Brevet FR2797412A1 — publié le 20010216

TELEMANIPULATEUR L'invention est relative à un télémanipulateur, du type comportant un bras maître et un bras esclave destiné à reproduire les mouvements du bras maître. Dans les activités présentant des risques de type nucléaire, bactériologique ou chimique, on sépare le personnel des produits présentant de tels risques en plaçant ces produits à l'intérieur d'une enceinte de confinement. Les interventions sont alors effectuées de préférence au moyen de télémanipulateurs de type connu, en transmettant les mouvements de l'opérateur à un bras esclave situé à l'intérieur de l'enceinte confinement Généralement, le bras esclave situé à l'intérieur de l'enceinte de confinement est apte à être dételé d'un mécanisme traversant une paroi de l'enceinte de confinement et reliant le bras esclave à un bras maître situé à l'extérieur de l'enceinte de confinement et destinée à recevoir des interactions de l'opérateur. De manière connue, le bras maître est solidaire d'un tube de raccordement audit mécanisme traversant la paroi de l'enceinte de confinement, de manière à faire recopier les mouvements de l'opérateur par le bras esclave situé à l'intérieur de l'enceinte de confinement. Dans la technique habituellement utilisée en Europe, les télémanipulateurs comportent trois parties séparables: le bras esclave situé dans l'enceinte de confinement, la traversée centrale et le bras maître solidaire de son tube de raccordement. Ces télémanipulateurs de type connu donnent généralement satisfaction, mais sont de mise en oeuvre complexe, ce qui pénalise la productivité et rend la maintenance du télémanipulateur relativement coûteuse et difficile. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients de la technique connue, en proposant un nouveau télémanipulateur permettant de faciliter la maintenance et d'accroître la productivité des activités effectuées grâce à ce télémanipulateur. L'invention a pour objet un télémanipulateur du type comportant un bras maître et un bras esclave destiné à reproduire les mouvements du bras maître; ledit bras esclave étant situé à l'intérieur d'une enceinte de confinement et étant apte à être dételé, ledit bras maître étant situé à l'extérieur de l'enceinte de confinement et lesdits 2 2797412 bras maître et esclave étant reliés par un mécanisme traversant une paroi de l'enceinte de confinement; ledit bras maître étant relié à un tube de raccordement audit mécanisme traversant la paroi de l'enceinte de confinement, caractérisé en ce que le bras maître et le tube de raccordement sont reliés à des moyens de solidarisation et de désolidarisation prédéterminés pour permettre leur connexion ou leur déconnexion modulaire, de manière à faciliter la maintenance du télémanipulateur et en accroître la productivité. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - lesdits moyens de solidarisation et de désolidarisation comportent des moyens de guidage, les moyens de guidage comportent un pion de guidage avec une partie d'engagement conique et une partie cylindrique aptes à s'engager dans un alésage cylindrique complémentaire, - lesdits moyens de solidarisation et de désolidarisation comportent des moyens de centrage, - les moyens de centrage comportent deux brides concentriques aptes à s'engager coaxialement l'une dans l'autre, - lesdits moyens de solidarisation et de désolidarisation comportent des moyens d'attelage et de dételage, - les moyens d'attelage et de dételage comportent un boulon de serrage pivotant dans une chape et apte à s'engager avec une pièce de fixation correspondante, - lesdits moyens de solidarisation et de désolidarisation comportent des moyens de transmission de mouvement, - lesdits moyens de transmission de mouvement comportent des organes coopérants, - lesdits moyens de solidarisation et de désolidérisation comportent un bloc d'adaptation intermédiaire. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: - la figure I représente schématiquement une vue éclatée en élévation avec coupe partielle d'un télémanipulateur selon l'état de la technique connu, - la figure 2 représente schématiquement une vue éclatée en élévation avec coupe partielle d'un télémanipulateur selon l'invention, - la figure 3 représente schématiquement une vue partielle en élévation à échelle agrandie d'un télémanipulateur selon l'invention, - la figure 4 représente schématiquement une vue partielle en perspective de moyens de solidarisation d'un télémanipulateur selon l'invention, - la figure 5 représente schématiquement une vue en perspective selon la flèche V de la figure 4 d'un bloc d'adaptation intermédiaire de télémanipulateur selon l'invention. En référence à la figure 1, un télémanipulateur de l'état de la technique connu est représenté en position