FR3070293B1 - Robot dote d'une tete fonctionnelle avec une detection multi-distances - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un robot (100) comprenant une tête fonctionnelle (104) et des moyens de détection capacitive comprenant : -au moins un isolant électrique (1061) pour isoler électriquement ladite tête fonctionnelle (104) ; -au moins un moyen de polarisation électrique de ladite tête fonctionnelle (104) à un potentiel électrique alternatif (V), dit potentiel de travail, différent d'un potentiel de masse, de sorte que ladite partie sensible est utilisée comme électrode de détection capacitive ; -au moins une garde électrique (108) ; ledit robot (100) comprenant en outre au moins un capteur (112), dit d'approche, non-capacitif et de portée de détection plus grande que ladite électrode de détection capacitive formée par ladite partie sensible de ladite tête fonctionnelle (104).

Description

« Robot doté d'une tête fonctionnelle avec une détection multi-distances »

Domaine technique

La présente invention concerne un robot doté d'une fonctionnalité de détection multi-distances d'objets environnants, permettant de réaliser à la fois une adaptation de trajectoire et une détection de contact.

Le domaine de l’invention est, de manière non limitative, celui du domaine de la robotique, en particulier le domaine de la robotique industrielle ou des robots de service, par exemple médical ou domestique, ou encore des robots collaboratifs, également appelés « cobots ».

Etat de la technique

Les robots industriels ou domestiques, en particulier les cobots, comprennent généralement un corps sur lequel est fixée une tête fonctionnelle, se présentant sous la forme d'un outil ou d'un porte-outil, leur permettant d'accomplir une ou plusieurs tâches.

Pour pouvoir utiliser ou faire évoluer un robot ou co-bot, tel que par exemple un bras robotisé, dans un environnement comprenant des humains et/ou des objets, il est nécessaire de le doter d'une capacité de détection permettant d'une part d'éviter des collisions avec les objets/humains environnants et d'autre part de détecter les objets/humains suffisamment tôt pour pouvoir adapter sa trajectoire.

Il est en particulier essentiel de doter le robot d'une capacité de détection de collision et d'adaptation de trajectoires permettant d'éviter des collisions entre objets/humains environnants et la tête fonctionnelle, qui peut être une pièce particulièrement dangereuse.

On connaît une première catégorie de capteurs, de petites dimensions et de faible coût, tels que des capteurs capacitifs, pour équiper un robot. Ces capteurs présentent une portée courte et ne permettant pas une détection d'objets suffisamment tôt pour réaliser une adaptation de trajectoire.

On connaît aussi une deuxième catégorie de capteurs plus volumineux et plus coûteux proposant une portée de détection plus grande, tels que des capteurs à temps de vol, des capteurs optiques, etc. Cependant, ces capteurs présentent une ouverture de détection relativement faible, de l'ordre de 60° maximum, laissant des zones aveugles. Pour diminuer ces zones aveugles, il faudrait multiplier le nombre de capteurs, ce qui n'est pas envisageable compte-tenu du coût et de l'encombrement de ces capteurs. En outre, ces capteurs ne permettent pas une détection d'objets à très courte distance ou en contact du fait de leur étendue de mesure. Ainsi, du fait de l'existence des zones aveugles et des limites de détection, ces capteurs ne sont pas bien adaptés pour des applications de sécurité anticollision.

Par conséquent, si on souhaite une fonctionnalité de détection complète permettant de réaliser à la fois une adaptation de trajectoire et une détection de contact, il faudrait équiper le robot d'une combinaison de capteurs de première catégorie et de deuxième catégorie, ce qui peut s'avérer coûteux, encombrant et complexe.

Un but de la présente invention est de proposer un robot doté d'une meilleure fonctionnalité de détection d'objets, tout en présentant un coût, un encombrement et une complexité acceptables.

Un autre but de la présente invention est de proposer un robot doté d'une fonctionnalité de détection moins coûteuse, moins encombrante et moins complexe permettant de détecter à la fois des objets proches et lointains, avec moins, voire pas, de zones aveugles.

Un autre but de la présente invention est de proposer un robot doté d'une fonctionnalité de détection d'objets moins coûteuse, moins volumineuse et moins complexe tout en permettant de réaliser une détection d'objets dans un voisinage du robot et en particulier dans un voisinage de la tête fonctionnelle avec une sûreté de détection suffisante pour pouvoir être utilisé comme dispositif de sécurité anticollision.

Encore un autre but de la présente invention est de proposer un robot doté d'une fonctionnalité de détection permettant à la fois une adaptation de trajectoire et une détection de contact, tout en étant moins coûteuse, moins encombrante et moins complexe.

Exposé de l'invention

Au moins un de ces buts est atteint avec un robot comprenant un corps sur lequel est montée, en particulier de manière amovible ou démontable ou encore interchangeable, une tête fonctionnelle formant un outil ou un porte-outil, ledit robot comprenant en outre des moyens de détection capacitive comprenant : -au moins un isolant électrique pour isoler électriquement au moins une partie, dite sensible, de ladite tête fonctionnelle du reste dudit robot ; -au moins un moyen de polarisation électrique de ladite partie sensible à un potentiel électrique alternatif, dit potentiel de travail, différent d'un potentiel de masse, de sorte que ladite partie sensible forme une électrode de détection capacitive ; et -au moins une garde électrique polarisée à un potentiel alternatif, dit potentiel de garde, identique ou sensiblement identique audit potentiel de travail à une fréquence, dite de travail, pour garder électriquement ladite partie sensible ; ledit robot comprenant en outre au moins un capteur, dit d'approche, mettant en œuvre une technologie de détection non-capacitive de portée de détection plus grande, au moins dans une direction, que ladite électrode de détection capacitive formée par ladite partie sensible de ladite tête fonctionnelle.

Le capteur d'approche peut notamment avoir une portée de détection plus grande, dans une direction correspondant à son axe de mesure, que l'électrode de détection capacitive.

Les moyens de détection capacitive peuvent en outre comprendre au moins une électronique, dite de détection, pour mesurer un signal relatif à une capacité de couplage, dite capacité électrode-objet, entre ladite partie sensible et un objet environnant.

Ainsi, le robot selon l'invention réalise une détection d'objets, en particulier au voisinage de la tête fonctionnelle, par une combinaison de deux types de capteurs proposant des portées différentes, à savoir, au moins un capteur d'approche non-capacitif et une électrode de détection capacitive formée par la partie sensible de la tête fonctionnelle. L'au moins un capteur d'approche, généralement coûteux et encombrant, réalise une détection d'objets à une plus grande distance, comparée à une électrode de détection capacitive, et permet une adaptation de trajectoire. L'électrode de détection capacitive (formée par la partie sensible de la tête fonctionnelle), de portée en général plus courte, permet d'une part de couvrir les zones aveugles non-couvertes par le ou les capteurs d'approche, à une plus petite distance, et d'autre part de réaliser une détection de contact de manière sûre et rapide pour, par exemple, déclencher un arrêt ou un évitement d'urgence, ou encore changer la compliance du robot ou effectuer une commande tactile.

La fonctionnalité de détection du robot selon l'invention est compatible avec les exigences de sûreté de détection requises pour pouvoir être utilisé comme dispositif de sécurité anticollision, en particulier vis-à-vis d'opérateurs humains évoluant à proximité du robot.

Par ailleurs, l'électrode de détection capacitive, formée par tout ou partie de la tête fonctionnelle, ne permet en général pas de connaître la direction d'approche d'un objet ou d'un opérateur humain. Selon l'invention, cette information peut être fournie par l'au moins un capteur d'approche, qui détecte en général des objets uniquement dans un angle solide déterminé, et donc dans une ou des directions de l'espace déterminées. La connaissance de la direction d'approche permet ainsi une adaptation de trajectoire efficace.

