WO2023041871A1 - Ensemble d'articulation d'une tête mobile de robot - Google Patents

Ensemble d'articulation d'une tête mobile de robot Download PDF

Info

Publication number
WO2023041871A1
WO2023041871A1 PCT/FR2022/051726 FR2022051726W WO2023041871A1 WO 2023041871 A1 WO2023041871 A1 WO 2023041871A1 FR 2022051726 W FR2022051726 W FR 2022051726W WO 2023041871 A1 WO2023041871 A1 WO 2023041871A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
robot
head
support structure
axis
bearing
Prior art date
Application number
PCT/FR2022/051726
Other languages
English (en)
Inventor
Rodolphe Hasselvander
Original Assignee
Blue Frog Robotics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Blue Frog Robotics filed Critical Blue Frog Robotics
Publication of WO2023041871A1 publication Critical patent/WO2023041871A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/0005—Manipulators having means for high-level communication with users, e.g. speech generator, face recognition means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints

Definitions

  • the field of the invention is that of robotics.
  • the invention relates to a joint assembly for a moving robot head, the robot being able in particular to be a humanoid robot or a “semi-humanoid” robot.
  • the invention finds applications in particular in robots intended for the general public, adapted to interact socially in a private environment or in a collective environment, such as a hospital or a school.
  • a semi-humanoid robot has a head attached to a body, but does not have lower and/or upper limbs, which can either be omitted or replaced by other elements, such as wheels For example.
  • robot head articulation techniques are known allowing the rotation of a robot head around two axes. Such kinematics does not make it possible to reproduce all the movements of a human head, but makes it possible to reproduce a sufficient number of movements to transmit information easily identifiable by a human.
  • the present invention aims to remedy all or part of the drawbacks of the prior art cited above.
  • the invention relates to an articulation assembly for a moving robot head, comprising:
  • first and a second rotary actuator each comprising an axis and a body, the axis of the first rotary actuator being mechanically connected to a mast supporting the head of the robot, so that said head is movable in rotation around a first axis of the articulation assembly, called the longitudinal axis;
  • a mobile basket mechanically connected to said support structure along a pivot connection, so that said basket is mobile in rotation around a second axis of the articulation assembly, called the transverse axis,
  • the axis of the second rotary actuator being fixed with respect to said support structure; so that the head of the robot is rotatable about said transverse axis.
  • the arrangement of the actuators on the mobile basket makes it possible to concentrate the main elements in a restricted volume.
  • the kinematics obtained by the joint assembly gives a particularly significant expressiveness to the robot equipped with the joint assembly according to the invention.
  • the combination of axial rotation movements, when the robot is in use, makes it possible to reinforce the expression of emotions when the robot expresses itself and/or dialogues with a user.
  • the particularly clever design of the articulation assembly makes it possible to perform a rotation function around two axes of the head of the robot in a particularly simple and economical manner, while providing the many aforementioned advantages.
  • the joint assembly according to the invention can be adapted to a wide variety of robot bodies/trunks, the mechanical contact points with the body of the robot being few in number, allowing simple adaptation.
  • the mobile basket is mechanically connected to the support structure via a trim element of the hinge assembly
  • said covering element being connected to the support structure by said pivot connection around said transverse axis, so that said mobile basket is supported by said support structure.
  • the covering element plays a dual role of casing and support. It is possible to choose a covering element which has both an attractive external aesthetic appearance, hiding and protecting the internal elements of the articulation assembly, and which has a resistance allowing the articulation assembly to be supported and the robot's head, but also to resist external forces on these elements. In other words, the covering element makes it possible to separate the casing and mechanical support functions from the rest of the articulation assembly, and in particular from the basket and the axes of the actuators.
  • the covering element comprises an opening bordered by a support surface oriented in opposition to the head of the robot
  • the mast comprises a shoulder on its lower end, comprising a support surface oriented towards the head of the robot and forming abutment with said support surface of the covering element, so that a force exerted on the mast and oriented towards the head of the robot is transmitted towards the support structure by through the trim element.
  • the covering element comprises an opening bordered by a support surface oriented towards the head of the robot, the head comprises a bearing surface on its lower end, forming an abutment with said bearing surface of the covering element, so that a force exerted on the mast and oriented away from the head of the robot is transmitted to the support structure via the covering element.
  • the trim element comprises
  • Such a shape has the advantage of covering the internal elements of the hinge assembly in a particularly aesthetic way, while minimizing the size of such a covering element.
  • such a geometry which can be adapted to conform closely to the robot's external skin, improving the aesthetic appearance but also increasing safety by avoiding the risk of pinching at the level of moving parts.
  • the axis of the second rotary actuator is secured to a male part of a coupling between said axis and the support structure, said support structure comprising a female part of said coupling.
  • the articulation assembly comprises a pair of plain bearings forming said pivot connection between the covering element and the support structure, the support structure comprising two cylindrical elements coaxial with said transverse axis, each cylindrical element forming a shaft of a bearing, and the covering element comprising two tubular openings coaxial with said transverse axis, each tubular opening forming a bearing of a bearing.
  • the covering element is supported on the support structure using simple and robust means, which can be produced economically and contribute to the quick and easy mounting/exchange of the articulation assembly on the robot's body.
  • the hinge assembly comprises a pair of bearings forming said pivot connection between the covering element and the support structure, the support structure comprising two cylindrical elements coaxial with said transverse axis, each element cylindrical forming a shaft of a bearing, and the trim element comprising two tubular openings coaxial with said transverse axis, each tubular opening comprising a ring or bearing centered in its interior, said ring or bearing forming a bearing bushing.
  • the covering element is supported on the support structure using simple and robust means, while offering a particularly low resistance to friction, thus making the movements of the robot more fluid.
  • the female part of said coupling is formed in one of the two cylindrical elements of the support structure.
  • the axis of the first rotary actuator is mechanically connected to said mast by means of a coupling hook mounted eccentrically on said axis and comprising a hooking lug for fixing at one end. bottom of said mast.
  • the support structure comprises two generally symmetrical parts, adapted to each respectively form a lateral side of the robot, and together forming a robot body.
  • the support structure forms both an aesthetic outer envelope which is simple to assemble, since it consists of only two elements, and which allows very easy assembly of the joint assembly on a variety of body parts. different robots.
  • the articulation assembly can be mounted on the robot body in three simple steps, comprising the assembly of a first side, the placement of the articulation assembly, advantageously with the preassembled head, then the assembly from a second flank.
  • the support structure comprises a slot made in the sagittal plane of the robot, the dimensions of said slot being adapted to accommodate said covering element.
  • the external appearance of the robot is particularly aesthetic, the various elements having a continuity of material that is pleasing to the eye, and which moreover has safety advantages, the toroidal shape fitting perfectly with the slot so as not to leave any gaps which could give rise to pinching.
  • such an arrangement makes it possible to avoid as much as possible the introduction of dirt, dust, fluids, etc. inside the robot.
  • the invention also relates to a robot comprising a head and an articulation assembly of a mobile robot head according to the invention.
  • the robot comprises a control unit and the head of the robot comprises a screen, the control unit being configured to display on said screen a graphic representation associated with the rotations of said head around the longitudinal axes and transverse.
  • the strong expressiveness of the robot obtained thanks to the joint assembly according to the invention, is further enhanced. Indeed, it is possible to further nuance the expression conveyed by the movement of the head by associating it with graphic representations on the screen, making it possible to improve and reinforce communication towards, and with, a user.
  • FIG 1 is a perspective view of the robot according to the invention, also showing the main planes and axes of the robot;
  • FIG. 1 is a perspective view of certain internal elements of the joint assembly according to the invention.
  • FIG. 3 is a sectional view along a frontal plane of the region of the neck of the robot according to the invention.
  • FIG. 4 shows the joint assembly according to two different perspective views
  • FIG. 5 is a detail view of the interior of the support structure
  • FIG. 6 is a perspective view of the coupling hook
  • FIG 7 is a view of certain internal elements of the articulation assembly, showing their relative spatial arrangement.
  • Figure 1 shows a semi-humanoid robot 200, comprising a body 210 and an articulation assembly 100 of a head 110 of the robot 200.
  • a frontal plane P1 and a sagittal plane P2 of the robot 200 are defined, as illustrated in FIG.
  • the terms “frontal” and “sagittal” are understood by analogy to human anatomical planes.
  • an axis X1 is defined as an axis passing through the head 110 and being fixed relative to said head.
  • the longitudinal axis X1 is located at the intersection of the frontal P1 and sagittal P2 planes.
  • An axis X2 called the transverse axis, perpendicular to the axis X1 and located in the frontal plane P1 is also defined.
  • the transverse axis X2 is fixed relative to the robot 200.
  • the hinge assembly 100 is configured such that the head 110 is rotatable about the longitudinal axes X1 and transverse X2, relative to the body 210, as will be explained in more detail later.
  • the articulation assembly 100 comprises a covering element 170 which covers all of the other parts of the articulation assembly 100, and which constitutes the only visible part of the articulation assembly 100 when the robot is assembled, as can be seen in Figure 1.
  • a support structure 120 connects the joint assembly 100 to the body of the robot 200.
  • the support structure 120 also fulfills the role of the outer envelope of the robot, forming the body of the robot 210, but it is possible to design a support structure independent of an external envelope of the robot.
  • the head 110 is integral with a mast 150, which for example takes the form of a tube or a rod.
