FR2918304A1

FR2918304A1 - ROBOTIC DEVICE HAVING THE APPEARANCE OF A DOG.

Info

Publication number: FR2918304A1
Application number: FR0756320A
Authority: FR
Inventors: Vincent Dupourque; Damien Salle
Original assignee: ROBOSOFT SA
Current assignee: ROBOSOFT SA
Priority date: 2007-07-06
Filing date: 2007-07-06
Publication date: 2009-01-09
Also published as: WO2009007662A3; WO2009007662A2

Abstract

L'objet de l'invention est un dispositif robotisé ayant l'aspect d'un quadrupède comprenant un corps, une tête disposée à l'avant du corps selon la direction longitudinale et quatre pattes comportant des articulations et à l'extrémité inférieure un pied (34) comprenant une zone (36) de support susceptible d'être en contact avec le sol (38) et un capteur (40) permettant d'identifier l'instant du contact du pied avec le sol (38), caractérisé en ce que le pied (34) comprend une zone de déformation (44) entre la zone de liaison entre le pied (34) et le reste de la patte et la zone (36) de support et en ce que, pour chaque pied, ladite zone (36) de support est disjointe dudit capteur (40) et comprend une surface (42) d'appui sensiblement plane.The object of the invention is a robotic device having the appearance of a quadruped comprising a body, a head disposed at the front of the body in the longitudinal direction and four legs having joints and at the lower end a foot. Apparatus (34) comprising a ground contactable support area (36) and a sensor (40) for identifying the moment of contact of the foot with the ground (38), characterized in that that the foot (34) comprises a deformation zone (44) between the connection zone between the foot (34) and the rest of the leg and the support zone (36) and that, for each foot, said zone (36) is disjoint from said sensor (40) and includes a substantially planar bearing surface (42).

Description

DISPOSITIF ROBOTISE AYANT L'ASPECT D'UN CHIENROBOTIZED DEVICE HAVING THE APPEARANCE OF A DOG

La présente invention se rapporte à un dispositif robotisé ayant l'aspect d'un chien et plus généralement d'un quadrupède. Ce type de robot a pour vocation d'être utilisé dans le domaine de la recherche et de l'enseignement afin de développer de nouveaux algorithmes ou comme un jouet de manière à simuler un animal de compagnie. Néanmoins, la protection n'est pas limitée à ces domaines privilégiés. Dans le domaine de la robotique, il existe de nombreux humanoïdes. On connait également un dispositif robotisé ayant l'aspect d'un chien qui a été commercialisé sous le nom commercial Aïbo et simulait un animal de compagnie, ainsi que de nombreux jouets mécaniques ayant aussi l'aspect extérieur d'un chien. Ce dispositif robotisé ayant l'aspect d'un chien comprend un corps , quatre pattes ainsi qu'à l'avant une tête et éventuellement à l'arrière une queue. Des moyens de contrôle-commande et des moyens de stockage de l'énergie sont généralement logés dans le corps, la tête comprenant des capteurs, notamment une caméra. Pour la suite de la description, on entend par plan longitudinal, un plan sensiblement vertical s'étendant d'avant en arrière à la manière de la colonne vertébrale d'un animal. La direction longitudinale, qui sera référencée sur les figures comme l'axe X, est contenue dans le plan longitudinal et correspond à la droite parallèle au sol lorsque le dispositif est dans la posture correspondant à la position debout d'un animal, cette direction étant liée au corps du dispositif et pouvant être plus ou moins inclinée par rapport au sol en fonction de la posture dudit dispositif. Par plan transversal, on entend un plan sensiblement perpendiculaire à la direction longitudinale. La direction transversale, qui sera référencée sur les figures comme l'axe Y, est contenue dans le plan transversal et correspond à la droite parallèle au sol lorsque le dispositif est dans la posture correspondant à la position debout d'un animal. The present invention relates to a robotic device having the appearance of a dog and more generally a quadruped. This type of robot is intended to be used in the field of research and teaching to develop new algorithms or as a toy so as to simulate a pet. Nevertheless, protection is not limited to these privileged areas. In the field of robotics, there are many humanoids. There is also known a robotic device having the appearance of a dog that has been marketed under the trade name Aïbo and simulated a pet, as well as many mechanical toys also having the outward appearance of a dog. This robotic device having the appearance of a dog comprises a body, four legs and in the front a head and possibly a tail at the back. Control-command means and energy storage means are generally housed in the body, the head comprising sensors, in particular a camera. For the remainder of the description, the term longitudinal plane means a substantially vertical plane extending from front to back in the manner of the spine of an animal. The longitudinal direction, which will be referenced in the figures as the X axis, is contained in the longitudinal plane and corresponds to the line parallel to the ground when the device is in the posture corresponding to the standing position of an animal, this direction being connected to the body of the device and can be more or less inclined relative to the ground according to the posture of said device. By transverse plane is meant a plane substantially perpendicular to the longitudinal direction. The transverse direction, which will be referenced in the figures as the Y axis, is contained in the transverse plane and corresponds to the line parallel to the ground when the device is in the posture corresponding to the standing position of an animal.

