Brevet FR2610859A1 — publié le 19880819

ROBOT A PLUSIEURS BRAS t EQUIPES DE KECANISMES DE COORDIJATION DES MOUVEMENTS DE CES BRAS. La présente invention concerne les robots a plusieurs bras, équipes de mécanismes de coordination des mouvements de ces bras ; ces robots sont destinés a assurer le déplacement de charges, et ils sont particulièrement adaptés pour le déplacement de charges lourdes. Ces robots sont du type de ceux comportant, comme illustré par les figures 1A et 1B du dessin annexe, deux bras principaux d'égale longueur OA et AB, s'articulant en A; un bras BC, portant en C la charge Dans les systèmes connus de ce type, le mouvement du point B est obtenu par la conjugaison des déplacements communiqués aux bras principaux par deux moteurs, l'un en O, l'autre en A. Lorsque l'on veut pouvoir orienter la charge fixée en C, on prévoit un moteur supplémentaire en B. I1 est fait appel a des moyens classiques de contrôle de position et de régulation pour obtenir les trajectoires désirées. Le pilotage simultané de ces deux ou trois moteurs reste complexe en l'absence de toute liaison mécanique entre eux. I1 en résulte que, plus la charge est lourde, plus les efforts deviennent importants, et qu'a partir d'une certaine masse de la charge, on observe une défaillance du système en B, dont la trajectoire réelle subit des variations incontrô lées par rapport a la trajectoire rectiligne théorique. Les variations qui en résultent dans le déplacement de la charge sont préjudiciables a l'environnement ainsi qu'au robot luimeme. C'est pourquoi de tels systèmes ne peuvent qu'âtre limités au déplacement de charges de plusieurs centaines de kilogrammes. A cet inconvénient, s'ajoute le fait que les systèmes connus précités sont limites a une disposition des bras CA et ÀB dans le plan horizontal, compte tenu des effets de la pesanteur. L'invention permet de remédier aux inconvénients des systèmes connus. A cet effet, selon l'invention, on désolidarise les fonctions des systèmes d'entraînement mis en jeu, pour que le déplacement en B soit le résultat d'une rotation et/ou d'une translation radiale, un premier système d'entraînement commandant la rotation de l'ensemble du robot autour du point O et un second système d'entraînement commandant l'élongation des bras principaux, les deux mouvements obtenus pouvant être combinés a 8 ce second système d'entraînement, est associé un système purement mécanique assurant la coordination appropriée des bras principaux, un autre système, également purement mécanique, associé au précédent, assurant notamment le maintien du bras BC parallèlement A lui-meme selon une orientation choisie. Dans la mesure où des systèmes purement mécaniques sont mis en jeu, il devient possible d'assurer un déplacement du point B suivant une trajectoire parfaitement rectiligne, et, en conséquence, de présenter une pièce selon la direction OB, ou parallèle a OB, sans aucune correction au cours du déplacement meme pour des charges pouvant peser plusieurs tonnes. De plus, pour cette même raison, l'invention offre l'avantage complémentaire de permettre de réaliser des éléments de robot du type sus-indiqué dans lesquels les bras OA et AB ne se situent pas nécessairement dans un plan horizontal. La présente invention a pour objet un robot pour le déplacement de charges, comprenant deux bras principaux de longueur égale, OA et AB, articulés l'un à l'autre en A, le premier bras étant fixé sur un support à son extremite O opposée å A et le second bras étant destiné a supporter une charge å son extrémité B opposée a A, des moyens étant prévus pour assurer le déplacement du point B sur une trajectoire rectiligne passant par 0, ces moyens comportant une commande du pivotement du premier bras autour du point 0, caractérisé par le fait qu'à la commande précitée, est associé un dispositif mécanique assurant, pour un pivotement d'un angle donné du premier bras autour du point 0, un pivotement du second bras autour du point A d'un angle double, dans un sens correspondant au maintien du point B sur la trajectoire OB. Conformément & un mode de réalisation préféré du robot selon la présente invention, le dispositif mécanique