Brevet FR2591929A1 — publié le 19870626

La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de positionnement d'un robot de transport d'objets au-dessus d'un- support de réception desdits objets. Elle s'applique plus particulièrement au cas où les objets transportés sont des conteneurs quelconques que le robot sert à déposer dans des alvéoles réceptrices ménagées pour les accueill-ir dans le support. Les moyens utilisables dans un tel contexte sont classiques pour tout ce qui concerne les mécanismes d'entrainement qui permettent de déplacer le robot au-dessus du support. Ils sont classiques aussi en ce que le robot comporte une pince de préhension des objets, avec des moyens de commandes associés permettant de saisir ces objets pour leur transport puis de les lâcher une fois qu'ils ont été amenés en place aux endroits qui leur sont dévolus sur le support. I1 est clair que les déplacements à assurer sont des déplacements relatifs du robot par rapport au support, et l'on comprendra donc que lorsqu'il est question d'un entraînement du robot par rapport au support supposé fixe, il pourrait tout aussi bien s'agir d'entraîner un support mobile par rapport à un robot, fixe ou non,-sans que l'invention en soit pour autant affectée. I1 n'est d'ailleurs pas rare, dans les installations de ce genre, que la commande des déplacements relatifs s'exerce d'une part sur le robot pour les translations en toutes directions parallèles au support, mais d'autre part sur le support pour les mouvements transversaux tendant à rapprocher ou écarter support et robot l'un de l'autre lorsque de tels mouvements sont utiles à la manipulation des objets. Dans la plupart des applications de l'invention, la disposition du robot et du support peut être quelconque dans l'espace. Mais pour rendre la description ci-après plus facilement compréhensible, il sera commode de considérer ces éléments dans une position usuelle d'utilisation où les objets transportés, par exemple des eonte neurs,.sont tenus verticalement au-dessus d'un support horizontal. Les .déplacements essentiels du robot se produiront alors dans des directions qualifiées d'horizontales.Dans l'exemple des conteneurs et dans les cas analogues, il viendra s'y ajouter un déplacement dans une direction de référence dite verticale, permettant de faire pénétrer chaque conteneur dans une alvéole constituant un emplacement récepteur qui lui est destiné sur le support, et permettant plus généralement de faire varier la distance entre le support et le robot, ou plus exactement les moyens de préhension des objets qu'il comporte. Qu'il s'agisse de conteneurs ou d'objets quelconques, le problème que l'invention se propose de résoudre concerne le positionnement ultime du robot, au moment où il doit être placé de manière précise à la verticale dans l'axe de l'alvéole réceptrice ou autre type d'emplacement correspondant, alors que par des moyens de déplacements plus grossiers, il a déjà été ramené au-dessus de cette alvéole ou emplacement depuis l'endroit où il est allé chercher l'objet. Dans la solution qu'elle apporte, l'invention permet de mettre à profit les qualités de précision des faisceaux laser, dans une application où l'on n'avait pas su en faire usage jusqu'à ce jour. Dans ce but, l'invention propose un procédé pour le positionnement d'un robot de transport d'objets par rapport à un support de réception desdits objets, suivant lequel on commande des déplacements du robot en référence à des axes de référence parallèlement au support, de manière à annuler tout écart détecté entre les positions respectives, suivant lesdits axes de référence, du robot et d'un emplacement récepteur du support, caractérisé en ce qu'il consiste essentiellement à équiper ledit robot d'un émetteur et d'un détecteur de faisceau laser, l'émetteur étant disposé pour émettre un faisceau laser en direction dudit support à partir d'une position définie suivant lesdits axes de référence parhrap- port à celle du robot, à associer audit emplacement un réflecteur de faisceau laser monté sur ledit support dans une position définie suivant lesdits axes de référence par rapport à l'emplacement en correspondance avec ladite position de l'émetteur par rapport au robot, ledit réflecteur étant apte à réfléchir ledit faisceau laser en direction dudit détecteur lorsque le robot est en position correcte par rapport audit emplacement, et à assurer ladite commande desdéplacements du robot jusqu'à obtenir par ledit détecteur une détection optimale du faisceau réfléchi. L'invention a aussi pour objet un dispositif de positionnement d'un robot de transport d'objets par rapport à un support de réception desdits objets, ledit robot étant