Brevet FR3044115A1 — publié le 20170526

La présente invention concerne le domaine de la robotique et plus particulièrement, mais pas exclusivement, la robotique collaborative. ETAT DE LA TECHNIQUE Il est connu d'utiliser des robots pour effectuer des tâches dites « au contact », c'est-à-dire des tâches au cours desquelles les robots sont en contact avec un élément de leur environnement soit directement soit par l'intermédiaire d'un outil ou d'une pièce portée par les robots. Ces tâches comprennent des opérations de polis- sage, d'ébavurage, d'assemblage... De tels robots comprennent généralement un bras équipé d'une motorisation reliée à une unité informatique de commande qui est programmée pour commander la motori- sation du bras pour déplacer une extrémité de travail du bras robotisé le long d'une trajectoire correspondant à la tâche à réaliser et pour faire exercer à l'extrémité de travail un effort en des points prédéterminés de la trajectoire correspondant à la tâche à réaliser. Ces robots sont donc simultanément commandables en position et en effort selon des degrés de liberté propres à la tâche. La programmation de la trajectoire est habituellement réalisée par codage ou par apprentissage. La pre- mière méthode consiste à introduire, directement dans le programme de commande de la motorisation du bras, les instructions de commande de la motorisation permettant d'amener l'extrémité de travail (couramment appelée effecteur) du bras en des points définissant la trajectoire souhaitée. La deuxième méthode consiste à apprendre des points de passage en déplaçant l'extrémité du robot avec un organe de commande quelconque de type console ou joystick. Les robots collaboratifs permettent une méthode d'apprentissage par démonstration. Elle consiste à faire 3044115 2 déplacer l'extrémité de travail par un opérateur le long de la trajectoire souhaitée pendant que les positions successives du bras sont mémorisées soit ponctuellement soit en continu. 5 La programmation de l'effort que le bras motorisé doit exercer est toujours réalisée par codage et consiste à introduire, directement dans le programme de commande de la motorisation du bras, les instructions de commande de la motorisation permettant à l'extrémité de travail du 10 bras d'exercer l'effort souhaité en chaque point définis- sant la trajectoire souhaitée. OBJET DE L'INVENTION Un but de l'invention est de simplifier la programmation des robots en effort. 15 BREF EXPOSE DE L'INVENTION A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un procédé de programmation d'un effort à exercer par une extrémité de travail d'un robot le long d'au moins une partie d'une trajectoire préprogrammée de l'extrémité de 20 travail, le procédé comprenant les étapes de : - déplacer l'extrémité de travail du robot sur ladite au moins une partie de la trajectoire préprogrammée, la motorisation du robot étant asservie pour maintenir l'extrémité de travail en position sans consigne 25 d'effort, - en au moins une position au cours du déplacement, faire exercer sur l'extrémité de travail, par un opérateur, un effort qui est opposé à celui à appliquer lors de la tâche et qui a une intensité proportionnelle à 30 celui à appliquer lors de la tâche, - déterminer l'effort à appliquer lors de la tâche à partir de l'effort résistant exercé par le robot pour maintenir l'extrémité de travail sur la trajectoire, - mémoriser l'effort ainsi déterminé en relation 35 avec la position de l'extrémité de travail lors de 3044115 3 l'exercice de l'effort opposé La trajectoire peut avoir été préprogrammée par l'une quelconque des méthodes connues. Par déplacement de l'extrémité de travail du robot sur la partie de trajec- 5 toire préprogrammée, on entend le déplacement de ladite extrémité de travail le long de cette partie ou sur des points de passage définissant cette trajectoire. La programmation de l'effort à réaliser par l'extrémité de travail du robot est ainsi directement effectuée par 10 l'opérateur exerçant sur l'extrémité de travail ou un élément solidaire de celle-ci un effort correspondant à l'effort à réaliser. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description 15 qui suit de modes de réalisation particuliers non limita- tifs de l'invention. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : 20 - la figure 1 est une vue schématique illustrant la phase d'apprentissage de l'effort par le robot selon le procédé de l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique illustrant la réalisation de la tâche par le robot ; 25 - la figure 3 est une vue schématique illustrant la phase d'apprentissage de l'effort par le robot selon une variante de mise en oeuvre du procédé de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 et 2, le procédé de 30 l'invention est mis en oeuvre au moyen d'un bras robotisé 1 comprenant une pluralité de segments 2, dont une extrémité de travail, reliés deux à deux par au moins une articulation 3 pourvue d'un moteur relié à une unité de commande 4 du bras robotisé 1. L'unité de commande 4 est 35 agencée pour pouvoir commander les moteurs du bras robo- 3044115 4 tisé 1. Un tel système robotisé est connu en lui-même et ne sera pas plus détaillé ici. La tâche à réaliser est ici le polissage d'une pièce P représentée ici par une sphère en utilisant un 5 outil de polissage 5 déplacé selon une trajectoire t en appliquant un effort F. La programmation du bras robotisé est réalisée par l'exécution d'un programme informatique de configura- tion du bras robotisé 1 : ce programme est exécuté soit 10 directement par l'unité de commande 4 soit par un ordina- teur raccordé à l'unité de commande 4. La programmation du bras robotisé 1 pour réaliser la tâche en question comprend les phases de : - programmer la trajectoire t de l'extrémité de 15 travail correspondant à la tâche à réaliser, - programmer l'effort F à appliquer par l'extrémité de travail le long d'au moins une partie de la trajectoire t (le long de la trajectoire ou en des points de passage définissant la trajectoire), 20 - vérifier la programmation de la trajectoire t et de l'effort F. L'extrémité de travail peut avantageusement être équipée de l'outil 5 lors des deux phases de programma- tion et de la phase de vérification. En outre, la pièce P 25 à polir peut être avantageusement présente. La phase de programmation de la trajectoire t peut avantageusement être réalisée en faisant déplacer, par l'opérateur M, l'extrémité de travail du bras robotisé 1 le long de la trajectoire t souhaitée, ou sur des 30 points de passage, et en mémorisant des positions de l'extrémité de travail. Les positions peuvent être mémorisées sur com- mande de l'opérateur M ou en continu sur toute la trajectoire t. 35 Dans le premier cas, l'utilisateur arrête 3044115 5 l'extrémité de travail du bras robotisé 1 et commande la mémorisation de la position par action sur une interface d'entrée, comme une télécommande ou un bouton sur le robot, reliée à l'unité de commande 4 (ou, en variante, à 5 un organe de commande externe tel qu'un ordinateur). Dans le deuxième cas, l'opérateur lance sur l'unité de commande 4 une session de programmation de la trajectoire (par exemple par appui sur un bouton prédéterminé d'une télécommande) et l'unité de commande 4 en- 10 registre de façon continue les positions successives de l'extrémité de travail jusqu'à ce que l'opérateur annonce la fin de la session (par exemple par appui sur un bouton prédéterminé d'une télécommande). Selon l'invention, la phase de programmation de 15 la force F est effectué en faisant déplacer, par l'unité de commande 4, l'extrémité de travail du bras robotisé 1 le long de la trajectoire programmée t, ou sur les points de passage appris uniquement. Pendant cette phase, la motorisation du bras robotisé 1 est asservie pour maintenir 20 l'extrémité de travail en position sur la trajectoire t sans consigne d'effort. En au moins une position au cours du déplacement, l'opérateur M exerce sur l'extrémité de travail un effort f qui est opposé à l'effort F à appliquer lors de la 25 tâche. L'effort opposé f est appliqué par la main de l'opérateur M qui est en contact direct avec l'extrémité de travail du bras robotisé 1. L'effort opposé f a une intensité proportionnelle à l'effort F à appliquer lors de la tâche (F = -a.f). 30 Dans le cas présent, l'effort f est d'intensité égale à l'effort F. L'effort F est ensuite déterminé à partir de l'effort résistant exercé par le bras robotisé 1 pour maintenir l'extrémité de travail sur la trajectoire t, ou 35 sur les points de passage. 3044115 6 L'effort résistant est déterminé par l'unité de commande 4 à partir du courant électrique d'alimentation de la motorisation du bras robotisé 1 nécessaire au maintien de la l'extrémité de travail sur la position. En va- 5 riante, l'effort résistant est déterminé par l'unité de commande à partir d'une mesure d'un capteur d'effort disposé sur l'extrémité de travail. L'effort F ainsi déterminé est mémorisé en relation avec la position de l'extrémité de travail lors de 10 l'exercice de l'effort opposé f. La détermination de l'effort à appliquer et sa mémorisation peuvent être effectuées : - soit en continu le long d'au moins une partie de la trajectoire, 15 soit être activées par une commande de l'opérateur M (l'opérateur M actionne par exemple un bouton d'une télécommande lorsqu'il atteint la position en question et qu'il exerce l'effort opposé. L'étape finale, recommandée mais optionnelle, de 20 vérification de la programmation consiste ici à commander le bras robotisé 1 pour déplacer l'extrémité de travail le long de la trajectoire t alors que l'opérateur M est en contact avec l'extrémité de travail de manière à ce que l'opérateur ressente l'effort appliqué par