  • the head 110 comprises a tube 112 adapted to be introduced and centered on the mast 150, until abutting on a lower shoulder of the mast 150, and the mast 150 comprises elastic tabs 154 clipping on its upper part, which form abutments inside the head 110 once the head 110 is clipped onto the mast 150, thus making it possible to achieve the connection between the head 110 and the mast 150, as is visible in the sectional view of Figure 3, showing a sectional view of a detail of the hinge assembly 100 at the level of the mast 150.
  • the mast 150 is secured to the axis 131 of a first rotary actuator 130, such as a rotary electric motor, arranged substantially vertically.
  • the axis 131 of the first rotary actuator 130 is coaxial with the longitudinal axis X1.
  • the first rotary actuator 130 comprises a body 132 which is fixed on a movable basket 160.
  • the mobile basket 160 takes the form of a plate provided with flanges forming more or less high vertical walls on each of its sides, as shown in Figure 2. [63] More specifically, the body 132 of the first rotary actuator 130 is fixed to said plate, forming the bottom of the mobile basket 160, for example by screwing.
  • the body 142 of a second rotary actuator 140 which is for example a rotary electric motor, is also fixed on the mobile basket 160.
  • the body 142 of the second rotary actuator 140 is fixed on a rim forming the vertical wall of the mobile basket 160, so that the axis 141 of the second rotary actuator 140 is coaxial with the transverse axis X2.
  • the second rotary actuator 140 advantageously comprises a transmission assembly so as to offset the axis 141 with respect to the axis of the electric motor, so that the electric motor of the second rotary actuator 140 is not located on the longitudinal axis X1.
  • the axis 141 and the axis of rotation of the electric motor are here parallel, the axis of the motor not intersecting with the longitudinal axis X1, while the transverse axis X2 intersects the longitudinal axis X1, c that is to say that the transverse axes X2 and longitudinal X1 are concurrent.
  • the two rotary actuators 130 and 140 are fixed on the mobile basket 160, arranged perpendicular to each other. It is therefore understood that the exact position of the longitudinal axes X1 and transverse X2 with respect to each other is defined by the relative position of the rotary actuators 130 and 140.
  • the axis 131 of the first rotary actuator 130 rotates relative to the basket 160, rotating the mast 150 and the head 110 around the longitudinal axis X1.
  • the head 110 is rotatable around the longitudinal X1 and transverse X2 axes, relative to the support structure 120.
  • the mobile basket 160 is connected to the structure support 120 by a pivot connection.
  • the mobile basket 160 is thus mobile in rotation around the transverse axis X2 and the forces are transmitted by the pivot connection.
  • the mobile basket 160 is mechanically connected to the support structure 120 via the trim element 170 of the hinge assembly 100.
  • the mobile basket 160 is fixed to the covering element 170, for example by screwing, and the covering element 170 is connected to the support structure 120 by the pivot connection around the transverse axis X2 .
  • the cover element 170 plays a dual role of casing element and transmission of forces, the articulation assembly 100 being hidden vis-à-vis the outside of the robot 200, and the mobile basket 160 (and the head 110, by extension) being supported by the support structure 120 via the covering element 170.
  • the covering element is a part, preferably made of plastic, comprising a body 176 of the overall shape of a portion of a torus, and a tube 177 s' extending outward from the body 176 in the shape of a portion of a torus, in a radial direction.
  • the overall shape of the torus notably takes the form of a “torus arc”, in other words a partial torus.
  • the body 176 is in particular cut angularly, and circularly on its inside diameter, as shown in Figure 4.
  • the opening of the torus can also be of variable diameter depending on the applications. Note that the overall torus shape is the apparent shape of the exterior of the coin, but it is not necessarily a torus in the mathematical sense.
  • the tube 177 of the covering element 170 surrounds the mast 150 which is guided and centered inside said tube, for example by rings or bearings 155a and 155b, so as to reduce friction during mast rotation 150 with respect to the tube 177, as can be seen in FIG. 3. It is possible to envisage an embodiment without rings or bearings 155a and/or 155b, however to the detriment of the reduction in friction, but to the advantage reduction in economic cost.
  • the covering element 170 comprises an opening 171 bordered by a support surface 172 oriented in opposition to the head 110 of the robot, while the mast 150 comprises a shoulder 151 on its lower end 152 , the shoulder 151 comprising a support surface 153 oriented towards the head 110 of the robot 200.
  • the bearing surface 153 of the mast 150 forms an abutment with the bearing surface 172 of the covering element 170, preferably via a ring or bearing 155a disposed between the bearing surface 172 and the support surface 153, so that a force exerted on the mast 150 and oriented towards the head 110 of the robot is transmitted to the support structure 120 via the covering element 170 .
  • the head 110 of the robot comprises a support surface 156, oriented away from the head and in opposition to the support surface 153, on which a support surface 173 upper the trim element abuts, preferably via a ring or bearing 155b disposed between the bearing surface 173 and the bearing surface 156.
  • the weight of the head rests on the covering element 170, and not directly on the mast 150, thus preserving the articulation elements such as the rotary actuators and the basket 160.
  • the bearing surface can be an upper surface of the bearing, or of the ring, the bearing or the ring itself being retained by a shoulder of the covering element 170.
  • a coupling 180 of the "claw" type is preferably used, although other types of coupling are possible.
  • the shaft 141 of the second rotary actuator 140 is integral with a male part 181 of the coupling 180, while the support structure 120 includes a female part 182 of the coupling 180.
  • the male 181 and female 182 parts are formed by one or more claws fitting together so as to form a form connection allowing moment transmission.
  • an elastic brace as shown in Figure 4 can be arranged between the claws, in order to allow the absorption of jolts and to compensate for play.
  • the female part 182 is arranged on the support structure 120 at a part playing a dual role of female coupling part and bearing element of a pair of bearings forming the pivot between the covering element 170 and the support structure 120.
  • the pivot connection between the trim element 170 and the support structure 120 is achieved by means of a pair of bearings of the "smooth" type, each formed of a shaft and a bearing free to rotate relative to each other around the transverse axis X2.
  • the support structure 120 comprises two cylindrical elements 191a coaxial with the transverse axis X2, and each cylindrical element forming the shaft of a bearing.
  • the covering element 170 comprises two tubular openings 192a and 192b coaxial with the transverse axis X2, each tubular opening forming a bearing of a bearing.
  • the tubular openings 192a and 192b are respectively slid over the cylindrical elements to form the pair of bearings.
  • a ring 193 or a bearing is arranged between the tubular openings and the cylindrical element of each bearing.
  • it is the ring 193 or the bearing which forms a bearing.
  • the inner and outer rings of a bearing can be inserted respectively on each cylindrical element and in each tubular opening, so as to produce rolling bearings .
  • the cylindrical element 191 has an opening in its base proximal to the axis 141 of the second rotary actuator 140, in which protrude in a radial direction from the cylindrical element 191 has one or more lugs, or claws.
  • the part playing a dual role of female coupling part and bearing element is the cylindrical element 191 a, which forms the shaft of the bearing by its outer surface and which forms the female part 182 of the coupling 180 through an opening made in its base proximal to the axis 141 of the second rotary actuator 140.
  • a coupling of the general shape of a hook is preferably used, although other types of coupling are possible.
  • the axis 131 of the first rotary actuator 130 is mechanically connected to the mast 150 via a coupling hook 185 mounted eccentrically on the axis 131 of the first rotary actuator 130, by means of an attachment element such as a nut 189 tightened on the axis of the first rotary actuator.
  • the connection with the mast 150 is carried out by means of a hooking lug 186 of the coupling hook 185, intended to be fixed to the lower end 152 of the mast 150.
  • the hooking lug 186 can for example have a general shape of an arc of a circle, fitting on the lower part 152 of the mast 150.
  • the hooking lug 186 has projections 188 extending in the direction of the head 110, intended to be housed in cavities of the lower part of the mast 150, so as to create a form connection between the two parts making it possible to effectively transmit a rotary torque, as seen in section in FIG. 3. Additionally, the attachment lug 186 can be screwed onto the mast 150 in order to secure the whole.
  • the coupling hook 185 shown in isolation in Figure 6, has, on its central part, a concave groove 187, which reduces the diameter of the hook in its central part so that the hook coupling 185 bypasses the body of the electric motor of the second rotary actuator 140.
  • the coupling hook 185 does not collide with the electric motor during its rotation, and the electric motor of the second rotary actuator 140 can be brought closer of the axis X1, so as to make the hinge assembly 100 more compact, as can be seen in Figure 7.
  • the robot 200 has a number of features aimed at a particularly effective integration of the articulation assembly 100, and also presents elements interacting with the articulation assembly 100.
  • the body of the robot 210 includes a slot 123 made in the sagittal plane P2 of the robot 200, the dimensions of the slot 123 being adapted to accommodate the covering element 170.
  • the slot 123 thus defines a maximum amplitude of rotation around the transverse axis X2, that is to say the extreme positions in which the head 110 can be tilted forwards or backwards.
  • the integration of the covering element 170 is also designed in such a way as to give the impression of a visual continuity between the support structure 120 and the head 110.
  • the support structure 120 also fulfills the role of the outer envelope of the robot, and is composed of two globally symmetrical parts 121 and 122, each respectively forming a side side of the robot 200. These two parts 121 and 122 are fixed to a structural element of the robot, together forming the body 210 of the robot.
  • the robot 200 includes a control unit, configured to drive the movements of the robot.
  • the behavior of the robot can be programmed in such a way as to execute predetermined sequences, or it can be programmed adaptively, in order to interact dynamically with its environment, for example by integrating an artificial intelligence algorithm. This aspect does not concern the main point of interest of the present invention, which is why it will not be elaborated in more detail.
  • the head 110 includes a screen 111, on which can be displayed a graphical representation.
  • control unit is configured to display on the screen 111 a graphic representation associated with the rotations of the head 110 around the longitudinal X1 and transverse X2 axes.
  • the robot 200 has no limbs, and in particular no upper limbs. However, it is perfectly possible to envisage a robot 200 comprising a plurality of members.
  • the robot 200 has a pair of wheels at its lower end (not visible in Figure 1, located under the circular wings at the lower end), allowing the robot 200 to move in a space.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

