CN211916890U - 机械设备的壳体和机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了机械设备的壳体和机器人。该机械设备的壳体包括电极和第一屏蔽层，电极能够与接近的导体构成电容，并用于连接生成表征电容或其变化量的电信号的检测电路；第一屏蔽层与电极分层间隔设置，且面积不小于相应电极的面积。通过上述方式，本申请提供的机械设备的壳体能够感测到外部导体的接近。

Description

机械设备的壳体和机器人

技术领域

本申请涉及机械设备领域，特别是涉及机械设备的壳体和机器人。

背景技术

目前，机械设备探测接近物体的主要方法是通过壳体和物体进行物理接触。以接触式的电阻式壳体为例，电阻式壳体依靠接近物体与机器人接触后引起壳体的形变，并发送表征形变的接触信号。

但是，若接近物体不直接接触电子皮肤，机械设备则无法实现对接近物体非接触式的距离检测，且当机械设备处于运动状态时，机械设备与物体进行接触容易造成物体的损坏。

实用新型内容

本申请主要提供机械设备的壳体和机器人，以解决机械设备无法实现对接近物体非接触式的距离检测的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种机械设备的壳体。该机械设备的壳体包括电极和第一屏蔽层，电极能够与接近的导体构成电容，并用于连接生成表征电容或其变化量的电信号的检测电路；第一屏蔽层与电极分层间隔设置，且面积不小于相应电极的面积。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种机器人。该机器人包括机器人本体和如上所述的壳体，壳体覆盖机器人本体的至少部分表面，第一屏蔽层位于电极和机器人本体之间。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的壳体，通过包括电极和第一屏蔽层，当接近的导体靠近电极时，电极能够与接近的导体构成电容，当接近的导体与电极的相对位置关系发生变化时，电容的容值也会发生变化，通过使电极连接生成表征电容或其变化量的电信号的检测电路，能够进一步获得电极与导体的距离或其变化，从而使得机械设备的壳体能够感测到外部导体的接近，实现非接触式的距离感测，且当壳体安装在机械设备上时，由于第一屏蔽层与电极分层间隔设置，且面积不小于相应电极的面积，所以第一屏蔽层可以屏蔽机械设备内部的干扰信号，从而能够更好的实现壳体的距离感测功能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请的机械设备的壳体一实施例的第一结构示意图；

图2是图1所示壳体沿A-A方向的部分剖视结构示意图；

图3是本申请的机械设备的壳体一实施例的第二剖视结构示意图；

图4是本申请的机械设备的壳体一实施例的第三剖视结构示意图；

图5是本申请的机械设备的壳体另一实施例的第一剖视结构示意图；

图6是本申请的机械设备的壳体另一实施例的第二剖视结构示意图；

图7是本申请的机械设备的壳体另一实施例的第三剖视结构示意图；

图8是本申请的机器人一实施例的结构示意图；

图9是图8所示的机器人沿B-B方向的剖视结构示意图；

图10是本申请实施例提供的传感电路的电路结构示意图；

图11是本申请实施例提供的单振荡方式的振荡电路的一等效电路示意图；

图12是本申请实施例提供的单振荡方式的振荡电路的另一等效电路示意图；

图13是本申请实施例提供的双振荡方式的第一振荡电路和第二振荡电路的一等效电路示意图；

图14本申请实施例提供的第一振荡电路和第二振荡电路的另一等效电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本申请的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

本申请中，机械设备的壳体100覆盖机械设备的至少部分表面，用于检测外界导体是否接近机械设备。

请结合参阅图1和图2，图1是本申请的机械设备的壳体一实施例的第一结构示意图；图2是图1所示壳体沿A-A方向的部分剖视结构示意图。

本实施例中，机械设备的壳体100包括电极110、第一屏蔽层120 以及绝缘层130。

电极110能够与接近的导体构成电容，并用于连接生成表征电容或其变化量的电信号的检测电路。

第一屏蔽层120与电极110分层间隔设置，且第一屏蔽层120面积不小于相应电极110的面积。

本实施例中，第一屏蔽层120与电极110分层间隔设置可以是：第一屏蔽层120与电极110之间设有绝缘层130。

第一屏蔽层120面积不小于相应电极110的面积是指第一屏蔽层 120正投影电极110所在平面上的面积，不小于电极110的面积。使得第一屏蔽层120可以有效地起到抗干扰的作用，当将壳体100装配在机械设备上时，第一屏蔽层120可以降低机械设备内部的干扰信号对电极 110的干拢，提高壳体100对接近的导体的感测精确度。