mobile en référence à un système d'axes de référence parallèlement au support, ce support comportant au moins un emplacement récepteur pour au moins l'un desdits objets, caractérisé en ce qu'il comporte un émetteur et un détecteur de faisceau laser solidaires du robot dans ses déplacements, respectivement pour l'émission et la détection d'un faisceau laser de direction sensiblement perpendiculaire audit système d'axes de référence dans une position définie suivant lesdits axes de référence par rapport à celle du robot, un réflecteur dudit faisceau laser monté sur ledit support dans une position définie suivant ledit système d'axes de référence par rapport audit emplacement en correspondance avec ladite position de l'émetteur par rapport au robot, des moyens pour évaluer un écart éventuel de la détection du faisceau réfléchi par rapport à une détection optimale correspondant à un positionnement correct du robot par rapport audit emplacement, et des moyens de commande des déplacements du robot selon lesdits axes de référence de manière à annuler tout écart par rapport à ladite détection optimale. Dans les modes de mise en oeuvre les plus usuels de l'invention, le système d'axes de référence est naturellement constitué de deux axes de coordonnées perpendiculaires en X et en Y, dans un plan horizontal où le robot est à une distance déterminée du support, et d'autre part, le faisceau laser est émis verticalement, et réfléchi de même. Dans la mise en oeuvre pratique de l'invention, les éléments qui assurent l'émission, la réflection, la détection, ainsi que l'évaluation de la détection du faisceau laser, peuvent être librement choisis parmi les éléments connus capables de remplir ce genre de fonctions. On relèvera cependant qu'il est particulièrement avantageux d'utiliser un réflecteur de courbure circulaire dont le rayon de courbure est égal à la distance séparant le plan au niveau du robot de celui du support. Quand il est question du plan du robot, il s'agit là du plan dans lequel se déplace le robot lors du réglage de positionnement fin effectué à l'aide du faisceau laser. Cette distance peut être imposée par construction de l'appareil, ou par les commandes de déplacement grossier, effectuées préalablement à l'intervention du faisceau laser. Cette disposition du rayon de courbure égal à la distance entre robot et support permet de slaffranchir de l'influence que pourraient avoir autrement des erreurs d'orientation du laser par rapport à la perpendiculaire au plan de référence des déplacements du robot, donc en général par rapport à la verticale. Si dans ce cas, on utilise un faisceau divergent plutôt qu'un faisceau en forme de pinceau fin, on peut en outre s'affranchir des irrégularités de surface éventuelles du réflecteur. On a déjà indiqué que la détection du faisceau laser réfléchi pouvait s'effectuer au moyen de disposi tifs quelconques en soi connus. Il y a toutefois lieu en général d'accorder la préférence à des dispositifs qui, comme les détecteurs à quatre cadrans, permettent que le faisceau laser vienne frapper le détecteur même lorsque la position- n'est pas encore correcte, mais alors à l'écart du centre, et de déterminer une détection optimale qui correspond au maximum de l'intensité de rayonnement reçue par le détecteur dans son ensemble. Faire appel à la présente invention semble tout particulièrement utile dans les réalisations où le robot doit être successivement positionné par rapport à des emplacements différents régulièrement répartis sur le même support. Les emplacements, par exemple des alvéoles destinées à recevoir des conteneurs ou autres objets tous identiques, sont avantageusement répartis selon un réseau rectangulaire suivant les deux axes de coordonnées du système de référence des déplacements du robot. Selon une caractéristique secondaire de l'invention, il est alors prévu plusieurs réflecteurs du faisceau laser sur le support, chacun associé à un emplacement correspondant, et tous disposés par rapport à leurs emplacements respectifs en correspondance avec la position de l'émetteur du faisceau laser par rapport à la position du robot. On décrira maintenant plus en détail une forme de réalisation particulière de l'invention qui nous fera mieux comprendre les caractéristiques essentielles et les avantages, étant entendu toutefois que cette forme de réalisation est choisie à titre d'exemple et qu'elle n'est nullement limitative. Cette description est illustrée par les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un robot mobile au-dessus d'un support de réception des objets - la figure 2 représente d'une manière plus détaillée, dans une vue en coupe verticale partielle, le robot au-dessus