KR102058808B1 - 가드 전위를 기준으로 하는 부품(들) 및 용량성 감지 수단이 구비된 로봇 - Google Patents

가드 전위를 기준으로 하는 부품(들) 및 용량성 감지 수단이 구비된 로봇 Download PDF

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디디에 로지에르
프레데릭 오사트
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포걀 나노떼끄
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Abstract

본 발명은 용량성 감지를 위한 측정 전극들(118), 일반적인 접지 전위(MG)와 다른 제1 교류 전기 전위에서, 작동 주파수에서, 측정 전극들(118)을 분극시키기 위한 적어도 하나의 전기적 분극 수단(1202)에 관한 것이다.
이 로봇은 적어도 하나의 전기적 부품 또는 전기적 요소를 포함하는 적어도 하나의 서브-파트(104, 114)에 있어서, 그 외벽(1041, 1141)은 적어도 부분적으로 비전기적으로 전도성이 있고, 이 적어도 하나의 분극 수단(1202)은 또한 이 작동 주파수에서, 이 제1 전위와 동일하거나 또는 실질적으로 동일한, 교류 전기의 가드 전위(VG)에서, 이 장착된 서브-파트(104, 114)의 전기적 부품들(1042, 1142)을 전기적으로 보호하기 위해 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

가드 전위를 기준으로 하는 부품(들) 및 용량성 감지 수단이 구비된 로봇
본 발명은 용량성 감지 수단, 및 일반적인 접지 전위와 다른 가드 전위를 전기적으로 기준으로 하는 적어도 하나의 전기적 부품이 구비된 로봇에 관한 것이다.
본 발명의 기술분야는, 이에 한정되지는 않지만, 로봇 분야, 특히 산업용 로봇들 또는 예를 들어 의료용 또는 가정용의, 서비스 로봇들, 또는 협력적 로봇들, 소위 "코봇들"의 분야이다.
산업용 또는 가정용 로봇들, 특히 코봇들은, 일반적으로 도구 또는 도구-홀더의 형태로 존재하는, 기능 헤드가 고정되는 몸체를 포함하고, 특정한 환경에서 하나 또는 그 이상의 작업들을 수행하는 것을 허용한다.
이 로봇들은 완전히 자동으로, 또는 사람 또는 조작자를 보조하여, 점점 더 많은 어플리케이션들에 관련된다. 이들에는 일반적으로, 로봇 및 근처의 물체들 및 사람들의 안전을 보장하는 측면에서, 그들의 환경에 위치되는 물체들 및 사람들을 감지하는 것을 허용하는 센서들이 구비되어 있다. 이 센서들은 용량성 감지 전극들을 이용해 제공될 수 있다.
하지만, 발명자들은 어떤 상황들에서, 로봇의 외벽에 구비되는 용량성 전극들은, 특히 로봇이 수 개의 관절로 연결된 세그먼트들을 포함하는 로봇화된 암일 때, 로봇 그 자체에 위치되는 전기적 부품들을 감지하는 것에 주목해 왔다. 이러한 감지는, 이하에서 "자체-감지(self-detection)"이라고 지칭되는데, 로봇의 작동 범위를 제한한다. 사실상, 이 자체-감지는 로봇에 접근하는 물체 또는 사람의 존재를 차폐하고 또한 이 감지를 방지할 수 있는데, 이것은 안전의 측면에서 수용될 수 없다.
어떤 경우들에 있어서, 로봇이 안전 문제로 인해 불필요하게 동작 모드를 저하시키거나 멈출 수 있다.
본 발명의 목적은 이러한 단점들을 극복하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 보다 더 효율적인 감지 기능이 구비된 로봇을 제안하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 자체-감지들을 방지하는 감지 기능이 구비된 로봇을 제안하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 로봇의 작동 범위를 제한하지 않고 또한 로봇의 작동에 악영향을 주지 않는, 감지 기능이 구비된 로봇을 제안하는 데 있다.
이 목적들 중 적어도 하나는, 하나 또는 그 이상의 서브-파트(들)을 포함하는 로봇으로 달성되는데, 상기 하나 또는 그 이상의 서브-파트들 중 적어도 하나의 소위 장착된 서브-파트라고 칭해지는 내부에 적어도 하나의 전기적 부품이 배치되는 서브-파트를 포함하고, 상기 로봇은 또한
- 소위 구비된 서브-파트라 칭해지는 적어도 하나의 서브-파트의 외벽 내에 또는 그 위에 배치되는, 특히 상기 외벽이 전기적으로 전도성 있을 때 상기 외벽으로부터 전기적으로 절연되는, 적어도 하나의 용량성 감지 전극인 측정 전극,
- 일반적인 접지 전위와 다른 제1 교류 전기 전위 및 작동 주파수에서, 상기 적어도 하나의 측정 전극을 분극시키기 위한 적어도 하나의 전기적 분극 수단, 및
- 적어도 하나의 측정 전극과 근처 물체 사이의, 커플링 커패시턴스, 소위 전극-물체 커패시턴스에 대한 신호를 측정하기 위한, 적어도 하나의 전자적 유닛, 소위 감지 유닛을 포함하고;
적어도 하나의 장착된(fitted-out) 서브-파트에 있어서, 그 상기 외벽은 적어도 부분적으로 비전기적으로 전도성이 있고, 상기 적어도 하나의 분극 수단은 또한 상기 작동 주파수에서, 상기 제1 전위와 동일하거나 또는 실질적으로 동일한, 교류 전기 전위인 가드 전위(VG)에서, 상기 장착된 서브-파트의 적어도 하나의 전기적 부품을 전기적으로 보호하기 위해 배치되는 것을 특징으로 한다.
전기적 전위, 예를 들어 상기 가드 전위와 다른 일반적인 접지 전위(MG)를 기준으로 하는 전기적 부품이, 그 외벽이 전기적으로 전도성이 없는 서브-파트 내에 위치될 때, 이 부품은 로봇에 구비되어 있는 측정 전극들에 의해 감지될 수 있고 자체-감지를 야기할 수 있다. 본 발명은 가드 전위(VG)에서 이러한 전기적 부품을 전기적으로 보호하는 것에 의해 로봇에 구비되어 있는 용량성 감지 전극들에 전기적으로 보이지 않게 해주어 이 단점을 극복할 것을 제안한다. 결과적으로, 보호 전위에서 보호되는, 이러한 부품은, 근처 물체로서 측정 전극들에 의해 감지되지 않을 것이다. 본 발명에 따른 로봇에는 이로써 더 효율적인 감지 기능이 구비되어 있는데, 이것은 로봇의 작동 범위를 제한하지 않는다.
전기적 부품을 전기적으로 보호하는 것은 근처 부품들에 있어서, 가드 전위에서 전역적으로 분극시키는 것처럼 보이는 것을 보장하는 것을 의미한다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 이것은 예를 들어 분극 또는 가드 전위에서 분극되는 엔클로저 내에의 그 포함에 의해 수행될 수 있다.
가드 전위에서 요소들을 분극시키는 사실은 가드 전위에서 용량성 감지 전극들과 이 부품들 사이에서 누설 또는 부유 커패시턴스들의 발생을 방지시키는 것을 가능하게 해준다. 이로써 이 보호 요소들의 존재는 이 용량성 감지의 범위를 최적화시키고 또한 그 환경에 둔감하게 해주는 것을 가능하게 해준다.
본 출원에 있어서, 2 개의 전위들은 그들 각각이 주어진 주파수에서 동일한 또는 유사한 교류 성분을 포함할 때 이 주파수에서 동일하다. 그러므로, 이 주파수에서 2 개의 동일한 전위들 중 적어도 하나는 또한 직접 성분, 및/또는 이 주어진 주파수와 다른 주파수를 가지는 교류 성분을 포함할 수 있다.
유사하게, 2 개의 교류 전위들은 이 작동 주파수에서 동일한 또는 유사한 교류 성분을 가지지 않을 때 이 작동 주파수에서 다르다.
본 출원에 있어서, "접지 전위(ground potential)" 또는 "일반적인 접지 전위(general ground potential)"라는 용어는, 로봇 또는 그 환경의, 전자적 유닛의 기준 전위를 지시하는데, 이것은 예를 들어 전기적 어스(electrical earth) 또는 접지 전위(ground potential)일 수 있다. 이 접지 전위는 어스 전위(earth potential) 또는 어스 전위에 연결되거나 또는 연결되지 않은, 다른 전위에 대응할 수 있다.
나아가, 일반적으로, 특정 전기적 전위와 직접적인 전기 접촉을 하지 않는 물체들(전기적으로 부유하는 물체들)은, 이 물체들 사이 중첩하는 표면들과 환경(또는 전극들)의 중첩하는 표면들이 충분히 크다면, 예를 들어 접지 또는 전극들과 같은, 그들의 환경에 존재하는 다른 물체들의 전기적 전위에서 용량성 커플링에 의해 분극되는 경향이 있음에 유의해야 한다.
본 출원에 있어서, "물체(object)"는 로봇의 환경 내에 위치될 수 있는 물체 또는 사람을 지시한다.
본 발명에 따른 로봇에 있어서, 이 로봇의 적어도 하나의 서브-파트는 측정 전극을 포함하지 않을 수 있다. 이 경우에 있어서, 이 서브-파트는 "구비되지 않은 서브-파트"라고 지칭된다.
또는, 이 로봇의 각각의 서브-파트는 적어도 하나의 측정 전극을 포함할 수 있다. 이 경우에 있어서, 이 서브-파트는 "구비된(equipped) 서브-파트"로 지칭된다.
