FR2522407A1 - Dispositif de detection par contact, notamment pour robot - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES DISPOSITIFS DE DETECTION TACTILE. ELLE SE RAPPORTE A UN DISPOSITIF DANS LEQUEL UNE SURFACE 17 DE TOUCHER COMPORTE DES SAILLIES 20 SOLIDAIRES DE BROCHES 21 DONT LA PARTIE INFERIEURE MODULE LE SIGNAL D'UN TRANSDUCTEUR, EN FONCTION DE SA POSITION. LES SIGNAUX DE PLUSIEURS TRANSDUCTEURS SONT TRANSMIS A UN DISPOSITIF DE TRAITEMENT QUI PEUT DONNER UNE INFORMATION INDIQUANT UNE PRESENCE, UNE PRESSION, UNE CONFIGURATION, UN GLISSEMENT OU UN GLISSEMENT IMMINENT DE L'OBJET QUI EST AU CONTACT DE LA SURFACE 17 DE TOUCHER. APPLICATION AUX ROBOTS AYANT UN SENS SIMULE DU TOUCHER.

Description

La présente invention concerne le domaine de la détection tactile et plus

précisément un dispositif

permettant la détection, la discrimination et la recon-

naissance d'un certain nombre de phénomènes mécaniques de contact, notamment une présence, une pression, un des- sin de pression, un glissement imminent, un glissement,

une texture, une dureté et une topographie.

On a déjà identifié de nombreux domaines dans

lesquels il est souhaitable de disposer d'un sens artifi-

fiel du toucher Les applications citées le plus souvent sont le domaine de l'automation, surtout de la robotique,

la télémanipulation utilisée dans la manipulation à dis-

tance sous l'eau, dans les astronefs ou dans les véhicules d'atterrissage extra-terrestres ainsi que dans le domaine des dispositifs prothétiques destinés aux amputés et aux

personnes handicapées qui ont perdu des fonctions ner-

veuses Dans toutes ces applications une information con-

cernant l'objet manipulé ou au contact duquel est placé l'organe est nécessaire afin que l'objet soit caractérisé, par exemple par sa dimension, sa configuration, son poids, son orientation ou d'autres caractéristiques de contact, et des décisions commandées par ordinateur peuvent alors être prises après cette caractérisation, par exemple une saisie, un déplacement, une manipulation, une mise en place

ou un relâchement convenable de l'objet.

Si l'on considère le domaine de la robotique qui constitue un domaine particulièrement intéressant pour des dispositifs ayant une aptitude à la détection tactile, on estime que 75 % environ des fabrications effectuées

aux Etats-Unis d'Amérique portent sur dès opérations dis-

continues ou en petite série, exécutées par de la main d'oeuvre et représentant environ 30 % du produit national brut Le remplacement de la main d'oeuvre par des machines dans une partie au moins de ces activités peut améliorer

la précision, la qualité, la vitesse, la sécurité, le ren-

dement et la rentabilité On a estimé que le coût de la

main d'oeuvre, dans la seule dernière décade, avait aug-

menté au moins cinq fois plus vite que le coût du travail effectué par des robots En outre, cette estimation ne prend pas en considération le fait que des robots peuvent

commander des machines-outils, par exemple avec une pré-

cision répétitive qu'un ouvrier peut n'acquérir qu'au bout de nombreuses années Des opérations de fabrication

qui pourraient être potentiellement exécutées par des dis-

positifs ayant une aptitude à la détection tactile, sont le montage, la saisie ou le prélèvement rapide adapté d'éléments d'orientation quelconque dans des lignes de

montage, le prélèvement dans des trémies, l'usinage, l'ébar-

bage, le polissage et le soudage, notamment.

On a déjà utiliser des appareils de détection tactile, dans les dernières années, mais ils ont en général rencontré peu de succès et n'ont une utilité pratique que limitée Par exemple, des ensembles de détection tactile connus sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 4 014 217 et dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 6-225 500 de Raibert et al déposée sous le titre "Tactile Sensing System" et disponible auprès

de NTIS L'ensemble tactile de saisie décrit dans le bre-

vet des Etats-Unis d'Amérique précité N O 4 014 217 comporte une couche externe continue d'une matière qui possède une conductivité qui varie avec son état de compression Une matrice d'électrodes de mesure montées sur une couche de

conductivité variable assure la mesure du champ électri-

que produit par la compression de la couche à la suite d'un contact avec un objet Dans ce dispositif, la couche externe continue elle-même est sensible électriquement

à la force exercée par le contact avec un objet La con-

ductivité de la couche, lorsque cette dernière est compri-

mée, est modifiée au point de contact et près de celui-

ci, et cette condition modifiée est détectée par les élec-

trodes. Un problème posé par l'ensemble décrit dans ce brevet des EtatsUnis d'Amérique est le faible contraste

obtenu à cause de la continuité de la couche externe con-

ductrice qui détecte la pression Bien que la disposition

d'un objet sur la couche externe provoque un fléchisse-

ment de celle-ci et donc un changement de la conductivité

de la couche juste au-dessous de l'objet, cette déforma-

tion ne peut être limitée ou isolée dans la zone ayant les dimensions de l'objet Ce phénomène est dû à ce que les parties de la couche externe adjacentes aux parties

qui sont au contact de l'objet doivent aussi être défor-

mées ou comprimées au moins dans une certaine mesure, par l'objet La compression de parties contiguës ou adjacentes de la couche provoque la conduction d'un courant qui y

est détecté par les électrodes En conséquence, les dispo-

sitifs connus tels que décrits dans le brevet précité, au lieu de détecter un courant uniquement aux emplacements de la couche externe avec lesquels un objet est réellement en contact, onttendance à donner des signaux erronés ou faux à partir de zones adjacentes si bien que la résolution

est relativement mauvaise ou la caractérisation de la pré-

sence, de la pression, de la dimension, de la configura-

tion ou de paramètres analogues de contact d'un objet est imprécise Des systèmes complexes de reconnaissance de dessins sont nécessaires dans la mesure o de tels signaux

erronés ou de "diaphonie" peuvent être évités de la ma-

nière décrite dans ce brevet.

Dans la description de la technique antérieure

et de la structure et des avantages de l'invention, le terme "contraste" est utilisé pour désigner la mesure dans laquelle un système de détection tactile peut détecter les limites d'un objet qui est au contact de la surface sensible du dispositif Le terme "résolution" s'applique au changement minimal de charge qui peut être détectée, à la fois en amplitude et d'après l'emplacement de la charge

à la surface détectrice En conséquence, dans la descrip-

tion d'un ensemble de détection tactile ayant un contraste

élevé ou faible par exemple, ces termes peuvent être consi-

dérés comme une indication de l'aptitude ou de l'inaptitude de l'ensemble à caractériser avec précision les limites d'un objet qui est au contact de la surface détectrice

du dispositif.

La demande précitée de brevet des Etats-Unis d'Amérique décrit un ensemble de détection tactile qui est analogue à celui du brevet précité des Etats-Unis

d'Amérique dans lequel une couche ou une feuille de ma-

tière est placée sur un arrangement ou une matrice d'élec-

trodes de mesure qui sont destinées à former un signal à la suite du contact d'un objet avec la surface de la couche La couche utilisée dans la demande précitée de brevet est une feuille d'une matière plastique conductrice et sensible à une pression, et la résistivité de la feuille

varie de manière connue en fonction de sa déformation.

L'arrangement ou matrice des électrodes de mesure détecte

une telle variation de résistivité et relaye cette informa-

tion vers des composants électriques assurant son traite-

ment Pour les raisons déjà décrite en référence au brevet précité des Etats-Unis d'Amérique, cette réalisation ne donne qu'une résolution limitée car la localisation ou l'isolement de la déformation imposée par le contact avec un objet à détecter dans une zone limite est difficile

lors de l'utilisation d'une surface détectrice continue.

