FR2828126A1

FR2828126A1 - Telemanipulateur mecanique protege contre les surcharges

Info

Publication number: FR2828126A1
Application number: FR0110262A
Authority: FR
Inventors: Maurice Cazal
Original assignee: La Calhene SA
Current assignee: Getinge la Calhene SAS
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-07-31
Publication date: 2003-02-07
Anticipated expiration: 2021-07-31
Also published as: FR2828126B1

Abstract

Télémanipulateur mécanique protégé contre les surcharges.Un télémanipulateur comprenant un bras maître (10) et un bras esclave entre lesquels certains mouvements sont transmis par des éléments souples (36), tels que des câbles, est équipé de capteurs d'efforts (60) intégrés dans certains des organes tournants (42), tels que des poulies, sur lesquels cheminent les éléments souples. Les organes tournants (42) sont situés avantageusement à proximité de l'axe d'épaule du bras maître (10). Lorsque l'effort mesuré dépasse un seuil prédéterminé, un signal d'alerte sonore, visuel ou autre est émis.

Description

TELEMANIPULATEUR MECANIQUE PROTEGE CONTRE LES SURCHARGES DESCRIPTION Domaine technique L'invention concerne un télémanipulateur mécanique, de type maître esclave, dans lequel la transmission des mouvements entre un bras maître et un bras esclave est assurée au moins en partie par des éléments souples tels que des câbles, des chaînes ou des rubans.

L'invention peut être utilisée avantageusement dans des télémanipulateurs à bras télescopiques. Toutefois, elle peut aussi s'appliquer à tout télémanipulateur mécanique, et notamment aux télémanipulateurs à bras articulés, sans sortir du cadre de l'invention.

Etat de la technique Les télémanipulateurs maître esclave sont des appareils destinés à permettre à un opérateur, placé à l'extérieur d'une cellule étanche, d'effectuer à distance un certain nombre de tâches dans cette cellule, sans y pénétrer et sans rompre son confinement.

Dans les télémanipulateurs maître esclave, un bras maître terminé par une poignée est placé à l'extérieur de la cellule et un bras esclave terminé par une pince se trouve dans la cellule. Les bras maître et esclave sont aptes à pivoter, par des

articulations dites"d'épaule", aux deux extrémités d'un tube de traversée. Ce dernier est monté tournant, de façon étanche ou non étanche, dans un passage qui traverse une paroi de la cellule étanche.

Dans un télémanipulateur de ce type, les mouvements du bras esclave et de sa pince sont commandés par une action directe de l'opérateur sur le bras maître et sur sa poignée. Généralement, le bras esclave peut aussi être décalé par rapport au bras maître grâce à des commandes dites de"décalage électrique".

La commande des mouvements du bras esclave et de la pince résultant d'une action directe de l'opérateur sur le bras maître ou sur sa poignée est transmise au moins en partie par des éléments souples tels que des câbles, des rubans ou des chaînes, qui cheminent à l'intérieur de chacun des bras et par des arbres tournants logés dans le tube de traversée, parallèlement à son axe.

De façon plus précise, les éléments souples logés dans le bras maître et dans le bras esclave s'enroulent sur des cabestans ou sur des dispositifs équivalents, et les cabestans sont en prise avec les arbres montés dans le tube de traversée, par l'intermédiaire de pignons de renvoi d'angle. Ainsi, lorsqu'on déplace le bras maître ou sa poignée selon un mouvement déterminé, on agit sur le ou les câbles logés dans le bras maître. Cela a pour effet de déplacer le bras esclave ou sa pince selon un mouvement analogue, du fait que les déplacements des câbles du bras maître

sont transmis aux câbles du bras esclave par les arbres logés dans le bloc de traversée.

Un appareil tel qu'un télémanipulateur est conçu pour une capacité nominale donnée. En d'autres termes, lorsque l'opérateur soumet le télémanipulateur à une charge qui dépasse cette capacité nominale, l'appareil risque d'être endommagé.

Ainsi, à titre d'exemple, un télémanipulateur à bras télescopiques peut notamment être conçu pour présenter une capacité maximale de 20 daN pour chacun de ses mouvements, dans la posture la plus défavorable correspondant aux décalages électriques maximaux entre les bras maître et esclave et à un allongement maximal du bras esclave.

