を組み込むために使用することのできる容量性トリム要素を提案することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、容量性検出機能を備えたロボットのトリム要素を、機能を維持しながら、簡単、迅速及び安価な方法で交換するために使用することのできる容量性トリム要素を提案することである。
【発明の開示】
【００１０】
これらの目的の少なくとも１つは、特にロボットのトリム要素の代わりに又はそれに加えてロボットのセグメント又は関節に配置されるように提供される、ロボット用のトリム要素であって、前記トリム要素が、
−動作周波数(working frequency)において接地電位(ground potential)とは異なる第１の交流電位において分極されるために備えられる、測定電極と呼ばれる少なくとも１つの容量性電極(capacitive electrode)；
−前記少なくとも１つの測定電極の下に配置され、そして、前記動作周波数における前記第１の電位と同一又は実質的に同一の保護電位(guard potential)と呼ばれる交流電位（ＶＧ）において分極されるように備えられる、保護電極と呼ばれる少なくとも１つの電極；及び
−前記少なくとも１つの測定電極と前記少なくとも１つの保護電極との間に配置されている、中央層と呼ばれる少なくとも１つの誘電体層；
を含む、前記のロボット用のトリム要素で達成される。
【００１１】
したがって、本発明は、統合された容量性検出機能を備えるトリム要素を提案する。本発明によるトリム要素は、容量性検出機能を、最初はそのような機能を備えていなかったロボットに、簡単、迅速かつ安価な方法で追加することを可能にする。さらに、検出電極と保護電極はトリム要素の一部を形成するので、ロボットの構造を変更する必要はない。
【００１２】
さらに、本発明によるトリム要素は、この検出機能を妨害することなく、既に検出機能を有するロボットのトリム要素を交換するために使用することができる。既に容量性検出機能を備えたロボットのトリム要素の保守とメンテナンスは、簡易で迅速となり、ロボットの長時間の高価なダウンタイムを回避する。
【００１３】
本出願では、２つの交流電位は、それぞれの交流電位がこの周波数において同一又は類似の交流成分を含む場合には、所定の周波数において同一となる。すなわち、前記周波数において同一である２つの電位の少なくとも１つは、直流成分、及び／又は前記所定の周波数とは異なる周波数を有する交流成分を含むこともできる。
【００１４】
同様に、２つの交流電位は、この動作周波数において同一又は類似の交流成分がない場合には、動作周波数において異なる。
【００１５】
本出願において、用語「接地電位」又は「一般的な接地電位」は、電子機器、ロボット、又はその環境の基準電位を示し、これは、例えば、電気接地又は接地電位とすることができる。この接地電位は、アース電位(earth potential)、又はアース電位に接続されているか又は接続されていない別の電位に相当することができる。
【００１６】
さらに、一般的に、これらの物体と環境（又は電極）のものとの重なりの表面積が十分に大きい場合には、特定の電位と直接に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、それらの環境中に存在する他の物体（例えば、アースや電極）の電位における静電結合によって分極する傾向があることに留意されたい。
【００１７】
本願では、「物体」は、ロボットの環境内に位置する可能性のある物体又は人を示す。
【００１８】
「ロボット」とは、ロボット化されたシステム、特に、ロボット化されたアーム、アーム又はハンドリングシステムを装備したトラックなどの車輪付き車両、又は、ヒューマノイドタイプ若しくは手足などの移動部材を備えたのロボットを意味する。
【００１９】
特に有利な特徴によれば、本発明によるトリム要素は、測定電極上に配置された外部層と呼ばれる少なくとも１つの誘電体層を含むこともできる。
【００２０】
そのような外部層によって、機械的衝撃、汚れ、及び液体から測定電極を保護することを可能にして、測定電極の寿命を延ばす。
【００２１】
そのような外部層は、測定電極に固定された層とすることができ、前記測定電極と前記外部層との間には空気又は隙間が存在しない：したがって、測定電極、ひいては静電容量検出は、誘電体外部層と設置との間の寄生結合による静電容量によって妨害されない（特に、この外部層の誘電率が高い場合）。
【００２２】
例えば、そのような外層は、プラスチック層、ワニスの層、接着剤の層、又は他の誘電材料又はコーティングとすることができる。
【００２３】
あるいは、そのような外部層は、独立していて、自由に分解／削除することができる。
【００２４】
例えば、剛性のケーシングとすることができる。例えば成形又は熱成形によって、それを製造することができる。
【００２５】
一実施形態によれば、トリム要素は、剛性、半剛性又は弾性の外部層、及び、その外部層に挿入されるようにモデル化された、別個の要素の形態での中央層を含むことができ、そして、その表面に、それぞれ、前記少なくとも１つの測定電極及び前記少なくとも１つの保護電極を含む。
【００２６】
