Brevet FR2921008A1 — publié le 20090320

AMÉLIORATION D'UN ROBOT POUVANT ÉCARTER SES JAMBES PAR RAPPORT À LA VERTICALE L'invention se rapporte à un robot comprenant une première jambe, une deuxième jambe et un ensemble articulaire reliée à la première jambe du robot par un premier axe, et à une deuxième jambe du robot par le deuxième axe, l'ensemble articulaire étant agencé pour écarter la première jambe par rapport à la deuxième jambe. Un tel robot existe dans l'état de la technique et est représenté sur la FIG. 1. Un tel robot connu 1 comprend un ensemble articulaire 2 correspondant à une articulation du bloc bassin/hanche/tronc du robot. L'articulation 2 est reliée à une première jambe 3a, à une deuxième jambe 3b et à un tronc 4. Sur la FIG. 1, la première jambe 3a, la deuxième jambe 3b, et le tronc 4 sont orientés selon un axe vertical. Au niveau de la jonction entre l'articulation 2 et chacune des jambes 3a et 3b, trois degrés de libertés sont contrôlés par trois moteurs selon les directions orthogonales verticales A-A', horizontale vers l'avant B-B', et horizontale latérale C-C'. Au niveau de la jonction entre l'articulation 2 et le tronc 4, deux degrés de liberté sont contrôlés par deux moteurs selon les directions verticale D-D', et horizontale latérale E-E'. Les deux jambes 3a et 3b sont verticales selon l'axe D-D', correspondant à l'axe du tronc 4 du robot. Dès lors, l'articulation du bloc bassin/hanche/tronc nécessite, pour que le robot effectue la plupart des mouvements naturels, huit degrés de libertés, donc huit moteurs. Un tel nombre de moteurs est à la fois coûteux et encombrant dans le robot. En outre, avec les robots connus, ce nombre de moteurs est nécessaire pour permettre au robot de se relever une fois au sol, et, à moins d'avoir des bras très longs qui permettent de supprimer le moteur E-E', il est complexe de permettre à un robot de se relever s'il est tombé. Un problème résolu par l'invention est de permettre au robot de réaliser de façon simple, un grand nombre de mouvements, et notamment de pouvoir se relever lorsqu'il est tombé, avec un nombre réduit de moteurs. Un autre problème résolu par l'invention est de permettre au robot 10 d'écarter les jambes avec un nombre réduit de moteurs. Ce problème est résolu par le fait que, dans le robot décrit ci-dessus comprenant une première jambe, une deuxième jambe et un ensemble articulaire reliée à la première jambe du robot par un 15 premier axe, et à une deuxième jambe du robot par le deuxième axe, l'ensemble articulaire étant agencé pour écarter la première jambe par rapport à la deuxième jambe, dans lequel le premier axe et le deuxième axe sont mobiles en rotation autour de leurs directions axiales respectives, et l'ensemble articulaire comprend des moyens 20 de couplage agencés pour coupler le premier axe et le deuxième axe en rotation de sorte que, lorsque le premier axe est mis en rotation dans un sens, le deuxième axe est mis en rotation dans l'autre sens. Grâce à l'invention, le premier axe et le deuxième axe peuvent être 25 mis en rotation de façon couplée, l'un dans un sens et l'autre dans l'autre sens. Dès lors, ce mouvement est susceptible de provoquer un écartement des jambes du robot par rapport à la verticale. Ainsi, grâce au couplage susmentionné, il est possible de réduire le nombre de moteurs nécessaires à l'écartement des jambes du robot, de sorte 30 que le robot peut effectuer un grand nombre de mouvements avec un nombre réduit de moteurs. Des modes de réalisation avantageux de l'invention sont décrits ci-dessous. De préférence, le premier axe est incliné par rapport à la direction de la première jambe, et le deuxième axe est incliné par rapport à la direction de la deuxième jambe. De la sorte, on garantit que les jambes s'écartent lorsque le premier axe et le deuxième axe sont mis en rotation de façon couplée. De préférence, le premier axe est incliné par rapport à la première jambe d'un angle