본 발명에 따른 로봇에 있어서, 적어도 하나의 서브-파트는 이 서브-파트 내에 배치되는 적어도 하나의 전기적 부품 또는 전기적 요소를 포함할 수 있다. 이 경우에 있어서, 이 서브-파트는 "장착된(fitted-out) 서브-파트"라고 지칭된다. 이 전기적 부품 또는 전기적 요소는, 일반적으로, 예를 들어 그 전기적 공급부의 기준 전위에 대응하는 전기적 전위를 전기적으로 기준으로 한다. 이 기준 전위는 예를 들어 접지 전위, 또는 본 발명의 소정의 실시예들에 있어서, 가드 전위일 수 있다.
이러한 전기적 부품 또는 전기적 요소는 모터, 센서, 엑츄에이터 등이거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서브-파트는 관절로 연결된 인터페이스이고, 또한 관절로 지칭되고, 이 인터페이스는 모터를 포함할 수 있다. 서브-파트가 세그먼트일 때, 이 세그먼트는 전자적 모듈 또는 센서를 포함할 수 있다. 서브-파트가 기능 헤드일 때, 이 기능 헤드는 도구, 센서 등을 활성화시키는 모터를 포함할 수 있다.
서브-파트의 외벽은 하나 또는 그 이상의 절단 요소들에 의해 형성될 수 있다.
서브-파트의 외벽은 이 서브-파트의 견고하거나 또는 견고하지 않은, 케이싱일 수 있다.
유리하게도, 적어도 하나의 장착된 서브-파트는, 그 적어도 하나의 전기적 부품은 가드 전위에서 전기적으로 보호되는데,
- 상기 적어도 하나의 전기적 부품 주위에 배치되고, 또한
- 상기 적어도 하나의 분극 수단에 의해 상기 가드 전위에서 분극되는, 가드 볼륨(guard volume) 또는 벽들을 포함할 수 있다.
다시 말하면, 이 실시예에 있어서, 이 전기적 부품은 이 가드 전위에서 분극되는, 가드 볼륨(또는 벽들)에 의해 가드 전위(VG)에서 보호된다.
가드 전위에서 분극되는 이러한 가드 볼륨은 서브-파트의 전기적 부품들이 용량성 감지 기능에 있어서 보이지 않도록 만들어주는 것을 가능하게 해준다.
대안적으로, 또는 이에 더하여, 본 발명에 따른 로봇은 적어도 하나의 장착된 서브-파트에 있어서, 상기 가드 전위에서 전기적으로 보호되도록 하기 위해, 상기 적어도 하나의 분극 수단에 의해 상기 가드 전위에서 또는 가드 전위를 기준으로 전기적으로 분극되는 전기적 부품을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 로봇은 그후
- 상기 적어도 하나의 전기적 부품을 위해 의도된, 공급 또는 제어 신호와 같은, 입력 신호로 지칭되는, 적어도 하나의 전기적 신호를 수신하고 또한 상기 입력 신호는 상기 가드 전위를 기준으로 하고; 및/또는
- 상기 적어도 하나의 전기적 부품에 의해 전송되는, 출력 신호로 지칭되는, 적어도 하나의 전기적 신호를 수신하고, 또한 상기 출력 신호는 이를 위해 의도된 장치 또는 컨트롤러의 전기적 접지 전위를 기준으로 하기 위해 배치되는 적어도 하나의 전기적 컨버터를 포함할 수 있다.
이로써, 상기 장착된 서브-파트 내에 위치되는 전기적 부품은 가드 전위를 전역적으로 기준으로 하고 이로써 용량성 감지를 방해하지 않는다.
이 실시예는 가드 전위에서 분극되는 가드 볼륨의 이용과 비교하여, 더 작은 공간을 필요로 하고, 더 저렴하고 더 쉽게 설치하는 장점을 가진다.
컨버터는 일반적인 접지 전위를 기준으로 하는 입력 신호들을 수신하고 또한 이들을 가드 전위를 기준으로 하는 신호들로 출력에서 변환하도록 배치될 수 있고, 그 역도 마찬가지다.
본 발명에 따른 로봇에 있어서, 적어도 하나의 장착된 서브-파트는, 그 적어도 하나의 전기적 부품이 상기 가드 전위에서 보호되는데, 구비된 서브-파트가 아닐 수 있다.
다시 말하면, 가드 전위에서 보호되는 적어도 하나의 전기적 부품을 포함하는 로봇의 서브-파트는, 감지 전극들을 포함하지 않을 수 있다. 이로써, 이 서브-파트가 용량성 감지를 위해 사용되지 않는다면, 이 서브-파트 내에 배치되는 전기적 부품들은 용량성 감지를 방해하지 않는다.
대안적으로 또는 이에 더하여, 적어도 하나의 장착된 서브-파트는, 그 적어도 하나의 전기적 부품이 상기 가드 전위에서 보호되는데, 구비된 서브-파트일 수 있다.
다시 말하면, 가드 전위에서 보호되는 적어도 하나의 전기적 부품을 포함하는, 로봇의 서브-파트에는, 또한 감지 전극들이 구비되고 용량성 감지에 참여할 수 있다. 이 경우에 있어서, 이 서브-파트 내에 배치된 부품들은 가드 전위에서 보호되기 때문에, 이들은 서브-파트에 의해 수행된 용량성 감지 뿐만 아니라 측정 전극들이 구비된 로봇의 다른 서브-파트와도 간섭하지 않는다.
대안적으로 또는 이에 더하여, 구비된 서브-파트는 장착되지 않을 수 있는데, 즉 전기적 부품을 포함하지 않을 수 있다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 로봇은 적어도 하나의 서브-파트를 포함할 수 있는데, 그 외벽은 적어도 부분적으로 전기적으로 전도성이 있다.
이러한 그 외벽이 적어도 부분적으로 전도성이 있는 서브-파트는 장착되거나 또는 장착되지 않을 수 있다.
이러한 서브-파트에는 측정 전극들이, 구비되거나 또는 구비되지 않을 수 있다. 측정 전극들이 전도성 있는 외벽 내/상에 배치되는 경우에 있어서, 이 전극들은 이 전도성 있는 외벽으로부터 절연되어 있다.
이에 더하여, 유리한 특성에 따르면, 서브-파트의 외벽의 적어도 하나의 전도성 있는 파트는 적어도 하나의 분극 수단에 의해 가드 전위에서 분극될 수 있다.
이 경우에 있어서, 이 서브-파트는 이 서브-파트 또는 다른 서브-파트에 구비된 측정 전극들에, 또한 보다 일반적으로 로봇에 전기적으로 보이지 않게 된다.
대안적으로 또는 이에 더하여, 적어도 하나의 서브-파트에는, 그 상기 외벽은 적어도 부분적으로 전기적으로 전도성이 있는데, 유리하게 측정 전극들이 구비되어 있을 수 있다.
이 경우에 있어서, 가드 전위에서 분극되는 이 전도성 있는 외벽은 이 측정 전극들을 위한 가드 평면을 형성한다.
본 출원에 있어서, 로봇의 서브-파트는 예를 들어 로봇을 구성할 수 있는 이하의 요소들 중 하나이거나 또는 포함할 수 있다:
- 로봇 세그먼트(segment),
- 적어도 2 개의 로봇 세그먼트들 사이에서 배치되고, 관절로 연결되어 있거나, 또는 그렇지 않은, 기계적 인터페이스,
- 일반적으로 로봇의 말단 레벨에 배치되는, 도구(tool), 또는 도구 헤드를 형성하는, 관절로 연결되어 있거나, 또는 그렇지 않은, 기능 헤드.
이전에 설명된 바와 같이, 본 출원에 있어서, "전기적 부품(electrical item)"은, 모터, 센서, 엑츄에이터 등과 같은, 로봇의 서브-파트 내에 배치될 수 있는 전기적 부품을 의미한다.
예를 들어, 서브-파트가 관절로 연결된 인터페이스일 때, 또한 관절로 지칭될 때, 전기적 부품은 관절 내에 배치되는 모터일 수 있다. 서브-파트가 세그먼트일 때, 전기적 부품은 이 세그먼트 내에 배치되는 전자 모듈, 컨트롤러 또는 센서일 수 있다. 서브-파트가 기능 헤드일 때, 전기적 부품은 도구, 센서 등을 활성화시키는 모터일 수 있다.
기능 헤드는,
- 그립퍼 또는 바이스와 같은, 물체를 잡기 위한 수단;
- 그라인더, 드릴, 페인트 건 등과 같은, 물체를 처리하기 위한 수단; 및/또는
- 카메라, 간섭계 헤드 등과 같은, 물체를 검사하기 위한 수단에 의해 형성될 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다.
한정하지 않는 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 로봇은 수 개의 세그먼트들을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 세그먼트는 관절로 연결되거나 또는 그렇지 않은 기계적 인터페이스에 의해 다른 세그먼트에 연결될 수 있다.
특히 유리한 버전에 있어서, 본 발명에 따른 로봇은 말단의 서브-파트에 의해 형성되는 기능 헤드를 포함할 수 있다.
이러한 기능 헤드는 일반적으로 로봇의 자유단에 위치된다.
유리하게도, 기능 헤드는, 서브-파트에 의해 형성되거나 또는 이를 형성하기 때문에, 서브-파트에 대해 상기에서 설명된 특성들 각각을 가질 수 있다.
예를 들어, 이것은 이 기능 헤드의 외벽이 전도성 있을 때 특히 이 외벽으로부터 절연된, 적어도 하나의 측정 전극을 포함하거나, 또는 포함하지 않을 수 있다.
대안적으로 또는 이에 더하여, 이것은 기능 헤드 내에 배치되는 적어도 하나의 전기적 부품을 포함하거나, 또는 포함하지 않을 수 있다.
대안적으로 또는 이에 더하여, 이것은 전기적으로 적어도 부분적으로 전도성이 없는 또는 전도성이 있는, 외벽을 포함할 수 있다.