其中，电极110能够与接近的导体构成电容。接近的导体例如可以人体，由于人体能够近似看做一个带电体，因此，人体和电极110之间就可以近似看成一个电容，进而与电极110连接的检测电路则会产生表征该电容的电信号；当人体靠近或远离电极110时，人体与电极110之间所构成的电容的容值就会发生变化，进而与电极110连接的检测电路则会产生表征该电容及其变化量的电信号。

表征电容或其变化量的电信号，例如可以是表征电容的电容值或其变化量的电信号，也可以是电容的振荡频率值或其变化量的电信号，还可以是表征电容的电压或其变化量等。

进一步地，检测电路还可以连接外部的控制电路，控制电路获取表征电容或其变化量的电信号，并经过处理后，可以得到反映电极110与导体的距离或其变化的数据。电极110与导体的距离或其变化是指：电极110与导体之间的距离的大小，或电极110与导体之间的相对位置的变化例如靠近或远离。可以理解，接近的导体与电极110之间的距离或其变化，可以用于表征即接近的导体与机械设备(即电极110)之间距离的远近或相对位置的变化(即距离的变化)。

也就是说，本实施例中的壳体100，由于电极110能够与接近的导体构成电容，一方面，能够感测接近的导体与壳体100之间的距离，以使得机械设备可以根据距离的大小做出反应；另一方面，还能够感测接近的导体与壳体100之间的相对位置的变化，例如，无论接近的导体与壳体100的距离大小，若接近的导体与壳体100的距离变化快，都可以使得机械设备做出相应的反应。

本实施例所提供的壳体100，通过包括电极110和第一屏蔽层120，当接近的导体靠近电极110时，电极110能够与接近的导体构成电容，当接近的导体与电极110的相对位置关系发生变化时，电容的容值也会发生变化，通过使电极110连接生成表征电容或其变化量的电信号的检测电路，能够进一步获得电极110与导体的距离或其变化，从而使得机械设备的壳体100能够感测到外部导体的接近，实现非接触式的距离感测，且当壳体100安装在机械设备上时，由于第一屏蔽层120与电极110 分层间隔设置，且面积不小于相应电极110的面积，所以第一屏蔽层120 可以屏蔽机械设备内部的干扰信号，从而能够更好的实现壳体100的距离感测功能。

可选地，电极110的厚度为3nm-1mm。例如，3nm、100nm、0.1mm、 0.01mm、1mm。

电极110选用导电率高的材料，例如铜、铝或者银。

可选地，绝缘层130支撑电极110和第一屏蔽层120，电极110和第一屏蔽层120分别固定于绝缘层130两面。

绝缘层130支撑电极110、第一屏蔽层120，即绝缘层130可作为基体，用于设置电极110和第一屏蔽层120。

其中，电极110可设置于绝缘层130的外侧表面，第一屏蔽层120 可设置于绝缘层130的内侧表面。

绝缘层130的外侧表面可以是指，壳体100安装于机械设备时，绝缘层130背对机械设备的一侧表面；绝缘层130的内侧表面可以是指，壳体100安装于机械设备时，绝缘层130靠近机械设备的一侧表面。

绝缘层130的材料例如为：橡胶、塑料、玻璃、陶瓷等等。

图1和图2中电极110和第一屏蔽层120仅示例性的画出一个。但是可以理解的是，电极110的和第一屏蔽层120数量也可以是多个，本申请中，多个是指两个或两个以上。图1中电极110和绝缘层130的形状均为方形，实际上，电极110和绝缘层130也可以为其他形状，且绝缘层130的形状可以根据所要安装的机械设备的形状进行调整。

根据对接近的导体的距离及其变化的感知的精度要求，可以调整电极110的数量和大小，绝缘层130和第一屏蔽层120的大小也可以根据电极110的大小和数量进行调整。

当电极110的数量也为多个时，任意相邻两个电极110之间相互绝缘，每一个电极110均能够与接近的导体构成电容，且每一个电极110 均能够独立感知电容或其变化量，并由检测电路将表征电容或其变化量的电信号传输至外部电路。每一个电极110有且只有一个表征电容或其变化量的电信号，即无论接近的导体靠近某一个电极110的任意区域，或者接近的导体覆盖某一个电极110的任意区域大小，对应的电极110 仅产生唯一一个表征电容或其变化量的电信号。

可选地，多个电极110可间隔设置于绝缘层130的外侧表面，多个电极110之间相互绝缘。

在一实施例中，绝缘层130的外侧表面还可设置有多个凹槽，电极 110可预制成薄膜型或薄片型，多个电极110嵌设在多个凹槽中，且绝缘层130可使得多个电极110之间相互绝缘。

