Brevet FR3036641A1 — publié le 20161202

La présente invention concerne un manipulateur comportant un système de préhension, en particulier pour saisir des médicaments, ainsi qu'un procédé de préhension mis en oeuvre par ledit manipulateur. Dans le cadre de processus industriel, il est souvent nécessaire de prendre un objet d'un point de départ pour le transporter à un point d'arrivée. De nombreux manipulateurs, comme par exemple des robots, permettent de telles manipulations. Lorsque l'objet est de petite taille et relativement fragile, comme par exemple un médicament, le manipulateur doit être précis et ne pas présenter de risque pouvant abîmer le médicament. Un tel manipulateur est utilisé par exemple pour remplir les compartiments d'un pilulier. Actuellement, de tels manipulateurs sont relativement complexes et onéreux du fait de ce besoin de précision dans la manipulation. Un objet de la présente invention est de proposer un manipulateur comportant un système de préhension qui ne présente pas les inconvénients de l'art antérieur et qui en particulier est de constitution simple et permet un prélèvement précis de chaque objet à saisir. A cet effet, est proposé un manipulateur destiné à saisir un objet, ledit manipulateur comportant : - un bras articulé, - un système de préhension comportant : - une base fixée au bras articulé, - un tube formant un tube télescopique monté coulissant dans la base entre une position sortie et une position rentrée, - un moyen de rappel qui contraint le tube en position sortie, - un détecteur de position arrangé pour détecter le déplacement du tube de la position sortie à la position rentrée, - un moyen d'aspiration arrangé pour aspirer l'air du tube, - un capteur de dépression destiné à mesurer la valeur de la dépression dans le tube, et - une unité de contrôle destinée à recevoir les informations du détecteur de position, du capteur de dépression, à comparer la valeur mesurée par ledit capteur de dépression à une valeur seuil, et à commander le déplacement du bras articulé et l'activation/désactivation du moyen d'aspiration. L'invention propose également un procédé de préhension mis en oeuvre par un manipulateur selon la variante précédente, ledit procédé de préhension comportant : 3036641 2 - une étape de positionnement au cours de laquelle l'unité de contrôle commande le bras articulé, pour positionner l'extrémité libre du tube au-dessus des objets à saisir, - une étape d'activation au cours de laquelle l'unité de contrôle active le moyen 5 d'aspiration, - une étape d'abaissement au cours de laquelle l'unité de contrôle commande le bras articulé, pour abaisser le système de préhension jusqu'à ce que le détecteur de position détecte le passage du tube de la position sortie à la position rentrée, - une étape de vérification, au cours de laquelle l'unité de contrôle compare la 10 valeur de la dépression mesurée dans le tube avec la valeur seuil, si la valeur de dépression mesurée est supérieure à la valeur seuil, le procédé de préhension passe à une étape de manoeuvre au cours de laquelle l'unité de contrôle commande le bras articulé, pour remonter le système de préhension, puis le procédé boucle sur l'étape d'abaissement, si la valeur de dépression mesurée est inférieure à la valeur seuil, le 15 procédé de préhension passe à une étape de remontée, - l'étape de remontée au cours de laquelle l'unité de contrôle commande le bras articulé, pour remonter le système de préhension, - une étape de déplacement au cours de laquelle l'unité de contrôle commande le bras articulé, pour amener le système de préhension au-dessus d'une zone de dépose, 20 et - une étape de désactivation au cours de laquelle l'unité de contrôle commande l'arrêt du moyen d'aspiration. Avantageusement, l'étape de manoeuvre consiste en outre du déplacement vertical du système de préhension, à un déplacement horizontal combiné au 25 déplacement vertical du système de préhension commandé par l'unité de contrôle. Avantageusement, le manipulateur comporte des moyens de détection de position qui permettent de connaître la position en hauteur du système de préhension, et le procédé de préhension comporte entre l'étape de vérification et l'étape de manoeuvre, une étape de vérification au cours de laquelle l'unité de contrôle compare 30 la position du système de préhension donnée par les moyens de détection de position par rapport à une position la plus basse pouvant être atteinte, si la position la plus basse n'est pas atteinte, le procédé boucle sur l'étape de manoeuvre, et si la position la plus basse est atteinte, le procédé boucle sur une étape de sécurité. 