Afin d'éviter l'application de surcharges, certains télémanipulateurs maître esclave comprennent des ressorts tarés, qui sont montés sur les éléments souples servant à commander différents mouvements sur le bras esclave. Lorsque la charge maximale est atteinte pour un mouvement donné, le ressort correspondant se déforme, de façon à limiter mécaniquement la charge appliquée. On évite ainsi l'application d'une surcharge.

Cet agencement connu a pour inconvénient notable que le franchissement, même temporaire, du seuil de charge défini par chacun des ressorts tarés y est totalement impossible. Par conséquent, un télémanipulateur ainsi conçu ne permet pas d'effectuer une intervention en urgence lorsque cette intervention impose de dépasser la capacité nominale du télémanipulateur pendant un court instant.

Exposé de l'invention
L'invention a précisément pour objet un télémanipulateur maître esclave, dans lequel l'opérateur est immédiatement averti, pour chacun des mouvements, du franchissement d'un seuil de charge prédéterminé, sans que ce franchissement soit rendu impossible.

Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un télémanipulateur comprenant un bras maître et un bras esclave reliés mécaniquement l'un à l'autre par des moyens de transmission de mouvements comportant des éléments souples cheminant sur des organes tournants, caractérisé en ce que l'un au moins des organes tournants sur lesquels chemine chacun des éléments souples intègre un capteur d'efforts apte à mesurer une valeur d'effort appliquée sur ledit organe tournant, des moyens avertisseurs étant prévus pour émettre un signal d'alerte lorsque la valeur d'effort mesurée par chaque capteur d'effort dépasse un seuil prédéterminé.

La présence d'un capteur d'efforts dans l'une au moins des poulies ou roues dentées servant d'appui à chacun des câbles, rubans ou chaîne permet de connaître l'effort appliqué sur celui-ci, sans limiter cet effort.

Lorsque la valeur mesurée par l'un quelconque des capteurs atteint un seuil prédéterminé, l'opérateur en est automatiquement informé par des moyens avertisseurs visuels, sonores ou autres. Par conséquent il peut à volonté soit interrompre la

manipulation en cours si celle-ci le permet, soit poursuivre cette manipulation si certaines conditions, par exemple de sûreté, l'exigent.

Des moyens enregistreurs sont de préférence associés aux moyens avertisseurs, pour permettre la mise en mémoire et l'exploitation ultérieure des signaux délivrés par les différents capteurs d'efforts.

Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les organes tournants intégrant les capteurs d'efforts sont des organes de renvoi disposés coaxialement à proximité d'un axe d'épaule du bras maître.

De préférence, chaque organe de renvoi comprend alors une partie centrale non tournante, intégrant le capteur d'efforts, et un roulement dont une cage intérieure appartient à la partie centrale et dont une cage extérieure a une forme complémentaire de celle de l'élément souple cheminant sur l'organe de renvoi, c'est-à-dire par exemple une forme de poulie lorsque l'élément souple est un câble.

Dans ce cas, la partie centrale de l'organe de renvoi comprend avantageusement une couronne extérieure formant la cage intérieure du roulement, une couronne intérieure coaxiale à la couronne extérieure et deux demi poutres reliant les couronnes intérieure et extérieure selon une même direction radiale par rapport à leur axe commun, le capteur d'efforts comportant des jauges de contrainte montées sur la couronne intérieure et/ou sur les deux demi poutres, de façon à mesurer un effort de compression appliqué sur

les demi poutres par les éléments souples cheminant sur la couronne extérieure.

Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les bras maître et esclave sont des bras 5 télescopiques articulés par des axes d'épaule et portant respectivement une poignée de commande et une pince à leur extrémité. Des éléments souples cheminant dans le bras maître commandent alors respectivement un mouvement de pivotement de la pince autour d'un axe de 10 rotation orthogonal à un axe longitudinal du bras esclave, un mouvement de rotation de la pince autour d'un axe orthogonal à l'axe de rotation précité, un mouvement de variation de longueur du bras esclave, un mouvement de rotation des tubes du bras esclave autour 15 de l'axe longitudinal du bras esclave et un mouvement de serrage de la pince. Dans ce cas, chacun de ces éléments souples chemine sur au moins l'un des organes tournants intégrant un capteur d'efforts.

