Brevet FR2852442A1 — publié le 20040917

L'invention a trait à un boîtier de commande à distance d'un robot multi-axes et à un ensemble formé d'un tel robot et d'un tel boîtier. Dans le domaine de la robotique, il est connu 5 d'utiliser un boîtier, parfois dénommé " pendant ", pour commander un robot multi-axes, en particulier au cours des étapes d'apprentissage de ses points de trajectoire et de sa séquence de fonctionnement. Un tel boîtier ou pendant connu doit être manipulé à 10 deux mains dans la mesure o l'utilisateur est censé appuyer en permanence sur un boutonpoussoir avec l'une de ses mains pour activer un système dit " d'hommemort ", l'utilisateur devant se servir de son autre main pour appuyer sur des touches de contrôle ou de programmation des 15 séquences de fonctionnement du robot. Ceci s'avère peu pratique dans la mesure o l'utilisateur peut avoir à effectuer d'autres opérations concomitamment à la commande du robot, comme par exemple prendre des notes ou attraper un outil. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un boîtier de commande qui peut être manipulé d'une seule main en apportant des fonctionnalités au moins équivalentes à celles des dispositifs connus. Dans cet esprit, l'invention concerne un boîtier portable d'une main pour la commande à distance d'un robot multi-axes, notamment pour des étapes d'apprentissage de points de passage de trajectoire, ce boîtier étant équipé, en combinaison: - d'un dispositif de validation qui peut être activé par la main portant ce boîtier. - d'une série de touches dédiées chacune à la commande du déplacement d'une partie du robot en translation selon une direction ou en rotation autour d'un axe géométrique ou d'un axe d'articulation du robot, et - de moyens distincts de la série de touches précitée, aptes à être actionnés par la main portant le 5 boîtier et permettant de commander le déplacement de la partie précitée du robot en translation selon au moins une direction ou en rotation autour d'au moins un axe. Grâce à l'invention, la commande du robot peut être effectuée par un utilisateur en inter-agissant, pendant 10 certaines phases au moins, essentiellement avec les moyens distincts de la première série de touches, ce qui peut être fait avec le pouce d'une main, voire un autre doigt, les autres doigts de la même main demeurant disponibles pour exercer un effort de pression sur un bouton-poussoir d'un 15 système de validation dit " d'homme-mort ". Ainsi, l'utilisateur n'a pas nécessairement à se servir des touches de la première série de touches, l'utilisation de ces touches pouvant cependant être préférée dans certaines phases o l'utilisateur dispose de ses deux mains pour 20 travailler. Un tel boîtier peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises dans toute combinaison techniquement possible: - Les moyens distincts des touches de la première 25 série permettent de sélectionner une direction de déplacement en translation ou un axe de rotation de la partie précitée du robot, le mouvement correspondant pouvant être commandé par ces moyens. - Les moyens précités comprennent une seconde 30 série de deux touches dont l'une permet de sélectionner une direction de déplacement en translation ou un axe de rotation de la partie précitée du robot et dont la seconde permet de commander le déplacement de cette partie selon la :3 direction ou autour de l'axe sélectionné grâce à la première touche. - Les séries de touches précitées sont disposées au voisinage de deux bords opposés du boîtier, ce qui 5 permet à un utilisateur de prendre en main ce boîtier d'une façon telle que les doigts de ses deux mains se retrouvent respectivement au voisinage de l'une ou de l'autre de ces séries de touches. - Les moyens précités, qui sont distincts de la 10 première série de touches, comprennent un organe de commande multi-directionnel du déplacement de la partie précitée du robot, cet organe pouvant être, par exemple, de type dalle tactile, " joystick ", manette ou mollette orientable. - Les touches des première et éventuellement deuxième séries de touches sont des touches doubles, permettant d'augmenter ou de diminuer une valeur ou un paramètre prédéterminé. - Les touches de la première série de touches 20 sont disposées globalement selon un arc de cercle. Dans ce cas, ces touches peuvent être disposées au voisinage d'un bord du boîtier qui est globalement en forme d'arc de cercle, les arcs de cercle formés par cette série de touches et par ce bord étant globalement parallèles. - La série de touches et les moyens de commande précités sont disposés sur une même face du boîtier, dite face avant, le dispositif de validation étant disposé sur la face opposée du boîtier, dite face arrière ou sur un de ses côtés ou tranches. - Les moyens de commande et le dispositif de validation sont compatibles avec la prise en main du boîtier, l'activation du dispositif de validation et la commande du robot par les moyens de commande avec la main gauche ou avec la main droite. En d'autres termes, le boîtier peut être utilisé aisément par un utilisateur droitier ou gaucher. - Il est prévu un organe de retenue du boîtier autour de la main d'un utilisateur. - Un organe, par exemple vibrant ou chauffant, prévu dans le boîtier permet de transmettre des informations à l'utilisateur à travers la main portant le boîtier. De façon avantageuse, l'organe en question est un générateur de vibrations. L'invention concerne également un ensemble formé d'un robot multi-axes et d'un boîtier de commande tel que précédemment décrit. Le robot d'un tel ensemble est plus facile à programmer et à commander que ceux de l'état de la technique. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un boîtier de commande associé à un robot conformes à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés 20 dans lesquels: - La figure 1 est une vue par l'avant d'un boîtier conforme à l'invention utilisé dans le cadre d'un ensemble conforme à l'invention et - La figure 2 est une vue par l'arrière du 25 boîtier représenté à la figure 1. Le robot R représenté à la figure 1 est un robot multi-axes à six articulations. Il peut évoluer avec six degrés de liberté. Le robot R peut être commandé en mode cartésien, auquel cas ses degrés de liberté peuvent être 30 trois degrés de liberté en translation selon la direction de trois axes X, Y et Z et trois degrés de liberté en rotation Rx et Ry et Rz autour des axes précités. Le robot R peut également être commandé en mode articulaire, auquel cas ses degrés de liberté peuvent être six rotations RI, R2, R3, R4, R5 et R6 autour de ses six axes d'articulation X1, X2, X3, X4, X5 et X6. Ce robot est associé à une unité de commande U qui contrôle son fonctionnement pendant les phases d'utilisation du robot. Pour contrôler les phases d'apprentissage du robot et paramétrer ses séquences d'utilisation, on utilise un boîtier 10 représenté aux figures 1 et 2 à une échelle très supérieure à celle du robot R et de l'unité U pour la 10 clarté du dessin. Le boîtier 10 est relié au robot R par un câble multiconducteur 12. En variante, une liaison sans fil, par ondes radio, par infra-rouge ou par ultrasons, peut être envisagée entre le boîtier 10 et le robot R. Le boîtier 10 comprend une enveloppe 14 en matière plastique de forme globalement aplatie et définissant une face avant 16 visible à la figure 1 et une face arrière 18 visible à la figure 2. La face avant 16 est équipée d'une série S1 de six 20 touches 20 de commande du déplacement de l'extrémité active RE formant outil du robot R ou d'un outil porté par celuici, en translation selon l'une des directions X, Y ou Z ou en rotation, comme défini par les rotations Rx, Ry, Rz lorsque le robot est commandé en mode cartésien. Lorsque le robot est commandé en mode articulaire, les touches 20 contrôlent chacune l'une des rotations R1 à R6. Chaque touche 20 est double et comprend une première zone 20a portant le signe " - " correspondant à une diminution d'un paramètre de commande et une zone 20b 30 portant le signe " + " correspondant à une augmentation de ce paramètre. La série S, de touches 20 est disposée globalement selon un arc de cercle C20 à proximité d'un bord 22 du boîtier 10 qui relie les faces avant 16 et arrière 18 de l'enveloppe 14. Au voisinage de la série S1, le bord 22 a globalement une forme d'arc de cercle C22, les arcs C20 et C22 étant globalement parallèles. En variante, le bord 22 peut être rectiligne ou concave, la position des touches 20 étant alors adaptée. La position des touches 20 par rapport au bord 22 permet à un utilisateur de plaquer la paume de sa main droite contre le bord 22 et de pouvoir la faire glisser le long de ce bord pour agir avec le pouce droit sur l'une ou 10 l'autre des touches 20 à 206 au choix. Le boîtier 10 est également pourvu d'un afficheur 24 servant d'interface avec le programmeur et/ou l'opérateur. Cet afficheur 24 permet, entre autres, de visualiser les lignes de programme, les états du système de contrôle, les 15 signaux reçus d'une cellule de contrôle et les paramètres de commande. Plusieurs touches de programmation 26 sont prévues en partie centrale de la face avant 16, une partie 26a de ces touches constituant un clavier alpha-numérique avec une répartition analogue à celle rencontrée dans la 20 partie principale d'un clavier d'ordinateur, ceci afin de permettre l'écriture d'ordres de commande et l'édition des programmes. Certaines des touches 26 permettant de sélectionner le mode de commande du robot R, cartésien ou articulaire. Le boîtier 10 est également pourvu d'un bouton 28 d'arrêt d'urgence situé au voisinage du bord 22, dans le prolongement de la série S1 de touches. Un bouton de marche-arrêt 30 est également prévu. Une seconde série S2 de touches 34, et 342 de commande 30 des mouvements du robot R est également prévue sur la face avant 16, à proximité d'un bord 32 opposé au bord 22 précité. Les touches 34, et 342 de la série S2 sont structurellement analogues aux touches 20, à 