Brevet FR2560546A1 — publié le 19850906

La présente invention concerne un robot articulé du type qui comporte une épaule, un avant-bras et un haut de bras qui sont articulés les uns sur les autres, ainsi qu'un poignet monté à l'extrémité avant de l'avantbras. On connaît déjà des robots qui ont une base fixée au sol, une épaule montée de manière articulée sur la base, un haut de bras pivotant sur l'épaule, un avant-bras articulé sur le haut du bras, et un poignet monté sur la partie avant de l'avant-bras. Dans ces robots, les moteurs de manoeuvre du poignet sont montés sur la partie arrière de l'avant-bras, et l'articulation du coude qui relie l'avant-bras au haut du bras est placée entre le poignet et les moteurs, si bien que des moteurs relativement lourds peuvent être convenablement équilibrés par le poignet. Le mécanisme de transmission d'énergie destiné à transmettre la puissance des moteurs au poignet est canalisé à l'intérieur de l'avant-bras. Ainsi, dans le coude articulé, un premier et un second arbre séparé dépassent des deux parois latérales de l'avant-bras, et ces arbres sont articulés sur les saillies fourchues du haut du bras. Cepandant, dans un tel coude articulé, comme l'avant-bras est supporté par le premier et le second arbre séparé, on ne peut pas obtenir une rigidité suffisante au niveau du coude et l'articulation réalisée est grosse et lourde. Un problème analogue se pose pour l'articulation de l'épaule qui relie le haut du bras à l'épaule. En conséquence, dans un tel robot articulé classique, la réalisation sous une forme peu encombrante et avec une grande précision de fonctionnement est difficile. L'invention concerne un robot articulé peu encombrant et très précis. Elle concerne aussi un tel robot dans lequel les articulations qui reiient les différents organes du bras ont une rigidité et un faible encombrement qui sont souhaitables. En résumé, l'invention concerne un robot articulé qui comporte un haut de bras qui est articulé sur une épaule et qui pivote autour d'un axe. Des saillies fourchues de support sont formées aux extrémités du bras supérieur et un arbre rigide de support peut tourillonner sur les saillies de support, parallèlement à cet axe et à ses extrémités. Un avant-bras est fixé, dans sa partie médiane, sur l'arbre de support, entre les saillies de support, et pivote autour de l'axe de l'arbre de support. Un dispositif formant un poignet est fixé à la partie avant de l'avant-bras, et un dispositif moteur est fixé à la partie arrière de l'avant-bras. L'arbre de transmission qui transmet la puissance du dispositif moteur au dispositif à poignet tourillonne à l'intérieur de l'avant-bras, à côté de l'arbre de support et perpendiculairement à celui-ci. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une élévation frontale d'un robot articulé selon un mode de réalisation de l'ínven- tion ; la figure 2 est une élévation latérale du robot de la figure 1, dans le sens de la flèche II la figure 3 est une coupe agrandie suivant la ligne III-III de la figure 1 la figure 4 est une coupe partielle agrandie suivant la ligne IV-IV de la figure 1 ; et la figure 5 est une élévation en coupe partielle suivant la ligne V-V de la figure 4. Les figures 1 et 2 notamment représentent un robot articulé 1 qui comporte une base 10 fixée au sol. Une épaule 11 qui peut tourner autour d'un axe vertical Al peut tourner par rapport à la base 10. Un premier servomoteur électrique classique 12 destiné à faire tourner l'épaule 11 est fixé à celle-ci et un pignon claveté sur l'arbre de sortie du moteur 12 coopère avec un pignon fixé à la base 10, concentriquement à l'axe vertical Ai. Un haut de bras 13 est monté à la partie supérieure de l'épaule 11 et peut pivoter autour d'un axe horizontal A2. Un avant-bras 14 est monté à l'extrémité libre du haut de bras 13 et peut pivoter autour d'un axe A3 parallèle à l'axe A2. Deux équerres 15, 16 dépassent de l'épaule 11, parallèlement l'une à l'autre. Des organes pivotant 17, 18, articulés sur les équerres 15, 16, peuvent pivoter autour d'un axe horizontal parallèle à l'axe A2. Des arbres filetés 19, 20 tourillonnent dans les