FR 2512410 A1 19830311 FR 8116970 A 19810904 251241 O -1 SYSTEME DE ROBOTS A PATTES La présente invention se rapporte aux robots à pattes Les uti- lisations les plus importantes sont dans le domaine de la survie après un cataclysme naturel ou artificiel, la progression d'engins en tout terrain, la progression amphibie, le secours aux engins em- bourbés ou immobilisés, l'architecture à-pattes, la robotique de plaisance, la promenade dans les parcs d'attractions et la présenta- tion de produits. On connait des robots type hexapode, monopode, avec actionneurs électriques ou hydrauliques, robots de guerre soviétiques à pattes. Mais ces robots sont limités dans leurs possibilités d'action par une cinématique adaptée aux fonctions de progression et de tir automati- que D'autre part, ces robots ne sont ni modulaires, et il n'est pas possible d'accroltre leur puissance par autoassemblage, ou accrottre leur flexibilité par automodification. La présente invention permet d'éviter ces inconvénients En effet, une double structure matérielle et logicielle articulée au- tour d'un multiprocesseur permet aux robots, suivant l'invention, de changer eux-mêmes leurs outils terminaux, d'utiliser la locomotion 6 pattes ou la locomotion 4 pattes avec 2 pattes en bras robotique après autochangement d'outils Le travail en groupe de robots syn- chronisés pour additionner leur puissance est également possible. La présente invention permet de naviguer en surface d'une ma- nière silencieuse et difficilement détestable grâce à un changement automatique d'outils en forme de palmes de natation Ils peuvent éga- lement travailler en faible immersion grâce à un dispositif de bal- lastsparticuliers. La figure 1 représente l'architecture informatique du système de commande du robot. La figure 2 représente une épaule de robot à 3 degrés de liberté vue en coupe transversale. La figure 3 représente la disposition des actionneûrs de l'épau- le. La figure 4 représente une charge soulevée pour locomotion par des paires de robots. La figure 5 a, b, c, représente la progression sur le sol d'un des robots de la figure 4. La figure 6 représente, vu de dessus, une habitation modulaire mue par des paires de robots à pattes. -2- La figure 7 représente un robot à 6 pattes vu de dessus pour les promenades dans les parcs ou les présentations de produits. La figure 8 représente un autre module d'habitation à pattes vu de dessus. La figure 9 représente, vu en coupe, le robot à pattes pour pro- menade de la figure 7 La figure 10 représente une variante de robot de plaisance ha- bitable en élévation. La figure 11 représente le robot de la figure 10 de face. La figure 12 représente, vu de dessus, l'aménagement d'un robot de plaisance. La figure 13 représente, en élévation, un robot de plaisance en train de nager. La figure 14 représente un dispositif de changement automatique d'outils La figure 15 représente une variante de construction de robot de plaisance vue en plan. La figure 16 représente le mgme robot en élévation. La figure 17 représente le même robot en coupe. La figure 18 représente une variante d'articulation de cou ou de trompe de robot en coupe horizontale. La figure 19 représente une autre variante d'articulation de cou ou de trompe de robot en coupe horizontale. La figure 20 représente une variante de robot à pattes avec tête inclinable pour marche terrestre. La figure 21-représente une autre variante avec tête non incli- née o 2 bras robotiques sont solidaires de la tête. La figure 22 représente une autre variante d'épaule de robot en coupe transversale. La figure 23 représente un robot modulaire en élévation. La figure 24 représente des éléments d'architecture à pattes ro- botisables par adjonction de modules de robotisation. La figure 25 représente un module de robotisation pour architec- ture à pattes. L'architecture informatique d'un robot à pattes suivant la pré- sente invention est constituée par: un processeur central dit: pro- cesseur frontal repère X figure 1; il pst raccordé à des mémoires vi- ves et mémoires reprogrammables électriquement repère 2 Ces mémoi- res sont connectées par un ADN (Accès Direct en Mémoire) repère 3 aux circuits d'intelligence artificielle repère 4. 