L'invention concerne un ensemble d'articulation (100) d'une tête (110) de robot comprenant : - une structure de soutien (120); - un premier et un second actionneur rotatif (130,140) comportant chacun un axe (131,141) et un corps (132,142), l'axe (131) du premier actionneur étant relié mécaniquement à un mât (150) supportant la tête, de manière à ce qu'elle soit mobile en rotation autour d'un premier axe de l'ensemble d'articulation (X1); - un panier mobile (160) relié mécaniquement à ladite structure de soutien suivant une liaison pivot, ledit panier étant mobile en rotation autour d'un second axe de l'ensemble d'articulation (X2), les corps des actionneurs étant fixés audit panier mobile, l'axe du second actionneur étant coaxial audit axe transversal, l'axe du second actionneur étant fixe par rapport à ladite structure de soutien, de manière à ce que la tête soit mobile en rotation autour dudit axe transversal.

Description

Description
Titre : Ensemble d’articulation d’une tête mobile de robot
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
[1] Le domaine de l’invention est celui de la robotique.
[2] Plus précisément, l’invention concerne un ensemble d’articulation d’une tête mobile de robot, le robot pouvant notamment être un robot humanoïde ou un robot « semi-humanoïde ».
[3] L’invention trouve notamment des applications dans les robots à destination du grand public, adaptés pour interagir socialement dans un environnement privé ou dans un environnement collectif, tel un hôpital ou une école.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
[4] Il est connu de l’art antérieur des techniques d’articulation de tête de robot, permettant la rotation d’une tête de robot autour d’un ou plusieurs axes par rapport au corps du robot.
[5] En particulier, dans le cas de robot humanoïdes, la tête est mobile selon trois axes, de manière à reproduire fidèlement les mouvements de tête d’un humain. Cette reproduction fidèle est recherchée car de nombreuses informations sont véhiculées par les mouvements de tête, constituant une partie de ce qui est appelé la « communication non-verbale ».
[6] Les techniques connues permettant de réaliser de telles cinématiques sont particulièrement complexes, fragiles, et coûteuses à la conception, à la fabrication et au montage.
[7] Dans le cas de robots pouvant être qualifiés de « semi-humanoïdes », c’est- à-dire reproduisant certaines caractéristiques du corps humain seulement, une telle conception complexe n’est pas nécessaire, car le robot n’a pas vocation à reproduire fidèlement les cinématiques du corps humain.
[8] Selon un exemple, un robot semi-humanoïde présente une tête fixé sur un corps, mais ne possède pas de membres inférieurs et/ou supérieurs, qui peuvent être soit omis, soit remplacés par d’autres éléments, tels que des roues par exemple. [9] En particulier, on connaît des techniques d’articulation de tête de robot permettant la rotation d’une tête de robot autour de deux axes. Une telle cinématique ne permet pas de reproduire tous les mouvements d’une tête humaine, mais permet de reproduire un nombre de mouvements suffisant pour transmettre une information aisément identifiable par un humain.
[10] Cependant, malgré une cinématique moins complexe, les techniques connues de l’art antérieur présentent les mêmes inconvénients que les techniques d’articulation à trois axes, à savoir la complexité, le cout économique et la fragilité de l’ensemble.
[11] Les problématiques liées à la résistance de l’ensemble d’articulation sont d’autant plus importantes lorsque le robot se destine au grand public. Dans le cadre d’une utilisation en collectivité, le robot est fortement sollicité, et manipulé par des personnes non formées, et il peut être exposé à des incivilités et dégradations. Dans le cadre d’une utilisation privée, en particulier un public jeune ou un public âgé est susceptible d’en faire une utilisation inadéquate.
[12] Dans le cadre d’une destination à un grand public, il est également souhaitable de permettre une réparation à un faible coût économique, et de faire en sorte que la réparation soit simple et rapide.
[13] Aucun des systèmes actuels ne permet de répondre simultanément à tous les besoins requis, à savoir de proposer une technique d’articulation de tête de robot qui soit de conception particulièrement simple, peu coûteuse à fabriquer et entretenir, et particulièrement robuste.
EXPOSÉ DE L’INVENTION
[14] La présente invention vise à remédier à tout ou partie des inconvénients de l’état de la technique cités ci-dessus.
[15] À cet effet, l’invention vise un ensemble d’articulation d’une tête mobile de robot, comprenant :
- une structure de soutien ;
- un premier et un second actionneur rotatif comportant chacun un axe et un corps, l’axe du premier actionneur rotatif étant relié mécaniquement à un mât supportant la tête du robot, de manière à ce que ladite tête soit mobile en rotation autour d’un premier axe de l’ensemble d’articulation, dit axe longitudinal ;
- un panier mobile relié mécaniquement à ladite structure de soutien suivant une liaison pivot, de manière à ce que ledit panier soit mobile en rotation autour d’un second axe de l’ensemble d’articulation, dit axe transversal,
- les corps du premier et du second actionneur rotatif étant fixés audit panier mobile,
- l’axe du second actionneur rotatif étant coaxial audit axe transversal, et
- l’axe du second actionneur rotatif étant fixe par rapport à ladite structure de soutien ; de manière à ce que la tête du robot soit mobile en rotation autour dudit axe transversal.
[16] Grâce à ces dispositions, il est obtenu un ensemble d’articulation de tête de robot qui permet la rotation autour de deux axes orthogonaux, autour d’un corps de robot, de manière compacte et faisant appel un à un nombre limité d’élément mécaniques, ces éléments étant de plus relativement simples de conception.
[17] En particulier, l’agencement des actionneurs sur le panier mobile permet de concentrer les éléments principaux dans un volume restreint.
[18] De plus, il est particulièrement aisé de remplacer tout ou partie de l’ensemble d’articulation, le panier mobile portant l’essentiel des éléments mécaniques du cou et de la tête du robot. En d’autres termes, il est possible de remplacer rapidement et simplement l’ensemble d’articulation, éventuellement avec la tête, permettant ainsi de limiter le temps d’indisponibilité du robot et permettant une réparation de l’ensemble d’articulation de façon séparée.
[19] Enfin, la cinématique obtenue par l’ensemble d’articulation confère une expressivité particulièrement importante au robot muni de l’ensemble d’articulation selon l’invention. La combinaison des mouvements de rotations axiaux, lorsque le robot est en utilisation, permet de renforcer l’expression d’émotions lorsque le robot s’exprime et/ou dialogue avec un utilisateur.
[20] En d’autres termes, la conception particulièrement astucieuse de l’ensemble d’articulation permet de réaliser une fonction de rotation autour de deux axes de la tête du robot de manière particulièrement simple et économique, tout en apportant les nombreux avantages précités. [21] On précise également que l’ensemble d’articulation selon l’invention peut être adapté à une grande variété de corps/troncs de robots, les points de contact mécaniques avec le corps du robot étant peu nombreux, permettant une adaptation simple.
[22] Selon une variante particulière, le panier mobile est relié mécaniquement à la structure de soutien par l’intermédiaire d’un élément d’habillage de l’ensemble d’articulation,