Dans ce mode de réalisation préféré de 20 l'invention, un contrepoids d'équilibrage d'un mouvement de pivotement du bras maître autour de son axe d'épaule est relié au bras maître par une tringlerie comprenant au moins une articulation. Un capteur d'efforts supplémentaire est alors intégré dans 25 l'articulation.

Généralement, des moyens de décalage intégrant des moteurs électriques sont prévus pour commander un déplacement du bras esclave relativement au bras maître. La connaissance des efforts appliqués 30 lors de la mise en oeuvre de ces moyens de décalage est

alors assurée par des moyens de mesure de la consommation de courant de chacun des moteurs.

L'existence d'un décalage angulaire du bras esclave autour de son axe d'épaule, relativement au bras maître, peut provoquer une légère variation de la valeur d'effort mesurée par chacun des capteurs d'efforts. Toutefois, chaque mouvement étant commandé par au moins deux éléments souples passant chacun sur un organe tournant équipé d'un capteur d'efforts, les variations des valeurs d'efforts mesurées par chacun d'entre eux peuvent être opposées et sensiblement égales, de telle sorte qu'elles se compensent.

Dans le cas contraire, on prévoit avantageusement un capteur angulaire qui mesure un déplacement angulaire du bras maître par rapport à la verticale. Des moyens de compensation corrigent alors les valeurs d'efforts mesurées par les capteurs d'efforts, en fonction du décalage angulaire mesuré par le capteur angulaire.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, des capteurs de position mesurent un décalage du bras esclave par rapport à la verticale et des moyens de correction donnent au seuil prédéterminé un niveau haut, sensiblement supérieur à son niveau normal, lorsque le décalage mesuré est inférieur à un décalage maximal prédéterminé. A titre d'illustration nullement limitative de l'invention, si le niveau normal du seuil d'émission du signal d'alerte est situé à 20 daN, ce seuil peut être porté à 80 daN tant que l'inclinaison du bras esclave par rapport à la verticale ne dépasse pas 5 .

Brève description des dessins
On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue de côté, en coupe partielle, qui représente schématiquement un télémanipulateur télescopique réalisé conformément à l'invention ; - la figure 2 est vue de côté qui représente schématiquement, à plus grande échelle, l'articulation d'épaule du bras maître du télémanipulateur de la figure 1 et les parties attenantes ; et la figure 3 est une vue de côté qui représente à plus grande échelle une poulie de renvoi proche de l'axe d'épaule, équipée d'un capteur d'efforts.

Description détaillée d'un mode de réalisation préféré de l'invention
Sur la figure 1, on a représenté de façon très schématique, un télémanipulateur mécanique de type maître esclave susceptible d'être équipé d'un système de protection contre les surcharges réalisé conformément à l'invention. Comme on l'a déjà indiqué, un tel système peut être appliqué à des télémanipulateurs mécaniques de types différents, sans sortir du cadre de l'invention.

Le télémanipulateur illustré sur la figure 1 comprend un bras maître 10 et un bras esclave 12,

montés aux deux extrémités d'un bloc de traversée 14. Plus précisément, le bloc de traversée 14 est monté de façon étanche dans un passage 16 qui traverse une paroi 18 d'une cellule étanche 20. Les bras maître 10 et esclave 12 sont placés de part et d'autre de la paroi 18, respectivement à l'extérieur et à l'intérieur de la cellule étanche 20.

De façon plus précise, le bloc de traversée 14 est monté dans le passage 16 de façon à pouvoir tourner autour de leur axe commun, généralement

horizontal. On définit ainsi un mouvement de rotation X.

Le bras maître 10 est monté à une première extrémité du bloc de traversée 14. Une articulation d'épaule est matérialisée par un axe d'épaule 22. De façon comparable, le bras esclave 12 est monté à l'autre extrémité du bloc de traversée 14 par une articulation d'épaule matérialisée par un axe d'épaule 24. On définit ainsi un mouvement d'élévation Y.

