Domaine technique

La présente invention concerne un dispositif d'habillage doté d'une détection capacitive, pour un appareil par exemple de type robot ou jouet. Elle concerne également un appareil muni d'un tel dispositif d'habillage.

Le domaine de l’invention est, de manière non limitative, celui du domaine de la robotique, en particulier des éléments d'habillage pour des robots, tels que robot de service, robot médical, robot domestique, robot collaboratif, robot compagnon, robot jouet, notamment en forme d'humanoïde ou d'animal.

Etat de la technique

On connaît des robots représentant des créatures réelles ou imaginaires, ou des animaux, et destinés à être utilisés comme jouets ou compagnons.

Ces robots sont programmés pour interagir avec un utilisateur en fonction de stimuli tels que la voix, la présence ou le contact, en vue par exemple de simuler des comportements, et/ou établir des relations affectives avec l'utilisateur.

On connaît par exemple le document US 6,497,607 B1 qui décrit un tel robot jouet équipé de capteurs de lumière, de son et de contact pour interagir avec un utilisateur. Ce robot jouet est en outre équipé d'une fourrure permettant un toucher doux et rappelant un animal de compagnie.

Toutefois, dans les robots actuels, les interactions avec le robot sont déclenchées à partir d'un appui, ou d'une pression appliquée, sur une surface sensible équipée de capteurs. De ce fait, les robots actuels proposent une interaction limitée. Par exemple, ils ne permettent pas d'interaction à partir de gestes naturels, de type caresse ou effleurement, qui ne comportent pas d'appui, ou de pression appliquée, sur une surface sensible.

Un but de la présente invention est de pallier ces inconvénients. Un autre but de l'invention est de proposer une solution permettant de doter un appareil avec de nouvelles possibilités d'interaction, en particulier des possibilités d'interaction de type caresse ou effleurement, et plus généralement des possibilités d'interaction ne nécessitant pas d'appui ou de contact avec une surface sensible équipée de capteurs.

Il est aussi un but de la présente invention de proposer une solution permettant de doter un appareil avec une interaction plus intuitive et plus naturelle.

Exposé de l'invention

Au moins un de ces buts est atteint avec un dispositif d'habillage pour un appareil, comprenant :

- un support, prévu pour équiper ledit appareil, et muni d'électrodes capacitives, dites de mesure, pour détecter un objet se trouvant à distance dudit support ;

- un revêtement, recouvrant ledit support, et comprenant une multitude d'éléments d'habillage, souples faisant sailli dudit support ; et

- une électronique de détection capacitive configurée, ou agencée, pour :

^■ polariser au moins une électrode de mesure à un potentiel alternatif, dit de détection, différent d'un potentiel de masse, à une fréquence, dite de détection, et

détecter un signal de détection capacitive provenant d'au moins une électrode de mesure ;

l'électronique de détection étant en outre configurée, ou agencée, pour détecter que ledit objet touche, ou s'enfonce dans, ledit revêtement, avant que ledit objet entre en contact avec ledit support.

Suivant un mode de réalisation nullement limitatif, l'électronique de détection peut également être configurée ou agencée pour détecter ledit objet uniquement lorsqu'il touche, ou s'enfonce dans, ledit revêtement, avant que ledit objet entre en contact avec ledit support.

Ainsi, la présente invention propose un dispositif d'habillage permettant d'équiper un appareil avec un revêtement pouvant faire office de fourrure, de pelage, de cheveux, etc., tout en proposant une détection capacitive d'un objet venant au contact dudit revêtement, ou se plongeant dans ledit revêtement, sans pour autant que ledit objet entre en contact avec le support.

Par conséquent, le dispositif selon l'invention permet de nouvelles possibilités d'interaction, en particulier des possibilités d'interaction de type caresse ou effleurement, et plus généralement des possibilités d'interaction ne nécessitant pas d'appui sur, ou de contact ou de force exercée, avec une surface sensible équipée de capteurs. De telles interactions basées sur une caresse ou un effleurement sont plus intuitives et plus naturelle pour les utilisateurs, et plus généralement pour tout être vivant.

La détection des effleurements permet également des possibilités de déplacement, par exemple d'un robot dans son environnement, en frôlant les obstacles.

De plus, un appareil équipé d'un dispositif d'habillage selon l'invention aura une interaction avec son environnement plus réaliste et proche de celle d'un être vivant.

Dans la présente demande, deux potentiels alternatifs sont identiques à une fréquence donnée lorsqu'ils comportent chacun une composante alternative identique ou similaire à cette fréquence, c'est-à-dire de même amplitude (par exemple à quelques pourcents près) et de même phase (par exemple à quelques degrés près). Ainsi, l'un au moins des deux potentiels identiques à ladite fréquence peut comporter en outre 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 donnée lorsqu'ils ne comportent pas de composante alternative identique ou similaire à cette fréquence donnée. Dans la présente demande, le terme « potentiel de masse » ou

« potentiel de masse générale » désigne un potentiel de référence de l'électronique, de l'appareil ou de son environnement, qui peut être par exemple une masse électrique. Ce potentiel de masse peut correspondre à un potentiel de terre, ou à un autre potentiel relié ou non au potentiel de terre. On rappelle par ailleurs que de manière générale, les objets qui ne sont pas en contact électrique direct avec un potentiel électrique particulier (objets électriquement flottants) tendent à se polariser par couplage capacitif au potentiel électrique d'autres objets présents dans leur environnement, tel que par exemple la terre ou des électrodes, si les surfaces de recouvrement entre ces objets et ceux de l'environnement (ou les électrodes) sont suffisamment importantes.

