FR2983764A1 - Ensemble mecanique articule et main mecanique comportant un tel ensemble - Google Patents

Abstract

Ensemble mécanique articulé comportant au moins un support (1), un premier élément (11) monté pivotant sur le support selon un premier axe de pivotement (X ), un deuxième élément (12) monté pivotant sur le premier élément (11) selon un deuxième axe de pivotement ( Z 2 ) perpendiculaire au premier axe de pivotement et des moyens de déplacement du deuxième élément relativement au premier élément selon le deuxième axe de pivotement. Les moyens de déplacement comportent un câble (35) associé au deuxième élément, un organe d'entraînement (36) destiné à déplacer le câble, au moins une poulie (37) pour guider le câble de l'organe d'entraînement au deuxième élément, la poulie étant agencée dans l'ensemble mécanique articulé de sorte que le câble quitte la poulie en un point (A) situé sur le premier axe de pivotement. Main mécanique comportant un tel ensemble.

Description

L'invention concerne un ensemble mécanique articulé et une main mécanique comportant un tel ensemble. Selon la nomenclature du domaine médical, chaque doigt d'une main est associé à un chiffre romain à savoir le pouce (I), l'index (II), le majeur (III), l'annulaire (IV) et l'auriculaire (V). On se référera à ladite nomenclature pour l'ensemble de la présente demande. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Dans le domaine de la robotique, des études sont 10 menées pour concevoir et fabriquer une main mécanique la plus anthropomorphe possible, tant au niveau de sa forme générale que des mouvements qu'elle est susceptible de réaliser. Usuellement, une telle main mécanique comporte cinq 15 doigts mécaniques rattachés à une paume mécanique. Les doigts mécaniques II à V comportent chacun un premier élément monté pivotant sur la paume selon un premier axe de pivotement, une première phalange montée pivotante sur le premier élément selon un deuxième axe de pivotement 20 perpendiculaire au premier axe de pivotement, une deuxième phalange (correspondant à la phalangine d'un doigt humain) montée pivotante sur la première phalange selon un troisième axe de pivotement parallèle au deuxième axe de pivotement et une troisième phalange (correspondant à la 25 phalangette) montée pivotante sur la deuxième phalange selon un quatrième axe de pivotement parallèle au troisième axe de pivotement. Pour faciliter la commande de chacun de ces doigts, il est courant de coupler le mouvement de la troisième 30 phalange à celui de la deuxième phalange. Il ne reste ainsi qu'à piloter les mouvements du doigt mécanique autour des trois premiers axes de pivotement. La main mécanique serait toutefois trop volumineuse si des actionneurs pilotant le déplacement du premier élément, de la première phalange et 35 de la deuxième phalange selon leur axe de pivotement respectif étaient agencés directement au niveau desdits premier élément, première phalange et deuxième phalange. Il est donc nécessaire de déporter les actionneurs qui sont alors généralement disposés au niveau de la paume mécanique et d'agencer des moyens de transmission d'effort entre chaque actionneur et respectivement le premier élément, la première phalange et la deuxième phalange pour transmettre à ces derniers l'effort délivré par chaque actionneur et provoquer leur rotation autour de leur axe de pivotement respectif. Le plus souvent, les moyens de transmission d'effort comportent des câbles reliant chaque actionneur respectivement au premier élément, à la première phalange et à la deuxième phalange et des poulies permettant de guider le déplacement des câbles.