中央層は、例えば成形又は熱成形によって成形された剛性又は半剛性のプラスチック材料であるか、又はそれを含むことができる。測定電極と保護電極は、前述のように、すでに成形された中央層に堆積又はスプレーすることによって作製することができる。
【００２７】
したがって、トリム要素は、機械的な保護を保証する外側ケーシング（外部層）と、電極を支持する中央層を備えた二重ケーシング構造として提供される。
【００２８】
別の特に有利な特徴によれば、トリム要素は、保護電極の下に配置され、ロボットの表面と接触するように設けられた支持層と呼ばれる層を含むことができる。
【００２９】
そのような支持層によって、少なくとも１つの保護電極を保護することが可能となるだけでなく、トリム要素が配置される表面から電気的に絶縁することも可能である。
【００３０】
支持層は、連続層であっても、別個の支持要素（例えば、スタッドやピン）のアセンブリによって形成することができる。
【００３１】
支持層は、特に接触するロボットの表面が導電性である場合には、誘電体とすることができる。
【００３２】
支持層は、隙間を伴って又は伴わずに、中央層又は少なくとも１つの保護電極に結合することができる。
【００３３】
有利なことに、支持層は、局所的に変形可能で、可撓性及び／又は弾性の材料（例えば、発泡体）から製造することができる。
【００３４】
そのような柔軟な支持層は、一方では外部衝撃の衝撃吸収と、一方ではトリム要素が配置されているロボットの表面に存在する表面の差異／不連続の吸収を可能にする。トリム要素が、ロボットの元のトリム部品の上に配置されるように備えられている、追加部品又はクラッディングピース(cladding piece)の形態で提供される場合には、この特性は特に有益である。
【００３５】
支持層は、前記部品に応力を加えないように、電気／電子部品(electrical/electronic components)（例えば、検出電子機器(detection electronics)、接続ワイヤ）に面するように設けられたトリム要素において開口部又は凹部を含むことができる。
【００３６】
支持層は、剛性又は半剛性又は弾性とすることもできる。この場合には、例えば、剛性又は弾性の外部層に対して柔軟及び／又は弾性の中心層を所定の位置及び形状に維持するために配置することができる。
【００３７】
有利には、トリム要素は、熱伝導性を最適化するように配置された層（特に、外層、中央層、及び支持層）によって構成することができる。これは、特に、高い熱伝導率を有する材料を使用すること、及び／又は熱接触を最適化するためにそれらを組み立てること（例えば、材料間の空隙を回避すること）によって達成することができる。熱伝導率の最適化は、ロボットの構成部品によって生成される熱の消耗を過度に低下させないために重要である。
【００３８】
有利には、本発明によるトリム要素は、位置決め手段又は指標マークを含むことができ、ロボットの一部に対して、決定される又は決定することのできる位置及び向きで、前記トリム要素を取り付けることができる。
【００３９】
そのような位置決め手段は、ロボットの部品（例えば、ロボットのセグメント又は関節）にトリム要素を位置決めするための、位置決め及び方向付け指標マークを構成できる任意の要素とすることができる。
【００４０】
のような位置決め手段は、特定の決定された位置でトリム要素をロボットに配置することを強制するガイド機能を備えた任意の要素とすることができる。
【００４１】
例えば、そのような位置決め手段は、トリム要素の特定の形状（特に、前記トリム要素の断面の特定の形状）とすることができる。
【００４２】
代替的又は追加的に、そのような位置決め手段は、下記のようにすることができる：
−視覚的な指標マーク（例えば、位置決め及び方向付けのマーク）；及び／又は
−機械的な指標マーク（例えば、ピン、指標スロット(indexing slot)、タブ、又は位置決めと方向付けの開口部）；及び／又は
−固定手段（例えば、ネジ又はクリップタイプ）；及び／又は
−ロボットの機械的インターフェースを補完又は適合させる機械的インターフェース。
【００４３】
位置決め手段は、ロボットの決められた位置にトリム要素を配置することができ、すなわち、測定電極の位置は、ロボットの指標システムにおいて既知であるので、本発明の重要な要素である。現在、電極の位置を認識することは、測定値を効率的に使用するために不可欠である。
【００４４】
トリム要素は、特にマトリックス構成に配置されたいくつかの測定電極を優先的に含むことができる。
【００４５】
加えて、本発明によるトリム要素は、各測定電極に対して個別の保護電極を含むことができる。
【００４６】
あるいは、本発明によるトリム要素は、いくつかの測定電極（特に、すべての測定電極）に共通の保護電極を含むことができる。そのような共通の保護要素は、いくつかの（特に、すべての）測定電極に共通の保護面を形成することができる。
【００４７】
このような保護面は、ロボットと環境との間の電磁両立性を確保するために、ロボットに配置された電気／電子部品の保護層として使用することもできる。
【００４８】
実施形態によれば、トリム要素（又は、中央層、外部層及び支持層から選択される少なくとも１つの層）を、モデル化して、所望の形状を得ることができる。モデル化は、例えば熱成形によって、成形などによって、行うことができる。
