Brevet FR3086571A1 — publié le 20200403

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne, de manière générale, les systèmes de bras robot et les procédés pour émettre un signal d'information en cas de détection d'un état critique dans lesdits systèmes de bras robot. Elle concerne plus particulièrement le domaine des systèmes de bras robot qui comprennent deux robots munis de moyens de commande : - un premier robot comprenant un bras polyarticulé équipé de plusieurs articulations, et - un second robot du type véhicule mobile, équipé de moyens pour porter ledit premier robot. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les robots avec bras polyarticulé sont traditionnellement utilisés soit en étant fixés au sol, soit en étant montés sur un axe linéaire si le volume de travail devient important. Cette contrainte d'utilisation limite le champ d'action de ces robots à bras polyarticulé. Cela pose notamment des problèmes dès lors qu'il est souhaité de travailler sur des éléments très volumineux (coque de bateau ou pâle d'éolienne, par exemple). Pour remédier à cette contrainte, il est connu de charger le robot à bras polyarticulé sur un robot du type véhicule mobile (notamment une plateforme mobile). L'association de ces deux robots permet de combiner la dextérité du robot à bras polyarticulé et la mobilité du robot véhicule mobile. Mais le robot véhicule mobile ne permet généralement pas d'assurer une liaison suffisamment rigide avec le sol, condition nécessaire pour qu'un robot à bras polyarticulé ne bascule pas lorsqu'il bouge de manière dynamique dans le cadre de la réalisation d'une tâche de travail. Un contrôle des efforts transmis entre le robot à bras polyarticulé et le robot véhicule mobile est alors nécessaire pour déterminer et pour assurer la bonne stabilité du système, quels que soient les mouvements réalisés. En particulier, les modes d'arrêts du système robot (arrêt d'urgence, freinage en fin de cycle, etc.) doivent être pris en compte car ils constituent des conditions extrêmes sur le plan des sollicitations dynamiques. De même, il est important de contrôler que les contraintes mécaniques 2 associées aux différents mouvements ne risquent pas de détériorer, ou de casser, certaines pièces mécaniques. OBJET DE L'INVENTION 5 L'objectif de la présente invention est ainsi de proposer un système de robot comprenant, d'une part, un premier robot comprenant un bras polyarticulé et, d'autre part, un second robot du type véhicule mobile, dont la stabilité et l'intégrité mécanique sont garanties. L'objectif de la présente invention est aussi de surveiller le comportement 10 dynamique des deux robots, et ce quel que soit l'application envisagée. Plus particulièrement, on propose selon l'invention un système de bras robot, lequel système comprend deux robots munis de moyens de commande : - un premier robot comprenant un bras polyarticulé équipé de plusieurs articulations, et 15 - un second robot du type véhicule mobile, équipé de moyens pour porter ledit premier robot. Et selon l'invention, ledit système comporte des moyens de sécurité comprenant : a) des moyens pour collecter des paramètres physiques relatifs aux 20 mouvements desdits robots associés, b) des moyens pour déterminer, au moins à partir desdits paramètres physiques, les efforts réels et/ou simulés qui sont appliqués sur lesdits robots et/ou qui sont destinés à s'appliquer sur lesdits robots, c) des moyens pour détecter un état critique desdits robots par 25 comparaison desdits efforts réels et/ou simulés avec des efforts critiques préétablis choisis parmi - des efforts susceptibles de provoquer un défaut de stabilité / d'équilibre desdits robots associés et/ou - des efforts susceptibles de provoquer une contrainte mécanique supérieure à la résistance mécanique desdits robots, et 30 d) des moyens pour émettre un signal d'information en cas de détection dudit état critique. De préférence, les moyens de collecte comprennent : - des moyens pour collecter les efforts appliqués par ledit premier robot sur ledit second robot, et/ou 3 - des moyens de mesure de la dynamique des mouvements de l'un au moins desdits robots. Dans ce cadre, le système de bras robot comporte avantageusement des moyens pour l'assemblage entre ledit premier robot et les moyens porteurs 5 dudit second robot ; et lesdits moyens d'assemblage comportent au moins une partie