EP2872299A1 - Dispositif de transmission de mouvement a reducteur epicycloidal, reducteur epicycloidal et bras de manipulation - Google Patents

Dispositif de transmission de mouvement a reducteur epicycloidal, reducteur epicycloidal et bras de manipulation

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Publication number
EP2872299A1
EP2872299A1 EP13732558.5A EP13732558A EP2872299A1 EP 2872299 A1 EP2872299 A1 EP 2872299A1 EP 13732558 A EP13732558 A EP 13732558A EP 2872299 A1 EP2872299 A1 EP 2872299A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
satellite
planet carrier
satellites
planetary
sun gear
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13732558.5A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Florian Gosselin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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 Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of EP2872299A1 publication Critical patent/EP2872299A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F16H19/00—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion
    • F16H19/02—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion
    • F16H19/06—Gearings comprising essentially only toothed gears or friction members and not capable of conveying indefinitely-continuing rotary motion for interconverting rotary or oscillating motion and reciprocating motion comprising flexible members, e.g. an endless flexible member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/102—Gears specially adapted therefor, e.g. reduction gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
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    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
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    • B25J9/104—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • Y10T74/20207—Multiple controlling elements for single controlled element
    • Y10T74/20305—Robotic arm
    • Y10T74/20323—Robotic arm including flaccid drive element

Definitions

  • Planetary transmission device with epicyclic reduction gear, epicyclic reduction gear and manipulator arm.
  • the present invention relates to a reducing motion transmitting device epicyclic can be used on interfaces for more particuliè ⁇ surely in robotic applications, and cobotiques hap- ticks.
  • the invention also relates to an epicyclic reduction gear and a manipulator arm for such applications.
  • Robots and haptic interfaces consist of poly-articulated mechanical chains and generally ac ⁇ tioned by electric motors. Their performances are directly related to the quality of the movement and effort transmission devices connecting in particular each actuated segment of the mechanical chain to the engine with which said segment is associated.
  • the transmission devices pose two ⁇ lems limiting their performance: in particular the energy of friction loss and the running clearance.
  • these phenomena are more marked as the rap ⁇ reduction port is large so that more this reduction ratio is high and the yield is low.
  • gearboxes in which an elliptical pivoting internal element comes into contact with a few teeth of a flexible ring gear with an external ring gear having a slightly different number of teeth.
  • the flexible crown slightly rotated relative to the crown ex ⁇ dull as and measuring the rotation of the elliptic element tick, these gearboxes for large reports re ⁇ duction but with significant friction reducing performance.
  • an additional constraint is that the system is reversible (that is to say, it can be attacked as input, the motor then moving the actuated segment that is grasped by the user, or output, the user then moving the actuated segment which in turn drives the motor) and transparent (low friction and low play).
  • the best known and most commonly used is the cable capstan.
  • the reduction ratio is directly given by the ratio between the diameter of the driven pulley and that of the driving pulley, these diameters being calculated to the neutral fiber of the cable that connects them.
  • the diameter of the driving pulley is limited by the winding capabilities of the cable and has a lower terminal typi ⁇ cally of the order of 10 mm for the most common cables.
  • To obtain a high reduction ratio it is necessary to increase the diameter of the driven pulley which quickly becomes bulky. Such a solution is no longer possible if we want to keep a compact system. This solution is therefore not suitable for obtaining a large reduction ratio.
  • An object of the invention is to provide a motion transmission device capable of solving at least part of the aforementioned drawbacks.
  • a movement transmission device between an engine and a movable member comprising an epicyclic reducer COMPOR ⁇ as a first sun gear and a second sun gear coaxial connected by respective transmission means ⁇ at least a first satellite and a second satellite ⁇ lite which are carried coaxially to one another by a planet carrier mounted to pivot eccentrically about the axis of the planetaries, characterized in that the transmission means include flexible organs of transmission respectively wound around the first pla ⁇ provisiontaire and the first satellite and the second around pla ⁇ provisiontaire and the second satellite.
  • the epicyclic reduction gear of the invention is used in differential mode with a reduction ratio resulting from differences between the diameters of planetary and satellite.
  • the reducer of the invention can thus be arranged to: allow with a single reduction stage to have a relatively high fixed reduction ratio; be reversible (the inlet and outlet of the gearbox can be reversed); have a high efficiency (typically of the order of 85% to 95% irrespective of the direction) which does not depend on the reduction ratio (low or even zero play and little friction); present a compact structure based on simple pieces to achieve.
  • the apparent stiffness servo can be very important at the joint between two segments given the large reduction ratio. It is finally possible to deport the engine to operate the device remotely. In this case, it is the fast strand which ensures the transmission while the reduction is effected ni ni ⁇ or near the outlet and can be placed on the joint, which is favorable to performance.
  • the invention also relates to an epicyclic reduction gear for such a device.
  • the invention finally relates to an arm equipped with at least one such transmission device.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a transmission device according to a first embodiment of the invention by means of cables;
  • FIG. 2 is a view similar to FIG. a device according to a variant of the first embodiment réa ⁇ lisation;
  • FIG. 3 is a schematic view in perspec tive ⁇ a transmission device according to a second embodiment cable
  • Figure 4 is a view similar to Figure 3 of a device according to a variant of the second embodiment réa ⁇ lisation;
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of a transmission device according to a third embodiment of cable
  • FIG. 6 is a view in axial section of the operative part dispo ⁇ transmission of Figure 5;
  • FIG. 7 is a schematic perspective view of a transmission device according to a fourth embodiment of cables.
  • FIG. 8 is a detailed perspective view of a particular implementation of the second Réali mode ⁇ tion cables
  • Figure 9 is a view similar to Figure 8 of this device according to another angle of view;
  • FIG. 10 is a perspective view of the planetary-satellite assembly of the device according to this implementation of the second embodiment.
  • Figure 11 is a view similar to Figure 8 of a device according to a first variant of this implementation of the second mode
  • Figure 12 is a view similar to Figure 11 of this device according to another angle of view;
  • FIGS. 13 and 14 are views respectively from above and in perspective of the set planetary - satellite carrier - satellite device according to this variant of this implementation of the second mode;
  • FIGS. 15 and 16 are perspective views of details of one of the planets of this set hovered ⁇ tary - door -satellites satellites;
  • FIG. 17 is a sectional view of this assembly planetary - satellite carriers - satellites
  • FIG. 18 is a perspective view of the planetary-satellite carrier-satellite assembly of a device according to a second variant of this implementation of the second embodiment
  • FIG. 19 is a perspective view of the planetary-satellite carrier-satellite assembly of a device according to a third variant of this implementation of the second embodiment.
  • FIG. 20 is a perspective view of a robotic arm according to a first application of the transmission device according to the invention.
  • FIG. 21 is a perspective view of a robotic arm according to a second application of the transmission device according to the invention.
  • FIG. 22 is a perspective view of a robotic arm according to a third application of the transmission device according to the invention.
  • FIG. 23 is a sectional view of the handle of the robotic arm of Figure 22, the handle incorporating a transmission device according to the third embodiment réa ⁇ lisation;
  • FIG. 24 is a sectional view of the handle of the robotic arm of Figure 22, the handle incorporating a transmission device according to a variant of realized ⁇ ;
  • FIG. 25 is a perspective view of a transmission dis ⁇ positive according to one embodiment of the invention by means of belts;
  • FIG. 26 is a sectional view of the provisions ⁇ tif transmission by belts.
  • the device ⁇ trans mission movement of the invention is intended to be my ⁇ ty between an engine and a movable member for transmitting movements and forces from one to the other.
  • the motor and / or the movable member are advantageously ⁇ provided with means of measuring position and / or de- placement such as encoders or other posi ⁇ tion sensors for measuring, in a manner known per se, the movements of the motor and / or the movable member.
  • this po ⁇ sition sensor will enslave the configuration of the robot and its trajectory in position or effort depending on the task to perform.
  • these sensors will mea ⁇ rer movements of the joints of the robot will be used to calculate the displacement the user, themselves used to control the remote robot or a virtual avatar, after possible filtering.
  • the engines will be used to apply feedback to the user, for example by applying a strong ef ⁇ or resistance to its movements.
  • the transmission device comprises a supporting frame 4 on which is mounted an epicyclic reduction gear, here the planetary type Workoutvia ⁇ external events, comprising a first sun gear coaxial 2.1 and a 2.2 second planetary one to other and re ⁇ linked by means of transmission respectively to at least a first satellite 3.1 and a second satellite 3.2 which are carried coaxially to each other by a planet carrier 5.
  • the planet carrier 5 is mounted on the support frame 4 for driving the satellites 3.1, 3.2 in an eccentric rotation movement about the axis of the plan ⁇ ⁇ 2.1, 2.2.
  • the transmission means comprise flexible transmission members wound res ⁇ tively around the first planetary 2.1 and the first satellite 3.1 and around the second sun gear 2.2 and the second satellite 3.2.
  • the flexible transmission members are cables 6a (6Al ', 6a2', 6Al '', 6a2 '') each having at least one coiled portion around the sun gear 2.1, 2.2 and a portion wrapped around the satellite 3.1, 3.2.
  • the flexible transmission members are belts 7a.
  • the first sun gear 2.1 is fixed in rotation relative to the support frame 4 while the second sun gear 2.2 is connected to the mobile organ.
  • the planet carrier 5 is connected to a tie ⁇ sor shaft 8a of a motor to be driven in rotation by the latter about the axis of the planetary 2.1, 2.2. More pre ⁇ cisely, the planet carrier 5 is secured to a pulley 9 mounted to pivot about the planetary 2.1, 2.2, and connected to a pulley 10 integral with the motor output shaft 8a via a flexible transmission member, to know a cable 6b.
  • the motor 8a is equipped with an encoder 8b which makes it possible to measure its rotation and to enslave the system accordingly. It is mounted on a plate 80.
  • This plate could advantageously be mounted movably on the support frame 4 to be able to pivot about an axis parallel to the axis of the output shaft so as to make the distance between the shaft adjustable. motor output and the pulley 9 of the planet carrier. This would allow a tension of the cable 6b connecting the pulley 10 of the motor output shaft 8a to the pulley 9 of the planet carrier.
  • Such a device is con ⁇ nu in itself to those skilled in the art and is not shown in Figures 1 and 2.
  • the satellites 3.1, 3.2 are integral with a shaft whose central portion is pivotally received in the pou ⁇ lie 9 of the planet carrier 5.
  • the planet carrier 5 here comprises for each satellite 3.1, 3.2 a stem arm extending axially projecting from the pulley 9 to rece ⁇ to pivot the free end of the shaft carrying the satellites 3.1, 3.2 such that each satellite 3.1, 3.2 is received between a free end of the arm and the pulley 9 of the carrier and thus be guided at each of its ends to support the forces that apply to him, while extending between the arm and the corresponding sun gear.
  • the pulley 10 is disposed adjacent imme ⁇ diate pulley 9 of the planet carrier 5 and satellites 3.1, 3.2 are arranged in the immediate vicinity of the planned ⁇ tary 2.1, 2.2.
  • cables 6b, 6a are advantageously ⁇ rolls helically on the pulleys 9, 10 on the planetary 2.1, 2.2 and 3.1 on the satellites, 3.2.
  • the cables are advancing on these pulleys (the term "blocks" used here in a general sense without reference numeral denotes the pulleys 9, 10, the glide ⁇ tary 2.1, 2.2 and satellites 3.1, 3.2) that is to say that their distance to the end faces of these pulleys ⁇ ries. Consequently, these pulleys must have a length sufficient to ensure the device the desired deflection.
  • the pitch of these propellers are also advantageously ⁇ depending on the diameters of these pulleys so that the advancement of the cables on each of the pulleys, facing one another, these pairs of pulleys is identical.
  • the satellites 3.1, 3.2 have radii
  • cables 6a and 6b are crossed for use in capstan (the adjacent pulleys turn in opposite directions).
  • the cables 6a and / or 6b can also be used without crossing (contiguous pulleys rotating in the same direction), and this for all the embodiments.
  • the support frame 4 comprises two parts 4.1, 4.2 fixed to one another to form an L.
  • the motor 8a carrying the pulley 10 is mounted on the part 4.1 and the set planetary 2.1, 2.2, door satellite ⁇ lites 5 and pulley 9 of the planet carrier is mounted on the part 4.2 to extend laterally with respect to the mo ⁇ 8a and the pulley 10.
  • the planet carrier 5 comprises for each satellite a frame extending axially projecting from the pulley 9 of the planet carrier 5 so that each satellite is guided between the free end of the frame and the planet carrier pulley. 9 and that the sides of the frame extend laterally with respect to the planar pair ⁇ - satellite.
  • the sides of the frame extend here opposite the sun gear and are joined by a yoke extending in a plane perpendicular to the axis of the sun gear to surround a portion of the circumference of the pla ⁇ supplytaire and carrying a end of the satellite.
  • the sides of the frame thus extend in an unobstructed portion of the pou ⁇ lie 9 of the planet carrier and the satellite may have its end opposite to the yoke received in the vicinity of the outer circuit of the planet carrier pulley.
  • Each TELLITE his ⁇ 3.1, 3.2 and extends laterally relative to the planet carrier 5. This makes it possible to limit the radial dimensions of the planet carrier 5, thereby moving it away from the support frame 4, the motor 8a and the pulley 10.
  • the trans ⁇ device assignment according to the second embodiment is distinguished from that of the variant of the first embodiment realized ⁇ shown in Figure 2 in that the planet carrier 5 and satellites 3.1, 3.2 are housed at least partially ⁇ inside the pulley 9 of the planet carrier 5.
  • the motor 8a, its encoder 8b and the pulley 10 are offset relative to the planetary assembly - pulley 9 - planet carrier 5.
