(57)【要約】  ロボット用の多距離検出装置、およびそのような装置を装備するロボット  本発明は、ロボットに装備するために提供される、ロボット用の物体検出装置（１００）において、−付近の物体を検出するための第１検出技術を実施する、アプローチセンサと呼ばれる少なくとも一つのセンサ（１０２）と、−前記第１技術とは異なる、付近の物体を検出するための第２検出技術を実施し、少なくとも一つのアプローチセンサ（１０２）の測域より小さな測域を有する、近接センサと呼ばれる少なくとも一つのセンサ（１０４、７００）と  を備える装置に関する。  本発明はまた、そのような装置を装備するロボットに関する（１００）。
2020532441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロボット（３００）に装備するために提供され、
付近の物体を検出するための第１検出技術を実施する、アプローチセンサと呼ばれる少なくとも一つのセンサ（１０２）と、
前記第１技術とは異なる、付近の物体を検出するための第２検出技術を実施し、少なくとも一つのアプローチセンサ（１０２）の測域より小さな測域を有する、近接センサと呼ばれる少なくとも一つのセンサ（１０４、７００）であって、作動周波数において、一般的なアース電位（５０４）とは異なる第１交流電位で分極する少なくとも一つの測定電極（１０４、７００）を備える静電容量センサである少なくとも一つの近接センサ（１０４、７００）と
を備える、前記ロボット（３００）用の物体検出装置（１００；２００；３００、３０４）であって、
少なくとも一つのアプローチセンサ（１０２）は、作動周波数において、第１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）を基準とすることを特徴とする装置。
【請求項２】
少なくとも一つのアプローチセンサ（１０２）が、少なくとも３０ｃｍに等しい距離までの物体の検出、特に少なくとも５０ｃｍに等しい距離までの物体の検出を実行することを特徴とする、
請求項１に記載の装置（１００；２００；３００、３０４）。
【請求項３】
少なくとも一つのアプローチセンサ（１０２）が、
光学式または音響式の、飛行時間センサまたは距離計、
飛行時間カメラ（３Ｄ）、
立体光学装置および／または構造化光投影装置、または
光学撮像装置
により形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置（１００；２００；３００、３０４）。
【請求項４】
少なくとも一つの近接センサ（１０４、７００）が、少なくとも１０ｃｍに等しい距離までの物体の検出を実行することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置（１００；２００；３００、３０４）。
【請求項５】
前記作動周波数において、前記第１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）で分極する、少なくとも一つの測定電極（１０４、７００）を保護するための、保護電極または保護面と呼ばれる電極（１０８、７０６）または表面を備え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装置（１００；２００；３００、３０４）。
【請求項６】
少なくとも一つまたは複数一組の近接センサ（１０４）が、その検出領域が、前記アプローチセンサ（１０２）によりカバーされない領域をカバーするように、少なくとも二つのアプローチセンサ（１０２）の間に置かれ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装置（１００；２００；３００、３０４）。
【請求項７】
少なくとも一つのアプローチセンサ（１０２）が、その検出領域が少なくとも部分的に一つまたは複数一組の近接センサ（１０４）の検出領域と重なるように置かれることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置（１００；２００；３００、３０４）。
【請求項８】
少なくとも二つのアプローチセンサ（１０２）が、それらの検出領域が少なくとも部分的に互いに重なり合うように置かれることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置（１００；２００；３００、３０４）。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の少なくとも一つの検出装置（１００；２００；３００、３０４）を装備する、ロボット用のトリム要素。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の少なくとも一つの検出装置（３０２、３０４）、および／または
請求項９に記載のトリム要素
を装備するロボット（３００）。
【請求項１１】
前記ロボットの少なくとも一つの仕切部に対して、
前記ロボットの前記仕切部に亘って分散された複数の近接センサ（１０２）と、
前記仕切部の少なくとも一つの端部の高さ、特には各端部の高さに配置された複数のアプローチセンサ（１０４）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（３００）。