Dans la présente demande, « objet » désigne tout objet, ou toute personne, pouvant se trouver dans l'environnement de l'appareil ou du robot.

Avantageusement, l'électronique de détection peut être configurée pour ignorer, ou discriminer, des objets qui, vus du support, se trouvent au-delà du revêtement.

Une telle configuration peut consister à configurer, pour un paramètre donné, un premier seuil correspondant à la hauteur, ou à la largeur, du revêtement. Ensuite, la valeur mesurée dudit paramètre déduite à partir du signal de détection peut être comparée audit premier seuil et l'électronique de détection peut signaler une détection uniquement lorsque ladite comparaison signale une distance inférieure ou égale à l'épaisseur, ou à la hauteur, du revêtement.

Le paramètre en question peut être un signal électrique, ou une valeur de tension, ou une valeur de capacité, ou d'inverse de capacité, ou encore une valeur de distance, déduite à partir de ladite tension, ou encore une distance, déduite à partir du signal de détection.

Bien entendu, l'information de présence d'un objet qui, vu du support, se trouve au-delà du revêtement, si elle est disponible, peut également être utilisée. Elle peut permettre par exemple de déclencher des comportements ou des réactions en réponse à l'approche ou à la proximité d'un objet.

Avantageusement, l'électronique de détection peut comprendre :

- une électronique de mesure, reliée aux électrodes de mesure, et détectant le signal de détection ; et

- une unité de traitement dudit signal de détection. L'électronique de détection, l'électronique de mesure et l'unité de traitement, peuvent être analogique, numérique et/ou comprendre une combinaison quelconque de composants analogiques et de composants numériques.

L'unité de traitement peut être configurée pour comparer le signal détecté, ou une valeur déduite à partir du signal détecté, à un premier seuil prédéterminé correspondant à une position de contact d'un objet avec le revêtement, et en particulier à une distance correspondant à l'épaisseur, ou à la hauteur, dudit revêtement.

L'unité de traitement peut être réalisée par un processeur, une puce électronique, FPGA, etc.

Suivant une première version du dispositif selon l'invention, l'électronique de détection peut réaliser une détection en « self-capacitance ».

Cette technique de détection est bien connue de l'homme du métier, en tant que telle. La détection en self-capacitance est basée sur la capacité, appelée capacité électrode-objet, formée entre au moins une électrode de mesure et l'objet à détecter lui-même et comprend une mesure d'un signal relatif à ladite capacité électrode-objet.

Dans cette première version, l'électronique de détection peut être configurée pour :

- polariser les électrodes de mesures au potentiel de détection, et

- détecter un signal électrique relatif à une capacité, dite électrode- objet, entre l'objet et au moins une électrode de mesure.

Le dispositif selon l'invention peut en outre comprendre au moins une électrode, dite de garde, polarisée à un potentiel, dit de garde, identique au potentiel de détection à la fréquence de détection.

Cette électrode de garde vient protéger la ou les électrodes de mesure contre les capacités de fuite ou de couplage parasite, ou des perturbations, pouvant être causées par des parties du dispositif, ou de l'appareil équipé par le dispositif, qui ne seraient pas au potentiel de détection, à la fréquence de détection. Ainsi, la portée et la précision de détection capacitive sont améliorées.

La ou les électrodes de garde peu(ven)t être disposé(es) sous la ou les électrodes de mesure, du côté opposé au revêtement.

Dans cette première version réalisant une détection en self-capacitance, l'électronique de mesure peut comprendre un amplificateur opérationnel (AO), ou un circuit réalisant un amplificateur opérationnel, fonctionnant en amplificateur de transimpédance, ou de charge, dont :

- une première entrée, par exemple inverseuse, est reliée à une ou des électrodes de mesure, directement ou par l'intermédiaire d'un moyen de scrutation par exemple ;

- une deuxième entrée, par exemple non inverseuse, est reliée à un oscillateur fournissant le potentiel de détection et le potentiel de garde ; et

- la sortie est rebouclée sur ladite première entrée par l'intermédiaire d'une impédance, et en particulier comprenant une capacité.

Dans cette configuration, la sortie de GAO fournit une tension V _s dont l'amplitude est proportionnelle à la capacité électrode-objet entre au moins une électrode de mesure et l'objet.

La sortie de l'amplificateur opérationnel peut être reliée, directement ou indirectement, à un module de mesure de la tension V _s . Ce module de mesure de la tension V _s peut comprendre un conditionneur, une démodulation telle qu'une démodulation synchrone à la fréquence de détection, ou une détection d'amplitude.

L'électronique de détection peut en outre comprendre un oscillateur fournissant le potentiel alternatif de détection et le potentiel de garde.

Avantageusement, l'électronique de détection peut être, au moins en partie, référencée électriquement au potentiel de détection ou de garde.