在另一实施例中，绝缘层130可为镂空结构，具体可为网状结构，电极110可预制成薄膜型或薄片型，并嵌设于绝缘层130的网格中。

可选地，电极110可涂覆于绝缘层130的外侧表面上，如用浸渍、喷涂或旋涂等方法在绝缘层130的外侧表面覆盖电极110材料。

可选地，第一屏蔽层120可涂覆于绝缘层130的内侧表面上，如用浸渍、喷涂或旋涂等方法在绝缘层130的内侧表面覆盖电极110材料。

可选地，电极110的材料包括铜、银、铝及其合金或ITO。

ITO是一种N型氧化物半导体-氧化铟锡。ITO可以做成ITO薄膜即铟锡氧化物半导体透明导电膜，作为电极110。

电极110的材料可以选用铜、银、铝及其合金或ITO中的一种或几种，也就是说，当电极110的数量为两个或两个以上时，不同的电极110 可以选用相同的材料，也可以选用不同的材料。

请参阅图3，图3是本申请的机械设备的壳体一实施例的第二剖视结构示意图。

绝缘层130上设有固定部131，所述电极110由固定部131固定于在绝缘层130上。

通过在绝缘层130上设有固定部131，可以方便地将电极110由固定部131固定于在绝缘层130上，从而能够提高壳体100的装配效率。

如图3所示，固定部131包括形成于绝缘层130外侧的凹槽131，凹槽131的大小与电极110的大小匹配，电极110设置于凹槽131中。

绝缘层130的外侧是指当壳体100设置在机械设备上时，绝缘层130 背对机械设备的一侧。固定部131形成于绝缘层130的外侧，以方便其所固定的电极110与接近的导体构成电容。

可选地，绝缘层130上开设有凹槽131，电极110可预制成薄膜型或薄片型，凹槽131的大小与薄膜的大小匹配，凹槽131的槽深可等于电极110的厚度，使得电极110容置于凹槽131后，电极110背对本体 110的一侧表面与绝缘层130的外侧表面平齐，减小壳体100安装在机械设备上后，电极110受到磨损的风险。

可选地，请继续参阅图3，电极110与凹槽131底部之间设有第一黏胶层a。

能够使电极110更加牢固地贴设在凹槽131的底部，提高装配后的壳体100的稳固性。

在一些实施例中，电极110还可以涂覆与绝缘层130上。例如，电极110可以涂覆在凹槽131中，如用浸渍、喷涂或旋涂等方法在凹槽131 中覆盖电极110材料。且电极110涂覆的厚度可以与凹槽131的槽深相等，使得设置有电极110的绝缘层130的表面基本为一平整的平面，减小壳体100安装在机械设备上后，电极110受到磨损的风险。

在一些实施例中，第一黏胶层a还可以设置绝缘层130表面，成为绝缘层130的固定部131，电极110可预制成薄膜型或薄片型。具体的，第一黏胶层a背对绝缘层130的一侧还可粘附有面纸，当需要将电极110 固定在绝缘层130上时，仅需要撕开第一黏胶层a上粘附的面纸，即可使电极110通过第一黏胶层a固定在绝缘层130的表面。

请参阅图4，图4是本申请的机械设备的壳体一实施例的第三剖视结构示意图。

壳体100包括第一保护层150，第一保护层150设置于电极110背对第一屏蔽层120的一侧。

具体的，可在电极110背对第一屏蔽层120的一侧的表面涂覆一层惰性高分子材料，惰性高分子材料可以用PVA(聚乙烯醇)、PET(聚酯) 和PI(聚酰胺)等。

通过设置一层保护层，在保护电极110不受磨损的同时，防止电极 110变形，还可以对电极110进行二次固定，使得壳体100的结构更加稳定。

如图4所示，第一保护层150可涂覆与电极110背对绝缘层130的一侧表面。

请结合参阅图5，图5是本申请的机械设备的壳体另一实施例的第一剖视结构示意图。

本实施例中，第一屏蔽层120与电极110分层间隔设置，且面积不小于相应电极110的面积。

壳体100包括本体140，本体140位于第一屏蔽层120背对电极110 的一侧，固定电极110和第一屏蔽层120。

可选地，请继续参阅图3，第一屏蔽层120涂覆于本体140表面，以达到更好的屏蔽效果。

可以理解，本实施例中，第一保护层150可涂覆与电极110背对第一屏蔽层120的一侧表面。

请参阅图6，图6是本申请的机械设备的壳体另一实施例的第二剖视结构示意图。

可选地，如图6所示，第一屏蔽层120可包裹设置于本体140整个表面，具体的，第一屏蔽层120涂覆于本体140整个表面，当将壳体100 装配在机械设备上时，第一屏蔽层120实质为双层，即可干扰信号进行双层屏蔽，对可进一步降低机械设备内部的干扰信号对电极110的干拢，进一步提高壳体100对接近的导体的感测精确度。