assurant le pivotement recherché du second bras comprend un système qui est destiné a assurer, lors du pivotement, un deplacement parallèlement à lui-meme de l'axe d'articulation entre les bras principaux, ledit axe restant immobile en rotation, et qui est constitué par un premier pivot solidaire du support, sur lequel est fixé le premier bras, un second pivot solidaire de l'axe précité, et par une biellette reliant les deux pivots précités et articulée à ceux-ci, le premier bras, les deux pivots et la biellette constituant un parallélogrammme déformoble, l'axe d'articulation portant un premier pignon engrenant sur un second pignon fixé rigidement sur un axe porté par le premier bras, parallèlement & l'axe d'articulation, et étant lié & un troisième pignon qui entraîne un quatrième pignon solidaire du second bras et agence pour tourner deux fois plus vite que le premier pignon porté par le premier bras. Le pivotement du premier bras peut être commandé par un système d'entrainement en prise avec une couronne dentee montée au point 0, ou bien, dans le cas du mode de réalisation préféré indiqué ci-dessus, par un système d'entraînement associé å l'axe port par le premier bras et parallèle & l'axe d'articulation entre les deux bras principaux. Dans le cas où le robot comprend un bras, de longueur BC, s'articulant en B sur le second bras principal et destiné & porter la charge en C, on prévoit avantageusement un moyen assurant, lors du déplacement des bras principaux, l'orientation souhaitée dudit bras portant la charge. Ce moyen assurant l'orientation voulue du bras portant la charge est constitué par exemple par un dispositif comprenant un premier pivot solidaire de l'axe d'articulation entre les bras principaux, un second pivot solidaire en B du bras portant la charge, et une biellette parallèle au second bras principal, reliant les deux pivots précités et s'articulant à ceux-ci. Ceci permet un réglage angulaire entre le second pivot du système déformable défini ci-dessus et le bras BC. Conformement à une variante, on remplace le second pivot susindiqué par une liaison directe fixée rigidement le long du bras BC et s'articulant à l'extrémité correspondante de la biellette. La biellette du système déformable qui vient d'être défini peut etre de longueur réglable, d'ou il résulte que l'on peut donner au bras BC l'orientation souhaitée. On peut aussi prévoir que l'écartement entre les pivots associés å l'axe d'articulation entre les deux bras principaux soit réglable. On peut disposer les deux pivots associés A l'axe d'articulation entre les bras principaux de chaque côté de l'ensemble constitué par ces bras ; on pourrait tout aussi bien les disposer d'un meme côté de cet ensemble. Le robot selon l'invention peut également comporter une commande du pivotement autour du point O du support du premier bras principal. Pour mieux faire comprendre l'objet de la presente invention, on va en décrire ci-après, & titre d'exemples purement illustratifs et non limitAtifs, deux modes de réalisation représentés sur le dessin annexe. Sur ce dessin: - les Figures 1A et 1B sont des schémas illustrant le déplacement d'un robot comportant deux bras isoceles et un bras portant une charge, par exemple un bras porte outil, conformement à la présente invention; - la Figure 2 est une vue schématique de dessus d'un robot conforme & un premier mode de realisation de la présente invention - les Figures 3 et 4 sont des vues schématiques de la région de l'articulation des deux bras principaux du robot de la Figure 2, dans deux positions différentes - la Figure 5 est une vue schématique dans le plan contenant l'axe d'articulation entre les deux bras principaux - la Figure 6 est une vue schématique dans le plan contenant l'axe d'articulation entre le second bras principal et le bras porte-outil ; et, - la Figure 7 est une vue analogue à la partie de la Figure 2 constituée par le bras porte-outil et son articulation sur le second bras principal adjacent, conformément & un second mode de réalisation du robot de la présente invention. Les Figures lA et 1B ont été décrites ci-dessus. Les deux bras égaux OA et AB formant un triangle isocèle