Enfin sur les figures, on a indiqué une troisième direction, référencée comme l'axe Z, qui est sensiblement perpendiculaire aux deux directions X et Y et qui correspond à la direction verticale lorsque le dispositif est dans la posture correspondant à la position debout d'un animal. La présente invention se rapporte plus précisément aux pattes de ce dispositif. Finally in the figures, there is indicated a third direction, referenced as the Z axis, which is substantially perpendicular to the two directions X and Y and which corresponds to the vertical direction when the device is in the posture corresponding to the standing position of an animal. The present invention relates more specifically to the legs of this device.

Selon l'art antérieur, chaque patte comprend d'une part une première articulation correspondant à la hanche d'un animal intégrant deux liaisons de type pivot correspondant à une première rotation d'axe parallèle à l'axe X et une seconde rotation d'axe parallèle à l'axe Y, et d'autre part, une seconde articulation correspondant au genou de l'animal intégrant une liaison de type pivot correspondant à une troisième rotation d'axe parallèle à l'axe Y. Selon un mode de réalisation, pour chaque mouvement de rotation, on prévoit une motorisation pilotée par les moyens de contrôle-commande. L'extrémité inférieure de la patte comprend un contacteur permettant d'identifier le moment de contact de la patte avec le sol. Ce contacteur de forme sphérique constitue également la surface de contact avec le sol. Cette forme sphérique permet d'obtenir un contact de type ponctuel qui permet de simplifier la liaison avec le sol dans la mesure où l'orientation de la patte et notamment de sa partie inférieure s'étendant depuis le genou jusqu'au sol n'interfère pas avec la qualité du contact. Ce type de contact ponctuel est également suffisant dans la mesure où un quadrupède a quatre pattes lui conférant une stabilité. Ce type de contact est a priori nécessaire car dans le cas contraire on obtiendrait un système hyperstatique ou complexe à gérer pour le rendre sensiblement isostatique. According to the prior art, each tab comprises firstly a first articulation corresponding to the hip of an animal integrating two pivot type links corresponding to a first axis rotation parallel to the X axis and a second rotation of axis parallel to the axis Y, and secondly, a second articulation corresponding to the knee of the animal incorporating a pivot type connection corresponding to a third axis rotation parallel to the axis Y. According to one embodiment for each rotational movement, a motor driven by the control-command means is provided. The lower end of the tab includes a contactor for identifying the moment of contact of the tab with the ground. This spherical shaped contactor also constitutes the ground contact surface. This spherical shape makes it possible to obtain a point-type contact which makes it possible to simplify the connection with the ground insofar as the orientation of the tab and in particular of its lower part extending from the knee to the ground does not interfere. not with the quality of the contact. This type of point contact is also sufficient insofar as a quadruped has four legs conferring stability. This type of contact is a priori necessary because in the opposite case we would obtain a hyperstatic or complex system to manage to make it substantially isostatic.

Un capotage peut être prévu au niveau de l'extrémité du pied afin de cacher le contacteur. Toutefois, ce capotage a une fonction essentiellement esthétique et ne participe pas au contact avec le sol. Même si ce dispositif permet d'obtenir des mouvements et des postures proches 5 de ceux d'un animal, il ne donne pas pleinement satisfaction ou ses performances sont dégradées dans certaines conditions. Selon un premier inconvénient, pour certains revêtements de sol, notamment ceux n'offrant pas une grande adhérence, ce dispositif robotisé a du mal à avancer, les extrémités des pattes et plus particulièrement le contacteur 10 sphérique glissant sur le sol et n'adhérant pas au sol. Selon un autre inconvénient, lorsqu'on souhaite utiliser la patte pour d'autres fonctions que la marche, notamment pour donner un coup de patte et frapper un objet tel qu'un ballon, il est nécessaire d'orienter le dispositif robotisé par rapport à l'objet et plus particulièrement à la trajectoire que l'on souhaite 15 donner à l'objet afin d'obtenir ladite trajectoire souhaitée, cette dernière étant étroitement liée au plan dans lequel la patte se balance. Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif robotisé ayant l'aspect d'un quadrupède plus polyvalent que ceux de l'art antérieur. 20 A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif robotisé ayant l'aspect d'un quadrupède comprenant un corps, une tête disposée à l'avant du corps selon la direction longitudinale et quatre pattes comportant des articulations et à l'extrémité inférieure un pied comprenant une zone de support susceptible d'être en contact avec le sol et un capteur permettant d'identifier l'instant du contact 25 du pied avec le sol, caractérisé en ce que le pied comprend une zone de déformation entre la zone de liaison entre le pied et le reste de la patte et la zone de support et en ce que, pour chaque pied, ladite zone de support est dis jointe dudit capteur et comprend une surface d'appui sensiblement plane. A cowling can be provided at the end of the foot to hide the contactor. However, this cowling has an essentially aesthetic function and does not participate in contact with the ground. Although this device makes it possible to obtain movements and postures close to those of an animal, it does not give full satisfaction or its performance is degraded under certain conditions. According to a first disadvantage, for certain floor coverings, especially those not offering great adhesion, this robotic device has difficulty in moving forward, the ends of the tabs and more particularly the spherical contactor sliding on the ground and not adhering to it. on the ground. According to another disadvantage, when it is desired to use the tab for other functions than walking, in particular to give a paw and strike an object such as a balloon, it is necessary to orient the robotic device relative to the object and more particularly to the trajectory that it is desired to give to the object in order to obtain said desired trajectory, the latter being closely related to the plane in which the tab is swinging. Also, the present invention aims to overcome the disadvantages of the prior art by providing a robotic device having the appearance of a quadruped more versatile than those of the prior art. To this end, the invention relates to a robotic device having the appearance of a quadruped comprising a body, a head disposed at the front of the body in the longitudinal direction and four legs having joints and at the end. lower one foot comprising a support zone capable of being in contact with the ground and a sensor making it possible to identify the instant of contact 25 of the foot with the ground, characterized in that the foot comprises a zone of deformation between the zone connecting the foot to the rest of the leg and the support zone and in that, for each foot, said support zone is dis joined of said sensor and comprises a substantially flat bearing surface.

