FR2646371A1 - Procede de prehension a action bilaterale pour robot ou manipulateur et systemes pour sa mise en oeuvre - Google Patents
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Abstract
Le procédé de préhension à action bilatérale d'un objet par un robot ou un manipulateur 6 comportant un à l'extrémité 5 duquel est situé un dispositif principal de préhension 1 comprend : A) une étape de verrouillage d'une structure porte-objet 9, 10, 8 comportant une pièce de support prédéterminée 14 sur laquelle ledit objet peut être placé, dans une première partie prédéterminée 3 du dispositif principal de préhension 1, B) une étape de chargement dudit objet sur la structure porte-objet 9, 10, 8, C) une étape de serrage bilatéral dudit objet entre la structure porte-objet 8, 9, 10 et une seconde partie prédéterminée 2 du dispositif principal de préhension 1, suivie D) d'une étape de prélèvement et de transfert dudit objet ainsi serré. Utilisation en robotique et en productique et notamment dans des ateliers flexibles.
Description
La présente invention concerne un procédé de préhension à action unilatérale pour robot ou manipulateur.
L'invention vise également des systèmes pour sa mise en oeuvre.
On connaît déjà des préhenseurs mécaniques à action bilatérale ou multilatérale qui peuvent saisir avec une précision satisfaisante des objets très variés, chaque préhenseur étant conçu pour un objet considéré. Cependant, ces préhenseurs ne peuvent pas saisir indifféremment tout type d'objet. Pour résoudre ce problème, on connait déjà deux solutions
- Le changement de doigts du-préhenseur (manuel ou automatique) ce qui permet de saisir une grande variété d'objets par changement des formes et des dimensions des surfaces en contact avec I'obj-et,
- le changement complet de préhenseur (manuel ou automatique) ce qui permet de saisir pratiquement tout type d'objet.
- Le changement de doigts du-préhenseur (manuel ou automatique) ce qui permet de saisir une grande variété d'objets par changement des formes et des dimensions des surfaces en contact avec I'obj-et,
- le changement complet de préhenseur (manuel ou automatique) ce qui permet de saisir pratiquement tout type d'objet.
Cependant, le changement de doigts offre des possibilités limitées concernant l'adaptabilité du préhenseur aux différents types d'objets, tandis que le changement de préhenseur (surtout automatique) est extrêmement coûteux car il exige un dispositif de changement de préhenseur qui doit être fixé à l'extrémité du robot, un' stock de préhenseurs et un dispositif de stockage des préhenseurs, ce qui représente un investissement assez important.
On connaît déjà aussi, des préhenseurs mécaniques à action bilatérale avec un seul doigt mobile en translation. Ces préhenseurs présentent les inconvénients suivants
- les coordonnées de positionnement de l'objet saisi dans le préhenseur changent les dimensions de cet objet,
- les doigts du préhenseur ne peuvent pas etre changés automatiquement pour s'adapter à une grande variété d'objets.
- les coordonnées de positionnement de l'objet saisi dans le préhenseur changent les dimensions de cet objet,
- les doigts du préhenseur ne peuvent pas etre changés automatiquement pour s'adapter à une grande variété d'objets.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un procédé de préhension à action bilatérale pour un robot ou manipulateur à l'extrémité duquel est placé un dispositif principal de préhension.
Suivant l'invention, le procédé de préhension à action bilatérale comprend
A) Une étape de verrouillage d'une structure porte-objet comportant une pièce de support prédéterminé sur laquelle ledit objet à manipuler peut être placé, dans une première partie déterminée du dispositif principal de préhension
B) Une étape de chargement dudit objet sur la structure porte-objet.
A) Une étape de verrouillage d'une structure porte-objet comportant une pièce de support prédéterminé sur laquelle ledit objet à manipuler peut être placé, dans une première partie déterminée du dispositif principal de préhension
B) Une étape de chargement dudit objet sur la structure porte-objet.
C) Une étape de serrage bilatéral dudit objet entre ladite structure porte-objet et une seconde partie prédéterminée du dispositif principal de préhension, suivie
D) d'une étape de prélèvement et de transport dudit objet ainsi serré.
D) d'une étape de prélèvement et de transport dudit objet ainsi serré.
Ainsi, on dispose d'un procédé de préhension offrant une flexibilité accrue car il associe à chaque objet, ou ensemble d'objets identiques, de forme différente, une structure porte-objet faisant fonction de doigts interchangeables automatiquement, et adaptés aux caractéristiques morpho-dimensionnelles de l'objet à saisir.
Cette structure porte-objet permet ainsi de maintenir correctement l'objet saisi et de conserver l'axe principal dudit objet, quel que soit son diamètre, toujours dans la même position, ce qui présente un grand intérêt dans le cas du transport d'une pièce de machines-outils.
De façon avantageuse, le procédé selon l'invention, comprend en outre, à la suite de l'étape D) de prélèvement et de transport dudit objet,
E) Une étape de desserrage dudit objet.
E) Une étape de desserrage dudit objet.
F) Une étape de déchargement dudit objet et, à l'issue d'un cycle prédéterminé d'exécution des étapes B) à
F),
G) Une étape de déverrouillage de la structure porte-objet par rapport à la première partie prédéterminée du dispositif principal de prehension.
F),
G) Une étape de déverrouillage de la structure porte-objet par rapport à la première partie prédéterminée du dispositif principal de prehension.