【００４９】
あるいは、トリム要素（又は、中央層、外部層、及び支持層から選択される少なくとも１つの層）を３Ｄ印刷によって印刷することができる。
【００５０】
少なくとも１つの測定電極、又はそれぞれ少なくとも１つの保護電極は、マスクを使用して金属粒子を噴霧することによって、又はスクリーン印刷によって、又はインクジェットによって、中央層上に配置することができる。
【００５１】
トリム要素が保護面を形成する単一の保護電極を含む場合には、前記保護電極は、導電層の堆積によって、例えば塗装によって、製造することができる。
【００５２】
これらの各堆積ステップは、必要に応じて、中央層を成形／モデリング化する工程の前又は後に行うことができる。
【００５３】
一実施形態によれば、誘電体の中央層は、両面印刷回路の形態で提供することができる。
【００５４】
この場合、有利な構成によれば、測定電極は、前記印刷回路の一方の面に配置することができ、そして、保護電極は、前記印刷回路のそれとは反対の面に配置することができる。したがって、印刷回路を形成する誘電体は、測定電極及び保護電極用の支持層を形成する。
【００５５】
次いで、印刷回路を製造するための従来の技術（フォトリソグラフィ及びエッチング）によって、測定電極及び保護電極を製造することができる。
【００５６】
印刷回路は、ポリイミドタイプのフレキシブル基板上に作製することができる。それは、また、例えば熱成形によって、伸縮性又は変形可能な基板上に作製されて、いくつかの曲率半径（例えば、球面）を有する表面を作製することもできる。
【００５７】
印刷回路と外層との間に隙間がないように、印刷回路を外層に結合することができる。
【００５８】
結合は、熱結合、又は接着剤製品の使用によって結合することができる。
【００５９】
印刷回路は、多数のピンを含むことができ、このピンは、少なくとも１つの保護電極を含む面から突出させて、支持層を形成する。
【００６０】
別の実施形態によれば、測定電極及び保護電極は、別個の基板上に作製すること、場合により、挿入された誘電体要素データを積み重ねることができる。この場合、中央層は、これらの積み重ねられた基板の１つ又は２つの層、及び任意の挿入要素によって構成することができる。
【００６１】
この基板又はこれらの基板は、片面印刷回路基板、又は、電極を支持することを可能にする他のタイプの基板（例えば、熱成形、弾性、可撓性、織物などによって変形可能な基板）とすることができる。
【００６２】
もちろん、これらの実施形態は組み合わせることができる。例えば、印刷回路で作られた測定電極と、中央層の表面上に堆積技術によって作られた１つ以上の保護電極を有することが可能である。
【００６３】
さらに、一般に、中央層は複数の材料層から構成することができる。
【００６４】
本発明によるトリム要素は、また、少なくとも１つの測定電極と近くの物体との間の電極−物体静電容量と呼ばれる結合静電容量(coupling capacitance)に関する信号を測定するように構成された少なくとも１つの検出電子機器を含むことができる。
【００６５】
そのような検出電子機器は、静電容量検出の最新技術でよく知られている。
【００６６】
一実施形態によれば、少なくとも１つの検出電子機器は、測定電極と近くの物体との間の静電容量を表す出力電圧を供給するように構成された電荷増幅器を含むことができる。
【００６７】
本発明によるトリム要素は、各測定電極専用の検出電子機器を含むことができる。
【００６８】
代替的又は追加的に、本発明によるトリム要素は、いくつかの又はすべての測定電極に共通の検出電子機器を含むことができる。この場合、前記検出電子機器は、個別に又はユニットごとに前記測定電極をポーリング(polling)するためのポーリング手段を含むこともできる。
【００６９】
このようなポーリング手段は、例えば、電荷増幅器を各測定電極に順番に接続するスイッチを含むことができる。
【００７０】
特に有利な構成によれば、本発明によるトリム要素は、前記トリム要素上に、互いに距離を置いて配置されたいくつかの検出電子機器グループを含むことができる。
【００７１】
この構成により、本発明によるトリム要素の部分的な損傷のケースをより良く管理することが可能となる。実際、この構成では、トリム要素の一部が破損した場合には、要素の他の部分は機能し続け、静電容量検出機能を提供する。
【００７２】
各検出電子機器グループは、１つ以上の電子機器を含むことができる。各検出電子機器は、１つの測定電極に専用するか、又はいくつかの測定電極を有するユニットに専用にすることができる。
【００７３】
少なくとも１つの検出電子機器を別個の印刷回路基板に配置することができる。この別個の印刷回路基板は独立したボードであり、トリム要素にしっかりと固定されているかどうかにかかわらず、接続インターフェース（特に、有線か、又は導電トレースを支持する誘電体中央層によって構成されるリボンケーブルの形態）によってトリム要素に接続できる。
【００７４】
一実施形態によれば、少なくとも１つの検出電子機器を外層と保護電極との間に配置することができる。
【００７５】
この実施形態では、検出電子機器を別個の印刷回路基板上に配置することができる。
