Brevet FR3073765A1 — publié le 20190524

Machine automatique asservie collaborative La présente invention se rapporte à une machine automatique asservie collaborative comportant, un bras articulé équipé d'au moins un outil, et une unité de commande pour pouvoir commander le bras articulé. Un domaine d'application envisagé est notamment, mais non exclusivement, celui des robots collaboratifs, ou « cobots ». Les robots traditionnels sont installés le long des chaînes de montage, par exemple dans l'industrie automobile ou les industries produisant des objets relativement complexes en grande série. Grâce à ces robots, la flexibilité et la polyvalence de l'outil de fabrication est améliorée et conséquemment, la productivité. Ces robots opèrent sur des îlots à l'intérieur de cages de protection pour préserver les opérateurs intervenant près des chaînes de montage. Cependant, il s'avère que la productivité peut encore être accrue en permettant aux opérateurs d'agir conjointement avec les robots. Aussi, les robots et leurs bras articulés sont équipés de dispositifs de sécurité tels des capteurs et des caméras, tandis que les cages de protection sont retirées. Les opérateurs peuvent ainsi interagir avec les machines dans des zones collaboratives prédéfinies. Par exemple, le bras articulé du robot terminé par un organe de préhension, puise une pièce dans un magasin et la présente à un opérateur afin qu'il la façonne ; le robot étant chargé ensuite de porter la pièce façonnée sur un ensemble complexe. Dans cet exemple, les parties de tache à faible valeur ajoutée sont réservées au robot, tandis que celle à plus haute valeur ajoutée le sont à l'opérateur. Bien que la course des bras articulés soit précisément définie avec des mouvements dont les accélérations sont compatibles avec la présence d'un opérateur, et que, précisément, tout contact avec l'opérateur déclenche un arrêt du robot, ou bien soit anticipé grâce aux caméras, des risques d'accidents demeurent. Aussi, un problème qui se pose et que vise à résoudre la présente invention est de fournir une machine automatique asservie collaborative qui 2 permette précisément, d'améliorer plus encore la sécurité des opérateurs dans les zones où il collabore avec la machine et son bras articulé. Dans ce but, il est proposé une machine automatique asservie collaborative comprenant : un bras articulé pouvant interagir avec un opérateur 5 et au moins un outil installé sur ledit bras articulé ; une unité de commande reliée audit bras articulé pour pouvoir commander ledit bras articulé en mouvement. La machine comprend en outre un gant de commutation adapté à être chaussé par ledit opérateur, tandis que ledit bras articulé comporte un commutateur relié à ladite unité de commande, et ledit gant de commutation 10 est destiné à être appliqué par ledit opérateur sur ledit bras articulé pour pouvoir commuter ledit commutateur et autoriser le mouvement dudit bras articulé. Ainsi, une caractéristique de l'invention réside dans la mise en oeuvre d'un gant de commutation sensible, apte à être chaussé par un opérateur, pour 15 pouvoir guider le bras articulé en toute sécurité. De la sorte, lorsque l'opérateur équipé du gant de commutation désire mettre en oeuvre la machine, à travers une instruction sécurisée, il porte le gant de commutation qu'il chausse en contact avec le bras articulé de la machine de manière à pouvoir commuter le commutateur et ainsi fermer un système électrique, ou un circuit électrique, 20 autorisant alors le mouvement du bras. Il n'y a ainsi aucun risque de percussion entre l'opérateur et le bras articulé de la machine. Selon une caractéristique de l'invention particulièrement avantageuse, mais nullement limitative, ledit gant de commutation comporte en outre un dispositif de commutation à distance pour pouvoir interrompre le mouvement 25 dudit bras articulé lorsque ledit dispositif de commutation à distance est actionné. Ainsi, afin d'accroître plus encore la sécurité de l'opérateur, ce dernier peut interrompre à tout moment le mouvement du bras articulé grâce au dispositif de commutation à distance équipant le gant de commutation. Par ailleurs, lorsque l'outil équipant le bras articulé est par exemple entraîné en 30 rotation à grande vitesse, le dispositif de commutation à distance peut également permettre de stopper sa rotation. 