d'inclinaison compris entre 0 degrés et 90 degrés, l'angle d'inclinaison n'étant égal ni à 0 degré, ni à 90 degrés. De même, le deuxième axe peut être incliné par rapport à la deuxième jambe d'un angle d'inclinaison compris entre 0 degrés et 90 degrés, l'angle d'inclinaison n'étant égal ni à 0 degré, ni à 90 degrés. En particulier, l'angle d'inclinaison du premier axe par rapport à la direction de la première jambe peut être un angle compris entre 30 et 60 degrés, notamment 45 degrés et l'angle d'inclinaison du deuxième axe par rapport à la direction de la deuxième jambe peut être un angle compris entre 30 et 60 degrés, notamment 45 degrés. Les inclinaisons précédemment mentionnées permettent d'adapter l'écartement des jambes lorsque le premier axe et le deuxième axe sont mis en rotation de façon couplée. En particulier, lorsque la première jambe et la deuxième jambe sont verticales, le premier axe et le deuxième axe sont inclinés par rapport à l'axe vertical, l'inclinaison pouvant être telle que précédemment décrite. De la sorte, notamment lorsque le robot comprend un tronc vertical, grâce au couplage mentionné ci-dessus et à cette inclinaison, la mise en rotation du premier axe et du deuxième axe provoque un écartement des jambes par rapport à la verticale et, lorsque les jambes du robot reste fixées au sol, également une inclinaison du tronc vers l'avant. Ce mode de réalisation permet donc de supprimer un éventuel moteur à la jonction entre l'articulation 2 et le tronc 4 selon la direction horizontale latérale E-E' pour incliner le tronc vers l'avant. Ceci permet donc facilement au robot de se pencher, à l'aide d'un nombre rédulit de moteurs. Le robot peut alors facilement se relever s'il est tombé. D'autres mouvements naturels peuvent également être réalisés grâce à l'invention. Selon ce mode de réalisation, plus l'angle d'inclinaison est faible, moins le robot se penche vers l'avant lorsque le premier axe et le deuxième axe sont mis en rotation et donc lorsque les jambes du robot s'écartent. Plus l'angle de l'inclinaison est fort, plus il se penche. L'angle d'inclinaison est alors adapté selon le degré d'écartement souhaité pour les jambes et donc le degré d'inclinaison souhaité pour le tronc lorsque les jambes s'écartent. De préférence, les moyens de couplage comprennent un premier pignon actionnable par un moteur, le premier axe étant susceptible d'être mis en rotation dans un sens par la rotation du premier pignon, les moyens de couplage comprenant en outre un deuxième pignon, le deuxième axe étant susceptible d'être mis en rotation dans l'autre sens par la rotation du deuxième pignon, le premier pignon étant apte à engrener le deuxième pignon lorsque le moteur actionne le premier pignon de sorte à coupler le premier axe et le deuxième axe en rotation. Dans ce mode de réalisation, le premier axe peut être fixé au premier pignon, et le deuxième axe peut être fixé au deuxième pignon. De préférence, le deuxième pignon est un pignon conique, et le premier pignon comprend au moins une partie conique de sorte à engrener le deuxième pignon. Le premier pignon peut alors être orienté de 90 degrés par rapport au deuxième pignon. Le moteur peut être relié au premier pignon par au moins un réducteur. Selon un mode de réalisation, le premier pignon comprend une partie dentée conique et une partie dentée cylindrique. Grâce à ce mode de réalisation, le premier pignon permet de 15 supprimer les pièces nécessaires à l'encastrement d'un pignon sur un axe. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour actionner le premier axe et le deuxième axe précédemment définis pour le robot susmentionné du fait du gain d'espace au niveau de l'articulation. 20 Un aspect de l'invention se rapporte également à un pignon tel que précédemment défini indépendamment de son utilisation dans un engrenage de robot pour écarter la première jambe et la deuxième jambe par rapport à la verticale L'invention se rapporte donc, selon un deuxième aspect, à un pignon comprenant une partie dentée conique et une partie dentée cylindrique. 