Brevet FR3074710A1 — publié le 20190614

DISPOSITIF DE PREHENSION A MEMBRANE ET VENTOUSE L'invention a trait au domaine de la préhension d'objets en vue de leur manutention. Le document de brevet publié WO 2011/130475 A2 divulgue un dispositif de préhension d'objets, comprenant un support et une membrane deformable généralement sphérique, attachée au support et formant une enceinte fermée. Cette enceinte est remplie d'un matériau granuleux, et un fluide, tel que de l'air, peut être injecté dans l'enceinte ou en être expulsé. L'injection d'air permet au matériau granuleux de se décompacter et de passer ainsi d'une phase assimilable à une phase solide à une phase assimilable à une phase liquide. Lorsque la face inférieure de la membrane est mise en contact avec un objet, a priori d'une forme quelconque, et que de l'air est injecté dans l'enceinte, la membrane se déforme pour épouser au moins partiellement l'objet. Lorsque de l'air est ensuite expulsé de l'enceinte, le matériau granuleux redevient compact et solidifie la forme de la membrane épousant l'objet. Ce dernier est alors en prise avec la membrane déformée et peut alors être déplacé. Un tel dispositif de préhension est par ailleurs commercialisé par la société EMPIRE ROBOTICS sous le nom de VERSABALL®. Un tel dispositif est particulièrement adapté à la préhension d'objets dont au moins une des dimensions dans le plan sur lequel il repose est inférieure au diamètre de la membrane sphérique. Pour obtenir une préhension, il est en effet nécessaire que la membrane se déforme au point d'entrer en contact avec des parois latérales opposées de l'objet. Ce dispositif n'est par conséquent pas adapté à la préhension d'objets plus grands tels que des objets plats. L'invention a pour objectif de pallier au moins un des inconvénients de l'état de la technique susmentionné. Plus particulièrement, l'invention a pour objectif de proposer un dispositif de préhension davantage polyvalent. L'invention a pour objet un dispositif de préhension d'objets comprenant un support avec au moins un passage pour un fluide ; une membrane attachée au support et 30 formant une enceinte deformable et fermée, en communication avec le ou les 2 passages ; un matériau granuleux dans l'enceinte formée par la membrane, du fluide pouvant être injecté et expulsé de l'enceinte par le ou les passages; une ventouse attachée à la membrane apte à la préhension d'un objet plat, remarquable en ce que le dispositif comprend, en outre une membrane de séparation à l'intérieur 5 de l'enceinte la séparant de manière étanche en une première chambre et une deuxième chambre. Avantageusement, la première chambre contient un premier matériau granuleux, d'une première granulométrie et que la deuxième chambre contient un deuxième matériau granuleux, d'une deuxième granulométrie, plus grosse que celle du 10 premier matériau granuleux. De préférence, la ventouse est montée sur la membrane déformable en un point avoisinant la deuxième chambre. Selon un mode avantageux de l'invention, la membrane est configurée pour permettre, par sa déformation, à la ventouse en contact avec un des objets de 15 s'orienter suivant ledit objet. Selon un mode avantageux de l'invention, le matériau granuleux est tel que l'injection de fluide dans l'enceinte via le passage permet de faire passer ledit matériau d'une phase solide à une phase meuble ou liquide, et l'expulsion de fluide de ladite enceinte permet de faire passer ledit matériau de la phase meuble ou 20 liquide à la phase solide. Selon un mode avantageux de l'invention la ventouse comprend un raccord destiné à être raccordé à une source de vide. Selon un mode avantageux de l'invention, le support comporte des moyens de fixation qui permettent de monter le dispositif de préhension sur un bras articulé de 25 robot. L'invention a également pour objet un robot de manipulation d'objets, comprenant un bras articulé et un dispositif de préhension desdits objets fixé audit bras ; remarquable en ce que le dispositif de préhension est conforme à l'invention. Les mesures de l'invention sont intéressantes en ce qu'elles procurent un dispositif de préhension pouvant saisir des objets plats et étendus ainsi que des objets de plus petite dimension. 