이 기능 헤드의 외벽이 적어도 부분적으로 전도성 있을 때, 이것은 가드 전위에서 설정될 수 있다.
보다 일반적으로, 기능 헤드 전체는 그 전체로서 가드 전위에서 설정될 수 있다.
본 발명에 따른 로봇의 일 버전에 있어서, 기능 헤드는 용량성 감지 전극을 형성하지 않는다. 다시 말하면, 기능 헤드는 근처 물체의 존재 또는 부재를 감지하기 위한 용량성 감지 전극으로서 사용되지 않는다.
다른 버전에 따르면, 기능 헤드는 유리하게 용량성 감지 전극으로서 사용되거나 또는 이를 형성할 수 있다. 이를 위해, 이 기능 헤드는 적어도 부분적으로 전도성 있는 외벽을 포함한다.
이 버전에 있어서, 적어도 하나의 분극 수단은 또한 제1 교류 전기적 전위에서 이 기능 헤드를 분극시키기 위해 배치되고, 적어도 하나의 전자적 감지 유닛은 이 기능 헤드와 근처 물체 사이의 커플링 커패시턴스에 관련된 신호를 측정하기 위해 배치된다.
본 발명에 따른 로봇은 선택적으로
- 이 기능 헤드를 이 로봇의 나머지로부터 전기적으로 절연시키기 위한 적어도 하나의 전기적 절연체, 및/또는
- 이 기능 헤드와 이 로봇의 나머지 사이에 배치되고, 가드 전위에서 분극되는, 적어도 하나의 가드를 포함할 수 있다.
특히 헤드가 그 외벽이 전기적으로 전도성 있는, 서브-파트 내/상에 고정되어 있을 때;
이 버전에 있어서, 기능 헤드는 근처 물체 또는 사람의 접근 또는 접촉의 용량성 감지를 수행하기 위해 용량성 전극으로서 사용된다. 본 발명에 따른 기능 헤드에 의해, 및 특히 로봇의 도구 또는 도구 홀더에 의해 생성되고, 또한 전자적 감지 유닛에 의해 측정되는 이 커플링 커패시턴스는, 환경과 기능 헤드 사이에서 생성되는 커패시턴스에 대응한다.
이 버전은 용량성 전극들을 가지는 기능 헤드를 구비할 필요 없이, 로봇의 헤드에 접근 또는 접촉의 용량성 감지의 기능을 제공하는 장점을 가진다. 이러한 해법은 단순하고, 비용이 많이 들지 않고, 시간 소모적이지 않고 강건하다. 이에 더하여, 이러한 해법은 적은 변형들을 가지고, 이러한 감지 기능을 가지도록 애초에 디자인되지 않았던 기존의 로봇에 적용될 수 있다.
게다가, 로봇에 교체가능한 기능 헤드들을 이용하도록 준비되었을 때, 제안된 해법은 로봇의 나머지에서 작동 없이, 이 기능 헤드들에서 독립적으로 작동하는 것을 가능하게 해준다.
나아가, 이 버전의 추가적인 장점은 전극으로서 사용되는 기능 헤드의 확장부와 같이, 기능 헤드의 온-보드 물체의 이용의 가능성에 있다. 사실상, 기능 헤드와 이송되는 물체 사이의 근접 접촉은 이들 사이에 상당한 용량성 커플링을 생성한다. 기능 헤드 및 이를 이송하는 물체는 당연히 유사한 전기적 전위에 있다. 용량성 감지에 관한 한 기능 헤드의 확장부로서 행동하기 위해, 이송되는 물체는 좋은 전기적 전도체일 필요는 없다. 그 유전율이 예를 들어 3보다 큰, 플라스틱 또는 고분자 물질의 유전체는 기능 헤드의 확장부가 되기에 충분하다. 이 이송되는 물체는 그후 민감한 기능 헤드의 부분을 형성한다.
기능 헤드는 분리된 별도의 용량성 전극들로서 사용되고, 전자적 감지 유닛에 의해 순차적으로 또는 동시에 폴링되는, 수 개의 분리된 별도의 민감한 파트들을 포함할 수 있다. 민감한 파트들이 동일한 제1 교류 전기적 전위에서 분극될 정도까지, 이들은 나머지들을 위한 가드 요소들 각각을 구성하고 이로써 상호 간섭을 야기하지 않는다. 이 분리된 별도의 민감한 파트들은 예를 들어 그립핑 도구의 손가락들일 수 있다.
이에 더하여, 본 발명에 따른 로봇은 센서, 엑츄에이터, 모터, 및/또는 연관된 전자적 유닛(컨디셔너, 드라이버)와 같은, 기능 헤드 내에 배치되는 적어도 하나의 전기적 부품을 포함할 수 있다. 이 경우에 있어서, 기능 헤드는 장착된 것으로 지칭된다.
이러한 전기적 부품은 이러한 전기적 부품으로/부터 신호들을 입력/출력을 수행하는 전기 배선들을 포함하거나, 또는 이와 결합될 수 있다.
예를 들어, 기능 헤드는, 그립퍼를 이용하거나, 또는 구비되어 있을 수 있다. 그립퍼는 일반적으로 전원을 위한 2 개의 공급 배선들 및 제어 및 정보 회귀를 위한 2 개의 직렬 통신 배선들을 통해 로봇에 의해 관리된다.
이제, 디폴트로, 이러한 전기적 부품들은 일반적인 접지 전위(MG)를 기준으로 하고 이로써 위험이 용량성 전극으로서 사용되는 기능 헤드의 민감한 파트에 의해 감지되게 된다.
일 실시예에 따르면, 특히 기능 헤드가 용량성 감지 전극으로서 사용되는 경우에 있어서, 이 기능 헤드 내에 배치되는 적어도 하나의 부품에 있어서, 이 기능 헤드는 적어도 하나의 전기적 요소 주위에 배치되고 또한 작동 주파수에서, 가드 전위에서 분극되는, 가드 볼륨 또는 벽들을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 특히 기능 헤드가 용량성 감지 전극으로서 사용되는 경우에 있어서, 본 발명에 따른 로봇은 기능 헤드 내에, 가드 전위에서 전기적으로 보호되기 위해, 적어도 하나의 분극 수단에 의해 가드 전위에서 전기적으로 분극되거나, 또는 이를 기준으로 하는, 적어도 하나의 전기적 부품을 포함할 수 있다.
이 경우에 있어서, 본 발명에 따른 로봇은 또한
- 상기 적어도 하나의 전기적 요소를 위해 의도된, 공급 또는 제어 신호와 같은, 적어도 하나의 전기적 신호인 입력 신호를 수신하고, 또한 상기 입력 신호는 상기 가드 전위를 기준으로 하고; 및/또는
- 상기 적어도 하나의 전기적 부품에 의해 전송되는, 적어도 하나의 전기적 신호인 출력 신호를 수신하고, 또한 상기 출력 신호는 이를 위한 컨트롤러의 상기 전기적 접지 전위를 기준으로 하기 위해 배치되는 적어도 하나의 전기적 컨버터를 포함할 수 있다.
그러므로, 기능 헤드 내에 위치되는 전기적 요소는 전역적으로 가드 전위를 기준으로 하고 이로써 용량성 감지를 방해하지 않는다.
이 실시예는 더 작은 공간을 필요로 하고, 더 싸고 더 쉽게 설치할 수 있는 장점을 가진다.
컨버터는 일반적인 접지 전위를 기준으로 하는 입력 신호들을 수신하고 또한 이들을 출력에서 가드 전위를 기준으로 하는 신호들로 변환하도록 배치될 수 있고, 그 역도 마찬가지다.
컨버터는 기능 헤드에 전용일 수 있다.
대안적으로, 컨버터는 상기에서 설명된 바와 같이, 기준 전위 변환 기능이 구현되어 있는, 적어도 하나의 다른 장착된 서브-파트에 공통일 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 로봇 내에 배치되는 전기적 부품들 모두는, 하나의, 또는 수 개의 컨버터(들)을 통해, 또는 하나 또는 수 개의 가드 볼륨들을 통해, 가드 전위(VG)에서 전기적으로 보호될 수 있다.
실시예들에 따르면, 이러한 컨버터는 이하의 요소들:
- 특히 상기 적어도 하나의 전기적 부품을 위한 입력 공급 신호를 생성하기 위한, DC/DC 컨버터와 같은, 갈바닉 절연을 가지는 적어도 하나의 전원 공급부;
- 적어도 하나의 입력 신호, 또는 적어도 하나의 출력 신호를 위한, 용량성 타입의 또는 옵토 커플러에 의한, 갈바닉 접촉 없는 적어도 하나의 전기적 인터페이스;
- 적어도 하나의 입력 신호 또는 적어도 하나의 출력 신호를 수신 및 전송하기 위한 하나 또는 그 이상의 고-임피던스 인덕터들(high-impedance inductors); 및/또는
- 적어도 하나의 커패시터 정류형 전하-전달 컨버터(capacitor commutated charge-transfer converter) 또는 적어도 하나의 커패시터 정류형 전하 펌프 컨버터(capacitor commutated charge pump converter);
- 다이오드 장치들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
용량성 커플링의 감지가 작동 주파수에서 수행되는 정도까지, 로봇의 전기적 부품들에 관련된 입력/출력 전기적 신호들은 전자적 용량성 감지 유닛에 의해 거부 또는 필터링되기 때문에 커플링 커패시턴스의 측정을 방해하지 않는다는 것에 유의해야 한다. 이것은 전자적 감지 유닛에 의해 측정되는 신호의 동기화된 복조의 경우에 있어서, 훨씬 더 효율적이다.
