BR112020003453B1

BR112020003453B1 - Dispositivo automatizado compreendendo cobertura sensorizada

Info

Publication number: BR112020003453B1
Application number: BR112020003453-3A
Authority: BR
Inventors: Stefano Bordegnoni; Alberto Vizio; Gabriele Cingano
Original assignee: Comau S.P.A
Priority date: 2017-10-26
Filing date: 2018-10-16
Publication date: 2024-02-20
Also published as: CN111246980B; EP3700719B1; MX2020004293A; ES2962318T3; JP7298811B2; RU2020110447A; CA3072148A1; RU2763460C2; RU2020110447A3; WO2019082019A1; US20210197381A1; BR112020003453A2; KR102474080B1; US11440191B2; JP2021500239A; EP3700719A1; CN111246980A; KR20200074099A; IT201700121883A1; RS65121B1

Abstract

a presente invenção refere-se a um dispositivo automatizado que tem uma estrutura móvel coberta pelo menos em parte por uma cobertura sensorizada. a cobertura sensorizada compreende uma pluralidade de módulos de cobertura, que inclui um ou mais módulos de cobertura sensorizados. cada módulo de cobertura sensorizado tem uma estrutura que compreende uma pluralidade de camadas distintas empilhadas umas sobre as outras, que compreende uma camada de suporte de carga feita de material rígido ou semirrígido, tendo uma forma predefinida e pelo menos uma camada de amortecimento feita de material elasticamente compressível, carregada pela camada de suporte de carga. cada módulo de cobertura sensorizado integra pelo menos um dispositivo sensor de contato (c), que inclui uma primeira camada eletricamente condutora inferior (61) e uma segunda camada eletricamente condutora superior (63), configurada entre as quais está uma camada eletricamente isolante (62). a camada eletricamente isolante (62) é feita de um material elasticamente compressível e tem uma pluralidade de aberturas passantes (62a) dispostas de tal maneira que a primeira camada eletricamente condutora inferior (61) e a segunda camada eletricamente condutora superior (63) localmente estão voltadas uma para a outra nas aberturas passantes (62a).

Description

Campo da Invenção

[0001] A presente invenção refere-se a dispositivos automatizados utilizados no setor de produção industrial e foi desenvolvida com referência particular à questão da cooperação entre um operador humano e tal dispositivo automatizado. A invenção encontra aplicação preferencial no setor de robótica, mas pode ser vantajosamente implementada também em outros dispositivos utilizados no setor de produção industrial.

Estado da Técnica

[0002] De modo a explorar efetivamente a contribuição da automação nos processos de produção e, assim, aumentar a eficiência destes, é necessário tornar a interação entre operadores humanos e dispositivos automatizados, em particular um robô, natural e segura. Dessa maneira, os operadores humanos podem confiar nos processos que exigem uma automação excessivamente complexa, enquanto as operações que exigem, por exemplo, esforço considerável, rapidez de execução, alta precisão e qualidade podem ser confiadas a dispositivos automatizados.

[0003] Para possibilitar esses procedimentos de produção, são necessárias soluções que tornem natural e segura a interação humana com dispositivos automatizados. As abordagens atualmente seguidas para esse fim estão basicamente ligadas às questões de segurança passiva e ativa.

[0004] Com referência específica a robôs industriais, as metodologias vinculadas ao aumento da segurança passiva na interação entre um operador humano e o manipulador de um robô visam basicamente modificar a estrutura e a operação deste último, a fim de reduzir a probabilidade de acidentes e a seriedade dos mesmos. De acordo com essa abordagem, foram propostos, por exemplo, manipuladores de robôs distinguidos por estruturas leves, cobertas com materiais macios, sem cantos ou bordas afiadas, a fim de minimizar os danos causados por qualquer possível impacto em um operador humano.

[0005] As metodologias vinculadas ao aumento da segurança ativa dizem respeito a estratégias de controle baseadas em um sistema de sensor dedicado, com o objetivo de garantir um monitoramento constante do ambiente que circunda o manipulador do robô, a fim de modificar dinamicamente seu comportamento em situações potencialmente arriscadas, como aproximação de um operador humano do manipulador ou contato entre o operador e o manipulador durante a execução de uma determinada função. Os tipos de sensores atualmente usados para esse fim são basicamente os seguintes: - sensores destinados a reconstruir opticamente a geometria do ambiente em torno do manipulador, tal como câmeras de vídeo e digitalizadores a laser; - sensores elétricos destinados a reconhecer contato ou colisão entre o manipulador e um operador humano, tal como sensores de força ou de contato; e - sensores elétricos destinados a reconhecer uma abordagem excessiva entre o manipulador e um operador humano, tal como sensores de proximidade.

[0006] Foram propostos robôs nos quais as duas estratégias de segurança passiva e ativa são integradas em uma cobertura ou revestimento sensorizado do manipulador correspondente. Essas coberturas são geralmente constituídas por uma espécie de “pele”, predominantemente feita de material elasticamente compatível que envolve uma parte correspondente do manipulador e que integra sensores de contato ou sensores de proximidade.

[0007] A montagem dos revestimentos conhecidos mencionados acima na estrutura móvel do manipulador é geralmente complicada e longe de ser prática. Também a remoção ou a substituição correspondente da cobertura ou de suas partes em caso de falhas ocasionais é trabalhosa. Além disso, a integração e a calibração dos dispositivos sensores na cobertura é frequentemente complicada e dispendiosa. Problemas semelhantes também são encontrados em dispositivos automatizados com partes móveis que não robôs, usados no setor de produção industrial.

Sumário da Invenção

[0008] O objetivo da presente invenção é basicamente fornecer um dispositivo industrial automatizado, em particular um robô, fornecido com uma cobertura sensorizada livre das desvantagens mencionadas acima, embora capaz de garantir um alto grau de cooperação entre o dispositivo e um operador humano, garantindo ao mesmo tempo os requisitos de segurança necessários. De acordo com um aspecto diferente, o objetivo da presente invenção é fornecer um dispositivo industrial automatizado no qual os estados ou condições operacionais de uma cobertura sensorizada correspondente possam ser facilmente detectados.

[0009] Os objetivos acima e outros ainda, que emergirão claramente daqui em diante, são alcançados de acordo com a presente invenção por um dispositivo industrial automatizado e por uma cobertura sensorizada para um dispositivo industrial automatizado tendo as características referidas nas reivindicações em anexo.

[0010] As reivindicações formam uma parte integrante do ensino técnico aqui fornecido em relação à invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

[0011] Outros objetivos, características e vantagens da presente invenção emergirão claramente da descrição que se segue e dos desenhos em anexo, que são fornecidos apenas a título de exemplo explicativo e não limitante e nos quais: - A Figura 1 é uma vista em perspectiva parcial e esquemática de um dispositivo automatizado de acordo com possíveis modalidades da invenção. - A Figura 2 é uma vista esquemática em perspectiva de uma parte do dispositivo da Figura 1, com uma cobertura sensorizada de acordo com as possíveis modalidades da invenção. - A Figura 3 é uma vista parcialmente explodida da parte do dispositivo da Figura 2. - As Figuras 4 e 5 são vistas em perspectiva esquemáticas de dois módulos de uma cobertura sensorizada que pode ser usada em um dispositivo automatizado, de acordo com possíveis modalidades, respectivamente em uma condição em que eles são separados e uma condição em que são acoplados. - A Figura 6 é uma representação transversal esquemática de uma possível configuração em camadas de um módulo de cobertura de uma cobertura sensorizada de acordo com possíveis modalidades da invenção. - A Figura 7 é uma representação esquemática explodida de um dispositivo sensor de contato que pode ser usado em um módulo de cobertura de uma cobertura sensorizada de acordo com possíveis modalidades da invenção. - A Figura 8 é uma representação transversal esquemática e parcial, destinada a ilustrar duas condições diferentes de um dispositivo sensor de contato do tipo ilustrado na Figura 7. - A Figura 9 é uma ilustração parcial e esquemática de uma possível configuração da conexão elétrica de alguns módulos de cobertura de uma cobertura sensorizada de acordo com possíveis modalidades da invenção. - A Figura 10 é uma vista em perspectiva esquemática de outro dispositivo automatizado de acordo com possíveis modalidades. - A Figura 11 é uma vista esquemática parcialmente explodida do dispositivo da Figura 10, com um módulo de cobertura omitido. - A Figura 12 é uma vista em perspectiva esquemática de um outro dispositivo automatizado de acordo com possíveis modalidades da invenção. - A Figura 13 é uma vista esquemática em perspectiva do dispositivo da Figura 12, com um módulo de cobertura omitido. - A Figura 14 é uma vista em perspectiva esquemática de um outro dispositivo automatizado de acordo com possíveis modalidades da invenção. - As Figuras 15, 16 e 17 são representações esquemáticas destinadas a indicar possíveis condições de operação de uma cobertura sensorizada de acordo com possíveis modalidades da invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

[0012] A referência a “uma modalidade” na estrutura desta descrição pretende indicar que uma configuração, estrutura ou característica específica descrita em relação à modalidade é compreendida em pelo menos uma modalidade. Portanto, as características descritas com referência a “uma modalidade”, “pelo menos uma modalidade”, “uma ou mais modalidades” e similares, em vários pontos desta descrição, nem todas se referem necessariamente a uma e à mesma modalidade. Além disso, as configurações, estruturas ou características particulares podem ser combinadas de qualquer maneira adequada em uma ou mais modalidades. As referências usadas a seguir são fornecidas apenas por conveniência e não definem a esfera de proteção ou o escopo das modalidades.

[0013] Além disso, é salientado que, na sequência da presente descrição, os dispositivos automatizados em relação aos quais são possíveis modalidades exemplificativas da invenção serão descritos limitadamente aos elementos úteis para uma compreensão da invenção.

[0014] Representado esquematicamente na Figura 1 está um dispositivo automatizado para uso na produção industrial, de acordo com possíveis modalidades da invenção. No exemplo ilustrado, o dispositivo é um robô que compreende um manipulador 1 com vários graus de liberdade, tendo uma estrutura móvel 2 que inclui uma pluralidade de partes conectadas juntas, bem como meios atuadores que podem ser controlados para causar deslocamentos das partes mencionadas anteriormente da estrutura 2.

[0015] No exemplo ilustrado, o robô é um robô antropomórfico com seis graus de liberdade tendo uma base estacionária 3 e uma coluna 4 montada rotativamente na base 3 em torno de um primeiro eixo A1 com direção vertical. Designado por 5 está um braço montado oscilando na coluna 4 em torno de um segundo eixo A2 com direção horizontal. Designado por 6 está um cotovelo, montado no braço 5 para girar em torno de um terceiro eixo A3, que também tem uma direção horizontal, o cotovelo 6 suportando um antebraço 7, projetado para girar em torno de seu próprio eixo A4, que consequentemente constitui um quarto eixo do movimento do manipulador 1. O antebraço 7 é fornecido em sua extremidade com um pulso 8, montado para o movimento de acordo com os dois eixos A5 e A6. O pulso 8 tem um flange 9 para montagem de um efetor, não representado. O efetor de extremidade pode ser um dispositivo para pegar um componente genérico, por exemplo, do tipo ilustrado na Figura 10, ou então um dispositivo de polimento ou retificação, por exemplo, do tipo representado na Figura 12. O efetor de extremidade mencionado acima pode, em qualquer caso, ser de qualquer tipo e função conhecida no setor, por exemplo, uma tocha ou garfo de solda, uma pistola de pintura ou uma pistola para aplicação de selante, eixo de perfuração, etc.