3 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : - La figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de préhension conforme à l'invention 5 - La figure 2 illustre une première utilisation possible du dispositif de préhension de la figure 1 ; - La figure 3 illustre une deuxième étape de la première utilisation du dispositif de préhension de la figure 1 ; - La figure 4 illustre une deuxième utilisation possible du dispositif de 10 préhension de la figure 1. Sur la figure 1 est représenté d'un dispositif de préhension d'objets 10, conforme à l'invention. Le dispositif 10 comprend un support 12 avec une collerette 14, avantageusement évasée, destinée à être fixée de manière étanche à une membrane deformable 16 qui forme une enceinte 18. Le support 12 est en matériau 15 rigide comme notamment du métal, du plastique ou du matériau composite. La membrane deformable est avantageusement de forme généralement sphérique. Le support 12 peut également comprendre, à l'opposé de la collerette 14, des moyens de fixation 20 notamment à un bras de robot. Selon un premier aspect de l'invention, l'enceinte 18 comprend une première 20 chambre 22 et une deuxième chambre 24 séparées de manière étanche, l'une de l'autre, par une membrane de séparation 26. De préférence la membrane deformable 16 et la membrane 26 sont formées de matériau élastomère souple. Le support 12 comprend également un premier 28 et un deuxième passage 30 destinés à être reliés, de manière fluidique, à des sources de fluide associées (non- 25 représentées), par exemple de l'air. Chaque source de fluide est apte à, au choix, injecter du fluide dans la chambre associée 22 et 24 ou expulser ledit fluide de cette chambre. La première chambre 22 délimitée dans l'enceinte 18 par la membrane 26 contient un premier matériau granuleux 32, d'une première granulométrie, en l'occurrence 30 de faible granulométrie, tel que du sable ou des micro ballons phénoliques avec une granulométrie de l'ordre de 0.06 mm. Ce matériau granuleux 32 est apte à se 4 compacter et se décompacter en fonction de la présence du fluide dans l'enceinte. En l'absence de ce fluide, ou du moins en présence d'une quantité minimale de ce fluide, typiquement de l'air, le matériau granuleux 32 se compacte et présente un état assimilable à un état solide. Lorsque le fluide est injecté dans la chambre 22 5 via le premier passage 28 et un conduit à l'intérieur de l'enceinte 18, le matériau granuleux 32 se décompacte et passe à un état assimilable à un état liquide ou du moins meuble. La deuxième chambre 24 délimitée dans l'enceinte 18 de l'autre côté de la membrane 26 contient un deuxième matériau granuleux 34, d'une deuxième 10 granulométrie, en l'occurrence d'une plus grosse granulométrie que celle du premier matériau granuleux 32. Ce deuxième matériau granuleux 34 peut être du corindon avec une granulométrie de 1.5 mm. D'une façon similaire, ce matériau granuleux 34 est apte à se compacter et se décompacter en fonction de la présence du fluide dans l'enceinte. Lorsque du fluide est injecté dans la deuxième chambre 24 via le 15 deuxième passage 30 et un conduit à l'intérieur de l'enceinte 18, le matériau granuleux 34 se décom pacte et passe à un état assimilable à un état liquide ou du moins meuble. D'autres matériaux, tels la silice colloïdale, des billes de verre, des billes de matière plastique, du granulat de verre ou encore du granulat de matière plastique peuvent convenir pour l'un ou l'autres des matériaux granuleux. 20 Comme représenté sur les Figures, la deuxième chambre 24 est disposée avoisinant le support 12, la première chambre étant la plus éloignée du support 12. Le dispositif 10 comprend également une ventouse 36 disposé sur la membrane deformable 16. La ventouse 36 peut être fixée à la membrane 16, notamment par collage et/ou vulcanisation. Elle peut également être intégralement formée avec la 25 membrane. La ventouse 36 peut comprendre une portion principale 38 en forme d'assiette et un raccord 40 situé sur le côté (voir la Figure 3) et destiné à être raccordé à une source de vide (non-représentée). La ventouse peut être circulaire, ovale ou de tout autre forme. A la figure 2, le dispositif de préhension 10 est orienté de manière à amener son 30 axe longitudinal 42 à 90° à la surface sur laquelle est disposé un objet à soulever 44. Ce dernier est un objet compact, ou du moins dont au moins une des dimensions dans un plan parallèle à la surface sur laquelle il est disposé est inférieure au 5 diamètre de la membrane deformable 16. Lorsque le dispositif de préhension est rapproché de l'objet 44, du fluide est injecté dans la première chambre 22 afin de rendre ladite membrane deformable. Elle peut alors épouser la surface supérieure et les surfaces latérales de l'objet. Le fluide est ensuite expulsé de l'enceinte afin 5 que le matériau granuleux colmate à nouveau et rigidifie la membrane deformable 16. L'objet 44 est alors en prise avec le dispositif de préhension 2, tel que représenté à la Figure 3, et peut être déplacé. Selon un aspect de l'invention, la ventouse 36 est montée sur la membrane deformable 16 en un point avoisinant la deuxième chambre 24. 