desdits moyens de collecte, avantageusement sous la forme d'une interface poly-instrumentée. Ces moyens de collecte équipant les moyens d'assemblage sont alors avantageusement choisis parmi : 10 - les capteurs de mesure de déplacement, et - les capteurs de mesure de contrainte mécanique. Toujours dans ce cadre, les moyens de mesure de la dynamique des mouvements desdits robots sont choisis parmi : - des moyens de mesure des accélérations et vitesse de l'un au moins 15 desdits robots, comprenant par exemple une centrale inertielle, avantageusement ménagés au niveau des moyens d'assemblage entre les robots, et/ou - des moyens de mesure de la dynamique de mouvements qui sont associés aux articulations dudit bras polyarticulé, et/ou - des moyens de mesure de la vitesse d'avancement et de rotation, par 20 exemple des codeurs et/ou tachymètres équipant le second robot. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du système conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - les moyens pour déterminer les efforts simulés comprennent un 25 programme d'ordinateur comprenant des moyens de code de programme pour déterminer lesdits efforts simulés à partir d'un environnement simulé intégrant lesdits paramètres physiques collectés et des paramètres dynamiques simulés, lorsque ledit programme d'ordinateur est mis en oeuvre par lesdits moyens pour déterminer les efforts simulés appliqués ; les moyens pour déterminer les efforts 30 comprennent avantageusement : des moyens pour déterminer les efforts simulés appliqués sur lesdits robots, des moyens pour déterminer les efforts réels appliqués sur lesdits robots, des moyens pour comparer lesdits efforts réels et lesdits efforts simulés, et des moyens pour adapter les paramètres dynamiques simulés intégrés par ledit environnement simulé constitutif des moyens pour 4 déterminer les efforts simulés ; - les moyens pour détecter un état critique desdits robots comprennent un programme d'ordinateur comprenant des moyens de code de programme adaptés à comparer les efforts réels et/ou simulés avec des efforts critiques 5 préétablis présentant trois niveaux de sécurité : une sécurité immédiate, pour déterminer un état critique immédiat, une sécurité prédictive, pour déterminer un état critique en cas de freinage aux paramètres nominaux, une sécurité d'urgence, pour déterminer un état critique en cas de freinage d'urgence ; - les moyens pour émettre un signal d'information comprennent des 10 moyens pour transmettre ledit signal d'information à destination des moyens de commande desdits robots, et/ou des moyens pour transmettre ledit signal d'information à destination d'un opérateur ; les moyens de commande de l'un au moins desdits robots comprennent avantageusement un programme d'ordinateur comprenant des moyens de code de programme adaptés à piloter ledit robot 15 tenant compte dudit signal d'information, lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par lesdits moyens de commande ; - les moyens pour déterminer les efforts réels et/ou simulés, les moyens pour détecter un état critique desdits robots et les moyens pour émettre un signal d'information sont regroupés au sein d'un ordinateur connecté auxdits robots ; 20 - ledit second robot consiste en un engin du type chariot élévateur comprenant un châssis roulant motorisé qui est équipé de moyens porteurs en forme de fourches de levage. L'invention propose également un procédé pour émettre un signal d'information en cas de détection d'un état critique dans un système de bras robot 25 selon l'invention, ledit état critique correspondant à un défaut de stabilité / d'équilibre desdits robots associés et/ou à une contrainte mécanique supérieure à la résistance mécanique desdits robots. Ce procédé comprend : - une collecte de paramètres physiques relatifs aux mouvements des 30 robots associés, - une détermination, à partir desdits paramètres physiques, des efforts réels et/ou simulés qui sont appliqués sur lesdits robots et/ou qui sont destinés à s'appliquer sur lesdits robots, - une détection dudit état critique desdits robots, par comparaison desdits 5 efforts réels et/ou simulés avec des efforts critiques préétablis choisis parmi des efforts susceptibles de provoquer ledit état critique, et - l'émission dudit signal d'information en cas de détection dudit état critique. 