De plus, dans le robot selon l'invention, l'électrode de détection capacitive est formée par une partie ou la totalité de la tête fonctionnelle, elle-même, sans ajout d'électrodes capacitives additionnelles, diminuant ainsi le coût et la complexité liés à l'utilisation de telles électrodes capacitives additionnelles. En effet, dans le robot selon l'invention, la partie sensible forme une électrode de détection capacitive, également appelée électrode de mesure, dont la capacité de couplage correspond à la capacité créée entre ladite électrode de mesure et l'environnement. Dans ces conditions, il est possible de détecter facilement l'approche et le toucher d'un objet ou d'un humain avec l'outil.

Par ailleurs, un autre avantage de la présente invention est la possibilité d'utiliser un objet embarqué par la tête fonctionnelle, comme le prolongement de la tête fonctionnelle utilisée comme électrode. En effet, le contact intime entre la tête fonctionnelle et l'objet transporté crée un important couplage capacitif entre eux. La tête fonctionnelle et l'objet qu'elle transporte se retrouvent naturellement à un potentiel électrique similaire. L'objet transporté n'a pas besoin d'être un bon conducteur d'électricité pour se comporter comme le prolongement de la tête fonctionnelle sur le plan de la détection capacitive. Un diélectrique d'un matériau plastique ou polymère dont la permittivité diélectrique est par exemple supérieure à 3 suffit pour devenir le prolongement de la tête fonctionnelle. L'objet transporté fait alors partie de la tête fonctionnelle sensible.

Dans la présente demande, « objet » désigne tout objet ou personne pouvant se trouver dans l'environnement du robot.

Dans la présente demande, deux potentiels alternatifs sont identiques à une fréquence donnée lorsqu'ils comportent chacun une composante alternative identique à cette fréquence. Ainsi, l'un au moins des deux potentiels identiques à ladite fréquence peut comporter en outre une composante continue, et/ou une composante alternative de fréquence différente de ladite fréquence donnée.

De manière similaire, deux potentiels alternatifs sont différents à la fréquence de travail lorsqu'ils ne comportent pas de composante alternative identique à cette fréquence de travail.

Dans la présente demande, pour éviter des lourdeurs rédactionnelles, le terme « potentiel de masse » ou « potentiel de masse générale » désigne un potentiel de référence de l'électronique ou du robot, qui peut être par exemple une masse électrique ou un potentiel de masse. Ce potentiel de masse peut correspondre à un potentiel de terre, ou à un autre potentiel relié ou non au potentiel de terre.

On rappelle par ailleurs que de manière générale, les objets qui ne sont pas en contact électrique direct avec un potentiel électrique particulier (objets électriquement flottants) tendent à se polariser par couplage capacitif au potentiel électrique d'autres objets présents dans leur environnement, tel que par exemple la terre ou des électrodes, si les surfaces de recouvrement entre ces objets et ceux de l'environnement sont suffisamment importantes.

Avantageusement, au moins un, en particulier chaque capteur d'approche peut être disposé sur la tête fonctionnelle.

En particulier, au moins un capteur d'approche peut être disposé sur la partie sensible de la tête fonctionnelle.

Alternativement, ou en plus, au moins un capteur d'approche peut être disposé ailleurs que sur une partie sensible de la tête fonctionnelle.

Alternativement, ou en plus, au moins un capteur d'approche peut être disposé sur le corps du robot.

Alternativement, ou en plus, au moins un capteur d'approche peut être disposé sur une interface mécanique se trouvant entre le corps du robot et la tête fonctionnelle.

En particulier, le robot selon l'invention peut comprendre plusieurs capteurs d'approche disposés de part et d'autre de la tête fonctionnelle.

Suivant un exemple de réalisation non limitatif, le robot peut comporter une couronne formée par plusieurs, en particulier de quatre à six, capteurs d'approche entourant la tête fonctionnelle.

Le robot peut notamment comprendre un ou plusieurs capteurs d'approche avec un axe ou une direction de mesure perpendiculaire, ou parallèle, ou oblique, par rapport à une direction d'élongation de la tête fonctionnelle, ou orientée vers l'extrémité de la tête fonctionnelle.

La direction d'élongation de la tête fonctionnelle peut être définie comme la direction dans laquelle elle s'étend entre son interface de fixation avec le robot et son extrémité libre.

Suivant une caractéristique avantageuse, au moins un capteur d'approche peut réaliser une détection d'un objet jusqu'à une distance au moins égale à 30cm, en particulier jusqu'à une distance au moins égale à 50cm.

Suivant les technologies mises en œuvre, un capteur d'approche peut par exemple réaliser une détection d'un objet à des distances comprises entre une distance minimale de quelques centimètres et une distance maximale de quelques dizaines de centimètres, ou quelques mètres. En général la détection d'un objet ou au moins la mesure de sa distance n'est pas possible en dessous de la distance minimale.

Ainsi, le capteur d'approche peut détecter un objet lorsqu'il est relativement loin du robot, ce qui laisse au robot le temps de modifier/ajuster sa trajectoire en vue d'éviter ledit objet, tout en continuant à assurer la tâche qu'il est en train d'effectuer, par exemple.

Suivant une autre caractéristique avantageuse, au moins un capteur d'approche peut réaliser une détection à une fréquence au moins égale à 10Hz. Idéalement, un capteur d'approche peut réaliser une détection jusqu'à une fréquence de 100Hz, ou plus.

Une telle fréquence de mesure pour détecter un objet, lorsque ce dernier est loin du robot, est suffisante pour ajuster/modifier la trajectoire du robot.

Selon l'invention, au moins un capteur d'approche peut être formé par, ou comprendre, l'un quelconque des capteurs suivants : - un capteur à temps de vol ou un télémètre, optique ou acoustique, - une caméra à temps de vol (3D), - un dispositif optique stéréoscopique et/ou à projection de lumière structurée, ou - un dispositif d'imagerie optique.

Ainsi, à titre d'exemples non limitatifs, au moins un capteur d'approche peut être formé par, ou comprendre, au moins : - un capteur à temps de vol à ultrasons (SODAR). Un tel capteur a une résolution centimétrique et peut mesurer des distances à des objets présents dans un cône de détection dans l'axe du capteur (par exemple de 50 degrés d'angle), entre une distance minimale (par exemple 20cm) et une distance maximale (par exemple de lm ou plus) ; -un capteur optique à temps de vol (LIDAR). Ce capteur a également une résolution centimétrique et peut mesurer des distances à des objets présents dans un cône de détection dans l'axe du capteur (par exemple de quelques degrés à quelques dizaines de degrés d'angle), entre une distance minimale (par exemple 10cm) et une distance maximale (qui peut être de l'ordre de plusieurs mètres) ; - une caméra à temps de vol qui applique le même principe optique de détection par temps de vol avec un capteur d'imagerie. Ce capteur peut mesurer des distances à des objets présents dans un champ de vue dans l'axe du capteur (par exemple de quelques dizaines de degrés d'angle), entre une distance minimale (par exemple 50cm) et une distance maximale (qui peut être de l'ordre de plusieurs mètres) ; - un capteur optique qui utilise une projection de lumière structurée, ou un capteur basé sur la stéréovision. Ces deux principes de capteur ont en commun de permettre de mesurer une distance à un objet présent dans une zone d'intersection entre soit un faisceau d'illumination et un champ de vue, soit deux champs de vue. - un capteur d'imagerie, qui permet par segmentation d'images, d'identifier la présence d'un objet dans leur champ de vue.

Les moyens de détection capacitive peuvent réaliser une détection d'un objet jusqu'à une distance au moins égale à 10cm, ou même 20cm ou 30cm. Ainsi, ils présentent une gamme de mesures de distances complémentaires, ainsi qu'un encombrement réduit et un coût réduit, comparé aux capteurs d'approche.

De plus, les moyens de détection capacitive peuvent réaliser une détection à une fréquence au moins égale à 100Hz, ou idéalement au moins égale à 500 Hz ou 1000Hz.

Une telle fréquence de mesure est particulièrement adaptée à la détection d'objets très proches du robot et de la tête fonctionnelle, tout en laissant suffisamment de temps pour que le robot se mette en arrêt avant d'entrer en collision.

Cette fréquence de mesure est suffisante pour assurer la sécurité anticollision pour un robot tout en utilisant des capteurs de coût et d'encombrement acceptables.