30 De préférence, la partie dentée cylindrique et la partie dentée conique sont positionnés dans un même plan de façon circulaire autour du premier pignon. 25 Dans ce cas, la partie dentée cylindrique peut être agencée sur un demi-tour du premier pignon et la partie dentée cylindrique peut être agencée sur l'autre demi-tour du premier pignon. De préférence, la partie dentée conique du premier pignon est agencée pour engrener le deuxième pignon. De préférence, l'ensemble articulaire comprend un unique moteur relié aux moyens ide couplage, de sorte que, lorsque le moteur est activé, le premier axe est mis en rotation dans un sens, et le deuxième axe est mis en rotation dans l'autre sens. Le robot précédemment décrit peut avantageusement être un robot humanoïde ayant un tronc relié à la première jambe et à la deuxième jambe, dans lequel l'ensemble articulaire relie le tronc à la première jambe et à la deuxième jambe. On décrit maintenant en détail des modes de réalisation de l'invention en référence aux figures annexées dans lesquelles : 20 FIG. 2 représente un mode de réalisation d'un robot humanoïde selon l'invention ; - FIG. 3 représente un mode de réalisation d'un agencement d'engrenage compris dans l'articulation du bloc 25 bassin/hanche/tronc du robot humanoïde représenté à la FIG. 1; - FIG. 4 représente un autre mode de réalisation d'un agencement d'engrenage compris dans l'articulation du bloc bassin/hanche/tronc du robot humanoïde représenté à la FIG. 30 1 , - FIG. 5 représente une vue détaillée d'un engrenage utilisé dans le mode de réalisation illustré FIG. 4. Sauf indication contraire, sur les figures mentionnées ci-dessus, des références identiques se rapportent à des caractéristiques techniques similaires. Illustré FIG. 2, un robot 1 selon l'invention comprend un bloc d'articulation bassiin/hanche/tronc 2, relié à une jambe gauche 3b et à une jambe droite 3a. Le bloc d'articulation bassin/hanche/tronc 2 est également relié à un tronc 4. Le robot 1 est par exemple un robot humanoïde et peut comprendre une tête, deux pieds 10a et 10b associés aux jambes 3a et 3b, deux bras et des mains. La jambe gauche 3b et la jambe droite 3a sont verticales. II est entendu que les jambes du robot peuvent également être inclinées par rapport à la verticale tout en permettant au robot 1 de tenir debout. On décrit maintenant plus en détail l'articulation reliant le bloc articulation bassin/hanche/tronc 2 à la jambe 3b. Cette articulation 5 comprend un premier degré de liberté selon un axe B-B' horizontal vers l'avant, et un deuxième degré de liberté selon un axe horizontal latéral C-C'. Ces degrés de liberté sont contrôlés chacun par un moteur non représenté. L'articulation 5 comprend également un degré de liberté G-G' orienté à 45 degrés par rapport à l'axe vertical de la jambe 3b du robot 1 vers le tronc 4. De la même façon, l'articulation 6 reliant le bloc articulation bassin/hanche/tronc 2 à la jambe 3a comprend un premier degré de liberté selon l'axe B-B' horizontal vers l'avant, et un deuxième degré de liberté selon l'axe horizontal latéral C-C', et un degré de liberté F-F' orienté à 45 degrés par rapport à l'axe vertical de la jambe 3b du robot 1 vers le tronc 4. Lorsque le tronc 4 du robot est également vertical, les degrés de libertés G-G' et F-F' sont également orientés chacun de 45 degrés par rapport à l'axe du tronc 4 du robot 1. Une articulation 7 relie le bloc articulation bassin/hanche/tronc 2 au tronc 4. Un axe 8 relie l'articulation 5 à l'articulation 7 selon le degré de liberté G-G', et un axe 9 relie l'articulation 6 à l'articulation 7 selon le degré de liberté F-F'. Les axes 8 et 9 sont symétriques par rapport à la verticale et inclinés de 45 degrés par rapport à la verticale, c'est-à-dire par rapport à la direction des jambes 3a et 3b du robot 1. Il