Domaine technique

La présente invention concerne un appareil, en particulier un robot, muni d'une fonctionnalité de détection capacitive et d'au moins une pièce d'extension permettant de déporter, et/ou étendre, la fonctionnalité de détection capacitive.

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

Dans le domaine de la robotique collaborative, les robots peuvent être équipés de capteurs capacitifs pour détecter l'approche d'objets ou d'opérateurs humains dans le voisinage dudit robot. Ces capteurs peuvent par exemple comprendre des électrodes capacitives agencées sous la forme de surfaces sensibles qui recouvrent au moins partiellement la surface du robot. Ces électrodes capacitives sont polarisées à un potentiel d'excitation alternatif, et reliées à une électronique de détection qui mesure le couplage capacitif entre ces électrodes et des objets polarisés à un potentiel différent des électrodes, le plus souvent la masse.

Il peut être nécessaire d'ajouter des accessoires sur un robot équipé d'une telle fonctionnalité de détection capacitive, tels que par exemple des supports de câble pour maintenir des câbles électriques courant le long du robot, des poignées de manipulation permettant à un opérateur de manipuler le robot, etc.

Ces accessoires peuvent dégrader la détection d'objets dans la zone de détection des capteurs, ce qui vient dégrader la détection capacitive. Ces accessoires peuvent aussi constituer des éléments qui font sailli au-delà de la zone de détection des capteurs, et donc sont susceptibles d'entrer en collision avec des objets avant que ceux-ci soient détectés.

Un but de la présente invention est de pallier ces inconvénients. Un autre but de l'invention est de proposer une solution permettant l'ajout d'organes d'extension sur un appareil sans dégrader la fonctionnalité de détection capacitive équipant ledit appareil.

Il est aussi un but de la présente invention de proposer une solution permettant l'ajout d'organes d'extension sur un appareil équipé d'une fonctionnalité de détection capacitive, tout en évitant que ces organes sortent de la zone de détection capacitive.

Il est aussi un but de la présente invention de proposer une solution permettant l'ajout d'organes d'extension sur un appareil équipé d'une fonctionnalité de détection capacitive, de sorte à étendre la zone de détection capacitive.

Exposé de l'invention

Au moins un de ces buts est atteint avec un appareil comprenant une ou plusieurs électrodes, dites de mesure, pour détecter au moins un objet dans une zone de détection, et une électronique de détection capacitive configurée pour :

- polariser la ou les électrodes de mesure à un potentiel électrique alternatif, dit de détection, différent d'un potentiel de masse, à une fréquence, dite de détection, et

- détecter un signal relatif à un couplage capacitif entre ledit objet et au moins une électrode de mesure ;

ledit appareil comprenant en outre au moins un organe, dit d'extension :

- fixé audit appareil au-dessus d'au moins une électrode de mesure, et

- en couplage électrique avec ladite au moins une électrode de mesure ; de sorte que ledit organe d'extension réalise une extension de la détection capacitive réalisée par ladite au moins une électrode de mesure.

L'appareil selon l'invention propose donc de positionner l'organe d'extension au-dessus ou en regard de, et en contact électrique avec, au moins une partie d'au moins une électrode de mesure, de sorte que l'organe de détection se comporte comme une électrode de mesure, ou comme un prolongement d'au moins une électrode de mesure. Ainsi, l'organe d'extension est au moins en partie positionné dans la zone de détection dans laquelle des objets peuvent être détectés par la ou les électrodes de mesure en regard desquelles il est positionné. Il réalise donc une extension de la détection capacitive initialement réalisée par l'électrode de mesure, de sorte à étendre la zone de détection dans laquelle des objets peuvent être détectés au-delà de la zone de détection de la ou des électrodes de mesure. Dans ces conditions, l'organe d'extension ne perturbe pas la détection capacitive. De plus, l'organe de détection est inclus dans la zone de détection capacitive qu'il contribue à étendre de sorte qu'il n'est pas susceptible d'entrer en collision avec des objets avant que ceux-ci ne soient détectés par la détection capacitive.

Dans la présente demande, deux potentiels alternatifs sont identiques à une fréquence donnée lorsqu'ils comportent chacun une composante alternative identique ou similaire à cette fréquence, c'est-à-dire de même amplitude (par exemple à quelques pourcents près) et de même phase (par exemple à quelques degrés près). 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 donnée lorsqu'ils ne comportent pas de composante alternative identique ou similaire à cette fréquence donnée.

Dans la présente demande, le terme « potentiel de masse » ou « potentiel de masse générale » désigne un potentiel de référence de l'électronique, du robot ou de son environnement, 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 (ou les électrodes) sont suffisamment importantes.