3 En outre, ledit gant de commutation présentant une face palmaire opposée à une face dorsale, ledit dispositif de commutation à distance est installé, préférentiellement, sur ladite face palmaire. De la sorte, tout comme il est naturel pour un opérateur de venir frapper avec la paume de sa main un 5 bouton d'arrêt d'urgence, pour pouvoir mettre hors d'énergie tous les actionneurs d'une machine, lorsqu'il y a un danger, l'opérateur chaussant le gant de commutation actionne le dispositif de commutation à distance en venant appliquer la face palmaire du gant de commutation contre un support quelconque, de manière à venir mettre hors énergie tous les actionneurs du 10 bras articulé. Aussi, ledit dispositif de commutation à distance comprend préférentiellement un bouton poussoir. Son actionnement par enfoncement active alors le dispositif de commutation à distance, lequel provoque l'interruption du mouvement du bras articulé. Avantageusement, ledit dispositif de commutation à distance comprend 15 un émetteur de radiofréquence, tandis que ladite unité de commande comprend un récepteur de radiofréquence correspondant. De la sorte, on peut obtenir une communication sécurisée et fiable entre le gant de commutation et l'unité de commande de manière à ce que le mouvement du bras articulé cesse en toutes circonstances lorsque le dispositif de commutation à distance est 20 actionné. Ainsi l'opérateur peut faire cesser le fonctionnement du bras articulé quelque soit sa position par rapport à lui. Selon une autre caractéristique de l'invention particulièrement avantageuse, mais non limitative, ledit gant de commutation comprend en outre un avertisseur permettant de fournir des signaux audit opérateur lorsque ledit 25 bras articulé est entraîné en mouvement. De la sorte, l'opérateur connaît à tout moment l'état de fonctionnement du bras articulé grâce au gant de commutation. Notamment, lorsqu'il applique son gant de commutation sur le bras articulé afin d'autoriser son fonctionnement, il a la certitude que l'autorisation a été donnée dès lors que l'avertisseur émet les signaux 30 prédéfinis. Par exemple, et selon un mode préféré de mise en oeuvre, ledit avertisseur émet des signaux lumineux. Avantageusement, l'avertisseur est 4 installé sur la face dorsale du gant de commutation et il comporte par exemple deux diodes luminescentes. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, ledit gant de commutation comprend un transpondeur, tandis que 5 ledit bras comprend un lecteur d'identification pour autoriser la commutation dudit commutateur. De la sorte, lorsque l'opérateur, équipé du gant de commutation le porte en contact avec le bras articulé, le commutateur n'est commuté qu'à la condition que le bras articulé reconnaisse le gant de commutation. 10 Au surplus, ledit gant de commutation comprend en outre, selon une variante de réalisation de l'invention, un générateur de signaux de commutation, tandis que ledit commutateur comprend un décodeur desdits signaux de commutation, et ledit commutateur est commuté lorsque lesdits signaux de commutation sont reconnus par ledit décodeur. Lorsque le gant de 15 commutation est porté sur le bras articulé, le générateur de signaux de commutation émet des signaux de commutation électriques qui se propagent dans le commutateur, jusqu'au décodeur. Si les signaux de commutation électriques sont reconnus, le mouvement du bras articulé est alors autorisé. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront à la lecture 20 de la description faite ci-après d'un mode de réalisation particulier de l'invention, donné à titre indicatif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la Figure 1 est une vue schématique en perspective de face d'un élément de l'invention ; 25 - la Figure 2 est une vue schématique en perspective de côté de l'élément de l'invention représenté sur la Figure 1 ; - la Figure 3 est une vue schématique d'une machine automatique conforme à l'invention selon une première phase de fonctionnement ; - la Figure 4 est une vue schématique de la machine automatique 30 représentée sur la Figure 3 selon une autre phase de fonctionnement ; - la Figure 5 est un synoptique fonctionnel de la machine automatique objet de l'invention. 