206. La touche 342 permet de faire diminuer ou de faire augmenter un paramètre de commande du robot R, alors que la touche 34, est une touche de sélection du paramètre effectivement commandé grâce à la touche 342. Plus 5 précisément, la touche 34, permet de faire jouer à la touche 342, au choix, le rôle de l'une des touches 20, à 206. Pour ce faire, la touche 34, est équipée de deux zones de sélection 34a et 34b sur lesquelles on peut appuyer pour " parcourir " logiquement les différents paramètres 10 possibles de commande du robot R. Ainsi, en appuyant sur la touche 34b, on sélectionne le paramètre commandé grâce à la touche 342 dans l'ordre des touches 20, à 206, alors que, en appuyant sur la zone 34a de la touche 341, on sélectionne le paramètre précité en sens inverse. Si l'on considère que 15 les paramètres de déplacement du robot R ont un rang de 1 à 6 correspondant à l'ordre des touches 20, à 206, la touche 34, permet de diminuer ou d'augmenter le rang du paramètre commandé au moyen de la touche 342. Une bande souple 36 relie deux parties en saillie 38 20 et 40 du boîtier 10 en s'étendant à distance du bord 32, de telle sorte qu'il est défini un espace E dans lequel l'utilisateur peut insérer l'index, le majeur, l'annulaire et l'auriculaire de sa main gauche. Grâce à la bande 36, le boîtier 10 est retenu par 25 rapport à la main de l'utilisateur dont les doigts sont insérés dans l'espace E. La bande souple 36 est réglable en longueur en étant constituée de deux sections 36a et 36b accrochées l'une de l'autre de façon amovible, par exemple grâce à des pions 30 prévus sur l'une d'entre elles et destinés à pénétrer dans des trous ménagés sur l'autre section. En variante, l'accrochage des sections 36a et 36b peut être obtenu par un système à boucles et crochets commercialisé sous la marque VELCRO. Du fait de l'insertion de quatre de ses doigts dans l'espace E, l'utilisateur a accès à un bouton-poussoir 42 appartenant à un dispositif de validation dit " d'hommemort " ou " enabling system ", ce boutonpoussoir devant 5 être enfoncé pour permettre la commande effective du robot R par le boîtier 10. Ce bouton 42 vise à éviter qu'un appui inopiné sur l'une des touches de la face avant 16 n'induise un déplacement du robot non souhaité. On comprend que, lorsque l'utilisateur a ses quatre 10 doigts insérés dans l'espace E, il a aisément accès avec son pouce aux touches 34, et 342 de la seconde série S2. Il lui est donc possible de sélectionner un type de mouvement grâce à la touche 34, et commander les déplacements du robot grâce à la touche 342 avec sa seule main gauche, sans avoir 15 à intervenir sur les touches de la première série S1. Selon un aspect optionnel de l'invention, le boîtier peut être équipé d'un organe vibrant ou chauffant permettant de transmettre des informations à l'utilisateur, le boîtier pouvant alors être considéré 20 comme un capteur sensitif apte à être commandé par le contrôleur du robot. Les informations transmises peuvent avoir trait aux limites de course du robot ou à la proximité d'un obstacle. Le boîtier fonctionne alors de façon analogue à certaines manettes de jeu vidéo. Dans ce 25 cas, la fonction de la main de l'utilisateur, qui est à la base une fonction de portage ou de préhension, est enrichie à la fois d'une fonction de commande, par les touches 20 et 34, et d'une fonction de retour d'information. Selon une variante non représentée de l'invention, le 30 bouton-poussoir du système " d'homme-mort " peut être prévu sur la tranche du boîtier 10, c'est-à-dire au niveau du bord 32, ce qui limite encore les risques d'activation accidentels, car le bouton est alors protégé vis-à-vis de l'extérieur par la bande 36. Il n'est pas obligatoire pour l'homme du métier d'insérer la main gauche dans l'espace E et l'on peut tout à fait concevoir que l'utilisateur insère la main droite dans cet espace de la face avant 16 vers la face arrière 5 18, tout en conservant une possibilité d'accès avec le pouce à trois touches 27 de commande de signaux tels que des ouvertures/fermetures de pince. La main gauche de l'utilisateur est alors disponible, notamment pour saisir une pièce à manipuler. De plus, l'utilisateur peut choisir d'insérer la main droite dans l'espace E de la face arrière 18 vers la face avant 16, auquel cas il peut agir sur les touches 34, et 342 avec l'index par exemple et presser sur le bouton 42 avec la paume de la main ou le pouce. En ce sens, le boîtier 10 peut être manipulé d'une seule main, soit avec la main droite, soit avec la main gauche. Selon des variantes non représentées de l'invention, la seconde série de touches S2 peut être remplacée par un 20 organe de commande multidirectionnel formant une zone sensible sur laquelle l'utilisateur peut exercer un effort de commande du robot R avec la main qui interagit déjà avec le bouton-poussoir 42. Cet organe multidirectionnel peut être formé par une dalle tactile, par un " joystick ", par 25 une molette ou une manette orientable. D'autres