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

En particulier, un organe d'extension peut être fixé à l'appareil de manière démontable ou amovible. Par « démontable », on entend un démontage sans dégrader ni l'appareil, ni l'organe d'extension.

Au moins un organe d'extension peut être fixé à l'appareil, par tout moyen de fixation connu de type vis, boulons, fixation magnétique, collage, collier, etc.

Suivant des exemples de réalisation non limitatifs, au moins un organe d'extension peut être, ou peut comprendre :

- un doigt d'extension de la fonction de détection capacitive,

- un support de câble ou de gaine, ou

- une poignée de manipulation dudit appareil.

Suivant un mode de réalisation non limitatif, au moins un organe d'extension peut comprendre une partie, en particulier un corps, réalisé(e) en au moins un matériau diélectrique de permittivité relative supérieure à 1,5, en particulier supérieure à 2, ou encore plus particulièrement supérieure à 3, ou encore plus particulièrement supérieure à 5.

Un tel matériau diélectrique peut comprendre par exemple du plastique, ou un matériau polymère tel que du polychlorure de vinyle (PVC), du polyuréthane, du polyester, du polyamide, du polyamide chargé de fibres de verre, de l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS)....

Un matériau de permittivité diélectrique relative supérieure aux valeurs indiquées permet un couplage électrique capacitif avec la ou des électrodes de mesure suffisant pour permettre une extension de la détection capacitive dans l'organe d'extension.

En effet, selon la formule bien connue du condensateur plan, la capacité entre deux électrodes est proportionnelle à la permittivité diélectrique relative du milieu entre ces électrodes. Or, l'impédance d'un condensateur à une fréquence non-nulle comme la fréquence de détection est inversement proportionnelle à cette capacité. Il s'ensuit qu'un milieu de permittivité diélectrique relative élevée, en particulier supérieure à 3, a une impédance faible et se comporte comme un milieu conducteur ou au moins partiellement conducteur à des fréquences de détection suffisamment élevée. L'organe d'extension en matériau diélectrique se polarise ainsi au potentiel de l'électrode ou à un potentiel découlant du potentiel de l'électrode, et se comporte comme une électrode de mesure secondaire couplée à l'électrode de mesure.

Suivant un mode de réalisation nullement limitatif, au moins un organe d'extension peut être réalisé entièrement en matériau(x) diélectrique(s).

Un tel organe d'extension est facile à réaliser.

Un tel organe d'extension peut être réalisé par usinage, moulage, etc.

L'organe d'extension peut être réalisé en un seul matériau.

Il peut également comprendre plusieurs matériaux diélectriques différents, ou de permittivité diélectrique différents. Il peut notamment comprendre un matériau diélectrique de permittivité particulièrement élevée (par exemple supérieure à 3 ou à 5) placé en certains endroits pour optimiser sélectivement le couplage capacitif avec l'électrode de mesure et/ou l'environnement.

Ainsi, de manière générale, le couplage capacitif peut être optimisé avec le choix des matériaux, l'agencement de la surface de contact avec les électrodes de mesure, et la forme de l'organe d'extension.

Alternativement, ou en plus, au moins un organe d'extension peut comprendre au moins une partie conductrice d'électricité.

On appelle partie conductrice d'électricité une partie dont la résistance électrique (ou partie réelle de l'impédance) est faible ou modérée, y compris de préférence pour des signaux continus.

Une telle partie conductrice d'électricité permet un meilleur couplage électrique avec au moins une électrode de mesure, et/ou une meilleure propagation de la fonction de détection capacitive au sein de l'organe d'extension qu'un matériau purement diélectrique, du fait de la meilleure polarisation de la partie conductrice d'électricité au potentiel de l'électrode de mesure. La fonction de détection capacitive avec un organe d'extension comportant une partie conductrice permet de réaliser une détection capacitive plus précise et de portée plus grande.

La, ou au moins une, partie conductrice d'électricité peut être réalisée ou comprendre par exemple un métal, un oxyde conducteur (oxyde d’indium-étain, ITO), ou un matériau (polymère) chargé de particules conductrices, par exemple métalliques.

La, ou au moins une, partie conductrice peut être obtenue par dépôt d'une couche de matériau conducteur sur l'organe d'extension en matériau diélectrique.

Alternativement ou en plus, la, ou au moins, une partie conductrice peut être obtenue par insertion d'un matériau conducteur dans l'épaisseur de l'organe d'extension.

Suivant encore une autre alternative, l'organe d'extension peut être obtenu par assemblage au moyen d'un matériau diélectrique ou isolant de plusieurs pièces conductrices, par exemple par collage ou par soudage.

Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageuse, au moins un organe d'extension peut être réalisé par association d'au moins une partie conductrice d'électricité et d'au moins une partie diélectrique, ladite au moins une partie conductrice se prolongeant sur au moins une partie de la hauteur, ou de la longueur, ou du corps, de l'organe d'extension vu de l'électrode de mesure.