Il est par exemple connu de l'article « Design of the UTAH/MIT Dextrous Hand » - écrit par Jacobsen S.C., Inversen E.K., Knutti D.F., Johnson R.T., Biggers K.B. et paru dans IEEE International Conference on Robotics and Automation - une main mécanique dont les doigts mécaniques II à V sont articulés grâce des moteurs reliés aux différentes articulations de chaque doigt par des ensembles poulies-câbles. Toutefois, le câble transmettant le couple d'un des moteurs à la première phalange est sécant avec le premier 25 axe de pivotement et le câble transmettant le couple d'un des moteurs à la deuxième phalange est sécant avec le premier axe de pivotement et le deuxième axe de pivotement. Ces intersections sont gérées par des agencements complexes de poulies et de câbles. La main mécanique comporte ainsi 30 184 poulies pour permettre le guidage des différents câbles. La main mécanique a ainsi une structure complexe et, de par le nombre important de poulies, de câbles et de moteurs, la main mécanique est d'un volume très important 35 de sorte qu'elle ressemble peu à une main humaine en termes de taille et de forme. Par ailleurs, ce nombre important de poulies, de câbles et de moteurs induit inévitablement des couplages cinématiques entre le premier élément et les différentes phalanges. Les pivotements du premier élément ou de l'une ou l'autre des phalanges autour de leur axe de pivotement respectif ne sont donc pas pilotables de façon indépendante. Il s'avère donc difficile de contrôler les doigts de la main mécanique suffisamment finement pour que les mouvements de la main mécanique ressemblent à ceux d'une main humaine. En outre, les câbles s'usent très rapidement du fait des frottements sur les différentes poulies. Le document WO 03/080297 décrit une main mécanique présentant les mêmes inconvénients que ceux de la main 15 décrite dans l'article « Design of the UTAH/MIT Dextrous Hand ». Le document EP 2 239 106 décrit une main mécanique dont les doigts II à V sont pilotés par un nombre moins important de moteurs ce qui permet de réduire le nombre de 20 poulies et de câbles nécessaires pour transmettre le couple des moteurs au premier élément et aux différentes phalanges. Toutefois, l'agencement des poulies et des câbles est encore très complexe. OBJET DE L'INVENTION 25 Un but de l'invention est de proposer un ensemble mécanique articulé ayant une structure simplifiée par rapport aux ensembles mécaniques articulés de l'art antérieur. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION 30 En vue de la réalisation de ce but, on propose un ensemble mécanique articulé comportant au moins un support, un premier élément monté pivotant sur le support selon un premier axe de pivotement, un deuxième élément monté pivotant sur le premier élément selon un deuxième axe de 35 pivotement perpendiculaire au premier axe de pivotement et des moyens de déplacement du deuxième élément relativement au premier élément selon le deuxième axe de pivotement. Selon l'invention, les moyens de déplacement comportent un câble associé au deuxième élément, un organe 5 d'entraînement destiné à déplacer le câble, au moins une poulie pour guider le câble de l'organe d'entraînement au deuxième élément, la poulie étant agencée dans l'ensemble mécanique articulé de sorte que le câble quitte la poulie en un point situé sensiblement sur le premier axe de 10 pivotement. Ainsi, la rotation du deuxième élément relativement au premier élément est découplée de la rotation du premier élément relativement au support. Il est donc possible de piloter le premier élément indépendamment du deuxième 15 élément et inversement. L'ensemble mécanique articulé selon l'invention s'avère très simple à piloter et peut donc être contrôlée de façon très précise. L'invention a également pour objet une main mécanique 20 comportant un doigt pourvu d'un tel ensemble mécanique. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit d'un mode de réalisation non limitatif de l'invention en référence aux figures ci-jointes parmi 25 lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective d'une main mécanique dont chaque doigt est formé par un ensemble mécanique articulé selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un des 30 doigts II à V de la main mécanique illustrée à la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique de côté du doigt illustré à la figure 2 ; - la figure 4 est une vue schématique de côté du doigt illustré à la figure 2 selon une première variante de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique de côté du doigt illustré à la figure 2 selon une deuxième variante de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 2 et 3, l'ensemble mécanique articulé selon l'invention comporte ici un support 1, un premier élément 11 monté pivotant sur le support 1 selon un premier axe de pivotement X1, un deuxième élément 12 monté pivotant sur le premier élément 11 selon un deuxième axe de pivotement Z2 perpendiculaire au premier axe de pivotement Xi, un troisième élément 13 monté pivotant sur le deuxième élément 12 selon un troisième axe de pivotement Z3 parallèle au deuxième axe de pivotement Z2 et un quatrième élément 14 monté pivotant sur le troisième élément 13 selon un quatrième axe de pivotement Z4 parallèle au troisième axe de pivotement Z3.

L'ensemble mécanique articulé comporte en outre des moyens de déplacement pour permettre une rotation de chaque élément autour de l'axe de pivotement associé soit : une rotation du premier élément 11 autour du premier axe de pivotement X1 relativement au support 1, une rotation du deuxième élément 12 autour du deuxième axe de pivotement Z2 relativement au premier élément 11, une rotation du troisième élément 13 autour du troisième axe de pivotement Z3 relativement au deuxième élément 12 et une rotation du quatrième élément 14 autour du quatrième axe de pivotement Z4 relativement au troisième élément 13. A cet effet, selon un mode de réalisation privilégié, le premier élément 11 comporte un premier pivot 21 qui s'étend selon le premier axe X1 et qui est monté tournant sur le support 1. Les moyens de déplacement comportent une première poulie 22 qui a comme axe de rotation le premier axe de pivotement X1 et qui est montée sur le premier pivot 21 de sorte à être solidaire du premier pivot 21. Les moyens de déplacement comportent en outre un premier câble 23 qui s'enroule autour de la première poulie 22 de sorte qu'un déplacement du premier câble 23 provoque une rotation de la première poulie 22 selon le premier axe X1. Les moyens de déplacement comportent également un premier organe d'entraînement, ici un premier moteur 24, qui est monté sur le support 1 et qui a un arbre de sortie relié aux deux extrémités du premier câble 23 pour provoquer un déplacement dudit premier câble 23 lorsque le premier moteur 24 est alimenté. Par exemple, les deux extrémités sont enroulées en sens inverse autour d'un pignon lié en rotation à l'arbre de sortie.

Ainsi, une rotation de l'arbre de sortie du premier moteur 24 selon un premier sens de rotation provoque une traction du premier câble 23 et donc une rotation du premier élément 11 relativement au support 1 selon un premier sens de rotation autour du premier axe X1 et une rotation de l'arbre de sortie du premier moteur 24 selon un deuxième sens de rotation provoque une traction du premier câble 23 et donc une rotation du premier élément 11 relativement au support 1 selon un deuxième sens de rotation autour du premier axe X1.

