随着机器人技术的不断发展,越来越多的新型多功能机器人逐渐进入大众的工作和生活中。工业协作机器人可以将机器人的准确性和高度重复性与人的主动性和智能化相结合,推动工作更快更好的完成。同时,协作过程中机器人会对操作人员产生安全风险,安全防护问题亟待解决。研究电容测距传感器来实时监测人和机器人之间的距离,从而保证人在工作过程中的安全,具有重要的意义。本文设计了一种对人体与机器人相对位置实施监控的电容测距传感器,通过分析人与机器人的协作环境下的特殊性,提出了使用同面电极来进行距离探测。研究分析了人体接近过程中电容值的变化趋势和范围,并且分别从理论分析和有限元仿真来得到特定尺寸极板在探测目标接近过程中的电容值的变化,验证了这一变化趋势。并且理论分析和有限元仿真结果的对应验证了仿真结果的可靠性。本文设计了电容测量系统,整个系统分为探测极板部分,电容值测量部分和传感器控制部分。为了得到最好的探测效果,本文通过有限元分析对比了不同布设方式对探测效果的影响,并且根据协作环境的实际约束得到最优的极板尺寸布设,此外,采用了屏蔽极板来排除外界环境的干扰。仿真分析说明了不同间距的探测极板组合会对不同距离的接近物有最好的探测效果,并在实际应用中提出根据不同的需求采用不同的极板组合方案,以实现探测效果的最优化。电容值测量部分选用AD7746芯片,并且通过传感器控制系统实施定义通信,控制系统启动和给出急停信号等操作,最终实现确保人机协作过程中安全。实验结果显示系统对于人体手部的探测具有明显效果,本文中分别测量了手掌、拳头、手指三种模式下接近过程中电容值和距离的对应关系,并且实验验证说明了非接地目标探测物并不会有同样的变化趋势。最后考虑到实际应用环境下使用手套的情况,实验使用三种不同的手套进行测量,得出测量结果仍对距离分辨力,同时也验证了系统在复杂情况下的可靠性。