Suivant une deuxième version du dispositif selon l'invention, l'électronique de détection peut réaliser une détection en « mutual- capacitance », ou mesure de capacité mutuelle. Cette technique de détection est bien connue de l'homme du métier, en tant que telle. La détection en mutual-capacitance est basée sur la capacité, appelée capacité inter-électrodes, formée entre une électrode émettrice et une électrode réceptrice. En effet, la présence d'un objet à proximité modifie la capacité inter-électrodes, ce qui permet de le détecter. La détection en mutual-capacitance comprend une mesure d'un signal relatif à ladite capacité inter-électrodes.

Dans cette version, l'électronique de détection peut être est configurée pour :

- polariser au moins une première électrode de mesure, dite électrode émettrice, au potentiel de détection ;

- détecter au niveau d'au moins une deuxième électrode de mesure, dite électrode réceptrice, un signal électrique relatif à une capacité, dite inter-électrodes, entre ladite au moins une électrode émettrice et ladite au moins une électrode réceptrice.

Dans ce cas une première partie des électrodes de mesure peut être utilisée comme électrodes émettrices, et une deuxième partie des électrodes de mesure peut être utilisée comme électrodes réceptrices.

Alternativement, chaque électrode de mesure peut être utilisée comme électrode émettrice pour une mesure, puis comme électrode réceptrice pour une autre mesure.

Le dispositif selon l'invention peut comprendre au moins une électrode, dite de garde, polarisée au potentiel de l'électrode réceptrice, qui, en particulier, peut être le potentiel de masse.

Cette électrode de garde vient protéger les électrodes de mesure contre les capacités de fuite, ou des perturbations, pouvant diminuer la portée et la précision de la détection capacitive.

La ou les électrodes de garde peu(ven)t être disposé(es) sous la ou les électrodes de mesure, du côté opposé au revêtement. Dans cette deuxième version réalisant une détection en mutual- capacitance, l'électronique de mesure peut comprendre un amplificateur opérationnel (AO), ou un circuit réalisant un amplificateur opérationnel, fonctionnant en amplificateur de transimpédance, ou de charge, dont :

- une première entrée, par exemple inverseuse, est reliée à une ou des électrodes réceptrices, directement ou par l'intermédiaire d'un moyen de scrutation par exemple ;

- une deuxième entrée, par exemple non inverseuse, est reliée au potentiel de masse, ou à la terre ; et

- la sortie est rebouclée sur ladite première entrée par l'intermédiaire d'une impédance, et en particulier d'une capacité.

Dans cette configuration, la sortie de GAO fournit une tension V _s dont l'amplitude est proportionnelle à la capacité inter-électrodes entre l'électrode réceptrice et une électrode émettrice.

La sortie de GAO peut être reliée, directement ou indirectement, à un module de mesure de la tension V _s . Ce module de mesure de la tension V _s peut comprendre un conditionneur, une démodulation telle qu'une démodulation synchrone à la fréquence de détection, ou une détection d'amplitude.

L'électronique de détection peut en outre comprendre un oscillateur fournissant le potentiel alternatif de détection à l'électrode émettrice.

Avantageusement, l'électronique de détection peut être, au moins en partie, référencée électriquement au potentiel de masse.

Les techniques de détection en self-capacitance, ou en mutual- capacitance sont largement connues par l'homme du métier, en tant que telles. Elles ne sont donc pas détaillées plus dans la présente demande.

Le revêtement peut comprendre, ou être constitué, par un ensemble d'éléments d'habillage indépendants et souples, faisant sailli du support, tels que des éléments de plumage, de feuillage, de pelage, de fourrure, de cheveux, des éléments filiformes, etc.

En particulier, le revêtement peut comprendre : des poils, des cheveux, des fibres, ou des fibres agglomérées, des picots, des feuilles, des plumes. Ces éléments d'habillage peuvent être d'origine naturelle ou synthétique.

Le revêtement peut également comprendre une couche de maintien supportant et/ou maintenant les éléments d'habillage. Cette couche de maintien peut comprendre par exemple un tissu ou une surface de matériau non tissée.

Cette couche de maintien peut être souple pour s'adapter à la forme du support. Elle peut ainsi être positionnée et/ou fixée, par exemple par collage, sur le support.

A titre d'exemples non limitatif, le revêtement peut comprendre :

- une couche de maintien sous la forme d'un tissu ou d'une surface non tissée supportant et maintenant une fourrure synthétique ;

- une couche de maintien sous la forme d'une peau animale supportant une fourrure naturelle.

- une couche de maintien sous la forme d'un tissu ou d'une surface non tissée supportant et maintenant une chevelure d'origine naturelle ou synthétique ;

Alternativement, les éléments d'habillage peuvent être positionnée et/ou fixés, par exemple par collage, directement sur le support, sans couche de maintien.

Le revêtement, et en particulier les éléments d'habillage, peuvent être constitués de, ou comprendre, des matériaux diélectriques.

Des éléments d'habillage avec une permittivité diélectrique relative élevée (ou du moins supérieure à 1) permet d'améliorer la détection du contact d'un objet avec le revêtement. En effet la capacité entre des électrodes de mesure et un objet en contact avec les éléments d'habillage est d'autant plus élevée que leur permittivité relative est élevée, et elle diminue plus rapidement au-delà de la zone de contact.

On peut donc ainsi définir des seuils de détection de manière fiable.