【請求項１２】
静電容量検出電極として使用される、工具または工具ホルダを形成する機能ヘッド（７００）を備え、
前記機能ヘッド（７００）は、
静電容量近接センサを形成し、
前記機能ヘッド（７００）のいずれかの側に配置された少なくとも一つのアプローチセンサ（１０２）、特には複数のアプローチセンサ（１０２）を備える
ことを特徴とする、請求項１０または１１に記載のロボット（３００）。
【請求項１３】
少なくとも一つのアプローチセンサ（１０２）から供給される少なくとも一つの信号と、
少なくとも一つの近接センサ（１０４）から供給される少なくとも一つの信号と
の関数として、ロボットの少なくとも一部の進路を生成または変更するステップを備える、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のロボット（３００）用の進路制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット用の物体検出装置に関する。本発明はまた、そのような物体検出装置を装備するロボットに関する。
【０００２】
本発明の分野は、ロボット工学の分野、特に産業用ロボット工学またはサービスロボット、例えば医療用もしくは家庭用ロボット、または「コボット」とも呼ばれる協働ロボットの分野といった非限定的な分野である。
【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、一般的に、一つ以上のタスクを行うことができるように、工具または工具ホルダの形で描かれる機能ヘッドが固定された本体を備える。
【０００４】
人間および／または物体を含む環境において、例えばロボットアームなどのロボットまたはコボットを使用または移動できるようにするには、一方では周囲の物体／人間との衝突を避けることを可能にし、他方では進路を修正するのに充分早く物体／人間を検出することを可能にする、検出能力を持つように提供する必要がある。
【０００５】
静電容量センサなど、ロボットに装備するための小型且つ低コストのセンサが知られている。これらのセンサの測域は短く、進路を修正するのに充分早く物体を検出することができない。
【０００６】
飛行時間センサおよび光学センサなど、より大きな検出範囲を提供する、より高価でより嵩張るセンサも知られている。しかしながら、これらのセンサは最大６０°程度の比較的小さな検出開口を有しており、不感領域が存在する。これらの不感領域を削減するためにはセンサの数を増やす必要があるが、これらのセンサのコストおよび嵩高さのために実現できない。また、これらのセンサは一般的に、その有効測定範囲のため、非常に近い距離にあるかまたは接触している物体の検出を行うことができない。
【０００７】
したがって、不感領域および検出限界があるため、これらのセンサは衝突防止の安全用途にはあまり適していない。
【０００８】
本発明の目的は、許容可能なコストおよび嵩高さを維持しながら、物体のより良い検出を提供するロボット用の検出装置を提案することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、許容可能なコストおよび嵩高さを有し、より少ない不感領域を持つか、または全く不感領域を持たず、近距離および遠距離両方の物体の検出を実行可能にするロボット用の検出装置を提案することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、衝突防止安全装置として使用されるのに充分に信頼できる検出を用いて、ロボットの近傍での物体の検出を実行可能にするロボット用の検出装置を提案することである。
【００１１】
本発明のさらに別の目的は、進路修正および接触検出の両方を可能にするロボット用の検出装置を提案することである。
【発明の開示】
【００１２】
これらの目的のうち少なくとも一つは、ロボットに装備するために提供されるロボット用の物体検出装置において、
−付近の物体を検出するための第１検出技術を実施する、アプローチセンサと呼ばれる少なくとも一つのセンサと、
−前記第１技術とは異なる、付近の物体を検出するための第２検出技術を実施し、少なくとも一つのアプローチセンサの測域より小さな測域を有する、近接センサと呼ばれる少なくとも一つのセンサと
を備える装置を用いて達成される。
【００１３】
したがって、本発明に係る検出装置は、異なる測域を提供する二種類のセンサの組み合わせにより物体の検出を実行することを提案する。
【００１４】
一般的に高価で嵩張るアプローチセンサは、より遠い距離における物体の検出を実行し、進路の修正を可能にする。より近い距離におけるアプローチセンサでカバーされない不感領域をカバーし、接触の検出を可能にし、例えば停止または緊急回避アクションを起こしたり、ロボットの順応性を変更したり、触覚コマンドを行ったりするために、前記アプローチセンサと組み合わせて、より小さな測域を持つ近接センサが使用される。
【００１５】
近接センサは、アプローチセンサに比べて安価で嵩張らない。したがって検出装置は、許容可能なコストおよび嵩高さを維持しながら、物体のより良い検出を可能にする。これにより、進路の修正および接触の検出を、殆ど、または全く不感領域を持たずに実行できる。
