Brevet FR2806540A1 — publié le 20010921

Fiche télémanipulable La présente invention a pour objet une fiche télémanipulable Elle trouve plus particulièrement son utilisation dans le domaine des fiches manipulées par l'intermédiaire de robots, notamment dans le domaine des fiches utilisées dans des enceintes inaccessibles à un être humain. Dans de telles enceintes, il est nécessaire d'utiliser des dispositifs robotisés. Une zone o des radiations nucléaires sont émises est en particulier inaccessible à l'homme et nécessite donc un tel type de fiche, par exemple, une usine de retraitement des déchets comporte un tel environnement nucléaire. Une fiche télémanipulable est prévue pour être connectée dans une embase complémentaire. L'embase est préférentiellement disposée dans une paroi, cette paroi étant par exemple une séparation entre une zone soumise à des radiations nucléaires et une zone non soumise à de telles radiations. La fiche est prévue pour être télémanipulée par un dispositif robotisé automatique aux fins d'une connexion ou d'une déconnexion avec cette embase. L'intérêt de l'invention est de proposer une embase télémanipulable telle que la fiche comporte un moyen de compensation d'une force exercée par le dispositif robotisé, tenant la fiche, lors de l'exécution d'une commande de connexion de la fiche dans l'embase. Un dispositif robotisé, utilisé dans un environnement inaccessible à l'homme pour connecter une embase avec une fiche, peut exécuter une commande correspondant à un déplacement d'une pince de ce dispositif robotisé d'une position à une autre. Par exemple la pince peut attraper la fiche et la déplacer pour la mettre en vis-à-vis avec l'embase. Puis la pince translate la fiche pour l'insérer dans l'embase et terminer la connexion. Le problème à résoudre dans un tel environnement est de pouvoir connecter correctement cette fiche dans l'embase en évitant de forcer cette connexion, notamment lorsque la fiche est mal alignée par rapport à I'embase. En effet, le dispositif robotisé utilisé pour insérer la fiche dans l'embase n'a pas de moyens de détection permettant de déclencher une opération d'arrêt lorsqu'une résistance trop forte est exercée au cours de l'exécution d'une opération de connexion qui lui a été commandée. Le dispositif robotisé essaiera donc de connecter la fiche avec l'embase coûte que coûte. Dans l'état de la technique, on connaît du document FR-B-2 697 687, une embase télémanipulable et un ensemble fiche embase la comportant. Dans ce document, la fiche est préférentiellement manipulée par l'intermédiaire d'une installation automatique. De plus, la fiche comporte une partie avant à insérer dans l'embase, et une partie arrière coudée par rapport à cette partie avant. La partie arrière coudée participe à un placement correct de la fiche sur l'embase. Ainsi, selon ce document, l'embase comporte une fourche de préguidage pour améliorer l'alignement des axes de connexion de l'embase et de la fiche avant connexion. Cette fourche de préguidage permet d'une part de supporter la partie avant de la fiche, et autorise d'autre part un placement unique de la partie arrière coudée par rapport à cette fourche. En effet, la partie arrière coudée doit pouvoir être coulissée entre deux rails de cette fourche de préguidage lorsque la partie avant est insérée entre ces deux rails. Selon ce document, la fourche de préguidage et la partie arrière de la fiche coopèrent pour faciliter et améliorer la connexion entre la fiche et l'embase. Avec des ensembles fiche - embase selon le document FR-B-2 697 687, on aboutit quand même à des situations dans lesquelles les connexions entre fiche et embase sont soit mal réalisées, soit détériorées de manière définitive. De telles situations sont d'autant plus difficiles à résoudre du fait que l'environnement est inaccessible à l'homme, et donc que des réparations ou des remplacements des pièces endommagées sont difficiles. Les solutions de l'état de la technique posent un problème. En effet, l'embase manipulable de l'état de la technique comporte une fourche de préguidage, telle que