Pour de nombreux robots et principalement pour ceux qui ont un aspect humain, il est important que ceux-ci soient munis d'un système de préhension le plus diversifiant possible afin de pouvoir s'adapter au plus grand nombre de situations différentes.
Le but de la présente invention est de proposer des moyens pour réaliser un système de bras et mains pour robots, très simple, très économique à fabriquer et pouvant s'adapter à un nombre très important de situations différentes.
Un autre but de l'invention est de proposer un système qui puisse être intégré directement dans le robot, ou réalisé comme un ensemble mobile adaptable à des robots existants.
Pour réaliser ces buts, on propose essentiellement des bras articulés munis de mains, ou simulation de mains, opposables, et on propose des moyens pour que l'angle formé par les mains s'adapte à l'angle formé par l'objet à saisir ou à lâcher, par rapport au niveau auquel l'objet est manipulé;
des moyens sont proposés pour que les mains puissent s'adapter et maintenir les objets suivant leur poids et leurs formes.
Pour réaliser éventuellement un ensemble mobile, on propose un montage en forme de ceinture pouvant se glisser
et se fixer sur les épaules du robot.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on donnera ci-après des exemples non limitatifs.
Dans la FIG. I, on montre un robot I équipé d'un système de propulsion quelconque 2.
Le robot I est muni de bras 3 et de mains 4, lesquelles, comme montré dans les FIG. 2 et 3, sont opposables afin de pouvoir saisir et maintenir des objets 5.
La FIG. 4 montre que la main 4 peut pivoter en 6, dans les limites d'une boutonnière 7, afin de se placer automatiquement parallèlement au niveau horizontal auquel les objets sont saisis ou lâchés, comme le montre les FIG. 7 et 8, où le robot se trouve devant un meuble haut et un meuble bas.
La FIG. 2 donne un exemple de mécanisme. Deux plateaux 8, solidaires des bras 3 peuvent entraîner ceux-ci verticalement par l'axe 9 muni d'un engrenage 10, entraîné par la
vis sans fin II fixée sur un moteur 12.
Les bras 3 peuvent pivoter horizontalement autour d'un axe 13 afin que les mains 4 portées par les bras 3 peuvent se rapprocher, opposées, ou s'écarter, pour saisir ou lâcher
des objets.
Ces mouvements horizontaux sont obtenus par un moteur 14 qui entraîne au moyen d'une vis sans fin 15, un plateau 16 sur lequel des tétons excentrés 17 entraînent des tringles 18-19 agissant sur des pattes 20 solidaires des plateaux 8 et entraînant les bras 3, pivotant en 13, dans des mouvements horizontaux suivant le sens de rotation du moteur 14.
Les FIG. 5 et 6 donnent des exemples de mains.
On voit, en coupe, que la main est composée d'une équerre 21, dont un axe 22 est solidaire, lequel pivote donc
en 6 dans le bras 3.
La pièce 21 peut être garnie d'un bloc de caoutchouc mousse 23, ou par exemple aussi, de doigts télescopiques 24 pouvant coulisser dans des tubes ou cavités 25 solidaires de l'équerre 21 à l'encontre de ressorts 26.
Une matière souple 27 peut aussi être formée pour représenter des doigts ou parties souples 28.
Dans tous les cas, lorsque l'objet est saisi, l'écrasement du caoutchouc ou des doigts permet de bien suivre le contour des objets, et l'écrasement dégage en même temps le bord inférieur 29 de l'équerre, qui, en venant se glisser sous l'objet manipulé, le maintient fermement même s'il est relativement lourd.
L'axe 22 peut donc porter verticalement la main, mais celle-ci peut pivoter autour de son axe 22 pour se placer parallèlement au niveau de manipulation comme dit ci-avant.
Entre le bras 3 et l'équerre 21, un certain jeu est prévu pour placer une rondelle de friction 30 laquelle, à cause du jeu, est inactive lorsqu'il n'y a pas de pression entre les mains opposables, et rend l'équerre solidaire du bras aussitôt qu'une pièce est agrippée (FIG. 3). L'ensemble de la main ayant coulissé dans le sens des flèches 31, FIG. 5, la rondelle de caouchouc 30 l'empêche de pivoter pendant tout le temps de la pression.
Le bord inférieur 29 de la main permet ainsi de porter des objets relativement lourds tout en ne nécessitant pas une pression opposable excessive des mains.