est entendu que d'autres inclinaisons par rapport aux directions des jambes sont envisageables dans le cadre de l'invention, et notamment des inclinaisons entre 0 et 90 degrés, de préférence entre 30 et 60 degrés. Ces inclinaisons peuvent facilement être adaptés, notamment lorsque les jambes 3a et 3b du robot 1 ne sont pas verticales. Les degrés de liberté G-G' et F-F' sont des degrés de liberté en rotation de sorte que les axes 8 et 9 sont aptes à être mis en rotation autour de leurs directions axiales respectives, l'un dans un sens de rotation, et l'autre dans l'autre sens de rotation. Les axes 8 et 9 sont maintenus fixement aux jambes 3b et 3a respectivement, au niveau des articulations respectives 5 et 6 de sorte que, lorsque Iles axes 8 et 9 sont mis en rotation dans des sens opposés autour de leurs directions axiales respectives, les jambes 3a et 3b tournent selon le même mouvement de rotation que les axes 8 et 9. Ceci provoque donc un écartement des jambes 3a et 3b par rapport à la verticale. Un moteur positionné au niveau de l'articulation 7 permet cette mise en rotation des axes 8 et 9 dans des sens opposés. Ce moteur et son agencement par rapport aux axes 8 et 9 seront décrits plus en détail en référence aux FIG. 3 et 4. Lorsque le moteur positionné au niveau de l'articulation 7 est activé, les deux axes 8 et 9 sont mis en rotation autour de leurs directions axiales respectives. II en résulte que les jambes 3a et 3b entrent en rotation et s'écartent par rapport à l'axe vertical défini par le tronc. Lorsque les jambes 3a et 3b sont posées sur le sol, par exemple par l'intermédiaire de pieds respectifs 10a et 10b, l'écartement des jambes 3a et 3b provoque également une inclinaison du tronc 4 vers l'avant autour de l'axe E-E'. Ainsi, selon l'invention, et grâce au fait que les axes 8 et 9 sont mobiles en rotation autour de leurs directions axiales respectives et notamment inclinés d'environ 45 degrés vers l'articulation 7 par rapport aux directions des jambes 3a et 3b, il est possible de faire pencher le robot vers l'avant par activation d'un seul moteur. D'autres angles d'inclinaisons par rapport aux directions des jambes sont envisageables dans l'intervalle compris entre 0 et 90 degrés. En particulier, plus l'angle d'inclinaison est faible, moins le robot se penche vers l'avant lorsque le premier axe et le deuxième axe sont mis en rotation et donc lorsque les jambes du robot s'écartent. Au contraire, plus l'angle de l'inclinaison est fort, plus il se penche. L'angle d'inclinaison est alors adapté selon le degré d'inclinaison souhaité pour le tronc lorsque les jambes s'écartent. Un angle compris entre 30 et 60 degrés, par exemple de 45 degrés, est bien adapté. On décrit maintenant plus en détail l'articulation 7 et plus particulièrement l'action du moteur précédemment mentionné sur les jambes 3a et 3b du robot en référence aux FIG. 3 et FIG. 4. Selon un premier mode de réalisation illustré FIG. 3, cette articulation 7 comprend un moteur 1 1 , susceptible de mettre en rotation un ensemble de réducteurs cylindriques 12 reliés à dispositif d'engrenage. Le dispositif d'engrenage comprend un pignon cylindrique 13 directement engrené par un des réducteurs cylindriques 12. L.e pignon cylindrique 13 est relié à un premier pignon conique 14 par un pont 16. Le premier pignon conique 14 est susceptible d'entraîner un deuxième pignon conique 15, le premier pignon conique 14 étant orienté à 90 degrés par rapport au deuxième pignon conique 15. Les pignons coniques 14 et 15 sont reliés respectivement aux axes 9 et 8 et sont orientés respectivement selon les axes F-F' et G-G'. Ils sont donc orientés chacun selon un angle de 45° par rapport aux directions des jambes 3a et 3b. Comme mentionné précédemment, d'autres inclinaisons sont envisageables, et notamment des inclinaisons comprises entre 30 et 60 degrés. En fonctionnement, lorsque le moteur 11 est activé, le pignon cylindrique 13 est mis en