測定電極と保護電極は、別々の基板上に作成することができる。保護電極を有する基板は、検出電子機器を全体的又は部分的に覆うように配置することができる。
【００７６】
代替的又は追加的に、少なくとも１つの検出電子機器は、これらの電極の周辺で測定電極及び／又は保護電極を支持する印刷回路の一部によって作成することができる。
【００７７】
少なくとも１つの検出電子回路を中央層に配置することができる。
【００７８】
特に、中央層が印刷回路によって形成される場合には、少なくとも１つの検出電子機器を前記印刷回路の面に備えることができる。
【００７９】
代替的又は追加的に、少なくとも１つの検出電子機器は、中央層に配置された少なくとも１つの要素（例えば、電荷増幅器）、及び別個の印刷回路基板に配置された少なくとも１つの要素（例えば、復調、フィルタリング、デジタル化要素）を含むことができる。
【００８０】
一実施形態によれば、少なくとも１つの検出電子機器は、中央層に対して、少なくとも１つの保護電極と同じ側に配置することができる。
【００８１】
この実施形態によって、特に外部衝撃から、検出電子機器を良好に保護することができる。
【００８２】
代替的又は追加的に、少なくとも１つの検出電子機器を、中央層に対して少なくとも１つの測定電極と同じ側に配置することができる。この実施形態によって、少なくとも１つの保護電極によって保護電位で前記検出電子機器を保護することを可能にし、したがって、容量性検出機能を低下させる可能性のある漏れキャパシタンス又は外乱を回避することが可能となる。
【００８３】
特に有利な特徴によれば、少なくとも１つの、特にそれぞれの検出電子機器は、保護電位で分極された保護壁、カバー、又は体積によって保護電位において保護することができる。
【００８４】
したがって、検出電子機器は、検出機能を低下させるであろう、漏れ容量から、より一般的には電磁妨害から保護される。
【００８５】
この実施形態は、検出電子機器が中央層に対して保護の側面に又は本発明によるトリム要素とは独立して配置される場合において、特に有益である。
【００８６】
前記測定電子機器は、少なくともロボットの内部要素との結合に関して、少なくとも１つの保護電極によってすでに保護されているので、検出電子機器が、測定電極の側面で、更に１つ以上の保護電極の反対側に配置されている場合には、追加の保護壁（又は、カバー、堆積、又は層）を使用する必要はない。保護電極は、電子機器の保護壁を構成する。
【００８７】
検出電子回路の導電層によって１つの防護壁を形成することもできることに留意すべきである。
【００８８】
本発明によるトリム要素は、また、少なくとも１つの有線及び／又は無線の接続インターフェースを含むことができる。
【００８９】
この接続インターフェースは、例えば、少なくとも１つの交流電位を受け取るように配置することができる。この交流電位は、下記のことができる：
−最初の交流電位、保護電位、又はその両方に一致させること；
−最初の交流電位、保護電位、又はその両方を取得するために使用すること。
【００９０】
この交番電位は、たとえばマスター発振器から発生し、ロボットのすべてのトリム要素に送信することができるので、その結果、それらはすべて相互に同じ保護電位であると考えられる。
【００９１】
この接続インターフェースは、また、測定信号又は検出信号を、別のデバイス又は機器（例えば、ロボットの論理コントローラー）に送信するように配置することもできる。
【００９２】
有利な特徴によれば、少なくとも１つの測定電極は、局所的に弾性的に圧縮可能な層によって少なくとも１つの保護電極から分離することができ、その結果、前記トリム要素に加えられる押圧(bearing pressure)は、測定電極と電極との間の距離を局所的に変更する。
【００９３】
そのような圧縮性層は、中央層、又は中央層に加えて追加の層とすることができる。
【００９４】
そのような圧縮性層によって、物体がトリム要素に圧力を加えられるか又は物体がトリム要素に支えられる場合には、少なくとも１つの測定電極と少なくとも１つのガード電極の間の距離を局所的及び弾性的に変更することを可能にする。
【００９５】
測定電極と保護電極の間の距離、特にその距離の変化によって、圧縮性層の圧縮率の関数として、加えられる押圧を特徴づけ、特に測定することを可能にする。
【００９６】
加えられる圧力を特徴付けるために加えられる位置のレベルで測定できる信号は、測定電極と保護電極との間の電極間抵抗と呼ばれる抵抗に関連するか又はそれを表す信号である。この場合、測定電極及び保護電極を電位差で分極する必要がある。さらに、圧縮性層は、圧力の関数として変化する伝導性（例えば、ピエゾ抵抗効果）を有する導電性にする必要がある。
【００９７】
あるいは、又はさらに、加えられた圧力を特徴付けるための押される位置のレベルで測定できる信号は、測定電極と保護電極の間の電極間静電容量と呼ばれる静電容量に関連するか又は表される信号とすることができる。
【００９８】
この場合、測定周波数において、交流電位差で測定電極と保護電極とを分極する必要がある。さらに、圧縮性層は誘電体とする必要がある。
【００９９】
本発明によるトリム要素は、前記支持のレベルで、測定電極と保護電極との間の電極間静電容量又は電極間抵抗に関する信号を検出するための少なくとも１つの電子機器を含むことができる。
