ES2692445T3 - Articulación motorizada segura destinada a equipar un robot de carácter humanoide - Google Patents

Abstract

Articulación motorizada segura destinada a montarse entre un primer y segundo miembro (7a, 7b) de un robot de carácter humanoide (10'), que comprende: * un motor (21) que comprende una parte (25) fija destinada a ser conectada al primer miembro (7a) y una parte (26) móvil pudiendo ser accionada en movimiento con respecto a la parte (25) fija y destinada a ser conectada al segundo miembro (7b), * un freno (22) capaz de ejercer una fuerza sobre la parte (26) móvil del motor (21) por efecto de resorte, para impedir el movimiento de la parte (26) móvil con respecto a la parte (25) fija, * un accionador (23) capaz de mover el freno (22) oponiéndose al efecto de resorte, para liberar la parte (26) móvil del motor (25) de la fuerza del freno (22) y permitir que el motor (21) accione en movimiento la parte (26) móvil con respecto a la parte (25) fija, caracterizada porque el motor (21) es un motor giratorio eléctrico, comprendiendo la parte fija una base (25) y comprendiendo la parte móvil un árbol accionable en rotación con respecto a la base (25) y una campana (26) solidaria con el árbol, y el freno (22) comprende una zapata (50) que se puede desplazar entre una posición segura, en la que la zapata en contacto con la campana (26) ejerce una fuerza sobre la campana (26) para impedir por rozamiento la rotación del árbol con respecto a la base (25), y una posición operativa, en el que la zapata se separa de la campana (26), liberando el árbol de la fuerza del freno (22), y porque la campana (26) está constituida por un material metálico y tiene una forma sustancialmente cilíndrica, y la zapata (50) está constituida por un material elastomérico y está configurada para entrar en contacto con la campana (26) a lo largo de una sección radial de la campana (26).

Description

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DESCRIPCION

Articulacion motorizada segura destinada a equipar un robot de caracter humanoide

La invencion se refiere a una articulacion motorizada segura destinada a estar montada entre dos miembros de un robot de caracter humanoide, como se define en el preambulo de la reivindicacion 1.

Dicha articulacion se conoce a partir del documento JP-A-2011 251057.

Se asegura mediante un freno activado de forma predeterminada por efecto de resorte, un accionador que permite desactivar el freno y liberar el funcionamiento de la articulacion.

El cuerpo humano comprende una gran cantidad de articulaciones que aseguran la union de huesos o de miembros del cuerpo. Por ejemplo, hay alrededor de cuarenta articulaciones en un miembro humano inferior, de la cadera al tobillo. Estas articulaciones se pueden mover por medio de los musculos y tienen diversas formas para permitir movimientos variados. Se han hecho muchos intentos con robots de caracter humanoides para reproducir el comportamiento y los movimientos del ser humano. Se conocen diversos tipos de articulaciones capaces de accionar en movimiento un miembro con relacion a otro segun uno o varios grados de libertad por medio de un motor electrico.

Una situacion delicada es la de un corte de alimentacion que puede, por ejemplo, intervenir despues de un fallo informatico o una perdida de carga de la batena. El accionamiento por el motor electrico se interrumpe, la articulacion es libre y es probable que el robot se caiga. Esta situacion es tanto mas delicada como el robot es de gran tamano y masa. En la perspectiva de uso generalizado y por cualquier publico, se busca mejorar la seguridad de uso de robots de caracter humanoides.

El documento JP-A-2011 251057 describe una unidad de asistencia que comprende un soporte fijo en un cuerpo humano, un motor, un elemento giratorio, un trinquete, una garra de bloqueo, un accionador de trinquete y un controlador. El contacto de engrane entre la garra de bloqueo y el trinquete implica necesariamente una parada abrupta de la rotacion del trinquete, y no un frenado, lo que no siempre se desea.

La invencion tiene como objetivo proporcionar una solucion a esta situacion particular de un corte de alimentacion, con el fin de mejorar la seguridad de uso de robots de caracter humanoide, en particular, robots de gran tamano, y hacer frente a los requisitos reglamentarios emergentes en esta area.