Dans un mode de réalisation préféré, au moins un, en particulier chaque, capteur d'approche peut préférentiellement être référencé au potentiel de garde.

Ainsi, le ou chaque capteur d'approche n'est pas détecté par l'électrode de détection capacitive formée par la partie sensible de la tête fonctionnelle, et ne vient pas perturber la détection capacitive.

Pour ce faire, il peut être prévu un convertisseur électrique agencé pour : - recevoir au moins un signal électrique, dit d'entrée, tel qu'un signal d'alimentation ou de commande référencé par exemple à un potentiel de masse et destiné à au moins un capteur d'approche, et référencer ledit signal d'entrée au potentiel de garde (VG) ; et/ou - recevoir au moins un signal électrique, dit de sortie, émis par ledit au moins un capteur d'approche, et référencer ledit signal de sortie au potentiel de masse électrique d'un contrôleur auquel il est destiné.

Ainsi, le capteur d'approche est alors globalement référencé au potentiel de garde et ne perturbe donc pas le capteur capacitif formé par la partie sensible de la tête fonctionnelle.

Suivant des exemples de réalisation, un tel convertisseur électrique peut comprendre au moins l'un des éléments suivants : - au moins une alimentation à isolation galvanique, telle qu'un convertisseur DC/DC, en particulier pour générer un signal d'entrée d'alimentation pour au moins un capteur d'approche ; - au moins une interface électrique sans contact galvanique, de type capacitive ou par opto-coupleur, pour au moins un signal d'entrée de commande, ou au moins un signal de sortie ; et/ou - une ou plusieurs inductances à impédance élevée pour recevoir et transmettre au moins un signal d'entrée ou au moins un signal de sortie.

Ce convertisseur peut être disposé dans la tête fonctionnelle, ou dans le corps du robot, ou dans une interface se trouvant entre la tête fonctionnelle et le corps du robot, ou encore hors dudit robot.

De plus, au moins un capteur d'approche peut être positionné de sorte que sa zone de détection se chevauche, au moins partiellement, avec la zone de détection de l'électrode de détection capacitive formée par la partie sensible de la tête fonctionnelle.

Dans ce mode de réalisation, il n'existe pas de zone aveugle entre un capteur d'approche et l'électrode de détection capacitive formée par la partie sensible de la tête fonctionnelle, ce qui améliore encore plus la détection d'objets.

Préférentiellement, le robot selon l'invention peut comporter plusieurs capteurs d'approche. Dans ce cas, au moins deux capteurs d'approche peuvent être positionnés de sorte que leurs zones de détection se chevauchent, au moins partiellement, entre-elles.

Au moins deux capteurs d'approche peuvent également être positionnés de sorte que : - leurs zones de détection se chevauchent entre-elles, par exemple au-delà d'une distance de recouvrement, et - la partie commune de leurs zones de détection chevauche avec la zone de détection de l'électrode de détection capacitive formée par la partie sensible de la tête fonctionnelle ; et ce dans au moins une direction, en particulier dans la direction reliant lesdits deux capteurs d'approche.

Dans ce mode de réalisation, il n'existe aucune zone aveugle entre les capteurs d'approche, ou au moins aucune zone aveugle au-delà de la distance de recouvrement le cas échéant.

La tête fonctionnelle peut comprendre plusieurs parties sensibles distinctes utilisées comme électrodes capacitives distinctes, et interrogées séquentiellement ou en parallèle par l'électronique de détection.

Dans la mesure où ces parties sensibles sont polarisées à un même potentiel électrique alternatif (Vg) à une fréquence de travail, elles constituent respectivement des éléments de garde pour les autres et ne se perturbent donc pas. Ces parties sensibles distinctes peuvent être par exemple les doigts d'un outil de préhension.

Suivant un mode de réalisation, la tête fonctionnelle peut comprendre une unique partie sensible formée par la totalité de ladite tête fonctionnelle.

Dans ce cas, lorsque la tête fonctionnelle est un porte-outil, respectivement un outil, c'est la totalité du porte-outil, respectivement la totalité de l'outil, qui est alors utilisée comme électrode capacitive de détection.

Le robot selon l'invention peut comprendre une interface mécanique, articulée ou non, séparant la tête fonctionnelle du reste du robot. En particulier, l'interface mécanique peut être disposée entre la tête fonctionnelle et le corps du robot.

Suivant un mode de réalisation particulier, l'isolant électrique et/ou la garde électrique peu(ven)t être disposé(s) au niveau de ladite interface mécanique, en particulier intégré(s) dans ladite interface mécanique.

Par exemple, lorsque la totalité de la tête fonctionnelle forme une partie sensible, l'isolant et la garde peuvent être disposés, et en particulier intégrés, dans l'interface mécanique séparant ladite tête fonctionnelle du reste du robot. L'isolant peut être disposé du côté de la tête fonctionnelle, ou du côté du corps du robot.

La garde peut être disposée du côté de la tête fonctionnelle, ou du côté du corps du robot.

Suivant un mode de réalisation alternatif, seule une partie de la tête fonctionnelle peut être sensible. Dans ce cas, l'isolant et la garde peuvent être disposés dans ladite tête d'outil, à distance de l'interface mécanique.

Suivant un mode de réalisation alternatif, la tête fonctionnelle peut comprendre plusieurs parties sensibles. Dans ce cas elle peut comprendre également des isolants ou des parties isolantes séparant ces parties sensibles.

Dans des modes de réalisation, la partie sensible de la tête fonctionnelle, ou la tête fonctionnelle, peut comprendre au moins un organe électrique, tel qu'un capteur, un actuateur, un moteur, et/ou une électronique associée (conditionneur, driver), etc.

Un tel organe électrique peut comprendre, ou être associé à, des fils électriques qui transportent des signaux d'entrée/sortie vers/depuis ledit organe électrique.

Par exemple, la tête fonctionnelle peut utiliser, ou être équipée de, une pince. Celle-ci est généralement gérée par le robot via deux fils d'alimentation pour la puissance et deux fils de communication série pour les commandes et les retours d'information.

Or, par défaut, ces organes électriques sont référencés au potentiel de masse général, et risquent donc d'être détectés par la partie sensible de la tête fonctionnelle utilisée comme électrode capacitive.

Pour éviter une telle perturbation, au moins un, en particulier chaque, organe électrique peut avantageusement être référencé au potentiel de garde.

Pour ce faire, suivant un mode de réalisation, le robot selon l'invention peut comprendre un volume, ou des parois, de garde, disposé(es) autour d'au moins un, en particulier de chaque, organe électrique, et polarisé(es) au potentiel de garde (VG), à la fréquence de travail.

Suivant un autre mode de réalisation, le robot selon l'invention peut comprendre en outre au moins un convertisseur électrique agencé pour : - recevoir au moins un signal électrique, dit d'entrée, tel qu'un signal d'alimentation ou de commande, destiné audit organe électrique, et référencer ledit signal d'entrée au potentiel de garde ; et/ou - recevoir au moins un signal électrique, dit de sortie, émis par ledit organe électrique, et référencer ledit signal de sortie au potentiel de masse électrique d'un contrôleur auquel il est destiné.

Ainsi, l'organe électrique est globalement référencé au potentiel de garde et ne perturbe donc pas la détection capacitive.

Ce mode de réalisation présente l'avantage d'être moins encombrant, moins coûteux et plus facile à mettre en place, car il ne nécessite pas de modifier la tête fonctionnelle, ou de changer sa conception.

Le convertisseur peut être agencé pour recevoir donc les signaux d'entrée référencés au potentiel de masse général, ou au potentiel de masse d'un contrôleur, et les transformer en sortie en signaux référencés au potentiel de garde, et vice versa.

Il est à noter que dans la mesure où la détection du couplage capacitif est réalisée à une fréquence de travail, les signaux électriques d'entrée/sortie concernant les organes électriques de la tête fonctionnelle (ou d'ailleurs comme expliqué précédemment ceux concernant un capteur d'approche référencé au potentiel de garde) ne perturbent pas la mesure de la capacité de couplage car ils sont rejetés ou filtrés par l'électronique de détection capacitive. Cela est d'autant plus efficace, dans le cas d'une démodulation synchrone du signal mesurée par l'électronique de détection.

