ES2884055T3

ES2884055T3 - Dispositivo y procedimiento de puesta en movimiento de un objeto

Info

Publication number: ES2884055T3
Application number: ES18722098T
Authority: ES
Inventors: Philippe Perrier
Original assignee: Philoptere
Current assignee: Philoptere
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-28
Publication date: 2021-12-10
Anticipated expiration: 2038-03-28
Also published as: US20200072695A1; WO2018178571A1; FR3064743B1; EP3601981B1; US11441966B2; EP3601981A1; FR3064743A1

Abstract

Dispositivo (10, 40) de puesta en movimiento de un objeto (15, 45), comprendiendo el dispositivo (10, 40): una base (12, 42) y una plataforma (14, 44) adaptada para recibir el objeto (15); seis soportes (16, 46) que tienen, cada uno, un extremo superior (17) conectado a la plataforma (14, 44) y un extremo inferior (18) conectado a la base (23, 42), teniendo el extremo superior (17) y el extremo inferior (18) de cada soporte (16, 46) de forma combinada al menos cinco grados de libertad; y un dispositivo de accionamiento conectado a al menos tres de los soportes (16, 46), estando adaptado el dispositivo de accionamiento para impartir movimientos periódicos predefinidos a dichos al menos tres de los seis soportes (16), siendo estos tres soportes (16) llamados soportes controlados, impartiendo así un movimiento periódico a la plataforma (14) con respecto a la base (12) según al menos tres grados de libertad, caracterizado por que dicho movimiento periódico de la plataforma (14) está compuesto por al menos tres movimientos elementales periódicos que definen, cada uno, un grado de libertad del movimiento de la plataforma, cada uno de dichos al menos tres movimientos elementales periódicos tiene un período, llamado período elemental, diferentes entre sí, siendo los períodos elementales submúltiplos del período del movimiento periódico de la plataforma (14), siendo los desplazamientos de la plataforma (14) según cada uno de los movimientos elementales periódicos algebraicamente independientes entre sí.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y procedimiento de puesta en movimiento de un objeto

Sector de la técnica

La presente se refiere a los dispositivos y procedimientos de puesta en movimiento de un objeto utilizando una torreta hexápoda, y más particularmente para la determinación de características inerciales del objeto.

Estado de la técnica

Cuando un objeto está sometido a movimientos complejos, a menudo es deseable conocer sus características inerciales (masa, posición de su centro de gravedad, matriz de inercia) para controlar su comportamiento. El conocimiento de las características inerciales puede ser particularmente deseable, por ejemplo, en el sector de los transportes espaciales, aeronáuticos, terrestres o marítimos o para determinados equipos deportivos tales como palos de golf.

La determinación de la masa se realiza tradicionalmente mediante pesaje. En lo que concierne a la posición del centro de gravedad, se puede encontrar la proyección vertical del centro de gravedad en el suelo utilizando, por ejemplo, tres básculas. Para la altura del centro de gravedad, el objeto generalmente se coloca en varias inclinaciones, lo que puede resultar difícilmente realizable para un objeto voluminoso y/o pesado.

La matriz de inercia es una matriz simétrica de 3x3, cada columna de la cual representa las tres componentes del momento de las fuerzas que deben aplicarse al objeto para obtener una aceleración unitaria de rotación alrededor de cada eje de referencia. Para cualquier objeto sólido, existen tres ejes propios de inercia, ortogonales entre sí, definidos como los ejes de rotación, tales que el momento a aplicar esté alineado con el eje. Por lo general, la matriz de inercia se mide colocando el objeto sobre un péndulo de torsión siguiendo un eje lo más cerca posible de sus propios ejes de inercia y midiendo el período de oscilación. Conociendo la rigidez del péndulo, se puede deducir a partir de ella la inercia de rotación siguiendo el eje de ensayo. También existe una técnica análoga con un péndulo de dos hilos. Sin embargo, este método a menudo no es realizable de forma práctica en el caso de objetos voluminosos. También existen dispositivos que constan de una plataforma giratoria sobre la que se coloca el objeto, y cuyos parámetros inerciales se miden siguiendo el eje de rotación de la plataforma. Sin embargo, la matriz de inercia completa requiere repetir esta operación según tres ejes de rotación independientes, lo que puede resultar prohibitivo para determinados objetos pesados, voluminosos o frágiles.

Para no tener que desplazar el objeto para las medidas, algunos procedimientos de medida, como el descrito en el documento CN101793582, utilizan una torreta hexápoda, también llamada plataforma Stewart. La torreta hexápoda está constituida por una base fija, por una plataforma móvil que soporta el objeto cuyas características inerciales se van a medir y por seis soportes que conectan la base fija a la plataforma móvil. Los seis soportes constituyen una conexión isostática entre la base y la plataforma. Modificando las longitudes de los soportes mediante gatos accionados por un motor que les es propio, es posible impartir movimientos a la plataforma tales que el objeto pueda ser puesto en rotación según varios ejes para medir sus características inerciales. Sin embargo, esta técnica requiere una sincronización precisa de los controles de los seis gatos para garantizar movimientos de rotación sucesivos alrededor de los tres ejes deseados. Además, cada gato soporta una fuerza permanente media del orden del 20 al 30 % del peso del objeto, lo que puede dificultar el control preciso de la posición y la velocidad.

^{Otras referencias divulgan plataformas con}6 ^{grados de libertad. Por ejemplo, el documento CN101055221 divulga}una mesa vibratoria con mecanismo paralelo multidimensional que incluye un mecanismo paralelo con varias ^{libertades compuesto de 3 a}6 ^{cadenas de ramificación, una plataforma móvil y una plataforma estática. Cada cadena}de cadena de ramificación puede seleccionar uno o más pares de movimientos.

El documento US2011/308296 divulga un agitador para permitir la prueba de giroscopios y/u otros aparatos para el rendimiento bajo movimientos realistas con seis grados de libertad. El agitador se puede implementar en forma de un hexápodo, que comprende una placa y seis conjuntos de puntales controlables en tiempo real e individualmente que son capaces de extenderse y contraerse linealmente. Los conjuntos de puntales pueden comprender accionadores electromagnéticos lineales y sensores sin contacto de alta precisión para detectar la extensión/contracción de los conjuntos de puntales a lo largo de su carrera.

El documento US2014/302462 divulga un sistema de simulación de movimiento con seis grados de libertad que comprende accionadores que tienen una caja de engranajes planetaria acoplada con y accionada por un servomotor acoplado con una manivela. Una varilla de conexión se engrana con la manivela de cada accionador y se engrana con una plataforma configurada para fijarse a un vehículo. Un sistema de control puede funcionar con cada servomotor eléctrico de cada accionador para proporcionar control para proporcionar un movimiento simulado a la placa superior. Los datos de control se envían a los servomotores utilizando una velocidad de envío y recepción de datos en milisegundos, con procesamiento interno en el rango de nanosegundos.

El documento US4875374 describe una plataforma de prueba de vibración con ejes múltiples que comprende una pluralidad de brazos de accionador conectados a ejes de transmisión respectivos con rótulas excéntricas en sus primeros extremos y en sus extremos opuestos a la superficie inferior y a las paredes laterales de la plataforma de prueba con rótulas concéntricas. La excentricidad de los acoplamientos con rótula excéntrica corresponde a la amplitud de vibración de la plataforma de prueba a lo largo de un eje de vibración respectivo. Los acoplamientos con rótula en cada extremo de los brazos del accionador eliminan el acoplamiento cruzado del movimiento entre los ejes de vibración cuando la plataforma de prueba vibra simultáneamente en más de un eje.

Objeto de la invención

Se propone un dispositivo de puesta en movimiento de un objeto, comprendiendo el dispositivo: una base y una plataforma adaptada para recibir el objeto; seis soportes que tienen, cada uno, un extremo superior conectado a la plataforma y un extremo inferior conectado a la base, teniendo el extremo superior y el extremo inferior de cada soporte de forma combinada al menos cinco grados de libertad; y un dispositivo de accionamiento conectado a al menos tres de los soportes, estando adaptado el dispositivo de accionamiento para impartir movimientos periódicos predefinidos a dichos al menos tres de los seis soportes, siendo estos tres soportes llamados soportes controlados, impartiendo así un movimiento periódico a la plataforma con respecto a la base según al menos tres grados de libertad, dicho movimiento periódico de la plataforma está compuesto por al menos tres movimientos elementales periódicos que definen, cada uno, un grado de libertad del movimiento de la plataforma, cada uno de dichos al menos tres movimientos elementales periódicos tiene un período, llamado período elemental, diferentes entre sí, siendo los períodos elementales submúltiplos del período del movimiento periódico de la plataforma, siendo los desplazamientos de la plataforma según cada uno de los movimientos elementales periódicos algebraicamente independientes entre sí.

