Brevet FR2623648A1 — publié le 19890526

Perfectionnement aux plates-formes d six degrbs de liberte. La présente invention a pour objet un perfectionnement aux mécanismes à six degrés de liberté du type de celles qui sont utilisées dans les simulateurs ou pour les tetes de robots. Dans le cas particuliers de dispositifs de simulation reproduisant les mouvements d'un mobile, il existe des dispositifs ne pouvant reproduire que des mouvements de rotation autour de l'axe longitudinal X (axe de roulis), de l'axe transversal Y taxe de tangage) et de l'axe vertical Z (axe de lacet). Ces appareils ne permettent pas d'obtenir de bonnes simulations du mouvement d'un mobile parce qu'ils ne permettent aucune simulation du déplacement linéaire. I1 existe aussi des dispositifs de simulation ne pouvant que reproduire des mouvements linéaires, mais pas de rotation. Pour obtenir une simulation à la fois en déplacements linéaires et en déplacements en rotation, il est connu d'employer ce que l'on appelle une plateforme à six degrés de liberté, constituée par deux plateaux triangulaires inversés placés l'un en face de l'autre, les trois sommets du triangle fixe servant de base d'une part et les trois sommets du triangle mobile d'autre part étant reliés par six vérins ; le volume géométrique défini par les deux plateaux et les six vérins comportant huit faces triangulaires. Dans les plates-formes connues qu'elles soient destinées a des simulateurs ou s des robots, chaque verin est articulé a es deux extrémités aux deux plateaux (fixe et mobile par une liaison & la cardan comportant deux axes perpendiculaires. Cette disposition a pour effet que lorsque la plate-forme mobile se deplace, les vérins tournent légèrement sur eux-memes. Ce mouvement de rotation est sans importance si les vérins sont hydrauliques, mais il n'en est pas de méme lorsqu'il s'agit de verins mécaniques entrainés par des moteurs électriques. En effet, ces vérins sont constitués par une tige filetée qui tourne dans un filetage femelle placé à l'intérieur d'un support : il est alors bien évident que tout mouvement de rotation de la tige par rapport à son support se traduit par un déplacement de la tige par rapport audit support. Donc les mouvements de rotation des tiges qui sont induits par les déplacements du plateau mobile induisent des mouvements linéaires parasites des vérins. La présente invention a pour objet de supprimer ces mouvements induits des vérins mécaniques à filetage. La présente invention est caractérisée par le fait que : premièrement, au niveau du plateau mobile, les extrémités des tiges des vérins mécaniques h filetage sont montées d pivotement sur un axe commun, lui-même porté par un support porté par un axe perpendiculaire au premier, ce deuxième axe étant porté par un support monté à pivotement sur un troisième axe perpendiculaire au deuxième ; deuxièmement, au niveau du plateau fixe les extrémités inférieures desdits vérins sont portées chacune par un joint à la cardan à deux axes de liberté, l'un des axes de chaque cardan étant colinéaire A l'un des axes du cardan du vérin conjugué. A titre d'exemple et pour faciliter la compréhension de l'invention, on a représenté aux dessins annexés Figure 1 : une représentation schématique d'un mécanisme six degrés de liberté Figure 2 : une vue de détail & échelle agrandie illustrant l'^ccouplement des deux extrémités supérieures de deux vérins conjugués Figure 3 : une vue de détail a échelle agrandie illustrant le montage colinéaire des cardans des extrémités inférieures desdits vérins conjugués. La figure 1 représente d'une façon schématique un mécanisme & six degrés de liberté. Une telle plateforme peut avoir de grandes dimensions et constituer alors l'élément mobile d'un simulateur de vol ; elle peut avoir des dimensions moyennes et constituer le support de la selle d'un simulateur d'équitation ; elle peut encore être