On dispose ainsi d'un procédé de préhension permettant le chargement/déchargement successif d'objets qui peuvent être identiques. En outre, l'étape de déverrouillage peut être suivie d'une nouvelle étape de verrouillage d'une autre structure porte-objet.
Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le procédé comprend en outre une étape initiale I) de placement dudit objet sur la structure porteobjet, au cours de laquelle la forme de la pièce de support de ladite structure porte-objet est ajustée en fonction de la forme de la partie inférieure de l'objet. De cette façon, on peut manipuler en toute sécurité des objets qui peuvent présenter une forme assez complexe de section régulière ou irrégulière, un état de surface quelconque et aussi une température élevée.
Suivant un autre aspect de l'invention, le procédé de préhension à action bilatérale d'un objet par un robot ou un manipulateur à l'extrémité duquel est situé un dispositif principal de préhension, comprend
A') une étape de verrouillage d'une structure porte-objet comportant une pièce de support prédéterminée, dans une première partie prédéterminée du dispositif principal de préhension,
B') une étape d'approche de l'objet par le dispositif principal de préhension ainsi pourvu de ladite structure porte-objet, au cours de laquelle ladite structure porte-objet est soumise à un mouvement rotationnel d'ouverture prédéterminé relativement au dispositif principal de préhension jusqu'à ce que l'ensemble préhenseur ainsi constitué présente un angle d'ouverture prédéterminé, dans lequel l'objet à prendre se trouve engagé,
C') une étape de fermeture au cours de laquelle ladite structure porte-objet est soumise à un mouvement rotationnel de fermeture de sens inverse au mouvement d'ouverture de sorte que objet se trouve alors en contact par sa surface inférieure avec la surface de support prédéterminée,
D') une étape de serrage unilatéral dudit objet entre ladite structure porte-objet et une seconde partie prédéterminée du dispositif principal de préhension, et
E') une étape de prélèvement et de transport dudit objet ainsi serré.
A') une étape de verrouillage d'une structure porte-objet comportant une pièce de support prédéterminée, dans une première partie prédéterminée du dispositif principal de préhension,
B') une étape d'approche de l'objet par le dispositif principal de préhension ainsi pourvu de ladite structure porte-objet, au cours de laquelle ladite structure porte-objet est soumise à un mouvement rotationnel d'ouverture prédéterminé relativement au dispositif principal de préhension jusqu'à ce que l'ensemble préhenseur ainsi constitué présente un angle d'ouverture prédéterminé, dans lequel l'objet à prendre se trouve engagé,
C') une étape de fermeture au cours de laquelle ladite structure porte-objet est soumise à un mouvement rotationnel de fermeture de sens inverse au mouvement d'ouverture de sorte que objet se trouve alors en contact par sa surface inférieure avec la surface de support prédéterminée,
D') une étape de serrage unilatéral dudit objet entre ladite structure porte-objet et une seconde partie prédéterminée du dispositif principal de préhension, et
E') une étape de prélèvement et de transport dudit objet ainsi serré.
Ainsi, il est possible, pour un robot ou un manipulateur présentant un nombre limité de degrés de liberté, par exemple un robot de type portique monopoutre, de faire une approche linéaire directe et rapide de la pièce à saisir, sans avoir besoin d'autres axes, linéaires ou rotatifs, pour la contourner.
Dans une version préférée suivant cet aspect de l'invention, le procédé comprend en outre1 à l'issue de l'étape E') de prélèvement et de transport dudit objet,
F') une étape de desserrage dudit objet,
-D') une étape d'ouverture au cours de laquelle ladite structure porte-objet est soumise à un mouvement rotationnel d'ouverture de sorte que l'objet ne se trouve plus en contact avec la structure porte-objet,et
H') une étape de désengagement de l'ensemble constitué par le dispositif principal de préhension et la structure porte-objet par rapport audit objet.
F') une étape de desserrage dudit objet,
-D') une étape d'ouverture au cours de laquelle ladite structure porte-objet est soumise à un mouvement rotationnel d'ouverture de sorte que l'objet ne se trouve plus en contact avec la structure porte-objet,et
H') une étape de désengagement de l'ensemble constitué par le dispositif principal de préhension et la structure porte-objet par rapport audit objet.
Ainsi, le déchargement de l'objet placé sur sa structure porte-objet s'effectue dans des conditions favorables, en évitant tout risque d'interférence et de heurt entre l'objet et la structure porte-objet dont la trajectoire par rapport & l'objet est contrôlée.
Le système de préhension à action bilatérale d'un objet par un robot ou manipulateur comportant un bras à l'extrémité duquel est placé un dispositif principal de préhension, et mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, comprend une structure pour porter l'objet destiné à être pris, amovible indépendante du dispositif principal de préhension et comportant une pièce de support prédéterminée.
En outre, suivant l'invention, le dispositif principal de préhension comprend
des moyens pour verrouiller sélectivement la structure porte-objet à la première partie du dispositif principal de préhension,
et des moyens pour serrer sélectivement l'objet contre la pièce de support et la seconde partie du dispositif principal lorsque ledit objet a été préalablement placé sur ladite pièce de support.
des moyens pour verrouiller sélectivement la structure porte-objet à la première partie du dispositif principal de préhension,
et des moyens pour serrer sélectivement l'objet contre la pièce de support et la seconde partie du dispositif principal lorsque ledit objet a été préalablement placé sur ladite pièce de support.