Les bras maître 10 et esclave 12 sont des bras télescopiques dont les variations de longueur définissent un mouvement d'allongement Z.

Les tubes des bras maître et esclave peuvent tourner autour de l'axe longitudinal du bras et définissent un mouvement d'azimuth.

L'extrémité du bras maître 10 est munie d'une poignée de manoeuvre 26. De même, l'extrémité du bras esclave 12 est équipée d'un outil de préhension 28 tel qu'une pince. La poignée 26 et l'outil 28 sont montés sur le bras maître 10 et sur le bras esclave 12 de façon à pouvoir tourner autour de l'axe longitudinal

du bras correspondant et autour d'un axe de rotation respectif 30,32 orthogonal à l'axe longitudinal du bras. En outre, la poignée 26 est équipée d'une gâchette 34 dont la mise en oeuvre commande le serrage de la pince 28.

Le mouvement de rotation X est transmis directement du bras maître 10 au bras esclave 12 par le bloc de traversée 14. Tous les autres mouvements du bras maître 10 et de sa poignée 26 sont transmis au bras esclave 12 et à la pince 28 par des moyens de transmission de mouvements de nature purement mécanique, logés dans chacun des bras 10 et 12 et dans le bloc de traversée 14.

En particulier, la transmission au bras esclave 12 des mouvements d'allongement Z et d'azimuth du bras maître 10 et la transmission à la pince 28 des mouvements de pivotement de la poignée 26 autour de son axe de rotation 30 et des mouvements d'actionnement de la gâchette 34 sont assurés par des moyens de transmission de mouvements qui comprennent des éléments souples et de longueur constante. Ces éléments souples sont généralement constitués par des câbles. En variante, ils peuvent toutefois être constitués par des rubans ou par des chaînes, sans sortir du cadre de l'invention.

De façon plus précise, lorsque les moyens de transmission de mouvement comprennent des éléments souples tels que des câbles, la transmission de chaque mouvement s'effectue par un premier élément souple 36 (figure 2) cheminant principalement dans le bras maître 10, par un deuxième élément souple (non représenté)

cheminant principalement dans le bras esclave 12 et par un arbre tournant (illustré schématiquement par un trait mixte 38 sur la figure 1) monté dans le bloc de traversée 14, parallèlement à son axe.

Comme l'illustre en particulier la figure 2, chaque élément souple 36 logé dans le bras maître 10 circule entre un cabestan 40 ou tout système équivalent, monté dans la partie chape d'articulation du bras maître attenante à l'axe d'épaule 22 et des organes tournants placés à l'intérieur du bras maître.

Lorsque l'élément souple 36 est un câble ou un ruban, les organes tournants sont habituellement des poulies.

Lorsque l'élément souple 36 est une chaîne, les organes tournants sont des roues dentées. Un premier organe tournant de renvoi 42 et trois organes tournants 44 adjacents à l'axe d'épaule 22 sont représentés sur la figure 2.

Le cabestan 40 est en prise avec une première extrémité de l'arbre tournant 38 par des pignons de renvoi d'angle (non représentés). Par conséquent, tout mouvement de défilement de l'élément souple 36, ayant pour origine un déplacement du bras maître 10 ou de sa poignée 26 commandé par l'opérateur, se traduit par une rotation de l'arbre tournant 38 correspondant à cet élément souple.

L'agencement est sensiblement le même du côté esclave que du côté maître. En d'autres termes, l'autre extrémité de l'arbre tournant est en prise sur un cabestan (non représenté) par l'intermédiaire de pignons de renvoi d'angle (non représentés) et l'élément souple logé dans le bras esclave 12 chemine

entre ce dernier cabestan et des organes tournants (non représentés) placés à l'intérieur du bras esclave 12.

Grâce à cet agencement, le mouvement du bras maître 10 ou de sa poignée 26 est transmis au bras esclave 12 ou à sa pince 28.