  • the motor can be positioned to have its output shaft is not parallel to that of the pulley 9 of the planet carrier: then using deflection pulleys for guiding inter ⁇ intermediaries the cable 6b of the pulley 10 to the pou ⁇ lie 9.
  • the first planetary 2.1 serves as a base for fixing and supporting the motor 8a provided with its encoder 8b (hidden in Figure 5 by the planetary 2.1) and whose stator is here directly attached to the first glide ⁇ 2.1 silent.
  • the rotating guides are presented in a simplified way by radial clearances between the moving parts.
  • These guides could of course be made by any appropriate means such as, for example and without limitation, plain bearings in bronze or polytetrafluoroethylene or ball bearings, needle or roller with straight or oblique contacts.
  • the parts integral in rotation are re ⁇ presented in a simplified manner by a lack of clearance ra ⁇ dial. It is understood that in practice these parts could be rendered integral in rotation by any appropriate means such as for example and in a nonlimiting manner by gluing, by keying or by pres ⁇ sion screw. These means are known to the skilled person and do ⁇ RONT not detailed here.
  • the planet carrier 5 is here fixed directly to the end of the output shaft of the motor 8a so that the rotor directly drives the planet carrier 5 without the presence of the pulleys 9, 10 and the cable 6b.
  • the system is radially much more compact.
  • the body may be for example the prono-supination axis of the wrist of a ro ⁇ botique arm.
  • the movable member could still have a tubular shape to surround the transmission device.
  • This configuration is well adapted if the movable member is a handle grasped by the user in hand (we will choose in this case a small motor and size the system so that its outer diameter remains compatible with an intake by empaumement or pen taken, the mistletoe ⁇ dages can be performed with plain bearings, thin bearings or needle bearings for limi ⁇ ter the diameter of the assembly).
  • the movable member is mounted on the support frame 4 for sliding and is connected to an output of the epicyclic reduction gear by a crank pinion connection ⁇ lere.
  • the rack and pinion connection comprises here and for example a cable having at least one end portion fixed to the movable member and a portion wound around a pinion connected in rotation to the second sun gear 2.2.
  • This embodiment of the transformation of the rotational movement of the sun gear 2.2 into a translational movement of the movable member is given only by way of example and any other means for carrying out this transformation, for example and in a non-linear manner. limiting a pinion gear rack assembly or friction or crank link assembly is not beyond the scope of the invention.
  • the engine block 8 composed of the engine 8a and its co ⁇ 8b is mounted on a support plate 11 movable about an axis eccentric with respect to the axis of the engine so as to change the gap between the axes of the pulley 9 of the planet carrier 5 and the pulley 10 to tension the cable connecting them.
  • the tension is obtained by a screw 12 (visible in Figure 9) engaged in the support plate 11 to have its free end bearing against the support frame 4.
  • Two pressure screws 13 received in oblong openings 14 formed in an arc in the support frame 4 have their free end engaged in the support plate 11 to clamp the support plate 11 against the support frame 4 to block the rotation of the support plate 11 once the cable tensioned.
  • the planetary 2.1, 2.2 here have diameters substantially identical.
  • the two satellites 3.1, 3.2 are so ⁇ lidaires rotating.
  • a first strand of secondary cable (not shown (a) a:
  • a second secondary cable strand (not shown) has:
  • ⁇ tellites 3.1, 3.2, 3.1 satellites comprise a helical external groove 15 for receiving the coiled portion of cable. It is of course, however, that the ⁇ tellites 3.1, 3.2 could also be smooth.
  • the cable is helically wound on the pou ⁇ lies and is therefore not perpendicular to the axis of the pulleys ("pulleys" used in a general sense without numerical reference means any pulley present in the epicyclic reducer and here in particular the planetary and satellite), it produces an axial force on satellites and planetary gears. Therefore, all the pulleys, except the fixed 2.1 sun gear, are mounted on bearings incorporating both axial and radial forces.
  • the sun gear 2.2 and the satellites 3.1, 3.2 are rotatably mounted relative to the sun gear 2.1, respectively to the planet carrier 5, by means of needle bearings necessary for the recovery. radial forces that can be very important for a high effort capacity.
  • These needle bearings are associated with thrust bearings containing the axial forces.
  • the distance between the axis of the planetary 2.1, 2.2 and that of the satellites 3.1, 3.2 is here fixed.
  • tensioners 40 are provided at both ends of each of the two cable strands of the epicyclic reduction gear.
  • Two tensioners are arranged on the sun gear 2.1 and two other tensioners on the sun gear 2.2 (the second tensioner of the sun gear 2.1 is hidden by the end of the planet carrier 5 in FIGS. 8 to 10). They are movable in rotation about the axis of the planetary 2.1, 2.2 and can be moved and fixed by screws, which allows to stretch the cable strands and catch any soft strand.
  • the planet carrier 5 is made in three parts secured by screws and supports long pulleys 17 of great length intended to press the cables on the satellites 3.1, 3.2 along them at their entry and exit.
  • the idle pulleys 17 maintain a winding angle of the cable around the satellites 3.1, 3.2. This ensures that any slack does not spread on the wound cable portion on satel ⁇ lites, which would be pre udiciable the friction of the cable and the drive of the satellites.
  • the ends of the idle pulleys 17 are each rotatably mounted on a base 25 mounted on the planet carrier 5 to be adjustable in position relative to the satellites 3.1, 3.2, by means of a screw 26 passing through an oblong hole in the base. This makes it possible to retract the idle pulleys 17 for the assembly and / or possibly to apply the idle pulleys 17 on the cables to act as tensioners.
  • the device comprises a plurality of first satellites 3.1 and second satellites 3.2 mounted on the planet carrier 5 symmetrically about the axis of the planetary gears.
  • the device comprises more precisely two pairs of satellites 3.1, 3.2 arranged at 180 ° from one another and the device uses four cable strands ⁇ ondary 6Al '6Al'',6a2', 6a2 '', each of 'transform them putting the motion of a planet 2.1, 2.2 a satel ⁇ lite 3.1, 3.2 in one direction. Under these conditions, the two end portions of each of the cable strands 6Al '6Al'',6a2', 6a2 '' may be attached to the glide ⁇ tary 2.1, 2.2 and satellites 3.1, 3.2 and no enrou- It is not necessary to ensure that the cable adheres to them.
  • each planetary 2.1, 2.2 is connected to the satellite 3.1, 3.2 corresponding by two wire strands 6al ', 6al'',6a2', 6a2 '' fixed to the sun gear 2.1, 2.2 and the satellite 3.1, 3.2 so as to transmit the movement each in one direction.
  • the end portions of the cables are provided with splices (but this could also be nodes) represented by thicker portions of the cables.
  • These splices are stopped by pins and tensioners fixed respectively on the satellites 3.1, 3.2 and on the planetary 2.1, 2.2.
  • Planetary 2.1, 2.2 being more mas ⁇ sive than 3.1, 3.2 satellites, they are the ones which are provided tensioners consist of parts which are rotatable about the axis of the planetary and be secured by screws. It is understood that the tensioners could also be mounted on the satellites and pions on the planetaries. It would also be possible to equip both satellites and planetary tensioners.
  • Each tensioner here comprises a stirrup 18 for hooking the end portion.
  • the stirrup 18 comprises an open end provided with hooks for retaining a rod 19 passed into the splice of the end portion and has an oblong opening for the step ⁇ wise of a screw 20 for fixing the stirrup 18 to the element around which the end portion is wound and on which it is fixed, here the sun gear 2.1, 2.2.
  • the opening has longitudinal edges forming for the head of the screw 20 a range of increasing height along a longitudinal direction of the opening, the bearing having a lower part of the side of the hooks and a top part opposite .
  • the tensioner thus has a wedge shape to remain effectively blocked when the screw is tightened. Any other type of tensioner could of course be used.
  • the hooks here also include a bearing heel against the surface of the sun gear beyond the rod 19 so as to oppose a deformation of the hooks (opening thereof) under a tensile force exerted on the stem 19.
  • the tension of the cables is obtained in the following manner.
  • the planet carrier 5 and the movable member are first immobilized in orientation by means of removable poles, not shown in the figures, being inserted into holes pierced opposite the fixed frame 4 and on the door -satellites 5 and the movable member for ⁇ sea for temporary rotational locking means.
  • the tellites his ⁇ 3.1, 3.2 are then also blocked orien ⁇ tation using screw nipples 21a (shown in Figure 17).
  • the first end portion of a first strand of a first cable 6a2 ' is then fixed on the sun gear 2.2 and wound on it and then passed over the portion of the satellite 3.2 (shown at the top on fi ⁇ these figures) on which it is wound and on which the other end portion of the cable strand is fixed 6a2.
  • this portion of 3.2 satellite by unscrewing the screw pin 21a and rotated slightly satellite 3.2 desired to tension the cable strand. If the cable strand was carefully prepared to length, the ROTA tion 3.2 satellite is zero or very low and the timing of the threads of various pulleys is not or little mo ⁇ Difie.
  • the cable connecting these two pou ⁇ lies is for example made of aramid fibers or type "micro-dyneema" and has a diameter of 0.42 mm.
  • the two pulleys 9, 10 are provided with helical grooves to improve the adhesion and guidance of the cable. Not here is 0.5 mm on the pulley 10 and 1.5 mm on the pou ⁇ lie 9. This ratio of steps is chosen according to the reduction ratio for the system to work properly.
  • the cable is almost six turns around the pulley 10, which corresponds to the smallest number ensuring both that the adhesion of the cable on the pulley is sufficient and that the cable falls in front of the grooves of the pulley 9 to the pulley.
  • the cable could also have a different size and / or consist of a different material. In this case, the steps of the external grooves should be adapted.
  • the motor unit 8 is mounted on a support plate 16 movable about an axis eccentric with respect to the axis of the motor so as to be able to change the distance between the axes of the pulleys 9, 10 to tension the cable 6b .
  • the voltage is obtained by a die ⁇ engine block of manual placement 8 which is then held in place using a screw press from the sup ⁇ harbor platinum 16 of the engine block 8 of the support frame 4.
  • the two satel ⁇ lites 3.1, 3.2 of each pair have the same diameter to facilitate their machining, the planetary diameters 2.1, 2.2 being different.
  • the outer grooves 15 of the diameters 3.1, 3.2 are machined successively in one go.
  • Satellites 3.1, 3.2 are then mounted on axes centered former 22 associated with the crank pins 23 bearing on the engaged screw 24 in the planet carrier 5.
  • This oven ⁇ nit an additional tensioning means of cables for ⁇ mant a distance adjustment member between the glide ⁇ tary and satellites.
  • they ensure the tension of the 4 cable strands.
  • the device is provided with three pairs of satellites 3.1 , 3.2 arranged at 120 ° from each other, two of them receiving only one strand of cable and the third two strands of cable. It is thus possible to fix all the ends of the cables by means of simple pins inserted into holes 27 and to tension them with eccentrics on the axes of the satellites 3.1, 3.2.
  • pins are advantageously enga ⁇ gés in flats 18 (shown in Figure 18) to prevent them from protruding cables wound on the satellites and do collide with each other or with other parts of the device.
  • external grooves 15 then connect progress ⁇ sively to the flat to avoid creating a stress concentration area in the cables or offensive to edges thereof.
  • FIG. 20 represents a first application of the invention to a manipulation arm 100 intended to form a haptic interface and having for this purpose a handle as a terminal organ.
  • the arm 100 thus comprises a first base forming segment 101 on which is mounted, via a transmission device 1.1, a second trunk segment 102 for pivoting about a vertical axis.
  • Third and fourth segments forming arm 103 and rod 104 are mounted, via transmission devices 1.2 and 1.3, on the second segment 102 to pivot about a sensi ⁇ horizontally horizontal axis.
  • a fifth forearm segment 105 is mounted on the third segment 103 to pivot turn of a substantially horizontal axis.
  • the forearm 105 is rotated by a sixth segment 106, forming an actuating rod, itself driven by the rod 104.
  • the assembly consisting of the arm 103, the rod 104, the forearm 105 and the connecting rod 106 constitutes a parallelogram structure well known to those skilled in the art.
  • the axes of rotation of the arm 103 and the link 104 relative to the trunk 102 could still not be aligned, the previous assembly then forming a bar mechanism structure.
  • a first wrist pad 107 to two articulated motorized axes ⁇ tions advantageously concurrent and per pendi vides ⁇ is connected by one of its joints mo ⁇ torisées 107.1 segment 105 and the fifth by the other of its motorized articulations 107.2 a second wrist segment 108 on which is mounted a handle 109 via a motorized articulation 110.
  • the first base segment 101 is the input of the transmission device 1.1 while the second trunk segment 102 is the output (or movable member) of the transmission device 1.1.
  • the second segment 102 is also the input of the transmission devices 1.2 and 1.3 whose output is respectively formed by the third segment 103 and the fourth segment 104.
  • the transmission devices 1.1, 1.2, 1.3 are, for example, of the type of transmission device. that of Figures 11 and 12.
  • Motorized joints 107.1, 107.2, 110 ⁇ little wind for example be formed by conventional electric motors or gearmotors, the driven element is re- connected to the output shaft of the motor or gearbox, or transmission devices the type of fi ⁇ Figures 5 and 6.
  • Fig. 21 shows a second application of the invention to a manipulator arm 100 for forming a robot.
  • the manipulation arm 100 of FIG. 21 is identical to that of FIG. 20 except that the handle has been replaced by a clamp.
  • This clip advantageously includes an additional motor to control the closing of the clamp.
  • the invention could easily be applied to a collaborative robot, for example by adding a tool to the haptic interface of FIG. 20 and using it as a cobot or by adding at the end robot of Figure 21 a handle allowing the user to easily move directly to the clamp or close to it.
  • FIG. 22 represents a third application of the invention to a manipulation arm 200 intended to form a haptic interface and having for this purpose an end member provided with a handle.
