Brevet FR2972384A1 — publié le 20120914

ACTIONNEUR ROBOTIQUE MOBILE ET PROCEDE DE GUIDAGE D'UN TEL ACTIONNEUR [0001 L'invention concerne un actionneur robotique mobile destiné à manipuler un objet et pouvant suivre le mouvement d'une partie corporelle d'un opérateur positionnée à proximité. Elle concerne également un procédé de guidage pour un actionneur robotique mobile. [0002 L'invention vise à améliorer le pilotage d'un actionneur robotique. Dans le domaine industriel pour les opérations automatisées de travail, il est nécessaire de faire cohabiter les opérateurs humains et les robots. Le guidage des robots est essentiellement basé sur une analyse du couple des moteurs pour en déduire une commande à mémoriser. En outre, les solutions usuelles de pilotage consistent à mémoriser des programmes prédéterminés de trajectoires pour le guidage d'actionneurs robotiques mobiles et ensuite à exécuter ces programmes pour la réalisation des taches opérationnelles. [0003] On connaît également des solutions de pilotage de robot par reproduction de la gestuelle d'un opérateur. Par exemple, le document brevet EP1537959B1 divulgue un robot doté d'une fonction d'apprentissage d'un tracé par mémorisation successive de points de passage. Pour cela, l'opérateur pointe du doigt un point de passage afin que le robot (muni d'une caméra) le mémorise. L'état de la technique comprend également la demande brevet américain US2005240309 concernant un robot industriel guidé manuellement. Selon cette deuxième technique, le dispositif utilise un dispositif portable que l'on déplace sur la trajectoire voulue, le robot détecte la position de ce dispositif et la mémorise. Selon une troisième solution divulguée dans la demande de brevet français FR2279521 A1, un robot est guidé manuellement et la mémorisation du tracé s'effectue en récupérant les valeurs de capteurs notamment angulaires. [0004] La limitation majeure de ces solutions réside dans la nécessité de mémoriser une séquence de guidage préétablie. Les variantes de guidage se restreignent à ce programme préétablis et il est ainsi difficile pour le robot et son opérateur de s'adapter aux cas particuliers du quotidien. [000s] L'invention vise à améliorer le guidage des actionneurs robotiques et l'interaction entre le robot et l'opérateur. [000s] A cet effet, l'invention a pour objet un actionneur robotique mobile destiné à manipuler un objet et apte à reproduire le mouvement d'une partie corporelle d'un opérateur positionnée à proximité. L'actionneur robotique comprend en outre un premier moyen pour mesurer la distance séparant la partie corporelle et l'actionneur robotique de sorte à maintenir une distance séparatrice entre l'actionneur robotique et la partie corporelle lors du déplacement de la partie corporelle vers l'objet à manipuler, un second moyen pour mesurer la pression exercée par la partie corporelle sur l'actionneur robotique lorsque l'actionneur robotique est en contact simultané avec l'objet à manipuler et avec la partie corporelle et un troisième moyen pour calculer une action à réaliser par l'actionneur robotique en fonction de la pression mesurée et/ou de la distance séparatrice. [0007] De préférence, le premier et le second moyen de mesure sont positionnés sur une extrémité de l'actionneur robotique. [000s] Avantageusement, le premier moyen de mesure est un capteur de mesure de position à distance, par exemple un capteur optique. [000s] Selon une variante, il comporte également un moyen d'activation et de désactivation du premier moyen de mesure et/ou du second moyen de mesure. [oolo] Selon une variante, le second moyen de mesure de la pression est un capteur par contact. [0011] Selon une variante, le second moyen de mesure de la pression est un dispositif de mesure de la puissance réelle d'un moteur de l'actionneur robotique. [0012] L'invention concerne également le procédé de guidage pour un actionneur robotique mobile. Avantageusement, il comporte les étapes successives suivantes : - Une première étape d'approche d'une partie corporelle d'un opérateur vers l'actionneur, - Une seconde étape de déplacement de l'actionneur entre la partie corporelle et un objet à manipuler de sorte qu'une distance séparatrice entre la partie corporelle de l'opérateur et l'actionneur soit maintenue lors du déplacement de la partie corporelle vers le dit objet à manipuler jusqu'au contact de l'actionneur avec l'objet, - Une troisième étape de mesure de la pression exercée sur l'actionneur par la partie corporelle de l'opérateur après que l'actionneur ait atteint