[0016] As partes móveis 4-8 são conectadas em conjunto por meio de juntas de um tipo conhecido, associadas às quais estão os respectivos motores elétricos, alguns dos quais são designados por M, com a correspondente transmissão do redutor de engrenagem. Em uma ou mais modalidades, também o efetor de extremidade associado ao flange 9 tem os respectivos meios atuadores, de acordo com uma técnica conhecida. Preferencialmente associados às juntas mencionadas acima, isto é, aos motores correspondentes M, estão transdutores correspondentes (não ilustrados), por exemplo, de um tipo codificador ou resolvedor (“Resolver”), para controle de posição.

[0017] Os movimentos do manipulador 1, isto é, a operação dos motores das juntas, são gerenciados por uma unidade de controle de robô 15, que está preferencialmente localizada em uma posição remota do manipulador 1 e está conectada às partes elétricas / eletrônicas deste último através dos condutores de um sistema de fiação 16. As modalidades de implementação prática do hardware e do software em relação à unidade 15, que é fornecida com o respectivo sistema de controle de microprocessador, são independentes dos objetivos da presente descrição, além de algumas funções específicas referidas a seguir, que consideram possíveis modalidades da invenção.

[0018] Em uma ou mais modalidades, a unidade de controle 15 é configurada para controlar o manipulador 1 em uma pluralidade de modos de operação diferentes, entre os quais pelo menos um modo de operação automático e preferencialmente também um modo de operação manual. Para este propósito, a unidade 15 compreende um dispositivo de seleção 17, que pode ser operado por um usuário para selecionar um modo de operação desejado dentre os possíveis. Em pelo menos uma modalidade, o robô pode ser operado pelo menos no modo “programação”, modo “automático” e, preferencialmente, no modo “remoto”. Na Figura 1, a referência 17 exemplifica, portanto, um dispositivo para seleção manual do modo de operação desejado dentre os possíveis. No modo “programação”, um operador atua nas proximidades do manipulador, para controlar sua operação, armazenar as etapas de programa, e programar a atividade operacional, por exemplo, por meio de um dispositivo de programação portátil (unidade de controle pendente) ou um dispositivo de orientação manual associado à estrutura móvel do manipulador 1, em particular nas proximidades de seu efetor de extremidade. No modo “automático”, o robô executa, em vez disso, um programa operacional pré-armazenado próprio, possivelmente em combinação com outros robôs ou aparelhos automatizados, e possivelmente cooperando com um operador humano para executar uma tarefa específica. Também no modo “remoto”, o robô executa um programa operacional próprio dentro de uma célula de trabalho, possivelmente cooperando com um operador humano, mas, neste caso, a inicialização da execução do programa vem de um supervisor de célula, tal como como um PLC, que, por exemplo, controla tanto o robô quanto outros aparelhos automatizados presentes na mesma célula.

[0019] A Figura 1 é uma ilustração esquemática do manipulador 1 em uma versão “nua” do mesmo, a fim de esclarecer uma possível conformação de sua estrutura móvel 4-8. No entanto, em modalidades práticas da invenção, a estrutura móvel mencionada acima é coberta pelo menos em parte por uma cobertura sensorizada, visível nas Figuras 2 e 3, onde é designada como um todo por 20. Em uma ou mais modalidades, como a representada, a cobertura 20 cobre pelo menos em parte também a estrutura estacionária do manipulador 1, aqui representada por sua base 3.

[0020] A cobertura 20 integra meios sensores, que podem incluir pelo menos um dispositivo sensor de contato, adequado para detectar contato ou impacto entre o manipulador 1 e um corpo estranho, e / ou pelo menos um dispositivo sensor de proximidade, adequado para detectar a presença de um corpo estranho dentro de uma distância predeterminada do manipulador, por exemplo, entre aproximadamente 0 cm e 5 cm, preferencialmente entre 0 cm e aproximadamente 3 cm. Em várias modalidades preferenciais, a cobertura integra pelo menos um dispositivo sensor de contato e pelo menos um dispositivo sensor de proximidade. Dado que, em suas aplicações preferenciais, o robô é um robô de um tipo colaborador, o corpo estranho mencionado acima é normalmente representado por um operador humano, que opera em contato estrito com o manipulador 1.

[0021] A cobertura sensorizada 20 compreende uma pluralidade de módulos de cobertura, alguns dos quais são designados pelos números de referência 21 a 39 apenas na Figura 2, que podem ser colocados juntos ou montados para formar um tipo de corpo que cobre pelo menos parte da estrutura móvel do manipulador 1, de preferência, mas não necessariamente praticamente toda a estrutura móvel 4-8 do manipulador.

[0022] Como emergirá mais claramente a seguir, pelo menos alguns dos módulos 21-39 da cobertura 20 têm uma respectiva estrutura de suporte de carga, tendo uma forma predefinida, associada à qual há pelo menos uma camada de material elasticamente compressível, ou seja, um projetado para absorver o impacto. Em modalidades preferenciais, a estrutura de suporte de carga ou de cada módulo é feita de material rígido ou semirrígido, de modo que a estrutura acima possa ser pré- arranjada com qualquer forma predefinida desejada, que varia de acordo com a parte do manipulador 1 (ou outro dispositivo automatizado) que deve ser coberta.

[0023] A pluralidade de módulos 21-39 compreende um ou mais módulos de cobertura sensorizados, cada um dos quais inclui os respectivos meios sensores, por exemplo, meios sensores de contato e / ou meios sensores de proximidade. Na sequência da presente descrição, uma possível modalidade dos módulos sensorizados mencionados acima será exemplificada com referência aos módulos designados por 23 e 24, garantindo que os conceitos descritos em relação aos módulos mencionados acima podem ser aplicados também a outros módulos sensorizados, por exemplo, os designados por 25-26, 28-29, 31-32, 36-37, 38-39 (além da forma geral diferente dos módulos em questão, determinados pela estrutura de suporte de carga correspondente).

[0024] Em modalidades preferenciais, os módulos sensorizados incluem pelo menos um dispositivo sensor de contato e pelo menos um dispositivo sensor de proximidade. Por outro lado, não excluído do escopo da invenção está o caso de pelo menos um dos módulos da cobertura 20 ser fornecido apenas com um dispositivo sensor de contato, ou apenas com um dispositivo sensor de proximidade. A cobertura 20 também pode incluir módulos sem dispositivos sensores do tipo mencionado, por exemplo, em áreas do manipulador 1 para as quais os riscos ou consequências decorrentes de qualquer possível impacto com um operador humano são baixos; por exemplo, os módulos de cobertura 21-22 da base 3 do manipulador 1 podem estar sem dispositivos sensores, ou podem ser fornecidos apenas com dispositivos sensores de proximidade, devido ao fato de que a base 3 é, em qualquer caso, uma parte estacionária do manipulador. Considerações semelhantes podem ser aplicadas aos módulos associados às partes móveis do manipulador 1, por exemplo, o módulo 33.

[0025] Em várias modalidades, pelo menos alguns dos módulos da cobertura são pré-arranjados para serem fixados de maneira separável às partes subjacentes correspondentes da estrutura móvel 4-8, tal como os módulos 23, 25 e 36, 37 da Figura 2. Para este fim, as partes subjacentes mencionadas acima do manipulador 1 forneceram propositadamente elementos de posicionamento e / ou fixação para os respectivos módulos de cobertura. Os elementos mencionados acima podem ser definidos diretamente pelo corpo das partes do manipulador, ou então podem ser configurados como elementos aplicados nas partes mencionadas acima.

[0026] Com referência, por exemplo, à Figura 1, são designados por 18a, por exemplo, dois suportes para ancoragem dos módulos 23 e 25 da Figura 2, é designado por 18b um elemento de posicionamento e / ou descanso para o módulo 23, enquanto é designado por 18c um suporte para ancoragem do módulo 34 da Figura 2.

[0027] Em várias modalidades, a fixação dos módulos aos elementos de posicionamento e / ou fixação mencionados acima é fornecida por meio de elementos de conexão mecânica adicionais. Por exemplo, na Figura 3, quando o módulo 24 é separado dos módulos 23 e 26, é parcialmente visível um elemento 19 para conexão mecânica do módulo 23 ao elemento de fixação 18a da coluna 4 do manipulador 1. Por outro lado, em possíveis modalidades, a própria estrutura de suporte de carga dos módulos que devem ser fixados às partes do manipulador 1 - que é, por exemplo, feito de material plástico ou compósito - pode ser modelada de modo a definir diretamente pelo menos parte dos elementos necessários para conexão mecânica e / ou acoplamento à estrutura 2 do manipulador 1.

[0028] Em uma ou mais modalidades preferenciais, um ou mais primeiros módulos de cobertura - por exemplo, os módulos 23 e 25 - são fixados de maneira separável às respectivas partes da estrutura móvel (a coluna 4, com referência aos módulos 23 e 25 exemplificados), em particular por meio de arranjos de acoplamento rápido, por exemplo, elementos com dispositivos de engate de ação de encaixe ou engate rápido.

[0029] Em uma ou mais modalidades, um ou mais segundos módulos de cobertura - por exemplo, os módulos 24 e 26 - são fixados de maneira separável a um ou mais dos primeiros módulos mencionados acima e / ou são fixados de maneira mutuamente separável, em particular por meio de arranjos de acoplamento rápido, por exemplo, elementos com dispositivos de ação de encaixe ou de engate rápido. Por exemplo, os módulos 24 e 26 podem ser acoplados de maneira separável aos módulos 23 e 25, respectivamente, que por sua vez são acoplados de maneira separável à estrutura do manipulador. Além disso, como emergirá mais claramente a seguir, os módulos 24 e 26 são acoplados de maneira separável.

[0030] Como já foi dito, preferencialmente, os meios para o acoplamento separável dos módulos de cobertura um em relação ao outro e / ou em relação à estrutura móvel do manipulador compreendem arranjos de acoplamento rápido, tal como clipes liberáveis com ação de encaixe ou de engate rápido. Por outro lado, em modalidades alternativas, a fixação separável de um ou mais módulos em relação à estrutura 2 e / ou um em relação ao outro pode ser obtida usando elementos roscados, tal como parafusos e similares.

[0031] Em uma ou mais modalidades, são fornecidos módulos da cobertura 20 que associaram pelo menos uma placa de controle eletrônico, não necessariamente fixada à estrutura de suporte de carga correspondente. A placa de controle mencionada acima é conectada em comunicação de sinal com a unidade de controle 15 do manipulador 1, e eletricamente conectada a ela estão os meios sensores de pelo menos um módulo de cobertura sensorizado correspondente.

[0032] A placa de controle mencionada acima é preferencialmente pré-arranjada para gerenciar pelo menos a operação dos meios sensores e para fornecer à unidade de controle 15 sinais indicando um contato entre o manipulador 1 e um operador humano (ou outro corpo estranho) e / ou sinais indicando a presença de um operador humano (ou outro corpo estranho) dentro de uma distância predeterminada do próprio manipulador. Como já foi dito, em possíveis modalidades, pelo menos um dos módulos sensorizados inclui meios sensores de contato e meios sensores de proximidade, de modo que a placa de controle correspondente seja capaz de fornecer à unidade de controle 15 sinais indicando ambas as condições mencionadas acima, ou seja, sinais indicando um contato e sinais indicando proximidade.

[0033] Cada módulo de cobertura sensorizado pode ser associado a uma placa de controle própria, ou então um e o mesmo módulo de cobertura sensorizada pode estar associado a um número de placas de controle, por exemplo, uma primeira placa pré-arranjada para gerenciamento dos meios sensores de contato do módulo em questão e uma segunda placa pré-arranjada para o gerenciamento dos meios sensores de proximidade do mesmo módulo de cobertura sensorizado. Também é possível fornecer um número de módulos sensorizados associados a um e ao mesmo painel de controle, que é capaz de gerenciar os meios sensores adequados a um primeiro módulo e os meios sensores de pelo menos um segundo módulo. Além disso, com a mesma lógica, pelo menos uma placa de controle pode ser carregada por um módulo de cobertura não sensorizado, ao qual os meios sensores de pelo menos um módulo sensorizado estão conectados. Deverá, portanto, ser apreciado que um ou mais módulos da cobertura, embora fornecidos com seus próprios meios sensores de contato e / ou meios sensores de proximidade, não tenham necessariamente que ser equipados com uma placa de controle correspondente. Nesta perspectiva, os meios sensores de um ou mais módulos sensorizados sem placa também podem ser conectados diretamente com a unidade de controle 15, na qual as funções da placa correspondente serão implementadas diretamente.