5 La détermination des efforts simulés comprend avantageusement une détermination desdits efforts simulés à partir d'un environnement simulé intégrant lesdits paramètres physiques collectés et des paramètres dynamiques simulés. La détermination des efforts appliqués sur lesdits robots comprend de préférence : 10 - la détermination des efforts simulés appliqués sur lesdits robots, - la détermination des efforts réels appliqués sur lesdits robots, - la comparaison desdits efforts réels et desdits efforts simulés, et - l'adaptation des paramètres dynamiques simulés de l'environnement simulé. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du procédé 15 conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - les efforts critiques préétablis présentent trois niveaux de sécurité : une sécurité immédiate, pour déterminer un état critique immédiat, une sécurité prédictive, pour déterminer un état critique en cas de freinage aux paramètres 20 nominaux, et une sécurité d'urgence, pour déterminer un état critique en cas de freinage d'urgence ; - le signal d'information est transmis à destination des moyens de commande de l'un au moins desdits robots et/ou d'un opérateur ; les moyens de commande pilotent avantageusement l'un au moins desdits robots tenant compte 25 dudit signal d'information. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et 30 comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est vue générale et en perspective d'un premier mode de réalisation du système de bras robot selon l'invention, dans lequel les deux robots coopèrent par le biais de moyens d'assemblage comportant des moyens de 6 collecte des efforts réels transmis par le premier robot sur le second robot ; - les figures 2 et 3 constituent des vues partielles et agrandies du système de bras robot selon la figure 1, montrant deux formes de réalisation alternatives au niveau des moyens d'assemblage entre les deux robots ; 5 - la figure 4 représente un second mode de réalisation du système de bras robot selon l'invention, qui est ici équipé de moyens de collecte des paramètres physiques relatifs aux mouvements des robots associés sous la forme de moyens de mesure de la dynamique des mouvements desdits robots ; - la figure 5 est une vue de côté du robot de type véhicule mobile, 10 équipant le système de bras robot selon la figure 4 ; - la figure 6 est une représentation schématique du premier robot du type bras polyarticulé, appartenant au système de bras robot selon la figure 4 ; - la figure 7 est un schéma bloc synoptique de la chaîne de traitement des paramètres physiques de sorte à détecter un état critique desdits robots et à 15 émettre un signal d'information en cas de détection dudit état critique ; dans un souci de simplification, cette figure 7 représente également schématiquement des moyens constitutifs des moyens de sécurité (en particulier certains modules fonctionnels de programmes d'ordinateur). Tel que représenté de manière générale sur les figures 1 et 4, le système 20 de bras robot 1 selon l'invention comprend un couple de robots : - un premier robot 2, du type bras polyarticulé, et - un second robot 3, du type véhicule mobile. Le premier robot 2 est destiné à être porté par le second robot 3, au-dessus du sol. 25 Le premier robot 2 comprend un bras polyarticulé 21 porté par une base 22. Le bras polyarticulé 21 comprend ici plusieurs segments 211 qui sont reliés entre eux par des articulations motorisées 212 (par exemple sous la forme de moteurs électriques). 30 A l'opposé de la base 22, le bras polyarticulé 21 comporte un segment 211 final qui porte une tête outil 213. Ce premier robot 2 comporte encore des moyens de commande 23, par exemple sous la forme d'une baie de commande portée par la base 22 (figure 1). Les moyens de commande 23 prennent en charge les lois de 7 commandes permettant à ce premier robot 2 de réaliser les mouvements nécessaires à l'accomplissement de sa tâche. Ces moyens de commande 23 sont avantageusement équipés d'un dispositif de communication externe 231 (figure 6) permettant de transmettre les 5 informations de positions, vitesses et accélérations des articulations motorisées 212 du bras polyarticulé 21, vers un dispositif informatique décrit ci-après. Cette baie de commande 23 peut être placée sur un côté de la base 22, à l'opposé du bras polyarticulé 21, pour créer un contrepoids et pour améliorer la stabilité (figure 1). 