Brevet FR2682910A1 — publié le 19930430

I ROBOT DEPLACABLE SUR POSTES DE TRAVAIL FIXES OU MOBILES DESCRIPTION La présente invention concerne un robot équipant un poste de travail et pouvant être déplacé sur d'autres postes de travai L Ce robot trouve de nombreuses applications dans le domaine de La robotique industrielle ou de La robotique de service et, p Lus particulièrement, à la robotique d'aide aux handicapés. En effet, il existe aujourd'hui, dans le domaine de la robotique d'aide aux handicapés, des systèmes robotisés assurant une assistance quasi-permanente aux handicapés-moteurs Ces systèmes assurent à ces personnes une aide dans des tâches très variées, telles que celles à effectuer dans une cuisine ou dans un bureau. Ces systèmes robotisés sont connus sous deux formes différentes: soit Le robot équipe un poste de travail fixe, soit le robot est embarqué sur le fauteuil électrique de la personne handicapée concernée constituant ainsi un poste de travail mobile. Si le robot à poste de travail fixe a une autonomie énergétique illimitée, c'est-à-dire qu'il est relié directement au secteur, et s'il permet une grande efficacité dans la réalisation des tâches, il présente néanmoins l'inconvénient de ne pouvoir être utilisé que dans un environnement restreint et donc pour un nombre de tâches restreint Pour assurer à la personne handicapée une certaine autonomie dans sa vie quotidienne et donc un nombre important de tâches exécutées par robot, il faudrait multiplier le nombre des robots, ce qui représente un coût très élevé. Au contraire, Les robots embarqués sur Les fauteuils permettent une grande autonomie pour La personne handicapée, puisque Le robot L'accompagne en permanence Cependant, ces robots embarqués présentent plusieurs inconvénients, dont notamment celui d'une faible autonomie énergétique, car le robot est a Limenté par des batteries embarquées sur le fauteui L électrique De plus, i L est difficile d'embarquer un robot fonctionnant selon un mode automatique car le système informatique embarquable n'assure pas une puissance suffisante pour mémoriser un grand nombre de programmes d'exécution des tâches à effectuer par le robot. En outre, lorsqu'il travaille par rapport à un environnement fixe, le robot embarqué doit retrouver ses références par rapport à cet environnement pour réaliser des tâches automatiques. Cette mise en référence n'est pas simple car le fauteuil présente un positionnement aléatoire par rapport à l'environnement. La présente invention a justement pour objet un robot pouvant être dép Lacé d'un poste de travail fixe sur un fauteuil et inversement. Les termes "fauteuil" et "poste mobile" devront être lus, dans toute la description, d'une façon indifférente D'autre part, on considérera que la notion de "poste de travail" comprend aussi bien Les postes fixes que les postes mobi Les. D'une façon plus précise, l'invention a pour objet un robot équipant un poste de travail mobile ou fixe, apte à effectuer des tâches, et comportant des moyens pour être commandé à partir d'une interface utilisateur/robot située sur le poste de travail mobile, cette interface étant elle-même reliée à des moyens d'émission/réception, ainsi qu'à des moyens d'alimentation du robot en énergie, chaque poste de travail comportant des moyens d'alimentation en énergie Ce robot est caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens lui permettant d'être déplacé de son poste de travail sur au moins un second poste de travail, L'un de ces deux postes au moins étant mobile. Selon un premier mode de réalisation, le poste de travail fixe comporte un moyen de mémorisation des tâches à effectuer par le robot et des moyens émetteur/récepteur pour échanger des informations avec l'interface utilisateur/robot. Selon un second mode de réalisation, chaque poste de travail fixe est connecté, par l'intermédiaire d'un réseau local de communication, à un unique moyen de mémorisation des tâches à effectuer par le robot, chacun desdits postes comportant des moyens