251241 O -3- Ces sircuits seront basés sur les systèmes genre TROPIC, IDA, NOAH, MYCIN, DENDRAL, avec langage spécialisé ALICE, PLASMA, etc L'ap- prentissage en intelligence artificielle s'effectuera en descriptions, en procédures ou en concepts. Une caméra CCD, repère 5, envoie un signal numérique traité par les circuits de reconnaissance de forme repère 6 Leur logiciel sera articulé par les classifications supervisées décision bayesienne, méthodes paramétriques ou méthodes de dichotomies. Un détecteur d'obstacles à ultra sons repère 7 est cablé sur ses sondes émettrices et réceptrices repère 8 Naturellement, pour ce dispositif, on peut utiliser les émetteurs multibandes à fais- ceaux étroits, de manière à améliorer la définition des obstacles. De même, une variante consiste à connecter un circuit à effet Dopler pour obtenir une information sur la vitesse relative des obstacles. Les informations numériques du détecteur d'obstacles sont introduites sur les circuits d'intelligence artificielle Le processeur frontal est également connecté aux circuits de navigation repère 9 On peut utiliser plusieurs circuits connus en navigation, notamment la navi- gation à l'estime en sommant les pas dans les différentes directions, la navigation goniométrique automatique, la navigation par satellites, la navigation hyperbolique par balises terrestres ou sous marines - (émetteurs ou transpondeurs Pingers). Ces informations sont complétées par les sondeurs pots 1 tlennecrs- repère 10 qui donnent la cote du robot par rapport à 2 points du sol, ce qui permet d'en déduire, en liaison avec un inclinomètre ou accéléromètre électrolytique, la position par rapport à la surface - (cas de progression en marécages). Un détecteur d'eau par conduction est installé près de chaque sonde, ce qui permet de faire varier la fréquence d'horloge correspon- dante à la vitesse des ultra sons dans l'air et dans l'eau La liaison télécommunications repère ll est cablée sur le processeur frontal. Cette liaison permet à des groupes de robots de se synchroniser ou à lppel d'un robot, on utilisera les infrarouges ou les ondes hertzien- nes. D'autre part, le processeur frontal est connecté sur un clavier - repère 12 par l'intermédiaire d'un codeur repère 13 ce qui per- met d'entrer des programmes ou des ordres (le cap de progression par exemple) Un interface repère 14 assure la liaison entre le cir- cuit de reconnaissance des sons repère 15 avec le micro repèrele- prévu pour la commande vocale du robot Haut parleur 19 Synthétiseur 16 -4- Un synthétiseur de voix repère 16 actionne un haut parleur - repère 19 pour communication vocale du robot Un écran repère 17 - permet de visualiser les paramètres dans la cabine du robot Naturel- lement, pour des robots simples, comme les robots de promenade, la plupart de ces dispositifs ne sont pas nécessaires au fonctionnement de l'appareil. Un interrupteur à clé repère 20 assure la sélection marche intelligente, marche robotique pour secours ou pour opérations d'en- tretien En sécurité, par exemple apparitions de démons en intelli- gence artificielle, un micro processeur repère 21 est substitué au processeur frontal, mais le robot n'a plus d'intelligence artifi- cielle et ses possibilités sont réduites, sa mémoire est limitée à la mémoire vive et à la mémoire programme du circuit repère 22. Un connecteur débrochable repère 23 permet d'isoler le pro- cesseur frontal pour opérer une réparation. L'ensemble des actionneurs et des capteurs du robot passe par le circuit optoélectronique d'interface repère 24 Le micropro- cesseur repère 25 pour fluides et servitudes est relié à sa mé- moire repère 26 comprenant une partie de mémoire vive et une partie de mémoire programmable électriquement Un circuit d'entrée sortie repère 27 est cablé sur les commandes du moteur thermique ou générateur de puissance repère 32 ainsi que sur le sondeur - repère 29 à ultra sens de secours et inclinomètre électrolytique ou accéléromètre repère 28 de secours. Dans le cas de robots immergeables, les vannes des ballasts spéciaux repère 30 sont connectées également au circuit ainsi que les capteurs de pression et commande de cylindrée hydraulique du groupe hydraulique générateur repère 31. Les interfaces d'entrées sorties repère 24 sont également connectées aux microprocesseurs des pattes, dans l'exemple traité sur la figure 1, 6 pattes ont été représentées par les blocs repères 32 nu 1, 32 N 02 jusqu'à N 06 Mais dans un but de simplification, seule la patte N 01 a été représentée Le circuit 32 N O l est le microproces- seur de la patte Il est relié à ses mémoires vives et programmables électriquement repère 33 ainsi qu'au circuit d'interface d'en- trées repère 34 et au circuit d'interface de sorties repère 35. Les capteurs de position des variables articulaires repère 36 - les capteurs de force (qui sont des capteurs de pression dans le cas de robot hydraulique) ainsi que les capteurs de proximités à ultra sons pour l'approche finale de la patte repère 38 sont connectés 25124 10 à l'interface d'entrée repère 34. L'interface de