Brevet FR3161137A1 — publié le 20251017

La présente invention vise une tête robotique configurée pour afficher un visage dynamique, comportant un châssis (10) formé par au moins une paroi (11) et délimitant une chambre (12) présentant une ouverture ; un écran de projection translucide présentant au moins une protubérance creuse ; ledit écran étant fixé sur le châssis (10) et fermant ladite ouverture ; des composants électroniques fixés à la paroi (11) ; les composants électroniques comportant un projecteur (30), un système de ventilation (40), une surface de réflexion et un processeur graphique ; ledit projecteur (30) projetant l’image sur la surface de réflexion, le processeur graphique transformant l’image projetée pour l’adapter à l’écran de projection, l’image adaptée étant projetée sur l’écran de projection et le système de ventilation (40) étant configuré pour refroidir le projecteur (30). Figure de l’abrégé : Figure 6 Tête robotique La présente invention concerne le domaine des robots, notamment des robots humanoïdes. Plus précisément, l’invention concerne une tête robotique destinée à interagir avec son environnement. ETAT DE LA TECHNIQUE Il est connu de l’état de la technique un robot comprenant une tête robotique comportant un écran d’affichage plat ou incurvé, voir sphérique. Cet écran d’affichage est monté sur un boitier à l’intérieur duquel sont disposés des composants électroniques reliés à l’écran d’affichage et permettant la projection sur l’écran d’affichage de l’image faciale du robot. Les composants électroniques étant disposés dans un boitier distinct de l’écran d’affichage, la tête robotique présente un fort encombrement. De plus, l’écran d’affichage sur lequel est projeté l’image faciale du robot présente une surface régulière permettant une projection correcte de l’image mais ne permet pas d’obtenir une tête robotique réaliste correspondant à la tête d’un humain et/ou d’un animal par exemples. Il est également connu une tête robotique comportant un masque facial sur lequel est projeté l’image faciale du robot au moyen d’un projecteur. L’image faciale comporte une pluralité de points de repère de référence et une application d’animation de personnage permettant d’animer l’image projetée. La distance entre le masque facial et la lentille du projecteur est variable de sorte à adapter la clarté de l’image projetée. De plus, la tête robotique comporte une caméra enregistrant une image du masque facial avec la pluralité de points repères projetés, un processeur couplé à la caméra et configuré pour déterminer une pluralité de distances entre l'emplacement de chacun des points repères sur le masque facial par rapport à un emplacement attendu des points repères, puis le processeur calcule une transformation basée sur lesdites distances et applique ladite transformation aux images du visage. Un tel procédé permet une projection correcte de l’image faciale sur un masque facial présentant des irrégularités de formes telles que des protubérances par exemples. Toutefois, les composants électroniques permettant la projection de l’image faciale et le projecteur sont disposés hors de la tête robotique pour des raisons de complexité d’installation électroniques et par manque de place dans la tête robotique. Ainsi, la tête robotique présente un fort encombrement. Par ailleurs, l’image faciale est projetée sur le masque facial par le projecteur par l’intermédiaire d’une lentille de verre, réfractant la lumière de l’image projetée dans l’épaisseur du verre, créant une image double, réfléchie. La résolution de l’image est dégradée. Les composants permettant la projection de l’image faciale entrainent une surchauffe au sein de la tête robotique, obligeant cette dernière à être ouverte sur l’extérieur. La présente invention vise donc à résoudre au moins en partie les problèmes susmentionnés en proposant une tête robotique ergonomique et réaliste, c’est-à-dire correspondant à la tête d’un humain et/ou d’un animal par exemples, présentant une résolution de l’image projetée améliorée et une meilleure dissipation thermique. PRESENTATION DE L’INVENTION Plus précisément, l’invention a pour objet une tête robotique pour robot, configurée pour afficher un visage dynamique. Ladite tête robotique comporte : un châssis formé par au moins une paroi et délimitant