émetteur/récepteur pour échanger des informations avec l'interface utilisateur/robot. Selon un troisième mode de réalisation, le robot comprend un moyen de mémorisation des tâches à effectuer ainsi que des moyens émetteur/récepteur (E/R) pour échanger des informations avec l'interface. Avantageusement, les moyens permettant le déplacement dudit robot comporte un coupleur qui assure à la fois des liaisons mécaniques et des liaisons électriques entre le robot et l'un des postes de travail. De plus, chaque poste de travail comporte une embase apte à être accouplée audit coupleur. Selon l'invention, le coupleur comporte des moyens de verrouillage assurant à la fois le verrouillage dudit coupleur sur l'embase du poste de travail et un contact électrique entre ces deux éléments. Selon une caractéristique de l'invention, le coupleur comporte également des moyens pour guider l'embase d'un poste de travail vers l'embase d'un autre poste de travail. Ces embases de poste de travail comportent des moyens leur permettant de s'aligner l'une sur l 'autre. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens pour guider les embases comprennent une pièce cylindrique dont les parties extrêmes sont biaisées vers l'intérieur. De plus, selon un mode de réalisation de la présente invention, les moyens de verrouillage peuvent comporter un verrou à balance qui assure simultanément le déverrouillage du coupleur hors de l'embase d'un poste de travail et le verrouillage du coupleur sur l'embase d'un autre poste de travail. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront dans la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins dans lesquels: la figure 1 A représente une architecture d'un système comportant un robot selon l'invention, un fauteuil électrique et un poste de travail fixe, le robot étant positionné sur le fauteuil électrique; la figure l B représente cette même architecture du système lorsque le robot est positionné sur le poste de travail fixe; la figure 2 A représente de façon très schématique l'erreur qui peut se produire dans le plan vertical lorsque l'on rapproche le fauteuil du poste de travail fixe pour déplacer le robot de l'un sur l'autre; la figure 2 B représente, également de façon très schématique, l'erreur qui peut se produire dans le plan horizontal Lors du rapprochement du fauteuil et du poste de travail fixe; les figures 3 A, 3 B, 3 C, 3 D et 3 E représentent schématiquement les différentes étapes suivies par le robot lorsqu'il est déplacé du fauteuil électrique sur le poste de travail fixe. La figure 1 A représente une architecture d'un système formé du fauteuil électrique 1, du poste de travail fixe 2 et du robot 3 Sur la partie gauche de la figure, on voit le fauteuil électrique I équipé du système embarqué ainsi que tous les éléments qui lui sont liés, à savoir une source 11 d'énergie propre, telle que des batteries, une interface utilisateur/robot et un émetteur/récepteur L'interface 12 utilisateur/robot permet à la personne handicapée de dialoguer avec le robot 3, c'est-à-dire de commander les manoeuvres que le robot 3 doit effectuer La liaison entre l'interface 12 utilisateur/robot et la source 11 d'énergie est une liaison de puissance, c'est-à-dire physiquement, un câble électrique Il en est de même pour la liaison physique entre l'émetteur/récepteur 13 et la source 11 d'énergie, cette liaison étant également effectuée au moyen d'un câble électrique Sur la figure, on a représenté également les moyens 31 de commande du robot et un coupleur 32 liés au robot Les moyens de commande 31 sont intégrés au robot Le coupleur 32 est lui-même relié à la source 11 d'énergie du fauteuil et à l'interface 12 utilisateur/robot par l'intermédiaire d'une embase 14 fixée sur le fauteuil Selon un mode de réalisation de l'invention, cette connexion du coupleur 32 sur la source 11 d'énergie et l'interface 12 utilisateur/robot, tous deux liés au fauteuil 1, peut se faire simplement par une broche électrique non représentée sur la figure La connexion se fait