Pour les mêmes raisons, si le potentiel de la partie sensible de la tête fonctionnelle utilisée comme électrode diffère du potentiel de la garde par la présence de composantes continues ou de fréquences différentes de la fréquence de travail, cela ne crée pas de perturbations significatives dans les mesures.

Un tel convertisseur électrique peut comprendre au moins l'un des éléments suivants : - au moins une alimentation à isolation galvanique, tel qu'un convertisseur DC/DC, en particulier pour générer un signal d'entrée d'alimentation pour au moins un organe électrique ; - au moins une interface électrique sans contact galvanique, de type capacitive ou par opto-coupleur, pour au moins un signal d'entrée de commande, ou au moins un signal de sortie ; - une ou plusieurs inductances à impédance élevée pour recevoir et transmettre au moins un signal d'entrée ou au moins un signal de sortie : par exemple, ces inductances peu(ven)t être bobinée(s) sur un noyau ferromagnétique commun pour augmenter encore leur impédance par effet de mutuelle inductance.

Ce convertisseur électrique peut être disposé dans la tête fonctionnelle, ou dans le corps du robot, ou dans une interface se trouvant entre la tête fonctionnelle et le corps du robot, ou encore hors dudit robot.

Ce convertisseur électrique peut être le même que le convertisseur électrique utilisé pour référencer, au potentiel de garde, les capteurs d'approche.

Suivant un mode de réalisation, le robot peut comprendre une garde réalisée par une couche de matériau conducteur, en particulier fine et souple, en particulier déposée sur une pièce dudit robot.

Alternativement, ou en plus, le robot peut comprendre une garde réalisée par une partie métallique du robot, disposée entre le corps et une partie sensible de la tête fonctionnelle, électriquement isolée de part et d'autre, et polarisée au potentiel de garde.

Ainsi, il n'est pas nécessaire d'ajouter d'élément additionnel au robot.

Alternativement, ou en plus, le robot peut comprendre une garde réalisée par au moins une partie, ou la totalité, du corps du robot selon l'invention, polarisée au potentiel de garde.

En effet, il est possible de polariser une partie importante, ou la totalité du corps du robot au potentiel de garde. Lorsque le robot est un bras robotisé, il est possible de polariser une partie importante, voire la totalité, du bras au potentiel de garde et de l'utiliser comme garde.

Dans ce cas, un circuit électronique convertisseur, dit circuit d'interface, est interfacé entre le circuit électrique de cette partie polarisée à la garde du robot, et le circuit électrique du reste du robot référencé à la masse générale. Ce circuit d'interface génère l'excitation de l'électronique capacitive référencée à la garde, et assure l'interface entre l'électronique de la partie polarisée à la garde du robot, et l'électronique référencée à la masse (alimentation, communication, etc.) du reste du robot. Ce circuit d'interface peut être logé au niveau de la partie référencée à la garde du robot, ou au niveau de la partie référencée au potentiel de masse du robot.

Lorsqu'une partie, ou l'ensemble du robot, est recouvert(e) d'électrodes capacitives additionnelles, et que la partie du robot supportant ces électrodes est référencée au potentiel de la garde, la structure du robot au niveau de cette partie peut en être simplifiée car il n'est pas nécessaire d'intercaler une garde supplémentaire entre le robot et ces électrodes capacitives additionnelles. Ces électrodes additionnelles et la tête fonctionnelle peuvent alors être référencées au même potentiel de garde, ce qui évite toute interférence.

Suivant un mode de réalisation, le robot peut comprendre une garde recouvrant partiellement une partie sensible de la tête fonctionnelle. Cela permet de limiter la capacité de détection de cette partie sensible à ses surfaces découvertes.

Suivant un autre mode de réalisation, le robot peut comprendre une garde formée par une pièce rapportée, ajoutée au robot.

Avantageusement, une telle pièce peut être en forme de manchon s'étendant le long dudit robot sur une distance non nulle, en particulier dans une direction fuyant, ou opposée à, la partie sensible de la tête fonctionnelle.

Une telle forme permet de mieux garder la partie sensible de la tête fonctionnelle utilisée comme électrode capacitive, et ainsi d'améliorer la détection capacitive.

Suivant une caractéristique avantageuse, le robot selon l'invention peut comprendre au moins un capteur capacitif additionnel, disposé ailleurs que sur une partie sensible, ou ailleurs que sur la tête fonctionnelle.

En particulier, le robot selon l'invention peut comprendre un ensemble de capteurs capacitifs additionnels, se présentant sous la forme d'une peau capacitive, ou d'un revêtement capacitif, intégré(e) dans, ou rapporté(e) sur, au moins une partie du robot selon l'invention, et en particulier sur le corps du robot.

Le robot selon l'invention peut également comprendre au moins un capteur d'approche additionnel, disposé ailleurs que sur une partie sensible, ou ailleurs que sur la tête fonctionnelle.

Il peut notamment comprendre au moins un capteur d'approche additionnel disposé à proximité de, ou intégré à, une peau capacitive ou un revêtement capacitif, intégré(e) dans, ou rapporté(e) sur, au moins une partie du robot selon l'invention, et en particulier sur le corps du robot. Dans ce cas, ce ou ces capteurs d'approche additionnels peuvent être référencés au potentiel de garde de ces capteurs capacitifs additionnelles.

Dans ce cas, l'électronique de détection capacitive peut être au moins en partie, commune avec une électrique de détection capacitive dudit au moins un capteur capacitif additionnel, en particulier de la peau capacitive. De même, l'électronique de détection des capteurs d'approche peut être au moins en partie commune avec une électrique de détection des capteurs d'approche additionnels.

De plus, l'au moins un capteur capacitif additionnel peut être polarisé à un potentiel alternatif identique au potentiel de travail, à la fréquence de travail.

Une telle caractéristique permet d'éviter toute interférence entre la partie sensible de la tête fonctionnelle utilisée comme électrode capacitive et les capteurs additionnels, et aussi d'exploiter ces capteurs capacitifs comme une garde.

Alternativement, les potentiels d'excitation utilisés pour la partie sensible de la tête fonctionnelle et les capteurs capacitifs additionnels peuvent être différents à la fréquence de travail, et en particulier correspondre à des fréquences de travail différentes. Dans ce cas, la partie sensible de la tête fonctionnelle peut détecter les autres électrodes capacitives comme un objet couplé au, ou à un potentiel proche du, potentiel de masse générale.

De la même manière, un robot peut comprendre plusieurs têtes fonctionnelles (montées par exemple sur des corps sous forme de bras distincts et solidaires d'une même base), ou plusieurs robots munis respectivement d'une ou plusieurs têtes fonctionnelles peuvent partager un même espace. Ainsi, ces différentes têtes fonctionnelles peuvent être utilisées de manière coordonnée pour effectuer des tâches.

Le ou les robots peuvent comprendre des têtes fonctionnelles avec des parties sensibles excitées à un même potentiel d'excitation à une fréquence de travail identique pour la détection capacitive de toutes ces parties sensibles. Dans ce cas les parties sensibles ne se détectent pas puisque chacune apparaît au potentiel de garde pour les autres.

Le ou les robots peuvent également comprendre des têtes fonctionnelles avec des parties sensibles excitées à des potentiels d'excitation différents, pour des détections capacitives à des fréquences de travail différentes, ou en utilisant des potentiels d'excitation orthogonaux au sens du produit scalaire (donc à produit scalaire nul). Dans ce cas, les parties sensibles respectives détectent les autres comme tout autre élément à un potentiel de masse par exemple.

Ces deux configurations peuvent être utilisées de manière statique ou dynamique (en changeant dans le temps les potentiels d'excitation de parties sensibles) en fonction des besoins de l'application.

Le moyen de polarisation électrique peut avantageusement comprendre un oscillateur qui génère une tension alternative d'excitation pour polariser la partie sensible au premier potentiel électrique alternatif.