El dispositivo puede constar de una o más de las siguientes características tomadas individualmente o en combinación:

^{• la relación entre el período de la plataforma y el mayor de los períodos elementales es inferior o igual a}10^.• los seis soportes son bielas; y el dispositivo de accionamiento comprende un dispositivo de impulso que conecta mecánicamente dichos soportes controlados, estando el dispositivo de impulso controlado por un único accionador.

• el dispositivo de impulso incluye: una rueda de engranaje central adaptada para ser puesta en rotación por el accionador, y al menos tres ruedas de engranaje periféricas engranadas a la rueda de engranaje central, y dichos al menos tres soportes controlados tienen su extremo inferior conectado respectivamente de forma excéntrica a cada una de dichas al menos tres ruedas de engranaje periféricas.

• el dispositivo de impulso incluye: una rueda de engranaje central adaptada para ser puesta en rotación por el accionador, tres ruedas de engranaje intermedias engranadas a la rueda de engranaje central, seis ruedas de engranaje periféricas engranadas por grupos de dos a cada una de las tres ruedas de engranaje intermedias, dichos al menos tres soportes controlados son seis soportes controlados, y los seis soportes controlados tienen su extremo inferior conectado de forma excéntrica a cada una de dichas ruedas de engranaje periféricas respectivamente.

• las seis ruedas de engranaje periféricas están agrupadas por pares de igual diámetro, siendo los diámetros de las ruedas de engranaje periféricas de cada par diferentes de un par a otro.

• las ruedas de engranaje periféricas de igual diámetro tienen, cada una, un centro, formando los centros los vértices de un hexágono, y las ruedas de engranaje periféricas de igual diámetro están dispuestas siguiendo vértices opuestos del hexágono que constituyen.

• los diámetros dos a dos de los pares de ruedas de engranaje periféricas de igual diámetro son proporcionales a tres números enteros primos entre sí.

• los diámetros dos a dos de los tres pares de ruedas de engranaje periféricas de igual diámetro son, ^{respectivamente, proporcionales a 4, 5 y}6^{, o a 10, 12 y 15.}

• las bielas conectadas a ruedas de engranaje periféricas de un mismo par de igual diámetro están en oposición de fase.

• que comprenden además: al menos tres sensores de fuerzas longitudinales asociados a al menos tres de los seis soportes; y una unidad central conectada al dispositivo de accionamiento y a dichos al menos tres sensores de fuerzas longitudinales, estando la unidad central adaptada para recopilar informaciones de fuerza de dichos al menos tres sensores de fuerzas longitudinales.

• que comprenden además un sensor de posición adaptado para detectar el paso de la rueda de engranaje central por al menos tres posiciones predefinidas, comunicándose dicho sensor de posición con la unidad central para deducir a partir de ella una velocidad de la rueda de engranaje central al paso por cada una de dichas al menos tres posiciones predefinidas.

También se propone un procedimiento de puesta en movimiento de un objeto que utiliza el dispositivo propuesto anteriormente, y que comprende las siguientes etapas: impulsar el dispositivo mediante dicho dispositivo de accionamiento para impartir un movimiento periódico a la plataforma según dichos al menos tres grados de libertad.

El procedimiento anterior puede constar de una o más de las siguientes características tomadas individualmente o en combinación:

• la etapa de impulso del dispositivo comprende:

- impulsar el dispositivo mediante dicho dispositivo de accionamiento para pasar por cada posición de un conjunto predefinido de posiciones de la plataforma a al menos una primera velocidad y una segunda velocidad, realizando de este modo al menos un primer y un segundo ciclo de medidas, constando el conjunto predefinido de posiciones de al menos tres posiciones para las cuales los movimientos instantáneos de la plataforma en estas posiciones son algebraicamente independientes entre sí;

- recopilar mediante la unidad central, las informaciones de fuerza para cada posición del conjunto predefinido de posiciones de la plataforma durante el impuso a dichas al menos primera velocidad y segunda velocidad; y - determinar, mediante la unidad central, al menos una característica de inercia a partir de los movimientos de la plataforma y de las informaciones de fuerza que corresponden a estos movimientos.

• en el que la unidad central para cada una de las al menos primera y segunda velocidades, efectúa una media de las informaciones de fuerza del conjunto predefinido de posiciones, para determinar dicha al menos una característica de inercia.

• la unidad central, para cada una de dichas al menos primera y segunda velocidades, recopila datos del sensor de posición de la rueda de engranaje central para cada posición del conjunto predefinido de posiciones de la plataforma, y la unidad central hace la media de los datos del sensor de posición para deducir a partir de ella una velocidad real media de la rueda de engranaje central para cada uno de dichos al menos primer y segundo ciclos de medidas.

• las ruedas de engranaje periféricas de igual diámetro son impulsadas en oposición de fase para cada uno de los primer y segundo ciclos de medidas.

• la etapa de determinación de al menos una característica de inercia de los datos comprende una extracción mediante filtro de Fourier de un valor medio y de componentes de cada fuerza en las frecuencias fundamentales de los movimientos elementales periódicos para cada uno de dichos primer y segundo ciclos de medidas.

Otras características y ventajas se mostrarán en el transcurso de la siguiente descripción de una de sus formas de realización, dada a modo de ejemplo no limitativo, con respecto a los dibujos adjuntos.

Descripción de las figuras

En los dibujos:

^{- la figura}1 ^{es una vista esquemática en perspectiva de una torreta hexápoda que tiene un dispositivo de impulso}según un modo de realización,

^{- la figura}2 ^{es una vista esquemática plana desde arriba de un dispositivo de impulso según otro modo de realización para la torreta hexápoda de la figura}1^,

- la figura 3 es una vista esquemática en perspectiva de una torreta hexápoda según todavía otro modo de realización, y

- la figura 4 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de utilización de una torreta hexápoda tal como la de las figuras 1 a 3.

En las diferentes figuras, las mismas referencias designan unos elementos idénticos o similares.

Descripción detallada de la invención

Se describirá un dispositivo de puesta en movimiento de un objeto mediante una torreta hexápoda. En un modo de realización preferente, el dispositivo se utiliza para calcular las características inerciales del objeto. Sin embargo, otras aplicación son posibles. Estas aplicaciones podrían incluir o no cálculos de características del objeto en movimiento. El dispositivo descrito imparte un movimiento periódico predefinido al objeto barriendo tres o más grados de libertad del espacio de los desplazamientos. La elección del número de grados de libertad del movimiento puede estar de acuerdo con una aplicación elegida. Por ejemplo, para el cálculo de una matriz de inercia, un movimiento con tres grados de libertad solamente, podría ser deseable. En otro ejemplo, para mezclar productos contenidos en el objeto, un movimiento con seis grados de libertad podría ser deseable. También se describirá un procedimiento para poner el objeto en movimiento utilizando el dispositivo.

Con referencia a la figura 1, una torreta hexápoda 10 incluye una base 12, una plataforma 14 para recibir un objeto 15, y seis soportes 16 que unen la base 12 a la plataforma 14. La torreta hexápoda 10 tiene preferentemente un diámetro del orden de magnitud del objeto 15. Los soportes 16 son, en este modo de realización, bielas. Las bielas 16 tienen sus extremos superiores 17, o cabezas, conectados a la plataforma 14 y sus extremos inferiores 18, o pies, conectados a la base 12. Los extremos inferiores 18 de al menos tres bielas 16 están conectados a la base 12 por medio de un dispositivo de accionamiento para la puesta en movimiento de la plataforma 14. Las bielas 16 puestas en movimiento por el dispositivo de accionamiento se denominan bielas o soportes controlados. Los soportes controlados están conectados de forma mecánica entre sí por el dispositivo de impulso. En otro modo de realización, descrito más adelante, el dispositivo de impulso no une los soportes controlados entre sí de forma mecánica, sino a través de una unidad central.

Las conexiones a los extremos superiores 17 e inferiores 18 se seleccionada tales que para cada biela 16 estas conexiones tienen de forma combinada al menos cinco grados de libertad. Las conexiones a los extremos superiores 17 e inferiores 18 de las bielas 16 son de tipo rótula o cardán. Las bielas 16 son ejes de conexión que no varían en longitud, como sería el caso para gatos, pero cuyo movimiento en el espacio induce movimientos de la plataforma 14. De este modo, las conexiones de tipo rótula o cardán permiten el movimiento de las bielas 16 garantizando que estas transmiten solamente fuerzas alineadas con su eje.