par l'intermédiaire de l'embase. Le poste de travail fixe 2 et les éléments qui lui sont liés sont représentés sur la partie droite de la figure Ce poste de travail fixe 2 comprend également une source 21 d'énergie, cette source d'énergie étant le secteur Il comprend également un émetteur/récepteur 22, ainsi que des récepteurs locaux 23 L'émetteur/récepteur 22 permet la communication entre l'interface 13 et le robot et donc, la commande du robot 3 lorsque celui-ci est sur le poste de travail fixe 2 Les récepteurs locaux 23 permettent de contrôler l'environnement: en effet, l'émetteur/récepteur 13 du fauteuil 1 est apte à agir sur l'environnement par l'intermédiaire de systèmes de contrôle de l'environnement Un système de contrôle de l'environnement comporte un récepteur local 23, un contrôleur 23 a et des équipements 23 b, 23 c, 23 d, 23 e (par exemple, un moteur d'ouverture de porte), le contrôleur 23 a étant apte à commander les équipements 23 b à 23 e en fonction des informations reçues par le récepteur local 23 Les liaisons entre l'émetteur/récepteur du fauteuil 1 et l'émetteur/récepteur 22 du poste de travail fixe 2 sont réalisées par une liaison sans fil telle qu'une liaison infrarouge ou des liaisons hertziennes. Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le poste de travail fixe 2 peut également comporter une mémoire 24 reliée à l'embase 25 dudit poste et dans laquelle sont mémorisés les programmes correspondant aux différentes tâches que le robot 3 doit effectuer de façon automatique Lorsque le robot 3 est embarqué sur le fauteuil électrique 1, comme cela est représenté sur la figure 1 A, il n'y a aucun lien physique entre le robot 3 et le poste de travail fixe 2 Un lien existe entre l'émetteur/récepteur 13 du fauteuil 1 et les récepteurs locaux 23 du système de contrôle de l'environnement, ce lien étant une liaison sans fil. Avantageusement, le coupleur 32 du robot est un coupleur à la fois mécanique et électrique, c'est-à-dire qu'il établit à la fois les liaisons mécaniques entre le robot 3 et le fauteuil 1, et les liaisons électriques entre notamment la source 11 d'énergie et les moyens de commande 31 du robot. La figure l B représente également l'architecture de ce même système dans lequel le robot 3, cette fois, est positionné sur le poste de travail fixe 2 Sur cette figure, les liaisons entre les éléments propres au fauteuil 1 restent identiques à ceux représentés sur la figure 1 A Par contre, les liaisons par câbles entre la source 11 d'énergie et le coupleur 32, et entre l'interface 12 robot/utilisateur et ledit coupleur 32 n'existent plus puisque le robot 3 est fixé sur le poste de travail fixe 2 Le coupleur 32 du robot 3 est alors relié au poste de travail fixe 2 par l'intermédiaire de l'embase 25 fixée audit poste de travail, ce coupleur étant relié par câbles électriques à la mémoire 24, et donc relié à la source 21 d'énergie du poste de travail fixe et à l'émetteur/récepteur 22 dudit poste de travail, ainsi qu'aux moyens de commande 31 du robot Le poste de travail fixe 2, supportant le robot 3, est en liaison avec le fauteuil 1 au moyen des émetteurs/récepteurs 22 et 13. Sur cette figure l B, on a représenté le mode de réalisation de l'invention dans lequel chaque poste de travail fixe 2 comporte une mémoire 24, ce mode de réalisation ayant déjà été décrit lors de la description de la figure 1 A. Cependant, selon un autre mode de réalisation de l'invention, non représenté sur les figures, chaque poste de travail fixe ne comporte pas sa propre mémoire; une mémoire globale, reliée à chacun des postes fixes, comprend tous les programmes correspondant à toutes les tâches exécutables par le robot sur tous les postes de travail Chaque poste fixe recherche dans la mémoire globale, le programme qu'il doit éxecuter. Selon un autre mode de réalisation, non représenté -sur les figures, le robot comporte sa propre mémoire Selon une variante de ce mode de réalisation, il peut comporter également un émetteur/récepteur lui permettant d'être