sortie repère 35 est connecté au convertis- seur numérique analogique repère 40 qui fournit une tension au circuit convertisseur tension/courant repère 41 lui-même alimente la servo valve repère 42 qui laisse passer un débit proportion- nel dans l'actionneur hydraulique correspondant à une variable arti- culaire Il est précisé que chaque variable articulaire est commandé par un système similaire qui, dans un but de simplification, ne sont pas représentés. L'interface de sorties repère 35 est connecté au circuit de puissance repère 39 qui commande les électroaimants de verrouil- lage des outils sur la patte. Pour certaines variantes de robot, par exemple l'architecture à pattes, on simplifie la commande des pattes en utilisant des dis- tributeurs à 2 vitesses, en remplacement des servo valves Dans ce cas, on utilisera le circuit repère 39 pour la commande directe des distributeurs. Sur la figure 2, est représentée une articulation d'épaule qui a la particularité de posséder 3 degrés de liberté obtenus avec deux vérins à double effet repère 44 pour celui dont l'axe est verti- cal, et 45 pour celui dont l'axe est horizontal Un chassis rigide - repère 46 comporte une cavité o est disposé un roulement à billes - repère 47 (ou un palier ou un roulement conique ou à aiguilles). Ce roulement assure un premier degré de liberté: la rotation Un car- dan repère 48 assure le deuxième et le troisième degré de liberté. L'ensemble, roulement plus cardan, est équivalent à une rotule; on pourra, en conséquence, pour les petits robots, utiliser une rotule, ce qui est plus économique. Un levier repère 49 est rendu solidaire de l'axe d'épaule - repère 50 Un dispositif à rotule repèrel 5 l assure la liaison entre la pièce repère 49 et la tige du vérin Le corps du vérin sera relié par un dispositif à rotule repèrel Sf au chassis - repère 46. On notera que l'on peut, indifféremment, disposer deux vérins à double effet ou quatre vérins pour augmenter la puissance du robot. On notera la disposition d'un soufflet en matière souple re- père 53 qui évite la pénétration de la poussière ou de l'eau à l'in- térieur du dispositif Le mouvement d'épaule peut âtre complété par un mouvement de translation ou un mouvement de rotation comme celui qui a été représenté avec un vérin à double effet repère 51. 251241 O 6 - Il est à noter que les vérins peuvent être indifféremment hydrau- lique ou électrique, sur la figure 3 o l'an remarque la cinématique. Si le système électronique précédemment décrit active le vérin 44 uniquement on obtient un mouvement de bas en haut de l'axe d'épaule avec une petite composante parasite due au point fixe du vérin 45. Mais cette composante est mineure et peut se compenser par action con- juguée de très faible amplitude du vérin 45 Si on active seulement le vérin 44, les 2 vérins étant à 900, l'action est permutée de 90 D, c'est à dire que c'est un mouvement d'avant en arrière qui prend nais- sance. Si l'on active conjointement les 2 vérins, c'est un mouvement de rotation de l'épaule qui apparatt. En cas d'utilisation de vérins hydrauliques, on aura intérêt à fixer le corps du vérin côté axe d'épaule et la tige caté chassis pour utiliser la plus grande force pour le déplacement du robot du bas vers le haut, et non le contraire L'un des intérêts du système est la composition des mouvements en marche lente, on avance -la patte sans énergie pour la soulever et vice versa. La locomotion à pattes demande d'économiser l'énergie dépensée par unité de longueur franchie. La figure 4 représente un engin repère 57 qui peut être un camion, un petit bâtiment préfabriqué ou un conteneur clampé par des points d'accrochage repère 58 et soulevé par des pattes autonomes repère 59 qui sont solidaires de leur coffret de puissance repère 60. Les pattes accessoires repère 61 sont en position haute Dans cette variante du système robotique il existe 3 fonctions principales: l'approche, le clampage et la marche Ces fonctions sont assurées par le dispositif de coffret de puissance comprenant: une réserve d'éner- gie et un dispositif générateur pour alimentation en puissance des pattes (soit énergie électrique par batteries ou piles à combustible, soit hydraulique par l'intermédiaire d'un moteur électrique ou ther- mique) Le coffret comprend également le dispositif de commande mais avec la particularité d'avoir le système de télécommunication repère 11 figure 1 par cellules optoélectroniques en bout du dispositif de clampage repère 58. Sur la figure 8 sont figurés les cheminements des fibres opti- ques assurant le passage des informations d'une patte à l'autre - (repère 62) Les deux pattes auxiliaires