La distribución de las bielas 16 con respecto a la plataforma 14 y a la base 12 forma dos hexágonos. Los extremos superiores 17 definen generalmente un hexágono H1 (ilustrado en la figura 3 para otro modo de realización de la torreta hexápoda 10). El hexágono H1 es, en un modo de realización, no regular. Los extremos inferiores 18 definen generalmente un hexágono H2 (mostrado en línea discontinua). El hexágono H2 es, en un modo de realización, no regular.

La base 12 es fija, al menos durante la utilización del dispositivo 10. El dispositivo de accionamiento comprende, en este modo de realización, un dispositivo de impulso 20 y un único accionador 21. El dispositivo de impulso 20 es solidario con la base 12. En un modo de realización, el accionador 21 es un motor eléctrico. El dispositivo de impulso 20 ^{es una conexión mecánica entre las bielas controladas que imparte un movimiento espacialmente periódico a los}extremos inferiores 18 de las bielas controladas 16. El movimiento espacialmente periódico de las bielas 16 imparte de este modo un movimiento periódico a la plataforma 14 con respecto a la base 12. Aunque un solo motor 21 pone ^{en movimiento el dispositivo de impulso}20 ^{de las bielas 16, está previsto que varios motores podrían impulsar las}bielas 16, por ejemplo, por grupos de bielas 16. Aunque este modo de realización muestra el accionamiento de las bielas 16 por su extremo inferior 18, podría ser que los extremos superiores 17 o bien otras parte de las bielas 16 ^{puedan ser puestas en movimiento por el dispositivo de impulso 20. Además, podría ser que 3, 4, 5 o las}6 ^{bielas 16}sean soportes controlados.

En un modo de realización mostrado en la figura 1, el dispositivo de impulso 20 incluye una rueda de engranaje central 23 y seis ruedas de engranaje periféricas 24 que engranan con la rueda de engranaje central 23. Cada rueda de engranaje periférica 24 recibe un extremo inferior 18 de las bielas 16 (es decir una biela 16 por rueda de engranaje periférica 24 y viceversa). Cada biela 16 está orientada preferentemente para extenderse según una dirección sustancial alejada de un eje de rotación de la rueda de engranaje periférica 24 a la que está conectada. Los extremos inferiores 18 de las bielas 16 están conectados de forma excéntrica a la rueda de engranaje periférica 24 que está asociada con ellos (es decir, una conexión fuera del centro de cada rueda periférica 24). Aunque el modo de realización mostrado en la figura 1 muestra las seis bielas 16 puestas en movimiento por las ruedas de engranaje periféricas 24, está previsto que 3, 2 o 1 de estas bielas 16 pudieran tener sus extremos inferiores 18 unidos a la base 12 directamente (es decir sin movimiento de rotación por las ruedas de engranaje periféricas 24), por ejemplo mediante conexiones de rótula o conexiones con juntas de cardán. De este modo, el dispositivo de impulso 20 podría tener solamente 3, 4 o 5 ruedas de engranaje periféricas 24.

La rueda de engranaje central 23 está conectada al motor 21, de modo que el impulso de la rueda de engranaje central 23 pone en movimiento las ruedas de engranaje periféricas 24 y, por lo tanto, las bielas 16. Gracias a esta configuración, para cada posición de la rueda de engranaje central 23, existe una posición única de la plataforma 14, y un solo motor 21 puede bastar para impulsar la plataforma 14 en movimiento.

En el modo de realización de la figura 1, las ruedas de engranaje periféricas 24 están globalmente distribuidas alrededor de la rueda de engranaje central 23 por grupo de dos ruedas 25. Las ruedas de engranaje periféricas 24 están dispuestas en un mismo plano P que el de la rueda de engranaje central 23. Sin embargo, está previsto que las ruedas de engranaje periféricas 24 podrían estar dispuestas en un plano diferente. Por ejemplo, las ruedas de engranaje periféricas 24 podrían estar dispuestas en un plano perpendicular al plano P de la rueda de engranaje central 23, o bien tal que los ejes de rotación de las ruedas periféricas sean sustancialmente diferentes de la dirección media de la biela 16 que les está asociada. Las ruedas de engranaje periféricas 24 podrían también estar distribuidas de forma diversa alrededor de la rueda de engranaje central 23.

La rueda de engranaje central 23 tiene un diámetro d1 superior a los diámetros de las ruedas de engranaje periféricas 24. Podría ser, sin embargo, que el diámetro d1 de la rueda de engranaje central 23 sea inferior a algunos o todos los diámetros de las ruedas de engranaje periféricas 24. Algunas ruedas de engranaje periféricas 24 podrían tener un diámetro común. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 1, las ruedas de engranaje periféricas 24 están agrupadas en tres pares de ruedas 24a, 24b, 24c, teniendo las ruedas de cada par 24a, 24b, 24c un diámetro respectivo d2, d3, d4 que es propio de este par. En el modo de realización mostrado en la figura 1, las ruedas de engranaje periféricas de cada par 24a, 24b, 24c (que tienen el mismo diámetro) están dispuestas tales que sus centros C2 formen los vértices de un hexágono no regular. En este modo de realización, los centros de las ruedas de engranaje periféricas de un mismo par 24a, 24b, 24c de igual diámetro son vértices opuestos del hexágono. Sin embargo, está previsto que las ruedas de engranaje periféricas 24 de igual diámetro podrían no estar dispuestas tales que sus centros sean vértices opuestos del hexágono que forman. Por ejemplo, las ruedas de igual diámetro podrían ser adyacentes.

Aunque las ruedas de engranaje periféricas 24 se ilustren en este modo de realización como siendo agrupables por pares de igual diámetro, podría ser también que todos los diámetros de las ruedas de engranaje periféricas 24 sean diferentes. Podría ser también que las ruedas de engranaje periféricas 24 no sean agrupables por pares de igual diámetro.

El dispositivo de impulso 20 y la conexión excéntrica de las bielas 16 se seleccionan de modo que las bielas controladas impartan a la plataforma 14 movimientos periódicos predefinidos según al menos tres grados de libertad. Un movimiento periódico es según al menos tres grados de libertad si, en el transcurso de un período, existen al menos tres posiciones para las cuales los movimientos instantáneos de la plataforma en estas posiciones son independientes (es decir, algebraicamente independientes) entre sí. Un movimiento instantáneo se caracteriza por la combinación instantánea de una traslación y de una rotación. En ciertos casos, el movimiento instantáneo es una simple rotación, en otros casos una simple traslación, o incluso una combinación de una traslación y de una rotación. Un conjunto de movimientos instantáneos se denomina independiente si ninguno de los pares de traslación/rotación asociados se puede expresar como una combinación lineal de los otros. Por ejemplo, tres movimientos instantáneos son independientes si los tres ejes instantáneos de rotación asociados no son coplanares o si las tres direcciones instantáneas de traslación no son coplanares.

Se puede obtener un movimiento periódico según al menos tres grados de libertad combinando tres movimientos elementales periódicos con un solo grado de libertad según tres períodos diferentes, a condición de que los tres movimientos elementales periódicos correspondan a desplazamientos independientes entre sí. Cuando los períodos de los tres movimientos elementales periódicos, llamados períodos elementales, son submúltiplos del período del movimiento de conjunto, la combinación de los tres movimientos elementales periódicos constituye un movimiento periódico. En el caso de una configuración de tipo hexápodo, cualquier desplazamiento controlado de una sola de las cabezas de soporte, conservando las otras cinco conexiones una longitud constante, produce un movimiento con un solo grado de libertad. Asimismo, cualquier combinación de desplazamientos controlados de dos o más cabezas de soportes, conservando los otros soportes una longitud constante, solamente produce un desplazamiento con un solo grado de libertad si los desplazamientos controlados son proporcionales entre sí. Asimismo, si, en un caso particular de realización, dos pies de bielas están montados sobre ruedas excéntricas animadas de movimientos de igual período en fase o en oposición de fase, el movimiento de la plataforma resultante solamente tiene un solo grado de libertad. A la inversa, si los movimientos de las ruedas no están en fase o en oposición de fase, en particular si están en cuadratura de fase o según períodos diferentes, se obtiene un movimiento de la plataforma con dos grados de libertad.