【００１６】
したがって、本発明に係る検出装置は、特にロボットの近傍を移動する人間のオペレータに対して、衝突防止安全装置として使用できるようにするために必要な信頼できる検出の要件に適合する。
【００１７】
本願において、二つの交流電圧が所与の周波数で同一の交流成分を含む場合、これらの交流電圧はこの周波数で同一である。したがって、前記周波数で同一である二つの電圧うちの少なくとも一方は、前記所与の周波数とは異なる周波数を持つ直流および／または交流成分をも含むことができる。
【００１８】
同様に、二つの交流電圧が作動周波数で同一の交流成分を含まない場合、これらの交流電圧はこの作動周波数で異なる。
【００１９】
本願において、「アース電位」または「一般的なアース電位」という用語は、電子機器、ロボット、またはその付近の基準電位を指し、これは例えば電気アースまたはアース電位であり得る。このアース電位は、グランド電位、またはグランド電位に接続されているか、もしくは接続されていない別の電位に対応し得る。
【００２０】
さらに、特定の電位と電気的に直接接触していない複数の物体（電気的に浮遊している物体）と付近の物体（または電極）との重複面が充分に大きい場合、これらの物体は一般的に、例えばグランドまたは電極など、付近に存在する他の物体の電位での静電結合により分極する傾向があることが思い出される。
【００２１】
本願において、「物体」は、ロボットの付近に位置する可能性のある物体または人を指す。
【００２２】
「ロボット」とは、任意のロボットシステム、特にロボットアーム、アームもしくはハンドリングシステムを装備するトロリーなどの車輪付き車両、または人型のロボットもしくは手足などの移動部材を備えたロボットを意味する。
【００２３】
有利な特徴によれば、少なくとも一つのアプローチセンサは、少なくとも３０ｃｍに等しい距離までの物体の検出、特に少なくとも５０ｃｍに等しい距離までの物体の検出を実行することができる。
【００２４】
実装される技術に応じて、アプローチセンサは、例えば数センチメートルの最小距離から数十センチメートルまたは数メートルの最大距離までの距離における物体の検出を実行できる。一般的に、物体の検出または少なくとも物体との距離の測定は、最小距離より短い距離では不可能である。
【００２５】
したがってアプローチセンサは、物体がロボットから比較的遠い時点で物体を検出することができ、これによりロボットは、例えば実行過程にあるタスクを行い続けながら、前記物体を回避するために自らの進路を変更／調整することができる。
【００２６】
有利な特徴によれば、少なくとも一つのアプローチセンサは、少なくとも１０Ｈｚに等しい周波数で検出を実行できる。理想的には、アプローチセンサは、１００Ｈｚ以上の周波数まで検出を実行できる。
【００２７】
物体がロボットから遠いとき、物体を検出するためのこのような測定周波数は、ロボットの進路を調整／変更するのに充分である。
【００２８】
本発明によれば、少なくとも一つのアプローチセンサは、
−光学式または音響式の、飛行時間センサまたは距離計（range-finder）と、
−飛行時間カメラ（３Ｄ）と、
−立体光学装置および／または構造化光投影装置と、
−光学撮像装置と
のうちのいずれか一つから形成され得る。
【００２９】
したがって、非限定的な例として、アプローチセンサは
−超音波飛行時間センサ（ＳＯＤＡＲ）
を備えることができる。これらのセンサはセンチメートル解像度を有し、最小距離（例えば２０ｃｍ）から最大距離（例えば１ｍ以上）までの、センサ軸の検出円錐体（例えば角度５０度を持つ）に存在する物体までの距離を測定できる；
−光学式飛行時間センサ（ＬＩＤＡＲ）。これらのセンサもまたセンチメートル解像度を有し、最小距離（例えば１０ｃｍ）から最大距離（数メートル程度であり得る）までの、センサ軸の検出円錐体（例えば、数度から数十度の角度を持つ）に存在する物体までの距離を測定できる；
−撮像センサを使用した飛行時間による検出と同じ光学原理を適用する飛行時間型カメラ。これらのセンサは、最小距離（例えば５０ｃｍ）から最大距離（数メートル程度であり得る）までの、センサ軸の視野（例えば数十度の角度を持つ）内に存在する物体までの距離を測定できる；
−構造化光投影を使用する光学センサ、またはステレオビジョンに基づくセンサ。センサのこれら二つの原則は、照明ビームと視野との交点領域、または二つの視野の交点領域に存在する物体までの距離の測定を可能にするという共通点を有する；
−画像分割により、視野内の物体の存在を識別することを可能にする撮像センサ。
【００３０】
有利には、少なくとも一つの近接センサは、少なくとも１０ｃｍ、理想的には２０ｃｍから３０ｃｍに等しい距離までの物体の検出を実行することができる。
【００３１】
したがって、少なくとも一つの近接センサは、物体がセンサに接触して位置するか、または少なくとも１０ｃｍ、理想的には少なくとも２０ｃｍまたは３０ｃｍまでの範囲の距離に位置する場合に、この物体を検出できる。したがって、近接センサはアプローチセンサと比較して、補完的な距離測定の範囲を有すると共に、嵩高さの削減およびコストの削減を実現する。