organes pivotants 17, 18 et peuvent tourner autour de leur axe respectif, perpendiculaire à l'axe. A2, alors que leur déplacement axial est limité. Un- second et un troisième servomoteur électrique 21, 22 sont montés sur -les organes pivotant 17, 18, et leurs arbres de sortie assurent l'en- trainement des arbres filetés 19, 20. Les parties filetées des arbres 19, 20 sont vissées dans des écrous qui sont décrits dans la suite du présent mémoire. On se réfère maintenant à la figure 3 qui indique que deux parties lia, iîb de support sont formées à l'extrémité supérieure de l'épaule et laissent un espace entre elles. Un premier arbre rigide 26 de support qui peut tourner autour de l'axe horizontal A2 est monté à l'extrémité supérieure de l'épaule 11, les extrémités de l'arbre 26 tourillonnant dans les parties lia, iib de support par l'intermédiaire de paliers classiques 51, 52. Des colliers 53, 54 sont en butée contre des épaulements du premier arbre 26 de support, et les bagues internes des paliers 51, 52 sont fixées entre les colliers 53, 54 et des écrous 23, 24 qui sont vissés aux extrémités opposées de l'arbre 26.Les bagues externes des paliers ou roulements 51, 52 sont serrées par des capuchons 55, 56 qui sont fixés à des parties de support lia, iib afin qu'ils assurent l'application d'une force préalable aux paliers 51, 52. La partie de base du bras supérieur 13 est placée entre les parties lia, iib de support. Une partie latérale 13a de la partie de base du bras supérieur 13 est fermement maintenue sur le collier 53, et la partie latérale restante 13b est montée sur le premier arbre 26 et y est fixée. Un bras 27 de raccordement dépasse en arrière de la partie latérale 13b, perpendiculairement au haut de bras 13 et au premier arbre de support 26. Un premier axe 28 peut tourillonner à l'extrémité libre du bras 27 de raccordement et peut tourner autour d'un axe parallèle au premier arbre 26 de support. Un écrou 29 vissé sur l'arbre 19 est fixé à l'extrémité du premier axe 28. Le mouvement de rotation de l'arbre fileté 19, sous la commande du second servomoteur électrique 21, provoque un déplacement axial de l'écru 29 et en conséquence un pivotement du haut du bras 13. Une cavité 31 est formée entre les parties latérales 13a, 13b de la partie de base du haut de bras 13. Une bielle pivotante 32 est placée à côté du bras 27 de raccordement et a une première extrémité qui tourillonne sur le premier arbre 26, dans la cavité 31, par l'intermédiaire de paliers ou roulements 57, 58.- La -bague interne du roulement 57 est en butée contre un collier 53 et des disques élastiques 59 sont placés entre la bague interne du roulement 58 et l'épaulement du premier arbre 26 de support afin que les roulements 57, 58 soient soumis à une force préalable. Un second axe 33 tourillonne à l'autre extrémité de la bielle pivotante 32 et peut tourner autour d'un axe parallèle au premier arbre 26. L'extrémité inférieure d'une bielle de raccordement 34 peut tourillonner sur une première extrémité du second axe 33, dans l'espace délimité entre la bielle pivotante 32 et le bras de raccordement -27. Un écrou 35 vissé sur l'arbre 20 est fixé à l'autre extrémité du second axe 33. L'extrémité supérieure de la bielle de raccordement 34 peut tourillonner à l'extrémité arrière de l'avant-bras 14 et forme ainsi un mécanisme parallèle à manivelle, avec le haut de bras 13 et la bielle pivotante 32, la partie arrière de l'avant-bras 14 et la bielle de raccordement 34. Comme l'indique la description qui précède, le mouvement de rotation de l'arbre 20, sous la commande d'un troisième servomoteur électrique 22, provoque un déplacement axial de l'écrou 35. Ce déplacement axial provoque le pivotement de la bielle pivotante 32 autour de l'axe A2, si bien que l'avant-bras 14 doit pivoter sous la commande du mécanisme parallèle à manivelle. On se réfère maintenant aux figures 4 et 5 qui indiquent que des saillies fourchues 13a, 13b de support sont formées à l'extrémité libre du haut de bras 13. Un second arbre rigide 66- de support qui peut tourner autour de l'axe A3, est monté à l'extrémité du haut de bras 13, les extrémités