repère 61 qui sont sur chaque coffret sont prévues pour la marche d'approche Cette marche d'approche peut s'effectuer de plusieurs manières différentes dont 25124 1 O -7- dont l'allure rampée est représentée en a, b et c figure 5, alors que l'allure roulée est figurée d, e, f, g, h, etc figure 5 On remarque- ra les possibilités d'évolution importantes que donnent b cette confi- guration les 2 pattes auxiliaires repère 61 qui ne sont pas limi- tées par des butées dans leur rotation autour de leur axe Ces pattes auxiliaires évitent, de plus, que le robot ne puisse se sortir, par ses propres moyens, d'une situation retournée Le procédé de fonction- nement est le suivant: l'engin embourbé doit posséder des points de clampage pour robot Ces points de clampage émettent un signal avec codage spécifique à chaque point soit par ultra sons, soit par rayon- nement électromagnétique. Les coffrets des robots seront pourvus d'un dispositif de posi- tionnement sur cette base d'émission repère 10 figure 1 Ces dispositifs étant connus, ils ne seront pas décrits plus avant Les différents robots s'affectent par ordre de priorité suivant un proto- cole résidant en mémoire repère 2 figure 1 Un objectif de clam- page Les robots communiquent entre eux via le système de télécommu- nication repère 11 figure 1 par ondes électromagnétiques ou ul- tra sons. Dès que le robot a atteint son objectif, il se clampe sur l'engin toujours en utilisant le système de positionnement Une des variantes de clampage peut 9 tre réalisée par le dispositif de verrouillage pour changement d'outils représenté sur la figure 14. D'autres variantes sont possibles par crochets ou par vérins A partir du clampage, le robot met ses pattes auxiliaires en position haute, et teste le sol en mesurant, à l'aide des capteurs des varia- bles articulaires et des capteurs d'efforts, la portance du sol La communication s'établit avec les autres robots clampés par fibre op- tique repère 62 figure 8 Les fibres sont doublées et solidaires de l'engin à soulever. Il est à noter que le procédé décrit présentement s'applique sur des engins immergés Puis, en fonction de la portance, un type de dé- marche est choisi Il est rappelé que, pour un robot à N pattes, le nombre de démarches théoriques est( 2 n-1) l Mais, dans ces démarches, certaines utilisent le déplacement d'une patte à la fois, d'autres nécessitent la moitié des pattes Il est important, par rapport à une partance de sol par exemple 2 bars de ne pas dépasser la pression au sol en allure de marche quand le poids de l'engin ne repose plus que sur 3 pattes au lieu de 6 Pour un camion enlisé de 15 tonnes, par exemple, prévu pour 8 clampages avec des platines de pattes de 350 mm x 251241 O 350 mm, un sol de 2 bars, chaque patte peut soulever 2400 da Npar sept pattes en allure lente = 16,8 tonnes, ce qui est tout juste suffisant compte tenu du coefficient dynamique pour sortir le camion de sa si- tuation Mais, en sol plus ferme, une marche à portance alternée 4 pat- tes puis 4 pattes permettra une plus grande vitesse de progression. La figure 6 représente 1/2 vue de dessus d'une habitation rendue mobile par des platines de clampage sur lesquelles sont installées des pattes Ces nouvelles possibilités libèrent l'architecture tradi- tionnelle du carcan des voiries et réseaux sans, pour autant, rentrer dans les catégories caravaning, puisque les bâtiments sont largement hors gabarit routier De plus, ils peuvent se mouvoir à l'aide des pat- tes formant ainsi un grand robot sur des terrains impraticables aux engins traditionnels. On retrouve alors les compositions architecturales des bâtiments modulaires avec des salles communes repère 65 et des petits volu- mes repère 64 pour cuisine, salle de bains, etc Pour de telles architectures à pattes, il est recommandé de ne pas utiliser X pattes avec leur coffret de commande intégré et les pattes auxiliaires, mais des pattes qui se fixent sur des platines lors des transports, et qui sont alimentées en énergie et coordonnées par un dispositif installé, pour la circonstance, dans l'engin Il est à noter que les pattes et le dispositif central peuvent être loués uniquement lors des déplacements. Une autre variante de la présente invention, toujours dans le cadre de l'architecture à pattes, est représentée figure 24 Une sé- rie d'engins avec des hublots repère 67 sont équipés avec des pat- tes repère 66 dont le détail est donné par la figure 25 La coque de l'engin repère 68 peut être en sandwich balza repère 69 et peaux intérieure et extérieure'en polyester armé de fibre de verre. Une platine repère 70 noyée dans le polyester assure la li- aison