Para esto, la invencion tiene por objeto a una articulacion motorizada segura segun la reivindicacion 1. Ventajosamente, el freno de esta articulacion motorizada segura esta configurado para impedir el movimiento de la parte movil del motor con respecto a la parte fija del motor a una fuerza umbral predeterminada; una fuerza superior a dicha fuerza umbral ejercida entre la parte movil y la parte fija del motor que genera un movimiento de la parte movil con respecto a la parte fija.

Ventajosamente, el freno comprende:

• un brazo fijo solidario con la base,

• un brazo movil conectado por un primer extremo al brazo fijo por medio de una conexion de pivote con un eje sustancialmente paralelo al eje principal del arbol, estando la zapata fijada al brazo movil,

• un resorte helicoidal enrollado alrededor del eje de la conexion de pivote y apoyandose, por una parte, en el

brazo fijo y, por otra parte, en el brazo movil para ejercer una fuerza que tiende a separar el brazo movil y el

brazo fijo.

Ventajosamente, el freno comprende:

• un brazo fijo solidario con la base,

• un brazo movil conectado por un primer extremo al brazo fijo por medio de una conexion de pivote con un eje sustancialmente paralelo al eje principal del arbol, estando la zapata fijada a una placa montada en una rotula en el brazo movil,

• un resorte helicoidal enrollado alrededor del eje de la conexion de pivote y apoyandose, por una parte, en el

brazo fijo y, por otra parte, en el brazo movil para ejercer una fuerza que tiende a separar el brazo movil y el

brazo fijo.

Ventajosamente, el accionador es un accionador lineal que comprende un manguito solidario con la base y una varilla, movil en traslacion en el manguito, y conectado a un segundo extremo del brazo movil; estando el accionador lineal configurado para permitir que el brazo movil se desplace en rotacion en relacion con el brazo fijo, oponiendose al efecto de resorte, por traslacion de la varilla en el manguito.

Ventajosamente, la articulacion esta configurada de modo que el brazo movil presente una forma de media luna entre su primer y su segundo extremo, formando una media tapa que cubre parcialmente la campana.

Ventajosamente, la articulacion comprende un dispositivo de engranajes accionado por la parte movil del motor y

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destinado a conectarse al segundo miembro.

Ventajosamente, la articulacion comprende medios para permitir que el freno se desplace mediante intervencion manual.

Ventajosamente, la articulacion comprende medios de medicion capaces de detectar un desplazamiento del freno.

La invencion tambien se refiere a un robot de caracter humanoide que comprende una articulacion motorizada que tiene las caractensticas descritas anteriormente.

Ventajosamente, el robot comprende un miembro que se parece a un muslo y un miembro que se parece a un torso, articulados por una articulacion tal como se describio anteriormente.

Ventajosamente, el robot comprende un miembro que se parece a una pierna y un miembro que se parece a un muslo, articulados por una articulacion tal como se describio anteriormente.

La invencion se entendera mejor y otras ventajas se haran evidentes tras la lectura de la descripcion detallada de un modo de realizacion dado a tftulo de ejemplo en las siguientes figuras.

Las figuras 1a y 1b representan dos ejemplos de robots de caracter humanoides que pueden equiparse con una articulacion segura segun la invencion,

las figuras 2a y 2b representan, segun una primera vista en perspectiva, un primer ejemplo de articulacion segura, respectivamente en una posicion segura y una posicion operativa,

las figuras 3a, 3b y 3c representan en una vista desde arriba el ejemplo de articulacion segura, respectivamente en la posicion segura, la posicion operativa, y en las dos posiciones superpuestas,

las figuras 4a y 4b representan, segun una segunda vista en perspectiva, el ejemplo de articulacion segura, respectivamente en la posicion operativa y la posicion segura,

las figuras 5a y 5b muestran segun una tercera vista en perspectiva el ejemplo de articulacion segura, respectivamente en la posicion operativa y la posicion segura,

la figura 6 representa una vista desde abajo de un segundo ejemplo de articulacion segura.

Para mayor claridad, los mismos elementos llevaran las mismas referencias en las diferentes figuras.