l'objet à manipuler, - Une quatrième étape d'exécution de l'action proportionnellement avec la pression mesurée et/ou de la distance séparatrice. [oo13] Selon une première variante du procédé, à la première et la seconde étape, le moyen de mesure de la pression est désactivé, et en ce qu'à partir de la troisième étape le moyen de mesure de la pression est activé. [oo14] Selon une deuxième variante du procédé, à la première et la seconde étape, le moyen de mesure de la distance séparatrice est activé, et à partir de la troisième étape le moyen de mesure de la distance séparatrice est désactivé. [oo15] Selon l'une quelconque des variantes précédentes du procédé, l'action est une opération de serrage. [oo16] Grâce à l'actionneur robotique et le procédé de guidage dudit actionneur, l'opérateur peut directement guider le robot et n'a plus besoin de programmer préalablement une trajectoire. [oo17] De plus grâce à l'invention, la tâche opérationnelle peut être simulée dans une scène de réalité virtuelle dans le but de former des robots sans risque pour le formateur. [0018] L'invention permet un gain de temps et ergonomique pour le guidage des robots. [0019] L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : - la figure 1 représente une opération de guidage de l'actionneur robotique lorsque l'opérateur positionne son doigt à proximité de l'actionneur pour le guidé vers la surface de contact. - La figure 2 représente la même opération de guidage de l'actionneur robotique lorsque l'opérateur a amené le dit actionneur sur un objet et lorsqu'il a posé son doigt sur l'actionneur pour ordonner une action de serrage. [oo2o] Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. [0021] La figure 1 représente un actionneur robotique 2 mobile et articulé pouvant prendre plusieurs positions dans l'espace. Les articulations permettent un déplacement dans un plan mais selon la configuration un déplacement dans l'espace tridimensionnel est possible. Dans la figure 1, l'actionneur robotique 2 se déplace dans un plan vertical en réponse au déplacement du doigt de l'opérateur 1. Le calcul du déplacement est déterminé en fonction de la position du doigt de l'opérateur par rapport à l'actionneur 2. La mesure de la position est réalisée au moyen d'un capteur optique 4 dont la fonction est de détecter le doigt de l'opérateur et de mesurer la distance entre le dit doigt 1 et l'actionneur 2. L'actionneur robotique 2 se déplace relativement au doigt 1, c'est-à-dire que le vecteur de déplacement de l'actionneur 2 est identique à celui du vecteur de déplacement du doigt 1. Lorsque le doigt est positionné dans la zone de détection du capteur 4, l'actionneur est commandé de sorte que la distance séparant l'actionneur 2 et le doigt reste identique. [0022] Dans ce mode de réalisation, le capteur de mesure de la distance est un capteur optique mais l'invention ne se limite à ce type de capteur. Plus généralement, tout type de capteur de mesure de position à distance peut être utilisé. [0023] L'actionneur robotique comprend également un capteur de pression 3 positionné sur une zone de contact où l'opérateur dépose son doigt 1. Le capteur de pression 3 mesure la pression exercée par le doigt de l'opérateur et la mesure est exploitée par des moyens de calcul pour définir une commande de serrage, dans le cas pour lequel l'actionneur réalise une commande de serrage. [0024] L'invention concerne également le procédé de guidage de l'actionneur pour une opération de serrage. Il comporte les étapes suivantes : [0025] Une première étape d'approche du doigt de l'opérateur 1 vers l'actionneur 2. [0026] Une seconde étape de déplacement de l'actionneur 2 entre le doigt de l'opérateur 1 et un objet 5 à manipuler de sorte qu'une distance séparatrice entre le doigt 1 de l'opérateur et l'actionneur 2 soit maintenue lors du déplacement du doigt 1 vers le dit objet 5 à manipuler jusqu'au contact de l'actionneur 2 avec l'objet 5. Le contact de l'actionneur 2 avec l'objet 5 peut être détecté par une mesure du couple moteur de un ou plusieurs moteurs de l'actionneur. Lorsque l'actionneur est bloqué par l'objet à manipuler, la montée en couple dépasse un seuil prédéfini qui déclenche la désactivation du moteur et/ou du capteur de mesure de distance séparatrice. Cette fonctionnalité permet également de protéger les moteurs de l'actionneur. [0027] Une troisième étape de mesure de la pression exercée sur l'actionneur 2 par le doigt 1 de l'opérateur après que l'actionneur 2 a atteint l'objet à manipuler 5. [0028] Une quatrième étape d'exécution