3036641 3 Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels : 5 la Fig. 1 est une vue schématique d'un manipulateur selon l'invention comportant un système de préhension, la Fig. 2 est une coupe du système de préhension de la Fig. 1, et la Fig. 3 montre un algorithme d'un procédé de préhension selon l'invention. La Fig. 1 montre un manipulateur 100, comme par exemple un robot, qui 10 comporte un bras articulé 102 et un système de préhension 150 monté sur ledit bras articulé 102 et qui est destiné à saisir un objet 50, comme par exemple un médicament, qui est disposé dans un réservoir 52 et à le déplacer vers une zone de dépose, comme par exemple un compartiment d'un pilulier. Le manipulateur 100 comporte également une unité de contrôle 204 (Fig. 2) qui est prévue pour recevoir 15 des informations de différents composants et commander les mouvements du bras articulé 102 et l'activation ou la désactivation du système de préhension 150. Pour positionner les objets 50 à saisir dans un endroit préférentiel du réservoir 52, celui-ci présente ici un fond prenant la forme d'un cône 54 dont le sommet est orienté vers le bas et le long des bords duquel les objets 50 descendent au fur et à 20 mesure des prises successives. Le système de préhension 150 est prévu pour saisir un objet 50 au-dessus de la partie basse du cône 54, c'est-à-dire ici au niveau de son axe. Dans le mode de réalisation particulier présenté ici, le fond présente au niveau du sommet du cône 54, un trou 56 permettant d'évacuer les poussières vers l'extérieur. La Fig. 2 montre le système de préhension 150, à gauche lorsqu'aucun objet 50 25 n'est saisi, et à droite lorsqu'un objet 50 est saisi. Le système de préhension 150 comporte: - une base 152 qui est fixée au manipulateur 100, et plus particulièrement à l'extrémité du bras articulé 102, - un tube 154 formant un tube télescopique monté coulissant dans la base 152 30 entre une position sortie (à gauche sur la Fig. 2) et une position rentrée (à droite sur la Fig. 2), et - un moyen de rappel 256 qui contraint le tube 154 en position sortie. Le moyen de rappel 256 est ici un ressort de compression disposé entre la base 152 et le tube 154. 3036641 4 Dans la position sortie, le tube 154 est sorti au maximum de la base 152 et dans la position rentrée, le tube 154 n'est pas sorti au maximum de la base 152. Pour détecter que l'extrémité libre du tube 154 passe de la position sortie à la position rentrée, le système de préhension 150 comporte également un détecteur de 5 position 260 qui est arrangé pour détecter le déplacement du tube 154 de la position sortie à la position rentrée et inversement. Le détecteur de position 260 envoie des informations à l'unité de contrôle 204. Ainsi, lorsque l'extrémité libre du tube 154 vient en contact avec les objets 50 à prélever, il s'enfonce pour passer en position rentrée et ainsi ne pas appuyer sur les 10 objets 50. La position rentrée correspond à une rentrée du tube 154 qui est suffisante pour que la détection par le détecteur de position 260 s'effectue, cette rentrée est par exemple de quelques millimètres. Le tube 154 est creux et est connecté pneumatiquement à un moyen d'aspiration 258 du système de préhension 150 arrangé pour aspirer l'air du tube 154, comme par 15 exemple une pompe à vide. Le moyen d'aspiration 258 est commandé par l'unité de contrôle 204. Ainsi, lorsque le moyen d'aspiration 258 est en fonctionnement, l'objet 50 est aspiré et plaqué contre l'extrémité libre du tube 154. Pour être certain qu'un objet 50 est bien pris par le système de préhension 150, le système de préhension 150 comprend en outre un capteur de dépression 264 destiné 20 à mesurer la valeur de la dépression dans le tube 154. Le capteur de dépression 264 envoie des informations à l'unité de contrôle 204. La valeur de la dépression dans le tube 154 mesurée par le capteur de dépression 264 est ainsi transmise à l'unité de contrôle 204 qui peut la comparer à une valeur seuil. Si la valeur de la dépression mesurée est inférieure à la valeur seuil, cela signifie qu'un objet 50 est pris par le 25 système de préhension 150, puisqu'il bouche le tube 154. Si la valeur de la dépression mesurée est supérieure à la valeur seuil, cela signifie qu'un objet 50 n'est pas pris par le système de préhension 150, puisque le tube 154 n'est pas bouché et de l'air extérieur entre dans le tube 154. La Fig. 3 montre un algorithme d'un procédé de préhension 300 mis en oeuvre 30 par le manipulateur 100 comportant le système de préhension 150. Le procédé de préhension 300 comporte : - une étape de positionnement 302 au cours de laquelle l'unité de contrôle 204 commande le manipulateur 100, et plus particulièrement le bras articulé 102, pour 3036641 5 positionner l'extrémité libre du tube 154 au-dessus du réservoir 52 où sont disposés les objets 50 à saisir, et plus particulièrement