une chambre intérieure présentant une ouverture ; un écran de projection translucide ayant une face intérieure et une face extérieure présentant au moins une protubérance creuse. Ledit écran de projection est fixé sur le châssis et ferme ladite ouverture de ladite chambre intérieure du châssis, la face intérieure étant orientée vers la chambre intérieure. Ladite tête robotique comporte des composants électroniques fixés à la paroi du châssis. Les composants électroniques comportent au moins un projecteur, un système de ventilation, une surface de réflexion et un processeur graphique. Ledit projecteur projette l’image sur la surface de réflexion, le processeur graphique transforme l’image projetée pour l’adapter à l’écran de projection, l’image adaptée est projetée sur l’écran de projection et le système de ventilation est configuré pour refroidir le projecteur. Le projecteur est orienté vers la surface de réflexion, de sorte à projeter une image sur ladite surface de réflexion, située dans le fond de la chambre intérieure du châssis. Le projecteur projette l’image du visage sur la surface de réflexion, le processeur graphique transforme l’image projetée pour l’adapter à l’écran de projection, et notamment s’adapter aux différentes protubérances de l’écran de projection pour le pas que l’image soit déformée. En particulier, l’image adaptée aux protubérances permet au robot d’avoir un visage dynamique, ayant une interaction avec l’utilisateur et ayant des mouvements faciaux comparables à ceux d’un humain et/ou d’un animal, afin de faciliter son acceptation par l’utilisateur. La surface de réflexion est une lentille de verre réfléchissant, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de réfraction de la lumière à l’intérieur de l’épaisseur du verre, pas d’image double réfléchie, et donc une résolution de l’image améliorée. De plus, il a été ajouté, pour une meilleur dissipation thermique, un conduit d’air guidant l’air vers le ventilateur puis vers l’extérieur de la tête robotique. Avantageusement, la tête robotique comporte en outre au moins un moteur ainsi qu’au moins un système de poulie relié au moteur au moyen d’une courroie, ledit moteur et ledit système de poulie étant reliés à la paroi du châssis, ledit moteur et ledit système de poulie étant configurés pour permettre la mobilité d’une oreille de la tête robotique. La tête robotique présente de préférence deux oreilles de part et d’autre du visage, et de l’écran de projection. En particulier, au moyen du moteur du système de poulie et de la courroie, les oreilles sont mobiles. Le mouvement des oreilles peut par exemple être associé aux photos et/ou aux vidéos prises par une caméra de sorte à permettre une réaction aux expressions faciales d’un utilisateur du robot et de les associer à une émotion ou encore à une réaction. La tête robotique pourrait alors être configurée pour associer à cette émotion un mouvement d’oreille prédéfini, permettant d’interagir avec ledit utilisateur en réagissant à son émotion. Le mouvement d’oreille peut correspondre à un mouvement identique entre les deux oreilles du robot ou à un mouvement distinct entre chaque oreille. Avantageusement, la tête robotique comporte en outre une caméra reliée à la paroi du châssis, et configurée pour capturer des images et/ou des vidéos de l’environnement de la tête robotique. Le fait de capter des images et/ou des vidéos de l’environnement de la tête robotique permet par exemple de prendre en photo et/ou en vidéo les expressions faciales d’un utilisateur du robot et de les associer à une émotion ou encore à une réaction. La tête robotique pourrait alors être configurée pour associer à cette émotion une image prédéfinie, permettant d’interagir avec ledit utilisateur en réagissant à son émotion. Avantageusement, l’écran de projection présente une pluralité de protubérances creuses configurées pour permettre à l’écran de projection d’avoir la forme d’un visage humain et/ou animal. L’écran de projection présente une protubérance permettant de représenter le relief d’un nez au visage, deux protubérances de part et d’autre de la protubérance représentant le nez, de sorte à représenter les pommettes du visage. Il est évident que l’écran de projection peut comporter autant de protubérances que nécessaire, avec des dimensions