Brevet FR2776551A1 — publié le 19991001

"Dispositif de correction angulaire pour dispositif de pilotage à distance de mouvement" L'invention est du domaine des dispositifs de pilotage à distance de mouvements, en particulier pour la commande de robots manipulateurs. De façon classique, de tels robots manipulateurs, qui comportent typiquement plusieurs degrés de liberté correspondant à des déplacement selon les trois axes de l'espace, sont contrôlés à distance par un opérateur, au moins durant une phase d'apprentissage de séquence de mouvements. Durant cette phase qui sert à définir un ensemble de mouvements fonctionnels du robot manipulateur, I'opérateur pilote, à l'aide d'un mini-manche les mouvements du robot en temps réel, de manière à enregistrer une séquence optimale de mouvements, que le robot reproduira ensuite de façon répétitive. Lors de cette phase, des erreurs de manipulation du contrôle à distance peuvent amener un impact de la tête de palpage ou de mesure du robot avec le plancher de sa surface de manipulation, avec un risque non négligeable de destruction d'éléments sensibles du robot. Ces appareils étant de coût très élevé, il est naturellement souhaitable de réduire, autant que faire se peut, les bris dus à des erreurs de pilotage par opérateur. La présente invention a donc pour objet un dispositif permettant de remédier à l'une des sources d'erreur de pilotage de robot manipulateur. Selon un second objet de l'invention, le dispositif est économique à fabriquer. Un troisième objet de l'invention est son usage naturel pour les opérateurs de contrôle de robot manipulateurs. L'invention propose à cet effet un dispositif de pilotage à distance de moyen mobile selon plusieurs axes, comportant un manche de contrôle dont les mouvements par l'opérateur commandent les déplacements du moyen mobile selon les axes du plan horizontal, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de correction de la différence d'orientation angulaire du dispositif de pilotage à distance relativement au moyen mobile. On comprend que cette disposition, de nature simple en soi, correspond en fait à l'identification du problème de tendance naturelle des opérateurs a orienter le manche de contrôle sur leur droite lorsque ils souhaitent faire évoluer la tête du robot vers leur droite, et inversement, lorsqu'ils agissent de façon réflexe, alors même qu'il peuvent se trouver dans une position sur le côté ou en face du robot pour laquelle la commande correspondant à un mouvement vers leur droite de la tête du robot peut être, par exemple, de pousser le manche vers l'avant ou à gauche. Cette question de l'absence de correspondance naturelle entre les axes du manche de contrôle et les axes de mouvement du robot manipulateur n'est pas identifiée, ni prise en compte par les dispositifs actuels. Selon un mode de réalisation préféré, la moyen de correction de position angulaire est une bague adaptée à être mue en rotation autour de l'axe vertical du manche de contrôle. On comprend qu'une fois le problème de corrélation entre les mouvements réflexes naturels de l'opérateur et la position sous laquelle il voit le robot manipulateur identifié, une bague de correction angulaire permet de corriger cette source d'erreur. Selon un mode de réalisation particulier, la bague de correction angulaire comporte un moyen de préhension adapté à permettre à l'opérateur d'orienter la bague selon sa position relativement au moyen mobile. Selon un mode de réalisation encore plus particulier, la bague de correction angulaire comporte une face supérieure moletée de taille adaptée à sa mise en mouvement par une main de l'opérateur. L'invention vise plus généralement un robot manipulateur de type tridimensionnel comportant un marbre support, une colonne montée coulissante sur ce marbre support suivant une direction horizontale longitudinale, un chariot coulissant verticalement le long de cette colonne, et un bras horizontal muni d'une tête de travail monté coulissant sur ce chariot selon une direction transversale, et un dispositif de pilotage à distance selon l'exposé précédent. La description et les dessins d'un mode préféré de réalisation de l'invention, donnés ci-après, permettront de mieux comprendre les buts et avantages de l'invention. Il est clair que cette description