전기적 분극 수단은 유리하게도 제1 교류 전기적 전위로서 사용되는 교류 여기 전압을 생성하는 오실레이터를 포함할 수 있다.
이 교류 여기 전압은 또한 가드 전위(VG)로서 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 로봇은 단일 분극 수단을 포함할 수 있다.
대안적으로, 본 발명에 따른 로봇은, 세그먼트, 관절 또는 기능 헤드에 전용되는 분극 수단을 포함할 수 있다.
전자적 감지 유닛은 유리하게도 전류 또는 전하 증폭기를 포함하는 회로를 포함할 수 있다. 이러한 증폭기는 연산 증폭기 및 카운터-반동 커패시터에 의해 생성될 수 있다.
바람직한 실시예들에 따르면, 전자적 감지 유닛, 특히 연산 증폭기는, 가드 전위를 기준으로 하는 전위에서 공급될 수 있다.
다른 실시예들에 따르면, 전자적 감지 유닛은 일반적인 접지 전위를 기준으로 하는 전위에서 공급될 수 있다.
전자적 감지 유닛은 또한 원하는 전극-물체 커패시턴스 및/또는 물체의 존재 또는 접근을 나타내는 신호를 획득하는 것을 가능하게 해주는 컨디셔너 또는 컨디셔닝 수단을 포함할 수 있다.
이 컨디셔너는 예를 들어 작동 주파수에서, 캐리어에 대하여 신호를 복조하기 위한 동기화된 복조기를 포함할 수 있다.
컨디셔너는 또한 비동기화된 복조기 또는 진폭 감지기를 포함할 수 있다.
이 컨디셔너는 물론 아날로그 및/또는 디지털 형태(마이크로프로세서)로 생성할 수 있고, 또한 필터링, 변환, 프로세싱 등을 위해 필요한 모든 수단을 포함할 수 있다.
용량성 측정 신호들, 특히 적용가능하다면 컨디셔너로부터 발생하는 신호들은, 그후 소프트웨어 또는 관리 모듈에 의해 처리될 수 있는데, 이것은 접근 및 터치의 감지를 관리하고, 또한 특히 로봇의 사용의 컨텍스트(context)의 함수로서 이 정보 항목들을 활용하는 것을 가능하게 해준다.
이러한 소프트웨어, 또는 계산 모듈은 예를 들어 로봇의 컨트롤러 또는 계산기 내에 결합될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 로봇은 10 cm 이상의 거리에서 사람 손을 쉽게 감지할 수 있다.
본 발명에 따른 로봇은 단일의 전자적 감지 유닛을 포함할 수 있다.
대안적으로, 본 발명에 따른 로봇은 부분, 관절 또는 기능 헤드와 같은, 서브-파트에 전용되는 전자적 감지 유닛을 포함할 수 있다.
실시예들에 따르면, 본 발명에 따른 로봇 내에 배치되는 전기적 부품들 모두는 상기 가드 전위에서 전기적으로 보호될 수 있다.
전자적 감지 유닛 및/또는 분극 수단은 로봇의 몸체 내에 부분적으로 또는 온전히 배치될 수 있다.
대안적으로, 전자적 감지 유닛 및/또는 분극 수단은 로봇 외부에 배치될 수 있고 또한 하나 또는 그 이상의 전기적 연결들에 의해 상기 로봇에 연결될 수 있다.
한정하지 않는 실시예들에 따르면, 본 발명에 따른 로봇은 로봇화된 시스템이거나 또는 이를 포함할 수 있다. 특히 로봇화된 암의 형태를 가지거나 또는 이를 포함할 수 있다.
로봇은 또한 예를 들어, 이동가능한 로봇, 암 또는 핸들링 시스템이 구비된 지게차와 같은 바퀴들 또는 트랙들 상의 차량, 또는 부재들과 같은 이동 부품들이 선택적으로 마련된, 휴머노이드, 지노이드 또는 안드로이드 타입의 로봇이거나 또는 이를 포함할 수 있다.
로봇은 이로써 가드 전위에서 분극되는, 본 발명에 따른 로봇의 몸체의 적어도 하나의 파트, 또는 모두를 이용해 마련되는 가드를 포함할 수 있다.
사실상, 가드 전위에서 로봇의 몸체의 상당 부분, 또는 모두를 분극시키는 것이 가능하다. 로봇이 로봇화된 암일 때, 가드 전위에서 암의 상당 부분, 또는 모두를 분극시키고 이를 가드로서 이용하는 것이 가능하다.
이 경우에 있어서, 컨버터 전자적 회로, 소위 인터페이스 회로는, 로봇의 이 가드-분극된 부분의 전기적 회로와 일반적인 접지를 기준으로 하는 로봇의 나머지의 전기적 회로 사이에서 인터페이스된다. 이 인터페이스 회로는 가드를 기준으로 하는 용량성 전자적 유닛의 여기를 생성하고, 로봇의 가드에서 분극되는 부분의 전자적 유닛과 로봇의 나머지의 접지(공급부, 통신 등)를 기준으로 하는 전자적 유닛 사이의 인터페이스를 제공한다. 이 인터페이스 회로는 로봇의 가드를 기준으로 하는 부분의 레벨에서, 또는 로봇의 접지 전위를 기준으로 하는 부분의 레벨에서, 하우징될 수 있다.
로봇의 부분 또는 모두가 용량성 전극들로 덮여 있고, 또한 이 전극들을 지지하는 로봇의 부분이 가드 전위를 기준으로 할 때, 로봇과 이 용량성 전극들 사이에 추가적인 가드를 삽입할 필요가 없기 때문에, 이 부분의 레벨에서 로봇의 구조는 이로써 단순화될 수 있다. 이 전극들 및 기능 헤드는 그후 동일한 가드 전위를 기준으로 할 수 있고, 이것은 간섭을 피하게 된다.
다른 장점들 및 특징들은 첨부된 도면들로부터 또한 한정하지 않는 예들의 상세한 설명을 읽을 때 명백해질 것이다.
도 1은 용량성 감지 전극들이 구비된 종래 기술의 로봇의 예의 도시이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명에 따른 로봇의 다른 실시예들의 도시들이다.
도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 로봇에 구비될 수 있는 기능 헤드의 다른 예들의 부분 도시들이다.
도 12는 본 발명에 따른 로봇 내에 사용될 수 있는 전자적 감지 유닛의 일 실시예의 도시이다.
이하에서 설명될 실시예들은 전혀 한정하는 것이 아님이 잘 이해될 것이다. 특히, 본 발명의 변형들은, 이 특징들의 선택이 종래 기술의 상태에 대하여 본 발명을 구별하거나 또는 기술적인 장점을 부여하기에 충분하다면, 설명되는 다른 특징들로부터 분리되어, 이하에서 설명되는 특징들의 선택만을 포함하는 것으로 예상될 수 있다. 이 선택은 적어도 하나의, 바람직하게 기능적인, 구조적인 상세사항들 없는, 또는 이 부분 단독으로 종래 기술의 상태에 대하여 본 발명을 구별하거나 또는 기술적인 장점을 부여하기에 충분하다면 구조적인 상세사항들의 일 부분만 가지는, 특성을 포함한다.
특히, 설명되는 모든 변형들 및 모든 실시예들은 기술적인 관점에서 이러한 결합에 이의가 없다면 함께 결합될 수 있다.
도면들에 있어서, 수 개의 도면들에 공통된 요소들은 동일한 참조번호를 유지한다.
도 1은 용량성 감지 전극들이 구비된 종래 기술의 로봇의 일 실시예의 도시이다.
로봇화된 암(100)은, 예를 들어, 운영자(OP)와 협력하여 또는, 그 감독 하에서 작동하는 산업용 협력 로봇, 또는 사람의 인체 상에의 수술의 경우에 있어서의 의료용 로봇, 또는 개인용 보조 로봇일 수 있다.
로봇(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 8 개의 서브-파트들(102-116), 소위
- 4 개의 세그먼트들(102, 104, 106 및 108);
- 기능 헤드(110); 및
- 3 개의 기계적인 인터페이스들(112, 114 및 116)을 포함하는 관절로 연결된 로봇화된 암의 형태로 나타난다.
세그먼트(102)는, 지면일 수 있는, 지지부(S)에 고정되는 베이스 세그먼트이다. 세그먼트(108)는 로봇(100)의 자유단의 측면 상에 위치된 세그먼트이다. 각각의 세그먼트(102-108)는, 예를 들어 플라스틱 물질(폴리머) 또는 금속(들)로부터 만들어지는, 하나 또는 그 이상의 커버 요소들에 의해 또는 세그먼트의 구조의 일 요소의 표면에 의해 생성되는, 외벽 또는 케이싱, 각각(1021-1081)에 의해, 제한된다. 일반적으로, 각각의 세그먼트(102-108)는 속이 비어 있고 또한 전기적 또는 전자적 부품들이 이 세그먼트 내에 배치되는 것을 가능하게 한다.
기능 헤드(110)는 세그먼트(108)의 측면 상에 위치되고, 또한 도구 또는 도구-홀더를 형성하는데, 이것은 도시된 예에 있어서는 그립퍼이다.
세그먼트들(102-108)은 이하에서는 "관절들(112-116)"으로도 지칭되는 기계적 인터페이스들(112-116)을 이용해 연결되어 있다. 관절(112)은 세그먼트들(102 및 104) 사이에 위치되고, 관절(114)은 세그먼트들(104 및 106) 사이에 위치되고, 관절(116)은 세그먼트들(106 및 108) 사이에 위치된다. 각각의 세그먼트(112-116)는 예를 들어 플라스틱 물질(폴리머) 또는 금속(들)로부터 만들어지는, 하나 또는 그 이상의 커버 요소들로부터 생성되는, 외벽 또는 케이싱 각각 (1121-1161)을 포함한다.
