用于工业装置的传感器化覆盖物制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于工业装置的传感器化覆盖物。该传感器化覆盖物具有接触传感器机构和接近传感器机构，并且包括多个覆盖物模块，该模块包括一个或多个传感器化覆盖物模块。每个传感器化覆盖物模块包括多个主动层和多个被动层，包括：载荷承载结构；缓冲层，与所述载荷承载结构的外部侧相关联；压阻接触传感器，在所述缓冲层之上，其包括设置在下导电层和上导电层之间的压阻层；下覆盖物层和上覆盖物层，压阻接触传感器设置在它们之间；电容性接近传感器，设置在所述压阻接触传感器之上，包括第一导电层和第二导电层，电绝缘材料的中间层设置在它们之间；外部覆盖物层，在所述电容性接近传感器之上。

Sensor covering for industrial equipment

The present invention discloses a kind of sensor covering for industrial equipment. The sensor cover has contact sensor mechanism and proximity sensor mechanism, and includes multiple covering modules, which include one or more sensor cover modules. Each sensor cover module comprises a plurality of active layers and a plurality of passive layer, including: load bearing structure; buffer layer associated with the external load side structure; piezoresistive contact sensor in the buffer layer, which is under the conductive layer and the conductive layer between the pressure resistance the next layer; covering layer and the covering layer, the piezoresistive sensor is arranged on the contact between them; capacitive proximity sensor is arranged on the piezoresistive sensor contact, including first and second conductive layers, electrical insulating materials are arranged in the middle layer between them; the outer cover layer, in the capacitive proximity sensor.

【技术实现步骤摘要】
用于工业装置的传感器化覆盖物
本专利技术涉及在工业制造部门中使用的自动化装置，并且已经特别地参照在人类操作者与这样的自动化装置之间合作的问题而开发本专利技术。本专利技术在机器人技术的领域中找到优选的应用，但是也能够实施以便有利于在工业制造部门中所使用的其他装置。
技术介绍
为了在制造工序中高效地利用自动化的贡献并且因此提高后者的效率，必需的是使得在人类操作者与自动化装置特别是机器人之间的互动自然和安全。以该方式，能够将要求过分复杂的自动化的那些工序委托人类操作者，而将包括例如主要工作量、快速执行、高精确度和高质量的操作委托给自动化装置。为了使得这些制造模态成为可能，需要提供使得人类与自动化装置的互动自然和安全的解决方案。当前为该目的所采用的方法基本上与被动安全（passivesafety）和主动安全(activesafety)的问题相关联。具体地参考工业机器人，与在人类操作者与机器人的操纵器(manipulator)之间互动的被动安全的增加相关联的一套方法基本上目的在于修改后者的结构和操作，以便于减小事故的可能性以及其严重程度。根据该方法，已经例如提出了由轻质结构所区分的机器人操纵器，采用软质材料涂覆并且不具有尖锐的边缘或拐角以便于最小化由对人类操作者的可能碰撞所引起的伤害。与增加主动安全相关联的一套方法替代地关注基于专用传感器系统的控制策略，目的在于确保对围绕机器人操纵器的环境的持续监控，以便于在潜在的危险情况的情形中以动态方式修改其行为，潜在的危险情况诸如是在给定功能的执行期间人类操作者接近操纵器或者在操作者与操纵器之间的接触。当前用于该目的的传感器的类型基本上是以下传感器：－目的在于光学重构操纵器周围环境的几何结构的传感器，诸如摄影机和激光扫描仪；－目的在于识别在操纵器与人类操作者之间接触或碰撞的电传感器，诸如力传感器或接触传感器；－目的在于识别操纵器与人类操作者之间过分接近的电传感器，诸如接近传感器。已经提出了机器人，其中，在对应操纵器的传感器化覆盖物或涂层中集成被动安全和主动安全两个策略。这些覆盖物通常由一类“皮肤”构成，普遍由弹性屈服材料制成，包括操纵器的对应部件并且集成了接触传感器和/或接近传感器。在操纵器的可移动结构上安装这些已知的覆盖物通常是复杂的并且远离实际的。此外，在偶然故障的情形中覆盖物或其一部分的移除或更换的对应操作证明是耗时费力的。在工业制造的场境中所使用的、具有除了机器人之外的可移动部件的自动化装置中也遇到了类似问题。