La transmission du mouvement d'élévation Y entre le bras maître 10 et le bras esclave 12 est assurée directement par un arbre tournant comparable à l'arbre 38. Les deux extrémités de cet arbre portent des pignons qui sont en prise sur des couronnes dentées portées par chacun des bras et centrées respectivement sur les axes d'épaules 22 et 24. La couronne dentée centrée sur l'axe d'épaule 22 est illustrée en 46 sur la figure 1.

La transmission à la pince 28 d'un mouvement de pivotement de la poignée 26 autour de l'axe longitudinal du bras maître 10 est assurée par des éléments souples (non représentés) logés dans chacun des bras 10 et 12 et par un arbre tournant comparable à l'arbre 38, reçu dans le bloc de traversée 14. Des pignons de renvoi d'angle assurent la transmission des mouvements entre les extrémités adjacentes des arbres.

Le télémanipulateur représenté sur les figures comprend de plus des moyens de décalage, conçus pour permettre de déplacer ou de décaler le bras esclave 12 par rapport au bras maître 10 selon les mouvements de rotation X, d'élévation y et d'allongement Z. Ces moyens de décalage sont commandés par des moteurs électriques, illustrés schématiquement en 48,50 et 52 sur la figure 1. On voit notamment sur

cette figure que le moteur 50, qui commande le décalage selon le mouvement d'élévation Y, permet de décaler angulairement la couronne dentée 46 par rapport au bras maître 10, par l'intermédiaire d'un système vis écrou 54.

On voit également sur la figure 1 que le bras maître 10 est équilibré autour de l'axe d'épaule 22 par un contrepoids d'équilibrage 56. Ce contrepoids 56 est relié au bras maître 10, et plus précisément à la couronne dentée 46, par une tringlerie intégrant une articulation 58.

Pour plus de détails concernant le télémanipulateur qui vient d'être décrit, on se reportera utilement aux documents US-A-4 493 598 et US-A-4 549 839.

Conformément à l'invention, ce télémanipulateur est équipé de moyens permettant de le protéger contre les surcharges, sans toutefois empêcher l'exécution d'une manipulation au-delà de la charge maximale requise, si les circonstances l'exigent.

Comme l'illustre schématiquement la figure 2, dans le cas des mouvements mettant en oeuvre des éléments souples, tels que l'élément 36, logés principalement dans le bras maître 10, un capteur d'efforts 60 est intégré dans l'un au moins des organes tournants sur lesquels chemine chaque élément souple 36.

De préférence, les organes tournants intégrant les capteurs d'efforts 60 sont les organes de renvoi 42 situés à proximité de l'axe d'épaule 22 du bras maître 10, entre les cabestans 40 et les organes

tournants 44. Tous ces organes de renvoi 42 sont montés coaxialement dans la partie chape d'articulation du bras maître. Ils sont donc aisément accessibles. Cela permet notamment d'intégrer les capteurs d'effort 60 conformes à l'invention dans des télémanipulateurs existants sans difficulté particulière. Cela permet aussi d'intervenir aisément sur les capteurs d'efforts 60, par exemple pour les remplacer lorsque cela est nécessaire.

Dans un mode de réalisation préféré, mais non limitatif, de l'invention, chacun des organes de renvoi 42 comprend une partie centrale 62, non tournante, et un roulement 64 tel qu'un roulement à billes, placé autour de cette partie centrale 62. Le roulement 64 comprend une cage intérieure fixe 66, une cage extérieure tournante 67 et des billes 69 interposées entre les deux cages. La cage extérieure 67 a une forme extérieure complémentaire de celle de l'élément souple 36, c'est-à-dire qu'elle a une forme de poulie lorsque cet élément est un câble ou un ruban, ou une forme de roue dentée lorsque l'élément souple a la forme d'une chaîne.

De façon plus précise, la partie centrale 62 de l'organe de renvoi 42 comprend une couronne extérieure qui forme la cage intérieure 66 du roulement 64, une couronne intérieure 68 disposée coaxialement à l'intérieur de la couronne extérieure 66, et deux demi poutres 70 qui relient entre elles les couronnes 66 et 68 selon une même direction orientée radialement par rapport à leur axe commun. Plus précisément, la direction d'orientation des deux demi-poutres 70 est

telle que l'élément souple 36 prend appui sur une partie de l'organe de renvoi 42 située dans le prolongement de cette direction. Du fait de cette orientation, l'élément souple 36 applique sur les deux demi poutres 70 un effort de compression dont la valeur dépend directement de l'effort transmis par cet élément souple.