souhaitées. Les différentes protubérances permettent au visage du robot de ressembler autant que possible au visage d’un humain et ou d’un animal et donc de faciliter son acceptation par un utilisateur. Avantageusement, le projecteur est relié à une portion supérieure du châssis, la surface de réflexion étant reliée à une portion de fond du châssis en regard de l’ouverture de la chambre intérieure, le projecteur étant orienté de sorte à projeter une image sur la surface de réflexion et le système de ventilation étant relié au châssis aux abords du projecteur, de sorte à refroidir le projecteur. Avantageusement encore, le processeur graphique est relié à une portion inférieure du châssis, en regard de la portion supérieure. Avantageusement, un capot est disposé autour du châssis de sorte à loger ledit châssis et les composants électroniques, ledit capot présentant une ouverture, correspondant à l’ouverture de la chambre intérieure du châssis, l’écran de projection étant configuré pour à la fois fermer l’ouverture de ladite chambre intérieure du châssis et à la fois l’ouverture du capot. Le capot prend la forme d’une boite crânienne et permet, en logeant les composants électroniques et en permettant la fixation de l’écran de projection de rendre la tête robotique visuellement semblable à une tête humaine et/ou animale, tout en la rendant ergonomique et mobile. Le capot permet, par ailleurs, de protéger les différents composants électroniques. Avantageusement, la tête robotique comporte en outre un système de connectivité relié au châssis et configuré pour permettre à la tête robotique de communiquer avec une unité de contrôle extérieure. Avantageusement encore, la tête robotique comporte une portion de connexion reliée au châssis, ladite portion de connexion étant configurée pour permettre de relier la tête robotique à un corps de robot. Avantageusement, l’écran de projection est en polycarbonate. PRESENTATION DES FIGURES L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple, et se référant aux dessins annexés donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquels des références identiques sont données à des objets semblables et sur lesquels : La FIG. 1 est une représentation schématique, vue de gauche, d’une tête robotique selon l’invention, comportant un capot sur lequel a été fixé un écran de projection et des oreilles du robot ; La FIG. 2 est une vue similaire de la tête robotique de la FIG. 1 , à laquelle a été enlevé le capot et l’écran de projection, permettant de rendre visible le châssis relié aux composants électroniques ; La FIG. 3 est une vue similaire de la tête robotique de la FIG. 2 , à laquelle ont été enlevé les composants électroniques, permettant de rendre visible l’intégralité du châssis ; La FIG. 4 est une représentation schématique, en perspective, vue de derrière, de l’écran de projection de la tête robotique de la FIG. 1 ; La FIG. 5 est une représentation schématique, vue d’en haut et à gauche, de la tête robotique de la FIG. 1 ; La FIG. 6 est une vue similaire de la tête robotique de la FIG. 5 , à laquelle a été enlevé le capot et l’écran de projection, permettant de rendre visible le châssis relié aux composants électroniques ; La FIG. 7 est une vue similaire de la tête robotique de la FIG. 6 , à laquelle ont été enlevé les composants électroniques, permettant de rendre visible l’intégralité du châssis ; et La FIG. 8 est une vue de face de la tête robotique de la FIG. 5 , permettant de rendre visible la surface de réflexion des composants électroniques. Il faut noter que les figures exposent l’invention de manière détaillée pour permettre de mettre en œuvre l’invention ; bien que non limitatives, lesdites figures servent notamment à mieux définir l’invention le cas échéant. DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION L’invention concerne une tête robotique 1, pour robot. En particulier, le robot, non représenté, peut par exemple comporter une seule roue sphérique destinée à être en contact avec le sol. Il peut comporter une plateforme, montée sur la roue sphérique par l’intermédiaire de moyens de stabilisation. Le robot peut reposer sur la roue sphérique par l’intermédiaire de la plateforme. Ce type de robot est communément appelé un « ballbot ». Il est évident pour l’homme du métier que la tête