Brevet FR2654031A1 — publié le 19910510

DESCRIPTION L'invention concerne un dispositif limiteur d'effort transmis entre deux structures mécaniques et s'applique notamment à un poignet de robot. En effet, un objet fragile saisi par la pince du robot et appuyé sur une surface, en vue de le poser, avec une force trop importante, peut être endommagé ou brisé. Il peut s'agir d'un verre ou d'un objet analogue manipuLé par un robot d'aide aux handicapés. Or, un handicapé ne dispose fréquemment pas des capacités motrices lui permettant de maîtriser parfaitement les déplacements du robot manipulateur qu'il commande. Les dispositifs déjà connus, constitués de poignets munis de divers capteurs d'effort sont en effet coûteux, fragiles, encombrants et fournissent des informations assez difficiles à interpréter et à utiliser ; on a également entrepris de limiter l'effort en limitant le courant d'alimentation des moteurs qui déplacent le bras de robot, mais cette solution n'est viable que si les chaînes cinématiques sont suffisamment réversibles pour qu'une variation d'effort soit ressentie par une variation significative du courant d'alimentation. L'invention est relative à un dispositif limiteur d'effort transmis entre deux structures mécaniques dont t'une est mue par un moteur électrique qui est robuste, peu encombrant, de faible coût et de fonctionnement simple. Ce dispositif comprend un système de liaison déformable en fonction de l'effort transmis et élastique qui relie les deux structures mécaniques, ainsi que, disposés en série avec le moteur électrique sur un circuit d'alimentation du moteur éLectrique, au moins un système de blocage constitué d'un interrupteur et d'une diode en parallèle, les interrupteurs étant solidaires d'une des structures mécaniques et ouverts par contact de L'autre structure mécanique quand un effort maximal admissible est transmis, ta diode de chaque système de blocage étant disposée de manière à arrêter des courants dans un sens correspondant à une augmentation de l'effort transmis quand L'interrupteur du même système de blocage est ouvert. Une telle conception implique que les bras de robot munis du système soient bloqués en L'absence d'alimentation électrique, c'est-à-dire munis soit de chaînes cinématiques irréversibles, soit de moteurs-freins. La figure 1 représente une réalisation de l'invention et la figure 2 le schéma électrique correspondant. Le système de la figure 1 comprend tout d'abord une platine de support 1 fixée à l'extrémité d'un bras 2 de robot mû par un moteur électrique 10 (représenté sur la figure 2) dans un sens vertical par llinterm-édiaire d'un réduct~eur non représenté. La platine de support 1 porte un système de guidage constitué de colonnes 3 parallèles et verticales sur lesquelles coulisse une platine mobile 4 sur une course comprise entre la platine de support 1 et une platine de butée 5 à l'extrémité opposée des colonnes 3. Une paire de ressorts hélicoidaux est enfilée autour d'au moins une des colonnes 3 de sorte qu'un ressort 6 est comprimé entre la platine de support 1 et la platine mobile 4, et qu'un ressort 6' est comprimé entre la platine mobile 4 et la platine de butée 5. En fonction de L'effort transmis par le bras 2 à une autre structure mécanique liée à la platine mobile 4, par exemple une pince 7 tenant un objet, les ressorts 6 et 6' sont déformés et la platine mobile 4 se déplace sur les colonnes 3 selon une course intermédiaire entre deux butées 8 et 8' fixées respectivement à la platine de support 1 et à la platine de butée 5 et qui comportent une tête à position réglable. Des interrupteurs 9 et 9' sont également solidaires respectivement de la platine de support 1 et de la platine de butée 5 et sont ouverts par le contact de la platine mobile 4 dans ses positions de fin de course. En fonction de la raideur des ressorts 6 et 6', et d'une façon générale des caractéristiques géométriques du système, on règle l'emplacement des têtes des butées 8, 8' et des interrupteurs 9,9' de façon que la platine mobile 4 entre en butée pour des efforts maximaux à transmettre. La figure 2 montre que le circuit électrique d'alimentation du moteur 10, où le courant est fourni par un amplificateur Il, comporte, en série avec le moteur électrique 10, deux systèmes de