D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement, en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective illustrant un dispositif robotisé ayant l'aspect d'un quadrupède, - la figure 2 est un schéma illustrant la cinématique d'une patte du dispositif robotisé selon l'invention, - la figure 3 est une coupe selon un plan parallèle au plan longitudinal illustrant le pied du dispositif robotisé selon l'invention, - la figure 4 est une vue latérale selon la direction longitudinale du pied de la figure 3, - la figure 5 est une vue en perspective illustrant les différentes parties en cours d'assemblage du pied de la figure 3, - la figure 6 est un schéma illustrant un premier exemple d'une architecture de commande, - la figure 7 est un schéma illustrant l'architecture de commande pour un mode de fonctionnement dit recopie de trajectoire. Sur la figure 1, on a représenté en 10 un dispositif robotisé ayant l'aspect d'un chien. Cependant, la présente invention n'est pas limitée au chien et peut s'appliquer à tous les quadrupèdes. Ce dispositif robotisé 10 comprend un corps 12 dont la morphologie est adaptée à celle de l'animal reproduit. Généralement ce corps 12 permet de loger les moyens de contrôle commande et les moyens de stockage de l'énergie. Ces moyens ne sont pas détaillés car ils sont connus de l'homme du métier. Other features and advantages will become apparent from the following description of the invention, a description given by way of example only, with reference to the appended drawings, in which: FIG. 1 is a perspective view illustrating a robotic device having the aspect of a quadruped, - Figure 2 is a diagram illustrating the kinematics of a leg of the robotic device according to the invention, - Figure 3 is a section along a plane parallel to the longitudinal plane illustrating the foot of the robotic device according to FIG. 4 is a side view in the longitudinal direction of the foot of FIG. 3; FIG. 5 is a perspective view illustrating the various parts during assembly of the foot of FIG. 3; FIG. 6 is a diagram illustrating a first example of a control architecture; FIG. 7 is a diagram illustrating the control architecture for a mode of operation known as path mirroring. In Figure 1, there is shown in 10 a robotic device having the appearance of a dog. However, the present invention is not limited to the dog and can be applied to all quadrupeds. This robotic device 10 comprises a body 12 whose morphology is adapted to that of the reproduced animal. Generally, this body 12 makes it possible to house the control control means and the energy storage means. These means are not detailed because they are known to those skilled in the art.

Le dispositif robotisé 10 comprend également une tête 14 disposée à l'avant du corps selon la direction longitudinale ainsi qu'éventuellement une queue 16 à l'arrière du corps. La tête contient avantageusement au moins un capteur, notamment une caméra 18 pour l'acquisition de données, sous forme vidéo, relatives à l'environnement du dispositif permettant de renseigner les moyens de contrôle-commande. On pourrait envisager d'autres capteurs en complément ou en remplacement de la caméra, par exemple un radar, des capteurs à ultrasons, cette liste n'étant pas exhaustive. The robotic device 10 also comprises a head 14 disposed at the front of the body in the longitudinal direction and possibly a tail 16 at the rear of the body. The head advantageously contains at least one sensor, in particular a camera 18 for acquiring data, in video form, relating to the environment of the device making it possible to inform the control-command means. One could consider other sensors in addition to or replacement of the camera, for example a radar, ultrasonic sensors, this list is not exhaustive.

La tête 14 est reliée au corps par tous moyens appropriés, de préférence lui permettant de l'orienter par rapport au corps 12. La tête, les éléments la constituant ainsi que la liaison entre la tête et le corps ne sont pas plus détaillés car ils sont connus de l'homme du métier. Selon l'invention, la queue 16 peut constituer une antenne ou servir de logement à une antenne. Cette configuration permet d'obtenir une meilleure réception ou émission des signaux, tout en ne nuisant pas à la ressemblance du dispositif avec l'animal reproduit. En variante, la queue 16 peut comprendre des moyens pour modifier son orientation et comprendre au niveau, ou à proximité, de sa jonction avec le corps une articulation autorisant ce mouvement relatif. Cette configuration permet également de renforcer la ressemblance avec l'animal car elle permet de simuler un mouvement de balancier de la queue d'un chien. Le dispositif comprend également quatre jambes ou pattes 20 disposées de manière symétrique par rapport au plan longitudinal, deux à l'avant et deux à l'arrière. The head 14 is connected to the body by any appropriate means, preferably allowing it to be oriented relative to the body 12. The head, the constituent elements and the connection between the head and the body are not more detailed because they are known to those skilled in the art. According to the invention, the tail 16 may constitute an antenna or serve as a housing for an antenna. This configuration makes it possible to obtain better reception or emission of the signals, while not impairing the resemblance of the device with the reproduced animal. Alternatively, the tail 16 may include means for changing its orientation and include at or near its junction with the body a joint allowing this relative movement. This configuration also strengthens the resemblance with the animal because it allows to simulate a pendulum movement of the tail of a dog. The device also comprises four legs or lugs 20 arranged symmetrically with respect to the longitudinal plane, two at the front and two at the rear.