可选地，第一屏蔽层120电性悬空，或用于连接检测电路以接收预设电压。

第一屏蔽层120电性悬空即第一屏蔽层120不接地，也不接收电压。第一屏蔽层120连接检测电路以接收预设电压，能够实现主动屏蔽。

请参阅图7，图7是本申请的机械设备的壳体另一实施例的第三剖视结构示意图。

可选地，壳体100包括检测电路160。

检测电路160可固定于壳体100内侧或嵌于壳体100中，电极110 与检测电路160电性连接。

如图5所示，检测电路160可集成为一检测电路板160，电极110 与检测电路160之间的绝缘层130部分或本体140部分设有导通孔t，检测电路160可通过导通孔t连接电极110。

在其他实施例中，电极110与检测电路160之间的绝缘层130部分也可设有导通孔，检测电路160可通过导通孔连接电极110。

导通孔t可容导线、引线或针脚等导体通过以导通检测电路160和电极110，使得检测电路160能够通过导通孔t连接电极110。

检测电路板180的外侧表面可以设置电路保护层(图未示)，电路保护层可包裹覆盖检测电路板180的整个外侧表面。电路保护层可为绝缘材料，例如，橡胶、塑料、玻璃、陶瓷等等。电路保护层也可为电路屏蔽层，电路屏蔽层的材料例如是铜、铝等等

可选地，检测电路160可集成为一检测电路板160，检测电路板160 可通过胶水、螺接或焊接方式固定于壳体100内侧。

机械设备例如可以是机器人，基于此，本申请还提供了一种机器人。请结合参阅图8和图9，图8是本申请的机器人一实施例的结构示意图，图9是图8所示的机器人沿B-B方向的剖视结构示意图。

本实施例中，机器人200包括机器人本体和如上任一项实施例的壳体100。关于壳体100的具体结构，请参阅上述壳体100任一项实施例的描述，在此不再赘述。

壳体100覆盖机器人本体的至少部分表面，第一屏蔽层120位于电极110和机器人本体之间。

第一屏蔽层120位于电极110和机器人本体之间，也就是说，将壳体100设置与机器人本体上时，使壳体100包括电极110的一端背对机器人本体设置。

机器人本体包括机器人200的中空框架，壳体100覆盖机器人的中空框架的至少部分表面。

如图8所示，本实施例所描述的机器人200例如是机械臂式机器人 200，机器人本体可包括基座210、运动部件220、驱动部件230和控制系统250。控制系统250可以控制驱动部件230，以使得驱动部件230 驱动运动部件220按照预设的方式进行运动。

本实施例中，机器人200的运动部件220连接在基座210上。基座 210例如是固定座，可以固定安装于某些工作台上；或者基座210也可以是可移动的，例如是在基座210底部安装有驱动轮，可以驱动机器人 200进行移动，增加机器人200的灵活性。

在本实施例中，机器人200的运动部件220可以在驱动部件230的驱动下相对于基座210进行摆动、转动或直线运动。在一些实施方式中，运动部件220可以包括多个关节臂，各个关节臂之间可以转动连接，通过驱动部件230可以驱动多个关节臂在各自的运动方向上进行运动以使得机器人200关机臂的末端在各个方向上运动。驱动部件230也可以用于制动运动部件220，使其停止运动。在一些实施方式中，驱动部件230 在制动运动部件220时还可以驱动机器人200回复至预设状态。

在本实施例中，壳体100覆盖运动部件220的至少部分表面，用于检测外界导体是否接近机器人200。

本实施例中，在检测到外界导体接近机器人200时，还可以产生表征外界导体与机器人200的壳体100之间的距离或其变化的电信号。控制系统250还可以基于电信号推算出外界导体与机器人200的壳体100 之间的距离以及距离的变化规律，以便于及时发现外界导体并控制驱动部件230及时驱动运动部件220以对外界导体进行躲避或是减轻与外界导体的碰撞力度。

可选地，请继续参阅图9，机器人200还包括设置于机器人本体和壳体100之间的第二屏蔽层260，第二屏蔽层260包裹机器人本体，且与第一屏蔽层120间隔设置。

具体的，第二屏蔽层260涂覆于机器人本体的整个表面。

第二屏蔽层260可涂覆设置于机器人200的中空框架的外侧整个表面，以更好的屏蔽机械设备内部的干扰信号。

可选地，所述第二屏蔽层260电性悬空，或用于连接外部电路以接收预设电压。

其中，第二屏蔽层260可连接控制系统250以接收预设电压。

第二屏蔽层260电性悬空即第二屏蔽层260不接地，也不接收电压。第二屏蔽层260连接控制系统250以接收预设电压，能够实现主动屏蔽。

请继续参阅图9，可选地，第二屏蔽层260背对机器人本体的一侧，还可设置有第二保护层270，具体的，可在电极110表面涂覆一层惰性高分子材料，惰性高分子材料可以用PVA(聚乙烯醇)、PET(聚酯)和PI(聚酰胺)等。通过设置一层第二保护层270，能够保护机器人本体不受磨损，且机器人本体外观更加美观。

