WO2021099042A1 - Dispositif de détection de proximité et de pression, couche de détection et équipement munis de tels dispositifs - Google Patents
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Definitions
- the support detection can be exploited to perform more precise commands such as for example effortlessly moving the robot arm in order to guide it, in particular to perform a learning task.
- The, or each, guard electrode can be separated from the measurement and emission electrodes by an insulating dielectric layer.
- This particularly advantageous characteristic makes it possible to measure, for the same area, both the capacitance and the resistance, while reducing the area occupied by all of said electrodes, and therefore while improving the spatial resolution of the capacitive detection and resistive detection.
- It can in particular be produced with a metallic deposit, or a layer. It can for example be produced by means of deposition by screen printing of a layer of material based, for example, on silver, or any type of conductive ink.
- the device according to the invention can further include a synchronous demodulation stage configured to perform synchronous demodulation of each measurement signal, and in particular of each of the first and second measurement signals.
- the detection device 600 can further include a control module 622.
- the control module 622 can be arranged to control the switch 620 to connect the measuring electrode 102 to the AO 604 and trigger one or more. measurements.
- the robotic arm 1000 comprises two covering elements 1002 and 1004 arranged on two segments of the robotic arm 1000.
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Abstract
L'invention concerne un dispositif (600) de détection d'un objet (O), par rapport à une surface de détection (S), comprenant au moins une électrode de mesure (102), au moins une électrode d'émission (104) couplée à ladite électrode de mesure (102) par une couche piézorésistive (106), et une électronique de mesure (602), configurée pour : - polariser lesdites électrodes au même potentiel alternatif et réaliser une mesure, dite capacitive, d'un premier signal de mesure (Vs) relatif à la capacité (Coe), dite objet-électrode, vue par ladite au moins une électrode de mesure (102); - appliquer une différence de potentiel entre lesdites électrodes et mesurer un deuxième signal relatif à la résistance (Rie) entre lesdites électrodes. Elle concerne également une couche de détection comprenant un tel dispositif de détection et un équipement muni d'une telle couche de détection.
Description
DESCRIPTION
Titre : Dispositif de détection de proximité et de pression, couche de détection et équipement munis de tels dispositifs.
La présente invention concerne un dispositif de détection à la fois de proximité, c'est-à-dire d'approche et de contact d'un objet, par rapport à une surface de détection, et de la pression exercée par ledit objet sur ladite surface de détection. Elle concerne également une couche de détection et un équipement muni de tels dispositifs.
Le domaine de l'invention est le domaine des interfaces de détection capacitive d'objets, et en particulier des interfaces de détection pour le domaine de la robotique.
État de la technique
Les interfaces de détection équipant une surface, que ce soit une surface d'un appareil électronique de type robot mobile ou fixe, ou une surface d'une paroi au sein d'un lieu ou d'un véhicule, permettent d'améliorer l'interaction avec des objets environnants. Cette interaction nécessite, le plus souvent, la possibilité de détecter les objets se trouvant à proximité ou au contact de la surface, en particulier lorsqu'il s'agit d'un robot, qu'il soit mobile ou non. Une telle détection d'approche et de contact est réalisée grâce à une surface de détection équipée de capteurs de détection d'approche et de contact, en particulier capacitifs.
Pour parfaire cette interaction, il parait nécessaire de détecter, en plus de l'approche et du contact, la pression exercée par un objet sur la surface de détection. Il existe actuellement des capteurs de détection d'un appui sur une surface de détection d'un appareil.
Cependant, l'ajout d'un tel capteur de détection de pression comprenant ses éléments senseurs et son électronique de détection, à une surface de détection déjà équipée de capteurs d'approche et de contact capacitifs, s'avère coûteux, encombrant et complexe.
Un but de la présente invention est de remédier à au moins un des inconvénients précités.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de détection capable de détecter l'approche, le contact et la pression, moins coûteux.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de détection capable de détecter l'approche, le contact et la pression, moins encombrant. Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de détection capable de détecter l'approche, le contact et la pression, moins complexe. Exposé de l'invention
L'invention permet d'atteindre au moins l'un de ces buts par un dispositif de détection d'un objet, par rapport à une surface de détection, comprenant :
- au moins une électrode, dite de mesure, - au moins une électrode, dite d'émission, électriquement couplée à ladite électrode de mesure par une couche piézorésistive, et
- une électronique de mesure, configurée pour polariser au moins une électrode de mesure à un premier potentiel alternatif, différent d'un potentiel de masse, à une fréquence de travail, et réaliser une mesure, dit capacitive, d'un premier signal relatif à la capacité, dite objet-électrode, vue par ladite au moins une électrode de mesure ; caractérisé en ce que ladite électronique de mesure est en outre configurée pour :
- appliquer une différence de potentiel, continue ou alternative, entre ladite au moins une électrode de mesure et une électrode d'émission qui lui est couplée, et
- réaliser une mesure, dite résistive, d'un deuxième signal relatif à la résistance, dite inter-électrodes, entre ladite électrode de mesure et ladite électrode d'émission.
Le premier signal mesuré lors de l'étape de mesure capacitive permet de détecter un objet lorsque celui-ci est en approche ou au contact de la surface de détection. Le deuxième signal mesuré lors de l'étape de mesure résistive permet de détecter la pression exercée par l'objet sur la couche piézorésistive. Ainsi, le dispositif selon l'invention permet de détecter l'approche, le contact et la pression par une mesure capacitive et une mesure résistive, réalisées avec une même électrode de mesure, et par une unique électronique de mesure. Par conséquent, le dispositif selon l'invention permet une détection d'approche, de contact et de pression, par deux types de mesures électriques différentes, tout en diminuant la quantité d'éléments senseurs et d'électronique de mesure utilisés pour ces mesures. Ainsi, le dispositif selon l'invention est moins coûteux, moins en encombrant et d'architecture moins complexe.
Dans la présente demande, le terme « potentiel de masse » désigne un potentiel de référence de l'électronique de mesure, qui peut être par exemple une masse électrique ou un potentiel de masse générale. Ce potentiel de masse peut correspondre à un potentiel de terre, ou à un autre potentiel relié ou non au potentiel de terre.
Dans la présente demande, deux potentiels alternatifs sont identiques ou similaires à une fréquence donnée lorsqu'ils comportent chacun une composante alternative identique à cette fréquence, c'est-à-dire de même amplitude et de même phase. Ainsi, l'un au moins des deux potentiels identiques à ladite fréquence peut comporter en outre par exemple une composante continue, et/ou une composante alternative de fréquence différente de ladite fréquence donnée.
De manière similaire, deux potentiels alternatifs sont différents à la fréquence de travail lorsqu'ils ne comportent pas de composante alternative identique à cette fréquence de travail.
Dans la présente demande, l'expression « détection de proximité » est utilisée pour désigner la détection d'approche et de contact. Cette détection est réalisée par la mesure capacitive, et est basée sur le premier signal capacitif.
La détection de proximité permet d'anticiper une possible collision entre une machine et un objet, et en particulier un humain, et de modifier en temps réel les mouvements de la machine grâce par exemple à des algorithmes évolués ou l'utilisation de l'intelligence artificielle, ou plus simplement arrêter cette machine.
La détection de pression, également appelé « détection d'appui » dans la présente demande, est réalisée par la mesure résistive, et est basée sur le deuxième signal résistif.
La détection d'appui peut être exploitée pour effectuer des commandes plus précises comme par exemple déplacer sans effort le bras du robot afin de le guider, notamment pour effectuer un apprentissage d'une tâche.
La détection d'appui peut ainsi être utilisée comme un 2ème type de commande. Elle peut aussi être utilisée pour créer une sécurité supplémentaire afin de répondre aux exigences de sécurité dans le domaine de la robotique industrielle, par exemple, en réalisant une fonction d'arrêt d'urgence.
Il est aussi possible de trouver des applications dans les magasins, musées, etc. où l'interactivité peut être encore plus évoluée. On peut rendre ainsi des robots encore plus « humains ». Par exemple lorsqu'on approche ou touche le dos du robot, celui-ci peut se retourner et réagir comme un humain, en prenant en compte la nature du contact.