Ainsi, la partie conductrice permet d'étendre la détection capacitive dans l'organe d'extension sur une partie ou la totalité dudit organe d'extension.

II est par exemple possible, grâce à cette architecture, d'étendre la détection capacitive sur une hauteur, ou distance, de l'ordre du centimètre ou de la dizaine de centimètres dans l'organe d'extension.

Pour au moins un organe d'extension, le couplage électrique entre ledit organe d'extension et l'électrode de mesure peut être un couplage capacitif dans ou au travers d'une couche diélectrique.

Dans ce cas, l'organe d'extension est en liaison par couplage capacitif avec l'électrode de mesure. Un tel couplage permet une fixation rapide et très simple de l'organe d'extension sur l'appareil. Par exemple, l'organe d'extension peut être entièrement en matériau(x) diélectrique(s).

Alternativement ou en plus, l'organe d'extension peut comporter une couche de liaison diélectrique avec l'électrode de mesure, pour, par exemple, assurer une liaison diélectrique sans couche d'air. Cette couche de liaison diélectrique peut en outre assurer un couplage capacitif entre l'électrode de mesure et une couche conductrice de l'organe d'extension.

Alternativement ou en plus, l'électrode de mesure peut comporter une couche diélectrique qui permet également d'effectuer une liaison par couplage capacitif avec l'organe d'extension. Cette couche peut être par exemple la couche d'isolation ou de protection qui est déposée de manière générale sur les électrodes de mesure pour éviter les court-circuits électriques avec l'environnement.

Alternativement ou en plus, l'organe d'extension peut être fixé à l'électrode de mesure par une couche de fixation de nature diélectrique ou isolante, telle qu'une couche de colle, par exemple.

Pour au moins un organe d'extension, le couplage électrique entre ledit organe d'extension et l'électrode de mesure peut être un couplage par conduction, réalisé par contact électrique entre une partie électriquement conductrice dudit organe d'extension et ladite électrode de mesure.

Un tel couplage permet une extension capacitive plus efficace, permettant une détection capacitive de plus grande portée et plus précise.

Un tel couplage peut être réalisé au travers d'au moins un contact, ou d'une surface de contact, réalisé(e) en un matériau conducteur d'électricité, tel que du cuivre par exemple.

Un tel contact, ou surface de contact, peut s'étendre sur une partie ou la totalité de la paroi de l'organe d'extension se trouvant en regard de l'électrode de mesure. Il peut également être réalisé par des pointes conductrices destinées à traverser ponctuellement la couche de protection isolante ou diélectrique qui est en général déposée sur l'électrode de mesure.

Suivant un exemple de réalisation, l'organe d'extension peut comporter une partie, dite base, se trouvant en regard ou en contact d'au moins une électrode de mesure. Par exemple, une couche de matériau conductrice peut être déposée sur cette base. Alternativement, un ou plusieurs contacts électriques peuvent être prévus sur cette base.

Suivant un exemple de réalisation, au moins un organe d'extension peut être au-dessus de, en particulier en couplage électrique avec, une seule électrode de mesure.

Dans ce cas, l'organe d'extension vient étendre la fonctionnalité de détection capacitive réalisée par cette électrode de mesure.

Alternativement, ou en plus, au moins un organe d'extension peut être au-dessus de, en particulier en couplage électrique avec, plusieurs électrodes de mesure.

Dans ce cas, l'organe d'extension vient étendre la fonctionnalité de détection capacitive réalisée par ces plusieurs électrodes de mesure.

Par exemple, au moins un organe d'extension peut être à l'intersection de plusieurs électrodes de mesure.

Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, au moins un organe d'extension peut comprendre plusieurs parties distinctes, chacune en couplage électrique avec une électrode de mesure distincte.

Ainsi, au moins un organe d'extension peut comprendre plusieurs parties distinctes de permittivité diélectrique relative élevée (par exemple supérieure à 3 ou à 5), isolées les unes des autres par des parties de permittivité diélectrique relative plus faible (par exemple inférieure à 2, ou à 1.5, et/ou incluant de l'air), chacune en couplage électrique capacitif avec une électrode de mesure distincte.

De même, au moins un organe d'extension peut comprendre plusieurs parties distinctes conductrices d'électricité, isolées les unes des autres, chacune en couplage électrique (capacitif ou par contact) avec une électrode de mesure distincte.

Ces parties distinctes peuvent notamment s'étendre le long du corps de l'organe d'extension, selon des secteurs angulaires distincts.