entre la coque et le carter de la-patte; un joint d'étanchéité sera prévu repère 71 La patte est constituée: d'une platine de sol - repère 72 articulée au point repère 73; le bas de la patte repère 74 * en métal coulisse au travers de bague repère 75 et du tube princi- pal repère 76 Le tube 77 n'est qu'un habillage sans autre fonction que d'empêcher la poussière de pénétrer dans les mécanismes Un souf- flet en plastique souple-repère 78 complète l'étanchéité Un cardan - repère 79 permet 2 degrés de liberté Au dessus, 2 vérins hydrauli- ques, disposés à 900 l'un par rapport à l'autre repère 80 permet- tent de composer des mouvements de la patte dans le plan;un troisième 25124 1 O vérin repère 81 donne un troisième degré de liberté nécessaire pour obtenir l'appui réparti sur les pattes. Un ensemble de distributeurs hydrauliques repère 82 et un accumulateur hydraulique repère 83 assurent la fonction d'alimen- tation des vérins à partir de l'arrivée repère 84 et du retour repère 85 L'ensemble est monté sur une platine repère 86 qui se démonte en dehors des périodes d'utilisation En variante, il est pré- vu d'inclure le vérin 81 dans le tube 77 mais, dans ce cas, il n'est plus démontable rapidement pour la location de la fonction marche robotique. La figure 7 représente, v de dessus, une autre variante suivant la présente invention Une structure tubulaire repère 87 sert de support à des sièges repère 88 pour le transport des personnes dans les parcs, expositions, etc Des présentoirs ou panneaux repère 89 sont fixés sur la struc- ture Ils permettent de signaler les manifestations, par exemple, dans l'exposition Le mode énergétique est un ensemble de batteries logées dans la structure que l'on peut facilement extraire par le dessous du robot. La cinématique du robot permet la dépose et l'échange des batte- ries par lui-même simplement en se baissant au ras du sol, avec un dispositif de verrouillage pour la prise des batteries Les batteries alimentent une pompe hydraulique qui, ensuite, distribue la pression sur chaque patte Dans le cas oỉ l'on dispose de vérins électriques, le robot sera simplifié Dans le cas o une recharge rapide est néces- saire, on utilisera des réservoirs d'air comprimé à haute pression qui alimenteront un échangeur air-huile. La figure 10 représente une autre variante suivant la présente invention: le robot de plaisance vu en élévation avec des pattes ro- botiques repère 59 Sur les 4 pattes arrière sont montées les plati- nes d'appui 72 qui permettent la progression sur le sol; sur les pat- tes avant sont montées les pinces pour le travail. La figure ll représente le même robot mais vu de face avec la verrière de la cabine de commande repère 89. La figure 12 représente, vue en plan, un des types d'aménagement du robot de plaisance avec une couchette repèrel 30 -, un escalier 94 d'accès au panneau de sortie et d'éclairement repèrel 36 Sous l'es- calier, on installe le groupe de puissance, de manière à obtenir un centrage correct du robot pendant la marche à 6 pattes, ou pendant les opérations de manipulation avec les pinces du robot. - Pour améliorer la stabilité du robot et sa capacité à manipuler de lourdes charges, on prendra soin de respecter l,l R tuer au 1/3 des sorties de pattes centrales. Pour équilibrer au mieux le robot, an utilise un ballast avant et un arrière qui améliorent le centrage lors du déplacement d'une personne à l'intérieur du robot repère 91 ou en manipulation de poids important par les pinces On remarque figure 13 l'équipement des pattes repère 59 avec des palmes de natation et la ligne de flottaison dans l'eau repère 96 - L'une des caractéristiques de la présente invention est le dis- positif de changement d'outils par le robot lui-même En effet, des réservations repère 95 sont ménagées dans la coque du robot. Elles contiennent différents outils que le robot peut saisir, ver- rouiller et utiliser pour mener à bien ses objectifs. La figure 14 représente une variante de ces dispositifs, un outil pince a été représenté repère 97 il pivote sur l'axe 98 et le c 8 ne repère 99 fait office de butée; un ressort de rappel maintient la pince en position ouverte Une biel Iette repère 101- transmet l'effort du piston 102 en fermeture de pince Ce piston re- père 102 est en contact mécanique avec l'axe du vérin hydraulique - repère 103 Cet axe comporte un code Grey qui est lu par la cellule optoélectronique repère 104 de manière à fournir un signal de la position de l'axe 103 Un distributeur relié au système robotique alimente, par un flexible repère 84 la chambre du vérin à simple effet repère 105 La rotation sur l'axe 106, entre la pince