le bras 25 robotisé 1. Dans la variante de la figure 3, l'effort opposé f est exercé au moyen d'un lien mécanique 6, tel qu'un câble ou une tige montée sur rotule, ayant une extrémité reliée à l'extrémité de travail et une extrémité opposée 30 tenue par l'opérateur M. Ce mode d'exercice de l'effort opposé f est avantageux car la direction de la tension du lien mécanique permet de visualiser la direction de l'effort opposé f. Dans une autre variante, l'effort opposé f est 35 exercé au moyen d'un élément élastique relié à 3044115 7 l'extrémité de travail. L'élément élastique peut être un lien souple élastique ou un élément rigide relié à l'extrémité de travail par un organe élastique tel qu'un dynamomètre. Ce mode d'exercice de l'effort opposé f est car il permet en plus de la direction de la lien, de visualiser l'intensité de l'effort 5 avantageux tension du opposé f. Bien entendu, l'invention modes de réalisation décrits mais n'est pas limitée aux englobe toute variante 10 entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, bien que l'invention soit décrite en relation avec un bras robotisé de type série, l'invention est applicable à tous types de robot et ma- 15 chine commandables en effort. L'invention reste ainsi ap- plicable au cas de robots parallèles, soit dans le cas de plus de deux segments reliés entre eux.. L'opérateur peut appliquer l'effort opposé au moyen d'une poignée de manipulation fixée sur l'extrémité 20 de travail du bras robotisé 1. L'effort résistant est alors de préférence déterminé à partir d'une mesure d'un capteur d'effort disposé sur la poignée de manipulation de l'extrémité de travail du bras robotisé 1. REVENDICATIONS1. Procédé de programmation d'un effort à exercer par une extrémité de travail d'un robot le long d'au moins une partie d'une trajectoire préprogrammée de l'extrémité de travail, le procédé comprenant les étapes de : - déplacer l'extrémité de travail du robot sur ladite au moins une partie de la trajectoire préprogram- mée, la motorisation du robot étant asservie pour mainte- nir l'extrémité de travail en position sans consigne d'effort, - en au moins une position au cours du déplacement, faire exercer sur l'extrémité de travail, par un opérateur, un effort qui est opposé à celui à appliquer lors de la tâche et qui a une intensité proportionnelle à celui à appliquer lors de la tâche, - déterminer l'effort à appliquer lors de la tâche à partir de l'effort résistant exercé par le robot pour maintenir l'extrémité de travail sur la trajectoire, - mémoriser l'effort ainsi déterminé en relation avec la position de l'extrémité de travail lors de l'exercice de l'effort opposé. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel, la tâche devant être réalisé avec un outil, l'extrémité de travail est équipée de l'outil lors du déplacement de l'extrémité de travail le long de la trajectoire programmée. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'effort opposé est exercé au moyen d'un lien mécanique relié à l'extrémité de travail ou à un élément solidaire de celle-ci. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'effort opposé est exercé au moyen d'un élément élas- tique relié à l'extrémité de travail. 3044115 9 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détermination de l'effort à appliquer, suivie de sa mémorisation, est activée par une commande de l'opérateur. 5 6. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, dans lequel la détermination de l'effort à appliquer et sa mémorisation sont effectuées en continu le long d'au moins une partie de la trajectoire. 10 7. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, dans lequel l'effort résistant est déterminé par mesure d'un courant électrique d'alimentation de la motorisation du bras de robot. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendica- 15 tions précédentes, dans lequel l'effort résistant est dé- terminé à partir d'une mesure d'un capteur d'effort disposé sur l'extrémité de travail ou un élément solidaire de celle-ci. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendica- 20 tions précédentes, dans lequel l'effort résistant est dé- terminé à partir d'une mesure d'un capteur d'effort disposé sur une poignée de manipulation de l'extrémité de travail ou un élément solidaire de celle-ci, par l'opérateur. 25 10. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, comprenant une étape finale de vérification de la programmation, au cours de laquelle le bras de robot est commandé pour se déplacer le long de ladite au moins une partie de la trajectoire alors que 30 l'opérateur est en contact avec l'extrémité de travail de manière à ce que l'opérateur ressente l'effort appliqué par le bras de robot. 11. Robot ayant une unité informatique de com- mande programmée pour mettre en oeuvre le procédé selon 35 l'une quelconque des revendications précédentes.