robotique 1 objet de l’invention peut aussi être pour tout autre type de robot, différent d’un ballbot, comme par exemple un robot humanoïde, se déplaçant au moyen de jambes robotiques. Le ballbot n’est qu’un mode de réalisation particulier de l’invention. La tête robotique 1 représentée sur les figures 1 à 8 est configurée pour afficher un visage dynamique. En d’autres termes, la tête robotique 1 est configurée pour afficher un visage du robot en mouvement. Le visage du robot peut également être statique par moment. Le visage dynamique de la tête robotique 1 permet au robot d’interagir avec son environnement, en exprimant par exemple des émotions. Les émotions peuvent être exprimées par le mouvement des yeux du visage, par le mouvement de la bouche ou encore par l’affichage de couleurs sur le visage. Le visage de la tête robotique 1 peut alors exprimer les émotions d’un visage humain ou d’un visage animal. La tête robotique 1 comporte un châssis 10, visible sur les figures 2, 3, 6 à 8, un écran de projection 20, représenté sur les figures 1, 4 et 5, et des composants électroniques, visibles sur les figures 2, 6 et 8. En référence aux figures 3 et 7, le châssis 10 est formé par au moins une paroi 11. La paroi 11 du châssis 10 prend la forme de la boîte crânienne d’un humain ou d’un animal. La paroi 11 délimite une chambre intérieure 12 présentant une ouverture. L’intérieur de la chambre 12 est rendue particulièrement visible sur la FIG. 8 . L’écran de projection 20, représenté sur la FIG. 4 , est translucide et présente une face intérieure 22 et une face extérieure 23. L’écran de projection 20 présente au moins une protubérance 21 creuse. L’écran de projection peut présenter une pluralité de protubérances 21 creuses, configurées pour permettre à l’écran de projection 20 d’avoir une forme de visage humain et/ou animal. En référence aux figures 1 et 5, l’écran de projection 20 présente une protubérance 21 permettant de représenter le relief d’un nez au visage, deux protubérances 21 de part et d’autre de la protubérance représentant le nez, de sorte à représenter les pommettes du visage. Il est évident que l’écran de projection 20 peut comporter autant de protubérances que nécessaire, avec des dimensions souhaitées. L’écran de projection 20 est de préférence en polycarbonate. Le polycarbonate présente une meilleure résistance aux chocs et donc permet d’obtenir une meilleure robustesse pour la tête robotique 1. Par ailleurs, le polycarbonate permet une projection de l’image plus lumineuse, de meilleure résolution. Ainsi, l’image projetée sur un écran de projection 20 en polycarbonate permet une meilleure visualisation de ladite image dans un environnement avec des sources lumineuses externes de haute intensité. L’écran de projection 20 est fixé sur le châssis 10 et ferme l’ouverture de la chambre intérieure 12. En particulier, la face intérieure 22 de l’écran de projection 20 est orientée vers la chambre intérieure 12. Cela signifie que la face extérieure 23 de l’écran de projection 20 est orientée vers l’extérieur, c’est-à-dire le milieu environnant de la tête robotique 1. Les composants électroniques sont fixés à la paroi 11 du châssis 10. En particulier, ils comportent au moins un projecteur 30, un système de ventilation 40, une surface de réflexion 60 et un processeur graphique. Le projecteur 30 projette l’image du visage sur la surface de réflexion 60, le processeur graphique transforme l’image projetée pour l’adapter à l’écran de projection, et notamment s’adapter aux différentes protubérances de l’écran de projection 20 pour le pas que l’image soit déformée. L’image adaptée est projetée sur l’écran de projection 20. Le système de ventilation 40 est configuré pour refroidir le projecteur 30 lorsqu’il est activé. Avantageusement, la surface de réflexion 60 est une lentille de verre réalisée avec un revêtement métallique, permettant la réflexion de l’image. En particulier, en référence aux figures 2, 6 et 8, le projecteur 30 est relié à une portion supérieure 13 du châssis 10. La surface de réflexion 60 est reliée à une portion de fond 14 du châssis 10 en regard de l’ouverture de la chambre intérieure 12. Le projecteur 30 est orienté de sorte à projeter l’image du visage sur la surface de réflexion 60. De plus, le système de ventilation 40 est relié au