配备以保护电位为参考的元器件和电容检测装置的机器人的制作方法

本发明涉及一种机器人，其配备有电容检测装置，并且该机器人的至少一个电元器件以与一般地电位不同的保护电位为参考。

本发明的领域非限制性地为机器人学领域，特别是工业机器人学或服务机器人领域，例如医疗或家用机器人或协作机器人(也称为“合作机器人”)的领域。

背景技术：

工业或家用机器人(特别是合作机器人)通常包括主体，主体上固定有以工具或工具保持器形式呈现的功能头，允许其在环境中执行一个或更多个任务。

这些机器人以完全自主或者以协助人或操作员的方式参与了越来越多的应用。这些机器人通常配备有传感器，传感器允许机器人检测位于其环境中的物体和人，以确保机器人和附近物体和人的安全。可以使用电容检测电极来提供这些传感器。

然而，发明人已经注意到，在某些情况下，机器人外壁所配备的电容电极检测到位于机器人自身中的电元器件，特别是当机器人是包括几个铰接分段的机器人化手臂时。这种检测(以下称为“自检测”)限制了机器人的操作范围。事实上，这种自检测可能会掩盖接近机器人的物体或人的存在并阻止其被检测到，这从安全的角度来看是不可接受的。因此，在某些情况下，出于安全考虑，机器人可能会将自己置于降级操作模式或者不必要地停下。

本发明的目的是克服这个缺点。

本发明的另一目的是提出一种配备有更高效的检测功能的机器人。

本发明的另一目的是提出一种配备有避免自检测的检测功能的机器人。

本发明的另一目的是提出一种配备有不限制机器人的操作范围并且不会对机器人的操作产生不利影响的检测功能的机器人。

技术实现要素：

这些目的中的至少一个是利用包括一个或更多个子部件的机器人实现的，所述子部件中的至少一个称为装配子部件，包括设置在所述子部件中的至少一个电元器件，所述机器人还包括：

-对于称为配备子部件的至少一个子部件，设置在所述子部件的外壁上或中的称为测量电极的至少一个电容检测电极，特别是在所述外壁导电时与所述外壁电隔离的电容检测电极，

-至少一个电极化装置，用于在称为工作频率的频率下以与一般地电位不同的第一交变电位使所述至少一个测量电极极化，以及

-称为检测单元的至少一个电子单元，用于测量与所述至少一个测量电极和附近物体之间的称为电极-物体电容的耦合电容有关的信号；

其特征在于，对于外壁至少部分不导电的至少一个装配子部件，至少一个极化装置还设置成在所述工作频率下以与所述第一电位相同或基本相同的称为保护电位的交变电位(vg)对所述装配子部件的至少一个电元器件进行电保护。

当以例如与保护电位不同的一般地电位(mg)等电位为参考的电元器件位于外壁不导电的子部件中时，该电元器件能够被机器人所配备的测量电极检测到，导致自检测。本发明提出了通过在保护电位(vg)下对这种电元器件进行电保护，使得其对机器人所配备的电容检测电极变得电气上不可见来克服该缺陷。因此，在保护电位下受保护的这种元器件不会被测量电极检测为附近物体。根据本发明的机器人因此配备有更高效的检测功能，其不限制机器人的操作范围。

对电元器件进行电保护意味着确保附近元器件似乎在保护电位下被整体极化。如下面将解释的，这能够通过例如极化或者将其包含在在保护电位下极化的外壳中来实现。

在保护电位下使元件极化的事实使得能够避免发生泄漏或电容检测电极和保护电位下的这些元器件之间的杂散电容。因此，这些保护元件的存在使得能够优化电容检测范围，并且使其对其环境不敏感。

在本申请中，当两个交变电位在给定频率下包括相同或相似的交流分量时，这两个交变电位在所述频率下是相同的。因此，在所述频率下，两个相同电位中的至少一个还能够包括直流分量和/或具有与所述给定频率不同的频率的交流分量。

类似地，当两个交变电位在工作频率下不具有相同或相似的交流分量时，这两个交变电位在所述工作频率下是不同的。

在本申请中，术语“地电位”或“一般地电位”表示电子单元、机器人或其环境的参考电位，能够是例如地面电位或地电位。该地电位能够对应于地面电位或与地面电位相连或不相连的另一电位。

此外，应该注意，通常而言，与特定电位(电浮体)不直接电接触的物体倾向于在其环境中存在的其他物体(例如地球或电极)的电位下通过电容耦合而被极化，只要这些物体与环境(或电极)的物体之间的重叠区域的表面足够大。