Toutefois, en pratique, les éléments d'habillage ont une densité faible, et donc une permittivité relative proche de 1. Dans ce cas, l'électronique de détection capacitive doit être performante pour permettre la détection d'objets dans l'épaisseur de ces éléments d'habillage. Dans ce cas, une électronique de détection de type self-capacitance est préférable.

Le support peut comprendre un substrat diélectrique supportant d'un côté les électrodes de mesure, et le cas échéant, sur l'autre côté les électrodes de garde.

Ce substrat peut comprendre un circuit imprimé double face ou plusieurs circuits imprimés simple face superposée, souples ou éventuellement rigides.

Ce substrat peut être également réalisé sous la forme d'une pièce rigide ou flexible fabriquée par moulage ou thermoformage. Dans ce cas, les électrodes peuvent être réalisées par sérigraphie, peinture, dépôt sous vide, dépôt métallique par projection, ....

Globalement, le support peut donc être souple, de sorte à se conformer à la forme d'une partie de l'appareil.

Le support peut également être rigide ou flexible, et se positionner sur, ou constituer, un élément d'habillage de l'appareil.

Suivant des exemples de réalisation, le dispositif d'habillage selon l'invention peut se présenter sous la forme de : fourrure, peau, pelage, plumage, perruque, chevelure.

Le dispositif peut être prévu pour habiller la totalité d'un appareil, ou seulement une partie de l'appareil, tel que par exemple une tête d'un appareil, un corps d'un appareil, etc.

Suivant une caractéristique particulièrement avantageuse, le dispositif selon l'invention peut comprendre au moins une électrode, dite de polarisation, reliée au potentiel de masse du dispositif ou de l'appareil, et prévue pour être couplée à un potentiel :

- d'un objet se trouvant dans l'environnement du dispositif, ou

- de la terre. Dans des cas particuliers d'un appareil avec une alimentation interne flottante par rapport à la terre, telle qu'une batterie par exemple, et dont la surface est recouverte en grande partie de surface capacitive sensible, il y a un risque que les électrodes de mesure polarisées au potentiel de détection se couplent électriquement ou capacitivement avec l'objet à détecter de sorte à se polariser à son potentiel (par exemple la terre), ce qui entraîne que le potentiel de masse général de l'électronique de l'appareil, flottant, s'ajuste en conséquence par rapport à la terre. Dans ce cas l'objet ne serait plus, ou mal, détecté.

Ce risque est particulièrement présent dans le cas d'une détection en self-capacitance, du fait que toutes les électrodes de mesure sont polarisées au potentiel de détection. Il est également présent dans le cas d'une détection de capacités mutuelles.

Pour éviter cela, le dispositif de l'invention peut donc être équipé d'au moins une électrode de polarisation polarisée au potentiel de masse général du dispositif ou de l'appareil. Cette ou ces électrodes de polarisation peuvent être positionnées sur une surface de l'appareil de sorte à se coupler capacitivement avec un objet en approche, et/ou la terre, et/ou l'environnement électrique de l'appareil.

Au moins une électrode de polarisation peut être agencée dans/sur le support, par exemple à proximité d'électrodes de mesure.

Cette configuration permet de réaliser un couplage efficace entre l'électrode de polarisation et l'environnement de l'appareil, et en particulier les objets à mesurer.

En particulier, au moins une électrode de polarisation peut être agencée au même niveau qu'une électrode de mesure.

Dans ce cas, de manière optionnelle, ladite électrode de polarisation peut être séparée de la ou des électrodes de mesure environnantes par au moins une électrode de garde.

Alternativement, ou en plus, au moins une électrode de polarisation peut être agencée au même niveau qu'une électrode de garde. Dans ce cas, de manière optionnelle, l'électrode de garde peut préférentiellement être de plus grande dimension que l'électrode de mesure.

De plus, toujours de manière optionnelle, l'électrode de polarisation peut être disposée entre deux électrodes de garde.

Alternativement, ou en plus, au moins une électrode de polarisation peut être agencée sur une surface, ou dans une zone, de l'appareil équipé par un dispositif selon l'invention. En particulier, au moins une électrode de polarisation peut être agencée sur une surface ou dans une zone de l'appareil distincte du dispositif d'habillage.

Une telle zone peut préférentiellement être une zone proche du sol, ou une zone destinée à être en contact avec l'environnement dudit appareil.

Suivant un autre aspect de la même invention, il est prévu un appareil muni d'un dispositif d'habillage selon l'invention.

Dans le cas où le dispositif d'habillage comprend une ou des électrodes de polarisation, au moins une électrode de polarisation peut être agencée au niveau d'une partie dudit appareil destinée à être en contact/appui avec le sol.

Un telle partie peut être un pied, un socle, une roue, une chenille, etc. équipant ledit appareil.

Le support du dispositif d'habillage peut être formé par une paroi ou une coque de l'appareil.

Alternativement, le support du dispositif d'habillage peut être agencé sur ledit appareil à la place d'une paroi, ou d'une coque, dudit appareil.

Suivant encore une autre alternative, le support du dispositif d'habillage peut être disposé sur une paroi, ou une coque, dudit appareil.

Dans tous les cas, le support peut être fixé sur l'appareil de manière démontable ou amovible.