Las figuras 1a y 1b representan dos ejemplos de robots de caracter humanoides desarrollados por la compama ALDEBARAN ROBOTICS™. El robot de caracter humanoide 10 representado en la figura 1a comprende una cabeza 1, un torso 2, dos brazos 3, dos manos 4, dos piernas 5 y dos pies 6. El robot de caracter humanoide 10' representado en la figura 1b comprende una cabeza 1, un torso 2, dos brazos 3, dos manos 4 y una falda 7. Estos dos robots comprenden varias articulaciones que permiten el movimiento relativo de los diferentes miembros del robot con el objetivo de reproducir la morfologfa humana y sus movimientos. Los robots 10 y 10' comprenden, por ejemplo, una articulacion 11 entre el torso 2 y cada uno de los brazos 3. La articulacion 11 se motoriza alrededor de dos ejes de rotacion para permitir desplazar los brazos 3 con respecto al torso 2 en las posibles maneras de desplazamiento de un hombro de un ser humano.

El robot 10 humanoide comprende tambien varias articulaciones para poner en movimiento las piernas del robot y reproducir el movimiento de caminar, en particular, articulaciones que se pueden asimilar a una cadera, entre el torso y el muslo, a una rodilla, entre el muslo y la pierna y a un tobillo entre la pierna y el pie. Se implementan varias formas de articulaciones motorizadas, que accionan el movimiento de uno de los miembros alrededor de uno o varios grados de libertad en rotacion.

El robot 10' humanoide presenta una arquitectura diferente. Para mejorar la estabilidad y reducir el centro de gravedad del robot, el robot no comprende piernas sino una falda 7 que comprende, en su base, un tnpode 14 capaz de desplazar el robot. La falda comprende tambien una primera articulacion 12 que se asemeja a una rodilla, entre una pierna 7a y un muslo 7b. Una segunda articulacion 13 que se asemeja a una cadera se monta entre el torso 2 y el muslo 7b. Estas dos articulaciones 12 y 13 son conexiones de pivote motorizadas alrededor de un eje de rotacion. El eje de rotacion Xa de la articulacion 12 y el eje de rotacion Xb de la articulacion 13 son sustancialmente paralelos a un eje que conecta los dos hombros del robot, permitiendo inclinar el robot hacia delante o hacia atras.

El robot de caracter humanoide de 10' en posicion de pie mide aproximadamente 1,1 a 1,2 metros para una masa total de aproximadamente 25 a 30 kg. Se trata de asegurar que la parte alta del robot no pueda accionar en rotacion la articulacion bajo el efecto de su propio peso. La articulacion segura segun la invencion tiene como objetivo impedir la cafda de la parte alta del robot, por ejemplo, desde el muslo hasta la cabeza por rotacion alrededor de la articulacion 12, incluso en caso de corte de alimentacion electrica de la articulacion. Mas espedficamente, la articulacion segun la invencion permite bloquear la rotacion de las articulaciones cuando la parte superior del robot se encuentra dentro de un cono con un eje vertical y un angulo del orden de 10 grados.

La invencion se describe a continuacion para una articulacion motorizada con un grado de libertad de tipo de conexion de pivote, implementada en un robot de gran tamafo similar al robot de caracter humanoide 10' y, en particular, para una articulacion comparable a una rodilla o cadera. Se entiende bien que la invencion no se limita a

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esta aplicacion particular. Mas generalmente, la articulacion segun la invencion esta destinada a ser montada entre un primer y un segundo miembro de un robot, tal como un robot de caracter humanoide, un robot de caracter animal o incluso un robot industrial. El primer y segundo miembro son generalmente subconjuntos mecanicos que se buscan para desplazarse uno con respecto al otro. Por miembro, nos referimos en lo siguiente a un subconjunto mecanico del robot, tal como una pierna, un muslo, un torso, una cabeza, un brazo, una mano o una combinacion de estos. Cabe destacar que, si las figuras siguientes detallan un ejemplo particular de una articulacion motorizada de tipo conexion de pivote de un grado de libertad, se entiende que la invencion se aplica en principio a cualquier tipo de articulaciones, por ejemplo, una articulacion de dos grados de libertad en rotacion o, tambien, una articulacion con uno o varios grados de libertad en traslacion. De manera general, la invencion se refiere a una articulacion que comprende un motor capaz de desplazar un segundo miembro con relacion a un primer miembro.