在本申请中，“物体”表示可位于机器人环境中的任何物体或人。

在根据本发明的机器人中，所述机器人的至少一个子部件可以不包括测量电极。在这种情况下，该子部件被称为“非配备子部件”。

可替代地，所述机器人的每个子部件能够包括至少一个测量电极。在这种情况下，该子部件被称为“配备子部件”。

在根据本发明的机器人中，至少一个子部件能够包括布置在所述子部件中的至少一个电元器件或元件。在这种情况下，所述子部件称为“装配子部件”。通常，该电元器件或元件以例如与其供电装置的参考电位对应的电位为电参考。该参考电位能够是例如地电位，或者，在本发明的某些实施例中，是保护电位。

这种电元器件或元件能够是或包括电动机、传感器、致动器等。例如，当子部件是铰接接口(也称为铰接件)时，所述接口能够包括电动机。当子部件是分段时，所述分段能够包括电子模块或传感器。当子部件是功能头时，所述功能头能够包括对工具、传感器等进行致动的电动机。

子部件的外壁能够由一个或更多个装饰元件形成。

子部件的外壁能够是所述子部件的刚性或非刚性外壳。

有利地，其至少一个电元器件在保护电位下受到电保护的至少一个装配子部件能够包括如下的保护体或壁：

-围绕所述至少一个电元器件设置，并且

-由至少一个极化装置在保护电位下极化。

换言之，在该实施例中，电元器件通过在保护电位(vg)下被极化的保护体(或壁)而在所述保护电位下受保护。

这种在保护电位下被极化的保护体使得能够使子部件的电元器件对于电容检测功能不可见。

可替代地，或者此外，根据本发明的机器人，对于至少一个装配子部件，能够包括通过至少一个极化装置在保护电位下电极化或者以保护电位为参考以便在保护电位下受到电保护的至少一个电元器件。

根据本发明的机器人能够包括至少一个电转换器，其设置成：

-接收旨在用于所述至少一个电元器件的至少一个电信号，称为输入信号，例如供电或控制信号，并使所述输入信号以保护电位为参考；和/或

-接收由所述至少一个电元器件发送的至少一个电信号，称为输出信号，并且使得所述输出信号以其所旨在用于的控制器或装置的地电位为参考。

因此，位于装配子部件中的电元器件整体以保护电位为参考，因此不干扰电容检测。

与使用在保护电位下被极化的保护体相比，该实施例具有空间需求更小、更便宜且更容易安装的优点。

转换器能够被设置成接收以一般地电位为参考的输入信号，并将它们在输出端转换为以保护电位为参考的信号，反之亦然。

在根据本发明的机器人中，其至少一个电元器件在保护电位下受保护的至少一个装配子部件可以不是配备子部件。

换言之，包括在保护电位下受保护的至少一个电元器件的机器人的子部件可以不包括检测电极。因此，即使该子部件不用于电容检测，设置在所述子部件中的电元器件也不会干扰电容检测。

可替代地，或者此外，其至少一个电元器件在保护电位下受保护的至少一个装配子部件能够是配备子部件。

换言之，包括在保护电位下受保护的至少一个电元器件的机器人的子部件还可以配备有检测电极并且参与电容检测。在这种情况下，由于布置在该子部件中的元器件在保护电位下受保护，因此它们不干扰由该子部件以及由配备有测量电极的机器人的任何其他子部件执行的电容检测。

可替代地，或者此外，配备子部件可以不是装配子部件，即可以不包括电元器件。

此外，根据本发明的机器人能够包括外壁至少部分导电的至少一个子部件。

这样的外壁至少部分导电的子部件可以是装配子部件或者非装配子部件。

这种子部件能够配备或不配备测量电极。在在导电外壁上/中布置测量电极的情况下，所述电极与所述导电外壁隔离。

此外，根据有利的特征，子部件外壁的至少一个导电部分能够通过至少一个极化装置在保护电位下被极化。

在这种情况下，所述子部件对所述子部件或另一子部件所配备的测量电极(更一般地，对机器人)变得电气上不可见。

可替代地或者此外，外壁至少部分导电的至少一个子部件能够有利地配备测量电极。

在这种情况下，在保护电位下被极化的所述导电外壁形成所述测量电极的保护平面。

在本申请中，机器人的子部件能够是或包括例如机器人可以具有的以下元件中的任一个：

-机器人分段，

-设置在至少两个机器人分段之间的铰接式或非铰接式机械接口，

-形成工具或工具头的铰接式或非铰接式功能头，通常设置在机器人末端水平处。

如前所述，在本申请中，“电元器件”指的是能够设置在机器人的子部件中的任何电元器件，例如电动机、传感器、致动器等。

例如，当子部件是铰接接口(也称为铰接件)时，电元器件能够是设置在铰接件中的电动机。当子部件是分段时，电元器件能够是设置在所述分段中的电子模块、控制器或传感器。当子部件是功能头时，电元器件能够是对工具、传感器等进行致动的电动机。