技术实现思路
本专利技术基本上目的在于提供一种用于自动化工业装置的传感器化覆盖物，特别是机器人，其对于前述缺点是免疫的，虽然确保了在装置与人类操作者之间高度合作，但同时也确保了必需的安全要求。将从下文中明确地显现的该目的和其他目的仍然根据本专利技术由具有所附权利要求中所规定特性的用于自动化工业装置的传感器化覆盖物以及工业装置而实现。权利要求形成了在本文中关于本专利技术所提供的技术教导的整体部分。附图说明本专利技术的其他目的、特性和优点将从后继说明书以及从纯粹借由示例性和非限定性示例所提供的附图而明确地显现，其中：－图1是根据本专利技术可能实施例的自动化装置的部分和示意性透视图；－图2是根据本专利技术可能实施例的具有传感器化覆盖物的图1的装置的一部分的示意性透视图；－图3是图2的装置的一部分的局部分解图；－图4和图5是能够用在根据可能实施例的自动化装置中、分别处于分离状态和处于联接状态的传感器化覆盖物的两个模块的示意性透视图；－图6是根据本专利技术可能实施例的传感器化覆盖物的覆盖物模块的可能分层配置的示意性剖视图；－图7－图11是根据本专利技术可能实施例的在传感器化覆盖物的覆盖物模块之间电连接的一些可能配置的局部和示意性示图；－图12是根据可能实施例的另一自动化装置的示意性透视图；－图13是省略了覆盖物模块的图12的装置的局部分解示意图；－图14是根据本专利技术可能实施例的另一自动化装置的示意性透视图；－图15是省略了覆盖物模块的图14的装置的示意性透视图；以及－图16是根据本专利技术可能实施例的另一自动化装置的示意性透视图。具体实施方式在本公开的框架中参照“实施例”或“一个实施例”意在指示关于该实施例所描述的特定配置、结构或特性包括在至少一个实施例中。因此，可以存在于该说明书中各个部分中的、参照“实施例”、“至少一个实施例”、“一个或多个实施例”等所描述的特性无需全指一个且相同的实施例。此外，可以在一个或多个实施例中以任何适当的方式组合特定的配置、结构或特性。以下所使用的参考仅为了方便而提供，并且没有限定实施例的保护范围或范围。此外进一步指出，在本说明书的结果中，与示例化了本专利技术可能实施例相关的自动化装置将被描述限于对理解本专利技术有用的要素。图1是根据本专利技术可能实施例的用于工业制造的自动化装置的示意图。在所示的示例中，装置是机器人，其包括具有许多自由度的操纵器1，具有包括连接在一起的多个部件的可移动结构2，以及能够控制用于使得结构2的这些部件位移的致动器机构。在所示的示例中，机器人是具有六个自由度的人形机器人，具有固定的底座3以及围绕具有竖直取向的第一轴线A1而可旋转地安装在底座3上的柱体4。围绕具有水平取向的第二轴线A2而振荡安装在柱体4上的是标记为5的臂部。肘部由6标记，安装在臂部5上以用于围绕第三轴线A3，A3也具有水平取向，肘部6支撑前臂7，其设计用于围绕其轴线A4旋转，轴线A4因此构成了操纵器1的移动的第四轴线。前臂7在其端部处装备具有腕部8，安装用于根据两个轴线A5和A6移动。腕部8具有用于安装末端执行器（effector）（未展示）的凸缘9。末端执行器可以是例如图12中所示类型的用于拾取普通部件的装置，或者例如图14中所示类型的抛光或研磨装置。前述末端执行器可以在任何情形中是任何类型并且可以具有本领域已知的任何功能；例如，其可以是焊炬或焊接叉，涂料喷雾枪或用于施加密封剂的喷枪，钻床主轴等。可移动部件4-8借由已知类型的关节连接在一起，已经与各自的电动机相关联，其中一些标注为M，具有对应的齿轮传动电动机-减速器传动机构。在一个或多个实施例中，与凸缘9相关联的末端执行器也具有各自的致动器机构，根据自身已知的技术。优选地，例如编码器或解析器类型的对应换能器（未示出）与前述关节相关联，或者与对应的电动机M相关联，用于位置控制。操纵器1的移动、即关节的电动机的操作由机器人的控制单元15管理，控制单元优选地相对于操纵器1位于远程位置并且经由布线导体16连接至后者的电气/电子部件。设有各自的微处理器控制系统的用于单元15的硬件和软件的实施方式的实际模式并未落入本说明书的目的内，除了下文中所提及的属于本专利技术的可能实施例的一些具体功能之外。在一个或多个实施例中，配置控制单元15用于在多个不同操作模式中控制操纵器1，在其之中至少存在自动操作模式并且优选地也存在手动操作模式。为此目的，单元15包括选择机构17，其能够由用户操作以从可能的模式中选择所期望的操作模式。在至少一个实施例中，机器人能够至少在编程模式、自动模式、以及优选地远程模式中操作。在图1中，参考数字17随后标志用于从可能模式中手动选择所期望的操作模式的装置。