Las figuras 2a y 2b representan, segun una primera vista en perspectiva, un ejemplo de articulacion segura, respectivamente en una posicion segura y una posicion operativa. La articulacion 20 esta destinada a ser montada entre un primer y un segundo miembro no mostrados en las figuras. La articulacion 20 comprende:

• un motor 21 capaz de accionar en movimiento el segundo miembro con relacion al primer miembro, comprendiendo el motor una parte fija destinada a ser conectada al primer miembro y una parte movil accionable en movimiento con respecto a la parte fija y destinada a ser conectada al segundo miembro,

• un freno 22 capaz de ejercer una fuerza sobre la parte movil del motor 21 por efecto de resorte, para impedir el movimiento de la parte movil con respecto a la parte fija,

• un accionador 23 capaz de mover el freno 22 oponiendose al efecto de resorte, para liberar la parte movil del motor 21 de la fuerza de freno y permitir que el motor 21 accione en movimiento la parte movil con respecto a la parte fija.

El motor 21 es preferentemente un motor giratorio electrico, que comprende una base de motor 25 y un arbol accionable en rotacion con respecto a la base 25 alrededor de un eje X. La base de motor 25 forma la parte fija del motor y comprende una base en forma de disco destinada a fijarse al primer miembro del robot por medio de seis patas 25a de fijacion distribuidas angularmente alrededor del pedestal de la base. El arbol (no visible en las figuras) forma la parte movil del motor y es integral con una campana 26 de motor de forma sustancialmente cilmdrica. El arbol pasa a traves de la base del motor y esta destinado a conectarse al segundo miembro, preferentemente a traves de un dispositivo de engranajes (no representado). Asf configurado, el motor 21 electrico permite accionar el arbol en rotacion con respecto a la base, accionando en rotacion el segundo miembro con respecto al primer miembro.

La articulacion 20 tambien comprende el freno 22. En la figura 2a, la articulacion se representa en una posicion segura, en la que el freno ejerce una fuerza sobre la parte movil del motor para impedir la rotacion del arbol. En la figura 2b, la articulacion esta representada en una posicion operativa, en la que el freno se desplaza para liberar el motor de la fuerza de frenado y permitir el accionamiento en rotacion del arbol. En una posicion segura, el freno 22 ejerce una fuerza sobre la campana 21 del motor, preferentemente constituida de un material metalico, por medio de una zapata constituida preferentemente de un material elastomerico, que pone en contacto la campana cilmdrica a lo largo de una seccion radial de la misma. La zapata ejerce una fuerza sobre la campana del motor para impedir por rozamiento la rotacion del arbol con respecto a la base.

En el ejemplo representado, el freno 22 comprende un brazo fijo 27 solidario con la base del motor 25 y un brazo movil 28. El brazo 28 movil tiene una forma de media luna entre un primer extremo 50a y un segundo extremo 50b, formando una media tapa que cubre parcialmente la campana de motor. El brazo 28 movil esta conectado por el primer extremo 50a al brazo fijo 27 por medio de una conexion 29 de pivote del eje X' sustancialmente paralelo al eje X de rotacion del arbol. En este primer ejemplo de articulacion, la zapata esta fijada a una superficie interna del brazo movil, para entrar en contacto con la superficie radial de la campana 26, durante una rotacion del brazo movil alrededor de su eje X'. La zapata se fija sustancialmente equidistante del primer y segundo extremo 50a y 50b del brazo movil 28. El freno 22 tambien comprende un mecanismo de resorte, preferentemente un resorte 45 helicoidal enrollado alrededor del eje X' y apoyado sobre el brazo 27 fijo y el brazo 28 movil para ejercer una fuerza que tiende a separar el brazo movil y el brazo fijo. La fuerza ejercida por el resorte entre el brazo movil y el brazo fijo se transmite a la zapata en contacto con la campana, permitiendo bloquear el arbol en rotacion. Por defecto, la articulacion esta bloqueada en rotacion.