Le système de préhension selon l'invention est ainsi distribué entre le dispositif principal de préhension solidaire du bras du manipulateur et des structures porteobjet indépendantes, amovibles et associées aux objets à saisir. Ceci permet la préhension par un même robot ou manipulateur d'une grande variété d'objets, de toutes formes et réalisés dans des matériaux qui peuvent être métalliques ou plastiques ou autres.
Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le système de préhension comprend en outre des moyens d'ouverture/fermeture pour faire tourner par rapport au dispositif principal, la structure porte-objet préalablement verrouillée à la seconde partie du dispositif principal de sorte que l'ensemble constitué par la structure porte-objet et le dispositif principal présente un angle d'ouverture prédéterminée lorsque lesdits moyens d'ouverture/fermeture sont en situation d'ouverture, et que, lorsque lesdits moyens d'ouverture/fermeture sont en situation de fermeture, la pièce de support soit sensiblement à la verticale desdits moyens de serrage.
D'autres particularités et avantages de 1 t invention apparaîtront encore dans la description ciaprès.
Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs
- la figure 1 est une vue d'ensemble d'un manipulateur équipé d'un système selon l'invention,
- les figures 2A, 2B et 2C représentent trois configurations dzfférentes de structure porte-outil pouvant être utilisés avec le dispositif selon l'invention,
- la figure 2D est une vue détaillée d'une forme de réalisation de la tête d'une structure porte-outil,
- la figure 3A est une vue de face d'une première version du système de préhension selon l'invention, lorsque la structure porte-objet n'est pas solidaire du dispositif principal de préhension,
- la figure 3B est une vue de côté du système de préhension représenté à la figure 3A,
- la figure 3C est une vue de face du système de préhension des figures 3A et 3B, en situation de préhension effective d'un objet,
- la figure 3D est une vue de côté du système de préhension représenté à la figure 3C,
- la figure 4 est une vue d'une seconde version du dipositif de préhension selon l'invention,
- la figure 5 est une vue de la première version du dispositif selon l'invention lorsque le dispositif d'ouverture du préhenseur est actionné.
- la figure 1 est une vue d'ensemble d'un manipulateur équipé d'un système selon l'invention,
- les figures 2A, 2B et 2C représentent trois configurations dzfférentes de structure porte-outil pouvant être utilisés avec le dispositif selon l'invention,
- la figure 2D est une vue détaillée d'une forme de réalisation de la tête d'une structure porte-outil,
- la figure 3A est une vue de face d'une première version du système de préhension selon l'invention, lorsque la structure porte-objet n'est pas solidaire du dispositif principal de préhension,
- la figure 3B est une vue de côté du système de préhension représenté à la figure 3A,
- la figure 3C est une vue de face du système de préhension des figures 3A et 3B, en situation de préhension effective d'un objet,
- la figure 3D est une vue de côté du système de préhension représenté à la figure 3C,
- la figure 4 est une vue d'une seconde version du dipositif de préhension selon l'invention,
- la figure 5 est une vue de la première version du dispositif selon l'invention lorsque le dispositif d'ouverture du préhenseur est actionné.
Un manipulateur 6 équipé d'un système de préhension à action unilatérale selon l'invention est représenté en figure 1.
Son extrémité 5 comporte un dispositif principal de préhension 1 qui comprend une partie de verrouillage/déverrouillage 3 et une partie de serrage/desserrage 2. La partie de verrouillage/ deverrouillage 3 comprend une interface 12 tandis que la partie de serrage/desserrage 2 comprend une patte de serrage 11.
L'autre partie du système de préhension à action unilatérale est constituée par une structure porte-objet 8, 9, 10 posée sur un support de plateau 7. La structure porteobjet 8 présente une pièce de support 14 dont la forme correspond de préférence à l'objet destiné à être posé sur la structure porte-objet et à être pris par le dispositif principal de préhension 1.
Les parties de verrouillage/déverrouillage 3 et de serrage/desserrage 2 sont indépendantes de l'objet à saisir, tandis que la structure porte-objet 8, 9, 10 est choisie de façon à correspondre à l'objet concerné. Cette structure porte-objet est amovible, interchangeable et modulaire.
L'adaptation de la structure porte-objet à l'objet destiné à être pris peut s'effectuer de plusieurs façons, qui sont illustrées de façon schématique sur les figures 2A, 2B et 2C.
La figure 2A illustre la méthode des formes complémentaires. On fixe sur la structure porte-objet 20 une ou plusieurs pièces 23 dont le profil est sensiblement le même, dans la zone de contact, que celui de l'objet saisi 21. Cette pièce de support 23 peut être réalisée soit' par moulage, par exemple à l'aide de matériaux liquide à durcisseurs chimiques, soit par découpage de plaques.
Par ailleurs1 la structure porte-objet 20 comprend une tête 22 qui lors du procédé de préhension est destinée à s'engager dans l'interface mécanique 12 de la partie de verrouillage/déverrouillage 3. La tête 22 comprend une partie supérieure cylindrique 22a, un étranglement 22b et un tronc conique 22c sur une base cylindrique 22d.