On peut aussi lorsqu'un humain saisi le bras d'un robot, estimer la force de serrage du bras et faire réagir le robot en fonction de cette force.
Dans la présente invention, la couche piézorésistive peut être par exemple en couplage électrique direct, résistif et/ou capacitif (par exemple par l'intermédiaire d'une petite capacité de couplage) avec l'électrode de mesure et la, ou chaque, électrode d'émission qui lui est associée.
Suivant un mode de réalisation particulièrement préféré, le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre au moins une électrode de garde, disposée en regard des électrodes de mesure et d'émission, selon leurs faces opposées à la surface de détection.
Autrement dit, le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre au moins une électrode de garde disposée derrière les électrodes de mesure et d'émission, vue du côté de la surface de détection.
La, ou chaque, électrode de garde peut être séparée des électrodes de de mesure et d'émission par une couche diélectrique isolante.
Pendant la mesure capacitive, l'électrode de garde est polarisée au premier potentiel alternatif, à la fréquence de travail.
Pendant la mesure résistive, l'électrode de garde peut être polarisée au même potentiel que l'électrode d'émission, ou au même potentiel que l'électrode de mesure, ou encore à un potentiel différent, à la fréquence de travail utilisée pour la mesure résistive.
L'électrode de garde peut être individuelle à chaque électrode de mesure.
Alternativement, ou en plus, une électrode de garde peut être commune à au moins deux électrodes de mesure. En particulier, le dispositif selon l'invention peut comprendre une unique électrode de garde pour une pluralité ou toutes les électrodes de mesure, formant ainsi un plan de garde. Une telle électrode de garde peut être formée par une couche, ou une surface, conductrice.
Suivant une caractéristique avantageuse, la couche piézorésistive peut présenter, entre au moins une électrode de mesure et la, ou chaque, électrode d'émission qui lui est couplée, une résistance de valeur identique à, ou proche de, la valeur de l'impédance formée entre ladite électrode de mesure et l'électrode de garde, à la fréquence de travail de la mesure capacitive.
Par exemple, la valeur de la résistance de la couche piézorésistive peut être comprise entre 1/10 et 10 fois la valeur de l'impédance formée entre l'électrode de mesure et l'électrode de garde, à la fréquence de travail.
En particulier, la valeur de cette résistance peut être supérieure à 1 kQ, et de préférence supérieure à quelques kQ.
Ainsi, cela permet de limiter l'influence de la couche piézorésistive sur la mesure capacitive, et en particulier sur l'électronique de mesure dans le cas où l'électronique de mesure comprend un amplificateur de charge ou un amplificateur de type transimpédance.
Pour au moins une électrode de mesure, la couche piézorésistive peut être disposée selon la face des électrodes d'émission et de mesure du côté de la surface de détection. Dans ce cas, la couche piézorésistive se trouve entre l'objet à détecter et les électrodes de mesure et d'émission.
Dans cette configuration, la couche piézorésistive peut venir en contact avec l'objet à détecter. Dans ce cas, pour éviter un couplage ou un contact électrique entre l'objet et la couche piézorésistive, une protection diélectrique peut être prévue sur la couche piézorésistive, par exemple sous la forme d'un film de matériau diélectrique, de préférence flexible pour optimiser la sensibilité à la pression.
Dans cette configuration, la couche piézorésistive peut constituer ou se comporter comme un prolongement de l'électrode de mesure pour la mesure capacitive, en contribuant à la surface de l'électrode de mesure telle que « vue » par l'objet. En effet, les matériaux piézorésistif possèdent en général une résistance électrique nominale qui est comprise entre une centaine d'ohm et quelques dizaines de kQ. Ce type de résistance électrique peut être considéré comme suffisamment conducteur pour constituer une électrode de mesure capacitive. La valeur acceptable de cette résistance dépend de plusieurs paramètres comme par exemple la fréquence d'excitation utilisée pour la mesure capacitive et résistive, la gamme de mesure capacitive, les caractéristiques électriques de la ligne de liaison capteur-électronique, les capacités de couplage dans le dispositif de détection.
Alternativement, ou en plus, pour au moins une électrode de mesure, la couche piézorésistive peut être disposée selon la face des électrodes d'émission et de mesure du côté opposé à la surface de détection.
Autrement dit, vue de la surface de détection, la couche piézorésistive peut être disposée derrière les électrodes de mesure et d'émission.
Lorsque le dispositif selon l'invention comporte une électrode de garde, alors la couche piézorésistive peut être disposée entre ladite électrode de garde, et les électrodes de mesure et d'émission.
Ce mode de réalisation permet de libérer l'électrode de mesure du côté de la surface de détection, ce qui permet d'éviter une perturbation éventuelle de la mesure capacitive.
Suivant des exemples de réalisation nullement limitatifs, la couche piézorésistive peut comprendre, ou être formée par :
- une mousse chargée de particules conductrices ;
- une mousse de carbone, par exemple réalisée par pyrolyse de mélanine ;
- un film piézorésistif, par exemple en polymère chargé de carbone.
La mousse chargée de particules peut être, par exemple, une mousse réalisée en polymère souple tel que du polyuréthane, du polydiméthylesiloxane (PDMS) ou une polyoléfine.
Les particules conductrices peuvent comprendre, ou être, par exemple, des particules métalliques, ou des particules de carbone sous forme de noir de carbone, de nanotubes ou de graphène, etc.
En cas de pression sur la mousse, les bulles présentes à l'intérieur de la mousse s'écrasent et augmentent les surfaces de contact entre particules conductrices, ce qui contribue à diminuer la résistivité, et par conséquence la résistance.
Suivant un mode de réalisation, une électrode de mesure et au moins une électrode d'émission avec laquelle elle est couplée, peuvent être disposées au même niveau, par rapport la surface de détection.
La couche piézorésistive se trouve alors du même côté des électrodes de mesure et d'émission.
Dans ce cas, l'épaisseur de l'ensemble formée par les électrodes de mesure et d'émission est diminuée, ce qui diminue l'encombrement du dispositif selon l'invention.
Dans ce mode de réalisation, l'électrode de mesure et l'au moins une électrode d'émission qui lui est couplée peuvent être réalisées sur une même couche conductrice, ce qui est plus facile et moins coûteux à fabriquer.
Alternativement, ou en plus, une électrode de mesure et au moins une électrode d'émission avec laquelle elle est couplée peuvent être disposées l'une au-dessus de l'autre, par rapport à la surface de détection.
La couche piézorésistive se trouve alors entre les électrodes de mesure et d'émission.
Dans ce cas, pour une surface donnée, il est possible d'augmenter le nombre d'électrodes de mesure et d'améliorer la résolution spatiale pour la détection, à la fois pour la détection capacitive et pour la détection résistive.
Suivant une caractéristique avantageuse, mais nullement limitative, au moins une électrode de mesure peut occuper une étendue plus grande que celle occupée par au moins une électrode d'émission avec laquelle elle est couplée.
Ainsi, il est possible d'avoir une résolution spatiale plus grande pour la mesure résistive, et donc pour la détection de pression, comparée à la mesure capacitive, et donc à la détection de proximité.
De manière générale, le dimensionnement des électrodes et leur nombre peuvent être adaptés à l'environnement de détection. Suivant la taille des électrodes et leur nombre, un ou plusieurs objets de grande ou de petite taille peuvent être détectés simultanément ou non ainsi que leur déplacement dans l'espace 3D et pour le toucher en 2D.
Il peut être avantageux d'utiliser une électrode d'émission de surface plus petite que l'électrode de mesure. En effet, la détection d'approche par moyen capacitif n'exige pas une grande résolution spatiale car pour un objet détecté à une distance significative, par exemple plus grande que la taille de l'électrode de mesure, les lignes de champ de l'électrode de mesure s'évasent et la résolution spatiale devient par principe limitée.