La articulacion comprende tambien un accionador 23 capaz de desplazar el freno oponiendose al efecto de resorte, para liberar el motor de la fuerza del freno y permitir que el motor accione el arbol en rotacion. En el ejemplo representado, un accionador lineal (no representado) esta montado entre el brazo 27 fijo y el segundo 50b extremo del brazo 28 movil. El accionador lineal comprende una varilla movil en traslacion entre dos posiciones segun un eje Y, dentro de un manguito. El manguito esta fijado en un soporte 31 solidario con el brazo 27 fijo. La varilla presenta en su extremo una forma esferica que coopera con una huella 32 esferica dispuesta en el brazo 28 movil. La carrera de la varilla entre sus dos posiciones define el movimiento del brazo movil entre la posicion segura y la posicion operativa. Por defecto, por ejemplo, cuando la articulacion no se alimenta electricamente, la varilla se mantiene por el efecto del resorte en su posicion mas extendida. A la inversa, cuando la articulacion esta alimentada, el accionador se puede controlar para retraer la varilla en el manguito ejerciendo una fuerza que contrarresta el efecto de resorte. Son concebibles diversos modos de realizacion del accionador lineal, en particular, un accionador lineal

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controlable por electroiman.

La articulacion tambien comprende medios para desplazar manualmente el freno para liberar el movimiento de rotacion de los dos miembros. En particular, un plano 40 inclinado esta dispuesto en el brazo movil, cerca de su segundo extremo, de modo que una herramienta se desplaza paralelamente al eje X de rotacion del arbol, y contra este plano 40 inclinado, puede desplazar el brazo movil desde la posicion segura hacia la posicion operativa, al contrarrestar el efecto de resorte. Un segundo plano 41 inclinado, visible en las figuras 4a y 4b, tambien se encuentra cerca del centro de la forma de media luna del brazo movil. En la practica, la articulacion motorizada representada en las figuras esta integrada en el robot, dentro de una carcasa exterior que se representa en las figuras 1a y 1b que confieren el aspecto estetico externo del robot. Ventajosamente, la carcasa exterior comprende un orificio dispuesto frente al plano inclinado de la articulacion, permitiendo la insercion de una llave adaptada para liberar el freno y permitir plegar o desplegar los miembros articulados manualmente.

Segun un aspecto de la invencion, por lo tanto, asegurar la articulacion es, por lo tanto, proporcionar al motor de accionamiento un mecanismo de freno activado por defecto mediante un mecanismo de resorte, y medios para desactivar el mecanismo de freno al contrarrestar el mecanismo de resorte. De este modo, la articulacion se bloquea en caso de corte de alimentacion de la articulacion, relacionado con una perdida de carga de la batena, un fallo informatico, o una parada de emergencia voluntaria. Los medios para desactivar el mecanismo de freno comprenden medios controlables electronicamente, es el papel del accionador, y medios manuales, es el papel de los planos inclinados.

Las figuras 3a, 3b y 3c representan en una vista desde arriba el ejemplo de articulacion segura, respectivamente en la posicion segura, la posicion operativa, y en las dos posiciones superpuestas. En el ejemplo representado, el diametro de la base del motor es de aproximadamente 90 mm, la altura de la articulacion es de aproximadamente 40 mm. En una posicion segura, el brazo 28 movil presiona la zapata de elastomero contra la campana 26 de motor. La forma de media luna del brazo movil es ventajosa. Permite ajustar la forma de la campana movil para que la zapata elastomerica pueda ponerse en contacto con la campana a lo largo de una seccion radial del arbol. La zapata no es visible en las figuras, su ubicacion esta representada por la referencia 43. Generalmente, se retiene una zapata sustancialmente rectangular de aproximadamente 15 mm de altura y anchura. La forma de media luna tambien permite asegurar la articulacion en un volumen reducido. Generalmente, una carrera de 2,5 mm del accionador lineal, correspondiente a un angulo a de aproximadamente 4 grados, separa la posicion segura de la posicion operativa. Cabe senalar que tambien que la articulacion esta destinada ventajosamente a conectarse a los dos miembros del robot de manera que el brazo movil en forma de media luna se posicione en la parte superior de la campana de motor. Asf configurado, la parte movil del freno presiona la zapata, no solo por efecto resorte sino tambien de forma natural por efecto de la gravedad. En ausencia de energfa y en el caso de un debilitamiento de la potencia de los resortes de retorno, la articulacion queda naturalmente frenada por la zapata.