Suivant des exemples de réalisation, l'appareil selon l'invention peut être un robot se présentant sous l'une des formes suivantes : - bras robotisé,

- robot mobile,

- véhicule sur roues ou chenilles,

- robot de type humanoïde, gynoïde, androïde,

- robot de type animal, réel ou imaginaire,

- robot compagnon,

- robot jouet.

Suivant des exemples de réalisation nullement limitatifs, le robot peut être ou comprendre tout système robotisé ou de type automate.

Le robot peut être, ou comprendre, par exemple un robot mobile, un véhicule sur roues ou chenilles.

Description des figures et modes de réalisation

D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'exemples nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels :

- les FIGURES 1-5 sont des représentations schématiques de différents exemples de réalisation non limitatifs d'un dispositif d'habillage selon l'invention ;

- la FIGURE 6 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un appareil selon l'invention ;

- la FIGURE 7 est une représentation schématique d'un premier exemple non limitatif d'une électronique de détection pouvant être mise en œuvre dans un dispositif d'habillage selon l'invention ; et

- la FIGURE 8 est une représentation schématique d'un deuxième exemple d'une électronique de détection pouvant être mise en œuvre dans un dispositif d'habillage 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 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 uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur.

En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.

Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.

La FIGURE 1 est une représentation schématique d'un premier exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif d'habillage selon l'invention.

Le dispositif 100, représenté sur la FIGURE 1, comprend un support 102, réalisé en un matériau diélectrique.

Le support 102 peut être souple, et réalisé par exemple avec un substrat de circuit imprimé souple, par exemple en polyimide.

Le support 102 peut également être rigide, et réalisé par thermoformage ou moulage. Ce peut être un support existant sur un appareil de type robot, tel qu'une paroi ou une coque dudit appareil. Alternativement, le support 102 peut être rapporté à la place de, ou sur, une coque d'un appareil de type robot.

Le dispositif 100 comprend en outre un revêtement 104, diélectrique, agencé sur le support 102.

Le revêtement 104 est souple, ou flexible, de sorte qu'un objet peut s'enfoncer dans ledit revêtement 104 sans fournir d'effort ou en fournissant très peu d'effort.

Le revêtement 104 est réalisé par une multitude d'éléments d'habillage indépendants 106. Chaque élément d'habillage 106 peut se présenter sous la forme d'une plume, d'une feuille, d'une fibre, de fibres agglomérées, d'un picot, d'un poil, d'un cheveu, ou de tout autre élément d'habillage filiforme. Ainsi les éléments d'habillage 106 peuvent s'écarter pour laisser passer l'objet, ce qui confère au revêtement 104 sa souplesse. Chaque élément d'habillage 106 est réalisé en un matériau diélectrique. Les éléments d'habillage peuvent être solidaires d'une couche de maintien optionnelle (non représentée), également en matériau diélectrique. Le dispositif d'habillage 100 comprend une ou plusieurs électrodes de mesure 108 _I -108 ₂ utilisées pour réaliser une détection capacitive d'objet. Dans l'exemple représenté, et de manière nullement limitative, le dispositif 100 comprend deux électrodes de mesure 108i et 108 ₂ . Ces électrodes peuvent être désignées par la référence 108 ou 108, dans la suite. Bien entendu, le nombre d'électrodes de mesure n'est pas limité à deux.

Suivant une première version, les électrodes de mesure 108 peuvent être utilisées pour réaliser une détection capacitive, dite en self-capacitance, basée sur la détection d'une capacité, dite électrode-objet, et notée C _eo dans la présente demande, formée entre une ou des électrodes de mesure 108 et un objet.

Suivant une deuxième version, les électrodes de mesure 108 peuvent être utilisées pour réaliser une détection capacitive, dite en mutual- capacitance, basée sur la détection d'une capacité, dite inter-électrodes, et notée C _ee dans la présente demande, formée entre deux électrodes de mesure 108, l'une utilisée comme électrode émettrice et l'autre utilisée comme électrode réceptrice. Cette capacité C _ee est modifiée par la présence d'un objet à proximité.

Un exemple non limitatif, pour chacune de ces deux versions de détection capacitive, sera décrit dans la suite en référence aux FIGURES 7 et 8.

Le dispositif d'habillage 100 comprend en outre une électronique de détection capacitive 110 pour :

- polariser au moins une électrode de mesure 108 à un potentiel alternatif, dit de détection, différent d'un potentiel de masse, à une fréquence, dite de détection, et

- détecter un signal de détection capacitive provenant d'au moins une électrode de mesure ;

L'électronique de détection capacitive 110 est également agencée pour détecter un objet uniquement lorsqu'il touche, ou s'enfonce dans, le revêtement 104, avant que ledit objet entre en contact avec le support 102, ou en d'autres termes pour détecter qu'un objet touche, ou s'enfonce dans, ledit revêtement 104.

Pour ce faire, l'électronique de détection 110 comprend une électronique de mesure 112 qui polarise la ou les électrodes de mesure 108 au potentiel de détection, et détecte un signal relatif à la capacité recherchée, à savoir, soit la capacité électrode-objet C _eo , soit la capacité inter-électrodes C _ee .