De plus la détection d'approche est souvent appliquée à la détection d'un humain ou d'un environnement machine en usine, dans un hôpital, etc. et, dans ce cas, les objets visés sont de taille significative. Par contre la détection tactile, c'est-à-dire la détection de pression, exige une meilleure résolution spatiale afin de manipuler un objet, d'imiter l'humain par le toucher ou la manipulation.
Suivant un mode de réalisation, une électrode de mesure peut être couplée avec une unique électrode d'émission.
Dans ce cas, la résolution spatiale de la détection capacitive sera la même que la résolution spatiale de la détection résistive.
Alternativement, ou en plus, une électrode de mesure peut être couplée avec plusieurs électrodes d'émission.
Ainsi, la résolution spatiale de la mesure résistive est améliorée, et donc plus grande, comparée à celle de la mesure capacitive.
Dans ce cas, la couche piézorésistive peut être commune à toutes les électrodes d'émission de sorte qu'une unique couche piézorésistive réalise le couplage entre l'électrode de mesure et toutes les électrodes d'émission qui lui sont couplées.
Alternativement, chaque électrode d'émission peut être couplée à l'électrode de mesure par une couche piézorésistive distincte, pouvant par exemple se présenter sous la forme d'une pastille.
Suivant une caractéristique nullement limitative, une électrode de mesure peut être entrelacée, ou interdigitée, avec au moins une, et en particulier chaque, électrode d'émission qui lui est couplée.
La ou les électrodes de mesure et d'émission peuvent par exemple se présenter sous la forme de peignes interdigités, ou de tout autre type de structures géométriques entrelacées (spirales, ...).
Cette caractéristique, particulièrement avantageuse, permet de mesurer, pour une même surface, à la fois la capacité et la résistance, tout en diminuant la surface occupée par l'ensemble desdites électrodes, et donc tout en améliorant la résolution spatiale de la détection capacitive et de la détection résistive.
Chaque électrode, que ce soit une électrode de mesure ou une électrode d'émission, peut être réalisée en tout matériau conducteur.
Elle peut en particulier être réalisée avec un dépôt, ou une couche, métallique.
Elle peut par exemple être réalisée au moyen d'un dépôt par sérigraphie de couche de matériau à base par exemple d'argent, ou de tout type d'encre conductrice.
Elle peut être également réalisée avec des techniques de type tissage et/ou dépôt sur un support textile.
Alternativement, chaque électrode peut être réalisée en un matériau transparent, tel que de l'Oxyde d'indium Etain (ou ITO).
De manière générale, l'électronique de mesure peut être numérique, ou analogique, ou encore une combinaison de composant numériques et de composants analogiques.
L'électronique de mesure peut comprendre un moyen de scrutation pour interroger séquentiellement des électrodes de mesure, ou des groupes d'électrodes de mesure. Ainsi, l'architecture est simplifiée, et le nombre d'électroniques de mesure est diminué.
Un tel moyen de scrutation peut comprendre un switch reliant l'électronique de mesure, séquentiellement ou à tour de rôle, à chaque électrode de mesure, ou à chaque groupe d'électrodes de mesure.
Ce switch peut en outre être agencé de sorte à relier respectivement les électrodes de mesure, soit à l'électronique de mesure, soit à un autre potentiel, tel que par exemple le premier potentiel alternatif lors de la mesure capacitive.
Suivant les configurations, cet autre potentiel peut être identique ou sensiblement identique au potentiel des électrodes de mesure reliées à l'électronique de mesure, et/ou correspondre au potentiel d'excitation.
Par ailleurs, l'électronique de mesure peut comprendre une pluralité d'électroniques de mesure, chacune étant agencée pour interroger une électrode de mesure, ou un groupe de plusieurs électrodes de mesure par l'intermédiaire d'un moyen de scrutation.
Suivant un exemple de réalisation, l'électronique de mesure peut comprendre un amplificateur de type transimpédance, par exemple basé sur un amplificateur opérationnel (AO), configuré pour mesurer un courant ou une charge sur l'électrode de mesure.
L'AO peut être agencée de sorte que :
- une première entrée de GAO, par exemple inverseuse, est reliée à l'électrode de mesure, directement ou par l'intermédiaire d'un moyen de scrutation ;
- une deuxième entrée, par exemple non inverseuse, est reliée à un oscillateur fournissant le premier potentiel alternatif ;
- la sortie est rebouclée sur ladite première entrée par l'intermédiaire d'une impédance, et en particulier d'une capacité et éventuellement d'une résistance.
Dans ces conditions, la sortie de l'AO fournit une tension Vs qui est relative à :
- la capacité totale vue par l'électrode de mesure reliée à la première entrée de l'AO, pour la mesure capacitive ; et
- la résistance totale entre l'électrode d'émission et l'électrode de mesure reliée à la première entrée de l'AO, pour la mesure résistive, avec une différence de potentiel appliquée entre l'électrode de mesure et l'électrode d'émission.
Cette configuration permet de mesurer, lors de la mesure résistive, un signal qui est proportionnel à l'inverse de la résistance de la couche piézorésistive. Cette loi (1/x) a l'avantage d'améliorer la linéarité du dispositif de détection selon l'invention, lors de la mesure résistive, car la loi de variation naturelle de la résistance d'une couche piézorésistive est une fonction inverse de la pression. Il est ainsi possible d'exploiter au mieux la dynamique de mesure du dispositif selon l'invention pour la mesure résistive, pour détecter efficacement aussi bien un contact léger, par exemple pour soulever un gobelet souple, qu'une forte pression, par exemple pour assister une personne dans ses mouvements.
L'électronique de mesure peut au moins en partie être électriquement référencée au premier potentiel alternatif, au moins pendant la mesure capacitive, et éventuellement lors de la mesure résistive. Ainsi, l'électronique de mesure n'apporte pas de capacités parasites visibles par les électrodes de mesure, ce qui augmente la précision, et la portée, de la détection capacitive.
Suivant un mode de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre :
- un premier oscillateur fournissant le premier potentiel alternatif ;
- un deuxième oscillateur fournissant un deuxième potentiel électrique, continu ou alternatif, à l'électrode de mesure, ou à chaque électrode d'émission, pour la mesure résistive.
Le deuxième potentiel électrique délivré par le deuxième oscillateur peut être continu, ou de même fréquence que le premier potentiel alternatif. Dans ce cas, la mesure capacitive et la mesure résistive sont réalisées séquentiellement, et deux signaux de mesure sont obtenus par l'électronique de mesure : un premier signal de mesure pendant la mesure capacitive utilisé pour déduire le premier signal et un deuxième signal de mesure pendant la mesure résistive et utilisé pour déduire le deuxième signal relatif la résistance.
Alternativement, le deuxième oscillateur peut fournir un deuxième potentiel électrique alternatif, de fréquence différente de celle du premier potentiel. Dans ce cas, la mesure capacitive et la mesure résistive peuvent avantageusement être réalisées simultanément, et peuvent consister en une unique mesure. Autrement dit, dans ce cas, un même et unique signal de mesure, fourni par l'électronique de mesure, peut être utilisé à la fois comme premier signal de mesure relatif à la capacité, et deuxième signal de mesure relatif à la résistance. Ce mode de réalisation permet de diminuer le nombre de mesure réalisées par l'électronique de mesure, puisqu'une seule mesure sert à la fois de mesure capacitive et de mesure résistive. Autrement dit, ce mode de réalisation permet d'améliorer la résolution temporelle de la détection.
Bien entendu, lorsque le deuxième oscillateur fournit un deuxième potentiel électrique alternatif, de fréquence différente de celle du premier potentiel, il est aussi possible que les mesures capacitives et résistive soient réalisées séquentiellement.
Suivant un mode de réalisation alternatif, un unique oscillateur peut être utilisé à la fois pour réaliser la mesure capacitive et la mesure résistive.
Dans ce cas, le potentiel alternatif fournit par cet unique oscillateur peut être utilisé comme premier potentiel alternatif pour polariser l'électrode de
mesure et la ou les électrodes d'émission qui lui sont couplées. Puis, lors de la mesure résistive, le potentiel alternatif fournit par cet unique oscillateur est utilisé pour polariser l'une des électrodes de mesure et d'émission, l'autre des électrodes étant polarisée à un autre potentiel, tel que par exemple le potentiel de masse.