La articulacion permanece bloqueada mientras una fuerza exterior ejercida entre la parte movil y la parte fija del motor, permanece inferior a la fuerza ejercida sobre el motor por el freno. Cuando la fuerza aplicada entre la parte movil y la parte fija del motor es superior a la fuerza ejercida por el freno, la parte movil se acciona en movimiento. La fuerza de rozamiento es insuficiente para inmovilizar la campana contra la zapata, el arbol se desliza en rotacion a pesar del frenado ejercido por la zapata. La parte movil esta frenada pero no inmovilizada. Dicho de otro modo, el contacto de rozamiento entre la zapata 43 y la campana 26 hace posible frenar sin detener necesariamente la rotacion de la campana 26. Esta caractenstica permite la opcion de frenar o detener la campana 26. Por otra parte, el contacto se realiza mediante el brazo 28 movil en una media luna, lo que tiene el efecto tecnico de casar la forma de la campana con un mejor contacto y asegurar la articulacion en un volumen reducido.

Es posible, mediante un dimensionamiento adaptado del resorte y la zapata, definir la fuerza ejercida sobre el motor por efecto de resorte. Dicho de otro modo, el freno puede configurarse para impedir el movimiento de la parte movil con respecto a la parte fija hasta una fuerza umbral predeterminada; una fuerza superior a este umbral de fuerza, ejercida entre la parte movil y la parte fija que genera un movimiento de la parte movil con respecto a la parte fija.

La capacidad de ajustar el valor de esta fuerza umbral es una caractenstica particularmente ventajosa de la invencion. Se hace posible adaptar el comportamiento de la articulacion en funcion de las situaciones encontradas. En el caso del robot de caracter humanoide 10', la fuerza umbral se determina de modo que la articulacion permanezca bloqueada en rotacion tanto como la parte superior del robot (incluyendo aqrn el muslo 7b, el torso 2, los brazos 3 y la cabeza 1) estan dentro de un cono de eje vertical y angulo del orden de 10 grados. Fuera de este cono, la fuerza ejercida sobre la articulacion por efecto de la gravedad de la parte superior del robot es superior a la fuerza umbral y los miembros se accionan en rotacion; estando la articulacion simplemente frenada. La velocidad de la rotacion frenada es configurable ventajosamente por el dimensionamiento de la zapata y el resorte. El movimiento de rotacion frenado tambien es ventajoso para asegurar la articulacion, evitando la rotura de componentes expuestos a una gran fuerza. Dicho de otro modo, esto permite preservar la movilidad de las piezas involucradas en la cadena de engranajes que siguen al motor. Esta movilidad hace posible, por ejemplo, soportar un impacto violento en una articulacion que implementa el sistema de frenado en su posicion de rozamiento, ya que los engranajes pueden girar, incluso lentamente, con el fin de disipar la energfa del impacto. En la hipotesis opuesta de un bloqueo de la articulacion por medios mecanicos independientes de la fuerza ejercida, la fuerza de impacto en el caso de una cafda o choque violento se reflejana en toda la cadena de accionamiento de la articulacion, conllevando in fine la

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rotura de los componentes mas fragiles, por ejemplo, el motor o el dispositivo de engranajes.

Esta implementacion de un freno que actua por rozamiento es ventajosa ya que define dos intervalos de uso, un primer intervalo en el que se bloquea la articulacion, cualquier fuerza ejercida entre los miembros que no conlleve movimiento de la articulacion; y un segundo intervalo en el que una fuerza ejercida entre los miembros provoca el movimiento de los miembros; siendo la articulacion frenada.

Las figuras 4a y 4b representan, segun una segunda vista en perspectiva, el ejemplo de articulacion segura, respectivamente en la posicion segura y la posicion operativa. Esta segunda vista ilustra la implantacion del accionador lineal en la base del 25 motor, cerca del segundo 50b extremo del brazo 28 movil. El accionador lineal comprende un manguito, fijado en el soporte 31 dispuesto en el brazo 27 fijo, y una varilla cuyo extremo esferico coopera con la huella 32 esferica dispuesta en el brazo movil para formar una rotula. En ausencia de alimentacion electrica o control del accionador, la varilla se mantiene en la posicion retrafda por el efecto del resorte. El desplazamiento de la varilla en traslacion segun el eje Y, controlado por el accionador lineal, permite contrarrestar el efecto de resorte y liberar el arbol del agarre del freno.