De este modo, el movimiento periódico de la plataforma está compuesto por al menos tres movimientos elementales periódicos que definen, cada uno, un grado de libertad del movimiento de la plataforma, es decir, los desplazamientos de la plataforma según cada uno de dichos al menos movimientos elementales periódicos son algebraicamente independientes entre sí. Unos movimientos son algebraicamente independientes entre sí cuando cada movimiento tomado aisladamente no es una combinación lineal de los otros movimientos tomados, ellos también, de forma aislada. Debido, también, a la conexión isostática que constituye una torreta hexápoda, el desplazamiento de la plataforma 14 inducido por el movimiento de una de las bielas controladas tomada de forma aislada (es decir, solamente se tiene en cuenta la componente del movimiento de una sola de las bielas 16, considerándose las otras fijas) no es una combinación lineal del desplazamiento de la plataforma 14 inducido por cada una de las otras bielas controladas 16 tomadas de forma aislada. Sin embargo, si se desplazan dos o más bielas 16 de forma sincronizada, es posible crear un movimiento con un solo grado de libertad. Este es, en particular, el caso si las bielas sincronizadas tienen el mismo período y están en fase o en oposición de fase. Hay tantos movimientos algebraicamente independientes ^{seleccionados como grados de libertad deseados del movimiento (3, 4, 5 o}6^{). En un modo de realización, tener un}movimiento periódico del objeto 15 según al menos tres grados de libertad que consta de al menos tres ejes de rotación independientes es suficiente para la determinación de las características inerciales del objeto 15, como se describirá con más detalle a continuación. Además, los períodos elementales son diferentes entre sí y son submúltiplos del período del movimiento periódico de la plataforma. Una forma de realizar, por ejemplo, tres movimientos algebraicamente independientes entre sí es, por ejemplo, teniendo al menos tres ruedas de engranaje periféricas 24 que impulsan las bielas 16 en rotación de diámetros diferentes. Una forma de realizar seis movimientos algebraicamente independientes podría ser tener las ruedas de engranaje periféricas 24 agrupadas por pares de igual diámetro, teniendo los tres pares diámetros diferentes, y estando las ruedas de cada par colocadas en cuadratura de fase una con respecto a la otra es decir que una de las bielas está en su posición media cuando otra está en una posición extrema. Cuando las ruedas de engranaje periféricas 24 tienen diámetros diferentes, la plataforma 14 está entonces animada por un movimiento cuyo período es el mínimo común múltiplo de los períodos de rotación de las ruedas de engranaje periféricas 24 que soportan las bielas 16.

Con referencia a la figura 2, en otro modo de realización, un dispositivo de impulso 30 de las bielas controladas 16 está compuesto por una rueda de engranaje central 32 impulsable por el motor 21, y por tres ruedas de engranaje intermedias 34 engranadas a la rueda de engranaje central 32. El dispositivo de impulso 30 y la conexión excéntrica de las bielas 16 al dispositivo de impulso 30 imparten a la plataforma 14 un movimiento periódico según al menos tres grados de libertad, de forma similar al dispositivo de impulso 30, descrito anteriormente.

Seis ruedas de engranaje periféricas 36 engranan con las ruedas de engranaje intermedias 34 por grupo de dos 35. De este modo, cada una de las tres ruedas de engranaje intermedias 34 está engranada por un lado con la rueda de engranaje central 32, y por otro lado con un grupo 35 de dos de las ruedas de engranaje periféricas 36. La rueda de ^{engranaje central 32 tiene un diámetro d5 preferentemente superior a los diámetros d}6 ^{de las ruedas de engranaje intermedias 34. Las ruedas de engranaje intermedias 34 pueden tener, todas, el mismo diámetro d}6 ^{(como se muestra}en la figura 2), o bien tener diámetros diferentes. Las ruedas de engranaje intermedias 34 tienen, en este modo de realización, un diámetro superior a los diámetros de las ruedas de engranaje periféricas 36. Podría ser, sin embargo, que el diámetro de la rueda de engranaje central 32 sea inferior a algunos o todos los diámetros de las ruedas de engranaje intermedias 34 y/o de las periféricas 36. Asimismo, podría ser que el diámetro de algunas o todas las ruedas de engranaje intermedias 34 sea inferior a algunos o todos los diámetros de las ruedas de engranaje periféricas 36. En un modo de realización, tal como se muestra en la figura 2, las ruedas de engranaje periféricas 36 están agrupadas en tres pares 36a, 36b, 36c, teniendo las ruedas de engranaje periféricas 36 de cada par 36a, 36b, 36c un diámetro ^{respectivo d7, d}8^{, d9 diferente de los otros pares. En este modo de realización, las ruedas de engranaje periféricas 36}de un mismo grupo 36a, 36b, 36c están dispuestas tales que sus centros son vértices opuestos de un hexágono H3 (mostrado en línea discontinua) formado por los centros C2 de las ruedas de engranaje periféricas 36. Sin embargo, está previsto que las ruedas de engranaje periféricas de igual diámetro 36a, 36b, 36c podrían no estar dispuestas en vértices opuestos del hexágono H3 y/o no estar dispuestas por pares de ruedas de igual diámetro. También está previsto que las ruedas de engranaje periféricas 36 podrían estar engranadas en las ruedas de engranaje intermedias 34 mediante una disposición diferente de por pares.

De forma similar al dispositivo de impulso 20, para cada posición de la rueda central 32 del dispositivo de impulso 30 impulsado por el motor 21, existe una posición única de la plataforma 14. Aunque el modo de realización de la figura 2 muestra las seis bielas 16 puestas en movimiento, está previsto que 3, 2 o 1 de estas bielas 16 podrían tener sus ^{extremos inferiores 18 directamente conectados a la base}12^{, por ejemplo mediante conexiones de rótula o conexiones}con juntas de cardán. De este modo, el dispositivo de impulso 30 podría tener solamente 3, 4 o 5 ruedas de engranaje periféricas 36.

De forma similar al dispositivo de impulso 20, el dispositivo de impulso 30 y la conexión excéntrica de las bielas 16 está predefinido de modo que las bielas controladas imparten a la plataforma 14 un movimiento periódico según al menos tres grados de libertad (elección de diámetros de las ruedas periféricas y de las conexiones a las bielas controladas para desfasar o no los movimientos de las bielas unas con respecto a otras).

Ya sea para el dispositivo de impulso 20 o el dispositivo de impulso 30, en el caso particular en que las ruedas de engranaje periféricas 24 (o 36) están asociadas por pares de diámetros, la independencia algebraica según tres grados de libertad puede realizarse teniendo al menos el período diferente entre los pares (es decir, ruedas periféricas de ^{diferentes diámetros por pares). Para obtener una independencia algebraica según los}6 ^{grados de libertad (si la}aplicación lo exige, por ejemplo para mezclar productos en el objeto 15), dentro de cada par que tenga el mismo período de movimiento, las fases son diferentes (por ejemplo, cuadratura). Cuando las bielas 16 están en oposición de fase en el interior de un par, los extremos inferiores 18 están, en un momento dado durante su movimiento, alineadas con los centros C2 del par de ruedas de engranaje periféricas 36a o 36b o 36c, y los centros C2 de estas ruedas están dispuestos en el interior de los extremos inferiores 18. En un modo de realización, en oposición de fase, existe al menos un punto entre las posiciones de la plataforma 14 puesta en movimiento donde los extremos inferiores 18 de los tres pares de bielas 16 están simultáneamente alineados con los centros de los pares de ruedas de engranaje periféricas 36a o 36b o 36c correspondientes, en el interior o en el exterior de los centros de sus ruedas de engranaje periféricas 36a o 36b o 36c correspondientes.

Cuando las bielas 16 de un par de bielas 16 conectadas a uno de los pares de ruedas de engranaje periféricas 36a o 36b o 36c están en oposición de fase, hay aparición de un punto fijo, también conocido con el nombre de punto tranquilo, de la plataforma 12. De este modo, la plataforma 14 se mueve solamente en rotación alrededor del punto tranquilo, es decir sin efectuar movimientos de traslación que serán parásitos para el cálculo de la matriz de inercia. Hacer aparecer un punto tranquilo puede simplificar los cálculos de características de inercia por ejemplo. La proyección del punto tranquilo sobre la plataforma 14 está en el baricentro de los vértices del hexágono formado por los extremos superiores 17 de las bielas 16. Si este hexágono es regular, está en el baricentro (sin proyección). Si los lados del hexágono que corresponden a las parejas 25 de bielas 16 son más pequeños que los otros lados, entonces el punto tranquilo está situado por encima del plano de este hexágono. Esta disposición puede ser particularmente favorable ya que permite acercar el centro de gravedad del objeto 15 de este punto tranquilo y, de este modo, limitar los desplazamientos de este, correspondiendo entonces los movimientos de la plataforma 14 a rotaciones alrededor de ejes instantáneos que pasan cerca del centro de gravedad.