et la patte du robot repère 54 est commandée par un vérin sur la patte 54. En variante, pour augmenter le nombre de degrés de liberté du poignet du robot, on fixe au niveau de la platine repère 107 un dispositif de rotation suivant l'axe longitudinal de la patte et/ou un 2 ème dispositif d'inclinaison repère 106. Pour le mouvement de poignet, un dispositif d'épaule, réduit à la dimension du poignet, permet d'obtenir 3 degrés de liberté Les possibilités dynamiques sont améliorées si on reporte, dans l'épaule du robot, par l'intermédiaire de tringles à billes ou de câbles, les vérins de commande du mouvement de poignet. Le dispositif figure 14 comprend deux fonctions de même nature, l'interchangeabilité des outils et le support d'outils qui sert de il - râtelier grâce à des réservations cloisonnées repère 110 délimi- tant, d'une manière étanche, le porte outils et la coque Dans chacu- ne de ces fonctions, on retrouve: l'approche, le verrouillage, le con- tr 8 le et, en plus, pour le changement d'outils, la transmission de puissance L'approche est assurée par des plans de frottement repè- re 111 et 112 pour l'assemblage outil dans réservation Pour l'appro- che poignet outil, ce sont les surfaces 113 et 112 qui assurent la fonction Il serait, en effet, pénalisant pour le système robotique d'avoir une précision de positionnement de l'ordre du millimètre en bout de poignet Il est plus judicieux d'opérer avec une précision moindre de l'ordre du centimètre, par contre, de disposer de surfaces de frottement qui guident l'approche du poignet sur l'outil ou l'ou- til dans la réservation. Le guidage est complété par un logiciel qui scrute les augmen- tations d'efforts résistants dans la phase d'approche et corrige par commande de l'actionneur opposé Il s'agit, en fait, d'une boucle d'asservissement supplémentaire qui est activée seulement dans les phases d'approche. Le verrouillage est assuré par un loquet repère 108 action- né par un solénoïde repère 109 Des bielles, crémaillères, excen- triques peuvent remplacer ce dispositif simple de solenoide pour des applications spéciales Dans tous les cas, un contrôle de verrouilla- ge sera réalisé par contact électrique entre les verrous, capteur optoélectronique ou capacitif De tels dispositifs sont du domainetechnique connu La partie changement d'outils du système robotique de la présente invention est applicable notamment pour les éléments suivants: Palmes de natation en plastique renforcé avec platine de fixation en métal sur poignet. Outils tranchants composés d'une lame et d'une platine de fixation pour travaux agricoles. Outils de travaux publics comme marteaux piqueurs, cisailles à câ- bles, pulvérisateurs. Pieds en acier plein en forme de crayon peu sensible aux mines. Propulseurs à hélices, plans porteurs hydrodynamiques avec angle d'incidence commandé par la position de la patte et/ou actionneur de poignet. Un autre composant du présent système robotique est appelé: Collier ou Trompe Il permet une liaison articulée entre le corps du robot et la tête. 12 - La figure 20 représente l'avant d'un robot dont la tête est in- clinée pour la marche terrestre Le champ de vision de la cabine de commande repère 114 est nécessaire pour une progression aisée en manuel En navigation maritime, il faut, au contraire, présenter un profil hydrodynamique à faible tramnée, et la position haute est né- cessaire. La figure 21 représente l'avant d'un-robot avec le collier - repère 115 en position horizontale avec des pattes mandibules soli- daires de la tête repère 116 Le collier apporte l'avantage d'une cinématique particulière des mandibules par rapport au corps du robot. Une première variante de collier est représentée figure 18 Cette coupe horizontale indique le montage d'un vérin repère 117 entre la tâte et le corps par une articulation centrale repère 118 Le montage est symétrique par rapport à l'axe longitudinal du robot - repère 119 Un capteur de déplacement incrémental, absolu ou analogi- que sera fixé entre la tête et le corps; les signaux seront dirigés vers un circuit d'interface relié au circuit 27 En mettant en série 2 mécanismes 1 horizontal et 1 vertical on obtient le mouvement bas, haut, droite, gauche de la tête. Des écailles repère 115 figure 18 forment la partie rigide du collier Un joint étanche en néoprène repère 121 forme la par- tie souple. Une deuxième variante de collier est représentée sur la figure 19. Les écailles repère 115 comportent des vessies repère 122 - pneumatiques ou hydrauliques Les vessies sont reliées entre elles par des conduits de fixation et de communication pour assurer le transfert du fluide d'un ensemble