  • the arm comprises a fixed base 201, two trunks 202a and 202b and a plurality of segments 203a, 204a, 205a and 203b, 204b, 205b mounted to pivot in pairs relative to each other, two first wrist segments 206a and 206b, a second wrist segment 207, a handle holder 208 and a handle 209.
  • the trunks 202a and 202b are rotatable relative to the base 201 about two axes 301a and 301b advantageously parallel and here horizontal. These rotational movements are measured and pi ⁇ LOTES using blocks 401a and 401b motors each consisting of a motor and an angular position sensor fixed on the base 201.
  • the segments 203a, 203b, respec tively ⁇ 204a, 204b and 205a, 205b are rotatable about axes 302a, 302b, respectively 303a, 303b and 304a, 304b relative to the trunks 202a, 202b respectively ⁇ ment segments 203a, 203b and 204a, 204b.
  • the axes 302a, 303a and 304a, respectively 302b, 303b and 304b are advan ⁇ tageusement mutually parallel and perpendicular to the axis 301a, respectively 301b.
  • Engine blocks 402 (of which only the one referenced 402a mounted on the trunk 202a is visible in the figure) are mounted on the trunks 202a and 202b and are used to measure and control the MOTION ⁇ elements 203a and 203b of the segments.
  • Other engine blocks 403 (of which only the one referenced 403a mounted on the trunk 202a is visible in the figure) are still mounted on the trunks 202a and 202b.
  • the engines of the engine blocks 403 are ⁇ seen driving pulleys which drive through the cable winches secondary pulleys 210a and 210b (or more precisely sectors of pulley).
  • any other type of gearbox could be used between the engine blocks 403 and the parts 210a, 210b, such as for example and without limitation friction reducers or gears.
  • the engine blocks 403 are used to measure and control the movements of the segments 204a and 204b by means of the pulleys 210a and 210b serving as connecting rods on the one hand, and connecting rods 211a and 211b, on the other hand, within seg ⁇ elements 203a and 203b and form with the segments 203a and 203b, 204a and 204b and the pulleys 210a and 210b structures parallelograms.
  • devices in double parallelogram whose first links (not ⁇ in the segments 203a and 203b parallel biel ⁇ letters 211a and 211b and not visible in the figure) are fixed on the trunks 202a and 202b and the second biel ⁇ lates (passing in the segments 204a and 204b and of which only the end is visible in Figure 22) are fixed on the segments 205a and 205b, ensure that the axes 305a and 305b of rotation between the segments 205a and 205b and the first wrist segments 206a and 206b are paral ⁇ Lele to axes 301a and 301b regardless of the movements of the robot.
  • the second wrist segment 207 is rotatable relative to the first wrist segments 206a and 206b about two axes 306a and 306b advantageously parallel to each other.
  • the handle door 208 is rotatable relative to the second segment 207 about an axis 307 parallel to the axes 306a and 306b.
  • a motion amplifying device is introduced here is between ⁇ cond segment 207 and the door handle 208.
  • the rotation of the handle 208 about the axis 307 is directly com ⁇ mended by the segment of the movement 207 around the axis 306a and 306b and amplified with respect to these rotations.
  • the handle 209 is movable in rotation about an axis 308 advantageously perpendicular to the axis 307.
  • the presence of the handle holder 208 is not essential and the handle could also be directly rotatably mounted relative to the second segment. 207 which should ⁇ all times be angled so that the axes 308 of one hand, and 306a and 306b on the other hand are advantageously ⁇ perpendi cular.
  • An epicyclic reduction gear of the type of that of FIGS. 5 and 6 and incorporating a seventh motor unit is housed in the handle 209.
  • the handle 209 is best seen in the sectional view of Figure 23.
  • the handle includes a tubu- lar body 212 surrounding the transmitting device 1 and for ⁇ mant the output thereof, the input of the transmission device being the handle holder 208 on which is fixed the engine block 8 incorporating a motor 8a and an angular position sensor 8b.
  • the transmission device is similar to that of Figures 5 and 6.
  • the sun gear 2.1 is fixed relative to the handle holder 208 and serves as a support for the engine block 8 which directly drives the planet carrier 5 via a shaft 213 passing through the sun gear 2.1.
  • the planet carrier 5 is guided in rotation relative to the base (that is to say to the sun gear 2.1) by two angular contact ball bearings which ensure its guidance even in the presence of remote forces generated at the satellite interfaces. 3.1, 3.2 and planetary 2.1, 2.2 and / or by the user when manipulating the handle.
  • the 2.2 Provision Suite ceiling is integral with the tubular body 212 of the poi ⁇ panied 209 and is guided in rotation on the planetary holder 5 by two angular contact ball bearings assu ⁇ also rent its guide in the presence of efforts deported.
  • an additional ball bearing could be integrated at the other end of the tubular body 212 to ensure its guidance on the planet carrier 5 on the side of the engine block 8.
  • the tension of the ball bearings (which are maintained remotely using a rappor ⁇ tée spacer) is adjusted by a fine-pitched nut with notches 214 on the side of the sun gear 2.1 and by a screw 215 largely dimensioned on the side of the sun gear 2.2.
  • the sun gear 2.1 has a diameter of 7.50 mm
  • the sun gear 2.2 has a diameter of 6.72 mm
  • the satellite 3.1 has a diameter of 8.50 mm
  • the satellite 3.2 has a diameter of 7.50 mm, which leads to a reduction ratio of 66 (diameters are given to the neutral fiber of the cables).
  • this device Associated with a motor whose torque capacity is about 5.5 mNm continuously and 16.4 mNm peak, this device develops a maximum torque of about 1 Nm, which is well suited for a handful of torque. haptic interface.
  • the diameter of the cable used here is 0.56 mm.
  • a first strand of cable is inserted at one of its ends in a hole of the satellite 3.1 and stopped by a node or crimping. It is then wound on the satellite 3.1 and then passes on the sun gear 2.1. After a sufficient number of turns to ensure good adhesion, it goes back to the satellite 3.1 on which it is wound before being fixed at its other end, for example with a screw and a pressure washer .
  • the principle is the same on global 2.2 and Satel lite ⁇ 3.2.
  • the number of winding turns on the planetary must also be compatible with the steps of different pulleys.
  • the pitch is 0.67 mm on global 2.1 and 3.2 satellite, 0.60 mm on the pla ⁇ provisiontaire 2.2 and 0.76 mm on the 3.1 Satellite.
  • the cable is about eight turns on the plan ⁇ ⁇ so that the length of the seven free nets in the windings is close to the length of the eight winding turns.
  • the number of winding turns is therefore greater than the number strictly necessary to ensure rer adhesion of the cable on the planetary and is ty ⁇ cally five or six rounds.
  • the pulleys are not low, it does however not lead to increased number ⁇ table length of the device remains compact.
  • FIG. 24 illustrates an alternative embodiment of the handle of FIG. 23.
  • the motor 8 is used to drive not the planet carrier 5 but directly the satellites 3.1, 3.2.
  • an additional primary pulley 29 is fixed in rotation on the shaft 213 itself fixed to the motor shaft. It rotates satellites 3.1, 3.2 via a further pulley 30 inse ⁇ SOE between satellites 3.1, 3.2 and integral with satel ⁇ lites 3.1, 3.2 rotated.
  • the reduction ratio here is 1 (the satellites rotate at the same speed as the mo ⁇ tor, here in opposite direction) but could be different (satellites could also rotate in the same direction as the motor with the cable winding without crosses ⁇ ). Otherwise, operation is similar to that described in relation to Figure 23, the ratio of reduction ⁇ however being different in that the planet carrier 5 does not necessarily rotate at the same speed as satellites.
  • Figures 25 and 26 show a transmission device according to the first embodiment wherein the cables 6a, 6b have been replaced by ⁇ rings 7a, 7b.
  • the belts 7a, 7b not advancing on the pulleys (pulley 10, pulleys 9 of the planet carrier, planetary 2.1, 2.2 and satellites 3.1, 3.2), the device is much more compact.
  • the pou ⁇ lie are represented smooth but it is possible, even It is advantageous to use profiled and / or notched belts and pulleys having a negative impression of the belts.
  • pivot links are represented by an axis (or shaft) and a bore having a small clearance
  • this function is ens ⁇ rered by the necessary guide elements such as, for example, straight or oblique ball bearings, roller bearings, needle bearings, thrust ball or roller thrust bearings, or plain bearings made of bronze or polytetrafluoroethylene.
  • the parts are machined to ⁇ surer the resistance of the guiding elements in rotation and in translation.
  • the device movement measurement means and / or haptic interfaces, robots and co-bots integrating it are not necessarily integrated on or only on the engines as described above.
  • these sensors which can be of any suitable type, such as for example and not limited to optical encoders, hall effect sensors or magné sensors ⁇ to-optics, can be placed on the engines, on joints or to be deported. They can be used as means for detecting movements and for measuring the angular positions of the output sun gear with respect to the frame support, the engine relative to the support frame or segments relative to each other. They can still be doubled by placing for example a sensor on the mo ⁇ tor and another sensor on the joint. This redundancy brings greater reliability to the device.
  • the motor itself may be of any type, in par ticular ⁇ an electric DC motor, a brushless motor, a synchronous motor autopilot, an async ⁇ chronous motor, a piezoelectric actuator, an actuator based alloys shape memory, or even a thermal, pneumatic or hydraulic actuator.
  • a haptic interface or cobot one can also use a wholesaler ⁇ brake operative part to oppose the user's movements and the guide, in particular a brake magnetically tick, a powder brake or a device using fluid magneto-rheological or electrorheological. Engines can also be combined with the brakes on the various axes of the robot. This type of association is known to those skilled in the art and will not be detailed here.
  • motors for example two
  • these motors being then controlled so coor ⁇ data, reproducing for example an agonist and antagonist behavior in a bio-inspired approach two engines of similar capacity.
  • Two motors of different sizes can also be used to implement a macro-micro type control.
  • the actuators can still be associated with flexible elements, for example and not exhaustively in series or in parallel, according to an "Elastic Actuators Series" or “Parallel Elastic Actuators” type diagram. All these provisions ⁇ tive are known to the skilled person and will not be die cut ⁇ here.
  • the cables may be made, for example and non-exhaustively, of steel, aramid, Kevlar, "dyneema” or “micro-dyneema” type, polypropylene or any other material capable of offering the mechanical strengths sought for such a device. They can be formed by an assembly of strands, the strands can themselves be wrapped around a soul.
  • the terminal member of the interface, the robot or the cobot can take several forms.
  • a haptic inter ⁇ it usually takes the form of a handle taken in hand by the user.
  • This handle may be for example and non-exhaustively a pen, a joystick, for example of the joystick type, a ball, a clamp, etc. according to the envisaged applications, which include games, simulation devices, in particular ⁇ assembly, maintenance or technical training gesture or workstation, remote handling, remote operation or remote displacement for example in the nuclear field, the aerospace field or the medical field.
  • a gripping means such as for example a clamp with two or more jaws or a suction cup.
  • the device according to the present invention is reversible and has a good efficiency, it can be associated with one or more force sensors mounted for example and not exhaustively at the output of each motor, at the joints of the robot or at the end thereof at the terminal body, the additional force signals being utili ⁇ SSS together with those for the position control of the robot.
  • the transmission device of the invention may comprise a second reducer in series with the first reducer.
  • the second reducer is for example an epicyclic reducer.
  • the planetary carrier may serve as supports for ⁇ mo tor;
  • the satellites can be connected to the planet carrier by a pivoting shaft connected to the motor to be rotated by it;
  • each cable comprises two end portions wound and fixed respectively on the sun gear and on the satellite;
  • the sum of the radii of the first sun gear and the first satellite being preferably substantially equal to the sum of the radii of the second sun gear and the second satellite;
  • the outer grooves may have a triangular, trapezoidal or U-shaped profile that is crushed or not;
  • the pulleys can be mounted or not on adjustable supports between a close position of the adjacent pou ⁇ lie allowing the cable to leave or rejoin the pulleys extending tangentially to them and a position away from the adjoining pulley to facilitate mounting.
  • FIGS. 20 to 22 are only given by way of examples. This would use a following or trans mission systems of the present invention, for example and my ⁇ not limited Niere on all types of robots, and in cobots ⁇ terfaces haptic architecture series of three or six ⁇ operated freedom sandstone , on all types of robots, cobots and haptic interfaces with mixed architecture with six degrees of freedom, using for example two branches made with a pivot and a parallelogram and a serial axis, on all types of robots, cobots and interfaces hap ⁇ parallel architecture ticks with six degrees of freedom ac ⁇ tioned, for example using three branches with two or three engines each, on exoskeletons of legs, trunk, arms and hands or on humanoid robots, in particular their legs, arms and hands.

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Abstract

Dispositif de transmission de mouvement entre un moteur (8, 8a) et un organe mobile, comprenant un réducteur épicycloïdal comportant un premier planétaire (2.1) et un deuxième planétaire (2.2) coaxiaux reliés par des moyens de transmission respectivement à au moins un premier satellite (3.1) et un deuxième satellite (3.2) qui sont portés coaxialement l'un à l'autre par un porte-satellites (5) monté pour pivoter de manière excentrée autour de l'axe des planétaires, caractérisé en ce que les moyens de transmission comprennent des organes souples de transmission (6a,7a) enroulés respectivement autour du premier planétaire et du premier satellite et autour du deuxième planétaire et du deuxième satellite. Réducteur épicycloïdal et bras de manipulation comprenant un tel dispositif.

Description

Dispositif de transmission de mouvement à réducteur épicycloïdal, réducteur épicycloïdal et bras de manipulation.