Ventajosamente, el brazo 27 fijo y el brazo 28 movil estan constituidos de un material termoplastico cargado de fibra de vidrio, preferentemente de tipo PA66-GF35. Diversos componentes, como, por ejemplo, el soporte 31, se pueden unidos sobre el brazo movil mediante un procedimiento de tipo sobremoldeo. La zapata puede estar constituida de un material elastomero a base de poliuretano. La zapata se fija preferentemente al brazo movil mediante un procedimiento de tipo de inyeccion doble, permitiendo una cohesion molecular adaptada a las fuerzas que se pueden ejercer sobre la zapata.

Ventajosamente, comprendiendo el conjunto el brazo fijo, el brazo movil, la zapata, el resorte helicoidal y el accionador se ensamblan en una primera etapa. El conjunto ensamblado previamente se monta entonces en la base del motor 25. Para esto, la base del motor y el brazo fijo comprenden medios que permiten posicionar previamente el conjunto con respecto al motor, antes de la fijacion mediante las tres huellas 46 de fijacion dispuestas en el brazo fijo y la base del motor.

Las figuras 5a y 5b muestran segun una tercera vista en perspectiva el ejemplo de articulacion segura, respectivamente en la posicion segura y la posicion operativa. Esta ultima vista en perspectiva muestra el detalle de la conexion 29 de pivote entre el brazo 27 fijo y el brazo 28 movil. El resorte 45 se enrolla alrededor del eje X' y se apoya contra una superficie del brazo movil y una superficie del brazo fijo, para ejercer una fuerza que tiende a separar el brazo fijo y el brazo movil.

Ventajosamente, el brazo fijo tambien comprende medios 47 para la recuperacion de fuerza, entre la base del motor y el brazo fijo, que permite reflejar la fuerza ejercida por el resorte en el brazo fijo hacia la base del motor.

Tambien se contempla fijar unos medios para medir la posicion del brazo movil, estando la informacion de posicion medida transmitida a una unidad de control electronico para la conduccion de la articulacion motorizada. En particular, se contempla unos medios de medicion optica. Para ello, el brazo movil comprende un extremo 48, visible en la Figura 2b, configurado para interceptar, solo en la posicion segura, un haz optico de eje paralelo al eje X.

La figura 6 representa una vista desde abajo de un segundo ejemplo de articulacion segura. Este segundo ejemplo de articulacion tiene numerosas similitudes con el primer ejemplo ya descrito. Como antes, el freno comprende un brazo fijo solidario con la base y un brazo 28 movil conectado al brazo fijo por una conexion 29 de pivote. En la figura 6, solo se muestra el brazo 28 movil del freno. La definicion y el principio de funcionamiento de los otros componentes, como el motor, el accionador o el brazo fijo del freno, no se incluyen en detalle de forma sistematica.

Este segundo ejemplo de articulacion se distingue del primer ejemplo por la definicion de la zapata que entra en contacto con la campana del motor. En este segundo ejemplo, una zapata 50 destinada a entrar en contacto con la campana del motor para frenar esta ultima, esta montada en una placa 51 montada en una rotula en el brazo 28 movil. La placa 51 presenta una forma espedfica configurada para fluir bajo la accion combinada de fuerzas de rozamiento tangenciales estatica y dinamica y la presion. Siendo esta deformacion posible simetricamente, cualquiera que sea el sentido de rotacion de la campana del motor.

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   REIVINDICACIONES

   1. Articulacion motorizada segura destinada a montarse entre un primer y segundo miembro (7a, 7b) de un robot de caracter humanoide (10'), que comprende:

   • un motor (21) que comprende una parte (25) fija destinada a ser conectada al primer miembro (7a) y una parte (26) movil pudiendo ser accionada en movimiento con respecto a la parte (25) fija y destinada a ser conectada al segundo miembro (7b),

   • un freno (22) capaz de ejercer una fuerza sobre la parte (26) movil del motor (21) por efecto de resorte, para impedir el movimiento de la parte (26) movil con respecto a la parte (25) fija,

