具有电容感测系统和电线的设备技术方案

本发明专利技术涉及一种设备(200)，包括：至少一个电容测量电极(108)，至少一个电容检测电子器件(100)，和电线(202)，其在所述检测区域(126)中包括至少一根电导线；所述设备(200)还包括至少一个间隔装置(204)，用于将所述电线(202)在以下各项之间隔开：最小距离(D

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有电容感测系统和电线的设备


[0001]本专利技术涉及一种设备，例如机器人，其配备有对物体的电容检测和至少一根电线。
[0002]本专利技术的领域非限制性地是机器人
，尤其是工业机器人或服务机器人的领域，例如医疗或家用机器人，或者也称为“协作机器人”的协作性的机器人。

技术介绍

[0003]在协作机器人
中，机器人能够配备有电容传感器，以便检测所述机器人附近的物体或操作人员的接近。这些传感器能够例如包括以敏感表面的形式布置的电容电极，该电容电极至少部分地覆盖机器人的表面。这些电容电极在交替的激发电势下被极化，并且被连接到检测电子器件，该检测电子器件测量这些电极与被极化的物体之间的电容耦合，所述物体在不同于电极的电势下被极化，其通常是接地的。
[0004]这些机器人通常配备有以地为参考的工具或附件，并且通过电缆连接到控制电子器件或电源，该电缆以缆线走线的形式穿过机器人的长度。
[0005]当这些电缆接近电容传感器的表面时，所述缆线可能被检测为障碍物并错误地触发安全程序。这些电缆还能够在准确性和检测范围方面干扰电容传感器的操作。
[0006]解决方案可以使这些电缆远离，使得它们在电容传感器的检测区之外。但是这种解决方案存在物体与所述电缆之间碰撞的风险。
[0007]本专利技术的目的是克服这些缺点。
[0008]本专利技术的另一个目的是提出一种解决方案，以允许在与电容传感器的电势不同的电势下极化的缆线通过所述电容传感器附近，而不会干扰所述电容传感器的运行。/>[0009]本专利技术的目的还在于提出一种解决方案，以允许在与电容传感器的电势不同的电势下极化的缆线在没有与相邻物体碰撞的风险的情况下通过所述电容传感器附近。