10 La base 22 est encore équipée de moyens d'assemblage 24 avec le second robot 3 (représentés sur les figures 1 à 3). Par exemple, ces moyens d'assemblage 24 se présentent sous la forme de fourreaux qui sont adaptés à coopérer avec une fourche complémentaire du second robot 3. 15 Le second robot 3 consiste avantageusement en un véhicule du type véhicule à guidage automatique ou véhicule autoguidé ou VGA (en anglais Automactic Guided Vehicule » ou AGV). Ce second robot 3 se présente par exemple sous la forme d'un chariot élévateur, qui comprend un châssis 31 muni : 20 - de moyens de locomotion (non visibles), par exemple des roues motorisées, pour assurer son déplacement dans l'espace, - de moyens porteurs 32 adaptés à porter le premier robot 2, par exemple sous la forme d'une fourche de levage, - de moyens de commande 33, adaptés à piloter les moyens de 25 locomotion et les moyens porteurs 32, et - de moyens de repérage 35 (figures 4 et 5), permettant de déterminer la position cartésienne de ce second robot 3 dans son environnement. Les moyens de commande 33 prennent en charge les lois de commandes permettant à ce second robot 3 de réaliser les mouvements du 30 premier robot 2 nécessaires à l'accomplissement de sa tâche. Ces moyens de commande 33 sont également équipés d'un dispositif de communication externe 331 (figure 4) permettant de transmettre des informations vers un dispositif informatique décrit ci-après (notamment des paramètres physiques P). 8 De manière générale, selon l'invention, le système de bras robot 1 comporte des moyens de sécurité 4 qui sont conçus pour détecter un état critique desdits robots 2, 3. Par « état critique », on entend en particulier un état critique mécanique, 5 à savoir notamment : - des efforts susceptibles de provoquer un défaut de stabilité / d'équilibre des robots 2, 3 associés et/ou - des efforts susceptibles de provoquer une contrainte mécanique supérieure à la résistance mécanique de ces robots 2, 3. 10 A cet effet, les moyens de sécurité 4 comprennent : - des moyens 5 pour collecter des paramètres physiques P relatifs aux mouvements des robots 2, 3 associés, - des moyens 6 pour déterminer, au moins à partir des paramètres physiques P collectés, les efforts qui sont appliqués sur les robots 2, 3 et/ou qui 15 sont destinés à s'appliquer sur ces robots 2, 3, - des moyens 7 pour détecter un état critique des robots 2, 3 par comparaison desdits efforts déterminés avec des efforts critiques Ec préétablis, et - des moyens 8 pour émettre un signal d'information en cas de détection de l'état critique précité. 20 Moyens de collecte Les moyens de collecte 5 assurent l'acquisition de paramètres physiques P relatifs aux mouvements des robots associés 2, 3. Ces paramètres physiques P englobent avantageusement : 25 - les efforts appliqués par le premier robot 2 sur le second robot 3, et/ou - la dynamique des mouvements de l'un au moins desdits robots 2, 3. Par c REVENDICATIONS1. Système de bras robot, lequel système (1) comprend deux robots (2, 3) munis de moyens de commande (23, 33) : - un premier robot (2) comprenant un bras polyarticulé (21) équipé de plusieurs articulations (212), et - un second robot (3) du type véhicule mobile, équipé de moyens (32) pour porter ledit premier robot (2), caractérisé en ce que ledit système (1) comporte des moyens de sécurité (4) comprenant : a) des moyens (5) pour collecter des paramètres physiques (P) relatifs aux mouvements desdits robots (2, 3) associés, b) des moyens (6) pour déterminer, au moins à partir desdits paramètres physiques (P), les efforts réels (Er) et/ou simulés (Es) qui sont appliqués sur lesdits robots (2, 3) et/ou qui sont destinés à s'appliquer sur lesdits robots (2, 3), c) des moyens (7) pour détecter un état critique desdits robots (2, 3) par comparaison desdits efforts réels (Er) et/ou simulés (Es) avec des efforts critiques (Ec) préétablis choisis parmi - des efforts susceptibles de provoquer un défaut de stabilité / d'équilibre desdits robots (2, 3) associés et/ou - des efforts susceptibles de provoquer une contrainte mécanique supérieure à la résistance mécanique desdits robots (2, 3), et d) des moyens (8) pour émettre un signal d'information en cas de détection dudit état critique. 2. Système de bras robot, selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de collecte (5) comprennent : - des moyens (51) pour collecter les efforts appliqués par ledit premier robot (2) sur ledit second robot (3), et/ou - des moyens (52) de mesure de la dynamique des mouvements de l'un au moins desdits robots (2, 3). 