commandé à partir du fauteuil Selon une autre variante de ce mode de réalisation, en plus de la mémoire intégrée au robot, une première mémoire additionnelle est embarquée sur le fauteuil et une seconde mémoire additionnelle est intégrée à chaque poste de travail fixe Chacune de ces trois mémoires comporte les programmes comportant, respectivement, les tâches propres au robot, et les tâches particulières exécutables par le robot, respectivement depuis le fauteuil et depuis le poste fixe De plus, il est possible de relier, par un réseau local, les secondes mémoires additionnelles de chaque poste de travail fixe, ainsi que Les embases fixes desdits postes de travail. De plus, sur ces figures 1 A et l B, on a représenté le mode de réalisation de l'invention dans lequel les moyens de commande 31 sont intégrés au robot. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, ces moyens de commande 31 comportent des premiers moyens de commande embarqués sur le fauteuil et des seconds moyens de commande intégrés au poste de travail fixe Les premiers moyens de commande sont dans ce cas, connectés à l'interface 12 et à l'embase 14, la liaison directe entre l'interface 12 et l'embase 14 étant alors supprimée. Les seconds moyens de commande sont alors connectés à l'émetteur/récepteur 22 et à l'embase fixe 25. Selon une variante de ce dernier mode de réalisation, les seconds moyens de commande de chaque poste fixe sont reliés par un réseau local. Il est bien entendu, de plus, que les deux émetteurs/récepteurs 13 et 22 liés d'une part au fauteuil et d'autre part au poste de travail fixe, c'est-à-dire les moyens d'émission/réception décrits précédemment pourraient, éventuellement, exister sous une forme technologique différente Les moyens 13 pourraient, par exemple, être seulement un émetteur et les moyens 22 seulement un récepteur. D'autre part, pour pouvoir être assemblé à un autre poste de travail, chacun des postes de travail (fauteuil ou poste de travail fixe) comporte une embase ( 14 ou 25) Le coupleur 32, dans son rôle mécanique, permet d'assembler l'embase du fauteuil avec l'embase du poste de travail fixe sur lequel on vient déposer le robot 3, ou sur lequel on vient prendre le robot 3 pour le déposer sur le fauteuil 1. La figure 2 A représente, vu de profil, un schéma sur lequel on peut voir l'erreur éventuellement commise dans Le plan vertical lorsque l'on rapproche le fauteuil 1 du poste de travail fixe 2 En effet, l'embase 14 du fauteuil et l'embase du poste de travail fixe peuvent être décalées verticalement d'une distance a, suite à des imperfections de déplacement du fauteuil. La figure 2 B représente, vu de dessus, un schéma dans lequel on peut voir un exemple d'erreur commise dans le plan horizontal, c'est-à-dire une erreur en orientation 3 de l'embase fixe 25 par rapport à l'embase 14 du fauteuil et un décalage latéral x. Le coupleur 32 a une forme particulière permettant l'accouplement de l'embase 14 du fauteuil avec l'embase 25 du poste de travail malgré les erreurs dues aux imperfections des déplacements du fauteuil 1 Ainsi, le coupleur 32 permet de corriger les erreurs de position et orientation dans les plans vertical et horizontal. Nous supposerons dans cette description que le guidage du fauteuil 1 se fait manuellement. Il pourrait néanmoins se faire de façon automatique, par exemple, à l'aide d'un marquage au sol; dans 1 1 ce dernier cas, le fauteuil 1 comprend une technologie particulière adaptée Dans le mode manuel, la personne handicapée positionne son fauteuil I par rapport à l'embase 25 du poste de travail fixe Le coupleur 32 permet alors un accouplement de l'embase 14 du fauteuil avec l'embase 25 du poste de travail d'une façon précise. A cette fin, le coupleur 32, représenté sur les figures 3 A, 3 B, 3 C, 3 D et 3 E, est constitué d'une pièce cylindrique 33 dont les parties extrêmes 33 a sont biaisées vers l'intérieur de la pièce cylindrique 33 Ceci donne à la pièce cylindrique 33 une entrée en forme de V dans laquelle les embases 14 