Brevet FR3001175A1 — publié le 20140725

rrière-plan de l'invention La présente invention concerne un dispositif pour le guidage et rappel d'au moins un conduit flexible d'un robot articulé, ainsi qu'un robot articulé équipé d'un tel dispositif. Dans le domaine de la robotique, et en particulier parmi les robots articulés, il est courant ci'Evoir des conduits flexibles d'alimentation en électricité ou fluides, ou pour transmettre des signaux dans l'un ou l'autre sens. Dans ce contexte, on interprète le mot « conduit » dans son sens le plus large, comprenant non seulement les conduits creux destinés à la transmission de fluides, mais aussi les câbles électriques, les fibres optiques ou tout autre organe destiné à la transmission d'énergie ou d'information, comme les guides d'ondes ou les caloducs. La flexibilité de ces conduits est destinée à leur permettre de suivre et s'adapter aux évolutions d'un tel robot articulé. Toutefois, un inconvénient de cette flexibilité est le risque d'accrochage de ces conduits, notamment par le propre robot articulé pendant ses évolutions. Afin d'éviter ce risque, des dispositifs de guidage et de rappel de l'au moins un conduit flexible ont été proposés, tel que, par exemple, celui divulgué dans le brevet européen EP 1 848 571 B1 et comprenant un guide, un coulisseau arrangé de manière à se déplacer par rapport audit guide, suivant une course définie par le guide, entre une première et une deuxième position, un premier collier monté sur l'un desdits coulisseau ou coulisse et destiné à recevoir ledit au moins un conduit flexible, et un mécanisme de rappel élastique interposé entre lesdits coulisseau et guide pour rappeler le coulisseau vers la deuxième position. Grâce à ce dispositif et notamment grâce à son dispositif de rappel, le risque d'accrochage peut être diminue. Toutefois même si un mécanisme de rappel élastique présente l'avantage de la simplicité, l'effort de détente d'un élément élastique suivant la loi de Hooke décroît linéairement le long de sa course de détente. Si l'on utilise un mécanisme de rappel élastique â actionnement direct, il peut donc être difficile de comiener un effort de rappel: oui ne soit pas excessif à proximité de la première position avec un effort de appel GUi reste suffisant. e proximité de la deuxième position.35 Objet et résumé de l'invention La présente divulgation vise à proposer un dispositif simple et robuste pour le guidage et rappel d'au moins un conduit flexible d'un robot articulé, mais dont la force de rappel reste appropriée sur toute la course de rappel. Ce but est atteint grâce au fait que, dans au moins un mode de réalisation, son mécanisme de rappel élastique comprend un ressort spiral, une première poulie, non-ronde, reliée audit ressort spiral pour son actionnement en rotation, et un câble de traction fixé à ladite première poulie. Cette première poulie peut notamment présenter un rayon décroissant dans le sens de détente dudit ressort spiral. De cette manière, la diminution progressive du bras de levier de la poulie compense ainsi au moins partiellement la diminution progressive du couple élastique fourni par le ressort spiral pour ainsi fournir une force de rappel stable pendant toute la course du coulisseau. En particulier, l'évolution du rayon de la poulie peut être calculée pour fournir une force de rappel sensiblement constante pendant la détente du ressort spiral. En particulier, ledit premier collier peut être monté sur ledit coulisseau, ce qui permet de limiter l'encombrement du dispositif sur le robot articulé. Afin aussi de limiter cet encombrement, ledit mécanisme de rappel élastique peut comprendre en outre une deuxième poulie pour un retour du câble de traction. En outre, la course du coulisseau peut être incurvée, afin de mieux adapter le mouvement du conduit flexible à celui du robot articulé. Afin d'éviter une torsion dudit conduit flexible, et aussi pour éviter de gèner des mouvements du robot articulé, ledit premier collier peut être configure pour permettre une rotation dudit au moins un conduit flexible autour d'un axe longitudinal. En outre, pour limiter les efforts en flexion, ledit premier collier peut aussi comprendre une rotule permettant une inclinaison de l'au moins un conduit flexible pur rapport au coulisseau. Pour faciliter ie montage du conduit flexible, ledit premier collier peut COlFpienrlm unI moins deux parties pouvant être écartées dans un plan transversa du premier.- collier pour l'ouvrir. La présente divulgation concerne aussi un robot articulb comprenant au [nains un conduit flexible et un tel dispositif pour le cordage et de rappel de ce conduit flexible. En particulier, ce robot peut comprendre une pluralité de conduits flexibles formant un faisceau reçu dans une gaine flexible reçue dans ledit premier collier, ce qui permet le guidage et rappel d'une telle pluralité de conduits flexibles avec un seul dispositif, et évite aussi une dispersion pouvant augmenter le risque d'accrochages. En outre, ce robot articulé peut comprendre en outre un deuxième collier rixe axialement autour dudit au moins un conduit flexible et séparé dudit dispositif de guidage et de rappel par au moins une articulation dudit robot. Ainsi, le dispositif de guidage et de rappel permettra de