Selon un mode de réalisation privilégié, le deuxième élément 12 comporte un troisième pivot 31 (comme plus visible à la figure 2) qui s'étend selon le deuxième axe Z2 et qui est monté tournant sur le premier élément 11. De préférence, le troisième pivot 31 est agencé dans 30 l'ensemble mécanique articulé sensiblement sous le premier pivot 21. Les moyens de déplacement comportent une quatrième poulie 34 qui a comme axe de rotation le deuxième axe de pivotement Z2 et qui est montée sur le troisième pivot 31 35 de sorte à être solidaire du troisième pivot 31. Les moyens de déplacement comportent en outre un deuxième câble 35 ayant une première extrémité fixée à la quatrième poulie 34 pour s'enrouler autour d'une partie de celle-ci de sorte qu'un déplacement du deuxième câble 35 provoque une rotation de la quatrième poulie 34, et par là du troisième pivot 31, selon le deuxième axe Z2. Les moyens de déplacement comportent également un deuxième organe d'entraînement, ici un deuxième moteur 36, qui est monté sur le support 1 et qui est associé ici à la deuxième extrémité du deuxième câble 35 pour provoquer un déplacement dudit deuxième câble 35 lorsque le deuxième moteur 36 est alimenté. Le deuxième moteur 36 est agencé sur le support 1 de sorte que l'arbre de sortie du deuxième moteur 36 s'étende sensiblement parallèlement à l'arbre de sortie du premier moteur 24. Ainsi, l'ensemble mécanique articulé est d'un volume réduit. Les moyens de déplacement comportent en outre une cinquième poulie 37 qui a comme axe de rotation une direction parallèle au deuxième axe Z2 et qui est montée tournante sur le support 1 pour guider un déplacement du deuxième câble 35 du deuxième moteur 36 vers le deuxième élément 12. La cinquième poulie 37 est ici agencée entre le premier pivot 21 et le troisième pivot 31. Le deuxième câble 35 est monté dans l'ensemble mécanique articulé comme suit. Une première portion du deuxième câble 35 s'étend entre le deuxième moteur 36 et la cinquième poulie 37 en direction du deuxième élément 12 selon une direction sensiblement perpendiculaire au premier axe X1 et au deuxième axe Z2. Une deuxième portion du deuxième câble 35 s'étend dans une gorge de la cinquième poulie 37 en s'enroulant autour d'une partie de la cinquième poulie 37 de manière à maintenir une troisième portion du deuxième câble 35 voisine de la première extrémité du deuxième câble enroulée autour d'une partie de la quatrième poulie 34.

Ainsi, une rotation de l'arbre de sortie du deuxième moteur 36 provoque un déplacement du deuxième câble 35 dans une direction donnée et donc une rotation du deuxième élément 12 relativement au premier élément 11 autour du deuxième axe Z2 selon un sens de rotation donné. Selon l'invention, la cinquième poulie 37 est agencée sur le support 1 de sorte que le deuxième câble 35 quitte la cinquième poulie 37 en un point A situé sur le premier axe de pivotement X1, ledit point A formant ici la jonction 10 de la deuxième et de la troisième portion du deuxième câble 35. Lorsque le premier élément 11 pivote relativement au support 1 selon le premier axe X1, un ensemble formé par le troisième pivot 31, la quatrième poulie 34 et le deuxième 15 élément 12 est également entraîné en rotation relativement au support 1 selon le premier axe X1. La cinquième poulie 37 demeure cependant sensiblement fixe relativement au support 1, le point A précité restant sensiblement situé sur le premier axe de pivotement X1. Ainsi, le deuxième 20 câble 35 n'est sensiblement pas déplacé de par le pivotement du premier élément 11 relativement au support 1. La rotation du premier élément 11 relativement au support 1 selon le premier axe X1 et la rotation du deuxième élément 12 relativement au premier élément 11 selon le deuxième axe 25 Z2 et le sens de rotation donné sont donc découplées. Cela simplifie considérablement la commande de l'ensemble mécanique articulé. Selon un mode de réalisation privilégié, l'ensemble mécanique articulé est agencé afin que le deuxième axe de 30 pivotement Z2 soit sécant au premier axe de pivotement X1. De préférence, les moyens de déplacement comportent un premier ressort 38 pour ramener le deuxième élément 12 dans sa position d'origine lorsque le deuxième moteur 36 cesse de provoquer le déplacement du deuxième câble 35.

De façon privilégiée, le premier ressort 38 est solidarisé à l'une de ses extrémités au premier élément 11 et à l'autre de ses extrémités au deuxième élément 12 sensiblement au niveau du troisième élément 13.

