JP2017205867A - 可動構造を有する自動化装置、特にロボット - Google Patents

Abstract

【課題】オペレータと自動化装置、特にロボットとの協働作業において、安全要件を保証する装置を提供すること。【解決手段】可動構造の少なくとも一部をカバーし、接触センサ手段及び近接センサ手段の少なくとも一方を含む複数のセンサ手段を統合するセンサ付き被覆材とを備える。センサ付き被覆材は、複数の被覆モジュールを備え、各々は、弾性降伏材料の少なくとも１つの層が関連づけられる所定形状４０のそれぞれの耐力構造を有する。複数の被覆モジュールは、１又は複数のセンサ付き被覆モジュール２３、２４を備え、これらは、それぞれのセンサ手段を含む。被覆モジュール２３、２４のうちの少なくともいくつかの耐力構造４０は、これらに関連づけられる、互いに隣接している少なくとも２つの異なる被覆モジュール２３,２４の分離可能な電気的接続を可能にするための電気的コネクタ手段（４６、４７）を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、工業生産の分野で用いられる自動化装置に関し、特にヒューマンオペレータとそのような自動化装置との間の協働についての課題を参照して開発されてきた。本発明は、ロボット工学の分野において好適な用途を見出すが、工業生産分野で用いられる他の複数の装置についてもまた利益をもたらすように実装され得る。

［先行技術］
複数の生産工程における自動化への寄与を効果的に活用し、これにより複数の生産工程の効率を向上するため、ヒューマンオペレータと自動化装置、特に、ロボットとの間の対話を自然で安全に実行することが必要である。このように、ヒューマンオペレータが、過剰に複雑な自動化を必要とするであろうそれらの工程を任せられ得るが、一方で、例えば、大きな労力、実行の迅速性、高精度、及び品質などに関係する動作が自動化装置に任せられ得る。

これらの生産モダリティを可能にするためには、自動化装置との人間の対話を自然で安全に実行する複数の解決方法が必要とされる。この目的のために現在採用されているアプローチは、基本的にパッシブセーフティ及びアクティブセーフティの課題に関連している。

特に産業用ロボットを参照すると、ヒューマンオペレータとロボットのマニピュレータとの間の対話におけるパッシブセーフティの向上に関連している方法論は、基本的に、事故の可能性及びこれらの重大さを低減するために、ロボットのマニピュレータの構造及び動作を変更することを目的としている。このアプローチによれば、例えば、ヒューマンオペレータに対して生じ得る衝突によって引き起こされる害を最小限にするために、軽い構造によって区別され、鋭い縁又は角のない柔らかい材料でコーティングされる、ロボットマニピュレータが提案されてきた。

アクティブセーフティの向上に関連した方法論は、代わりに、専用のセンサシステムに基づく制御方法に関し、ヒューマンオペレータがマニピュレータにアプローチすることや、所与の機能の実行中にオペレータとマニピュレータとの間で接触が起こること等、潜在的に危険な状況の場合におけるその挙動をダイナミックな方法で修正すべく、ロボットのマニピュレータを取り巻く環境の絶えず続くモニタリングを保証することを目的とする。この目的のために現在用いられているセンサの複数のタイプは、基本的に以下のとおりである。
‐ビデオカメラやレーザスキャナのような、マニピュレータを取り囲んでいる環境の幾何学の光学的再構成を目的とした複数のセンサと、
‐力センサ又は接触センサのような、マニピュレータとヒューマンオペレータとの間の接触又は衝突を認識することを目的とした複数の電気センサと、
‐近接センサのような、マニピュレータとヒューマンオペレータとの間の過度の接近を認識することを目的とした複数の電気センサ。

パッシブセーフティー及びアクティブセーフティーの２つの方法が、センサ付き被覆材又は対応するマニピュレータのコーティングにおいて統合される、複数のロボットが提案されてきた。これらの被覆材は、マニピュレータの対応する部分を包囲し、接触センサ及び／又は近接センサを統合する、弾性降伏材料で一般に形成された一種の「肌」によって一般に構成される。

これらの公知の被覆材をマニピュレータの可動構造上に設置することは、一般に複雑であり、少しも実用的でない。また、時折発生する故障の場合に、被覆材又はこれらの部分を除去又は交換することに対応する動作も、面倒であることが分かる。

工業生産の文脈で用いられる、ロボット以外の可動部を有する自動化装置においても、同様の課題に遭遇する。
［本発明の概要及び目的］

本発明は、基本的に、装置とヒューマンオペレータとの間の高度な協働を保証するものであっても、上述の複数の欠点の影響を受けずに、同時に必要な安全要件を保証する自動化装置、特にロボットを提供することを目的とする。

このこと及び以下に明示されるであろう更なる複数の目的は、本発明によれば、添付の請求項において特定される複数の特性を有する、自動化装置のためのセンサ付き被覆材によって、及び自動化装置によって、さらに実現される。

特許請求の範囲は、本発明に関して、本明細書において提供される技術的教示の不可分な部分を形成する。

本発明の更なる複数の目的、複数の特性及び複数の利点は、例示的かつ非限定的な例により純粋に提供される以降の説明及び複数の添付図面から明示されるであろう。
本発明の可能な複数の実施形態に係る自動化装置の部分的概略斜視図である。 本発明の可能な複数の実施形態に係る図１の装置の一部の概略斜視図である。 図２の装置の一部の部分的拡大図である。 可能な複数の実施形態に係る自動化装置で用いられ得るセンサ付き被覆材の２つのモジュールの概略斜視図であり、別個の状態におけるものである。 可能な複数の実施形態に係る自動化装置で用いられ得るセンサ付き被覆材の２つのモジュールの概略斜視図であり、連結状態におけるものである。 本発明の可能な複数の実施形態に係るセンサ付き被覆材の被覆モジュールの可能な層構成の概略断面図である。 本発明の可能な複数の実施形態に係るセンサ付き被覆材の複数の被覆モジュール間の電気的接続のいくつかの可能な構成の部分的概略図である。 本発明の可能な複数の実施形態に係るセンサ付き被覆材の複数の被覆モジュール間の電気的接続のいくつかの可能な構成の部分的概略図である。 本発明の可能な複数の実施形態に係るセンサ付き被覆材の複数の被覆モジュール間の電気的接続のいくつかの可能な構成の部分的概略図である。 本発明の可能な複数の実施形態に係るセンサ付き被覆材の複数の被覆モジュール間の電気的接続のいくつかの可能な構成の部分的概略図である。 本発明の可能な複数の実施形態に係るセンサ付き被覆材の複数の被覆モジュール間の電気的接続のいくつかの可能な構成の部分的概略図である。 可能な複数の実施形態に係る別の自動化装置の概略斜視図である。 被覆モジュールが省略された、図１２の装置の部分的拡大概略図である。 本発明の可能な複数の実施形態に係る更なる自動化装置の概略斜視図である。 被覆モジュールが省略された、図１４の装置の概略斜視図である。 本発明の可能な複数の実施形態に係る更なる自動化装置の概略斜視図である。

本開示の枠組みにおいて、「実施形態」又は「一実施形態」という記載は、実施形態に関して説明される特定の構成、構造又は特性が、少なくとも１つの実施形態に含まれることを示すことが意図される。従って、この説明の様々な部分に存在し得る、「実施形態」、「少なくとも１つの実施形態」、「１又は複数の実施形態」等を参照して説明される複数の特性は、必ずしも全てが１つの同じ実施形態を指すものではない。更に、特定の複数の構成、複数の構造又は複数の特性は、１又は複数の実施形態において、任意の適切な態様で組み合わせられてもよい。以下の内容において用いられる複数の記載は、便宜的に提供されているだけであり、複数の実施形態の保護領域又は範囲を定義するものではない。

更に指摘されることは、後続の本説明では、本発明の可能な複数の実施形態がそれらに関して例示される複数の自動化装置は、本発明の理解に有用な複数の要素だけに限定して説明されるであろう。

図１は、本発明の可能な複数の実施形態に係る、工業生産で用いるための自動化装置の概略図である。示される例において、装置は、多くの自由度を有するマニピュレータ１を備えるロボットであって、共に接続される複数の部品を含む可動構造２、並びに、構造２のこれらの部品の変位を引き起こすように制御され得るアクチュエータ手段を有する。

図示された例において、ロボットは、６自由度を有する擬人化ロボットであり、固定ベース３と、鉛直方向を有する第１の軸Ａ１の周りにおいて、回転可能にベース３に搭載されたカラム４とを有する。５で示されるのは、水平方向を有する第２の軸Ａ２の周りにおいて、カラム４上で振動するように搭載されたアームである。６で示されるのは、これもまた水平配向を有する第３の軸Ａ３の周りにおいて、回転するためにアーム５上に搭載されたエルボである。エルボ６は、前アーム７を支持し、これは、自身の軸Ａ４周りを回転するように設計され、結果的に、マニピュレータ１が動くための第４の軸を構成する。前アーム７は、その端部において、２つの軸Ａ５及びＡ６に従って動くように搭載される手首８を備える。手首８は、エンドエフェクタ（表されず）の設置のためのフランジ９を有する。エンドエフェクタは、例えば図１２に示すタイプの汎用のコンポーネントをピックアップするための装置であってよく、又はさもなければ例えば図１４に表されるタイプの研磨又は研削装置であってもよい。上述のエンドエフェクタは、いかなる場合も、任意のタイプであってよく、本分野で公知の任意の機能を有してもよい。例えば、溶接トーチ又はヨーク、塗料スプレーガン、又はシーラント、ドリルスピンドル等を塗布するためのガンであってもよい。

可動部４−８は、公知のタイプのジョイントによって共に接続され、それぞれの電気モータがこれらに関連づけられ、それらのいくつかはＭで示され、対応するギアモータ減速トランスミッションを有する。１又は複数の実施形態において、フランジ９に関連づけられるエンドエフェクタもまた、それ自体において公知の技術に従って、それぞれのアクチュエータ手段を有する。上述された複数のジョイント、又は対応する複数のモータＭに優先的に関連づけられるのは、位置制御のための、例えば、エンコーダ又はリゾルバタイプの対応する複数のトランスデューサ（図示せず）である。

マニピュレータ１の動き、すなわち、複数のジョイントの複数のモータの動作は、ロボットの制御ユニット１５によって管理され、これは、マニピュレータ１に対して離れた位置に優先的に位置し、マニピュレータ１の電気／電子部品に配線１６の導体を介して接続される。それぞれのマイクロプロセッサ制御システムを備える、ユニット１５に対するハードウェア及びソフトウェアの実装の実用的なモードは、本発明の可能な複数の実施形態に関する、以下参照されるいくつかの特定の機能とは別に、本説明の複数の目的に含まれない。

１又は複数の実施形態において、制御ユニット１５は、マニピュレータ１を、少なくとも自動動作モードと好ましくは更に手動動作モードとを含む、複数の異なる動作モードで制御するように構成される。このため、ユニット１５は、選択手段１７を備え、これは、所望の動作モードを適用可能なものの中から選択するために、ユーザによって動作されることができる。少なくとも１つの実施形態において、ロボットは、少なくともプログラミングモード、自動モード、好ましくは遠隔モードで動作することが可能である。図１において、参照番号１７は、次に、所望の動作モードを適用可能なものの中から手動で選択するための装置を示す。プログラミングモードにおいて、例えば、特にそのエンドエフェクタに、又はそのエンドエフェクタの付近において、マニピュレータ１の可動構造に、関連づけられたポータブルプログラミング装置（ティーチペンダント）又は手動ガイド装置によって、オペレータは、マニピュレータ付近において、この動作を制御し、複数のプログラム段階を格納し、動作の複数の動きをプログラムするために行動する。代わりに、自動モードにおいて、ロボットは、それ自身で、場合によってはいくつかの他のロボット又は自動装備、及び特定のタスクを実行する目的のためのヒューマンオペレータとの協働との組み合わせにより、予め格納された動作プログラムを実行する。遠隔モードにおいても、ロボットは、動作プログラムを、ワークセル内においてそれ自身で、場合によってはヒューマンオペレータと協働して実行するが、この場合、プログラム実行の開始は、例えば、セル自体に存在するロボット及び他の自動装備の両方を制御する、ＰＬＣのようなセル監視者から行われる。

図１は、マニピュレータ１の、この「裸の」バージョンにおける概略図であり、その可動構造４−８の可能な構造を明らかにすることを目的とする。しかしながら、本発明の実用的な複数の実施形態において、この可動構造は、少なくとも一部をセンサ付き被覆材によってカバーされており（図２及び図３において可視である）、これは、概して２０で示される。表されたもののような１又は複数の実施形態において、被覆材２０は、そのベース３によってここで表されるマニピュレータ１の固定構造も、少なくとも一部をカバーする。

被覆材２０は、マニピュレータ１と異物との間の接触又は衝突を検出するのに適切な接触センサ手段、及び／又は例えば０と１５／２０ｃｍとの間である、マニピュレータからの実質的に予め設定された距離内の異物の存在を検出するのに適切な近接センサ手段、とを含み得るセンサ手段を統合する。様々な複数の好適な実施形態において、被覆材は、接触センサ手段及び近接センサ手段の両方を統合する。その好適な複数の用途において、ロボットが協働のタイプのロボットであるとすると、上述の異物は、ヒューマンオペレータによって典型的に表され、これは、マニピュレータ１と厳しく接触して動作する。

センサ付き被覆材２０は、複数の被覆モジュールを備え、それらのいくつかは、図２のみにおいて参照番号２１から３９で示され、これらは共に組み立てられることができ、マニピュレータ１の可動構造の少なくとも一部、好ましくは、しかし必ずではないが実際的にはマニピュレータの可動構造全体４−８をコーティングする一種の本体を概して形成する。

以下でより明示されるように、被覆材２０のモジュール２１−３９のうちの少なくともいくつかは、それぞれの耐力又は支持構造を有し、それらは、所定形状を有し、弾性降伏材料の少なくとも１つの層、すなわち、衝突を吸収するように設計されたものがそれらに関連づけられる。複数の好適な実施形態において、各モジュールの耐力又は支持構造は、剛性又は半剛性材料で形成され、これにより、構造は、カバーされる、マニピュレータ１（又は他の自動化装置）の一部に従って変化する、所望の所定形状を備え得る。

複数のモジュール２１−３９は、１又は複数のセンサ付き被覆モジュールを備え、これらは、上で参照されたタイプのそれぞれのセンサ手段をそれぞれ含む。後続の本説明では、２３及び２４で示されるモジュールに関して説明された概念は、例えば、２５−２６、２８−２９、３１−３２、３６−３７、３８−３９で示される他のセンサ付きモジュールにも適用され得ることを当然と考えれば、上述のセンサ付きモジュールの可能な実施形態が、これらの２３及び２４で示されるモジュールを参照して例示されるであろう（対応する耐力構造によって決定される、問題のモジュールの異なる全体形状とは明らかに別である）。

複数の好適な実施形態において、複数のセンサ付きモジュールは、接触センサ手段及び近接センサ手段の両方を含む。一方で、接触センサだけ、又はさもなければ近接センサだけを備える被覆材２０の複数のモジュールの場合は、本発明の範囲から排除されない。被覆材２０は、例えば、それに対してヒューマンオペレータとの生じ得る衝突に由来するリスク又は結果が低減される、マニピュレータ１のエリアにおいて、参照されるタイプのセンサなしのモジュールを含んでもよい。例えば、ベース３は、いかなる場合も、マニピュレータの固定部分であるという事実を考慮して、マニピュレータ１のベース３の被覆モジュール２１−２２は、センサなしであり得、又はさもなければ複数の近接センサだけを備え得る。マニピュレータ１の可動部に関連づけられるモジュール、例えば、モジュール３３に対して、同様の考察が適用され得る。

様々な実施形態において、被覆材の複数のモジュールのうちの少なくともいくつかは、図２のモジュール２３、２５及び３６、３７のような、可動構造４−８の対応する下に位置する複数の部分に対して分離可能な方法で固定されるであろう。このため、マニピュレータ１の上述の下に位置する複数の部分は、それぞれの被覆モジュールに対して位置決め及び／又は取り付け要素を意図的に提供してきた。これらの要素は、マニピュレータの複数の部分の本体により直接定義されてもよく、又はさもなければこれらの部品に適用される要素として構成されてもよい。

例えば、図１を参照すると、１８ａで示されるのは、例えば、図２のモジュール２３及び２５の固定のための２つのブラケットであり、１８ｂで示されるのは、モジュール２３のための位置決め及び／又は静止要素であり、１８ｃで示されるのは、図２のモジュール３４を固定するためのブラケットである。

様々な実施形態において、複数のモジュールを上述の位置決め及び／又は取り付け要素に固定することは、追加の機械的接続要素により得られる。例えば、モジュール２４がモジュール２３及び２６とは分離している、図３において、マニピュレータ１のカラム４の取り付け要素１８ａに、モジュール２３を機械的に接続するための要素１９を部分的に見ることができる。一方、可能な複数の実施形態において、マニピュレータ１の複数の部分に固定される、複数のモジュールの耐力構造自体‐例えば、成形可能（ｍｏｕｌｄａｂｌｅ）又は熱成形可能（ｔｈｅｒｍｏ‐ｆｏｒｍａｂｌｅ）なプラスチック材料で形成される‐は、マニピュレータ１の構造２に機械的に接続する及び／又は連結することのために必要である複数の要素の少なくとも一部を直接画定するように形成されてよい。

１又は複数の好適な実施形態において、１又は複数の第１被覆モジュール‐例えば、モジュール２３及び２５‐は、可動構造のそれぞれの部分に対して分離可能な方法で（例示されるモジュール２３及び２５を参照して、カラム４）、特に、迅速な連結手段、例えば、スナップ動作又はスロット嵌合連結要素を有する部材を介して固定される。

１又は複数の実施形態において、１又は複数の第２被覆モジュール‐例えば、モジュール２４及び２６‐は、上述の複数の第１モジュールの１又は複数に対して分離可能な方法で固定され、及び／又は、特に迅速な連結手段、例えば、スナップ動作又はスロット嵌合連結要素を有する部材によって、共に分離可能な方法で固定される。例えば、モジュール２４及び２６は、モジュール２３及び２５に対して分離可能な方法で連結され得、これらは、それぞれ、次にマニピュレータの構造に対して分離可能な方法で連結される。更に、以下でより明示されるように、モジュール２４及び２６自体は、分離可能な方法で共に連結される。

述べてきたように、優先的に、被覆モジュールを、共に及び／又はマニピュレータの可動構造に対して分離可能に連結するための手段は、スナップ動作又はスロット嵌合連結要素を有する解放可能なクリップのような迅速な連結手段である。一方、代替的な複数の実施形態において、ねじ等のようなねじ部材を用いて、１又は複数のモジュールを構造２に、及び／又は共に分離可能に固定することができる。

１又は複数の好適な実施形態において、好ましくは対応する耐力構造に関連づけられる、少なくとも１つの電子制御基板を有する被覆材２０の複数のモジュールが提供される。この制御基板は、マニピュレータ１の制御ユニット１５と信号通信するように接続され、少なくとも１つの対応するセンサ付き被覆モジュールのセンサ手段が、これに電気的に接続される。

この制御基板は、少なくともセンサ手段の動作を管理するため、及び制御ユニット１５に、マニピュレータ１とヒューマンオペレータ（又は他の異物）との間の接触を表す信号、及び／又はマニピュレータ自体から予め定められた距離の実質的に内側にヒューマンオペレータ（又は他の異物）の存在を表す信号を供給するために優先的に予め設定される。述べてきたように、複数の好適な実施形態において、複数のセンサ付きモジュールの少なくとも１つは、接触センサ手段及び近接センサ手段を含み、これにより、対応する制御基板は、制御ユニット１５に、上述の条件の両方を表す複数の信号、すなわち、接触を表す複数の信号及び近接を表す複数の信号を供給可能である。

各センサ付き被覆モジュールは、それ自身の制御基板を備えてよく、又はさもなければ、センサ付き被覆モジュールが、例えば、問題のモジュールのセンサ手段の管理のための第１の基板、及び異なるセンサ付き被覆モジュールのセンサ手段の管理のための第２の基板などの複数の制御基板を備えてよく、従って、センサ付き被覆モジュールは、それ自身の制御基板なしであってもよい。上述のモジュールのセンサ手段と、別のモジュールのセンサ手段との両方を管理可能である単一の基板を備えるセンサ付きモジュールも想定されてよく、従って、センサ付きモジュールは、それ自身の制御基板なしであってもよい。同じロジックでは、更に、少なくとも１つの制御基板が、被覆材の非センサ付きモジュールによって支持され得、それには少なくとも１つのセンサ付きモジュールのセンサ手段が接続され、少なくとも１つのセンサ付きモジュールは、従って、対応する制御基板なしであってもよい。従って、被覆材の１又は複数のモジュールは、それら自身の接触センサ手段及び／又は近接センサ手段を備えるにも関わらず、必ずしも対応する制御基板を備える必要はないことが理解されよう。この観点において、基板なしの１又は複数のセンサ付きモジュールのセンサ手段は、対応する基板の複数の機能が直接的に実装されるであろう制御ユニット１５と、直接的に連動さえし得る。

図４及び図５は、例として、図２−３のモジュール２３及び２４に対応する２つのセンサ付き被覆モジュールを表す。これらの図において、上述のモジュールの内側、すなわち、マニピュレータ１の下に位置する可動構造に実質的に面している側を見ることができる（ここでは、基本的にカラム４であり、図１を参照されたい）。

これらの図において、概して４０で示される、問題のモジュールの耐力又は支持構造を見ることができる。以下でより明示されるように、複数の好適な実施形態において、被覆材２０のモジュールは、概して層状構造を有し、これは、
モジュールに所望の所定形状を与えるために必要な剛性又は半剛性材料の少なくとも１つの層と、
生じ得る衝突を吸収するように設計された、降伏材料の少なくとも１つの層と、好ましくは、
少なくとも１つの外側被覆層を含む。

１又は複数の実施形態において、センサ付きモジュールは、提供されたセンサ手段に対応する１又は複数のアクティブ層と、モジュールの弾性降伏部分及びその外側コーティングに対応する１又は複数のパッシブ層とを備える。それ自体が被覆モジュールの層を構成する耐力構造４０は、上述のアクティブ及びパッシブ層を支持するように予め設定されている。

モジュールの複数の構造４０は、マニピュレータ１の対応する複数の部分の形状に従うように、すなわち、それを包囲するか又はそれを部分的にカバーして、これにより、上述のアクティブ及びパッシブ層を支持するための、並びに概して被覆材２０のための実質的に均一な表面を提供するように、形成されたシェルの形態で実質的に得られる。

複数の構造４０の内側と、マニピュレータ１の下に位置する複数の部分との間に自由ギャップが画定され、例えば、被覆モジュールの制御電子機器、対応する配線、場合によってはマニピュレータの上述のカバーされた複数の部分の突出要素、並びに強制換気のための可能な部材、例えばファンを収容するために十分であるように、複数の構造４０は、優先的に、形成される。もちろん、これらの理由から、様々な被覆モジュールの複数の構造４０は、コーティングされるマニピュレータのエリアに従って、互いに区別されるであろう。このため、構造４０‐２ｍｍと５ｍｍとの間、好ましくは２．５−３．５ｍｍの厚さを直説法で（ｉｎｄｉｃａｔｉｖｅｌｙ）有してよい‐は、優先的に、例えばＡＢＳ等の熱可塑性ポリマで形成され、従って公知の設備を用いて容易に射出成形されてよい。しかしながら、熱成形又はそれら自体において公知の他の技術、例えば３次元印刷を介した、熱硬化性材料及び／又は複数の構造４０の構成物の使用は、本発明の範囲から排除されない。

複数の好適な実施形態において、少なくともいくつかのモジュールの構造４０は、それぞれの被覆モジュールが、実質的に所定の安全閾値より高い運動エネルギーで生じる衝突に関わる場合、これらの崩壊又は破壊を可能とするような形状及び厚さを有する。この閾値は、問題のモジュールに衝突がある場合、ヒューマンオペレータの安全性に対する深刻なリスクを防止するように優先的に選択される。直説法で（ｉｎｄｉｃａｔｉｖｅｌｙ）、問題の閾値−限界衝突エネルギを表す−は、１００Ｎｍと２００Ｎｍとの間、好ましくはおよそ１５０Ｎｍであってよい。最大限の保護を確保することが所望される場合、例えば、オペレータの顔に怪我をさせる可能性も防止するために、安全閾値は、６０Ｎｍと１００Ｎｍとの間であってよい。

図４及び図５を参照すると、１又は複数の優先的な実施形態において、どのように、複数の構造４０が、形成されたシェルと同様に実質的に形成され、好ましくは多かれ少なかれ顕著なクラウニング又はキャビティを画定し、その内側は、複数の補強リビングを備えてよく、それらのいくつかは、４１で示されるかに留意されたい。想定される場合、モジュールの制御基板は、それぞれの構造４０の内側に固定され、表される例において、モジュール２３及び２４の両方が、５０で示され、模式的に表されるそれぞれの制御基板を備える。複数の基板５０を複数の構造４０に固定することは、例えば、ねじ部材を介するか、又はさもなければ接着によって、又はさもなければ複数の基板５０のスナップ動作係合のための対応するブラケット又はシートを、複数の構造４０の内側に提供することによる公知の技術に従って発生してよい。

５１で示されるのは、それぞれのモジュールのセンサ手段への複数の基板５０の接続のために用いられる電気配線であり、これらは、考慮される例において、接触センサ及び近接センサを備える。これらのセンサ手段が複数の構造４０の外側を越えて配置されているとすると（図４−５において可視ではない）、複数の構造４０は、配線５１を通すための複数の穴を備えてもよい。

様々な実施形態において、モジュールのうちの少なくともいくつかの耐力構造４０は、少なくとも２つの被覆モジュールを共に分離可能な方法で機械的に接続するために、それに機械的コネクタ手段を関連づけてきた。複数の優先的な実施形態において、上述の機械的コネクタ手段は、例えばスナップ動作連結要素を有する迅速な連結タイプである。

図４において例示されるように、複数の好適な実施形態において、第１モジュール‐例において、モジュール２３‐の構造４０は、第２の隣接するモジュール‐例において、モジュール２４‐の対応する周辺表面又は壁４２に面するように設計された少なくとも１つの周辺表面又は壁４２を有し、機械的な接続のための上述のコネクタ手段は上述の面している複数の表面又は複数の壁に関連づけられ、４５及び４５'で示される。例において、コネクタ手段４５は、実質的に雄型であり、一方、コネクタ手段４５'は、実質的に雌型である。参照されるタイプの機械的コネクタは、更にセンサ手段のないモジュール上に提供されてもよい。

様々な実施形態において、モジュールのうちの少なくともいくつかの耐力構造４０は、２つの被覆モジュールを共に分離可能な方法で電気的に接続するために、それに電気的コネクタ手段を関連づけてきた。図４に示される例において、上述の電気的コネクタ手段は、４６及び４７で示され、コネクタ手段４６は、実質的に雄型であり、コネクタ手段４７は、実質的に雌型である。優先的に、図４において例示されるように、電気的コネクタ手段４６、４７は、ここで、モジュール２３及び２４である、電気的に連結される２つのモジュールの対向壁４２に、好ましくは機械的コネクタ手段４５、４５'に加えて、しかし場合によっては代替物としても、関連づけられる。

モジュールの構造４０は、―センサ手段がなくても―隣接する複数のモジュールの、対応する複数の表面又は複数の壁に面するように設計された複数の表面又は複数の壁を有してよく、これらの対向壁は、それぞれの機械的コネクタ手段及び／又は電気的コネクタ手段をそれらに対して関連づけてきたことが明らかである。図４は、実際に、モジュール２４の構造４０が、表面又は壁４３（ここで、概して、モジュール自体の壁４２に対して横方向又は直交）を有する場合を表し、表面又は壁４３は、機械的コネクタ手段４５を備え、図３において４３で示される、モジュール２６の表面又は壁に提供されるそれぞれの相補的な機械的コネクタ手段と連結するように設計される。加えて、又は代替物として、モジュール２３及び２６の複数の壁４３には、前に参照されたタイプの電気的コネクタ手段が提供され得る。第１モジュールの、１つの同じ壁４２に、又は複数の壁４２、４３には、複数の電気的コネクタ手段も明らかに提供されてよく、それは、相補的電気的コネクタ手段と分離可能に連結するために設計され、複数の第１モジュールに隣接する複数の第２モジュールの対応する壁によって支持される。

再び図４において、５２で示されるのは、モジュール２４の制御基板５０を、対応する電気的コネクタ手段４６に電気的に接続するための配線であり、一方、５３で示されるのは、モジュール２３の電気的コネクタ手段４７を、図１の制御ユニット１５に（又はさもなければ、既述されたように、必ずしもセンサ付きではない別のモジュールの電気的コネクタ手段４６又は４７に）接続するための配線である。５４で示されるのは、モジュール２３の制御基板５０を図１の制御ユニット１５に（又はさもなければ、必ずしもセンサ付きではない別のモジュールの電気的コネクタ手段４６又は４７に）電気的に接続するための配線である。複数のモジュールの支持構造４０は、これらの周壁に、例えば、配線５３、５４の組に関するモジュール２３に対して示されるように、配線をガイドするための少なくとも１つの通路を画定するように形成されてよい。

図４から明らかであるように、複数の構造４０の概して凹状又はクラウニングされたシェルに実質的に類似する形状は、複数の制御基板５０及び対応する配線５１−５３の組を効果的に収容することを保証し、対応する配線５１−５３の組は、 例えば、接着テープ又は適切なケーブルランナーを介して、複数の構造自体の内側に対して局所的に、優先的に固定される。

図５において、モジュール２３及び２４は連結される条件で表される、すなわち、図４のそれぞれの壁４２は互いに接触し又は隣接し、機械的コネクタ手段４５、４５'及び電気的コネクタ手段４６、４７は共に連結される。この図面を参照すると、配線５３及び５４の組の複数の端部は、図１の制御ユニット１５に電気的に接続され、複数の制御基板５０への必要な電力供給（好ましくは低電圧供給）を提供するために制御ユニット１５によって用いられる配線のいくつかの導体と、センサ手段によって行われる複数の検出を表す信号を制御ユニット１５に供給するために、複数の制御基板５０によって代わりに用いられる上述の配線の他の導体とを有し、すなわち、マニピュレータ１とヒューマンオペレータ（又は他の異物）との間の接触又は衝突、及び／又はマニピュレータ自体の近傍におけるヒューマンオペレータ（又は他の異物）の存在の検出であることが想定される。

このように、独立した電気的接続のおかげで、被覆材２０の様々なモジュール‐ここで、モジュール２３及び２４によって例示される‐は、モジュールのうちの１つが故障した場合でさえ、互いから独立して動作可能である。この種のアプローチは、被覆材２０の様々な可能な構成を明らかに可能にし、それは、ロボットの最終用途に従って、マニピュレータ１の可動構造全体、又はさもなければヒューマンオペレータとの協働の目的のために重要であるとみなされるこれらの一部だけを実質的にカバーするセンサ付きモジュールを備えてよい。

同様に、このように、制御ユニット１５は、接触又は近接を表す上述の複数の信号のうちの１つを供給する、センサ付きモジュールの制御基板５０を識別するために又予め設定されてよく、従って問題のモジュールを認識する制御ユニット自体は、必要な動作を実行するために、オペレータ又は他の異物の接触が生じた、及び／又は近接が検出された、マニピュレータのエリアに対応することが理解されよう。

例えば、近接センサ手段が、上記のセンサ手段を介して行われる検出に引き続いて、１５−２０ｃｍの最大距離内の異物の存在を検出するよう構成されるとすると、制御ユニットは、ヒューマンオペレータにとって安全であるとみなされる、例えば、１５０ｍｍ／ｓと２５０ｍｍ／ｓとの間であるスピードへ、マニピュレータ１の変位のスピードの減速を制御し得る。

マニピュレータに対してヒューマンオペレータによって引き起こされた接触の後、同様の方法が実装されてよい。例えば、近接センサ手段によって生成される以前の信号により引き起こされるスピードの減速の後、ヒューマンオペレータは、予期せぬ変位を実行し、センサ付きモジュールの表面に対して誤って衝突するとする。結果として生じる、接触センサ手段によって生成される信号に引き続き、制御ユニット１５は、マニピュレータ１の動きを停止させてよく、又はさもなければ、その方向移動を反転させてよい。センサ付き被覆材に対するオペレータの接触は、例えばオペレータ自身がロボットの動作を停止させたい場合、任意であってもよいことに留意すべきである。

制御ユニット１５が、接触及び／又は近接信号が来る元であるセンサ付きモジュールを特定可能であるという事実により、特に可動構造２の複数の部品の動きを調整するため、ヒューマンオペレータの安全性を高めることを目的とする制御方法の採用が場合によっては可能になるであろう。例えば図２を参照すると、例えば、マニピュレータ１の前アーム（７、図１）が下方に傾いた位置に位置する場合、モジュール３９を介して接触が検出されるとする。可能な制御方法が、その後、制御ユニット１５が、上述の前アームの引き上げと、アーム５の後方への同時の振動（図１に見られる）の両方を駆動するであろうことを想定してよい。明らかに、動きの可能な組み合わせは無限であるとすると、これは非限定的な例に過ぎない。

１又は複数の実施形態において、制御ユニット１５は、適切なプログラミングを介して、一種のユーザインタフェースとしてセンサ付き被覆モジュールを活用するように構成されてよく、ヒューマンオペレータが制御ユニット１５に基本指示を与えることを可能とすることを目的とすることが理解されよう。

既述されたように、センサ付きモジュールとの単一の接触が、ヒューマンオペレータにとって潜在的に危険な状況を示すとみなされてよく、引き続いて安全戦略が実装される。一方、例えば、（オペレータが片手の指だけでも行ってよい、）続々生じる、センサ付きモジュールへの３つの接触は、マニピュレータを一時的に停止させるオペレータの一部の希望を示してよく、ロボットが任意の安全戦略を実施する必要はない。制御された停止のこの条件から開始して、モジュール上の接触の後続のシーケンス‐例えば、続々生じる２つ又は４つの接触‐は、マニピュレータの動作を再開するというオペレータの意図を示してよい。

様々な実施形態において、センサ付き被覆材２０の隣接する複数のモジュールが、前に参照されたタイプの機械的コネクタ手段及び電気的コネクタ手段を備えない。このことは典型的に、相対的移動が可能なマニピュレータ１の複数の部分を、互いにかなり近くであっても、カバーするモジュールの場合である。

図２を参照すると、例えば、一方で、モジュール２３が、他方で、モジュール２８（又は２９）が、マニピュレータ１（図１を参照されたい）のカラム４及びアーム５を、それぞれ、すなわち、相対的変位を実行可能であるマニピュレータの複数の部分を部分的にカバーすることが理解されよう。これらのモジュール２３及び２８の間には、従って、機械的であるか電気的であるかに関わらず、相互連結コネクタ手段は提供されない。必要であれば、問題のモジュール間に延在する柔軟なケーブルを用いて、モジュール自体の複数の構造４０のシェル状形状により可能となる既に述べた空き収容領域を活用して、電気的接続が得られてよい。これらの領域も、十分に広く、可動部４及び５の変位の結果として、上述のケーブルの動きが可能となる。もちろん、‐図２を再び参照すると‐一方で、モジュール２３又は２５及び２９、モジュール２９及び３０、モジュール３８−３９、他方で、モジュール３６−３７、又は再び一方で、モジュール３０、３１、３４、３５、他方で、モジュール３６−３７のようなセンサ付き被覆材２０の他のモジュールにも、このタイプの考察が適用される（モジュール３６−３７は、前アーム７に対して固定され、従って、図１のエルボ６をカバーするモジュール３０、３１、３４、３５に対してそれらと共に回転可能である）。

前述の通り、複数の優先的な実施形態において、少なくとも被覆材２０のセンサ付きモジュールは、耐力構造４０により支持される複数のアクティブ層及びパッシブ層を備える。

図４及び図５のモジュール２４であるとここで想定される、センサ付きモジュールの可能な層状構造が、単に非限定的な説明として図６に表される。この図において、電気的接続配線の描写が、明確性をより高めるために省略されている。

複数の好適な実施形態において、弾性降伏材料で形成され、問題のモジュールに対する衝突に由来する運動エネルギーを吸収するために予め設定されるクッション層が、被覆モジュールの支持構造４０の外側に関連づけられる。図６の例において６０で示されるこのクッション層は、高分子発泡体、例えば、発泡ポリウレタンで形成されてよい。層６０は、５ｍｍと１０ｍｍとの間、好ましくはおよそ６−８ｍｍの厚さを有してよい。

優先的に、クッション層６０は、耐力構造４０の崩壊又は破損に対応する、前に参照された安全閾値以下の運動エネルギーを吸収するために予め設定されている。直説法で（ｉｎｄｉｃａｔｉｖｅｌｙ）、その後、構造４０に関して前に例示されたものを参照すると、クッション層６０は、例えば、所望の安全度に従って、６０Ｎｍ、又はさもなければ１００Ｎｍ、又はさもなければ１５０Ｎｍ、又はさもなければ２００Ｎｍより低い運動エネルギーでの衝突を吸収するために予め設定されてよい。

１又は複数の実施形態において、接触センサ手段はセンサ付きモジュールのクッション層６０の上部に提供される。概して、接触センサ手段は、任意の公知のタイプであってよい。

本発明の複数の好適な実施形態において、接触センサ手段は、柔軟なタイプであり、問題のモジュールの外面のエリアに、又はその普及している（ｐｒｅｖａｌｅｎｔ）部分に実質的に対応するエリアに延在するように提供される。図６の非限定的な例において、これらの接触センサ手段は、概してＣで示され、互いの上部に設置される複数の層によって形成される構造をそれ自体有する。

１又は複数の実施形態において、接触センサ手段は、下方の導電層６１と上方の導電層６３との間に設置される、ピエゾ抵抗層６２を備える。優先的に、ピエゾ抵抗層６２は、ピエゾ抵抗材料又はピエゾ抵抗性にされた材料で形成される布、例えば、導電性ポリマでコーティングされた（ナイロン及び／又はスパンデックスのような）合成絶縁材料で形成される布を備える。このタイプの圧電布は、例えば、米国のＥｅｏｎｙｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより製造される。層６１及び６３は、例えば、金属布のような、導電性材料又は導電性にされた材料で形成された布（ｆａｂｒｉｃ）を優先的に備える。このタイプの導電性の生地は、例えば、商標ＩＮＮＴＥＸを有するイタリアのＴｅｘｅ Ｓ．ｒ．ｌ．により製造される。

層又は生地６１‐６３は、非常に薄く（直説法で（ｉｎｄｉｃａｔｉｖｅｌｙ）、互いの上部に設置される層６１−６３の全体の厚さは、５ｍｍを超過しない、好ましくは２．５−３．５ｍｍ）、従って、本質的に柔軟である。

動作において、導電層６１と６３との間に電位差が付加され、ピエゾ抵抗層６２の電気抵抗は、対応する制御基板５０上で提供される対応するコンポーネントを介して測定される。層６１−６３上に付加される圧力の存在下で、ピエゾ抵抗層の局所的抵抗は変化し、例えば減少し、その後、基板５０の上述のコンポーネントを介してこの変化を検出することが可能になる。

２つの導電層６１、６３の間の接触は、センサＣの誤った応答を生成するように、０Ωの中間圧電層の抵抗に対応する特定の条件である。この理由から、様々な実施形態において、ピエゾ抵抗層６２は、層６２の周辺部分が層６１及び６２を越えて周辺に突出するような態様で、導電層６１及び６３の周囲寸法より大きい周囲寸法を有する。従って、この構成は、センサの感受性部を取り巻く、一種の非感応フレームの存在を生じさせる。層６２の突出周辺部分の存在は、層６１、６２間の直接的な接触を防止し、従って、誤った応答に対して上昇するであろう短絡を防止する。

複数の優先的な実施形態において、センサ付き被覆モジュールの接触センサ手段は、下方の被覆層と上方の被覆層との間に設置され、これらは、弾性降伏及び電気絶縁材料で形成される。図６の非限定的な例を参照すると、前述の上方及び下方の被覆層は、６４及び６５で示され、接触センサ手段Ｃは、それぞれ、それらの間に設置される。層６４及び６５は、高分子発泡体、好ましくは独立気泡高分子発泡体で形成されてよい。優先的に、層６４及び６５は、４ｍｍ未満、好ましくは１．５‐２．５ｍｍの厚さを有する。

電荷が上方の被覆層６５に付加される場合、例えば、問題の被覆モジュールとヒューマンオペレータとの間の衝突の後、層６４及び６５の降伏材料は変形し、従って、アクティブ層６１−６３に対する圧力を決定し、これにより、上述されたように、接触センサ手段Ｃを活性化する。層６４及び６５の生産のために用いられる高分子発泡体の内部構造により、従って、中程度の量のエネルギだけを吸収して、間に設置されるセンサ手段Ｃに対し、力を実際的に完全に伝達することが可能となる。

留意されるように、図６の例において、下方の被覆層６４は、クッション層６０の上部に設置される。

センサ手段Ｃの感度は、もちろん、選択される層６１−６３の、及び対応する被覆層６４−６５の（圧電層又は生地６２の電気抵抗、層又は生地６２の、及び層又は生地６１、６２の弾力性、被覆層６４、６５の材料のタイプ、その比重及び圧縮性、被覆層６４、６５の厚さ、及び被覆モジュールの層状構造内のセンサ手段Ｃの位置のような）様々な様相及び特性による。このため、センサ手段Ｃの所望のキャリブレーションは、選択される実装のタイプ（形状、材料、厚さ等）に従って、設計段階において、及び実験的テストに基づき実行されてよい。

そこに（すなわち、被覆モジュールの外側に）及ぼされる圧力が大きいほど、検出される抵抗の値はより異なる（例えば、より低い）ことを考慮すると、参照されたタイプの接触センサ手段Ｃは、力センサの機能を実行するために適切でもあることが考慮されるべきである。これに基づいて、制御ユニット１５は、数秒間（例えば、２‐３秒）強くかつ長時間にわたる推進力を、推進力が来る方向と反対の方向へのマニピュレータの動きを得ることを目的としたコマンドとして解釈するように予め設定されてよい。このように、推進力が維持される限り、マニピュレータの変位を反対方向に引き起こす目的で、オペレータが、所与のセンサ付き被覆モジュールにそのような推進力を手で発揮し得る。

述べてきたように、１又は複数の実施形態において、１又は複数のセンサ付きモジュールは、近接センサ手段を備える。センサ付きモジュールが、接触センサ手段及び近接センサ手段の両方を備える場合、後者は、前者より高い位置にある、すなわち、被覆モジュールの最内層を表す、構造４０に対してより外部の位置にある。代わりに、センサ付きモジュールが、近接センサ手段だけを含む場合、図６の層６１−６４、及び場合によっては６５は省略されてよく、場合によってはそれに応じてクッション層６０の厚さを増加させる。

近接センサ手段は、任意の公知のタイプであってよいが、又好ましくは、柔軟なタイプであり、問題のモジュールの外面又はその主な部分の表面積に実質的に対応する表面積を有するように得られる。図６の非限定的な例において、これらの近接センサ手段は、概してＰで示され、互いの上部に設置される複数の層からなる構造をそれ自体有する。

１又は複数の実施形態において、近接センサ手段は、静電容量式タイプであり、導電性材料の第１層及び第２層を備え、電気絶縁材料の少なくとも１つの層が、それらの間に設置される。図６の非限定的な例を参照すると、上述の第１及び第２の導電層は、６６及び６８で示され、一方、上述の中間絶縁層は、６７で示され、上方の層６８は、近接検出を目的とする感受性層である。

優先的に、導電層６６及び６８は、導電性材料又は導電性にされた材料で作成される布、例えば、銅でめっきされ、ニッケルでコーティングされたポリエステル布をそれぞれ備える。このタイプの導電性の生地は、例えば、米国の３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙによって製造される。様々な実施形態において、中間層６７は、好ましくは、弾性降伏材料、例えば高分子発泡体、好ましくは独立気泡高分子発泡体で形成される。

留意されるように、図６の例において、第１の導電層６６は、上方の被覆層６５の上部に設置される。

可能で実用的な実施形態において、近接センサ手段Ｐは、（米国Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄによって製造されるチップＦＤＣ２２１４のような）ＬＣ回路に基づき静電容量式検知チップに接続される静電容量式センサとして用いられる導電層６８を備え、それは、データの取得及び処理のために制御基板５０に提供される（上で参照されるチップのデータシート及び対応するアプリケーションノートを参照されたい）。基本的に、ヒューマンオペレータ（又は他の異物）が導電層６８にアプローチする場合、ＬＣモジュールにおいてキャパシタンスの変化が、結果として、振動周波数の変化が生じる。チップによって形成される、この周波数変化の測定は、従って、ヒューマンオペレータ（又は他の異物）が層６８に、すなわち、センサ付き被覆材の外側に近接することを表す。既述されたように、センサ手段Ｐは、その内で異物の存在が検出され得る、層６８からの最大距離が、およそ１５−２０ｃｍであるような態様で構成されてよい。

感受性層６８の下に設置される導電層６６は、例えば、耐力構造４０の内側を越えて位置する目的物の動きに起因する、誤った検出を防止する目的で、スクリーンとして実質的に動作し（マニピュレータの動きに引き続き変位する配線を考慮されたい）、これにより、実際の対象である被覆モジュールの反対側に対して層６８の感度が低下するであろう。下方の導電層６６は、基板５０に実装される接続のタイプに従って、パッシブスクリーンとして、又はアクティブスクリーンとして用いられてよい。述べてきたように、検知手段Ｐの感受性層６８及びスクリーン層６６は、層６７によって互いに分離されている。

最後に、各モジュールは、例えば、工業用布又は合成皮革で形成されてよい外側被覆層を優先的に備える。図６の非限定的な例を参照すると、コーティング層は、６９で示される。層６９は、特に、センサ手段Ｐを被覆モジュールの外側から絶縁する機能を有し、人又は目的物と導電層６８が直接的に接触することを防止する。

コーティング層６９が、近接センサ手段Ｐの第２の導電層６８の上部に設置されるセンサ付きモジュールの場合、次に、上述のコーティング層が、電気絶縁材料で形成されることが好ましい。接触センサ手段Ｃだけを含むセンサ付きモジュールの場合、コーティング層６９は、代わりに、上方の被覆層６５の上部に設置されるであろう。これは、それ自体において、既に電気的に絶縁であるか、又はさもなければ、上方の被覆層６５がなければ、導電層６３上にある。その柔軟性又は弾性降伏が保証されれば、そのより厚い厚さが排除されるものではないが、コーティング層６９は、０．５ｍｍと１．５ｍｍとの間である厚さを有してよい。

図６において例示されるもののような、様々な実施形態において、コーティング層６９は、層４０、６０−６８によって構成される構造の周辺側にも延在し、耐力構造４０に、例えば、その内側及び／又は図４−５において４２−４３で示されるタイプの壁に固定される。しかしながら、このことは、本質的な特性を構成しない。コーティング層は、実際には適切な塗料、好ましくは非導電性塗料により形成されてよい。

又、例示されるモジュール２４の制御基板５０、並びに、７０で示される、例えば電気モータを有するファン等の強制換気のための手段が図６において模式的に表される。

様々な実施形態において、１又は複数のファン７０は、被覆材２０によってカバーされるマニピュレータ１の構造の複数の部分に搭載されてよく、これらの部品は、目的のために設計された適切な支持を備える。一方、複数の好適な実施形態に従って、ファンは、必ずしもセンサ付きモジュールではない、１又は複数のモジュールの構造４０の内側に搭載される。これらの強制換気の手段の存在は、例えば、（複数の基板５０又はマニピュレータ１のジョイントのモータＭのような）被覆材の内部に囲まれたコンポーネントの冷却を容易にする目的で、被覆材２０によって画定されるキャビティ内の空気の循環を奨励する。冷却空気の循環（すなわち、外部からの空気の吸気及びより熱い空気を外側へ排出すること）を可能にする目的で、被覆材２０の１又は複数のモジュールは、例えば一連のスリットの形態で、図２において破線で模式的に表される通路を備えてよい。

換気手段７０の動作は、センサ付きモジュールの制御基板５０によって制御されてよい（必ずしもファンが搭載されるものと同じではない）。このため、可能な複数の実施形態において、被覆材２０によって境界づけられるエリア内で検出される空気の温度が、所定の閾値に達する又は超過する場合、換気手段をアクティブにするために、そのような基板５０が、（例えば、ＮＴＣタイプの）温度センサを有利に備える。

様々な実施形態において、図６のモジュール２４のようなセンサ付きモジュールの生産の目的のため、様々な層が接着剤を用いて組み立てられ、それらは層が互いに接着するよう、及び接触又は衝突に引き続きこれらの任意の可能なスライドを防止するように設計される。

既述されたように、耐力構造４０で表されるベース層は、設計段階で決定される形態で得られ、その形状は、カバーされるマニピュレータのエリアに従って可変であろう。構造４０は、射出成形、又は熱成形、又は他の適切な技術を介して、優先的に、剛性又は半剛性プラスチック材料で形成される。

次に、クッション層６０は、対応する耐力構造４０に設置され、接着剤を介してこれに固定される。このため、全体的に又は実際的に全体的に耐力構造４０をカバーする目的で、耐力構造４０の外側の少なくとも形状及びサイズを再現するような形状及びサイズを有する層６０が得られる。層６０は、例えば、用いられる材料のシートから切断され、又は突切られてよい。又、アクティブ層６１−６３及び被覆層６４及び６５は、例えば切断又は突切りを介して、必要な形状及びサイズで得られ（述べてきたように、優先的に、ピエゾ抵抗層６２は導電層６１、６３より大きい幅を有する）、その接着が次に実行される。被覆層６４は、クッション層６０に接着され、層６１−６３は、次にそこに連続して接着され、被覆層６５が、次に層６３に接着される。好ましくは、粘着性が低下した１又は複数の接着剤を用いて、又は、いかなる場合も、接着剤の粘着性未満の粘着性を有する接着剤、又は層６０を構造４０に固定するために用いられる接着剤を用いて、層６１−６５は、示される順番で、共に組み立てられ、目的は、感受性層６１−６３の弾力性を変えることではなく、同時に安定したセンサを得ることである。もちろん、層６１−６３の間に複数の接着剤を塗布することは、上記の複数の層を互いから電気的に絶縁しないようにすることである。

次に、更なるアクティブ層６６、６８及び対応する中間パッシブ層６７も、被覆モジュールの外面に、又はその普及している部分に実質的に対応するエリアをカバーする目的で、必要な形状及びサイズで得られる。前の層に関しては、この場合も、開始材料のより大きいシートから開始して、切断又は突切りの技術を用いることが可能である。

層６６−６８は、次に層６５に連続で接着され、この場合も、好ましくは、層６１−６５に関して上述された理由で、接着の複数の特性が減らされた接着剤を用いる。

最後に、外側被覆層６９が加えられ、これは、下に位置する層状構造に接着されてもよく、又はさもなければ、述べたように、塗料の形態で加えられてもよい。

図７は、例えば、図４−５のモジュール２３−２４、図２のモジュール２８−２９のような、いくつかのセンサ付きモジュールの接続の可能なモードの概略図である。既述されたように、このタイプの複数の実施形態において、様々なモジュールの複数の制御基板５０を、制御ユニット１５に接続する配線５３、５４の組が提供され、これらの配線の組は、ユニット１５から複数の基板２０に電力供給を運搬するため、又は複数の基板５０からユニット１５にセンサ手段Ｃ及び／又はＰによって行われる複数の検出を表す信号を運搬するための導体を含み、配線５３は、連結モジュールの配線５２及び電気的コネクタ手段４６−４７の存在を活用する。

もちろん、被覆モジュールの制御ユニット１５への電気的接続の構成は、採用される設計手法に従って複数であってよい。例えば、図８は、‐ここで、モジュール２３及び２８によって例示される‐モジュールの、既に参照された場合の概略図であり、複数のモジュールは、耐力構造に関連づけられ、それらは、２つの制御基板５０であり、１つは、対応するモジュール２３又は２８のセンサ手段Ｃ及び／又はＰと信号通信し、他方には、それぞれ、隣接するモジュール２４及び２９のセンサ手段Ｃ及び／又はＰに対する接続のための配線５１'の組が接続される。この場合、電気的コネクタ手段４６−４７は、モジュール２３及び２８上に提供される配線５１'の組を、モジュール２４及び２９上に提供される配線５１の組に共に接続するために活用される。

図９は、代わりに、複数のセンサ手段Ｃ及び／又はセンサ手段Ｐに対する接続のために予め設定された複数の基板５０'の場合を例示する。例において、複数の基板５０'は、モジュール２３及び２８の耐力構造に関連づけられ、配線５１の組を介してそれぞれのセンサＣ及び／又はＰと、モジュール２３及び２８の配線５１'の組、及びモジュール２４及び２９のモジュール２４及び２９の配線５１の組を介してセンサＣ及び／又はＰとの両方に接続される。この場合にも、隣接するモジュール２３−２４及び２８−２９の電気的コネクタ手段４６−４７は、共に連結されるモジュールの配線５１'の組及び配線５１の組を共に接続するために活用される。このタイプの複数の解決方法において、電源供給のために、及び表される全てのモジュールのセンサ手段Ｃ及び／又はＰを介して生成される信号を運搬するために、ユニット１５とモジュール２３、２８（すなわち、対応する複数の基板５０'）との間だけに延在する配線５４'の組が、次に、提供される。

図１０は、デイジーチェーンタイプのアーキテクチャに実質的に従って、様々なセンサ付きモジュールの複数の基板５０と制御ユニット１５との間の直列接続の場合を例示する。この場合、様々なモジュール２３、２４、２８、２８の複数の基板５０への電力供給を運搬するための複数の導体と、接続される様々なモジュールのセンサＣ及び／又はＰを介して行われる複数の検出を表データを運搬するための複数の導体とを備える配線５５が、実質的に提供される。複数の基板５０は、都合良く、適切な規格又は専有プロトコルに従って、上述のデータのトランスミッションのためのそれぞれの通信ノードを含んでよい。

例示された場合において、配線５５は、複数の長さに分割され、それらのいくつかは、各基板とそれぞれの電気的コネクタ手段４６又は４７、並びに隣接しないモジュール又はいかなる場合も相互連結コネクタ手段を備えない（モジュール２４及び２８のような）モジュールを共に接続するための第２の長さ、との間で、様々なモジュールに存在する。これらの第２の長さは、都合良く、これらの端部において、接続されるモジュールの電気的コネクタ手段４６及び４７に対して相補的である電気的コネクタ手段４６'、４７'を備えてよい。従って、１又は複数の実施形態において、モジュールは、複数の電気的コネクタ手段４６、４７も提供されてよいことが理解されよう。

図１０は、同様に、センサＣ及び／又はＰを備えない場合であっても、いかなる場合も電気的コネクタ手段を備える、‐２１で示されるモジュールのような‐モジュールの場合を示す。

様々な実施形態において、制御ユニット１５と複数のモジュールとを共に接続するために用いられるネットワークの構成は、例えば、バスアーキテクチャ、リングアーキテクチャ、スターアーキテクチャ等を用いて、図１０において例示されているものとは異なってよいことが理解されよう。

図１０において例示されるタイプの直列接続の複数の実施形態において、２つのコネクタ手段４６−４７間の分割を決定するモジュールを除去すると、被覆材２０全体のセンサ機能の中断が引き起こされることに留意すべきである。このことは、いくつかのアプリケーションにおいて安全性のために簡便であってよい。他の複数のアプリケーションにおいて、電気的コネクタ手段を備える１又は複数のモジュールを除去する場合にも、被覆材の動作を保証するため、（実質的に図７−９においてのように）例えば、バスアーキテクチャ又はさもなければスターアーキテクチャ等の他の接続アーキテクチャ、が代わりに用いられてよい。

図１１に例示されるのは、図１０の場合、すなわち、電気的コネクタ手段４６及び４７を介して異なっているが相互接続されている複数のモジュールに対応するセンサ手段Ｃ及び／又はＰの複数の信号を管理するために構成される制御基板５０'の場合と同様の場合である。これらの基板５０'は、Ｗ_１で示される、少なくとも、接続されているセンサ手段によって行われる複数の検出に対応する複数の信号の無線周波数においてトランスミッションするための無線通信モジュールを更に備える。このため、制御ユニット１５は、対応する無線通信モジュールＷ_２を備える。

無線データトランスミッションの目的のため、アプリケーションに対して最も簡便であるとみなされる通信の規格（ＷｉＦｉ（登録商標）、ブルートゥース（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等）が用いられてよい。同様に、適切な規格又は専有プロトコルに従ってデータトランスミッションが行われてよい。制御ユニット１５とモジュール２３、２８との間の配線５６の組は、関連する通信モジュールＷ_１を有する制御基板５０'の、又必要であれば、双方向通信を管理することが可能なタイプであってよい、電源供給のために用いられるであろう。

明らかに、無線データ通信の実装は、図７及び図８において例示される場合にも適用されてよく、この場合、配線５３及び５４の組は、複数の基板５０の電源供給のために複数の導体だけを含んでよい。

センサ付き被覆材のモジュールの構造、動作、及び接続に関して上で前述された発想は、１又は複数の可動部を有する自動化装置に適用可能であり、それは、産業用ロボットのマニピュレータとは異なってさえよい。

例えば、―図２−５において表されるものとは異なる形状を有するモジュールで得られるものであっても―上で説明されたタイプのセンサ付き被覆材が、ロボットツール又はエンドエフェクタの部分的なカバーのために有利に用いられてよい。そのような場合が、図１２において例示され、グリッパツールが、概して１００で示され、その耐力構造１０１は、−それら自体において公知の技術に従って−図１−３のマニピュレータ１のフランジ９に対する、機械的な接続及び場合によっては（電気、空圧式、又は油圧式タイプの）電源接続（ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）のために予め設定された取り付け部分を含む。構造１０１に関連づけられるのは、機械加工される、又は操縦される加工材料をピックアップするための、部材又はジョー‐それらのうちの１つは図１３において見ることができ、１０３で示される‐の開閉を引き起こすために制御され得る１又は複数の空圧式シリンダ１０２のような、適切な複数のアクチュエータ手段である。

留意されるように、図示される概略的な例において、構造１０１に関連づけられるのは、ツール１００の異なるエリアに対して２つのセンサ付き被覆材１２０を提供する複数の被覆モジュール１１０、１１１及び１１２、１１３である。特に、モジュール１１０及び１１１は、マニピュレータのフランジに取り付けるための部分により近い、ツール１００の上部を取り囲むように設計され、一方、モジュール１１２及び１１３は、上述のピックアップ部材１０３がその中で可動である、ツール１００の下部を取り囲むように設計される。

図１３において、モジュール１１１の描写は省略されたが、モジュール１１３は、モジュール１１２とは別の状態で表される。モジュール１１０−１１１及び１１２−１１３は、それぞれの電気的コネクタ手段を備え、これらは、問題の２つのモジュールが組み立てられた状態において共に連結されてよく、図１３において、モジュール１１２−１１３のコネクタ４６及び４７だけを部分的に見ることができる。これらの電気的コネクタ手段は、２つのモジュール間の機械的な接続の機能を果たすようにも構成されてよい（そしてこのことは、原理的には、図１−５を参照して説明されるモジュールのうちの少なくともいくつかにも適用されてよい）。いかなる場合も、図１３及び１４において例示されるタイプの複数の実施形態において、モジュール１１０−１１１及び１１２−１１３は、任意の公知の概念の、所与の用途のために適切な、それぞれの解放可能な機械的コネクタ手段、特に迅速な連結手段を備えてよい。

様々な実施形態において、その構造は、本明細書で説明されるタイプのセンサ付き被覆材によって少なくとも一部をカバーされる、ロボットツール又は他のエンドエフェクタが、ヒューマンオペレータとの厳しい協働に用いられるために提供され、この目的のために手動ガイド装置を含む。

例えば、図１２及び１３は、そのようなガイド装置は、複数のグリップ１１５を含み、その各々にオペレータは、特定の方向に（推進力、引っ張り、引き上げ、下降）力を発揮し得、工程の実行のために必要とされる対応する動きをマニピュレータ１に実行させる、実施形態を例示する。グリップ１１５に関連づけられるのは、力センサであり、これは、制御ユニット１５がオペレータによって所望される変位の方向を認識することを可能とする目的で、（有線又は無線モードで）制御ユニット１５に信号通信において接続される。それぞれの開閉位置間の複数のピックアップ要素１０３の切り替えを制御するための対応する押しボタンが、各ノブ１１５に優先的に関連づけられる。

例示された場合において、４つのグリップ１１５が、ロボットと協働して実行される動作を実行するために最も簡便であるとみなされるグリップを、ヒューマンオペレータが毎回選択することを可能とする目的で、ツール１００の４つの異なる側で提供される。

図１４及び１５において例示されるのは、概して２００で示される異なるツール又はエンドエフェクタであり、特に研削又は研磨ツールである。この場合にも、ツール２００の耐力構造２０１は、図１−３のマニピュレータ１のフランジ９に接続するために予め設定された取り付け部分を含む。構造２０１に関連づけられるのは、機械加工されている加工材料をすり減らす又は研磨するためのディスク２０３の回転を引き起こすために制御され得る、電気モータ２０２のような適切なアクチュエータ手段である。

図１４において示される概略的な例において、構造２０１を一般に取り巻くセンサ付き被覆材２２０を提供し、機械加工ディスク２０３を露出された状態にする目的で、２つの被覆モジュール２１０、２１１が、構造２０１に関連づけられる。モジュール２１０の描写が省略された図１５において、この場合にも、モジュール２１０−２１１は、それぞれの電気的コネクタ手段を備え（ここで、モジュール２１１の耐力構造に関連づけられるコネクタ４７だけを見ることができる）、これらは、問題の２つのモジュールが組み立てられた状態において共に連結されてよいことが理解されよう。残りについては、図１２−１３のツール１００に関して既に述べられた考察が適用される。

例示された場合において、ツール２００も手動ガイド装置を備え、ここで、これは、マニピュレータの、従って、ツール２００の所望の作業方向への変位を、オペレータが引き起こすことを可能にする目的で、ロボットの制御ユニットとの信号通信における力センサに関連づけられる、２つの概して平行なハンドルを含む。この場合にも、複数のグリップは、モータ１０２の回転の制御のために対応する押しボタンをそれぞれ有する。

本発明に係るセンサ付き被覆材は、処理されているコンポーネントの動きのための装置に適用されてもよい。この意味での例が、図１６において模式的に示され、ここで概して３００で示されるのは、生産の枠組みにおける汎用加工材料Ｋの搬送のための、例えば、ＡＧＶ（Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｇｕｉｄｅｄ Ｖｅｈｉｃｌｅ：無人搬送車）として公知であるタイプの、自動駆動を有する運搬機関である。複数の車輪３０２が、運搬機関３００の耐力構造３０１に関連づけられ、それらのいくつかは、適切なモータ、好ましくは電気モータ（可視ではない）を介して回転駆動される。構造３０１は更に、運搬機関の制御システム３０３を支持し、例えば、それら自体において公知の技術に従って、動作パラメータを設定するための制御ユニット及びユーザインタフェースを備える。本発明に合わせて、構造３０１は、概して３２０で示され、上述の制御ユニットに電気的に接続されたセンサ付き被覆材を備える。例において、複数の被覆モジュール３２１−３２８が提供され、好ましくは、しかし必ずではないが、全てセンサ付きであり、それらの組み立てられた状態において、それらが、構造３０１を実質的に完全に取り囲むように形成される。優先的には、構造３０１の上部は、運搬されている加工材料Ｋをそこに支持する目的で、代わりに、露出された状態で維持される。このタイプの複数の実装においても、前に説明された原理が適用され、従って、例えば、隣接する複数のモジュール及びその他の、それぞれ、電気的、場合によっては機械的相互接続のために、接触センサ手段及び／又は近接センサ手段のモジュール３２１−３２８、並びに電気的コネクタ手段及び場合によっては機械的コネクタ手段のうちの少なくともいくつかにおける供給が適用される。

図１２−１６を参照して示されるモジュールは、前の図１−１１を参照して説明されるモジュールと同様に得られてよい。

もちろん、本発明は、工業生産で用いられ、回転テーブルやスライドのような、ヒューマンオペレータに潜在的に近いエリアにおける動きに対して１又は複数の部品の存在によって区別される、他のタイプの自動化装置にも適用され得る。

前述の説明から、本発明の複数の特性が、本発明が与える複数の利益と同様に、明示されている。

説明されているセンサ付き被覆材のモジュラ特性は、電気的相互接続、好ましくは様々なモジュール間の機械的相互接続の可能性があり、自動化装置の可動構造全体を、又はさもなければその一部だけを、用途のタイプに従って実質的にセンサ付きにする可能性をもって、得られるべき複数の構成を可能にする。

解決方法は、被覆モジュールの簡便な設置と、必要な場合にそれらを同様に簡便に除去することを可能にする。様々な実施形態において、様々なモジュール間の電気的相互接続のモダリティが、互いに独立してこれらの動作を可能にするという利点が、このことに対して加えられるであろう。

耐力構造の存在により、用途に応じて個々のモジュールの形状を定義することが可能となり、様々なタイプの自動化装置にセンサ付き被覆材を提供する可能性がある。モジュールの耐力構造のシェル状の性質により、カバーシステムの、及び自動化装置の複数の部分の電気／電子部品を収容し得、更に換気目的のために活用され得る有用な空間を定義することが可能となる。

被覆材のモジュールのうちの少なくともいくつかに統合されたセンサ手段の存在は、被覆材自体への、複数の異物の接触、又はこれらの接近の検出、並びに異物との接触、又は異物の接近に含まれる被覆材のエリアの特定を可能にし、結果として是正措置を講じる可能性がある。センサ手段、特に接触センサ手段は、自動化装置の動作を監督する制御システムに、コマンドを供給するために利益をもたらすよう活用されてよい。

又、パッシブセーフティ機能は、弾性降伏層の存在によって保証され、これらは、従って衝突を吸収可能であり、並びに大きな衝突の場合にモジュールの耐力構造の崩壊能力によって、保証される。

自動化装置及び例として説明されたセンサ付き被覆材に対する多数のバリエーションが、これにより特許請求の範囲によって定義された本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によってなされ得ることが明らかである。

本発明は、異なる複数のサイズ及び複数の負荷の複数の産業用ロボット、ひいては、複数の中程度負荷ロボット（例えば数キログラムだけ）及び複数の高負荷ロボット（例えば数百キログラム）の両方、更に、本明細書で例示された擬人化されたものとは異なるタイプの複数のロボット、例えば、デカルト構成、円筒構成、極性構成、及びＳＣＡＲＡ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ Ｒｏｂｏｔ Ａｒｍ）構成等を有するロボットに適用されてもよい。

前に参照された様々なパッシブ層、例えば、クッション層６０は、次に、互いの上部に設置され、例えば、接着することを介して、互いに固定された材料の複数の層によって、構成されてよい。

Claims (15)

1. 自動化装置、特に、ロボットであって、
   可動構造と、
   前記可動構造の変位を引き起こすアクチュエータ手段と、
   制御ユニットを含み、前記アクチュエータ手段を制御可能である制御システムと、
   前記可動構造の少なくとも一部をカバーし、接触センサ手段及び近接センサ手段の少なくとも一方を含むセンサ手段を統合するセンサ付き被覆材とを備え、
   前記センサ付き被覆材は、複数の被覆モジュールを有し、各々は、弾性降伏材料の少なくとも１つの層が関連づけられる、所定形状のそれぞれの耐力構造を含み、
   前記複数の被覆モジュールは、それぞれの前記センサ手段を含む、１又は複数のセンサ付き被覆モジュールを含み、
   前記複数の被覆モジュールのうちの少なくともいくつかの耐力構造は、互いに隣接している少なくとも２つの異なる被覆モジュールを分離可能な方法で電気的に相互接続することを可能にするため、これに対して電気的コネクタ手段を関連づける、
   自動化装置。
2. 前記複数の被覆モジュールのうちの少なくともいくつかの前記耐力構造は、互いに隣接している少なくとも２つの異なる被覆モジュールを分離可能な方法で機械的に相互接続することを可能にするため、これに対して機械的コネクタ手段を関連づける、請求項１に記載の自動化装置。
3. 電気的コネクタ手段、又はそれぞれ機械的コネクタ手段は、迅速な連結コネクタ手段である、請求項１又は２に記載の自動化装置。
4. センサ付き被覆モジュールの前記センサ手段は、特に、対応する制御基板に電気的に接続される、それぞれの接触センサ手段及びそれぞれの近接センサ手段を備える、請求項１から３の何れか一項に記載の自動化装置。
5. 前記センサ付き被覆材は、複数のセンサ付き被覆モジュールを有し、複数のセンサ付き被覆モジュールは、前記制御ユニットとの信号通信において接続され、
   前記自動化装置と異物との間の接触、
   前記自動化装置に関して実質的に予め定められた距離内の異物の存在、
   の少なくとも一方を表す複数の信号又はデータを供給可能であり、
   前記制御ユニットは、前記複数の信号又はデータを供給する前記複数のセンサ付き被覆モジュールを特定可能である、請求項１から４の何れか一項に記載の自動化装置。
6. 第１被覆モジュールの前記耐力構造は、隣接する第２被覆モジュールの対応する表面又は壁に面する少なくとも１つの表面又は壁を有し、それぞれの電気的コネクタ手段及び／又はそれぞれの機械的コネクタ手段は、前記第１被覆モジュールの前記表面又は壁と、前記第２被覆モジュールの前記表面又は壁とに関連づけられる、請求項１又は２に記載の自動化装置。
7. １又は複数の被覆モジュールは、対応する前記耐力構造に関連づけられる少なくとも１つの制御基板を有し、対応する前記耐力構造は、前記制御ユニットとの信号通信において接続され、対応するセンサ付き被覆モジュールの前記センサ手段が、対応する前記耐力構造に電気的に接続される、請求項１から６の何れか一項に記載の自動化装置。
8. 前記制御基板は、前記対応する被覆モジュールの前記耐力構造の内側に関連づけられる、請求項７に記載の自動化装置。
9. 前記耐力構造は、所定の安全閾値より高い運動エネルギーで生じる対応する前記被覆モジュールに対する衝突に引き続き、崩壊又は破壊のために予め設定された構造であり、前記所定の安全閾値は、好ましくは６０Ｎｍと２００Ｎｍとの間である、請求項１から８の何れか一項に記載の自動化装置。
10. 弾性降伏材料で形成されるクッション層が、前記耐力構造の外側に関連づけられ、前記クッション層は、前記所定の安全閾値より低い運動エネルギーで前記被覆モジュールそれ自体に対する複数の衝突の場合、運動エネルギーを吸収するために予め設定され、前記クッション層は、好ましくは、高分子発泡体、非常に好ましくは、発泡ポリウレタンで形成される、請求項９に記載の自動化装置。
11. 複数のアクティブ層及び複数のパッシブ層は、センサ付き被覆モジュールの前記耐力構造に関連づけられる、請求項１から１０の何れか一項に記載の自動化装置。
12. 前記複数のアクティブ層は、
    下方の導電層と上方の導電層との間に設置されるピエゾ抵抗層であって、前記下方の導電層と前記上方の導電層は、ピエゾ抵抗接触センサに属し、好ましくは、前記ピエゾ抵抗層は、ピエゾ抵抗布を備え、前記上方及び下方の導電層は、導電性の生地を備える、ピエゾ抵抗層、
    １つの第１の導電層及び１つの第２の導電層であって、電気絶縁材料の中間層がそれらの間に設置され、前記１つの第１の導電層及び前記１つの第２の導電層は、静電容量式近接センサに属し、好ましくは、前記第１の導電層及び第２の導電層は、それぞれの導電性の生地を備え、前記中間層は、弾性降伏材料を備える、１つの第１の導電層及び１つの第２の導電層、
    の少なくとも一方を備える、請求項１１に記載の自動化装置。
13. 前記複数のアクティブ層は、対応する前記センサ付き被覆モジュールの外面の、又はこれらの普及している部分のエリアに実質的に対応する表面積を有する、請求項１１又は１２に記載の自動化装置。
14. 前記耐力構造は、その内側と前記自動化装置の前記可動構造の下に位置する部分との間に自由ギャップを画定するため、特に収容コンポーネントのため及び／又は換気通路の定義のために、実質的に丸い又は凹状のシェルと同様に形成される、請求項１から１３の何れか一項に記載の自動化装置。
15. 自動化装置の可動構造の少なくとも一部をカバーするために予め設定されたセンサ付き被覆材であって、前記センサ付き被覆材は、接触センサ手段及び近接センサ手段の少なくとも一方を含むセンサ手段を統合し、
    前記センサ付き被覆材は、分離可能な方法で相互に連結可能であって、各々が、所定形状のそれぞれの耐力構造を有し、弾性降伏材料の少なくとも１つの層が、それに対して関連づけられる、複数の被覆モジュールを有する、
    センサ付き被覆材。

Images