Cette tension alternative d'excitation peut être également utilisée comme potentiel de garde pour polariser l'au moins une garde.

Le moyen de polarisation peut être disposé dans la tête fonctionnelle, ou dans le corps du robot, ou dans une interface séparant la tête fonctionnelle du reste du robot, ou encore hors du robot.

Comme expliqué précédemment, le robot selon l'invention peut comprendre une électronique de détection capacitive. L'électronique de détection peut avantageusement comprendre un circuit comprenant un amplificateur de courant ou de charge. Un tel amplificateur peut être réalisé par un amplificateur opérationnel et une capacité de contre-réaction.

Suivant des modes de mise en œuvre préférentiels, l'électronique de détection, et en particulier l'amplificateur opérationnel, peuvent être alimentés à un potentiel référencé au potentiel de garde.

Suivant d'autres modes de mise en œuvre, l'électronique de détection peut être alimentée à un potentiel référencé au potentiel de masse générale. L'électronique de détection peut en outre comprendre un conditionneur ou des moyens de conditionnement permettant d'obtenir un signal représentatif de la capacité électrode-objet recherchée, et/ou de la présence ou de la proximité d'un objet.

Ce conditionneur peut comprendre par exemple un démodulateur synchrone pour démoduler le signal par rapport à une porteuse, à une fréquence de travail.

Le conditionneur peut également comprendre un démodulateur asynchrone ou un détecteur d'amplitude.

Ce conditionneur peut bien entendu être réalisé sous une forme analogique et/ou numérique (microprocesseur) et comprendre tous moyens nécessaires de filtrage, conversion, traitement, etc. L'électronique de détection capacitive peut être disposée dans la tête fonctionnelle, ou dans le corps du robot, ou dans une interface séparant la tête fonctionnelle du reste du robot, ou encore hors du robot.

Les signaux de mesure capacitive, en particulier les signaux issus du conditionneur le cas échéant, et les signaux de mesure issus du ou des capteurs d'approche, peuvent ensuite être traités par un logiciel ou un module de gestion, qui permet de gérer la détection d'approche et de toucher, et en particulier d'exploiter ces informations en fonction du contexte d'utilisation du robot, par exemple pour générer des trajectoires adaptées.

Un tel logiciel, ou module de calcul, peut par exemple être intégré à un calculateur ou contrôleur, du robot.

Par exemple, lorsque la tête fonctionnelle est en train de saisir un objet sur une table, la détection capacitive peut être désactivée afin de ne pas déclencher intempestivement une détection de collision. Les capteurs d'approche peuvent par contre dans ce cas être utilisés, par exemple pour localiser un objet à saisir.

Par contre, lorsque le robot déplace l'objet pour l'amener d'un point A à un point B, la détection capacitive ainsi que la détection d'approche (avec les capteurs d'approche) peuvent être activées afin de pouvoir détecter un obstacle imprévu, et le contourner ou effectuer un arrêt d'urgence ou toute autre action appropriée. En particulier, les informations des capteurs d'approche peuvent être utilisées pour déterminer la direction d'approche d'un objet à éviter (qui n'est pas fournie par la détection capacitive), et calculer une trajectoire d'évitement en conséquence.

Dans certaines applications, la tête fonctionnelle peut également être utilisée comme une commande d'interaction : le toucher de la tête fonctionnelle (ou la détection d'un objet dans une gamme de distances proches par un capteur d'approche) peut par exemple déclencher un ralentissement du robot.

Le seuil de déclenchement pour la détection d'approche d'un objet ou du toucher peut être paramétrable en temps réel afin de prendre en compte l'environnement qui peut influer sur la capacité mesurée.

La tête fonctionnelle peut comprendre, ou être formée par : - un moyen de préhension d'un objet, tel qu'une pince ou un étau ; - un moyen de traitement d'un objet, tel qu'une ponceuse, une perceuse, un pistolet de peinture, etc. ; et/ou - un moyen d'inspection d'un objet, tel qu'une caméra, une tête d'interférométrie, etc.

Les moyens de détection capacitifs, et en particulier le moyen de polarisation, et/ou l'isolant électrique, et/ou la garde et/ou l'électronique de détection, peuvent être disposés en partie ou en totalité dans la tête fonctionnelle, dans le corps du robot, dans une interface séparant la tête fonctionnelle du reste du robot, ou encore dans un boîtier indépendant.

Suivant un exemple de réalisation nullement limitatif, le robot selon l'invention peut être tout système robotisé, et en particulier un bras robotisé.

Le robot peut également être, ou comprendre, par exemple, un véhicule sur roues tel qu'un chariot muni d'un bras ou d'un système manipulateur, ou un robot de type humanoïde ou pourvu d'organes de déplacement tels que des membres.

Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé un dispositif se présentant sous la forme d'un outil, ou d'un porte-outil, prévu pour former une tête fonctionnelle d'un robot selon l'invention, et comprenant les moyens de détection capacitifs dudit robot et au moins un capteur d'approche.

La tête fonctionnelle peut présenter une combinaison quelconque des caractéristiques décrites plus haut pour : - les moyens de détection capacitifs, et en particulier pour le moyen de polarisation, pour l'isolant électrique, pour la garde et pour l'électronique de détection ; et - les capteurs d'approche. et qui ne sont pas reprises ici par soucis de concision.

Suivant un autre aspect de l'invention, il est proposé une interface de connexion pour un robot selon l'invention, prévue pour relier la tête fonctionnelle et le reste du robot, en particulier être disposée entre la tête fonctionnelle et le corps dudit robot, ladite interface de connexion comprenant les moyens de détection capacitifs dudit robot et au moins un capteur d'approche.

Une telle interface de connexion permet d'utiliser la fonctionnalité de détection sans avoir à modifier ladite tête fonctionnelle ou le corps du robot. Par conséquent, une telle interface de connexion permet de doter un robot existant, et/ou des têtes fonctionnelles ou des outils prévus pour un robot existant, d'une fonctionnalité de détection multi-distance, de manière simple, rapide et peu complexe.

Une telle interface de connexion peut être articulée ou non.

Une telle interface de connexion peut reprendre : - du côté de la tête fonctionnelle du robot : au moins un connecteur mécanique, et/ou une interface mécanique, et/ou au moins un connecteur électrique et/ou une interface électrique, similaires à ceux(celles) prévu(e)s sur le corps du robot ; et - du côté du corps du robot : au moins un connecteur mécanique, et/ou une interface mécanique, et/ou au moins un connecteur électrique, et/ou une interface électrique, similaires à ceux(celles) prévu(e)s sur la tête fonctionnelle du robot. L'interface de connexion selon l'invention peut présenter une combinaison quelconque des caractéristiques décrites plus haut pour : - les moyens de détection capacitifs, et en particulier pour le moyen de polarisation, pour l'isolant électrique, pour la garde et pour l'électronique de détection ; et - les capteurs d'approche. et qui ne sont pas reprises ici par soucis de concision.

Suivant un autre aspect de la même invention, il est proposé un procédé de contrôle de trajectoire pour un robot selon l'invention, ledit procédé comprenant une étape de génération, ou de modification, d'une trajectoire d'au moins une partie dudit robot en fonction : - d'au moins un signal fourni par au moins un capteur d'approche, et - d'au moins un signal fourni par une électrode de détection capacitive formée par une partie sensible d'une tête fonctionnelle.

Lorsque l'objet est détecté par un capteur d'approche sans être détecté par la détection capacitive, cela signifie que l'objet est suffisamment loin pour réaliser un évitement. Dans ce cas, la trajectoire du robot (ou de la tête fonctionnelle) est générée/modifiée globalement, et/ou de manière optimisée, pour éviter ledit objet.

Lorsque l'objet est détecté par la détection capacitive, cela signifie que l'objet est très proche du robot et qu'il y a plus de temps pour réaliser un évitement. Dans ce cas, la trajectoire du robot est modifiée pour provoquer un arrêt du robot, ou un évitement à courte distance. Si l'objet est également détecté par un capteur d'approche, cette information peut être utilisée pour calculer une trajectoire d'évitement. Par contre, si l'objet est détecté par aucun capteur d'approche, il est plus sûr dans ce cas d'arrêter le robot.