- ledit panier mobile étant fixé audit élément d’habillage et ;
- ledit élément d’habillage étant relié à la structure de soutien par ladite liaison pivot autour dudit axe transversal, de manière à ce que ledit panier mobile soit supporté par ladite structure de soutien.
[23] De cette manière, l’élément d’habillage joue un double rôle de cartérisation et de soutien. Il est possible de choisir un élément d’habillage qui présente à la fois un aspect esthétique extérieur attrayant, cachant et protégeant les éléments internes de l’ensemble d’articulation, et qui présente une résistance permettant de supporter l’ensemble d’articulation et la tête du robot, mais également de résister à des efforts externes sur ces éléments. En d’autres termes, l’élément d’habillage permet de séparer les fonctions de cartérisation et de soutien mécanique du reste de l’ensemble d’articulation, et notamment du panier et des axes des actionneurs.
[24] Selon une variante complémentaire, l'élément d’habillage comporte une ouverture bordée d’une surface d’appui orientée en opposition à la tête du robot, le mât comporte un épaulement sur son extrémité inférieure, comportant une surface d’appui orientée vers la tête du robot et formant butée avec ladite surface d’appui de l’élément d’habillage, de manière à ce qu’un effort exercé sur le mât et orienté vers la tête du robot soit transmis vers la structure de soutien par l’intermédiaire de l’élément d’habillage.
[25] Une telle disposition est un exemple permettant de reporter efficacement et simplement les efforts vers la structure de soutien par l’intermédiaire de l’élément d’habillage, sans affecter les éléments intérieurs de l’ensemble d’articulation, en évitant tout effort excessif sur ces derniers.
[26] Selon une variante complémentaire, l'élément d’habillage comporte une ouverture bordée d’une surface d’appui orientée vers la tête du robot, la tête comporte une surface d’appui sur son extrémité inférieure, formant butée avec ladite surface d’appui de l’élément d’habillage, de manière à ce qu’un effort exercé sur le mât et orienté en éloignement de la tête du robot soit transmis vers la structure de soutien par l’intermédiaire de l’élément d’habillage.
[27] Une telle disposition est un exemple permettant de reporter efficacement et simplement les efforts vers la structure de soutien par l’intermédiaire de l’élément d’habillage, sans affecter les éléments intérieurs de l’ensemble d’articulation, en évitant tout effort excessif sur ces derniers.
[28] Selon une variante particulière, l’élément d’habillage comprend
- un corps de forme globale d’un tore, adapté pour couvrir le panier mobile, et ;
- un tube s’étendant vers l’extérieur du tore selon une direction radiale du tore, adapté pour couvrir ledit mât.
[29] Une telle forme présente l’avantage de couvrir les éléments internes de l’ensemble d’articulation de manière particulièrement esthétique, tout en réduisant au maximum l’encombrement d’un tel élément d’habillage. De plus, une telle géométrie, qui peut être adaptée pour se conformer de près à habillage externe du robot, améliorant l’aspect esthétique mais renforce également la sécurité en évitant les risques de pincements au niveau des pièces mobiles.
[30] Selon une variante, l’axe du second actionneur rotatif est solidaire d’une partie mâle d’un accouplement entre ledit axe et la structure de soutien, ladite structure de soutien comportant une partie femelle dudit accouplement.
[31] De cette manière, la connexion mécanique entre le corps du robot et l’ensemble d’articulation, via la structure de soutien, est réalisée de manière particulièrement simple. Ainsi, l’assemblage mais également le remplacement de l’ensemble d’articulation est particulièrement aisé et rapide, toute en procurant une connexion mécanique fiable.
[32] Selon une variante, l’ensemble d’articulation comprend une paire de paliers lisses formant ladite liaison pivot entre l’élément d’habillage et la structure de soutien, la structure de soutien comportant deux éléments cylindriques coaxiaux audit axe transversal, chaque élément cylindrique formant un arbre d’un palier, et l’élément d’habillage comportant deux ouvertures tubulaires coaxiales audit axe transversal, chaque ouverture tubulaire formant un coussinet d’un palier.
[33] Ainsi, l’élément d’habillage est supporté sur la structure de soutien à l’aide de moyens simples et robustes, pouvant être réalisés de manière économique et participant au montage/échange rapide et aisé de l’ensemble d’articulation sur le corps du robot.
[34] Selon une variante, l’ensemble d’articulation comprend une paire de paliers formant ladite liaison pivot entre l’élément d’habillage et la structure de soutien, la structure de soutien comportant deux éléments cylindriques coaxiaux audit axe transversal, chaque élément cylindrique formant un arbre d’un palier, et l’élément d’habillage comportant deux ouvertures tubulaires coaxiales audit axe transversal, chaque ouverture tubulaire comportant une bague ou roulement centré en son intérieur, ladite bague ou roulement formant un coussinet d’un palier.
[35] Ainsi, l’élément d’habillage est supporté sur la structure de soutien à l’aide de moyens simples et robustes, tout en offrant une résistance particulièrement faible au frottements, fluidifiant ainsi les mouvements du robot.
[36] Selon une variante particulière, la partie femelle dudit accouplement est ménagée dans l’un des deux éléments cylindriques de la structure de soutien.
[37] De cette manière, le support de l’ensemble d’articulation et son accouplement mécanique sur le corps du robot est effectué en une seule opération, permettant un montage et un remplacement rapide de l’ensemble d’articulation.
[38] Selon une variante, l’axe du premier actionneur rotatif est relié mécaniquement audit mât par l’intermédiaire d’un crochet d’accouplement monté de manière excentrée sur ledit axe et comportant une patte d’accrochage pour la fixation à une extrémité inférieure dudit mât.
[39] De cette manière, il est possible d’agencer les éléments internes de l’ensemble d’articulation de manière encore plus compacte, le crochet, par son caractère excentré, permettant une transmission mécanique de la rotation tout en disposant le second actionneur rotatif à proximité de l’axe longitudinal.
[40] Selon une variante particulière, la structure de soutien comprend deux parties globalement symétriques, adaptées pour former chacune respectivement un flanc latéral du robot, et formant ensemble un corps de robot. [41] Ainsi, la structure de soutien forme à la fois une enveloppe externe esthétique qui soit simple à monter, car composée de deux éléments uniquement, et qui permet un montage très aisé de l’ensemble d’articulation sur une variété de corps de robots différents. En effet, l’ensemble d’articulation peut être monté sur le corps de robot en trois étapes simples, comprenant le montage d’un premier flanc, le placement de l’ensemble d’articulation, avantageusement avec la tête prémontée, puis le montage d’un second flanc.
[42] Selon une variante, la structure de soutien comporte une fente pratiquée dans le plan sagittal du robot, les dimensions de ladite fente étant adaptées pour accueillir ledit élément d’habillage.
[43] Ainsi, en particulier lorsque l’élément d’habillage est de forme torique comme décrit plus en amont, l’aspect extérieur du robot est particulièrement esthétique, les différents éléments présentant une continuité de matériau agréable à l’œil, et qui de plus présente des avantages de sécurité, la forme torique s’agençant parfaitement avec la fente de manière à ne pas laisser d’interstices pouvant donne lieu à des pincements. De même, un tel agencement permet d’éviter au maximum l’introduction de saletés, poussières, fluides, etc. à l’intérieur du robot.