功能头能够包括以下装置或者能够由以下装置形成：

-用于夹持物体的装置，例如夹持器或虎钳；

-用于加工物体的装置，例如磨床、钻头、喷漆枪等；和/或

-用于检查物体的装置，例如照相机、干涉测量头等。

根据非限制性实施例，根据本发明的机器人能够包括几个分段。

至少一个分段能够通过铰接式机械接口连接到另一分段，或者不这样连接。

在一个特别有利的型式中，根据本发明的机器人能够包括由末端子部件形成的功能头。

这种功能头通常位于机器人的自由端。

有利地，由于功能头由子部件形成或形成子部件，其能够具有上面针对子部件描述的每个特征。

例如，其能够包括或不包括至少一个测量电极，特别是在所述功能头的外壁导电时与所述外壁隔离的测量电极。

可替代地或此外，其能够包括或不包括设置在功能头中的至少一个电元器件。

可替代地或此外，其能够包括至少部分不导电或至少部分导电的外壁。

当功能头的外壁至少部分导电时，它能够设置在保护电位下。

更通常地，整个功能头都能够整体设置在保护电位下。

根据本发明的机器人的一种型式，功能头不形成电容检测电极。换言之，功能头不被用作检测存在或不存在附近物体的电容检测电极。

根据另一型式，功能头能够有利地用作或形成电容检测电极。为此，所述功能头包括至少部分导电的外壁。

在该型式中，至少一个极化装置还设置成在第一交变电位下使所述功能头极化，并且所述至少一个电子检测单元设置成测量与所述功能头和附近物体之间的耦合电容有关的信号。

根据本发明的机器人能够可选地包括：

-至少一个电绝缘件，用于将所述功能头与所述机器人的其余部分电隔离，和/或

-至少一个保护装置，在保护电位下被极化，并且设置在所述功能头和所述机器人的其余部分之间，

特别是当功能头固定在外壁导电的子部件中/上时。

在该型式中，功能头用作电容电极，以对附近物体或人的接近或接触进行电容检测。由功能头、特别是由根据本发明的机器人的工具或工具保持器产生并且由电子检测单元测量的耦合电容对应于在环境和功能头之间产生的电容。

该型式的优点在于，使机器人的功能头具有对接近或接触进行电容检测的功能，而不需要为所述功能头配备电容电极。这种解决方案简单、廉价、不费时且稳健性强。此外，这种解决方案能够几乎不加修改地应用于初始设计没有这种检测功能的现有机器人。

此外，当机器人使用可互换功能头时，所提出的解决方案使得能够独立地操作所述功能头，而无需操作机器人的其余部分。

此外，该型式的另一优点是可以使用功能头的机载(on-board)物体，例如用作电极的功能头扩展部分。事实上，功能头与所运输的物体之间的紧密接触在它们之间产生显著的电容耦合。功能头及其所运输的物体自然处于相似的电位。所运输的物体不需要是良好的电导体，以充当与电容检测相关的功能头扩展部分。塑料或聚合物材料的介质(其介电常数例如大于3)足以成为功能头的扩展部分。然后运输物体形成感测功能头的一部分。

功能头能够包括几个单独感测部件，用作单独的电容电极并且由电子检测单元按序或并行地轮询。在感测部件在相同的第一交变电位下被极化的情况下，它们分别相互构成保护元件，因此不会引起相互干扰。这些单独的感测部件能够是例如夹持工具的指部。

此外，根据本发明的机器人能够包括设置在功能头中的至少一个电元器件，例如传感器、致动器、电动机和/或相关联的电子单元(调节器、驱动器)。在这种情况下，功能头被称为“装配子部件”。

这种电元器件能够包括承载去往/来自所述电元器件的输入/输出信号的电线或与这样的电线结合。

例如，功能头能够使用或配备有夹持器。夹持器通常由机器人通过用于供电的两条供电线和用于控制和返回信息的两条串行通信线来管理。

现在，默认情况下，这些电元器件以一般地电位(mg)为参考，并且因此有被用作电容电极的功能头的感测部件检测到的风险。

根据实施例，特别是在功能头被用作电容检测电极的情况下，对于设置在功能头中的至少一个电元器件，所述功能头能够包括围绕所述至少一个电元器件设置并且在工作频率下在保护电位下被极化的保护体或壁。

根据另一实施例，特别是在功能头被用作电容检测电极的情况下，根据本发明的机器人能够在功能头中包括至少一个电元器件，所述电元器件通过至少一个极化装置在保护电位下被电极化或者以保护电位为电参考，以在保护电位下受到电保护。