[0034] Como foi mencionado, nas modalidades preferenciais, uma e a mesma placa de controle eletrônica é pré-arranjada para conexão e controle de uma pluralidade de módulos sensorizados da cobertura 20, ainda mais do que dois módulos. A mesma placa de controle mencionada acima não precisa necessariamente ser carregada por um dos módulos da cobertura, uma vez que pode estar associada à estrutura do manipulador, mesmo em uma posição relativamente distante dos módulos sensorizados controlados.

[0035] Representados a título de exemplo nas Figuras 4 e 5 estão dois módulos de cobertura sensorizados, correspondentes aos módulos 23 e 24 das Figuras 2-3. Nas figuras acima, o lado interno dos módulos acima é visível, isto é, o lado que fica voltado para a estrutura móvel subjacente do manipulador 1 (aqui basicamente a coluna 4, ver a Figura 1).

[0036] Visível nas figuras mencionadas acima está a estrutura de suporte de carga dos módulos em questão, designada como um todo por 40, de preferência feita de material eletricamente isolante. Como emergirá mais claramente daqui em diante, em modalidades preferenciais, os módulos da cobertura 20 têm como um todo uma estrutura com camadas distintas, que inclui: pelo menos uma camada de suporte de carga, preferencialmente feita de material rígido ou semirrígido, necessária para conferir ao módulo uma forma predefinida desejada; pelo menos uma camada de material compressível, projetada para absorver qualquer impacto possível; e de preferência pelo menos uma camada de revestimento externa.

[0037] Em uma ou mais modalidades, os módulos sensorizados compreendem uma ou mais camadas ativas distintas, correspondentes aos meios sensores fornecidos, e uma ou mais camadas passivas distintas, correspondentes à parte estrutural ou de suporte de carga, à sua parte elasticamente compressível e ao seu revestimento externo. A estrutura de suporte de carga 40, que constitui a camada do módulo de cobertura, é pré-arranjada para suportar as camadas ativas e passivas distintas mencionadas acima.

[0038] As estruturas 40 dos módulos são fornecidas na forma de conchas moldadas de modo a reproduzir a forma das partes correspondentes do manipulador 1, envolvê-lo ou cobri-lo parcialmente, e de modo a fornecer uma superfície homogênea para suporte das camadas ativa e passiva mencionadas acima, bem como para a cobertura 20 como um todo.

[0039] As estruturas 40 são preferencialmente modeladas de modo que definidas entre seu lado interno e as partes subjacentes do manipulador 1 esteja um espaço livre, suficiente para alojar, por exemplo, a eletrônica de controle dos módulos de cobertura e / ou a fiação correspondente e / ou os elementos possivelmente projetados das partes cobertas mencionadas acima do manipulador, bem como outros possíveis elementos, por exemplo, elementos para ventilação forçada, tal como ventiladores. Obviamente, pelas razões mencionadas acima, as estruturas 40 dos vários módulos de cobertura serão diferenciadas uma da outra, de acordo com a área do manipulador a ser coberta. Em várias modalidades, a estrutura 40, que pode ter uma espessura indicativa entre 2 e 30 mm, é feita de plástico reforçado com vidro ou outro material compósito e, portanto, pode ser facilmente obtida com equipamento de uma concepção conhecida. Contudo, não é excluído do escopo da invenção o uso de materiais termoplásticos ou termoendurecíveis e / ou formação das estruturas 40 via termoformação ou outras tecnologias conhecidas, por exemplo, por impressão tridimensional. A própria estrutura 40 pode possivelmente ser de um tipo multicamada, por exemplo, compreendendo duas camadas externas mais rígidas e pelo menos uma camada intermediária menos rígida. Em várias modalidades, a espessura da estrutura é variável, isto é, não constante; por exemplo, a estrutura 40 de um módulo pode ser mais espessa em suas partes projetadas para conexão mecânica à estrutura do robô e / ou a outros módulos, e menos espessa em outras partes, por exemplo, projetada para fornecer um substrato para as camadas ativa e passiva da cobertura.

[0040] Com referência às Figuras 4 e 5, pode-se notar como, em uma ou mais modalidades preferenciais, as estruturas 40 são modeladas como uma concha padronizada, definindo preferencialmente uma cavidade mais ou menos pronunciada, cujo lado interno pode ser fornecido com nervuras de reforço, algumas das quais designadas por 41. As placas de controle dos módulos, quando previstas, podem ser fixadas no lado interno de uma respectiva estrutura 40, mas isso não constitui uma característica essencial, sendo possível que as placas sejam montadas na estrutura do manipulador 1. Como já foi dito, nas modalidades preferenciais, uma ou mais placas de controle dos módulos sensorizados - tanto no caso de placas de controle fornecidas para o controle de um único módulo quanto no caso de placas de controle fornecidas para o controle de uma pluralidade de módulos - são montadas na estrutura de suporte de carga do manipulador 1, mesmo em uma posição remota a partir de um módulo sensorizado controlado correspondente. No exemplo não limitante representado, ambos os módulos 23 e 24 são fornecidos com as respectivas placas de controle, designadas por 50 e representadas esquematicamente. A fixação das placas 50 nas estruturas 40 ou na estrutura de suporte de carga do manipulador 1 pode ser realizada de acordo com a técnica conhecida, por exemplo, através de elementos roscados ou fornecendo suportes ou bases para o engate de ação de encaixe das placas 50.

[0041] Designado por 51 está um sistema de fiação que consiste de um número de condutores para conexão das placas 50 aos meios sensores do respectivo módulo, que podem compreender sensores de contato, ou sensores de proximidade, ou uma combinação de sensores de contato e sensores de proximidade. Dado que os sensores mencionados acima estão posicionados além do lado externo das estruturas 40 (não visíveis nas Figuras 4-5), o último pode ser fornecido com orifícios para a passagem da fiação 51 ou de seus condutores.

[0042] Em várias modalidades, a estrutura de suporte de carga 40 de pelo menos alguns dos módulos tem elementos conectores mecânicos associados, para conectar mecanicamente juntos, de maneira separável, pelo menos dois módulos de cobertura. Em modalidades preferenciais, os elementos conectores mecânicos mencionados acima são do tipo de acoplamento rápido, por exemplo, com engate rápido.

[0043] Como exemplificado na Figura 4, em modalidades preferenciais, a estrutura 40 de um primeiro módulo - no exemplo, o módulo 23 - tem pelo menos uma superfície ou parede periférica 42 projetada voltada para uma superfície ou parede periférica correspondente 42 de um segundo módulo adjacente - no exemplo, o módulo 24 -, em que as superfícies ou paredes expostas acima definem ou associam os elementos conectores mencionados anteriormente para conexão mecânica, designados por 45 e 46. No exemplo, os elementos conectores 45 são do tipo macho, enquanto os elementos conectores 46 são do tipo fêmea. Os conectores mecânicos do tipo mencionado também podem ser fornecidos em módulos não equipados com meios sensores.

[0044] Em várias modalidades (não representadas), a estrutura de suporte de carga 40 de pelo menos alguns dos módulos pode ter elementos conectores elétricos associados, para conectar eletricamente dois módulos de cobertura, ou a fiação correspondente, de uma maneira separável. Os elementos conectores elétricos mencionados acima também podem ser do tipo macho e fêmea. Se previsto, os elementos conectores elétricos podem ser associados às paredes opostas 42 de dois módulos a serem acoplados eletricamente, por exemplo, os módulos 23 e 24, de preferência em adição, mas possivelmente também como uma alternativa, aos elementos conectores mecânicos 45, 46. Dever-se-ia observar a esse respeito que os elementos conectores elétricos mencionados acima podem ser pré-arranjados para executar as funções dos elementos conectores mecânicos mencionados acima e vice- versa.

[0045] É claro que a estrutura 40 de um módulo - também sem meios sensores - pode ter um número de superfícies ou paredes que são projetadas voltadas para superfícies ou paredes correspondentes de módulos adjacentes, as paredes opostas mencionadas acima tendo os respectivos elementos conectores mecânicos associados e / ou elementos conectores elétricos. A Figura 4 ilustra, de fato, o caso em que a estrutura 40 do módulo 24 tem uma superfície ou parede 43 (aqui geralmente transversal ou ortogonal à parede 42 do próprio módulo) que é fornecida com elementos conectores mecânicos 45, projetados para acoplar com os respectivos elementos conectores mecânicos complementares fornecidos na superfície ou parede do módulo 26 designados por 43 na Figura 3. Além disso ou como uma alternativa, nas paredes 43 dos módulos 23 e 26, elementos conectores elétricos do tipo anteriormente referido podem ser fornecidos. Obviamente, também é possível fornecer um número de elementos conectores mecânicos e / ou elementos conectores elétricos, em uma mesma parede 42 ou em várias paredes 42, 43 de um primeiro módulo, projetado para acoplamento separável a elementos conectores mecânicos complementares e / ou elementos conectores elétricos carregados por paredes correspondentes dos segundos módulos, adjacentes ao primeiro.

[0046] Mais uma vez na Figura 4, designada por 52, está uma fiação para a conexão elétrica de uma placa de controle 50 à unidade de controle 15 da Figura 1. A estrutura de suporte 40 dos módulos pode ser configurada de modo a definir, em uma parede periférica da mesma, pelo menos uma passagem para guiar a fiação, como ilustrado, por exemplo, para o módulo 23, em relação à fiação correspondente 51.

[0047] Como pode ser apreciado na Figura 4, a forma semelhante a uma concha, geralmente côncava ou coroada, das estruturas 40 permite, se necessário, alojamento eficaz das placas de controle 50, sejam elas montadas no lado interno das próprias estruturas 40 ou à estrutura do manipulador 1, e de toda a fiação 51-52, com o último que também pode ser ancorado localmente ao lado interno das estruturas 40, por exemplo, através de fitas adesivas ou cabos adequados.

[0048] Na Figura 5, os módulos 23 e 24 são representados em uma condição acoplada, isto é, com as respectivas paredes 42 da Figura 4 em contato ou adjacentes uma à outra, e com os elementos conectores mecânicos 45, 46 acoplados. Com referência à figura acima, assume-se que as extremidades da fiação 52 estejam eletricamente conectadas à unidade de controle 15 da Figura 1, com alguns condutores da fiação mencionada acima que são utilizados pela unidade de controle 15 para fornecer a alimentação elétrica necessária (de preferência uma fonte de baixa tensão) para as placas de controle 50, e outros condutores da fiação mencionada acima que são, em vez disso, utilizados pelas placas de controle 50 para fornecer à unidade de controle 15 os sinais indicando detecções feitas pelos meios sensores, isto é, indicando contato ou impacto entre o manipulador 1 e um operador humano (ou outro corpo estranho) e / ou a presença de um operador humano (ou outro corpo estranho) na proximidade do próprio manipulador.

[0049] Deste modo, graças às conexões elétricas independentes, vários módulos sensorizados da cobertura 20 - aqui exemplificados pelos módulos 23 e 24 - são capazes de operar independentemente um do outro, mesmo no caso de falha de um dos módulos. Uma abordagem desse tipo evidentemente permite várias configurações possíveis para a cobertura 20, que podem compreender módulos sensorizados que cobrem toda a estrutura móvel do manipulador 1 ou apenas uma parte dele considerada crucial para fins de cooperação com um operador humano, de acordo com o tipo de aplicação final do robô ou de outro dispositivo automatizado.