d'un emplacement récepteur d'un objet et elle fait apparaître l'émetteur de faisceau laser et un réflecteur associé - la figure 3 illustre schématiquement le fonctionnement et l'utilisation d'un détecteur laser à cadrans dans le dispositif selon l'invention - la figure 4 illustre un détecteur à quatre cadrans. La description du mode de réalisation particulier choisi à titre d'exemple se réfère au transport de conteneurs 10, tous identiques entre eux, même s'ils contiennent des objets différents, ces conteneurs devant être déposés dans différentes alvéoles 11 ménagées dans un même support 3. Dans l'application particulière considérée on suppose que ce support est mécaniquement passif, mais qu'il doit pouvoir être interchangeable de manière à s'adapter par exemple à des séries de conteneurs de tailles différentes qui pourraient être transportés par le robot. On a fait apparaître sur la figure 1 le robot 1 avec les organes mécaniques qui commandent ses déplacements par rapport à un bras 2 qui le porte. Dans le cas de la figure, on a supposé que les déplacements à effectuer étaient d'amplitude relativement faible, au-dessus du support 3, le bras 2 étant lui-même mobile pour entrava ner l'ensemble dans des déplacements de plus grande amplitude, notamment lorsque le robot doit aller chercher les conteneurs pour les amener au-dessus du support. On voit ainsi que le robot 1 est entraîné perpendiculairement au plan de la figure avec un chariot 4, mobile sur un plateau 5, lui-même entraîné par un moteur 6 dans le plan de la figure et parallèlement au support 3, par rapport au bras porteur 2.Ces déplacements s'effectuent donc dans un plan situé à un niveau fixe par rapport au support, selon un système de référence en coordonnées rectangulaires, matérialisé par les directions X et Y sur la figure. De plus, un vérin télescopique 7 permet de déplacer le robot 1 suivant la troisième direction Z, perpendiculaire aux deux premières, ici verticalement. Sur le support 3, les différentes alvéoles 11 sont réparties selon un réseau de pas carré ou rectangulaire, dont les axes principaux sont confondus avec les directions X et Y du système de référence (figure 1). Une fois amené au-dessus d'une alvéole et positionné avec précision au moyen du dispositif selon l'invention, le robot peut être descendu plus près du support 3 pour faire pénétrer le conteneur 10 dans son alvéole et le déposer par ouverture de la pince 8 terminant le robot, comme le montre la figure 2 en 9. Le robot porte, à côté de la pince 8, un émetteur laser 12 produisant un faisceau laser 14, en direction verticale, vers le support 3. A côté de chaque alvéole 11, se trouve un réflecteur 16, capable de réfléchir le faisceau laser vers un détecteur monté près de ltémet- teur 12 sur le robot 1. Le réflecteur 16 présente une surface concave 17 de section circulaire, dont le rayon de courbure est égal à la distance qui sépare le niveau de l'émetteur de celui du réflecteur, quand interviennent les opérations de positionnement selon l'invention, le robot étant donc à une distance déterminée du support 3. De plus, il est placé de sorte qu'il soit rentré sur la verticale de émetteur lorsque le robot est en position correcte finale, au-dessus de l'alvéole correspondante.C'est dire que le centre du réflecteur est disposé par rapport à celui de l'alvéole, suivant le système de coordonnées de référence X, Y, de la même manière que l'émetteur 12 par rapport à l'axe du robot 1. La figure 3 illustre schématiquement la constitution du système de détection. Le détecteur 13 reçoit le faisceau laser réfléchi, renvoyé par une lame semiréfléchissante 15, interposée devant l'émetteur 12. La surface sensible du détecteur produit un signal électrique dont l'intensité de courant dépend de la puissance de rayonnement reçue. Un comparateur 18 détermine l'écart qui peut exister avec l'intensité optimale obtenue pour un positionnement correct du robot afin de commander, en conséquence, le déplacement du robot de manière à annuler cet écart. Dans la réalisation décrite, le détecteur est centré sur l'axe du faisceau, réfléchi sur lui-même, et il est divisé en quatre cadrans A, B, C, D (figure 4) suivant les axes du système de référence X et Y. D'autre part, le faisceau est rendu légèrement conique, par une lentille placée devant l'émetteur, de telle sorte que son diamètre atteigne une valeur inférieure d'un facteur de 2 à 3 à celui du détecteur quand il parvient à ce dernier. On comprend que les intensités des signaux produits par les quatre cadrans peuvent être combinés par le calcul pour déterminer la position du barycentre, donc de l'axe du faisceau dans le système de coordonnées X, Y. En fait, ce