Une autre méthode d'adaptation de la structure porte-objet à l'objet à prendre consiste à utiliser une structure porte-objet 24 reconfigurable par réglage, en référence à la figure 2B. La structure porte-objet 24 comporte des supports 27, 28, 29, 30 à réglage continu par des moyens de réglage respectifs 27a, 28a, 29a, 30a.
Chacune des parties supérieures des supports 27, 28, 29, 30 entre en contact avec la surface inférieure de l'objet 26.
Dans le cas de pièces de révolution 43, un ou deux supports en Vé 42 peuvent suffire pour mettre en place la pièce 43 dans la structure porte-objet 40. Pour la manipulation de pièces longues ou de forme cylindrique, la structure porte-objet comporte ainsi de préférence deux doigts identiques (dont un seul est représenté sur la figure 2C) composés d'une plaque en alliage d'aluminium 40 découpé. Ces deux doigts sont fixés sur la base 22d de la tête 22 de la structure porte-objet. La pièce de support 42 peut aussi être dotée d'un dispositif vis-écrou 45 pour le réglage du support, des guidages 44, 44a ; 46, 46a étant en outre prévus.
La tête 22 de la structure porte-objet 20, 24, 40 réalisé en acier constitue la partie amovible de l'interface mécanique entre le dispositif principal de préhension et la structure porte-objet.
Dans un mode de réalisation particulier, la partie supérieure cylindrique 22a de la tête 22 est coupée par deux plans 22e, 22f, symétriques par rapport au plan de symétrie de la structure porte-objet d'un angle a à titre d'exemple de 120 par rapport à l'horizontal, en référence à la figure 2D. Une plaque d'indexation angulaire 22i est par ailleurs fixée à la structure porte-objet et comporte un logement 22h destinés à recevoir un téton solidaire de la partie de verrouillage/déverrouillage 3, non représenté sur les figures 1 et 2D.
En référence à la figure 3A, un corps 52 assure la.liaison mécanique entre le dispositif principal de préhension 1 et l'extrémité 5 du manipulateur.Dans une réalisation effective de l'invention, ce corps est en acier de type E24 et est en forme de U soudé avec des nervures de renforcement (non représentées) soudées aux deux coins du corps 52.
Le dispositif principal de préhension 1 comprend une partie de verrouillage/déverrouillage 150 comportant un vérin 59, de préférence à course courte et compact, fixé sur une plaque de base 58 en alliage d'aluminium qui est fixée sur un pivot 72, de sorte que la liaison entre la plaque 58 et le corps 52 est de type pivot. Une pièce de verrouillage en forme de fourchette 59a est reliée à la tige du vérin 59 et coulisse dans une pièce de guidage 59c.
L'extrémité 98 de la pièce de verrouillage 59a est disposée de sorte qu'elle assure un blocage de la partie supérieure 22a de la tête 22 d'une structure porte-objet S0, lorsque cette tête est introduite dans un orifice 55 de l'interface mécanique 12 fixé à la plaque de base 58. L'orifice d'interface 58 comprend sur une couronne latérale 58a un téton 73, 74 qui joue un rôle d'indexation angulaire qui sera précisé dans la suite de la description.
Le dispositif principal de préhension 1 comprend en outre une partie de serrage/desserrage constituée de deux vérins identiques 60 (un seul est représenté en figure 3A) disposés parallèlement l'un à l'autre et fixés directement sur une plaque soudée sur le corps 52. Les deux axes 60c, 60d des deux vérins 60 de serrage sont parallèles à l'axe de verrouillage 22g. Chacun des vérins a sa tige 60a reliée à une patte de serrage 70 qui est reliée à une tige de guidage 70a coulissant dans une glissière de guidage 70b. Les vérins 60 représentent les attionneurs de la partie de serrage/desserrage au préhenseur.Ils sont de préférence munis de dispostifs d'amortissement réglable 60b aux deux fins de course afin d'éviter le choc et le bruit en fin de course des vérins et sont prévus pour être dotés de détecteurs de proximité sans contact afin d'obtenir les positions instantanées des pistons des vérins.
Le dispositif principal de préhension 1 comprend enfin une partie d'ouverture/fermeture 100 permettant de faire pivoter la plaque de base 58 et donc l'interface mécanique 55. Cette partie d'ouverture/fermeture 100 comporte un vérin 53 monté sur un support pivotant 53c qui présente, comme le vérin 59, une course courte et est choisi de préférence compact afin de limiter l'encombrement du dispositif principal de préhension 1.
Ce vérin présente une course d'axe sensiblement perpendiculQi~^ à l'axe de verrouillage 229.
Les quatre vérins 60, 59, 53 sont du type vérin pneunatique linéaire à double effet standard.
Le vérin d'ouverture/fermeture 53 a pour fonction de faire basculer la plaque de base 58 par l'intermédiaire d'une genouillère constituée de deux barres articulées 55b, 55c et d'une articulation 56. Une première barre 55c articulée autour d'un premier pivot 54 d'articulation solidaire du corps 52 est reliée à la tige du vérin 53 par une articulation 53b et une seconde barre articulée 55b autour d'un second pivot d'articulation 57 solidaire de la plaque 58 est reliée à la première barre par l'articulation de genouillère 56.