de l'action de serrage proportionnellement avec la pression mesurée. [0029] Selon un premier mode de réalisation du procédé de guidage de l'actionneur, lorsque le doigt 1 de l'opérateur est en contact avec le capteur de pression 3, le capteur de pression 3 est activé et le capteur de mesure 4 de la distance entre l'actionneur et le doigt est désactivé. Et, lorsque le doigt 1 de l'opérateur n'est pas en contact avec le capteur de pression 3, le capteur de pression 3 est désactivé et le capteur de mesure 4 de la distance est activé. [0030] Selon un second mode de réalisation du procédé de guidage de l'actionneur, le capteur de pression 3 et le capteur de mesure 4 de la distance restent activés le long du procédé de guidage. Selon un mode de réalisation, la mesure de la distance est exploitée pour activer ou désactiver les moteurs de l'actionneur. Lorsque la distance séparatrice est inférieure à un seuil, indiquant que l'actionneur est bloqué par l'objet, alors les moteurs de l'actionneur peuvent être désactivés. Cette fonctionnalité permet également de protéger les moteurs de l'actionneur contre une montée en couple importante. S [0031] L'invention s'applique aux systèmes robotiques industriels, ainsi que les systèmes de réalité virtuelle pour l'apprentissage d'opérateur et de systèmes robotiques. REVENDICATIONS1. Actionneur robotique mobile (2) destiné à manipuler un objet (5) et pouvant suivre le mouvement d'une partie corporelle (1) d'un opérateur positionnée à proximité, caractérisé en ce qu'il comprend : - Un premier moyen (4) pour mesurer la distance séparant la partie corporelle (1) et l'actionneur robotique (2) de sorte à maintenir une distance séparatrice entre l'actionneur robotique (2) et la partie corporelle (1) lors du déplacement de la partie corporelle (1) vers l'objet (5) à manipuler, - Un second moyen (3) pour mesurer la pression exercée par la partie corporelle (1) sur l'actionneur robotique (2) lorsque l'actionneur robotique (2) est en contact simultané avec l'objet à manipuler (5) et avec la partie corporelle (1), - Un troisième moyen pour calculer une action à réaliser par l'actionneur robotique (2) en fonction de la pression mesurée et/ou de la distance séparatrice. 2. Actionneur robotique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte également un moyen d'activation et de désactivation du premier moyen de mesure (4) et/ou du second moyen de mesure (3). 3. Actionneur robotique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier moyen de mesure (4) est un capteur de mesure de position à distance. 4. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second moyen (3) de mesure de la pression est un capteur par contact. 5. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second moyen (3) de mesure de la pression est un dispositif de mesure de la puissance réelle d'un moteur de l'actionneur robotique. 6. Actionneur robotique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier (4) et le second moyen (3) de mesure sont positionnés sur une extrémité de l'actionneur robotique (2). 7. Procédé de guidage d'un actionneur robotique pour la mise en oeuvre de l'actionneur robotique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes successives suivantes : - Une première étape d'approche d'une partie corporelle (1) d'un opérateur vers l'actionneur (2), - Une seconde étape de déplacement de l'actionneur (2) entre la partie corporelle et un objet à manipuler (5) de sorte qu'une distance séparatrice entre la partie corporelle de l'opérateur (1) et l'actionneur soit maintenue lors du déplacement de la partie corporelle (1) vers le dit objet à manipuler jusqu'au contact de l'actionneur (2) avec l'objet (5), - Une troisième étape de mesure de la pression exercée sur l'actionneur (2) par la partie corporelle (1) de l'opérateur après que l'actionneur (2) a atteint l'objet à manipuler, - Une quatrième étape d'exécution de l'action proportionnellement avec la pression mesurée et/ou la distance séparatrice. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'à la première et la seconde étape, le moyen de mesure de la pression (3) est désactivé, et en ce qu'à partir de la troisième étape le moyen de mesure de la pression est activé. 9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'à la première et la seconde étape, le moyen de mesure (4) de la distance séparatrice est activé, et à partir de la troisième étape le moyen de mesure de la distance séparatrice est désactivé. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que l'action est une opération de serrage.