La description est maintenant faite pour une patte 20, les pattes avant et arrière pouvant être identiques ou différentes, les pattes disposees de manière symétrique par rapport au plan longitudinal étant de préférence identiques. Sur la figure 2, on a représenté de manière schématique la cinématique d'une patte 20. The description is now made for a tab 20, the front and rear tabs being identical or different, the tabs arranged symmetrically with respect to the longitudinal plane preferably being identical. FIG. 2 schematically shows the kinematics of a tab 20.

Une patte 20 comprend d'une part une première articulation 22 correspondant à la hanche d'un animal intégrant deux liaisons de type pivot correspondant à une première rotation 24 d'axe parallèle à l'axe X et une deuxième rotation 26 d'axe parallèle à l'axe Y, et d'autre part, une seconde articulation 28 correspondant au genou de l'animal intégrant une liaison de type pivot correspondant à une troisième rotation 30 d'axe parallèle à l'axe Y. Selon une caractéristique de l'invention, la patte 20 comprend une quatrième rotation 32 d'axe parallèle à l'axe Z afin d'orienter ladite jambe ou une partie de ladite jambe, et plus précisément le plan du mouvement de balancier de ladite jambe ou de ladite partie de jambe. Cette configuration permet d'orienter le mouvement de balancier de la jambe ou de la partie de jambe sans avoir à orienter l'ensemble du dispositif robotisé ce qui était le cas auparavant. Cette solution confère au dispositif une plus grande polyvalence en lui permettant d'orienter la direction de la frappe sur un ob jet. Avantageusement, cette quatrième rotation 32 est disposée au niveau de l'articulation 22 correspondant à la hanche de l'animal, intercalée entre le corps et la deuxième rotation 26 d'axe parallèle à l'axe Y afin d'orienter le plan du mouvement de balancier de la jambe et d'obtenir un mouvement de balancier de grande amplitude afin de pouvoir augmenter potentiellement la quantité de mouvement transmise à l'ob jet impacté. Cette cinématique, à savoir une quatrième rotation d'axe parallèle à l'axe Z, peut être prévue au niveau de toute les pattes, ou seulement sur au moins une, et de préférence sur les pattes 20 disposées à l'avant. A tab 20 comprises on the one hand a first articulation 22 corresponding to the hip of an animal integrating two pivot-type links corresponding to a first rotation 24 of axis parallel to the X axis and a second rotation 26 of parallel axis to the Y axis, and secondly, a second hinge 28 corresponding to the knee of the animal incorporating a pivot type connection corresponding to a third rotation 30 of axis parallel to the Y axis. According to a characteristic of the invention, the tab 20 comprises a fourth rotation 32 of axis parallel to the axis Z to orient said leg or a portion of said leg, and more precisely the plane of the rocking movement of said leg or said part of leg. This configuration makes it possible to orient the rocking movement of the leg or the leg portion without having to orient the entire robotic device as was the case previously. This solution gives the device greater versatility by allowing it to orient the direction of the strike on an object. Advantageously, this fourth rotation 32 is disposed at the hinge 22 corresponding to the animal's hip, interposed between the body and the second rotation 26 of axis parallel to the Y axis in order to orient the plane of movement to balance the leg and to obtain a large pendulum movement in order to potentially increase the amount of movement transmitted to the object impacted. This kinematics, namely a fourth axis rotation parallel to the Z axis, may be provided at all the tabs, or only on at least one, and preferably on the lugs 20 arranged at the front.