由于设置第二保护层270，第一屏蔽层120和第二屏蔽层260不会直接接触，实现间隔设置。

当然，在其他实施例中，壳体100的外侧表面也可包裹设置有一层第二保护层270(图未示)，以保护电极110不受磨损，且当壳体100设置在机器人200上时，保证第一屏蔽层120和第二屏蔽层260间隔设置。

可选地，壳体100的数量为多个，多个壳体100相互组合整体包围机器人本体的外侧表面。

通过多个壳体100相互组合整体包围机器人本体的外侧表面，以实现机械设备能够感测四周各个方位的接近的导体。

可选地，壳体100的形状与机器人本体的外侧表面形状相匹配。

壳体100形状与机器人本体的外侧的形状相匹配，即壳体100贴附于机器人本体的一侧的形状与机器人本体的外侧的形状一致或基本一致。

壳体100的形状与机器人本体的外侧的形状相匹配，使得壳体100 整体可以如同人体皮肤粘附于人体躯干一般，粘附于机械设备的外侧，降低壳体100对机械设备运动的影响，提高使用性能，且更加美观。

可选地，请继续参阅图9，壳体100与机器人200的外侧表面之间具有间距，检测电路160的检测输出端用于通过数据线连接机器人200 的控制系统250，壳体100与机器人本体外侧表面之间的空间用于收纳数据线。

壳体100与机器人外侧表面之间具有间距可为1～3mm，例如1mm， 2mm或3mm。

可以理解，图8仅示例性的表示一种类型的机器人200，实际上，机器人200的类型可为多种。

根据机器人200类型的不同，可以调整壳体100在机器人200上的安装位置，例如，当机器人200为陪伴机器人200时，壳体100一般安装于机器人本体的正前方，以便于用户进行操作。当机器人200为工业机器人200或者协作机器人200时，壳体100一般安装于机器人200的机器臂的末端，以便于机器臂感知外物，进而抓取物体或者躲避物体碰撞等。

例如，控制系统250可以用于根据导体与电极110之间的距离或其变化，控制机器人200采取碰撞防护操作。或者，控制系统250还用于根据导体与电极110之间的距离或其变化，控制机器人200实施拖动示教操作。

可以理解，将机器人200的距离检测技术与碰撞防护技术结合，可减少红外传感器的使用，从而降低成本。另外，在机器人200独立执行工作任务时，可以有效避开障碍物的碰撞，提升机器人200的安全性。

机器人200拖动示教通过事先“告知”机器人200所要进行的动作信息和作业信息等。这些信息大致分为三类：机器人200位置和姿态信息，轨迹和路径点等信息；机器人200任务动作顺序等信息；机器人200 动作、作业时的附加条件等信息、机器人200动作的速度和加速度等信息、作业内容信息等。在机器人200拖动示教的过程中，由于程序、现场等因素的影响，可能对机器人200所要进行的动作信息和作业信息产生影响，为降低这种影响，提高拖动示教的效果，是以提出了将机器人 200的距离检测技术与机器人200拖动示教结合的方案，根据机器人200 拖动示教过程中的导体与电极110之间的距离或其变化，可以更好地进行示教。

综上，基于机器人200实时探测的导体与电极110之间的距离或其变化，可将其应用于其他机器人200技术，以实现预期效果，例如碰撞防护、拖动示教等。

在一些实施例中，控制系统250还用于根据导体与电极110之间的距离或其变化，提示用户。

具体的，利用3D仿真软件仿真机器人200的硬件环境和软件环境， 3D仿真软件的显示界面包括多个电极110对应的小方块以及报警器。若没有检测到导体，则导体对应的小方块显示绿色，若检测到导体，则导体对应的小方块显示红色。在导体逐渐靠近的过程中，通过红绿色系的渐变表示导体的远近，通过报警器声音的频率快慢表示与电极110之间的距离变化，例如，当导体向电极110移动的速度越来越快时，报警器报警的声音越尖锐。

在一些实施例中，控制系统250还用于根据导体与电极110之间的距离，实现虚拟按键。

具体的，当导体与电极110之间的距离小于或等于预设阈值，确定用户在实施虚拟按键操作；根据发送电信号的电极110，确定该虚拟按键操作对应的坐标位置；根据该坐标位置，实施虚拟按键操作子程序。