au-dessus de l'axe du cône 54, - une étape d'activation 304 au cours de laquelle l'unité de contrôle 204 active le moyen d'aspiration 258 pour générer un appel d'air dans le tube 154 et ainsi plaquer 5 un objet 50 contre l'extrémité libre du tube 154, - une étape d'abaissement 306 au cours de laquelle l'unité de contrôle 204 commande le manipulateur 100, et plus particulièrement le bras articulé 102, pour abaisser le système de préhension 150 jusqu'à ce que le détecteur de position 260 détecte le passage du tube 154 de la position sortie à la position rentrée et en informe 10 l'unité de contrôle 204, - une étape de vérification 308, au cours de laquelle l'unité de contrôle 204 compare la valeur de la dépression mesurée dans le tube 154 par le capteur de dépression 264 avec la valeur seuil, si la valeur de dépression mesurée est supérieure à la valeur seuil, le procédé de préhension 300 passe à une étape de manoeuvre 310 au 15 cours de laquelle l'unité de contrôle 204 commande le manipulateur 100, et plus particulièrement le bras articulé 102, pour remonter le système de préhension 150, puis le procédé boucle sur l'étape d'abaissement 306, si la valeur de dépression mesurée est inférieure à la valeur seuil, le procédé de préhension 300 passe à une étape de remontée 312, 20 - l'étape de remontée 312 au cours de laquelle l'unité de contrôle 204 commande le manipulateur 100, et plus particulièrement le bras articulé 102, pour remonter le système de préhension 150, - une étape de déplacement 314 au cours de laquelle l'unité de contrôle 204 commande le manipulateur 100, et plus particulièrement le bras articulé 102, pour 25 amener le système de préhension 150 au-dessus de la zone de dépose où l'objet 50 doit être déposé, et - une étape de désactivation 316 au cours de laquelle l'unité de contrôle 204 commande l'arrêt du moyen d'aspiration 258 pour relâcher l'objet 50 de l'extrémité libre du tube 154. 30 L'étape de manoeuvre 310 peut consister en outre du déplacement vertical du système de préhension 150, à un déplacement horizontal combiné au déplacement vertical du système de préhension 150 commandé par l'unité de contrôle 204. Un tel déplacement combiné permet de déplacer les objets 50 dans le réceptacle 52 afin de les brasser. 3036641 6 Le manipulateur 100 comporte des moyens de détection de position qui permettent de connaître la position en hauteur du système de préhension 150, et, plus particulièrement de la base 152, par rapport au fond 54. La présence du moyen de rappel 256 permet le déplacement du tube 154 par 5 rapport à la base 152. Comme cela a été expliqué, le déplacement du tube 154 permet le passage en position rentrée validant ainsi l'abaissement du système de préhension 150, mais il peut également arriver que lors du passage du tube 154 au-dessus des objets 50, un objet 50 se trouve aspiré par le tube 154 et donc plaqué contre l'extrémité libre du tube 154. Ce placage de l'objet 50 entraîne alors l'obturation du 10 tube 154 et donc l'apparition d'une dépression à l'intérieur du tube 154. Cette dépression entraîne alors le déplacement du tube 154 qui passe alors en position de rentrée bien que l'abaissement du système de préhension 150 n'a pas commencé ou n'a pas atteint son terme. Le passage en position de rentrée et l'apparition de la dépression valide alors la prise d'un objet 50 conformément aux étapes d'abaissement 306 et de 15 vérification 308. Lorsqu'il n'y a plus d'objet 50 dans le réservoir 52, le système de préhension 150 prend une position minimale dans laquelle le système de préhension 150 est dans la position la plus basse, le tube 154 est en position rentrée et où la valeur de dépression mesurée par le capteur de dépression 264 est supérieure à la valeur seuil. La position 20 la plus basse correspond à la mise en contact de l'extrémité libre du tube 154 avec le fond 54 jusqu'au passage en position rentrée. La position la plus basse est connue par construction du manipulateur 100 et du réservoir 52 et est déterminée par les moyens de détection de position lors du déplacement du système de préhension 150. Pour vérifier si le réservoir 52 est vide, le procédé de préhension 300 comporte 25 entre l'étape de vérification 308 et l'étape de manoeuvre 310, une étape de vérification 350 au cours de laquelle l'unité de contrôle 204 compare la position du système de préhension 150 donnée par les moyens de détection de position par rapport à la position la plus basse pouvant être atteinte. Si la position la plus basse n'est pas atteinte, cela signifie qu'il y a encore des objets 50 dans le réservoir 52 et le procédé 30 boucle sur l'étape de manoeuvre 310. Si la position la plus basse est atteinte, cela signifie qu'il n'y a plus d'objets 50 dans le réservoir 52 et le procédé boucle sur une étape de sécurité 352. L'étape de sécurité 352 consiste par exemple en un arrêt du manipulateur 100 et en une émission d'une alerte vers un poste de surveillance. 