Ainsi, la rotation du premier élément 11 relativement au support 1 selon le premier axe X1 et la rotation du deuxième élément 12 relativement au premier élément 11 selon le deuxième axe Z2 sont totalement découplées. Selon un mode de réalisation privilégié, le troisième 10 élément 13 comporte un quatrième pivot 41 qui s'étend selon le troisième axe Z3 et qui est monté tournant sur le deuxième élément 12. Les moyens de déplacement comportent une sixième poulie 42 qui a comme axe de rotation le troisième axe de 15 pivotement Z3 et qui est montée sur le quatrième pivot 41 de sorte à être solidaire du quatrième pivot 41. Les moyens de déplacement comportent en outre un troisième câble 43 ayant une première extrémité fixée à la sixième poulie 42 pour s'enrouler sur une partie de cette dernière de sorte 20 qu'un déplacement du troisième câble 43 provoque une rotation de la sixième poulie 42, et donc du quatrième pivot 41, selon le troisième axe Z3. Les moyens de déplacement comportent également un troisième organe d'entraînement, ici un troisième moteur 25 44, qui est agencé sur le support 1 et qui a un arbre de sortie relié à la deuxième extrémité du troisième câble 43 pour provoquer un déplacement dudit troisième câble 43 lorsque le troisième moteur 44 est alimenté. Le troisième moteur 44 est agencé sur le support 1 de sorte que l'arbre 30 de sortie du troisième moteur 44 s'étende sensiblement parallèlement à l'arbre de sortie du premier moteur 24. Ainsi, l'ensemble mécanique articulé est d'un volume réduit. Les moyens de déplacement comportent une septième 35 poulie 47 qui a comme axe de rotation le deuxième axe de pivotement Z2 et qui est montée tournante sur le troisième pivot 31 pour guider un déplacement du troisième câble 43 du troisième moteur 44 au troisième élément 13. Les moyens de déplacement comportent en outre une huitième poulie 48 5 qui a comme axe de rotation une direction parallèle au troisième axe Z3 et qui est montée tournante sur le support 1 pour guider un déplacement du troisième câble 43 du troisième moteur 44 au troisième élément 13. La huitième poulie 48 est ici agencée sous le troisième pivot 31 de 10 sorte que le troisième pivot 31 s'étende entre la huitième poulie 48 et la quatrième poulie 34. Le troisième câble 43 est agencé dans l'ensemble mécanique articulé comme suit. Une première portion du troisième câble 43 s'étend entre le troisième moteur 44 et 15 la huitième poulie 48 en direction du troisième élément 13 selon une direction sensiblement perpendiculaire au premier axe Xi et au deuxième axe Z2. Une deuxième portion du troisième câble 43 s'étend dans une gorge de la huitième poulie 48 et s'enroule autour d'une partie de la huitième 20 poulie 48. Une troisième portion du troisième câble 43 s'étend entre la huitième poulie 48 et la septième poulie 47 en direction du troisième élément 13. Une quatrième portion du troisième câble 43 s'étend dans une gorge de la septième poulie 47 sensiblement sur toute la circonférence 25 de la septième poulie 47. Une cinquième portion du troisième câble 43 s'étend entre la septième poulie 47 et la sixième poulie 42 en direction du troisième élément 13. Ainsi, une rotation de l'arbre de sortie du troisième moteur 44 provoque un déplacement du troisième câble 43 30 dans une direction donnée et donc une rotation du troisième élément 13 relativement au deuxième élément 12 autour du troisième axe Z3 selon un sens de rotation donné. De façon avantageuse, agencer la septième poulie 47 sur le troisième pivot 31 c'est-à-dire agencer la septième 35 poulie 47 pour que son axe de rotation soit confondu avec le deuxième axe Z2, permet d'avoir un couplage cinématique peu important entre le troisième élément 13 et le deuxième élément 12. Selon un mode de réalisation privilégié, l'ensemble 5 mécanique articulé est agencé de sorte que le deuxième axe de pivotement Z2 et le troisième axe de pivotement Z3 appartiennent à un plan dont le premier axe de pivotement X1 est une normale lorsque le deuxième élément 12 est dans sa position d'origine. 10 De cette façon, il est possible de simplifier encore davantage le couplage cinématique entre le mouvement du troisième élément 13 relativement au deuxième élément 12 et le mouvement du deuxième élément 12 relativement au premier élément 11. Ainsi, lorsque le troisième câble 43 est 15 déplacé, cela provoque le pivotement du troisième élément 13 relativement au deuxième élément 12 selon le troisième axe Z3. Lorsque le deuxième câble 35 est déplacé cela provoque le pivotement du deuxième élément 12 relativement au premier élément 11 selon le deuxième axe Z2 et également 20 un petit pivotement du troisième élément 13 relativement au deuxième élément 12 selon le troisième axe Z3. Selon l'invention, la huitième poulie 48 est agencée sur le support 1 de sorte que le troisième câble 43 quitte la huitième poulie 48 en un point B situé sur le premier 25 axe de pivotement X1, ledit point formant ici la jonction de la quatrième et de la cinquième portion du troisième câble 43. Lorsque le premier élément 11 pivote relativement au support 1 selon le premier axe X1, un ensemble formé par le 30 troisième pivot 31, la quatrième poulie 34, le deuxième élément 12, le quatrième pivot 41, la sixième poulie 42, la septième poulie 47 et le troisième élément 13 est également entraîné en rotation relativement au support 1 selon le premier axe X1. La cinquième poulie 37 et la huitième 35 poulie 48 demeurent cependant sensiblement fixes relativement au support 1, les points A, B du deuxième câble 35 et du troisième câble 43 restant situés sensiblement sur le premier axe de pivotement X1. Ainsi, le deuxième câble 35 et le troisième câble 43 ne sont 5 sensiblement pas déplacés de par le pivotement du premier élément 11 relativement au support 1. La rotation du premier élément 11 relativement au support 1 selon le premier axe X1 d'une part et la rotation du troisième élément 13 relativement au deuxième élément 12 selon le 10 troisième axe Z3 et le sens de rotation donné d'autre part sont donc également découplées. Cela simplifie considérablement la commande de l'ensemble mécanique articulé. De préférence, les moyens de déplacement comportent un 15 deuxième ressort 49 pour ramener le troisième élément 13 dans sa position d'origine lorsque le troisième moteur 44 cesse de provoquer le déplacement du troisième câble 43. De façon privilégiée, le deuxième ressort 49 est solidarisé à l'une de ses extrémités au premier élément 11 20 et à l'autre de ses extrémités au troisième élément 13 sensiblement au niveau du deuxième élément 12. De préférence, les extrémités du deuxième ressort 49 sont sensiblement agencées à proximité des extrémités du premier ressort 38. 25 Par exemple, une première extrémité du deuxième ressort 49 est solidaire d'un premier câble de renvoi qui est fixé à une première poulie de renvoi montée tournante sur le troisième pivot 31 de sorte à être solidaire du premier élément 11. Une deuxième extrémité du deuxième 30 ressort 49 est solidaire d'un deuxième câble de renvoi qui est fixé à une deuxième poulie de renvoi montée sur le quatrième pivot 41 de sorte à être solidaire du quatrième pivot 41, et donc du troisième élément 13. Ainsi, la rotation du premier élément 11 relativement 35 au support 1 selon le premier axe Xi et la rotation du troisième élément 13 relativement au deuxième élément 12 selon le troisième axe Z3 sont totalement découplées. De façon encore plus privilégiée, les deux poulies de renvoi sont circulaires et ont un rayon identique.