[44] L’invention a également pour objet un robot comprenant une tête et un ensemble d’articulation d’une tête mobile de robot selon l’invention.
[45] Selon une variante particulière, le robot comprend une unité de contrôle et la tête du robot comprend un écran, l’unité de contrôle étant configurée pour afficher sur ledit écran une représentation graphique associée aux rotations de ladite tête autour des axes longitudinal et transversal.
[46] Ainsi, la forte expressivité du robot, obtenue grâce à l’ensemble d’articulation selon l’invention, est encore davantage renforcée. En effet, il est possible de nuancer encore davantage l’expression véhiculée par le mouvement de tête en y associant des représentations graphiques sur l’écran, permettant d’améliorer et de renforcer la communication vers, et avec, un utilisateur.
BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[47] D’autres avantages, buts et caractéristiques particulières de la présente invention ressortiront de la description non limitative qui suit d’au moins un mode de réalisation particulier des dispositifs et procédés objets de la présente invention, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- la [Fig 1] est une vue en perspective du robot selon l’invention, représentant également les plans et axes principaux du robot ;
- la [Fig 2] est une vue en perspective de certains éléments internes de l’ensemble d’articulation selon l’invention ;
- la [Fig 3] est une vue en coupe selon un plan frontal de la région du cou du robot selon l’invention ;
- la [Fig 4] représente l’ensemble d’articulation selon deux vues en perspective différentes ;
- la [Fig 5] est une vue de détail de l’intérieur de la structure de soutien ;
- la [Fig 6] est une vue en perspective du crochet d’accouplement ;
- la [Fig 7] est une vue de certains éléments internes de l’ensemble d’articulation, montrant leur agencement spatial relatif.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION
[48] La présente description est donnée à titre non limitatif, chaque caractéristique d’un mode de réalisation pouvant être combinée à toute autre caractéristique de tout autre mode de réalisation de manière avantageuse.
[49] On note, dès à présent, que les figures ne sont pas à l’échelle.
[50] La figure 1 représente un robot 200 semi-humanoïde, comprenant un corps 210 et un ensemble d’articulation 100 d’une tête 110 du robot 200.
[51] On définit un plan frontal P1 et un plan sagittal P2 du robot 200, comme illustré à la figure 1 . Les termes « frontal » et « sagittal » sont compris par analogie aux plans anatomiques de l’humain.
[52] En outre, un axe X1 , dit axe longitudinal, est défini comme étant un axe passant par la tête 110 et étant fixe par rapport à ladite tête. Lorsque la tête 110 est en position verticale, comme illustré sur la figure 1 , l’axe X1 longitudinal se situe à l’intersection des plans frontal P1 et sagittal P2.
[53] Un axe X2, dit axe transversal, perpendiculaire à l’axe X1 et situé dans le plan frontal P1 est également défini. L’axe X2 transversal est fixe par rapport au robot 200. [54] L’ensemble d’articulation 100 est configuré de la sorte que la tête 110 soit mobile en rotation autour des axes X1 longitudinal et X2 transversal, par rapport au corps 210, comme il sera expliqué plus en détail par la suite.
[55] L’ensemble d’articulation 100 comporte un élément d’habillage 170 qui recouvre l’intégralité des autres pièces de l’ensemble d’articulation 100, et qui constitue la seule partie visible de l’ensemble d’articulation 100 lorsque le robot est assemblé, comme cela est visible sur la figure 1 .
[56] Une structure de soutien 120 relie l’ensemble d’articulation 100 au corps du robot 200. Dans l’exemple du robot de la figure 1 , la structure de soutien 120 remplit également le rôle d’enveloppe externe du robot, formant le corps du robot 210, mais il est envisageable de concevoir une structure de soutien indépendante d’une enveloppe externe du robot.
[57] Sur la figure 2 est représenté de manière isolée l’ensemble d’articulation 100 avec la tête 110, l’élément d’habillage 170 ayant été retiré.
[58] On s’intéresse tout d’abord à la cinématique de l’ensemble d’articulation 100.
[59] La tête 110 est solidaire d’un mât 150, qui prend par exemple la forme d’un tube ou d’une tige. En particulier, comme représenté en coupe sur la figure 3, la tête 110 comporte un tube 112 adapté pour être introduit et centré sur le mât 150, jusqu’à buter sur un épaulement inférieur du mât 150, et le mât 150 comporte des languettes élastiques 154 de clipsage sur sa partie supérieure, qui viennent former des butées à l’intérieur de la tête 110 une fois la tête 110 clipsée sur le mât 150, permettant ainsi de réaliser la solidarisation entre la tête 110 et le mât 150, comme cela est visible sur la vue en coupe de la figure 3, représentant une vue en coupe d’un détail de l’ensemble d’articulation 100 au niveau du mât 150.
[60] Le mât 150 est solidaire de l’axe 131 d’un premier actionneur rotatif 130, comme par exemple un moteur électrique rotatif, disposé sensiblement verticalement. L’axe 131 du premier actionneur rotatif 130 est coaxial avec l’axe X1 longitudinal.
[61] Le premier actionneur rotatif 130 comprend un corps 132 qui est fixé sur un panier mobile 160.
[62] Le panier mobile 160 prend la forme d’une plaque munie de rebords formant des parois verticales plus ou moins élevées sur chacun de ses côtés, comme visible sur la figure 2. [63] Plus précisément, le corps 132 du premier actionneur rotatif 130 est fixé sur ladite plaque, formant le fond du panier mobile 160, par exemple par vissage.
[64] Le corps 142 d’un second actionneur rotatif 140, qui est par exemple un moteur électrique rotatif, est également fixé sur le panier mobile 160.
[65] Plus précisément, le corps 142 du second actionneur rotatif 140 est fixé sur un rebord formant paroi verticale du panier mobile 160, de manière à ce que l’axe 141 du second actionneur rotatif 140 soit coaxial avec l’axe X2 transversal.
[66] On précise ici que le second actionneur rotatif 140 comprend avantageusement un ensemble de transmission de manière à déporter l’axe 141 par rapport à l’axe du moteur électrique, afin que le moteur électrique du second actionneur rotatif 140 ne soit pas situé sur l’axe X1 longitudinal. Ainsi, l’axe 141 et l’axe de rotation du moteur électrique sont ici parallèles, l’axe du moteur ne se coupant pas avec l’axe X1 longitudinal, tandis que l’axe X2 transversal coupe l’axe X1 longitudinal, c’est-à-dire que les axes X2 transversal et X1 longitudinal sont concourants.
[67] En d’autres termes, les deux actionneurs rotatifs 130 et 140 sont fixés sur le panier mobile 160, agencés perpendiculairement l’un à l’autre. On comprend donc que la position exacte des axes X1 longitudinal et X2 transversal l’un par rapport à l’autre est définie par la position relative des actionneurs rotatifs 130 et 140.
[68] Enfin, l’axe 141 du second actionneur rotatif 140 est solidaire d’un point fixe de la structure de soutien 120.
[69] On comprend ainsi que lorsque le second actionneur rotatif 140 est actionné, le corps 142 du second actionneur rotatif 140 entre en rotation par rapport à la structure de soutien 120, entraînant en rotation le panier mobile 160, le premier actionneur 130, le mât 150 et la tête 110, autour de l’axe X2 transversal.