[0050] Da mesma forma, será apreciado que a unidade de controle 15 pode ser convenientemente combinada previamente para identificar a placa de controle 50 do módulo sensorizado que fornece um dos sinais representativos mencionados acima, com a unidade de controle 15 que reconhece, portanto, o módulo em questão, correspondendo à área do manipulador em que foi detectado o contato e / ou a proximidade de um operador ou outro corpo estranho, a fim de implementar as ações necessárias. Obviamente, isso se aplica também no caso de uma placa eletrônica 50 pré-arranjada para o controle de uma pluralidade de módulos sensorizados. Em outras palavras, uma placa eletrônica 50 desse tipo pode ser convenientemente pré- arranjada para identificar qual dos módulos sensorizados controlados gerou um sinal e comunicou as informações correspondentes à unidade de controle 15.

[0051] Por exemplo, assumindo-se que os meios sensores de proximidade estejam configurados para detectar a presença de um corpo estranho dentro de uma distância máxima de aproximadamente 5 cm, após uma detecção feita pelo dispositivo sensor mencionado acima, a unidade de controle pode emitir um comando para reduzir a velocidade de deslocamento do manipulador 1 para um valor considerado seguro para um operador humano, por exemplo, entre 150 e 250 mm / s.

[0052] Estratégias semelhantes podem ser implementadas após um contato causado por um operador humano no manipulador. Por exemplo, assume-se que, após uma redução de velocidade causada por um sinal anterior gerado pelo dispositivo sensor de proximidade, o operador humano se move de maneira inesperada e atinge acidentalmente a superfície de um módulo sensorizado. Após o sinal consequente gerado pelos meios sensores de contato correspondentes, a unidade de controle 15 pode parar o movimento do manipulador 1, ou então reverter a direção de movimento do mesmo. Nota-se que o contato feito pelo operador na cobertura sensorizada pode até ser voluntário, por exemplo, quando o operador deseja interromper a operação do robô.

[0053] O fato de a unidade de controle 15 ser capaz de identificar o módulo sensorizado a partir do qual os sinais de contato e / ou proximidade possivelmente possibilitam a adoção de estratégias de controle destinadas a aumentar a segurança de um operador humano, em particular para coordenar o movimento de várias partes da estrutura móvel 2. Com referência à Figura 2, assume-se, por exemplo, que um contato é detectado através do módulo 39, quando o antebraço (7, Figura 1) do manipulador 1 está localizado em uma posição inclinado para baixo. Uma possível estratégia de controle pode, portanto, prever que a unidade de controle 15 emita um comando para elevar o antebraço mencionado acima e para uma oscilação simultânea para trás (com referência à vista da Figura 1) do braço 5. Obviamente, este é apenas um exemplo não limitante, dado que as combinações possíveis de movimentos são inúmeras.

[0054] Será apreciado que, em uma ou mais modalidades, a unidade de controle 15 pode ser configurada, através de programação apropriada, para explorar os módulos de cobertura sensorizados como uma espécie de “interface de usuário”, destinada a permitir que o operador humano transmita instruções básicas para a unidade de controle 15.

[0055] Como já mencionado, um único contato com um módulo sensorizado pode ser considerado indicativo de uma situação potencialmente perigosa para um operador humano, após a qual estratégias de segurança são implementadas. Por outro lado, por exemplo, três contatos em um módulo sensorizado que ocorrem em rápida sucessão (que o operador pode executar também com o dedo de uma mão) podem indicar a vontade do operador de parar o manipulador temporariamente, sem que o robô tenha implementar qualquer estratégia de segurança. Partindo da condição mencionada acima de parada controlada, uma sequência subsequente de contatos em um módulo - por exemplo, dois ou quatro contatos em rápida sucessão - pode indicar a vontade do operador de reiniciar a operação do manipulador.

[0056] Em várias modalidades, os módulos adjacentes da cobertura sensorizada 20 não são fornecidos com elementos conectores mecânicos e / ou elementos conectores elétricos do tipo mencionado anteriormente. Este é tipicamente o caso de módulos que, embora um pouco próximos, cobrem partes do manipulador 1 que são capazes de se mover com movimento relativo.

[0057] Com referência à Figura 2, será apreciado, por exemplo, que o módulo 23, por um lado, e o módulo 28 (ou 29), por outro lado, cobrem parcialmente a coluna 4 e o braço 5 do manipulador 1 (veja a Figura 1), respectivamente, ou seja, partes do manipulador capazes de realizar deslocamentos relativos. Portanto, entre os módulos 23 e 28 mencionados acima, não são fornecidos elementos conectores de acoplamento mútuo, mecânicos ou elétricos. Obviamente, considerações desse tipo se aplicam também a outros módulos da cobertura sensorizada 20, tal como - com referência mais uma vez à Figura 2 - os módulos 23 ou 25 e 29, os módulos 29 e 30, os módulos 38-39, em por um lado, e os módulos 36-37, por outro, ou mais uma vez os módulos 30, 31, 34, 35, por um lado, e os módulos 36-37, por outro (os módulos 36-37 são fixados em relação ao antebraço 7 e, portanto, são capazes de girar com ele em relação aos módulos 30, 31, 34, 35 que cobrem o cotovelo 6 da Figura 1).

[0058] Como mencionado anteriormente, em modalidades preferenciais, pelo menos os módulos sensorizados da cobertura 20 compreendem uma pluralidade de camadas ativas e camadas passivas carregadas pela estrutura de suporte de carga 40.

[0059] Na Figura 6, representada meramente por meio de explicações não limitantes, está uma possível estrutura com camadas distintas de um módulo sensorizado, que aqui é assumido como sendo o módulo 24 das Figuras 4 e 5. Nas figuras mencionadas acima, a representação da fiação de conexão elétrica foi omitida, por razões de maior clareza.

[0060] Em modalidades preferenciais, associado a um lado externo da estrutura de suporte 40 de um módulo de cobertura está pelo menos uma camada de amortecimento, feita de material elasticamente compressível e de preferência eletricamente isolante, por exemplo, um material elastomérico, que é projetado para absorver energia cinética derivada de impacto no módulo em questão. Uma camada de amortecimento, tal como a designada por 60 no exemplo da Figura 6, pode ser feita de uma espuma polimérica, por exemplo, espuma de poliuretano. A camada 60 pode ter uma espessura entre 5 e 20 mm, preferencialmente entre 8 e 13 mm. Indicativamente, a camada de amortecimento 60 pode ser fornecida para absorver o impacto com força transmitida de acordo com os padrões atualmente em vigor, por exemplo, os padrões ISO 10218-1, -2 e TS 15066.

[0061] Dever-se-ia notar que, em várias modalidades preferenciais, o lado externo da estrutura 40 à qual as várias camadas ativas e / ou passivas da cobertura correspondente devem ser associadas é modelado de modo a ter uma superfície externa o mais uniforme e regular possível, por exemplo, uma superfície plana, ou uma superfície cilíndrica, ou até uma superfície cônica. As superfícies deste tipo facilitam a aplicação das várias camadas ativas e / ou passivas na estrutura, impedindo, por exemplo, a formação de vincos ou rugas que podem ter um efeito adverso na qualidade da operação de algumas camadas ativas, tal como uma camada eletricamente condutora pertencente a um sensor de proximidade ou então a um sensor de contato.

[0062] Em uma ou mais modalidades, fornecidas no lado superior da camada de amortecimento 60 de um módulo sensorizado estão meios sensores de contato.

[0063] Em geral, os meios sensores de contato podem ser de qualquer tipo conhecido. No entanto, em modalidades preferenciais da invenção, os meios sensores de contato são de um tipo relativamente flexível e são fornecidos de modo a se estenderem sobre uma área correspondente à da face externa do módulo em questão, ou a uma parte prevalecente. No exemplo não limitante da Figura 6, um dispositivo sensor de contato é projetado como um todo por C e tem uma estrutura com camadas empilhadas distintas.

[0064] Em uma ou mais modalidades, o dispositivo sensor de contato C compreende uma camada de material eletricamente isolante 62, que é definido entre uma camada eletricamente condutora inferior 61 e uma camada eletricamente condutora superior 63, conectada à qual estão os respectivos condutores, designados por “+” e “-”. A camada isolante 62 é preferencialmente feita de um elastômero ou, em qualquer caso, de um material elasticamente compressível, como um material de espuma, e tem uma variedade de aberturas passantes. Cada uma das camadas 61 e 63 preferencialmente compreende um tecido que é feito pelo menos em parte de material eletricamente condutor ou é tornado eletricamente condutor. Apenas a título de exemplo, cada uma das camadas 61 e 63 pode, por exemplo, compreender um tecido feito de poliéster banhado a cobre, possivelmente revestido com níquel, ou então um tecido feito de náilon banhado a prata. Também é possível usar para as camadas 61 e 63 dois tecidos eletricamente condutores diferentes, por exemplo, dos dois tipos mencionados acima, distinguidos por diferentes características mecânicas. Por exemplo, para a camada 61, que deve ser fixada em relação à camada de amortecimento 60, pode ser vantajoso usar um tecido condutor anelástico, enquanto para a camada 63, que deve sofrer maior deformação após o impacto, a fim de entrar em contato com a camada 61 (como explicado a seguir), pode ser vantajoso usar um tecido condutor elástico, de preferência bielástico.

[0065] Em geral, é preferencial que as camadas 61 e 63 tenham uma resistência elétrica superficial muito baixa, indicativamente não superior a 100 mQ.

[0066] As camadas ou tecidos 61-63 são relativamente finos (indicativamente, a espessura total das camadas empilhadas 61-63 não excede 5 a 6 mm) e, portanto, são intrinsecamente flexíveis, de modo a serem adaptáveis ao perfil subjacente da camada de amortecimento 60, que por sua vez depende do perfil da estrutura subjacente 40. A camada intermediária 62 é mais espessa do que as camadas 61 e 63 e, embora compressível, é mais rígida que elas. A camada 62 pode ter uma espessura indicativamente entre 2 e 4 mm, enquanto as camadas 61 e 63 podem ter uma espessura indicativamente entre 0,10 e 0,30 mm.

[0067] A camada compressível intermediária 62 tem, como já foi dito, um arranjo de aberturas ou furos passantes. Com referência ao exemplo não limitante da Figura 7, os furos mencionados acima - designados por 62a - se estendem pela maior parte da camada 62. Como pode ser apreciado, dessa maneira, a camada eletricamente condutora 61 e a camada eletricamente condutora 63 localmente estão voltadas uma para a outra nas aberturas 62a. Da mesma forma, será apreciado que, dessa maneira, a camada 63 pode entrar em contato com a camada 61 em pelo menos uma tal abertura passante 62a, seguindo a deformação da camada 63 e da camada elasticamente de deformação 62.

[0068] Os furos 62 são preferencialmente circulares, a fim de garantir uma maior uniformidade, mas isso não constitui uma característica essencial. Indicativamente, o diâmetro dos furos 62a está entre 10 e 20 mm, e seu passo (isto é, a distância um do outro) está entre 3 e 8 mm.

[0069] Como representado esquematicamente na Figura 8a, na ausência de pressão no dispositivo sensor C, a camada isolante intermediária 62 mantém as camadas condutoras 61 e 63 afastadas uma da outra, também nas áreas dos furos 62a, dando origem através os condutores “+” e “-” a um sinal elétrico que a placa de controle correspondente 50 pode interpretar como ausência de impacto no módulo sensorizado em questão. Por outro lado, como representado esquematicamente na Figura 8b, na presença de impacto, isto é, de uma pressão, no dispositivo sensor C, a camada intermediária 62 pode sofrer deformação elástica e permitir contato entre as camadas 61 e 63 pelo menos em um de seus furos passantes 62a. É assim obtida a condução elétrica direta entre as duas camadas 61 e 63, com uma consequente variação do sinal elétrico mencionado acima através dos condutores “+” e “-”, que a placa eletrônica correspondente 50 pode interpretar como correspondente ao impacto que ocorreu no módulo sensorizado.