châssis 10 aux abords du projecteur 30, de sorte à refroidir le projecteur 30 lorsqu’il projette l’image sur la surface de réflexion 60. En référence à la FIG. 2 , le projecteur 30 est orienté vers la surface de réflexion 60, de sorte à projeter une image sur ladite surface de réflexion 60, située dans le fond de la chambre intérieure 12 du châssis 10. Par ailleurs, le processeur graphique est relié à une portion inférieure 15 du châssis 10, en regard de la portion supérieure 13. Les composants électroniques comportent en outre une caméra 85. La caméra est reliée à la paroi 11 du châssis 10. La caméra 85 est configurée pour capturer des images et/ou des vidéos de l’environnement de la tête robotique 1. En particulier, le fait de capter des images et/ou des vidéos de l’environnement de la tête robotique 1 permet par exemple de prendre en photo et/ou en vidéo les expressions faciales d’un utilisateur du robot et de les associer à une émotion ou encore à une réaction. La tête robotique 1 pourrait alors être configurée pour associer à cette émotion une image prédéfinie, permettant d’interagir avec ledit utilisateur en réagissant à son émotion. Les composants électroniques comportent en outre un système de connectivité 50. Le système de connectivité 50 est relié au châssis 10 et il est configuré pour permettre à la tête robotique 1 de communiquer avec une unité de contrôle extérieure. En référence à la FIG. 2 , le système de connectivité 50 est relié à la portion inférieure 15 du châssis 10. Le système de connectivité 50 peut comporter au moins une connexion wifi et/ou au moins une connexion Bluetooth. Le système de connectivité 50 permet donc de se connecter par wifi ou via tout système de communication par câble, tel qu’un câble USB-C par exemple, à la tête robotique 1. La tête robotique 1 comporte en outre une portion de connexion 90 reliée au châssis 10. La portion de connexion 90 est configurée pour permettre de relier la tête robotique 1 à un corps de robot. En référence à la FIG. 2 , la portion de connexion 90 est reliée à la portion inférieure 15 du châssis 10. La tête robotique 1 comporte en outre au moins un moteur 70, ainsi qu’un système de poulie 71 relié au moteur 70 au moyen d’une courroie 72. Le moteur 70 et le système de poulie 71 sont reliés à la paroi 11 du châssis 10. Le moteur 70 et le système de poulie 71 sont configurés pour permettre la mobilité d’une oreille 2 de la tête robotique 1. De préférence, la tête robotique 1 comporte deux moteurs 70 ainsi que deux systèmes de poulie 71 avec chacun une courroie 72, chacun étant relié à la paroi 11 du châssis 10. Ces deux ensembles sont situés de part et d’autre de la tête robotique 1, c’est-à-dire de part et d’autre de l’ouverture de la chambre intérieure 12. Ainsi, la tête robotique 1 présente de préférence deux oreilles 2 de part et d’autre du visage, et de l’écran de projection 20. En particulier, au moyen du moteur 70, du système de poulie 71 et de la courroie 72, les oreilles 2 sont mobiles. Le mouvement des oreilles 2 peut par exemple être associé aux photos et/ou aux vidéos prises par la caméra 85 de sorte à permettre une réaction aux expressions faciales d’un utilisateur du robot et de les associer à une émotion ou encore à une réaction. La tête robotique 1 pourrait alors être configurée pour associer à cette émotion un mouvement d’oreille prédéfini, permettant d’interagir avec ledit utilisateur en réagissant à son émotion. Le mouvement d’oreille peut correspondre à un mouvement identique entre les deux oreilles du robot ou à un mouvement distinct entre chaque oreille. La tête robotique 1 comporte un capot 80, disposé autour du châssis 10. Le capot 80 permet de loger le châssis 10 et les composants électroniques. Le capot 80 présente une ouverture, correspondant à l’ouverture de la chambre intérieure 12 du châssis 10. L’écran de projection 20 est configuré pour à la fois fermer l’ouverture de la chambre intérieure 12 du châssis 10 et à la fois l’ouverture du capot 80. Ainsi, le capot 80 prenant la forme d’une boite crânienne permet, en logeant les composants électroniques et en permettant la fixation de l’écran de projection, de rendre la tête robotique 1 visuellement semblable à une tête humaine et/ou animale, tout en la rendant ergonomique et mobile. Le capot 80 permet, par