La présente invention concerne un dispositif de transmission de mouvement à réducteur épicycloïdal pouvant être utilisé sur des interfaces destinées plus particuliè¬ rement à des applications robotiques, cobotiques et hap- tiques. L'invention a également pour objet un réducteur épicycloïdal et un bras de manipulation pour de telles ap- plications.
Les robots et interfaces haptiques sont constitués de chaînes mécaniques poly-articulées et généralement ac¬ tionnées par des moteurs électriques. Leurs performances sont directement liées à la qualité des dispositifs de transmission de mouvement et d'effort reliant notamment chaque segment actionné de la chaîne mécanique au moteur auquel est associé ledit segment.
Les dispositifs de transmission posent deux pro¬ blèmes limitant leurs performances : la perte d'énergie en particulier par frottement et le jeu de fonctionnement. Dans les dispositifs de transmission comportant un réduc¬ teur, ces phénomènes sont d'autant plus marqués que le rap¬ port de réduction est grand de sorte que plus ce rapport de réduction est élevé et plus le rendement est faible.
Dans le domaine des robots industriels, il existe des solutions assez satisfaisantes pour obtenir des réduc¬ teurs de grand rapport de réduction.
Parmi ces solutions, on trouve :
- les réducteurs à courroie qui nécessitent cepen- dant plusieurs étages pour parvenir à un grand rapport de réduction, leur encombrement étant alors très important ;
- les engrenages à dentures et notamment ceux des réducteurs épicycloïdaux qui nécessitent cependant plu¬ sieurs étages pour obtenir de grands rapports de réduction, un tel réducteur présentant alors une inertie relativement importante et des jeux de fonctionnement importants et /ou des frottements nuisibles à son rendement ; - l'ensemble roue et vis sans fin qui permet des rapports de réduction très importants mais n'est pas réver¬ sible ;
- les réducteurs dans lesquels un élément interne pivotant elliptique vient mettre en contact quelques dents d'une couronne flexible avec une couronne externe ayant un nombre de dents légèrement différent. Ainsi, la couronne flexible tourne légèrement par rapport à la couronne ex¬ terne au fur et à mesure de la rotation de l'élément ellip- tique, ces réducteurs permettant de grands rapports de ré¬ duction mais avec des frottements importants limitant le rendement .
Si les inconvénients mentionnés sont gênants mais acceptables dans des applications de robotique indus- trielle, ils deviennent le plus souvent extrêmement pénali¬ sants dans le cas d'applications haptiques ou cobotiques.
Ainsi, sur les interfaces haptiques et les robots agissant en coopération avec l'homme (couramment appelés cobots), une contrainte supplémentaire est que le système soit réversible (c'est-à-dire qu'il puisse être attaqué en entrée, le moteur déplaçant alors le segment actionné qui est saisi par l'utilisateur, ou en sortie, l'utilisateur déplaçant alors le segment actionné qui entraîne à son tour le moteur) et transparent (faibles frottements et faible jeu) .
La plupart des réducteurs existant utilisés dans le domaine industriel ne possèdent pas cette caractéristique de sorte que ceux-ci ont dû être adaptés pour les applica¬ tions haptiques et cobotiques sans toutefois parvenir aux performances recherchées.
Des réducteurs spécifiques ont donc été développés pour les interfaces haptiques et pour les applications co¬ botiques .
Le plus connu et le plus couramment utilisé est le cabestan à câbles. Le rapport de réduction est directement donné par le rapport entre le diamètre de la poulie menée et celui de la poulie menante, ces diamètres étant calculés à la fibre neutre du câble qui les relie. Or, le diamètre de la poulie menante est limité par les capacités d'enroulement du câble et admet une borne inférieure typi¬ quement de l'ordre de 10 mm pour les câbles les plus usuels. Pour obtenir un rapport de réduction élevé, il faut donc augmenter le diamètre de la poulie menée qui devient vite encombrante. Une telle solution n'est plus possible si l'on veut conserver un système compact. Cette solution ne convient donc pas pour obtenir un grand rapport de réduc- tion.
D'autres systèmes sont en outre utilisés sur cer¬ taines interfaces et notamment :
- les réducteurs à moufle qui, toutefois, ont un rapport de réduction limité et sont très complexes et rela- tivement encombrants,
les réducteurs à vis à billes qui mettent en œuvre des pièces complexes.
Pour obtenir des rapports de réduction plus importants, on a donc toujours recours à des réducteurs à plu- sieurs étages dont le rendement diminue.
Ainsi, il n'existe pas de dispositif de transmis¬ sion de mouvements et d'efforts qui présente un rapport de réduction élevé tout en étant réversible, relativement peu encombrant et de construction relativement simple.
Un but de l'invention est de fournir un dispositif de transmission de mouvement susceptible de résoudre au moins en partie les inconvénients précités.
A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un dispositif de transmission de mouvement entre un moteur et un organe mobile, comprenant un réducteur épicycloïdal compor¬ tant un premier planétaire et un deuxième planétaire coaxiaux reliés par des moyens de transmission respective¬ ment à au moins un premier satellite et un deuxième satel¬ lite qui sont portés coaxialement l'un à l'autre par un porte-satellites monté pour pivoter de manière excentrée autour de l'axe des planétaires, caractérisé en ce que les moyens de transmission comprennent des organes souples de transmission enroulés respectivement autour du premier pla¬ nétaire et du premier satellite et autour du deuxième pla¬ nétaire et du deuxième satellite.
Ainsi, le réducteur épicycloïdal de l'invention est utilisé en mode différentiel avec un rapport de réduction résultant des différences existant entre les diamètres des planétaires et des satellites. Le réducteur de l'invention peut ainsi être agencé pour : permettre avec un unique étage de réduction d'avoir un rapport de réduction fixe re- lativement élevé ; être réversible (l'entrée et la sortie du réducteur peuvent être inversées) ; avoir un rendement élevé (typiquement de l'ordre de 85% à 95% quel que soit le sens) qui ne dépend pas du rapport de réduction (jeux faibles voire nuls et peu de frottements) ; présenter une structure compacte à base de pièces simples à réaliser. En outre, la raideur apparente d'asservissement peut être très importante au niveau de l'articulation entre deux segments compte tenu du grand rapport de réduction. Il est enfin possible de déporter le moteur pour actionner le dispositif à distance. Dans ce cas, c'est le brin rapide qui assure la transmission tandis que la réduction est effectuée au ni¬ veau ou à proximité de la sortie et peut être placée sur l'articulation, ce qui est favorable aux performances.
L'invention a également pour objet un réducteur épicycloïdal pour un tel dispositif.
L'invention concerne enfin un bras équipé d'au moins un tel dispositif de transmission.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation particuliers non limitatifs de 1 ' invention .
Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en perspec- tive d'un dispositif de transmission selon un premier mode de réalisation de l'invention au moyen de câbles ;
- la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 d'un dispositif selon une variante du premier mode de réa¬ lisation ;
- la figure 3 est une vue schématique en perspec¬ tive d'un dispositif de transmission selon un deuxième mode de réalisation à câbles ;
- la figure 4 est une vue analogue à la figure 3 d'un dispositif selon une variante du deuxième mode de réa¬ lisation ;
- la figure 5 est une vue schématique en perspec- tive d'un dispositif de transmission selon un troisième mode de réalisation à câbles ;
- la figure 6 est une vue en coupe axiale du dispo¬ sitif de transmission de la figure 5 ;
- la figure 7 est une vue schématique en perspec- tive d'un dispositif de transmission selon un quatrième mode de réalisation à câbles ;
- la figure 8 est une vue détaillée en perspective d'une mise en œuvre particulière du deuxième mode de réali¬ sation à câbles ;
- la figure 9 est une vue analogue à la figure 8 de ce dispositif selon un autre angle de vue ;
- la figure 10 est une vue en perspective de l'ensemble planétaires - satellites du dispositif conforme à cette mise en œuvre du deuxième mode ;
- la figure 11 est une vue analogue à la figure 8 d'un dispositif conforme à une première variante de cette mise en œuvre du deuxième mode ;
- la figure 12 est une vue analogue à la figure 11 de ce dispositif selon un autre angle de vue ;
- les figures 13 et 14 sont des vues respectivement de dessus et en perspective de l'ensemble planétaires - porte satellites - satellites du dispositif conforme à cette variante de cette mise en œuvre du deuxième mode ;
- les figures 15 et 16 sont des vues en perspective de détail de l'un des planétaires de cet ensemble plané¬ taires - porte satellites -satellites ;
- la figure 17 est une vue en coupe de cet ensemble planétaires - porte satellites -satellites ;
- la figure 18 est une vue en perspective de l'ensemble planétaires - porte satellites -satellites d'un dispositif conforme à une deuxième variante de cette mise en œuvre du deuxième mode ;
- la figure 19 est une vue en perspective de l'ensemble planétaires - porte satellites -satellites d'un dispositif conforme à une troisième variante de cette mise en œuvre du deuxième mode ;
- la figure 20 est une vue en perspective d'un bras robotisé selon une première application du dispositif de transmission conforme à l'invention ;
- la figure 21 est une vue en perspective d'un bras robotisé selon une deuxième application du dispositif de transmission conforme à l'invention ;
- la figure 22 est une vue en perspective d'un bras robotisé selon une troisième application du dispositif de transmission conforme à l'invention ;
- la figure 23 est une vue en coupe de la poignée du bras robotisé de la figure 22, la poignée incorporant un dispositif de transmission selon le troisième mode de réa¬ lisation ;
- la figure 24 est une vue en coupe de la poignée du bras robotisé de la figure 22, la poignée incorporant un dispositif de transmission selon une variante de réalisa¬ tion ;
- la figure 25 est une vue en perspective d'un dis¬ positif de transmission selon un mode de réalisation de l'invention au moyen de courroies ;
- la figure 26 est une vue en coupe de ce disposi¬ tif de transmission par courroies.
En référence aux figures, le dispositif de trans¬ mission de mouvement de l'invention est destiné à être mon¬ té entre un moteur et un organe mobile pour transmettre des mouvements et des efforts de l'un à l'autre.
Le moteur et / ou l'organe mobile sont avantageuse¬ ment pourvus de moyens de mesure de position et/ou de dé- placement tels que des codeurs ou autres capteurs de posi¬ tion permettant de mesurer, de manière connue en elle-même, les mouvements du moteur et /ou de l'organe mobile.
Sur un robot, qui permet de réaliser des tâches de manière au moins partiellement autonome, ce capteur de po¬ sition permettra d'asservir la configuration du robot et sa trajectoire en position ou en effort en fonction de la tâche à réaliser.
Sur une interface haptique, qui permet à un indivi- du d'interagir avec un environnement virtuel ou de comman¬ der un robot à distance, ces capteurs permettront de mesu¬ rer les déplacements des articulations du robot qui seront utilisés pour calculer les déplacements de l'utilisateur, eux-mêmes utilisés pour commander le robot distant ou un avatar virtuel, après filtrage éventuel. Les moteurs seront quant à eux utilisés pour appliquer en retour une réaction à l'utilisateur, par exemple en appliquant sur lui un ef¬ fort ou en résistant à ses mouvements.
Enfin, sur un cobot, les moteurs et les capteurs de position seront utilisés pour assurer ces deux fonctions.
Ces moyens de mesure sont connus en eux-mêmes et ne seront donc pas détaillés ici.
Le dispositif de transmission, généralement désigné en 1, comprend un bâti support 4 sur lequel est monté un réducteur épicycloïdal , ici du type à planétaires à entraî¬ nements externes, comportant un premier planétaire 2.1 et un deuxième planétaire 2.2 coaxiaux l'un à l'autre et re¬ liés par des moyens de transmission respectivement à au moins un premier satellite 3.1 et un deuxième satellite 3.2 qui sont portés coaxialement l'un à l'autre par un porte- satellites 5. Le porte-satellites 5 est monté sur le bâti support 4 pour entraîner les satellites 3.1, 3.2 dans un mouvement de rotation excentré autour de l'axe des plané¬ taires 2.1, 2.2.
Selon l'invention, les moyens de transmission comprennent des organes souples de transmission enroulés res¬ pectivement autour du premier planétaire 2.1 et du premier satellite 3.1 et autour du deuxième planétaire 2.2 et du deuxième satellite 3.2.
Dans les modes de réalisation représentés aux fi¬ gures 1 à 24, les organes souples de transmission sont des câbles 6a (6al', 6a2', 6al'', 6a2'') ayant chacun au moins une portion enroulée autour du planétaire 2.1, 2.2 et une portion enroulée autour du satellite 3.1, 3.2.
Dans le mode de réalisation des figures 25, 26, les organes souples de transmission sont des courroies 7a.
En référence aux figures 1 et 2, et conformément au premier mode de réalisation du dispositif de transmission conforme à l'invention, le premier planétaire 2.1 est fixe en rotation par rapport au bâti support 4 tandis que le deuxième planétaire 2.2 est relié à l'organe mobile.
Le porte-satellites 5 est relié à un arbre de sor¬ tie d'un moteur 8a pour être entraîné en rotation par celui-ci autour de l'axe des planétaires 2.1, 2.2. Plus pré¬ cisément, le porte-satellites 5 est solidaire d'une poulie 9 montée pour pivoter autour des planétaires 2.1, 2.2 et reliée à une poulie 10 solidaire de l'arbre de sortie du moteur 8a par un organe de transmission souple, à savoir un câble 6b. Le moteur 8a est équipé d'un codeur 8b qui permet de mesurer sa rotation et d'asservir le système en conséquence. Il est monté sur une platine 80. Cette platine pourrait avantageusement être montée mobile sur le bâti support 4 pour pouvoir pivoter autour d'un axe parallèle à l'axe de l'arbre de sortie de manière à rendre réglable la distance entre l'arbre de sortie du moteur et la poulie 9 du porte-satellites. Ceci permettrait une tension du câble 6b reliant la poulie 10 de l'arbre de sortie du moteur 8a à la poulie 9 du porte-satellites. Un tel dispositif est con¬ nu en lui-même de l'homme de l'art et n'est pas représenté sur les figures 1 et 2.