3036641 7 Dans le mode de réalisation de l'invention présenté à la Fig. 2, le détecteur de position 260 est un interrupteur qui est fixé sur la base 152 et qui est activé lorsque le tube 154 est en position sortie ou désactivé lorsque le tube 154 est en position rentrée, par exemple par un ergot 262 du tube 154 qui agit ou non sur lui. Bien sûr, la position 5 du détecteur de position 260 peut être différente, par exemple, il peut être placé de manière à ce que l'ergot 262 agisse sur lui lorsque le tube 154 est en position rentrée. REVENDICATIONS1) Manipulateur (100) destiné à saisir un objet (50), ledit manipulateur (100) comportant : - un bras articulé (102), - un système de préhension (150) comportant : - une base (152) fixée au bras articulé (102), - un tube (154) formant un tube télescopique monté coulissant dans la base (152) entre une position sortie et une position rentrée, - un moyen de rappel (256) qui contraint le tube (154) en position sortie, - un détecteur de position (260) arrangé pour détecter le déplacement du tube (154) de la position sortie à la position rentrée, - un moyen d'aspiration (258) arrangé pour aspirer l'air du tube (154), - un capteur de dépression (264) destiné à mesurer la valeur de la dépression dans le tube (154), et - une unité de contrôle (204) destinée à recevoir les informations du détecteur de position (260), du capteur de dépression (264), à comparer la valeur mesurée par ledit capteur de dépression (264) à une valeur seuil, et à commander le déplacement du bras articulé (102) et l'activation/désactivation du moyen d'aspiration (258). 2) Procédé de préhension (300) mis en oeuvre par un manipulateur (100) selon la revendication 1, ledit procédé de préhension (300) comportant : - une étape de positionnement (302) au cours de laquelle l'unité de contrôle (204) commande le bras articulé (102), pour positionner l'extrémité libre du tube (154) au-dessus des objets (50) à saisir, - une étape d'activation (304) au cours de laquelle l'unité de contrôle (204) active le moyen d'aspiration (258), - une étape d'abaissement (306) au cours de laquelle l'unité de contrôle (204) commande le bras articulé (102), pour abaisser le système de préhension (150) jusqu'à ce que le détecteur de position (260) détecte le passage du tube (154) de la position sortie à la position rentrée, - une étape de vérification (308), au cours de laquelle l'unité de contrôle (204) compare la valeur de la dépression mesurée dans le tube (154) avec la valeur seuil, si la valeur de dépression mesurée est supérieure à la valeur seuil, le procédé de 3036641 9 préhension (300) passe à une étape de manoeuvre (310) au cours de laquelle l'unité de contrôle (204) commande le bras articulé (102), pour remonter le système de préhension (150), puis le procédé boucle sur l'étape d'abaissement (306), si la valeur de dépression mesurée est inférieure à la valeur seuil, le procédé de préhension (300) 5 passe à une étape de remontée (312), - l'étape de remontée (312) au cours de laquelle l'unité de contrôle (204) commande le bras articulé (102), pour remonter le système de préhension (150), - une étape de déplacement (314) au cours de laquelle l'unité de contrôle (204) commande le bras articulé (102), pour amener le système de préhension (150) au- 10 dessus d'une zone de dépose, et - une étape de désactivation (316) au cours de laquelle l'unité de contrôle (204) commande l'arrêt du moyen d'aspiration (258). 3) Procédé de préhension (300) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape de manoeuvre (310) consiste en outre du déplacement vertical du système de 15 préhension (150), à un déplacement horizontal combiné au déplacement vertical du système de préhension (150) commandé par l'unité de contrôle (204). 4) Procédé de préhension (300) selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que le manipulateur (100) comporte des moyens de détection de position qui permettent de connaître la position en hauteur du système de préhension (150), et en 20 ce que le procédé de préhension (300) comporte entre l'étape de vérification (308) et l'étape de manoeuvre (310), une étape de vérification (350) au cours de laquelle l'unité de contrôle (204) compare la position du système de préhension (150) donnée par les moyens de détection de position par rapport à une position la plus basse pouvant être atteinte, si la position la plus basse n'est pas atteinte, le procédé boucle sur l'étape de 25 manoeuvre (310), et si la position la plus basse est atteinte, le procédé boucle sur une étape de sécurité (352).