请结合参阅图10-图14，图10是本申请实施例提供的传感电路的电路结构示意图；图11是本申请实施例提供的单振荡方式的振荡电路的一等效电路示意图；图12是本申请实施例提供的单振荡方式的振荡电路的另一等效电路示意图；图13是本申请实施例提供的双振荡方式的第一振荡电路和第二振荡电路的一等效电路示意图；图14是本申请实施例提供的第一振荡电路和第二振荡电路的另一等效电路示意图。

请参阅图10，图10是本申请实施例提供的传感电路的电路结构示意图。

传感电路51包括振荡电路512、检测电路210及连接端子514。振荡电路512和检测电路210共同耦接连接端子514，连接端子514耦接位于电子皮肤30的电极110。振荡电路512通过连接端子514耦接电极 110，以在外界导体靠近电极110形成电容时改变其振荡频率。检测电路 210耦接振荡电路512，以检测振荡电路512的振荡频率并输出表征振荡频率的电信号。

在一些实施方式中，振荡电路512以单振荡的方式进行振荡，检测电路210可以测量振荡电路512的振荡频率。请参阅图10，图10是本申请提供的单振荡方式的振荡电路等效电路示意图。

具体地，振荡电路512可以包括电感L和第一电容C1，电感L和第一电容C1构成振荡回路。振荡电路512可以LC并联谐振型的振荡电路512也可以是LC串联谐振型的振荡电路512。振荡电路512耦接检测电路210，检测电路210用于在振荡周期内向振荡回路输出激励信号，具体可以是在振荡周期内输出激励信号至第一电容C1的第一端。第一电容C1的第一端与连接端子514耦接，并通过连接端子514耦接位于电子皮肤30的电极110。通过上述方式，可以使得检测电路210所输出的激励信号一直输出至第一电容C1的第一端，使得振荡电路512以单振荡方式进行振荡，检测电路210检测振荡电路512的振荡频率或其频率变化。可选地，第一电容C1的电容值为15-40pF。

当电极110与外界导体之间的距离小于一定范围时，电极110与外界导体构成第二电容C2。第二电容C2接入振荡电路512中，从而改变了振荡电路512的等效电容值，进而会改变振荡电路的振荡频率。如此振荡频率的改变和第二电容C2建立关联，由于第一电容C1和电感L 作为已知的情况下可以计算第二电容C2或者是与外界导体与电极110 之间的距离相关的数据等。

参阅图11，图11是本申请实施例提供的单振荡方式的振荡电路的一等效电路示意图。对于单振荡实施方式的一种情况为：第一电容C1 的第二端耦接大地earth。

其整个振荡周期：

检测电路210检测到的振荡频率为：

参阅图12，图12是本申请实施例提供的单振荡方式的振荡电路的另一等效电路示意图。对于单振荡实施方式的另一情况而言，振荡电路 512可以包括第三电容C₃和第四电容C4。传感电路51的接地端对大地 earth的电容构成第三电容C3。接地端耦接至机械设备上的电容构成第四电容C4。第四电容C4例如是接地端耦接至机械设备上主体金属导体上(例如金属支架、关节支架或者是其他额外设置的金属板等)产生的电容，第四电容C4远大于第三电容C3。由于在此种方式下，第一电容 C1的第二端接地(信号地)，因此传感电路51的接地端可以耦接为第一电容C1的第二端，或者可以将第二电容C2的第二端作为传感电路51 的接地端。在本实施例中，除了明确说明耦接大地earth之外，其余的接地为耦接信号地或者电源地。

例如对于该种情况的单振荡的振荡频率的计算过程可以如下：

由于将接地端连接至金属框架上，相当于在所述第三电容C3上并联了一个很大的电容，即第三电容C3与第四电容C4并联，实际上增大了所述第三电容C3的等效电容。也即上述公式变为，

因此上述β≈1。

在振荡周期的前半周期：

在振荡周期的后半周期：T₂＝T₁。

检测电路210检测到的振荡频率为：

其中，T₁为震荡周期的前半周期，T₂为震荡周期的后半周期，C_comb为等效电容，β为电容系数。

由于L、C1是确定的，β≈1，f_s被检测电路210检测到，因此f_s也是确定的，如此可以根据上述公式计算出C2。

在另一些实施方式中，振荡电路512以双振荡的方式进行振荡，检测电路210可以测量振荡电路512的振荡频率。

传感电路51可以包括切换电路，切换电路耦接振荡电路512。振荡电路512包括构成振荡回路的电感L和第一电容C1。振荡电路512可以是LC并联谐振型的振荡电路512，也可以是LC串联谐振型的振荡电路512。