rotation par l'intermédiaire des réducteurs 12. La rotation du pignon 13 provoque, grâce au pont 16, la rotation du pignon 14 qui entraîne à son tour l'axe 9 en rotation dans un sens. Lorsque le pignon conique 14 est mis en rotation, il entraîne également le pignon conique 15 de sorte à mettre en rotation l'axe 8 dans un sens opposé au sens de rotation de l'axe 9. Le jeu d'engrenages précédemment décrit permet donc un couplage en rotation des axes 8 et 9. De la sorte, comme décrit précédemment, avec un unique moteur 11 30 et le couplage des axes 8 et 9, il est possible d'écarter les jambes 3a et 3b. On décrit maintenant un deuxième mode de réalisation d'un agencement d'engrenage compris dans l'articulation 7 du bloc bassin/hanche/tronc 7 du robot humanoïde 1 décrit précédemment en référence à la FIG. 2. Comme précédemrent, l'articulation 7 comprend un moteur 11, relié à des réducteurs 12, eux-mêmes reliés à un pignon cylindrique 13. Dans ce mode de réalisation, le pignon cylindrique 13 ne comprend pas de pont et entraîne directement un pignon 18 ayant une partie cylindrique dentée au contact du pignon cylindrique 13. Le même pignon 18 comprend également une partie conique dentée 19 pour engrener un pignon conique 15. De la sorte, les pignons 15 et 18 sont orientés l'un par rapport à l'autre de 90 degrés, et sont orientés chacun de 45 degrés par rapport à l'axe vertical du tronc 4. Comme dans le mode de réalisation précédemment décrit, les axes 9 et 8 sont fixés respectivement aux engrenages 18 et 15 et maintenus :15 fixement respectivement aux jambes 3a et 3b de sorte qu'il est possible d'écarter les jambes 3a et 3b du robot tout en permettant de pencher le tronc 4 par une simple activation du moteur 11. Comme précédemment, les engrenages décrits ci-dessus permettent un couplage en rotation des axes 8 et 9. 20 Ce mode de réalisation utilisant un pignon conico-cylindrique 18 ayant une première partie dentée cylindrique et une deuxième partie dentée conique a notamment l'avantage de supprimer le pont 16 et donc de gagner de l'espace dans l'articulation 7. 25 On décrit maintenant plus en détail le pignon conico-cylindrique 18 en référence à la FIG. 5. Ce pignon conico-cylindrique 18 est d'un type nouveau puisqu'au même niveau axialement, il comprend une partie dentée conique, par exemple sur un demi-tour, et une partie 30 dentée cylindrique, par exemple sur l'autre demi-tour. Ainsi, c'est la même pièce qui reçoit la puissance depuis la chaîne de réduction et qui la transmet à l'arbre orthogonal. Comme mentionné précédemment, ce pignon permet donc de supprimer les pièces nécessaires à l'encastrement d'un pignon sur un axe. Sur la FIG. 5, le pignon conico-cylindrique 18 comprend donc, sur sa circonférence une partie dentée conique 19 sur environ un demi-tour et une partie dentée cylindrique 17 sur environ un demi-tour. La partie dentée conique 19 et la partie dentée cylindrique 17 sont séparées par des zones plates 20a et 20b diamétralement opposées. II est entendu que selon l'utilisation de cet engrenage, la répartition de la partie dentée conique 19 par rapport à la partie dentée cylindrique 17 peut être modifiée. REVENDICATIONS 1. Robot (1) comprenant une première jambe (3a), une deuxième jambe (3b) et un ensemble articulaire (7) reliée à la première jambe (3a) du robot par un premier axe (9), et à la deuxième jambe (3b) du robot par un deuxième axe (8), l'ensemble articulaire étant agencé pour écarter la première jambe par rapport à la deuxième jambe caractérisé en ce que le premier axe (9) et le deuxième axe (8) sont mobiles en rotation autour de leurs directions axiales respectives, et l'ensemble articulaire (7) comprend des moyens de couplage (14, 18, 15, 17, 19) agencés pour coupler le premier axe (9) et le deuxième axe (8) en rotation de sorte que, lorsque le premier axe est mis en rotation dans un sens, le deuxième axe est mis en rotation dans l'autre sens. 2. Robot selon la revendication 1, dans lequel le premier axe est incliné par rapport à la direction de la première jambe, et le deuxième axe est incliné par rapport à la direction de la deuxième jambe. 