avec la ligne reliant O à B, il suffit, pour obtenir en B, une trajectoire rectiligne passant par 0, qu'a toute variation de l'angle "a" entre le bras OA et la perpendi culaire à la ligne OB passant par 0, corresponde une variation double de l'angle OAB formé par les deux bras OA et AB. Si l'on se réfère maintenant å la Figure 2, on voit que l'on a désigné par les chiffres de référence 1, 2 et 3, les bras respectivement OA, AB, BC du schéma précèdent, lesquels sont disposés dans un même plan horizontal (ou autre > , les bras égaux 1 et 2 constituant les bras principaux et le bras 3, le bras porte-outil. Le bras 1 est monté en O sur une tourelle 4 portant une première couronne dentée 5 sur laquelle engrène le pignon d'un premier système d'entraînement 6, assurant la rotation de ladite tourelle 4. Par ailleurs, le bras 1 est susceptible de pivoter sur la tourelle 4 par une seconde couronne dentée 7 entrainée par un second système d'entraînement 8. Comme on peut le voir sur la Figure 5, le bras 2 est monté pivotant autour du bras 1, à l'extrémité de celuici, c'est-à-dire en A, par l'intermédiaire d'une couronne à billes 9, les bras 1 et 2 portant les paliers respectivement 10 et 11 de l'axe de pivotement 12. Par ailleurs, comme le montre la Figure 6, le bras principal 2 et le bras 3 pourtant, à son extrémité libre, une pièce non representée, s'articulent en B autour d'un axe symbolisé par le chiffre de référence 13 par l'intermédiaire d'une couronne à billes 14. De plus, au bras principal 1, est associé un système qui constitue avec lui un parallélogramme déformable et qui comporte un premier pivot 15 solidaire de la tourelle 4 et un second pivot 16a, solidaire de l'axe 12 (Figure 2), les deux pivots 15 et 16 étant reliés entre eux par une biellette 17 qui est parallèle au bras 1 et & laquelle ils s'articulent. Au bras principal 2, est associé un système qui constitue aussi avec lui un parallélogramme déformable et qui comporte un premier pivot 16b. solidaire de l'axe 12, un second pivot 18 solidaire du bras 3 (Figure 6), les pivots 16h. et 18 étant reliés entre eux par une biellette 19 qui est parallèle au bras 2 et à laquelle ils s'articulent. On peut également prévoir un dispositif 20 (représenté en traits mixtes sur la Figure 2) permettant de modifier la longueur de la biellette 19. Les pivots 16a et 16E sont ici disposés de part et d'autre de l'ensemble constitué par les bras 1 et 2. Le pivot 15 étant solidaire de la tourelle 4, le pivot 16a, se déplace parallèlement à lui-meme lorsque le bras principal 1 pivote sur la tourelle 4 immobile, selon le principe du parallélogramme déformable. L'axe 12 se déplace en restant aussi parallèle à lui-meme, sa rotation étant empêchée. Il faut alors que le bras 2 se déplace d'un angle double pour obtenir une trajectoire rectiligne liée à la base d'un triangle isocèle, selon le principe énoncé cidessus. On a ainsi illustré sur les Figures 3 et 4 que lorsque l'angle a, qui est l'angle formé entre le pivot 16 et le bras 1, varie d'une valeur ss, l'angle s formé entre le bras 2 et le prolongement de l'axe du bras 1 au-delà de l'articulation devient 6 = S + 2ss. Les moyens purement mécaniques qui permettent de faire pivoter le bras 2 par rapport au bras 1 d'un angle double du mouvement du pivot 16a-16b. par rapport à ce bras 1, sont représentés sur la Figure 5. L'axe 12 porte un premier pignon 21 engrenant sur un second pignon 22 fixé rigidement sur un axe 23 qui est porté par le bras 1 et qui est parallèle & l'axe 12. A l'axe 23, est également lié un troisième pignon 24, lequel entraîne un quatrième pignon 25 solidaire du bras 2. Le nombre de dents de chaque pignon est calculé pour que, par rapport au bras 1, le quatrième pignon 25 tourne deux fois plus vite que le premier pignon 21. Il en résulte que lorsque le système d'entraînement 8 déplace le bras 1 d'un certain angle, l'axe 12 se déplace sans subir de rotation sur lui-même par suite de sa liaison avec le pivot 16 ; l'axe 23 n'étant pas, quant & lui, lié au pivot 16a, le dispositif à double engrènement qui vient d'être décrit agit pour faire subir au bras 2 un déplacement d'angle double dans le. sens souhaité. Dans