CN211967577U - 机械设备的壳体组件和机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了机械设备的壳体组件和机器人。该机械设备的壳体组件包括本体和电极，本体设有固定部，电极由固定部固定于在本体上，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。通过上述方式，本申请提供的机械设备的壳体组件能够提高装配效率，并能够感测到外部导体的接近。

Description

机械设备的壳体组件和机器人

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组件和机器人。

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组件和物体进行物理接触。以接触式的电阻式壳体组件为例，电阻式壳体组件依靠接近物体与机器人接触后引起壳体组件的形变，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组件和机器人，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组件。该机械设备的壳体组件包括本体和电极，本体设有固定部，电极由固定部固定于在本体上，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。

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组件，壳体组件覆盖机器人本体的至少部分表面。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请所提供的机械设备的壳体组件，通过在本体上设有固定部，再将电极由固定部固定于在本体上，使得电极与本体的装配更加方便，且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组件能够感测到外部导体的接近，实现非接触式的距离感测。

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组件一实施例的第一结构示意图；

图2是图1所示壳体组件的沿A-A方向的剖视结构示意图；

图3是本申请的机械设备的壳体组件一实施例的第二分解结构示意图；

图4是本申请的机械设备的壳体组件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组件一实施例的第四剖视结构示意图；

图6是本申请的机械设备的壳体组件另一实施例的分解结构示意图；

图7是本申请的机械设备的壳体组件又一实施例的第一分解结构示意图；

图8是本申请的机械设备的壳体组件又一实施例的第二分解结构示意图；

图9是本申请的机械设备的壳体组件又一实施例的第三分解结构示意图；

图10是本申请的机械设备的壳体组件又一实施例的外侧结构示意图；

图11是本申请的机械设备的壳体组件又一实施例的内侧结构示意图；

图12是本申请的机械设备的壳体组件再一实施例的结构示意图；

图13是本申请的机器人一实施例的结构示意图；

图14是本申请实施例提供的传感电路的电路结构示意图；

图15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16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17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18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，机械设备的壳体组件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组件一实施例的第一结构示意图；图2是图1所示壳体组件的沿A-A方向的剖视结构示意图。

机械设备的壳体组件100包括本体110和电极120。

本体110设有固定部111。

固定部111为可以用于固定电极120的结构或装置，固定部111属于本体110的一部分。

电极120由固定部111固定于在本体110上，电极120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。

通过在本体110设有固定部111，可以方便地将电极120由固定部 111固定于在本体110上，从而能够提高壳体组件100的装配效率。

图1中设置于本体110上的固定部111仅示例性的画出一个。但是可以理解的是，固定部111的数量也可以是多个，本申请中，多个是指两个或两个以上。图1中本体110和电极120的形状均为方形，实际上，本体110和电极120也可以为其他形状，且本体110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120的数量和大小，本体110及其固定部111的大小也可以根据电极 120的大小和数量进行调整。

其中，电极120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120之间就可以近似看成一个电容，进而与电极120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120时，人体与电极120之间所构成的电容的容值就会发生变化，进而与电极120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120与导体的距离或其变化的数据。电极120与导体的距离或其变化是指：电极120与导体之间的距离的大小，或电极120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120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120)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，本实施例中的壳体组件100，由于电极120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组件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组件100之间的相对位置的变化，例如，无论接近的导体与壳体组件100的距离大小，若接近的导体与壳体组件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组件100，通过在本体110上设有固定部111，再将电极120由固定部111固定于在本体110上，使得电极120与本体 110的装配更加方便，且当接近的导体靠近电极120时，电极120能够与接近的导体构成电容，当接近的导体与电极120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120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120与导体的距离或其变化，从而使得机械设备的壳体组件100能够感测到外部导体的接近，实现非接触式的距离感测。

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

可选地，电极120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120。

电极120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120的数量为两个或两个以上时，不同的电极120 可以选用相同的材料，也可以选用不同的材料。

可选地，当固定部111的数量为多个，即电极120的数量也为多个时，任意相邻两个电极120之间相互绝缘，每一个电极120均能够与接近的导体构成电容，且每一个电极120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120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120的任意区域，或者接近的导体覆盖某一个电极120 的任意区域大小，对应的电极120仅产生唯一一个表征电容或其变化量的电信号。