【００３２】
そして、少なくとも一つの近接センサは、少なくとも１００Ｈｚ、または理想的には少なくとも５００Ｈｚまたは１０００Ｈｚに等しい周波数で検出を実行できる。
【００３３】
そのような測定周波数は、衝突する前にロボットが停止するのに充分な時間を残しながら、ロボットに非常に近い物体を検出するのに特に適している。
【００３４】
この測定周波数は、許容可能なコストおよび嵩高さを持つ近接センサを使用しながら、ロボットの衝突防止の安全性を確保するのに充分である。
【００３５】
特に好ましい実施形態によれば、少なくとも一つの近接センサ、特に各近接センサは、作動周波数において、一般的なアース電位とは異なる第１交流電位で分極する少なくとも一つの測定電極を備えた静電容量センサであり得る。
【００３６】
静電容量センサは、大きく削減したコストおよび嵩高さを有しながら、衝突防止の安全性を確保するのに充分な測定周波数で、短距離（２０〜３０ｃｍ未満）にあるか、または接触している物体の検出を提供するのに特に適している。そして、ロボットの静電容量センサへの装備は、ロボットのアーキテクチャを殆ど、または全く変更せずに、迅速且つ簡単に実行できる。
【００３７】
この好ましい実施形態において、検出装置は、作動周波数において、第１交流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）で分極し、保護電極または保護表面と呼ばれる、少なくとも一つの測定電極を保護するための電極または表面を備えることができる。
【００３８】
そのような保護電極により、静電容量測定電極を漏れ容量などの外部妨害から保護することが可能になるため、測定電極の測域および精度が向上する。
【００３９】
この好ましい実施形態においてもなお、少なくとも一つのアプローチセンサ、特に各アプローチセンサは、優先的に保護電位（ＶＧ）を基準とすることができる。したがって、アプローチセンサまたは各アプローチセンサは、測定電極によって検出されず、検出を妨害しない。
【００４０】
この目的のために、本発明に係る装置は、
−例えばアース電位を基準とする、少なくとも一つのアプローチセンサ向けの電源または制御信号など、入力信号と呼ばれる少なくとも一つの電気信号を受信し、前記入力信号を保護電位（ＶＧ）と照合する、および／または
−前記少なくとも一つのアプローチセンサにより送信される、出力信号と呼ばれる少なくとも一つの電気信号を受信し、前記出力信号を、意図される制御装置のアース電位と照合する
ために配置された少なくとも一つの電気変換器を備えることができる。
【００４１】
したがって、本発明に係る装置のアプローチセンサは、全体的に保護電位を基準とするため、静電容量センサを妨害しない。
【００４２】
実施形態によれば、そのような電気変換器は、
−特に少なくとも一つのアプローチセンサに対する入力電源信号を生成するための、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの少なくとも一つのガルバニック絶縁電源、
−少なくとも一つの入力制御信号または少なくとも一つの出力信号用の、ガルバニック接点を持たない、静電容量型の、またはオプトカプラを使用した、少なくとも一つの電気的インタフェース、および／または
−少なくとも一つの入力信号または少なくとも一つの出力信号を送受信するための一つ以上の高インピーダンスインダクタンス
のうち少なくとも一つを備えることができる。
【００４３】
有利には、少なくとも一つまたは複数一組の近接センサを少なくとも二つのアプローチセンサの間に置いて、その検出領域が、少なくとも一つの方向、特に前記二つのアプローチセンサを繋ぐ方向において、前記アプローチセンサによりカバーされない領域をカバーするようにすることができる。
【００４４】
特に、アプローチセンサによりカバーされる領域が、最小の開口角度および検出距離を持ち、円錐台の形状をしている場合、有利には、近接センサの検出領域が、アプローチセンサによりカバーされる領域の間の領域、および／またはこれらのカバーされた領域と、対応するアプローチセンサとの間の領域をカバーするように、近接センサをアプローチセンサの間に置くことができる。
【００４５】
したがって、本発明に係る検出装置は、物体の検出中により大きな空間をカバーし、不感領域を削減することを可能にする。
【００４６】
そして、アプローチセンサの検出領域、および一つまたは複数一組の近接センサの検出領域が、少なくとも一つの方向、特に前記接触センサとアプローチセンサとを繋ぐ方向において互いに重なり合うように、少なくとも一つのアプローチセンサを置くことができる。
【００４７】
この実施形態では、アプローチセンサと近接センサとの間に不感領域が無いため、本発明に係る装置による物体の検出はさらに改善される。
【００４８】
優先的に、少なくとも二つのアプローチセンサを、それらの検出領域が少なくとも部分的に互いに重なり合うように置くことができる。
【００４９】
少なくとも二つのアプローチセンサもまた、
−アプローチセンサの検出領域が、例えば重複距離を超えて互いに重なり合い、
−アプローチセンサの検出領域の共通部分、および一つまたは複数一組の近接センサの検出領域が、少なくとも一つの方向、特に二つのアプローチセンサを繋ぐ方向において互いに重なり合う