En outre, une restriction commune à la matière

de la couche supérieure utilisée dans les documents préci-

tés est que cette matière n'a pas une construction bien

robuste et peut présenter un défaut surtout dans les con-

ditions difficiles d'utilisation dans de nombreuses opé-

rations de fabrication Une coupure, une usure ou une au-

tre irrégularité de surface peuvent facilement modifier les propriétés de conduction ou de résistance des couches

externes décrites dans ces deux documents Comme l'apti-

tude détectrice de chaque ensemble dépend de l'intégrité de la couche externe qui remplit la fonction réelle de

détection, il est manifeste qu'une modification de la cou-

che rend l'ensemble inopérant dans sa totalité En outre,

des élastomères ou autres polymères conducteurs de l'élec-

tricité ou résistifs ont en général de mauvaises propriétés d'hystérésis, un durcissement excessif et une mauvaise

résistance mécanique Toutes-ces propriétés physiques ren-

dent indésirable l'utilisation de telles matières dans de nombreuses applications des dispositifs de détection tactile.

L'invention concerne donc un dispositif de dé-

tection tactile capable de détecter, avec un contaste éle-

vé, l'amplitude et l'emplacement d'un fléchissement pro-

voqué par le contact d'un objet à manipuler avec la sur-

face détectrice du dispositif.

Elle concerne aussi un dispositif de détec-

tion tactile qui permet la détection de différents para-

mètres lors du contact avec un objet, par exemple une pré-

sence, une pression, une dimension, une configuration,

un emplacement ou une orientation.

Elle concerne aussi un dispositif de détection tactile permettant à la fois la détection des contraintes transversales et des contraintes normales appliquées par

contact avec un objet.

Elle concerne aussi un dispositif de détection tactile qui a à la fois une propriété de contraste élevé dans la détection des forces normales et une propriété séparée de résolution modérée dans la détection des forces transversales. Elle concerne aussi un dispositif de détection

tactile ayant une surface de toucher comportant des or-

ganes individuels de détection destinés à être au contact d'un objet et qui sont séparés les uns des autres, tout en présentant un fléchissement faible ou nul lorsque des

organes de détection adjacents sont au contact d'un objet.

Elle concerne aussi une surface de toucher de construction robuste qui assure la transmission d'une charge sous forme d'un déplacement mécanique permettant

une mesure par un dispositif de détection.

Elle concerne aussi un dispositif de détection ayant une surface de toucher munie de sites sensibles dont la souplesse peut être réglée par sélection de la matière et/ou d'une configuration géométrique afin que la réponse des sites à un fléchissement par contact avec un objet,

soit variable.

Plus précisément, l'invention concerne un dis-

positif de détection tactile ayant essentiellement quatre éléments comprenant une surface de toucher ayant plusieurs sites sensibles, un transducteur associé à chaque site sensible et destiné à transformer une réponse mécanique

en un signal électrique, un dispositif localisé de trai-

tement de données et enfin un dispositif de traitement de signaux à distance comprenant un ordinateur de commande, des circuits tampons et un dispositif d'affichage Dans un mode de réalisation de l'invention, cette combinaison

d'éléments assure la détection du fléchissement de la sur-

face de toucher sous l'action des forces normales provo-

quées par un objet qui est au contact de cette surface,

et l'analyse de l'amplitude de l'emplacement de ce fléchis-

sement afin que des paramètres de contact tels qu'une pré-

sence, une pression, un dessin de pression, une texture,

une dureté ou une topographie de l'objet, soient déterminés.

Comme décrit plus en détail dans la suite du présent mémoire, un objet placé sur la surface de toucher du dispositif de détection tactile ou contre une telle

surface, est au contact d'un certain nombre de sites sen-

sibles, suivant la dimension de l'objet, et provoque ainsi un fléchissement de ces sites sensibles L'importance de ce fléchissement ou de la réponse mécanique est détectée

par un transducteur individuel associé à chaque site sen-

sible, et un signal analogique est formé par chaque transduc-

teur Les signaux analogiques sont mis sous forme numéri-

que par un circuit placé près du transducteur, d'une ma-

nière décrite dans la suite du présent mémoire Les signaux numériques sont alors transmis à un dispositif externe de traitement de signaux comprenant un ordinateur dans lequel il sont interprétés et exprimés sur un dispositif

d'affichage visuel ou un autre dispositif afin qu'ils in-

diquent divers paramètres de contact mécanique de l'objet

comme indiqué précédemment.

Dans un autre mode de réalisation de l'inven-

tion, un transducteur de détection des forces transversales peut être ajouté au dispositif de détection tactileafin qu'il détecte, avec au moins un contraste modéré, l'amplitude, l'emplacement et la direction de la force transversale

appliquée à la surface de toucher par un objet Le dispo-

sitif de détection tactile a ainsi des fonctions supplé-

mentaires nécessaires à la détection d'un glissement ou d'un glissement imminent d'un objet qui est au contact

de la surface de toucher.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention ressortiront mieux de la description qui va sui-

vre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels

la figure 1 est une vue en plan d'un disposi-

tif de détection tactile selon l'invention, représentant la surface de toucher et un arrangement de sites sensibles;

la figure 2 est une coupe partielle en éléva-

tion du dispositif de détection tactile suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une coupe partielle agrandie d'un mode de réalisation de transducteur associé à un site sensible, lorsqu'il n'a pas fléchi; la figure 3 A est une élévation partielle du transducteur de la figure 3, le site sensible se trouvant en position fléchie;

la figure 4 est une coupe partielle d'une va-

riante de transducteur, le site sensible étant en position non fléchie; la figure 4 A est une élévation partielle du transducteur de la figure 4 lorsque le site sensible est en position fléchie; la figure 5 est une coupe partielle d'un autre mode de réalisation de transducteur avec le site sensible en position non fléchie;

la figure 5 A est une coupe partielle du trans-

ducteur de la figure 5 lorsque le site sensible est en position fléchie; la figure 6 est une coupe partielle d'un mode de réalisation de transducteur de détection de forces transversales, la surface de toucher étant en position normale; la figure 6 A représente le transducteur de détection de forces transversales de la figure 6 lorsqu'une force transversale 51 agit sur la surface de toucher;

la figure 6 B est analogue à la figure 6 et re-

présente le transducteur de détection des forces transver-

sales lorsqu'une force transversale 52, perpendiculaire à la force 51, est appliquée à la surface de toucher; la figure 7 est une élévation partielle d'un autre mode de réalisation de transducteur de détection des forces transversales selon l'invention; la figure 7 A est une vue en plan d'un exemple de transducteur de détection des forces transversales de la figure 7, suivant les flèches 7 A de celle-ci; la figure 7 B représente un autre exemple de transducteur de détection de forces transversales analogue à celui de la figure 7, suivant les flèches 7 A; la figure 8 est une élévation d'un autre mode de réalisation de transducteur de détection des forces transversales; la figure 8 A est une coupe du transducteur de détection des forces transversales de la figure 8 suivant la ligne 8 A-8 A; la figure 9 est une élévation d'un autre mode

de réalisation de transducteur de détection de forces trans-

versales selon l'invention;

la figure 9 A est une coupe du mode de réalisa-

tion de la figure 9 suivant la ligne 9 A-9 A; et la figure 10 est un diagramme synoptique d'un

dispositif de traitement de données localisé et à distance.

On se réfère d'abord aux figures 1 et 2 qui

représentent un dispositif de détection tactile selon l'in-

vention portant la référence générale 11 Comme indiqué précédemment, le dispositif 11 est formé essentiellement de quatre éléments qui sont une surface de toucher ayant

un arrangement de sites sensibles, des transducteurs des-

tinés à détecter des forces normales, un dispositif local de traitement de signaux et un dispositif de traitement 3 de signaux à distance En outre, le dispositif 11 peut

comprendre des transducteurs séparés de détection des for-

ces transversales, permettant la détection de paramètres

de contact tels qu'un glissement ou un glissement imminent.

Plus précisément, le dispositif 11 a une plaque supérieure 12 et une plaque 13 de support qui sont fixées l'une à l'autre et comportent soixante-quatre orifices chanfreinés 15 placés suivant une matrice à huit lignes et huit colonnes Il faut noter que, bien que la figure 1 représente une matrice à huit lignes et huit colonnes,

d'autres matrices peuvent être utilisées suivant les cri-

tères d'encombrement et de dimension d'une application particulière Une surface de toucher portant la référence

générale 17 comporte des sites sensibles 19 ayant une con-

figuration matricielle correspondant à celle des orifices 15 formés dans les plaques 12 et 13 Cette surface 17 de

toucher est un élément en une seule pièce formé d'un ma-

tériau élastique tel qu'un élastomère ou un matériau ayant des fonctions équivalentes, ayant une construction robuste et capable de supporter des conditions sévères sans être

abîmé ou détérioré.

Chacun des sites sensibles 19 a un tronçon 20 en saillie formé d'une matière élastique qui dépasse du

reste de la surface 17 de toucher Une structure 21 à bro-

chesdépassant vers le bas, par les orifices 15 des plaques 12 et 13 de support, est solidaire de chaque tronçon 20 en saillie Le diamètre de la broche 21 est inférieur e celui du tronçon 20 en saillie et une partie annulaire creuse 22 est délimitée entre la broche 21 et l'orifice

adjacent de la plaque 13 de support La surface 17 de tou-

cher, lorsqu'elle est en place avec toutes les broches -21 dans les orifices 15, est fixée à la plaque supérieure

12 par collage ou par tout dispositif convenable.

Chacun des sites sensibles 19 est élastique

si bien qu'il présente un fléchissement vertical lors-

qu'une force normale est appliquée à la surface 20 en

saillie, par exemple lorsqu'un objet est placé sur la sur-

face 17 de toucher Chacun des sites sensibles 19 avec lequel l'objet est en contact, fléchit vers le bas si bien que la broche 21 des sites affectés 19 descend nans

la description qui suit, on appelle "réponse mécanique"

à l'application d'une force normale à la surface 17 de toucher un tel fléchissement Le reste des éléments du dispositif 11 comporte un dispositif de détection de cette réponse mécanique, formant des signaux électriques qui sont une mesure de l'existence, de l'emplacement ou de l'amplitude de la réponse, et un dispositif de traitement des signaux de manière que des paramètres de contact de l'objet ayant provoqué la réponse mécanique puissent être

interprétés et identifiés.

Un tronçon 23 de base est placé sous la plaque 13 et est raccordé à celleci par des dispositifs souples 25 de montage fixés en chacun des quatre coins de la base 23 et de la plaque 13 Ces dispositifs 25 de montage ont une souplesse modérée en cisaillement et sont relativement rigides en compression si bien que la plaque 13 peut se déplacer par rapport au tronçon 23 de base le long d'un plan horizontal parallèle au plan de la plaque 13, mais

celle-ci peut se déplacer verticalement très peu par rap-

port au tronçon 23 de base Une plate-forme 27 placée sous la plaque 13, destinée à supporter les transducteurs, et une plate-forme 29 placée entre la plate-forme 27 et la base

23 et destinée à porter un circuit électronique, sont re-

liées l'une à l'autre et à la plaque 13 par des boulons

31 ou tout autre organe convenable de support En consé-

quence, les plates-formes 27 et 29 sont mobiles avec la pla-

que 13 comme un tout par rapport au tronçon fixe 23 de

base.

Comme indiqué précédemment, un objet placé -sur un site sensible 19 provoque un fléchissement de la broche 21 vers le bas L'importance de ce fléchissement ou de

la réponse mécanique est proportionnelle au poids de l'ob-

jet ou à l'amplitude de la force normale appliquée Cette réponse mécanique est mesurée par plusieurs transducteurs montés sur la plate- forme 27, avec un arrangement ou sui-

vant une matrice qui correspond à celui des sites sensi-

bles 19 si bien que chaque broche 21 a un transducteur particulier. Dans le mode de réalisation des figures 1 à 3, la broche 21 est essentiellement continue, mis à part

un orifice ou une fenêtre 35 formé à un emplacement dé-

terminé sur sa longueur Les transducteurs 39 utilisés

dans ce mode de réalisation comportent un émetteur 41 de.

lumière destiné à former un faisceau lumineux transmis

par un diaphragme 43 formé par une lentille et un photo-

détecteur 45 qui peut détecter la quantité et l'intensité de la lumière produite par l'émetteur 41 Le détecteur et l'émetteur 41 sont montés sur la plate-forme 27 de manière que la broche 21-soit disposée dans l'espace 40 délimité entre eux Dans la position non fléchie et sans force appliquée telle que représentée sur la figure 3, la partie inférieure de la broche 21 empêche le passage

de la lumière entre l'émetteur 41 et le détecteur 45 Ce-

pendant, lorsque la broche 21 descend à la suite du contact d'un objet placé sur la surface 17 de toucher, la fenêtre de la broche 21 vient sur le trajet du faisceau lumineux

de l'émetteur 41 et une quantité de lumière proportionnel-

le à l'amplitude du fléchissement D par exemple, peut être

détectée par le détecteur 45 (voir figure 3 A) Le détec-

teur 45 crée à son tour un signal qui est proportionnel à l'intensité de la lumière qu'il détecte et ce signal est transmis au circuit électronique local qui le traite comme décrit dans la suite du présent mémoire Ce procédé de détection de la réponse mécanique de la surface 17 de toucher peut être appelé "transformation lumineuse par interruption". Un second type de dispositif de transformation est représenté sur les figures 4 et 4 A qui représentent

un transducteur 50 combiné à une variante de broche 51.

Dans ce mode de réalisation, la partie inférieure de la broche 51 a une surface réfléchissante 53 Un émetteur 55 de lumière et un photodétecteur 57 sont montés côte

à côte sur la plate-forme 27 des transducteurs juste au-

dessous du miroir 53 de la broche 51 L'émetteur 55 est destiné à former un faisceau lumineux et le détecteur 57 forme un signal proportionnel à l'intensité de la lumière

qu'il détecte.

Dans la position non fléchie telle que repré-

sentée sur la figure 4, le miroir 53 est à distance rela-

tivement grande de l'émetteur 55 si bien qu'une quantité

nominale de lumière est réfléchie par le miroir 53 et dé-

tectée par le détecteur 57 La descente de la broche 21 à la suite du contact d'un objet placé sur la surface 17 de toucher comme indiqué sur la figure 4 A provoque une augmentation de l'intensité de la lumière réfléchie par le miroir 53 vers le détecteur 57, proportionnellement à la proximité du miroir 53 Ce procédé de transformation

peut être appelé, dans la suite de la description "trans-

formation lumineuse par réflexion' Un troisième mode de réalisation de dispositif de transformation destiné à détecter la réponse mécanique de la surface 17 de toucher au contact d'un objet placé

sur elle, est représenté sur les figures 5 et 5 A Plu-

sieurs transducteurs 59 à effet Hall sont montés sur la

plate-forme 27 juste au-dessous de chacun des sites sen-

sibles 19 Chacun des sites 19 a une broche 61 ayant un aimant 63 fixé à son extrémité inférieure ou enrobé dans

celle-ci, près des transducteurs 59 Comme indiqué précé-

demment, la broche 61 descend sous l'action d'une force

normale appliquée par un objet placé sur la surface 17.

Le transducteur 59 est destiné à détecter l'intensité du champ magnétique produit par l'aimant 63 enrobé dans la broche 61, lorsqu'elle est non fléchie ou fléchie comme

indiqué sur les figures 5 et 5 A L'intensité du champ ma-

gnétique détectée par le transducteur 59 à effet Hall est proportionnelle à la proximité de l'aimant 63 et à son

tour à l'amplitude de la force normale appliquée à la sur-

face 17 qui commande la position de l'aimant 63 par rapport aux autres éléments. Les transducteurs décrits précédemment assurent la détection de la réponse mécanique de la surface 17 de toucher à une force normale qui lui est appliquée du fait du contact avec un objet Comme décrit dans la suite du présent mémoire, des signaux formés par les transducteurs sont traités à la fois dans le circuit électronique local et dans le circuit électronique à distance afin qu'ils

forment un affichage visuel ou des signes écrits représen-

tatifs des paramètres ou phénomènes de contact mécanique

d'un objet De tels paramètres de contact comprennent no-

tamment la présence, la pression, la texture, la dureté, la topographie ou la forme notamment Lorsque le dispositif 11 est monté sur la main ou partie de saisie d'un bras

d'un robot industriel par exemple, les paramètres de con-

tact mécanique ou informations transmises par le dispositif

selon l'invention permettent au robot de caractériser con-

venablement l'objet si bien qu'il peut prendre des déci-

sions relatives à la saisie, au déplacement, à la manipu-

lation, à la mise en place, à la libération -ou à une mani-

pulation d'un autre type de l'objet.

Le dispositif 11 peut donner un contraste élevé ou une caractérisation bien définie d'un objet au contact

duquel il est placé, surtout sous l'application des char-

ges normales, la résolution obtenue sur l'amplitude de la force normale produite par ce contact étant élevéee la résolution sur la forme ou le profil de l'objet étant au moins modérée Ce comportement est dé essentiellement au fait que les forces normales appliquées par un objet

qui est au contact de la surface 17 de toucher ne provo-

* quent le fléchissement que des sites sensibles individuels

19 qui se trouvent juste au-dessous de l'objet, et ce flé-

chissement ou cette réponse mécanique est détecté par des

transducteurs séparés associés à chaque site affecté 19.

Etant donné la présence des plaques 12 et 13 et la cons-

truction des sites 19 par compartiments, les forces nor-

males appliquées par un objet à la surface 17 provoquent un fléchissement faible ou non détectable dans les sites sensibles 19 qui ne se trouvent pas directement sous la char-

ge En plus de cet isolement mécanique des sites sensi-

bles adjacents 19, la disposition d'un transducteur séparé pour chaque site sensible 19 assure un isolement efficace

du comportement électronique du dispositif de transforma-

tion, empêchant les phénomènes de diaphonie et évitant l'utilisation de systèmes complexes de reconnaissance de dessins En conséquence, la configuration du dispositif selon l'invention donne un contraste bien meilleur que celui des détecteurs tactiles connus dans lesquels une surface continue de toucher est sensible électriquement

au contact d'un objet.

D'autres avantages sont dus à la construction des sites sensibles 19 de la surface 17 de toucher, qui

augmentent la souplesse d'application du dispositif 11.

Sur les figures, les sites sensibles 19 sont représentés avec un tronçon 20 en saillie de forme tronconique et une partie annulaire creuse 22 formée entre la broche 21 et les orifices 15 des plaques 12 et 13 Deux facteurs ont un effet sur le fléchissement subi par un site sensible 19 lorsqu'une force donnée lui est appliquée, Ces facteurs sont la configuration géométrique du site sensible 19 et la nature du matériau utilisé pour la réalisation de ce site 19 Ces facteurs, considérés ensemble, déterminent la souplesse du site sensible 19 La souplesse d'un site

sensible peut être modifiée par variation de la configura-

tion géométrique du site sensible et/ou par utilisation d'une matière élastomère ayant un module d'élasticité plus

faible ou plus élevé.

La possibilité de la modification de la sou-

plesse des sites sensibles 19 est un avantage précieux présenté par le dispositif selon l'invention par rapport aux dispositifs connus car elle permet la satisfaction

des critères de fléchissement et de sensibilité aux for-

ces correspondant à différentes applications avec un seul

dispositif 11, d'une manière convenant également bien.

Par exemple, on peut supposer que le dispositif 11 doit être utilisé dans une main de saisie d'un robot industriel On peut supposer aussi qu'un objet lourd doit être manipulé, cet objet nécessitant initialement une force élevée de serrage afin qu'il puisse être soulevé, et la surface de l'objet doit alors être reconnue afin qu'il

soit manipule et disposé convenablement Dans cette applica-

tion, le dispositif 11 a de préférence une sensibilité ou

une résolution relativement faible jusqu'à la force néces-

saire au soulèvement de l'objet, mais une sensibilité éle-

vée aux forces plus importantes de manière que les profils

de l'objet puissent être détectés.

Cette condition est satisfaite lorsque la confi-

guration géométrique du site sensible 19 ou lorsque le

module du matériau utilisé pour sa réalisation est modi-

fié afin que le fléchissement de la broche 21 soit minimal

par exemple jusqu'à la charge imposée par le poids de l'ob-

jet, et augmente ensuite pour des forces plus élevées.

Comme indiqué précédemment, le transducteur détecte le

fléchissement de la broche 21 et forme un signal,propor-

tionel à ce fléchissement La descente minimale de la bro-

che 21 donne un changement correspondant minimal du signal produit par le transducteur Dans l'exemple précédent, le dispositif 11 donne ainsi une faible sensibilité aux déplacements minimaux de la broche 21 Cependant, lorsque la

broche 21 descend plus, parce que la charge appliquée d>-

passe le poids de l'objet, le changement du signal donné

par le transducteur est plus élevé d'une manière corres-

pondante Ainsi, le dispositif 11 donne une sensibilité

élevée pour de telles charges élevées.

Dans un autre cas, il peut être souhaitable que le dispositif 11 ait une sensibilité ou résolution élevée sousl'action de forces relativement faibles et une

moindre sensibilité pour les forces plus élevées La ma-

nipulation et la caractérisation des objets légers ou des objets légers et lourds par un seul dispositif entrent dans cette catégorie La configuration géométrique d'un site sensible 19 peut être modifiée par réduction de l'épais- seur de l'élastomère dans la partie 20 en saillie afin qu'un déplacement rapide de la broche 21 soit provoqué par des charges relativement faibles, jusqu'a ce que la

partie 20 en saillie vienne frotter contre la plaque supé-

riere 12, le fléchissement supplémentaire étant alors mini-

mal Le transducteur détecte ainsi un changement relative-

ment important de fléchissement de la broche 21 pour les faibles forces et forme un changement proportionnel du signal transmis au circuit électronique Le dispositif

11 donne donc une sensibilité élevée dans de telles condi-

tions de charge Cependant, lorsque le tronçon 20 en sail-

lie est amorti, le fléchissement de la broche 21 est mini-

mal et la sensibilité du dispositif 11 est relativement faible. Les diverses modifications géométriques et du matériau, en combinaison ou non, utilisées lors de la formation des sites sensibles 19, donnent une large plage de possibilités pour l'obtention de réponses linéaires ou nonlinéaires diverses au fléchissement de la broche

21 provoqué par contact d'un objet avec la surface de tou-

cher du dispositif 11 La sensibilité à l'amplitude des forces normales appliquées au dispositif il peut ainsi être modifiée à volonté en fonction des critères fixés

par diverses applications.

Dans certains cas, il peut être souhaitable de détecter des forces transversales appliquées par un objet à la surface 11 de toucher Par exemple, un bras de robot peut avoir à saisir un objet, à reconnaître sa configuration puis à le manipuler d'une certaine manière,

par exemple par torsion ou rotation avant de le relâcher.

Bien que la détection des forces normales soit encore né-

cessaire dans une telle application pour la détermination de la présence, de la dimension et de la configuration

de l'objet, les forces transversales créées entre l'ob-

jet et la surface 17 de toucher du dispositif doivent être déterminées afin qu'elles permettent la détection d'un glissement imminent ou d'un glissement lorsque l'objet

est serré, soulevé puis manipulé.

Une autre caractéristique de la construction

des sites sensibles 19 doit être notée en référence à l'ap-

plication des forces transversales à la surface 17 de tou-

cher Comme l'indiquent les figures, la broche de chaque site sensible 19 est allongée et est dirigée vers le bas

dans les orifices 15 formés dans les plaques 12 et 13.

L'ajustement relativement étroit de la broche et de l'ori-

fice 15 a pour effet d'éliminer pratiquement tout dépla-

cement par basculement de la base des broches qui pourrait

être dû à des composantes latérales des forces transver-

sales appliquées à la surface 17 Un tel basculement, s'il n'est pas éliminé, peut nuire à la précision des mesures dues au fléchissement de la broche, effectuées par les

divers transducteurs considérés En conséquence, le dispo-

sitif de détection des forces normales et transversales est découplé de la construction des sites sensibles 19

selon l'invention.

Les figures 2, 6 A et 6 B représentent un mode de réalisation de transducteur de détection des forces

transversales du dispositif 11 Deux équerres 71 sont mon-

tées aux deux extrémités d'un tronçon 13 de base et dépas-

sent vers le haut, vers la plaque 13 Une joue 73 est formée

à l'extrémité supérieure de chaque équerre 71 et est diri-

gée vers l'intérieur entre un émetteur de lumière 75 mn athé à la face inférieure de la plaque 13 près du milieu et un arrangement 79 de détecteurs photosensibles monté à la

face supérieure de la plate-forme 27, au-dessous de l t émet-

teur 75 Comme l'indique la figure 6, quatre détecteurs photosensibles 79 a, 79 b, 79 c et 79 d sont régulièrement répartis Bien qu'on ait représenté quatre détecteurs, il faut noter qu'on peut utiliser un nombre de détecteurs

au moins égal à deux pour la détection des forces trans-

versales selon l'invention Une fenêtre 81 est formée dans chacune des joues 73 afin qu'elle permette la détection

de la lumière provenant de l'émetteur 75 par les détec-

teurs 79 a à 79 d. Dans la position non fléchie, pratiquement toute la lumière des émetteurs 75 est transmise par la

fenêtre 81 du flasque 73 et est détectée par les détec-

teurs 79 a à 79 d Si l'on suppose qu'une force transversale

51 est appliquée à la surface 17 comme indiqué sur la fi-

gure 6 A, la plaque 13 et la plate-forme 27 se déplacent ensemble en provoquant un recouvrement au moins partiel du détecteur 79 c La réduction de l'intensité de la lumière

détectée par le détecteur 79 c est proportionnelle à l'am-

plitude de la force 51 De même, lorsqu'une force trans-

versale 52 est appliquée à la surface 17 de toucher, le

détecteur 79 b est au moins partiellement recouvert et l'in-

tensité qu'il détecte est proportionnelle à l'amplitude

de la force 52 * Les forces transversales appliquées obli-

quement par rapport aux forces 51 et 52 dans le plan de

la plaque 13 donnent des amplitudes différentes à la lu-

mière qui peut être détectée par les détecteurs 79 a à 79 d, un circuit électronique décrit dans la suite du présent

mémoire traitant alors les signaux et déterminant l'ampli-

tude et le sens des forces.

Les figures 7 à 9 A représentent d'autres modes

de réalisation de transducteurs destinés à détecter l'em-

placement et l'amplitude de forces transversales exercées

sur la surface 17 de toucher Les figures 7 à 7 B repré-

sentent la détection des forces transversales en lumière réfléchie Sur la figure 7 A, un émetteur unique 82 est entouré par quatre détecteurs régulièrement répartis 83 a à 83 d qui sont tous montés à l'une ou l'autre extrémité de la face supérieure de la plate-forme 27 Un seul groupe émetteur-détecteur est représenté sur les figures Une surface réfléchissante 84 est montée sur la joue 73 de

l'équerre 71 juste au-dessus de l'émetteur 82 Le dépla-

cement de la plate-forme 27 avec la surface 17 de toucher

sous l'action d'une force transversale provoque la ré-

ception de quantités plus ou moins grandes de lumière ré-

fléchie par la surface 84, par les différents détecteurs 83 a à 83 d Ces variations de la quantité de lumière reçue

provoquent la variation de signaux modifiés de façon corres-

pondante, transmis au circuit électronique La figure 7 B représente une variante de la figure 7 A dans laquelle deux détecteurs 85 a et 85 b sont utilisés pour la mesure des

variations de la quantité de lumière réfléchie par la sur-

face 84.

Les figures 8 et 8 A représentent une autre variante de transducteur de force transversale fonctionnant en lumière réfléchie Dans ce mode de réalisation, une broche 86 à quatre faces ayant des surfaces réfléchissantes 87 a à 87 d sur ses faces est montée à la face inférieure de la plaque 13, à chacun des deux côtés Les figures ne représentent qu'une seule broche 86 Quatre blocs 88 a à 88 d comportant chacun un émetteur 89 et un détecteur 90 montés l'un au-dessus de l'autre sont disposés en face des surfaces réfléchissantes respectives 87 a à 87 d de la broche 86 Les blocs 88 a à 88 d sont montés dans la joue

73 de l'équerre 71 à leur extrémité inférieure Comme l'in-

dique la figure 8 A, un déplacement latéral de la broche 86 avec la plaque 13, en direction quelconque, provoque la réflexion d'une qu'une quantité plus ou moins grande de lumière de l'émetteur 89 vers le détecteur 90, sur les

différents blocs 88 a à 88 d La variation d'intensité lu-

mineuse détectée par l'un quelconque des détecteurs 90 provoque la formation de signaux variant en proportion

et destinés à être transmis par les détecteurs 90 au cir-

cuit électronique.

Un autre transducteur de force transversale est représenté sur les figures 9 et 9 A qui représentent une broche aimantée 91 qui dépasse sous la face inférieure de la plaque 13, à chaque extrémité de celle-ci On n'a représenté qu'une seule extrémité de la plaque 13 Quatre

transducteurs 92 a à 92 d à effet Hall sont montés à inter-

valles réguliers à la face supérieure de la joue 73 et en dépassent vers le haut autour de la broche 91 Ainsi,

le mouvement de la broche 91 avec la plaque 13, sous l'ac-

tion d'une force transversale, provoque la détection d'une variation de l'intensité du champ magnétique par un ou

plusieurs transducteurs 91 à effet Hall Un signal propor-

tionnel à cette variation est alors transmis par les trans-

ducteurs respectifs au circuit de traitement tel que dé-

crit dans la suite du présent mémoire.

La figure 10 est un diagramme synoptique du

circuit électronique utilisé dans le dispositif 11 de dé-

tection tactile selon l'invention Comme indiqué précédem-

ment, le circuit est formé de composants montés sur la -15 plate-forme électronique 29 qui constitue un circuit local,

et un circuit extérieur comprenant un ordinateur, un cir-

cuit tampon ou interface de périphériques et un dispositif

d'affichage La configuration et le fonctionnement du cir-

cuit décrit dans la suite sont purement illustratifs et toute modification satisfaisant aux critères de traitement

des signaux du dispositif 11 peut être utilisée.

Les composants montés sur la plate-forme élec-

tronique 29 comprennent un multiplexeur classique 100, un circuit 102 de préparation de signaux, un convertisseur

analogique-numérique 104 et un organe 106 de commande.

Le circuit extérieur comporte un ordinateur 108, un circuit

d'interface pour les périphériques, reliant électri-

quement l'ordinateur 108 aux composants de la plate-forme 29, une mémoire de masse 112 et un dispositif d'affichage

vidéo 114.

Le circuit électronique fonctionne de la ma-

nière suivante Chaque transducteur associé aux sites sen-

sibles 19 forme un signal continu, d'abord sous forme d'un courant puis, après passage dans des résistances, sous

forme d'une tension analogique comprise entre O et 1 volt.

Dans le mode de réalisation du dispositif 11 représenté sur les dessins, soixante-quatre sites sensibles 19 sont utilisés si bien que soixantequatre signaux sont transmis en parallèle par une ligne 116 de données analogiques au multiplexeur 100 Les composants placés sur la plate-forme

29 transforment chacun des soixante-quatre signaux analogi-

ques en un format numérique destiné à l'ordinateur 108. La conversion analogique-numérique est exécutée de la manière suivante Un signal d'échantillonnage de données est transmis par l'ordinateur 108 à l'organe 106 de commande par une ligne 118 Le signal d'échantillonnage commande l'organe 106 afin qu'il transmette une adresse

au multiplexeur 100 qui assure alors un balayage des soixante-

quatre signaux des sites 19, sous forme série Par exemple, les signaux des sites 19 peuvent être balayés à partir du site 19 ' puis par déplacement de gauche à droite et de haut en bas jusqu'à ce que tous les sites 19 soient analysés.

Le multiplexeur 100 reconnaît l'adresse pro-

venant de l'organe 106 de commande sous forme d'une instruc-

tion de balayage des soixante-quatre signaux de la manière suggérée précédemment et de commutation de chaque signal analogique vers le circuit 102 de préparation de signaux par l'intermédiaire de la ligne 103 Le circuit 102 de préparation amplifie les signaux de manière que, à partir

d'une tension de O à 1 volt, ils possèdent une tension com-

prise entre 1 et 10 volts, et 'il présente le signal am-

plifié au convertisseur 104.

Chacun des soixante-quatre signaux des sites sensibles est analysé lorsqu'une adresse séparée transmise

par l'organe 106 de commande parvient au multiplexeur 100.

L'organe 106 de commande tient compte du retard dû à l'opé-

ration de balayage et de l'amplification du signal exécu Lé dans le circuit 102 si bien que, au moment o le signal amplifié est présenté au convertisseur 104, un signal de début de conversion est transmis par l'organe 106, par

l'intermédiaire de la ligne 107, au convertisseur 104.

Ce signal indique au convertisseur qu'il accepte le signal amplifié du circuit 102 de préparation transmis par la

ligne 109 et le met en format numérique Lorsque la con-

version est terminée, le convertisseur 104 transmet un signal de conversion terminée par la ligne 111 à l'organe

106 Celui-ci indique alors au multiplexeur 100 d'analy-

ser le signal suivant, et le processus recommence pour

chacun des soixante-quatre signaux.

Après conversion d'un signal analogique en format numérique, permettant la lecture par l'ordinateur 108, le convertisseur 104 transmet un signal de données prêtes à l'ordinateur 108 par l'intermédiaire d'une ligne 113 L'ordinateur 108 accepte le signal numérique qu'il lui est transmis par la ligne 115 Lorsque tous les signaux

analogiques provenant des sites 19 ont été choisis succes-

sivement puis mis sous forme numérique et transmis à l'ordi-

nateur 108, l'organe 106 se remet à zéro et attend le signal

suivant d'échantillonnage de données.

Après la lecture des données numérique à chaque signal de données prêtes, l'ordinateur 108 peut traiter ces données sous diverses formes suivant les critères fixés par l'application considérée L'ordinateur 108 peut être programmé par mise en oeuvre de techniques bien connues de traitement de données et d'affichage sur un dispositif 114 ou de mémorisation tel que dans la mémoire de masse

112, en vue d'une utilisation et d'une consultation ulté-

rieure Par exemple, des programmes permettent l'affichage

des données sous forme d'une grille numérique sur un dis-

positif 114 d'affichage vidéo, avec un nombre correspondant

à l'amplitude du signal provenant de chaque site 19 indi-

quée sur une grille 8 x 8 De nombreux autres formats d'af-

fichage sont possibles.

La description qui précède montre comment des

signaux formés par les transducteurs associés aux sites 19 sont traités par le circuit électronique Le traitement, dans le cas des signaux formés par les transducteurs de détection des forces transversales telles que représentées sur les figures 6 à 9 A, est pratiquement le même, avec

une modification notamment du programme de l'ordinateur 108.

Chaque signal formé par les détecteurs asso-

ciés aux transducteurs de détection des forces transver-

sales est transmis en parallèle au multiplexeur 100, et

l'opération de conversion de ces signaux d'un format ana-

logique à un format numérique est exécutée Les signaux numériques sont présentés à l'ordinateur 108 en série si bien que ce dernier peut identifier quel signal provient de quel détecteur La sommation des signaux produits dans les transducteurs de détection des forces transversales

placés de part et d'autre de la surface 17 de toucher don-

ne un signal de sortie représentant la translation de la

surface 17 de toucher par rapport au tronçon 23 de base.

La différence entre les signaux formés par les transduc-

teurs de détection des formes transversales placés de part

et d'autre de la surface 17 est représentative de la rota-

tion de la surface 17 par rapport à la base 23 Lorsque la distance séparant les transducteurs de détection des

forces transversales est connue, des programmes de l'or-

dinateur 108 permettent l'utilisation des signaux obtenus et le calcul par l'ordinateur 108 de signaux de sortie représentant la translation et la rotation de la surface 17 de toucher, permettant la détermination de l'amplitude, de l'emplacement et du sens des forces de cisaillement

appliquées à la surface 17 de toucher, avec une résolu-

tion au moins modérée.

Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son

cadre.

Claims (16)

REVENDICATIONS-

1 Dispositif de détection, de discrimination

et d'identification d'un certain nombre de paramètres mé-

caniques de contact lors du contact d'un objet, ces pa-

ramètres comprenant une présence, une pression, un dessin de pression, une topographie, un glissement, un glissement imminent ou analogue, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend une surface de toucher ( 17) destinée à être au contact de l'objet et mobile dans un plan horizontal,

plusieurs sites sensibles ( 19) formant un ar-

rangement sur la surface de toucher, ces sites étant flé-

chis sous l'action d'une force normale appliquée par con-

tact avec l'objet, la surface de toucher se déplaçant laté-

ralement dans le plan horizontal sous l'action d'une force transversale appliquée par contact avec l'objet, un transducteur ( 39) de détection de force

normale associé à chaque site sensible et destiné à dé-

tecter le fléchissement des sites sensibles et à former un signal électrique proportionnel à l'amplitude de ce fléchissement, un dispositif à transducteur de détection de

force transversale ( 75-81) associé à la surface de tou-

cher et destiné à détecter un déplacement latéral de la

surface de toucher et à former un signal électrique pro-

portionnel à ce déplacement latéral, et

un dispositif de traitement de signaux des-

tiné à recevoir les signaux électriques des transducteurs de force normale et de force transversale et à donner une information identifiant lesdits paramètres de contact

de l'objet.

2 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le dispositif à transducteur de force trans-

versale comprend des transducteurs à effet Hall ( 92 a-

92 d).

3 Dispositif de détection, de discrimination et d'identification de paramètres mécaniques de contact lorsqu'il est au contact d'un objet, caractérisé en ce qu'il comprend une surface de toucher ( 17) destinée à être au contact de l'objet et mobile latéralement dans un plan horizontal sous l'action d'une force transversale appli- quée par contact avec un objet,

un dispositif à transducteur associé à la sur-

face de toucher et destiné à détecter un déplacement laté-

rale de la surface de toucher et à former un signal élec-

trique proportionnel à ce déplacement latéral, et un dispositif de traitement de signaux destiné

à recevoir les signaux électriques des dispositifs à trans-

ducteurs et à identifier l'amplitude, l'emplacement et

la direction de la force transversale appliquée à la sur-

face de toucher par contact avec l'objet.

4 Dispositif de détection tactile destiné à la

détection, la discrimination et l'identification d'un cer-

tain nombre de phénomènes mécaniques de contact lorsqu'il est au contact d'un objet, par exemple une présence, une pression, une topographie ou analogue, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un tronçon de base

( 23),

un dispositif ( 12, 13) à plaquesayant plusieurs orifices ( 15) disposés suivant un arrangement et placé au-dessus du tronçon de base sur lequel il est monté par des raccords élastiques, une surface de toucher ( 17) en une seule pièce,

ayant plusieurs sites sensibles ( 19) disposés avec un ar-

rangement correspondant à celui des orifices dans le dis-

positif à plaques,chaque site sensible ayant une partie en saillie ( 20) qui dépasse vers le haut de la surface

de toucher et qui est destinée à être au contact de l'ob-

jet, et une broche ( 21) solidaire de la partie en saillie, les broches pénétrant dans les orifices du dispositif à plaquesde manière que la surface de toucher y soit fixée, les sites sensibles étant souples et permettant aux broches de fléchir verticalement vers le bas sous l'action d'une force normale appliquée par contact de l'objet avec les sites sensibles, une plate-forme inférieure ( 29) placée près

du tronçon de base et une plate-forme supérieure ( 27) pla-

cée entre la plate-forme inférieure et le dispositif à plaques,les deux plates-formes étant raccordées l'une à

l'autre et au dispositif à plaquesafin qu'elles se dé-

placent comme un tout,

plusieurs transducteurs ( 39) montés dans l'ar-

rangement formé sur la plate-forme supérieure, l'un des transducteurs ( 39) étant placé près de la broche ( 21) qui

dépasse vers le bas de chacun des sites sensibles, le trans-

ducteur étant destiné à détecter l'aptitude du fléchisse-

ment de la broche sous l'action d'une force normale appli-

quée par contact de l'objet et à former un signal propor-

tionnel à l'amplitude du fléchissement, un dispositif de traitement local de données monté sur la plate-forme inférieure ( 29), et destiné à

recevoir les signaux électriques formés par les trans-

ducteurs ( 39) et à transformer les signaux électriques

provenant de chacun des transducteurs d'un format analo-

gique en un format numérique, en série, et

un dispositif de traitement de données à dis-

tance ( 108) relié électriquement au dispositif de trai-

tement local de données et destiné à recevoir et à traiter les signaux numériques du dispositif de traitement local de données afin qu'il forme une information identifiant

des paramètres de contact de l'objet.

Dispositif de détection tactile destiné à as- surer la détection, la discrimination et l'identification d'un certain nombre de phénomènes mécaniques de contact

lorsqu'il est au contact d'un objet, notamment une pré-

sence, une pression, un dessin de pression, une topogra-

phie, un glissement, un glissement imminent ou analogue, caractérisé en ce qu'il comprend: un tronçon de base ( 23),

un dispositif à plaques ( 12, 13) ayant plu-

sieurs orifices ( 15) disposés suivant un arrangement et

placé au-dessus du tronçon de base sur lequel il est mon-

té par des raccords élastiques, une surface de toucher ( 17) en une seule pièce ayant plusieurs sites sensibles ( 19) disposés avec un ar-

rangement qui correspond à celui des orifices dans le dis-

positif à plaques, chaque site sensible comprenant une par-

tie en saillie ( 20) qui dépasse au-dessus de la surface

de toucher et qui est destinée à être au contact de l'ob-

jet et une broche ( 21) solidaire de la partie en saillie,

les broches étant introduites dans les orifices du dispo-

sitif à plaquesafin que la surface de toucher soit fixée,

les sites sensibles ( 19) étant flexibles afin qu'ils per-

mettent un fléchissement vertical vers le bas des broches lorsqu'une force normale est appliquée aux sites sensibles

par contact avec l'objet, la surface de toucher étant mo-

bile latéralement dans un plan horizontal sous l'action d'une force transversale appliquée à la surface de toucher par contact avec l'objet, une plate-forme inférieure ( 29) placée près

du tronçon de base et une plate-forme supérieure ( 27) pla-

cée entre la plate-forme inférieure et le dispositif à plaques,les deux plates-formes étant raccordées l'une à

l'autre et au dispositif à plaquesafin qu'elles se dépla-

cent comme un tout, plusieurs transducteurs ( 39) de détection de force normale, montés suivant ledit arrangement sur la plate-forme supérieure, l'un des transducteurs étant placé près de la broche qui dépasse audessous de chaque site

sensible, les transducteurs étant destinés à détecter l'am-

plitude du fléchissement des broches lorsqu'une force nor-

male est appliquée du fait du contact de la surface avec

l'objet, les transducteurs formant alors un signal propor-

tionnel à l'amplitude de leur fléchissement,

un dispositif ( 75-81) à transducteur de détec-

tion de force transversale, adapté à la surface de toucher afin qu'il détecte le déplacement transversal de la surface

de toucher lorsqu'une force transversale lui est appli-

quée par contact avec l'objet, le dispositif à transduc-

teur de détection de force transversale formant un signal électrique proportionnel au déplacement transversal de la surface de toucher, un dispositif de traitement local de données

monté sur la plate-forme inférieure ( 29) et destiné à re-

cevoir les signaux électriques des transducteurs de détec-

tion de force normale et du dispositif à transducteur de

détection de force transversale et à transformer les si-

gnaux électrique provenant de chaque transducteur d'un

format analogique à un format numérique, sous forme sé-

rie, et

un dispositif de traitement de données à dis-

tance ( 108) relié électriquement au dispositif de traitement

local de données et destiné à recevoir et traiter des si-

gnaux numériques du dispositif de traitement local de don-

nées afin qu'il forme une information identifiant les

paramètres de contact de l'objet.

6 Dispositif de détection de paramètres de con-

tact d'un objet, caractérisé en ce qu'il comprend: une surface de toucher ( 17) destinée à être au contact de l'objet,

plusieurs sites sensibles ( 19) formant un ar-

rangement sur la surface de toucher et présentant une ré-

ponse méanique à la suite du contact avec l'objet, un transducteur ( 91, 92 a-92 d) associé à chaque

site sensible et comprenant un dispositif magnétique capa-

ble de créer un champ magnétique et un dispositif de détec-

tion électromagnétique destiné à détecter l'intensité du champ magnétique produit par le dispositif magnétique, le dispositif de détection électromagnétique étant destiné

à être placé par rapport au dispositif magnétique de ma-

nière que la réponse mécanique des sites sensibles, lors

du contact avec un objet, provoque une variation propor-

tionnelle de la proximité et en conséquence de l'intensité du champ magnétique détecté par le dispositif de détection électromagnétique, ce dernier étant destiné à former un signal électrique proportionnel à la variation du champ magnétique, et

un dispositif ( 108) de traitement de signaux des-

tiné à recevoir les signaux électriques des dispositifs de détection électromagnétique des transducteur et à donner une information identifiant les paramètres de contact de l'objet.

7 Dispositif selon la revendication 6, caracté-

risé en ce que le transducteur comporte une broche ( 91) destinée à fléchir sous la commande d'au moins un site sensible ( 19) et ayant une partie aimantée, cette broche

étant placée, par rapport au dispositif de détection élec-

tromagnétique ( 92 a-92 d) de manière que le champ magnétique

produit par la partie aimantée soit détecté par le dispo-

sitif de détection électromagnétique, la broche ( 91) étant destinée à fléchir sous la commande d'au moins un site sensible à la suite du contact d'un objet avec les sites sensibles de manière que la partie aimantée soit dirigée vers le dispositif de détection électromagnétique, si bien

qu'un champ magnétique d'intensité proportionnelle au flé-

chissement de la broche est détecté par le dispositif de

détection électromagnétique.

8 Dispositif de détection de paramètres de con-

tact d'un objet, caractérisé en ce qu'il comprend: une surface de toucher ( 17) destinée à être au contact de l'objet, plusieurs sites sensibles ( 19) disposés sur la surface de toucher suivant un arrangement et présentant une réponse mécanique à la suite du contact avec l'objet, un transducteur associé à chaque site sensible et comprenant un dispositif réflecteur de lumière ( 87), un dispositif émettéur de lumière ( 89) destiné à diriger un faisceau lumineux vers le dispositif réflecteur, et un dispositif photodétecteur ( 90) destiné à recevoir la

lumière réfléchie par le dispositif réflecteur et prove-

nant du dispositif émetteur, ce dispositif émetteur ( 89) et le dispositif photodétecteur ( 90) étant destinés à être placés, par rapport au dispositif réflecteur et aux sites sensibles,de manière que la réponse mécanique des sites sensibles à la suite du contact d'un objet provoque une variation proportionnelle de l'intensité de la lumière réfléchie vers le photodétecteur par le dispositif réflec- teur en provenance du dispositif émetteur, le dispositif pliotodétvcteur étant destiné à former Lin si(Anil 61 tri qu proportionnel à la variation d'intensité de la lumière provenant du dispositif émetteur, et un dispositif de traitement de signaux ( 108)

destiné à recevoir les signaux électriques du photodétec-

teur du transducteur et à donner une information identi-

fiant les paramètres de contact de l'objet.

9 Dispositif selon la revendication 8, caracté-

risé en ce que le transducteur comporte une broche ( 86) destinée à fléchir sous la commande d'au moins un site sensible, la broche ayant une surface réfléchissant la lumière ( 87) tournée vers le faisceau lumineux provenant du dispositif émetteur ( 89) et étant disposée par rapport

au dispositif émetteur ( 89) et au dispositif photodétec-

teur ( 90) de manière que la lumière provenant de l'émet-

teur soit réfléchie par la surface réflectrice de la bro-

che vers le photodétecteur, la broche étant destinée à

fléchir avec au moins un site sensible à la suite du con-

tact d'un objet avec ce site, si bien que de la lumière, ayant une intensité proportionnelle au fléchissement du site sensible, est réfléchie par la surface réfléchissante

de la broche de l'émetteur au photodétecteur.

Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le transducteur de détection des forces

normales associé à chaque site sensible comporte un dis-

positif magnétique ( 91) capable de créer un champ ma-

gnétique et un dispositif de détection électromagnétique

( 92 a- 92 d) destiné à détecter l'intensité du champ magné-

tique produit par le dispositif magnétique, le dispositif de détection électromagnétique étant destiné à être placé, par rapport au dispositif magnétique et au site sensible,

de manière que le fléchissement des sites sensibles de-

puis leur position non fléchie, sous l'action d'une force

normale, provoque une variation proportionnelle de la pro-

ximité et en conséquence de l'intensité du champ magnétique détecté par le dispositif de détection électromagnétique, ce dernier étant destiné à former un signal électrique

proportionnel à la variation d'intensité du champ magnéti-

que.

11 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le dispositif à transducteur de détection des forces transversales, associé à la surface de toucher, comporte un dispositif magnétique ( 91) capable de former

un champ magnétique et un dispositif de détection électro-

magnétique ( 92 a, 92 d) destiné à détecter l'intensité du champ magnétique produit par le dispositif magnétique, le dispositif de détection électromagnétique étant destiné à être placé, par rapport au dispositif magnétique et à

la surface de toucher, d'une manière telle que le dépla-

cement latéral de la surface de toucher sous l'action d'une force transversale provoque une variation proportionnelle de la proximité et en conséquence de l'intensité du champ

magnétique détectée par le dispositif de détection électro-

magnétique, ce dernier étant destiné à former un signal électrique proportionnel à la variation d'intensité du

champ magntique.

12 Dispositif selon la revendication 11, caracté-

risé en ce qu'il comprend en outre un support fixe placé sous la surface de toucher, cette dernière étant mobile latéralement par rapport au support fixe, le dispositif magnétique du dispositif à transducteur de détection des forces transversales étant destiné à être monté sur la surface de toucher ou sur le support fixe, le dispositif

de détection électromagnétique du dispositif à transduc-

teur de détection des forces transversales étant destiné

à être monté sur le support fixe ou sur la surface de tou-

cher respectivement et près du dispositif magnétique, si bien que, lorsqu'une force transversale est appliquée à

la surface de toucher, le dispositif magnétique et le dis-

positif de détection électromagnétique se déplacent laté-

ralement l'un par rapport à l'autre, et que la proximité et en conséquence l'intensité du champ magnétique produit par le dispositif magnétique et détecté par le dispositif de détection électromagnétique varie proportionnellement

au déplacement latéral de la surface de toucher.

13 Dispositif selon la revendication 11, caracté-

risé en ce que le transducteur de détection des forces

normales associé à chaque site sensible comporte un dis-

positif réfléchissant la lumière ( 87), un émetteur de lu-

mière ( 89) destiné à diriger un faisceau lumineux vers le dispositif réfléchissant, et un photodétecteur ( 90) destiné à recevoir la lamière réfléchie par le dispositif réfléchissant et provenant de l'émetteur, ce dernier et

le photodétecteur étant destinés à être placés, par rap-

port au dispositif réfléchissant et aux sites sensibles, de manière que le fléchissement des sites sensibles à la suite de l'application d'une force normale provoque une variation proportionnelle de l'intensité de la lumière

réfléchie vers le photodétecteur par le dispositif réflé-

chissant et provenant de l'émetteur, le photodétecteur étant destiné à former un signal électrique proportionnel

à la variation d'intensité de la lumière provenant de l'émet-

teur.

14 Dispositif selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le dispositif à transducteur de détection de forces transversales associé à la surface de toucher comporte un dispositif réfléchissant la lumière ( 84), un émetteur de lumière ( 82) destiné à diriger un faisceau

lumineux vers le dispositif réfléchissant, et un photo-

détecteur ( 83 a-8 d) destiné à recevoir la lumière réflé-

chie par le dispositif réfléchissant et provenant de l'émetteur de lumière, ce dernier et le photodétecteur étant destinés à être placés, par rapport au dispositif réfléchissant et à la surface de toucher, de manière que le déplacement latéral de la surface de toucher, sous l'action d'une force transversale qui lui est appliquée, provoque une variation proportionnelle de l'intensité de la lumière réfléchie par le dispositif réfléchissant de

l'émetteur vers le photodétecteur, ce dernier étant des-

tiné à former un signal électrique proportionnel à la va-

riation d'intensité de la lumière provenant de l'émetteur.

Dispositif selon la revendication 14, caracté-

risé en ce qu'il comprend en outre une plate-forme ( 27) destinée à être fixée à la surface de toucher afin qu'elle soit mobile latéralement avec cette dernière, un support

fixe ( 73) placé entre la plate-forme et la surface de tou-

cher, le dispositif réfléchissant la lumière ( 84) étant destiné à être monté sur la plate-forme ou le support fixe, l'émetteur de lumière et le photodétecteur ( 82, 83 a-83 d) étant destinés à être montés sur le support fixe ou sur

la plate-forme respectivement, dans l'alignement du dispo-

sitif réfléchissant la lumière, si bien que, lorsqu'une force transversale est appliquée à la surface de toucher,

le dispositif réfléchissant d'une part et le photodétec-

teur et l'émetteur d'autre part se déplacent latéralement l'un par rapport aux autres si bien que l'intensité de la lumière réfléchie par le dispositif réfléchissant vers le photodétecteur et en provenance de l'émetteur varie proportionnellement au déplacement latéral de la surface

de toucher.

16 Dispositif selon la revendication 15, carac-

térisé en ce que l'émetteur de lumière est un émetteur

unique ( 82), et le photodétecteur comporte quatre photo-

détecteurs individuels ( 83 a-83 d) disposés à intervalles réguliers autour de l'émetteur de lumière, si bien que, lorsqu'une force transversale est appliquée à la surface de toucher, l'émetteur et les quatre photodétecteurs se

déplacent latéralement par rapport au dispositif réflé-

chissant et que l'intensité de la lumière réfléchie vers les photodétecteurs par le dispositif réfléchissant et en provenance de l'émetteur varie proportionnellement au

déplacement latéral de la surface de toucher.

17 Dispositif selon la revendication 15, caracté-

risé en ce que l'émetteur de lumière est un émetteur uni-

que ( 82), et le photodétecteur comporte deux photodétec-

teurs individuels ( 85 a, 85 b) disposés autour de l'émet-

teur si bien que, lorsqu'une force transversale est ap- pliquée à la surface de toucher, l'émetteur et les deux photodétecteurs se déplacent latéralement par rapport au dispositif réfléchissant et que l'intensité de la lumière de l'émetteur réfléchie vers les photodétecteurs par le

dispositif réfléchissant varie proportionnellement au dé-

placement latéral de la surface de toucher.

18 Dispositif selon la revendication 14, caracté-

risé en ce qu'il comporte en outre un support fixe ( 73) placé sous la surface de toucher ( 17), une broche ( 86)

ayant quatre côtés munis chacun d'une surface réfléchis-

sant la lumière ( 87), la broche étant destinée à être mon-

tée sur la surface de toucher ou sur le support fixe, qua-

tre blocs ( 87) disposés chacun dans l'alignement de l'une des faces de la broche et destinés à être montés sur le

support fixe ou la surface de toucher respectivement, cha-

cun des quatre blocs ayant un émetteur de lumière ( 89) et un photodétecteur ( 90) monté sur lui, l'émetteur de

chacun des blocs étant destiné à diriger un faisceau lu-

mineux vers la surface réfléchissante du côté respectif de la broche tourné vers le bloc, le photodétecteur associé au bloc étant destiné à recevoir la lumière réfléchie par la surface réfléchissante correspondante, si bien que, lorsqu'une force transversale est appliquée à la surface

de toucher, la broche et les blocs se déplacent latte;:a Ie-

ment l'une par rapport aux autres si bien que l'intensité de la lumière réfléchie par les surfaces réfléchissantes de la broche et parvenant sur les photodétecteurs des blocs varie proportionnellement au déplacement latéral de la

surface de toucher.