Les satellites 3.1, 3.2 sont solidaires d'un arbre dont la partie centrale est reçue à pivotement dans la pou¬ lie 9 du porte-satellites 5. Le porte-satellites 5 comprend ici pour chaque satellite 3.1, 3.2 un bras en potence s 'étendant axialement en saillie de la poulie 9 pour rece¬ voir à pivotement l'extrémité libre de l'arbre portant les satellites 3.1, 3.2 de telle manière que chaque satellite 3.1, 3.2 soit reçu entre une extrémité libre du bras et la poulie 9 du porte-satellite et soit ainsi guidé à chacune de ses extrémités pour supporter les efforts qui s'appliquent sur lui, tout en s 'étendant entre le bras et le planétaire correspondant.
Pour assurer une bonne compacité au dispositif de transmission, la poulie 10 est disposée au voisinage immé¬ diat de la poulie 9 du porte-satellites 5 et les satellites 3.1, 3.2 sont disposés au voisinage immédiat des plané¬ taires 2.1, 2.2.
Par ailleurs pour que leur diamètre d'enroulement soit constant, les câbles 6b, 6a sont avantageusement en¬ roulés en hélice sur les poulies 9, 10, sur les planétaires 2.1, 2.2 et sur les satellites 3.1, 3.2. Lors du fonction¬ nement du dispositif, les câbles avancent sur ces poulies (le terme « poulies » employé ici dans un sens général sans référence numérique désigne les poulies 9, 10, les plané¬ taires 2.1, 2.2 et les satellites 3.1, 3.2), c'est-à-dire que leur distance aux faces d'extrémité de ces poulies va¬ rie. En conséquence, ces poulies doivent avoir une longueur suffisante pour assurer au dispositif le débattement sou- haité. Les pas de ces hélices sont également avantageuse¬ ment fonction des diamètres de ces poulies afin que l'avancement des câbles sur chacune des poulies, en regard l'une de l'autre, de ces couples de poulies soit identique.
Un exemple numérique est donné ci-après à titre pu- rement indicatif. Les satellites 3.1, 3.2 ont des rayons
et le deuxième planétaire 2.2 un rayon Rp2=9,9mm. Ces rayons sont calculés en considérant que les câbles 6 ont un diamètre de 0,57mm (non gainés) et un diamètre de 0,8mm (gainés) . La poulie porte-satellites 9 a un rayon Rps=30,4mm et la poulie 10 de l'arbre de sortie du moteur 8 un rayon Rm=10,4mm. On a alors un rapport de réduction rl=30, 4/10, 4=2, 92 et une réduction totale de R=rlxl/[1- ( Rpi xRs2 ) / ( Rsi xRP2) ] =115, 75. Compte tenu de la hauteur de la poulie 10, le débattement au niveau du moteur 8a est de l'ordre de 30 tours (±15 tours) soit 0,26 tours ou presque 93,3° au niveau de la sortie (±46,6°).
On notera sur ces figures que les câbles 6a et 6b sont croisés pour être utilisés en cabestan (les poulies contigues tournent en sens inverse) . Les câbles 6a et/ou 6b peuvent aussi bien être utilisés sans croisement (les pou- lies contigues tournant dans le même sens), et ce pour tous les modes de réalisation.
Dans la variante de la figure 2, le bâti support 4 comporte deux parties 4.1, 4.2 fixées l'une à l'autre pour former un L.
Le moteur 8a portant la poulie 10 est monté sur la partie 4.1 et l'ensemble planétaires 2.1, 2.2, porte satel¬ lites 5 et poulie 9 du porte-satellites est monté sur la partie 4.2 pour s'étendre latéralement par rapport au mo¬ teur 8a et à la poulie 10.
En outre, le porte-satellites 5 comprend pour chaque satellite un cadre s 'étendant axialement en saillie de la poulie 9 du porte-satellites 5 de telle manière que chaque satellite soit guidé entre l'extrémité libre du cadre et la poulie porte-satellites 9 et que les côtés du cadre s'étendent latéralement par rapport au couple plané¬ taire - satellite.
Plus précisément, les côtés du cadre s'étendent ici en regard du planétaire et sont réunis par un étrier s 'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe du plané- taire pour entourer une portion de la circonférence du pla¬ nétaire et portant une extrémité du satellite. Les côtés du cadre s'étendent ainsi dans une portion dégagée de la pou¬ lie 9 du porte-satellites et le satellite peut avoir son extrémité opposée à l 'étrier reçue au voisinage de la cir- conférence externe de la poulie porte-satellite. Chaque sa¬ tellite 3.1, 3.2 s'étend ainsi latéralement par rapport au porte-satellite 5. Ceci permet de limiter les dimensions radiales du porte-satellites 5, l'éloignant ainsi du bâti support 4, du moteur 8a et de la poulie 10. Ceci permet de limiter le diamètre de la poulie 9 du porte-satellites 5 et de rappro- cher l'ensemble porte-satellites 5 et poulie 9 du bâti sup¬ port 4, du moteur 8a et de la poulie 10 dans les mêmes pro¬ portions sans risque de créer des collisions entre ces en¬ sembles .
Cet agencement et la forme en L du bâti support 4 permettent à cette variante du premier mode de réalisation d'être plus compacte que le premier mode de réalisation re¬ présenté à la figure 1.
En référence à la figure 3, le dispositif de trans¬ mission conforme au deuxième mode de réalisation se dis- tingue de celui de la variante du premier mode de réalisa¬ tion représenté à la figure 2 en ce que le porte-satellite 5 et les satellites 3.1, 3.2 sont logés au moins partielle¬ ment à l'intérieur de la poulie 9 du porte-satellites 5.
Dans la variante de la figure 4, le moteur 8a, son codeur 8b et la poulie 10 sont déportés par rapport à l'ensemble planétaires - poulie 9 - porte-satellites 5.
On notera que, quel que soit le mode de réalisa¬ tion, le moteur peut être placé pour avoir son arbre de sortie non parallèle à celui de la poulie 9 du porte- satellites : on utilise alors des poulies de renvoi inter¬ médiaires pour guider le câble 6b de la poulie 10 à la pou¬ lie 9.
Dans tous les cas, la transmission étant effectuée sur le brin rapide avant la réduction, le fonctionnement du système n'est que très peu dégradé.
En référence aux figures 5 et 6, et selon le troi¬ sième mode de réalisation, le premier planétaire 2.1 sert de base de fixation et de support au moteur 8a muni de son codeur 8b (cachés sur la figure 5 par le planétaire 2.1) et dont le stator est ici directement fixé au premier plané¬ taire 2.1.
Sur la figure 6, les guidages en rotation sont re- présentés de manière simplifiée par des jeux radiaux entre les pièces mobiles. Ces guidages pourraient bien sûr être réalisés par tous moyens appropriés tels que par exemple et de manière non limitative des paliers lisses en bronze ou en polytétrafluoroéthylène ou des roulements à billes, à aiguilles ou à rouleaux à contacts droits ou obliques. De la même manière, les pièces solidaires en rotation sont re¬ présentées de manière simplifiée par une absence de jeu ra¬ dial. Il est bien entendu que dans la pratique ces pièces pourraient être rendues solidaires en rotation par tous moyens appropriés tels que par exemple et de manière non limitative par collage, par clavetage ou par vis de pres¬ sion. Ces moyens sont connus de l'homme de l'art et ne se¬ ront pas détaillés ici.
Le porte-satellites 5 est ici fixé directement à l'extrémité de l'arbre de sortie du moteur 8a de sorte que le rotor entraîne directement le porte-satellites 5, sans la présence des poulies 9, 10 et du câble 6b. Ainsi, le système est radialement beaucoup plus compact.
Cette solution est particulièrement avantageuse lorsque l'on veut entraîner un corps aligné avec le moteur, ici un bouton 30. En variante, le corps peut être par exemple l'axe de prono-supination du poignet d'un bras ro¬ botique .
L'organe mobile pourrait encore avoir une forme tu- bulaire pour entourer le dispositif de transmission. Cette configuration est bien adaptée si l'organe mobile est une poignée saisie en main par l'utilisateur (on choisira dans ce cas un petit moteur et on dimensionnera le système de telle sorte que son diamètre extérieur reste compatible avec une prise par empaumement ou une prise stylo, les gui¬ dages pouvant être effectués avec des paliers lisses, des roulements minces ou des roulements à aiguilles pour limi¬ ter le diamètre de l'ensemble) .
En référence à la figure 7, et conformément au qua¬ trième mode de réalisation du dispositif de transmission selon la présente invention, l'organe mobile est monté sur le bâti support 4 pour coulisser et est relié à une sortie du réducteur épicycloïdal par une liaison pignon crémail¬ lère. La liaison pignon crémaillère comprend ici et par exemple un câble ayant au moins une portion d'extrémité fixée à l'organe mobile et une portion enroulée autour d'un pignon lié en rotation au deuxième planétaire 2.2. Ce mode de réalisation de la transformation du mouvement de rotation du planétaire 2.2 en un mouvement de translation de l'organe mobile n'est donné qu'à titre d'exemple et tout autre moyen pour réaliser cette transformation comme par exemple et de manière non limitative un ensemble pignon crémaillère à engrenage ou à friction ou un ensemble bielle manivelle ne sort pas du cadre de l'invention.
Une mise en œuvre détaillée du dispositif de trans- mission du deuxième mode de réalisation va maintenant être décrite en référence aux figures 8 à 10 sur lesquelles les câbles ne sont pas représentés pour alléger les figures.
La structure générale de ce dispositif de transmis¬ sion a déjà été décrite en relation avec les figures 1 à 3.
Le bloc moteur 8 composé du moteur 8a et de son co¬ deur 8b est monté sur une platine support 11 mobile autour d'un axe excentré par rapport à l'axe du moteur de sorte à pouvoir modifier l'écart entre les axes de la poulie 9 du porte-satellites 5 et de la poulie 10 pour tendre le câble les reliant. La tension est obtenue par une vis 12 (visible sur la figure 9) engagée dans la platine support 11 pour avoir son extrémité libre en appui contre le bâti support 4. Deux vis de pression 13 reçues dans des ouvertures oblongues 14 ménagées en arc de cercle dans le bâti support 4 ont leur extrémité libre engagée dans la platine support 11 pour serrer la platine support 11 contre le bâti support 4 afin de bloquer la rotation de la platine support 11 une fois le câble tendu.
Les planétaires 2.1, 2.2 ont ici des diamètres sen- siblement identiques. Les deux satellites 3.1, 3.2 sont so¬ lidaires en rotation.
Un premier brin de câble secondaire (non représen- té ) a :
- une première portion d'extrémité fixée et enrou¬ lée sur le premier planétaire 2.1 ;
- une portion centrale enroulée autour du premier satellite 3.1 sur lequel il fait plusieurs tours (typique¬ ment cinq ou six pour qu'il entraîne correctement le satel¬ lite 3.1 par friction) ;
- une deuxième portion d'extrémité fixée et enrou¬ lée sur le premier planétaire 2.1.
Un second brin de câble secondaire (non représenté) a :
- une première portion d'extrémité fixée et enrou¬ lée sur le deuxième planétaire 2.2 ;
- une portion centrale enroulée autour du deuxième satellite 3.2 sur lequel il fait plusieurs tours (typique¬ ment cinq ou six pour qu'il entraîne correctement le satel¬ lite 3.2 par friction) ;
- une deuxième portion d'extrémité fixée et enrou¬ lée sur le deuxième planétaire 2.2.
Pour améliorer le frottement des câbles sur les sa¬ tellites 3.1, 3.2, les satellites 3.1, 3.2 comportent une gorge externe hélicoïdale 15 pour recevoir la portion de câble enroulée. Il est bien entendu cependant que les sa¬ tellites 3.1, 3.2 pourraient également être lisses.
Comme le câble est enroulé en hélice sur les pou¬ lies et n'est par conséquent pas perpendiculaire à l'axe des poulies (« poulies » employé dans un sens général sans référence numérique désigne toute poulie présente dans le réducteur épicycloïdal et ici notamment les planétaires et satellites), il produit un effort axial sur les satellites et les planétaires. Par conséquent, toutes les poulies, sauf le planétaire 2.1 qui est fixe, sont montées sur des paliers reprenant à la fois les efforts axiaux et radiaux. Ainsi, dans cet exemple, le planétaire 2.2 et les satel- lites 3.1, 3.2 sont montés mobiles en rotation par rapport au planétaire 2.1, respectivement au porte-satellites 5, grâce à des roulements à aiguilles nécessaires à la reprise des efforts radiaux qui peuvent être très importants pour une capacité en effort élevée. Ces roulements à aiguilles sont associés à des butées à billes reprenant les efforts axiaux .
Les gorges externes hélicoïdales 15 des satellites
3.1, 3.2 sont ici avantageusement de sens opposés pour mi¬ nimiser les efforts axiaux.
Comme les deux brins de câble secondaire sont fixés à leurs deux extrémités sur les planétaires 2.1, 2.2, il n'est pas nécessaire de prévoir de gorges externes héli¬ coïdales sur les planétaires pour améliorer le frottement du câble sur ceux-ci. Ils sont par conséquent lisses, ce qui facilite leur usinage en même temps que cela facilite le cheminement des câbles. Il est bien entendu cependant que les planétaires 2.1, 2.2 pourraient également être pourvus de gorges externes hélicoïdales.
La distance entre l'axe des planétaires 2.1, 2.2 et celui des satellites 3.1, 3.2 est ici fixe.