관절들(112-116) 각각은 축 주위를 회전하는 관절이다. 대안적으로, 적어도 112-116은, 추가적으로 또는 대신하여, 병진운동 관절, 및/또는 수 개의 축들을 가지고 회전하는 관절일 수 있다.
관절로 연결된 세그먼트들(106 및 108)에는 측정 전극(118)으로 지칭되는, 하나 또는 그 이상의 용량성 감지 전극들이 구비되어 있다. 세그먼트(106, 개별적으로 세그먼트(108))에 구비되어 있는, 각각의 측정 전극(118)은, 이 세그먼트의 외벽(1061, 개별적으로 1081)으로부터 전기적으로 절연되어 있다.
전자적 모듈(120)은 로봇(100)과 연관되어 있다. 이 전자적 모듈(120)은
- 0가 아닌 작동 주파수에서, 일반적인 접지 전위(MG)와 다른, 제1 교류 전위에서 각각의 측정 전극(118)을 분극시키는 전자적 분극 유닛; 및
- 측정 전극(118)과 근처 물체 사이의 거리를 나타내고, 접지 전위(MG)에서 에서 또는 적어도 제1 교류 전위와 다른 전위에서 전기적으로 분극되는 그 근방의 물체와 측정 전극 사이에서 용량성 커플링으로부터 귀인하는, 전극-물체 커패시턴스로 지칭되는, 커패시턴스를 이로부터 추론하기 위해 측정 전극들(118) 각각에 대하여, 전기적 신호, 특히 전기적 전류를 측정하기 위한 전자적 측정 유닛을 포함한다.
모듈(120)의 일 예는 도 12를 참조하여 이하에서 설명될 것이다.
각각의 측정 전극(118)은 또한 바람직하게 예를 들어 세그먼트의 벽과 측정 전극(118) 사이에, 전극의 배면을 따라 배치되고, 또한 작동 주파수에서 제1 전위와 동일하거나 또는 실질적으로 동일한, VG로 지시되는, 교류 가드 전위에 의해 분극되는 가드 전극(미도시)으로 지칭되는, 전극에 의해 보호된다.
이로써, 로봇(100)은 측정 전극들(118)을 이용해 그 환경 내에 위치되는 물체를 감지할 수 있다.
도시된 예에 있어서, 각각의 기계적 인터페이스인 관절(112-116)은 개별적으로 모터(1122-1162)를 포함한다. 관절들(112-114) 중 하나가 전기적으로 전도성이 없는, 외부 케이싱(1121-1161)을 포함할 때, 어떤 구성들에 있어서, 측정 전극들(118)은 또한 이 관절 내에 위치되는 모터(1122-1142)를 감지한다. 사실상, 각각의 전기 모터(1122-1142)가 일반적인 접지 전위(MG)를 기준으로 하기 때문에, 이로써 이것은 운영자(OP)와 유사하게, 외부 물체로서 감지된다. 예를 들어, 구비된 세그먼트들(106 또는 108) 중 하나가, 관절(112, 각각 114 또는 116)에 근접할 때, 그때 이 세그먼트에 구비된 측정 전극들(118)은 이 경우가 아닐 때, 근처 물체로서 이 관절 내에 위치되는, 모터(1122, 각각 1142 또는 1162)를 감지한다.
이에 더하여, 도시된 예에 있어서, 세그먼트(104)는 일반적인 접지 전위(MG)를 기준으로 하는 전자적 모듈(1042)을 포함한다. 세그먼트(104)가 전기적으로 전도성이 없는 외부 케이싱(1041)을 포함한다면, 어떤 구성들에 있어서, 측정 전극들(118)은 또한 이 세그먼트(104) 내에 위치되는 전자적 모듈(1042)를 감지한다. 사실상, 전자적 모듈(1042)이 일반적인 접지 전위(MG)를 기준으로 하기 때문에, 이로써 이것은 운영자(OP)와 유사하게, 외부 물체로서 감지된다. 예를 들어, 구비된 세그먼트들(106 또는 108) 중 하나가, 세그먼트(104)에 근접할 때, 그때 이 세그먼트에 구비된 측정 전극들(118)은 이 경우가 아닐 때, 근처 물체로서 이 세그먼트(104) 내에 위치되는, 전자적 모듈(1042)을 감지한다.
이 자체-감지들은 로봇(100)의 작동 범위를 감소시키고 그 기능성을 손상시킨다.
이 단점들을 극복하기 위해, 본 발명은 그 외부 케이싱이 전기적으로 전도성이 없는, 로봇의 서브-파트 내에 위치되는 적어도 하나의 전기적 부품을, 작동 주파수에서 제1 전위와 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 교류 가드 전위(VG)에서 보호하는 것을 제안한다.
도 2는 본 발명에 따른 로봇의 한정되지 않는 실시예의 도시이다.
로봇(200)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 도 1의 로봇(100)의 모든 요소들을 포함한다.
도 2에 도시된 예에 있어서, 세그먼트(104)의 케이싱(1041)은 전기적으로 전도성이 없는 것으로 가정한다. 유사하게, 관절(114)의 케이싱(1141)도 전기적으로 전도성이 없는 것으로 가정한다.
로봇(200)에 있어서, 그 전기적 커넥터들 뿐만 아니라 일반적인 전기적 접지 전위(MG)를 기준으로 하는, 전기적 모듈(1042)은, 작동 주파수에서 제1 교류 전위와 동일하거나, 또는 실질적으로 동일한, 가드 전위(VG)에서 분극되는, 가드 볼륨(202) 내에 배치된다. 이로써, 전자적 모듈(1042) 및 그와 연관되는 커넥터들은, 측정 전극들(118)에 보이지 않고 또한 컨트롤러, 또는 장치(204)로부터/이로 일반적인 접지 전위(MG)를 기준으로 하는 전기적 신호들을 수신/전송을 계속하는 동안 이 측정 전극들(118)에 의해 수행되는 용량성 감지를 방해하지 않는다.
유사하게, 로봇(200)에 있어서, 그 전기적 커넥터들 뿐만 아니라 일반적인 전기적 접지 전위(MG)를 기준으로 하는, 전기 모터(1142)는, 작동 주파수에서 제1 교류 전위와 동일하거나, 또는 실질적으로 동일한, 가드 전위(VG)에서 분극되는, 가드 볼륨(206) 내에 배치된다. 이로써, 전기 모터(1142), 그 커넥터들 및 그 전자적 유닛은 측정 전극들(118)에 보이지 않고 또한 컨트롤러(208)로부터/이로 일반적인 접지 전위(MG)를 기준으로 하는 전기적 신호들을 수신/전송을 계속하는 동안 이 측정 전극들(118)에 의해 수행되는 용량성 감지를 방해하지 않는다.
모터(1142)에 관한 한, 이 관절의 케이싱(1121, 각각 1161)이 전기적으로 전도성이 없거나, 또는 절연된다면, (전기적 커넥터들 및 전자적 유닛 뿐만 아니라) 관절(112, 각각(116)) 내에 배치되는 가드 볼륨 내에 전기 모터(1122, 각각 1162)를 배치하는 것 또한 가능하다.
일반적으로, 로봇(200) 내에 배치되는, 부품들 모두는, 특히 그 케이싱이 전기적으로 전도성이 없는 서브-파트 내에 이 부품들이 배치될 때, 가드 전위에서 분극되는 가드 볼륨 내에 배치될 수 있다.
가드 볼륨들은 전기 모터들 또는 전기적 모듈들 각각을 둘러싸고 또한 예를 들어 가드 전위(VG)에서 분극되는 전도성이 있는 벽들의 세트로부터 만들어진다.
도 3은 본 발명에 따른 로봇의 한정하지 않는 실시예의 도시이다.
로봇(300)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 도 1의 로봇(100)의 모든 요소들을 포함한다.
도 3에 도시된 예에 있어서, 세그먼트(104)의 케이싱(1041)은 전기적으로 전도성이 없거나 절연되어 있는 것으로 가정한다. 유사하게, 관절(114)의 케이싱(1141)도 전기적으로 전도성이 없거나 절연되어 있는 것으로 가정한다.
로봇(300)에 있어서, 도 2의 가드 볼륨(202) 대신, 전위 컨버터(302)가 사용된다. 이 컨버터(302)는 컨트롤러(204)와 전자적 모듈(1042) 사이에 배치된다. 이 컨버터(302)의 기능은,
- 모듈(1042)을 위해 의도되고 컨트롤러(204)에 의해 전송되는, 공급 또는 제어 신호와 같은, 입력 신호로 지칭되는, 적어도 하나의 전기적 신호를 수신하고, 이 입력 신호가 가드 전위(VG)를 기준으로 하고; 및
- 이 컨트롤러(204)를 위해 의도된, 이 모듈(1042)에 의해 전송되는 출력 신호로 지칭되는, 적어도 하나의 전기적 신호를 수신하고, 또한 이 출력 신호는 컨트롤러(204)의 일반적인 접지 전위(MG)를 기준으로 하는 것이다.
이로써 전자적 모듈(1042)은, 이와 연관되는 커넥터들 뿐만 아니라, 가드 전위(VG)를 기준으로 하는 신호들을 수신 및 전송하고 로봇(300)의 감지 전극들을 방해하지 않는다.