Ainsi, il est possible de déterminer la direction d'approche et de contact d'un objet. En particulier, l'organe d'extension peut comprendre plusieurs parties distinctes réparties sous forme de quadrants. Lorsqu'il est positionné à l'intersection de quatre électrodes, il est ainsi possible de déterminer la direction d'approche et de contact d'un objet. Ainsi, lorsque l'organe d'extension est une poignée destinée par exemple à commander manuellement un robot, il est possible de déterminer une direction de déplacement voulue par un opérateur à partir de l'orientation de sa main, lors de son approche, ou pendant son appui sur la poignée. Suivant un mode de réalisation, au moins un organe d'extension peut comprendre un module électronique électriquement référencé à un potentiel flottant.

Ce module électronique peut être alimenté par exemple par une alimentation électriquement flottante, une pile, ou une batterie. Dans ce cas, son électronique, dont le potentiel de référence est flottant par rapport à la terre (par exemple), se polarise naturellement au potentiel des électrodes de mesure par couplage capacitif, et ne perturbe pas les mesures (pour autant qu'elle ne génère pas de signaux significatifs à la fréquence de détection). En outre, dans la mesure où il comprend des surfaces conductrices, le module électronique peut même contribuer à l'extension de la zone de mesure.

Il est à noter qu'il est nécessaire que le module électronique soit électriquement flottant pour ne pas perturber les mesures.

Le module électronique peut comprendre également une liaison sans fil (bluetooth, wifi...), ou éventuellement une liaison filaire rendue électriquement flottante au moins à la fréquence de détection (avec par exemple des optocoupleurs).

Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageuse, l'appareil selon l'invention peut comprendre au moins une électrode, dite de garde, agencée du côté opposée à l'organe d'extension, ou à la zone de détection, par rapport à l'au moins une électrode de mesure, et polarisée à un potentiel, dit de garde, identique au potentiel de détection à la fréquence de détection.

Une telle au moins une électrode de garde permet de garder électriquement l'au moins une électrode de mesure, et éviter qu'elle soit perturbée par d'autres surfaces/organes de l'appareil, et se trouvant à un potentiel différent du potentiel de détection. Ainsi, la portée et la précision de la détection capacitive sont améliorées.

Dans une version préférée, la détection capacitive mise en œuvre dans l'appareil selon l'invention peut être basée sur la mesure/détection d'un signal de couplage capacitif entre au moins une électrode de mesure et l'objet à détecter.

Pour ce faire, l'électronique de détection capacitive peut comprendre une électronique de mesure, numérique et/ou analogique, pour d'une part :

- fournir le potentiel de détection à la fréquence de détection, et le potentiel de garde le cas échéant ; et

- mesurer/détecter un signal relatif au couplage électrode-objet.

Suivant un exemple de réalisation, l'électronique de mesure peut comprendre un amplificateur opérationnel (AO), ou un circuit réalisant un amplificateur opérationnel, fonctionnant en amplificateur de transimpédance ou de charge, dont :

- une première entrée, par exemple inverseuse, est reliée à une ou des électrodes de mesure, directement ou par l'intermédiaire d'un moyen de scrutation optionnelle par exemple ;

- une deuxième entrée, par exemple non inverseuse, est reliée à un oscillateur fournissant le potentiel de détection et le potentiel de garde ; et

- la sortie est rebouclée sur ladite première entrée par l'intermédiaire d'une impédance, et en particulier d'une capacité.

Dans cette configuration, la sortie de GAO fournit une tension V _s dont l'amplitude est proportionnelle à la capacité électrode-objet, notée Ceo, entre au moins une électrode de mesure et l'objet.

La sortie de l'amplificateur opérationnel peut être reliée, directement ou indirectement, à un module de mesure de la tension V _s . Ce module de mesure de la tension V _s peut comprendre un conditionneur, une démodulation telle qu'une démodulation synchrone à la fréquence de détection, ou une détection d'amplitude. L'électronique de détection peut en outre comprendre un oscillateur fournissant le potentiel alternatif de détection, et le potentiel de garde le cas échéant.

Avantageusement, l'électronique de détection peut être, au moins en partie, référencée électriquement au potentiel de détection.

L'électronique de détection peut en outre comprendre au moins un module de calcul agencé pour déterminer une distance ou une information de distance, et/ou un contact ou une information de contact, entre au moins une électrode de mesure et l'objet, en fonction du signal relatif à la capacité de couplage Ceo issu du conditionneur.

Ce module de calcul peut par exemple comprendre ou être réalisé sous la forme d'un microcontrôleur, ou d'un FPGA.

Le module de calcul peut également fournir d'autres informations, telles que des déclenchements d'alarmes ou de procédures de sécurité, lorsque par exemple les distances mesurées sont inférieures à des seuils de distance prédéterminés.