ce mouvement, la position du bras 3 telle que représentée sur le dessin est conservée parallèle à elle meme par le système de parallélogramme déformable associé au bras 2. On a également représenté en traits mixtes, sur la Figure 5, un système d'entraînement 26 disposé à l'extrémité de l'axe 23 et assurant la meme fonction que le système d'entraînement 8 qu'il remplacerait alors. Une telle solution serait plus avantageuse en ce qui concerne la précision, étant donné que l'on supprime une cause de Jeu provenant de l'engrènement entre la couronne dentee 7 et le système d'entraînement 8. On constate que la trajectoire du point B est obtenue de façon radiale par le système d'entraînement 8 Quant au dispositif 20 (Figure 2), il permet d'allonger ou de raccourcir la biellette 19 pour faire pivoter le bras 3 autour d'un angle qui dépend de l'allongement ou du raccourcissement ainsi donné. On influence ainsi l'orientation du bras 3. Ce bras pourrait également etre animé par une tourelle non représentée liée au pivot 18 et portant un système moteur. Sur la Figure 7, on a représenté une variante suivant laquelle le pivot 18 est remplacé par une liaison directe 118 en forme de V s'articulant par sa pointe à la biellette 19 et fixée par les extrémités de ses branches le long du bras 3. Il est bien entendu que les modes de réalisation ci-dessus décrits ne sont aucunement limitatifs et pourront donner lieu à toutes modifications désirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. EVRND I CATI ONS Robot pour le déplacement de charges, comprenant deux bras principaux (1 ; 2), de longueur égale, OA et AB, articulés l'un sur l'autre en A, le premier bras (1 > étant fixé sur un support (4) å son extrémité O opposée à A et le second bras 26) du pivotement du premier bras (1) autour du point 0, caractérisé par le fait qu'à la commande précitée 2 - Robot selon la revendication 1, caractérise par le fait que le dispositif mécanique assurant le pivotement recherché du second bras , sur lequel est fixé le premier bras un second pivot reliant les deux pivots précités (15) et (16a) et étant articulée a ceux-ci, le bras (1), les pivots (15) et (16aà) et la biellette 3 - Robot selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le pivotement du premier bras (1) est commandé par un système d'entraînement 4 - Robot selon la revendication 2, caractérise par le fait que le pivotement du premier bras (1) est commandé par un système d'entraînement (26) associé å l'axe (23 > porté par ledit premier bras . 5 - Robot selon l'une-des revendications 1 à 4, comportant un bras (3), de longueur BC, s'articulant en B sur le bras (2) et destiné & porter la charge en C, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen rassurant, lors du déplacement des bras principaux (1) et (2), l'orientation souhaitée dudit bras (3). 6 - Robot selon la revendication 5 prise en combinaison avec la revendication 2, caractérisé par le fait que le moyen assurant l'orientation voulue du bras (3 > est constitue par un dispositif forme d'un premier pivot (16b) solidaire de l'axe de pivotement 7 - Robot selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le second pivot (18) est remplace par une liaison directe (118) fixée rigidement le long du bras (3) et s'articulant à l'extrémité correspondante de la biellette (19). 8 - Robot selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé par le fait que la biellette (19) est de longueur réglable. 9 - Robot selon l'une des revendications 6 a 8, caractérisé par le fait que l'écartement entre les pivots (16Ç) et (16L) est réglable. 10 - Robot selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé par le fait que les pivots (16a) et 11 - Robot selon l'une des revendications 7 a 9, caractérisé par le fait que les pivots (16a) et (16L) sont disposés d'un même côté de l'ensemble constitué par les bras (1) et 12 - Robot selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait qu'il comporte une commande (6) du pivotement autour du point O du support 13 - Robot selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bras (3) est animé par une tourelle liée au pivot (18) et portant un système moteur.