Cette pression peut être dosée de façon à ce que la friction 30 soit suffisante pour maintenir convenablement"les mains pendant la manipulation de l'objet, mais puisse suffisamment patiner pour que le parallélisme des mains soit forcé de s'adapter au parallélisme du niveau de la surface sur laquelle l'objet est déposé, si ce niveau n'est pas le même que celui
à partir duquel l'objet a été enlevé.
L'ensemble du mécanisme peut faire partie intégrante du robot, ou être réalisé comme un accessoire à placer par la suite sur un robot existant.
A cet effet, on donne dans la FIG. 9, un exemple d'un ensemble pouvant être réalisé en forme de ceinture ou chassis 32 pouvant être glissé, posé ou fixé sur un robot, FIG.8.
Le chassis 32 est muni d'axes 33 sur lesquels peuvent pivoter des plateaux 34 entraînés par des courroies crantées 35 entraînées en synchronisme par un axe 36 muni de poulies 37.
L'axe lui-même étant entraîné par des engrenages
38-39 et un moteur 40.
Les bras 41 peuvent être entraînés dans leurs mouvements verticaux par les axes 42 solidaires des plateaux 34, et en même temps permettent aux bras 41 de pivoter horizontalement autour de ces axes 42.
A cet effet, on prévoit sur chaque bras, un moteur 43 muni d'une came 44 pouvant agir sur un rebord 45 solidaire du plateau 34, à l'encontre d'un ressort 46 placé entre
le bras 41 et le plateau d'entraînement 34.
La came excentrée 44 prenant appui sur le rebord
45, force le bras à pivoter en 42, et les mains 46 se rapprochent pour saisir l'objet.
Lorsqu'on fait tourner le moteur43, et donc la came 44 dans le sens inverse, le ressort 46 se détend et ouvre les bras dans leur mouvement horizontal.
Les frictions de sécurité, comme par exemple celles à prévoir éventuellement entre l'engrenage 10 et l'axe 9 pour déconnecter l'entraînement lorsqu'il y a surcharge, ou par exemple, les frictions à prévoir entre les cames 44 et les moteurs 43, sont de technique très connues et pas utiles d'être décrites pour la bonne compréhension de l'invention.
De même pour les commandes des fonctions du robot. Les techniques employées sont bien connues, employées très couramment, et ne demandent pas d'être décrites. Ces commandes peuvent être très simples, par de simples interrupteurs ou inverseurs de courant électrique, commandés manuellement et reliés par des fils au robot, ou, plus sophistiquées, par des commandes programmées ou à distance par des émetteurs/récepteurs d'informations par ondes ultra-sonores, électro-magnétiques ou lumineuses. Ou encore, par les circuits internes du robot en détectant, analysant et commandant lui-même ses fonctions
en rapport avec son environnement.
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caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour que des bras articulés munis des mains ou simulations de mains puissent réaliser des mouvements opposables coordonnés, des moyens sont prévus pour le maintien adéquat des objets suivant leur poids et leur forme et des moyens sont prévus pour que le paparallélisme des mains puisse s'adapter au parallélisme du niveau auquel l'objet est manipulé.
For many robots and mainly for those with a human aspect, it is important that they are provided with a gripping system as diverse as possible in order to be able to adapt to the greatest number of different situations.
The aim of the present invention is to propose means for producing a system of arms and hands for robots, very simple, very economical to manufacture and able to adapt to a very large number of different situations.
Another object of the invention is to propose a system which can be integrated directly into the robot, or produced as a mobile assembly adaptable to existing robots.
To achieve these goals, there are essentially articulated arms provided with opposable hands, or simulation of hands, and means are proposed so that the angle formed by the hands adapts to the angle formed by the object to be grasped or to let go, relative to the level at which the object is handled;
means are proposed so that the hands can adapt and maintain the objects according to their weight and their shapes.
To possibly create a mobile assembly, we propose a mounting in the form of a belt that can slide
and attach to the robot's shoulders.
In order to clearly understand the invention, non-limiting examples will be given below.
In FIG. I, we show a robot I equipped with any propulsion system 2.
The robot I is provided with arms 3 and hands 4, which, as shown in FIGS. 2 and 3, are opposable in order to be able to grasp and hold objects 5.