En un modo de realización, los pares 24a, 24b, 24c (o 36a, 36b, 36c) de ruedas de engranaje periféricas 24 (o 36) de igual diámetro tienen diámetros que son proporcionales respectivamente a tres enteros primos entre sí. De este modo, los períodos elementales de los movimientos elementales de los soportes controlados (tomados por pares) son proporcionales a estos mismos enteros. El mínimo común múltiplo (MCM) de los períodos elementales de cada par de bielas 16 define el período de un ciclo completo de las posiciones predefinidas por el que la plataforma 14 pasará, es decir el período del movimiento de la plataforma. En un modo de realización, los períodos elementales se seleccionan de tal modo que la relación entre el período de la plataforma y el mayor de los tres períodos elementales sea la menor posible para minimizar el período del ciclo completo de las posiciones predefinidas de la plataforma 14. En un modo de realización preferente, los períodos elementales de los movimientos de los pares de bielas 16 son ^{proporcionales respectivamente a 4, 5 y}6^{, dando un MCM de 60. Esto conduce a un período del ciclo completo de la}plataforma 14 proporcional a 60, o sea respectivamente 15, 12 y 10 vueltas de cada par de ruedas 24a, 24b, 24c (o 36a, 36b, 36c). En un modo de realización, una relación entre el período de la plataforma y el mínimo período elemental de dichos al menos tres movimientos elementales es inferior o igual a 15. En un modo de realización, una relación entre el período de la plataforma y el mayor período elemental de dichos al menos tres movimientos elementales es inferior o igual a 10. El movimiento de la plataforma se selecciona de este modo para, según una aplicación posible, con un mínimo de ciclos de movimientos, deducir más rápida y más fácilmente una matriz de inercia del objeto 15. En otro modo de realización, los períodos de los movimientos de los pares de ruedas 24a, 24b, 24c (o 36a, 36b, 36c) son proporcionales respectivamente a 10, 12 y 15, lo que conduce a un período del ciclo completo proporcional a 60, o ^{sea respectivamente}6^{, 5 y 4 ciclos de cada par de bielas.}

En un modo de realización, los períodos elementales de los movimientos de los pares de bielas 16 se seleccionan del mismo orden de magnitud para que las contribuciones de cada par de bielas 16 a las aceleraciones comunicadas al objeto 15 sean también del mismo orden de magnitud. En un modo de realización, la excentricidad de los extremos inferiores 18 de bielas 16 es tan grande como lo permite el diámetro de las ruedas de engranaje periféricas 24 (o 36) a las que cada pie está conectado, y los radios excéntricos (es decir, distancia entre el extremo inferior 18 de la biela 16 y el centro de la rueda de engranaje periférica asociada) de las dos bielas de un mismo par son idénticos.

Como las bielas 16 están unidas entre sí mecánicamente por el dispositivo de impulso 20 (o 30) en las formas de realización, el dispositivo de impulso 20 (o 30) puede ser accionado por un solo motor 21 conectado a la rueda de engranaje central 23 (o 32). Una ventaja de esta configuración es que la potencia instantánea del motor 21 puede ser baja ya que la energía cinética global del dispositivo es prácticamente constante para una velocidad constante del dispositivo de impulso. Esto garantiza, además, una mejor precisión y estabilidad de velocidad del dispositivo de impulso. En un modo de realización, el motor 21 es un motor eléctrico. En un modo de realización, el motor 21 controla la rueda de engranaje central 23 (o 32) por medio de un juego de piñones reductores. Podría ser, sin embargo, que el dispositivo de accionamiento sea tal que más de un motor accione el dispositivo de impulso.

Está previsto que el dispositivo de impulso para el hexápodo 10 podría tener diferentes modos de realización que impartirían un movimiento periódico de la plataforma en al menos tres grados de libertad. Dicho modo de realización podría no contener, además, ruedas de engranajes. Por ejemplo, el dispositivo de impulso podría constar de ruedas que se impulsan entre sí por fricción, correas lisas o con muescas, piñones, piñones cónicos y/o cajas de velocidades, transmisiones eléctricas, hidráulica, neumática u otras. Estos modos de realización podrían seleccionarse, por ejemplo, en función del tamaño del objeto 15 a medir.

La torreta hexápoda 10 incluye opcionalmente medios para medir las fuerzas experimentadas por el objeto a medir en el transcurso de los movimientos periódicos. Estos medios podrían tener la forma de una plataforma de sensores dispuesta entre la plataforma 14 y el objeto 15. Estos medios también pueden estar constituidos por sensores de fuerzas 19 que recogen fuerzas longitudinales experimentadas por las bielas 16. El dispositivo 10 incluye al menos tres sensores de fuerzas 19, y preferentemente seis, uno por biela 16. Los sensores de fuerzas 19 están asociados a las bielas 16 para medir las fuerzas longitudinales de las bielas 16 durante los movimientos de la plataforma 14. Las fuerzas longitudinales incluyen las fuerzas de compresión y de tracción. Los sensores de fuerzas 19 pueden ser, por ejemplo, sensores de fuerzas colocados en uno de los extremos de las bielas 16, o bien calibres de tensiones colocados directamente en las bielas 16. Los sensores de fuerzas 19 pueden colocarse en cualquier biela 16, controlada o no. En el caso en que las bielas 16 están dispuestas por pares en las ruedas de engranaje periféricas 24a, 24b, 24c (o 36a, 36b, 36c) que tienen un mismo diámetro, podría haber un solo sensor de fuerza 19 por par de bielas 16.

Los sensores de fuerzas 19 se comunican con una unidad central 22 que deduce a partir de ellos, en un modo de realización, las características inerciales del objeto 15. Las informaciones proporcionadas por los sensores de fuerzas 19 pueden permitir, por ejemplo, medir el par de torsión de las fuerzas experimentadas por el dispositivo 10, ya que la relación entre las fuerzas longitudinales en las bielas 16, y el par de torsión de las fuerzas aplicadas a la plataforma 14 (y, por lo tanto, experimentadas por el objeto 15) es biunívoco. El par de torsión de las fuerzas aplicadas al conjunto de la plataforma 14 y del objeto 15 es proporcional a las características inerciales de este conjunto. De este modo, las características inerciales del objeto 15 solo pueden deducirse realizando también una medida de las características inerciales de la plataforma 14 en vacío, siguiendo el mismo principio que el de la tara para una báscula convencional.

La unidad central 22 comprende un módulo de comunicación 22a que recibe una información de fuerza en las bielas 16 por los sensores de fuerzas 19 y una información de posición de la rueda de engranaje central 23 por el sensor 51, y un módulo de cálculo 22b que determina una o más características del objeto 15 a partir de la información de fuerza de los sensores de fuerzas 19. Gracias a las informaciones de fuerza, el módulo de cálculo 22b puede determinar, en un modo de realización, una masa del objeto 15, y/o una posición del centro de gravedad del objeto 15, y/o una matriz de inercia del objeto 15, según un procedimiento que se describirá a continuación. El módulo de comunicación 22a se ^{comunica con el módulo de cálculo}22^{b y con un visualizador (no ilustrado) para visualizar las características encontradas por el módulo de cálculo}22^b.

Opcionalmente, el módulo de comunicación 22a podría recibir una información de velocidad de rotación del dispositivo 10. En efecto, la velocidad de rotación del motor 21 tal como está prevista por el constructor del motor en función del control, podría ser demasiado imprecisa. De este modo, en un modo de realización, la velocidad real del dispositivo 10 se determina calculando una velocidad de rotación de la rueda de engranaje central 23 (o 32) a partir de las informaciones de un sensor de posición 51. En un modo de realización, el sensor de posición 51 detecta los instantes de paso por posiciones predefinidas y separadas regularmente de la rueda de engranaje central 23 (o 32) (por ejemplo, codificador óptico o codificador rotatorio). En otro modo de realización, el sensor de posición 51 está dispuesto en una rueda de engranaje del dispositivo de impulso 20 (o 30) distinta de la rueda de engranaje central 23 (o 32). Las posiciones predefinidas pueden, por ejemplo, estar definidas por los dientes de la rueda de engranaje en la que está colocado el sensor de posición 51. En estos casos, el dispositivo mide los instantes de paso por las posiciones predefinidas y la velocidad de rotación se puede calcular mediante diferencias finitas a partir de las fechas de paso por dos posiciones sucesivas. De la misma forma, si la velocidad de impulso no es constante, la aceleración se puede calcular a partir de las fechas de paso por tres posiciones sucesivas.

El módulo de cálculo 22b y/o el módulo de comunicación 22a podrían estar separados entre sí y/o de la unidad central 22. Por ejemplo, la unidad central 22 podría recibir una alimentación externa y estar conectada mediante un cable USB a un ordenador que aprovecharía las medidas.

Ahora con referencia a la figura 3, se muestra esquemáticamente otro modo de realización de una torreta hexápoda 40. La torreta hexápoda 40 es similar a la torreta hexápoda 10, pero con gatos como soportes en lugar de bielas y un dispositivo de accionamiento que no une los gatos entre sí de forma mecánica. La torreta hexápoda 40 incluye una base 42, una plataforma 44 para recibir un objeto 45, y seis gatos 46 que conectan la base 42 a la plataforma 44. Los gatos 46 podrían ser eléctricos, neumáticos o hidráulicos. La plataforma 44 es puesta en movimiento por el dispositivo de accionamiento. El dispositivo de accionamiento comprende varios accionadores. Cada gato 46 es puesto en movimiento (alargamiento o acortamiento) por un accionador, tradicionalmente un motor, 47 respectivo (es decir un accionador 47 por gato 46). Los accionadores 47 están controlados por una unidad central 48 similar en estructura a la unidad central 22, y que realiza, además, la sincronización de los accionadores 47. La unidad central 48 controla los accionadores 47 de tal modo que los accionadores 47 imparten un movimiento espacialmente periódico a los gatos 46. Además, entre ellos, los gatos 46 tienen un movimiento periódico predefinido tal que la plataforma 44 está animada por un movimiento periódico en al menos tres grados de libertad, similar al discutido anteriormente para la torreta hexápoda 10. Tal como se ha discutido anteriormente para el sistema 10, un movimiento es según al menos tres grados de libertad si es la combinación de al menos tres movimientos elementales periódicos algebraicamente independientes entre sí. Una forma simple de obtener al menos tres movimientos algebraicamente independientes entre sí es accionar al menos tres gatos 46 según tres períodos diferentes, llamados períodos elementales, que son submúltiplos del período del movimiento periódico de la plataforma 14.

La torreta hexápoda 40 incluye, preferentemente, sensores de fuerza 49 que recogen fuerzas longitudinales experimentadas por los gatos 46. Los sensores de fuerza 49 se comunican con la unidad central 48 que, en un modo de realización, deduce a partir de ellos las características inerciales del objeto 45. Los extremos inferiores de los gatos 46 están conectados a la base 42 por ejemplo mediante conexiones de rótula o mediante conexiones con junta de cardán. Los extremos superiores de los gatos 46 están conectados a la plataforma 44 por ejemplo mediante conexiones de rótula o mediante conexiones con junta de cardán.

Sea cual sea el modo de realización de la torreta hexápoda 10 (o 40) anterior, los soportes controlados (por ejemplo, bielas 16 o gatos 46) son impulsados de modo que tengan un movimiento espacialmente periódico. De este modo, para un dispositivo de impulso mecánico, tal como los dispositivos 20 y 30, el movimiento espacialmente periódico es impartido por la rotación de las diversas ruedas de engranaje, describiendo los extremos inferiores 18 de las bielas 16 círculos cuando se ponen en movimiento, ya que están conectados excéntricamente a las ruedas de engranaje periféricas 24 (o 36). Para un dispositivo de impulso que implica soportes controlados que pueden variar en longitud, como los gatos 46, sus accionadores asociados 47 imparten movimientos de alargamiento y de acortamiento periódicos. Los soportes controlados pueden ser impulsados a velocidad constante o a velocidad variable. Sin embargo, podría ser preferible impulsar los soportes controlados a velocidad constante para aplicaciones tales como los cálculos de características de inercia, ya que a velocidad constante, para una posición dada, las fuerzas de inercia son directamente proporcionales al cuadrado de esta velocidad.

Además, sea cual sea el modo de realización de la torreta hexápoda 10 (o 40) anterior, los soportes controlados (por ejemplo, bielas 16 o gatos 46) son impulsados en movimiento de modo que la plataforma 14 (o 44) tenga un movimiento periódico predefinido según al menos tres grados de libertad. Este movimiento predefinido puede no depender del objeto, es decir de su tamaño, forma y/o de su peso. De este modo, el mismo movimiento periódico de la plataforma puede utilizarse para determinar la matriz de inercia de diversos objetos, lo que puede permitir, por ejemplo, efectuar medidas de inercias de forma más rápida entre objetos diferentes. En el caso del dispositivo de impulso 40 con gatos 46, que implica la utilización de los accionadores 47 asociados a cada gato 46, los accionadores 47 están programados según al menos tres funciones periódicas independientes (y de períodos diferentes y submúltiplos del período de la plataforma) para realizar la independencia algebraica del movimiento de la plataforma. Por el contrario, en el caso de un dispositivo de impulso mecánico con ruedas de engranaje tal como el dispositivo de impulso 20 (o 30), esta independencia algebraica puede establecerse jugando con los parámetros del dispositivo de impulso 20 (o 30) (por ejemplo, diámetros de las ruedas periféricas 24 (o 36) unas con respecto a otras) y su relación con los soportes controlados (por ejemplo, oposición de fase, cuadratura, fase).

Con referencia ahora a la figura 4, se describirá un procedimiento 60 de determinación de características inerciales del objeto que utiliza uno de los dispositivos 10 o 40 descritos anteriormente. El procedimiento 60 comprende las siguientes etapas.

En la etapa 62, el dispositivo 10 (o 40) es impulsado en movimiento por el motor 21 (o accionadores 47) en un primer ciclo de medidas. El primer ciclo de medidas se efectúa impulsando la plataforma 14 a una primera velocidad V1 (o velocidad mínima). En este ejemplo, la plataforma 14 (o 44) pasa por cada punto de un conjunto predefinido de puntos de medida a esta primera velocidad V1. El conjunto predefinido de puntos de medida incluye una pluralidad de puntos de medida de los que, como mínimo, tres puntos asociados a tres movimientos instantáneos independientes de la plataforma 14 (o 44). Los tres movimientos instantáneos independientes son tres movimientos para los cuales los ejes instantáneos de rotación y/o traslación de la plataforma 14 (o 44) son tres vectores no coplanares. Los tres vectores no coplanares forman preferentemente un triedro tan cercano como sea posible a un triedro ortogonal. Una cantidad aumentada de los puntos de medida mejora la precisión de las medidas permitiendo filtrar diferentes tipos de ruidos de medida. De este modo, es ventajoso tener al menos cinco puntos de medida por ciclo del par de bielas 16 de período más pequeño. Sin embargo, solo un pequeño número de puntos de medida puede bastar para la aplicación de cálculo de la matriz de inercia del objeto 15 o 45. En efecto, gracias a la realización simultánea de los movimientos según los al menos tres grados de libertad de la plataforma, tal como se describió anteriormente, la determinación de la matriz de inercia es, de este modo, simplificada y más rápida que con los métodos existentes, ya que la duración de las medidas se reduce debido a la superposición de los tres movimientos que se realizan uno detrás de otro en la técnica anterior.

En un ejemplo, las ruedas periféricas 24 (o 36) están agrupadas por pares de ruedas que tienen 40, 50 y 60 dientes (estando el número de dientes ligado al diámetro de la rueda), los pares de ruedas periféricas realizan respectivamente 15, 12 y 10 vueltas por ciclo completo de medidas. Si, por ejemplo, se define un punto de medida cada 5 dientes ^{tendremos, respectivamente,}8^,10 ^y12 ^{puntos de medida por vuelta de cada par de ruedas y en total}120 ^{puntos de}medida para un ciclo completo. Si se define un punto de medida por diente, tendremos 600 puntos de medida por ciclo completo.

Los sensores de fuerzas 19 (o 49), en tiempo real, recopilan la información de las fuerzas longitudinales experimentadas por al menos tres de los soportes (que podrían ser todos, una parte o ninguno de los soportes controlados) en cada punto del conjunto predefinido de puntos de medida y el sensor 51 recopila las fechas de paso por estas posiciones. El módulo de comunicación 22a recibe estas informaciones y las almacena antes de enviarlas al módulo de cálculo 22b de la unidad central 22 (o 48). En un modo de realización, la primera velocidad V1 es constante. La primera velocidad V1 está predefinida en función de una segunda velocidad V2 (o velocidad máxima) a la cual el sistema será impulsado en la etapa 64.