ように置くことができる。
【００５０】
この実施形態では、アプローチセンサ間に不感領域が存在しないか、または該当する場合、少なくとも重複距離を超える不感領域が存在しない。
【００５１】
本発明の別の態様によれば、本発明に係る少なくとも一つの検出装置を装備するロボット用のトリム要素が提案される。
【００５２】
そのようなトリム要素は、スキンを形成する柔軟なカバーの形で描くことができる。
【００５３】
そのようなトリム要素は、柔軟なシェルまたは剛性のシェルの形で描くことができる。
【００５４】
このようなトリム要素は、ロボットの既存のトリム要素の代わりに使用できる。
【００５５】
このようなトリム要素は、ロボットの既存のトリム要素に加えて使用できる。この場合、本発明に係るトリム要素は、装飾要素もしくは第２シェル、またはカバーの形で、既存のトリム要素の上に載せることができる。
【００５６】
本発明のさらに別の態様によれば、
−本発明に係る少なくとも一つの検出装置、および／または
−既存のトリム要素に加えて、またはその代わりに、本発明に係るトリム要素
を装備するロボットが提案される。
【００５７】
本発明に係るロボットは、前記ロボットの少なくとも一つの仕切部に対して、
−ロボットの仕切部に亘って分散された複数の近接センサと、
−例えば、前記仕切部の少なくとも一つの端部の高さ、特に各端部の高さに配置された複数のアプローチセンサと
を備えることができる。
【００５８】
本発明に係るロボットは、工具または工具ホルダを形成する機能ヘッドを装備することができる。
【００５９】
決して限定的ではない実施形態において、前記機能ヘッドは、静電容量検出電極または測定電極として使用することができる。この目的のために、機能ヘッドはロボットの残りの部分から絶縁され、第１交流電位で分極する。前記機能ヘッドは、前記機能ヘッドとロボットの残りの部分との間に挿入された絶縁表面により、ロボットの残りの部分から絶縁することができる。
【００６０】
この場合、機能ヘッドには、例えば環体の形で、前記機能ヘッドのいずれかの側に配置された少なくとも一つのアプローチセンサ、特に複数のアプローチセンサを装備することもできる。
【００６１】
任意に、容量電極として使用される前記機能ヘッドを保護するために、保護電位（ＶＧ）で分極する保護表面を設けることができる。そのような保護表面は、機能ヘッドおよびロボットの残りの部分の両方から絶縁された状態で、機能ヘッドとロボットの残りの部分との間に挿入することができる。
【００６２】
本発明の別の態様によれば、本発明に係るロボットの進路制御方法が提案され、前記方法は、
−少なくとも一つのアプローチセンサから供給される少なくとも一つの信号と、
−少なくとも一つの近接センサから供給される少なくとも一つの信号と
の関数として前記ロボットの少なくとも一部の進路を生成または変更するステップを備える。
【００６３】
物体が近接センサにより検出されずにアプローチセンサにより検出される場合、これは、物体が回避動作を実行するのに充分な距離にあることを意味する。この場合、前記物体を回避するために、ロボット（またはロボットの可動ヘッド）の進路を、全体的に、および／または最適化された方法で生成／変更する。
【００６４】
物体が近接センサにより検出される場合、これは、物体がロボットから非常に近い位置にあり、回避動作を実行する時間が無いことを意味する。この場合、ロボットを停止させるため、または近距離回避動作を実行するために、ロボットの進路を変更する。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
他の利点および特徴は、決して限定的ではない実施形態の詳細な説明、および添付の図面から明らかになるであろう。
図１および図２は、本発明に係る検出装置の原理の二つの非限定的な例を示す図である。
図３は、本発明に係る二つの検出装置を装備するロボットの非限定的な例を示す図である。
図４は、図３のロボットに装備される検出装置を示す断面図である。
図５および図６は、本発明に係る検出装置に実装することができる電子機器の二つの例を示す図である。
図７は、本発明に係るロボットに装備されることができる機能ヘッドの非限定的な例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
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充分に理解される。特に、以下に説明する特徴の選択が技術的利点を与えるか、または先行技術から本発明を差別化するのに充分である場合、他の特徴から分離し、この特徴の選択のみを備える本発明の変形例を想定することができる。この選択は、構造的詳細を持たないか、または構造的詳細の一部が技術的利点を与えるか、もしくは先行技術から本発明を差別化するのに充分な場合にはこの一部のみを有して、少なくとも一つの、好ましくは機能的な特徴を備える。
【００６７】
特に、技術的な観点から異議がなければ、記載されるすべての変形例およびすべての実施形態を組み合わせることができる。
【００６８】
各図において、複数の図に共通する要素には同じ参照符号を付してある。