La structure porte-objet 50 représentée de façon très simplifiée en figure 3A comprend une tête 22 et sa partie supérieure 22a, ainsi qu'une pièce de support 75 dont la position relative par rapport à la structure peut être réglée aux moyens de dispositifs de réglage continu 75a, 75b et 75c.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention illustrée en figure 4, le dispositif d'ouverture/fermeture 200 comprend un vérin 85 fixé à une chape 86 pouvant pivoter autour d'un axe 86a sensiblement parallèle à ltaxe du pivot d'ouverture/fermeture 72 est relié, via une articulation 97 à la laque de base 58.
Dans cette forme de réalisation, la rentrée de
latige 87 du vérin 85 a pour effet de provoquer un
basculement de la plaque de base 58 autour du pivot 72 et
de réaliser l'étape d'ouverture D') précitée. En situation
de fermeture, le vérin 85 est orienté sensiblement
parallèlement à l'axe de verrouillage, tandis qu'en
situation d'ouverture ce vérin se trouve en inclinaison
par rapport audit axe de verrouillage grâce à la chape 86.
latige 87 du vérin 85 a pour effet de provoquer un
basculement de la plaque de base 58 autour du pivot 72 et
de réaliser l'étape d'ouverture D') précitée. En situation
de fermeture, le vérin 85 est orienté sensiblement
parallèlement à l'axe de verrouillage, tandis qu'en
situation d'ouverture ce vérin se trouve en inclinaison
par rapport audit axe de verrouillage grâce à la chape 86.
Les autres parties composant le dispositif principal de
préhension 1' et la structure porte-objet 5G sont
identiques à la forme de réalisation illustrée en figure
3A.
préhension 1' et la structure porte-objet 5G sont
identiques à la forme de réalisation illustrée en figure
3A.
On va maintenant expliquer le fonctionnement du système de préhension à action bilatérale selon l'invention en se reférant aux figures 3A, 3B et 5.
On va tout d'abord décrire la phase d'accouplement de la structure porte-objet 50 et du dispositif principal de préhension 1. Pendant la phase ultime d'approche du manipulateur vers la structure porteobjet 50, la tête 22 de celle-ci commence à s'introduire dans l'alésage 55 d'interface mécanique de la partie de verrouillage/deverrouillage alors que le téton 73 aborde la pièce 22i solidaire de la tête 22 pour venir se loger dans le logement correspondant. Ce téton permet de réaliser l'indexation angulaire de la structure porte-objet 50 par rapport au dispositif principal de préhension 1.Au cours de cette phase d'indexation angulaire, le dispositif principal de préhension 1 est soumis à un mouvement dans l'espace, et notamment rotationnel par rapport à la structure porte-objet 50 de sorte qu'une position spatiale relative prédéterminée du dispositif principal de préhension 1 par rapport à la structure porte-objet 50 soit atteinte qui autorise un verrouillage effectif de la structure porte-objet 50 au dispositif principal de préhension 1.
Une fois l'accouplement terminé, la phase de verrouillage est effectuée au cours de laquelle le vérin 59 pousse une pièce 59a en forme de fourchette contre la tête de la structure porte-objet 50, ce qui a pour effet de bloquer la tête 22 en 98, et donc d'assurer le blocage de la structure porte-objet 50. La base 22i de la tête 22 est alors plaquée contre la surface extérieure plane de l'orifice 55 d'interface mécanique si le téton 73 est bien placé dans le logement prévu à cet effet. Le manipulateur est alors en mesure de soulever en toute sécurité la structure porte-objet 50 et l'objet 71 qu'elle porte.Par ailleurs, il peut être prévu, au sein de l'étape de verrouillage qui vient d'être décrite, une sous-étape d'interface énergétique lE au cours de laquelle des conditions prédéterminées pour unie transmission d'énergie depuis le dispositif principal 1 vers la structure porteobjet sont réalisées.
En cas de coupure d'air comprimé et de défaillance du vérin 59, un déverrouillage intempestif ne risque pas de se produire puisque le verrouillage entraîne un coincement de la tête 22 par la fourchette 59a,
Pour effectuer le déverrouillage et la séparation de la structure porte-objet 50 et du dispositif principal de préhension 1, le manipulateur ou le robot dépose la structure porte-objet 50 sur son support (non représenté) dans le système de stockage, puis le vérin 59 tire la fourchette 59a qui en reculant débloque et libère la tête 22 de la structure porte-objet 50.
Pour effectuer le déverrouillage et la séparation de la structure porte-objet 50 et du dispositif principal de préhension 1, le manipulateur ou le robot dépose la structure porte-objet 50 sur son support (non représenté) dans le système de stockage, puis le vérin 59 tire la fourchette 59a qui en reculant débloque et libère la tête 22 de la structure porte-objet 50.
Le bras 51 du manipulateur ou du robot peut alors s'éloigner pour se séparer de la structure porte-objet qui reste sur son support.
A l'issue d'une étape de verrouillage telle que celle décrite précédemment, une étape de serrage est effectuée au cours de laquelle les vérins 60 viennent appliquer des pattes de serrage 70 sur l'objet 71 afin de le maintenir en position. tes glissières 70b assurent le guidage en translation des pattes 70 et encaissent la majeure partie des efforts de flexion engendrés par le serrage.
Le serrage d'un objet peut être effectué, soit sur sa surface extérieure, dans le cas d'un objet plein, soit par l'intérieur dans le cas d'un objet creux. Chaque vérin actionne en fait un dispositif de serrage indépendant correspondant à un doigt de la structure porte-objet 75.