Description des figures et modes de réalisation D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'exemples nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : - les FIGURES la et lb sont une représentation schématique partielle d'un exemple de réalisation d'un robot selon l'invention ; - la FIGURE 2 est une représentation schématique d'un exemple de de réalisation d'une électronique pouvant être utilisée avec le robot des FIGURES la et lb ; - la FIGURE 3 est une représentation schématique partielle d'un autre exemple de réalisation d'un robot selon l'invention ; - la FIGURE 4 est une représentation schématique d'un exemple de de réalisation d'une électronique pouvant être utilisée avec le robot de la FIGURE 3 ; et - les FIGURES 5 et 6 sont des représentations schématiques partielle d'autres exemples de réalisation d'un robot selon l'invention.

Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.

En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.

Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.

Les FIGURES la et lb sont des représentations schématiques partielles d'un exemple de réalisation non limitatif d'un robot selon l'invention.

Le robot 100 est représenté sur la FIGURE la selon une vue de profil et sur la FIGURE lb selon une vue de face.

Le robot 100 comprend un corps 102 et une tête fonctionnelle 104.

Le corps 102 du robot est représenté de manière incomplète de sorte que sur la FIGURE la, seulement la partie distale du corps du robot est visible.

La tête fonctionnelle 104 se présente sous la forme d'une pince électrique, comprenant deux doigts 104i et 1042, utilisés pour saisir ou manipuler des objets.

La tête fonctionnelle 104 est séparée du corps 102 du robot 100 par un premier isolant électrique 106i et un deuxième isolant électrique 1062, entre lesquels est disposée une garde électrique 108, par exemple formée par une plaque conductrice d'électricité. Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 1, les isolants 106i et 1062, et la garde électrique 108 sont disposés dans une interface mécanique 110 agencée entre la tête fonctionnelle 104 et le corps 102. L'isolant électrique 106i isole électriquement la tête fonctionnelle 104 de la garde électrique 108, et l'isolant électrique 1062 isole électriquement la garde électrique 108 du corps 102 du robot 100.

En utilisation, la tête fonctionnelle 104 est polarisée à un potentiel électrique alternatif V, dit potentiel de travail, différent d'un potentiel de masse générale. La garde électrique 108, elle, est polarisée à un potentiel électrique alternatif VG, dit potentiel de garde, identique, ou sensiblement identique, au potentiel de travail V, au moins à une fréquence de travail. En particulier V=VG.

Dans ces conditions, la tête fonctionnelle 104 se comporte comme une électrode capacitive, ou une électrode de mesure. Par conséquent, la tête fonctionnelle 104 peut être utilisée comme capteur de proximité. La détection d'un objet est réalisée en mesurant un signal relatif à la capacité, dite électrode-objet, vue par la tête fonctionnelle 104. Ce principe de détection est bien connu et ne sera donc pas détaillé ici.

De plus, pour éviter des capacités de fuite ou des capacités parasites pouvant constituer une perturbation, la tête fonctionnelle 104 est gardée par la garde électrique 108, formant un plan de garde pour la tête fonctionnelle 104.

La tête fonctionnelle 104, utilisée comme électrode de détection capacitive ou capteur de proximité, réalise par exemple une détection d'un objet jusqu'à une distance maximale de l'ordre de 25-30 cm. La fréquence de détection de la tête fonctionnelle 104 est de l'ordre de 1000Hz.

De plus, le robot 100 comporte un ou plusieurs capteurs d'approche 112, non-capacitifs. Les capteurs d'approche 112 peuvent être fixés à la tête fonctionnelle 104 ou à l'interface mécanique 110, ou encore au corps 104 du robot.

Les capteurs d'approche 112 sont disposés de part et d'autre de la tête fonctionnelle 104. En particulier, le robot 100 peut comporter une couronne formée par plusieurs, en particulier quatre, capteurs d'approche 112 entourant la tête fonctionnelle 104, tels que représentés sur la FIGURE lb.

Les capteurs d'approche 102 présentent une portée en détection plus grande comparée à celle de l'électrode de détection capacitive formée par la tête fonctionnelle 104.

Chaque capteur d'approche 112 peut être sélectionné parmi les capteurs suivants : - un capteur à temps de vol ou un télémètre, optique ou acoustique, - une caméra à temps de vol (3D), - un dispositif optique stéréoscopique et/ou à projection de lumière structurée, ou - un dispositif d'imagerie optique.

Bien entendu, il est possible d'utiliser une combinaison quelconque des capteurs listés ci-dessus de sorte que les capteurs d'approche 112 sont une combinaison quelconque de ces capteurs.

Suivant un mode de réalisation préférentiel, les capteurs d'approche 112 peuvent être des capteurs à temps de vol (ponctuels) optiques.

Les capteurs d'approche 112 réalisent une détection d'un objet jusqu'à une distance d'au moins 50cm, voire plus, jusqu'à quelques mètres. La fréquence de détection de ces capteurs est typiquement de l'ordre d'une centaine d'Hertz.

Dans l'exemple représenté sur les FIGURES la et lb, chaque capteur d'approche 112 a une zone de détection en forme de cône dont le sommet se trouve au niveau du capteur d'approche 112. L'angle d'ouverture du cône de chaque capteur d'approche 112 est de l'ordre de plusieurs dizaines de degrés, et en particulier de l'ordre de 50° ou 60°. Dans la mesure où ces capteurs d'approche ne peuvent pas détecter d'objets à une distance inférieure à une distance minimale (par exemple 10cm), leur zone de détection a plutôt la forme d'un cône tronqué.

Sur la FIGURE la, la tête fonctionnelle 104 présente une zone de détection référencée 114 et chaque capteur d'approche 112 présente une zone de détection référencé 116. A partir d'une certaine distance, les zones de détection 116 d'au moins deux capteurs d'approche 112 se chevauchent. Cependant, il existe également entre les capteurs d'approche 112, une zone 118 non couverte par les capteurs d'approches 112. Si un objet se trouve dans cette zone non-couverte 118, il n'est détecté par aucun capteur d'approche 112.

La tête fonctionnelle 104 étant positionnée entre les capteurs d'approche 112, sa zone de détection 114 se chevauche avec la zone de détection 116 de chaque capteur d'approche 112. La tête fonctionnelle 104 détecte donc la présence d'un objet dans la zone 118, qui n'est pas couverte par les capteurs d'approches 112.

De préférence, dans au moins une direction la distance entre deux capteurs d'approche 112 est choisie telle que la zone de détection 116 de la tête fonctionnelle 104 couvre la majorité, et préférentiellement la totalité, de la zone 118, non-couverte par les capteurs d'approche 112. Dans l'exemple représenté sur la FIGURE la, il existe une zone 120 au niveau de laquelle se chevauchent : - les zones de détection 116 des capteurs d'approche 112, et - la zone de détection 114 de la tête fonctionnelle 104.

Ainsi, il n'existe aucune zone aveugle dans laquelle un objet se trouvant à proximité de la tête fonctionnelle 104 n'est pas détecté.

Ainsi, le robot 100 est dotée d'une fonction de détection d'objets multi-distances.

Les capteurs d'approche 112 réalisent une détection d'un objet lorsque celui se trouve éloigné de la tête fonctionnelle 102, et la tête fonctionnelle 104 réalise une détection capacitive d'un objet lorsque celui-ci trouve près de la tête fonctionnelle 104, et en particulier, dans une zone non-couverte par les capteurs d'approche 112.

Les capteurs d'approche 112 sont particulièrement utiles avec une tête fonctionnelle 104 utilisée comme électrode capacitive car ils apportent une information de la direction dans laquelle un objet arrive, qui n'est pas fournie par l'électrode capacitive formée par la tête fonctionnelle 104. Ainsi, si l'objet est détecté par un capteur d'approche 112, une trajectoire d'évitement peut être effectuée. Par contre, si l'objet approche dans une zone qui n'est pas couverte par les capteurs d'approche 112, il est quand même détecté par l'électrode capacitive formée par la tête fonctionnelle à temps pour arrêter le robot 100 et éviter une collision.