【０１００】
測定された信号が電極間静電容量に関連する場合には、この検出電子機器は、電極−物体静電容量の検出用電子機器と部分的又は全体的に共通することができる。
【０１０１】
本発明によるトリム要素は、以下の形態で提供することができる：
−剛性又は弾力性のケーシング；
−前記ロボットのトリム要素に固定するために備えられた柔軟性カバー。
【０１０２】
本発明によるトリム要素は、以下の形態で提供することができる：
−ロボットの既存のケーシングに取り付けるために備えられた、追加のケーシング又はカバー；又は
−既存のケーシングの代わりに取り付けるために備えられた、交換用ケーシング。
【０１０３】
有利な実施形態によれば、トリム要素は、２つの部品を含むことができ、これらの部品は、ロボットのセグメント又は関節のいずれかの側に配置され、相互に固定されるように設けられている。
【０１０４】
２つの部品は、それらをロボットに配置する前に互いに独立させることができる。
【０１０５】
あるいは、２つの部品は、ヒンジを介して回転軸を中心に互いに固定され、相互に移動可能であり、その結果、それらは、
−ロボットのセグメント、又は関節の周りにトリム要素を配置するために開き、その後
−閉めることができる。
【０１０６】
すべての場合において、トリム要素は、ロボットに固定方法で優先的に取り付けられる。
【０１０７】
トリム要素の固定は、以下によって、行うことができる：
−ロボットの表面に結合、ねじ止め、又はクリップ留め；
−吸引タイプの少なくとも１つの固定手段；及び／又は
−少なくとも１つの磁気／磁化固定手段。
【０１０８】
代替的又は追加的に、トリム要素は、ロボットの一部の周りに締め付けることにより固定する少なくとも１つの手段を含むことができる。
【０１０９】
本発明の別の態様によれば、本発明による少なくとも１つのトリム要素を備えたロボットが提案される。
【０１１０】
本発明によるロボットでは、本発明による少なくとも１つのトリム要素は、既存のトリム要素の代替として、又は追加として使用することができる。
【０１１１】
本発明によるロボットは、容量性検出機能を最初に備えているか又は備えていないロボットとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
他の利点及び特徴は、決して限定的ではない実施例についての詳細な説明を検討すること、及び添付の以下の図面から明らかになる：
−図１、２、３ａ及び３ｂは、本発明によるトリム要素の３種類の実施形態の断面の概略図である；
−図４ａ〜４ｃは、本発明による２種類のトリム要素を備えたロボットの概略図である；
−図５ａ及び図５ｂは、本発明によるトリム要素で実行することのできる１組の検出電子機器についての２種類の実施形態の概略図である；そして
−図６〜７は、本発明によるトリム要素の他の２種類の実施形態についての断面の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０１１３】
以下に記載される実施形態は、決して限定的ではないことが十分に理解される。本発明の変形例は、以下に説明される特徴のみが選択されることを、説明される他の特徴から分離して、含むことを考えることができる（但し、この特徴についての選択が、技術的利点を与えるのに十分であるか、又は先行技術に対して発明を区別するのに十分である場合に限る）。この選択は、少なくとも１つ、好ましくは、構造的な説明がないか、又は一部の構造的な説明のみを有する機能的な特徴を含む（但し、この部分のみで、技術的利点を与えるのに十分であるか、又は先行技術に対して発明を区別するのに十分である場合に限る）。
【０１１４】
特に、記載されたすべての変形例及びすべての実施形態を一緒に組み合わせることができる（但し、技術的な観点からこの組み合わせに異議がない場合に限る）。
【０１１５】
図面において、いくつかの図面に共通する要素は、同じ参照番号を付している。
【０１１６】
図１は、本発明によるトリム要素の非限定的な第１の実施形態の断面の概略図である。
【０１１７】
図１に示されるトリム要素１００は、ロボット上の既存のケーシングの代わりに、又は既存のケーシングに加えて使用できる剛性ケーシングである。後者の場合には、トリム要素１００は既存のケーシング上に配置される。
【０１１８】
トリム要素１００は、ロボットのセグメント又はロボットの関節に適合させるために使用することができる。
【０１１９】
トリム要素１００は、測定電極と呼ばれるいくつかの容量性電極１０２と、１組の測定電極に共通している、保護電極と呼ばれる容量性電極１０４とを含む。保護電極１０４は、実質的にすべての測定電極１０２を覆う保護面を形成する。
【０１２０】
トリム要素１００は、測定電極１０２と保護電極１０４との間に配置された、中央層と呼ばれる誘電体層１０６も含む。
【０１２１】
中央層１０６は、測定電極１０２及び保護電極１０４が堆積又はエッチングされた、剛性又は可撓性の印刷回路によって生成することができる。
【０１２２】
あるいは、中央層１０６は、３Ｄ印刷によって、又は成形によって、又は実質的に平坦なプラスチック板の熱成形によってプラスチックから製造することができる。