cette fourche de préguidage propose uniquement de recevoir respectivement la partie avant et la partie arrière coudée de la fiche. Mais une telle fourche de préguidage ne permet pas de garantir un placement correct de la fiche par rapport à l'embase, lorsque la partie arrière coudée est correctement insérée entre les deux rails de la fourche de préguidage, alors que la partie avant de la fiche est disposée de travers par rapport à ces rails. Cette situation est d'autant plus grave que c'est la partie avant de la fiche qui est destinée à être connectée avec le connecteur complémentaire disposé dans l'embase. En effet, dans l'état de la technique pour permettre un alignement correct d'un axe de connexion de l'embase et d'un axe de connexion de la partie avant de la fiche, les rails de préguidage ne prévoient qu'un chanfrein présentant un profil complémentaire de celui de la fiche, ce qui du point de vue de la précision et des tolérances est insuffisant. En effet, lorsqu'une opération de connexion est commandée, alors le dispositif robotisé exécute une succession de commandes de placement dont la réussite est uniquement liée à la validation de ces placements. Or un dispositif robotisé peut être légèrement biaisé ou exécuter ces commandes de placement avec une certaine incertitude. On peut alors se retrouver dans ces cas défavorables o la partie avant de la fiche est présentée de manière incorrecte vis-à-vis de l'embase. Par ailleurs, un dispositif robotisé ne propose aucune flexibilité lors du déplacement et du placement d'une pince le constituant. En effet, la validation de l'exécution d'une commande de placement n'est possible que si la pince a été placée de manière fixe et rigide dans une position attendue. Ces dispositifs robotisés sont de ce fait chers. L'invention a pour objet de résoudre ce problème, en proposant une fiche télémanipulable telle que cette fiche, outre qu'elle comporte une partie avant à connecter avec une embase, et une partie arrière généralement câblée, comporte également un dispositif mobile et flexible. Ce dispositif mobile et flexible est externe et monté préférentiellement selon un axe d'orientation principal de la partie avant. Il est destiné à être attrapé par une pince de préhension d'un dispositif robotisé. Ainsi des opérations de placement appliquées à ce dispositif mobile et flexible sont également transmises à la partie avant et à la partie arrière de la fiche. Ces opérations de placement successives exécutées par l'intermédiaire du dispositif robotisé sont alors imposées de manière amortie, et avec une certaine tolérance d'écart, à la partie avant et à la partie arrière de la fiche grâce à ce dispositif mobile et flexible. Ainsi on peut connecter la fiche sur une embase en appliquant un effort de connexion amorti et éventuellement réorienté. En effet, grâce à ce dispositif mobile et flexible la partie avant et la partie arrière de la fiche ne sont pas présentées de manière rigide par rapport à l'embase. Ainsi un moyen d'alignement de l'embase peut jouer efficacement pour garantir une connexion correcte entre cette fiche et l'embase. On obtient alors des connexions correctes de manière plus aisée et plus efficace. De ce fait, le dispositif selon l'invention permet de réduire de manière considérable les détériorations des parties à connecter ensemble. Ainsi le coût de remplacement des parties détériorées en cours d'utilisation est diminué. De même, I'invention permet de réduire le nombre d'opérations de réparation, difficiles à exécuter dans un environnement inaccessible à l'homme. D'autre part, étant donné la souplesse conférée par le dispositif élastique et flexible, il n'est pas nécessité de la part des dispositifs robotisés une précision absolue. En effet, ces dispositifs robotisés qui ont pour principale fonction de déplacer des éléments d'un endroit à un autre, peuvent alors avoir une précision moindre. Un coût de fabrication d'un tel dispositif robotisé est donc diminué, car des contraintes vis-à-vis de la précision de fabrication d'un tel dispositif sont limitées. Ainsi, la fiche