d'utilisation. Le télémanipulateur connu est représenté en position éclatée, avec de part et d'autre de la paroi P d'une enceinte de confinement: un bras esclave I situé à l'intérieur de l'enceinte de confinement, une première interface de raccordement 2a, 2b à un mécanisme 3 traversant la paroi P de l'enceinte de confinement, une deuxième interface de raccordement 4a, 4b du mécanisme traversant 3 à un ensemble 5 de bras maître. L'ensemble 5 de bras maître comporte le bras maître 6 proprement dit et un tube de raccordement 7 dont est solidaire le bras maître 6. Le télémanipulateur connu de l'art antérieur peut ainsi être séparé en trois parties: le bras esclave 1, le mécanisme traversant 3 monté à demeure à travers la paroi P de l'enceinte de confinement, et l'ensemble 5 de bras maître situé à l'extérieur de l'enceinte de confinement. Après montage des trois parties, le mouvement de l'opérateur appliqué à l'ensemble 5 de bras maître est fidèlement reproduit par le bras esclave I situé à l'intérieur de l'enceinte de confinement. Cette disposition donne généralement satisfaction, mais présente en cas de panne l'inconvénient d'une maintenance difficile due au poids élevé de l'ensemble 5 4 2797412 de bras maître, ce qui diminue les temps opératoires et par conséquent la productivité de télémanipulation. En référence à la figure 2, un télémanipulateur selon l'invention comporte un bras esclave 11 situé à l'intérieur d'une enceinte de confinement comportant une paroi P; un mécanisme traversant 13 monté à demeure dans la paroi P et présentant une première interface 12b, 12a de raccordement avec le bras esclave 1 1 et une deuxième interface 14a, 14b avec un tube de raccordement 17 situé à l'extérieur de l'enceinte de confinement, est relié à un bras maître 16 destiné à interagir avec l'opérateur. La liaison entre le bras maître 16 et le tube de raccordement 17 résulte de la coopération de moyens 15a, 15b de solidarisation et de désolidarisation auxquels le tube de raccordement 17 et le bras maître 16 sont respectivement reliés. Les moyens 1 5a, I 5b de solidarisation et de désolidarisation sont prédéterminés pour permettre une connexion ou une déconnexion modulaire des éléments 16 et 17, tout en permettant la transmission des mouvements de l'opérateur depuis la poignée 18 du bras maître 16 jusqu'à la pince 19 du bras esclave 11. La solidarisation et la désolidarisation procurée par les moyens 1 5a, 15b doit ainsi non seulement permettre une connexion ou une déconnexion modulaire, mais également transmettre avec précision et dans toutes les directions les mouvements du bras maître 16 au bras esclave 1 1. En référence aux figures 3 et 4, les éléments identiques ou fonctionnellement équivalents aux éléments de la figure 2 sont repérés par des chiffres de référence identiques aux chiffres de référence de la figure 2. Le moyen 15a de solidarisation et de désolidarisation relié au tube de raccordement 17 est constitué de préférence sous forme d'un bloc d'adaptation intermédiaire. Le moyen I5b de solidarisation et de désolidarisation situé du côté du bras maître 16 reste de préférence solidaire du bras maître 16. Pour permettre une connexion et une déconnexion facile, on prévoit des moyens de guidage 20, 21 comportant par exemple un pion 22 de guidage avec une partie 23 d'engagement conique et une partie 24 cylindrique apte à s'engager dans un alésage 25 cylindrique faisant partie du moyen 20 de guidage situé du côté du bras maître 16. Bien entendu, l'invention couvre toute modification comportant des moyens de guidage ou d'indexation fonctionnellement équivalents aux moyens de guidage 20 et21. Le moyen ISa est de préférence prédéterminé pour être centré sur une collerette 26 du moyen 15b: de préférence, le centrage est réalisé par deux brides concentriques aptes à s'engager coaxialement l'une dans l'autre, par exemple une collerette 26 et une partie cylindrique 35 du moyen 15avenant s'adapter sur et autour de cette collerette 26. Pour assurer une connexion et une déconnexion rapides, les moyens 15a, 15b comportent également des moyens d'attelage et de dételage. Ces moyens d'attelage et de dételage comportent par exemple un boulon 27 monté pivotant dans une chape 28, destiné à s'engager derrière une pièce 29 de fixation complémentaire en vue d'effectuer la solidarisation et le serrage par vissage de l'écrou 30 engagé derrière cette pièce 29. De préférence, ces moyens d'attelage et de dételage sont régulièrement répartis en périphérie des moyens de solidarisation 15a, 15b: dans le cas de deux points de fixation, on place avantageusement les moyens de d'attelage et de dételage dans des positions diamétralement opposées. Enfin, les moyens 15a, 15b comportent des organes de transmission de mouvement, afin de