Théoriquement, il serait possible de calculer la longueur exactement nécessaire des câbles et de les fixer de manière non réglable sur les planétaires 2.1, 2.2. Ici toutefois, des tendeurs 40 sont prévus aux deux extrémités de chacun des deux brins de câble du réducteur épicy- cloïdal. Deux tendeurs sont disposés sur le planétaire 2.1 et deux autres tendeurs sur le planétaire 2.2 (le second tendeur du planétaire 2.1 est caché par l'extrémité du porte-satellite 5 sur les figures 8 à 10) . Ils sont mobiles en rotation autour de l'axe des planétaires 2.1, 2.2 et peuvent être déplacés et fixés par des vis, ce qui permet de tendre les brins de câbles et de rattraper un éventuel brin mou.
Le porte-satellites 5 est réalisé en trois parties solidarisées par des vis et supporte des poulies folles 17 de grande longueur destinées à plaquer les câbles sur les satellites 3.1, 3.2 le long de ceux-ci à leur entrée et sortie. Les poulies folles 17 assurent un maintien d'un angle d'enroulement du câble autour des satellites 3.1, 3.2. Ceci permet d'assurer qu'un éventuel brin mou ne se propage pas sur la portion de câble enroulée sur les satel¬ lites, ce qui serait pré udiciable au frottement du câble et à l'entraînement des satellites. On notera que les ex- trémités des poulies folles 17 sont chacune montées mobiles en rotation sur une embase 25 montée sur le porte-satellite 5 pour être réglable en position par rapport aux satellites 3.1, 3.2, au moyen d'une vis 26 passant par un trou oblong ménagé dans l'embase. Ceci permet d'escamoter les poulies folles 17 pour le montage et/ou éventuellement d'appliquer les poulies folles 17 sur les câbles pour faire office de tendeurs .
Dans cette mise en œuvre, les brins de câble pas¬ sent des planétaires 2.1, 2.2 aux satellites 3.1, 3.2 puis reviennent aux planétaires 2.1, 2.2 après avoir fait plu¬ sieurs tours sur les satellites 3.1, 3.2. Il en résulte une grande longueur de l'ensemble. Pour réduire cette longueur, on peut dissocier les chemins aller et retour des brins de câble des planétaires 2.1, 2.2 aux satellites 3.1, 3.2 comme le montrent les figures 11 à 17.
Dans la première variante des figures 11 à 17, le dispositif comprend une pluralité de premiers satellites 3.1 et de deuxièmes satellites 3.2 montés sur le porte- satellites 5 symétriquement autour de l'axe des planétaires
Le dispositif comprend plus précisément deux couples de satellites 3.1, 3.2 disposés à 180° l'un de l'autre et le dispositif utilise quatre brins de câble se¬ condaire 6al', 6al'', 6a2', 6a2'', chacun d'eux ne trans- mettant le mouvement d'un planétaire 2.1, 2.2 à un satel¬ lite 3.1, 3.2 que dans un sens. Dans ces conditions, les deux portions d'extrémité de chacun des brins de câble 6al', 6al'', 6a2', 6a2'' peuvent être fixées sur les plané¬ taires 2.1, 2.2 et les satellites 3.1, 3.2 et aucun enrou- lement n'est nécessaire pour assurer l'adhérence du câble sur ces derniers. En conséquence la longueur de l'ensemble est réduite. Ainsi, chaque planétaire 2.1, 2.2 est relié au satellite 3.1, 3.2 correspondant par deux brins de câbles 6al', 6al'', 6a2', 6a2'' fixés au planétaire 2.1, 2.2 et au satellite 3.1, 3.2 de manière à transmettre le mouvement chacun dans un sens .
Les portions d'extrémité des câbles sont pourvues d'épissures (mais cela pourrait également être des nœuds) représentés par des portions plus épaisses des câbles. Ces épissures sont arrêtées par des pions et des tendeurs fixés respectivement sur les satellites 3.1, 3.2 et sur les pla- nétaires 2.1, 2.2. Les planétaires 2.1, 2.2 étant plus mas¬ sifs que les satellites 3.1, 3.2, ce sont eux qui sont pourvus de tendeurs constitués de pièces aptes à tourner autour de l'axe des planétaires et à être fixés par des vis. Il est bien entendu que les tendeurs pourraient égale- ment être montés sur les satellites et les pions sur les planétaires. Il serait également possible d'équiper à la fois les satellites et les planétaires de tendeurs.
Chaque tendeur comprend ici un étrier 18 d'accrochage de la portion d'extrémité. L'étrier 18 com- prend une extrémité ouverte pourvue de crochets de retenue d'une tige 19 passée dans l'épissure de la portion d'extrémité et présente une ouverture oblongue pour le pas¬ sage d'une vis 20 de fixation de l'étrier 18 à l'élément autour duquel la portion d'extrémité est enroulée et sur lequel elle est fixée, ici le planétaire 2.1, 2.2. L'ouverture a des bords longitudinaux formant pour la tête de la vis 20 une portée de hauteur croissante le long d'une direction longitudinale de l'ouverture, la portée ayant une partie basse du côté des crochets et une partie haute à l'opposé. Le tendeur a ainsi une forme de coin pour rester bloqué efficacement lorsque la vis est serrée. Tout autre type de tendeur pourrait bien sûr être utilisé. On notera que les crochets comprennent ici également un talon d'appui contre la surface du planétaire au-delà de la tige 19 de manière à s'opposer à une déformation des crochets (ouverture de ceux-ci) sous un effort de traction exercé sur la tige 19. La tension des câbles est obtenue de la manière suivante. Le porte-satellites 5 et l'organe mobile sont d'abord immobilisés en orientation à l'aide de pinoches amovibles, non représentées sur les figures, venant s'insérer dans des trous percés en regard sur le bâti fixe 4 et sur le porte-satellites 5 et l'organe mobile pour for¬ mer des moyens de blocage temporaire en rotation. Les sa¬ tellites 3.1, 3.2 sont ensuite également bloqués en orien¬ tation à l'aide de vis à tétons 21a (représentées sur la figure 17) . On fixe ensuite la première portion d'extrémité d'un premier brin d'un premier câble 6a2' sur le planétaire 2.2 et on l'enroule sur celui-ci puis on le fait passer sur la portion du satellite 3.2 (représenté en haut sur ces fi¬ gures) sur lequel on l'enroule et sur lequel on fixe l'autre portion d'extrémité du brin de câble 6a2'. On li¬ bère ensuite cette portion du satellite 3.2 en dévissant la vis à téton 21a et on fait tourner légèrement le satellite 3.2 si besoin pour tendre le brin de câble. Si le brin de câble a été préparé avec soin à la bonne longueur, la rota- tion du satellite 3.2 est nulle ou très faible et le calage des filets des différentes poulies n'est pas ou que peu mo¬ difié. On refixe alors l'orientation de cette portion du satellite 3.2 à l'aide d'une vis de pression 21b (avanta¬ geusement à bout cuvette pour améliorer le blocage en rota- tion) agissant sur le satellite 3.1. On attache ensuite la première extrémité d'un second brin du premier câble 6al' sur la première portion filetée du satellite 3.1, on l'enroule sur celle-ci, on la fait passer sur le planétaire 2.1 sur lequel on l'enroule. Finalement, on fixe la seconde extrémité de ce second brin du premier câble 6al ' sur le tendeur mobile en rotation sur le planétaire 2.1. Ce tendeur est alors réglé pour assurer une tension du câble puis bloqué en serrant la vis 20. Le principe est le même pour les deux autres brins de câbles 6al'', 6a2'' qui s'enroulent sur les deux autres portions des satellites 3.1 et 3.2 représentées en bas sur les figures.
Sur un montage en série, on pourrait également pré- parer des brins de câble de la bonne longueur et les fixer simplement sans système de tension.
On notera que les diamètres des planétaires et des satellites (et par voie de conséquence les pas des file- tages) sont choisis proches les uns des autres. En effet, cela minimise la longueur des planétaires et des satel¬ lites. On pourrait cependant également choisir des plané¬ taires plus gros que les satellites sans sortir du cadre de l'invention, cette solution permettant de minimiser les ef- forts dans les câbles.
On notera également que les diamètres des plané¬ taires et des satellites sont choisis les plus faibles pos¬ sibles. Par conséquent les guidages en rotation des satel¬ lites 3.1, 3.2 sur le porte-satellite 5 sont assurés par des roulements à aiguilles visibles sur la figure 17 et non référencés. Le guidage en rotation du planétaire 2.2 par rapport au planétaire 2.1 est également assuré par des rou¬ lements à aiguilles. Les efforts axiaux sont quant à eux repris par des butées à aiguilles également visibles sur la figure 17. Les contraintes de compacité étant moins cri¬ tiques sur le porte-satellites 5, celui-ci est guidé en ro¬ tation par rapport aux planétaires 2.1 et 2.2 par des rou¬ lements à billes à double rangée à contacts obliques repré¬ sentés sur la figure 17 et qui reprennent également les ef- forts axiaux. Il est bien entendu que toute autre solution de guidage permettant de rependre à la fois les efforts ra¬ diaux et axiaux pourrait être utilisée sans sortir du cadre de l'invention.
Un exemple numérique est donné ci-après à titre pu- rement indicatif. La poulie 10 a par exemple un diamètre utile de 26 mm et la poulie 9 du porte-satellites 5 un dia¬ mètre utile de 78 mm, ce qui permet d'obtenir un premier rapport de réduction rl=3. Le câble reliant ces deux pou¬ lies est par exemple réalisé à base de fibres d'aramide ou de type « micro-dyneema » et a un diamètre de 0,42 mm. Les deux poulies 9, 10 sont pourvues de gorges hélicoïdales pour améliorer l'adhérence et le guidage du câble. Le pas est ici de 0,5 mm sur la poulie 10 et de 1.5 mm sur la pou¬ lie 9. Ce rapport des pas est choisi en fonction du rapport de réduction pour que le système fonctionne correctement. Ici le câble fait presque six tours autour de la poulie 10, ce qui correspond au plus petit nombre assurant à la fois que l'adhérence du câble sur la poulie est suffisante et que le câble tombe en face des gorges de la poulie 9 à l'entrée et à la sortie de la poulie moteur 10. Le câble pourrait également avoir une taille différente et / ou être constitué d'un matériau différent. Dans ce cas, les pas des gorges externes devraient être adaptés. Ici encore, le bloc moteur 8 est monté sur une platine support 16 mobile autour d'un axe excentré par rapport à l'axe du moteur de sorte à pouvoir modifier l'écart entre les axes des poulies 9, 10 pour tendre le câble 6b. La tension est obtenue par un dé¬ placement manuel du bloc moteur 8 qui est ensuite maintenu en place à l'aide d'une vis venant presser la platine sup¬ port 16 du bloc moteur 8 sur le bâti support 4.
Dans la deuxième variante représentée à la figure 18 (dans laquelle les épissures et arrêts de câbles sont représentés de manière plus schématique) , les deux satel¬ lites 3.1, 3.2 de chaque couple ont le même diamètre pour faciliter leur usinage, les diamètres des planétaires 2.1, 2.2 étant différents. Ainsi les gorges externes 15 des sa- tellites 3.1, 3.2 sont usinées successivement en une seule fois. Dans ces conditions, il n'est pas possible de changer le sens d'enroulement entre les deux satellites 3.1, 3.2 et la tension des câbles ne peut se faire comme précédemment. Les satellites 3.1, 3.2 sont alors montés sur des axes ex- centrés 22 associés à des manetons 23 venant en appui sur des vis 24 engagées dans le porte-satellites 5. Ceci four¬ nit un moyen de tension supplémentaire des câbles en for¬ mant un organe de réglage de la distance entre les plané¬ taires et les satellites. En complément des tendeurs des planétaires 2.1 et 2.2, ils permettent d'assurer la tension des 4 brins de câbles.
En variante du dispositif de la figure 18 et con- formément à la figure 19 (dans laquelle les épissures et arrêts de câbles sont représentés de manière plus schéma¬ tique et dans laquelle les portions des câbles allant des planétaires aux satellites ne sont pas représentées), le dispositif est pourvu de trois couples de satellites 3.1, 3.2 disposés à 120° les uns des autres, deux d'entre eux ne recevant qu'un seul brin de câble et le troisième deux brins de câble. Il est ainsi possible de fixer toutes les extrémités des câbles à l'aide de simples pions insérés dans des trous 27 et de les tendre à l'aide d'excentriques sur les axes des satellites 3.1, 3.2.
On notera que les pions sont avantageusement enga¬ gés dans des méplats 18 (représentés sur la figure 18) pour éviter que ceux-ci ne dépassent des câbles enroulés sur les satellites et n'entrent en collision entre eux ou avec d'autres pièces du dispositif. De manière avantageuse éga¬ lement, les gorges externes 15 se raccordent alors progres¬ sivement au méplat pour éviter la création d'une zone de concentration de contrainte dans les câbles ou d'arêtes blessantes pour ceux-ci.
Ces méplats ne sont toutefois pas obligatoires et les pions de fixation des extrémités de câbles peuvent être insérés sur des portions cylindriques 28 (représentées sur la figure 19) des planétaires et des satellites.
La figure 20 représente une première application de l'invention à un bras de manipulation 100 destiné à former une interface haptique et ayant à cette fin une poignée en tant qu'organe terminal.