de cet arbre 66 tourillonnnant dans les saillies 13a, 13b par l'intermédiaire de paliers ou roulements classiques 67, 68. Des colliers 69, 70 sont en butée contre des épaulements du second arbre 66, et les bagues internes des roulements 67, 68 sont fixées entre les colliers 69, 70 et des écrous 71, 72 qui sont vissés aux extrémités opposées du second arbre 66. Les bagues externes des roulements 67, 68 sont serrées par des couvercles 73, 74 qui sont fixés aux saillies 13a, 13b de support afin que les roulements 67, 68 soient soumis à une force préalable. Une base 14a de l'avant-bras 14 est fixée, dans sa partie médiane, au second arbre 66 de support, entre les saillies 13a, 13b. L'avant-bras 14 comporte la base 14a, un bras médian 14b et un tube 14c qui sont tous solidaires. Comme l'indiquent les figures 3 et 5, un poignet 40 est monté sur la partie avant de l'avant-bras 14. Plus précisément, un corps rotatif 41 peut tourner par rapport au tube 14c du bras et il peut tourner autour d'un axe A4 qui est perpendiculaire au second arbre 66 de support. Un corps pivotant 42 est fixé à l'extrémité avant du corps rotatif 41. Un corps tournant 43 qui peut tourner autour d'un axe A5, est monté sur le corps pivotant 42. En outre, un corps tourillonnant 44 qui peut tourner autour d'un axe A6 peut tourillonner par rapport au corps tournant 43. Un quatrième, un cinquième et un sixième servomoteur électrique 45, 46, 47 sont fixés à l'arrière de la base 14a du bras et ont des arbres de sortie qui peuvent entrainer respectivement le corps pivotant 42,le corps tournant 43 et le corps tourillonnant 44. Ainsi, trois arbres de transmission 75, 76, 77 peuvent tourillonner à l'intérieur du bras 74a de base, sur les côtés opposés du second arbre 66 et parallèlement au corps rotatif 41. La partie arrière d'extrémité des arbres 75, 76 est raccordée au quatrième et au cinquième servomote-ur 45, 46 par l'intermédiaire d'une première et d'une seconde paire de pignons réducteurs 77 78 et 79, 80, et par des arbres de renvoi 81, 82. De même, l'extrémité arrière de l'arbre 77 est reliée au sixième servomoteur 47 par des pignons réducteurs et un arbre auxiliaire correspondant (non représenté).Les arbres rotatifs 83, 84 qui entrainent le corps tournant 43 et le corps tourillonnant 44 par l'intermédiaire de pignons coniques, tourillonnent à l'intérieur du corps rotatif 41, parallèlement l'un à l'autre. Les extrémités avant des arbres 75, 76 sont raccordées au corps rotatif 41 et à l'arbre rotatif 83 respectivement par des pignons réducteurs 85, 86 et 87, 88. L'extrémité avant de l'arbre 77 est raccordée à l'arbre rotatif 84 par l'intermédiaire de pignons réducteurs 89, 90 et 91, 92. Le mouvement de rotation de l'arbre de sortie du quatrième servomoteur 45 est transmis au corps rotatif 41 par l'arbre auxiliaire 81, les pignons 78, 77', l'arbre 75 et les pignons 85 et 86, si bien que le corps pivotant 42 tourne. Le mouvement de rotation de l'arbre de sortie du cinquième servomoteur 46 est transmis à l'arbre 83 par l'arbre auxiliaire 82, les pignons 80, 79, l'arbre 76 et les pignons 87, 88. Le corps tournant 43 est entraîné en rotation lorsque l'arbre rotatif 83 tourne. En outre, le sixième servomoteur 47 fait tourner le corps tourillonnant 44 par l'intermédiaire- de l'arbre 77, des pignons réducteurs 89, 90, 91, 92 et de l'arbre rotatif 84. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Robot articulé, caractérisé en ce qu'il comprend une base (10), une épaule (11) montée sur la base, un haut de bras (13) monté sur l'épaule et pouvant pivoter autour d'un axe, un dispositif destiné à faire pivoter le haut de bras autour dudit axe, des saillies fourchues (13a, 13b) de support, formées à I'extrémité'du haut de bras, un arbre rigide (66) de support pouvant tourillonner sur les saillies de support, aux extrémités de l'arbre de support, parallèlement audit axe, un avant-bras (14) fixé, dans une partie médiane, sur l'arbre de support, entre les saillies de support, un dispositif monté sur la base (14) et destiné à faire pivoter l'avant-bras, un poignet (40) fixé à la partie avant de l'avantbras, un dispositif