de dimension réduite et constituer la tête porte-outils d'un robot. Elle est constituée, comme cela est connu, par un plateau fixe, triangulaire 1 et un plateau mobile, également triangulaire 2, ces deux triangles étant inversés. Les sommets des deux plateaux 1 et 2 sont reliés l'un å l'autre par six vérins 3, 4, 5, 6, 7, 8 conjugués deux & deux (3-4 ; 5-6 ; 7-8). Ce mécanisme est connu : en mettant en oeuvre de- façon appropriée les six vérins, on obtient six sortes de déplacements : des déplacements en rotation selon les axes X, Y, Z Dans les plates-formes connues de simulateurs utilisant ce mécanisme, les extrémités supérieure et inférieure de chaque vérin sont reliées aux plateaux par des joints de cardans : il en résulte que les tiges des vérins tournent par rapport & leurs supports, ce qui est sans conséquence lorsque les vérins sont hydrauliques ou & solénoïdes mais introduit des mouvements linéaires parasites des vérins lorsqu'ils sont mécaniques. Or dans certains ca il s'avère avantageux d'employer des vérins mécaniques commandés par des moteurs lectriques aus par des signaux électriques produits par une centrale de calcul. Du fait des rotations induites des tiges de verins at des mouvements linéaires parasites que ces rotations provoquent, il faut introduire dans la centrale de calcul des éléments de calcul de compensation de ces mouvements parasites qui sont extrêmement complexes. La présente invention évite tout mouvement induit des vérins par un montage approprié de ceux-ci. En se reportant à la figure 2, on voit que les extrémités supérieures de deux vérins conjugués (et convergents) 3 et 4 sont articulées sur un meme axe commun A qui est porté par une chape 9, elle-méine portée a pivotement par une chape 1 autour d'un troisième axe C perpendiculaire a l'axe B, cet axe C étant perpendiculaire au plateau 2 par lequel il est porté. En se reportant å la figure 3, on voit que les extrémités inférieures des deux mêmes vérins conjugués 3 et 4 sont chacune portées par un joint de cardan il et 12. Chaque joint de cardan il et/ou 12 comporte deux axes perpendiculaires 13-14 et 15-16 qui, dans l'exemple particulier sont constitués par deux croisillons. L'axe 13 est porté par une chape 13a solidaire de l'extrémité inférieure du vérin 3 et l'axe 14 porté par une chape 14a qui est fixée au plateau fixe 1. De meme l'axe 15 est porté par une chape 15a, solidaire de l'extrémité inférieure du vérin 4 et l'axe 16 est porté par une chape 1a qui est fixée au plateau fixe 1. Les deux chapes 14a et 16a sont fixées audit plateau 1 de façon telle que les deux axes 14 et 16 soient dans le prolongement l'un de l'autre. Les vérins conjugués 5-6 et 7-8 sont reliés aux plateaux 1 et 2 de la meme façon. Cette disposition particulière a pour résultat d'empêcher tout mouvement induit de rotation des tiges de vérin et permet donc d'employer des vérins mécaniques å moteur électrique sans qu'il soit nécessaire de procéder å des calculs de correction complexes. Revendication 1. Plate-forme de simulation å six degrés de liberté du type constitué par deux plateaux triangulaires inversés, placés l'un en face de l'autre, les trois sommets du plateau fixe (1 > étant reliés aux trois sommets du plateau mobile (2) par six vérins conjugués deux à deux a) au niveau du plateau mobile (1), les extrémités des tiges des vérins conjugués (3-4 ; 5-6 7-8 > sont montées A pivotement sur un axe commun (A), lui-meme porté par un support (9) porté par un axe (B) perpendiculaire au premier (A), ce deuxième axe (B) étant porté par un support (1) monté-à pivotement sur un troisième axe (C) perpendiculaire au deuxième (B); b) au niveau du plateau fixe (2) les extrémites inférieures des vérins conjugués (3-4 ; 5-6; 7-8) sont portées chacune par un joint å la cardan (11, 12), l'un des axes (13 ou 15) de chaque cardan étant colinéaire à l'autre axe C15 ou 13) de l'autre cardan.