Le bras 100 comprend ainsi un premier segment for- mant embase 101 sur lequel est monté, via un dispositif de transmission 1.1, un deuxième segment formant tronc 102 pour pivoter autour d'un axe vertical. Un troisième et un quatrième segments formant bras 103 et biellette 104 sont montés, via des dispositifs de transmission 1.2 et 1.3, sur le deuxième segment 102 pour pivoter autour d'un axe sensi¬ blement horizontal. Un cinquième segment formant avant-bras 105 est monté sur le troisième segment 103 pour pivoter au- tour d'un axe sensiblement horizontal. L'avant bras 105 est entraîné en rotation par un sixième segment 106, formant bielle d ' actionnement , lui-même entraîné par la biellette 104. L'ensemble constitué du bras 103, de la biellette 104, de l'avant bras 105 et de la bielle 106 constitue une structure en parallélogramme bien connue de l'homme de l'art. Les axes de rotation du bras 103 et de la biellette 104 par rapport au tronc 102 pourraient encore ne pas être alignés, l'ensemble précédent formant alors une structure de mécanisme à 5 barres.
Un premier segment de poignet 107 à deux articula¬ tions motorisées d'axes avantageusement concourants et per¬ pendiculaires est relié par l'une de ses articulations mo¬ torisées 107.1 au cinquième segment 105 et par l'autre de ses articulations motorisées 107.2 à un second segment de poignet 108 sur lequel est montée une poignée 109 via une articulation motorisée 110.
Le premier segment formant embase 101 est l'entrée du dispositif de transmission 1.1 tandis que le deuxième segment formant tronc 102 est la sortie (ou organe mobile) du dispositif de transmission 1.1. Le deuxième segment 102 est également l'entrée des dispositifs de transmission 1.2 et 1.3 dont la sortie est formée respectivement par le troisième segment 103 et le quatrième segment 104. Les dis- positifs de transmission 1.1, 1.2, 1.3 sont par exemple du type de celui des figures 11 et 12.
Les articulations motorisées 107.1, 107.2, 110 peu¬ vent par exemple être formées par des moteurs électriques ou des motoréducteurs classiques, l'élément mené étant re- lié à l'arbre de sortie du moteur ou du réducteur, ou par des dispositifs de transmission du type de celui des fi¬ gures 5 et 6.
La figure 21 représente une deuxième application de l'invention à un bras de manipulation 100 destiné à former un robot. Le bras de manipulation 100 de la figure 21 est identique à celui de la figure 20 sauf en ce que la poignée a été remplacée par une pince. Cette pince comprend avanta- geusement un moteur supplémentaire permettant de commander la fermeture de la pince.
Il est bien entendu que l'on pourrait facilement appliquer l'invention à un robot collaboratif, par exemple en ajoutant un outil sur l'interface haptique de la figure 20 et en l'utilisant en tant que cobot ou en ajoutant à l'extrémité du robot de la figure 21 une poignée permettant à l'utilisateur de le déplacer facilement directement au niveau de la pince ou à proximité de celle-ci.
La figure 22 représente une troisième application de l'invention à un bras de manipulation 200 destiné à former une interface haptique et ayant à cette fin un organe terminal pourvu d'une poignée.
Le bras comprend une embase fixe 201, deux troncs 202a et 202b et une pluralité de segments 203a, 204a, 205a et 203b, 204b, 205b montés pour pivoter deux à deux l'un par rapport à l'autre, deux premiers segments de poignet 206a et 206b, un deuxième segment de poignet 207, un porte- poignée 208 et une poignée 209. Les troncs 202a et 202b sont mobiles en rotation par rapport à l'embase 201 autour de deux axes 301a et 301b avantageusement parallèles et ici horizontaux. Ces mouvements de rotation sont mesurés et pi¬ lotés à l'aide de blocs moteurs 401a et 401b constitués chacun d'un moteur et d'un capteur de position angulaire fixés sur l'embase 201. Les segments 203a, 203b, respecti¬ vement 204a, 204b et 205a, 205b sont mobiles en rotation autour d'axes 302a, 302b, respectivement 303a, 303b et 304a, 304b par rapport aux troncs 202a, 202b, respective¬ ment aux segments 203a, 203b et 204a, 204b. Les axes 302a, 303a et 304a, respectivement 302b, 303b et 304b, sont avan¬ tageusement parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe 301a, respectivement 301b. Des blocs moteurs 402 (dont seul celui référencé 402a monté sur le tronc 202a est visible sur la figure) sont montés sur les troncs 202a et 202b et sont utilisés pour mesurer et contrôler les mouve¬ ments des segments 203a et 203b. D'autres blocs moteurs 403 (dont seul celui référencé 403a monté sur le tronc 202a est visible sur la figure) sont encore montés sur les troncs 202a et 202b. Les moteurs des blocs moteurs 403 sont pour¬ vus de poulies menantes qui entraînent par l'intermédiaire de cabestans à câbles des poulies secondaires 210a et 210b (ou plus précisément des secteurs de poulie) . Bien sûr, tout autre type de réducteur pourrait être utilisé entre les blocs moteurs 403 et les pièces 210a, 210b, tels que par exemple et de manière non limitative des réducteurs à friction ou des engrenages. Les blocs moteurs 403 sont uti- lisés pour mesurer et contrôler les mouvements des segments 204a et 204b par l'intermédiaire d'une part des poulies 210a et 210b servant de biellettes, et d'autre part de bielles 211a et 211b qui passent ici à l'intérieur des seg¬ ments 203a et 203b et forment avec les segments 203a et 203b, 204a et 204b et avec les poulies 210a et 210b des structures en parallélogrammes. Enfin, des dispositifs en double parallélogramme, dont les premières biellettes (pas¬ sant dans les segments 203a et 203b en parallèle des biel¬ lettes 211a et 211b et non visibles sur la figure) sont fixées sur les troncs 202a et 202b et les secondes biel¬ lettes (passant dans les segments 204a et 204b et dont seule l'extrémité est visible sur la figure 22) sont fixées sur les segments 205a et 205b, assurent que les axes 305a et 305b de rotation entre les segments 205a et 205b et les premiers segments de poignet 206a et 206b restent paral¬ lèles aux axes 301a et 301b quels que soient les mouvements du robot. Le second segment de poignet 207 est mobile en rotation par rapport aux premiers segments de poignet 206a et 206b autour de deux axes 306a et 306b avantageusement parallèles entre eux. Le porte poignée 208 est mobile en rotation par rapport au second segment 207 autour d'un axe 307 parallèle aux axes 306a et 306b. Un dispositif d'amplification de mouvement est introduit ici entre le se¬ cond segment 207 et le porte poignée 208. La rotation du porte poignée 208 autour de l'axe 307 est directement com¬ mandée par le mouvement du segment 207 autour des axes 306a et 306b et amplifiée par rapport à ces rotations. Enfin, la poignée 209 est mobile en rotation autour d'un axe 308 avantageusement perpendiculaire à l'axe 307. La présence du porte-poignée 208 n'est pas indispensable et la poignée pourrait également être directement montée mobile en rota- tion par rapport au second segment 207 qui devrait toute¬ fois être coudé de sorte que les axes 308 d'une part et 306a et 306b d'autre part restent avantageusement perpendi¬ culaires. Un réducteur épicycloïdal du type de celui des figures 5 et 6 et intégrant un septième bloc moteur est lo- gé dans la poignée 209.
La poignée 209 est mieux visible sur la vue en coupe de la figure 23. La poignée comprend un corps tubu- laire 212 entourant le dispositif de transmission 1 et for¬ mant la sortie de celui-ci, l'entrée du dispositif de transmission étant le porte-poignée 208 sur lequel est fixé le bloc moteur 8 intégrant un moteur 8a et un capteur de position angulaire 8b.
Le dispositif de transmission est analogue à celui des figures 5 et 6.
Le planétaire 2.1 est fixe par rapport au porte- poignée 208 et sert de support pour le bloc moteur 8 qui entraîne directement le porte-satellites 5 via un arbre 213 traversant le planétaire 2.1. Le porte-satellites 5 est guidé en rotation par rapport à la base (c'est-à-dire au planétaire 2.1) par deux roulements à billes à contacts obliques qui assurent son guidage même en présence d'efforts déportés générés aux interfaces des satellites 3.1, 3.2 et des planétaires 2.1, 2.2 et / ou par l'utilisateur lorsqu'il manipule la poignée. Enfin, le pla- nétaire 2.2 est solidaire du corps tubulaire 212 de la poi¬ gnée 209 et est guidé en rotation sur le porte-satellites 5 par deux roulements à billes à contacts obliques qui assu¬ rent également son guidage en présence d'efforts déportés. On notera qu'un roulement à billes supplémentaire pourrait être intégré à l'autre extrémité du corps tubulaire 212 pour assurer son guidage sur le porte-satellites 5 du côté du bloc moteur 8. La tension des roulements à billes (qui sont maintenus à distance à l'aide d'une entretoise rappor¬ tée) est réglée par un écrou à pas fin à encoches 214 du côté du planétaire 2.1 et par une vis 215 largement dimen- sionnée du côté du planétaire 2.2.
Un exemple de dimensionnement est donné ci-après à titre purement indicatif. Le planétaire 2.1 a un diamètre de 7,50 mm, le planétaire 2.2 un diamètre de 6,72 mm, le satellite 3.1 un diamètre de 8,50 mm et le satellite 3.2 un diamètre de 7,50 mm, ce qui conduit à un rapport de réduc- tion de 66 (les diamètres sont donnés à la fibre neutre des câbles) . Associé à un moteur dont la capacité en couple est de 5,5 mN.m environ en continu et 16,4 mN.m en crête, ce dispositif développe un couple maximum de 1 N.m environ, ce qui est bien adapté pour une poignée d'interface haptique.
On a ici prévu qu'un seul brin de câble assure l'entraînement entre le planétaire 2.1 et le satellite 3.1 et un seul brin de câble assure l'entraînement entre le planétaire 2.2 et le satellite 3.2. Le diamètre du câble utilisé est ici de 0,56 mm. Un premier brin de câble est inséré à l'une de ses extrémités dans un trou du satellite 3.1 et arrêté par un nœud ou un sertissage. Il est ensuite enroulé sur le satellite 3.1 puis passe sur le planétaire 2.1. Après un nombre de tours suffisant pour assurer une bonne adhérence, il repasse sur le satellite 3.1 sur lequel il est enroulé avant d'être fixé à son autre extrémité, par exemple à l'aide d'une vis et d'une rondelle de pression. Le principe est le même sur le planétaire 2.2 et le satel¬ lite 3.2. On notera que le nombre de tours d'enroulement sur les planétaires doit aussi être compatible avec les pas des différentes poulies. Ici le pas est de 0,67 mm sur le planétaire 2.1 et le satellite 3.2, de 0,60 mm sur le pla¬ nétaire 2.2 et de 0,76 mm sur le satellite 3.1. Dans ces conditions, le câble fait environ huit tours sur les plané¬ taires pour que la longueur des sept filets libres en re- gard des enroulements soit proche de la longueur des huit tours d'enroulement. Le nombre de tours d'enroulement est donc supérieur au nombre strictement nécessaire pour assu- rer l'adhérence du câble sur les planétaires et qui est ty¬ piquement de cinq ou six tours. Le pas des poulies étant faible, cela n'entraîne toutefois pas d'accroissement no¬ table de la longueur du dispositif qui reste compact.
La figure 24 illustre une variante de réalisation de la poignée de la figure 23.
Selon cette variante, le moteur 8 est utilisé pour entraîner non pas le porte-satellites 5 mais directement les satellites 3.1, 3.2. Pour cela, une poulie primaire ad- ditionnelle 29 est fixée en rotation sur l'arbre 213 lui- même fixé sur l'arbre moteur. Elle entraîne en rotation les satellites 3.1, 3.2 via une poulie supplémentaire 30 insé¬ rée entre les satellites 3.1, 3.2 et solidaire des satel¬ lites 3.1, 3.2 en rotation. Le rapport de réduction est ici de 1 (les satellites tournent à la même vitesse que le mo¬ teur, ici en sens inverse) mais il pourrait être différent (les satellites pourraient aussi tourner dans le même sens que le moteur avec un enroulement du câble sans croise¬ ment) . A part cela, le fonctionnement est similaire à celui décrit en relation avec la figure 23, le rapport de réduc¬ tion étant toutefois différent du fait que le porte- satellites 5 ne tourne pas forcément à la même vitesse que les satellites.
Il est bien entendu que l'on pourrait également utiliser des dispositifs de transmission conformes à cette variante de réalisation de l'invention sur tout ou partie des autres axes du robot de la figure 22 et sur tout ou partie des axes des robots des figures 20 et 21.
Les figures 25 et 26 représentent un dispositif de transmission conforme au premier mode de réalisation dans lequel les câbles 6a, 6b ont été remplacés par des cour¬ roies 7a, 7b.
Les courroies 7a, 7b n'avançant pas sur les poulies (poulie 10, poulies 9 du porte-satellites, planétaires 2.1, 2.2 et satellites 3.1, 3.2), le dispositif est beaucoup plus compact. Par souci de clarté de ces figures, les pou¬ lies sont représentées lisses mais il est possible, voire avantageux, d'utiliser des courroies profilées et / ou crantées et des poulies présentant une empreinte négative des courroies.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.
En particulier, bien que, par souci de simplicité des figures, les liaisons pivots soient représentées par un axe (ou arbre) et un alésage présentant un faible jeu, il est entendu que, dans la pratique, cette fonction est assu¬ rée par les éléments de guidage nécessaires comme par exemple et de manière non exhaustive des roulements à billes droits ou obliques, des roulements à rouleaux, des roulements à aiguilles, des butées à billes ou à rouleaux ou des paliers lisses en bronze ou en polytétrafluoroéthy- lène. De la même manière, les pièces sont usinées pour as¬ surer la tenue des éléments de guidage en rotation et en translation. Ces solutions sont connues de l'homme de l'art et ne sont donc pas représentées en détail.
Il est bien entendu également que l'orientation des axes de rotation telle que représentée sur les figures n'est en aucun cas limitative, les axes représentés verti¬ calement pourraient être horizontaux et inversement suivant la disposition de la structure, ou inclinés d'un certain angle .