3. Système de bras robot, selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (24) pour l'assemblage entre ledit premier robot (2) et les moyens porteurs (32) dudit second robot (3), et en ce que lesdits moyens d'assemblage (24) comportent au moins une partie desdits moyens de collecte (5). 4. Système de bras robot, selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 3, caractérisé en ce que les moyens (61) pour déterminer les efforts simulés (Es) comprennent un programme d'ordinateur comprenant des moyens de code de programme pour déterminer lesdits efforts simulés (Es) à partir d'un environnement simulé intégrant lesdits paramètres physiques (P) collectés et des 5 paramètres dynamiques simulés, lorsque ledit programme d'ordinateur est mis en oeuvre par lesdits moyens pour déterminer les efforts simulés (61). 5. Système de bras robot, selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens (7) pour détecter un état critique desdits robots (2, 3) comprennent un programme d'ordinateur comprenant des moyens de 10 code de programme adaptés à comparer les efforts réels (Er) et/ou simulés (Es) avec des efforts critiques (Ec) préétablis présentant trois niveaux de sécurité : - une sécurité immédiate, pour déterminer un état critique immédiat, - une sécurité prédictive, pour déterminer un état critique en cas de freinage aux paramètres nominaux, 15 - une sécurité d'urgence, pour déterminer un état critique en cas de freinage d'urgence, lorsque ledit programme d'ordinateur est mis en oeuvre par un ordinateur. 6. Système de bras robot, selon l'une quelconque des revendications 1 à 20 5, caractérisé en ce que les moyens (8) pour émettre un signal d'information comprennent : - des moyens (81) pour transmettre ledit signal d'information à destination des moyens de commande (23, 33) desdits robots (2, 3), et/ou - des moyens (82) pour transmettre ledit signal d'information à 25 destination d'un opérateur. 7. Système de bras robot, selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de commande (23, 33) de l'un au moins desdits robots (2, 3) comprennent un programme d'ordinateur comprenant des moyens de code de programme adaptés à piloter ledit robot (2, 3) tenant compte dudit signal 30 d'information, lorsque ledit programme d'ordinateur est exécuté par lesdits moyens de commande (23, 33). 8. Procédé pour émettre un signal d'information en cas de détection d'un état critique dans un système de bras robot (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, ledit état critique correspondant à un défaut de stabilité / 21 d'équilibre desdits robots (2, 3) associés et/ou à une contrainte mécanique supérieure à la résistance mécanique desdits robots (2, 3), lequel procédé comprend : - une collecte de paramètres physiques (P) relatifs aux mouvements des 5 robots (2, 3) associés, - une détermination, à partir desdits paramètres physiques (P), des efforts réels (Er) et/ou simulés (Es) qui sont appliqués sur lesdits robots (2, 3) et/ou qui sont destinés à s'appliquer sur lesdits robots (2, 3), - une détection dudit état critique desdits robots (2, 3), par comparaison 10 desdits efforts réels (Er) et/ou simulés (Es) avec des efforts critiques préétablis (Ec) choisis parmi des efforts susceptibles de provoquer ledit état critique, et - l'émission dudit signal d'information en cas de détection dudit état critique. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la 15 détermination des efforts simulés (Es) comprend une détermination desdits efforts simulés à partir d'un environnement simulé intégrant lesdits paramètres physiques collectés (P) et des paramètres dynamiques simulés. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que les efforts critiques préétablis (Ec) présentent trois niveaux 20 de sécurité : - une sécurité immédiate, pour déterminer un état critique immédiat, - une sécurité prédictive, pour déterminer un état critique en cas de freinage aux paramètres nominaux, - une sécurité d'urgence, pour déterminer un état critique en cas de 25 freinage d'urgence. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le signal d'information est transmis à destination des moyens de commande (22, 23) de l'un au moins desdits robots (2, 3) et/ou d'un opérateur. 30