Brevet FR3116224A1 — publié le 20220520

La présente invention concerne un dispositif comprenant un premier robot (A), préhenseur d’objets, et un second robot (B), transporteur d’au moins un objet (10), chacun des premier et second robots (A, B) comprenant un système de locomotion (3, 7, 8), un système de navigation et une unité de traitement (5, 13) ; le premier robot comprenant en outre un système de capture d’images (6) et un système de préhension d’objets (1, 4), au moins le second robot (B) comportant un module d’identification (11) constitué d’un objet en trois dimensions, le système de capture d’images (6) du premier robot étant configuré pour acquérir au moins une image dudit module d’identification (11) afin d’extraire la position et l’orientation du module d’identification (11), l’unité de traitement (5) du premier robot étant configurée pour calculer, à partir de la position et de l’orientation du module d’identification (11) extraites, la position et l’orientation dudit au moins un objet (10) à saisir sur le second robot. Figure 1 Saisie d’objets entre des robots mobiles Résumé : La présente invention concerne un dispositif et un procédé qui permettent à deux robots mobiles d'échanger un objet, dans un espace ouvert ou fermé. Les deux robots peuvent évoluer dans un espace fermé ou ouvert. Chaque robot est équipé d'un système de capture d'images connecté à l'unité de traitement. Le Robot-A possède les coordonnées des objets à saisir et l'ordre dans lequel il doit saisir les objets disposés sur le Robot-B. Le système de capture d'images transmet l'image acquise à l'unité de traitement. L'unité de traitement permet de calculer la position du robot dans l'espace et d’en déduire la position et l'orientation de la pince et de l'objet à saisir. L'unité de traitement communique au module de locomotion du robot les instructions pour avancer, reculer, tourner à droite ou à gauche. Un capteur détecte la présence de l'objet à l'intérieur de la pince. Un signal est envoyé à l'unité de traitement. L'unité de traitement envoie un ordre au module de commande de la pince pour soulever l'objet et déposer l'objet à un autre emplacement. DOMAINE DE L'INVENTION : La présente invention concerne un système et un procédé qui permet à deux robots mobiles d'échanger un objet à l’extérieur ou à l’intérieur dans des espaces structurés et non structurés. Chaque robot possède un moyen de locomotion pour se déplacer dans l'espace, un moyen de se repérer dans l'espace et un système de vision pour gérer la position et la manipulation de l’objet à l'aide d'une pince. Le Robot-B porte un ou plusieurs objets à saisir, le Robot-A équipé d'un système de préhension prend l'objet situé sur le Robot-B. L'invention offre la possibilité de manipuler des objets dans des espaces non structurés. L'invention augmente la flexibilité dans la manipulation des objets grâce à la mobilité séquentielle ou simultanée des robots. L’invention concerne le domaine de la robotique dans les secteurs de l'agriculture, de l'industrie et des services à la personne. CONTEXTE : Les robots munis d'un bras articulé servent à prendre des objets situés à un emplacement précis. Les robots avec bras articulés disposant de plusieurs degrés de liberté sont largement utilisés dans l'industrie et la manutention. L'objet de la présente invention est d'élargir le champs d'intervention des robots et d’offrir une véritable interaction et collaboration entre les robots pour accomplir des tâches dans l'agriculture, les services et l'industrie en utilisant des robots mobiles dans des espaces non structurés.Les robots fonctionnent jour et nuit. DESCRIPTION DE L'INVENTION : L'invention concerne la saisie d'objets entre deux robots mobiles dans l'espace, un robot mobile qui possède le système de préhension d'objets et le robot mobile qui transporte les objets à saisir. Les deux robots peuvent embarquer d'autres modules pour accomplir d'autres tâches. Le Robot-A mobile est équipé de : un système de locomotion pour se déplacer dans l'espace un système de navigation extérieure et intérieure qui permet de se localiser dans l'espace un système de préhension un système de capture d'images un système d’identification une unité de traitement un système de communication pour échanger des informations entre les robots. Le Robot-B mobile est équipé de : un système de locomotion pour se déplacer dans l'espace un système de navigation extérieure et intérieure qui permet de se localiser dans l'espace un plateau pour transporter les objets un système de capture d'images un système d’identification une unité de traitement un système de communication pour échanger des informations entre les robots. : illustre les deux robots : Robot-A et Robot-B :Description des schémas : Robot-A : 1. Pince 2. Module d'identification 3. Structure pour recevoir les moteurs 4. Bras pour déplacer la pince verticalement 5. Unité de traitement 6. Unité d’acquisition d’images 8. Roues Robot-B : 9. Exemple d’emplacement pour insérer un objet à saisir 10. Exemple d’un objet dans un emplacement 11. Module d’identification 12. Tige 13. Unité de traitement 14. Unité d’acquisition d’images 7. Roues robot : illustre la pince et le mécanisme pour régler la pince dans le sens horizontal et vertical : 15.Tige horizontale réglable 16. Tige verticale réglable 17. Mâchoire gauche 18. Mâchoire droite 19. Support de fixation des moteurs 20. Moteur droite 21. Moteur gauche 22. Capteur Un système de locomotion pour se déplacer dans l’espace : Dans la , l’invention montre deux robots. Le Robot-A est muni d’un moyen