télémanipulable de I'invention participe à une réduction des coûts globale des infrastructures robotisées utilisées dans des environnements inaccessibles à l'homme, tels que des environnements nucléaires. L'invention concerne un fiche télémanipulable comportant deux bras, un premier bras de la fiche pouvant être inséré dans une embase, un deuxième bras de la fiche étant câblé, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de compensation de position, le moyen de compensation de position comportant une partie avant, une partie arrière et un dispositif de liaison pour relier la partie avant et la partie arrière, la partie avant étant montée sur un bras de la fiche. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent: - Figure 1: une vue latérale avec coupe partielle d'une fiche selon l'invention; - Figure 2a: une vue d'une partie d'une coupe longitudinale AA de la figure 1, disposée selon une première position, Figure 2b: une vue d'une partie d'une coupe longitudinale AA de la figure 1, disposée selon une deuxième position; - Figure 3: une vue latérale avec coupe partielle d'un ensemble fiche - embase selon l'invention; - Figure 4: une vue latérale avec coupe partielle d'un deuxième mode de réalisation d'une fiche selon l'invention. La Figure 1 montre une fiche 1 selon l'invention. La fiche 1 est télémanipulable. En effet, la fiche 1 comporte des zones de préhension pour être saisie par un organe robotisé, par exemple une pince de télémanipulation (non représentée). La fiche 1 comporte un corps 2 et un contact 3, le contact 3 étant disposé dans un logement 4 du corps 2. Le contact 3 est présenté au niveau d'une première ouverture 5 du corps 2. Par ailleurs, le corps 2 comporte une deuxième ouverture 6, de telle sorte qu'un câble 7 est inséré à l'intérieur du logement 4 du corps 2 depuis la deuxième ouverture 6. En outre, le câble 7 est connecté au contact 3 à l'intérieur du logement 4. Schématiquement, la fiche 1 comporte un premier bras 8 présentant le contact 3, et un deuxième bras 9 dans lequel est monté le câble 7. Le premier bras 8 comporte un axe de présentation 10, qui correspond à un axe d'orientation préférentielle du contact 3 pour une connexion correcte avec un connecteur complémentaire disposé au sein d'une embase complémentaire de la fiche 2. Le deuxième bras 9 comporte également une direction principale selon un axe 11. Dans un exemple préféré présenté figure 1, I'axe de présentation 10 et l'axe 11 sont perpendiculaires. En effet dans cet exemple, le premier bras 8 et le deuxième bras 9 forment un coude 12. A cet effet, le corps 2 comporte un raccord coudé 13 pour renforcer la solidité de ce coude 12. Le raccord coudé 13 peut par exemple être disposé au niveau d'un angle externe obtus du corps 2. Dans l'exemple présenté figure 1, le câble 7 comporte préférentiellement quatre brins tels que 14 distincts, reliés chacun individuellement avec par exemple une douille telle que 15 du contact 3. Par ailleurs, les bras 8 et 9 comportent chacun des zones de préhension telles que 16 pour pouvoir être saisis par une pince de télémanipulation Dans un exemple préféré, ces zones de préhension 16 sont des méplats, c'est-à-dire des surfaces planes présentées sur une surface externe 17 du corps 2. Le corps 2 est par ailleurs généralement formé d'une série de tronçons cylindriques juxtaposés, de diamètres variables mais sensiblement identiques. Dans un exemple préféré des zones de préhension sont disposées de manière diamétralement opposée sur certains des tronçons cylindriques de la surface externe 17. La fiche 1 comporte également un moyen de compensation de position 18. Le moyen de compensation de position 18 comporte une partie arrière 19, un dispositif de liaison 20, et une partie avant 21. La partie arrière 19 est reliée par l'intermédiaire du dispositif de liaison 20 à la partie avant 21. Cette partie avant 21 est par ailleurs montée sur le corps 2. Par exemple, la partie avant 21 est retenue par un moyen de fixation au corps 2. Ce moyen de fixation est par exemple une vis 22 vissée dans le corps 2. Dans I'exemple présenté