[0070] O contato direto da camada 63 com a camada 61 em um ou mais furos 62a, isto é, a comutação do sensor C, é permitido pela deformação da própria camada 63 e da camada de deformação 62 e depende do grau de impacto na cobertura 20. Em outras palavras, o limite de comutação do sensor C é uma função da capacidade de deformação das camadas sobrepondo o próprio sensor. A espessura ou, mais em geral, as características de resistência à deformação das camadas sobrepostas mencionadas acima é, portanto, escolhida de modo que a comutação do sensor C ocorra no caso em que o respectivo módulo de cobertura esteja envolvido em um impacto que ocorre com um energia cinética superior a um limite de segurança predefinido. O limite mencionado acima é preferencialmente escolhido de modo a evitar sérios riscos à segurança de um operador humano em caso de impacto com o módulo em questão. Indicativamente, o limite mencionado acima - que representa a força limite de impacto - pode estar compreendido entre 60 N e 200 N. No caso em que se deseja garantir a máxima proteção, por exemplo, para proteger também a face de um operador de possíveis danos, o limite de segurança pode estar compreendido entre 50 N e 100 N.

[0071] Portanto, como pode ser visto, em várias modalidades preferenciais, o dispositivo sensor de contato C opera como sensor do tipo ON/OFF, sem a necessidade de estabelecer, para fins de detecção de presença ou ausência de impacto, valores limite particulares de resistência elétrica, como é tipicamente o caso de sensores de contato do tipo piezoelétrico. Além disso, mesmo que o sensor C tenha uma superfície de detecção extensa, seu custo de produção é decididamente limitado, por exemplo, em comparação aos sensores piezoelétricos mencionados acimas, com a vantagem adicional de garantir a repetição da detecção. A operação do sensor C não depende da pré-carga imposta em suas camadas eletricamente condutoras 61 e 63 durante a produção do módulo sensorizado (ao contrário, por exemplo, de tecidos piezoresistivos usados em sensores piezoelétricos, onde corresponde a variações da tensão mecânica de tração aplicada está uma variação das características funcionais).

[0072] Em várias modalidades preferenciais, o dispositivo sensor de contato C inclui pelo menos dois resistores, dos quais um primeiro resistor é conectado entre as duas camadas condutoras 61 e 63, e um segundo resistor é conectado, em particular em série, ao condutor “+” ou ao condutor “-”, os resistores mencionados acima sendo em particular, fornecidos para permitir a discriminação de possíveis condições de mau funcionamento do dispositivo C. Com referência ao caso ilustrado nas Figuras 6 e 7, o dito primeiro resistor é designado por Rp, enquanto o segundo resistor mencionado acima é designado por Rs. Os dois resistores têm preferencialmente valores diferentes de resistência elétrica (por exemplo, o resistor Rs pode ter um valor aproximadamente um décimo do valor do resistor Rp).

[0073] De modo a esclarecer esse aspecto de maneira mais completa, assume-se apenas a título de exemplo que o resistor Rp tenha um valor de resistência compreendido entre 3000 e 5000 Q e que o resistor Rs tenha um valor compreendido entre 300 e 500 Q.

[0074] Na ausência de impacto ou pressão exercida sobre o dispositivo C, ou seja, uma condição correspondente à da Figura 8a, entre os condutores “+” e “-“ um valor de resistência igual a Rp + Rs será detectável através da placa de controle correspondente 50. Por outro lado, na presença de impacto ou pressão no dispositivo C, ou seja, uma condição correspondente à da Figura 8b, através dos condutores “+” e “-“ um valor de resistência igual ao valor apenas do resistor Rs será detectável através da placa de controle correspondente 50. Como mencionado anteriormente, a placa de controle 50 poderá, portanto, discriminar entre as duas condições (presença ou ausência de impacto) com base no valor diferente da resistência detectada. No caso em que, em vez disso, a placa 50 detecta um valor infinito de resistência ou, em qualquer caso, um valor muito superior à faixa normal de trabalho (3300 - 5500 Q, no exemplo não limitante mencionado), uma falha operacional estará presente, devido, por exemplo, a uma interrupção de um dos dois condutores “+” e “-“, ou então devido a uma desconexão indesejada de um conector ao qual os condutores estão conectados a partir do conector complementar fornecido na placa de controle 50. Se, em vez disso, a placa 50 detecta um valor zero de resistência ou, em qualquer caso, um valor muito inferior à faixa de trabalho normal (3300 - 5500 Q, no exemplo não limitante referido), uma falha operacional diferente estará presente, tipicamente devido a um curto-circuito entre os próprios condutores “+” e “-“ou de um conector correspondente.

[0075] Em modalidades preferenciais, os dispositivos sensores de contato de um módulo de cobertura sensorizado, por exemplo, um dispositivo sensor C como exemplificado anteriormente, podem ser configurados entre uma camada de cobertura inferior e uma camada de cobertura superior, que são feitas de material elasticamente compressível e eletricamente isolante. Com referência ao exemplo não limitante da Figura 6, a camada de cobertura inferior mencionada acima é fornecida pela camada de amortecimento 60, enquanto a camada de cobertura superior é fornecida por uma camada de amortecimento adicional, designada por 64, de preferência feita de um material eletricamente isolante e elasticamente compressível. Em várias modalidades, a camada 64 é a mesma - em relação ao material e dimensões - que a camada de amortecimento 60.

[0076] Quando uma carga é aplicada na camada de amortecimento 64, por exemplo, após o impacto entre o módulo de cobertura em questão e um operador humano, pelo menos o material compressível da camada 64 sofre deformação, determinando assim uma pressão nas camadas 61-63 e ativando assim o dispositivo sensor de contato C, como explicado acima.

[0077] Como foi dito, em uma ou mais modalidades, um ou mais módulos sensorizados compreendem meios sensores de proximidade. Quando um módulo sensorizado compreende tanto os meios sensores de contato quanto os meios sensores de proximidade, os últimos estão em uma posição mais alta do que os anteriores, ou seja, em uma posição mais externa em relação à estrutura 40, que representa a camada mais interna de um módulo de cobertura. Por outro lado, não está excluído do escopo da invenção um arranjo reverso, isto é, com os meios sensores de contato em uma posição superior à dos meios sensores de proximidade.

[0078] No caso de módulos sensorizados que incluem, em vez disso, apenas o dispositivo sensor de proximidade, as camadas 61-64 da Figura 6 podem ser omitidas, possivelmente aumentando consequentemente a espessura da camada de amortecimento 60.

[0079] Os meios sensores de proximidade podem ser de qualquer tipo conhecido, mas também são preferencialmente de um tipo relativamente flexível e obtidos de modo a ter uma área superficial correspondente à da face externa do módulo em questão ou a uma parte predominante do mesmo. No exemplo não limitante da Figura 6, um dispositivo sensor de proximidade é designado como um todo por P.

[0080] Em uma ou mais modalidades, o dispositivo sensor de proximidade P é de um tipo capacitivo e compreende uma camada de material eletricamente condutor. Com referência ao exemplo não limitante da Figura 6, a camada eletricamente condutora, sensível ou ativa mencionada acima para fins de detecção de proximidade, é designada por 65.

[0081] Preferencialmente, a camada 65 compreende um tecido que é feito de material eletricamente condutor ou é processado como, por exemplo, um tecido feito de poliéster banhado a cobre, possivelmente revestido com níquel, ou então um tecido feito de náilon banhado a prata.

[0082] No exemplo não limitante da Figura 6, a camada eletricamente condutora 65 é ajustada no topo da camada de amortecimento 64.

[0083] Em uma possível modalidade prática, no dispositivo sensor de proximidade P, a camada condutora 65, usada como sensor capacitivo, é conectada a um chip de detecção capacitivo baseado em um circuito LC (tal como o chip FDC2214 fabricado por Texas Instruments Incorporated, USA), fornecido no painel de controle 50 para aquisição e processamento dos dados (consultar a folha de dados do chip referido acima e a documentação correlata do pedido). Basicamente, quando um operador humano (ou outro corpo estranho) se aproxima da camada condutora 65, há uma variação de capacitância no circuito LC, e uma consequente variação de uma frequência de oscilação. A medição dessa variação de frequência, feita pelo chip, indica a proximidade do operador humano (ou outro corpo estranho) com a camada 65, isto é, com o lado externo da cobertura sensorizada. Como já mencionado, os dispositivos sensores P podem ser configurados de tal maneira que a distância máxima da camada 65 dentro da qual a presença de um corpo estranho pode ser detectada seja de aproximadamente 5 cm. Por outro lado, será apreciado que, por exemplo, com base na variação de capacitância mencionada acima no circuito LC e na consequente variação da frequência de oscilação, também é possível estabelecer uma pluralidade de limites de detecção pelo dispositivo sensor de proximidade P, que corresponde a várias distâncias de um corpo estranho do lado externo da cobertura sensorizada (por exemplo, um primeiro limite PT1 correspondente a uma distância de 3 cm da superfície mais externa da cobertura e a uma distância zero da superfície externa mencionada acima).

[0084] Em várias modalidades, fornecida acima do dispositivo sensor de proximidade está uma camada de amortecimento adicional, de preferência tendo uma espessura menor do que a das camadas 60 e/ou 64. Com referência à Figura 6, portanto, é fornecido na camada sensível 65 a camada de amortecimento adicional mencionada acima, designada por 66, feita de um material eletricamente isolante e elasticamente compressível. A camada 66 é preferencialmente feita de um material elastomérico, tal como um material de espuma, por exemplo, com uma espessura entre 2 e 4 mm.

[0085] Preferencialmente, cada módulo compreende uma camada de revestimento externa, de preferência feita de material eletricamente isolante. Com referência ao exemplo não limitante da Figura 6, a camada de revestimento externa, designada por 67, pode ser formada por uma tinta, preferencialmente uma tinta à base de poliuretano, aplicada no lado externo da camada 66. Para esse fim, em modalidades preferenciais, no lado externo da camada 66 mencionado acima, um iniciador pode ser aplicado previamente, visando facilitar a adesão da camada pintada 67. No caso de módulos sensorizados que incluem apenas o dispositivo sensor de contato C, a camada de revestimento 67 pode ser aplicada sobre a camada de amortecimento 64 (que possivelmente foi previamente fornecida com um iniciador). A camada de revestimento 67 pode ter uma espessura compreendida entre 0,5 e 1,5 mm, mesmo que uma espessura maior não seja excluída na condição de que seja garantida uma flexibilidade ou deformação elástica.

[0086] Em várias modalidades, a camada de revestimento 67 se estende também nos lados periféricos da estrutura constituída pelas camadas 40, 60-66, em particular até a estrutura de suporte de carga 40, por exemplo, até seu lado interno e / ou no que diz respeito às paredes do tipo designado por 42-43 nas Figuras 4-5: isso não constitui, no entanto, uma característica essencial. Como foi dito, de fato, a camada de revestimento é formada preferencialmente por uma tinta apropriada, preferencialmente uma tinta que não é eletricamente condutora, que reveste o lado mais externo da estrutura de múltiplas camadas do módulo.

[0087] Também representada esquematicamente na Figura 6 está a placa de controle 50 do módulo 24 exemplificado, bem como um arranjo para ventilação forçada, designado por 70, por exemplo, compreendendo um ventilador acionado por um motor elétrico.