【０１２３】
次に、測定電極１０２を、下記によって、中央層１０６上に堆積させることができる：
−前記中央層にマスクを配置した後に、前記中央層１０６に対して金属粒子を噴霧すること；
−インクジェットタイプの印刷；又は
−スクリーン印刷。
【０１２４】
保護電極１０４は、また、導電性材料の層で前記中央層１０６を塗装することにより、中央層１０６上に堆積させることができる。
【０１２５】
トリム要素１００は、また、外部層と呼ばれる誘電体層１０８も含み、この誘電体層１０８は、測定電極１０２上に配置されている。この外部層１０８は、衝撃、湿気又は液体などによる外部損傷から測定電極を保護することを目的としている。この外部層１０８は、測定電極１０２上に結合することができるか、又は、例えばプラスチックコーティング、ワニスなどのコーティングを前記測定電極１０２上に堆積させることによって生成することができる。
【０１２６】
外部層１０８は、好ましくは、測定電極１０２と接触しており、その結果、前記外部層１０８と測定電極１０２との間に自由空間（又は少なくとも顕著な空隙）がない。
【０１２７】
例示的な実施形態によれば、外部層１０８は、剛性、半剛性又は弾性ケーシングの形態で製造することができる。中央層１０６は、外部層１０８への挿入のための補完的な形状を有する剛性、半剛性又は弾性ケーシングの形態で（成形、熱成形又は３Ｄ印刷によって）製造することができ、そして、その表面に測定電極１０２と保護電極１０４とを含む。
【０１２８】
別の例示的な実施形態によれば、外部層１０８は、剛性、半剛性又は弾性ケーシングの形態で製造することができる。中央層１０６は、測定電極１０２と保護電極１０４とを備えた両面印刷回路基板の形態で製造することができる。
【０１２９】
場合により、トリム要素１００は、支持層と呼ばれる誘電体層１１０も含み、この誘電体層１１０は、保護電極１０４の下に配置されている。この支持層１１０は、以下を目的としている：
−保護電極１０４を保護すること、及び／又は
−保護電極１０４を、トリム要素１００が配置されている導電性表面から分離すること、及び／又は
−トリム要素１００がロボットの表面に配置されている場合に、表面の不連続性を吸収すること、及び／又は
−トリム要素の使用中に発生する可能性のある衝撃を吸収すること。
【０１３０】
支持層１１０は、可撓性材料（例えば、可撓性プラスチック又は発泡体）から製造することができる。
【０１３１】
支持層１１０は、絶縁材料の層又はコーティングによって構成することができる。
【０１３２】
図１に示される例では、支持層１０８は、別個の支持要素１１２（例えば、支持ピン又は脚）のアセンブリによって作り出される。
【０１３３】
トリム要素１００は、また、電子モジュール１１４を含み、この電子モジュール１１４は、支持要素１１２と支持要素１１２との間で、支持要素のレベルの下において、そして、特に中央層１０６上において、そして保護電極１０４と同じ面上に配置される。
【０１３４】
提示される実施形態では、支持層１０８の支持要素１１２は、電子モジュール１１４を機械的に保護する働きもする。電子モジュール１１４同士は、相互に距離を置いている。各電子モジュール１１４は、以下のために使用される少なくとも１つの検出電子機器を含む：
−動作周波数で、ロボットの接地電位とは異なる第１の交流電位で測定電極１０２を分極すること；及び
−動作周波数で、第１の電位と同じ（保護電位と呼ばれる）交流電位ＶＧで保護電極１０４を分極すること。
【０１３５】
各検出電子機器は、測定電極１０２と近くの物体との間の静電容量を表す出力信号を供給するように構成された少なくとも１つの電子部品を含む。
【０１３６】
検出電子機器の例は、図５ａ及び５ｂを参照して、以下に非常に詳細に示される。
【０１３７】
各電子モジュール１１４をキャパシタンスの漏れから保護するために、トリム要素１００は、保護カバーと呼ばれるカバー１１６を含み、このカバー１１６は、保護電位ＶＧにおいて分極され、そして各電子モジュール１１４を覆う。各カバー１１６の保護電位における分極は、各カバー１１６を、それ自体は保護電位ＶＧにおいて分極されている保護電極１０４に電気的に接続することにより行うことができる。
【０１３８】
カバー１１６は必ずしも外部要素ではないことに留意されたい。それは、（例えば、電子モジュール１１４の印刷回路の層又は平面によって形成された）防護壁によって製造することができる。
【０１３９】
図２は、本発明によるトリム要素の別の非限定的な実施形態の断面の概略図である。
【０１４０】
図２のトリム要素２００は、図１のトリム要素１００のすべての要素を含む。
【０１４１】
さらに、図１のトリム要素１００とは異なり、トリム要素２００では、電子モジュールは、測定電極１０２側の中央層１０６に、特に測定電極１０２を含む中央層１０６の面に配置される。この構成では、電子モジュール１１４が（保護電位ＶＧにおいて分極され、実際に電子モジュール用の保護壁を構成する）保護電極１０４によって保護電位で保護されるので、追加の保護カバーを使用する必要はない。
【０１４２】
図６は、本発明によるトリム要素の別の非限定的な実施形態の断面の概略図である。
【０１４３】
図６のトリム要素６００は、測定電極１０２、保護電極１０４、中央層１０６、外部層１０８、電子モジュール１１４を含む。