calcul est opéré sur les rapports des intensités individuelles à la somme des quatre intensités, de manière à s'affranchir de l'incidence de variations éventuelles de la puissance du faisceau émis. Les signaux élaborés en 21 et 22 pour traduire les deux coordonnées X et Y du barycentre sont utilisés pour commander les moteurs qui entraînent le robot dans ses déplacements en X et Y respectivement. Naturellement, l'invention n'est en rien limitée par les particularités qui ont été spécifiées dans ce qui précède ou par les détails du mode de réalisation particulier choisi pour illustrer l'invention. Toutes sortes de variantes peuvent être apportées à la réalisation particulière qui a été décrite à titre d'exemple et à ses éléments constitutifs sans sortir pour autant du cadre de l'invention. Cette dernière englobe ainsi tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le positionnement d'un robot de transport d'objets par rapport à un support de réception desdits objets, suivant lequel on commande des déplacements du robot en référence à des axes de référence parallèlement au support, de manière à annuler tout écart détecté entre les positions respectives, suivant lesdits axes de référence, du robot et d'un emplacement récepteur du support, caractérisé en ce qusil consiste essentiellement à équiper ledit robot d'un émetteur et d'un détecteur de faisceau laser, l'émetteur étant disposé pour émettre un faisceau laser en direction dudit support à partir d'une position définie suivant lesdits axes de référence, par rapport à celle du robot, à associer au dit emplacement un réflecteur de faisceau laser monté sur ledit support dans une position définie suivant lesdits axes de référence par rapport å l'emplacement en correspondance avec ladite position de l'émetteur, par rapport au robot, ledit réflecteur étant apte à réfléchir ledit faisceau laser en direction dudit détecteur lorsque le robot est en position correcte par rapport audit emplacement et à assurer ladite commande des déplacements du robot jusqu'à obtenir par ledit détecteur une détection optimale du faisceau réfléchi. 2. Dispositif de positionnement d'un robot (1) de transport d'objets par rapport à un support (3) de réception desdits objets, ledit robot étant mobile en réfé- rence à un système d'axes de référence (X, Y) parallèlement au support, ce support (3) comportant au moins un emplacement récepteur (11) pour au moins l'un (10) desdits objets, caractérisé en ce qu'il comporte un émetteur (12) et un détecteur (13) de faisceau laser solidaires du robot (1) dans ses déplacements, respectivement pour l'émission et la détection d'un faisceau laser de direc- tion sensiblement perpendiculaire audit système d'axes de référence dans une position définie suivant lesdits axes de référence (X, Y) par rapport à celle du robot, un réflecteur (16) dudit faisceau laser monté sur ledit support dans une position définie suivant ledit système d'axes -de référence par rapport audit emplacement en correspondance avec ladite position de l'émetteur par rapport au robot, des moyens pour évaluer un écart éventuel de la détection du faisceau réfléchi par rapport à une détection optimale correspondant à un positionnement correct du robot par rapport audit emplacement, et des moyens de commande des déplacements du robot selon lesdits axes de référence de manière à annuler tout écart par rapport à ladite détection optimale. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le réflecteur (16) présente une courbure circulaire avec un rayon de courbure égal à la distance séparant le plan du robot du plan du support. 4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le système d'axes de référence est constitué de deux axes de coordonnées perpendiculaires en X et en Y, dans un plan horizontal où le robot est à une distance déterminée du support. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le faisceau laser est émis dans une direction sensiblement verticale. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ledit détecteur est un détecteur à quatre cadrans, associé à des moyens pour déceler la détection optimale d'après les intensités de rayonnement reçues par les différents cadran du détecteur. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le support comporte une pluralité d'emplacements répartis selon un réseau suivant les deux axes de coordonnées du système de référence des déplacements du robot ainsi qu'une plura lité de réflecteurs du faisceau laser, chacun associé à un emplacement correspondant, et tous disposés par rapport à leurs emplacements respectifs en correspondance avec la position de l'émetteur du faisceau laser par rapport à la position du robot.