Le dispositif d'ouverture/fermeture 100 permet au préhenseur, lors de son approche ou de son dégagement d'un objet 71, d'éviter toute interférence entre cet objet et la trajectoire de la pièce de support 75 ou des doigts de la structure porte-objet 50, en référence à la figure 5.
Un tel dispositif doit être prévu lorsque le robot ou le manipulateur possède un nombre limité de degrés de liberté, comme par exemple, un robot de type portique monopoutre.
En position de fermeture du préhenseur chargé, la genouillère constituée des barres articulées 55b, 55c et de l'articulation 56 résiste aux couples engendrés par les efforts extérieurs, notamment ceux dû au poids de l'objet saisi et aux forces d'inerties, qui tendent à faire pivoter la plaque de base 58.
L'ouverture du préhenseur est obtenue par commande du vérin 53, 53a qui par l'intermédiaire de l'articulation 53b pousse la barre 55c. Le mouvement de cette première barre provoque un déplacement de la seconde barre 55b et par conséquent un mouvement orienté vers le haut de l'articulation 57. Ceci a pour effet d'exercer un couple de rotation à la plaque de base 58 autour du pivot 72, provoquant la rotation de l'interface 12 solidaire de la plaque de base 58 autour du pivot 72.
Le pivot 72 est en acier et s'appuie sur deux paliers 72a, 72b (figure 3A) constitués de bagues autolubrifantes en bronze. Le déplacement axial du pivot est empêché par deux segments d'arrêt (non représentés), montés dans des gorges sur chaque extrémité du pivot 72, suivant des techniques de montage bien connues.
Un angle d'ouverture d'environ 340 de la plaque de base 58 autour de l'axe du pivot 72 convient pour des objets saisis dont le diamètre extérieur de serrage maximal est de 220 mm.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemple s décrits et représentés et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention.
Ainsi, le préhenseur peut être développé pour saisir des outils statiques ou tournants avec l'apport d'une interface mécanique, et on peut prévoir à cette fin des interfaces d'alimentation en énergie, notamment électrique ou pneumatique, pour les outils.
Par ailleurs, on peut envisager un réglage automatique des pièces de support des structures porteobjet. Pour cela, on peut installer près du robot ou du manipulateur, à l'intérieur de son volume de travail, un dispositif de réglage automatique comportant une ou plusieurs têtes tournantes commandées numériquement, ce dispositif permettant, à l'aide du robot ou du manipulateur, le réglage de chaque support de la structure porte-objet, selon la forme de l'objet à saisir.
En outre, la force de serrage du préhenseur peut être réglable en continu grâce à des distributeurs à commande proportionnelle qui permettent une régulation automatique de la pression d'air comprimé alimentant les vérins de serrage.
Le préhenseur selon l'invention peut alors aussi saisir des objets déformables ou fragiles sans les écraser, tels que des objets en verre, carton ou matière plastique.
Claims (26)
1. Procédé de préhension à action bilatérale d'un objet (21, 26, 43, 71) par un robot ou un manipulateur (6) à l'extrémité (5) duquel est situé un dispositif principal de préhension (1), caractérisé en ce qu'il comprend
A) une étape de verrouillage d'une structure porte-objet (8, 9, 10, 20, 24, 40) comportant une pièce de support (14, 23, 42) prédéterminée sur laquelle ledit objet (21, 26, 43, 71) peut être placé, dans une première partie prédéterminée (3) du dispositif principal de préhension (1),
B) une étape de chargement dudit objet (21, 26, 43, 71) sur la structure porte-objet (8, 9, 10, 20, 24, 40),
C) une étape de serrage bilatéral dudit objet (21, 26, 43, 71) entre ladite structure porte-objet (8, 9, 10, 24, 40) et une seconde partie prédéterminée (2) du dispositif principal de préhension (1) ,suivie
D) d'une étape de prélèvement et de transport dudit objet (21, 26, 43, 71) ainsi serré.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre à la suite de l'étape D) de prélèvement et de transport dudit objet (21, 26, 43, 71),
E) une étape de desserrage dudit objet (21, 26, 43, 71) et
F) une étape de déchargement dudit objet (21, 26, 43, 71), et à l'issue d'un cycle prédéterminé d'exécution des étapes B) à F),
G) une étape de déverrouillage de la structure porte-objet (8, 9, 10, 20, 24, 40) par rapport à la première partie prédéterminée (3) du dispositif principal de préhension (1).
3. Procédé selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape initiale I) de placement dudit objet (21, 26, 43) sur la structure porte-objet (20, 24, 40) au cours de laquelle la
forme de la pièce de support (23, 42) de ladite structure porte-objet (20, 24, 40) est ajustée en fonction de la
forme de la partie inférieure de l'objet (21,26, 43).