maintenir ledit conduit flexible tendu entre les deux colliers, indépendamment des mouvements de l'articulation interposée, pour limiter le risque d'accrochages. Brève description des dessins L'invention sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux, à la lecture de la description détaillée qui suit, de deux modes de réalisation représentés à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins annexés sur lesquels la figure lA illustre schématiquement un robot articulé, équipé d'un dispositif de guidage et rappel de conduits flexibles suivant un mode de réalisation de l'invention ; la figure 1B illustre schématiquement le robot articulé de la figure 1A, dans une deuxième position ; la figure 2 est une perspective schématique du dispositif de guidage et rappel du robot des figures lA et 1B ; la figure 3 est une perspective schématique d'un dispositif de roulement du dispositif de guidage et rappel de la figure 2 ; la figure 4 est une perspective schématique d'un dispositif de guidage et rappel suivant un deuxiemt:. mode de réalisation de l'invention. uption déte Les figures lA et lB i:lusb-ent un robot articulé 1 dans deux positions différentes. Ce robot articulé I, qui peut être, par exemple, un robot industriel ou médical, comprend une base 8, un premier segment 4 relié à la base 8 par une première articulation R1, un deuxième segment 2 relié au premier segment A par une deuxième articulation R2, et un troisième segment 3 relié au deuxième segment 2 par une troisième articulation R3. Dans le mode de réalisation illustré, chaque articulation R1, R2 et R3 présente deux degrés de liberté en rotation, de manière à fournir un ensemble de six degrés de liberté au robot 1. Toutefois, la présente invention est également applicable à des robots articulés avec un nombre différent d'articulations et/ou de degrés de liberté. Ledit troisième segment 3 porte, sur son extrémité distale 5, des équipements 6 tels que, par exemple, une main robotique, un dispositif de soudure, des capteurs, etc. Afin d'alimenter ces équipements 6 en électricité et/ou fluides, et/ou transmettre des signaux de commande des équipements 6 ou provenant de ces équipements 6, le robot articulé 1 comprend aussi un faisceau 7 de conduits flexibles reliant les équipements 6 à la base 8 du robot articulé 1. Dans le robot articulé 1 illustré, ce faisceau 7 est reçu dans une gaine flexible 9, qui peut elle-même être considérée comme étant un conduit flexible. Comme on peut apprécier sur la figure 1B, quand l'articulation R3 est fléchie vers le bas, ce mouvement exerce une traction sur la gaine 9 et le faisceau 7. Toutefois, afin d'éviter que, par contre, la gaine 9 et le faisceau 7 ne pendent flasques du robot 1 dans la position étendue de l'articulation R3 illustrée sur la figure 1A, provoquant ainsi un risque d'accrochage, le robot 1 comporte aussi un dispositif 10 de guidage et de rappel du faisceau 7 de conduits flexibles. Ce dispositif 10, qui est illustré de manière plus détaillée sur la figure 2, comprend un guide 11, avec un rail 12 de chaque côté, et un coulisseau 13 engagé sur les rails 12, de manière è se déplacer sur une course définie par le guide 11. Un collier 14 est monté sur le coulisseau 13. Ce collier 14 est en deux parties 14a,14b pouvant être ouvertes dans un plan transversal pour recevoir la gaine 9 avec le faisceau 7, et refermées pour fixer a.sialenlent à la gaine 9. Le collier 1.4 présente a l'intérieur une rainure annulaire 20 apte à coopére avec une protubérar,:e radia!e cc à gaine 9 pour assurer cette fi',ation -J/iae, tout en nti,..:r-n-lutLin'c la rotation 35 de la gaine 9 par rapport au collier 14 autour de son t ' iongitudinal Z. peut également présenter- une rotule (non illustrée) pour permettre une inclinaison de la gaine par rapport à au moins un des axes transversaux X, Y. Pour contacter chaque rail 12, le coulisseau 13 comporte, de chaque côté, au moins un dispositif de roulement 1.5 à galets tel que celui iilustré sur la figure 3. Ce dispositif de roulement 15 présente deux galets rotatifs 16 peur contacter une première face interne 17 du rail 12, et un troisième galet rotatif 18 pour contacter une deuxième face interne 19 du rail 12, opposée à L première face interne 17. Ce dispositif 15 peut donc assurer un guidage précis et fiable du coulisseau 13 sur la course définie par le guide 11 entre une première position, illustrée sur la figure 1A, et une deuxième position, illustrée sur la figure 1B. Toutefois, des moyens alternatifs, avec par exemple des galets et/ou des patins, peuvent néanmoins être considérés dans ce même but. Revenant vers la figure 2, le dispositif de guidage et rappel 10 comprend aussi un mécanisme de rappel élastique 21 comprenant un câble de traction 22, une poulie 23 de retour du câble de traction, et un actionneur 24. Le câble de traction 22 relie le coulisseau 13 à l'actionneur 24 en passant par la poulie de retour 23. Tant la poulie de retour 23 comme l'actionneur 24 sont montés sur le guide 11. L'actionneur 24 est formé par un ressort spiral 25 et une poulie 26 dont la surface extérieure 27 suit une spirale. La poulie 26 est apte à tourner autour d'un axe central 28. Une extrémité intérieure du ressort spiral 25 est fixée à cet axe central 28, tandis qu'une