FIG. 4 shows that the hand 4 can pivot at 6, within the limits of a buttonhole 7, in order to be placed automatically parallel to the horizontal level at which the objects are grasped or released, as shown in FIGs. 7 and 8, where the robot is in front of a tall unit and a low unit.
FIG. 2 gives an example of a mechanism. Two plates 8, integral with the arms 3 can drive these vertically by the axis 9 provided with a gear 10, driven by the
worm gear II attached to a motor 12.
The arms 3 can pivot horizontally around an axis 13 so that the hands 4 carried by the arms 3 can approach, opposite, or move away, to grasp or let go
items.
These horizontal movements are obtained by a motor 14 which drives by means of an endless screw 15, a plate 16 on which eccentric pins 17 drive rods 18-19 acting on legs 20 integral with the plates 8 and driving the arms 3 , pivoting at 13, in horizontal movements along the direction of rotation of the motor 14.
FIGS. 5 and 6 give examples of hands.
We see, in section, that the hand is composed of a square 21, of which an axis 22 is integral, which therefore pivots
in 6 in arm 3.
The part 21 can be lined with a block of foam rubber 23, or for example also, with telescopic fingers 24 which can slide in tubes or cavities 25 integral with the bracket 21 against springs 26.
A flexible material 27 can also be formed to represent fingers or flexible parts 28.
In all cases, when the object is grasped, the crushing of the rubber or of the fingers makes it possible to follow the outline of the objects well, and the crushing releases at the same time the lower edge 29 of the square, which, coming from slip under the object handled, hold it firmly even if it is relatively heavy.
The axis 22 can therefore carry the hand vertically, but the latter can pivot around its axis 22 in order to be placed parallel to the level of manipulation as said above.
Between the arm 3 and the bracket 21, a certain play is provided for placing a friction washer 30 which, because of the play, is inactive when there is no pressure between the opposable hands, and makes the square attached to the arm as soon as a part is gripped (FIG. 3). The whole hand having slid in the direction of the arrows 31, FIG. 5, the rubber washer 30 prevents it from pivoting during the entire pressing time.
The lower edge 29 of the hand thus makes it possible to carry relatively heavy objects while not requiring excessive opposable pressure of the hands.
This pressure can be measured in such a way that the friction 30 is sufficient to hold the hands properly while handling the object, but can skate enough so that the parallelism of the hands is forced to adapt to the parallelism of the level. the surface on which the object is placed, if this level is not the same as that
from which the object was removed.
The entire mechanism can be an integral part of the robot, or be made as an accessory to be placed later on an existing robot.
To this end, we give in FIG. 9, an example of an assembly that can be made in the form of a belt or chassis 32 that can be slid, placed or fixed on a robot, FIG.8.
The chassis 32 is provided with axes 33 on which plates 34 can rotate, driven by toothed belts 35 driven synchronously by an axis 36 provided with pulleys 37.
The axle itself being driven by gears
38-39 and a motor 40.
The arms 41 can be driven in their vertical movements by the axes 42 integral with the plates 34, and at the same time allow the arms 41 to pivot horizontally around these axes 42.
To this end, there is provided on each arm, a motor 43 provided with a cam 44 which can act on a flange 45 integral with the plate 34, against a spring 46 placed between
the arm 41 and the drive plate 34.
Eccentric cam 44 bearing on the edge
45, forces the arm to pivot at 42, and the hands 46 come together to grasp the object.
When the motor43, and therefore the cam 44 is turned in the opposite direction, the spring 46 expands and opens the arms in their horizontal movement.
Safety frictions, such as for example those to be provided between the gear 10 and the axis 9 to disconnect the drive when there is an overload, or for example, the frictions to be expected between the cams 44 and the motors 43 , are of very known technique and not useful to be described for the good understanding of the invention.
The same applies to the commands for the robot functions. The techniques used are well known, used very commonly, and do not require to be described. These commands can be very simple, by simple electric current switches or inverters, manually controlled and connected by wires to the robot, or, more sophisticated, by programmed or remote commands by ultra wave information transmitters / receivers. -sound, electro-magnetic or bright. Or, by the internal circuits of the robot by detecting, analyzing and controlling its functions itself
in relation to its environment.
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characterized in that means are provided so that articulated arms provided with hands or simulations of hands can carry out coordinated opposable movements, means are provided for the adequate maintenance of objects according to their weight and their shape and means are provided so that the paparallelism of the hands can adapt to the parallelism of the level at which the object is manipulated.