L'électronique de détection 110 comprend aussi une unité de traitement 114 reliée à l'électronique de mesure 112. L'unité de traitement 114 est configurée pour comparer le signal détecté/ mesuré par l'électronique de mesure, ou une valeur déduite à partir dudit signal, à un premier seuil prédéterminé correspondant à une position de contact d'un objet avec le revêtement 106. Autrement dit, l'unité de traitement 114 détermine si l'objet se trouve à une distance, mesurée depuis le support 102, inférieure ou égale à la hauteur 116 du revêtement 104.

Si ce n'est pas le cas, l'électronique de détection 110 ignore l'objet et n'émet pas de signal informant la présence d'un objet. Si c'est le cas, l'électronique de détection 110 émet un signal informant la présence d'un objet en contact du, ou dans le, revêtement 104.

Ainsi, le dispositif d'habillage 100 réalise une détection d'un objet uniquement lorsque ledit objet touche ou s'enfonce dans le revêtement 104, et pas avant.

Alternativement, l'électronique de mesure 112 peut être configurée pour que sa sensibilité de mesure soit limitée à la détection d'objets qui se trouvent à une distance, mesurée depuis le support 102, inférieure ou égale à la hauteur 116 du revêtement 104. Dans ce cas, l'unité de traitement 114 peut être simplifiée dans le sens où elle peut être configurée pour comparer le signal détecté/mesuré par l'électronique de mesure, ou une valeur déduite à partir dudit signal, à un seuil de bruit de l'électronique ou des capacités résiduelles.

Comme expliqué précédemment, la présence d'éléments d'habillage 106 avec une permittivité diélectrique élevée (ou du moins supérieure à 1) permet d'améliorer la détection du contact d'un objet avec le revêtement 104 en permettant la définition de seuils fiables, du fait de la variation rapide de la capacité de couplage entre cet objet et les électrodes de mesure 108 lorsque l'objet n'est plus en contact avec les éléments d'habillage 106.

De manière optionnelle, l'unité de traitement 114 peut aussi être configurée pour comparer le signal détecté/ mesuré par l'électronique de mesure 112, ou une valeur déduite à partir dudit signal, à un deuxième seuil prédéterminé correspondant à un contact avec le support 102 de sorte à détecter le contact d'un d'objet avec ledit support 102.

La FIGURE 2 est une représentation schématique d'un deuxième exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif d'habillage selon l'invention.

Le dispositif d'habillage 200, représenté sur la FIGURE 2, comprend tous les éléments du dispositif 100 de la FIGURE 1.

Le dispositif 200 comprend, en outre, au moins une électrode 202, dite électrode de garde, prévue pour garder électriquement les électrodes de mesure 108 et éviter les capacités de couplage parasites venant perturber la détection capacitive et en dégrader la précision et la portée.

L'électrode de garde 202 est disposée du côté opposé au revêtement 104 par rapport aux électrodes de mesure 108.

L'électrode de garde 202 est reliée à l'électronique de détection 110 pour que cette dernière polarise ladite électrode de garde 202 au potentiel souhaité en fonction de la technique de détection capacitive utilisée :

- lorsque la détection capacitive est une détection en self-capacitance, l'électrode de garde 202 est polarisée à un potentiel, dit potentiel de garde, identique au potentiel de détection à la fréquence de détection ;

- lorsque la détection capacitive est une détection en mutual- capacitance, l'électrode de garde 202 est polarisée au potentiel de l'électrode réceptrice, et en particulier au potentiel de masse.

La FIGURE 3 est une représentation schématique d'un troisième exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif d'habillage selon l'invention. Le dispositif d'habillage 300, représenté sur la FIGURE 3, comprend tous les éléments du dispositif 200 de la FIGURE 2.

Le dispositif 300 comprend en outre au moins une électrode 302, dite électrode de polarisation, polarisée au potentiel de masse générale d'un appareil/robot équipé par le dispositif d'habillage 300, et agencé de sorte à se coupler capacitivement avec :

- un objet en approche, et/ou

- la terre, et/ou

- l'environnement électrique de l'appareil.

En effet, dans le cas particulier d'un robot mobile dont la surface est recouverte en grande partie de surface capacitive sensible et qui comprend une alimentation électrique autonome, il y a un risque que l'objet se couple essentiellement avec le potentiel de détection (ou plus précisément que le potentiel de détection s'ajuste sur celui de l'objet) et que le potentiel de masse de l'électronique de l'appareil, flottant, s'ajuste en conséquence par rapport à la terre. Dans ce cas l'objet ne serait plus détecté.

La ou les électrodes de polarisation 302 permettent d'éviter ce phénomène en permettant de coupler le potentiel de masse générale de l'appareil ou du robot au potentiel de l'environnement et/ou de la terre.

La FIGURE 4 est une représentation schématique d'un quatrième exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif d'habillage selon l'invention.

Le dispositif d'habillage 400, représenté sur la FIGURE 4, comprend tous les éléments du dispositif 300 de la FIGURE 3.

A la différence du dispositif 300, le dispositif 400 comprend deux électrodes de garde 202i et 202 ₂ .

De plus, l'électrode de polarisation 302 est positionnée au même niveau que les électrodes de garde 202i et 202 ₂ , et en particulier entre lesdites deux électrodes de garde 202i et 202 ₂ .