4. Procédé de préhension à action bilatérale d'un objet (71) par un robot ou un manipulateur (6) à
l'extrémité (5) duquel est situé un dispositif principal de préhension (1), caractérisé en ce qu'il comprend :
A') une étape de verrouillage d'une structure porte-objet (50) ayant une pièce de support prédéterminée
(75) dans une première partie prédéterminée du dispositif principal de préhension (1),
B') une étape d'approche de l'objet (71) par le dispositif principal de préhension (1) ainsi pourvu de
ladite structure porte-objet (50), au cours de laquelle ladite structure porte-objet (50) est soumise à un mouvement rotationnel d'ouverture prédéterminé relativement
au dispositif principal de préhension (1) jusqu'à ce que
l'ensemble préhenseur ainsi constitué présente un angle d'ouverture prédéterminé, dans lequel l'objet (71) à prendre se trouve engagé,
C') une étape de fermeture au cours de laquelle
ladite structure porte-objet (50) est soumise à un 'mouvement rotationnel de fermeture de sens inverse au mouvement d'ouverture de sorte que l'objet (71) se trouve alors en contact par sa surface inférieure avec la pièce de support prédéterminée (75),
D') une étape de serrage bilatéral dudit objet
(71) entre ladite structure porte-objet (50) et une seconde partie prédéterminée du dispositif principal de préhension
(1), et
E') une étape de prélèvement et de transport dudit objet (71) ainsi serré.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre à l'issue de l'étape E') de prélèvement et de transport dudit objet (71),
F') une étape de desserrage dudit objet (71),
G') une étape d'ouverture au cours de laquelle ladite structure porte-objet (50 > est soumise à un mouvement rotationnel d'ouverture de sorte que l'objet (71) ne se trouve plus en contact avec la structure porte-objet (50), et
H') une étape de désengagement de l'ensemble constitué par le dispositif principal (1) de préhension et la structure porte-objet (50) par rapport audit objet (71).
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape de verrouillage (A), A')) comprend une sous-étape d'indexation angulaire IA) au cours de laquelle le dispositif principal de préhension (1) est soumis à un mouvement dans l'espace, et notamment rotationnel par rapport à la structure porteobjet (50) de sorte qu'une position spatiale relative prédéterminée du dispositif principal de préhension (1) par rapport à la structure porte-objet (50) soit atteinte qui autorise un verrouillage effectif de la structure porteobjet (50) au dispositif principal de préhension (1).
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'étape de verrouillage A), A') comprend en outre une sous-étape d'interface énergétique IE) au cours de laquelle des conditions prédéterminées pour une transmission d'énergie depuis le dispositif principal (1) vers la structure porteobjet (8, 9, 10, 20, 24, 40, 50) sont réalisées.
8. Système de préhension à action bilatérale (15) d'un objet par un robot ou un manipulateur (6) comportant un bras (5) à l'extrémité duquel est placé un dispositif principal de préhension (1), mettant en oeuvre le procédé selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend une structure (8, 9, 10) pour porter l'objet destiné à être pris amovible indépendante du dispositif principal de préhension (1), et comportant une pièce de support prédéterminée, et en ce que le dispositif principal de préhension (1) comprend
des moyens (3) pour verrouiller sélectivement la structure porte-objet à une première partie prédéterminée (3 > du dispositif principal de préhension,
et des moyens (2) pour serrer sélectivement l'objet contre la pièce de support et une seconde partie prédéterminée (2) du dispositif principal (1) lorsque ledit objet a été préalablement placé sur ladite pièce de support.
9. Système de préhension selon la revendication 8 et mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre
des moyens (100, 200) d'ouverture/fermeture pour faire tourner, par rapport au dispositif principal tel), la structure porte-objet (50) préalablement verrouillée à la seconde partie (2) du dispositif principal (1), de sorte que l'ensemble constitué par la structure porte-objet (50) et le dispositif principal (1) présente un angle d'ouverture prédéterminé lorsque lesdits moyens d'ouverture/fermeture (100, 200) sont en situation d'ouverture, et que, lorsque lesdits moyens d'ouverture/fermeture (100, 200) sont en situation de fermeture, la pièce de support (75), soit sensiblement à la verticale desdits moyens de serrage (60, 70).
10. Système de préhension selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la structure porte-objet (24) comprend des moyens (27, 28, 29, 30, 27a, 28a, 29a, 30a) pour ajuster la forme de la pièce de support en fonction de la forme de l'objet (26) destiné à être pris par le système de préhension.
11. Système de préhension selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que la pièce de support (23) présente une forme complémentaire de la forme de la partie inférieure de l'objet (21) destiné à être pris par le système de préhension.
12. Système de préhension selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce que la structure porte-objet comporte plusieurs sous-structures porte-objet indépendantes comprenant chacune sa pièce de support.
13. Système de préhension selon l'une des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que chaque structure ou sous-structure porte-objet (20, 24, 40, 50) comprend en outre une tête de verrouillage (22) destinée à être introduite dans les moyens de verrouillage du dispositif principal de préhension (1), suivant un axe de verrouillage prédéterminé (22g).
14. Système de préhension selon la revendication 13, caractérisé en ce que la tête de verrouillage (22) comprend une partie supérieure (22a) au-dessus d'un étranglement (22bu monté sur un tronc 22c s'étendant à partir d'une base (22d) et en ce que les moyens de verrouillage sont solidaires de la première partie (3) et comprennent une ouverture d'interface (55) réalisée dans une plaque de base (58) et une fourchette (59a) actionnée par un vérin de verrouillage (59) fixé à la plaque de base (58) et dont l'extrémité de forme prédéterminée (98) bloque la partie supérieure (22a) de la tête de verrouillage (22) lorsque cette dernière est engagée dans ladite ouverture.