Bien entendu, l'électronique de détection peut comprendre d'autres composants que ceux décrits.

L'appareil selon l'invention peut se présenter sous la forme d'un robot.

Suivant des exemples de réalisation nullement limitatifs, le robot peut être ou comprendre tout système robotisé. Il peut en particulier se présenter sous la forme de, ou comprendre, un bras robotisé, robot mobile, véhicule sur roues ou chenilles tel qu'un chariot muni d'un bras ou d'un système manipulateur, robot de type humanoïde, ou gynoïde, ou androïde éventuellement pourvu d'organes de déplacement tels que des membres

L'appareil selon l'invention, en particulier le robot selon l'invention, peut être muni d'une ligne électrique et au moins un organe d'extension pour maintenir ladite ligne électrique.

En particulier, l'organe d'extension peut comprendre une ouverture de passage dans lequel est passé la ligne électrique. De plus, la partie conductrice de l'organe d'extension, le cas échéant, peut entourer l'ouverture de passage de sorte à entourer la ligne électrique se trouvant dans ladite ouverture de passage.

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 :

- la FIGURE 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'une électronique de détection capacitive pouvant être mise en œuvre dans un appareil selon l'invention ;

- les FIGURES 2-4 sont des représentations schématiques d'exemples de réalisation non limitatifs d'un organe d'extension pouvant être mis en œuvre dans un appareil selon l'invention ;

- les FIGURES 5a et 5b sont des représentations schématiques d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un organe d'extension pouvant être mis en œuvre dans un appareil selon l'invention ; et

- la FIGURE 6 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un appareil 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.

La FIGURE 1 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'une électronique de détection capacitive pouvant être mise en œuvre dans un dispositif selon l'invention.

L'électronique de détection 100, représentée sur la FIGURE 1, peut être réalisée sous une forme analogique ou numérique, ou une combinaison analogique/numérique.

L'électronique de détection 100 comprend un oscillateur 102 délivrant une tension alternative, notée VG, et référencé à un potentiel de masse 104.

La tension VG est utilisée comme potentiel de garde pour polariser une ou des électrodes de garde 106 par l'intermédiaire d'une ligne ou plusieurs lignes, et comme potentiel d'excitation pour polariser des électrodes de mesure 108i- 108 _n , pouvant être également désignée par la référence 108, ou la référence 108i, dans la suite. Elle peut être de toute forme d'onde, par exemple sinusoïdale ou carrée, à une fréquence ou une fréquence fondamentale correspondant à la fréquence de détection.

L'électronique de détection 100 comprend un amplificateur de courant, ou de charge, 110 représenté par un amplificateur opérationnel (AO) 112 et une capacité de contre-réaction 114 rebouclant la sortie de GAO 112 à l'entrée inverseuse « - » de GAO 112.

De plus, dans l'exemple représenté, l'entrée non-inverseuse « + » de GAO 112 reçoit la tension VG et l'entrée inverseuse « - » de GAO 112 est prévue pour être reliée à chaque électrode de mesure 108i par l'intermédiaire d'un moyen de scrutation 116, qui peut être par exemple un switch, de sorte à interroger individuellement à tour de rôle les électrodes de mesure 108.

L'utilisation du moyen de scrutation 116 est, bien entendu, optionnelle.

Dans ces conditions, l'amplificateur de charge 110, et en particulier GAO 112, fournit en sortie une tension Vs d'amplitude proportionnelle à la capacité de couplage C _eo , dite capacité électrode-objet, entre une ou plusieurs électrodes de mesure 108 reliée à son entrée « - » et un objet à proximité, ou en contact, de ladite électrode de mesure 108.

L'électronique de détection 100 peut en outre comprendre un conditionneur 118 permettant d'obtenir un signal représentatif de la capacité de couplage Ceo recherchée. Ce conditionneur 118 peut comprendre, par exemple, un démodulateur synchrone pour démoduler le signal par rapport à une porteuse, à la fréquence de détection. Le conditionneur 118 peut également comprendre un démodulateur asynchrone ou un détecteur d'amplitude. Ce conditionneur 118 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.

Le conditionneur 118 mesure et fournit la valeur de la tension Vs.

L'électronique de détection 100 peut en outre comprendre un module de calcul 120 agencé pour déterminer une distance ou une information de distance, et/ou un contact ou une information de contact, entre au moins une électrode de mesure 108 et un objet, en fonction du signal relatif à la capacité de couplage Ceo issu du conditionneur 118.

Ce module de calcul 120 peut par exemple comprendre ou être réalisé sous la forme d'un microcontrôleur, ou d'un FPGA.

Le module de calcul 120 peut également fournir d'autres informations, telles que des déclenchements d'alarmes ou de procédures de sécurité, lorsque par exemple les distances mesurées sont inférieures à des seuils de distance prédéterminés.