La velocidad máxima se selecciona, preferentemente, en función de una magnitud del objeto 15 (o 45) probado, esto ^{para que la componente de las fuerzas de inercia en los soportes controlados o no}16 ^{sean del mismo orden de}magnitud que la componente del peso en los soportes 16 (o 46) para que los soportes 16 (46) permanezcan en compresión durante los movimientos del dispositivo 10 (o 40), evitando de este modo movimientos parásitos que podrían ser inducidos por juegos mecánicos. Esta velocidad máxima depende de la inercia del objeto 15 (o 45) y de las dimensiones del dispositivo 10 (o 40). Puede determinarse experimentalmente para cada objeto 15 (o 45) aumentándola progresivamente hasta el límite de paso en tracción de una de las bielas. Tradicionalmente, para un objeto cuya longitud es del orden de varias decenas de cm, esta velocidad corresponde a una frecuencia de rotación de varios Hz para las ruedas periféricas. Esta velocidad máxima es, en un modo de realización, inversamente proporcional al tamaño del objeto a medir.

La velocidad mínima se selecciona, preferentemente, para ser lo más pequeña posible al tiempo que sigue siendo compatible con una duración de ensayo aceptable. En un modo de realización, la velocidad mínima es más pequeña que la mitad de la velocidad máxima. A modo de ejemplo, en el modo de realización donde los pares de ruedas ^{periféricas tienen diámetros respectivamente proporcionales a 4, 5 y}6^{, para una frecuencia máxima de la rueda más}pequeña de 2Hz, la duración del ciclo completo a la velocidad máxima que corresponde a 15 vueltas de la rueda pequeña será, por lo tanto, de 7,5 segundos. Si se selecciona una velocidad mínima igual a 1/3 de la velocidad máxima, la duración del ciclo a la velocidad mínima será de 22,5 segundos, lo que permite ampliamente realizar una medida completa en menos de un minuto que incluye las fases transitorias entre los dos ciclos.

De este modo, en la etapa 62, cuando el motor impulsa el dispositivo de impulso 20 (o 30) a la primera velocidad V1, la rueda de engranaje central 23 (o 32) imparte a la plataforma un movimiento periódico según al menos tres grados de libertad. Para el dispositivo 40, los motores 47 están programados para que los gatos 46 tengan, cada uno, un movimiento periódico y que consta de al menos tres períodos diferentes entre sí, submúltiplos del mismo período de la plataforma 14.

En la etapa 64, el dispositivo 10 (o 40) es impulsado en movimiento para efectuar un segundo ciclo de medidas. El segundo ciclo de medidas se efectúa a la segunda velocidad V2 diferente de la primera velocidad V1. La plataforma 14 (o 44) pasa de nuevo por cada punto del conjunto predefinido de puntos, esta vez a la segunda velocidad V2. Los sensores de fuerzas 19 (o 49), en tiempo real, recopilan la información de las fuerzas longitudinales experimentadas por los soportes controlados (bielas 16 o gatos 46) en cada punto del conjunto predefinido de puntos de medida. El ^{módulo de comunicación}22^{a recibe estas informaciones y las almacena antes de enviarlas al módulo de cálculo}22^b.En un modo de realización, la segunda velocidad V2 es mayor que la primera velocidad V1. En un modo de realización, la segunda velocidad V2 es al menos dos veces más grande que la primera velocidad V1. En un modo de realización, la segunda velocidad V2 es constante. En un modo de realización, la segunda velocidad V2 es la velocidad máxima, tal como se determinó anteriormente.

En un modo de realización, la etapa 62 se efectúa a la velocidad máxima y la etapa 64 se efectúa a la velocidad mínima. En un modo de realización, las etapas 62 y 64 se pueden repetir con más de dos velocidades diferentes con el fin de mejorar la precisión de medida. Los primer y segundo ciclos de medidas pueden no efectuarse secuencialmente. Por ejemplo, los primer y segundo ciclos de medidas son efectuados conjuntamente por un impulso a velocidad variable para pasar al menos dos veces por las mismas posiciones predefinidas de la plataforma 14, con dos velocidades diferentes. De este modo, en un modo de realización, las etapas 62 y 64 pueden ser reemplazadas por una sola etapa 63 que consiste en pasar por las posiciones predefinidas con una velocidad de impulso periódica, una o más veces. En este caso, es deseable que la relación entre las velocidades de impulso máxima y mínima sea al menos igual a 2. En un modo de realización, las etapas 62 y 64 o 63 pueden repetirse invirtiendo el sentido de la velocidad de impulso. Esta etapa suplementaria puede permitir en lo sucesivo eliminar las componentes de las fuerzas que dependen del sentido de la velocidad de impulso como, por ejemplo las fuerzas aerodinámicas o de rozamientos sólidos en las articulaciones del dispositivo, en el cálculo de las características de inercia del objeto 15 (o 45).

El método podría incluir varias etapas similares a las etapas 62 y 64.

^{En la etapa}66^{, el módulo de cálculo 22b de la unidad central 22 (o 48) determina, en un modo de realización, al menos}una de las características inerciales del objeto 15 (o 45). En el modo de realización donde se utiliza un pequeño número, al menos igual a tres, de posiciones predefinidas del dispositivo 10 (o 40), el cálculo de las características inerciales puede realizarse mediante un método de mínimos cuadrados determinando las características que corresponden mejor a las medidas realizadas en función de las fuerzas, posiciones y velocidades medidas. En el modo de realización donde las bielas 16 están conectadas a ruedas de engranaje periféricas 24 (o 36) de igual diámetro por pares, si se utilizan al menos cinco posiciones iso-espaciadas en las ruedas de menor diámetro, y si se anima el ^dispositivo10 ^{realizando ciclos completos a velocidad constante, un cálculo de la matriz de inercia resulta simplificado.}Por filtrado de Fourier, se puede extraer el movimiento aislado de cada par de bielas 16 y las fuerzas asociadas (siendo las otras consideradas fijas) para cada movimiento elemental, lo que permite deducir de ellas la matriz de inercia siguiendo las técnicas convencionales.

En un modo de realización, es ventajoso entonces calcular, para cada ciclo completo por un lado, el valor medio de las fuerzas para cada sensor de fuerzas 19, y, por otro lado, la componente de frecuencia (filtrado de Fourier) que corresponde a la frecuencia fundamental de cada par de bielas, es decir la frecuencia de rotación del par de ruedas asociado. El valor medio de las fuerzas corresponde al efecto del peso solo para la posición media de la plataforma 14. Este es idéntico para todos los ciclos de medida, sean cuales sean la velocidad y el sentido elegido en las etapas 62, 64 y 63. La componente de frecuencia corresponde al efecto de la rotación alrededor de un solo eje definido por el movimiento de un solo par de bielas 16, estando los extremos inferiores 18 de las otras bielas 16 fijos en su posición media. Para cada frecuencia, la componente correspondiente es, a su vez, la suma de:

◦El efecto de desplazamiento del centro de gravedad que es independiente de la velocidad;

◦El efecto de las fuerzas de inercia de rotación que es proporcional al cuadrado de la velocidad; y

◦El efecto de fuerzas aerodinámicas o de rozamiento sólido o de ligeras variaciones de la velocidad de impulso. Estas fuerzas solas dependen del sentido de la velocidad de impulso y pueden eliminarse haciendo la media de las componentes obtenidas para dos velocidades de impulso de igual valor y de sentidos opuestos.

De este modo, a partir de las componentes para una frecuencia dada obtenidas para al menos dos velocidades diferentes, se pueden separar los efectos de desplazamiento del centro de gravedad y de inercia de rotación para cada uno de los tres ejes de rotación. La combinación de estas informaciones para los tres ejes permite reconstituir totalmente la posición del centro de gravedad y la matriz de inercia.

La posición media de la plataforma 14 y los ejes de rotación que corresponden al movimiento de un solo par de bielas 16 pueden determinarse a partir de la geometría de los diferentes elementos o identificarse en una fase de calibración mediante medios externos de medida de posición. Estos datos son independientes del objeto medido y de la velocidad de impulso. Asimismo, la geometría de los diferentes elementos permite conocer, para cada posición predefinida, la matriz de paso entre las fuerzas en las bielas 16 y el par de torsión de las fuerzas aplicadas a la plataforma 14. El mismo método se aplica a la torreta hexápoda 40 animada por los gatos 46.