blocage 12 et 12' qui comprennent chacun un des interrupteurs, respectivement 9 et 9', en parallèle avec une diode 13, 13'.Quand le courant passe dans le sens de la flèche, le bras 2 est abaissé, et L'effort exercé sur la pince 7 par les ressorts 6 est accru ; quand l'effort maximal admis est atteint, L'interrupteur 9 lié à La platine de support 1 est ouvert par la platine mobile 4. Comme la diode 13 est orientée de façon qu'elle empêche le passage du courant dans le sens de la fLèche, le circuit d'alimentation s'ouvre et il est impossible de déplacer davantage le bras 2 vers le bas quoique l'autre interrupteur 9' reste fermé. Mais Le courant peut parfaitement parcourir Le circuit en sens inverse, qui correspond à une remontée du bras 2 et donc à une diminution de L'effort sur La pince 7, en passant par La diode 13 et L'interrupteur 9'. La diode 13' est orientée en sens inverse de La diode 13, c'est-à-dire qu'une situation symétrique existe Lorsqu'on tente de souLever excessivement Le bras 2 et que La pLatine mobile 4 est entrée en contact avec La butée 8' : L'interrupteur 9' est ouvert et seuL un courant orienté dans Le sens de La fLèche, abaissant Le bras 2 et diminuant L'effort exercé sur La pince 7, peut passer à travers La diode 13' et L'interrupteur 9. On peut, si ceLa convient, n'utiliser qu'un seuL des systèmes. Par exempLe, on peut supprimer Le ressort 6', La butée 8', L'interrupteur 9' et La diode 13'. Un grand avantage de ce système Limiteur d'effort est qu'iL agit indépendamment de La commande du moteur éLectrique 10. Les butées 8 et 8', de même que Les interrupteurs 9 et 9', pourraient être fixées à La pLatine mobiLe 4. D'autres agencements des différentes pièces sont possibLes : on pourrait par exempLe envisager des pLatines de support 1 et mobiLe 4 articuLées entre eLLes et mobiLes suivant une charnière. Le dispositif peut être pLacé à tout endroit d'un bras de robot s'étendant dans une direction queLconque et soumis à des mouvements queLconques de trans Lation ou de rotation, mais de préférence près de L'objet sur Lequel s'exerce L'effort à Limiter. REVENDICATIONS 1. Dispositif limiteur d'effort transmis entre deux structures mécaniques (2, 7) dont L'une est mue par un moteur électrique (10), caractérisé en ce qu'il comprend un système (3, 6, 6') de liaison déformable en fonction de L'effort transmis et élastique qui relie les deux structures mécaniques, ainsi que, disposés en série avec le moteur électrique sur un circuit d'alimentation du moteur électrique, au moins un système de blocage constitué d'un interrupteur (9, 9') et d'une diode en parallèle (13, 13'), les interrupteurs étant solidaires d'une des structures mécaniques et ouverts par contact de l'autre structure mécanique quand un effort maximal admissible est transmis, la diode de chaque système de blocage étant disposée de manière à arrêter des courants dans un sens correspondant à une augmentation de L'effort transmis quand l'interrupteur du même système de blocage est ouvert. 2. Dispositif Limiteur d'effort suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux systèmes de blocage, les diodes étant disposées de manière à arrêter des courants dans des sens opposés. 3. Dispositif limiteur d'effort suivant L'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le système de liaison comprend une première platine (1) fixée à L'une des structures mécaniques (2) et pourvue de colonnes de guidage (3), une seconde platine (4) fixée à L'autre structure (7) mécanique et coulissant sur les colonnes de guidage, ainsi qu'un ressort (6) enfilé autour d'une des colonnes et comprimé entre les deux platines. 4. Dispositif Limiteur d'effort suivant La revendication 3, caractérisé en ce qu'iL comprend une troisième platine (5) Liée à La première platine (1) par les coLonnes de guidage (3), La deuxième pLatine (4) couLissant entre La première et La troisième pLatines, un autre ressort (6') étant comprimé entre La deuxième et La troisième platines. 5. Dispositif Limiteur d'effort suivant L'une queLconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une butée (8, 8') fixée à L'une des structures et empêchant, par contact avec L'autre structure, de déformer Le système de Liaison au-deLà d'un état correspondant à un effort maximal admissibLe transmis.