De la sorte, un effort exercé par le deuxième ressort 49 sur le troisième élément 13 reste sensiblement parallèle à un cinquième axe Y5 qui s'étend selon une direction orthogonale au premier axe X1 et au deuxième axe Z2 et qui passe par un centre du troisième pivot 31 et du quatrième pivot 41. Cela évite la génération d'un couple au niveau du troisième pivot 31 c'est-à-dire au niveau de la liaison entre le deuxième élément 12 et le premier élément 11. Ainsi, le deuxième ressort 49 ne crée pas de couplage cinématique supplémentaire entre la rotation du deuxième élément 12 relativement au premier élément 11 et la rotation du troisième élément 13 relativement au deuxième élément 12. Selon un mode de réalisation privilégié, le quatrième élément 14 est mécaniquement lié au troisième élément 13.

Ici, le quatrième élément 14 comporte un cinquième pivot 51 qui s'étend selon le quatrième axe Z4 et qui est monté tournant sur le troisième élément 13. Les moyens de déplacement comportent une neuvième poulie 52 qui a comme axe de rotation le quatrième axe de pivotement Z4 et qui est montée sur le cinquième pivot 51 de sorte à être solidaire du cinquième pivot 51. Les moyens de déplacement comportent en outre un quatrième câble 53 qui a une première extrémité fixée à la neuvième poulie 52 et une deuxième extrémité fixée à une dixième poulie 54 montée tournante sur le quatrième pivot 41 de sorte à être solidaire du deuxième élément 12 de telle manière qu'un déplacement du quatrième câble 53 provoque une rotation de la neuvième poulie 52, et donc du cinquième pivot 51, selon le quatrième axe Z4 dans un premier sens de rotation. La neuvième poulie 52 et la dixième poulie 54 sont ici agencées de sorte que le quatrième câble 53 s'étende le long d'une face latérale du troisième élément 13. De préférence, les moyens de déplacement comportent une onzième poulie 55 qui a comme axe de rotation le 5 quatrième axe de pivotement Z4 et qui est montée sur le cinquième pivot 51 de sorte à être solidaire du cinquième pivot 51. Les moyens de déplacement comportent en outre un cinquième câble ayant une première extrémité fixée à la onzième poulie 55 pour s'enrouler autour d'une partie de 10 celle-ci et une deuxième extrémité fixée à une douzième poulie montée tournante sur le quatrième pivot 41 de sorte à être solidaire du deuxième élément 12 de telle manière qu'un déplacement du cinquième câble provoque une rotation de la onzième poulie 55, et donc du cinquième pivot 51, 15 selon le quatrième axe Z4 dans un deuxième sens de rotation. La onzième poulie 55 et la neuvième poulie 52 sont alors agencées à des extrémités opposées du cinquième pivot 51 et la douzième et la dixième poulie 54 sont agencées à 20 des extrémités opposées du quatrième pivot 41 de sorte que le cinquième câble s'étende le long d'une face latérale du troisième élément 13 opposée à la face latérale du troisième élément 13 selon laquelle s'étend le quatrième câble 53. 25 Lorsque le troisième élément 13 pivote dans un sens relativement au deuxième élément 12 selon le troisième axe Z3, cela entraîne ainsi une rotation du quatrième élément 14 relativement au troisième élément 13 selon le quatrième axe Z4 grâce au déplacement de l'un du quatrième câble 53 30 ou du cinquième câble. Lorsque le troisième élément 13 pivote dans un autre sens relativement au deuxième élément 12 selon le troisième axe Z3, cela entraîne ainsi une rotation du quatrième élément 14 relativement au troisième élément 13 selon le quatrième axe Z4 grâce au déplacement 35 de l'autre du quatrième câble 53 ou du cinquième câble.