figure 1, la partie avant 21 est apposée contre une surface 23 du raccord coudé 13. La partie avant 21 est dans cet exemple présentée préférentiellement parallèlement à un plan formé par la première ouverture 5. Figure 2a, le moyen de compensation de position 18 comporte une première boule pivotante 24 montée dans un premier logement 25 de la partie avant 21, et une deuxième boule pivotante 26 disposée dan un deuxième logement 27 de la partie arrière 19. La première boule pivotante 24 comporte un premier pignon 28 dressé radialement. En correspondance, le premier logement 25 comporte une ouverture 29 pour laisser dépasser le premier pignon 28 d'une surface interne 30 de la partie avant 21. De même, la deuxième boule pivotante 26 est munie d'un deuxième pignon 31. Le deuxième logement 27 est également muni d'une ouverture 32 pour laisser dépasser le deuxième pignon 31 d'une surface interne 33 de la partie arrière 19. Le premier pignon 28 et le deuxième pignon 31 sont reliés pour former un axe unique rigide 34 par l'intermédiaire d'un manchon 35. Le manchon 35 comporte par exemple deux pas de vis opposés et peut être vissé simultanément sur chacun des deux pignons 28 et 31 en les rapprochant. Ainsi, le dispositif de liaison 20 comporte deux centres de rotation disposés respectivement au centre de chacune des boules pivotantes 24 et 26. Les possibilités de rotation de ces boules pivotantes 24 et 26 sont limitées. En effet, dans un exemple préféré les pignons 28 et 31 sont cylindriques et les ouvertures 29 et 32 circulaires. Alors les possibilités de rotation sont limitées respectivement par un rapport relatif entre des diamètres des ouvertures 29 et 32 et des diamètres des pignons 28 et 31. Etant donné que la partie avant 21 est montée sur le corps 2, l'axe de présentation 10 passe par le centre de rotation de la première boule pivotante 24. Dans l'exemple présenté figure 2a, I'axe de présentation 10 se superpose à l'axe rigide 34. Par contre sur la figure 2b, l'axe rigide 34 du dispositif de liaison 20 est sécant avec l'axe de présentation 10. On peut également définir un axe de placement 36 de la partie arrière 19. Dans l'exemple présenté figure 2b, I'axe de placement 36 se superpose à l'axe rigide 34. Donc les plans formés par les surfaces 30 et 33 sont sécants. Dans ce cas, un angle formé entre l'axe rigide 34 et l'axe de présentation 10 est uniquement dû à une rotation autour du centre rotation de la première boule pivotante 24. Dans une autre variante, on peut prévoir que les deux boules pivotantes 24 et 26 jouent. Dans ce cas, on peut par exemple avoir les surfaces 30 et 33 parallèles entre elles alors que l'axe rigide 34 forme un angle par rapport à l'axe de présentation 10. Dans ce cas, cet axe rigide 34 forme également un angle avec l'axe de placement 36. Ainsi, le moyen de compensation de position 18 selon l'invention permet, en attrapant la fiche 1 au niveau de la partie arrière 19 de présenter le premier bras 8 avec une certaine tolérance et surtout confère après placement de la partie arrière 19 en vis-à-vis de l'embase une certaine mobilité du bras 8 par rapport à cette embase. Ainsi, une pince de télémanipulation tenant la partie arrière 19 peut être orientée (axe 36) de biais par rapport à une position attendue (axe 10) du contact 3, sans que pour autant la connexion soit défectueuse. Dans le cas o la partie arrière 19 est présentée selon une orientation correcte vis-à-vis d'une embase complémentaire, alors grâce au moyen de compensation de position 18, le bras 8 peut quand même être correctement placé et récupérer ainsi des écarts latéraux ou verticaux de positionnement. Le dispositif de liaison 20 présente donc une très grande flexibilité. En effet cette flexibilité est uniquement limitée par le mouvement relatif des pignons 28 et 31 au niveau de leur logement respectif 29 et 32. Par ailleurs, pour limiter cette grande flexibilité offerte par le jeu des deux boules pivotantes 24 et 26 reliées par l'axe rigide 34, le dispositif de liaison 20 comporte également un ressort 37. Dans un exemple préféré, le ressort 37 