Le capteur d'efforts 60 est intégré à la partie centrale 62 de l'organe de renvoi 42, dans la zone hachurée sur la figure 3, et matérialisé par des jauges de contrainte montées sur la couronne intérieure 68 et/ou sur les deux demi poutres 70. L'agencement de ces jauges de contraintes est tel qu'elles mesurent l'effort de compression appliqué sur les demi poutres 70. Compte tenu de l'orientation de celles-ci, la valeur de l'effort appliqué sur l'élément souple 36 peut être aisément calculée à partir du signal délivré par les jauges de contrainte formant le capteur d'efforts 60. A cet effet, chacun des capteurs d'efforts 60 est relié électriquement à une unité centrale 72 (figure 1).

L'unité centrale 72 calcule notamment, pour chacun des capteurs d'efforts 60, la valeur de l'effort effectivement appliqué sur l'élément souple 36 correspondant, en utilisant un opérateur mathématique simple déterminé par l'homme du métier.

L'unité centrale 72 compare ensuite la valeur de l'effort précédemment calculée à un seuil d'effort prédéterminé, qui correspond en principe à la capacité du télémanipulateur dans les conditions les plus défavorables, c'est-à-dire lorsque les décalages

électriques entre les bras maître et esclave sont maximaux et lorsque le bras esclave présente sa plus grande longueur. A titre d'exemple non limitatif, ce seuil d'efforts prédéterminé peut être fixé à 20 daN.

Lorsque le résultat de la comparaison effectuée par l'unité centrale 72 révèle que l'effort exercé sur l'un au moins des éléments souples 36 dépasse le seuil prédéterminé, des moyens avertisseurs 74 en informent immédiatement l'opérateur en émettant un signal d'alerte. Les moyens avertisseurs 74 peuvent être constitués par un ou plusieurs avertisseurs optiques, sonores ou autres. Ils sont agencés à l'extérieur de la cellule 20, de façon à informer l'opérateur dans les meilleures conditions possibles. Il est à noter qu'au moins un signal d'avertissement préalable peut également être émis lorsque l'effort mesuré par l'un au moins des capteurs approche du seuil prédéterminé.

Selon un perfectionnement avantageux de l'invention, le seuil prédéterminé peut être commuté automatiquement à une valeur haute, sensiblement supérieure à sa valeur normale, lorsque l'inclinaison du bras esclave 12 par rapport à la verticale est inférieure ou égale à un angle prédéterminé. En effet, le télémanipulateur est alors capable de supporter sans dommages des efforts sensiblement supérieurs à ceux qu'il est apte à supporter lorsque sa posture est différente.

Le télémanipulateur est alors équipé de plusieurs capteurs de position dont un seul est représenté schématiquement en 76 sur la figure 1. Ces

capteurs de position 76 mesurent respectivement l'inclinaison manuelle du bras maître 10 selon la direction de rotation X, le décalage électrique selon la direction de rotation X, l'inclinaison manuelle du bras maître 10 selon la direction d'élévation Y et le décalage électrique selon cette même direction d'élévation Y. Les valeurs mesurées par les capteurs de position 76 sont transmises à l'unité centrale, qui détermine si l'inclinaison du bras esclave 12 est ou non supérieure à l'angle prédéterminé. Si la réponse est négative, le seuil de calcul pour le déclenchement du signal d'alerte prend la valeur haute. Dans le cas contraire, le seuil de calcul reste à sa valeur normale. A titre d'illustration nullement limitative de l'invention, dans le cas où la valeur nominale du seuil est fixée à 20 daN, la valeur haute peut être de 80 daN.

Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, un signal d'alerte peut également être émis par les moyens avertisseurs 74 lorsque les mouvements qui ne sont pas transmis au travers des éléments souples 36 engendrent eux aussi le dépassement d'un seuil prédéterminé. A cet effet, le télémanipulateur est équipé avantageusement d'un capteur d'efforts supplémentaire 78, apte à mesurer l'effort exercé manuellement par l'opérateur selon la direction d'élévation Y. Comme on l'a illustré schématiquement sur les figures 1 et 2, ce capteur d'efforts supplémentaire 78 est, par exemple, intégré dans l'articulation 58 de la tringlerie reliant le contrepoids 56 au bras maître. Les signaux délivrés par

ce capteur 78 sont transmis à l'unité centrale 72, où ils sont comparés à la valeur applicable du seuil. Un signal d'alerte est émis par les moyens avertisseurs 74 lorsque ce seuil est dépassé.

De façon comparable, le niveau des efforts appliqués lors de la mise en oeuvre des moyens de décalage matérialisés par les moteurs électriques 48, 50 et 52 peut être mesuré et comparé à la valeur de seuil applicable, pour permettre d'avertir l'opérateur lorsque cette valeur est dépassée. A cet effet, on associe à chacun des moteurs électriques 48,50 et 52 un moyen de mesure de la consommation électrique de ce moteur. Les moyens de mesure correspondant aux moteurs 48,50 et 52 sont identifiés respectivement par les références 80,82 et 84 sur la figure 1. Les signaux délivrés par les moyens de mesure 80,82 et 84 sont transmis à l'unité centrale 72, qui compare les valeurs de ces signaux à la valeur de seuil applicable. Des signaux d'alerte sont également émis par les moyens avertisseurs 74, en cas de dépassement de cette valeur.

En ce qui concerne les mesures effectuées par les capteurs d'efforts 60, on observe que la direction d'application des efforts exercés par chacun des éléments souples 36 sur l'organe tournant 42 correspondant varie légèrement selon la valeur du décalage en élévation Y (figure 2). Par construction, les demi poutres 70 sont orientées selon la direction d'application des efforts en l'absence d'un décalage en Y. L'effort de compression des deux demi poutres 70 mesuré par le capteur d'efforts 60 n'est donc parfaitement égal à l'effort exercé par l'élément

souple 36 sur l'organe rotatif 42 que lorsque le décalage en Y est nul. En première approximation, on peut cependant considérer que l'erreur de mesure introduite par l'existence d'un décalage en Y du bras maître est négligeable.

De plus, il est à noter que les éléments souples 36 passent généralement sur deux organes rotatifs 42 à proximité de l'axe d'épaule 22 du bras maître 10. Par conséquent, la prise en compte simultanée des informations fournies par les deux capteurs d'efforts 60 associés à ces organes rotatifs 42 peut permettre d'annuler pour l'essentiel les erreurs induites sur chacun d'entre eux par un décalage en Y.

Optionnellement, on peut adjoindre au télémanipulateur selon l'invention des moyens permettant de corriger les signaux délivrés par les capteurs d'efforts 60, en fonction de la valeur du décalage en élévation Y du bras maître. Ces moyens comprennent alors un capteur angulaire 88, qui mesure la valeur du décalage en élévation Y du bras maître, par rapport à une position de référence dans laquelle ce décalage est nul. Le signal délivré par ce capteur 88 est transmis à l'unité centrale 72. Cette unité centrale détermine alors, à l'aide d'une relation trigonométrique simple déterminée par l'homme du métier, la correction à apporter aux signaux délivrés par les capteurs d'efforts 60 avant de les comparer aux valeurs de seuil applicables. L'unité centrale 72 forme alors également des moyens de correction des signaux délivrés par les capteurs 60.

Selon un autre perfectionnement avantageux de l'invention, les signaux délivrés par les différents capteurs, et notamment par les capteurs d'efforts 60, sont mémorisés par des moyens enregistreurs 86 associés à l'unité centrale 72. Cette caractéristique permet notamment d'étudier les conditions d'utilisation du télémanipulateur après sa mise en oeuvre.

Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre d'exemple. En particulier, elle s'applique à tout type de télémanipulateur à transmission mécanique mettant en oeuvre au moins un élément souple tel qu'un câble, un ruban ou une chaîne pour transmettre certains mouvements.