Selon un mode de réalisation, pour chaque mouvement de rotation, on prévoit une motorisation pilotée par les moyens de contrôle-commande. Ces motorisations ainsi que la façon de les piloter ne sont pas plus détaillées car elles sont connues de l'homme du métier. Sur les figures 3 à 5, on a représenté en détails l'extrémité de la patte 20, 25 appelée pied et référencée 34. Ce pied 34 comprend une zone 36 de support susceptible d'être en contact avec le sol (référencé 38) et un capteur 40 permettant d'identifier l'instant du contact du pied avec le sol 38. La zone de support permet la reprise des efforts lorsque le pied est en contact avec le sol. Selon une caractéristique importante de l'invention, la zone 36 de support et le capteur 40 sont disjoints. Contrairement à l'art antérieur, le capteur 40 n'assure pas la reprise des efforts générés par l'appui du pied au sol. Ainsi, ce capteur peut être de différentes natures et technologies. La zone 36 de support comprend une surface 42 d'appui sensiblement plane, entourant de préférence le capteur 40. Cette configuration permet d'obtenir une surface de contact importante, de type surfacique et non de type ponctuelle comme pour l'art antérieur, ce qui permet de renforcer l'adhérence du pied avec le sol lors du mouvement de marche, rendant le dispositif compatible avec la majorité des revêtements de sol. De préférence, pour améliorer l'adhérence, on peut prévoir des aspérités ou un revêtement spécifique au niveau de ladite surface de contact. According to one embodiment, for each rotational movement, there is provided a motor driven by the control-command means. These engines and the way of controlling them are not more detailed because they are known to those skilled in the art. In FIGS. 3 to 5, there is shown in detail the end of the tab 20, referred to as foot 34 and referenced 34. This foot 34 comprises a support zone 36 capable of being in contact with the ground (referenced 38) and a sensor 40 for identifying the moment of contact of the foot with the ground 38. The support zone allows the recovery of efforts when the foot is in contact with the ground. According to an important characteristic of the invention, the support zone 36 and the sensor 40 are disjoint. Unlike the prior art, the sensor 40 does not ensure the recovery of the forces generated by the support of the foot on the ground. Thus, this sensor can be of different natures and technologies. The support zone 36 comprises a substantially planar bearing surface 42, preferably surrounding the sensor 40. This configuration makes it possible to obtain a large contact surface of the surface type and not of the point type as for the prior art. which helps to strengthen the grip of the foot with the ground during the walking movement, making the device compatible with the majority of floor coverings. Preferably, to improve the adhesion, it can provide roughness or a specific coating at said contact surface.

Selon une caractéristique importante de l'invention, le pied 34 comprend une zone de déformation 44 entre la zone de liaison entre le pied et le reste de la patte et la zone 36 de support. Cette zone de déformation 44 confère au pied une certaine souplesse et permet de manière simple de faire reposer la quasi intégralité de la surface de contact 42 même si la patte n'est pas correctement orientée. Par zone de déformation, on entend une articulation qui permet des mouvements de rotation qui ne sont pas motorisés mais qui sont libres. Avantageusement, cette zone de déformation est obtenue grâce à la nature de la matière et/ou aux formes géométriques. According to an important feature of the invention, the foot 34 comprises a deformation zone 44 between the connection zone between the foot and the rest of the tab and the support zone 36. This deformation zone 44 gives the foot a certain flexibility and allows a simple way of resting almost the entire contact surface 42 even if the tab is not correctly oriented. By deformation zone means a joint that allows rotational movements that are not motorized but are free. Advantageously, this deformation zone is obtained thanks to the nature of the material and / or the geometric shapes.

Ainsi, selon un mode de réalisation, le pied peut comprendre au niveau de la zone de déformation une partie en matériau élastique susceptible de se déformer, par exemple un plot en caoutchouc ou en mousse. Thus, according to one embodiment, the foot may comprise at the level of the deformation zone a portion of resilient material capable of deforming, for example a rubber or foam pad.

Selon un autre mode de réalisation, le pied peut être réalisé au moins en partie avec un matériau élastique et comprendre au niveau de la zone de déformation 44 des formes géométriques, notamment des épaisseurs plus faibles, par exemple une forme en soufflet, autorisant la matière à se déformer. According to another embodiment, the foot can be made at least partly with an elastic material and comprise at the level of the deformation zone 44 geometric shapes, in particular smaller thicknesses, for example a bellows shape, allowing the material to deform.

Selon un autre mode de réalisation, le pied peut être réalisé en deux parties, la zone de jonction entre les deux parties correspondant à la zone de déformation 44, un ressort étant intercalé entre les deux parties et autorisant un mouvement relatif entre les deux parties du pied. Cependant, l'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation mais couvre également les équivalents techniques. Selon l'exemple illustré, le pied 34 comprend un corps 46 avec en partie inférieure une première partie 48, de préférence sous forme cubique, et en partie supérieure une seconde partie 50, les deux parties 48 et 50 étant reliées par une zone de déformation 44 sous forme de soufflets. En variante, un ressort peut être intégré au niveau des soufflets. La seconde partie 50 peut comprendre au niveau de sa face supérieure des moyens de liaison avec le reste de la patte. En variante, comme illustré sur les figures 3 à 5, un élément de liaison 52 en forme de U peut être intercalé entre le corps 46 et le reste de la patte de manière à, par exemple, obtenir un mouvement de rotation selon l'axe Y aux niveaux des extrémités supérieures des branches du U. La surface inférieure de la première partie 48 orientée vers le sol peut constituer la surface d'appui. En variante ,comme illustré sur les figures 3 à 5, le pied 34 comprend une jupe 54 solidaire de la première partie 48, de forme évasée vers le sol, et dont la surface inférieure constitue la surface d'appui du pied. Cette configuration permet d'augmenter la périphérie de la surface d'appui, ce qui confère une meilleure stabilité et une meilleure adhérence au sol. According to another embodiment, the foot can be made in two parts, the junction zone between the two parts corresponding to the deformation zone 44, a spring being interposed between the two parts and allowing a relative movement between the two parts of the body. foot. However, the invention is not limited to these embodiments but also covers technical equivalents. According to the illustrated example, the foot 34 comprises a body 46 with in the lower part a first part 48, preferably in cubic form, and in the upper part a second part 50, the two parts 48 and 50 being connected by a deformation zone 44 in the form of bellows. Alternatively, a spring can be integrated at the bellows. The second portion 50 may comprise at its upper face connecting means with the rest of the tab. As a variant, as illustrated in FIGS. 3 to 5, a U-shaped connecting element 52 can be inserted between the body 46 and the rest of the tab so as to obtain, for example, a rotational movement along the axis Y at the upper ends of the branches of the U. The lower surface of the first portion 48 facing the ground may constitute the bearing surface. Alternatively, as shown in Figures 3 to 5, the foot 34 comprises a skirt 54 integral with the first portion 48, of flared shape towards the ground, and whose lower surface is the bearing surface of the foot. This configuration makes it possible to increase the periphery of the support surface, which confers a better stability and better adhesion to the ground.