[0088] Em várias modalidades, um ou mais ventiladores 70 podem ser montados em partes da estrutura do manipulador 1 coberto pela cobertura 20, com as partes mencionadas acima que são fornecidas com suportes adequados projetados para a finalidade. Por outro lado, de acordo com outras modalidades, os ventiladores podem ser montados no lado interno da estrutura 40 de um ou mais módulos, não necessariamente módulos sensorizados. A presença desses meios de ventilação forçada favorece a circulação de ar dentro das cavidades definidas pela cobertura 20, por exemplo, a fim de facilitar o resfriamento dos componentes envolvidos dentro da cobertura mencionada acima (tal como as placas 50 ou os motores M das juntas do manipulador 1) De modo a permitir a circulação do ar de resfriamento (isto é, sucção de ar a partir do exterior e expulsão do ar mais quente para o exterior), um ou mais módulos da cobertura 20 podem ser fornecidos com passagens, por exemplo, na forma de uma série de fendas, como é representado esquematicamente com uma linha tracejada na Figura 2.

[0089] A operação do dispositivo de ventilação 70 pode ser controlada pela placa de controle 50 de um módulo sensorizado ou pela placa de controle 50 à qual uma pluralidade de módulos sensorizados está conectada. Para este fim, em possíveis modalidades, essa placa 50 é vantajosamente fornecida com um sensor de temperatura (por exemplo, do tipo NTC), a fim de ativar o arranjo de ventilação quando a temperatura do ar detectada dentro de uma área circunscrita pela cobertura 20 atinge ou excede um limite predefinido.

[0090] Em várias modalidades, para fins de produção de um módulo sensorizado, tal como o módulo 24 da Figura 6, as várias camadas são montadas por meio de colas ou adesivos, projetados para manter as próprias camadas aderentes umas às outras e impedir possível deslizamento das mesmas seguindo contato ou impacto.

[0091] Como já mencionado, a camada de base representada pela estrutura de suporte de carga 40 é fornecida com a forma determinada na fase de projeto, sendo esta forma variável de acordo com a área do manipulador a ser coberta.

[0092] Em seguida, a camada de amortecimento 60 é fixada na estrutura de suporte de carga correspondente 40 e fixada a ela através de cola. Para este fim, a camada 60 tem uma forma e dimensões de modo a reproduzir pelo menos as do lado externo da estrutura de suporte de carga 40, de modo a cobri-la total ou praticamente inteiramente. A camada 60 pode, por exemplo, ser cortada ou dobrada a partir de uma folha do material utilizado. Também as camadas 61-63 e as camadas 64-66 são fornecidas nas formas e dimensões necessárias, por exemplo, através de corte ou dobragem, e são então coladas. As camadas 61-63 são coladas sucessivamente na camada de amortecimento 60, sendo a camada de amortecimento 64 colada na camada 63. As camadas 61-64 são montadas juntas, por exemplo, na ordem mostrada na Figura 6, de preferência usando uma ou mais colas com uma capacidade adesiva reduzida ou, em qualquer caso, inferior à da cola ou colas utilizadas para fixar a camada 60 na estrutura 40: o objetivo não é alterar a elasticidade das camadas ativas 61, 63, ao mesmo tempo, obtendo um sensor estável. Obviamente, a aplicação das colas entre as camadas 61-63 é tal que não isola eletricamente as camadas mencionadas acima uma da outra. Dever-se-ia notar que, em vez do uso de uma cola adicionada, uma ou mais das camadas 61 e 63 já podem ser pré-arranjadas na fase de produção, de modo a ter uma superfície da mesma fornecida com adesivo, equipada com um filme descascável correspondente.

[0093] Em seguida, também a camada ativa adicional 65 e a camada passiva superior correspondente 66 são fornecidas nas formas e dimensões necessárias para cobrir uma área correspondente à face externa do módulo de cobertura, ou a uma parte prevalente. As camadas 65 e 66 são então coladas sucessivamente na camada 64, também neste caso preferencialmente usando colas com características reduzidas de aderência, pelas razões explicadas acima em relação às camadas 61-64 (também é possível que a camada 65 já seja fornecida na fase de produção, de modo a apresentar uma superfície fornecida com adesivo com filme descascável). Finalmente, a camada de revestimento externa 67 é aplicada, a qual, como foi mencionado, pode ser aplicada na forma de tinta, possivelmente após a aplicação de um iniciador na camada 66.

[0094] A estrutura em camadas descrita com referência à Figura 6 pode, certamente, ser utilizada para obter todos os módulos sensorizados da cobertura 20. Como já foi mencionado, a sequência e / ou número de camadas de um módulo - sensorizado ou não - podem até ser diferente do descrito e ilustrado a título de exemplo.

[0095] A Figura 9 é uma ilustração esquemática de um possível modo de conexão de alguns módulos sensorizados, tal como os módulos 23-24 das Figuras 4-5 e os módulos 28-29 da Figura 2. Como já mencionado, fornecida nas implementações desse tipo está a fiação 51 para conexão do dispositivo sensor C e / ou P dos vários módulos às placas de controle 50 e a fiação 52 para conexão das várias placas 50 à unidade de controle 15, em que a fiação mencionada acima 51, 52 inclui condutores para transportar a alimentação elétrica da unidade 15 para as placas 50 e, portanto, para o dispositivo sensor correspondente C e / ou P, e para transportar das placas 50 para a unidade 15 os sinais correspondentes às detecções feitas pelo dispositivo sensor C e / ou P. Obviamente, as configurações de conexão elétrica dos módulos de cobertura à unidade de controle 15 podem ser múltiplas, de acordo com a abordagem de projeto adotada. A Figura 9 exemplifica o caso de módulos sensorizados individuais - aqui os módulos 28 e 29 - cada um deles fornecido com uma placa eletrônica de controle 50 própria e o caso de vários módulos sensorizados - aqui os módulos 23 e 24 - conectados a uma e à mesma placa 50, que, portanto, funciona como “concentrador”. Será apreciado em qualquer caso que, em várias modalidades, a configuração da rede usada para conectar a unidade de controle 15 e uma pluralidade de módulos possa ser diferente da exemplificada, por exemplo, usando uma arquitetura de barramento de um tipo de loop, um tipo de estrela, tipo de encadeamento em série, e assim por diante.

[0096] Em várias modalidades, uma ou mais placas de controle 50 estão equipadas com um módulo de comunicação sem fio, para transmissão por radiofrequência pelo menos dos sinais correspondentes às detecções efetuadas pelos meios sensores C e / ou P conectados. Para este fim, a unidade de controle 15 será fornecida com um módulo de comunicação sem fio correspondente. Para fins de transmissão sem fio dos dados, o padrão de comunicação considerado mais conveniente para o pedido pode ser usado (WiFi, Bluetooth, ZigBee, etc.). Da mesma forma, a transmissão dos dados pode ser realizada de acordo com um padrão ou protocolo proprietário adequado. A fiação entre a unidade de controle 15 e as várias placas 50 será usada para alimentação elétrica das próprias placas com os módulos de comunicação associados, os quais, se necessário, também podem ser de um tipo capaz de gerenciar a comunicação bidirecional. Obviamente, no caso de implementação de comunicação de dados sem fio, a fiação 51, 52 pode incluir apenas conectores para alimentação elétrica das placas 50 e dos meios sensores C e / ou P dos vários módulos sensorizados.

[0097] Os conceitos estabelecidos anteriormente em relação à construção, operação e conexão de módulos de uma cobertura sensorizada podem ser aplicados a dispositivos automatizados tendo uma ou mais partes móveis, mesmo diferentes de um manipulador de um robô industrial.

[0098] Por exemplo, uma cobertura sensorizada do tipo descrito acima - embora fornecida com módulos com formas diferentes das representadas nas Figuras 2-5 - pode ser vantajosamente usada para cobertura parcial de ferramentas de robô ou efetores de extremidade. Tal caso é exemplificado na Figura 10, onde designada como um todo por 100 está uma ferramenta de preensão ou garra, cuja estrutura de suporte de carga 101 inclui uma parte de fixação pré-arranjada - de acordo com técnicas conhecidas - para conexão mecânica e possivelmente conexão de energia (elétrica, pneumática ou hidráulica) no flange 9 do manipulador 1 das Figuras 1-3. Associados à estrutura 101 estão meios atuadores adequados, tal como um ou mais cilindros pneumáticos 102 que podem ser controlados para causar a abertura e o fechamento de elementos de preensão ou garras - um dos quais é visível em 103 na Figura 11 - de uma parte a ser trabalhada ou manipulada.

[0099] Como pode ser observado, no exemplo esquemático ilustrado, associado à estrutura 101 está uma pluralidade de módulos de cobertura 110, 111 e 112, 113, que fornecem duas coberturas sensorizadas 120 para áreas diferentes da ferramenta 100. Em particular, os módulos 110 e 111 são projetados para envolver uma parte superior da ferramenta 100, mais próxima da parte de fixação ao flange do manipulador, enquanto os módulos 112 e 113 são projetados para envolver uma parte inferior da ferramenta 100, dentro da qual os elementos de preensão mencionados acima 103 são móveis. Dever-se-ia notar que, para requisitos de maior clareza, a representação da placa ou placas de controle 50 e da fiação correspondente 51, 52 foi omitida nas Figuras 10 e 11.

[0100] Na Figura 11, a representação do módulo 111 foi omitida, enquanto o módulo 113 é representado em uma condição em que é separado do módulo 112. Os módulos 110-111 e 112-113 são fornecidos com os respectivos elementos conectores mecânicos e / ou elétricos, que são capazes de acoplar os dois módulos em questão na condição montada, sendo parcialmente visíveis na Figura 11 apenas os elementos conectores 45 e 46 dos módulos 112-113. Os elementos conectores mecânicos mencionados acima podem possivelmente ser configurados também para executar a função de conexão elétrica entre os dois módulos. Em qualquer caso, em modalidades do tipo exemplificado nas Figuras 10 e 11, os módulos 110-111 e 112-113 podem ser fornecidos com os respectivos dispositivos conectores mecânicos liberáveis, em particular dispositivos de acoplamento rápido.

[0101] Em várias modalidades, uma ferramenta de robô ou outro efetor de extremidade, cuja estrutura é coberta pelo menos em parte por uma cobertura sensorizada do tipo descrito neste documento, é fornecida para uso em cooperação estrita com um operador humano e inclui, para esse fim, um dispositivo guia manual.

[0102] Por exemplo, as Figuras 10 e 11 exemplificam uma modalidade na qual esse dispositivo guia inclui uma pluralidade de garras 115, nas quais o operador pode exercer uma força em uma certa direção (empurrar, puxar, elevar, abaixar) para obter o manipulador 1 para executar movimentos correspondentes e necessários para a execução do processo. Associado às garras 115 está um sensor de força, que é conectado em comunicação de sinal à unidade de controle 15 (no modo com ou sem fio), a fim de permitir que este último reconheça a direção de deslocamento desejada pelo operador. Preferencialmente associado a cada botão 115 está um botão de pressão correspondente, para controle de comutação dos elementos de preensão 103 entre as respectivas posições de abertura e fechamento.

[0103] No caso exemplificado, são fornecidas quatro garras 115, em quatro lados diferentes da ferramenta 100, a fim de permitir que o operador humano escolha cada vez que a garra que ele julga mais conveniente para executar a operação a ser executada em cooperação com o robô.

[0104] É exemplificado nas Figuras 12 e 13 uma ferramenta ou efetor de extremidade diferente, designado como um todo por 200, em particular uma ferramenta de retificação ou polimento. Também neste caso, a estrutura de suporte de carga 201 da ferramenta 200 inclui uma parte de fixação pré-arranjada para conexão ao flange 9 do manipulador 1 das Figuras 1-3. Associados à estrutura 201 estão meios atuadores adequados, tal como um motor elétrico 202, que pode ser controlado para causar a rotação de um disco 203 para abrasão ou polimento de uma peça de trabalho. Também nas Figuras 12 e 13, para fins de maior clareza, a representação da placa ou placas de controle 50 e da fiação correspondente 51, 52 foi omitida.