Claims

REVENDICATIONS

1. Télémanipulateur comprenant un bras maître (10) et un bras esclave (12) reliés mécaniquement l'un à l'autre par des moyens de transmission de mouvements comportant des éléments souples (36), cheminant sur des organes tournants (42), caractérisé en ce que l'un au moins des organes tournants (42) sur lesquels chemine chacun des éléments souples (36) intègre un capteur d'efforts (60) apte à mesurer une valeur d'effort appliquée sur ledit organe tournant (42), des moyens avertisseurs (74) étant prévus pour émettre un signal d'alerte lorsque la valeur d'effort mesurée par chaque capteur d'effort (60) dépasse un seuil prédéterminé.

2. Télémanipulateur selon la revendication 1, dans lequel des moyens enregistreurs (86) sont prévus pour mettre en mémoire les valeurs d'efforts mesurées par chacun des capteurs d'efforts (60).

3. Télémanipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les organes tournants (42) intégrant les capteurs d'efforts (60) sont des organes de renvoi disposés coaxialement à proximité d'un axe d'épaule (22) du bras maître (10).

4. Télémanipulateur selon la revendication 3, dans lequel chaque organe de renvoi (42) comprend une partie centrale (62) non tournante, intégrant le capteur d'efforts (60), et un roulement (64) dont une cage intérieure (66) appartient à la partie centrale (62) et dont une cage extérieure (67) a une forme

complémentaire de celle de l'élément souple (36) cheminant sur l'organe de renvoi (42).

5. Télémanipulateur selon la revendication 4, dans lequel la partie centrale (62) de l'organe de renvoi (42) comprend une couronne extérieure (66) formant la cage intérieure du roulement (64), une couronne intérieure (68) coaxiale à la couronne extérieure (66) et deux demi poutres (70) reliant les couronnes intérieures (68) et extérieure (66) selon une même direction radiale par rapport à leur axe commun, le capteur d'efforts (60) comportant des jauges de contrainte montées sur la couronne intérieure (68) et/ou sur les deux demi poutres (70), de façon à mesurer un effort de compression appliqué sur les demi poutres (70) par les éléments souples (36) cheminant sur l'organe de renvoi (42).

6. Télémanipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les bras maître (10) et esclave (12) sont des bras télescopiques articulés par des axes d'épaule (22,24) et portant respectivement une poignée de commande (26) et une pince (28) à leur extrémité, des éléments souples (36) cheminant dans le bras maître (10) commandant respectivement un mouvement de pivotement de la pince (28) autour d'un axe de rotation (32) orthogonal à un axe longitudinal du bras esclave (12), un mouvement de rotation de la pince autour d'un axe orthogonal audit axe de rotation, un mouvement de variation de longueur du bras esclave (12), un mouvement de rotation de tubes du bras esclave (12) autour de l'axe longitudinal du bras esclave (12) et un mouvement de serrage de la

pince (28), chacun de ces éléments souples (36) cheminant sur au moins l'un desdits organes tournants (42) intégrant un capteur d'efforts (60).

7. Télémanipulateur selon la revendication 6, dans lequel un contrepoids d'équilibrage (56) d'un mouvement de pivotement du bras maître (10) autour de son axe d'épaule (22) est relié au bras maître (10) par une tringlerie comprenant au moins une articulation (58), un capteur d'efforts supplémentaire (78) étant intégré dans ladite articulation (58).

8. Télémanipulateur selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, dans lequel sont prévus des moyens de décalage intégrant des moteurs électriques (48,50, 52) pour commander un déplacement du bras esclave (12) relativement au bras maître (10), et des moyens de mesure (80,82, 84) de la consommation de courant de chacun des moteurs (48,50, 52).

9. Télémanipulateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel un capteur angulaire (88) mesure un déplacement angulaire du bras maître (10) par rapport à la verticale, et des moyens de compensation (72) corrigent les valeurs d'efforts mesurées par les capteurs d'efforts (60), selon le déplacement angulaire mesuré.

10. Télémanipulateur selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel des capteurs de position (76) mesurent un décalage du bras esclave (12) par rapport à la verticale et des moyens de correction (72) donnent au seuil prédéterminé un niveau haut lorsque le décalage mesuré est inférieur à un décalage maximal prédéterminé.