Ainsi, l'ensemble mécanique articulé selon l'invention permet d'avoir un nombre de composants des moyens de déplacement relativement faible ce qui limite le poids et le volume de l'ensemble mécanique articulé. Les trajectoires des différents câbles sont également simplifiées ce qui permet de restreindre une usure des câbles de par la friction qu'ils subissent au passage des poulies. Par ailleurs, l'ensemble mécanique articulé selon l'invention permet de limiter un couplage cinématique entre les mouvements de pivotement des différents éléments. Les relations entre les déplacements du premier câble cl, du deuxième câble c2 et du troisième câble c3 et la rotation du premier élément autour du premier axe qi, la rotation du deuxième élément autour du deuxième axe q2 et la rotation du troisième élément autour du troisième axe q3 s'expriment ainsi par : .cl c2} = c3 r1 0 0 iql 0 r2 0 0 r3., rab q2 q3 De la sorte, mis à part le léger couplage entre le 25 troisième élément 13 et le deuxième élément 12, chaque moteur peut être commandé indépendamment des autres pour provoquer le pivotement de l'un des éléments autour de son axe associé sans que cela n'interfère sur le pivotement de l'un des autres éléments. L'ensemble mécanique articulé 30 s'avère donc très facilement et très finement contrôlable. En référence à la figure 1, une main mécanique comporte une paume et cinq doigts mécaniques reliés à la paume, au moins l'un des doigts II à V de ladite main étant formé par un ensemble mécanique articulé précédemment 35 décrit. De préférence, chaque doigt II à V de la main mécanique est formé par un ensemble mécanique articulé précédemment décrit et le pouce est un ensemble mécanique articulé comme précédemment décrit sans le quatrième élément.

De préférence, pour chaque ensemble mécanique articulé, le deuxième moteur 36 et le troisième moteur 44 sont commandés de sorte à provoquer le pivotement du deuxième élément 12 et du troisième élément 13 vers l'intérieur de la paume pour simuler une fermeture de la main mécanique. De façon avantageuse, pour chacun des cinq doigts, le deuxième axe de pivotement Z2 est sécant avec le premier axe de pivotement X1. Les mouvements de la main mécanique sont ainsi très proches de ceux d'une main humaine.