est donnée à titre d'exemple, et n'a pas de caractère limitatif. La figure 1 est une représentation en perspective d'un robot manipulateur et d'un dispositif de pilotage à distance Dans une configuration classique, telle que schématisée sur la figure 1, un robot manipulateur 1, de type connu de l'homme de l'art, comporte un marbre support 2 disposé sensiblement horizontalement, une colonne verticale 3 montée coulissante le long de ce marbre support suivant une direction horizontale x1, un chariot 4 coulissant le long de cette colonne suivant la direction verticale (notée zi), et un bras horizontal 5 qui coulisse transversalement par rapport au chariot, selon une direction yl, et qui est muni en une extrémité d'une tête de travail 6 équipée d'outils de mesure ou de palpeurs appropriés à une tâche particulière. Le dispositif de pilotage à distance 7, comporte usuellement un minimanche de contrôle 8 orientable autour d'un point fixe 9, un clavier 10 d'entrée de données, et un bouton d'arrêt d'urgence 11 disposé à proximité d'une main de l'opérateur. Le dispositif de pilotage 7 est de taille adaptée à être tenu dans une main par l'opérateur (non représenté), qui actionne le mini-manche de contrôle de l'autre main. Ce dispositif de pilotage 7 est de type connu en soi. Il communique avec le robot manipulateur 1 par tout moyen connu, par exemple infrarouge ou simplement par fil. Dans sa réalisation initiale, le dispositif de pilotage à distance 7 est agencé de telle sorte que les mouvements du mini-manche dans les axes horizontaux sont conformes à ceux du robot manipulateur 1 lorsque le dispositif est placé derrière le robot, conformément à la figure 1, et orienté avec le mini-manche 8 placé le plus près du robot manipulateur 1 et le bouton d'arrêt d'urgence 11 placé le plus loin de ce robot manipulateur 1. Cette orientation est caractérisée par un repère x2, y2, lié au dispositif de pilotage, identique en orientation au repère xl, yl du robot manipulateur 1. Il est clair que cette disposition de référence est donnée simplement à titre d'exemple non limitatif. Dans cette configuration, un mouvement dans le sens +x2 du mini-manche 8 entraîne le déplacement de la tête de travail 6 dans le sens +xl, parallèle à x2. Il en est de même pour les mouvements selon les autres directions du plan horizontal. Le dispositif de pilotage à distance 7 est en mode de commande "naturelle", conforme aux actes réflexes de l'opérateur. La commande de mouvement vertical se fait usuellement par rotation du mini-manche 8 autour de son axe dans un sens ou dans l'autre selon que l'opérateur désire déplacer la tête de travail 6 vers le haut (+zl) ou vers la bas (-zl). On comprend que lorsque l'opérateur, souhaitant voir l'action du robot manipulateur 1 sous un autre angle, tourne autour de celui-ci avec son dispositif de pilotage à distance 7 en main, les repères liés, d'une part au dispositif de pilotage à distance 1 (x2, y2), et, d'autre part, au robot manipulateur (xl, yl), ne sont plus identiques, et que les mouvements de l'opérateur doivent être réfléchis avant toute action et ne sont plus naturels. Il en résulte une mise au point plus lente par l'opérateur des mouvements du robot manipulateur 1 en phase d'apprentissage, et les mouvements combinés sur les deux axes horizontaux en particulier sont souvent incorrectement anticipés par l'opérateur à l'aide de son dispositif de pilotage à distance 7. Dans le dispositif conforme à l'invention, le mini-manche 8 est monté sur une bague de correction angulaire 12. Cette bague est typiquement mobile en rotation autour de l'axe vertical du mini-manche 8 grâce.à un roulement à bille ou à tout autre mécanisme de type connu, non détaillé ici. La bague de correction angulaire 12 est moletée à sa partie supérieure, et comporte des repères de position angulaire, par exemple sous forme de bandes colorées 13, 14 correspondant à des bandes 15, 16 de couleurs identiques disposées sur les bords du marbre support 2. Le mini-manche 8 est relié à un émetteur par un moyen tel que faisceau de fils, non représenté ici, qui traverse simplement la bague de correction angulaire 12. Dans ce cas, le nombre de tours que peut réaliser la bague de correction angulaire 12 est naturellement limité, ce qui implique simplement une ré- initialisation