【００６９】
図１は、本発明に係る検出装置の原理の非限定的な例を示す図である。
【００７０】
図１の検出装置１００は、アプローチセンサと呼ばれるセンサ１０２と、近接センサと呼ばれるセンサ１０４とを備える。
【００７１】
図１は、三つのアプローチセンサ１０２と、六つの近接センサ１０４を示しており、二つの連続するアプローチセンサ１０２の間に三つの近接センサ１０４が配置されている。
【００７２】
アプローチセンサ１０２は、近接センサ１０４の検出範囲と比較して、より大きな検出範囲を有する。
【００７３】
アプローチセンサ１０２は、
−光学式または音響式の、飛行時間センサまたは距離計と、
−飛行時間カメラ（３Ｄ）と、
−立体光学装置および／または構造化光投影装置と、
−光学撮像装置と
から選択することができる。
【００７４】
もちろん、アプローチセンサがこれらのセンサの任意の組み合わせになるように、上記のセンサの任意の組み合わせを使用することができる。
【００７５】
優先的な実施形態によれば、実装されるアプローチセンサ１０２は、光学飛行時間（ポイント）センサであり得る。
【００７６】
アプローチセンサ１０２は、少なくとも５０ｃｍの距離まで、またはさらに数メートルまでの物体の検出を実行する。これらのセンサの検出周波数は通常、約１００ヘルツ程度である。
【００７７】
各アプローチセンサ１０２は円錐形の検出領域を有し、その頂点はアプローチセンサ１０２の高さに位置する。各アプローチセンサ１０２の円錐の開口角度は、数十度程度、特に５０°または６０°程度である。これらのアプローチセンサは最小距離（例えば１０ｃｍ）未満の距離の物体を検出できないため、その検出領域はむしろ円錐台に近い形状になる。
【００７８】
図１から分かるように、ある距離から始まって、二つの連続／隣接するアプローチセンサ１０２の検出領域は互いに重なり合う。しかしながら、二つの連続するアプローチセンサ１０２の間にも、アプローチセンサ１０２によりカバーされない領域１０６がある。物体がこの非カバー領域１０６に位置する場合、この物体はどのアプローチセンサ１０２によっても検出されない。
【００７９】
近接センサ１０４は、最大距離２５〜３０ｃｍの物体の検出を実行する。これらのセンサの検出周波数は１０００Ｈｚ程度である。
【００８０】
近接センサ１０４はアプローチセンサ１０２の間に置かれるため、アプローチセンサ１０２によりカバーされない領域１０６に位置する物体を検出する。
【００８１】
特に、二つの連続するアプローチセンサ１０２によりカバーされない領域１０６の大部分、優先的には全体を近接センサ１０４の検出領域がカバーするように、少なくとも一つの方向において、
−二つの連続するアプローチセンサ１０２の間の距離、および
−これら二つの連続するアプローチセンサ１０２の間に配置される近接センサ１０４の数
が選択される。
【００８２】
図１に示される例において、各近接センサ１０４は、以下で測定電極と呼ばれる容量電極により形成される。
【００８３】
各測定電極１０４は、作動周波数において、アース電位とは異なる第１交流電位で分極するように設けられる。物体の検出は、各測定電極により検出される、電極−物体静電容量と呼ばれる静電容量に関連する信号を測定することにより実行される。この検出原理はよく知られているため、ここではこれ以上詳しく説明しない。
【００８４】
そして、妨害を引き起こす可能性のある漏れ容量または寄生容量を回避するために、各測定電極１０４は、作動周波数において、第１交流電位と同一である、ＶＧで示される保護電位と呼ばれる交流電位で保護される。この目的のために、検出装置１００は、保護面を形成し、すべての測定電極１０４に共通である保護電極１０８を備える。
【００８５】
代替実施形態によれば、各測定電極１０４に個別の保護電極を使用することができる。
【００８６】
図１に示す例において、
−二つの連続するアプローチセンサ１０２と、
−これら二つの連続するアプローチセンサ１０２の間に配置される近接センサ１０４と
の検出領域が互いに重なり合う領域１１０が存在する。
【００８７】
したがって、検出装置の近傍に位置する物体が検出されない不感領域は存在しない。
【００８８】
図２は、本発明に係る検出装置の原理の別の非限定的な例を示す図である。
【００８９】
装置２００は、図１の装置１００のすべての要素を含んでおり、唯一の違いは、二つの連続するアプローチセンサ１０２の間には近接センサ１０４または測定電極１０４が二つだけあることである。
【００９０】
その結果、図２に示すように、近接センサ１０４の検出領域が小さくなり、二つの連続するアプローチセンサ１０２の間の非カバー領域１０６の大部分はカバーするがこの領域１０６全体はカバーしない。特に、近接センサ１０４の検出領域、および二つの連続するアプローチセンサ１０２が重なる領域は、互いに重なり合わない。
【００９１】
結果として、二つの連続するアプローチセンサ１０２の間に、物体が検出されない小さな不感領域２０２が存在する。
【００９２】
もちろん、装置２００の検出は、充分に機能的でありながら、図１の装置１００の検出より効率が低い。
【００９３】
電子機器は、検出装置に関連付けられる。検出電子機器の例について、図５および図６を参照して以下に説明する。
【００９４】
図３は、本発明に係るロボットの非限定的な例を示す部分図である。
【００９５】
図３に示されるロボット３００は、複数の仕切部を接続する複数の関節を備えたロボットアームの形で描かれている。各関節は、回転軸周りの回転を実行することを可能にする。
【００９６】
ロボット３００は、本発明に係る二つの検出装置３０２および３０４を装備する。各検出装置３０２および３０４は、例えば、図１または図２を参照して説明した原理に従って実行することができる。
【００９７】
図３に示されるように、各検出装置３０２および３０４は、ロボットの既存のカバーの上に置かれるカバーもしくはスキンなどのトリム要素、または装飾要素の形で描かれている。もちろん、代替実施形態によれば、各検出装置はロボットの既存のトリム要素の中／上に組み込むことができる。
【００９８】
検出装置３０２は、その各端部の高さにおいて、四つの等距離のアプローチセンサ１０２を備えるアプローチセンサ１０２の環体を備える円筒の形で描かれている。検出装置３０２はまた、円筒の表面全体に亘って、アプローチセンサ１０２の間に分散された多数の近接センサ１０４を備える。
【００９９】
検出装置３０４は、四つの等距離のアプローチセンサ１０２を備えるアプローチセンサ１０２の環体を備える環状片またはブレスレットの形で描かれている。検出装置３０４はまた、二つの連続するアプローチセンサ１０２の間に三つの近接センサ１０４を備える。
【０１００】
もちろん、センサの数および位置は非限定的である。
【０１０１】
図４は、図３のロボット３００に装備される検出装置を示す断面図である。
【０１０２】
図４に示す装置は、図３の装置３０２または３０４のいずれか一方であり得る。
【０１０３】
図４から分かるように、二つの連続するアプローチセンサ１０２の検出領域は互いに重なり合わない。二つの連続するアプローチセンサ１０２の間に位置する非カバー領域の一部は、これらのアプローチセンサの間に位置する近接センサ１０４によりカバーされている。
【０１０４】
なお、近接センサ１０４の検出範囲は、アプローチセンサ１０２の検出範囲よりもはるかに小さい。
【０１０５】
図５は、本発明に係る検出装置の中で／と共に実施することができる電子機器の例を示す図である。
【０１０６】
図５に示される電子機器５００は、図１〜図４の装置１００、２００、３０２、または３０４と共に実施することができる。
【０１０７】
図５に示す例において、電子機器５００は、各測定電極１０４を分極させるのに使用され、近接センサとして作動し、保護電極１０８を分極させるために保護電位としても使用される、ＶＧで示される交流励起電圧を生成する、一般的なグランド５０４を基準とする発振器５０２を備える。
【０１０８】
電子機器５００は、演算増幅器５０８および反作用コンデンサ５１０で表される電流増幅器または電荷増幅器で構成される検出電子機器５０６を備える。描かれている実施形態において、この電荷増幅器は、測定電極と、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。
【０１０９】
検出電子機器５０６はまた、求められている結合容量Ｃｅｏ、および／または物体もしくは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調整器５１２を備える。この調整器５１２は、例えば、作動周波数において、搬送波に関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。調整器５１２はまた、非同期復調器または振幅検出器を備えることができる。この調整器５１２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）で製造でき、フィルタリング、変換、処理などのすべての必要な手段を備えることができる。
【０１１０】
図５に示される構成において、各測定電極１０４は、演算増幅器５０８を介して分極する。特に、発振器５０２は演算増幅器５０８の正の入力に接続され、測定電極は演算増幅器５０８の負の入力に接続される。
【０１１１】
保護電極１０８により形成される保護面は、演算増幅器５０８の負の入力に接続される。
【０１１２】
検出電子機器５００、または検出電子機器５００のうち少なくとも電荷増幅器５０６を備える感応性の部分は、寄生容量を最小化するために、保護電位ＶＧを基準とする（または基準とする電源から供給する）ことができる。
【０１１３】
検出電子機器５００は、より従来的には、アース電位５０４を基準とすることもできる。
【０１１４】
検出装置のアプローチセンサ１０２は、制御装置５１４により供給／制御される。この制御装置５１４は、保護電位ＶＧとは異なる一般的なアース電位５０４を基準とする（電源または制御）信号を送達する。
【０１１５】
アース電位の存在により、予告なしに、そのような信号、およびその結果としてアプローチセンサ１０２が、近接センサとして使用される測定電極１０４による不随意検出を起こす可能性がある。
【０１１６】
これを回避するために、検出装置の電子機器は、制御装置５１４とアプローチセンサ１０２との間に配置された変換器５１６を備え、
−制御装置５１４により送信される、アプローチセンサ１０２向けの電源または制御信号などの、入力信号と呼ばれる少なくとも一つの電気信号を受信し、前記入力信号を保護電位ＶＧと照合する機能と、
−前記アプローチセンサ１０２により送信される、制御装置５１４向けの、出力信号と呼ばれる少なくとも一つの電気信号を受信し、前記出力信号を前記制御装置５１４のアース電位５０４と照合する機能と
を有する。
【０１１７】
したがって、各アプローチセンサ、ならびにアプローチセンサに関連する接続子および電子機器は、保護電位ＶＧを基準とする信号を供給され、測定電極１０４を妨害しない。
【０１１８】
図６は、本発明に係る検出装置の中に／と共に実施することができる電子機器の別の例を示す図である。
【０１１９】
図６に示される電子機器６００は、図１〜図４の装置１００、２００、３０２、または３０４と共に実施することができる。
【０１２０】
電子機器６００は、図５の電子機器５００のすべての要素を備える。
【０１２１】
電子機器６００はまた、例えばスイッチであり得るポーリング手段６０２を備え、各測定電極１０４を検出電子機器５０６に順番に接続することを可能にする。このアーキテクチャには、複数の測定電極に共通の検出電子機器を使用するという利点がある。
【０１２２】
もちろん、電子機器５００および６００はまた、アプローチセンサ１０２を制御および／または連続的にポーリングするためのポーリング手段（不図示）を備えることができる。
【０１２３】
図７は、本発明に係るロボットにおいて実施可能な機能ヘッドの非限定的な例を示す図である。
【０１２４】
図７に示される機能ヘッド７００は、工具または工具ホルダの形で描かれている。特に、機能ヘッド７００は電動グリッパである。
【０１２５】
機能ヘッド７００は、機能ヘッド７００をロボットの残りの部分から分離する分離インタフェース７０２を備えるか、またはそれと組み合わせられる。この分離インタフェース７０２は、機能ヘッド７００をロボットの残りの部分から電気的に絶縁する少なくとも一つの電気絶縁体７０４を備える。
【０１２６】
任意に、分離インタフェース７０２は、導電板７０６により形成され、絶縁体７０４により機能ヘッド７００から分離され、第２絶縁体７０８によりロボットの残りの部分から分離される、保護面を備える。
【０１２７】
導電板７０６は保護電位ＶＧで分極する。機能ヘッド７００自体は、保護電位ＶＧと同一である第１交流電位で分極する。
【０１２８】
これらの条件下で、機能ヘッド７００は、図１〜図４の測定電極１０４と同様に、容量電極または測定電極として作動する。結果として、機能ヘッド７００は、各測定電極１０４と同様に、近接センサとして使用することができる。
【０１２９】
そして、機能ヘッド７００は、一つ以上のアプローチセンサ１０２を備える。図７では二つのアプローチセンサ１０２が見られる。したがって、機能ヘッド７００は、図１〜図４の検出装置１００、２００、３０２、および３０４と同様に物体の検出を実行するために、本発明に係る検出装置として使用することができる。機能ヘッド７００のアプローチセンサ１０２は、物体が機能ヘッド７００から離れて位置するときに物体の検出を実行し、機能ヘッド７００の残りの部分は、物体が機能ヘッド７００の近くに位置するときに、特にアプローチセンサ１０２によりカバーされない領域において物体の検出を実行する。
【０１３０】
アプローチセンサ１０２は、この場合は容量電極からは供給されない、物体が到達する方向に関する情報に寄与するため、容量電極として使用される機能ヘッド７００で特に有用である。したがって、物体がアプローチセンサ１０２により検出される場合、回避進路をとることができる。逆に、アプローチセンサ１０２によりカバーされない領域において物体が接近している場合でも、ロボットを停止して衝突を回避するのに間に合って容量電極により検出される。
【０１３１】
機能ヘッドが装備されているアプローチセンサ１０２とやり取りされる信号は、例えば図５および図６の電圧変換器５１６などの電圧変換器を使用して変換できる。したがって、アプローチセンサ１０２は、機能ヘッド７００、またはロボットに装備されている別の測定電極１０４により実行される静電容量検出を妨害しない。
【０１３２】
そして、機能ヘッド７００が、例えば電気モータまたは他のセンサなどの電気素子を備える場合、前記電気素子とやり取りされる信号は、アプローチセンサ１０２と同様または同一の方法で、例えば図５および図６の電圧変換器５１６などの電圧変換器を使用して変換できる。したがって、この電気素子は、機能ヘッド７００、またはロボットに装備されている別の測定電極１０４により実行される静電容量検出を妨害しない。
【０１３３】
もちろん、本発明はこれまでに説明した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例に多くの修正を加えることができる。
【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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【国際調査報告】
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