La main mécanique est par ailleurs très proche d'une main humaine en termes de forme et de volume grâce au faible nombre de composants des moyens de déplacement. En outre, chaque ensemble mécanique articulé peut être contrôlé très finement. La main mécanique peut ainsi être contrôlée dans son ensemble de façon suffisamment fine pour simuler des mouvements précis semblables à ceux d'une main humaine. Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et on peut y apporter des variantes de 25 réalisation sans sortir du cadre de l'invention tel que défini par les revendications. Bien qu'ici l'ensemble mécanique articulé comporte un support et quatre éléments, l'ensemble mécanique articulé pourra comporter un nombre différent d'éléments. Au 30 minimum, l'ensemble mécanique articulé comporte un support, un premier élément monté pivotant sur le support selon un premier axe de pivotement, un deuxième élément monté pivotant sur le premier élément selon un deuxième axe de pivotement perpendiculaire au premier axe de pivotement et des moyens de déplacement du deuxième élément relativement au premier élément selon le deuxième axe de pivotement. L'agencement de l'ensemble mécanique articulé pourra être différent de celui décrit notamment au niveau de la trajectoire des différents câbles. En référence à la figure 4, le troisième câble 43 est par exemple agencé dans l'ensemble mécanique articulé comme suit. Une première portion du troisième câble 43 s'étend entre le troisième moteur 44 et la huitième poulie 48 en direction du troisième élément 13 selon une direction sensiblement perpendiculaire au premier axe X1 et au deuxième axe Z2. Une deuxième portion du troisième câble 43 s'étend dans une gorge de la huitième poulie 48 de sorte à coopérer avec ladite poulie. Une troisième portion du troisième câble 43 s'étend entre la huitième poulie 48 et la septième poulie 47 en direction du support 1. Une quatrième portion du troisième câble 43 s'entend dans une gorge de la septième poulie 47 de sorte à coopérer avec ladite poulie. Une cinquième portion du troisième câble 43 s'étend entre la septième poulie 47 et la sixième poulie 42 en direction du troisième élément 13. Bien qu'ici des ressorts permettent de ramener le deuxième élément et le troisième élément en position d'origine, d'autres moyens pourront être employés pour permettre de ramener le deuxième élément et le troisième élément en position d'origine. On pourra par exemple avoir recours à un autre moteur et à un autre câble. On préférera toutefois ramener le deuxième élément et le troisième élément en position d'origine par des ressorts comme précédemment décrit. Les ressorts pourront être agencés différemment dans l'ensemble mécanique articulé. Par exemple, le premier ressort 38 pourra relier le deuxième élément 12 au support 1 et le deuxième ressort 49 35 pourra relier le troisième élément 13 au deuxième élément 12 ou au support 1. De préférence, le premier ressort 38 reliera le deuxième élément 12 au premier élément 11 et le deuxième ressort 49 reliera le troisième élément 13 au premier élément 11. Les autres agencements induiront sinon des couplages supplémentaires entre le mouvement du deuxième élément 12 relativement au premier élément 11 et le mouvement du troisième élément 13 relativement au deuxième élément 12. Par exemple, en référence à la figure 5, le premier 10 ressort 38 est solidarisé à l'une de ses extrémités au premier élément 11 et à l'autre de ses extrémités au deuxième élément 13 sensiblement au niveau de la quatrième poulie 34 de sorte que le premier ressort 38 s'étende selon une direction parallèle au premier axe de pivotement X1. Le 15 troisième ressort 49 est quant à lui solidarisé à l'une de ses extrémités au premier élément 11 et à l'autre de ses extrémités au troisième élément 13 sensiblement au niveau de la septième poulie 47 de sorte que le deuxième ressort 49 s'étende selon une direction parallèle au premier axe de 20 pivotement X1. L'intégration du premier et du deuxième ressort au reste de l'ensemble mécanique articulé est cependant plus complexe que dans le mode de réalisation décrit en référence à la figure 3. Si les extrémités du deuxième ressort sont solidaires 25 de câbles de renvoi, les câbles de renvoi pourront être agencés différemment dans l'ensemble mécanique articulé. Le deuxième câble de renvoi pourra ainsi être fixé directement à la sixième poulie 42 au lieu d'être fixé à une deuxième poulie de renvoi montée sur le quatrième pivot 41. De 30 préférence, les poulies et/ou poulies de renvoi sur lesquelles les câbles de renvoi seront fixées, seront circulaires et de même rayon. Le premier ressort pourra également être solidarisé à ses extrémités à des câbles de renvoi, les câbles de renvoi 35 étant enroulés et fixés à des poulies de renvoie.