est disposé entre les faces 30 et 33 respectivement de la partie avant 21 et la partie arrière 19. Le ressort 37 confère la flexibilité au dispositif de liaison 20. Il propose une disposition préférentielle, mais pouvant être fléchie, du moyen de compensation de position 18 selon l'axe de présentation 10. Selon un premier mode de réalisation présenté Figure 4, le dispositif de liaison 20 comporte un unique ressort 37. Selon ce mode de réalisation, le ressort unique 37 est central, de telle sorte que l'axe rigide 34 est préférentiellement disposé selon un axe défini par ce ressort lorsqu'il est en position de repos. Le ressort 37 est tendu, ou bien comprimé entre les faces 30 et 33. Dans une variante, présentée Figure 1, le dispositif de liaison 20 comporte plusieurs ressorts tels que 37 disposés de manière géométrique autour de l'axe rigide 34. Dans un exemple, il comporte trois ressorts tels que 37. Ces trois ressorts sont alors disposés selon une disposition d'un triangle équilatéral tel que le centre de ce triangle équilatéral est traversé par l'axe rigide 34. Ainsi, on peut fortement limiter la flexibilité de l'axe rigide 34 par rapport à l'axe de présentation 10. De même, on limite aussi la flexibilité de l'axe rigide 34 par rapport à l'axe de placement 36. En effet, les ressorts tels que 37 sont tendus entre les surfaces 30 et 33. Donc, la somme des tensions exercées par ces ressorts aboutit, en l'absence de contraintes externes, à disposer l'axe de présentation 10, l'axe rigide 34 et l'axe de placement 36 de manière colinéaire, comme il est présenté sur la figure 2a. On obtient ce même résultat si chacun des ressorts 37 est maintenu en compression entre les surfaces 30 et 33, et qu'une distance entre ces deux surfaces est maintenue par l'intermédiaire de l'axe rigide 34. Dans un mode particulier de réalisation, la première ouverture 5 a un diamètre de l'ordre de 6 centimètres, le premier bras 8 a une longueur de l'ordre de 11 centimètres, et le deuxième bras 9 a une longueur de l'ordre de centimètres. Dans de telles proportions, le moyen de compensation de position 18 permet de tolérer une erreur d'orientation de la part d'une pince de télémanipulation inférieure ou égale à 15 et une erreur au placement latéral et/ou vertical inférieure ou égale à 8 mm. En effet, pour des erreurs de présentation inférieures à 15 et pour des erreurs de placement vertical et/ou latéral inférieures à 8 mm, le moyen de compensation de position 18 autorise un placement de l'axe de présentation 10 du bras 8 idéal vis-à-vis d'une embase complémentaire de ce bras 8. Aux fins d'être facilement attrapée par un moyen de préhension robotisé, la partie arrière 19 comporte des zones de préhension spécifiques. Par exemple, une zone de préhension spécifique 38 peut être un méplat présenté sur une partie distale de la partie arrière 19. Dans un exemple préféré cette zone de préhension 38 est constituée par deux méplats en vis- à-vis de telle sorte qu'ils peuvent facilement être attrapés par une pince de préhension. Sur la figure 3, on montre une fiche 1 disposée de telle sorte que son axe de présentation 10 est aligné avec un axe de connexion 39 d'une embase complémentaire 40. L'embase complémentaire 40 est préférentiellement montée dans une cloison 41. L'axe de connexion est donc fixe. L'embase 40 comporte un contact 42 complémentaire du contact 3. Dans un exemple préféré, le contact 2 comporte des broches excroissantes 43. Par exemple, le contact 42 comporte quatre broches telles que 43 disposées selon une géométrie particulière destinées à pouvoir être connectées avec quatre douilles disposées dans le contact 3. Cependant comme on l'a vu précédemment, une fiche 1 selon l'invention tolère que le moyen de préhension attrapant la fiche 1 au niveau des zones de préhension 38 ait une incertitude de l'ordre de 15 par rapport à l'angle de présentation de son axe de placement 36, et un décalage latéral ou vertical de cet axe de placement 36 de l'ordre de 8 mm. En effet, l'embase comporte une fourche de préguidage 44, telle que cette fourche de préguidage 44 