La FIGURE 2 est une représentation schématique d'un exemple d'électronique pouvant être mise en œuvre dans/avec un robot selon l'invention, tel que par exemple le robot 100 des FIGURES la et lb.

Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 2, l'électronique 200 comprend un oscillateur 202, référencé à une masse générale 204, qui génère une tension alternative d'excitation, notée VG, utilisée pour polariser la tête fonctionne 104, faisant fonction d'électrode de détection capacitive, et également utilisée comme potentiel de garde pour polariser la garde électrique 108. L'électronique 200 comporte une électronique de détection 206 composée d'un amplificateur de courant, ou de charge, représenté par un amplificateur opérationnel 208 et une capacité de contre-réaction 210. Dans le mode de réalisation présenté, cet amplificateur de charge fournit en sortie une tension proportionnelle à la capacité de couplage, notée Ceo, entre l'électrode de mesure formée par la tête fonctionnelle 104 et un objet à proximité. L'électronique de détection 206 comprend en outre un conditionneur 212 permettant d'obtenir un signal représentatif de la capacité de couplage Ceo recherchée, et/ou de la présence ou de la proximité d'un objet d'un corps. Ce conditionneur 212 peut comprendre par exemple un démodulateur synchrone pour démoduler le signal par rapport à une porteuse, à une fréquence de travail. Le conditionneur 212 peut également comprendre un démodulateur asynchrone ou un détecteur d'amplitude. Ce conditionneur 212 peut bien entendu être réalisé sous une forme analogique et/ou numérique (microprocesseur) et comprendre tous moyens nécessaires de filtrage, de conversion, de traitement, etc.

Dans la configuration représentée sur la FIGURE 2, la tête fonctionnelle 104 est polarisée par l'intermédiaire de l'amplificateur opérationnel 208. En particulier, l'oscillateur 202 est relié à l'entrée positive de l'amplificateur opérationnel 208 et la tête fonctionnelle 104, formant électrode de détection capacitive, est reliée à l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 208.

La garde électrique 108 est reliée à l'entrée négative de l'amplificateur opérationnel 208. L'électronique de détection 200, ou au moins sa partie sensible avec l'amplificateur de charge 206 peut être référencée (ou alimentée par des alimentations électriques référencées) au potentiel de garde VG, pour minimiser les capacités parasites. L'électronique de détection 200 peut également être référencée, de manière plus classique, au potentiel de masse 204.

Les capteurs d'approche 112 sont alimentés/commandés par un contrôleur 214. Ce contrôleur 214 peut être un contrôleur dédié aux capteurs 112, ou un contrôleur dédié à la détection d'objet ou encore un contrôleur du robot.

Ce contrôleur 214 délivre des signaux (d'alimentation ou de commande) référencés au potentiel de masse générale 204, différent du potentiel de garde VG. Sans précautions, de tels signaux, et par conséquent les capteurs d'approche 112 pourrait déclencher une détection intempestive de la part de la tête fonctionnelle 104 utilisée comme électrode de détection capacitive, du fait de la présence du potentiel de masse 204.

Pour éviter cela, l'électronique 200 comprend un convertisseur 216 disposé entre le contrôleur 214 et chaque capteur d'approche 112 et ayant pour fonction de : - recevoir au moins un signal électrique, dit d'entrée, tel qu'un signal d'alimentation ou de commande, émis par le contrôleur 214 et destiné au capteur d'approche 112, et référencer ledit signal d'entrée au potentiel de garde VG ; et - recevoir au moins un signal électrique, dit de sortie, émis par ledit capteur d'approche 112 et destiné au contrôleur 214, et référencer ledit signal de sortie au potentiel de masse électrique 204 dudit contrôleur 214.

Ainsi, chaque capteur d'approche 112, ainsi que les connecteurs et l'électronique qui lui sont associés sont alimentés par des signaux référencés au potentiel de garde VG et ne perturbent pas l'électrode de détection capacitive que forme la tête fonctionnelle 104.

La FIGURE 3 est une représentation schématique partielle d'un autre exemple de réalisation d'un robot selon l'invention.

Le robot 300 de la FIGURE 3 comprend tous les éléments du robot 100 des FIGURES la et lb.

Dans le robot 300 de la FIGURE 3, la tête fonctionnelle 104 comprend en plus un moteur électrique 302 pour bouger les doigts 104i et 1042 de la pince électrique.

Ce moteur électrique 302 est alimenté et commandé par un contrôleur, qui peut être le contrôleur dédié ou non audit moteur 302, et référencé au potentiel de masse du robot, ou d'une électronique du robot, différent du potentiel de garde VG.

Sans précautions, un tel moteur électrique 302 pourrait déclencher une détection intempestive de la part de la tête fonctionnelle 104 utilisée comme électrode de détection capacitive, du fait de la présence d'un potentiel de masse.

Pour éviter cela, le moteur électrique 302 peut être référencé au potentiel de garde VG.

La FIGURE 4 est une représentation schématique d'un exemple d'électronique pouvant être mise en œuvre dans/avec le robot 300 de la FIGURE 3. L'électronique 400 de la FIGURE 4 comprend tous les éléments de l'électronique 200 de la FIGURE 2.

En plus, l'électronique 400 comprend, entre le moteur 302 et un contrôleur 402 contrôlant ledit moteur 302, un convertisseur 404 ayant pour fonction de : - recevoir au moins un signal électrique, dit d'entrée, tel qu'un signal d'alimentation ou de commande, émis par le contrôleur 402 et destiné au moteur 302, et référencer ledit signal d'entrée au potentiel de garde VG ; et - recevoir au moins un signal électrique, dit de sortie, émis par ledit moteur 302 et destiné au contrôleur 402, et référencer ledit signal de sortie au potentiel de masse électrique du contrôleur.

Ainsi le moteur 302, ainsi que les connecteurs et l'électronique qui lui sont associés sont alimentés par des signaux référencés au potentiel de garde VG et ne perturbent pas l'électrode de détection capacitive que constitue la tête fonctionnelle 104.

Bien entendu, un même convertisseur électrique peut être utilisé à la fois pour : - le moteur électrique 302, et plus généralement pour tout organe électrique référencé au potentiel de garde VG ; et - les capteurs d'approche 112.

Dans les exemples décrits, chaque électronique 200 et 400 est représentée séparément pour plus de clarté. Chaque électronique 200 et 400 peut être partiellement ou totalement intégrée dans la tête fonctionnelle, ou dans le corps du robot, ou dans l'interface séparant la tête du reste du robot, ou encore dans un boîtier indépendant.

Chaque électronique 200 et 400 peut être partiellement, ou totalement, réalisée de manière analogique ou numérique, ou encore par une combinaison d'éléments analogiques et d'éléments numériques.

La FIGURE 5 est une représentation schématique partielle d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un robot selon l'invention.

Le robot 500, représenté sur la FIGURE 5 de manière partielle, comprend tous les éléments du robot 300 de la FIGURE 3. A la différence du robot 300, le robot 500 comprend une garde 502 se présentant sous la forme d'un manchon disposé sur le corps 102 et se prolongeant sur le corps 102 à l'opposé de la tête fonctionnelle 104. Ainsi, la tête fonctionnelle 104 est électriquement mieux gardée par rapport au corps 102 du robot 500.

Le robot 500 comprend un deuxième isolant électrique 504 entre la garde 502 et le corps 102, également en forme de manchon disposé entre la garde 502 et le corps 102, et se prolongeant sur le corps 102 à l'opposé de la tête fonctionnelle 104.

Quel que soit l'exemple de réalisation, le robot selon l'invention peut comprendre des électrodes capacitives additionnelles, en plus de la tête fonctionnelle 104 utilisée comme électrode de détection capacitive. Le robot 500 de la FIGURE 5 comporte par exemple de telles électrodes capacitives, référencées 506 et disposées sur la garde 502 avec une couche d'isolant intercalée.