Bien entendu, l'électronique de détection 100 peut comprendre d'autres composants que ceux décrits.

L'électronique de détection 100, ou au moins sa partie sensible avec l'amplificateur de charge 110 peut être référencée (ou alimentée par des alimentations électriques référencées) au potentiel de garde VG, pour minimiser les capacités parasites.

L'électronique de détection 100 peut également être référencée, de manière plus classique, au potentiel de masse 104.

Ainsi, lorsqu'un objet 122 entre dans la zone de détection 124 de la ou des électrodes de mesure 108i-108 _n , cet objet 122 vient en couplage capacitif avec au moins une électrode de mesure 108, ce qui modifie la capacité vue par cette électrode de mesure 108, et donc l'amplitude de la tension V _s mesurée par l'électronique de mesure 100 reliée à cette électrode de mesure 108.

Comme expliqué précédemment, la ou les électrodes de garde 106 sont agencée du côté opposé à la zone de détection 124, par rapport aux électrodes de mesure 108i-108 _n . Ainsi, en d'autres termes et sans perte de généralité, si la zone de détection 124 est au-dessus des électrodes de mesure 108i-108 _n , les électrodes de garde 106 sont au-dessous de ces électrodes de mesure 108i- 108 _n . Ces électrodes de garde 106 permettent de garder électriquement la ou les électrodes de mesure 108i-108 _n , et éviter qu'elle soit perturbée par d'autres surfaces ou organes interne de l'appareil à la surface duquel elles sont positionnées, et qui peuvent se trouver à un potentiel différent du potentiel de garde ou de détection VG.

La FIGURE 2 est une représentation schématique, en coupe suivant une vue de profil, d'un exemple de réalisation non limitatif d'un organe d'extension pouvant être mis en œuvre dans un appareil selon l'invention.

L'organe d'extension 200, représenté sur la FIGURE 2, est un support pour maintenir une ligne électrique courant le long d'au moins une partie d'un appareil selon l'invention, à l'extérieur dudit appareil. La ligne électrique peut être un câble électrique, un ou plusieurs fils électriques, disposé(s) ou non dans un passe-câble.

Le support 200 comprend un corps longitudinal réalisé, au moins en partie, avec un matériau diélectrique dont la permittivité relative est élevée, ou au moins plus élevée que celle de l'air, en particulier supérieure à 1,5, et préférentiellement à 2 ou 3. Le support 200 peut par exemple être réalisé avec un matériau polymère dont la permittivité relative est suffisamment élevée, tel que du polychlorure de vinyle (PVC), du polyuréthane, du polyester, du polyamide, du polyamide chargé de fibres de verre, de l'acrylonitrile butadiène styrène (ABS).

Le support 200 comporte une extrémité 202, dite de maintien, pour maintenir une ligne électrique. Pour ce faire, le support 200 comporte, au niveau de ladite extrémité de maintien 202, une ouverture de passage 204 dans laquelle est passée, et est maintenue, la ligne électrique.

Le support de câble 200 comporte une extrémité 206, dite de fixation, opposée son extrémité de maintien 202. Cette extrémité de fixation est positionnée du côté de la ou des électrodes de mesure 108.

Au niveau de cette extrémité de fixation 206, le support 200 comporte une surface 208, dite d'appui, prévue pour venir en regard ou en contact avec au moins une électrode de mesure 108. Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 2, la surface d'appui 208 est en contact avec une électrode de mesure 108, protégée par une couche fine de matériau diélectrique. Dans ces conditions, et considérant que le support 200 est réalisé en un matériau diélectrique de permittivité élevée (ou plus élevée que l'air), l'électrode de mesure 108 se trouve en couplage capacitif avec ledit support. Ce couplage capacitif permet d'étendre la portée de détection de l'électrode de mesure 108 dans le voisinage du support 200. Il permet ainsi de détecter des objets dans son voisinage ou en contact, même lorsque ces objets sont hors de la zone de détection directe de l'électrode de mesure 108. Cet effet est obtenu de manière totalement passive, en modifiant la structure et le guidage des lignes de champ.

Autrement dit, le support 200 se comporte comme une électrode de mesure, ou plus précisément comme un prolongement de l'électrode de mesure 108.

Dans l'exemple représenté, de manière optionnelle, le support 200 comporte en outre, du côté de son extrémité de fixation, un ou des plots 210 venant en appui sur une surface externe de l'appareil de part et d'autre de l'électrode de mesure 108.

La FIGURE 3 est une représentation schématique, en coupe selon une vue de profil, d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un organe d'extension pouvant être mis en œuvre dans un appareil selon l'invention.