Dans ce cas, les électrodes de garde 202i et 202 ₂ , gardant respectivement les électrodes de mesure 108i et 108 ₂ , sont plus grandes que lesdites électrodes de mesure, respectivement 108i et 108 ₂ pour éviter des couplages parasites excessifs entre ces électrodes de mesure et l'électrode de polarisation 302. La FIGURE 5 est une représentation schématique d'un cinquième exemple de réalisation non limitatif d'un dispositif d'habillage selon l'invention.

Le dispositif d'habillage 500, représenté sur la FIGURE 5, comprend tous les éléments du dispositif 400 de la FIGURE 4.

A la différence du dispositif 400, dans le dispositif 500, seule une électrode de mesure 108 ₂ est représentée.

De plus, l'électrode de polarisation 302 est positionnée au même niveau que la ou les électrodes de mesure 108. Dans ce cas, l'électrode de mesure 108 ₂ est de préférence séparée de l'électrode de polarisation 302 par une électrode de garde, par exemple l'électrode de garde 202i, pour éviter des couplages parasites excessifs entre l'électrode de mesure 108 ₂ et l'électrode de polarisation 302.

La FIGURE 6 est une représentation schématique d'un exemple de réalisation non limitatif d'un appareil selon l'invention.

L'appareil 600, représenté sur la FIGURE 6, est un robot en forme d'animal.

Le robot 600 est doté d'une tête 602, d'un corps 604 et de quatre pieds 606 permettant audit robot 600 de se déplacer.

Le robot 600 est équipé d'un revêtement 608 sous la forme d'une fourrure 608, agencée sur une partie du corps 604, comme illustré, ou sur la totalité du corps.

La fourrure 608 peut être rapportée sur le corps 604 de manière amovible ou démontable. Elle peut comprendre une couche de maintien par exemple en tissu cousue de sorte à avoir la forme souhaitée, et supportant les éléments d'habillage 106 sous la forme des poils de la fourrure.

Le support 102 avec les électrodes de mesure peut faire partie de la surface du robot 600.

La fourrure 608 peut être formée par l'un quelconque des dispositifs d'habillage des FIGURES 1 à 5. En particulier, la fourrure 608 est formée par le dispositif d'habillage 300 de la FIGURE 3. La ou les électrodes de polarisation 302 du dispositif 300 sont disposées au niveau d'un, ou des pieds, 606 qui sont en contact avec le sol.

Nous allons maintenant décrire deux techniques de détection capacitive pouvant être utilisées dans un dispositif selon l'invention, en référence aux FIGURES 7 et 8.

La FIGURE 7 est une représentation schématique d'un premier exemple de réalisation non limitatif d'une électronique de détection capacitive pouvant être mise en œuvre dans le dispositif selon l'invention.

L'électronique de détection 700, représentée sur la FIGURE 7, peut-être l'électronique de détection 110 de l'un quelconque des dispositifs des FIGURES 1-6.

L'électronique de détection 700 est utilisée pour réaliser une détection, dite en « self-capacitance », basée sur la capacité électrode-objet C _eo formée entre une électrode de mesure 108 et l'objet.

L'électronique de détection 700 peut être réalisée sous une forme analogique ou numérique, ou une combinaison analogique/numérique.

L'électronique de détection 700 comprend un oscillateur 702 délivrant une tension alternative, notée V _G , et référencé à un potentiel de masse générale M.

La tension V _G est utilisée comme potentiel de garde pour polariser la ou les électrodes de garde 202, et comme potentiel d'excitation pour polariser les électrodes de mesure 108. Elle peut être de forme sinusoïdale, ou de toute autre forme d'onde (carrée, ...). Sa fréquence (ou sa fréquence fondamentale) correspond à la fréquence de détection.

L'électronique de détection 700 comprend une électronique de mesure

112 comprenant un amplificateur de courant, ou de charge, 704 représenté par un amplificateur opérationnel (AO) 706 et une capacité de contre-réaction 708 rebouclant la sortie de GAO 706 à l'entrée inverseuse « - » de GAO 706.

De plus, dans l'exemple représenté, l'entrée non-inverseuse « + » de GAO 706 reçoit la tension V _G et l'entrée inverseuse « - » de GAO 706 est reliée à chaque électrode de mesure 108 par l'intermédiaire d'un moyen de scrutation 710, optionnelle, qui peut être par exemple un switch, de sorte à interroger individuellement à tour de rôle les électrodes de mesure 108. Ce switch 710 est configuré de sorte que les électrodes de mesure 108 sont reliées soit à l'AO 706, soit au potentiel de garde V _G .

Dans ces conditions, l'amplificateur de charge 704, et en particulier GAO 706, fournit en sortie une tension V _s d'amplitude proportionnelle à la capacité de couplage électrode-objet C _eo entre une ou plusieurs électrodes de mesure 108 reliée à son entrée « - » et un objet à proximité, ou en contact, de ladite électrode de mesure 108.

L'électronique de mesure 112 peut en outre comprendre un conditionneur 712 permettant d'obtenir un signal représentatif de la capacité de couplage C _eo recherchée. Ce conditionneur 712 peut comprendre, par exemple, un démodulateur synchrone pour démoduler le signal par rapport à une porteuse, à la fréquence de détection. Le conditionneur 712 peut également comprendre un démodulateur asynchrone ou un détecteur d'amplitude. Ce conditionneur 712 peut, bien entendu, être réalisé sous une forme analogique et/ou numérique (microprocesseur) et comprendre tous moyens nécessaires de filtrage, de conversion, de traitement, etc.