可选地，本体110为绝缘体，例如，橡胶、塑料、玻璃、陶瓷等等。本体110不仅可用于固定电极120，还可以使得互不接触的各个电极120 之间相互绝缘。

可选地，壳体组件100还包括：屏蔽层(图未示)，屏蔽层位于本体110的内侧，屏蔽层对应电极120设置，且面积不小于相应电极120 的面积。

屏蔽层可以起到抗干扰的作用，将壳体组件100装配在机械设备上时，屏蔽层可接地，屏蔽层可以将机械设备内部的干扰信号导入大地，降低干扰信号对电极120的干拢，提高壳体100对接近的导体的感测精确度。

在其他实施例中，屏蔽层也可以电性悬空，或用于连接检测电路以接收预设电压，实现主动屏蔽。

本体110的内侧是指：将壳体组件100装配在机械设备时，本体110 靠近机械设备的一侧。屏蔽层位于本体110的内侧，且保证面积不小于相应电极120的面积即可。

屏蔽层也可以完全覆盖本体110的内侧表面，以增强屏蔽效果。例如，屏蔽层可以涂覆于本体110的内侧表面。

可选地，请继续参阅图2，图2具体为图1所示壳体组件的沿A-A 方向的分解后的剖视结构示意图。

固定部111包括形成于本体110外侧的第一凹槽11a，第一凹槽11a 的大小与电极120的大小匹配，电极120设置于第一凹槽11a中。

本体110的外侧是指当壳体组件100设置在机械设备上时，本体110 背对机械设备的一侧。固定部111形成于本体110的外侧，以方便其所固定的电极120与接近的导体构成电容。

可选地，本体110的外侧开设有第一凹槽11a，电极120可预制成薄膜型或薄片型，第一凹槽11a的大小与薄膜的大小匹配，第一凹槽11a 的槽深可等于薄膜的厚度，使得电极120容置于第一凹槽11a后，电极 120背对本体110的一侧表面与本体110的外侧表面平齐，减小壳体组件100安装在机械设备上后，电极120受到磨损的风险。本体110的的外侧表面是指本体110开设有第一凹槽11a的表面。

可选地，请继续参阅图2，电极120与第一凹槽11a底部之间设有第一黏胶层130。

第一黏胶层130能够使电极120更加牢固地贴设在第一凹槽11a的底部，提高装配后的壳体组件100的稳固性。

在一些实施例中，电极120还可以涂覆与本体110上。例如，电极 120可以涂覆在第一凹槽11a中，如用浸渍、喷涂或旋涂等方法在第一凹槽11a中覆盖电极120材料。且电极120涂覆的厚度可以与第一凹槽 11a的槽深相等，使得设置有电极120的本体110的表面基本为一平整的平面，减小壳体组件100安装在机械设备上后，电极120受到磨损的风险。

在一些实施例中，第一黏胶层130还可以设置本体110表面，成为本体110的固定部111，电极120可预制成薄膜型或薄片型。具体的，第一黏胶层130背对本体110的一侧还可粘附有面纸，当需要将电极120 固定在本体110上时，仅需要撕开第一黏胶层130上粘附的面纸，即可使电极120通过第一黏胶层130固定在本体110的表面。

可选地，第一凹槽11a两相对侧边均设有第一卡扣部，第一卡扣部从第一凹槽11a侧边延伸出并抵接电极120的外侧边缘。

其中，电极120可为预置的薄片型电极120，例如铬锆铜电极120 薄片、铍铜电极120薄片、紫铜电极120薄片等铜及铜合金材料薄片。

请结合参阅图3，图3是本申请的机械设备的壳体组件一实施例的第二分解结构示意图。

图3所示为机械设备的壳体组件100分解后的第二剖视结构示意图。

在一种实施例中，如图3所示，第一卡扣部为第一凹槽11a两相对侧边开设的第一容置槽140a，相应地电极120的两相对侧边也均设有与第一卡扣部相适应的凸起，使得电极120容置于第一凹槽11a后，电极 120的凸起可以卡合到第一容置槽140a中，使电极120和本体110相互固定，避免电极120从本体110的第一凹槽11a中脱落的风险，以增加壳体组件100的结构稳定性。

请结合参阅图4，图4是本申请的机械设备的壳体组件一实施例的第三剖视结构示意图。

在一种实施例中，如图4所示，第一凹槽11a两相对侧边均设有卡扣部，第一卡扣部为第一弹片140b。

需要说明的是，图4中仅示意出第一弹片140b的一种形状，实际上，第一弹片140b也可以为其他形状，只要第一凹槽11a一个侧边所设置的第一弹片140b被电极120挤压后，能够提供指向第一凹槽11a另一相对的侧边的弹力即可。

在本实施例中，第一凹槽11a两相对侧边还开设有安装槽，以使得电极120设置于第一凹槽11a后，第一弹片140b被挤压，安装槽可容纳被挤压的弹片，使得电极120外侧表面与第一凹槽11a侧壁的表面齐平，以减小第一弹片140b与电极120之间的摩擦，从而降低电极120发生磨损的风险，延长电极120的使用寿命，提高壳体组件100的结构稳定性。

在其他实施例中，也可以是电极120与第一弹片140b接触的外侧设置有凹部，以使得电极120设置于第一凹槽11a后，第一弹片140b 被挤压，凹部可容纳被挤压的第一弹片140b，使得电极120外侧表面与第一凹槽11a侧壁的齐平，以减小第一弹片140b与电极120之间的摩擦，从而降低电极120发生磨损的风险，延长电极120的使用寿命，提高壳体组件100的结构稳定性。

在其他实施例中，电极120与第一弹片140b接触的外侧还可为斜面，以使得电极120设置于第一凹槽11a后，第一弹片140b被挤压，斜面可容纳被挤压的第一弹片140b，使得电极120外侧表面与第一凹槽 11a侧壁的齐平。

请结合参阅5，图5是本申请的机械设备的壳体组件一实施例的第四剖视结构示意图。

在上述任一结构的基础上，壳体组件100还包括保护层150。

保护层150设置于电极120背对本体110的一侧，保护层150覆盖电极120的表面并至少部分覆盖本体110的表面。

具体的，可在电极120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。

保护层150覆盖电极120的表面并至少部分覆盖本体110的表面是指：保护层150的面积大于电极120的背对本体110的一侧表面的面积，且保护层150还至少部分覆盖本体110的表面，即保护层150能够和本体110的固定部111一起对电极120进行限位，进一步提高壳体组件100 的结构稳定性，且由于保护层150覆盖电极120的表面，能够减小电极 120被外部环境侵蚀的风险，防止电极120变形，提高电极120的使用寿命。

如图5所示，电极120设置于第一凹槽11a中后，保护层150可以覆盖本体110的整个外表面，一方面保护层150能够对电极120限位，另一方面还可以起到平整本体110外表面的作用，使得壳体组件100的结构更加实用和美观。

请结合参阅6，图6是本申请的机械设备的壳体组件另一实施例的分解结构示意图。

图6所示为机械设备的壳体组件100的分解后的剖视结构示意图。

本实施例中是在上述任一实施例的基础上，壳体组件100还包括贯穿本体110内外侧的导电部160。

导电部160位于本体110的外侧的一端与电极120内侧接触，导电部160位于本体110的内侧的一端与检测电路连接。

导电部160可以是导线、引线或针脚等导体，以导通检测电路160 和电极110，使得检测电路能够通过导电部160连接电极110。

可选地，请继续参阅图6，导电部160突出本体110的外侧表面，电极120对应位置设有通孔t，导电部160突出本体110的外侧表面的部分嵌入通孔t。

通过使导电部160突出本体110的外侧表面，且在电极120对应位置设有通孔t，能够更方便地进行导电部160和电极120的相对固定，减少组装步骤，且降低在组装过程中，电极120因受力或操作不当发生损坏的风险。

可选地，导电部160两端中至少一端是弹性探针161，弹性探针161 弹性抵顶电极120和/或检测电路。

具体的，如图6所示，导电部160靠近检测电路板180的一端是弹性探针161。在其他实施例中，导电部160也可以仅在电极120的一端为弹性探针161，也可以是导电部160的两端均为弹性探针161。

通过使导电部160两端中至少一端是弹性探针161，使得壳体组件 100受到外部的挤压或碰撞时，弹性探针161可以吸收一部分动能，起到缓冲作用，保护电极120和/检测电路板180不受到过大的冲击，延长壳体组件100的使用寿命。

请结合参阅7，图7是本申请的机械设备的壳体组件又一实施例的第一分解结构示意图。

图7所示为机械设备的壳体组件100的分解后的剖视结构示意图。

本实施例中是在上述任一实施例的基础上，壳体组件100还包括检测电路180，且固定部111还包括形成于本体110内侧的第二凹槽11b。

第二凹槽11b的大小与检测电路180的大小匹配，检测电路180设置于第二凹槽11b中。

可选地，检测电路180可集成为一检测电路板180。

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，检测电路板180对应导电部160的位置设置有焊盘(图未示)，检测电路板180通过焊盘与导电部160焊接固定。

可选地，检测电路板180与第二凹槽11b底部之间设有第二黏胶层 (图未示)。

第二黏胶层能够使电极120更加牢固地贴设在第一凹槽11a的底部，提高装配后的壳体组件100的稳固性。

在一些实施例中，第一黏胶层130还可以设置本体110表面，成为本体110的固定部111。具体的，第二黏胶层背对本体110的一侧还粘附有面纸，当需要将检测电路板180固定在本体110上时，仅需要撕开第一黏胶层130上粘附的面纸，即可使检测电路板180通过第一黏胶层 130固定在本体110的表面。

可选地，第二凹槽11b两相对侧边均设有第二卡扣部，第二卡扣部从第二凹槽11b侧边延伸出并抵接检测电路180的外侧边缘。

请结合参阅图8，图8是本申请的机械设备的壳体组件又一实施例的第二分解结构示意图。

图8所示为机械设备的壳体组件100分解后的第二剖视结构示意图。

在一种实施例中，如图8所示，第二卡扣部为第二凹槽11b两相对侧边开设的第二容置槽170a，相应地检测电路板180的两相对侧边也均设有与第二卡扣部相适应的凸起，使得检测电路板180容置于第二凹槽 11b后，检测电路板180的凸起可以卡合到第二容置槽170a中，使检测电路板180和本体110相互固定，避免检测电路板180从本体110的第一凹槽11a中脱落的风险，以增加壳体组件100的结构稳定性。

请结合参阅图9，图9是本申请的机械设备的壳体组件又一实施例的第三分解结构示意图。

图9所示为机械设备的壳体组件100分解后的第四剖视结构示意图。

在一种实施例中，如图9所示，第二凹槽11b两相对侧边均设有第二卡扣部，第二卡扣部为第二弹片170b。

需要说明的是，图4中仅示意出第二弹片170b的一种形状，实际上，第二弹片170b也可以为其他形状，只要第二凹槽11b一个侧边所设置的第二弹片170b被检测电路板180挤压后，能够提供指向第二凹槽11b另一相对的侧边的弹力即可。

在本实施例中，第二凹槽11b两相对侧边还开设有安装槽，以使得检测电路板180设置于第二凹槽11b后，第二弹片170b被挤压，安装槽可容纳被挤压的第二弹片170b，使得检测电路板180外侧表面与第二凹槽11b侧壁的表面齐平，以减小第二弹片170b与检测电路板180之间的摩擦，从而降低检测电路板180发生磨损的风险，延长检测电路板 180的使用寿命，提高壳体组件100的结构稳定性。

在其他实施例中，也可以时检测电路板180与第二弹片170b接触的外侧设置有第二凹部，以使得检测电路板180设置于第二凹槽11b后，第二弹片170b被挤压，第二凹部可容纳被挤压的第二弹片170b，使得检测电路板180外侧表面与第二凹槽11b侧壁的齐平，以减小第二弹片 170b与检测电路板180之间的摩擦，从而降低检测电路板180发生磨损的风险，延长检测电路板180的使用寿命，提高壳体组件100的结构稳定性。