Avantageusement, la surface inférieure de la jupe 54 orientée vers le sol a une forme allongée selon la direction longitudinale. La première partie 48 comprend également un logement 56 débouchant au niveau de la surface orientée vers le sol dans lequel peut être disposé le capteur 40. Advantageously, the lower surface of the skirt 54 oriented towards the ground has an elongated shape in the longitudinal direction. The first part 48 also comprises a housing 56 opening at the level of the surface facing towards the ground in which the sensor 40 can be arranged.

Selon le mode de réalisation illustré par les figures 3 à 5, le capteur 40 se présente sous la forme d'un contacteur à poussoir et comprend une partie fixe 58 creuse et solidaire de la première parie 48 et une partie mobile 59 susceptible de se translater, par rapport à la partie fixe 58, selon une direction parallèle à l'axe Z, vers le haut à l'encontre de moyens de rappels. Ainsi, lorsque le pied n'est pas en contact avec le sol, la partie mobile 59 est dans une position de repos et vient partiellement en saillie par rapport à la surface de contact du pied. Lorsque le pied repose au sol, la partie mobile 59 se translate par rapport à la partie fixe 58. Des moyens de détection, par exemple des contacts électriques, sont prévus pour permettre de détecter ce mouvement relatif entre la partie mobile et la partie fixe, et plus particulièrement de détecter lorsque ledit mouvement dépasse un certain seuil prédéterminé. Ces moyens de détection renseignent par tous moyens appropriés notamment grâce à des fils électriques les moyens de contrôle-commande. L'invention n'est pas limitée à ces modes de réalisation, notamment en ce qui 20 concerne les moyens de détection ainsi que le capteur 40. Concernant la partie programmation, le robot comprend un protocole de programmation particulier. Le fondement de la programmation est une architecture orientée services, chaque fonction étant encapsulée dans un service (ou sous-programme) autonome 25 fonctionnellement. Les services communiquent entre eux par transmission de messages de différents types. Chaque service comprend un contrat définissant les types de message qu'il peut recevoir, le format des données d'entrée et le format des données de sortie qui sont le résultat du traitement des données d'entrée par la fonction ou l'algorithme implémenté dans le service. La programmation du dispositif robotisé revient ainsi à définir une architecture de commande dont un exemple est illustré en figure 6, qui définit les services qui doivent être exécutés ainsi que les contrats et messages qui définissent les relations entre les services. Selon une caractéristique de l'invention, les services 60 sont divisés en deux catégories appelées par la suite couches, comme illustré sur la figure 6 une première couche 62 correspondant aux services relatifs à l'interfaçage avec les périphériques matériels, tels que les capteurs et les actionneurs, et une seconde couche 64 correspondant aux services de traitement algorithmiques et de robotique. Certains services de la seconde couche 64 ont une fonction spécifique visant à assurer la sécurité de l'application robotique et/ou la gestion dynamique de l'architecture en permettant entre autre de surveiller le bon fonctionnement des services en temps-réel et de permettre d'éventuelles modifications dynamiques de l'architecture de commande. Cette architecture orientée services permet de constituer une bibliothèque de services génériques qui peuvent être utilisés sur plusieurs robots et pour plusieurs applications. Cette configuration permet de rendre la programmation générique, réutilisable et simple. Cette bibliothèque comprend une première famille de services correspondant à l'interfaçage avec le matériel, notamment avec les capteurs ou les actionneurs, une seconde famille de services de traitements d'algorithmes déterminant le comportement du dispositif robotisé ainsi que la définition de contrats génériques permettant de standardiser les échanges entre les services de même type : tous les services rendant une fonction identique doivent publier le même contrat générique. According to the embodiment illustrated by FIGS. 3 to 5, the sensor 40 is in the form of a pushbutton switch and comprises a fixed portion 58 hollow and integral with the first part 48 and a movable part 59 capable of translating relative to the fixed part 58, in a direction parallel to the Z axis, upwards against means of reminders. Thus, when the foot is not in contact with the ground, the movable portion 59 is in a rest position and is partially projecting relative to the contact surface of the foot. When the foot rests on the ground, the mobile part 59 is translated relative to the fixed part 58. Detection means, for example electrical contacts, are provided to detect this relative movement between the mobile part and the fixed part, and more particularly to detect when said movement exceeds a certain predetermined threshold. These detection means inform by any appropriate means including through electrical son control-control means. The invention is not limited to these embodiments, in particular as regards the detection means as well as the sensor 40. Concerning the programming part, the robot comprises a particular programming protocol. The foundation of the programming is a service-oriented architecture, each function being encapsulated in a functionally autonomous service (or subroutine). The services communicate with each other by transmitting messages of different types. Each service includes a contract defining the types of messages it can receive, the format of the input data, and the format of the output data that is the result of input data processing by the function or algorithm implemented in the service. the service. The programming of the robotic device thus amounts to defining a control architecture, an example of which is illustrated in FIG. 6, which defines the services that must be executed as well as the contracts and messages that define the relationships between the services. According to one characteristic of the invention, the services 60 are divided into two categories, hereinafter referred to as layers, as shown in FIG. 6, a first layer 62 corresponding to the services relating to interfacing with the hardware peripherals, such as sensors and the actuators, and a second layer 64 corresponding to the algorithmic processing and robotics services. Some services of the second layer 64 have a specific function aimed at ensuring the security of the robotic application and / or the dynamic management of the architecture by allowing, among other things, to monitor the proper functioning of the services in real time and to enable possible dynamic modifications of the control architecture. This service-oriented architecture makes it possible to build a library of generic services that can be used on several robots and for several applications. This configuration makes the programming generic, reusable and simple. This library comprises a first family of services corresponding to the interfacing with the equipment, in particular with the sensors or the actuators, a second family of algorithms processing services determining the behavior of the robotic device as well as the definition of generic contracts allowing to standardize the exchanges between the services of the same type: all the services rendering an identical function must publish the same generic contract.

