[发明专利]用于相对于检测表面检测物体的接近和/或接触和压力的装置和方法

说明书

本发明涉及一种相对于检测表面(104)检测物体(102)的装置(100)，该装置包括被分离距离(D)的至少一个检测电极(106)和至少一个保护电极(108)，所述距离通过物体(102)施加在所述检测表面(104)上的负荷而能局部弹性改变；以及用于电极(V、E)的电极化的器件被设置为(i)将同一交流电位(Vg)施加到测量电极和保护电极(106、108)，以便测量与电极‑物体电容(Ceo)有关的第一信号，以及(ii)在测量电极和保护电极(106、108)之间施加交流电位差(V1)，以便测量与电极‑保护电容(Ceg)有关的第二电信号。本发明还涉及一种使用这种检测装置的检测方法。

技术领域

本发明涉及一种装置，一方面用于检测物体向表面的接近和/或所述物体与所述表面的接触，另一方面用于检测所述物体在所述表面上的压力。本发明还涉及一种使用这种装置的方法。

本发明的领域非限定性地是电子装置的用于物体的电容式检测的接口，使所述装置能够检测相邻物体，尤其是在机器人领域。

背景技术

电子装置以越来越自主的方式与它们的环境交互。这种自主交互大多数情况下需要检测物体/人位于装置附近或者与装置接触的可能性，特别是当所述装置是机器人，无论机器人是不是移动的。接近和接触的这种检测通过配备有用于检测接近和/或接触的传感器(特别是电容式传感器)的检测表面来执行。

为了完成这种交互，除了接近和接触之外，似乎需要检测由物体施加到装置的检测表面上的压力、负荷或力。目前存在用于检测装置的检测表面上的压力的传感器。现在存在用于检测在装置表面上的压力的传感器。

然而，在已经配备有接近和接触传感器的检测表面中添加这种压力检测传感器被证明是昂贵、笨重和复杂的。此外，专用于检测接近和接触的传感器和专用于检测压力的传感器的并置产生相干干扰，这降低了这些传感器的操作性和有效性。

本发明的目的在于克服上述缺点。

本发明的另一个目的是提出一种单个传感器装置，使得能够一方面检测物体对检测表面的接近和/或接触，另一方面检测物体对检测表面的压力。

本发明的另一个目的是提出一种单个传感器装置，使得能够一方面检测接近和/或接触，另一方面检测压力，与两个现有传感器的并置(一个专用于检测接近和接触，另一个专用于检测压力)相比，所述单个传感器装置体积更小、成本更低、复杂度更低。

发明内容

这些目的中的至少一个通过用于相对于检测表面检测物体的装置来实现，所述装置包括：

-至少一个测量电极；

-称为保护电极的至少一个电极，特别地面对所述测量电极设置；以及

-用于测量关于所述测量电极的电容的信号的测量电子器件；

其特征在于，所述测量电极和保护电极分离通过由所述物体施加到所述检测表面上的负荷而能局部弹性改变的距离；以及

其特征在于，所述装置包括用于电极的电极化的器件，其被设置为：

-将与地电位不同的以下电位施加到测量电极和保护电极：

·同一个第一交流电位，或者

·基本相同的第一交流电位；

以便测量关于所述测量电极和所述物体之间的称为电极-物体电容的电容的第一信号；

-在测量电极和保护电极之间施加交流电位差，以便测量关于所述电极之间的称为电极-保护电容的电容的第二信号。

电极-物体电容表示物体与检测表面的接近和/或接触。电极-保护电容表示由所述物体施加到所述检测表面上的压力、负荷和/或力。压力、负荷或者力能够被轴向地(垂直于检测表面)施加，或者包括切向剪切分量。