L'organe d'extension 300, représenté sur la FIGURE 3, est support de ligne électrique et comprend tous les éléments du support de ligne électrique 200 de la FIGURE 2.

Le support 300 comprend en outre une piste 302, réalisée en un matériau conducteur d'électricité, insérée dans ou sur le support 300.

La piste conductrice 302, peut par exemple être réalisée en métal, en cuivre, ou avec un polymère ou une peinture chargé(e) de particules métalliques.

Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 3, la piste conductrice 302 est présente sur la surface d'appui 208, et parcourt le support 300 sur toute sa longueur, de l'extrémité d'appui 206 jusqu'à l'extrémité de maintien 202. De plus, optionnellement, la piste conductrice 302 fait le tour de l'ouverture de passage 204.

En outre, dans l'exemple représenté, la piste conductrice 302 est contact électrique avec l'électrode de mesure 108, de sorte que le couplage électrique entre l'électrode de mesure 108 et le support 300 est un couplage par conduction.

Ce couplage par conduction permet un meilleur couplage électrique, et donc une meilleure extension de la portée de détection de l'électrode de mesure 108 par le support 300. Il permet ainsi de détecter des objets avec une plus grande portée et une plus grande précision.

Comme pour l'exemple de la FIGURE 2, cet effet est obtenu de manière totalement passive, en modifiant la structure et le guidage des lignes de champ.

Ce mode de réalisation a l'inconvénient de nécessiter que l'électrode de mesure 108 ne soit pas, ou que partiellement, recouverte par une couche de protection isolante. Toutefois, le contact électrique entre la piste conductrice 302 et l'électrode de mesure 108 peut être réalisé sur des surfaces très limitées, par exemple avec des picots traversant localement une couche de protection isolante.

La FIGURE 4 est une représentation schématique, en coupe et selon une vue de profil, d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un organe d'extension pouvant être mis en œuvre dans un appareil selon l'invention.

L'organe d'extension 300, représenté sur la FIGURE 4, est le support de ligne électrique 300 de la FIGURE 3.

Sur la FIGURE 4, à la différence de l'exemple donné en FIGURE 3, le support 300, et en particulier la piste conductrice 302, n'est pas en contact électrique avec l'électrode de mesure 108. En effet, sur la FIGURE 4, une couche diélectrique 402 est déposée entre le support 300 et l'électrode de mesure 108. Cette couche 402 peut être une couche de fixation, ou une couche de vernis, ou encore une couche de protection de l'électrode 108.

Dans ce cas, le support 300, et en particulier la piste conductrice 302, n'est pas en contact électrique direct avec l'électrode de mesure 108. Le couplage électrique entre l'électrode de mesure 108 et le support 300, et en particulier la piste conductrice 302, est un couplage capacitif. La piste conductrice 302 se polarise au potentiel de l'électrode de mesure 108, et se comporte ainsi comme une électrode de mesure secondaire ou une extension de l'électrode de mesure 108.

La présence de la piste conductrice 302 permet d'améliorer le couplage entre le support et l'électrode de mesure 108, en comparaison avec l'exemple de la FIGURE 2 par exemple. De plus, la présence de la piste conductrice 302, qui se polarise au potentiel de l'électrode de mesure 108, permet de mieux « véhiculer » ou guider ce couplage le long du support 300.

Dans tous les exemples décrits, l'organe d'extension est un support de ligne électrique. Bien entendu, l'organe d'extension n'est pas limité à un support de ligne électrique et peut être tout type d'organe d'extension, tel qu'une poignée par exemple comme illustré plus loin, ou un doigt d'extension de la détection capacitive, dont la fonction est d'étendre ou de déporter localement la zone de détection d'une électrode de mesure.

La FIGURE 5a est une représentation schématique, en coupe selon une vue de profil, d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un organe d'extension pouvant être mis en œuvre dans un appareil selon l'invention.

La FIGURE 5b est une représentation schématique, vue de dessus et en coupe suivant la ligne AA, de l'exemple de la FIGURE 5a.

L'organe d'extension 500, représenté sur les FIGURES 5a et 5b, est une poignée prévue pour être tenue ou manipulée par un utilisateur, pour par exemple orienter ou contrôler un appareil selon l'invention.

La poignée 500 se présente sous une forme longitudinale comportant une extrémité libre 502 et une extrémité de fixation 504, prévue pour venir du côté des électrodes de mesure équipant l'appareil.

La poignée 500 comporte quatre parties, ou pistes, conductrices d'électricité 506I-506 ₄ , isolées les unes des autres. Chaque partie conductrice 506I-506 ₄ se prolonge depuis l'extrémité de fixation 504 jusqu'à l'extrémité libre 502.