permettre une recopie des mouvements de l'opérateur par le bras esclave 11. Ces moyens de transmission de mouvement comportent des organes coopérants 31a, 31b, 31c, 31d, 31 e, 31 f, par exemple comportant des extrémités sphériques à embouts cylindriques coopérant respectivement avec des organes correspondants 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, et 32f présentant chacun une forme d'alésage avec deux rainures diamétralement opposées. Cette configuration permet un engagement facile et une transmission fidèle de mouvement. Dans le cas o un moyen tel que le moyen 15a de solidarisation et de désolidarisation est constitué sous forme d'un bloc d'adaptation intermédiaire, on 6 2797412 prévoit que les organes 3la à 31f soient reliés respectivement à des extrémités correspondantes 33a à 33f similaires aux organes 32a à 32f situés sur l'autre moyen 1 5b de solidarisation et de désolidarisation. Cette disposition assure une transmission en ligne des mouvements de rotation appliqués par la main de l'opérateur au bras maître 16 et reproduits par le bras esclave 11. Sur la figure 5, un moyen 15a de solidarisation et de désolidarisation comporte des éléments identiques ou fonctionnellement équivalents aux éléments de l'interface 15a des figures 3 et 4, et repérés par des chiffres de référence identiques aux chiffres de référence des figures 3 et 4. L'extrémité arrière 34 est montée à demeure sur le tube de raccordement 17 tandis que l'extrémité avant comporte un alésage 35 cylindrique destiné à coiffer la collerette 26 après engagement et coopération des moyens de guidage 20 et 21 situés respectivement sur les moyens 15a et 1 5b de solidarisation et de désolidarisation. L'invention décrite en référence à un mode de réalisation particulier n'y est nullement limitée, mais couvre au contraire toute modification de forme et toute variante de réalisation dans le cadre et l'esprit de l'invention. L'essentiel est que le télémanipulateur modulaire puisse être séparé en au moins quatre éléments facilitant la maintenance et accroissant la productivité de télémanipulation. 7 2797412 REVENDICATIONS I.Télémanipulateur, du type comportant un bras maître (16) et un bras esclave (11) destiné à reproduire les mouvements du bras maître (16); ledit bras esclave (1 1) étant situé à l'intérieur d'une enceinte de confinement et étant apte à être dételé, ledit bras maître (16) étant situé à l'extérieur de l'enceinte de confinement et lesdits bras maître (16) et esclave ( 1) étant reliés par un mécanisme (13) traversant une paroi (P) de l'enceinte de confinement; ledit bras maître (16) étant relié à un tube de raccordement (17) audit mécanisme (13) traversant la paroi (P) de l'enceinte de confinement, caractérisé en ce que le bras maître (16) et le tube de raccordement (17) sont reliés à des moyens (15a, 15b) de solidarisation et de désolidarisation prédéterminés pour permettre leur connexion ou leur déconnexion modulaire, de manière à faciliter la maintenance du télémanipulateur et en accroître la productivité. 2. Télémanipulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (15a, 15b) de solidarisation et de désolidarisation comportent des moyens (20, 21) de guidage. 3. Télémanipulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens (20, 21) de guidage comportent un pion de guidage avec une partie d'engagement conique (23) et une partie cylindrique (24) aptes à s'engager dans un alésage (25) cylindrique complémentaire. 4. Télémanipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens (15a, 15b) de solidarisation et de désolidarisation comportent des moyens de centrage (26, 35). 5. Télémanipulateur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de centrage comportent deux brides concentriques (26, 35) aptes à s'engager coaxialement l'une dans l'autre. 6. Télémanipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens (5I Sa, I5b) de solidarisation et de désolidarisation comportent des moyens (27, 29) d'attelage et de dételage. 7. Télémanipulateur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens (27, 29) d'attelage et de dételage comportent un boulon de serrage pivotant dans une chape (28) apte à s'engager avec une pièce (29) de fixation correspondante. 8 2797412 8. Télémanipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens (15a, 1 5b) de solidarisation et de désolidarisation comportent des moyens de transmission de mouvement (31a31f, 32a-32f). 9. Télémanipulateur selon la revendication 8, caractérisé en ce que lesdits moyens de transmission de mouvement comportent des organes coopérants (31 a-3 I f. 32a-32f, 33a-33f). 10. Télémanipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens (1 5a, 1 5b) de solidarisation et de désolidarisation comportent un bloc (15a) d'adaptation intermédiaire.