L'utilisation de contrats génériques permet d'interchanger très facilement soit les services matériels et donc de remplacer aisément un capteur par un autre, soit les services algorithmiques pour s'adapter aux besoins des applications découlant des tâches affectées au dispositif robotisé. The use of generic contracts makes it very easy to interchange between hardware services and thus easily replace one sensor with another, or the algorithmic services to adapt to the needs of the applications resulting from the tasks assigned to the robotic device.

Un autre avantage découlant de l'invention réside dans la capacité d'exécuter l'architecture de commande indifféremment sur un robot réel ou de manière virtuelle lors d'une simulation dynamique et graphique qui reproduit fidèlement le comportement du robot réel. Selon l'invention, l'architecture de commande comprend un ensemble de matériels (notamment les capteurs et les actionneurs) et d'algorithmes assurant des fonctions identifiées et qui communiquent entre eux via des contrats génériques. Ainsi, même si les caractéristiques techniques et les technologies d'un type de matériel ou d'algorithmes sont différentes, les contrats génériques permettant de les faire communiquer sont identiques. Another advantage deriving from the invention lies in the ability to execute the control architecture indifferently on a real robot or virtually during a dynamic and graphic simulation that faithfully reproduces the behavior of the real robot. According to the invention, the control architecture comprises a set of hardware (including sensors and actuators) and algorithms providing identified functions and communicating with each other via generic contracts. Thus, even if the technical characteristics and the technologies of a type of hardware or algorithms are different, the generic contracts making it possible to communicate them are identical.