[0105] No exemplo esquemático ilustrado na Figura 12, associados à estrutura 201 estão dois módulos de cobertura 210, 211, destinados a fornecer uma cobertura sensorizada 220 que envolve em grande parte a estrutura 201, deixando o disco de usinagem 203 exposto. Na Figura 13, onde a representação do módulo 210 foi omitida, pode ser apreciado como também neste caso os módulos 210-211 são fornecidos com os respectivos elementos conectores mecânicos (e possivelmente elétricos), sendo aqui visível apenas o conector 46 associado à estrutura de suporte de carga do módulo 211, com os elementos conectores mencionados acima que são capazes de acoplar os dois módulos em questão na condição montada. De resto, as considerações já apresentadas em relação à ferramenta 100 das Figuras 10-11 se aplicam.

[0106] No caso exemplificado, também a ferramenta 200 é fornecida com um dispositivo guia manual, incluindo aqui dois botões 215, que são geralmente paralelos e associados a um sensor de força em comunicação de sinal com a unidade de controle do robô, a fim de permitir ao operador provocar deslocamentos do manipulador e, portanto, da ferramenta 200, na direção de trabalho desejada. Também neste caso, cada uma das garras tem um botão correspondente, para controle de rotação do motor 202.

[0107] A cobertura sensorizada de acordo com a invenção pode ser aplicada também a dispositivos para mover componentes submetidos à usinagem. Um exemplo, nesse sentido, é ilustrado esquematicamente na Figura 14, em que o conjunto designado por 300 é um veículo autoguiado (AGV), para o transporte de uma peça genérica K em um contexto de produção. Associadas à estrutura de suporte de carga 301 do veículo 300 estão as rodas 302, algumas das quais são acionadas em rotação através de um motor adequado, de preferência um motor elétrico (não visível). Além disso, a estrutura 301 suporta um sistema de controle 303 do veículo, por exemplo, compreendendo uma unidade de controle e uma interface de usuário para definir parâmetros de operação, de acordo com uma técnica conhecida. De acordo com a invenção, a estrutura 301 é fornecida com uma cobertura sensorizada, designada como um todo por 320, eletricamente conectada à unidade de controle mencionada acima. É fornecida no exemplo uma pluralidade de módulos de cobertura 321-328, de preferência, mas não necessariamente todos, sensorizados, modelados de tal maneira que, em sua condição montada, eles envolvem a estrutura 301 completamente. Preferencialmente, a parte superior da estrutura 301 é mantida exposta, a fim de apoiar nela a peça K transportada. Também neste tipo de implementação, os princípios descritos anteriormente se aplicam e, portanto, por exemplo, fornecem em pelo menos alguns dos módulos 321-328 dos meios sensores de contato e / ou meios sensores de proximidade e, de preferência, meios conectores mecânicos e possivelmente dispositivos conectores elétricos, para interconexão mecânica e possivelmente elétrica, respectivamente, de um número de módulos adjacentes, e assim por diante.

[0108] Os módulos ilustrados com referência às Figuras 10-14 podem ser obtidos como os módulos descritos com referência às Figuras 1-9 anteriores. A invenção pode, certamente, ser aplicada também a outros tipos de dispositivos automatizados utilizados na produção industrial e distinguidos pela presença de uma ou mais partes submetidas a movimento em áreas potencialmente próximas a um operador humano, tal como mesas rotativas e corrediças.

[0109] Em várias modalidades, a cobertura sensorizada de acordo com a invenção compreende um arranjo de sinalização, configurado para fornecer informações sobre seu estado operacional e, possivelmente, informações sobre o estado operacional do dispositivo automatizado no qual a cobertura está instalada.

[0110] Em várias modalidades preferenciais, o arranjo de sinalização mencionado acima é um arranjo de um tipo óptico, que compreende um dispositivo emissor de luz multicolorida, que pode ser controlado para gerar sinais luminosos, cuja cor e / ou modalidade de emissão (contínua ou intermitente) depende do tipo de informação a ser fornecida.

[0111] Por exemplo, pode-se presumir que um dispositivo emissor de luz genérico de um tipo RGB esteja associado a uma cobertura sensorizada de acordo com a invenção, montada em um robô, por exemplo, do tipo descrito anteriormente.

[0112] A emissão contínua de luz com uma primeira cor (por exemplo, azul) pode ser entendida como indicando que o robô está em um estado de colaboração, ou seja, em um modo de operação “automática” ou “remota” que prevê a presença de um operador humano na vizinhança do robô, na qual é imposta uma velocidade reduzida de deslocamento do manipulador correspondente. A emissão de luz com a mesma cor, mas piscando ou intermitente, pode ser entendida como indicando que o robô está em um estado de guia manual por um operador humano, por exemplo, obtido através dos dispositivos guia 115 ou 215 das Figuras 9-10 e 11-12, respectivamente, também neste caso, uma velocidade reduzida de deslocamento do manipulador sendo imposta.

[0113] A emissão contínua de luz com uma segunda cor (por exemplo, vermelha) pode ser entendida como indicando que ocorreu um impacto na cobertura sensorizada, detectado através do dispositivo sensor de contato C, enquanto a emissão de luz com a mesma cor, mas piscando ou intermitente, pode ser entendida como indicando a presença de um corpo estranho, incluindo um operador, a uma distância da cobertura sensorizada que pode ser detectada através do dispositivo sensor de proximidade P (também nesses casos, de preferência em condições de operação do robô, nas quais um velocidade reduzida de deslocamento é imposta).

[0114] A emissão de luz com uma terceira cor (por exemplo, verde) pode ser entendida como indicando que o robô está operando no modo de operação “automática” ou “remota” na velocidade normal (isto é, não reduzida), o que não prevê a presença de um operador humano nas proximidades do manipulador. Para esse fim, a área de trabalho do manipulador pode, por exemplo, ser equipada com um sistema conhecido para detectar a possível presença de um operador, tal como um sistema digitalizador a laser (nos casos mencionados acima, após a detecção da presença de um operador, a unidade de controle do robô pode, por exemplo, interromper a operação do próprio robô ou impor ao manipulador a velocidade de deslocamento reduzida mencionada acima).

[0115] A ausência de emissão de luz pode finalmente ser entendida como indicando que o robô está no modo de “programação”.

[0116] A lógica que supervisiona o controle do dispositivo emissor de luz é implementada preferencialmente na unidade de controle do robô, tal como a unidade 15 da Figura 1.

[0117] Em várias modalidades, o dispositivo emissor de luz compreende uma ou mais tiras de LED RGB, que podem ser montadas no lado externo da cobertura sensorizada ou então em seu lado interno, ou mais uma vez em uma estrutura subjacente, em fendas ou espaços adequados da própria cobertura.

[0118] Por exemplo, exemplificado nas Figuras 2 e 3 está o caso de uma tira de LED RGB, representada esquematicamente tracejada e designada por 80, que é montada sob a cobertura 20, em posições correspondentes às partes opostas mutuamente de dois módulos da própria cobertura (no exemplo, os módulos 31 e 32). Em tal tipo de implementação, as partes opostas dos dois módulos em questão podem ser modeladas de modo a definir entre elas uma fenda com largura suficiente para garantir que a luz emitida pela tira de LED 80 seja visível do lado de fora da cobertura; nas Figuras 2 e 3, tal fenda é designada por 81. No caso exemplificado, a tira de LED 80 pode ser fixada em posição na estrutura do manipulador 1, por exemplo, através de suportes fornecidos propositadamente. São obviamente possíveis outras configurações de montagem, por exemplo, na estrutura 40 de um módulo; como já foi dito, o emissor de luz 80 também poderia ser montado no lado externo da cobertura 20. Certamente é possível montar um número de emissores de luz 80 em diferentes partes do manipulador para garantir que os sinais de luz sejam visíveis a partir de vários lados.

[0119] O que foi descrito em relação ao arranjo de sinalização óptica e exemplificado em relação a um robô, pode ser implementado também em outros dispositivos automatizados, tal como os dispositivos das Figuras 10-11, 12-13 e 14.

[0120] As Figuras 15, 16 e 17 são ilustrações esquemáticas de algumas condições possíveis de detecção por uma cobertura sensorizada de acordo com a invenção, instalada, por exemplo, em um robô do tipo descrito com referência às Figuras 1 a 9. Nestas figuras, a cobertura, designada por 20, é representada apenas esquematicamente. As linhas PT1 e PT2 representam esquematicamente dois possíveis limites de detecção predefinidos para os meios sensores de proximidade (P) da cobertura, que podem, por exemplo, corresponder a uma distância de aproximadamente 5 cm e aproximadamente 0,5 cm, respectivamente, da superfície mais externa da cobertura. A linha CT representa esquematicamente um limite de disparo dos meios sensores de contato (C) da cobertura (o limite mencionado acima CT pode, por exemplo, ser entendido como o limite de deformação das camadas 6267 da Figura 6 necessário para causar a comutação do dispositivo sensor C das Figuras 6 a 8).

[0121] A Figura 15 ilustra o caso em que um operador humano 20 fica a uma distância da cobertura 20 que está dentro da faixa do limite PT1 (5 cm, no exemplo não limitante). Após a detecção mencionada acima, a unidade de controle 15 emite um comando para interromper o movimento do manipulador 1. Nesse caso, se dentro de um certo tempo predefinido (por exemplo, de 2 a 5 s), a unidade 15 não detectar (através do dispositivo sensor C) um impacto na cobertura 20, o movimento do manipulador 1 é retomado. O limite ou a distância PT1 é preferencialmente configurável, por exemplo, de acordo com o tipo de aplicação do robô.

[0122] A Figura 16 ilustra, em vez disso, o caso em que um operador humano 20 fica a uma distância da cobertura 20 que está dentro da faixa do limite PT2 (0,5 cm, no exemplo não limitante) ou, na prática, em uma condição em que ele esbarrou ou entrou em contato leve com a superfície externa da cobertura. Também após essa detecção, a unidade de controle 15 emite um comando para interromper o movimento do manipulador 1. Também neste caso, se dentro de um certo tempo predefinido (por exemplo, de 2 a 5 s), a unidade 15 não detecta (através do dispositivo sensor C) um impacto na cobertura 20, o movimento do manipulador 1 é retomado. O limite ou a distância PT2 é preferencialmente um limite não modificável, na medida em que representa uma condição crítica, isto é, contato ou quase contato da cobertura com um corpo estranho. Em outras palavras, o limite PT1 pode ser considerado como um limite funcional, ou seja, um limite que pode ser estabelecido livremente com base no tipo de aplicação do robô ou em determinadas funções a serem atribuídas à cobertura sensorizada, enquanto o limite PT2 é um limite de segurança, projetado para garantir a segurança de um operador humano.

[0123] Por fim, a Figura 17 ilustra o caso em que há um impacto na cobertura 20, de modo a causar a comutação do dispositivo sensor de contato C (limite TC), bem como, evidentemente, a detecção da proximidade representada pelo excesso de ambos os limites PT1 e PT2. Nesse caso (sinais a partir de ambos os sensores P e C), a unidade de controle 15 interrompe o movimento do manipulador 1, que pode, por exemplo, ser reiniciado apenas operando um elemento de controle específico (por exemplo, um botão de pressão de início ou redefinição) presente na unidade de controle 15.

[0124] Como mencionado anteriormente, as condições correspondentes às Figuras 15 e 16 podem ser sinalizadas visualmente por um dispositivo emissor de luz, como a tira de LED 80, com uma primeira modalidade predefinida de emissão de luz (por exemplo, luz vermelha intermitente), enquanto a condição correspondente à parte C) da Figura 15 pode ser sinalizada com uma segunda modalidade predefinida de emissão de luz (por exemplo, uma luz de cor diferente, ou mais uma vez uma luz vermelha, mas emitida continuamente). Como já foi dito, outras cores e / ou modalidades de ativação / desativação do emissor 80 podem ser usadas para sinalizar outros estados da cobertura e / ou do robô (por exemplo, como exemplificado acima, uma luz azul contínua para indicar um estado de colaboração, uma luz azul intermitente para indicar um estado de guia manual, uma luz verde contínua para indicar um modo de operação “automática” ou “remota” de não colaboração, ausência de emissão de luz para indicar um modo de “programação”).