振荡电路512可以包括第一振荡电路512a和第二振荡电路512b。在一些情况下，第一振荡电路512a和第二振荡电路512b可以视为振荡电路512两个状态。电极110可以属于第一振荡电路512a或第二振荡电路512b中的一个，切换电路可以交替切换第一振荡电路512a和第二振荡电路512b。切换电路切换第一振荡电路512a和第二振荡电路512b的情况有多种，如下所示：

在第一种情况中，切换电路可以通过切换电极110与振荡电路512 的连接位置，实现第一振荡电路512a和第二振荡电路512b的切换。请参阅图13，图13是本申请实施例提供的双振荡方式的第一振荡电路和第二振荡电路的一等效电路示意图。

切换电路在振荡周期的前半周期将电极110耦接至第一电容C1的第一端，使得第一电容C1和电极110与外界导体构成的第二电容C2串联，电感、第一电容C1以及电极110构成第一振荡电路512a。也即，在振荡周期的前半周期电极110与第一电容C1的第一端耦接，两者具体可以通过连接端子514进行耦接。电感、第一电容C1以及电极110 构成第一振荡电路512a，例如是检测电路210b可以将激励信号输出至第一电容C1的第一端，使得电极110和外界导体所构成的第二电容C2 产生的电容信号能够影响振荡电路512的等效电容值，从而使得电感L、第一电容C1以及电极110构成第一振荡电路512a。

切换电路在振荡周期的后半周期将电极110耦接至第一电容C1的第二端，使得振荡电路512不包括电极110，电感L、第一电容C1构成第二振荡电路512b。也即，在振荡周期的后半周期将电极110与第一电容的第二端耦接，两者具体可以通过连接端子514进行耦接。振荡电路 512不包括电极110，例如检测电路210可以将激励信号输出至第一电容C1的第一端，第一电容的C1的第二端接地，因此电极110相当于接地，则无法影响到振荡电路512的等效电容，也即振荡电路512不包括电极110，第二振荡电路512由电感和第一电容C1构成。

在此种情况中，第一电容C1的第二端接地，可以耦接至传感电路 51的接地端，或者第一电容C1的第二端可以作为传感电路51的接地端。

在第二种情况中，切换电路通过切换检测电路210输出的激励信号在振荡电路512的输出位置，实现第一振荡电路512a和第二振荡电路 512b的切换。请参阅图14，图14是本申请实施例提供的第一振荡电路和第二振荡电路的另一等效电路示意图。

所述电极110耦接所述第一电容C1的第一端，且用于与外界导体构成第二电容C2。在此种情况中，电极110与第一电容C1的第一端的连接关系可以稳定不变。切换电路在振荡周期的前半周期将检测电路 210输出的激励信号输出至第一电容C1的第一端，第一电容C1的第二端接地，电感L、第一电容C1以及电极110构成第一振荡电路512a。如此，外界导体和电极110构成的电容产生的电容信号会影响到振荡电路512的等效电容，电感L、第一电容C1以及电极110构成第一振荡电路512a。

切换电路在振荡周期的后半周期将检测电路210输出的激励信号输出至第一电容C1第二端，第一电容C1的第一端接地，使得振荡电路 512不包括电极110，电感、第一电容C1构成第二振荡电路512。如此，电极110通过第一电容C1的第一端接地，无法影响到振荡电路512的等效电容，进而使得振荡电路512不包括电极110，电感L、第一电容 C1构成第二振荡电路512b。

在此种情况中，第一电容C1的第一端接地，可以耦接至传感电路 51的接地端，或者第一电容C1的第一端可以作为传感电路51的接地端。

对于上述第一种情况和第二种情况而言，振荡电路512包括第三电容C3和第四电容C4。传感电路51的接地端对大地的电容构成第三电容C3。接地端耦接至机械设备上的电容构成第四电容C4。第四电容C4 例如是接地端耦接至机械设备上主体金属导体上(例如金属支架、关节支架或者是其他额外设置的金属板等)产生的电容，第四电容C4远大于第三电容C3。

例如，上述两种情况振荡频率的计算过程可以如下：

由于将接地端连接至金属框架上，相当于在所述第三电容C3上并联了一个很大的电容，即第三电容C3与第四电容C₄并联，实际上增大了所述第三电容C3的等效电容。因此上述β≈1。

振荡周期的前半周期：

振荡周期的后半周期：

检测电路210检测到的振荡频率f_s：

由于L、C1是确定的，β≈1，f_s被检测电路210检测到，因此f_s也是确定的，如此可以根据上述公式计算出C2。

对于上述单振荡和双振荡方式所检测出的振荡频率f_s计算出的C2，例如通过如下方式进一步计算导体和电极110之间的距离：

根据C2计算电极110与外界导体之间的距离d：

其中，T1为震荡周期的前半周期，T2为震荡周期的后半周期，C_comb为等效电容，β为电容系数，ε为电介质常数，S为电极110与外界导体的正对面积，k为静电力常数。

其中，第一电容C1的一极为上述壳体100或壳体组件200中的电极110。

综上所述，本申请所提供的壳体，通过包括电极和第一屏蔽层，当接近的导体靠近电极时，电极能够与接近的导体构成电容，当接近的导体与电极的相对位置关系发生变化时，电容的容值也会发生变化，通过使电极连接生成表征电容或其变化量的电信号的检测电路，能够进一步获得电极与导体的距离或其变化，从而使得机械设备的壳体能够感测到外部导体的接近，实现非接触式的距离感测，且当壳体安装在机械设备上时，由于第一屏蔽层与电极分层间隔设置，且面积不小于相应电极的面积，所以第一屏蔽层可以屏蔽机械设备内部的干扰信号，从而能够更好的实现壳体的距离感测功能。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (20)

1.一种机械设备的壳体，其特征在于，包括：

电极，所述电极能够与接近的导体构成电容，并用于连接生成表征所述电容或其变化量的电信号的检测电路；

第一屏蔽层，所述第一屏蔽层与所述电极分层间隔设置，且面积不小于相应所述电极的面积。

2.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，

所述第一屏蔽层与所述电极之间设有绝缘层。

3.根据权利要求2所述的壳体，其特征在于，

所述绝缘层支撑所述电极和所述第一屏蔽层，所述电极和所述第一屏蔽层分别固定于所述绝缘层两面。

4.根据权利要求3所述的壳体，其特征在于，所述绝缘层上设有固定部，所述电极由所述固定部固定于在所述绝缘层上。

5.根据权利要求2所述的壳体，其特征在于，

包括本体，所述本体位于第一屏蔽层背对所述电极的一侧，固定所述电极和所述第一屏蔽层。

6.根据权利要求5所述的壳体，其特征在于，

所述第一屏蔽层涂覆于所述本体表面。

7.根据权利要求5所述的壳体，其特征在于，包括检测电路，所述检测电路包括检测电路板，所述检测电路板固定于所述本体背对所述第一屏蔽层的一侧或嵌于所述本体中，所述电极与所述检测电路板之间的所述本体部分设有导通孔，所述检测电路板通过所述导通孔连接所述电极。

8.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，

所述第一屏蔽层电性悬空，或用于连接所述检测电路以接收预设电压。

9.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，

包括第一保护层，所述第一保护层设置于所述电极背对所述第一屏蔽层的一侧。

10.一种机器人，其特征在于，包括：

机器人本体和壳体，所述壳体包括电极和第一屏蔽层，所述电极能够与接近的导体构成电容，并用于连接生成表征所述电容或其变化量的电信号的检测电路，所述第一屏蔽层与所述电极分层间隔设置，且面积不小于相应所述电极的面积；

所述壳体覆盖所述机器人本体的至少部分表面，所述第一屏蔽层位于所述电极和所述机器人本体之间。

11.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于，所述第一屏蔽层与所述电极之间设有绝缘层。

12.根据权利要求11所述的机器人，其特征在于，所述绝缘层支撑所述电极和所述第一屏蔽层，所述电极和所述第一屏蔽层分别固定于所述绝缘层两面。

13.根据权利要求11所述的机器人，其特征在于，所述壳体包括本体，所述本体位于第一屏蔽层背对所述电极的一侧，固定所述电极和所述第一屏蔽层。

14.根据权利要求13所述的机器人，其特征在于，所述第一屏蔽层涂覆于所述本体表面。

15.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于，所述第一屏蔽层电性悬空，或用于连接所述检测电路以接收预设电压。

16.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于，包括设置于所述机器人本体和所述壳体之间的第二屏蔽层，所述第二屏蔽层包裹所述机器人本体，且与所述第一屏蔽层间隔设置。

17.根据权利要求16所述的机器人，其特征在于，所述第二屏蔽层电性悬空，或用于连接外部电路以接收预设电压。

18.根据权利要求16所述的机器人，其特征在于，所述第二屏蔽层涂覆于所述机器人本体的整个表面。

19.根据权利要求10所述的机器人，其特征在于，所述壳体形状与所述机器人本体外侧的形状相匹配。

20.根据权利要求16所述的机器人，其特征在于，包括第二保护层，所述第二保护层设置于所述第二屏蔽层背对机器人本体的一侧。

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