Des ressorts de torsion, en spirale ou des ressorts hélicoïdaux de traction ou de compression peuvent être utilisés notamment. Les différents moteurs pourront provoquer un 5 déplacement du câble associé par différents moyens tels que des systèmes vis-écrous ou roues dentées. Par exemple, les moyens de déplacement pourront également comporter un système pignon-crémaillère pour que la mise en service d'un moteur entraîne le déplacement du câble associé. Les moyens 10 d'entraînement pourront comporter d'autres organes d'actionnement que des moteurs, comme par exemple des vérins, pour déplacer les câbles. Le quatrième élément 14 pourra ne pas être lié mécaniquement au troisième élément 13 et piloté directement 15 par un autre organe d'entraînement. Les moyens de déplacement pourront comporter un seul ensemble poulie-câble pour lier la rotation du quatrième élément 14 relativement au troisième élément 13 selon le quatrième axe Z4 à la rotation du troisième élément 13 relativement au 20 deuxième élément 12 selon le troisième axe Z3. Le terme câble désigne ici un composant flexible de section pleine ou tubulaire de forme circulaire, plate ou autre et légèrement extensible assimilable à un tendon humain.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Ensemble mécanique articulé comportant au moins un support (1), un premier élément (11) monté pivotant sur le support selon un premier axe de pivotement (X1), un deuxième élément (12) monté pivotant sur le premier élément (11) selon un deuxième axe de pivotement (Z2) perpendiculaire au premier axe de pivotement et des moyens de déplacement du deuxième élément relativement au premier élément selon le deuxième axe de pivotement, l'ensemble mécanique articulé étant caractérisé en ce que les moyens de déplacement comportent un câble (35) associé au deuxième élément, un organe d'entraînement (36) destiné à déplacer le câble, au moins une poulie (37) pour guider le câble de l'organe d'entraînement au deuxième élément, la poulie étant agencée dans l'ensemble mécanique articulé de sorte que le câble quitte la poulie en un point (A) sensiblement situé sur le premier axe de pivotement.
2. 2. Ensemble mécanique articulé selon la revendication 1, dans lequel le deuxième élément (12) comporte un pivot (31) qui s'étend selon le deuxième axe (Z2) et qui est monté tournant sur le premier élément (11), une extrémité du câble (35) coopérant avec l'organe d'entraînement (36) et l'autre extrémité du câble coopérant avec le pivot du deuxième élément de sorte qu'un déplacement du câble par l'organe d'entraînement provoque une rotation du pivot selon le deuxième axe, la poulie (37) étant montée tournante sur le support (1) pour guider le câble.
3. 3. Ensemble mécanique articulé selon la 30 revendication 1, l'ensemble mécanique articulé étant agencé de sorte que le deuxième axe de pivotement (Z2) soit sécant au premier axe de pivotement (X1).
4. 4. Ensemble mécanique articulé selon la revendication 1, dans lequel les moyens de déplacement 35 comportent un ressort (38) tendant à ramener le deuxièmeélément (12) vers une position d'origine lorsque l'organe d'entraînement (36) relâche le câble (35).
5. 5. Ensemble mécanique articulé selon la revendication 4, dans lequel le ressort (38) est solidarisé 5 à l'une de ses extrémités au premier élément (11) et à l'autre de ses extrémités au deuxième élément (12).
6. 6. Ensemble mécanique articulé selon la revendication 1, comportant en outre un troisième élément (13) monté pivotant sur le deuxième élément (12) selon un 10 troisième axe de pivotement (Z3) parallèle au deuxième axe de pivotement (Z2), les moyens de déplacement comportant un deuxième câble (43) associé au troisième élément, un deuxième organe d'entraînement (44) destiné à déplacer le deuxième câble, au moins une deuxième poulie (48) pour 15 guider le deuxième câble du deuxième organe d'entraînement au troisième élément, la deuxième poulie étant agencée dans l'ensemble mécanique articulé de sorte que le câble quitte la poulie en un point (B) situé sur le premier axe de pivotement (X1). 20
7. 7. Ensemble mécanique articulé selon la revendication 6, dans lequel le troisième élément (13) comporte un deuxième pivot (41) qui s'étend selon le troisième axe (Z3) et qui est monté tournant sur le deuxième élément (12), une extrémité du deuxième câble (43) 25 coopérant avec le deuxième organe d'entraînement (44) et l'autre extrémité du deuxième câble coopérant avec le deuxième pivot de sorte qu'un déplacement du deuxième câble par le deuxième organe d'entraînement provoque une rotation du deuxième pivot selon le troisième axe (Z3), la deuxième 30 poulie (48) étant montée tournante sur le support (1) pour guider le deuxième câble.
8. 8. Ensemble mécanique articulé selon les revendications 2 et 7, dans lequel les moyens de déplacement comportent une troisième poulie (47) montée 35 tournante sur le pivot (31) du deuxième élément (12) pourguider un déplacement du deuxième câble (43) du deuxième organe d'entraînement (44) au troisième élément (13).
9. 9. Ensemble mécanique articulé selon la revendication 8, dans lequel une première portion du deuxième câble (43) s'étend entre le deuxième organe d'entraînement (44) et la deuxième poulie (48) en direction du troisième élément (13), une deuxième portion s'étend dans une gorge de la deuxième poulie de sorte à coopérer avec ladite poulie, une troisième portion s'étend entre la deuxième poulie et la troisième poulie (47) en direction du troisième élément (13), une quatrième portion s'entend dans une gorge de la troisième poulie sensiblement sur toute la circonférence de la troisième poulie de sorte à coopérer avec ladite poulie et une cinquième portion s'étend entre la troisième poulie et le troisième élément.
10. 10. Ensemble mécanique articulé selon la revendication 6, l'ensemble mécanique articulé étant agencé de sorte que le deuxième axe de pivotement (Z2) et le troisième axe de pivotement (Z3) forment un plan ayant comme normale le premier axe de pivotement (X1) lorsque le deuxième élément (12) est dans une position d'origine où le premier organe d'entraînement (36) n'a pas déplacé le premier câble (35).
11. 11. Ensemble mécanique articulé selon la revendication 6, dans lequel les moyens de déplacement comportent un deuxième ressort (49) pour ramener le troisième élément (13) dans une position d'origine lorsque le deuxième organe d'entraînement (44) cesse de provoquer le déplacement du deuxième câble (43).
12. 12. Ensemble mécanique articulé selon la revendication 11, dans lequel le deuxième ressort (49) est solidarisé à l'une de ses extrémités au premier élément (11) et à l'autre de ses extrémités au troisième élément (13).
13. 13. Ensemble mécanique articulé selon la revendication 6, comportant en outre un quatrième élément (14) monté pivotant sur le troisième élément (13) selon un quatrième axe de pivotement (Z4) parallèle au troisième axe 5 de pivotement (Z3).
14. 14. Main mécanique comportant une paume et au moins un doigt mécanique relié à la paume et pourvu d'un ensemble mécanique articulé selon la revendication 1.