permet de recevoir le premier bras 8 avant de permettre la connexion entre le contact 3 et le contact complémentaire 42. Ainsi, une pince de télémanipulation dispose de manière approximative la partie arrière du moyen de compensation de position 18 à une position désirée. Ensuite, du fait de la flexibilité et de l'élasticité du moyen de compensation 18, le bras 8 et le bras 9 se placent correctement sur la fourche de préguidage 44. Dans un exemple préféré, la fourche de préguidage 44 est conçue selon le modèle décrit dans le document FR-B-2 697 687. Par ailleurs, dans une variante, on peut prévoir le moyen de compensation 18 entouré d'un soufflet 45. Le soufflet 45 entoure alors principalement le dispositif de liaison 20. En effet, le dispositif de liaison 20 comportant au moins un ressort tel que 37, doit être protégé vis-à-vis de l'extérieur. Par ailleurs, dans une autre variante, on peut prévoir que la fiche 1 est munie d'un harnais 46, le harnais 46 consistant en un câble élastique tendu entre un point 47 du corps 2 de la fiche 1 et par exemple un point 48 de la partie distale de la partie arrière 19. Dans cet exemple, pour que le harnais ait une fonction de soutien compensateur du surplus de poids généré par le moyen de compensation de position 18, le point de fixation 47 est préférentiellement plus haut que le point de fixation 48. Le câble 46 est préférentiellement tendu entre les points 47 et 48. Ainsi le surpoids généré par le moyen de compensation de position 18 est réparti de manière plus équilibrée et n'est pas simplement appliqué au niveau du coude 12. REVENDICATIONS 1 - Fiche (1) télémanipulable comportant deux bras, un premier bras (8) de la fiche pouvant être inséré dans une embase (40), un deuxième bras (9) de la fiche étant câblé (7), caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de compensation de position (18), le moyen de compensation de position comportant une partie avant (21), une partie arrière (19) et un dispositif de liaison (20) pour relier la partie avant et la partie arrière, la partie avant étant montée sur un bras de la fiche. 2 - Fiche selon la revendication I caractérisée en ce que le dispositif de liaison est flexible et comporte une première boule pivotante (24) montée dans un logement (25) de la partie avant, et une deuxième boule pivotante (26) montée dans un logement (27) de la partie arrière, les deux boules pivotantes étant reliées par un axe rigide (34). 3 - Fiche selon la revendication 2 caractérisée en ce que l'axe rigide comporte un premier pignon (28) dressé sur la première boule, un deuxième pignon (31)dressé sur la deuxième boule, et un manchon (35) pour relier et aligner ces deux pignons. 4 - Fiche selon l'une des revendications 2 à 3 caractérisée en ce que le premier bras de la fiche comporte un axe de présentation (10) et en ce que cet axe de présentation et l'axe rigide du dispositif de liaison peuvent être sécants. - Fiche selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que le dispositif de liaison est élastique et comporte un ressort (37) retenu à une première extrémité contre la partie avant, et à une deuxième extrémité contre la partie arrière. 6 - Fiche selon l'une des revendications I à 4 caractérisée en ce que le dispositif de liaison comporte trois ressorts retenues entre la partie avant et la partie arrière. 7 - Fiche selon l'une des revendications I à 6 caractérisée en ce que la partie arrière présente des zones de préhension (38), une zone de préhension étant un méplat. 8 - Fiche selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisée en ce que la fiche comporte un harnais (46) externe retenant la partie arrière sur le deuxième bras. 9 - Fiche selon l'une des revendications I à 8 caractérisée en ce que I'embase est montée dans une cloison (41) et comporte un axe de connexion (39) fixe. - Fiche selon l'une des revendications 1 à 9 caractérisé en ce que la fiche comporte un coude (12) entre les deux bras, et en ce que l'embase comporte une fourche de préguidage (44) pour assurer un placement correct du premier bras et du deuxième bras sur l'embase.