在其他实施例中，检测电路板180与第二弹片170b接触的外侧还可为斜面，以使得检测电路板180设置于第一凹槽11a后，第二弹片170b 被挤压，凹部可容纳被挤压的第二弹片170b，使得检测电路板180外侧表面与第一凹槽11a侧壁的齐平。

请结合参阅图10和图11，图10是本申请的机械设备的又一实施例的外侧结构示意图，图11是本申请的机械设备的壳体组件又一实施例的内侧结构示意图。

其中，外侧和内侧是指壳体组件100相对的两个侧面。一般地，壳体组件100安装于机械设备上后，内侧为靠近机械设备一侧，外侧为背离机械设备一侧。

如图11所示，检测电路板180为多通道电路板，具有多个检测输入端。

如图10所示，第一凹槽11a的数量为多个，每个检测输入端对应连接一个第一凹槽11a中的电极120。

如图10和图11所示，检测电路板180可为四通路电路板，具有四个检测输入端，相应地第一凹槽11a的数量为四个，每个检测输入端对应连接一个第一凹槽11a中的电极120。

可以理解，多通道电路板也可具有其他数目的检测输入端，例如两个、六个或八个。第一凹槽11a的数量与多通道电路板的检测输入端的数目相同，以使得每个检测输入端对应连接一个第一凹槽11a中的电极120。

请结合参阅图12，图12是本申请的机械设备的壳体组件再一实施例的结构示意图。

本体110数量为多个，至少两相邻本体110的各自所固定的电极120 通过本体110边缘的端子1电连接。

如图12所示，本体110数量为四个，每个本体110所固定的电极 120通过本体110边缘的端子1依次电连接，壳体组件100的电极120 的面积是四个本体110所固定的电极120的面积之和。

因此，通过将本体110数量设置为多个，且至少两相邻本体110的各自所固定的电极120通过本体110边缘的端子1电连接，可以根据需要改变壳体组件100组建的电极120的面积，从而改变壳体组件100对接近的导体的感测灵敏度。且本体110可作为标准件进行生产，即每个本体110及其所固定的电极120的形状大小均相同，使用时，根据需要进行组装即可得到不同形状、大小电极120，从而有利于工业生产，且方便组装。

可以理解，本体110数量为多个，具有数量还可以是两个、三个或四个以上。

机械设备例如是机器人，基于此，本申请还提供了一种机器人。请参阅图13，图13是本申请的机器人一实施例的结构示意图。

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组件100，壳体组件100覆盖机器人本体的至少部分表面。

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

如图13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，壳体组件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的壳体组件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的壳体组件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，壳体组件100的数量为多个，多个壳体组件100相互组合整体包围机器人本体的外侧表面。

通过多个壳体组件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，壳体组件100的形状与机器人本体的外侧表面形状相匹配。

壳体组件100形状与机器人本体的外侧的形状相匹配，即壳体组件 100贴附于本体110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。

壳体组件100的形状与机器人本体的外侧的形状相匹配，使得壳体组件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，降低壳体组件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，壳体组件100与机器人本体外侧表面之间具有间距，检测电路板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，壳体组件100与机器人本体外侧表面之间的空间用于收纳数据线。

壳体组件100与机器人本体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13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，可以调整壳体组件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，壳体组件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，壳体组件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120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120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2200之间的距离或其变化，可以更好地进行示教。

请结合参阅图14-图18，图14是本申请实施例提供的传感电路的电路结构示意图；图15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16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17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18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14，图14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120。振荡电路512通过连接端子514耦接电极 120，以在外界导体靠近电极120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14，图14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120。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120与外界导体之间的距离小于一定范围时，电极120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120 之间的距离相关的数据等。

参阅图15，图15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16，图16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120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120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17，图17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120耦接至第一电容C1的第一端，使得第一电容C1和电极120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120构成第一振荡电路512a。也即，在振荡周期的前半周期电极120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120 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120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120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120耦接至第一电容C1的第二端，使得振荡电路512不包括电极120，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120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120，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120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120，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18，图18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120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120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120构成第一振荡电路512a。如此，外界导体和电极120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120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120，电感、第一电容C1构成第二振荡电路512。如此，电极120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120，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120之间的距离：

根据C2计算电极120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120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120。

综上，基于机器人200实时探测的导体与电极120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120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120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12120 之间的距离变化，例如，当导体向电极120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120之间的距离，实现虚拟按键。

具体的，当导体与电极120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120，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。

综上所述，本申请所提供的机械设备的壳体组件，通过在本体上设有固定部，再将电极由固定部固定于在本体上，使得电极与本体的装配更加方便，且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，且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组件能够感测到外部导体的接近，实现非接触式的距离感测。

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组件，其特征在于，包括：

本体，设有固定部；

电极，由所述固定部固定于在所述本体上，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。

2.根据权利要求1所述的壳体组件，其特征在于，

所述固定部包括形成于所述本体外侧的第一凹槽，所述第一凹槽的大小与所述电极的大小匹配，所述电极设置于所述第一凹槽中。

3.根据权利要求2所述的壳体组件，其特征在于，

所述电极为薄膜型或薄片型。

4.根据权利要求3所述的壳体组件，其特征在于，

所述电极与所述第一凹槽底部之间设有第一黏胶层。

5.根据权利要求2所述的壳体组件，其特征在于，

所述第一凹槽两相对侧边均设有第一卡扣部，所述第一卡扣部从所述第一凹槽侧边延伸出并抵接所述电极的外侧边缘。

6.根据权利要求5所述的壳体组件，其特征在于，所述第一卡扣部为弹片。

7.根据权利要求1所述的壳体组件，其特征在于，包括：

保护层，所述保护层设置于所述电极背对所述本体的一侧，所述保护层覆盖所述电极的表面并至少部分覆盖所述本体的表面。

8.根据权利要求1所述的壳体组件，其特征在于，

包括贯穿所述本体内外侧的导电部，所述导电部位于所述本体的外侧的一端与所述电极内侧接触，所述导电部位于所述本体的内侧的一端与所述检测电路连接。

9.根据权利要求8所述的壳体组件，其特征在于，

所述导电部突出所述本体的外侧表面，所述电极对应位置设有通孔，所述导电部突出所述本体的外侧表面的部分嵌入所述通孔。

10.根据权利要求8所述的壳体组件，其特征在于，

所述导电部两端中至少一端是弹性探针，所述弹性探针弹性抵顶所述电极和/或所述检测电路。

11.根据权利要求8所述的壳体组件，其特征在于，

包括检测电路，且所述固定部还包括形成于所述本体内侧的第二凹槽，所述第二凹槽的大小与所述检测电路的大小匹配，所述检测电路设置于所述第二凹槽中。

12.根据权利要求11所述的壳体组件，其特征在于，

所述检测电路为检测电路板。

13.根据权利要求12所述的壳体组件，其特征在于，

所述检测电路板对应所述导电部的位置设置有焊盘，所述检测电路板通过所述焊盘与所述导电部焊接固定。

14.根据权利要求12所述的壳体组件，其特征在于，

所述检测电路板与所述第二凹槽底部之间设有第二黏胶层。

15.根据权利要求12所述的壳体组件，其特征在于，

所述第二凹槽两相对侧边均设有第二卡扣部，所述第二卡扣部从所述第二凹槽侧边延伸出并抵接所述检测电路的外侧边缘。

16.根据权利要求12所述的壳体组件，其特征在于，

所述检测电路板为多通道电路板，具有多个检测输入端；

所述固定部包括形成于所述本体外侧的第一凹槽，所述第一凹槽的大小与所述电极的大小匹配，所述电极设置于所述第一凹槽中，所述第一凹槽的数量为多个，每个检测输入端对应连接一个所述第一凹槽中的电极。

17.根据权利要求1所述的壳体组件，其特征在于，

所述本体数量为多个，至少两相邻所述本体的各自所固定的所述电极通过本体边缘的端子电连接。

18.一种机器人，其特征在于，包括：

机器人本体和如权利要求1至17任一项所述的壳体组件，所述壳体组件覆盖所述机器人本体的至少部分表面。

19.根据权利要求18所述的机器人，其特征在于，

所述壳体组件的数量为多个，多个所述壳体组件相互组合整体包围所述机器人本体的外侧表面。

20.根据权利要求18所述的机器人，其特征在于，

所述壳体组件的形状与所述机器人本体的外侧表面形状相匹配。

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