La descripción anterior pretende ser sólo un ejemplo, y el experto en la materia reconocerá que se pueden realizar modificaciones a los modos de realización descritos sin salir del marco de la invención tal como se formula en las reivindicaciones adjuntas. Otras modificaciones que entran dentro del marco del presente serán evidentes para el experto en la materia a la luz de una revisión de esta descripción y se pretende que tales modificaciones entren dentro de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (10, 40) de puesta en movimiento de un objeto (15, 45), comprendiendo el dispositivo (10, 40):

una base (12, 42) y una plataforma (14, 44) adaptada para recibir el objeto (15);

seis soportes (16, 46) que tienen, cada uno, un extremo superior (17) conectado a la plataforma (14, 44) y un extremo inferior (18) conectado a la base (23, 42), teniendo el extremo superior (17) y el extremo inferior (18) de cada soporte (16, 46) de forma combinada al menos cinco grados de libertad; y

un dispositivo de accionamiento conectado a al menos tres de los soportes (16, 46), estando adaptado el dispositivo de accionamiento para impartir movimientos periódicos predefinidos a dichos al menos tres de los seis soportes (16), siendo estos tres soportes (16) llamados soportes controlados, impartiendo así un movimiento periódico a la plataforma (14) con respecto a la base (12) según al menos tres grados de libertad,

caracterizado por que

dicho movimiento periódico de la plataforma (14) está compuesto por al menos tres movimientos elementales periódicos que definen, cada uno, un grado de libertad del movimiento de la plataforma, cada uno de dichos al menos tres movimientos elementales periódicos tiene un período, llamado período elemental, diferentes entre sí, siendo los períodos elementales submúltiplos del período del movimiento periódico de la plataforma (14), siendo los desplazamientos de la plataforma (14) según cada uno de los movimientos elementales periódicos algebraicamente independientes entre sí.

2. Dispositivo (10, 40) según la reivindicación 1, en el que la relación entre el período de la plataforma y el mayor de ^{los períodos elementales es inferior o igual a}10^.

3. Dispositivo (10) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que los seis soportes son bielas (16); y

^{el dispositivo de accionamiento comprende un dispositivo de impulso (}20^{, 30) que conecta mecánicamente dichos}soportes controlados, estado el dispositivo de impulso (20, 30) controlado por un único accionador (21).

4. Dispositivo (10) según la reivindicación 3, en el que el dispositivo de impulso (20) incluye:

una rueda de engranaje central (23) adaptada para ser puesta en rotación por el accionador (21), y al menos tres ruedas de engranaje periféricas (24) engranadas a la rueda de engranaje central (23), y

dichos al menos tres soportes controlados (16) tienen su extremo inferior (18) conectado respectivamente de forma excéntrica a cada una de dichas al menos tres ruedas de engranaje periféricas (24).

5. Dispositivo (10) según la reivindicación 3, en el que el dispositivo de impulso (30) incluye:

una rueda de engranaje central (32) adaptada para ser puesta en rotación por el accionador (21),

tres ruedas de engranaje intermedias (34) engranadas a la rueda de engranaje central (32), seis ruedas de engranaje periféricas (36) engranadas por grupos de dos (35) a cada una de las tres ruedas de engranaje intermedias (34), dichos al menos tres soportes controlados (16) son seis soportes controlados, y

los seis soportes controlados (16) tienen su extremo inferior (18) conectado de forma excéntrica a cada una de dichas ruedas de engranaje periféricas (24) respectivamente.

6^{. Dispositivo (10) según la reivindicación 4 o 5, en el que las seis ruedas de engranaje periféricas (24, 36) están}agrupadas por pares de igual diámetro (24a, 24b, 24c; 36a, 36b, 36c), siendo los diámetros de las ruedas de engranaje periféricas de cada par (24a, 24b, 24c; 36a, 36b, 36c) diferentes de un par a otro.

^{7. Dispositivo (10) según la reivindicación}6^{, en el que las ruedas de engranaje periféricas de igual diámetro (24a, 24b,}24c; 36a, 36b, 36c) tienen, cada una, un centro,

formando los centros los vértices de un hexágono, y las ruedas de engranaje periféricas de igual diámetro (24a, 24b, 24c; 36a, 36b, 36c) están dispuestas siguiendo vértices opuestos del hexágono que constituyen.

8^{. Dispositivo (10) según la reivindicación}6 ^{o 7, en el que los diámetros dos a dos de los pares de ruedas de engranaje}periféricas (24a, 24b, 24c; 36a, 36b, 36c) de igual diámetro son proporcionales a tres números enteros primos entre sí.

^{9. Dispositivo (10) según la reivindicación}8^{, en el que los diámetros dos a dos de los tres pares de ruedas de engranaje periféricas (24a, 24b, 24c; 36a, 36b, 36c) de igual diámetro son, respectivamente, proporcionales a 4, 5 y}6^{, o a 10,}12 y 15.

^{10. Dispositivo (10) según una de las reivindicaciones}6 ^{a 9, en el que las bielas (16) conectadas a ruedas de engranaje}periféricas de un mismo par de igual diámetro (24a, 24b, 24c; 36a, 36b, 36c) están en oposición de fase.

11. Dispositivo (10, 40) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende además:

al menos tres sensores de fuerzas (19, 49) longitudinales asociados a al menos tres de los seis soportes (16); y una unidad central (22, 48) conectada al dispositivo de accionamiento y a dichos al menos tres sensores de fuerzas (19, 49) longitudinales, estando la unidad central (22, 48) adaptada para recopilar informaciones de fuerza de dichos al menos tres sensores de fuerzas (19, 49) longitudinales.

12. Dispositivo (10, 40) según la reivindicación 11 en combinación con una de las reivindicaciones 3 a 9, que comprende además un sensor de posición (51) adaptado para detectar el paso de la rueda de engranaje central (23, 32) por al menos tres posiciones predefinidas, comunicándose dicho sensor de posición (51) con la unidad central (22) para deducir a partir de ella una velocidad de la rueda de engranaje central (23, 32) al paso por cada una de dichas al menos tres posiciones predefinidas.

13. Procedimiento (60) de puesta en movimiento de un objeto (15, 45) que utiliza el dispositivo (10, 40) según una de ^{las reivindicaciones}1 ^a12^{, y que comprende además:}

- impulsar el dispositivo (10, 40) mediante dicho dispositivo de accionamiento para impartir el movimiento periódico a la plataforma (14, 44) según dichos al menos tres grados de libertad.

14. Procedimiento (60) según la reivindicación 13 que utiliza el dispositivo (10, 40) según una de las reivindicaciones 11 y 12, en el que la etapa de impulso del dispositivo (10, 40) comprende:

- impulsar el dispositivo (10, 40) mediante dicho dispositivo de accionamiento para pasar por cada posición de un conjunto predefinido de posiciones de la plataforma (14, 44) a al menos una primera velocidad y una segunda velocidad, realizando de este modo al menos un primer y un segundo ciclo de medidas, constando el conjunto predefinido de posiciones de al menos tres posiciones para las cuales los movimientos instantáneos de la plataforma en estas posiciones son algebraicamente independientes entre sí;

- recopilar mediante la unidad central (22, 48), las informaciones de fuerza para cada posición del conjunto predefinido de posiciones de la plataforma (14, 44) durante el impuso a dichas al menos primera velocidad y segunda velocidad; y

- determinar, mediante la unidad central (22, 48), al menos una característica de inercia a partir de los movimientos de la plataforma (14, 44) y de las informaciones de fuerza que corresponden a estos movimientos.

15. Procedimiento (60) según la reivindicación 14 en combinación con el dispositivo según la reivindicación 12, en el ^{que la unidad central (}22^{), para cada una de dichas al menos primera y segunda velocidades, recopila datos del sensor}de posición (51) de la rueda de engranaje central (23, 32) para cada posición del conjunto predefinido de posiciones de la plataforma (14), y la unidad central (22) hace la media de los datos del sensor de posición (51) para deducir a partir de ella una velocidad real media de la rueda de engranaje central (23, 32) para cada uno de dichos al menos primer y segundo ciclos de medidas.

16. Procedimiento (60) según una de las reivindicaciones 14 y 15, en el que la etapa de determinación de al menos una característica de inercia de los datos comprende una extracción mediante filtro de Fourier de un valor medio y de componentes de cada fuerza en las frecuencias fundamentales de los movimientos elementales periódicos para cada uno de dichos al menos primer y segundo ciclos de medidas.