Le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre un étage de démodulation synchrone configuré pour réaliser une démodulation synchrone de chaque signal de mesure, et en particulier de chacun des premier et deuxième signaux de mesure.
L'étage de démodulation est disposé après l'électronique de mesure.
L'étage de démodulation peut être réalisé au moyen de composants physiques numériques ou de composants analogiques (multiplieur analogique, commutateur, ...), et/ou par calcul, par exemple au moyen d'un microprocesseur ou d'un FPGA, après numérisation du signal de mesure.
L'étage de démodulation peut comprendre un unique démodulateur pour démoduler à tour de rôle le premier signal relatif à la capacité, puis le deuxième signal relatif à la résistance.
Alternativement, l'étage de démodulation peut comprendre deux démodulateurs, l'un dédié à la démodulation du premier signal de mesure et l'autre dédié à la démodulation du deuxième signal de mesure. Dans ce cas, les deux démodulateurs peuvent être utilisés à tour de rôle, ou simultanément.
Comme indiqué plus haut il est possible qu'un unique signal de mesure fourni par l'électronique de mesure soit utilisé à la fois comme premier signal de mesure et comme deuxième signal de mesure. Dans ce cas, le premier et le deuxième démodulateurs réalisent une démodulation de cet unique signal de mesure avec différentes porteuses.
Le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre un module de commande prévu pour commander l'électronique de mesure, en vue de réaliser la mesure capacitive et la mesure résistive.
Le module de commande peut par exemple être configuré pour commander la polarisation des électrodes de mesure et d'émission et déclencher une mesure.
Le module de commande peut en outre être configuré pour commander la ou les oscillateurs, et l'étage de démodulation.
Le module de commande peut être réalisé sous la forme d'un microcontrôleur, d'un processeur, d'une puce électronique, etc. ou de tout composant numérique programmable.
Avantageusement, le module de commande peut être configuré pour réaliser une étape de calibration de la mesure résistive, lorsque la mesure capacitive ne détecte pas d'objet à proximité de la surface de détection.
Cette étape de calibration permet de déterminer la valeur de la résistance de la couche piézorésistive en l'absence de toute pression appliquée à la couche piézorésistive, ou une grandeur relative à cette valeur. Cette valeur peut ensuite être utilisée, comme valeur seuil pour déterminer la présence ou non d'une pression appliquée à la couche piézorésistive, et/ou pour déterminer la valeur de la pression appliquée par un objet.
Cette étape de calibration peut être réalisée de la manière suivante. Une mesure capacitive peut être réalisée en polarisant les électrodes de mesure et d'émission au premier potentiel alternatif. Si cette mesure capacitive signale l'absence d'un objet, alors une différence de potentiel est introduite entre les électrodes de mesure et d'émission et une mesure résistive est réalisée. Cette mesure résistive fournira alors une valeur seuil relative à la résistance de la couche piézorésistive au repos et en l'absence de toute pression.
Cette procédure de calibration permet également de vérifier le bon fonctionnement de l'électronique, en vérifiant par exemple que la valeur de résistance est dans un intervalle de valeurs attendues.
Avantageusement, le module de commande peut être configuré pour réaliser une étape de diagnostic pour vérifier le bon fonctionnement du dispositif de détection selon l'invention, et en particulier pour la détection capacitive.
En particulier, cette étape de diagnostic peut être basée sur une mesure de la capacité, noté Ceg, entre l'électrode de mesure et l'électrode de garde, en l'absence de tout objet, lorsque le dispositif selon l'invention comprend une ou des électrodes de garde. Cette mesure est possible dans des configurations de mesure résistives dans lesquelles la ou les électrodes d'émissions et de garde peuvent être polarisées à un potentiel différent du potentiel de l'électrode de mesure. Dans ce cas, la résistance à mesurer et la capacité Ceg sont en parallèle.
Cette étape de diagnostic peut être réalisée de la manière suivante. En l'absence de tout objet, vérifiée par une mesure capacitive, une mesure résistive peut être réalisée en appliquant une différence de potentiel entre les électrodes de mesure d'une part, et d'émission et de garde d'autre part. Le signal de mesure, fourni par l'électronique de mesure, peut ensuite être démodulé d'une part en phase et d'autre part en quadrature par une double détection synchrone. Le résultat fourni par une démodulation synchrone (par exemple en phase) correspond à la mesure de résistance, et le résultat fourni par la démodulation synchrone en quadrature de la première correspond à la mesure de capacité Ceg. On peut alors vérifier par exemple que cette valeur se trouve dans un intervalle attendu. Si ce n'est pas le cas, cela indique un dysfonctionnement du dispositif et en particulier de la détection capacitive. Dans le cas contraire, le dispositif selon l'invention fonctionne correctement.
Selon un autre aspect de l'invention, il est proposé une couche de détection comprenant au moins un dispositif de détection selon l'invention.
La couche de détection peut être prévue pour équiper un objet, tel qu'une paroi ou une surface au sein d'une pièce ou d'un véhicule, ou un équipement de type robot ou segment de robot.
Le dispositif de détection de la couche de détection, en particulier les électrodes de mesure, d'émission et éventuellement de garde, peu(ven)t être intégré(es) dans la couche de détection, et en particulier dans l'épaisseur de la couche de détection.
L'électronique de détection peut aussi être intégrée dans l'épaisseur de la couche de détection. Alternativement, l'électronique de détection peut ne pas être intégrée dans l'épaisseur de la couche de détection.
La couche de détection peut être disposée sur, ou intégrée dans, une surface ou une coque de l'équipement.
La couche de détection peut alternativement se présenter sous la forme d'un élément d'habillage, tel qu'un textile d'habillage, indépendant de l'équipement ou de la paroi muni(e) de ladite couche.
La couche de détection peut se présenter sous la forme d'une peau (ou « peau sensitive ») permettant de recouvrir tout ou partie de l'équipement, en particulier lorsque l'équipement est un robot par exemple de forme humanoïde. Cette peau peut être conçue de sorte à avoir un aspect (couleur, surface, toucher ...) proche de celle d'une peau humaine.
La couche de détection peut aussi se présenter sous la forme d'une pièce ou d'un élément d'habillage de forme tubulaire prévue pour être disposée, par exemple, autour d'un membre ou d'une portion de membre d'un équipement, et en particulier lorsque ledit équipement est un robot et en particulier un bras robotisé.
La couche de détection peut notamment être réalisée sous la forme d'un élément d'habillage tel qu'un drap ou une housse, ou faire partie intégrante de l'équipement, en particulier lorsque l'équipement peut également comprendre un équipement médical ou médicalisé, tel qu'un lit, un matelas, un siège ou un coussin de siège. Dans ce cas, le dispositif selon l'invention peut être utilisé, de manière non limitative, pour détecter la présence d'un corps ou une personne, sa position, la pression exercée (par exemple pour prévenir des escarres), ses mouvements, des paramètres physiologiques (respiration, battements cardiaques).
La couche de détection peut être souple. Par exemple, la couche de détection peut se présenter sous la forme d'une une peau souple, ou d'un élément de recouvrement souple.
La couche de détection peut être rigide. Par exemple, la couche de détection peut se présenter sous la forme d'un capot rigide, ou d'un élément d'habillage rigide.
Selon un autre aspect de l'invention il est proposé un équipement, comportant un dispositif de détection selon l'invention, ou une couche de détection selon l'invention. La couche de détection peut être disposée sur, ou intégrée dans, une surface ou une coque de l'équipement.
La couche de détection peut alternativement se présenter sous la forme d'un élément d'habillage, tel qu'un textile d'habillage, indépendant dudit équipement.
L'équipement selon l'invention peut être un robot ou d'une partie de robot, mobile ou fixe.