在这种情况下，根据本发明的机器人还能够包括至少一个电转换器，其设置成：

-接收旨在用于所述至少一个电元器件的称为输入信号的至少一个电信号，例如供电或控制信号，并使所述输入信号以保护电位为参考；和/或

-接收由所述至少一个电元器件发送的称为输出信号的至少一个电信号，并且使得所述输出信号以其旨在用于的控制器的地电位为参考。

因此，位于功能头中的电气元件整体以保护电位为参考，因此不干扰电容检测。

该实施例具有空间需求更小、更便宜且更容易安装的优点。

转换器能够设置成接收以一般地电位为参考的输入信号，并将它们在输出端转换为以保护电位为参考的信号，反之亦然。

该转换器能够专用于功能头。

可替代地，转换器能够为如上所述经过参考电位转换的至少一个其它装配子部件所共有。

根据实施例，布置在根据本发明的机器人中的所有电元器件都能够通过单个或几个转换器或通过单个或几个保护体在保护电位(vg)下受到电保护。

根据实施例，这种转换器能够包括以下元件中的至少一个：

-具有电流隔离的至少一个供电装置，例如dc/dc转换器，特别是用于为所述至少一个电元器件产生供电输入信号；

-没有电流接触的至少一个电容式或光耦合式电接口，用于至少一个输入控制信号或至少一个输出信号；

-用于接收和发送至少一个输入信号或至少一个输出信号的一个或更多个高阻抗电感器；

-至少一个电容器换向的电荷转移或电荷泵转换器；

-二极管器件。

应该注意，当在工作频率下检测电容耦合的情况下，与机器人的电元器件有关的输入/输出电信号不干扰耦合电容的测量，因为它们会被电子电容检测单元拒绝掉或过滤掉。在对由电子检测单元测量到的信号进行同步解调的情况下，这是更有效的。

电极化装置能够有利地包括振荡器，该振荡器产生用作第一交变电位的交变激励电压。

该交变激励电压也能够用作保护电位(vg)。

根据本发明的机器人能够包括单个极化装置。

可替代地，根据本发明的机器人能够包括专用于分段、铰接件或功能头的极化装置。

电子检测单元能够有利地包括具有电流或电荷放大器的电路。这种放大器能够由运算放大器和反作用电容器产生。

根据优选实施例，电子检测单元(特别是运算放大器)能够在以保护电位为参考的电位下被供电。

根据其他实施例，电子检测单元能够在以一般地电位为参考的电位下被供电。

电子检测单元还能够包括调节器或调节装置，其使得能够获得代表所寻求的电极-物体耦合电容的信号和/或代表存在或接近物体的信号。

该调节器能够例如包括用于在工作频率下相对于载波来解调信号的同步解调器。

调节器还能够包括异步解调器或幅度检测器。

该调节器当然能够以模拟和/或数字形式(微处理器)制成，并且能够包括用于过滤、转换、处理等的所有必要装置。

电容测量信号(适用时，特别是来自于调节器的信号)能够由软件或管理模块来处理，这使得能够管理对接近和触摸的检测，特别是根据机器人的使用环境来利用这些信息。

例如，这种软件或计算模块能够结合到机器人的计算器或控制器中。

举例来说，根据本发明的机器人能够容易地检测到超过10厘米距离处的人手。

根据本发明的机器人能够包括单个电子检测单元。

可替代地，根据本发明的机器人能够包括专用于例如分段、铰接件或功能头等子部件的电子检测单元。

根据实施例，布置在根据本发明的机器人中的所有电元器件都能够在保护电位下受到电保护。

电子检测单元和/或极化装置能够部分地或完全地设置在机器人的主体中。

可替代地，电子检测单元和/或极化装置能够设置在机器人外部并且通过一个或更多个电连接件连接到所述机器人。

根据非限制性实施例，根据本发明的机器人能够是或包括任何机器人化的系统。其特别能够具有机器人化手臂的形式，或者包括机器人化手臂。

机器人也能够是或包括例如移动机器人、轮式车辆或轨道车辆(例如配备有臂或操纵系统的叉车)、或者人形机器人、女性型机器人或男性型机器人(可选地具有例如构件等移动件)。

因此，机器人能够包括利用根据本发明的机器人主体的、在保护电位下被极化的至少一部分或全部提供的保护装置。

事实上，可以在保护电位下使机器人的重要部分或全部极化。当机器人是机器人化手臂时，可以在保护电位下使手臂的重要部分或全部极化并且将其用作保护装置。

在这种情况下，称为接口电路的转换器电路连接在机器人的该保护-极化部分的电路和以一般地电位为参考的机器人其余部分的电路之间的接口。该接口电路产生对以保护电位为参考的电容式电子单元的激励，并且提供机器人的在保护电位下被极化的部件的电子单元和机器人的其余部分的以地电位(供电、通信等)为参考的电子单元之间的接口。该接口电路能够安置在机器人的以保护电位为参考的部件的水平处，或者机器人的以地电位为参考的部件的水平处。

当机器人的部分或全部被电容电极覆盖，并且支承这些电极的机器人的一部分以保护电位为参考时，机器人该部分的结构能够因此简化，因为不需要在机器人和这些电容电极之间插入另外的保护装置。进而，这些电极和功能头能够以相同的保护电位为参考，从而避免任何干扰。

附图说明

通过阅读非限制性示例的详细描述以及附图，本发明的其他优点和特征会变得清晰，在附图中：

-图1是现有技术的配备有电容检测电极的示例性机器人的示意图；

-图2-5是根据本发明的机器人的不同实施例的示意图；

-图6-11是根据本发明的机器人能够配备的功能头的不同示例的局部示意图；以及

-图12是能够用于根据本发明的机器人中的电子检测单元的实施例的示意图。

具体实施方式

应该理解，下文描述的实施例绝不是限制性的。特别地，可以设想仅包括下文描述的特征的选集、而不包括所描述的其他特征的本发明的变型，只要该特征的选集足以赋予技术优点或者将本发明与现有技术区别开。该选集包括不具有结构细节或者仅具有一部分结构细节的至少一个特征(优选功能性特征)，只要该部分结构细节单独足以赋予技术优点或者将本发明与现有技术区别开。

特别地，所描述的所有变型和实施例都可以结合在一起，只要从技术角度不排除这种结合。

在图中，几幅图共有的元件使用相同的附图标记。

图1是现有技术的配备有电容检测电极的机器人的实施例的示意图。

机器人化手臂100可以是例如在操作者op的监督下工作或与操作者op合作的工业协作机器人，或者是对人体进行外科手术的医疗机器人，也可以是个人辅助机器人。

机器人100，如图1所示，以铰接式机器人化手臂的形式呈现，包括八个子部件102-116，即：

-四个分段102、104、106和108；

-功能头110；和

-三个机械接口112、114和116。

分段102是固定在支撑件s上的基段，其可以接地。分段108是位于机器人100自由端侧的分段。每个分段102-108由外壁或外壳(分别为1021-1081)界定，外壁或外壳由分段结构的元件的表面或由一个或更多个罩元件产生，罩元件例如由塑料(聚合物)或金属制成。通常，每个分段102-108都是空心的并且允许使得电气或电子元件设置在所述分段中。

功能头110位于分段108的一侧，并形成工具或工具保持器，在所示示例中为夹持器。

分段102-108通过铰接式机械接口112-116(下文中也称为“铰接件”)铰接。铰接件112位于分段102和104之间，铰接件114位于分段104和106之间，铰接件116位于分段106和108之间。每个分段112-116包括由一个或更多个罩元件产生的外壁或外壳(分别为1121-1161)，所述罩元件例如由塑料(聚合物)或金属制成。

每个铰接件112-116是围绕轴线旋转的铰接件。可替代地，至少112-116可以另外地或可替代地是平移铰接件，和/或具有多个轴线的旋转铰接件。

被铰接的分段106和108配备有一个或更多个电容检测电极118(称为测量电极)。分段106或分段108所配备的每个测量电极118与该分段的外壁1061或1081电隔离。

电子模块120与机器人100相关联。该电子模块120包括：

-电子极化单元，其在非零工作频率下，以不同于一般地电位(mg)的第一交变电位使每个测量电极118极化；以及

-电子测量单元，其用于测量每个测量电极118的电信号，特别是电流，以便由此推导出由于测量电极与其附近的以地电位(mg)或者至少以与第一交变电位不同的电位电极化的物体之间的电容耦合引起的电容(称为电极-物体电容)，该电容代表所述测量电极118与附近物体之间的距离。

下文会参考图12描述模块120的示例。

每个测量电极118也优选地受称为保护电极(未示出)的电极保护，该保护电极在工作频率下被与第一电位相同或基本相同的交变保护电位(表示为vg)极化，并且沿电极的背面设置，例如设置在分段壁和测量电极118之间。

因此，机器人100能够通过测量电极118检测位于其环境中的物体。

在所示的示例中，每个铰接件112-116都包括电动机，分别为1122-1162。当铰接件112-114中的一个包括不导电的外壳1121-1161时，在某些配置中，测量电极118还检测到位于该铰接件中的电动机1122-1142。事实上，由于每个电动机1122-1142以一般地电位(mg)为参考，因此它被检测为外部物体，类似于操作员op。例如，当配备的分段106或108中的一个接近铰接件112、114或116时，则配备于该分段的测量电极118将位于该铰接件中的电动机1122、1142或1162检测为附近物体，但情况并非如此。

此外，在所示示例中，分段104包括以一般地电位(mg)为参考的电子模块1042。即使分段104包括不导电的外壳1041，在某些配置中，测量电极118也检测位于该分段104中的电子模块1042。事实上，电子模块1042以一般地电位(mg)为参考，因此它被检测为外部物体，类似于操作员op。例如，当配备的分段106或108中的一个接近分段104时，则配备于该分段的测量电极118将位于该分段104中的电子模块1042检测为附近物体，但情况并非如此。

这些自检测减小了机器人100的操作范围，并降低了其功能。

为了克服这些缺点，本发明提出在工作频率下以与第一电位相同或基本相同的交变保护电位vg，保护位于外壳不导电的机器人子部件中的至少一个电元器件。

图2是根据本发明的机器人的非限制性实施例的示意图。

如图2所示的机器人200包括图1中机器人100的所有元件。

在图2所示的示例中，假设分段104的外壳1041不导电。类似地，假设铰接件114的外壳1141不导电。

在机器人200中，以一般地电位mg为参考的电子模块1042以及其电连接器设置在保护体202中，保护体202在工作频率下以与第一交变电位相同或基本相同的保护电位vg被极化。因此，电子模块1042和与其相关联的连接器对测量电极118不可见，并且不干扰由所述测量电极118执行的电容检测，同时继续从控制器或装置204接收以一般地电位mg为参考的电信号或者向其发送以一般地电位mg为参考的电信号。

类似地，在机器人200中，以一般地电位mg为参考的电动机1142及其电连接器和电子单元设置在保护体206中，保护体206在工作频率下以与第一交变电位相同或基本相同的保护电位vg被极化。因此，电动机1142及其连接器和电子单元对测量电极118不可见，并且不干扰由所述测量电极118执行的电容检测，同时继续从控制器208接收以一般地电位mg为参考的电信号或者向其发送以一般地电位mg为参考的电信号。

说到电动机1142，也可以将电动机1122或1162(及其电连接器和电子单元)设置在布置于铰接件112或116中的保护体中，只要该铰接件的外壳1121或1161不导电或电绝缘。

通常，设置在机器人200中的所有元器件都能够布置在以保护电位极化的保护体中，特别是当这些元器件被布置在外壳不导电的子部件中时。

保护体例如由以保护电位vg极化并且分别围绕电动机或电子模块的一组导电壁形成。

图3是根据本发明的机器人的非限制性实施例的示意图。

如图3所示，机器人300包括图1中机器人100的所有元件。

在图3所示的示例中，假设分段104的外壳1041不导电，或者电绝缘。类似地，假设铰接件114的外壳1141不导电，或者电绝缘。

在机器人300中，使用电位转换器302来代替图2中的保护体202。该转换器302设置在控制器204和电子模块1042之间。该转换器302的功能是：

-接收由控制器204发送并且旨在用于模块1042的至少一个电信号，称为输入信号，例如供电或控制信号，并使所述输入信号以保护电位(vg)为参考；和

-接收由所述模块1042发送并且旨在用于所述控制器204的至少一个电信号，称为输出信号，并使所述输出信号以控制器204的一般地电位mg为参考。

因此，电子模块1042以及与其相关联的连接器接收和发送以保护电位vg为参考的信号，并且不干扰机器人300的检测电极。

类似地，使用电位转换器304来代替图2中的保护体206。该转换器304设置在控制器208和电动机1142之间。该转换器304的功能是：

-接收由控制器208发送并且旨在用于所述电动机1142的至少一个电信号，称为输入信号，例如供电或控制信号，并使所述输入信号以保护电位(vg)为参考；和

-接收由所述电动机1142发送并且旨在用于所述控制器208的至少一个电信号，称为输出信号，并使所述输出信号以控制器208的一般地电位mg为参考。

因此，电动机1142以及与其相关联的连接器和电子单元接收和发送以保护电位vg为参考的信号，并且不干扰机器人300的检测电极。

说到电动机1142，也可以针对电动机1122或1162(及其电连接器和电子单元)使用电位转换器，只要该铰接件的外壳1121或1161是绝缘的。

通常，布置在机器人300中的所有元器件都能够与电位转换器相关联，特别是当这些元器件布置在外壳不导电的子部件中时。

在图3中的示例中，使用两个独立的电位转换器。当然，可以使用单个电位转换器，该电位转换器为布置在机器人300中的几个元器件、甚至所有元器件所共有。

此外，可以结合图2和图3中的实施例。例如，可以将电元器件设置在保护体中，而通过电位转换器为另一电元器件供电。

图4是这种实施例的示意图。

在图4中的机器人400中，电子模块1042设置在保护体202中，如同图2所示。此外，通过电位转换器304与电动机1142交换信号，如同图3所示，但不对电动机1142使用保护体。

在图2-4中的示例中，配备有测量电极118的分段106或108不包含任何元器件。

当然，该分段106或108也能够包括至少一个电元器件。在这种情况下，如果该分段的外壳1061或1081不导电，那么设置在分段106或108中的电元器件能够布置在保护体中，或者与电位转换器相关联，如上所述。

此外，在图2-4中的示例中，分段104和铰接件114没有配备测量电极。当然，该分段104和/或该铰接件116也能够配备测量电极。

通常，当机器人的子部件包括不导电的外壁并且该子部件包括电元器件时，可以：

-将所述元器件设置在保护体中，或

-对该电元器件使用电位转换器。

这种子部件能够配备或不配备测量电极。

这种子部件可以是分段、铰接件或具有工具或工具保持器形式的功能头。

此外，机器人可以由几个子部件构成，其中一些部件包括不导电的外壁，另外的部件包括至少部分导电的外壁。

现在，如果机器人的导电外壁在工作频率下不处于保护电位vg，则该外壁被测量电极检测到。

这种自检测减小了机器人的操作范围，并降低了其功能。

本发明也使得能够克服该缺点。

图5是根据本发明的机器人的另一非限制性实施例的示意图。

如图5所示，机器人500包括图1中机器人100的所有元件。

在图5所示的示例中，假设分段104的外壳1041导电。此外，假设铰接件114的外壳1141不导电。

例如，在这些条件下，为了避免测量电极118检测到电动机1142，机器人500利用参照图4描述的电位转换器304。

另外，为了避免测量电极118检测到分段104的导电外壳1041，所述外壳1041在保护电位vg下被极化。因此，外壳1041并且因此分段104变得对测量电极118电气不可见。

通常，当机器人的子部件包括导电外壁时，则可以在保护电位vg下使所述外壁极化，使得所述导电外壳不被测量电极检测到。

这种子部件可以是包括或不包括电元器件的子部件。

这种子部件可以配备或不配备测量电极。如果测量电极位于在保护电位vg下极化的导电外壁上，则不必在这些测量电极下插入保护面。

这种子部件可以是分段、铰接件或具有工具或工具保持器形式的功能头。

现在描述可以在根据本发明的机器人中使用的、特别是与上述机器人200、300、400和500中的任何一个结合使用的功能头的示例。

图6是可以在根据本发明的机器人中使用的、特别是在图2-5中的任一机器人中使用的功能头的示例的示意图。

在图6所示的示例中，在其上固定有功能头110的分段108的外壁1081导电并且在保护电位vg下被极化。

此外，功能头或功能头110的外壁1101也导电并设置在保护电位vg下。

因此，功能头110对于分段106和108所配备的测量电极118电气不可见。因此，在这种配置中，不存在测量电极118检测到功能头的风险。

根据可替代型式，分段108的外壁1081可以不导电，并且可以不设置在保护电位vg下。

图7是可以在根据本发明的机器人中使用的、特别是在图2-5中的任一机器人中使用的功能头的另一示例的示意图。

在图6所示的示例中，在其上固定有功能头110的分段108的外壁1081没有在保护电位vg下被极化。

同时，功能头110或功能头110的外壁1101在保护电位vg下被极化。此外，在分段108和功能头110之间插入电绝缘体702，使得功能头110与分段108电隔离。

在这些条件下，功能头110对于分段106和108所配备的测量电极118电气不可见。因此，在这种配置中，不存在测量电极118检测到功能头的风险。

根据可替代型式，当分段108的外壁1081不导电时，不必使用绝缘体702。

图8是能够在根据本发明的机器人中使用的、特别是在图2-5中的任一机器人中使用的功能头的另一示例的示意图。

在图8所示的示例中，在其上固定有功能头110的分段108的外壁1081在保护电位vg下被极化。

功能头110通过电绝缘体702与分段108电隔离。

此外，与测量电极118一样，功能头110在第一交变电位下被极化，以形成电容检测电极。由于分段108的壁1081处于保护电位vg，由功能头110形成的检测电极受分段108的所述外壁1081电保护。