En outre, les moyens de mesure des mouvements du dispositif et / ou des interfaces haptiques, robots et co- bots l'intégrant ne sont pas nécessairement intégrés sur ou uniquement sur les moteurs comme décrit précédemment. Ainsi ces capteurs, qui peuvent être de tout type approprié, tels que par exemple et de manière non exhaustive des codeurs optiques, des capteurs à effet hall ou des capteurs magné¬ to-optiques, peuvent être placés sur les moteurs, sur les articulations ou être déportés. Ils peuvent être utilisés comme moyens de détection des mouvements et de mesure des positions angulaires du planétaire de sortie par rapport au bâti support, du moteur par rapport au bâti support ou des segments les uns par rapport aux autres. Ils peuvent encore être doublés en plaçant par exemple un capteur sur le mo¬ teur et un autre capteur sur l'articulation. Cette redon- dance apporte une plus grande fiabilité au dispositif.
Le moteur lui-même peut être de tout type, en par¬ ticulier un moteur électrique à courant continu, un moteur brushless, un moteur synchrone autopiloté, un moteur asyn¬ chrone, un actionneur piézo-électrique, un actionneur à base d'alliages à mémoire de forme, ou même un actionneur thermique, pneumatique ou hydraulique. Sur une interface haptique ou un cobot, on peut également utiliser un dispo¬ sitif de freinage pour s'opposer aux mouvements de l'utilisateur et le guider, en particulier un frein magné- tique, un frein à poudre ou un dispositif utilisant des fluides magnéto-rhéologiques ou électro-rhéologiques . Des moteurs peuvent également être combinés aux freins sur les différents axes du robot. Ce type d'association est connu de l'homme de l'art et ne sera pas détaillé ici. Plusieurs moteurs, par exemple deux, peuvent encore être utilisés en entrée d'un dispositif de transmission suivant la présente invention, ces moteurs étant alors contrôlés de façon coor¬ donnée, reproduisant par exemple un comportement agoniste et antagoniste suivant une approche bio-inspirée avec deux moteurs de capacités similaires. Deux moteurs de tailles différentes peuvent également être utilisés pour mettre en œuvre une commande de type macro-micro. Les actionneurs peuvent encore être associés à des éléments flexibles, par exemple et de manière non exhaustive en série ou en paral- lèle, suivant un schéma de type « Séries Elastic Actua- tors » ou « Parallel Elastic Actuators ». Tous ces disposi¬ tifs sont connus de l'homme de l'art et ne seront pas dé¬ taillés ici.
Les câbles peuvent être réalisés par exemple et de manière non exhaustive en acier, en aramide, en kevlar, de type « dyneema » ou « micro-dyneema », en polypropylène ou en tout autre matériau apte à offrir les résistances méca- niques recherchées pour un tel dispositif. Ils peuvent être formés par un assemblage de torons, les torons pouvant eux- mêmes être enroulés autour d'une âme.
Enfin, l'organe terminal de l'interface, du robot ou du cobot peut prendre plusieurs formes. Sur une inter¬ face haptique, il prend généralement la forme d'une poignée prise en main par l'utilisateur. Cette poignée peut être par exemple et de manière non exhaustive un stylo, un manche à balai, par exemple du type joystick, une boule, une pince, etc. selon les applications envisagées, dont on peut citer les jeux, les dispositifs de simulation, notam¬ ment d'assemblage, de maintenance ou de formation au geste technique ou au poste de travail, la télémanipulation, la télé-opération ou le déplacement à distance, par exemple dans le domaine nucléaire, le domaine de l'aérospatial ou le domaine médical. Sur un robot, il prend généralement la forme d'un moyen de préhension, tel que par exemple une pince à deux mors ou plus ou une ventouse. Ce peut encore être un préhenseur dextre dont il existe une grande variété bien connue de l'homme de l'art. Enfin, dans le cas d'un cobot, il peut par exemple prendre la forme de l'association d'une poignée de manipulation et d'un préhenseur ou d'un outil actif ou non.
Il est bien entendu, enfin, que même si le disposi- tif suivant la présente invention est réversible et a un bon rendement, il peut être associé à un ou des capteurs d'effort montés par exemple et de manière non exhaustive à la sortie de chaque moteur, au niveau des articulations du robot ou à l'extrémité de celui-ci au niveau de l'organe terminal, les signaux d'effort supplémentaires étant utili¬ sés conjointement à ceux de position pour la commande du robot .
En variante, le dispositif de transmission de l'invention peut comprendre un deuxième réducteur en série avec le premier réducteur. Le deuxième réducteur est par exemple un réducteur épicycloïdal .
En variante encore : - le porte-satellites peut servir de support au mo¬ teur ;
les satellites peuvent être reliés au porte- satellites par un arbre pivotant relié au moteur pour être entraîné en rotation par celui-ci ;
- chaque câble comporte deux portions d'extrémité enroulées et fixées respectivement sur le planétaire et sur le satellite ;
- différents diamètres de planétaires et satellites sont utilisables, la somme des rayons du premier planétaire et du premier satellite étant de préférence sensiblement égale à la somme des rayons du deuxième planétaire et du deuxième satellite ;
- les gorges externes peuvent avoir un profil triangulaire, trapézoïdal, ou en U écrasé ou non ;
- les poulies peuvent être montées ou pas sur des supports réglables entre une position rapprochée de la pou¬ lie contiguë permettant au câble de quitter ou rejoindre les poulies en s 'étendant tangentiellement à celles-ci et une position écartée de la poulie contiguë pour faciliter le montage.
Il est bien entendu également que les dispositifs des figures 20 à 22 ne sont donnés qu'à titre d'exemples. On pourrait ainsi utiliser un ou des dispositifs de trans- mission suivant la présente invention par exemple et de ma¬ nière non exhaustive sur tout type de robots, cobots et in¬ terfaces haptiques à architecture série à trois ou six de¬ grés de liberté actionnés, sur tout type de robots, cobots et interfaces haptiques à architecture mixte à six degrés de liberté actionnés, utilisant par exemple deux branches réalisées avec un pivot et un parallélogramme et un axe en série, sur tout type de robots, cobots et interfaces hap¬ tiques à architecture parallèle à six degrés de liberté ac¬ tionnés, utilisant par exemple trois branches à deux ou trois moteurs chacune, sur des exosquelettes de jambes, de tronc, de bras et de mains ou sur des robots humanoïdes, en particulier leurs jambes, bras et mains.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de transmission de mouvement entre un moteur (8, 8a) et un organe mobile, comprenant un réducteur épicycloïdal comportant un premier planétaire (2.1) et un deuxième planétaire (2.2) coaxiaux reliés par des moyens de transmission respectivement à au moins un premier satellite (3.1) et un deuxième satellite (3.2) qui sont portés coaxialement l'un à l'autre par un porte-satellites (5) monté pour pivoter de manière excentrée autour de l'axe des planétaires, caractérisé en ce que les moyens de transmis¬ sion comprennent des organes souples de transmission (6a, 7a) enroulés respectivement autour du premier planétaire et du premier satellite et autour du deuxième planétaire et du deuxième satellite.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les organes souples de transmission sont des câbles (6a) ayant chacun au moins une portion enroulée autour du plané¬ taire (2.1, 2.2) et une portion enroulée autour du satel- lite (3.1, 3.2).
3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel les planétaires (2.1, 2.2) et / ou les satellites (3.1, 3.2) comportent une gorge externe hélicoïdale (15) pour re¬ cevoir la portion de câble enroulée.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les gorges externes hélicoïdales (15) des satellites (3.1, 3.2) sont de sens opposés.
5. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chaque câble (6a) comporte deux portions d'extrémité enrou- lées et fixées sur le planétaire (2.1, 2.2) et une portion centrale enroulée autour du satellite (3.1, 3.2).
6. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chaque câble (6a) comporte deux brins dont les deux por¬ tions d'extrémité sont enroulées et fixées respectivement sur le planétaire (2.1, 2.2) et sur le satellite (3.1, 3.2).
7. Dispositif selon la revendication 5 ou la reven- dication 6, comportant un tendeur (40 ; 18, 19, 20 ; 22, 23, 24) d'au moins une des portions d'extrémité enroulées et fixées.
8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel la portion d'extrémité enroulée et fixée est reliée direc¬ tement au tendeur (40 ; 18, 19, 20).
9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le tendeur comprend un étrier (18) et une tige (19) d'accrochage de la portion d'extrémité, 1 'étrier présentant une ouverture oblongue pour le passage d'une vis (20) de fixation de 1 'étrier à l'élément autour duquel la portion d'extrémité est enroulée et fixée, l'ouverture ayant des bords longitudinaux formant pour la tête de la vis une por¬ tée de hauteur croissante le long d'une direction longitu- dinale de l'ouverture, la portée ayant une partie basse du côté de la portion d'extrémité et une partie haute à 1 ' opposé .
10. Dispositif selon la revendication 7, dans le¬ quel le tendeur (22, 23, 24) comprend un organe de réglage d'une position angulaire de l'élément sur lequel est enrou¬ lée et fixée la portion d'extrémité de câble.
11. Dispositif selon la revendication 2, dans le¬ quel le porte-satellites (5) porte également au moins une poulie folle (17) de maintien d'un angle d'enroulement du câble autour d'un au moins des satellites (3.1, 3.2) .
12. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chaque planétaire (2.1, 2.2) est relié au satellite (3.1, 3.2) correspondant par deux câbles (6a) à deux brins chacun fixés au planétaire et au satellite de manière à transmettre le mouvement chacun dans un sens.
13. Dispositif selon la revendication 2, comportant des moyens de blocage temporaire en rotation d'au moins l'un des planétaires (2.1, 2.2) et des satellites (3.1, 3.2).
14. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les organes souples de transmission sont des courroies (7a) .
15. Dispositif selon la revendication 1, dans le¬ quel l'organe mobile est monté pour coulisser en transla¬ tion et est relié à une sortie du réducteur épicycloïdal par un dispositif de transformation de mouvement de rota- tion en translation.
16. Dispositif selon la revendication 15, dans le¬ quel un dispositif de transformation de mouvement de rota¬ tion en translation est une liaison pignon crémaillère.
17. Dispositif selon la revendication 16, dans le- quel la liaison pignon crémaillère comprend un câble ayant au moins une portion d'extrémité fixée à l'organe mobile et une portion enroulée autour d'un pignon de sortie du réduc¬ teur épicycloïdal.
18. Dispositif selon la revendication 1, dans le- quel le réducteur épicycloïdal est du type à planétaires à entraînements externes.
19. Dispositif selon la revendication 1, dans le¬ quel le premier planétaire (2.1) est fixe et le deuxième planétaire (2.2) est pivotant.
20. Dispositif selon la revendication 19, dans le¬ quel le premier planétaire (2.1) sert de base de fixation et de support au moteur (8, 8a) .
21. Dispositif selon la revendication 19, dans le¬ quel le porte-satellites (5) sert de support au moteur (8, 8a) .
22. Dispositif selon la revendication 19, dans le¬ quel le porte-satellites (5) est relié au moteur (8, 8a) pour être entraîné en rotation par celui-ci autour de l'axe des planétaires (2.1, 2.2).
23. Dispositif selon la revendication 22, dans le¬ quel le porte-satellites (5) est solidaire d'une poulie (9) reliée à une poulie (10) solidaire de l'arbre du moteur par un organe de transmission souple (6b, 7b) .
24. Dispositif selon la revendication 23, dans le- quel le moteur (8, 8a) est monté sur un support (11, 16) réglable en position par rapport à la poulie du porte- satellites ( 9 ) .
25. Dispositif selon la revendication 23, dans le¬ quel les satellites (3.1, 3.2) sont disposés dans la poulie (9) du porte-satellites (5).
26. Dispositif selon la revendication 19, dans le- quel, les satellites (3.1, 3.2) sont reliés au porte- satellites (5) par un arbre pivotant relié au moteur (8, 8a) pour être entraîné en rotation par celui-ci.
27. Dispositif selon la revendication 19, dans le¬ quel le porte-satellites (5) est solidaire d'un arbre de sortie du moteur (8, 8a) .
28. Dispositif selon la revendication 19, dans le¬ quel le moteur (8, 8a) est supporté par un support (4) et le porte-satellites (5) est disposé latéralement par rap¬ port au support .
29. Dispositif selon la revendication 19, dans le¬ quel les satellites (3.1, 3.2) sont disposés latéralement par rapport au porte-satellites (5).
30. Dispositif selon la revendication 19, dans le¬ quel le réducteur épicycloïdal comprend une pluralité de premiers satellites (3.1) et de deuxièmes satellites (3.2) montés sur le porte-satellites (5) symétriquement autour de l'axe des planétaires (2.1, 2.2).
31. Dispositif selon la revendication 19, dans le¬ quel les satellites (3.1, 3.2) ont des diamètres sensible- ment identiques.
32. Dispositif selon la revendication 19, dans le¬ quel la somme des rayons du premier planétaire (2.1) et du premier satellite (3.1) est sensiblement égale à la somme des rayons du deuxième planétaire (2.2) et du deuxième sa- tellite (3.2) .
33. Dispositif selon la revendication 1, comprenant un deuxième réducteur en série avec le premier réducteur.
34. Dispositif selon la revendication 33, dans le¬ quel le deuxième réducteur est un réducteur épicycloïdal.
35. Réducteur épicycloïdal pour dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes.
36. Bras de manipulation comportant au moins un premier segment et un deuxième segment reliés l'un à l'autre par une articulation, et un dispositif d ' actionnement selon l'une quelconque des revendications 1 à 34 monté entre les deux segments pour déplacer le deu- xième segment par rapport au premier segment .
37. Bras selon la revendication 36, dans lequel le deuxième segment est une poignée de préhension et le réduc¬ teur épicycloïdal est logé dans ladite poignée.
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