L'équipement selon l'invention peut notamment être un bras robotisé, un robot mobile, un véhicule sur roues ou chenilles, un robot de type humanoïde, gynoïde, androïde, un robot de type animal, réel ou imaginaire, robot de compagnon, etc.
L'équipement peut être un véhicule.
L'équipement peut être tout type de machine, de jouet, ...
L'équipement peut être une paroi d'un véhicule ou d'une pièce, un ouvrant telle qu'une porte ou une fenêtre, etc.
Comme indiqué plus haut, l'équipement peut également comprendre un équipement médical ou médicalisé, tel qu'un lit, un matelas, un siège ou un coussin de siège.
Description des figures et modes de réalisation
D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation nullement limitatif, et des dessins annexés sur lesquels
- les FIGURES 1-2 sont des représentations schématiques, selon une vue de coupe, d'exemples de réalisation non limitatif d'agencements d'électrodes pouvant être mis en œuvre dans un dispositif de détection selon l'invention ;
- les FIGURES 3-5 sont des représentations schématiques, selon une vue de dessus, d'exemples de réalisation non limitatifs d'une combinaison d'électrodes de mesure et d'émission pouvant être mises en œuvre dans un dispositif selon l'invention ;
- les FIGURES 6-9 sont des représentations schématiques d'exemples de réalisation non limitatifs d'un dispositif de détection selon l'invention ;
- la FIGURE 10 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un équipement muni d'une couche de détection selon l'invention ; et
- la FIGURE 11 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un équipement selon l'invention.
Il est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à de l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie est uniquement suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.
Sur les figures les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
La FIGURE 1 est une représentation schématique, selon une vue de coupe, d'un exemple de réalisation non limitatif d'un agencement d'électrodes pouvant être mis en œuvre dans un dispositif de détection selon l'invention.
L'agencement d'électrodes 100, représenté sur la FIGURE 1, est utilisé pour détecter d'une part la proximité, c'est-à-dire l'approche et le contact, et
d'autre part la pression exercée par un objet O par rapport à une surface de détection S.
L'agencement 100 comprend une ou plusieurs électrodes capacitives 102, dite électrode de mesure.
L'agencement 100 comprend en outre, pour chaque électrode de mesure 102, au moins une électrode capacitive 104, dite électrode d'émission, en couplage électrique avec ladite électrode de mesure 102.
Le couplage électrique entre l'électrode de mesure 102 et l'électrode d'émission 104 est réalisée par une couche de matériau piézorésistive 106 en contact électrique avec les électrodes.
Suivant une caractéristique optionnelle, mais particulièrement avantageuse, l'agencement d'électrodes 100 peut comprendre une électrode capacitive 108, dite électrode de garde, qui a pour fonction de garder électriquement au moins l'électrode de mesure 102. Pour ce faire, l'électrode de garde 108 est polarisée au même potentiel alternatif que l'électrode de mesure 102, à la fréquence de travail.
Dans l'exemple représentée sur la FIGURE 1, l'électrode de garde est disposée derrière les électrodes mesure 102 et d'émission 104, vue de la surface de détection S.
L'électrode de garde 108 est séparée des électrodes de mesure 102 et de garde 104 par une couche diélectrique 110.
L'agencement d'électrodes 100 est prévue pour être relié à une électronique de mesure (non représentée sur la FIGURE 1) pour polariser l'électrode de mesure 102, l'électrode d'émission 104 et l'électrode de garde 108, et mesurer :
- lors d'une mesure capacitive, un premier signal relatif à une capacité Coe, dite objet-électrode, vue par ladite au moins une électrode de mesure 102 ; et
- lors d'une mesure résistive, un deuxième signal relatif à une résistance Rie, dite inter-électrodes, entre ladite électrode de mesure 102 et ladite électrode d'émission 104.
Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 1, l'électrode de mesure 102 et l'électrode d'émission 104 sont disposées au même niveau et la couche de
matériau piézorésistive 106 est disposée sur ces électrodes 102 et 104, du côté de la surface de détection S.
Dans cette configuration, les électrodes de mesure 102 et d'émission 104 peuvent être réalisées dans une même couche conductrice, par exemple.
La couche de matériau piézorésistive 106 forme en outre un prolongement de l'électrode de mesure 102 pour la mesure capacitive, dans la mesure où c'est sa surface vers l'objet qui participe à la détection capacitive de proximité de cet objet, c'est-à-dire à la détection capacitive d'approche et de contact. La surface apparente de l'électrode de mesure « vue » par l'objet peut être alors supérieure à la surface de l'électrode de mesure proprement dite, ce qui contribue à une augmentation de la portée de la détection capacitive.
De plus, dans cette configuration, la couche piézorésistive 106 se trouve du côté de l'objet O et forme la couche de contact avec l'objet O. Pour éviter un couplage ou un contact électrique entre l'objet O et la couche piézorésistive 106, cette dernière peut être recouverte par une fine couche 112, ou un film, diélectrique souple ou non, tel que par exemple une fine couche de peinture ou de vernis.
La surface de détection S par rapport à laquelle l'approche, le contact et la pression sont détectés peut alors être confondue avec la face supérieure dudit film diélectrique 112.
La FIGURE 2 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un agencement d'électrodes pouvant être mis en œuvre dans un dispositif de détection selon l'invention.
L'agencement 200, représenté sur la FIGURE 2, comprend tous les éléments de l'agencement 100 de la FIGURE 1.
Dans l'agencement 200, et à la différence de l'agencement 100, la couche piézorésistive 106 est disposée sous, ou derrière, les électrodes de mesure 102 et d'émission 104 vue depuis la surface de détection.
En particulier, la couche piézorésistive 106 se trouve entre d'une part les électrodes de mesure 102 et d'émission 104, et d'autre la couche diélectrique 110 et l'électrode de garde 108. Il est à noter que si la résistance
de la couche piézorésistive 106 est suffisamment élevée, la couche diélectrique 110 peut être omise.
Le film diélectrique 112 est disposé sur les électrodes 102 et 104 pour éviter un couplage ou un contact électrique entre ces électrodes et l'objet lorsque l'objet vient au contact de ces électrodes
Dans cette configuration, la couche piézorésistive 106 ne participe quasiment pas à la détection capacitive et ne constitue donc pas une extension de l'électrode de mesure 102.
Cette configuration présente l'avantage que la surface apparente de l'électrode de mesure « vue par l'objet » O bien définie comme étant celle de l'électrode de mesure 102, ce qui peut augmenter la précision de la localisation spatiale de la détection capacitive. La FIGURE 3 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'une combinaison d'électrodes pouvant être mise en œuvre dans un dispositif de détection selon l'invention.
Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 3, une seule électrode d'émission 104 est en couplage électrique avec une électrode de mesure 102, par l'intermédiaire de la couche piézorésistive 106.
La couche piézoélectrique 106 peut se trouver en dessous, ou au- dessus, des électrodes 102 et 104, vue de la surface de détection S.
Les électrodes de mesure 102 et d'émission 104 sont entrelacées ou interdigitées, de sorte à mesurer sur une même portion de surface à la fois la capacité objet-électrode Coe et la résistance inter-électrodes Rie. Cette architecture permet d'avoir une même résolution spatiale pour la mesure capacitive et pour la mesure résistive.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée à une structure spécifique et toutes structure d'électrodes entrelacées (ou interdigitées), ou non, sont possibles.
La FIGURE 4 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'une combinaison d'électrodes pouvant être mise en œuvre dans un dispositif de détection selon l'invention.
Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 4, une électrode de mesure 102 est en couplage électrique avec plusieurs, et en particulier quatre, électrodes d'émission 104I-1044 par l'intermédiaire d'une unique couche piézorésistive 106, commune à l'ensemble des électrodes d'émission 104i- 1044.
La couche piézorésistive 106 peut se trouver en dessous, ou au-dessus, des électrodes 102 et 104I-1044, vue de la surface de détection.
Chaque électrode d'émission 104I-1044 est interdigitée, ou entrelacée, avec une partie de l'électrode de mesure 102.
Cette architecture permet d'avoir une résolution spatiale de la mesure résistive meilleure et plus fine, par rapport à la résolution spatiale de la mesure capacitive.