【０１４４】
図６に示す例では、電子モジュール１１４は、測定電極１０２と保護電極１０４とを含む中央層１０６とは別個の印刷回路の形態で製造される。電子モジュール１１４は、この中央層１０６を貫通して作られた１つ以上の開口部において、又はこの中央層１０６の縁部において、この中央層１０６のレベルに配置される。すなわち、電子モジュール１１４を外部層１０８に固定することができる。それらは、例えば中央層１０６の基板で作られたリボンケーブルによって保護電極１０４及び測定電極１０２に接続されている。好ましくは、電子モジュール１１４は、印刷回路の層の形態の防護壁１１６を含む。
【０１４５】
図７は、本発明によるトリム要素の別の非限定的な実施形態の断面の概略図である。
【０１４６】
図７のトリム要素７００は、測定電極１０２、保護電極（１個又は複数）１０４、中央層１０６、外部層１０８、電子モジュール（１個又は複数）１１４を含む。
【０１４７】
図７に示される例では、測定電極１０２は、片面印刷回路７０２で製造される。
【０１４８】
保護電極１０４も、片面印刷回路７０４で製造される。
【０１４９】
中央層１０６は、片面印刷回路７０２及び７０４のうちの少なくとも１つの基板、及び、図７に示される例に示されるように、前記印刷回路の間に配置された挿入要素７０６によって構成される。
【０１５０】
電子モジュール１１４は、中央層１０６とは別個の印刷回路の形態で製造される。それらは外部層１０８に固定されている。それらは、外部層１０８と保護電極１０４を備えた片面印刷回路７０４との間に配置され、測定電極１０２及び保護電極１０４に接続される。したがって、電子モジュール１１４は、保護電極１０４によって保護されている。
【０１５１】
図３ａ及び３ｂは、本発明によるトリム要素の別の非限定的な実施形態の断面の概略図である。
【０１５２】
図３ａ及び３ｂに示されるトリム要素３００は、図２のトリム要素２００のすべての要素を含む。
【０１５３】
トリム要素３００は、また、中心層１０６と測定電極１０２との間に配置された、局所的に弾性的に圧縮可能な層３０２を含む。この層は、例えば、非常に柔軟なプラスチック又は発泡体から製造される。負荷がトリム要素３００にかかる場合には、この圧縮性層３０２によって、測定電極１０２と保護電極１０４との間の距離を局所的に変化させることが可能となる。
【０１５４】
図３ａは、静止状態のトリム要素３００を示している。図３ｂは、矢印３０４で表される圧力が加えられた場合のトリム要素３００を示している。
【０１５５】
したがって、測定電極１０２と保護電極１０４との間の静電容量を測定することによって、加えられる圧力を特徴付けることが可能である。この目的のために、少なくとも支持位置のレベルで、動作周波数において、測定電極１０２及び保護電極１０４を異なる交流電位に設定する必要がある。この目的のために、測定電極１０２及び保護電極１０４の一方を接地することができまる。代替的又は追加的に、動作周波数でゼロではない交流電位を、保護電極１０４と測定電極１０２との間に導入することができる。
【０１５６】
図１、２、３ａ及び３ｂで説明した内容の代替として、トリム要素は、保護面を形成する単一の保護電極の代わりに、各測定電極に対して個別の保護電極を含むことができる。
【０１５７】
さらに、検出電子機器を、トリム要素中ではなく、独立して、例えばトリム要素とは独立した印刷回路基板上に配置することができる。
【０１５８】
図４ａは、本発明によるトリム要素を備えたロボットの概略図である。
【０１５９】
ロボット４００は、回転関節によって相互に接続されたいくつかのセグメントを含むロボット化されたアームである。
【０１６０】
ロボット４００は、本発明による３つのトリム要素４０２、４０３及び４０４を備えており、各々のトリム要素が、ロボットの元のトリム要素の代わりに、又は元のトリム要素に加えて、ロボットのセグメント又は関節に取り付けられる。
【０１６１】
トリム要素４０３は、ロボット４００の関節に固定されるカバーであり、既存のカバーに取って代わる。すなわち、それは、元のカバーの固定インターフェース(fastening interfaces)（例えば、ねじ切り又はねじ）に固定される。
【０１６２】
図４ｂは、ロボット４００のセグメントに取り付けられたトリム要素４０２の概略図である。
【０１６３】
トリム要素４０２は、半円筒形の断面を有する２つの同一の部分４０２１及び４０２２を有する。各部品４０２１及び４０２２は、結合によりロボット４００のセグメントに固定されるように備えられる。あるいは、各部品は、ねじ込み、クリップ留め、又は吸引タイプの手段（これらは、トリム要素又はロボットのセグメントに設けられている）によって、ロボットのセグメントに固定することができる。
【０１６４】
部品４０２１及び４０２２の外面に設けられた視覚的な指標マーク４０２３によって、その部品がロボットのセグメント上に組み立てられる場合に、トリム要素４０２の各部品４０２１及び４０２２が位置決めされて正しく方向付けすることができる。
【０１６５】
トリム要素４０２は、また、スタッド又はレリーフの要素（この要素は、ロボット４００の溝又は機械加工されたくぼみに挿入されることを意図している）の形態の機械的位置決め要素４０２４を含む。