Préférentiellement, ces électrodes capacitives additionnelles peuvent être gérées par la même électronique que celle utilisée pour la tête capacitive 104 et/ou utiliser le même potentiel alternatif, à la fréquence de travail. Alternativement, ces électrodes capacitives additionnelles peuvent être gérées par une électronique distincte, et/ou utiliser un potentiel alternatif différent.

Ces électrodes capacitives additionnelles peuvent se présenter sous la forme d'une peau capacitive disposée sur le corps 102 du robot de manière amovible ou démontable, ou intégrée dans la couche externe du corps 102 du robot.

Quel que soit l'exemple de réalisation, le robot selon l'invention peut également comprendre des capteurs d'approche additionnels sur le corps du robot.

Le robot 500 de la FIGURE 5 comporte par exemple de tels capteurs d'approche additionnels, référencées 512, et disposées sur le corps du robot 102 (ou dans l'exemple présenté sur la garde 502 placée sur le corps 102 du robot).

Ces capteurs d'approche additionnels 512 peuvent être placés à proximité d'électrodes capacitives additionnelles 506 comme illustré à la FIGURE 5. Dans ce cas, comme expliqué précédemment ce ou ces capteurs d'approche additionnels 512 peuvent être référencés au potentiel de garde de ces électrodes capacitives additionnelles 506 pour ne pas les perturber.

La FIGURE 6 est une représentation schématique partielle d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un robot selon l'invention.

Le robot 600, représenté sur la FIGURE 6 de manière partielle, comprend tous les éléments du robot 300 de la FIGURE 3, sauf l'élément de garde 108 et le deuxième élément isolant 1062.

En effet, à la différence du robot 300, dans le robot 600, la garde est réalisée par une partie ou la totalité du corps 102 du robot 600. Cette partie, ou la totalité, du corps 102 réalisant la garde est polarisée au potentiel de garde VG.

Dans cas, et pour éviter toute perturbation entre le corps 102 (ou la partie du corps 102) polarisé(e) au potentiel de garde VG et l'électronique du robot 600 référencé au potentiel de masse général, un convertisseur de potentiel est utilisé, tel que par exemple le convertisseur de potentiel 216 ou 404. Ce convertisseur de potentiel a pour rôle de référencer les signaux allant vers des organes électriques disposés dans le corps 102 au potentiel de garde VG, et les signaux provenant de ces organes électriques, au potentiel de masse général.

Comme précédemment, le robot peut comprendre des électrodes capacitives additionnelles, disposée sur le corps 102. Ces électrodes capacitives additionnelles peuvent se présenter sous la forme d'une peau capacitive disposée sur le corps 102 du bras robotisé de manière amovible ou démontable, ou intégrée dans la couche externe du corps 102 du robot. Dans ce mode de réalisation, il n'est pas nécessaire d'intercaler une garde entre le corps 102 du robot et ces électrodes capacitives additionnelles.

De même, comme précédemment, le robot peut également comprendre des capteurs d'approche additionnels, disposés sur le corps 102. Comme expliqué précédemment, ces capteurs d'approche additionnels peuvent être référencés au potentiel de garde VG.

Dans tous les exemples décrits, l'interface 110 peut faire partie intégrante de la tête fonctionnelle 104 ou du corps du robot 102. Elle peut aussi être réalisée sous la forme d'un élément distinct démontable ou amovible. Dans ce dernier cas, l'interface 110 reprend : - du côté de la tête fonctionnelle, la ou les interfaces de connexion mécaniques et/ou électriques se trouvant sur le corps du robot ; et - du côté du corps du robot, la ou les interfaces de connexion mécaniques et/ou électriques se trouvant sur la tête fonctionnelle.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS

   1. Robot (100;300;500;600) comprenant un corps (102) sur lequel est montée, en particulier de manière amovible ou démontable ou encore interchangeable, une tête fonctionnelle (104) formant un outil ou un porte-outil, ledit robot (100;300;500;600) comprenant en outre des moyens de détection capacitive comprenant : -au moins un isolant électrique (106i) pour isoler électriquement au moins une partie, dite sensible, de ladite tête fonctionnelle (104) du reste dudit robot (100;300;500;600) ; -au moins un moyen (202) de polarisation électrique de ladite partie sensible à un potentiel électrique alternatif (V), dit potentiel de travail, différent d'un potentiel de masse (204), de sorte que ladite partie sensible forme une électrode de détection capacitive ; et -au moins une garde électrique (108;502) polarisée à un potentiel alternatif (VG), dit potentiel de garde, identique ou sensiblement identique audit potentiel de travail (V) à une fréquence, dite de travail, pour garder électriquement ladite partie sensible ; ledit robot (100;300;500;600) comprenant en outre au moins un capteur (112), dit d'approche, mettant en œuvre une technologie de détection non-capacitive de portée de détection plus grande, au moins dans une direction, que ladite électrode de détection capacitive formée par ladite partie sensible de ladite tête fonctionnelle (104).
2. 2. Robot (100;300;500;600) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un capteur d'approche (112) est disposé sur la tête fonctionnelle (104). 3. Robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un capteur d'approche (112) réalise une détection d'un objet jusqu'à une distance au moins égale à 30cm, en particulier jusqu'à une distance au moins égale à 50cm. 4. Robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un capteur d'approche (112) est formé par, ou comprend : - un capteur à temps de vol ou un télémètre, optique ou acoustique, - une caméra à temps de vol (3D), - un dispositif optique stéréoscopique et/ou à projection de lumière structurée, ou - un dispositif d'imagerie optique.
3. 5. Robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un, en particulier chaque, capteur d'approche (112) est référencé au potentiel de garde (VG). 6. Robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins un capteur d'approche (112) est positionné de sorte que sa zone de détection (116) se chevauche, au moins partiellement, avec la zone de détection (114) de l'électrode de détection capacitive formée par la partie sensible de la tête fonctionnelle (104). 7. Robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'elle comporte plusieurs capteurs d'approches (112), au moins deux desdits capteurs d'approche (112) étant positionnés de sorte que leurs zones de détection (116) se chevauchent, au moins partiellement, entre elles. 8. Robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une interface mécanique (110), articulée ou non, séparant la tête fonctionnelle (104) du reste du robot (100;300;500;600), l'isolant électrique (106i), et/ou la garde électrique (108), étant disposé(s) au niveau de ladite interface (110). 9. Robot (300;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête fonctionnelle (104) comprend au moins un organe électrique (302) référencé au potentiel de garde (VG). 10. Robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une garde (108;502) réalisée par : - une couche de matériau conducteur, en particulier fine et souple, en particulier déposée sur une pièce dudit robot ; ou - une partie métallique dudit robot, disposée entre le corps (102) et une partie sensible de la tête fonctionnelle (104), électriquement isolée de part et d'autre, et polarisée au potentiel de garde (VG) ; ou - au moins une partie, ou la totalité, du corps (102) dudit robot (600), polarisée au potentiel de garde (VG).
4. 11. Robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tête fonctionnelle (104) comprend, ou est formée par : - un moyen de préhension d'un objet ; - un moyen de traitement d'un objet ; et/ou - un moyen d'inspection d'un objet.
5. 12. Robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'un bras robotisé. 13. Dispositif (104) se présentant sous la forme d'un outil ou d'un porte-outil, prévu pour former une tête fonctionnelle d'un robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et comprenant les moyens de détection capacitifs dudit robot et au moins un capteur d'approche (112).
6. 14.Interface (110) de connexion pour un robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, prévue pour être disposée entre la tête fonctionnelle (104) et le corps (102) dudit robot (100;300;500;600), ladite interface de connexion (110) comprenant les moyens de détection capacitifs dudit robot (100;300;500;600) et au moins un capteur d'approche (112).
7. 15. Procédé de contrôle de trajectoire pour un robot (100;300;500;600) selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, comprenant une étape de génération, ou de modification, d'une trajectoire d'au moins une partie dudit robot en fonction : -d'au moins un signal fourni par au moins un capteur d'approche (112), et -d'au moins un signal fourni par une électrode de détection capacitive formée par une partie sensible d'une tête fonctionnelle (104).