유사하게, 도 2의 가드 볼륨(206) 대신, 전위 컨버터(304)가 사용된다. 이 컨버터(304)는 컨트롤러(208)와 이 전기 모터(1142) 사이에 배치된다. 이 컨버터(304)의 기능은,
- 이 전기 모터(1142)를 위해 의도되고 컨트롤러(208)에 의해 전송되는, 공급 또는 제어 신호와 같은, 입력 신호로 지칭되는, 적어도 하나의 전기적 신호를 수신하고, 이 입력 신호가 가드 전위(VG)를 기준으로 하고; 및
- 이 컨트롤러(208)를 위해 의도된, 이 전기 모터(1142)에 의해 전송되는 출력 신호로 지칭되는, 적어도 하나의 전기적 신호를 수신하고, 또한 이 출력 신호는 컨트롤러(208)의 일반적인 접지 전위(MG)를 기준으로 하는 것이다.
이로써 전기 모터(1142)는, 이와 연관되는 커넥터들 및 전자적 유닛 뿐만 아니라, 가드 전위(VG)를 기준으로 하는 신호들을 수신 및 전송하고 로봇(300)의 감지 전극들을 방해하지 않는다.
모터(1142)에 관한 한, 이 관절의 케이싱(1121, 각각 1161)이 절연되어 있다면, (전기적 커넥터들 및 전자적 유닛 뿐만 아니라) 전기 모터(1122, 각각1162)를 위한 전위 컨버터를 사용하는 것 또한 가능하다.
일반적으로, 로봇(300) 내에 배치되는, 부품들 모두는, 특히 그 케이싱이 전기적으로 전도성이 없는 서브-파트 내에 이 부품들이 배치될 때, 전위 컨버터와 연관되어 있을 수 있다.
도 3의 예에 있어서, 2 개의 독립적인 전위 컨버터들이 사용된다. 물론, 로봇(300) 내에 배치되는 부품들 수 개에, 또는 모두에 공통되는, 하나의 전위 컨버터를 사용하는 것도 가능하다.
이에 더하여, 도 2 및 도 3의 실시예들을 결합하는 것이 가능하다. 예를 들어, 가드 볼륨 내에 전기적 부품을 배치하고 또한 전위 컨버터를 통해 다른 전기적 부품을 공급하는 것이 가능하다.
도 4는 이러한 실시예의 도시이다.
도 4의 로봇(400)에 있어서, 전자적 모듈(1042)은 도 2에서와 같이 가드 볼륨(202) 내에 배치된다. 이에 더하여, 신호들은 모터(1142)를 위한 가드 볼륨을 이용하지 않고, 도 3에서와 같이, 전위 컨버터(304)를 통해 전기 모터(1142)와 교환된다.
도 2 내지 도 4의 예들에 있어서, 측정 전극들(118)이 구비된 세그먼트(106, 각각 108)은 어떠한 부품도 포함하지 않는다.
물론, 이 세그먼트(106, 각각 108)은 또한 적어도 하나의 전기적 부품을 포함할 수 있다. 이 경우에 있어서, 이 세그먼트의 케이싱(1061, 각각1081)이 전기적으로 전도성이 없다면, 그때 세그먼트(106, 각각 108) 내에 배치되는 전기적 부품은 상기에서 설명되는 바와 같이, 가드 볼륨 내에 배치되거나, 또는 전위 컨버터와 연관될 수 있다.
이에 더하여, 도 2 내지 도 4의 예들에 있어서, 세그먼트(104), 및 관절(114)에는 측정 전극들이 구비되어 있지 않다. 물론, 이 세그먼트(104) 및/또는 이 관절(116)에는 또한 측정 전극들이 구비되어 있을 수 있다.
일반적으로, 로봇의 서브-파트가 전기적으로 전도성이 없는 외벽을 포함하고 또한 이 서브-파트가 전기적 부품을 포함할 때,
- 가드 볼륨 내에 이 부품을 배치하거나, 또는
- 이 전기적 부품을 위한 전위 컨버터를 이용하는 것이 가능하다.
이러한 서브-파트에는 측정 전극들이 구비되거나, 또는 구비되지 않을 수 있다.
이러한 서브-파트는 세그먼트, 관절, 또는 도구 또는 도구-홀더의 형태를 가지는 기능 헤드일 수 있다.
게다가, 로봇이 수 개의 서브-파트들에 의해 구성되는 것이 가능하고, 이 중 일부는 전기적으로 전도성이 없는 외벽을 포함하고, 나머지는 적어도 부분적으로 전기적으로 전도성 있는 외벽을 포함한다.
이제, 로봇의 전기적으로 전도성이 있는 외벽은, 이 벽이 작동 주파수에서 가드 전위(VG)에 있지 않다면, 측정 전극들에 의해 감지된다.
이러한 자체-감지는 로봇의 작동 범위를 감소시키고 그 기능성을 손상시킨다.
본 발명은 또한 이 단점을 극복하는 것을 가능하게 해준다.
도 5는 본 발명에 따른 로봇의 한정하지 않는 다른 실시예들의 도시이다.
로봇(500)은, 도 5에 도시된 바와 같이, 도 1의 로봇(100)의 모든 요소들을 포함한다.
도 5에 도시된 예에 있어서, 세그먼트(104)의 케이싱(1041)은 전기적으로 전도성이 있는 것으로 가정한다. 게다가, 관절(114)의 케이싱(1141)은 전기적으로 전도성이 없는 것으로 가정한다.
이 조건들 하에서, 측정 전극들(118)이 전기 모터(1142)를 감지하는 것을 방지하기 위해, 로봇(500)은 예를 들어, 도 4를 참조하여 설명된 바와 같이 전위 컨버터(304)를 이용한다.
이에 더하여, 측정 전극들(118)이 세그먼트(104)의 전기적으로 전도성 있는 케이싱(1041)을 감지하는 것을 방지하기 위해, 이 케이싱(1041)은 가드 전위(VG)에서 분극된다. 이로써, 케이싱(1041), 및 결과적으로 세그먼트(104)는, 측정 전극들(118)에 전기적으로 보이지 않게 된다.
일반적으로, 로봇의 서브-파트가 전기적으로 전도성 있는 외벽을 포함할 때, 가드 전위(VG)에서 이 외벽을 분극시키는 것이 가능하여, 이 전도성 있는 케이싱은 측정 전극들에 의해 감지되지 않는다.
이러한 서브-파트는 전기적 부품을 포함하거나, 또는 포함하지 않는 서브-파트일 수 있다.
이러한 서브-파트에는 측정 전극들이 구비되어 있거나, 또는 구비되어 있지 않을 수 있다. 측정 전극들이 가드 전위(VG)에서 분극되는 전도성 있는 외벽 상에 있다면, 이 측정 전극들 아래 가드 평면을 삽입하는 것이 필요치 않다.
이러한 서브-파트는 세그먼트, 관절, 또는 도구 또는 도구-홀더의 형태를 가지는 기능 헤드일 수 있다.
특히 상기에서 설명된 로봇들(200, 300, 400 및 500) 중 하나와 결합되어, 본 발명에 따른 로봇에 이용될 수 있는 기능 헤드의 예들은, 이제 설명할 것이다.
도 6은 특히 도 2 내지 도 5의 로봇들 중 하나에서, 본 발명에 따른 로봇에 이용될 수 있는 기능 헤드의 일 예의 도시이다.
도 6에 도시된 예에 있어서, 기능 헤드(110)가 고정되는 세그먼트(108)의 외벽(1081)은 전기적으로 전도성이 있고 가드 전위(VG)에서 분극된다.
이에 더하여, 기능 헤드, 또는 기능 헤드(110)의 외벽(1101) 또한 전기적으로 전도성이 있고 가드 전위(VG)에서 설정된다.
이로써, 기능 헤드(110)는 세그먼트들(106 및 108)에 구비되어 있는 측정 전극들(118)에 전기적으로 보이지 않는다. 이 구성에 있어서, 이로써 측정 전극들(118)이 기능 헤드를 감지할 위험은 없다.
다른 버전에 따르면, 세그먼트(108)의 외벽(1081)은 전기적으로 전도성이 없을 수 있고 가드 전위(VG)에서 설정되지 않을 수 있다.
도 7은 특히 도 2 내지 도 5의 로봇들 중 하나에서, 본 발명에 따른 로봇에 이용될 수 있는 기능 헤드의 다른 예의 도시이다.
도 7에 도시된 예에 있어서, 기능 헤드(110)가 고정되는 세그먼트(108)의 외벽(1081)은 가드 전위(VG)에서 분극된다.
동시에, 기능 헤드, 또는 기능 헤드(110)의 외벽(1101)은 가드 전위(VG)에서 분극된다. 이에 더하여, 전기적 절연체(702)가 세그먼트(108)와 기능 헤드(110) 사이에 삽입되어 기능 헤드(110)는 세그먼트(108)로부터 전기적으로 절연되어 있다.
이러한 조건들 하에서, 기능 헤드(110)는 세그먼트들(106 및 108)에 구비되어 있는 측정 전극들(118)에 전기적으로 보이지 않는다. 이 구성에 있어서, 이로써 측정 전극들(118)이 기능 헤드를 감지할 위험은 없다.
다른 버전에 따르면, 세그먼트(108)의 외벽(1081)은 전도성이 없고, 절연체(702)를 이용할 필요가 없다.
도 8은 특히 도 2 내지 도 5의 로봇들 중 하나에서, 본 발명에 따른 로봇에 이용될 수 있는 기능 헤드의 다른 예의 도시이다.
도 8에 도시된 예에 있어서, 기능 헤드(110)가 고정되는 세그먼트(108)의 외벽(1081)은 가드 전위(VG)에서 분극된다.
기능 헤드(110)는 전기적 절연체(702)에 의해 세그먼트(108)로부터 전기적으로 절연되어 있다.
이에 더하여, 기능 헤드(110)는 측정 전극들(118)과 같이, 제1 교류 전위에서 분극되어, 용량성 감지 전극을 형성하게 된다. 세그먼트(108)의 벽(1081)은 가드 전위(VG)에 있기 때문에, 기능 헤드(110)에 의해 형성되는 감지 전극은 세그먼트(108)의 이 외벽(1081)에 의해 전기적으로 보호된다.
이 조건들 하에서, 기능 헤드(110)는 기능 헤드(110) 주위의 감지 영역 내에 존재하는 물체들 또는 사람(102)을 감지하기 위한 용량성 감지 전극으로서 사용된다.
모듈(120)은 기능 헤드(110)와 그 환경 사이에서, Ceo로 지시되는, 전극-물체 커패시턴스로 지칭되는, 커플링 커패시턴스와 관련되는, 전기적 신호, 특히 전기적 전류를 측정하는 것을 가능하게 해준다.
다른 버전에 따르면, 세그먼트(108)의 외벽(1081)은 전도성이 있고 또한 가드 전위(VG)에서 분극되지 않을 수 있다.
또 다른 버전에 따르면, 세그먼트(108)의 외벽(1081)은 전기적으로 전도성이 없을 수 있고 또한 가드 전위(VG)에서 설정되지 않을 수 있다. 이 경우에 있어서, 절연체(702)를 이용할 필요는 없다.
도 9는 특히 도 2 내지 도 5의 로봇들 중 하나에서, 본 발명에 따른 로봇에 이용될 수 있는 기능 헤드의 다른 예의 도시이다.
도 9에 도시된 예에 있어서, 기능 헤드(110)가 고정되는 세그먼트(108)의 외벽(1081)은 가드 전위(VG)에서 분극되어 있지 않다.
기능 헤드(110)는 측정 전극들(118)과 같이, 제1 교류 전위에서 분극된다.
이에 더하여, 가드 전위(VG)에서 분극되는, 가드 요소(902)는 기능 헤드(110)와 세그먼트(108) 사이에 배치된다. 이 가드 요소(902)는 용량성 감지 전극으로서 사용되는 기능 헤드(110)를 전기적으로 보호하는 것을 가능하게 해준다.
가드 요소(902)는 전기적 절연체(902)에 의해 기능 헤드로부터 및 전기적 절연체(904)에 의해 세그먼트(108)로부터 전기적으로 절연된다.
이 조건들 하에서, 기능 헤드(110)는 기능 헤드(110) 주위의 감지 영역 내에 존재하는 물체들 또는 사람(102)을 감지하기 위한, 가드 요소(902)에 의해 보호되는 용량성 감지 전극으로서 사용된다.
가드 요소(902)는 예를 들어 시트 금속(sheet metal)과 같은, 전기적으로 전도성 있는 요소로부터 생성될 수 있다. 가드 요소(902)는 평면일 수 있거나, 또는 기능 헤드(110) 또는 세그먼트(108)의 일 부분을 덮는 슬리브의 형태를 가질 수 있다.
또 다른 대안에 따르면, 세그먼트(108)의 외벽(1081)은 전도성이 없을 수 있다. 이 경우에 있어서, 절연체들(702 및 904), 또는 가드(902)를 사용할 필요가 없다.
도 8 및 도 9의 예들에 있어서, 기능 헤드는 제1 전기적 전위에서 분극되고 용량성 감지 전극으로서 사용된다.
하지만, 어떠한 구성들에 있어서, 기능 헤드는 입력 신호를 수신하거나 및/또는 출력 신호를 전송하는, 모터, 센서 등과 같은, 전기적 부품을 포함할 수 있다. 이 구성에 있어서, 이러한 전기적 부품은 기능 헤드에 의해 수행되는 용량성 감지를 방해하지 않는다.
이 단점을 극복하는 것을 허용하는 예들이 이제 설명될 것이다.
도 10은 특히 도 2 내지 도 5의 로봇들 중 하나에서, 본 발명에 따른 로봇에 이용될 수 있는 기능 헤드의 다른 예의 도시이다.
도 10에 도시된 예에 있어서, 기능 헤드(110)는 도 8의 기능 헤드의 모든 요소들을 포함한다.
이에 더하여, 기능 헤드(110)는 전기적 부품을 포함하는데, 이것은 본 예에 있어서는 기능 헤드(110)의 그립퍼들을 이동시키는 것을 가능하게 해주는 모터(Mo)이다.
전기 모터(Mo)는 로봇 컨트롤러일 수 있는, 컨트롤러(1002)로부터 공급 신호를 수신하고, 또한 선택적으로 그립퍼들의 위치를 결정하는 것을 가능하게 해주는 출력 신호를 전송한다. 일반적으로, 이 입력/출력 신호들은 전기적 접지 전위(MG)를 기준으로 한다. 이제, 기능 헤드(110)가 용량성 감지 전극으로서 사용될 때, 이때 모터(Mo) 뿐만 아니라 일반적인 접지 전위(MG)를 기준으로 하는, 입력/출력 신호들을 전도시키는 전기적 라인들은 기능 헤드(110)에 의해 수행되는 감지를 방해하지 않는다.
이 간섭을 방지하기 위해, 모터(Mo), 뿐만 아니라 이와 연관되는 커넥터들 및 전자적 유닛은, 가드 전위(VG)에서 분극되는 가드 볼륨(1006) 내에 배치된다. 이로써, 전기 모터(Mo) 및 이와 연관되는 커넥터들 및 전자적 유닛은 기능 헤드(110)에게 보이지 않고 또한 이 기능 헤드(110)에 의해 수행되는 용량성 감지를 방해하지 않는다.
물론, 이러한 가드 볼륨은 또한 도 9의 실시예와 결합되어 사용될 수 있다.
도 11은 특히 도 2 내지 도 5의 로봇들 중 하나에서, 본 발명에 따른 로봇에 이용될 수 있는 기능 헤드의 다른 예의 도시이다.
도 11에 도시된 예에 있어서, 기능 헤드(110)는, 가드 볼륨(1006)를 제외하고, 도 10의 기능 헤드의 모든 요소들을 포함한다.
가드 볼륨 대신, 전위 컨버터(1102)가 사용된다. 이 컨버터(1102)는 컨트롤러(1002)와 전기 모터(Mo) 사이에 배치된다. 이 컨버터(1102)의 기능은,
- 이 전기 모터(Mo)를 위해 의도되고 컨트롤러(1002)에 의해 전송되는, 공급 또는 제어 신호와 같은, 입력 신호로 지칭되는, 적어도 하나의 전기적 신호를 수신하고, 이 입력 신호가 가드 전위(VG)를 기준으로 하고; 및
- 이 컨트롤러(1002)를 위해 의도된, 이 전기 모터(Mo)에 의해 전송되는 출력 신호로 지칭되는, 적어도 하나의 전기적 신호를 수신하고, 또한 이 출력 신호는 컨트롤러의 일반적인 접지 전위(MG)를 기준으로 하는 것이다.
이로써 전기 모터(Mo)는, 이와 연관되는 커넥터들 및 전자적 유닛 뿐만 아니라, 가드 전위(VG)를 기준으로 하는 신호들에 의해 공급되고 기능 헤드(110)를 구성하는 용량성 감지 전극을 방해하지 않는다.
물론, 이러한 가드 볼륨은 또한 도 9의 실시예와 결합되어 사용될 수 있다.
전위 컨버터(1102)는 도 3 또는 도 4의 전위 컨버터(302 또는 304)일 수 있다.
도 12는 특히 도 2 내지 도 5의 로봇들 중 하나에서, 본 발명에 따른 로봇에 이용될 수 있는 전자적 감지 유닛의 도시이다.
도 12에 도시된, 전자적 모듈(1200)은, 도 2 내지 도 5의 전자적 모듈(120)일 수 있다.
전자적 모듈(1200)은 가드 전위로 사용되는, VG로 지시되는, 교류 여기 전압을 생성하는 오실레이터(1202)를 포함한다.
전자적 모듈(1200)은 또한 연산 증폭기(1206) 및 카운터-반동 커패시터(1208)에 의해 표현되는, 전류 또는 전하 증폭기로 구성되는 전자적 감지 유닛(1204)을 포함한다.
전자적 감지 유닛(1204)은 또한 원하는 커플링 커패시턴스(Ceo), 및/또는 물체, 인체의 접근 또는 존재를 나타내는 신호를 획득하는 것을 가능하게 해주는 컨디셔너(1210)를 포함한다. 이 컨디셔너(1210)는 예를 들어 작동 주파수에서, 캐리어에 대하여 신호를 복조하기 위한 동기화된 복조기를 포함할 수 있다. 컨디셔너(1210)는 또한 비동기화된 복조기 또는 진폭 감지기를 포함할 수 있다. 이 컨디셔너(1210)는 물론 아날로그 및/또는 디지털 형태(마이크로프로세서)로 생성될 수 있고, 또한 필터링, 변환, 프로세싱 등을 위해 필요한 모든 수단을 포함할 수 있다.
전자적 모듈(1200)은 감지 전극들(118) 및 기능 헤드(110) 각각에 전용되는 전자적 감지 유닛(1204)을 포함할 수 있다.
대안적으로, 도 12에 도시된 바와 같이, 전자적 모듈(1200)은 하나의 전자적 감지 유닛(1204) 및 이 전자적 감지 유닛(1204)을 차례로 각각의 측정 전극(118)에 그리고 기능 헤드(110)에 연결하여, 개별적으로 이 측정 전극들 및 기능 헤드(110) 각각을 폴링시키는, 폴링 수단(1210)을 포함할 수 있다.
물론, 전자적 모듈(1200)은 설명된 것 외에 다른 요소들도 포함할 수 있다.
이에 더하여, 전자적 모듈(1200)은 로봇의 전자적 유닛에, 또는 로봇의 몸체에, 또는 기능 헤드에, 또는 기능 헤드와 로봇의 몸체 사이에 위치되는, 기존의 또는 추가적인 인터페이스에 적어도 부분적으로 결합될 수 있다.