de locomotion. Pour illustrer l’invention, le moyen de locomotion comporte 4 roues motrices ; d’autres moyens de locomotion ou de propulsion peuvent être employés. Dans la présente invention, le système de locomotion est composé d’un plateau, de quatre roues motrices, d’un boîtier de commande avec son alimentation. Un système de navigation extérieure et intérieure :Le système de localisation dans l’espace de travail est basé sur la vision. Le système de vision permet de localiser les robots dans l’espace pour calculer la trajectoire vers la position de l’objet à saisir. L’invention permet à chaque robot de se déplacer pour se positionner afin que l’objet soit exactement entre les deux mâchoires de la pince.Le Robot-B qui porte l’objet peut se déplacer vers le robot préhenseur. Le Robot-A préhenseur peut se déplacer vers le robot transporteur d’objet. Un système de préhension :Le Robot-A qui doit s’emparer de l’objet possède les coordonnées des emplacements réservés aux objets à saisir. La pince est adaptée au poids et à la géométrie de l’objet avec une tolérance dans l’ouverture de la pince d’au moins 2 cm. La pince possède un capteur pour détecter la présence physique de l’objet entre les mâchoires de la pince. Le capteur est connecté à l’unité de traitement. L’unité de traitement commande la fermeture de la pince et actionne le bras pour soulever l’objet. L’invention utilise un bras ayant au moins 1 degré de liberté dans le sens vertical, d’autres bras avec plusieurs degrés de liberté peuvent être utilisés. Le bras est composé d’un moteur pour déplacer la pince dans le sens vertical. La pince comporte, en plus des mâchoires, deux segments. La tige 15 dans la est ajustable à l’ horizontale manuellement ou par un actionneur. La tige 16 dans la est ajustable à la verticale manuellement ou par un actionneur. L'ajustement des deux tiges permet à la pince d'atteindre tous les emplacements des objets disposés sur le Robot-B. Chaque mâchoire est actionnée par un moteur dédié pour éviter les blocages des mécaniques à engrenages ou à glissières qui peuvent constituer une source de pannes dans les environnements extérieurs. Les collisions du Robot-A dans l'espace sont probables ; aussi les matières de la pince sont souples et déformables. Dans la , la pince comporte un support 19 relié à la tige 16. La mâchoire 17 est reliée au moteur 21 et la mâchoire 18 est reliée au moteur 20. Le moteur 20 et le moteur 21 sont identiques. Les moteurs sont fixés au support 19. Un système de capture d'images : Le module de capture d'images permet l'acquisition et la transmission des images vers l'unité de traitement, pour extraire la position et l’orientation du module d’identification dans l'espace. Un module d’identification Le module d'identification est un objet en 3 dimensions. Il comporte des motifs en couleurs, visibles l’un et l’autre de jour comme de nuit. La nuit, il est éclairé par des LEDS pour qu'il soit perçu par le système d’acquisition d’images du robot. Le module d'identification est solidaire du socle du robot. Il constitue la référence à partir de laquelle tous les éléments du robot sont identifiés et leur position déduite. L'image du module est envoyée à l'unité de traitement via le module d’acquisition des images. L'unité de traitement utilise les images envoyées pour calculer en temps réel la position et l'orientation de l'objet dans l'espace de travail. Une unité de traitement : L’unité de traitement permet d'extraire les informations de l’environnement et de calculer la position et l'orientation de l'objet d'identification. L'objet d'identification constitue la référence à partir de laquelle on calcule la position et l’orientation des éléments d’un robot mobile. L'unité de traitement possède des connaissances sur lui-même et sur les autres robots. L'unité de traitement calcule la position de l'objet à saisir à partir de la position de l'objet d'identification. Un système de communication pour échanger des informations entre les robots : Les deux Robots A et B partagent les informations sur leur position et leur orientation via un réseau local. A partir des informations communiquées et des priorités, l’unité de traitement actionne le Robot-A ou le Robot-B ou les deux en même temps. Dispositif comprenant un premier robot (A), préhenseur d’objets, et un second robot (B), transporteur d’au moins un objet (10) destiné à être saisi par le premier robot (A), chacun des premier et second robots (A, B) comprenant un système de locomotion (3, 7, 8) pour se déplacer dans l’espace, un système de navigation extérieure et intérieure pour se localiser dans l’espace, et une unité de traitement (5, 13) reliée au système de locomotion (3, 7, 8) et au système de navigation extérieure et intérieure ; le premier robot (A) comprenant en outre un système de capture d’images (6) et un système de préhension d’objets (1, 4) tous deux reliés à l’unité de traitement (5) du premier robot (A), caractérisé en ce qu’au moins le second robot (B) comporte un module d’identification (11) constitué d’un objet en trois dimensions, le système de capture d’images (6) du premier robot (A) étant configuré pour acquérir au moins une image dudit module d’identification (11) et pour transmettre ladite au moins une image à l’unité de traitement (5) du premier robot (A) afin d’extraire la position et l’orientation du module d’identification (11) dans l’espace, l’unité de traitement (5) du premier robot (A) étant configurée pour calculer, à partir de la position et de l’orientation du module d’identification (11) extraites, la position et l’orientation dudit au moins un objet (10) à saisir sur le second robot (B). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier robot (A) comporte également un module d’identification (2) constitué d’un objet en trois dimensions, et en ce que la second robot (B) comporte également un système de capture d’images (14) relié à l’unité de traitement (13) du second robot (B), le système de capture d’images (14) du second robot (B) étant configuré pour acquérir au moins une image dudit module d’identification (2) et pour transmettre ladite au moins une image à l’unité de traitement (13) du second robot (B) afin d’extraire la position et l’orientation du module d’identification (2) dans l’espace, l’unité de traitement (13) du second robot (B) étant configurée pour calculer, à partir de la position et de l’orientation du module d’identification (2) extraites, la position et l’orientation du système de préhension d’objets (1, 4) du premier robot (A). Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ou chaque module d’identification (2, 11) est constitué d’un objet en trois dimensions comportant des motifs en couleur. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le système de préhension d’objets (1, 4) du premier robot (A) comporte une pince (1) constituée de deux mâchoires mobiles (17, 18). Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de préhension d’objets du premier robot (A) comporte en outre deux moteurs (20, 21) d’actionnement de la pince (1), chaque mâchoire (17, 18) de la pince (1) étant configurée pour être actionnée par un moteur (20, 21) dédié. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les mâchoires mobiles (17, 18) de la pince (1) sont configurées de telle sorte que la pince (1) présente une tolérance dans son ouverture d’au moins 2 cm. Dispositif selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le système de préhension d’objets du premier robot (A) comporte en outre un capteur (22), ledit capteur (22) étant relié à l’unité de traitement (5) du premier robot (A) et étant configuré pour détecter la présence d’un objet à l’intérieur de la pince (1). Dispositif selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le système de préhension d’objets du premier robot (A) comporte en outre un bras (4) ayant au moins un degré de liberté dans le sens vertical, ledit bras (4) étant muni d’un moteur permettant de déplacer la pince (1) dans le sens vertical. Dispositif selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun des premier et second robots (A, B) comporte en outre un système de communication, les deux systèmes de communication étant reliés via un réseau local pour permettre un échange d’informations entre les premier et second robots (A, B). Procédé, mis en œuvre dans un dispositif comprenant un premier robot (A), préhenseur d’objets, et un second robot (B), transporteur d’au moins un objet (10) destiné à être saisi par le premier robot (A), d’échange d’au moins un objet (10) entre le second robot (B) et le premier robot (A), chacun des premier et second robots (A, B) comprenant un système de locomotion (3, 7, 8) pour se déplacer dans l’espace, un système de navigation extérieure et intérieure pour se localiser dans l’espace, et une unité de traitement (5, 13) reliée au système de locomotion (3, 7, 8) et au système de navigation extérieure et intérieure ; le premier robot (A) comprenant en outre un système de capture d’images (6) et un système de préhension d’objets (1, 4) tous deux reliés à l’unité de traitement (5) du premier robot (A), au moins le second robot (B) comportant un module d’identification (11) constitué d’un objet en trois dimensions, le procédé comprenant les étapes suivantes : une acquisition, par le système de capture d’images (6) du premier robot (A), d’au moins une image du module d’identification (11) du second robot (B) et une transmission de ladite au moins une image à l’unité de traitement (5) du premier robot (A) ; une détermination, par l’unité de traitement (5) du premier robot (A), à partir de ladite au moins une image du module d’identification (11), de la position et de l’orientation du module d’identification (11) dans l’espace ; un calcul, par l’unité de traitement (5) du premier robot (A), à partir de la position et de l’orientation du module d’identification (11) déterminées, de la position et de l’orientation dudit au moins un objet (10) à saisir sur le second robot (B) ; une détermination, par le système de navigation extérieure et intérieure du premier robot (A), de la position du premier robot (A) dans l’espace ; un calcul, par l’unité de traitement (5) du premier robot (A), à partir de la position et de l’orientation dudit au moins un objet (10) calculées et de la position du premier robot (A) dans l’espace déterminée, d’une trajectoire allant de la position du premier robot (A) jusqu’à la position dudit au moins un objet (10) à saisir sur le second robot (B) ; une transmission, depuis l’unité de traitement (5) du premier robot (A) vers les moyens de locomotion (3, 8) du premier robot (A), d’un signal de commande de déplacement du premier robot (A) le long de ladite trajectoire calculée, jusqu’à la position dudit au moins un objet (10) à saisir sur le second robot (B) ; et une transmission, depuis l’unité de traitement (5) du premier robot (A) vers le système de préhension d’objets (1, 4) du premier robot (A), d’un signal de commande de saisie dudit au moins un objet (10) sur le second robot (B) et de déplacement dudit au moins un objet (10) jusqu’à un emplacement réservé sur le premier robot (A).