La détection capacitive d'approche et contact n'exige pas une grande résolution spatiale car, pour un objet détecté à une distance significative, par exemple plus grand que la taille de l'électrode, les lignes de champ de l'électrode s'évasent et la résolution spatiale devient par principe limitée. De plus la détection d'approche est souvent appliquée à la détection d'un humain ou d'un objet dans un environnement machine en usine ou dans un hôpital, pour laquelle les objets à détecter sont de taille significative. Par contre la détection pression exige une meilleure résolution spatiale afin de manipuler un objet, d'imiter l'humain par le toucher ou la manipulation : ce qui justifie le fait de proposer une meilleure résolution spatiale pour la détection résistive comparé à la détection capacitive.
Dans l'exemple donné en FIGURE 4, la zone de détection capacitive correspond à l'étendue de l'électrode de mesure 102. De plus, en excitant ou en sélectionnant séquentiellement les quatre électrodes d'émission 104I-1042, il est possible de mesurer la pression dans des sous-régions de la zone de détection capacitive, avec une résolution spatiale améliorée : d'un facteur 4 dans l'exemple représenté.
Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 4, la couche piézorésistive est commune à toutes les électrodes d'émission 104I-1044.
La FIGURE 5 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'une combinaison d'électrodes pouvant être mise en œuvre dans un dispositif de détection selon l'invention.
L'exemple donné en FIGURE 5 comprend tous les éléments de l'exemple donné en FIGURE 4, sauf en ce qui concerne les différences décrites ci- dessous.
Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 5, les électrodes d'émission 104I-1044 ne sont pas couplées à l'électrode de mesure 102 par une unique couche piézorésistive commune, comme sur la FIGURE 4.
Sur la FIGURE 5, et à la différence de la FIGURE 4, chaque électrode d'émission 104I-1044 est reliée à l'électrode de mesure 102 par une couche piézoélectrique, respectivement IO61-IO64, individuelle et indépendante des autres électrodes d'émission.
Chaque couche piézorésistive IO61-IO64 peut se présenter sous la forme d'une pastille individuelle indépendante des autres couches piézorésistives IO61-IO64.
Chaque couche piézorésistive IO61-IO64 peut se trouver en dessous, ou au-dessus, des électrodes 102 et 104I-1044, vue de la surface de détection.
Comme expliqué précédemment, la ou les couches piézorésistives peuvent être réalisées de différentes manières.
En particulier, dans les exemples illustrés, la, ou chaque, couche piézorésistive peut, par exemple, être formée par une mousse souple en polymère chargé de particules de carbone sous forme de noir de carbone.
Nous allons maintenant décrire, en référence aux FIGURES 6-9, différents exemples de réalisation d'un dispositif de détection selon l'invention pouvant mettre en œuvre l'un quelconque des agencements 100 et 200 d'électrodes des FIGURES 1-2 combiné à l'une quelconque des combinaisons d'électrodes des FIGURES 3-5.
La FIGURE 6 est une représentation d'un exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif de détection selon l'invention.
Le dispositif 600, représenté sur la FIGURE 6, comprend une multitude d'électrodes de mesure 102.
Sur la FIGURE 6, une seule électrode de mesure 102 est représentée.
Le dispositif 600 comprend, pour chaque électrode de mesure 102, au moins une électrode d'émission 104 couplée à ladite électrode de mesure 102, par une couche piézorésistive 106.
Une électrode de garde 108 peut être disposée sous chaque électrode de mesure 102 et l'au moins une électrode d'émission 104 qui lui est couplée.
Le dispositif de détection 100 comprend en outre une électronique de mesure 602 comprenant un amplificateur de type transimpédance configuré pour mesurer un courant ou une charge sur l'électrode de mesure 102. L'amplificateur de transimpédance 602 est formé par un amplificateur opérationnel (AO) 604, dont la sortie est rebouclée sur une des entrées par une capacité de contre-réaction 606 et une résistance de contreréaction 608. L'AO 604 fournit en sortie une tension Vs.
Le dispositif 600 comprend en outre un premier oscillateur 610, référencé à un potentiel de masse M, et qui fournit un premier potentiel alternatif Vi (relativement à la masse M) ou une première différence de potentiel alternative Vi. Suivant un exemple nullement limitatif :
Vi= E.cos(2nfit).
Le premier potentiel alternatif Vi est également le potentiel de garde pour la mesure capacitive.
Le dispositif 600 comprend en outre un deuxième oscillateur 612, référencé au premier potentiel VI, et qui fournit un deuxième potentiel alternatif V2 (ou une deuxième différence de potentiel alternative V2), de fréquence différente de Vi. Suivant un exemple nullement limitatif :
V2= E.cos(2nf2t).
En outre, le dispositif 600 comprend un étage de démodulation synchrone 614 pour réalisant une démodulation synchrone du signal Vs fourni par l'AO 604. Dans le dispositif 600, l'étage de démodulation 614 comprend : - un premier démodulateur synchrone 616 réalisant une démodulation synchrone du signal Vs avec une porteuse identique
au premier potentiel alternatif Vi délivré par le premier oscillateur 610, et
- un deuxième démodulateur synchrone 618 réalisant une démodulation synchrone du signal Vs avec une porteuse identique au deuxième potentiel alternatif V2 délivré par le deuxième oscillateur 612.
Par ailleurs, un commutateur 620 permet de relier l'électrode de mesure 102 sélectivement :
- soit à l'AO 604 lorsque cette électrode de mesure 102 est utilisée pour réaliser une mesure : dans ce cas, cette électrode de mesure 102 est dite « active » ;
- soit directement au premier potentiel Vi lorsque cette électrode de mesure 102 n'est pas utilisée pour réaliser une mesure : dans ce cas cette électrode de mesure 102 est dite « passive » et constitue un élément de garde pour la mesure capacitive.
Optionnellement, le dispositif de détection 600 peut en outre comprendre un module de commande 622. Par exemple, le module de commande 622 peut être agencé pour commander le commutateur 620 pour relier l'électrode de mesure 102 à l'AO 604 et déclencher une ou des mesures.
Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 6, la sortie de GAO 604 est rebouclée sur son entrée inverseuse « - » par le condensateur 606 et la résistance 608. L'entrée inverseuse de GAO 604 est reliée à l'électrode de mesure 102. De plus, l'entrée non inverseuse « + » de l'AO 604 est reliée au deuxième oscillateur 612, lui-même reliée au premier oscillateur 610, ce dernier étant référencé au potentiel de masse M. L'électrode mesure 104 et l'électrode de garde 108 sont reliées entre le premier oscillateur 110 et le deuxième oscillateur 112, de sorte qu'elles sont toujours polarisées au premier potentiel alternatif Vi, ou potentiel de garde.
Dans ces conditions, la tension Vs fournie par GAO 604 comprend :
- une première composante, à la fréquence fi, qui est fonction de la capacité de couplage Coe entre l'électrode de mesure 102 et l'objet O ; et
- une deuxième composante, à la fréquence f2, qui est fonction inverse de la résistance Rie entre l'électrode d'émission 104 et l'électrode de mesure 102.
La démodulation synchrone de Vs dans le premier démodulateur synchrone 616 avec la porteuse Vi fournit une grandeur G1 qui est fonction de la capacité objet-électrode Coe entre l'objet O et l'électrode de mesure 102. Cette grandeur G1 permet de renseigner sur la proximité de l'objet O par rapport à l'électrode de mesure 102, et donc par rapport à la surface de détection S.
La démodulation synchrone de Vs dans le deuxième démodulateur synchrone 618 avec la porteuse V2 fournit une grandeur G2 qui est une fonction inverse de la résistance inter-électrodes Rie entre l'électrode de mesure 102 et l'électrode d'émission 104. Cette grandeur G2 permet de renseigner sur la pression, ou l'appui, appliquée par l'objet O sur la couche piézorésistive 108, et donc sur la surface de détection S.
En particulier, l'électrode de mesure 102 étant reliée à l'entrée inverseuse de l'AO 604, et le deuxième oscillateur 612 à l'entrée non- inverseuse de GAO 604, la grandeur G2 est une fonction de l'inverse de la résistance de la couche piézorésistive 108. Cette dépendance en 1/x a l'avantage d'améliorer la linéarité du dispositif de détection car la loi de variation naturelle de la résistance d'une couche piézorésistive est une fonction inverse de la pression. Il est ainsi possible d'exploiter au mieux la dynamique de mesure du dispositif selon l'invention pour la mesure résistive, pour détecter efficacement aussi bien un contact léger, par exemple pour soulever un gobelet souple, qu'une forte pression, par exemple pour assister une personne dans ses mouvements.
Dans le dispositif 600, les composants électroniques peuvent être référencés par leurs alimentations à la masse générale M, de manière classique.
Pour améliorer la réjection des capacités parasites, les composants sensibles de la détection tels que l'AO 604 et éventuellement l'étage de démodulation synchrone 614 peuvent également être référencés au potentiel de garde Vi.
La FIGURE 7 est une représentation d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif de détection selon l'invention.
Le dispositif 700, représenté sur la FIGURE 7, comprend tous les éléments du dispositif 600 de la FIGURE 6. A la différence du dispositif 600 de la FIGURE 6, dans le dispositif 700 de la FIGURE 7, le deuxième oscillateur 612 est disposé entre le premier oscillateur et l'électrode d'émission 104.
Ainsi, dans le dispositif 700 ce deuxième oscillateur vient exciter l'électrode d'émission 104 et non pas l'électrode de mesure 102, comme c'est le cas dans le dispositif 600 de la FIGURE 6.
La FIGURE 8 est une représentation d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif de détection selon l'invention. Le dispositif 800, représenté sur la FIGURE 8, comprend tous les éléments du dispositif 600 de la FIGURE 6, sauf en ce qui concerne les différences décrites ci-dessous.
Dans le dispositif 800 de la FIGURE 8, plusieurs électrodes d'émission 104I-104N, avec N>2, sont couplées à la l'électrode de mesure 102 par l'intermédiaire d'une unique couche piézorésistive 108 commune, ou de couches piézorésistives individuelles.
Le dispositif 800 comprend un commutateur 802 qui permet de relier sélectivement, et à tour de rôle, chacune des électrodes d'émission 104I-104N au potentiel Vi, lors de la mesure résistive. Ainsi, il est possible de mesurer, séquentiellement, une grandeur G2I-G2N pour chacune des électrodes d'émission 104I-104N représentative de la résistance Rie, i- Rie, N, entre chacune des électrodes d'émission 104I-104N et l'électrode de mesure 102.
Dans cet exemple, une mesure résistive est réalisée séquentiellement, ou à tour de rôle, pour chacune des électrodes d'émission 104I-104N. Bien entendu, il est possible de combiner les exemples de réalisation des FIGURES 7 et 8 et utiliser une deuxième source qui vient exciter séquentiellement chacune des électrodes d'émission 104I-104N.
Dans les dispositifs 600, 700 et 800, le deuxième oscillateur 612 délivre un potentiel alternatif V2 de fréquence f2, différente de la fréquence fl du premier potentiel alternatif VI. Dans ce cas, les grandeurs G1 et G2 peuvent être déduites à partir d'un même signal de mesure de sorte que la mesure capacitive et la mesure résistive sont réalisées simultanément. Alternativement, les grandeurs G1 et G2 peuvent être déduites à partir de deux signaux de mesures Vs obtenues l'un après l'autre, séquentiellement.
De plus, dans les dispositifs 600, 700 et 800, les grandeurs G1 et G2 peuvent être déduites simultanément, ou séquentiellement, par deux démodulateurs distincts.
Alternativement, les grandeurs G1 et G2 peuvent être obtenues séquentiellement par un unique démodulateur synchrone utilisé à tour de rôle pour obtenir la grandeur Gl, puis la grandeur G2, à partir d'un même signal de mesure Vs ou à partir de différents signaux de mesure.
Dans les dispositifs 600, 700 et 800, le deuxième oscillateur 612 délivre un potentiel V2 qui est alternatif. Alternativement, il est possible de remplacer ce deuxième oscillateur par une source électrique continue délivrant une tension continue E.
Dans tous les cas où la mesure capacitive et la mesure résistive (ou les mesures résistives) sont réalisées séquentiellement, le premier oscillateur 610 peut être gardé allumé ou éteint lors de la, ou de chaque, mesure résistive. De même, le deuxième oscillateur 612 peut être gardé allumé ou éteint lors de la, ou de chaque, mesure capacitive. Dans ce cas, en allumant alternativement chacun des deux oscillateurs, ils peuvent générer la même différence de potentiel (Vi = V2), ou une différence de potentiel à la même fréquence (fi = f2).
Dans les dispositifs 600, 700 et 800, un deuxième oscillateur 612 est utilisé. Bien entendu, il est possible de n'utiliser qu'un seul oscillateur pour réaliser les mesures capacitive et résistive(s). Dans ce cas la mesure capacitive et la mesure résistive sont forcément réalisées de manière séquentielle.
La FIGURE 9 est une représentation d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif de détection selon l'invention.
Le dispositif 900, représenté sur la FIGURE 9, comprend tous les éléments du dispositif 600 de la FIGURE 6, sauf en ce qui concerne les différences décrites ci-dessous.
A la différence du dispositif 600, le dispositif 900 comprend uniquement le premier oscillateur 610 et ne comprend pas le deuxième oscillateur 612.
De plus, le dispositif 900 comprend seulement le premier démodulateur 616 et ne comprend pas le deuxième démodulateur 618.
Le dispositif 900 comprend un contacteur 902 qui relie sélectivement l'entrée non inverseuse de l'AO 604 soit au premier alternatif Vi soit au potentiel de masse M.
Ainsi, pour réaliser la mesure capacitive, le contacteur 902 est relié au premier potentiel alternatif Vi. Dans ces conditions, l'électrode de mesure 102, l'électrode d'émission 104 et l'électrode de garde 108 sont au premier potentiel alternatif Vi et un premier signal Vs est mesuré. Ce premier signal Vs est représentatif de la capacité objet-électrode Coe et est démodulé dans le premier démodulateur 616 pour obtenir la grandeur Gl, avec comme porteuse le potentiel alternatif Vi.
Pour réaliser la mesure résistive, le contacteur 902 est relié au potentiel de masse M. Dans ces conditions, l'électrode de mesure 102 n'est plus polarisée au premier potentiel alternatif Vi, mais au potentiel de masse M. L'électrode d'émission 104 et l'électrode de garde 108 sont toujours au premier potentiel alternatif Vi et un deuxième signal Vs est mesuré. Ce deuxième signal Vs est représentatif de la résistance Rie entre les électrodes de mesure 102 et la, ou chaque, électrode d'émission 104. Ce deuxième signal Vs est démodulé dans le premier démodulateur 616 pour obtenir la grandeur G2, toujours avec comme porteuse le premier potentiel alternatif Vi.
Bien entendu, suivant une alternative, il est possible de garder l'électrode de mesure 102 au premier potentiel alternatif Vi lors de la mesure résistive, et de polariser l'électrode d'émission 104 à un autre potentiel, et en particulier au potentiel de masse M.
Dans tous les modes de réalisation, il est avantageux de choisir, pour la couche piézorésistive 106 une résistance de valeur identique à, ou proche de, la valeur de l'impédance formée entre l'électrode de mesure 102 et l'électrode de garde 108, à la fréquence de travail de de la mesure capacitive, c'est-à-dire la fréquence fl dans les exemples décrits. Par exemple, la valeur de la résistance de la couche piézorésistive 106 peut être supérieure à 1 kQ, et de préférence supérieure à quelques kQ.
Quel que soit le mode de réalisation décrit, il est possible de réaliser une calibration de la mesure résistive. Pour ce faire, l'électrode de mesure 102 et l'électrode d'émission 104 sont polarisées au premier potentiel alternatif Vi. Si cette mesure capacitive signale l'absence d'un objet, alors une mesure résistive est réalisée. Cette mesure résistive fournira alors une valeur seuil relative à la résistance de la couche piézorésistive 106 au repos, en l'absence de toute pression. Elle permet aussi de vérifier un bon fonctionnement du dispositif.
Avec les dispositifs 600, 800 et 900, il est en outre possible de réaliser un diagnostic de la mesure capacitive. Ce diagnostic peut être réalisé de la manière suivante. En l'absence de tout objet, une mesure résistive peut être réalisée en appliquant la différence de potentiel V2 entre les électrodes de mesure 102 d'une part, et les électrodes d'émission 104 et de garde 108 d'autre part. Le signal de mesure Vs, fourni par l'électronique de mesure 602, peut ensuite être démodulé d'une part en phase et d'autre part en quadrature avec le potentiel V2. Le résultat fourni par l'une des démodulations (par exemple la démodulation en phase) fournit la mesure résistive, et celui fourni par l'autre démodulation (par exemple en quadrature) est représentatif de la capacité entre les électrodes de mesure 102 et les électrodes de garde 108. Ces résultats peuvent être comparés à des valeurs attendues, notamment pour vérifier un bon fonctionnement du système.
La FIGURE 10 est une représentation d'un exemple de réalisation non limitatif d'un équipement selon l'invention.
L'équipement 1000 de la FIGURE 10 est un robot, et particulier un bras robotisé comprenant plusieurs segments articulés, et reliés entre eux par des articulations rotatives.
Le bras robotisé 1000 comporte deux éléments d'habillage 1002 et 1004 disposés sur deux segments du bras robotisé 1000.
Chaque élément d'habillage 1002-1004 comprend un ou plusieurs dispositifs de détection selon l'invention, tel que par exemple l'un quelconque des dispositifs 600, 700, 800 ou 900 des FIGURES 6-9.
Les électroniques de détection de différents dispositifs de détection équipant les éléments d'habillage 1002 et 1004 peuvent être distinctes, ou en partie ou en totalité, communes.
Les électrodes de chaque dispositif de détection équipant les éléments d'habillage 1002-1004 sont intégrées dans l'épaisseur dudit élément d'habillage 1002-1004, ou déposée sur une ou les faces dudit élément d'habillage 1002-1004.
Les éléments d'habillage 1002-1004 sont utilisés soit à la place d'un élément d'habillage originel du bras robotisé 1000, soit en plus d'un élément d'habillage originel.
La FIGURE 11 est une représentation schématique d'un autre exemple de réalisation non limitatif d'un équipement selon l'invention.
L'équipement 1100, représenté sur la FIGURE 11, est un robot en forme d'animal. Le robot 1100 est doté d'une tête 1102, d'un corps 1104 et de quatre pieds permettant audit robot 1100 de se déplacer.
Le robot 1100 est équipé d'un revêtement sous la forme d'une peau 1106, agencée sur une partie du corps 1104, comme illustré, ou sur la totalité du corps. La peau 1106 peut être rapportée sur le corps 1104 de manière amovible ou démontable. Elle peut comprendre une couche de maintien par exemple en tissu cousue de sorte à avoir la forme souhaitée.
La peau 1106 comprend un ou plusieurs dispositifs de détection selon l'invention, et tel que par exemple l'un quelconque des dispositifs 600, 700, 800 ou 900 des FIGURES 6-9.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples détaillés ci- dessus.
Claims
1. Dispositif (600;700;800;900) de détection d'un objet (O), par rapport à une surface de détection (S), comprenant :
- au moins une électrode (102), dite de mesure,
- au moins une électrode (104), dite d'émission, électriquement couplée à ladite électrode de mesure (102) par une couche piézorésistive (106), et
- une électronique de mesure (602), configurée pour polariser au moins une électrode de mesure (102) à un premier potentiel alternatif (Vi), différent d'un potentiel de masse (M), à une fréquence de travail, et réaliser une mesure, dite capacitive, d'un premier signal de mesure (Vs) relatif à la capacité (Coe), dite objet-électrode, vue par ladite au moins une électrode de mesure (102) ; caractérisé en ce que ladite électronique de mesure (602) est en outre configurée pour :
- appliquer une différence de potentiel, continue ou alternative, entre ladite au moins une électrode de mesure (102) et une électrode d'émission (104) qui lui est couplée, et
- réaliser une mesure, dite résistive, d'un deuxième signal de mesure (Vs) relatif à la résistance (Rie), dite inter-électrodes, entre ladite électrode de mesure (102) et ladite électrode d'émission (104).
2. Dispositif (600;700;800;900) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une électrode de garde (108), disposée en regard des électrodes de mesure (102) et d'émission (104), selon leurs faces opposées à la surface de détection (S).
3. Dispositif (600;700;800;900) selon la revendication 2, caractérisé en ce que la couche piézorésistive (106) présente, entre au moins une électrode de mesure (102) et une électrode d'émission (104) qui lui est couplée, une résistance de valeur identique à, ou proche de, la valeur de l'impédance formée entre ladite électrode de mesure (102) et l'électrode de garde (108), à la fréquence de travail de la mesure capacitive.
4. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour au moins une électrode de mesure (102), la couche piézorésistive (106) est disposée selon la face des électrodes d'émission (104) et de mesure (102) du côté de la surface de détection (S).
5. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour au moins une électrode de mesure (102), la couche piézorésistive (106) est disposée selon la face des électrodes d'émission (104) et de mesure (102) du côté opposé à la surface de détection (S).
6. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche piézorésistive (106) comprend :
- une mousse chargée de particules conductrices ;
- une mousse de carbone ; et/ou
- un film piézorésistif.
7. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une électrode de mesure (102) et au moins une électrode d'émission (104) avec laquelle elle est couplée, sont disposées au même niveau, par rapport la surface de détection (S).
8. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une électrode de mesure (102) et au moins une électrode d'émission (104) avec laquelle elle est couplée sont disposées l'une au-dessus de l'autre, par rapport à la surface de détection (S).
9. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une électrode de mesure (102) occupe une étendue plus grande que celle occupée par au moins une électrode d'émission (104) avec laquelle elle est couplée.
10. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une électrode de mesure (102) est couplée avec une unique électrode d'émission (104).
11. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une électrode de mesure (102) est couplée avec plusieurs électrodes d'émission (104I-1042).
12. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une électrode de mesure (102) est entrelacée, ou interdigitée, avec au moins une, et en particulier chaque, électrode d'émission (104;104I-1044) qui lui est couplée.
13. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'électronique de mesure (602) comprend un amplificateur (604) de type transimpédance configuré pour mesurer un courant ou une charge sur l'électrode de mesure (102).
14. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend :
- un premier oscillateur (610) fournissant le premier potentiel alternatif (Vi) ;
- un deuxième oscillateur (612) fournissant un deuxième potentiel électrique (V2), continu ou alternatif, à l'électrode de mesure (102), ou à chaque électrode d'émission (104), pour la mesure résistive.
15. Dispositif (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un étage (614) de démodulation synchrone configuré pour réaliser une démodulation synchrone de chacun des premier et deuxième signaux.
16. Couche de détection (1002,1004) comprenant au moins un dispositif de détection (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications précédentes.
17. Équipement (1000) comportant un dispositif de détection (600;700;800;900) selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, ou une couche de détection (1002,1004) selon la revendication 16.
18. Équipement (1000) selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un robot ou d'une partie de robot, mobile ou fixe.
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| US20180183438A1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-06-28 | Alps Electric Co., Ltd. | Input device |
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-
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-
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- 2020-10-19 US US17/756,091 patent/US20220407517A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160195994A1 (en) * | 2013-09-27 | 2016-07-07 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Touch input device |
| US20180183438A1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-06-28 | Alps Electric Co., Ltd. | Input device |
| WO2019030042A1 (fr) * | 2017-08-10 | 2019-02-14 | Fogale Nanotech | Element d'habillage capacitif pour robot, robot muni d'un tel element d'habillage |
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