Le conditionneur 712 mesure et fournit la valeur de la tension V _s .

L'électronique de mesure 112 peut en outre comprendre un module de calcul 714 agencé pour déterminer :

- la valeur de la capacité C _eo , ou

- une distance entre au moins une électrode de mesure 108 et l'objet ;

en fonction de la valeur de la tension V _s fournie par le conditionneur 712.

Ce module de calcul 714 peut par exemple comprendre, ou être réalisé sous la forme de, un microcontrôleur ou d'un FPGA.

Bien entendu, l'électronique de détection 700 peut comprendre d'autres composants que ceux décrits.

L'électronique de détection 700, ou au moins sa partie sensible avec l'amplificateur de charge 704 peut être référencée (ou alimentée par des alimentations électriques référencées) au potentiel de garde V _G , pour minimiser les capacités parasites. L'électronique de détection 700 peut également être référencée, de manière plus classique, au potentiel de masse M.

Lorsqu'une ou plusieurs électrodes de polarisation 302 sont utilisées, celles-ci sont polarisées au potentiel de masse M directement, ou par l'électronique de détection 700 comme montrée sur la FIGURE 7.

La FIGURE 8 est une représentation schématique d'un deuxième exemple de réalisation non limitatif d'une électronique de détection capacitive pouvant être mise en œuvre dans le dispositif selon l'invention.

L'électronique de détection 800, représentée sur la FIGURE 8, peut-être l'électronique de détection 110 de l'un quelconque des dispositifs des FIGURES 1-6.

L'électronique de détection 800 est utilisée pour réaliser une détection, dite en « mutual-capacitance », basée sur la mesure de la capacité inter- électrodes C _ee , formée entre une première électrode de mesure, dite électrode émettrice, par exemple l'électrode de mesure 108i et une deuxième électrode de mesure, dite électrode réceptrice, par exemple l'électrode de mesure 108 ₂ .

L'électronique de détection 800 peut être réalisée sous une forme analogique ou numérique, ou une combinaison analogique/numérique.

L'électronique de détection 800 comprend l'oscillateur 702, référencé au potentiel de masse générale M, délivrant une tension alternative, notée V _G , à l'électrode émettrice 108i par l'intermédiaire d'un moyen de scrutation 802, optionnelle, et qui peut être par exemple un switch, de sorte à polariser individuellement à tour de rôle plusieurs électrodes émettrices au potentiel V _G . Ce potentiel V _G peut être de forme sinusoïdale, ou de toute autre forme d'onde (carrée, ...). Sa fréquence (ou sa fréquence fondamentale) correspond à la fréquence de détection.

L'électronique de détection 800 comprend l'électronique de mesure 112 comprenant l'amplificateur de courant, ou de charge, 704 représenté par l'amplificateur opérationnel (AO) 706 et la capacité de contre-réaction 708 rebouclant la sortie de GAO 706 à l'entrée inverseuse « - » de GAO 706.

Dans l'exemple représenté sur la FIGURE 8, l'entrée non-inverseuse « + » de GAO 706 est reliée au potentiel de mase M et l'entrée inverseuse « - » de GAO 706 est prévue pour être reliée à l'électrode réceptrice 108 ₂ par l'intermédiaire du moyen de scrutation 710, optionnelle, et qui peut être par exemple un switch, de sorte à interroger individuellement à tour de rôle plusieurs électrodes réceptrices.

L'électronique de détection 800 fonctionne de la manière suivante.

L'électrode de mesure 108i est polarisée au potentiel V _G et est utilisée comme électrode émettrice. L'électrode 108 ₂ est utilisée comme électrode réceptrice et est reliée à l'entrée inverseuse de l'amplificateur de charge 704, et en particulier l'AO 706.

Dans ces conditions, l'amplificateur de charge 704 fournit en sortie une tension V _s d'amplitude proportionnelle à la capacité inter-électrodes C _ee entre l'électrode émettrice 108i et l'électrode réceptrice 108 ₂ : cette capacité varie en fonction de la présence ou non d'un objet à proximité des électrodes 108i- 108 ₂ .

Les fonctions des électrodes de mesure 108 peuvent être fixe de sorte que chaque électrode de mesure est utilisée soit comme électrode émettrice, soit comme électrode réceptrice. Alternativement, chaque électrode de mesure 108 peut être utilisée comme électrode émettrice puis comme électrode réceptrice, à tour de rôle.

L'électronique de détection 800 comprend en outre le conditionneur 712 et le module de calcul 714, décrits plus haut.

Bien entendu, l'électronique de détection 800 peut comprendre d'autres composants que ceux décrits.

Lorsqu'une ou plusieurs électrodes de garde 202 sont utilisées, celles-ci sont polarisées au potentiel de masse M directement, ou par l'intermédiaire de l'électronique de détection 800, comme montré sur la FIGURE 8.

Lorsqu'une ou plusieurs électrodes de polarisation 302 sont utilisées, celles-ci sont polarisées au potentiel de masse M directement, ou par l'intermédiaire de l'électronique de détection 800 comme montré sur la FIGURE 8.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.