3. Robot selon la revendication 2, dans lequel le premier axe est incliné par rapport à la première jambe d'un angle d'inclinaison compris entre 0 degrés et 90 degrés, l'angle d'inclinaison n'étant égal ni à 0 degré, ni à 90 degrés. 4. Robot selon la revendication 2 ou 3, dans lequel le deuxième axe est incliné par rapport à la deuxième jambe d'un angle d'inclinaison compris entre 0 degrés et 90 degrés, l'angle d'inclinaison n'étant égal ni à 0 degré, ni à 90 degrés. 5. Robot selon la revendication 3 ou 4, dans lequel l'angle d'inclinaison du premier axe par rapport à la direction de la première jambe est un angle compris entre 30 et 60 degrés, et l'angled'inclinaison du deuxième axe par rapport à la direction de la deuxième jambe est un angle compris entre 30 et 60 degrés. 6. Robot selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la première jambe et la deuxième jambe sont verticales. 7. Robot selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le premier axe (9) est maintenu fixement à la première jambe (3a) et le deuxième axe (8) est maintenu fixement à la deuxième jambe (3b). 8. Robot selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de couplage (14, 18, 15, 17, 19) comprennent un premier pignon (14, 18) actionnable par un moteur (11), le premier axe (9) étant susceptible d'être mis en rotation dans un sens par la rotation du premier pignon (14, 18), les moyens de couplage (11, 14, 18, 15, 17, 19) comprenant en outre un deuxième pignon (15), le deuxième axe (8) étant susceptible d'être mis en rotation dans l'autre sens par la rotation du deuxième pignon (15), le premier pignon (14, 18) étant apte à engrener le deuxième pignon (15) lorsque le moteur (11) actionne le premier pignon de sorte à coupler le premier axe (9) et le deuxième axe (8) en rotation. 9. Robot selon la revendication précédente, dans lequel le premier axe (9) est fixé au premier pignon (14, 18), et le deuxième axe (8) est fixé au deuxième pignon (15). 10. Robot selon la revendication 8 ou 9, dans lequel le deuxième pignon (15) est un pignon conique, et le premier pignon (14, 18) comprend au moins une partie conique de sorte à engrener le deuxième pignon. 11. Robot selon l'une des revendications 8 à 10, dans lequel le premier pignon est orienté de 90 degrés par rapport au deuxième pignon. 12. Robot selon l'une des revendications 8 à 11, dans lequel le moteur (11) est relié au premier pignon par au moins un réducteur (12). 13. Robot selon l'une des revendications 8 à 12, dans lequel le premier pignon (18) comprend une partie dentée conique (19) et une partie dentée cylindrique (17). 14. Robot selon la revendication 13, dans lequel la partie dentée cylindrique (19) et la partie dentée conique (17) sont positionnées dans un même plan de façon circulaire autour du premier pignon. 15. Robot selon la revendication précédente, dans lequel la partie dentée cylindrique est agencée sur un demi-tour du premier pignon et la partie dentée cylindrique est agencée sur l'autre demi- tour du premier pignon. 16. Robot selon l'une des revendications 13 à 15, dans lequel la partie dentée conique (19) du premier pignon (18) est agencée pour engrener le deuxième pignon (15). 17. Robot selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'ensemble articulaire (7) comprend un unique moteur (11) relié aux moyens de couplage, de sorte que, lorsque le moteur (11) est activé, le premier axe (9) est mis en rotation dans un sens, et le deuxième axe (8) est mis en rotation dans l'autre sens. 18. Robot selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le robot est un robot humanoïde ayant un tronc relié à la première jambe et à la deuxième jambe, dans lequel l'ensemble articulaire (7) relie le tronc à la première jambe et à la deuxième jambe.5