15. Système de préhension selon l'une des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que les moyens de serrage (60, 70) sont fixés à la seconde partie prédéterminée (2) du dispositif principal de préhension (1) et comprennent au moins une patte de serrage (70) reliée à un vérin de serrage (50) de sorte que le vérin de serrage (60) exerce sélectivement sur ladite patte de serrage (70) un effort suivant un axe de serrage prédéteminé.
16. Système de préhension selon la revendication 15, caractérisé en ce que les moyens de serrage (50, 70) comprennent en outre une glissière (70b) associée à chaque vérin de serrage (60) et d'axe (70a) sensiblement parallèle à l'axe de serrage.
17. Système de préhension selon l'une des revendications 15 ou 16 et la revendication 12, caractérisé en ce qu'à chaque sous-structure porte-objet correspond un sous-ensemble de serrage (60, 70) constitué d'une patte de serrage 170), d'un vérin de serrage (60) et d'une glissière de guidage (70b), les axes de serrage respectifs desdits sous-ensembles de serrage étant sensiblement parallèles entre eux.
18. Système de préhension selon l'une des revendications 13 ou 14 et selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisé en ce que les axes de serrage (70a) sont sensiblement parallèles aux axes de verrouillage (22g).
19. Système de préhension selon l'une des revendications 8 à 18 et la revendication 9, caractérisé en ce que la première partie (3) de verrouillage du dispositif principal de préhension (1) comporte un pivot d'ouverture/fermeture (72) autour duquel la plaque de base (58) peut présenter des mouvements de rotation prédéterminés par rapport à l'extrémité de bras (51) à laquelle le dispositif principal de préhension (1) est fixé, et un vérin d'ouverture/fermeture (53) pour provoquer lesdits mouvements de rotation de la plaque de base (58) par le biais de moyens d'articulation mécanique (54, 53b, 53c, 56, 57).
20. Système de préhension selon les revendications 10 et 14, caractérisé en ce que le vérin d'ouverture/fermeture (53) est disposé au sein de la première partie de verrouillage (3) de sorte qu'il présente un axe de déplacement (53d) de sa tige (53a) perpendiculaire à l'axe de verrouillage (22g), le mouvement de la tige (53a) étant transmis à la plaque de base (58) par une genouillère constituant lesdits moyens d'articulation mécaniques et comprenant d'une part une première barre articulée (55c) autour d'un premier pivot (54) d'articulation solidaire de la partie de verrouillage et reliée à la tige par une articulation de vérin (53b) et d'autre part, une seconde barre articulée (55b) autour d'un second pivot d'articulation (57) solidaire de la plaque de base (58), les deux première et seconde barres (55c, 55b) étant reliées par une articulation de genouillère (56).
21. Système de préhension selon les revendications 19 et 14, caractérisé en ce que le vérin d'ouverture/fermeture (85) est fixé à une chape (86) pouvant pivoter autour d'un axe (86a) sensiblement parallèle à Iraxe du pivot d'ouverture/fermeture (72) et solidaire de la première partie de verrouillage (3), -et comporte une tige (87) reliée, via une articulation (97, à la plaque de base (58).
22. Système de préhension selon l'une des revendications 8 à 21 et la revendication 14, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage comprennent en outre des moyens d'indexation angulaire (73, 74) pour permettre le verrouillage de la structure porte-objet (50) au dispositif principal de préhension (1) uniquement lorsque la tête de verrouillage présente une orientation angulaire prédéterminée suivant l'axe de verrouillage (22g) par rapport auxdits moyens d'indexation angulaire (73).
23. Système de préhension selon la revendication 22, caractérisé en ce que les moyens d'indexation angulaire comprennent au moins un téton d'indexation angulaire fixé au voisinage de l'ouverture cylindrique de verrouillage (55), et en ce que la tête (22) de la structure porte-objet (50) comprend au moins un logement (22h) du téton correspondant, ménagé dans une plaque (22i) solidaire de la base (22d) de la tête (22).
24. Système de préhension selon l'une des revendications 15 à 18 et l'une des revendications 8 à 23, caractérisé en ce que chaque vérin de serrage (60) est pourvu de moyens d'amortissement (60) en fin de course.
25. Système de préhension selon l'une des revendications 8 å 24, caractérisé en ce que le dispositif principal de préhension (I) comprend en outre des moyens pour transmettre å la structure porte-objet une ou plusieurs formes d'énergie prédéterminées.
26. Système de préhension selon l'une quelconque des revendications 8 & 24 et la revendication 14, caractérisé en ce que la partie.supérieure (22a) de la tête de serrage (22) est de forme cylindrique et est coupée par deux plans symétriques par rapport à un plan de symétrie de la structure porte-objet (20) et inclinés d'un angle d'inclinaison prédéterminé par rapport au plan supérieur de la tête de serrage (22).
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|---|---|---|---|
| FR8905652A FR2646371A1 (fr) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | Procede de prehension a action bilaterale pour robot ou manipulateur et systemes pour sa mise en oeuvre |
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| FR8905652A FR2646371A1 (fr) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | Procede de prehension a action bilaterale pour robot ou manipulateur et systemes pour sa mise en oeuvre |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2646371A1 true FR2646371A1 (fr) | 1990-11-02 |
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ID=9381228
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| FR8905652A Withdrawn FR2646371A1 (fr) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | Procede de prehension a action bilaterale pour robot ou manipulateur et systemes pour sa mise en oeuvre |
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| ST | Notification of lapse |