전자적 모듈(1200)은 또한 로봇의 몸체 외부에 있는 하우징 또는 모듈의 형태로 나타날 수 있다. 이 경우에 있어서, 설명된 전기적 연결들의 일부 또는 전부는, 케이블들로 다른 요소들에 연결되는, 전자적 모듈(1200) 내에 위치될 수 있다.
물론, 본 발명은 설명된 예들에 한정되지 않고 다수의 조정들이 본 발명의 범위를 넘지 않으면서 이 예들에 수행될 수 있다.

Claims (18)

  1. 세그먼트, 기계적 인터페이스 및 기능적 헤드 중에서 적어도 어느 하나로서 기능하는 하나 또는 그 이상의 서브-파트들(102-116)을 포함하는 로봇으로서,
    상기 서브-파트들(102-116) 중의 적어도 하나의 서브-파트(104, 114)는 그 내부에 배치되는 적어도 하나의 전기적 부품(1042, 1142)을 구비하고,
    상기 로봇은 또한,
    - 상기 서브-파트들(102-116) 중의 적어도 하나의 서브-파트(106, 108)의 외벽(1061, 1081) 내에 또는 그 위에 배치되는 용량성 감지를 위한 적어도 하나의 측정 전극(118),
    - 작동 주파수에서, 일반적인 접지 전위(MG)와 다른 제1 교류 전기 전위에 서 상기 적어도 하나의 측정 전극(118)을 분극시키기 위한 적어도 하나의 전기적 분극 수단, 및
    - 상기 적어도 하나의 측정 전극(118)과 근처 물체(OP) 사이의 커플링 커패시턴스에 대한 신호를 측정하기 위한 적어도 하나의 전자적 감지 유닛(1204)을 포함하며;
    상기 서브-파트(104, 114)의 외벽(1041, 1141)은 적어도 부분적으로 비전도성이고, 상기 분극 수단은 또한 상기 작동 주파수로 상기 제1 교류 전기 전위와 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 가드 전위(VG)에서, 상기 서브-파트(104, 114)의 전기적 부품(1042, 1142)을 전기적으로 보호하기 위해 배치되는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 서브-파트(104, 114) 내에 배치되는 적어도 하나의 전기적 부품(1042, 1142)은 상기 가드 전위(VG)에서 전기적으로 보호되고, 가드 볼륨 또는 벽들을 포함하며,
    상기 가드 볼륨 또는 벽들은,
    - 상기 적어도 하나의 전기적 부품(1042, 1142) 주위에 배치되고, 또한
    - 상기 적어도 하나의 분극 수단에 의해 상기 가드 전위(VG)에서 분극되는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 서브-파트(104, 114) 내에 구비되는 전기적 부품(1042, 1142)은,
    상기 가드 전위(VG)에서 전기적으로 보호되기 위해, 상기 적어도 하나의 분극 수단에 의해 상기 가드 전위(VG)에서 전기적으로 분극되거나 또는 상기 가드 전위(VG)를 기준으로 하는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 서브-파트(104, 114)는, 측정 전극을 포함하지 않으며,
    적어도 하나의 전기적 부품(1042, 1142)이 상기 가드 전위(VG)에서 보호되는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 서브-파트(104, 114)는, 측정 전극을 포함하며,
    적어도 하나의 전기적 부품(1042, 1142)이 상기 가드 전위(VG)에서 보호되는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 서브-파트들(102-116) 중에서 적어도 하나의 전기적 부품을 장착한 서브-파트(104)의 외벽(1041)은 적어도 부분적으로 전기 전도성을 갖는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 서브-파트들(102-116) 중에서 적어도 하나의 전기적 부품을 장착한 서브-파트(104)의 외벽(1041)의 적어도 하나의 전기 전도성을 갖는 부분은 적어도 하나의 분극 수단에 의해 상기 가드 전위(VG)에서 분극되는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 서브-파트들(102-116) 중에서 적어도 하나의 서브-파트(106)의 외벽(1061)은 적어도 부분적으로 전기 전도성을 가지며, 측정 전극들(118)이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 로봇의 적어도 하나의 서브-파트는,
    - 상기 로봇의 세그먼트들(102-108) 중에서 적어도 하나를 이루거나, 또는
    - 상기 로봇의 세그먼트들(102-108) 중에서 적어도 2 개의 세그먼트 사이에서, 관절식 또는 비관절식의 기계적 인터페이스(112-116)이루거나, 또는
    - 도구 또는 도구 헤드를 형성하는 관절식 또는 비관절식의 기능 헤드(110)인 것을 특징으로 하는, 로봇.
  10. 제 1 항에 있어서, 서브-파트를 이루는 기능 헤드(110)를 포함하고,
    상기 기능 헤드(110)는 용량성 감지 전극을 형성하고, 상기 적어도 하나의 전기적 분극 수단은 또한 상기 제1 교류 전기 전위에서 상기 기능 헤드(110)를 분극시키기 위해 배치되며,
    상기 기능 헤드(110)와 근처 물체(OP) 사이의 커플링 커패시턴스에 관련된 신호를 측정하기 위해 전자적 감지 유닛(1204)이 배치되는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  11. 제 1 항에 있어서, 서브-파트를 이루는 기능 헤드(110)를 포함하고,
    상기 기능 헤드(110) 내에 배치되는 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)를 구비하며,
    상기 적어도 하나의 전기적 요소(Mo) 주위에는 가드 볼륨(1006) 또는 벽들이 배치되는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  12. 제 1 항에 있어서, 서브-파트를 이루는 기능 헤드(110)를 포함하고,
    상기 기능 헤드(110) 내에 배치되는 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)를 구비하며,
    상기 기능 헤드(110) 내에 구비되는 전기적 요소(Mo)는,
    상기 가드 전위(VG)에 있어서 전기적으로 보호되도록, 상기 적어도 하나의 분극 수단에 의해 상기 가드 전위(VG)에서 또는 상기 가드 전위(VG)를 기준으로 전기적으로 분극되는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  13. 제 1 항에 있어서, 서브-파트로 형성되는 기능 헤드(110)를 포함하고,
    상기 기능 헤드(110) 내에 배치되는 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)를 구비하며,
    상기 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)에 있어서,
    - 상기 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)를 위해, 공급 또는 제어 신호인 적어도 하나의 전기적 입력 신호를 수신하고, 또한 상기 입력 신호는 상기 가드 전위(VG)를 기준으로 하고; 및
    - 상기 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)에 의해 전송되는, 적어도 하나의 전기 적 출력 신호를 수신하고, 또한 상기 출력 신호는 이를 위한 컨트롤러(1002)의 상기 접지 전위(MG)를 기준으로 하기 위해 배치되는 적어도 하나의 전기 컨버터(1102)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  14. 제 1 항에 있어서, 서브-파트로 형성되는 기능 헤드(110)를 포함하고,
    상기 기능 헤드(110) 내에 배치되는 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)를 구비하며,
    상기 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)에 있어서,
    - 상기 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)를 위해, 공급 또는 제어 신호인 적어도 하나의 전기적 입력 신호를 수신하고, 또한 상기 입력 신호는 상기 가드 전위(VG)를 기준으로 하거나; 또는
    - 상기 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)에 의해 전송되는, 적어도 하나의 전기적 출력 신호를 수신하고, 또한 상기 출력 신호는 이를 위한 컨트롤러(1002)의 상기 접지 전위(MG)를 기준으로 하기 위해 배치되는 적어도 하나의 전기 컨버터(1102)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  15. 제 13 항 또는 제14항에 있어서,
    상기 전기 컨버터(1102)가,
    - 상기 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)에 대한 공급 입력 신호를 생성하기 위한 갈바닉 절연을 가지는 적어도 하나의 전원 공급부;
    - 적어도 하나의 입력 신호, 또는 적어도 하나의 출력 신호를 위한, 용량성 타입의 또는 옵토 커플러에 의한, 갈바닉 접촉 없는 적어도 하나의 전기적 인터페이스;
    - 적어도 하나의 입력 신호 또는 적어도 하나의 출력 신호를 수신 및 전송하기 위한 하나 또는 그 이상의 고-임피던스 인덕터들; 및
    - 적어도 하나의 커패시터 정류형 전하-전달 컨버터 또는 적어도 하나의 커패시터 정류형 전하 펌프 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  16. 제 13 항 또는 제14항에 있어서, 상기 전기 컨버터(1102)가
    - 상기 적어도 하나의 전기적 요소(Mo)에 대한 공급 입력 신호를 생성하기 위한 갈바닉 절연을 가지는 적어도 하나의 전원 공급부;
    - 적어도 하나의 입력 신호, 또는 적어도 하나의 출력 신호를 위한, 용량성 타입의 또는 옵토 커플러에 의한, 갈바닉 접촉 없는 적어도 하나의 전기적 인터페이스;
    - 적어도 하나의 입력 신호 또는 적어도 하나의 출력 신호를 수신 및 전송하기 위한 하나 또는 그 이상의 고(高)-임피던스 인덕터들; 또는
    - 적어도 하나의 커패시터 정류형 전하-전달 컨버터 또는 적어도 하나의 커패시터 정류형 전하 펌프 컨버터를 포함하는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  17. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇 내에 배치되는 전기적 부품들 모두는 상기 가드 전위(VG)에서 전기적으로 보호되는 것을 특징으로 하는, 로봇.
  18. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로봇은,
    로봇화된 암, 이동가능한 로봇, 바퀴 또는 트랙의 차량, 휴머노이드 로봇, 또는 지노이드 또는 안드로이드 타입 로봇 중 하나의 형태를 가지는 것을 특징으로 하는, 로봇.
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