10 Le dispositif de préhension 10 présente ainsi une partie deformable, correspondant à la membrane 16 de la deuxième chambre 24, apte à permettre à la ventouse 36 de se conformer à des objets dont la surface n'est pas initialement parallèle à la ventouse. La surface extérieure de la membrane 16 restante, c'est-à-dire la surface de la première chambre 22 reste disponible pour procéder à des préhensions 15 d'objets par déformation de la membrane en question. Comme représenté à la figure 4, le support 12 comporte des moyens de fixation 20 (voir la Figure 1) qui permettent de monter le dispositif de préhension 10 sur un bras articulé 46 de robot. Lorsque l'on cherche à soulever un objet 48 généralement plat et disposé sur une surface généralement perpendiculaire à l'axe longitudinal du 20 dispositif, bras articulé 46 de robot est articulé afin d'orienter la ventouse 36 pour qu'elle se trouve parallèle au plan de l'objet 48, puis de l'amener en contact avec l'objet 48. Ensuite, un vide est réalisé dans l'espace essentiellement fermé entre la ventouse 36 et l'objet 48. La paroi latérale de la ventouse peut se déformer et l'objet est alors plaqué contre la ventouse, assurant ainsi sa préhension. La deuxième 25 chambre 24 peut rester sans injection de fluide, afin de rester dans un état essentiellement solide. Dans le cas où la surface supérieure de l'objet 48 à soulever n'est plus parallèle à la ventouse 36 lorsque celle-ci est en phase d'approche (non représentée), du fluide est avantageusement injecté dans la deuxième chambre 24 de manière à la rendre 30 souple et deformable. Lors du mouvement d'approche du dispositif de préhension 10 vers l'objet 48, la ventouse 36 contacte l'objet de manière inégale et la membrane 6 peut se déformer pour que la ventouse épouse l'objet. Avant de déplacer l'objet 6 48, du fluide peut être expulsé de la deuxième chambre 24 de manière à la rigidifier. Cela signifie alors que la ventouse 36 reste inclinée par rapport à la perpendiculaire à l'axe longitudinal 42. En l'absence d'évacuation du fluide, la ventouse 36 pourra reprendre son orientation initiale, c'est-à-dire essentiellement parallèle à l'axe 5 longitudinal 42. Chaque chambre 22, 24 est avantageusement remplie à plus de 80%, préférentiellement plus de 90%, de sa capacité par le matériau granuleux respectif. Chaque matériau granuleux présente avantageusement un taux d'humidité inférieur à 20%, préférentiellement inférieur à 15%, plus préférentiellement inférieur à 10%. 10 Le fluide qui est injecté dans et/ou expulsé de l'enceinte peut être un gaz, préférentiellement de l'air. REVENDICATIONS1. Dispositif de préhension (10) d'objets (44, 48), comprenant : - un support (12) avec au moins un passage (28, 30) pour un fluide ; - une membrane (16) attachée au support (12) et formant une enceinte deformable et fermée, en communication avec le ou les passages (28 30) ; - un matériau granuleux (32, 34) dans l'enceinte formée par la membrane (16), du fluide pouvant être injecté et expulsé de l'enceinte par le ou les passages (28, 30) ; - une ventouse (36) attachée à la membrane (16) apte à la préhension d'un objet plat (48), caractérisé en ce que le dispositif comprend, en outre : - une membrane de séparation (26) à l'intérieur de l'enceinte (18) la séparant de manière étanche en une première chambre (22) et une deuxième chambre (24). 2. Dispositif (2) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première chambre (22) contient un premier matériau granuleux 32, d'une première granulométrie et que la deuxième chambre (24) contient un deuxième matériau granuleux (34), d'une deuxième granulométrie, plus grosse que celle du premier matériau granuleux (32). 3. Dispositif (2) selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la ventouse (36) est montée sur la membrane deformable (16) en un point avoisinant la deuxième chambre (24). 4. Dispositif (2) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la membrane (16) est configurée pour permettre, par sa déformation, à la ventouse (36) en contact avec un des objets (48) de s'orienter suivant ledit objet. 5. Dispositif (2) selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les matériaux granuleux (32, 34) sont tels que l'injection de fluide dans l'enceinte via le ou les passages (28, 30) permet de faire passer, de manière indépendante, lesdits matériaux (32, 34) d'une phase solide à une phase 8 meuble, et l'expulsion de fluide de ladite enceinte permet de faire passer lesdits matériaux de la phase meuble à la phase solide. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la ventouse (36) comprend un raccord (40) destiné à être raccordé à une 5 source de vide. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le support (12) comporte des moyens de fixation (20) qui permettent de monter le dispositif de préhension (10) sur un bras articulé (46) de robot. 8. Robot de manipulation d'objets (44, 48), comprenant un bras articulé (46) et 10 un dispositif de préhension (10) desdits objets fixé audit bras ; caractérisé en ce que le dispositif de préhension (10) est conforme à l'une des revendications 1 à 7.