【０１６６】
図４ｃは、ロボット４００の別のセグメントに取り付けられたトリム要素４０４の概略図である。
【０１６７】
トリム要素４０４は、半円筒の形態の断面を有する２つの同一部品４０４１及び４０４２を有する。前記部品４０４１及び４０４２は、部品４０４１と部品４０４２との間の相互回転を可能にするヒンジ４０４３によって一緒に組み立てられており、この結果、部品４０４１及び４０４２は、ロボット４０４のセグメントの周りにトリム要素を配置するために開いて、その後閉じることができる。
【０１６８】
部品４０４１は、１つ又は複数のアセンブリ手段４０４４（例えば、鍔又は留め具）を含む。ロボットのセグメントの周りにトリム要素４０４を締めることによって組み立てを行うために、このアセンブリ手段４０４４は、部品４０４２に設けられたアセンブリ手段４０４５（例えば、開口部又はタブ又はヘリ４０４５）に導入される（又は、隣接される）。
【０１６９】
トリム要素４０４の外面に設けられた視覚的な指標マーク（図示せず）によって、トリム要素４０４がロボットのセグメント上に組み立てられる場合に、トリム要素４０４を位置決めして、正しく方向付けることが可能となる。
【０１７０】
トリム要素４０４は、スタッド又はレリーフの要素（この要素は、ロボット４００の溝又は機械加工されたくぼみに挿入されることを意図している）の形態で、トリム要素４０２の要素４０２４と同様の機械的位置決め要素も含むことができる。
【０１７１】
図５ａは、本発明によるトリム要素に実装可能な検出電子機器の第１の実施形態の概略図である。
【０１７２】
図５ａに示される検出電子機器５００は、図１、２、３ａ及び３ｂの電子モジュール１１４であり得るか、又は、その電子モジュール１１４に組み込むことができる。検出電子機器５００は、アナログ又はデジタル形式、又はアナログ／デジタルの組み合わせで製造することができる。
【０１７３】
検出電子機器５００は、接地電位５０４を基準とする発振器５０２からＶＧで示される交流励起電圧を受け取る。電圧ＶＧは、保護電極１０４を分極するための保護電位として、及び測定電極１０２を分極するための第１の電位として使用される。
【０１７４】
検出電子機器５００は、演算増幅器５０６及び負帰還コンデンサ５０８によって表される電流増幅器又は電荷増幅器を含む。示される実施形態では、この電荷増幅器は、電極１０２と近接する物体との間の結合容量に比例する電圧を出力で供給する。
【０１７５】
検出電子機器５００は、調整器５１０も含み、この調整器５１０によって、求められている結合容量Ｃｅｏ、及び／又は物体又は身体の存在又は近接を表す信号を得ることを可能となる。この調整器５１０は、例えば、動作周波数で搬送波に対して信号を復調するための同期復調器を含むことができる。調整器５１０は、非同期復調器又は振幅検出器も含むことができる。もちろん、この調整器５１０は、アナログ及び／又はデジタル形式（マイクロプロセッサ）で製造することができ、フィルタリング、変換、処理などに必要なすべての手段を含むことができる。
【０１７６】
検出電子機器５００は、各測定電極がそれ自体の検出電子機器を含むように、１つの測定電極１０２のための専用にすることができる。
【０１７７】
あるいは、図５ｂに示されるように、検出電子機器５００は、いくつかの測定電極１０２に共通にすることができる。
【０１７８】
この場合、検出電子機器５００は、各測定電極１０２を個別にポーリングするために、電荷増幅器５０６を各測定電極１０２に順番に接続するためのポーリング手段５１２も含む。
【０１７９】
もちろん、測定電子機器５００は、説明したもの以外の部品を含むことができる。
【０１８０】
検出電子機器５００、又は、少なくとも電荷増幅器５０６を備えたその感応部は、寄生容量を最小化するために、保護電位ＶＧを基準とする（又は、基準とする給電により供給する）ことができる。
【０１８１】
検出電子機器５００は、これまでのように、接地電位５０４を基準とすることもできる。
【０１８２】
もちろん、本発明はこれまで説明した実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなくこれらの実施例に多くの変形を加えることができる。
【図１】
2020529933.tif 000003
【図２】
2020529933.tif 000004
【図３ａ】
2020529933.tif 000005
【図３ｂ】
2020529933.tif 000006
【図４ａ】
2020529933.tif 000007
【図４ｂ】
2020529933.tif 000008
【図４ｃ】
2020529933.tif 000009
【図５ａ】
2020529933.tif 000010
【図５ｂ】
2020529933.tif 000011
【図６】
2020529933.tif 000012
【図７】
2020529933.tif 000013
【国際調査報告】
2020529933.tif 000014
2020529933.tif 000015
2020529933.tif 000016
2020529933.tif 000017
2020529933.tif 000018
2020529933.tif 000019