La poignée 500 est positionnée à l'intersection de quatre électrodes de mesure IO81-IO84 de sorte que chaque partie conductrice, respectivement 506I-506 ₄ , est en couplage électrique avec une électrode de mesure, respectivement 108I- 108 ₄ .

Ainsi, la partie conductrice 506i de la poignée 500 est en couplage électrique avec l'électrode de mesure 108i et permet d'étendre, sur toute la longueur de la poignée 500, la détection capacitive réalisée par ladite électrode de mesure 108i.

Ce couplage électrique peut être un couplage capacitif, au travers d'une couche de protection diélectrique, ou un couplage par contact électrique.

Dans cette configuration, lorsqu'un objet tel qu'une main s'approche de la poignée 500, il est possible de déterminer la direction d'approche et de contact dudit objet avec la poignée 500.

Optionnellement, la poignée 500 peut comprendre un module électronique 508 qui réalise une fonction électronique. Dans l'exemple illustré, cette fonction peut comprendre une interface de commande avec par exemple un bouton, une molette, et/ou un capteur d'effort destinés à être actionnés par un opérateur.

Ce module électronique 508 est alimenté par une alimentation électriquement flottante, telle qu'une pile ou une batterie. Comme expliqué précédemment, dans ce cas, il se polarise naturellement au potentiel des électrodes de mesure à la fréquence de détection et ne perturbe pas les mesures. En outre, dans la mesure où il comprend des surfaces conductrices, il peut même contribuer à l'extension de la zone de mesure.

Le module électronique 508 comprend également une liaison de sans fil (bluetooth, wifi...) pour recevoir et/ou transmettre les informations.

Suivant des variantes, la piste conductrice 302 de l'organe d'extension 300, et/ou les pistes conductrices d'électricité 506I-506 ₄ de l'organe d'extension 500, peuvent être réalisées dans un matériau avec une permittivité diélectrique relative élevée, par exemple supérieure à 3, ou supérieure à 5. Dans ce cas, elles peuvent être intégrées dans un corps réalisé dans un matériau diélectrique de permittivité diélectrique relative plus faible, par exemple de l'ordre de 1 à 1.5. Ce corps peut en particulier être constitué d'une structure évidée ou creuse, pour rapprocher sa permittivité diélectrique relative de celle de l'air. La FIGURE 6 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un appareil selon l'invention.

L'appareil 600, représenté sur la FIGURE 6, est un robot et en particulier un bras robotisé tel qu'un robot collaboratif industriel travaillant sous la surveillance, ou en collaboration avec, un opérateur, ou encore un robot médical en vue d'une intervention sur le corps d'une personne, ou encore un robot d'assistance à la personne.

Le bras robotisé 600 comprend un segment fixe 602, trois segments articulées 604-608 et une tête fonctionnelle 610 fixée au segment 608. La tête fonctionnelle 610 est une pince munie d'un moteur électrique (non représenté).

Chaque segment 602-608 est doté d'électrodes de mesures 108 pour réaliser une détection capacitive d'objets se trouvant dans l'environnement du robot 600, dans leur zone de détection 124. Ces électrodes de mesure 108 peuvent en particulier être déposées ou réalisées dans ou sur la coque extérieure dudit segment. Ces électrodes de mesure 108 sont de préférence protégées des couplages capacitifs parasites avec les éléments internes du robot par des électrodes de garde 106, positionnées entre ces électrodes de mesure 108 et ces éléments interne du robot, comme illustré à la FIGURE 1. Les électrodes de mesure 108 sont donc, dans ce cas, électriquement isolées des éléments internes du bras robotisé.

A titre d'exemple non limitatif, les électrodes de mesure 108 et les électrodes de garde 106 peuvent être réalisées par des dépôts de couches métalliques sur un support diélectrique, constitués par la coque extérieure elle- même, ou par un élément fixé sur une coque du bras robotisé.

Le bras robotisé 600 comprend une ligne 612 pour alimenter la tête fonctionnelle 610 et/ou pour communiquer avec la tête fonctionnelle 610 et, un module 614 d'alimentation et ou de communication relié à la ligne 612.

Le bras robotisé 600 comprend quatre supports de ligne électrique pour maintenir la ligne électrique 612 qui peuvent être l'un quelconque des supports des FIGURES 2-4. Par exemple, le bras robotisé 600 comprend quatre supports 300I-300 ₄ qui sont identiques au support de ligne 300 de la FIGURE 3.

Le bras robotisé 600 comprend en outre une poignée 500, qui peut être la poignée des FIGURES 5a et 5b. La poignée 500 est fixée au segment 608 et permet à un utilisateur de manipuler le bras robotisé 600, et en particulier pour modifier la position et/ou l'orientation de la tête fonctionnelle 610 et/ou de l'un quelconque des segments articulés 604-608.

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.