moteur (45, 46, 47) destiné à manoeuvrer le dispositif à poignet, le dispositif moteur étant fixé à l'carrière de l'avant-bras, et un dispositif de transmission à arbres (75, 76, 77) destiné à transmettre le mouvement de rotation du dispositif moteur au poignet, ce dispositif de transmission tourillonnant dans l'avant-bras, près de l'arbre de support, perpendiculairement à celui-ci. 2. Robot selon la revendication -1, caractérisé en ce que le dispositif de transmission comporte au moins deux arbres de transmission (75, 76, 77), tourillonnant à l'intérieur de l'avant-bras (14) des deux côtés de arbre de support, perpendiculairement à cet arbre de support (66). 3. Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des couvercles (73, 74) fixés aux saillies de support (13a, 13b) et des roulements (67, 68), les extrémités opposées de l'arbre rigide de support (66) tourillonnant dans les saillies de support, par l'intermédiaire des roulements, ces derniers ayant des bagues internes fixées à l'arbre de support par des écrous (71, 72) fixés aux extrémités opposées de l'arbre (66), et des bagues externes repoussées par des couvercles fixés aux saillies de support. 4. Robot articulé, caractérisé en ce qu'il comprend une base (10), une épaule (11) montée sur la base, deux parties de support (lia, 11b) formées à une première extrémité de l'épaule, un premier arbre rigide (26) de support dont les extrémités tourillonnent dans les parties de support lia, llb), un haut de bras (13) fixé au premier arbre de support entre les parties de support, un dispositif monté sur la base et destiné à faire pivoter le haut-de bras, des saillies fourchues de support (13a, 13b) formées à l'extrémité du haut de bras, un second arbre rigide de support (66) articulé sur les saillies de support, aux extrémités du second arbre de support, parallèlement au premier arbre de support, un avant-bras (14) fixé dans sa partie médiane sur le second arbre de support, entre - les saillies de support, un dispositif monté sur la base et destiné à faire pivoter l'avant-bras, un dispositif à poignet (40) fixé à la partie avant de l'avant-bras, un dispositif moteur (45, 46, 47) destiné à manoeuvrer le dispositif à poignet, le dispositif moteur étant fixé à la partie arrière de l'avant-bras, et un dispositif de transmission à arbres (75, 76, 77) destiné à transmettre le mouvement de rotation du dispositif moteur au dispositif à poignet, ce dispositif de transmission tourillonnant dans l'avant-bras près du second arbre de support, perpendiculairement à ce second arbre. 5. Robot selon la revendication 4, caractérisé ce que le dispositif destiné à faire pivoter l'avant-bras comporte en outre un organe pivotant (17, 18) articulé sur l'épaule (11) et pouvant pivoter autour d'un axe parallèle au premier arbre de support, un arbre fileté (19, 10) tourillonnant par rapport à l'organe pivotant, perpendiculairement au premier arbre de support, un dispositif moteur (21, 22) monté sur l'organe pivotant et destiné à faire tourner l'arbre fileté, une bielle pivotante (32) tourillonnant sur le premier arbre de support (26), une bielle de raccordement (34) articulée à une première extrémité sur la bielle pivotante et à une seconde extrémité à la partie arrière de l'avant-bras, et un écrou (35.) articulé sur la bielle pivotante et vissé sur l'arbre fileté, l'écrou- pouvant pivoter autour d'un axe parallèle au premier arbre de support. 6. Robot selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bielle pivotante (32) peut tourillonner sur le premier arbre (26) dans une cavité (31) formée dans une partie de base du haut de bras (13). 7. Robot selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des couvercles (73, 74) fixés aux saillies de support (13a, 13b) et des roulements (67, 68), les extrémités opposées de l'arbre rigide de support (66) tourillonnant dans les saillies de support, par l'intermédiaire des roulements, ces derniers ayant des bagues internes fixées à l'arbre de support par des écrous (71, 72) fixes aux extrémités opposées dey'arbre (66), et des bagues externes repoussées par des couvercles fixés aux saillies de support.