5 Les Figures 1 et 2 représentent un gant de commutation 10 conforme à l'invention. Sur la Figure 1 le gant de commutation 10 présente une face palmaire 12 définie par une paroi intérieure 14. Dans l'épaisseur de la paroi intérieure 14, sont installés différents dispositifs. Aussi, ils sont représentés en 5 traits interrompus. Tout d'abord, le gant de commutation 10 comprend un générateur de signaux de commutation 16 relié électriquement à des contacts électriques externes 18 situés au bout des trois doigts du milieu du gant de commutation 10, soit l'index, le majeur et l'annulaire. Au surplus, le générateur de signaux 10 de commutation 16 comprend également un récepteur de confirmation de commande. On expliquera ci-après le mode de fonctionnement de ce dispositif. Aussi, le gant de commutation 10 comprend, de manière particulièrement avantageuse, mais non limitative, toujours dans l'épaisseur de la paroi intérieure 14 de la face palmaire 12, un dispositif de commutation à distance 20 15 dont on précisera également le mode de fonctionnement ci-après. Le dispositif de commutation à distance 20 comporte un bouton poussoir 22 et un émetteur de radiofréquence d'un signal prédéfini 24. On a représenté sur la Figure 2, le gant de commutation 10 de côté selon la flèche II représentée sur la Figure 1, et on retrouve sa face palmaire 12 20 opposée à une face dorsale 26. Précisément, sur cette face dorsale 26 Figure un avertisseur de signaux lumineux 28 comportant deux diodes lumineuses 30, 32. On observera que l'avertisseur de signaux lumineux 28 est relié au générateur de signaux de commutation 16 représenté sur la Figure 1. La Figure 3 sur laquelle on se reportera maintenant, présente une 25 machine automatique asservie collaborative 34, laquelle comprend un bras articulé 36 installé sur un socle 38 et terminé par un outil de travail rotatif 40. Le bras articulé 36 présente des segments, entre un premier 41, jusqu'à un dernier 48, il présente des segments intermédiaires 42, 44, 46. Les segments 41, 42, 44, 46, 48 sont montés à pivotement et/ou à rotation les uns au bout 30 des autres. Aussi, le bras articulé 36 comporte des actionneurs non représentés sur cette Figure et logés à l'intérieur des segments 41, 42, 44, 46, 48 pour les entraîner respectivement en mouvement, en rotation en 6 pivotement, les uns par rapport aux autres. On distingue ici le pivotement de la rotation, en ce que, un bras pivote en décrivant un secteur angulaire, et il est entraîné en rotation autour de son propre axe longitudinal. En outre, la machine automatique 34 comporte une unité de commande 5 50 logée dans le socle 38, et un faisceau de commande 52 qui s'étend depuis l'unité de commande 50, à travers tous les segments 41, 42, 44, 46, 48 jusqu'à l'outil de travail rotatif 40 en passant par un commutateur 54 situé sur le dernier segment 48. Aussi, on observera sur la Figure 3, qu'un opérateur 56 chaussant le gant 10 de commutation 10, l'applique sur le commutateur 54. On se référera à présent à la Figure 5, avant de revenir sur les Figures 3 et 4. Cette Figure 5 est un synoptique du fonctionnement de la machine automatique asservie collaborative 10 représentée sur les Figures 3 et 4. 15 On y retrouve, représentés par des rectangles, le bras articulé 36 et son unité de commande 50 ainsi que le gant de commutation 10. On retrouve dans ce dernier l'émetteur de radiofréquence d'un signal prédéfini 24, équipé d'une antenne émettrice 58. On retrouve également à l'intérieur du gant de commutation 10, le générateur de signaux de commutation 16 et l'avertisseur 20 de signaux lumineux 28 auquel il est relié. S'agissant du bras articulé 36 il inclut le commutateur 54 capable de recevoir et d'émettre pour pouvoir communiquer avec le générateur de signaux de commutation 16 par contact comme on l'expliquera ci-après. Le commutateur 54 est également relié à l'unité de commande 50. 25 Aussi, le bras articulé 36 comprend des actionneurs 60 pour entraîner en mouvement les segments 41, 42, 44, 46, 48, les actionneurs 60 étant reliés à l'unité de commande 50. En outre, le bras articulé 36 comprend l'outil de travail rotatif 40 relié également à l'unité de commande 50. L'unité de commande 50 comporte également une antenne réceptrice 64 30 adaptée à recevoir les signaux de l'antenne émettrice 58 du gant de commutation 10. 