技术实现思路

[0010]这些目的中的至少一个由设备实现，该设备包括：
[0011]-至少一个电极，其被称为测量电极，该测量电极在被称为检测频率的频率下在不同于接地电势的交变电势下被极化，该交变电势被称为检测电势，以便在检测区域内检测至少一个物体，
[0012]-至少一个电容检测电子器件，其被连接到所述测量电极，以便检测与所述物体和至少一个测量电极之间的电容耦合有关的信号，以及
[0013]-电线，其在所述检测区域中包括至少一根电导线。
[0014]根据本专利技术的设备还包括至少一个间隔装置，用于使所述电线远离以便将其定位在与至少一个测量电极相距一定距离处，该距离包括在以下之间：
[0015]-被称为最小距离的距离，其对应于这样的距离：超过该距离，被称为参考电线的具有预定尺寸的电线产生小于预定阈值电容的与至少一个测量电极的耦合电容；以及
[0016]-被称为最大距离的距离，其对应于这样的距离：超过该距离，被称为参考物体的
具有大于所述参考电线的尺寸的预定尺寸的物体产生小于所述阈值电容的与至少一个测量电极的耦合电容。
[0017]换言之，本专利技术提出：
[0018]-选择具有预定尺寸的参考电线以及具有大于所述参考电线的预定尺寸的预定尺寸的参考物体；
[0019]-确定被称为最小距离的距离，从该距离开始，所述参考电线与测量电极之间的耦合电容小于预定阈值电容；以及
[0020]-确定被称为最大距离的距离，从该距离开始，所述参考物体与测量电极之间的耦合电容小于预定阈值电容。
[0021]一旦确定了最小距离和最大距离，就使用间隔装置以便将设备的电线定位在所述最小距离与最大距离之间。
[0022]因此，根据本专利技术的装置提出了电线相对于电容测量电极的特定定位。因此，根据本专利技术的装置使得可以避免由测量传感器检测电线而引起的干扰或检测误差。同时，根据本专利技术的装置使得可以避免电线与相邻物体之间的碰撞的风险，因为当这些物体本身接近电线时，所述这些物体被检测到。
[0023]在本申请中，当两个交变电势各自包括在给定频率下的相同或相似的交变分量时，所述两个交变电势在给定频率下是相同的；即具有相同的幅度(例如正或负几个百分点)和相同的相位(例如正或负几度)。因此，在所述频率下相同的两个电势中的至少一个还能够包括连续分量和/或具有与所述给定频率不同的频率的交变分量。
[0024]类似地，当两个交变电势在给定频率下不具有相同或相似的交变分量时，所述两个交变电势在该给定频率下也不同。
[0025]在本申请中，术语“接地电势”或“一般接地电势”表示电子器件、设备或其环境的参考电势，其能够是例如电接地。该接地电势能够对应于地电势或连接或不连接到地电势的另一电势。
[0026]此外，应当注意，通常，如果与特定电势不直接电接触的物体(电浮动物体)与其环境的物体(或电极)之间重叠的表面积足够大，则这些物体往往会通过在其环境中存在的其他物体(例如地或电极)的电势下发生电容耦合来极化。
[0027]在本申请中，“物体”是指可以位于设备的环境内的任何物体或任何人。
[0028]优选地，阈值电容能够通过考虑以下各项来确定：
[0029]-电容检测极限，其取决于电容检测电子器件的检测噪声水平；和/或
[0030]-无限电容，其例如在没有物体或电线的情况下通过电容检测电子器件测量。
[0031]无限电容是由于电极和环境的任何元素中存在电荷而存在于电极与环境之间的电容。因此，所述无限电容对应于检测的渐近极限。所述无限电容也能够随着电极所处的设备的配置或位置的变化而变化。在这种情况下，能够通过考虑在设备和/或其环境的特定配置中的无限电容来确定阈值电容。
[0032]检测噪声水平能够尤其地考虑电子噪声以及增益和偏移不稳定性。
[0033]能够从该检测噪声水平和可接受的信噪比开始确定电容检测极限。电容检测极限能够例如对应于检测噪声水平的10倍。
[0034]通常，阈值电容能够被限定为由电容检测电子器件测量的电容，从该电容开始，认
为存在并检测到设备的环境中的不同物体。相反地，因此可以认为当测量的电容小于该阈值电容时不存在物体。
[0035]非限制性地，该阈值电容能够被限定为增加了电容检测极限的无限电容或取决于电容检测电子器件的检测噪声水平的量，或者该阈值电容能够从所述无限电容或所述量开始。
[0036]因此，当尺寸小于或等于参考电线的尺寸的任何电线超过最小距离时，该电线不再被检测到。此外，当尺寸大于或等于参考物体的尺寸的任何物体位于最大距离以下时，该物体被检测到。
[0037]因此，在最小距离与最大距离之间所包括的距离区间中：
[0038]-尺寸小于或等于参考线的尺寸的任何电线不被检测到；同时
[0039]-尺寸等于或大于参考物体的尺寸的任何物体被检测到。
[0040]有利地，参考电线的尺寸能够对应于所述参考线的导体的总直径。
[0041]该总直径能够被限定为包围线的所有导体的圆的直径。
[0042]因此，用于计算的参考电线的总直径必须被选择为使得在实际中在设备中使用的电线的直径或本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备(200；500)，包括：-至少一个电极(108)，其被称为测量电极，所述测量电极在被称为检测频率的频率下在不同于接地电势(104)的交变电势(V
G
)下被极化，所述交变电势被称为检测电势，以便在检测区域(126)中检测至少一个物体(124)，-至少一个电容检测电子器件(100)，其被连接到所述测量电极(108)，以便检测与所述物体(124)和至少一个测量电极(108)之间的电容耦合有关的信号，以及-电线(202)，其在所述检测区域(126)中包括至少一根电导线；所述设备(200；500)还包括至少一个间隔装置(204；302；402)，用于使所述电线(202)远离以便将其定位成与所述至少一个测量电极(108)相距一定距离，所述距离包括在以下各项之间：-被称为最小距离的距离(D
min
)，其对应于这样的距离：超过所述距离，被称为参考电线的具有预定尺寸的电线产生与所述至少一个测量电极(108)的小于预定阈值电容的耦合电容；以及-被称为最大距离的距离(D
max
)，其对应于这样的距离：超过所述距离，被称为参考物体的具有大于所述参考电线的尺寸的预定尺寸的物体产生与所述至少一个测量电极(108)的小于所述阈值电容的耦合电容。2.根据前一权利要求所述的设备(200；500)，其特征在于，通过考虑以下各项来确定所述阈值电容：-电容检测极限，其取决于所述电容检测电子器件(100)的检测噪声水平；和/或-无限电容，其在没有物体或电线的情况下由所述电容检测电子器件(100)测量到。3.根据前述权利要求中任一项所述的设备(200；500)，其特征在于，所述参考电线的尺寸对应于所述参考电线的导体的总直径。4.根据前述权利要求中任一项所述的设备(200；500)，其特征在于，所述参考物体的尺寸对应于：-所述参考物体的宽度或长度；或者-具有与所述至少一个测量电极(108)相同的宽度或相同的长度的参考物体的宽度或长度。5.根据前述权利要求中任一项所述的设备(200；500)，其特征在于，所述最小距离(D
min
)和最大距离(D
max
)验证了以下关系：其中：-D
min
最小距离，-D
max
最大距离，-ε
r

【专利技术属性】
技术研发人员：雅辛，
申请(专利权)人：FOGALE纳米技术公司，
类型：发明
国别省市：