在这些条件下，功能头110用作电容检测电极，用于检测在功能头110周围的检测区域中存在的物体或人102。

模块120使得能够测量与功能头110及其环境之间的耦合电容(称为电极-物体电容，表示为ceo)有关的电信号，特别是电流。

根据可替代型式，分段108的外壁1081可以导电并且不在保护电位vg下被极化。

根据另一可替代方式，分段108的外壁1081可以不导电，并且可以不设置在保护电位vg下。在这种情况下，不必使用绝缘体702。

图9是能够在根据本发明的机器人中使用的、特别是在图2-5中的任一机器人中使用的功能头的另一示例的示意图。

在图9所示的示例中，在其上固定有功能头110的分段108的外壁1081没有在保护电位vg下被极化。

与测量电极118一样，功能头110在第一交变电位下被极化。

此外，在保护电位vg下极化的保护元件902设置在功能头110和分段108之间。该保护元件902使得能够对用作电容检测电极的功能头110进行电保护。

保护元件902通过电绝缘体702与功能头110电隔离，并通过电绝缘体904与分段108电隔离。

在这些条件下，功能头110用作受保护元件902保护的电容检测电极，用于检测在功能头110周围的检测区域中存在的物体或人102。

保护元件902能够由任何导电元件(例如金属片)产生。保护元件902能够是平面的，或者能够具有覆盖分段108的或功能头110的一部分的套管的形式。

根据另一替代方式，分段108的外壁1081可以不导电。在这种情况下，不必使用绝缘体702和904或保护器902。

在图8和图9中的示例中，功能头在第一电位下被极化并且用作电容检测电极。

然而，在一些配置中，功能头能够包括接收输入信号和/或发送输出信号的电元器件，例如电动机、传感器等。在该配置中，这种电元器件干扰由功能头执行的电容检测。

现在描述允许克服该缺点的示例。

图10是能够在根据本发明的机器人中使用的、特别是在图2-5中的任一机器人中使用的功能头的另一示例的示意图。

在图10所示的示例中，功能头110包括图8中的功能头的所有元件。

此外，功能头110包括电元器件，在本示例中是电动机mo，使得能够移动功能头110的夹持器。

电动机mo从控制器1002接收供电信号，并且可选地向控制器1002发送输出信号以使得能够确定夹持器的位置，控制器1002能够是机器人控制器。通常，这些输入/输出信号以地电位mg为参考。现在，当功能头110用作电容检测电极时，电动机mo以及传导以一般地电位mg为参考的输入/输出信号的电线会干扰由功能头110执行的检测。

为了避免这种干扰，电动机mo和与之相关联的连接器和电子单元被设置在在保护电位vg下被极化的保护体1006中。因此，电动机mo和与其相关联的连接器和电子单元对功能头110不可见，并且不干扰由所述功能头110执行的电容检测。

当然，这种保护体也能够与图9中的实施例结合使用。

图11是能够在根据本发明的机器人中使用的、特别是在图2-5中的任一机器人中使用的功能头的另一示例的示意图。

在图11所示的示例中，功能头110包括图10中的功能头的除了保护体1006之外的所有元件。

使用电位转换器1102来代替保护体。该转换器1102设置在控制器1002和电动机mo之间。该转换器1102的功能是：

-接收由控制器1002发送并且旨在用于电动机mo的至少一个电信号，称为输入信号，例如供电或控制信号，并使所述输入信号以保护电位(vg)为参考；和

-接收由所述电动机mo发送并且旨在用于控制器1002的至少一个电信号，称为输出信号，并使所述输出信号以控制器的地电位mg为参考。

因此，电动机mo以及与其相关联的连接器和电子单元由以保护电位vg为参考的信号供电，并且不干扰构成功能头110的电容检测电极。

当然，这种保护体也能够与图9中的实施例结合使用。

电位转换器1102能够是图3或图4中的电位转换器302或304。

图12是能够在根据本发明的机器人中使用的、特别是在图2-5中的任一机器人中使用的电子检测单元的示意图。

图12所示的电子模块1200能够是图2-5中的电子模块120。

电子模块1200包括振荡器1202，其产生用作保护电位的交变激励电压(表示为vg)。

电子模块1200还包括由电流或电荷放大器(由运算放大器1206和反作用电容器1208表示)构成的电子检测单元1204。

电子检测单元1204还包括调节器1210，其使得能够获得代表所寻求的耦合电容ceo的信号和/或代表存在或接近物体、人体的信号。该调节器1210能够例如包括用于在工作频率下相对于载波来解调信号的同步解调器。调节器1210还能够包括异步解调器或幅度检测器。该调节器1210当然能够以模拟和/或数字形式(微处理器)制成，并且包括用于过滤、转换、处理等的所有必要装置。

电子模块1200能够包括专用于每个检测电极118和功能头110的电子检测单元1204。

可替代地，如图12所示，电子模块1200能够包括单个电子检测单元1204和轮询装置1210，轮询装置1210使所述电子检测单元1204依次连接每个测量电极118和功能头110，以便分别对所述测量电极和功能头110中的每个进行轮询。

当然，电子模块1200能够包括除所描述的部件以外的部件。

此外，电子模块1200能够至少部分地结合到机器人的电子单元中，或者机器人的主体中，或者功能头中，或者位于机器人的功能头和主体之间的现有或附加接口中。

电子模块1200也能够以机器人主体外部的模块或外壳的形式存在。在这种情况下，所描述的电连接的全部或部分能够位于电子模块1200中，利用电缆连接到其他元件。

当然，本发明不限于刚刚已描述的示例，并且在不超出本发明的范围的情况下能够对这些示例进行许多调整。