organes permettant d'atteindre le même objectif peuvent être envisagés dans le cadre de la présente invention. Selon une variante non représentée de l'invention, la seconde série de touches S2 pourrait être prévue sur la face 30 arrière 18 du boîtier 10, alors que le bouton-poussoir 42 du système de validation pourrait être prévu sur la face avant. Il serait ainsi possible d'insérer la main gauche dans l'espace E de la face avant vers la face arrière pour actionner le bouton-poussoir 42 avec le pouce et les touches 34, et 342 avec l'index ou un autre doigt. Dans ce mode de réalisation, le boîtier peut, en pratique, être aisément utilisé par un utilisateur droitier ou gaucher. Toujours dans le cas o la seconde série de touches S2 5 est disposée sur la face arrière 18 du boîtier 10, le bouton-poussoir d'homme-mort peut être disposé sur la tranche du boîtier. REVEND ICATIONS 1. Boîtier portable d'une main pour la commande à distance d'un robot multi-axes, notamment pour des étapes 5 d'apprentissage de points de passage de trajectoire, ledit boîtier étant équipé, en combinaison: - d'un dispositif de validation (42) apte à être activé par la main portant ledit boîtier (10) ; - d'une série (S1) de touches (20, - 206) dédiées 10 chacune à la commande du déplacement d'une partie (RE) dudit robot (R) en translation selon une direction (X, Y, Z) ou en rotation (R,, Ry, R,) autour d'un axe géométrique (X, Y, Z) ou d'un axe d'articulation (X1 - X6) du robot et - de moyens (S2) distincts de ladite série de 15 touches (S1), aptes à être actionnés par ladite main portant ledit boîtier et permettant de commander le déplacement de ladite partie (RE) dudit robot en translation selon au moins une direction (X, Y, Z) ou en rotation autour d'au moins un axe (X, Y, Z, X1 - X6). 2. Boîtier selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (S2) permettent de sélectionner une direction (X, Y, Z) de déplacement en translation ou un axe (x, Y, Z, X1 - X6) de rotation (R,, RY, Rz, R1 - R6) de ladite partie (RE) dudit robot (R), le mouvement correspondant 25 pouvant être commandé par lesdits moyens (S2). 3. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une seconde série (S2) de deux touches (341, 342) dont l'une (341) permet de sélectionner une direction (X, Y, Z) de 30 déplacement en translation ou un axe (X, Y, Z, X1 - X6) de rotation (RX, Ryt Rz, R1 - R6) de ladite partie (RE) dudit robot (R) et dont la seconde (342) permet de commander le déplacement de ladite partie selon la direction ou autour de l'axe sélectionné grâce à la première touche. 4. Boîtier selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième séries de touches (S1, S2) sont disposées au voisinage de deux bords opposés (22, 32) dudit boîtier (10). 5. Boîtier selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits moyens distincts de ladite première série de touches (S1) comprennent un organe de commande multidirectionnel du déplacement de ladite partie (RE) dudit robot (R). 6. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites touches (20, 34) desdites première et éventuellement deuxième séries (S1, S2) de touches sont des touches doubles permettant d'augmenter ou de diminuer une valeur ou un paramètre prédéterminé. 7. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdites touches (20) de ladite première série (SI) de touches sont disposées globalement selon un arc de cercle (C20). 8. Boîtier selon la revendication 7, caractérisé en ce 20 que lesdites touches (20) de ladite première série (Si) de touches sont disposées au voisinage d'un bord (22) dudit boîtier (10) qui est globalement en forme d'arc de cercle (C22), les arcs de cercle formés par ladite série de touches et ledit bord étant globalement parallèles. 9. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite série de touches (Si) et lesdits moyens de commande (S2) sont disposés sur une même face (16) dudit boîtier (10), dite face avant, ledit dispositif de validation (42) étant disposé sur la face 30 opposée (18) dudit boîtier, dite face arrière, ou sur un de ses côtés (32). 10. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande (S2) et ledit dispositif de validation (42) sont compatibles avec la prise en main dudit boîtier (10), l'activation dudit dispositif de validation et la commande du robot (R) par lesdits moyens (341, 342), avec la main gauche ou avec la main droite. 11. Boîtier selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est, en outre, équipé d'un organe (36) de retenue dudit boîtier (10) autour de la main d'un utilisateur. 12. Boîtier selon l'une des revendication précédentes, 10 caractérisé en ce qu'il est équipé d'un organe permettant de transmettre des informations à l'utilisateur à travers la main portant le boîtier. 13. Boîtier selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit organe est un générateur de vibrations. 14. Ensemble formé d'un robot multi-axes (R) et d'un boîtier de commande (10) selon l'une des revendications précédentes.