   • un accionador (23) capaz de mover el freno (22) oponiendose al efecto de resorte, para liberar la parte (26) movil del motor (25) de la fuerza del freno (22) y permitir que el motor (21) accione en movimiento la parte (26) movil con respecto a la parte (25) fija,

   caracterizada porque el motor (21) es un motor giratorio electrico, comprendiendo la parte fija una base (25) y comprendiendo la parte movil un arbol accionable en rotacion con respecto a la base (25) y una campana (26) solidaria con el arbol, y el freno (22) comprende una zapata (50) que se puede desplazar entre una posicion segura, en la que la zapata en contacto con la campana (26) ejerce una fuerza sobre la campana (26) para impedir por rozamiento la rotacion del arbol con respecto a la base (25), y una posicion operativa, en el que la zapata se separa de la campana (26), liberando el arbol de la fuerza del freno (22),

   y porque la campana (26) esta constituida por un material metalico y tiene una forma sustancialmente cilmdrica, y la zapata (50) esta constituida por un material elastomerico y esta configurada para entrar en contacto con la campana (26) a lo largo de una seccion radial de la campana (26).
2. 2. Articulacion segun la reivindicacion 1, cuyo freno (22) esta configurado para impedir el movimiento de la parte (26) movil con respecto a la parte (25) fija hasta una fuerza umbral predeterminada; una fuerza superior a dicha fuerza umbral ejercida entre la parte (26) movil y la parte (25) fija del motor (21) que genera un movimiento de la parte (26) movil con respecto a la parte (25) fija.
3. 3. Articulacion segun una de las reivindicaciones anteriores, en la que el freno comprende:

   • un brazo (27) fijo solidario con la base (25),

   • un brazo (28) movil conectado por un primer extremo al brazo (27) fijo por medio de una conexion (29) de pivote de eje (X') sustancialmente paralelo al eje (X) principal del arbol, estando la zapata fijada al brazo (28) movil,

   • un resorte (45) helicoidal enrollado alrededor del eje (X') de la conexion de pivote y apoyandose, por una parte, en el brazo (27) fijo y, por otra parte, en el brazo (28) movil para ejercer una fuerza que tiende a separar el brazo (28) movil y el brazo (27) fijo.
4. 4. Articulacion segun una de las reivindicaciones 1 o 2, en la que el freno comprende:

   • un brazo (27) fijo solidario con la base (25),

   • un brazo (28) movil conectado por un primer extremo al brazo (27) fijo por medio de una conexion (29) de pivote de eje (X') sustancialmente paralelo al eje (X) principal del arbol, estando la zapata (50) fijada a una placa (51) montada en una rotula en el brazo (28) movil,

   • un resorte (45) helicoidal enrollado alrededor del eje (X') de la conexion de pivote y apoyandose, por una parte, en el brazo (27) fijo y, por otra parte, en el brazo (28) movil para ejercer una fuerza que tiende a separar el brazo (28) movil y el brazo (27) fijo.
5. 5. Articulacion segun la reivindicacion 3 o 4, en la que el accionador (23) es un accionador lineal que comprende un manguito solidario con la base (25) y una varilla, movil en traslacion en el manguito, y conectado a un segundo extremo del brazo (28) movil; estando el accionador lineal configurado para permitir que el brazo (28) movil se desplace en rotacion en relacion con el brazo (27) fijo, oponiendose al efecto de resorte, por traslacion de la varilla en el manguito.
6. 6. Articulacion segun la reivindicacion 5, en la que el brazo (28) movil presenta una forma de media luna entre su primer y su segundo extremo, formando una media tapa que cubre parcialmente la campana (26).
7. 7. Articulacion segun una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un dispositivo de engranajes accionado por la parte (26) movil del motor (21) y destinado a ser conectado al segundo miembro (7b).
8. 8. Articulacion segun una de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios (40, 41) para permitir que el freno (22) se desplace mediante una intervencion manual.
9. 9. Articulacion segun una de las reivindicaciones anteriores, que comprende medios (48) de medicion capaces de detectar un desplazamiento del freno (22).
10. 10. Robot de caracter humanoide que comprende una articulacion (12, 13) motorizada segun una de las reivindicaciones anteriores.
11. 11. Robot segun la reivindicacion 10, que comprende un miembro que se parece a un muslo (7b) y un miembro que se parece a un torso (2), articulados por una articulacion (13) segun una de las reivindicaciones 1 a 10.
12. 12. Robot segun la reivindicacion 10 u 11, que comprende un miembro similar a una pierna (7a) y un miembro similar a un muslo (7b), articulados por una articulacion (12) segun una de las reivindicaciones 1 a 10.