extrémité extérieure du même ressort spiral 25 est fixée à la poulie 26 pour son actionnement en rotation. La surface extérieure 27 de la poulie 26 engage le câble de traction 22, et le ressort spiral 25 est précontraint de manière à rappeler le coulisseau 13 vers sa deuxième position. La spirale de la surface extérieure 27 est décroissante dans le sens de la détente du ressort 25, de telle manière que, quoique ie couple 30 élastique exercé par lr ressort 25 sur la poulie 26 diminue progressivement pendant sa course de détente, la force de traction exercée par cette poulie 26 sur le câble 27 reste sensiblement constante. AinS:, cette force de rappel, transmise au coulisseau 13 par H Ci, I; 27, sera sensiblement la mémo sur toute la course du coulisseau 13 entre sa 35 première. position et sa deuxième position. Revenant vers les figures lA et 1.B, le guide 11 du dispositif de guidage et rappel 10 est fixé sur le deuxième segment 2 du robot articulé tandis qu'un deuxième collier 30 est fixé sur son segment distal 3. Ce deuxième collier 30 présente une structure analogue à celle du premier collier 14, pour fixer axialement la gaine 9, tout en permettant sa rotation autour d'un axe longitudinal Z ainsi que, éventuellement, son inclinaison par rapport à un ou deux axes transversaux X,Y. Grâce au rappel du coulisseau 13 dans le dispositif de guidage et rappel 10, la gaine 9 est maintenue tendue entre les colliers 14 et 30 même quand l'articulation R3 est étendue, réduisant ainsi les risques d'accrochage. Même si, dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1A,1B et 2 le guide 11 est un guide droit, des modes de réalisation alternatifs peuvent être envisagés dans lesquels ce guide 11 adopte une courbure spécialement adaptée aux mouvements du robot articulé 1. Ainsi, la figure 4 illustre un dispositif de guidage et de rappel suivant un mode de réalisation alternatif, présentant un guide 11 incurvé. Le reste des éléments de ce dispositif 10 sont équivalents à ceux du premier mode de réalisation et reçoivent en conséquence les mêmes chiffres de référence. Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à un exemple de réalisation spécifique, il est évident que des différentes modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. En outre, des caractéristiques individuelles des différents modes de réalisation évoqués peuvent être combinées dans des modes de réalisation additionnels. Par conséquent, la description et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. REVENDICATIONS1. Dispositif (10) pour le guidage et rappel d'au moins un conduit flexible d'un robot articulé (1), comprenant un guide (11) ; un coulisseau (13) arrangé de manière à se déplacer par rapport audit guide (11), suivant une course définie par le guide (11), entre une première et une deuxième position ; un premier collier (14), monté sur l'un desdits coulisseau (13) ou guide (11), et destiné à être fixé axialement autour dudit au moins un conduit flexible ; et un mécanisme de rappel élastique (21) interposé entre lesdits coulisseau (13) et guide (11) pour rappeler le coulisseau (13) vers la deuxième position ; caractérisé en ce que ledit mécanisme de rappel élastique (21) comprend un ressort spiral (25), une première poulie (26), non-ronde, reliée audit ressort spiral (25) pour son actionnement en rotation, et un câble de traction (22) fixé à ladite première poulie (26). 2. Dispositif (10) de guidage et rappel suivant la revendication 1, dans lequel ladite première poulie (26) présente un rayon décroissant dans le sens de détente dudit ressort spiral (25). 3. Dispositif (10) de guidage et de rappel suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit premier collier (14) est monté sur ledit coulisseau (13). 4. Dispositif (10) de guidage et rappel suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la course du coulisseau (13) est incurvée. 5. Dispositif (10) de guidage et rappel suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit mécanisme de rappel E.,lastique (21) comprend en outre une deuxième !poulie (23) pour un retour du câble de traction (22). J. Dispositif (10) de guidage et rappel suivant l'une quelconque des revendications ryecédent dans lequel ledit premier caler (14) est conigure pour permettre une rotation udt au moins un conduit flexible autour d'un axe cou(Z).7. Dispositif (10) de guidage et rappel suivant l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit premier collier (14) comprend au moins deux parties (14a,14b) pouvant être écartées dans un plan transversal du premier collier (14) pour l'ouvrir. 8. Robot articulé (1) comprenant au moins un conduit flexible et un dispositif (10) pour le guidage et de rappel dudit au moins un conduit flexible suivant l'une quelconque des revendications précédentes. 9. Robot articulé (1) suivant la revendication 8, comprenant une pluralité de conduits flexibles formant un faisceau (7) reçu dans une gaine flexible (9) reçue dans ledit premier collier (14). 10. Robot articulé (1) suivant l'une quelconque des revendications 8 ou 9, comprenant en outre un deuxième collier (30) fixé axialement autour dudit au moins un conduit flexible et séparé dudit dispositif (10) de guidage et de rappel par au moins une articulation (R3) dudit robot (1). 15