et 25 du fauteuil et du poste de travail fixe viennent s'enficher de part et d'autre. En effet, les embases 14 et 25 sont elles-mêmes de formes particulières permettant un emboîtement aisé desdites embases dans le coupleur 32 En effet, chaque embase comprend, à son extrémité libre, c'est-à-dire l'extrémité non fixée, une broche a en forme de tige venant s'emboiter dans la partie creuse de la pièce cylindrique 33 du coupleur 32. De plus, une partie 25 b de l'embase est chanfreinée de façon à s'embolter dans la partie en V 33 a de ladite pièce cylindrique 33 du coupleur 32. L'embase 14 comprend, de plus, des moyens de suspension, non représentés, permettant un jeu vertical entre l'embase considérée 14 et son support, à savoir le fauteuil 1 En effet, pour réparer l'erreur qui peut être commise dans le plan vertical, des moyens de suspension de type ressort sont situés entre l'embase et le fauteuil Ces moyens de suspension permettent à l'ensemble embase/coupleur de se décaler verticalement d'une faible distance par rapport au poste de travail, vers le haut ou vers le bas selon les besoins. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 3, seule l'embase 14 du fauteuil comprend ces moyens de suspension, cependant, il n'est pas à exclure que chaque embase possède ses propres moyens de suspension. Le coupleur 32 comprend également des moyens de verrouillage 34 Ces moyens de verrouillage sont constitués, par exemple, d'un vérou à balance Ce vérou permet simultanément de verrouiller le coupleur 32 sur l'embase 14 et de déverrouiller ledit coupleur 32 de l'autre embase 25, ou inversement Lorsque le coupleur 32 est verrouillé sur l'une des embases 14 ou 25, le contact électrique s'établit entre le robot et le poste de travail fixe ou mobile correspondant à l'embase sur lequel il est verrouillé. La série de figures 3 A, 3 B, 3 C, 3 D et 3 E montrent les différentes étapes suivies par le robot lorsqu'il est déplacé d'un poste fixe vers un poste de travail mobile ou, inversement, d'un poste de travail mobile vers un poste de travail fixe. La figure 3 A montre le robot 3 lorsqu'il est embarqué sur le fauteuil 1. La figure 3 B montre le rapprochement du fauteuil 1 vers le poste de travail fixe 2 avec l'approche de la broche 25 a de l'embase 25 du poste de travail fixe sur le coupleur 32 On remarque, sur le dessin, que l'embase 25 du poste de travail fixe n'est pas alignée à la verticale sur l'embase 14 du poste de travail mobile, à savoir le fauteuil. Le contact du coupleur 32, positionné actuellement sur le fauteuil, avec l'embase 25 du poste de travail fixe va permettre à l'embase 14 du fauteuil de s'élever grâce aux moyens de suspension, de façon à ce que l'ensemble embase du fauteuil/coupleur soit aligné verticalement avec l'embase du poste de travail fixe. Tant que la broche 25 a de l'embase 25 du poste de travail fixe est en contact avec la partie biaisée 33 a de la pièce cylindrique 33 du coupleur, l'ensemble embase du fauteuil/coupleur s'élève jusqu'à ce que la broche 25 a de l'embase 25 du poste de travail fixe s'emboîte dans la partie creuse de la pièce cylindrique 33 du coupleur. Sur la figure 3 C, on voit la broche 25 a de l'embase du poste de travail fixe emboitée dans le creux de la pièce cylindrique du coupleur Le fauteuil continue donc à avancer jusqu'à ce que la partie biaisée 33 a de la pièce cylindrique 33 entre en contact avec les parties chanfreinées 25 b de l'embase 25. Sur la figure 3 D, l'embase 25 du poste de travail fixe est totalement emboîtée dans le coupleur 32 Le vérou à balance 34 s'inverse, s'enfonçant dans l'embase 25 du poste de travail fixe en libérant l'embase 14 du fauteuil. Sur la figure 3 E, le vérou à balance 34 ayant fixé le robot 3 sur le poste de travail fixe 2, le contact électrique entre les moyens de commande 31 et ledit poste de travail sont établis grâce également au coupleur 32 On voit, de plus, sur cette même figure, que l'embase du fauteuil ayant été déverrouillée, le fauteuil peut alors être reculé. Toute la