[70] On comprend également que lorsque le premier actionneur rotatif 130 est actionné, simultanément ou indépendamment du second actionneur rotatif 140, l’axe 131 du premier actionneur rotatif 130 entre en rotation par rapport à au panier 160, entraînant en rotation le mât 150 et la tête 110 autour de l’axe X1 longitudinal. [71] De cette manière, la tête 110 est mobile en rotation autour des axes X1 longitudinal et X2 transversal, par rapport à la structure de soutien 120.
[72] Afin que le poids de la tête 110 et de l’ensemble d’articulation 100 ne pèse pas entièrement sur les axes 131 du premier actionneur rotatif 130 et 141 du second actionneur rotatif 140, le panier mobile 160 est relié à la structure de soutien 120 par une liaison pivot. Le panier mobile 160 est ainsi mobile en rotation autour de l’axe X2 transversal et les efforts sont transmis par la liaison pivot.
[73] Plus précisément, le panier mobile 160 est relié mécaniquement à la structure de soutien 120 par l’intermédiaire de l’élément d’habillage 170 de l’ensemble d’articulation 100.
[74] Le panier mobile 160 est fixé à l’élément d’habillage 170, par exemple par vissage, et l’élément d’habillage 170 est relié à la structure de soutien 120 par la liaison pivot autour de l’axe X2 transversal.
[75] Ainsi, l’élément d’habillage 170 joue un double rôle d’élément de cartérisation et de transmission des efforts, l’ensemble d’articulation 100 étant masqué vis- à-vis de l’extérieur du robot 200, et le panier mobile 160 (et la tête 110, par extension) étant supporté par la structure de soutien 120 par l’intermédiaire de l’élément d’habillage 170.
[76] En référence à la figure 4, selon une variante possible, l’élément d’habillage est une pièce, préférentiellement en plastique, comportant un corps 176 de la forme globale d’une portion de tore, et un tube 177 s’étendant vers l’extérieur du corps 176 de la forme d’une portion de tore, selon une direction radiale. Comme cela est visible sur la figure 4, la forme globale de tore prend notamment la forme d’un « arc de tore », autrement dit un tore partiel. On comprend que le corps 176 est notamment découpé angulairement, et sur circulairement sur son diamètre intérieur, tel que cela est représenté à la figure 4. L’ouverture du tore peut également être de diamètre variable selon les applications. On note que la forme globale de tore est la forme apparente de l’extérieur de la pièce, mais qu’il ne s’agit pas nécessairement d’un tore au sens mathématique.
[77] Le tube 177 de l’élément d’habillage 170 entoure le mât 150 qui est guidé et centré à l’intérieur dudit tube, par exemple par des bagues ou des roulements 155a et 155b, de manière à réduire les frottements lors de la rotation du mât 150 par rapport au tube 177, comme cela est visible sur la figure 3. Il est possible d’envisager un mode de réalisation sans bagues ou roulement 155a et/ou 155b, toutefois au détriment de la réduction de frottement, mais à l’avantage de la réduction du coût économique.
[78] En référence à la figure 3, il est prévu une butée entre le mât 150 et l’élément d’habillage 170.
[79] Plus précisément, l'élément d’habillage 170 comporte une ouverture 171 bordée d’une surface d’appui 172 orientée en opposition à la tête 110 du robot, tandis que le mât 150 comporte un épaulement 151 sur son extrémité inférieure 152, l’épaulement 151 comportant une surface d’appui 153 orientée vers la tête 110 du robot 200.
[80] La surface d’appui 153 du mât 150 forme butée avec la surface d’appui 172 de l’élément d’habillage 170, de préférence par l’intermédiaire d’une bague ou roulement 155a disposé entre la surface d’appui 172 et la surface d’appui 153, de manière à ce qu’un effort exercé sur le mât 150 et orienté vers la tête 110 du robot soit transmis vers la structure de soutien 120 par l’intermédiaire de l’élément d’habillage 170.
[81 ] Autrement dit, lorsque le robot 200 est soulevé par la tête 110, 1a force exercée sur le mât 150 est redirigée vers la structure de soutien 120 par l’intermédiaire de l’élément d’habillage 170.
[82] De cette manière, dans ce cas de figure, aucune force n’est exercée sur l’axe 131 du premier actionneur rotatif 130, ni sur toute la chaîne cinématique qui suit, permettant de préserver l’intégrité de l’ensemble d’articulation 100.
[83] Préférentiellement, de la même manière, la tête 110 du robot comporte une surface d’appui 156, orientée en éloignement de la tête et en opposition à la surface d’appui 153, sur laquelle une surface d’appui 173 supérieure de l’élément d’habillage vient buter, de préférence par l’intermédiaire d’une bague ou roulement 155b disposé entre la surface d’appui 173 et la surface d’appui 156. En d’autres termes, le poids de la tête repose sur l’élément d’habillage 170, et non pas directement sur le mât 150, préservant ainsi les éléments d’articulation tels que les actionneurs rotatifs et le panier 160. Dans le cas où des roulements ou des bagues sont disposées entre le mât 150 et l’élément d’habillage 170, la surface d’appui peut être une surface supérieure du roulement, ou de la bague, le roulement ou la bague étant lui-même retenu par un épaulement de l’élément d’habillage 170.
[84] On s’intéresse maintenant aux éléments d’accouplement entre l’axe 131 du premier actionneur rotatif 130 et le mât 150, et entre l’axe 141 du second actionneur rotatif 140 et la structure de soutien 120.
[85] En ce qui concerne l’accouplement entre l’axe 141 du second actionneur rotatif 140 et la structure de soutien 120, un accouplement 180 de type « à griffes » est préférentiellement utilisé, bien que d’autres types d’accouplement soient envisageables.
[86] L’axe 141 du second actionneur rotatif 140 est solidaire d’une partie mâle 181 de l’accouplement 180, tandis que la structure de soutien 120 comporte une partie femelle 182 de l’accouplement 180.
[87] En particulier, dans le cas d’un accouplement à griffes, les parties mâles 181 et femelle 182 sont formés par une ou plusieurs griffes s’emboitant de manière réaliser une liaison de forme permettant une transmission de moment. Optionnellement, un croisillon élastique tel que représenté à la figure 4 peut être disposé entre les griffes, afin de permettre l’absorption des à-coups et de compenser les jeux.
[88] Comme cela est visible sur la figure 5, avantageusement, la partie femelle 182 est agencé sur la structure de soutien 120 au niveau d’une partie jouant un double rôle de partie femelle d’accouplement et d’élément de palier d’une paire de paliers réalisant le pivot entre l’élément d’habillage 170 et la structure de soutien 120.
[89] Plus précisément, la liaison pivot entre l’élément d’habillage 170 et la structure de soutien 120 est réalisé au moyen d’une paire de paliers de type « lisse », formés chacun d’un arbre et d’un coussinet libres en rotation l’un par rapport à l’autre autour de l’axe X2 transversal.
[90] D’une part, comme cela est partiellement visible sur la figure 5, la structure de soutien 120 comporte deux éléments cylindriques 191a coaxiaux avec l’axe X2 transversal, et chaque élément cylindrique formant l’arbre d’un palier. D’autre part, l’élément d’habillage 170 comporte deux ouvertures tubulaires 192a et 192b coaxiales avec l’axe X2 transversal, chaque ouverture tubulaire formant un coussinet d’un palier. [91] Les ouvertures tubulaires 192a et 192b sont respectivement glissés sur les éléments cylindriques afin de former la paire de paliers.