ailleurs, de protéger les différents composants électroniques. On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrit précédemment. Il apparaîtra en effet à l’homme du métier que diverses modifications peuvent être apportées au mode de réalisation décrit ci-dessus, à la lumière de l’enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention au mode de réalisation exposé dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme du métier en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Tête robotique (1) pour robot, configurée pour afficher un visage dynamique, ladite tête robotique (1) comportant : un châssis (10) formé par au moins une paroi (11) et délimitant une chambre intérieure (12) présentant une ouverture ; un écran de projection (20) translucide ayant une face intérieure (22) et une face extérieure (23) présentant au moins une protubérance (21) creuse ; ledit écran de projection (20) étant fixé sur le châssis (10) et fermant ladite ouverture de ladite chambre intérieure (12) du châssis (10), la face intérieure (22) étant orientée vers la chambre intérieure (12) ; des composants électroniques fixés à la paroi (11) du châssis (10) ; les composants électroniques comportant au moins un projecteur (30), un système de ventilation (40), une surface de réflexion (60) et un processeur graphique ; ledit projecteur (30) projetant l’image sur la surface de réflexion (60), le processeur graphique transformant l’image projetée pour l’adapter à l’écran de projection (20), l’image adaptée étant projetée sur l’écran de projection (20) et le système de ventilation (40) étant configuré pour refroidir le projecteur (30). Tête robotique (1) selon la revendication 1, comportant en outre au moins un moteur (70) ainsi qu’au moins un système de poulie (71) relié au moteur (70) au moyen d’une courroie (72), ledit moteur (70) et ledit système de poulie (71) étant reliés à la paroi (11) du châssis (10), ledit moteur (70) et ledit système de poulie (71) étant configurés pour permettre la mobilité d’une oreille (2) de la tête robotique (1). Tête robotique (1) selon l’une des revendications 1 à 2, comportant en outre une caméra (85) reliée à la paroi (11) du châssis (10), et configurée pour capturer des images et/ou des vidéos de l’environnement de la tête robotique (1) Tête robotique (1) selon l’une des revendications 1 à 3, dans laquelle l’écran de projection (20) présente une pluralité de protubérances (21) creuses configurées pour permettre à l’écran de projection (20) d’avoir la forme d’un visage humain et/ou animal. Tête robotique (1) selon l’une des revendications 1 à 4, dans laquelle le projecteur (30) est relié à une portion supérieure (13) du châssis (10), la surface de réflexion (60) étant reliée à une portion de fond (14) du châssis (10) en regard de l’ouverture de la chambre intérieure (12), le projecteur (30) étant orienté de sorte à projeter une image sur la surface de réflexion (60) et le système de ventilation (40) étant relié au châssis (10) aux abords du projecteur (30), de sorte à refroidir le projecteur (30). Tête robotique (1) selon la revendication 5, dans laquelle le processeur graphique est relié à une portion inférieure (15) du châssis (10), en regard de la portion supérieure (13). Tête robotique selon l’une des revendications 1 à 6, dans laquelle un capot (80) est disposé autour du châssis (10) de sorte à loger ledit châssis (10) et les composants électroniques, ledit capot (80) présentant une ouverture, correspondant à l’ouverture de la chambre intérieure (12) du châssis (10), l’écran de projection (20) étant configuré pour à la fois fermer l’ouverture de ladite chambre intérieure (12) du châssis (10) et à la fois l’ouverture du capot (80). Tête robotique (1) selon l’une des revendications 1 à 7, comportant en outre un système de connectivité (50) relié au châssis (10) et configuré pour permettre à la tête robotique (1) de communiquer avec une unité de contrôle extérieure. Tête robotique (1) selon l’une de revendication 1 à 8, comportant une portion de connexion (90) reliée au châssis (10), ladite portion de connexion (90) étant configurée pour permettre de relier la tête robotique (1) à un corps de robot. Tête robotique (1) selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle l’écran de projection (20) est en polycarbonate.