description précédente est basée sur l'accouplement d'un poste de travail mobile, à savoir un fauteuil électrique, et d'un poste de travail fixe, sachant toutefois qu'il est possible d'accoupler un poste de travail mobile avec une multitude de postes de travail fixes, le fauteuil se déplaçant de l'un à l'autre pour chercher et reposer le robot. Selon un perfectionnement de l'invention, il est possible d'organiser ensemble différents postes de travail fixes ensemble selon un réseau local. Les informations à transmettre d'un poste de travail vers un autre poste de travail seraient alors transmises sous forme de signaux par le réseau local. Selon un mode de réalisation simplifié de l'invention, l'émetteur/récepteur 13 peut être un simple émetteur Dans ce cas, les moyens 22 sont uniquement récepteurs La liaison entre le fauteuil et les récepteurs locaux sont alors monodirectionnels. La présente description montre l'exemple d'un fauteuil de handicapé L'embase mobile, telle qu'elle a été décrite, peut bien entendu être adaptée sur d'autres types de véhicules autoguidés ou télécommandés. REVENDICATIONS 1 Robot équipant un poste de travail mobile ( 1) ou fixe ( 2), apte à effectuer des tâches et comportant des moyens pour être commandé à partir d'une interface ( 12) utilisateur/robot située sur le poste de travail mobile, cette interface étant elle-même reliée à des moyens d'émission/réception ( 13 ou 22), les postes de travail comportant des moyens d'alimentation en énergie, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens ( 31, 32) lui permettant d'être déplacé de son poste de travail sur au moins un second poste de travail, l'un de ces postes au moins étant mobile. 2 Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que le poste de travail fixe comporte un moyen de commande et de mémorisation des tâches à effectuer par le robot et des moyens émetteur/récepteur pour échanger des informations avec l'interface utilisateur/robot. 3 Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque poste de travail fixe est connecté, par l'intermédiaire d'un réseau local de communication, à un unique moyen de commande et de mémorisation des tâches à effectuer par le robot, chacun desdits postes comportant des moyens émetteur/récepteur (E/R) pour échanger des informations avec l'interface utilisateur/robot. 4 Robot selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de commande et de mémorisation des tâches à effectuer. Robot selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens émetteur/récepteur (E/R) pour échanger des informations avec l'interface utilisateur/robot. 6 Robot selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que les moyens permettant le déplacement dudit robot comportent un coupleur ( 32) assurant des liaisons mécaniques et électriques entre le robot et l'un des postes de travail. 7 Robot selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque poste de travail comporte une embase ( 14 ou 25) apte à être unie au coupleur. 8 Robot selon la revendication 7, caractérisé en ce que le coupleur comporte des moyens de verrouillage ( 34) assurant à la fois le verrouillage et un contact électrique dudit coupleur sur l'embase du poste de travail. 9 Robot selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le coupleur comporte en outre des moyens pour guider l'embase d'un poste de travail vers l'embase d'un autre poste de travail. Robot selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que les embases des postes de travail comportent des moyens d'alignement de l'une sur l'autre. 11 Robot selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que les moyens pour guider les embases comprennent une pièce cylindrique ( 33) dont les parties extrêmes sont biaisées vers l'intérieur. 12 Robot selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage comportent un verrou à balance assurant simultanément le déverrouillage du coupleur hors de l'embase d'un poste de travail et le verrouillage du coupleur sur l'embase d'un autre poste de travail.