[92] Selon la variante préférentielle représentée sur la figure 4, afin de réduire le frottement entre les ouvertures tubulaires et les éléments cylindriques, une bague 193 ou un roulement est disposé entre l’ouvertures tubulaire et l’élément cylindrique de chaque palier. Dans ce cas de figure, c’est la bague 193 ou le roulement qui forme un coussinet. De manière alternative, les bagues intérieures et extérieures d’un roulement (par exemple à billes, à aiguilles, à cylindres, etc.) peuvent être insérées respectivement sur chaque élément cylindrique et dans chaque ouverture tubulaire, de façon à réaliser des paliers à roulement.
[93] On s’intéresse maintenant plus particulièrement à l’élément cylindrique 191 a proximal de l’axe 141 du second actionneur rotatif 140.
[94] L’élément cylindrique 191 a comporte une ouverture dans sa base proximale de l’axe 141 du second actionneur rotatif 140, dans laquelle saillent selon une direction radiale de l’élément cylindrique 191 a un ou plusieurs ergots, ou griffes.
[95] Ces ergots ou griffes sont complémentaires des griffes de la partie mâle 181 de l’accouplement 180, réalisant ainsi la partie femelle 182 de l’accouplement 180. En d’autres termes, la partie femelle 182 de l’accouplement est directement ménagée dans l’élément cylindrique 191 a de la structure de soutien 120.
[96] On comprend ainsi que la partie jouant un double rôle de partie femelle d’accouplement et d’élément de palier est l’élément cylindrique 191 a, qui forme l’arbre du palier par sa surface extérieure et qui forme la partie femelle 182 de l’accouplement 180 par une ouverture pratiquée dans sa base proximale de l’axe 141 du second actionneur rotatif 140.
[97] En ce qui concerne l’accouplement entre l’axe 131 du premier actionneur rotatif 130 et le mât 150, un accouplement de forme générale d’un crochet est préférentiellement utilisé, bien que d’autres types d’accouplement soient envisageables.
[98] Plus précisément, l’axe 131 du premier actionneur rotatif 130 est relié mécaniquement au mât 150 par l’intermédiaire d’un crochet d’accouplement 185 monté de manière excentrée sur l’axe 131 du premier actionneur rotatif 130, au moyen d’un élément d’accrochage tel une noix 189 serrée sur l’axe du premier actionneur rotatif. La solidarisation avec le mât 150 est effectué au moyen d’une patte d’accrochage 186 du crochet d’accouplement 185, destinée à être fixée à l’extrémité inférieure 152 du mât 150. La patte d’accrochage 186 peut présenter par exemple une forme générale d’arc de cercle, s’adaptant sur la partie inférieure 152 du mât 150. Avantageusement, la patte d’accrochage 186 présente des saillies 188 s’étendant en direction de la tête 110, destinées à se loger dans des cavités de la partie inférieure du mât 150, de manière à créer une liaison de forme entre les deux pièces permettant de transmettre efficacement un couple rotatif, comme cela est vu en coupe à la figure 3. Complémentairement, la patte d’accrochage 186 peut être vissée sur le mât 150 afin de sécuriser l’ensemble.
[99] Le crochet d’accouplement 185, représenté de manière isolé à la figure 6, présente, sur sa partie centrale, une gorge concave 187, qui permet de réduire le diamètre du crochet en sa partie centrale de manière à ce que le crochet d’accouplement 185 contourne le corps du moteur électrique du second actionneur rotatif 140. Ainsi, le crochet d’accouplement 185 ne rentre pas en collision avec le moteur électrique lors de sa rotation, et le moteur électrique du second actionneur rotatif 140 peut être rapproché de l’axe X1 , de manière à rendre l’ensemble d’articulation 100 plus compact, comme cela est visible à la figure 7.
Autres avantages et caractéristiques optionnelles
[100] En outre, le robot 200 présente un certain nombre de caractéristiques visant une intégration particulièrement efficace de l’ensemble d’articulation 100, et présente également des éléments interagissant avec l’ensemble d’articulation 100.
[101] Comme cela est visible sur la figure 1 , le corps du robot 210 comprend une fente 123 pratiquée dans le plan sagittal P2 du robot 200, les dimensions de la fente 123 étant adaptées pour accueillir l’élément d’habillage 170.
[102] La fente 123 définit ainsi une amplitude de rotation maximale autour de l’axe X2 transversal, c’est-à-dire les positions extrêmes dans lesquelles la tête 110 peut être basculée en avant ou en arrière. [103] L’intégration de l’élément d’habillage 170 est également conçue de manière à donner l’impression d’une continuité visuelle entre la structure de soutien 120 et la tête 110.
[104] Selon un exemple, comme cela est également visible sur la figure 1 , la structure de soutien remplit 120 également le rôle d’enveloppe externe du robot, et est composée de deux parties 121 et 122 globalement symétriques, formant chacune respectivement un flanc latéral du robot 200. Ces deux parties 121 et 122 sont fixées sur un élément de structure du robot, formant ensemble le corps 210 du robot.
[105] Grâce à une telle conception en deux parties, le montage et la maintenance du robot sont facilités. Il est possible d’accéder aisément à l’intérieur du robot 200 en retirant les parties 121 et 122 de flanc. Il est également aisé de remplacer l’ensemble d’articulation 100 et la tête 110, car il suffit de retirer les parties 121 et 122 de flanc avant de remplacer l’ensemble d’articulation 100 (et la tête 110) défectueux par un nouvel ensemble d’articulation 100, sans interaction complexes avec les autres parties du robot (seuls les branchements électriques sont à connecter/déconnecter).
[106] En outre, le robot 200 comprend une unité de contrôle, configurée pour piloter les mouvements du robot. Le comportement du robot peut être programmé de manière à exécuter des séquences prédéterminées, ou bien être programmé de manière adaptative, de manière à interagir de manière dynamique avec son environnement, par exemple en intégrant un algorithme d’intelligence artificielle. Cet aspect ne concerne pas le point d’intérêt principal de la présente invention, c’est pourquoi il ne sera pas élaboré plus en détail.
[107] Comme cela est visible sur la figure 1 , la tête 110 comporte un écran 111 , sur lequel peut être affiché une représentation graphique.
[108] Selon une variante avantageuse, l’unité de contrôle est configurée pour afficher sur l’écran 111 une représentation graphique associée aux rotations de la tête 110 autour des axes X1 longitudinal et X2 transversal.
[109] Par exemple, il est possible d’afficher une représentation d’un visage souriant sur l’écran 111 lorsque la tête 110 effectue un mouvement alternatif autour de l’axe X2 transversal, c’est-à-dire de hochement de tête, de manière à traduire l’expression d’une approbation. [110] Selon un autre exemple, il est possible d’afficher une représentation d’un visage mécontent sur l’écran 111 lorsque la tête 110 effectue un mouvement alternatif autour de l’axe X1 longitudinal, de manière à traduire l’expression d’une désapprobation.
[111] D’autres représentations graphiques peuvent être envisagées librement pour d’autres mouvements de la tête 110, notamment pour des mouvements combinés autour des axes X1 longitudinal et X2 transversal.
[112] On note également que dans l’exemple de la figure 1 , le robot 200 ne possède pas de membres, et en particulier pas de membres supérieurs. Il est cependant parfaitement possible d’envisager un robot 200 comportant une pluralité de membres.
[113] Dans l’exemple de la figure 1 , le robot 200 comporte une paire de roues à son extrémité inférieure (non visibles sur la figure 1 , située sous les ailes circulaires à l’extrémité inférieure), permettant au robot 200 de se déplacer dans un espace.