[0125] A partir da descrição anterior, as características da presente invenção emergem claramente, assim como suas vantagens.

[0126] A natureza modular da cobertura sensorizada descrita permite a obtenção de múltiplas configurações, com a possibilidade de sensibilizar toda a estrutura móvel de um dispositivo automatizado ou apenas uma parte dele, de acordo com o tipo de aplicação. A solução permite a instalação conveniente dos módulos de cobertura, e uma remoção igualmente conveniente em caso de necessidade. A presença de uma estrutura de suporte de carga permite definir o formato dos módulos individuais de acordo com a aplicação, com a possibilidade de fornecer coberturas sensorizadas para vários tipos de dispositivos automatizados. A natureza em forma de concha das estruturas de suporte de carga dos módulos permite a definição de espaços úteis para alojar partes elétricas / eletrônicas do sistema de cobertura e de partes do dispositivo automatizado, além de ser explorável para fins de ventilação.

[0127] A presença dos meios sensores integrados em pelo menos alguns dos módulos da cobertura permite a detecção de contatos e / ou a aproximação de corpos estranhos à própria cobertura, além de identificar qual área da cobertura está envolvida no contato com o corpo estranho ou em sua aproximação do último, com a possibilidade de governar a implementação das ações corretivas resultantes. Os meios sensores, em particular os meios sensores de contato, apresentam uma estrutura e construção simples e não exigem calibrações específicas, garantindo uma alta confiabilidade, repetibilidade e precisão da intervenção. Também são garantidas as funções de segurança passiva, graças à presença de uma ou mais camadas elasticamente compatíveis, que são, portanto, capazes de absorver o impacto e impedir ou limitar suas consequências negativas.

[0128] A presença de um arranjo de sinalização torna possível fornecer de maneira simples e intuitiva informações sobre estados ou condições operacionais da cobertura sensorizada, incluindo a detecção do tipo de contato ou impacto, e possivelmente informações sobre o estado operacional do dispositivo automatizado no qual a própria cobertura está instalada.

[0129] Está claro que numerosas variações podem ser feitas pelo versado na técnica à cobertura sensorizada e ao dispositivo automatizado descrito a título de exemplo, sem abandonar assim o escopo da invenção, conforme definido pelas seguintes reivindicações.

[0130] A invenção pode ser aplicada em robôs industriais de diferentes dimensões e cargas e, portanto, robôs para cargas modestas (por exemplo, apenas alguns quilogramas) e robôs para cargas pesadas (por exemplo, centenas de quilogramas), bem como robôs de um tipo diferente dos antropomórficos aqui exemplificados, por exemplo, robôs com uma configuração cartesiana, uma configuração cilíndrica, uma configuração polar ou uma configuração SCARA (Braço Robótico Articulado de Conformidade Seletiva).

[0131] Uma ou mais camadas passivas anteriormente referidas, por exemplo, às camadas de amortecimento 60 e / ou 64, podem, por sua vez, ser constituídas por várias camadas de material colocadas umas sobre as outras e tornadas fixas umas em relação às outras, por exemplo, via colagem.

Claims

1. Dispositivo automatizado (1, 15; 100; 200; 300), que compreende: - uma estrutura móvel (4-8; 103; 203; 301); - meios atuadores (M; 102; 202), para causar deslocamentos da estrutura móvel (4-8; 103; 203; 301); - um sistema de controle (15, 50; 303), configurado para controlar os meios atuadores (M; 102; 202); e - uma cobertura sensorizada (20; 120; 220; 320), que cobre pelo menos parte da estrutura móvel (4-8; 103; 203; 301), em que a cobertura sensorizada (20; 120; 220; 320) compreende uma pluralidade de módulos de cobertura (21-39; 110-113; 210-211; 321-328), que incluem um ou mais módulos de cobertura sensorizada (23, 24, 28, 29) tendo meios sensores (C, P), em que cada módulo de cobertura sensorizado (23, 24, 28, 29) tem uma estrutura que compreende uma pluralidade de camadas distintas sobrepostas (40, 6067), que compreende uma camada de suporte de carga (40) feita de material rígido ou semirrígido, com uma forma predefinida, e pelo menos uma camada de amortecimento (60, 64, 65) feita de material elasticamente compressível, carregada pela camada de suporte de carga (40), em que cada módulo de cobertura sensorizado (23, 24, 28, 29) integra pelo menos um dispositivo sensor de contato (C), que inclui uma primeira camada eletricamente condutora inferior (61) e uma segunda camada eletricamente condutora superior (63) entre as quais é definida um camada eletricamente isolante (62), em que a camada eletricamente isolante (62) do dispositivo sensor de contato (C) é feita de um material elasticamente compressível e tem uma pluralidade de aberturas passantes (62a) dispostas de tal maneira que a primeira camada eletricamente condutora inferior (61) e a segunda camada eletricamente condutora superior (63) estão voltadas uma para a outra nas ditas aberturas passantes (62a), caracterizado pelo fato de que o dispositivo sensor de contato (C) compreende: - um primeiro condutor elétrico (-) e um segundo condutor elétrico (+) conectados respectivamente à primeira camada eletricamente condutora inferior (61) e à segunda camada eletricamente condutora superior (63), para aplicar uma diferença de potencial entre eles; e - pelo menos dois resistores (Rs, Rp), compreendendo um primeiro resistor (Rp) conectado entre a primeira camada eletricamente condutora inferior (61) e a segunda camada eletricamente condutora superior (63), e um segundo resistor (Rs) conectado a um do primeiro condutor elétrico (-) ou do segundo condutor elétrico (+), e em que o primeiro resistor (Rp) e o segundo resistor (Rs) possuem valores diferentes de resistência elétrica, o valor da resistência elétrica do primeiro resistor (Rp) sendo maior do que o valor da resistência elétrica do segundo resistor (Rs).

2. Dispositivo automatizado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um arranjo de sinalização do tipo óptico (80, 81), configurado para fornecer informações que representam pelo menos uma condição detectável através dos meios sensores (C, P), o arranjo de sinalização do tipo óptico (80, 81) compreendendo pelo menos um dispositivo emissor de luz multicolorida (80) controlável para gerar sinais de luz, cuja cor e / ou modalidade de emissão depende do tipo de informação a ser fornecida.

3. Dispositivo automatizado, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dispositivo emissor de luz multicolorida (80) compreende uma tira de LED RGB.

4. Dispositivo automatizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a camada de suporte de carga (40) de pelo menos alguns dos módulos de cobertura (21-39; 110-113; 210-211; 321328) define ou tem elementos conectores associados (45, 46), configurados para permitir que pelo menos dois módulos de cobertura diferentes (23, 24, 28, 29) que são adjacentes um ao outro sejam mecanicamente e / ou eletricamente conectados juntos de uma maneira separável, e em que a camada de suporte de carga (40) de um primeiro módulo de cobertura (23) tem pelo menos uma superfície ou parede (42, 43) voltada para uma superfície ou parede correspondente (42, 43) de um segundo módulo de cobertura adjacente (24), os respectivos elementos conectores sendo associados à superfície ou parede do primeiro módulo de cobertura (23) e à superfície ou parede do segundo módulo de cobertura (24).

5. Dispositivo automatizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que cada uma da primeira camada eletricamente condutora inferior (61) e da segunda camada eletricamente condutora superior (63) compreende um tecido eletricamente condutor, a segunda camada eletricamente condutora superior (63) sendo mais elástica do que a primeira camada eletricamente condutora inferior (62).

6. Dispositivo automatizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos um módulo de cobertura sensorizado (23, 24, 28, 29) integra pelo menos um dispositivo sensor de proximidade (P), que compreende pelo menos uma respectiva camada de material eletricamente condutor (65).

7. Dispositivo automatizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade dos ditos módulos de cobertura sensorizados (23, 24, 28, 29) conectados em comunicação de sinal com uma unidade de controle (15) do sistema de controle (15, 50; 303) e configurados para fornecer sinais ou dados representando detecções feitas pelos respectivos meios sensores (C, P), a unidade de controle (15) sendo configurada para identificar um módulo de cobertura sensorizado da dita pluralidade (23, 24, 28, 29) que fornece os ditos sinais ou dados.

8. Dispositivo automatizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de camadas sobrepostas distintas (40, 60-67) compreende um ou mais dos seguintes: - uma camada de amortecimento inferior (60) colocada embaixo do dispositivo sensor de contato (C), feita de material elasticamente compressível e associada a um lado externo da camada de suporte de carga (40); - uma camada de amortecimento superior (64, 66) colocada em cima do dispositivo sensor de contato (C), feita de material elasticamente compressível; - uma camada de revestimento externa (67), feita de material eletricamente isolante e definindo pelo menos parte de uma superfície externa de um respectivo módulo de cobertura.

9. Dispositivo automatizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que as camadas sobrepostas distintas (60-67) que se estendem acima da camada de suporte de carga (40) são flexíveis e/ ou têm uma área superficial correspondente à área de uma face externa do módulo de cobertura correspondente (23, 24, 28, 29) ou de uma parte prevalente do mesmo.

10. Dispositivo automatizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a camada de suporte de carga (40) é formada para definir um espaço livre entre um lado interno do mesmo e uma parte subjacente da estrutura móvel (4-8; 103; 203; 301).

11. Dispositivo automatizado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma placa eletrônica de controle (50) conectada à qual estão os meios sensores (C, P) de um respectivo módulo sensorizado (28, 29) ou então os meios sensores (C, P) de uma pluralidade de módulos sensorizados (23, 24), pelo menos uma placa eletrônica de controle (50) sendo configurada para conexão em comunicação de sinal com uma unidade de controle (15) do sistema de controle (15, 50; 303) do dispositivo automatizado (1, 15; 100; 200; 300).

12. Cobertura sensorizada (20; 120; 220; 320) configurada para cobrir pelo menos parte de uma estrutura (4-8; 103; 203; 301) de um dispositivo automatizado (1, 15; 100; 200; 300), a cobertura sensorizada (20; 120; 220; 320) compreendendo uma pluralidade de módulos de cobertura (21-39; 110-113; 210-211; 321-328), cada um tendo uma respectiva estrutura de suporte de carga de forma predefinida (40), associado ao qual está pelo menos uma camada de material elasticamente compressível (60, 64, 66), a cobertura sensorizada (20; 120; 220; 320) incluindo um ou mais elementos sensores (C, P), que compreende: - um dispositivo sensor de contato (C), que inclui uma primeira camada eletricamente condutora (61) e uma segunda camada eletricamente condutora (63), ajustada entre a qual está uma camada intermediária eletricamente isolante (62) feita de um material elasticamente compressível, a camada intermediária eletricamente isolante (62) tendo uma pluralidade de aberturas passantes (62a) dispostas de tal modo que a primeira camada eletricamente condutora (61) e a segunda camada eletricamente condutora (63) localmente estão voltadas uma para outra pelas ditas aberturas passantes (62a); e - um dispositivo sensor de proximidade (P), que inclui pelo menos uma res-pectiva camada de material eletricamente condutor (65), caracterizada por compreender ainda: - um arranjo de sinalização do tipo óptico (80, 81), configurado para fornecer informações sobre pelo menos um estado operacional da cobertura sensorizada (20; 120; 220; 320) que pode ser detectada pelo dispositivo sensor de contato (C) e pelo dispositivo sensor de proximidade (P), o arranjo de sinalização do tipo óptico (80, 81) compreendendo pelo menos um dispositivo emissor de luz multicolorida (80), que pode ser controlado para gerar sinais de luz, cuja cor e / ou modalidade de emissão depende do tipo de informação a ser fornecida.