7 Ainsi, en se référant tout d'abord, à la fois aux Figures 1, 3 et 5, on décrira une première phase du fonctionnement de la machine automatique asservie collaborative selon l'invention. Lorsque l'opérateur souhaite mettre en oeuvre la machine 34, selon un 5 protocole et une séquence de travail préenregistrés, il applique les doigts de la main sur le bras articulé 36 de manière à ce qu'au moins un des contacts électriques externes 18 vienne précisément en contact avec le commutateur 54. Le générateur de signaux de commutation 16, situé dans le gant de commutation 10 délivre alors un signal électrique prédéfini au commutateur 54, 10 qui lui-même, le transmet à l'unité de commande 50. On observera que le commutateur 54 peut se présenter sous plusieurs formes. Il peut notamment prendre la forme d'un interrupteur installé sur une boucle de circuit s'étendant entre lui et l'unité de commande 50. Auquel cas, l'interrupteur est activé électromagnétiquement grâce aux contacts électriques 15 externes 18, qui fournissent un signal électrique déterminé et reconnaissable par l'interrupteur. Le commutateur 54 peut également être un simple contact apte à recevoir les contacts électriques externes 18, par un intermédiaire desquels est transmis le signal électrique prédéfini. Ce dernier parvient alors à l'unité de 20 commande 50 qui le décode. Cette dernière reconnaît non seulement le signal électrique prédéfini, ce qui lui permet d'entamer le protocole de travail préenregistré, et au surplus, simultanément en retour, d'émettre un signal d'acceptation de commande vers le gant de commutation 10 à travers les contacts électriques externes 18. Ce signal d'acceptation de commande, est 25 alors reçu par le générateur de signaux de commutation 16, qui lui-même transmet des instructions à l'avertisseur de signaux lumineux 28 afin d'alimenter les deux diodes lumineuses 30, 32. L'opérateur est ainsi informé visuellement que le signal électrique prédéfini a bien été transmis à l'unité de commande 50 et que le protocole et la 30 séquence de travail préenregistrés vont démarrer. D'autres formes de commutateur 54 sont envisagées, mettant par exemple en oeuvre un transpondeur ou bien une puce RFID. 8 Egalement, et selon un autre mode de réalisation de l'invention, il est prévu de se servir du bras articulé lui-même comme support physique de transmission de signaux. Ainsi, une onde porteuse modulée par un signal d'entrée est guidée à travers le bras articulé. L'amplitude maximale de la 5 tension de l'onde porteuse est faible. Aussi, le bras articulé présente au moins une zone de contact adaptée à former un commutateur dans le sens où, lorsque l'opérateur applique son gant de commutation sur la zone de contact, le protocole de travail préenregistré peut démarrer. Ainsi, lorsque le gant de commutation est porté sur la zone de contact, l'onde porteuse lui transmet une 10 énergie d'alimentation lui permettant en retour, d'émettre en sens inverse un signal permettant à l'unité de commande d'entamer le protocole de travail. Un tel mode de réalisation permettrait également de minimiser l'énergie à stocker dans une batterie à l'intérieur du gant de commutation. Une telle batterie demeure toutefois nécessaire pour alimenter le dispositif de commutation à 15 distance. Selon un mode de mise en oeuvre de l'invention particulièrement avantageux, l'opérateur peut alors libérer le bras articulé 36, et utiliser sa main chaussant le gant de commutation 10 pour tout autre tâche, tandis que le bras articulé 36 évolue selon le protocole et la séquence de travail préenregistrés. 20 Si durant cette phase de travail, l'interaction entre l'outil de travail rotatif 40 et la pièce à travers laquelle il opère par exemple, ne se déroule pas normalement, ou qu'elle met en danger l'opérateur, le dispositif de commutation à distance 20 peut être activé instantanément. En effet, comme illustré sur la Figure 4, où l'on retrouve la machine 25 automatique asservie collaborative 34 telle que décrite en regard de la Figure 3, l'opérateur est venu appliquer la face palmaire 12 du gant de commutation 10 contre le socle 38 de la machine automatique asservie collaborative 34. Il aurait pu y procéder contre toute autre surface située au voisinage de sa main à l'instant où il constate le dysfonctionnement. Aussi, ce geste correspond 30 naturellement à celui d'un opérateur qui viendrait appuyer sur un bouton d'arrêt d'urgence, tels qu'ils existent habituellement dans les environnements industriels. 9 Ainsi, comme illustré sur la Figure 5, dès lors que l'opérateur applique avec une pression déterminée, la face palmaire 12 du gant de commutation 10 sur le socle 38, ou sur toute autre surface rigide, le bouton-poussoir 22 s'enfonce et l'émetteur de radiofréquence 24 émet un signal prédéfini, qui par 5 le biais de l'antenne émettrice 58 du gant de commutation 10 et de l'antenne réceptrice 64 de l'unité de commande 50, est transmis à cette dernière. Partant, l'unité de commande 50 commande l'arrêt immédiat des actionneurs 60 et de l'outil motorisé 40, de manière à pouvoir préserver l'opérateur en premier lieu, et les matériels en second lieu. 10 De la sorte, grâce au gant de commutation 10, l'opérateur contrôle non seulement le démarrage de la machine automatique asservie collaborative 34 et de la phase de travail, mais aussi la possibilité de l'arrêter à tout moment. Selon une caractéristique de l'invention particulièrement avantageuse, lorsque le bouton-poussoir 22 est enfoncé et que l'émetteur de 15 radiofréquences 24 transmet un signal à l'unité de commande 50, et que cette dernière a bien pu commander l'arrêt des actionneurs 60 et de l'outil motorisé 40, elle transmet en retour un signal de retour à l'émetteur de radiofréquence 24 qui alors, permet d'afficher un nouvel état de l'avertisseur de signaux lumineux 28. Ce nouvel état peut par exemple être la mise en fonctionnement 20 intermittent des deux diodes lumineuses 30, REVENDICATIONS1. Machine automatique asservie collaborative (34) comprenant : - un bras articulé (36) pouvant interagir avec un opérateur et au moins un outil (40) installé sur ledit bras articulé (36) ; - une unité de commande (50) reliée audit bras articulé (36) pour pouvoir commander ledit bras articulé (36) en mouvement ; caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un gant de commutation (10) adapté à être chaussé par ledit opérateur, tandis que ledit bras articulé (36) comporte un commutateur (54) relié à ladite unité de commande (50), et en ce que ledit gant de commutation (10) est destiné à être appliqué par ledit opérateur sur ledit bras articulé (36) pour pouvoir commuter ledit commutateur et autoriser le mouvement dudit bras articulé (36). 2. Machine automatique asservie collaborative selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit gant de commutation comporte en outre un dispositif de commutation à distance (20) pour pouvoir interrompre le mouvement dudit bras articulé (36) lorsque ledit dispositif de commutation à distance (20) est actionné. 3. Machine automatique asservie collaborative selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit gant de commutation (10) présente une face palmaire (12) opposée à une face dorsale (26), et en ce que ledit dispositif de commutation à distance (20) est installé sur ladite face palmaire (12). 4. Machine automatique asservie collaborative selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit dispositif de commutation à distance (20) comprend un bouton poussoir (22). 5. Machine automatique asservie collaborative selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que ledit dispositif de commutation à distance (20) comprend un émetteur de radiofréquence (24), tandis que ladite unité de commande (50) comprend un récepteur de radiofréquence correspondant. 6. Machine automatique asservie collaborative selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit gant de commutation 11 (10) comprend en outre un avertisseur (28) permettant de fournir des signaux audit opérateur lorsque ledit bras articulé (36) est entraîné en mouvement. 7. Machine automatique asservie collaborative selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit avertisseur (28) émet des signaux lumineux. 5 8. Machine automatique asservie collaborative selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit gant de commutation (10) comprend un transpondeur, tandis que ledit bras articulé (36) comprend un lecteur d'identification pour autoriser la commutation dudit commutateur (54). 10 9. Machine automatique asservie collaborative selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit gant de commutation (10) comprend en outre un générateur de signaux de commutation (16), tandis que ledit commutateur (54) comprend un décodeur desdits signaux de commutation, et en ce ledit commutateur (54) est commuté lorsque lesdits 15 signaux de commutation sont reconnus par ledit décodeur.