Claims

Revendications Ensemble d’articulation (100) d’une tête (110) mobile de robot (200), caractérisé en ce qu’il comprend :
• une structure de soutien (120), ;
• un premier et un second actionneur rotatif (130, 140) comportant chacun un axe (131 , 141 ) et un corps (132, 142), l’axe (131 ) du premier actionneur rotatif (130) étant relié mécaniquement à un mât (150) supportant la tête du robot, de manière à ce que ladite tête soit mobile en rotation autour d’un premier axe de l’ensemble d’articulation, dit axe longitudinal (X1 ) ;
• un panier mobile (160) relié mécaniquement à ladite structure de soutien suivant une liaison pivot, de manière à ce que ledit panier soit mobile en rotation autour d’un second axe de l’ensemble d’articulation, dit axe transversal (X2), o les corps du premier et du second actionneur rotatif étant fixés audit panier mobile, o l’axe (141 ) du second actionneur rotatif (140) étant coaxial audit axe transversal, et o l’axe du second actionneur rotatif étant fixe par rapport à ladite structure de soutien ; de manière à ce que la tête du robot soit mobile en rotation autour dudit axe transversal, caractérisé en ce que le panier mobile (160) est relié mécaniquement à la structure de soutien (120) par l’intermédiaire d’un élément d’habillage (170) de l’ensemble d’articulation, o ledit panier mobile étant fixé audit élément d’habillage et ; o ledit élément d’habillage étant relié à la structure de soutien par ladite liaison pivot autour dudit axe transversal (X2), de manière à ce que ledit panier mobile soit supporté par ladite structure de soutien. Ensemble d’articulation (100) selon la revendication 1 , dans lequel
• l'élément d’habillage (170) comporte une ouverture (171 ) bordée d’une surface d’appui (172) orientée en opposition à la tête (110) du robot ; • le mât (150) comporte un épaulement (151 ) sur son extrémité inférieure (152), comportant une surface d’appui (153) orientée vers la tête (110) du robot et formant butée avec ladite surface d’appui de l’élément d’habillage ; de manière à ce qu’un effort exercé sur le mât et orienté vers la tête du robot soit transmis vers la structure de soutien (120) par l’intermédiaire de l’élément d’habillage. Ensemble d’articulation (100) selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel
• l'élément d’habillage (170) comporte une ouverture (171 ) bordée d’une surface d’appui (173) orientée vers la tête (110) du robot ;
• la tête (110) comporte une surface d’appui (156) sur son extrémité inférieure, formant butée avec ladite surface d’appui (173) de l’élément d’habillage ; de manière à ce qu’un effort exercé sur le mât et orienté en éloignement de la tête du robot soit transmis vers la structure de soutien (120) par l’intermédiaire de l’élément d’habillage. Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l’élément d’habillage (170) comprend
• un corps (176) de forme globale d’une portion de tore, adapté pour couvrir le panier mobile, et
• un tube (177) s’étendant vers l’extérieur du tore selon une direction radiale du tore, adapté pour couvrir ledit mât. Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’axe (141 ) du second actionneur rotatif (140) est solidaire d’une partie mâle (181 ) d’un accouplement (180) entre ledit axe et la structure de soutien, ladite structure de soutien (120) comportant une partie femelle (182) dudit accouplement. Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une paire de paliers formant ladite liaison pivot entre l’élément d’habillage (170) et la structure de soutien (120),
• la structure de soutien comportant deux éléments cylindriques (191 a coaxiaux audit axe transversal (X2), chaque élément cylindrique formant un arbre d’un palier, et • l’élément d’habillage comportant deux ouvertures tubulaires (192a, 192b) coaxiales audit axe transversal, chaque ouverture tubulaire formant un coussinet d’un palier. Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, comprenant une paire de paliers formant ladite liaison pivot entre l’élément d’habillage (170) et la structure de soutien (120),
• la structure de soutien comportant deux éléments cylindriques (191 a) coaxiaux audit axe transversal (X2), chaque élément cylindrique formant un arbre d’un palier, et
• l’élément d’habillage comportant deux ouvertures tubulaires (192a, 192b) coaxiales audit axe transversal, chaque ouverture tubulaire comportant une bague (193) ou roulement centré en son intérieur, ladite bague ou roulement formant un coussinet d’un palier. Ensemble d’articulation (100) selon les revendications 5 et 6, ou 5 et 7, dans lequel la partie femelle (182) dudit accouplement est ménagée dans l’un des deux éléments cylindriques (191a) de la structure de soutien (120). Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel l’axe (131 ) du premier actionneur rotatif (130) est relié mécaniquement audit mât (150) par l’intermédiaire d’un crochet d’accouplement (185) monté de manière excentrée sur ledit axe (131 ) et comportant une patte d’accrochage (186) pour la fixation à une extrémité inférieure (152) dudit mât. Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la structure de soutien (120) comprend deux parties (121 , 122) globalement symétriques, adaptées pour former chacune respectivement un flanc latéral du robot (200), et formant ensemble un corps (210) de robot. Ensemble d’articulation (100) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la structure de soutien (120) comporte une fente (123) pratiquée dans le plan sagittal (P2) du robot (200), les dimensions de ladite fente étant adaptées pour accueillir ledit élément d’habillage (170). Robot (200) comprenant une tête (110) et un ensemble d’articulation (100) d’une tête mobile de robot selon l’une des revendication 1 à 11 . Robot (200) selon la revendication 12, dans lequel le robot comprend une unité de contrôle et la tête (110) du robot comprend un écran (111 ), l’unité de contrôle étant configurée pour afficher sur ledit écran une représentation graphique associée aux rotations de ladite tête autour des axes longitudinal (X1) et transversal (X2).
PCT/FR2022/051726 2021-09-16 2022-09-14 Ensemble d'articulation d'une tête mobile de robot WO2023041871A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FRFR2109724 2021-09-16
FR2109724A FR3126904A1 (fr) 2021-09-16 2021-09-16 Ensemble d’articulation d’une tête mobile de robot

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023041871A1 true WO2023041871A1 (fr) 2023-03-23

Family

ID=79018343

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR2022/051726 WO2023041871A1 (fr) 2021-09-16 2022-09-14 Ensemble d'articulation d'une tête mobile de robot

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR3126904A1 (fr)
WO (1) WO2023041871A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003200377A (ja) * 2001-12-26 2003-07-15 Sony Corp ロボット，ロボットによる測距方法
JP2020089932A (ja) * 2018-12-04 2020-06-11 カシオ計算機株式会社 ロボットの駆動機構及びロボット
WO2021159712A1 (fr) * 2020-02-14 2021-08-19 北京百度网讯科技有限公司 Robot

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003200377A (ja) * 2001-12-26 2003-07-15 Sony Corp ロボット，ロボットによる測距方法
JP2020089932A (ja) * 2018-12-04 2020-06-11 カシオ計算機株式会社 ロボットの駆動機構及びロボット
WO2021159712A1 (fr) * 2020-02-14 2021-08-19 北京百度网讯科技有限公司 Robot

Also Published As

Publication number Publication date
FR3126904A1 (fr) 2023-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0464767B1 (fr) Dispositif formé de deux éléments articulés autour d'une charnière et reliés par une liaison électrique
EP0092449B1 (fr) Dispositif de massage facial
EP0467295A1 (fr) Dispositif permettant un assemblage démontable
FR2841837A1 (fr) Appareil d'inclinaison de siege pour vehicule automobile
WO1998026686A1 (fr) Articulation a ressort pour article de chevelure
FR2962944A1 (fr) Mecanisme d'articulation et siege de vehicule comportant un tel mecanisme.
CA2452641C (fr) Agencement de connexion et de deconnexion de deux troncons de canalisation d'un systeme de transfert de fluide
FR2972972A1 (fr) Systeme d'articulation et siege de vehicule comportant un tel systeme d'articulation
EP3994012B1 (fr) Roue transformable adaptée pour franchir tout type de terrain et robot autonome équipé d'au moins une telle roue
EP0610124A1 (fr) Système d'assemblage de deux constituants d'une prothèse
FR2570774A1 (fr) Articulation a rotule a rotation limitee ou supprimee suivant un degre de liberte
WO2023041871A1 (fr) Ensemble d'articulation d'une tête mobile de robot
FR2756336A1 (fr) Arbre articule avec joints homocinetiques
EP0443919B1 (fr) Charnière à arrêt de porte intégré pour véhicules ou autres ouvrants
FR2853877A1 (fr) Dispositif de direction pour vehicule
WO2017103417A1 (fr) Dispositif de connexion électrique à rotule et ensemble de connexion électrique
EP0949426B1 (fr) Ensemble de deux objets articulés entre eux avec deux degrés de liberté en rotation
FR2940191A1 (fr) Essieu destine au support d'une roue directrice relie a la structure d'un vehicule par une pluralite de bras.
WO2015101723A1 (fr) Structure segmentée, en particulier pour réflecteur d'antenne de satellite, pourvue d'au moins un dispositif de déploiement à rotation et translation
CA2857729A1 (fr) Dispositif de couplage d'une roue motorisee de train d'atterrissage d'aeronef
FR2791114A1 (fr) Dispositif permettant de commander l'ecoulement d'un fluide et l'orientation de cet ecoulement
EP0072278A1 (fr) Mécanisme à rotule double
FR2714638A1 (fr) Dispositif de support et d'orientation pour l'assemblage d'une plaque réfléchissante au corps d'un rétroviseur pour véhicule.
FR2908355A1 (fr) Mecanisme d'articulation et siege de vehicule comportant un tel mecanisme
FR2867543A1 (fr) Engrenage a lanterne

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22789630

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE