Le procédé selon l'invention s'applique aux dispositifs qui nécessitent le positionnement et la tenue en position d'une manjêre précise d'un axe d'articulation d'unc structure mécanique. En cela le procédé selon l'tnvention trouve un champ d'application dans le domaine de la robotique, des bras de manipulation, des télémanipulateurs. The method according to the invention applies to devices which require positioning and holding in position of a precise manner of an articulation axis of a mechanical structure. In this the method according to the invention finds a field of application in the field of robotics, manipulation arms, remote manipulators.
Les procédés actuels connus pour résoudre ce type de problème font appel à des actionneurs électriques ou hydrauliques à très faible jeu. Les actionneurs pneumatiques asservis en position sont très rarement utilisés à cause de la compressibilité de l'air ou du gaz contenus dans les chambres de celuiuci. Current known methods for solving this type of problem use electric or hydraulic actuators with very little play. Pneumatic actuators controlled in position are very rarely used because of the compressibility of the air or gas contained in the the one.
Les seuls cas envisageables du genre consistent à associer plusieurs axes qui, à la fin, permettent une bonne précision mais les variations de charge impose à ce genre de structure conduisent à des résultats dynamiques (déplacement controlé d'un point à un autre) très médiocres.The only conceivable cases of the kind consist in associating several axes which, at the end, allow a good precision but the load variations imposed on this kind of structure lead to very poor dynamic results (controlled movement from one point to another) .
Dans une variante du procédé selon l'invention, un moteur électrique agit sur le même axe qutun vérin pneumatique. De ce fait, le moteur électrique est capable de rattraper en permanence les imprécisions dues à l'élasticité (compressibilité) inhérente du vérin pneumatique. Il existe une interaction permanente entre le moteur et le vérin. Le moteur électrique possède un faible couple comparativement au vérin pneumatique mais suffisant pour pouvoir mouvoir l'axe dans le jeu élastique du vérin. Par le fait, le vérin définit une position grossière et à l'interieur de celle-ci, le-moteur électrique définit une position fine. In a variant of the method according to the invention, an electric motor acts on the same axis as a pneumatic cylinder. As a result, the electric motor is capable of permanently making up for the inaccuracies due to the inherent elasticity (compressibility) of the pneumatic cylinder. There is a permanent interaction between the motor and the cylinder. The electric motor has a low torque compared to the pneumatic cylinder but sufficient to be able to move the axis in the elastic play of the cylinder. By the fact, the jack defines a coarse position and inside of it, the electric motor defines a fine position.
La figure 1 donne un exemple d'un mode de réalisation de l'invention selon le procédé. Un bras (1) articulé autour de l'axe (2) est mu par un vérin pneu matique (5) par un effet de bras de levier. Le vérin pneumatique (5) étant arrêté dans une position donnée ( differente de ses propres butées fin de course mécanique) par blocage de l'admission d'air dans ses deux chambres (5') (5") ou par égalité d'admission d'air dans le temps dans ses deux chambres (pression moyenne des chambres (5') (5") égales), l'arbre d'un moteur électrique (3) solidaire de l'axe (2) peut assurer un positionnement fin du bras. Les articulations (6) et (7) dans l'exemple assure la fonctionnalité du déplacement de la tige du vérin pour transmettre son couple à l'articulation (2). FIG. 1 gives an example of an embodiment of the invention according to the method. An arm (1) articulated around the axis (2) is moved by a matt tire jack (5) by a lever arm effect. The pneumatic cylinder (5) being stopped in a given position (different from its own mechanical end stops) by blocking the air intake in its two chambers (5 ') (5 ") or by equal admission in time in its two chambers (average pressure of the chambers (5 ') (5 ") equal), the shaft of an electric motor (3) secured to the axis (2) can ensure fine positioning of the arm. The joints (6) and (7) in the example ensures the functionality of the displacement of the rod of the jack to transmit its torque to the joint (2).
Un capteur de position (4) informe l'ensemble sur la position réelle de l'articulation.A position sensor (4) informs the assembly of the actual position of the joint.
La figure 2 donne le schéma fonctionnel de l'ensemble selon. le procédé de l'invention. Une consigne de positionCt1 est appliquée à un comparateur (8) qui élabore la comparaison entre signa de consigne et signal issu du capteur (4) de position finale 2. Le moteur électrique (3) par son circuit électronsqle associé va donc chercher à mouvoir l'ensemble pour que l'articulation (2) et par là même le bras associé à la structu e puisse atteindre la position désirée. il existe une interaction permanente entre les actiomleurs,
Le couple resistant qui va apposer d'une part la charge résistante de sortie et d'autre part le couple résistant opposé par le vérin pneumatique va faire croitre le courant adsorbé par le moteur. L'image du courant absorbé par le moteur va servir A élaborer une tension de consigne nécessaire au déplacement du vérin (5) par son circuit électronique de commande associé. Le vérin va donc se déplacer jusqu'au moment OQ son aide sera suffisante pour déplacer la charge et pennettre d'atteindre la position désirée.Lorsque la position désirée est atteinte, le signal issu du capteur (4) sera égal à la tension de consigne α1 dès lors le courant dbsolDé par le moteur (3) deviendra suffisamment faible pour qu'il ne permette plus d'elaborer de tension de consigne suffisante pour déplacer le vérin (4). Le vérin est donc arrêté en position, le moteur peut agir autour de cette position dans une plage prédéterminée pour compenser l'elasticité du vérin. Une radiation importante de la charge, supérieure au jeu élastique entra nuera une augmentation du courant absorbé par le moteur et entrainera de fa: un déplacement du vérin pour compenser cet effet.Figure 2 gives the block diagram of the assembly according to. the method of the invention. A position setpointCt1 is applied to a comparator (8) which draws up the comparison between setpoint sign and signal from the end position sensor (4) 2. The electric motor (3) by its associated electronic circuit will therefore seek to move the 'together so that the joint (2) and thereby the arm associated with the structure can reach the desired position. there is a permanent interaction between the actuators,
The resisting torque which will affix on the one hand the resistive output load and on the other hand the resisting torque opposed by the pneumatic cylinder will cause the current adsorbed by the motor to increase. The image of the current absorbed by the motor will serve to develop a reference voltage necessary for the displacement of the jack (5) by its associated electronic control circuit. The cylinder will therefore move until the moment when its assistance will be sufficient to move the load and allow it to reach the desired position. When the desired position is reached, the signal from the sensor (4) will be equal to the set voltage α 1 therefore the current dbsolDé by the motor (3) will become sufficiently low so that it no longer makes it possible to develop a setpoint voltage sufficient to move the jack (4). The cylinder is therefore stopped in position, the motor can act around this position within a predetermined range to compensate for the elasticity of the cylinder. Significant radiation of the load, greater than the elastic play will cause an increase in the current absorbed by the motor and will therefore cause: a displacement of the jack to compensate for this effect.
La figure 3 illustre une deuxième variante de la manière dont le procédé selon l'invention est susceptible d'autres applications industrielles. Un moteur (11) entraine par l'intern-diaire de son axe, un réducteur mécanique (12), la sortie du réducteur est li'ee à un autre moteur électrique (14) (de faible puissance) par l'intermédiaire d'un accouplerent élastique (13). Dans ce cas, la sortie (15) ne sera pas affectée par le jeu du réducteur grSce à l'interposition d'un jeu élastique supplémentaire dans l'articulation. FIG. 3 illustrates a second variant of the way in which the method according to the invention is susceptible of other industrial applications. A motor (11) driven by the intern-diary of its axis, a mechanical reducer (12), the output of the reducer is linked to another electric motor (14) (of low power) via an elastic coupler (13). In this case, the outlet (15) will not be affected by the play of the reducer thanks to the interposition of an additional elastic play in the joint.
L'actionneur électrique de faible puissance est dimensionné uniquement en fonction de la valeur du couple resistant provoqué par l'élasticité de l'actionneur de puissance. En phase dtoptimisation industrielle un rapport de 1 à 10 dans les couples des actionneurs peut entre obtenu. The low power electric actuator is dimensioned only according to the value of the resistant torque caused by the elasticity of the power actuator. In the industrial optimization phase, a ratio of 1 to 10 in the actuator torques can be obtained.