de vessies Sur l'un des conduits par c 8 té à commander, soit 4 conduits si l'on commande droite, gau- che, haut, bas, un embout de raccordement repère 124 est fixé. Par cet embout se fait l'alimentation en fluide du collier Dans l'ex- emple présentement décrit o l'on commande droite, gauche, haut, bas, on aura 4 vessies par écaille qui développent chacune une force F cor- respondante à la pression d'alimentation Un système à câble repère avec poulies repère 123 maintient la distance moyenne en- tre la tâte et le corps du robot Ce câble joint 4 poulies solidaires - de la tête et 4 poulies solidaires du corps De plus, 4 capteurs de rotation incrémentaux repère 126 sont reliés par interface au cir- cuit repère 25 figure 1 ce qui permet de déterminer la position de la tête par rapport au corps du robot. La vessie comporte une partie épaisse dans la partie non envelop- 13 - pée par l'écaille Cette surépaisseur rend la vessie non dilatable pour cette partie, ce qui évite les hernies Les dispositifs de col- liers peuvent être employés en réduisant les dimensions pour des trom- pes de robot. La figure 15 représente la vue en plan intérieure d'un robot de plaisance avec la cabine de commande, le collier repère 115 le coin séjour avec des sièges repère 127 e le sas de descente repè- re 128 le bloc technique repère 129 comprenant le moteur, le groupe fluides et services, les 2 cabines arrière repère 130 avec leur porte d'isolement repère 131 le compartiment toilette repè- re 132 le coin cuisine repère 133 En pointillé, sont figurés les ballasts repère 134 en néoprène qui assurent l'immersion du robot. Lorsque les ballasts ne sont pas utilisés, ils sont repliés au fond des coffres qui les contiennent, ou, pour le ballast de collier, sanglés le long des parois verticales Quand l'immersion est commandée, la pompe et les vannes ballasts sont activées par le circuit repère 30- figure 1 L'équilibre s'effectue par le circuit repère 28. Ce type de robot a une immersion limitée à quelques mètres. Dans chaque ballast (sauf les ballasts de colliers) est sou- dée une séparation intérieure qui délimite des ballasts d'équilibrage du robot En effet, lors d'une démarche lente, la position du centre de gravité d'un robot quadrupède est proche du triangle de sustenta- tion lorsqu'une patte est levée. L'ensemble des occupants d'un robot de plaisance circule à l'in- térieur sans se préoccuper du centrage du robot Une circulation d'eau entre les différents ballasts assure l'équilibrage Les actionneurs sont la pompe à ballasts et les vannes Le dispositif de commande est le circuit repère 30 du système robotique asservi par les capteurs de force des vérins. La figure 16 montre en élévation les ballasts On remarque dans ces dispositions constructives la position du panneau de descente - repère 136 et du cockpit central 135 Les écailles dorsales repère 137 servent d'adossoir ou de garde-corps pour les bains de soleil sur le dos du robot Elles sont constituées par des moulages en plas- tique fixés à la coque par des vis ou boulons vissés dans des inserts. On remarque les pattes repère 54 sur la figure 7 qui sont une variante du dispositif de la figure 2 Cette variante a été tracée en trait pointillé repère 138 pour la sortie d'épaule sur laquelle est fixée une patte repère 54 On note que, sur ce type de patte, le couple de rotation est très important, notamment lors des efforts al- 14 2512410 ternés en déaccélération Il est recommandé de doubler les vérins - repère 44 & 45-par leurs opposés sur la figure 2. On remarque dans le cas de pattes suivant la figure 16 que le mou- vement de l'épaule est d'environ 900, alors que le mouvement de dépla- cement avant arrière ou haut bas est faible Dans ce cas, on aura inté- r 9 t à garder la cote R et à augmenter la cote S pour accrottre le cou- ple utile de la patte. Pour obtenir des rotations sur l'axe d'épaule supérieures à 900, il sera nécessaire de passer la platine levier 49 de l'autre c 8 té de l'axe joignant les rotules repère 150 et 151 du vérin repère 44 - figure 2 Dans ce cas, la rotation n'est plus entravée par la présence de l'axe d'épaule repère 54. Parmi le grand nombre de démarches théoriques possibles pour un robot quadrupède, quelques unes seulement sont utilisables en robotique en raison de la puissance de calcul que demande, en temps réel, une commande dynamique. Le système de la présente invention permet de passer d'une démar- che lente, sans commande en dynamique, à une démarche plus rapide En effet, les microprocesseurs des circuits 1 et 32 figure 1 peuvent être remplacés par des paires de microprocesseurs genre APX 432 et, au fur & à mesure de l'apprentissage du robot, augmenter sa capacité de calcul en cascadant une série de microprocesseurs par circuit. La démarche la plus simple pour un robot quadrupède est celle o, au plus, une patte est en l'air à chaque instant Par exemple, sur la -figure 15, les pattes sont repérées de 1 à 4 Premier mouvement, les pattes sont toutes posées au sol, les pattes 1 & 3 en avant par rap- port aux pattes 2 et 4 Deuxième mouvement, la patte 4 en l'air se dirige vers 2 Troisième mouvement, la patte 4 posée derrière la pat- te 2, toutes les pattes sont au sol Quatrième mouvement, la patte 2 en l'air avance Cinquième mouvement, la patte 2 est arrivée au sol, toutes les pattes sont posées, elles forment un parallélogramme inverse de celui du ler mouvement Et ainsi de suite. On trouvera dans là bibliographie des descriptions de démarche pour application au présent système. La figure 22 représente une variante d'épaule pour patte auxili- aire avec un moteur hydraulique à pistons radiaux repère 139 et un vérin d'écartement repère 140. La figure 23 représente un assemblage de modules robotiques re père 141 avec un collier repère 115 une cabine avant Sur un as- semblage de ce type, on peut augmenter le nombre de modules entre 6 et - 124 1 O 12 environ, c'est une autre variante de robot modulaire à pattes. La présente invention ouvre une nouvelle voie dans la robotique de plaisance, les robots quadrupèdes ou hexapodes de survie, l'archi- tecture à pattes pour motels, centres de vacances, grands chantiers itinérants, engins agricoles, engins de travaux publics, engins pour circulation sur la neige, engin de jardinage, etc Àû - 2512410 REVENDICATIONS 1) Système de robots à pattes comprenant des dispositifs mécaniques de Iocomotion actionnés par des vérins ou moteurs hydrauliques commandés par multimicroprocesseurs en liaison avec un groupe de puissance ( 129) caractérisé par une double structure modulaire logicielle et matérielle commandant au moins une patte de puissance ( 59) mue depuis une épaule articulée sur un roulement et/ou un cardan ( 48) dont les vérins ( 44) ( 45) fixés parallèlement et perpendiculairement à l'axe de marche sont couplés mécaniquement entre eux par l'intermédiaire de rotules ( 150) ( 151) sur une platine ( 49) solidaire de l'axe d'é- paule. 2) Système de robots à pattes suivant la revendication 1 caractérisé par l'architecture informatique hiérarchisée qui comprend un micro- processeur mattre ( 1) connecté à une commande manuelle ( 20) qui ac- tive ou remplace le microprocesseur mattre ( 1) par un microproces- seur couplé avec un clavier ( 12) pour commandes manuelles. 3) Système de robots à pattes suivant la revendication 1 caractérisé par un module autonome constitué d'un coffret de puissance ( 60)-sur lequel sont fixées 2 pattes auxiliaires ( 61) et/ou une patte de force, un dispositif, de clampage ( 58), une liaison par ondes électromagné- tiques ( 62) ou ultrasons qui passent par le circuit ( 11). 4) Système de robots à pattes suivant la revendication 1 caractérisé par un corps de robot tubulaire ( 87) sur lequel est fixée une série de sièges et/ou des présentoirs et panneaux d'indications. ) Système de robots à pattes suivant la revendication 1 caractérisé par des modules habitables possédant des platines latérales et fron- tales pour fixation des pattes lors des déplacements. 6) Système de robots à pattes suivant la revendication 1 caractérisé par des pattes mandibules. 7) Système de robots à pattes suivant la revendication 1 caractérisé par un collier constitué d'écailles rigides ( 115), d'un joint d'é- tanchéité ( 121), d'un actionneur qui est un vérin ( 117) ou une série de vessies ( 122) alimentées par un fluide et maintenues à une distance moyenne fixe soit par câble ( 125), soit par vérins. 8) Système de robots à pattes suivant la revendication 1 caractérisé par l'implantation d'écailles dorsales ( 137) formant adossoir et garde- corps. 9) Système de robots à pattes suivant la revendication 1 caractérisé par un cockpit central ( 135) sur robot de plaisance avec 1 ou 2 ca- bines derrière le cockpit et groupe de puissance ( 129) sous le cockpit. ) Système de robots à pattes suivant la revendication 1 caractérisé par un ensemble de ballasts ( 134) pour immersion et/ou centrage du robot. 11) Système de robots à pattes suivant la revendication 1 caractérisé par des réservations porte-outils ( 95) dans la coque accessible pour changement d'outil par le poignet du robot muni d'un changeur d'ou- til par surface de frottement ( 111) ( 112) et ( 113), commandé par la 2 ème boucle d'asservissement L'un des outils est une palme de nata- tion ( 92).