在编程模式中，操作者在操纵器附近做事，用于控制其操作，存储程序步骤，并且对操作活动编程，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器化覆盖物（20；120；220；320），其被预先布置用于覆盖自动化装置（1，15；100；200；300）的可移动结构（4－8；103；203；301）的至少部分，其中，所述传感器化表面（20；120；220；320）具有接触传感器机构（C）和接近传感器机构（P），并且包括多个覆盖物模块（21－39；110－113；201－2011；321－328），所述多个覆盖物模块（21－39；110－113；201－2011；321－328）包括集成各自的接触传感器机构（C）和接近传感器机构（P）的一个或多个传感器化覆盖物模块（23，24，28，29），其中，每个传感器化覆盖物模块（23，24，28，29）包括多个主动层（61－63，66，68）和多个被动层（60，64，65，67），包括：－具有预定形状的刚性或半刚性材料的载荷承载结构（40），－缓冲层（60），由弹性屈服材料形成，与所述载荷承载结构（40）的外部侧相关联，－压阻接触传感器（P），在所述缓冲层（60）之上，其包括设置在下导电层（61）和上导电层（63）之间的压阻层（62），－下覆盖物层（64）和上覆盖物层（65），所述压阻接触传感器（P）设置在下覆盖物层（64）和上覆盖物层（65）之间，由电绝缘材料形成，－电容性接近传感器（P），设置在所述压阻接触传感器（C）之上，包括第一导电层（66）和第二导电层（68），电绝缘材料的中间层（67）设置在第一导电层（66）和第二导电层（68）之间，－外部覆盖物层（69），在所述电容性接近传感器（P）之上，优选地由电绝缘材料形成。...

【技术特征摘要】
2016.05.17 IT 1020160000506721.一种传感器化覆盖物（20；120；220；320），其被预先布置用于覆盖自动化装置（1，15；100；200；300）的可移动结构（4－8；103；203；301）的至少部分，其中，所述传感器化表面（20；120；220；320）具有接触传感器机构（C）和接近传感器机构（P），并且包括多个覆盖物模块（21－39；110－113；201－2011；321－328），所述多个覆盖物模块（21－39；110－113；201－2011；321－328）包括集成各自的接触传感器机构（C）和接近传感器机构（P）的一个或多个传感器化覆盖物模块（23，24，28，29），其中，每个传感器化覆盖物模块（23，24，28，29）包括多个主动层（61－63，66，68）和多个被动层（60，64，65，67），包括：－具有预定形状的刚性或半刚性材料的载荷承载结构（40），－缓冲层（60），由弹性屈服材料形成，与所述载荷承载结构（40）的外部侧相关联，－压阻接触传感器（P），在所述缓冲层（60）之上，其包括设置在下导电层（61）和上导电层（63）之间的压阻层（62），－下覆盖物层（64）和上覆盖物层（65），所述压阻接触传感器（P）设置在下覆盖物层（64）和上覆盖物层（65）之间，由电绝缘材料形成，－电容性接近传感器（P），设置在所述压阻接触传感器（C）之上，包括第一导电层（66）和第二导电层（68），电绝缘材料的中间层（67）设置在第一导电层（66）和第二导电层（68）之间，－外部覆盖物层（69），在所述电容性接近传感器（P）之上，优选地由电绝缘材料形成。2.根据权利要求1所述的传感器化覆盖物，其中，所述主动层（61－63，66，68）是柔性的和/或具有基本上对应于对应的传感器化覆盖物模块（23，24，28，29）的外部面或者其普遍部分的区域的表面区域。3.根据权利要求1或2所述的传感器化覆盖物，其中，所述压阻层（62）具有大于所述下和上导电层（61，63）的外周尺寸的外周尺寸，以如此方式使得所述压阻层（62）的外围部分突出超过所述下和上导电层（61，63）。4.根据权利要求1－3任一项所述的传感器化覆盖物，其中，所述载荷承载结构（40）是预先布置的机构，用于在对应的覆盖物模块上以高于预定安全阈值的动能发生的碰撞之后坍塌或破裂，所述预定安全阈值优选地包括在60N•m和200N•m之间。5.根据权利要求4所述的传感器化覆盖物，其中，所述缓冲层（60）预先布置，用于在对应的覆盖物模块上以低于所述预定安全阈值的动能碰撞的情形中吸收动能，所述缓冲层（60）优选地由聚合物泡沫形成、特别优选地由膨胀聚亚安酯形成。6.根据权利要求1－5任一项所述的传感器化覆盖物，其中，所述压阻层（62）包括压阻织物，以及所述下和上导电层（61，63）包括导电织物。7.根据权利要求1－6任一项所述的传感器化覆盖物，其中，所述下覆盖物层（64）和所述上覆盖物层（64）由弹性屈服材料、优选地闭孔聚合物泡沫形成。8.根据权利要求1－7任一项所述的传感器化覆盖物，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S博德格诺尼，F西尼伊洛，G科洛姆比纳，
申请(专利权)人：康茂股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT