本发明涉及工业生产领域中使用的自动化装置，并且已经特别参考人类操作者与这种自动化装置之间的协作问题而被开发。本发明优选应用于机器人领域，但是也可以有利地在工业生产领域中使用的其它装置上实施。
背景技术：
为了有效地利用生产过程中自动化的贡献，并由此提高生产过程的效率，有必要使人类操作者与自动化装置（特别是机器人）之间的交互变得自然和安全。这样，人类操作者可以被委托那些需要极度复杂的自动化的过程，而需要例如相当大的努力、执行的快速性、高精确度和质量的操作可以被委托给自动化装置。
为了使这些生产过程成为可能，需要使人类与自动化装置的交互自然且安全的解决方案。目前用于该目的方法基本上与被动安全和主动安全问题有关。
具体参考工业机器人，与人类操作者和机器人的操纵器之间的交互中的被动安全的增加相关联的方法基本上旨在修改后者的结构和操作以便降低事故的可能性及其严重性。根据这种方法，例如已经提出了以轻结构为特征的机器人操纵器，其覆盖有不具有尖锐拐角或边缘的软材料，以便最小化由对人类操作者的任何可能撞击所引起的伤害。
与主动安全方面的增加相关联的方法（而不是基于专用传感器系统的控制策略）旨在保证对机器人操纵器周围的环境的持续监测，以便在潜在危险情况时动态地修改其行为，所述潜在危险情况例如是在给定功能的执行期间人类操作者靠近操纵器或者操作者与操纵器之间的接触。目前用于该目的传感器类型基本上如下：
-旨在光学地重建该操纵器周围的环境的几何形状的传感器，例如摄像机和激光扫描仪；
-旨在识别操纵器与人类操作者之间的接触或碰撞的电传感器，例如力或接触传感器；以及
-旨在识别操纵器与人类操作者之间的过度靠近的电传感器，例如接近传感器。
已经提出了这样的机器人，其中，被动安全和主动安全两种策略被集成在相应操纵器的带传感器的覆盖件或涂层中。这些覆盖件通常由一种“皮肤”构成，普遍由弹性顺应材料制成，其包围操纵器的对应部分并且集成了接触传感器或接近传感器。
前述已知的覆盖件在操纵器的可运动结构上的安装通常是复杂的并且远不能实用。而且，在偶然故障的情况下，相应地移除或更换覆盖件或其部分是费力的。此外，传感器装置在覆盖件中的集成和校准通常是复杂和昂贵的。在工业生产领域中使用的具有除机器人之外的可运动部件的自动化装置中也发现了类似的问题。
技术实现要素：
本发明的目的基本上是提供一种自动化工业装置，特别是机器人，其设置有基本上没有上述缺点的带传感器的覆盖件，而能够确保装置和人类操作者之间的高度协作，同时保证必要的安全要求。根据不同的方面，本发明的目的是提供一种自动化工业装置，其中，可以容易地检测相应的带传感器的覆盖件的操作状况或状态。
根据本发明，通过具有所附权利要求中所提及的特性的自动化工业装置和用于自动化工业装置的带传感器的覆盖件实现了将在下文中清楚地显现的上述和其他目的。
权利要求形成了本文提供的与本发明相关的技术教导的组成部分。
附图说明
本发明的其它目的、特性和优点将从随后的描述并从附图中清楚地显现，这些描述和附图仅通过解释性和非限制性示例的方式提供，并且其中：
-图1是根据本发明的可能实施例的自动化装置的局部示意性透视图；
-图2是图1的装置的一部分的示意性透视图，其具有根据本发明的可能实施例的带传感器的覆盖件；
-图3是图2的装置的一部分的局部分解图；
-图4和图5是根据可能实施例的能够在自动化装置中使用的带传感器的覆盖件的两个模块的示意性透视图，分别处于它们是分离的状态和它们联接在一起的状态；
-图6是根据本发明的可能实施例的带传感器的覆盖件的覆盖件模块的可能分层构造的示意性截面图；
-图7是能够在根据本发明的可能实施例的带传感器的覆盖件的覆盖件模块中使用的接触传感器装置的分解示意图；
-图8是部分示意性截面图，旨在说明图7所示类型的接触传感器装置的两种不同状态；
-图9是根据本发明的可能实施例的带传感器的覆盖件的一些覆盖件模块的电连接的可能构造的局部示意图；
-图10是根据可能实施例的另一自动化装置的示意性透视图；
-图11是图10的装置的局部分解示意图，省略了覆盖件模块；
-图12是根据本发明的可能实施例的另一自动化装置的示意性透视图；
-图13是图12的装置的示意性透视图，省略了覆盖件模块；
-图14是根据本发明的可能实施例的另一自动化装置的示意性透视图；并且
-图15、图16和图17是示意图，旨在指示根据本发明的可能实施例的带传感器的覆盖件的可能操作状态。
具体实施方式
在本说明书的框架中对“实施例”或“一个实施例”的引用旨在指示关于该实施例描述的特定构造、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，在本说明书的各个方面中，参考“实施例”、“一个实施例”、“至少一个实施例”、“一个或多个实施例”等描述的特性不必全部指同一个实施例。此外，特定构造、结构或特性可以以任何适当的方式组合在一个或多个实施例中。下文所使用的参考仅为了方便而提供，并不限定实施例的保护范围或范围。
此外，还应指出，在本说明书的后续部分中，将限于对理解本发明有用的元件来描述自动化装置，关于所述自动化装置例示了本发明的可能实施例。
图1中示意性地示出了根据本发明的可能实施例的用于工业生产的自动化装置。在所示的示例中，该装置是机器人，其包括具有多个自由度的操纵器1，该操纵器1具有包括连接在一起的多个部分的可运动结构2，以及能够被控制以引起结构2的前述部分移位的致动器装置。
在所示的示例中，机器人是具有六个自由度的拟人机器人，其具有静止基部3和绕具有竖直方向的第一轴线a1可旋转地安装在基部3上的柱4。由5表示的是臂，该臂安装成绕具有水平方向的第二轴线a2在柱4上摆动。由6表示的是肘部，其安装在臂5上以用于绕也具有水平方向的第三轴线a3转动，肘部6支撑前臂7，该前臂7设计成绕其自身轴线a4转动，该轴线a4因此构成操纵器1的第四运动轴线。前臂7在其端部设置有腕部8，该腕部8安装成用于根据两个轴线a5和a6运动。腕部8具有用于安装未示出的末端执行器的凸缘9。末端执行器可以是例如图10所示类型的用于拾取通用部件的装置，或者是例如图12所示类型的抛光或研磨装置。前述末端执行器在任何情况下可以是本领域已知的任何类型和功能，例如焊炬或轭架、喷漆枪或用于施加密封剂的枪、钻轴等。
可运动部件4-8借助于已知类型的接头连接在一起，与接头相关联的是相应的电马达，其中一些电马达由m表示，具有相应的齿轮减速器传动装置。在一个或多个实施例中，根据自身已知的技术，与凸缘9相关联的末端执行器也具有相应的致动器装置。优选地，与前述接头相关联（即与相应的马达m相关联）的是用于位置控制的相应的换能器（未示出），例如编码器或分解器类型的换能器。
操纵器1的运动（即接头的马达的操作）由机器人控制单元15管理，该机器人控制单元15优选地位于远离操纵器1的位置并且经由布线系统16的引线连接到操纵器1的电气/电子部件。除了下文中涉及的一些特定功能之外，关于设置有相应微处理器控制系统的单元15的硬件和软件的实际实现形态与本说明书的目的无关，这些特定功能涉及本发明的可能实施例。
在一个或多个实施例中，控制单元15被构造成在多个不同操作模式中控制操纵器1，在这些操作模式中至少有自动操作模式并且优选地还有手动操作模式。为此目的，单元15包括选择装置17，其可由用户操作以从可能的操作模式中选择期望的操作模式。在至少一个实施例中，机器人可以至少以“编程”模式、“自动”模式以及优选地“远程”模式操作。在图1中，附图标记17因此例示了用于从可能的操作模式中手动选择期望的操作模式的装置。在“编程”模式中，操作者在操纵器附近行动，以管理操纵器的操作，存储程序步骤并且例如借助于与操纵器1的可运动结构相关联的特别是在其末端执行器附近的便携式编程装置（教导器）或手动引导装置对操作活动进行编程。在“自动”模式中，相反，机器人执行其自身的预存储的操作程序，可能与其他机器人或自动化设备组合，并且可能与人类操作者协作以执行特定任务。而且，在“远程”模式中，机器人在工作单元内执行其自身的操作程序，可能与人类操作者协作，但是在这种情况下，程序执行的启动来自单元管理器，例如plc，其例如控制机器人和存在于同一个单元中的其他自动化设备二者。
图1是操纵器1的“裸”版本形式的示意图，以便阐明其可运动结构4-8的可能的构造。然而，在本发明的实际实施例中，前述可运动结构至少部分地被在图2和图3中可见的带传感器的覆盖件覆盖，在图2和图3中，该覆盖件整体上由20表示。在一个或多个实施例中，例如在所示的实施例中，覆盖件20还至少部分地覆盖操纵器1的静止结构，这里由其基部3表示。
覆盖件20集成了传感器装置，其可以包括至少一个接触传感器装置和/或至少一个接近传感器装置，所述接触传感器装置适于检测操纵器1和异物之间的接触或撞击，所述接近传感器装置适于检测在距操纵器基本上预定距离内的异物的存在，该预定距离例如在大约0cm和5cm之间，优选地在0cm和大约3cm之间。在各种优选实施例中，所述覆盖件集成了至少一个接触传感器装置和至少一个接近传感器装置两者。鉴于在其优选应用中机器人是协作类型的机器人，前述异物通常由与操纵器1严密接触地操作的人类操作者来代表。
带传感器的覆盖件20包括多个覆盖件模块，其中一些覆盖件模块仅在图2中由附图标记21至39表示，其可以放在一起或组装起来以整体上形成一种覆盖操纵器1的可运动结构的至少一部分的主体，优选但不必实际地覆盖操纵器的全部可运动结构4-8。
如将在下文中更清楚地显现的，覆盖件20的模块21-39中的至少一些具有相应的承载或支撑结构，该承载或支撑结构具有预定形状，与该承载或支撑结构相关联的是至少一层弹性可压缩材料，即设计成吸收撞击的材料。在优选实施例中，每个模块的承载或支撑结构由刚性或半刚性材料制成，使得前述结构可以预先布置有任何期望的预定形状，该预定形状根据将要覆盖的操纵器1（或其它自动化装置）的部件而变化。
多个模块21-39包括一个或多个带传感器的覆盖件模块，每个带传感器的覆盖件模块包括相应的传感器装置，例如接触传感器装置和/或接近传感器装置。在本说明书的后续部分中，将参考由23和24表示的模块来例示前述带传感器的模块的可能实施例，关于前述模块描述的概念理所当然也可应用于其它带传感器的模块，例如由25-26、28-29、31-32、36-37、38-39表示的带传感器的模块（显然，且不论所讨论的模块的由对应承载结构决定的不同的总体形状）。
在优选实施例中，带传感器的模块包括至少一个接触传感器装置和至少一个接近传感器装置二者。另一方面，本发明的范围并不排除覆盖件20的模块中的至少一个仅设置有接触传感器装置或者仅设置有接近传感器装置的情况。覆盖件20还可以包括不具有所述类型的传感器装置的模块，例如在操纵器1的与人类操作者的任何可能撞击的风险或后果较低的区域中；例如，操纵器1的基部3的覆盖件模块21-22可以没有传感器装置，或者仅设置有接近传感器装置，这是因为基部3在任何情况下都是操纵器的静止部分。类似的考虑可以应用于与操纵器1的可运动部件相关联的模块，例如模块33。
在各种实施例中，覆盖件的模块中的至少一些被预先布置成以可分离的方式固定到可运动结构4-8的对应的下方的部件，例如图2的模块23、25和36、37。为此目的，操纵器1的前述下方的部件具有用于相应覆盖件模块的特意设置的定位和/或附接元件。前述元件可以直接由操纵器的部件的主体限定，或者被构造为施加在前述部件上的元件。
例如，参考图1，由18a表示的是例如用于锚定图2的模块23和25的两个支架，由18b表示的是用于模块23的定位和/或搁置元件，而由18c表示的是用于锚定图2的模块34的支架。
在各种实施例中，通过附加的机械连接元件提供模块到前述定位和/或附接元件的固定。例如，在图3中，模块24与模块23和26分离，部分可见的是用于将模块23机械连接到操纵器1的柱4的附接元件18a的元件19。另一方面，在可能的实施例中，将要固定到操纵器1的部件的模块的承载结构自身（其例如由塑料或复合材料制成）可成形为直接限定用于机械连接和/或联接到操纵器1的结构2的必要元件的至少一部分。
在一个或多个优选实施例中，一个或多个第一覆盖件模块（例如模块23和25）以可分离的方式固定到可运动结构的相应部分（柱4，参考所例示的模块23和25），特别是经由快速联接器件，例如具有卡扣动作的构件或快速连接接合装置。
在一个或多个实施例中，一个或多个第二覆盖件模块（例如模块24和26）以可分离的方式固定到前述第一模块中的一个或多个和/或以相互可分离的方式固定，特别是借助于快速联接器件，例如具有卡扣动作的构件或快速连接接合装置。例如，模块24和26可以以可分离的方式分别联接到模块23和25，而模块23和25进而以可分离的方式联接到操纵器的结构。此外，如将在下文中更清楚地显现的，模块24和26以可分离的方式联接在一起。
如上所述，优选地，用于覆盖件模块相对于彼此和/或相对于操纵器的可运动结构的可分离联接的装置包括快速联接器件，例如具有卡扣动作或快速连接接合的可释放夹子。另一方面，在替代实施例中，一个或多个模块相对于结构2和/或相对于彼此的可分离固定可以使用螺纹构件（例如螺钉等）来获得。
在一个或多个实施例中，提供了覆盖件20的模块，其具有相关联的至少一个电子控制板，其不必固定到对应的承载结构。前述控制板与操纵器1的控制单元15以信号通信的方式连接，并且至少一个对应的带传感器的覆盖件模块的传感器装置电连接至该控制板。
前述控制板优选地被预先布置成至少管理传感器装置的操作并且向控制单元15供应指示操纵器1与人类操作者（或其它异物）之间的接触的信号和/或指示在距操纵器自身基本上预定距离内存在人类操作者（或其它异物）的信号。如所述的，在可能的实施例中，带传感器的模块中的至少一个包括接触传感器装置和接近传感器装置，使得对应的控制板能够向控制单元15供应指示前述两种状态的信号，即，指示接触的信号和指示接近的信号。
每个带传感器的覆盖件模块可与其自身的控制板相关联，或者同一个带传感器的覆盖件模块可与若干个控制板相关联，例如，第一板被预先布置成管理所讨论的模块的接触传感器装置，并且第二板被预先布置成管理同一个带传感器的覆盖件模块的接近传感器装置。还可以提供与同一个控制板相关联的若干个带传感器的模块，其能够管理适合于第一模块的传感器装置和至少一个第二模块的传感器装置二者。此外，利用相同的逻辑，至少一个控制板可以由无传感器的覆盖件模块携带，至少一个带传感器的模块的传感器装置连接到该无传感器的覆盖件模块。因此，应当理解，覆盖件的一个或多个模块虽然设置有它们自身的接触传感器装置和/或接近传感器装置，但不一定必须配备有对应的控制板。在这个方面，没有电路板的一个或多个带传感器的模块的传感器装置也可以与控制单元15直接形成联系，其中，对应板的功能将被直接实现。
如所述的，在优选实施例中，同一个电子控制板被预先布置成连接和控制覆盖件20的多个带传感器的模块，甚至多于两个模块。前述同一个控制板不一定必须由覆盖件的模块之一携带，因为它可以与操纵器的结构相关联，即使在相对远离受控的带传感器的模块的位置。
在图4和图5中以示例的方式示出了两个带传感器的覆盖件模块，其对应于图2-3的模块23和24。在前述附图中，前述模块的内侧是可见的，即，基本上面向操纵器1的下方的可运动结构（这里基本上是柱4，见图1）的那一侧。
在前述附图中可以看到，所讨论的模块的承载或支撑结构整体上由40表示，优选地由电绝缘材料制成。如将在下文中更清楚地显现的，在优选实施例中，覆盖件20的模块整体上具有带有不同层的结构，其包括：
至少一个承载层，优选由刚性或半刚性材料制成，其对于在模块上赋予期望的预定形状是必要的；
至少一层可压缩材料，其设计成吸收任何可能的撞击；并且优选地
至少一个外涂层。
在一个或多个实施例中，带传感器的模块包括一个或多个不同的主动层以及一个或多个不同的被动层，所述一个或多个不同的主动层对应于所提供的传感器装置，所述一个或多个不同的被动层对应于所述模块的结构或承载部分，对应于其弹性可压缩部分以及对应于其外涂层。自身构成覆盖件模块的层的承载结构40被预先布置成支撑前述不同的主动层和被动层。
模块的结构40基本上以壳体的形式提供，其被成形为再现操纵器1的对应部分的形状，或者部分地包围操纵器或覆盖操纵器，并且提供基本上均质的表面，用于支撑前述有源和被动层，以及用于整体上的覆盖件20。
结构40优选地成形为使得自由间隙被限定在其内侧和操纵器1的下方部分之间，该自由间隙足以容纳例如覆盖件模块的控制电子设备和/或操纵器的前述被覆盖的部分的对应布线和/或可能的突出元件，以及其它可能的构件，例如用于强制通风的构件，诸如风扇。当然，由于前述原因，各种覆盖件模块的结构40将根据将要被覆盖的操纵器的区域而彼此不同。在各种实施例中，可指示性地具有2mm至30mm之间的厚度的结构40由玻璃增强塑料或其它复合材料制成，并且因此可容易地用已知概念的设备获得。然而，本发明的范围并不排除使用热塑性或热固性材料和/或经由热成型或自身已知的其它技术（例如经由三维打印）形成结构40。结构40自身可以是多层的类型，例如包括两个较硬的外层和至少一个硬度较小的中间层。在各种实施例中，结构的厚度是可变的，即不是恒定的；例如，模块的结构40在其设计成机械连接到机器人的结构和/或连接到其它模块的部分中可以较厚，而在其它部分中可以较薄，例如设计成提供用于覆盖件的主动层和被动层的衬底的部分。
参照图4和图5，可以注意到，在一个或多个优选实施例中，结构40如何基本上成形为类似于图案化的壳体，优选地限定或多或少明显的隆起或腔体，其内侧可以设置有加固肋条，其中一些肋条由41表示。当设计时，模块的控制板可以固定到相应结构40的内侧，但是这不构成必要特征，板可以安装在操纵器1的结构上。如所述的，在优选实施例中，在控制板设置成控制单个模块的情况下和在控制板设置成控制多个模块的情况下，带传感器的模块的一个或多个控制板安装在操纵器1的承载结构上，即使在远离对应的受控带传感器的模块的位置。在所示的非限制性示例中，模块23和24二者都设置有由50表示并示意性示出的相应控制板。板50到结构40或到操纵器1的承载结构的固定可以根据已知技术实施，例如经由螺纹构件或通过提供用于板50的卡扣动作接合的支架或座。
由51表示的是布线系统，其由用于将板50连接到相应模块的传感器装置的若干个引线组成，该传感器装置可以包括接触传感器，或者接近传感器，或者接触传感器和接近传感器的组合。考虑到前述传感器位于结构40的外侧之外（在图4-5中不可见），结构40可以设置有孔，用于布线51或其引线通过。
在各种实施例中，模块中的至少一些的承载结构40具有相关联的机械连接器元件，用于以可分离的方式将至少两个覆盖件模块机械地连接在一起。在优选实施例中，前述机械连接器元件是快速联接类型的，例如具有快速连接接合。
如图4中所例示的，在优选实施例中，第一模块（在该示例中，模块23）的结构40具有至少一个外围表面或壁42，其被设计成面向第二相邻模块（在该示例中，模块24）的对应外围表面或壁42设置，其中，前述面向的表面或壁限定或具有相关联的前述由45和46表示的用于机械连接的连接器元件。在该示例中，连接器元件45基本上是凸型的，而连接器元件46基本上是凹型的。所提及类型的机械连接器也可以设置在未配备有传感器装置的模块上。
在各种实施例（未示出）中，模块中的至少一些的承载结构40可具有相关联的电连接器元件，用于以可分离的方式将两个覆盖件模块或对应的布线电连接在一起。而且，前述电连接器元件可以基本上是凸型和凹型。如果设想，电连接器元件可以与将要被电联接在一起的两个模块（例如模块23和24）的面向的壁42相关联，优选地，在机械连接器元件45、46之外但也可能作为机械连接器元件45、46的替代。在这方面应当注意，前述电连接器元件可以预先布置成执行前述机械连接器元件的功能，反之亦然。
显然，同样没有传感器装置的模块的结构40可以具有若干个表面或壁，这些表面或壁被设计成面向相邻模块的对应的表面或壁，前述面向的壁具有相关联的相应机械连接器元件和/或电连接器元件。事实上，图4示出了如下情况，其中，模块24的结构40具有表面或壁43（这里，通常横向于或正交于模块自身的壁42），该表面或壁43设置有机械连接器元件45，该机械连接器元件45被设计成与设置在图3中由43表示的模块26的表面或壁上的相应互补机械连接器元件联接。另外或作为替代，在模块23和26的壁43上可以设置前面提到的类型的电连接器元件。显然，也可以在第一模块的同一个壁42上或若干个壁42、43上提供若干个机械连接器元件和/或电连接器元件，其设计成可分离地联接到由与第一模块相邻的第二模块的对应壁携带的互补机械连接器元件和/或电连接器元件。
再次在图4中，由52表示的是用于将控制板50电连接到图1的控制单元15的布线。模块的支撑结构40可以成形为在其外围壁处限定至少一个通道，用于相对于对应的布线51引导如针对例如模块23所示的布线。
如从图4中可以理解的，如果需要，结构40的基本上壳体状的、通常凹入或隆起的形状使得能够有效地容纳控制板50并容纳所有布线51-52，无论这些控制板安装在结构40自身的内侧上还是安装在操纵器1的结构上，所有布线51-52也可以例如经由胶带或合适的线槽局部地锚固到结构40的内侧。
在图5中，模块23和24被表示为处于联接状态，即，图4的相应壁42彼此接触或相邻，并且机械连接器元件45、46联接在一起。参考前述附图，假设布线52的端部电连接到图1的控制单元15，其中，前述布线中的一些引线被控制单元15用于向控制板50供应必要的电源（优选地低压电源），而前述布线中的其他引线被控制板50用于向控制单元15供应信号，所述信号指示由传感器装置做出的检测，即指示操纵器1与人类操作者（或其他异物）之间的接触或撞击和/或人类操作者（或其他异物）存在于操纵器自身附近。
这样，由于独立的电连接的缘故，覆盖件20的各种带传感器的模块（这里，由模块23和24例示）能够彼此独立地操作，即使在模块之一失效的情况下。这种类型的方式显然能够实现覆盖件20的各种可能的构造，其可以包括：根据机器人或其他自动化装置的最终应用的类型，带传感器的模块基本上覆盖操纵器1的整个可运动结构或者仅覆盖其被认为对于与人类操作者的协作的目的而言关键的一部分。
同样应当理解，控制单元15可以方便地被预先布置成识别供应前述代表性信号之一的带传感器的模块的控制板50，因此控制单元15认识到所讨论的模块与已经检测到操作者或其它异物的接触和/或接近的操纵器的区域相对应，以便实施必要的动作。当然，这也适用于预先布置成控制多个带传感器的模块的电子板50的情况。换句话说，这种类型的电子板50可以方便地被预先布置成识别哪个受控的带传感器的模块已经产生信号并将对应的信息传送到控制单元15。
例如，假设接近传感器装置被构造成在大约5cm的最大距离内检测异物的存在，在经由前述传感器装置进行检测之后，控制单元可以发出命令以将操纵器1的移位速度降低到被认为对于人类操作者而言安全的值，例如在150mm/s与250mm/s之间。
在由人类操作者引起操纵器上的接触之后，可以实施类似的策略。例如，假设在由接近传感器装置产生的先前信号引起的速度降低之后，人类操作者以不期望的方式运动并且意外地撞到带传感器的模块的表面。在由对应的接触传感器装置产生后续信号之后，控制单元15可以停止操纵器1的运动，或者使其运动方向反向。应当注意，由操作者在带传感器的覆盖件上进行的接触甚至可以是自愿的，例如当操作者希望停止机器人的操作时。
控制单元15能够识别接触和/或接近信号可能来自于哪个带传感器的模块的事实使得可以采用旨在增加人类操作者的安全的控制策略，特别是用于协调可运动结构2的若干个部件的运动。参照图2，例如，假设当操纵器1的前臂（7，图1）位于向下倾斜的位置时，经由模块39检测到接触。因此，可能的控制策略可以设想控制单元15将会发出命令，用于升起前述前臂并用于同时使臂5向后（参照图1的视图）摆动。显然，这仅仅是非限制性的示例，考虑到运动的可能组合是不计其数的。
应当理解，在一个或多个实施例中，控制单元15可以被构造成经由适当的编程将带传感器的覆盖件模块用作一种“用户界面”，旨在使人类操作者能够将基本指令给予控制单元15。
如已经提到的，与带传感器的模块的单次接触可以被认为指示对于人类操作者潜在危险的情况，随后执行安全策略。另一方面，例如，在快速连续发生的带传感器的模块上的三次接触（操作者也能够用一只手的手指执行）可以指示操作者暂时停止操纵器的意愿，而机器人不必实施任何安全策略。从前述受控停止的状态开始，在模块上的随后的一系列接触（例如快速连续发生的两次或四次接触）可以指示操作者重新开始操纵器的操作的意愿。
在各种实施例中，带传感器的覆盖件20的相邻模块未设置有先前提到的类型的机械连接器元件和/或电连接器元件。这通常是如下情况：模块虽然彼此相当接近，但覆盖了操纵器1的能够以相对运动进行运动的部分。
参照图2，例如，可以理解，一方面模块23和另一方面模块28（或29）分别部分地覆盖操纵器1的柱4和臂5（见图1），即操纵器的能够执行相对移位的部分。因此，在前述模块23和28之间没有设置相互联接的机械连接器元件或电连接器元件。当然，这种考虑也适用于带传感器的覆盖件20的其它模块，例如再次参照图2，一方面模块23或25和29、模块29和30、模块38-39，另一方面模块36-37，或者再一次，一方面模块30、31、34、35，另一方面模块36-37（模块36-37相对于前臂7固定，并且因此能够随其相对于覆盖图1的肘部6的模块30、31、34、35转动）。
如前所述，在优选实施例中，覆盖件20的至少带传感器的模块包括由承载结构40携带的多个主动层和被动层。
在图6中，带传感器的模块的具有不同层的可能结构仅通过非限制性解释的方式表示，这里假设该带传感器的模块是图4和图5的模块24。在前述附图中，为了更清楚的原因，省略了电连接布线的图示。
在优选实施例中，至少一个缓冲层与覆盖件模块的支撑结构40的外侧相关联，该至少一个缓冲层由弹性可压缩的且优选电绝缘的材料制成，例如弹性体材料，该材料被设计成吸收由对所讨论的模块的撞击产生的动能。缓冲层（例如在图6的示例中由60表示的缓冲层）可以由聚合物泡沫（例如泡沫聚氨酯）制成。层60可具有5mm和20mm之间的厚度，优选地8mm和13mm之间的厚度。指示性地，缓冲层60可设置成根据当前现行标准（例如iso10218-1、iso10218-2和ts15066标准）吸收具有传递力的撞击。
应当注意，在各种优选实施例中，对应覆盖件的各种有源和/或被动层将要关联到的结构40的外侧被成形为具有尽可能平坦和规则的外表面，例如平面表面，或者圆柱形表面，或者圆锥形表面。这种类型的表面便于在结构上施加各种有源和/或被动层，防止例如形成可能对一些主动层的操作质量具有不利影响的褶皱或皱纹，所述主动层例如是属于接近传感器或接触传感器的导电层。
在一个或多个实施例中，接触传感器装置设置在带传感器的模块的缓冲层60的上侧上。
通常，接触传感器装置可以是任何已知类型。然而，在本发明的优选实施例中，接触传感器装置是相对柔性的类型，并且被设置成在基本上对应于所讨论的模块的外表面的区域或其主要部分的区域上延伸。在图6的非限制性示例中，接触传感器装置整体上由c表示，并且其自身具有带有不同堆叠层的结构。
在一个或多个实施例中，接触传感器装置c包括电绝缘材料层62，其设置在下导电层61和上导电层63之间，由“ ”和“-”表示的相应导体连接到下导电层61和上导电层63。绝缘层62优选地由弹性体制成，或者在任何情况下由弹性可压缩材料制成，例如泡沫材料，并且具有贯通开口阵列。层61和63优选地各自包括至少部分地由导电材料制成的织物或被赋予导电性的织物。仅作为示例，层61和63例如可以各自包括由镀铜聚酯制成的织物（可以涂覆镍），或者由镀银尼龙制成的织物。对于层61和63，还可以使用两种不同的导电织物，例如上面刚刚提到的两种类型的导电织物，其区别在于不同的机械特性。例如，对于相对于缓冲层60固定的层61，使用基本上为塑性的导电织物被证明可能是有利的，而对于在撞击之后经历更大变形以与层61接触的层63（如下文所解释的），使用基本上为弹性的、优选地为双弹性的导电织物被证明可能是有利的。
通常，优选的是，层61和63具有非常低的表面电阻，指示性地不高于100mω。
层或织物61-63是相对薄的（指示性地，堆叠层61-63的总厚度不超过5-6mm），并且因此本质上是柔性的，以便能够适应于缓冲层60的下方轮廓，其进而取决于下方的结构40的轮廓。中间层62比层61和63更厚，并且虽然可压缩但比这些层更硬。层62可指示性地具有2mm和4mm之间的厚度，而层61和63可指示性地具有0.10mm和0.30mm之间的厚度。
如所述的，中间可压缩层62具有开口或通孔阵列。参考图7的非限制性示例，由62a表示的前述孔延伸达层62的主要部分。如可以理解的，以这种方式，导电层61和导电层63在开口62a处局部地面向彼此。同样可以理解，以这种方式，在层63和弹性屈服层62变形之后，层63可以在至少一个这样的贯通开口62a处与层61接触。
孔62优选地是圆形的，以便保证更好的均匀性，但这不构成必要特征。指示性地，孔62a的直径在10mm和20mm之间，并且它们的间距（即，彼此之间的距离）在3mm和8mm之间。
如图8a中示意性地表示的，在传感器装置c上没有压力时，中间绝缘层62保持导电层61和63彼此相距一定距离，也在孔62a的区域中彼此相距一定距离，从而产生跨过导体“ ”和“-”的电信号，对应的控制板50可以将其解释为在所讨论的带传感器的模块上不存在撞击。另一方面，如图8b中示意性地表示的，在传感器装置c上存在撞击即压力时，中间层62可以经历弹性变形，并且使得层61和63之间能够在其通孔62a中的至少一个处接触。因此，在两个层61和63之间获得直接的电传导，结果导致前述跨过导体“ ”和“-”的电信号发生变化，对应的电子板50可以将其解释为对应于在带传感器的模块上已经发生撞击。
层63在一个或多个孔62a处直接接触层61（即传感器c的切换）是通过层63自身的变形和屈服层62的变形来实现的，并且取决于对覆盖件20的撞击程度。换句话说，传感器c的切换阈值是覆在传感器自身上面的层的变形能力的函数。因此，选择前述覆层的厚度，或者更一般地，选择前述覆层抗变形特性，使得在相应的覆盖件模块涉及以高于基本预定的安全阈值的动能发生撞击的情况下，将会发生传感器c的切换。优选地，前述阈值被选择为在与所讨论的模块发生撞击的情况下防止对人类操作者的安全的严重风险。指示性地，表示极限撞击力的前述阈值可以被包括在60n和200n之间。在希望确保最大保护的情况下，例如为了保护操作者的面部免受可能的伤害，安全阈值可以被包括在50n和100n之间。
因此，如可以看出的，在各种优选实施例中，接触传感器装置c基本上作为开/关类型的传感器操作，不需要为了检测是否存在撞击的目的而建立电阻的特定阈值，相反，在压电类型的接触传感器的情况下，通常需要建立电阻的特定阈值。此外，即使传感器c具有广阔的感测表面，其生产成本例如与前述压电传感器相比毫无疑问是有限的，还具有保证检测的可重复性的优点。传感器c的操作不依赖于在生产带传感器的模块期间施加在其导电层61和63上的预载荷（例如，与压电传感器中使用的压阻纤维不同，其中，功能特性的变化对应于所施加的机械拉伸应力的变化）。
在各种优选实施例中，接触传感器装置c包括至少两个电阻器，其中，第一电阻器连接在两个导电层61和63之间，并且第二电阻器（特别是串联地）连接到导体“ ”或导体“-”，前述电阻器特别设置成使得能够区分装置c的可能故障状态。参考图6和图7所示的情况，前述第一电阻器由rp表示，而前述第二电阻器由rs表示。两个电阻器优选地具有不同的电阻值（例如，电阻器rs可以具有大约为电阻器rp的值的十分之一的值）。
为了更充分地阐明这个方面，仅通过示例的方式假设电阻器rp具有被包括在3000ω和5000ω之间的电阻值，并且电阻器rs具有被包括在300ω和500ω之间的值。
在没有施加在装置c上的撞击或压力的情况下，即对应于图8a的状态的状态，跨过导体“ ”和“-”，将能够经由对应的控制板50检测到等于rp rs的电阻值。另一方面，在装置c上存在撞击或压力的情况下，即对应于图8b的状态的状态，跨过导体“ ”和“-”，将能够经由对应的控制板50检测到等于仅电阻器rs的值的电阻值。如前所述，控制板50将因此能够基于检测到的不同的电阻值来区分两种状态（存在或不存在撞击）。相反，在板50检测到无穷大的电阻值的情况下，或者在任何情况下在板50检测到远高于正常工作范围（在所提及的非限制性示例中为3300-5500ω）的值的情况下，将存在操作故障，例如由于两个导体“ ”和“-”中的一个的中断，或者由于导体所连接到的连接器与设置在控制板50上的互补连接器的不期望的断开。相反，如果板50检测到零电阻值，或者在任何情况下远低于正常工作范围（在所提及的非限制性示例中为3300-5500ω）的值，则将存在不同的操作故障，通常由于导体“ ”和“-”自身之间的短路或对应连接器的短路，。
在优选实施例中，可将带传感器的覆盖件模块的接触传感器装置（例如前面例示的传感器装置c）设置在由弹性可压缩且电绝缘的材料制成的下覆盖层和上覆盖层之间。参考图6的非限制性示例，前述下覆盖层由缓冲层60提供，而上覆盖层由另外的缓冲层提供，该另外的缓冲层由64表示，优选地由电绝缘且弹性可压缩的材料制成。在各种实施例中，层64在材料和尺寸方面与缓冲层60基本相同。
当在缓冲层64上施加载荷时，例如在所讨论的覆盖件模块和人类操作者之间发生撞击之后，至少层64的可压缩材料经历变形，从而确定了层61-63上的压力，并由此激活接触传感器装置c，如上所解释的。
如所述的，在一个或多个实施例中，一个或多个带传感器的模块包括接近传感器装置。当带传感器的模块包括接触传感器装置和接近传感器装置二者时，后者处于比前者更高的位置，即处于相对于结构40更外部的位置，结构40表示覆盖件模块的最内层。另一方面，本发明的范围并不排除相反的布置，即接触传感器装置处于比接近传感器装置更高的位置。
相反，在带传感器的模块仅包括接近传感器装置的情况下，图6的层61-64可以省略，可能相应地增加缓冲层60的厚度。
接近传感器装置可以是任何已知的类型，但是这些优选地是相对柔性的类型，并且被获得以便具有与所讨论的模块的外表面或其主要部分的表面区域基本上对应的表面区域。在图6的非限制性示例中，接近传感器装置整体上由p表示。
在一个或多个实施例中，接近传感器装置p是电容类型的，并且包括导电材料层。参考图6的非限制性示例，用于接近检测目的的前述导电的、感测性的或主动层由65表示。
优选地，层65包括由导电材料制成的织物或被赋予导电性的织物，例如由镀铜聚酯制成的织物（可以涂覆镍），或者由镀银尼龙制成的织物。
在图6的非限制性示例中，导电层65设置在缓冲层64的顶上。
在可能的实际实施例中，在接近传感器装置p中，用作电容传感器的导电层65连接到基于lc电路的电容检测芯片（例如由美国德州仪器公司制造的芯片fdc2214），其设置在控制板50上以用于数据的获取和处理（参见上文所提及的芯片的数据表和相关的应用文件）。基本上，当人类操作者（或其它异物）靠近导电层65时，lc电路中的电容发生变化，并且振荡频率随之发生变化。因此，由芯片进行的对该频率变化的测量指示人类操作者（或其它异物）与层65的接近，即与带传感器的覆盖件的外侧的接近。如已经提到的，传感器装置p可以被构造成使得距层65的最大距离大约是5cm，在该最大距离内，可以检测到异物的存在。另一方面，将会理解，例如基于lc电路中的电容的前述变化和振荡频率的随之发生的变化，还可以建立接近传感器装置p的多个检测阈值，其对应于异物距带传感器的覆盖件的外侧的各种距离（例如，第一阈值pt1对应于距覆盖件的最外表面3cm的距离以及对应于距前述外表面基本上为零的距离）。
在各种实施例中，另外的缓冲层设置在接近传感器装置上方，优选地，该另外的缓冲层的厚度小于层60和/或64的厚度。因此，参照图6，由66表示的前述另外的缓冲层设置在感测性层65上，该另外的缓冲层由电绝缘且弹性可压缩的材料制成。层66优选地由弹性体材料制成，例如泡沫材料，例如具有2mm和4mm之间的厚度。
优选地，每个模块包括外涂层，优选地由电绝缘材料制成。参考图6的非限制性示例，由67表示的外涂层可由施加在层66的外侧上的涂料形成，优选地为基于聚氨酯的涂料。为此目的，在优选实施例中，在层66的前述外侧上可以预先施加底漆（primer），旨在促进涂料层67的粘合。在带传感器的模块仅包括接触传感器装置c的情况下，涂层67可以被施加在缓冲层64（其可能已经预先设置有底漆）上。涂层67可以具有被包括在0.5mm和1.5mm之间的厚度，即使在保证其柔性或弹性屈服的条件下不排除其更大的厚度。
在各种实施方式中，涂层67还在由层40、60-66构成的结构的外围侧处延伸，特别地延伸直至承载结构40，例如延伸直至其内侧和/或延伸直至图4-5中由42-43表示的类型的壁：然而，这不构成必要特征。如所述的，实际上，涂层优选地由适当的涂料形成，优选地由不导电的涂料形成，其涂覆模块的多层结构的最外侧。
图6中还示意性地表示了所例示的模块24的控制板50以及由70表示的用于强制通风的器件，例如包括由电马达驱动的风扇。
在各种实施例中，一个或多个风扇70可以安装在操纵器1的结构的由覆盖件20覆盖的部分上，其中，前述部分设置有为此目的设计的合适支撑件。另一方面，根据其它实施例，风扇可以安装在一个或多个模块（不必是带传感器的模块）的结构40的内侧上。这些强制通风装置的存在有利于空气在由覆盖件20限定的腔体内循环，例如以便促进对包封在前述覆盖件内的部件（例如板50或操纵器1的接头的马达m）的冷却。为了使冷却空气能够循环（即，从外部抽吸空气并将较热空气排出到外部），覆盖件20的一个或多个模块可设置有例如呈一系列狭缝形式的通道，如图2中以虚线示意性地表示。
通风器件70的操作可以由带传感器的模块的控制板50或由与多个带传感器的模块连接的控制板50控制。为此目的，在可能的实施例中，这种板50有利地设置有温度传感器（例如，ntc型），以便在由覆盖件20限定的区域内检测到的空气温度达到或超过预定阈值时激活通风器件。
在各种实施方式中，为了生产诸如图6的模块24的带传感器的模块，各层经由胶水或粘合剂组装，胶水或粘合剂被设计成保持这些层自身彼此粘附并防止这些层在接触或撞击之后可能的滑动。
如已经提到的，由承载结构40表示的基层具有在设计阶段确定的形状，该形状能够根据将要覆盖的操纵器的区域而变化。
接下来，将缓冲层60设置在对应的承载结构40上，并经由胶水固定到承载结构40。为此目的，层60所具有的形状和尺寸使得至少复现承载结构40的外侧的形状和尺寸，以便完全或几乎完全覆盖承载结构。层60可以例如从所使用的材料的片材切割或冲切而成。层61-63和层64-66也例如经由切割或冲切（dinking）以必要的形状和尺寸提供，然后将它们胶合在一起。接着，层61-63胶合在缓冲层60上，然后缓冲层64胶合在层63上。层61-64例如以图6所示的顺序组装在一起，优选地使用一种或多种胶水，所述胶水的粘附能力降低或在任何情况下低于用于将层60固定在结构40上的一种或多种胶水的粘附能力：这样做的目的是不改变主动层61、63的弹性，同时获得稳定的传感器。当然，在层61-63之间施加胶水例如使得前述层彼此不电绝缘。应当注意，代替使用添加的胶水，可以已经在生产阶段中预先布置层61和63中的一个或多个，以便使其表面设置有粘合剂，配备有对应的可剥离膜。
接下来，还以必要的形状和尺寸提供另一主动层65和对应的上被动层66，以便覆盖基本上对应于覆盖件模块的外表面或其主要部分的区域。然后，层65和66被相继地胶合在层64上，在这种情况下，由于上面关于层61-64所解释的原因，优选地也使用具有降低的粘合特性的胶水（同样，层65可能已经在生产阶段被提供，以便呈现其设置有具有可剥离膜的粘合剂的表面）。最后，施加外涂层67，如已经提到的，外涂层67可以以涂料的形式施加，可以在层66上施加底漆之后施加。
参照图6描述的分层结构当然可以用于获得覆盖件20的所有带传感器的模块。如已经提到的，无论是否带有传感器，模块的层的顺序和/或数量甚至可以与通过示例所描述和示出的不同。
图9是一些带传感器的模块的可能的连接模式的示意图，例如图4-5的模块23-24和图2的模块28-29。如已经提到的，在这种类型的实施方式中提供了用于将各种模块的传感器装置c和/或p连接到控制板50的布线51以及用于将各种板50连接到控制单元15的布线52，其中，前述布线51、52包括用于将电源从单元15传送到板50并因此传送到对应的传感器装置c和/或p的引线以及用于将对应于传感器装置c和/或p进行的检测的信号从板50传送到单元15的引线。当然，根据所采用的设计方式，覆盖件模块到控制单元15的电连接的构造可以是多种的。图9例示了单个带传感器的模块的情况（这里，模块28和29，每个设置有其自身的电子控制板50）以及若干个带传感器的模块的情况（这里，模块23和24，其连接到同一个板50，因此板50用作“集中器”）。将会理解，在任何情况下，在各种实施例中，用于将控制单元15和多个模块连接在一起的网络的构造可以与所例示的构造不同，例如使用环型、星型、菊链型等的总线架构。
在各种实施例中，一个或多个控制板50配备有无线通信模块，用于至少射频传输对应于由所连接的传感器装置c和/或p进行的检测的信号。为此目的，控制单元15将会设置有对应的无线通信模块。为了无线数据传输的目的，可以使用被认为对于应用最方便的通信标准（wifi、蓝牙、zigbee等）。同样，数据的传输可以根据合适的标准或专有协议来执行。控制单元15和各个板50之间的布线将用于板自身与相关联的通信模块的供电，如果如此需要，则所述通信模块也可以是能够管理双向通信的类型。显然，在实施无线数据通信的情况下，布线51、52可以仅包括用于各种带传感器的模块的板50和传感器装置c和/或p的供电的引线。
前面关于带传感器的覆盖件的模块的构造、操作和连接所阐述的概念可以应用于甚至不同于工业机器人的操纵器的具有一个或多个可运动部件的自动化装置。
例如，虽然设置有具有与图2-5中所示的模块不同的形状的模块，但是上述类型的带传感器的覆盖件可以有利地用于机器人工具或末端执行器的局部覆盖。这种情况在图10中示例，其中，整体上由100表示的是夹持工具或夹持器，其承载结构101包括根据自身已知的技术预先布置的附接部分，用于图1-3的操纵器1的凸缘9处的机械连接和可能的动力连接（电气或气动或液压连接）。与结构101相关联的是合适的致动器装置，例如一个或多个气压缸102，其可被控制以使待加工或操纵的零件的夹持构件或夹爪打开和闭合，其中一个夹持构件或夹爪在图11中的103处可见。
如可注意到的，在所示的示意性示例中，与结构101相关联的是多个覆盖件模块110、111和112、113，其为工具100的不同区域提供两个带传感器的覆盖件120。特别地，模块110和111被设计成包围工具100的上部，更靠近与操纵器的凸缘的附接部分，而模块112和113被设计成包围工具100的下部，前述夹持构件103可在所述下部内运动。应当注意，为了更清楚的要求，在图10和图11中省略了一个或多个控制板50和对应的布线51、52的图示。
在图11中，模块111的图示被省略，而模块113被表示为处于其与模块112分离的状态。模块110-111和112-113设置有相应的机械和/或电连接器元件，其能够在组装状态下将所讨论的两个模块联接在一起，在图11中仅部分地可见模块112-113的连接器元件45和46。前述机械连接器元件也可以构造成执行两个模块之间的电连接的功能。在任何情况下，在图10和图11中例示的类型的实施例中，模块110-111和112-113可以设置有相应的可释放机械连接器装置，特别是快速联接装置。
在各种实施方式中，提供了一种机器人工具或其他末端执行器，其结构至少部分地被本文所述类型的带传感器的覆盖件覆盖，以用于与人类操作者严格协作，并且为此目的包括手动引导装置。
例如，图10和图11例示了这样的实施例，其中，这种引导装置包括多个把手115，操作者可以在每个把手上沿特定方向（推、拉、升、降）施加力，以使操纵器1执行与过程的执行相对应且对于过程的执行而言必要的运动。与把手115相关联的是力传感器，其以信号通信的方式连接到控制单元15（以有线或无线模式），以便使后者能够认出操作者所期望的移位方向。优选地，与每个旋钮115相关联的是对应的按钮，用于控制夹持元件103在相应的打开位置和闭合位置之间的切换。
在所例示的情况下，在工具100的四个不同侧面处设想四个把手115，以便使得人类操作者能够每次选择他认为最方便的把手，以便执行将要与机器人协作执行的操作。
图12和图13中例示了整体上由200表示的不同的工具或末端执行器，特别是研磨或抛光工具。同样在这种情况下，工具200的承载结构201包括附接部分，该附接部分被预先布置成连接到图1-3的操纵器1的凸缘9。与结构201相关联的是诸如电马达202的适当的致动器装置，其可以被控制以引起盘203的旋转，用于研磨或抛光工件。同样在图12和图13中，为了更清楚的目的，已经省略了一个或多个控制板50和对应的布线51、52的图示。
在图12所示的示意性示例中，与结构201相关联的是两个覆盖件模块210、211，旨在提供带传感器的覆盖件220，其在很大程度上包围结构201，留下机加工盘203暴露。在图13中，其中模块210的图示已经被省略，可以理解的是，在这种情况下，模块210-211如何也设置有相应的机械（并且可能是电）连接器元件，这里仅可见与模块211的承载结构相关联的连接器46，其中，前述连接器元件能够在组装状态下将所讨论的两个模块联接在一起。对于其余部分，已经关于图10-11的工具100阐述的考虑因素也适用。
在所例示的情况下，工具200也设置有手动引导装置，这里包括两个旋钮215，这两个旋钮215大致平行于力传感器并且与力传感器相关联，力传感器与机器人的控制单元信号通信，以便使操作者能够引起操纵器的移位，并且因此引起工具200在期望的工作方向上的移位。同样在这种情况下，手柄各自具有对应的按钮，用于控制马达102的旋转。
根据本发明的带传感器的覆盖件也可以应用于用于移动经历机加工的部件的装置。在图14中示意性地示出了这种意义上的示例，其中，整体上由300表示的是自动导引车辆（agv），用于在生产环境中运输通用零件k。与车辆300的承载结构301相关联的是车轮302，其中一些车轮经由合适的马达，优选地为电动马达（不可见）被驱动旋转。结构301还支撑车辆的控制系统303，例如包括根据自身已知的技术的控制单元和用于设置操作参数的用户接口。根据本发明，结构301设置有电连接至前述控制单元的整体上由320表示的带传感器的覆盖件。在该示例中提供了多个覆盖件模块321-328，优选但不必全部是带传感器的，被成形为使得在它们的组装状态下，它们基本上完全围绕结构301。优选地，结构301的顶部反而保持是暴露的，以便在其上支撑所携带的工件k。同样在这种类型的实施方式中，先前描述的原理适用，并且因此例如在模块321-328中的至少一些模块中提供接触传感器装置和/或接近传感器装置，并且优选地机械连接器装置和可能的电连接器装置，以分别用于若干个相邻模块的机械和可能的电互连，等等。
参照图10-14所示的模块可以作为参照前面的图1-9所述的模块而获得。本发明当然也可应用于工业生产中使用的其它类型的自动化装置，其特征在于在可能靠近人类操作者的区域中存在一个或多个经受运动的部件，例如转台和滑块。
在各种实施例中，根据本发明的带传感器的覆盖件包括信号发送器件，该信号发送器件被构造成供应关于其操作状态的信息，并且可能供应关于其上安装有覆盖件的自动化装置的操作状态的信息。
在各种优选实施例中，前述信号发送器件是光学类型的器件，其包括多色光发射装置，该多色光发射装置可以被控制以便生成光信号，该光信号的颜色和/或该光信号的发射模态（连续的或间歇的）取决于将要供应的信息的类型。
例如，可以假设rgb类型的通用光发射装置与安装在例如前述类型的机器人上的根据本发明的带传感器的覆盖件相关联。
具有第一颜色（例如，蓝色）的连续光发射可以被理解为指示机器人处于协作状态，即处于设想人类操作者存在于机器人附近的“自动”或“远程”操作模式，对其施加对应的操纵器的减小的移位速度。具有相同颜色但闪烁或间歇的光发射可以被理解为指示机器人处于由人类操作者手动引导的状态，例如分别经由图9-10和图11-12的引导装置115或215获得，在这种情况下，也施加操纵器的减小的移位速度。
具有第二颜色（例如红色）的连续光发射可以被理解为指示已经在带传感器的覆盖件上发生撞击，经由接触传感器装置c检测，而具有相同颜色但闪烁或间歇的光发射可以被理解为指示在距带传感器的覆盖件一定距离内存在异物（包括操作者），其可以经由接近传感器装置p检测（同样在这些情况下，优选地在机器人的操作状态下，对其施加减小的移位速度）。
具有第三颜色（例如，绿色）的光发射可以被理解为指示机器人以正常（即，未降低）速度在“自动”或“远程”操作模式中操作，这没有设想在操纵器附近存在人类操作者。为此目的，操纵器的工作区域可以例如配备有已知系统，用于检测可能存在操作者，例如扫描仪激光系统（在前述情况下，在检测到存在操作者之后，机器人的控制单元可以例如中断机器人自身的操作或者将前述减小的移位速度施加在操纵器上）。
最后，可以将没有光发射理解为指示机器人处于“编程”模式。
监督光发射装置的控制的逻辑优选地在机器人的控制单元中实现，例如图1的单元15。
在各种实施例中，光发射装置包括一个或多个rgbled条，其可以安装在带传感器的覆盖件的外侧上或者安装在其内侧上，或者再次安装在下方的结构上，位于覆盖件自身的合适的狭缝或间隙处。
例如，图2和图3中例示的是rgbled条的情况，其示意性地用虚线表示并由80表示，其安装在覆盖件20下方，基本上在对应于覆盖件自身的两个模块（在该示例中，模块31和32）的相互面向的部分的位置。在这种类型的实施方式中，所讨论的两个模块的面向的部分可以被成形为在它们之间限定狭缝，该狭缝具有足以确保由led条80发射的光将从覆盖件的外部可见的宽度；在图2和图3中，这样的狭缝由81表示。在所例示的情况下，led条80可以例如经由特意设置的支架固定在操纵器1的结构上的适当位置。显然，其它安装构造也是可能的，例如在模块的结构40上；如所述的，光发射器80也可以安装在覆盖件20的外侧上。当然，可以在操纵器的不同部分中安装若干个光发射器80，以便确保光信号从若干个侧面是可见的。
已经关于光学信号发送器件所描述的以及关于机器人所示例的也可以在其它自动化装置中实现，例如图10-11、图12-13和图14的装置。
图15、图16和图17是根据本发明的带传感器的覆盖件的一些可能的检测状态的示意图，该带传感器的覆盖件例如安装在参照图1-9描述的类型的机器人上。在这些图中，由20表示的覆盖件仅示意性地示出。线pt1和pt2示意性地表示用于覆盖件的接近传感器装置（p）的两个可能的预定检测阈值，其可以例如分别对应于距覆盖件的最外表面大约5cm和大约0.5cm的距离。线ct示意性地表示覆盖件的接触传感器装置（c）的触发阈值（前述阈值ct例如可以被理解为引起图6-8的传感器装置c的切换所必需的图6的层62-67的变形阈值）。
图15示出了如下情况：人类操作者20恰好在距覆盖件20一定距离内，该距离在阈值pt1（在非限制性示例中为5cm）的范围内。在前述检测之后，控制单元15发出命令，用于停止操纵器1的运动。在这种情况下，如果在某一预设时间（例如，从2秒到5秒）内，单元15没有（经由传感器装置c）检测到覆盖件20上的撞击，则恢复操纵器1的运动。阈值或距离pt1优选地是可构造的，例如根据机器人的应用类型。
相反，图16示出了如下情况：人类操作者20恰好在距覆盖件20一定距离内，该距离在阈值pt2（在非限制性示例中为0.5cm）的范围内，或者实际上在他已经擦碰或已经轻微接触覆盖件的外表面的状态。同样在这样的检测之后，控制单元15发出命令，用于停止操纵器1的运动。同样在这种情况下，如果在某一预定时间（例如，从2秒到5秒）内，单元15没有（经由传感器装置c）检测到覆盖件20上的撞击，则恢复操纵器1的运动。阈值或距离pt2优选地是不可修改的阈值，就其表示临界条件而言，即覆盖件与外来物体的接触或准接触。换句话说，阈值pt1可以被认为是功能阈值，即可以基于机器人的应用类型或基于将要被分配给带传感器的覆盖件的某些功能而自由地建立的阈值，而阈值pt2是被设计为保证人类操作者安全的安全阈值。
最后，图17示出了如下情况：在覆盖件20上存在撞击，例如导致接触传感器装置c（阈值tc）的切换，以及明显地，由越过阈值pt1和pt2二者所表示的接近的检测。在这种情况下（来自传感器p和c二者的信号），控制单元15停止操纵器1的运动，其可以例如仅通过操作存在于控制单元15上的特定控制元件（例如，启动或复位按钮）来重新启动。
如前所述，对应于图15和图16的状态可以由诸如led条80的光发射装置以第一预定光发射模态（例如，闪烁的红光）可视地发送信号，而对应于图15的部分c）的状态可以以第二预定光发射模态（例如，不同颜色的光，或者再次是红光但是连续地发射）发送信号。如所述的，发射器80的接通/断开的其他颜色和/或模态可以用于以发送信号的方式指示覆盖件和/或机器人的其他状态（例如，如上所例示的，连续的蓝光指示协作状态，间歇的蓝光指示手动引导状态，连续的绿光指示非协作的“自动”或“远程”操作模式，没有发射光指示“编程”模式）。
从前面的描述中，本发明的特性清楚地显现，其优点也是如此。
所述的带传感器的覆盖件的模块化本质使得能够获得多种构造，根据应用类型，能够基本上使自动化装置的整个可运动结构或仅其一部分带有传感器。该解决方案使得能够方便地安装覆盖件模块，并且在需要的情况下同样能够方便地移除覆盖件模块。承载结构的存在使得能够根据应用限定单独模块的形状，并且能够为各种类型的自动化装置提供带传感器的覆盖件。模块的承载结构的壳体状本质使得能够限定用于容纳覆盖件系统的电气/电子部件和自动化装置的部件的空间，以及能够用于通风目的。
集成在覆盖件的模块中的至少一些中的传感器装置的存在使得能够检测异物与覆盖件自身的接触和/或靠近，以及识别覆盖件的哪个区域涉及与异物的接触或涉及与异物的靠近，能够控制随之发生的校正动作的实施。传感器装置（特别是接触传感器装置）呈现简单的结构和构造，并且不需要特别的校准，尽管保证了高可靠性和可重复性以及干预的精度。此外，由于存在一个或多个弹性顺应层，该一个或多个弹性顺应层因此能够吸收撞击并且防止或限制其负面后果，确保了被动安全的功能。
信号发送器件的存在使得可以以简单且直观的方式供应关于带传感器的覆盖件的操作状况或状态的信息，包括接触或撞击的类型的检测，以及可能地关于覆盖件自身安装在其上的自动化装置的操作状况的信息。
显然，本领域技术人员可以对以示例方式描述的带传感器的覆盖件和自动化装置作出多种改变，而不会由此脱离由所附权利要求限定的本发明的范围。
本发明可以应用于不同尺寸和负载的工业机器人，因此，用于适度负载（例如，仅几千克）的机器人和用于重负载（例如，几百千克）的机器人，以及与本文所例示的拟人机器人不同类型的机器人，例如具有笛卡尔构造、圆柱形构造、极构造或scara（选择顺应性组装机器人臂）构造的机器人。
前面提到的一个或多个被动层（例如缓冲层60和/或64）可以进而由若干个材料层构成，这些材料层彼此叠置并例如经由胶合相对于彼此固定。
1.一种自动化装置（1，15；100；200；300），特别是机器人，其包括：
-可运动结构（4-8；103；203；301）；
-致动器装置（m；102；202），所述致动器装置用于引起所述可运动结构（4-8；103；203；301）的移位；
-控制系统（15，50；303），所述控制系统被构造成控制所述致动器装置（m；102；202）；以及
-带传感器的覆盖件（20；120；220；320），所述带传感器的覆盖件覆盖所述可运动结构（4-8；103；203；301）的至少一部分，
其中，所述带传感器的覆盖件（20；120；220；320）包括多个覆盖件模块（21-39；110-113；210-211；321-328），所述多个覆盖件模块包括具有传感器装置（c，p）的一个或多个带传感器的覆盖件模块（23，24，28，29），
其中，每个带传感器的覆盖件模块（23，24，28，29）具有包括多个叠加的不同层（40，60-67）的结构，所述多个叠加的不同层包括具有预定形状的由刚性或半刚性材料制成的承载层（40）以及由所述承载层（40）携带的由弹性可压缩材料制成的至少一个缓冲层（60，64，65），
其中，每个带传感器的覆盖件模块（23，24，28，29）集成了至少一个接触传感器装置（c），所述至少一个接触传感器装置包括第一下导电层（61）和第二上导电层（63），在所述第一下导电层和所述第二上导电层之间设置有电绝缘层（62），
其中，所述接触传感器装置（c）的所述电绝缘层（62）由弹性可压缩材料制成并且具有多个贯通开口（62a），所述多个贯通开口被布置成使得所述第一下导电层（61）和所述第二上导电层（63）在所述贯通开口（62a）处局部地面向彼此。
2.根据权利要求1所述的自动化装置，其中，所述接触传感器装置（c）包括：
-第一电导体（-）和第二电导体（ ），所述第一电导体和所述第二电导体分别连接到所述第一下导电层（61）和所述第二上导电层（63），用于在它们之间施加电势差；以及
-至少两个电阻器（rs，rp），其中，第一电阻器（rp）连接在所述第一下导电层（61）和所述第二上导电层（63）之间，并且第二电阻器（rs）连接到所述第一电导体（-）和所述第二电导体（ ）中的一个，
所述第一电阻器（rp）和所述第二电阻器（rs）优选地具有不同的电阻值，所述第一电阻器（rp）的电阻值优选地高于所述第二电阻器（rs）的电阻值。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的自动化装置，还包括光学类型的信号发送器件（80，81），所述光学类型的信号发送器件被构造成供应表示能够经由所述传感器装置（c，p）检测的至少一个状态的信息，所述光学类型的信号发送器件（80，81）包括能够被控制用于生成光信号的至少一个多色光发射装置（80），所述至少一个多色光发射装置的发射的颜色和/或模态取决于将要被供应的信息的类型。
4.根据权利要求3所述的自动化装置，其中，所述至少一个多色光发射装置（80）包括rgbled条。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的自动化装置，其中所述覆盖件模块（21-39；110-113；210-211；321-328）中的至少一些的承载层（40）限定或具有相关联的连接器元件（45，46），所述连接器元件被构造成使得彼此相邻的至少两个不同的覆盖件模块（23，24，28，29）能够以可分离的方式机械连接和/或电连接在一起，其中，优选地，第一覆盖件模块（23）的承载层（40）具有面向相邻的第二覆盖件模块（24）的对应表面或壁（42，43）的至少一个表面或壁（42，43），相应的连接器元件与所述第一覆盖件模块（23）的表面或壁相关联并且与所述第二覆盖件模块（24）的表面或壁相关联。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的自动化装置，其中，所述第一下导电层（61）和所述第二上导电层（63）各自包括导电织物，所述第二上导电层（63）优选地比所述第一下导电层（62）更有弹性。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的自动化装置，其中，至少一个带传感器的覆盖件模块（23，24，28，29）集成了至少一个接近传感器装置（p），所述至少一个接近传感器装置包括至少一个相应的导电材料的层（65），所述导电材料特别是导电织物。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的自动化装置，包括多个所述带传感器的覆盖件模块（23，24，28，29），其与所述控制系统（15，50；303）的控制单元（15）信号通信地连接并且被构造成供应表示经由相应的传感器装置（c，p）进行的检测的信号或数据，所述控制单元（15）被构造成识别所述多个（23，24，28，29）中的供应所述信号或数据的带传感器的覆盖件模块。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的自动化装置，其中，所述多个不同的叠加层（40，60-67）包括以下中的一个或多个：
-下缓冲层（60），所述下缓冲层设置在所述接触传感器装置（c）的下方，由弹性可压缩材料制成并且与所述承载层（40）的外侧相关联；
-上缓冲层（64，66），所述上缓冲层设置在所述接触传感器装置（c）的顶上，由弹性可压缩材料制成；
-外涂层（67），所述外涂层由电绝缘材料制成并且限定相应的覆盖件模块的外表面的至少一部分。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的自动化装置，其中，在所述承载层（40）上方延伸的所述不同的叠加层（60-67）是柔性的和/或具有与对应的覆盖件模块（23，24，28，29）的外表面的区域或其主要部分的区域基本上对应的表面区域。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的自动化装置，其中，所述承载层（40）被成形为用于限定在其内侧与所述可运动结构（4-8；103；203；301）的下方部分之间的自由间隙，特别是用于容纳部件（50，51，52，70，80）和/或用于限定通风通道。
12.根据权利要求1-11中任一项所述的自动化装置，包括至少一个电子控制板（50），相应的带传感器的模块（28，29）的传感器装置（c，p）或者多个带传感器的模块（23，24）的传感器装置（c，p）连接到所述至少一个电子控制板，所述至少一个电子控制板（50）被构造成与所述自动化装置（1，15；100；200；300）的控制系统（15，50；303）的控制单元（15）信号通信地连接。
13.一种带传感器的覆盖件（20；120；220；320），所述带传感器的覆盖件（20；120；220；320）被构造成覆盖自动化装置（1，15；100；200；300）的结构（4-8；103；203；301）的至少一部分，所述带传感器的覆盖件（20；120；220；320）包括多个覆盖件模块（21-39；110-113；210-211；321-328），每个覆盖件模块具有预定形状的相应承载结构（40），与所述承载结构相关联的是至少一个弹性可压缩材料层（60，64，66），所述带传感器的覆盖件（20；120；220；320）包括一个或多个传感器元件（c，p）并且包括以下中的至少一个：
-接触传感器装置（c），所述接触传感器装置包括第一导电层（61）和第二导电层（63），在所述第一导电层和所述第二导电层之间设置由弹性可压缩材料制成的中间电绝缘层（62），所述中间电绝缘层（62）具有多个贯通开口（62a），所述多个贯通开口被布置成使得所述第一导电层（61）和所述第二导电层（63）在所述贯通开口（62a）处局部地面向彼此；以及
-光学类型的信号发送器件（80，81），所述光学类型的信号发送器件被构造成供应关于所述带传感器的覆盖件（20；120；220；320）的至少一个操作状态的信息，所述至少一个操作状态能够由所述一个或多个传感器元件（c，p）检测，所述光学类型的信号发送器件（80，81）包括至少一个多色光发射装置（80），所述至少一个多色光发射装置能够被控制以生成光信号，所述光信号的发射的颜色和/或模态取决于将要供应的信息的类型。
14.一种自动化装置，特别是机器人，包括根据权利要求13所述的带传感器的覆盖件（20；120；220；320）。
技术总结