régulière de la position de la bague de correction angulaire 12. Le mode d'utilisation du dispositif est simple. Lorsque l'opérateur tourne autour du marbre support 2 et vient se placer en une nouvelle position, il oriente manuellement la bague d'orientation angulaire 12 de façon telle que les bandes colorées 13, 14 de repère de position du dispositif de pilotage à distance 7 soient approximativement parallèles aux bandes 15, 16 de couleurs prévues sur les bords du marbre support 2. Une erreur de quelques degrés est sans grande influence sur le fonctionnement du dispositif. Dès lors, les actions sur le mini-manche 8 se font selon un repère axial ramené à celui du robot manipulateur 1, et donc de façon naturelle pour l'opérateur. Dans une variante non représentée, un mécanisme de correction automatique de position de l'opérateur est réalisable, par exemple en utilisant un moyen de détection de position et d'orientation du dispositif de pilotage à distance 7 par 2 commandes infrarouges détectant les positions avant et arrière du dispositif de pilotage à distance 1, et par changement de repère, réalisé par une unité de commande, des ordres transmis par le mini-manche selon les axes x2, y2 en ordres sur les axes xl, yl. On a bien encore ici un contrôle naturel par l'opérateur du robot manipulateur 1, qui oriente toujours son mini-manche 8 dans la direction identique au déplacement souhaité de la tête de travail 6 du robot manipulateur 1. Ces différentes variantes de réalisation du dispositif offrent pour avantage majeur un comportement naturel de l'opérateur lors de son pilotage du robot manipulateur 1, et donc un gain de temps, de fiabilité des ordres transmis, et une réduction des erreurs de pilotage à distance. La portée de la présente invention ne se limite pas aux détails des formes de réalisation ci-dessus considérées a titre d'exemple, mais s'étend au contraire aux modifications à la portée de l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Dispositif de pilotage à distance (7) de moyen mobile (1) selon plusieurs axes (xl, yl, zl), comportant un mini-manche (8) de contrôle dont les mouvements par l'opérateur commandent les déplacements du moyen mobile (1) selon les axes du plan horizontal, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de correction (12) de la différence d'orientation angulaire du dispositif de pilotage à distance (7) relativement au moyen mobile (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de correction (12) de position angulaire est une bague de correction angulaire (12) adaptée à être mue en rotation autour de l'axe vertical du mini-manche (8) de contrôle. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague de correction angulaire (12) comporte un moyen de préhension adapté à permettre à l'opérateur d'orienter la bague selon sa position relativement au moyen mobile. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la bague de correction angulaire (12) comporte une face supérieure moletée de taille adaptée à sa mise en mouvement par une main de l'opérateur. 5. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague de correction angulaire (12) comporte des moyens de repérage visuel (13, 14) de son orientation angulaire. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le moyen de repérage visuel (13, 14) est constitué de bandes colorées dont les couleurs correspondent à des bandes identiques (15, 16) solidaires du moyen mobile (1). 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection automatique de position et orientation du dispositif de pilotage à distance (7) relativement au moyen mobile (1), et des moyens de changement de repère automatique des ordres transmis par le mini-manche (8) selon les axes de contrôle du moyen mobile (1). 8. Dispositif robot manipulateur (1) de type tridimensionnel comportant un marbre support (2), une colonne (3) montée coulissante sur ce marbre support (2) suivant une direction horizontale longitudinale (xl), un chariot (4) coulissant verticalement le long de cette colonne (3), et un bras horizontal (5) muni d'une tête de travail (6) monté coulissant sur ce chariot (5) selon une direction transversale (yl), caractérisé en ce qu'il comporte également un dispositif de pilotage à distance (7) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4.