Selon une caractéristique de l'invention, l'architecture de commande comprend un service appelé beviceManager qui permet de lancer l'application en deux phases. Ainsi, ce service lance les services de la première couche 62, notamment en vérifiant leur état de fonctionnement, puis les services de la seconde couche 64. En entrée, ce service reçoit un contrat générique qui comprend la liste des services qui doivent être utilisés et l'ordre de lancement. Concernant la gestion des déplacements, le dispositif robotisé dispose de cinq modes de fonctionnement - le mode télé-opéré selon lequel il est possible de le piloter à distance à partir des données transmises par les capteurs, - le mode recopie de trajectoires pré-enregistrées selon lequel il est possible d'apprendre au dispositif robotisé les déplacements pour qu'il les répète par la suite, - le mode supervisé selon lequel on coordonne les déplacements d'une flotte de dispositifs robotisés en temps réel, - le mode explorateur selon lequel le dispositif robotisé génère automatiquement des mouvements afin d'explorer son environnement, d'en créer une carte, ou de se rendre à une destination quelconque, et - le mode programmé selon lequel l'utilisateur télécharge des nouveaux services et/ou une nouvelle architecture de commande pour donner au dispositif robotisé un comportement spécifique. Pour mieux préciser l'invention, l'architecture de commande d'une fonctionnalité 10 de marche commune aux modes précédents est détaillée au regard de la figure 7. La seconde couche comprend trois types de services - un service RobudogHMl d'interface graphique qui récupère les informations des capteurs, les affiche et permet d'envoyer des ordres de déplacement au contrat générique DifferentialDrive du service 15 RobubOG, - un service RobubOG qui publie un contrat générique bifferentialbrive . Ce contrat déclenche le mouvement de marche adapté, chaque mouvement comprenant des séquences de déplacement des pattes. Chaque séquence est elle-même transmise au moment adapté au service RobuLegMouvement 20 de la patte correspondante, chaque patte disposant d'un service RobuLegMouvement propre, - des services RobuLegMouvement qui spécifient les positions des axes des pattes permettant de réaliser lesdites séquences. La première couche comprend quatre types de services : 25 - pour chaque patte, un service RobubogLeg qui publie le contrat générique SerialManipulator recevant du service RobuLegMouvement les consignes de position des axes et transmettant des ordres d'exécution au service bynamixel, - un service bynamixel qui collecte tous les ordres d'exécution provenant des différentes pattes, les synchronise et les transmet sur le bus de commande des servomoteurs, - un service RobubOGSensors qui publie un contrat générique robubOGSensors contenant les données des capteurs notamment des contacteurs des pattes, de l'inclinomètre et des capteurs infrarouges, - un service CMUCAM3 qui fournit des données prétraitées relatives à l'image captée par la caméra et publie éventuellement un contrat webcam contenant l'image. According to one characteristic of the invention, the control architecture comprises a service called beviceManager which makes it possible to launch the application in two phases. Thus, this service launches the services of the first layer 62, in particular by checking their operating status, then the services of the second layer 64. In input, this service receives a generic contract that includes the list of services that must be used and the launch order. With regard to the management of movements, the robotic device has five operating modes - the tele-operated mode in which it is possible to remotely control it from the data transmitted by the sensors, - the copying mode of pre-recorded trajectories according to which it is possible to teach the robotic device displacements to repeat it thereafter, - the supervised mode in which the movements of a fleet of robotic devices are coordinated in real time, - the explorer mode according to which the robotic device automatically generates motion to explore its environment, to create a map, or to go to any destination, and - the programmed mode in which the user downloads new services and / or a new architecture. command to give the robotic device a specific behavior. To further clarify the invention, the control architecture of a common operating functionality in the previous modes is detailed with respect to FIG. 7. The second layer includes three types of services - a GUI service that retrieves the sensor information, displays them and makes it possible to send displacement orders to the RobubOG service DifferentialDrive generic contract, - a RobubOG service which publishes a generic bifferentialbrive contract. This contract triggers the adapted walking movement, each movement comprising sequences of movement of the legs. Each sequence is itself transmitted at the time adapted to the RobuLegMovement 20 service of the corresponding tab, each tab having a RobuLegMovement service, - RobuLegMouvement services that specify the positions of the axes of the tabs for performing said sequences. The first layer comprises four types of services: 25 - for each leg, a RobubogLeg service which publishes the SerialManipulator generic contract receiving from the RobuLegMovement service the position instructions of the axes and transmitting execution orders to the service bynamixel, - a bynamixel service which collects all the execution orders coming from the different tabs, synchronizes them and transmits them on the servomotor control bus, - a RobubOGSensors service which publishes a generic robubOGSensors contract containing the data of the sensors notably of the contactors of the legs, the inclinometer and infrared sensors, - a CMUCAM3 service that provides pre-processed data relating to the image captured by the camera and possibly publishes a webcam contract containing the image.

Claims

1. robotic device having the appearance of a quadruped comprising a body (12), a head (14) disposed at the front of the body (12) in the longitudinal direction and four tabs (20) each having joints (22). 28) and at the lower end a foot (34), said foot comprising a support zone (36) capable of being in contact with the ground (38) and a sensor (40) for identifying the instant contact of the foot with the ground (38), characterized in that the foot (34) comprises a deformation zone (44) between the connection zone between the foot (34) and the rest of the leg (20) and the support zone (36) and in that, for each foot, said support zone (36) is disjunct from said sensor (40) and comprises a substantially flat bearing surface (42).

Robotized device having the appearance of a quadruped as claimed in claim 1, characterized in that the foot (34) comprises a body (46) with a lower portion (48) at the top and a second portion at the top ( 50), the two parts (48, 50) being connected by a deformation zone (44) with geometric shapes, in particular smaller bellows thicknesses, allowing the material to be deformed.

3. robot device having the appearance of a quadruped according to claim 2, characterized in that the foot (34) comprises a skirt (54) integral with the first portion (48), of flared shape towards the ground, and the lower surface is the foot support surface.

Robotic device having the appearance of a quadruped body according to claim 2 or 3, characterized in that the foot (34) comprises a sensor (40) in the form of a pushbutton switch disposed in a housing (56). provided at the first portion (48) and opening at the face of said first portion (48) facing the ground, said contactor comprising a portion (60) capable of protruding from the surface (42) foot support, said portion (60) moving when the foot comes into contact with the ground.

5. robotic device having the appearance of a quadruped according to any one of the preceding claims, at least one tab (20) of said device comprising firstly a first joint (22) corresponding to the hip of an animal integrating two pivot-type links corresponding to a first rotation (24) of parallel axis a first direction (X) and a second rotation (26) of axis parallel to a second direction (Y), and secondly, a second articulation (28) corresponding to the knee of the animal incorporating a pivot type connection corresponding to a third rotation (30) of axis parallel to the second direction (Y), characterized in that at least one leg comprises a fourth rotation (32) of axis parallel to a third direction (Z).

6. Robotic device having the appearance of a quadruped according to claim 5, characterized in that the fourth rotation (32) is disposed at the hinge (22) corresponding to the hip of the animal, interposed between the body and the second rotation (26) of axis parallel to the second direction (Y).

7. robotic device having the appearance of a quadruped according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a tail (16) constituting an antenna or serving as housing for an antenna.