FR2904944A1 - Muscle mecanique electrique souple - Google Patents

Abstract

Dispositif pour imiter l'action d'un muscle biologique.Il est constitué de deux moteurs électriques rotatifs (2,3) solidaires par leurs base (1). Sur les branches d'une broche (6,7), fixée sur l'axe rotatif des rotors (4,5), un cordon (10,11) est fixé qui en se vrillant tire sur les extrémités (12,13) solidaires d'une gaine en plastique souple (14) solidaire de la partie centrale (1). Ce dispositif est assemblé dans des poches souples, en forme de muscles.Ce dispositif est destiné à des applications de robotique à forme humanoïde ou animaloïde.

Description

La présente invention concerne un dispositif de traction mécanique de

grande souplesse permettant de réduire la distance existante entre deux éléments X fixés à chaque extrémité du dispositif. Le dispositif concerne des systèmes de mouvements robotiques auxquels on voudrait ajouter une souplesse comparable à celle d'un muscle biologique. i0 Ce dispositif se propose de résoudre par sa souplesse d'action et d'utilisation différentes difficultés rencontrées dans certains systèmes de mouvements robotiques. u Car il est conçu tel un élément autonome que l'on peut placer aux endroits nécessitant une traction souple et mesurée dans la mesure où l'on dispose de au moins deux éléments ainsi qu'un point d'attache à chacun de ces éléments. Cette souplesse 20 d'utilisation. permet de réaliser des montages qui épousent les formes diverses et variées de n'importe quel muscles biologiques et dont les points de traction seront identiques. En effet, la présente invention comporte selon une 25 première caractéristique une base centrale en matière plastique de préférence sur laquelle sont montés en miroir deux moteurs électriques rotatifs qui sont fixés dans le milieu de la partie interne 2904944 2 d'une gaine en plastique, suffisamment souple pour supporter la déformation inhérente à la traction mais suffisamment rigide pour ne pas se vriller avec les cordons de tractions et suffisamment élastique 5 pour assurer le retour à sa forme initiale de la gaine ce qui permet d'entraîner les cordons et la broche en sens inverse ce qui permet de renouveler l'opération. Deux broches à deux branches sont fixées sur les axes rotatifs des moteurs i0 électriques. A chacune des branches de ces broches est fixé un cordon dont la matière, du nylon tissé par exemple, doit être à la fois suffisamment solide et souple pour supporter le travail effectué sur cette pièce. Ces cordons sont attachés à un socle is solidaire de la gaine de plastique disposé à chaque extrémité du dispositif. Lors de la rotation des moteurs qui est commandée par un variateur de puissance, les cordons se vrillent sur eux-mêmes raccourcissant et provoquant une traction mécanique 20 sur les extrémités du dispositif selon la puissance électrique apportée. On accroche un câble sur chacun des socles qui composent les extrémités du dispositif auxquels on peut attacher les éléments sur lesquels on désire 25 effectuer une traction.

2904944 3 Selon des modes particuliers de réalisation: - En référence à la figure 5 des pièces sont ajoutées au niveau du cordon qui permettent à la 5 fois d'accélérer la traction et d'éviter l'entortillement du cordon. Ces éléments rajoutés sont protégés des pressions externes par une bague à roulements à billes. - On ajoute une bague fixée sur le stator du io moteur de façon à ce qu'elle serve de protection pour le mouvement de la broche. - les cordons de traction peuvent être de différentes matières et peuvent. être d'un nombre supérieur à 1 ainsi que le nombre de branches aux 15 broches mais le nombre de 2 ou 4 est plus indiqué. -La partie centrale servant de base et de support aux deux moteurs peut être fixée à l'aide de rivets ou de tout autre procédés de fixation adéquat ou 20 bien être directement intégrée dans la forme des moteurs. Les dessins annexés illustre l'invention: 25 La figure 1 représente en coupe le dispositif selon l'invention.

2904944 4 La figure 2 représente en coupe le principe de fonctionnement en action du dispositif selon l'invention 5 La figure 3 représente des exemples de montages possibles avec cette invention. La figure 4 représente une vue en perspective d'un montage. La figure 5 représente les améliorations du dispositif pour une application plus pratique. En référence à ces dessins,(figure 1) le i5 dispositif comporte une base centrale(l) sur laquelle sont: fixés en miroir deux moteurs rotatifs électriques (2,3) sur l'axe rotatifs desquelles (4,5) sont fixés deux broches(6,7) présentant deux points d'attaches pour deux cordons (10,11) dont la 20 longueur, l'épaisseur, la souplesse, la rigidité, la solidité sera fonction du taux de traction par rapport à l'enroulement souhaité lorsque l'enroulement de ces cordons (1C),11) est presque à son maximum. Ces cordons de torsions sont fixés à 25 deux socles (12,13), solidaires de la gaine de plastique (14), disposés à chaque extrémité du dispositif et auxquels sont fixés un câble (15,16) i0 2904944 5 avec son crochet (17,18) ou tout autre moyen de fixation adéquat. L'ensemble du dispositif est inséré dans une gaine de plastique souple(14) mais assez épais pour 5 conférer à l'ensemble une bonne tenue, notamment pendant la traction, c'est la raison pour laquelle la gaine de plastique (14) doit être aussi pourvue d'une forme anticipant et facilitant la déformation souhaité. Cette gaine (14) est retenue au niveau de io la base centrale (1) et au niveau des deux socles (12,13) dont la matière peut être en acier. Une deuxième gaine en latex souple et fin (19) entoure enfin le dispositif et un lubrifiant est déposé entre les deux gaines ce qui permet de limiter les 15 frottements générateurs d'électricité statique entre plusieurs muscles en cas d'assemblage en vue de réaliser un muscle particulier. Selon la figure 2 Les moteurs (2,3) en action font tourner les broches (6,7) qui agissent sur les 20 cordons (10,11) qui se vrillent sur eux-mêmes ce qui exerce une traction sur les extrémités (12,13). Selon la figure 3 des exemples de montages possibles sont présentés. La figure 4 représente une vue en perspective d'un 25 muscle mécanique réalisé par assemblage de la structure de base décrite figure 1(20) à l'aide de câbles (15,16) dans une poche en latex en forme de muscle (21) qui est retenue aux points de traction 2904944 -6- par des tendons artificiels (22,23). Une fine gaine en latex {24) peut être ajoutée sur la poche (21) pour limiter les frottements générateurs d'électricité statique.

5 L'alimentation électrique est apportée aux moteurs (2,3) de préférence par l'intermédiaire d'un variateur de puissance commandé soit manuellement soit par informatique à l'aide d'une interface qui ne fait pas partie de la présente invention. io Selon la figure 5: Les figures 1 et 2 représentent le principe de base de fonctionnement du dispositif selon l'invention, mais son application pratique peut nécessiter des améliorations qui sont is représentées dans cette figure 5. C'est à dire que l'on ajoute une bague (24), fixée sur le stator du moteur (25), qui entoure et protège la broche (6,7) pour qu'elle puisse fonctionner même en cas de pression externe sur le corps du dispositif. Et on 20 ajoute aussi des bâtonnets (26,27) fixés sur le cordon (10,11) pour rendre la traction plus rapide et éviter l'entortillement du cordon. Ces bâtonnets (26,27) sont montés sur des bagues à roulements à billes (28,29) pour les protéger des pressions 25 externes sur les corps du dispositif. Le cordon (10,11) est d'abord fixé à l'une des branches de la broche (6,7),puis il passe par une extrémité du premier bâtonnet (26) auquel il est fixé puis par le 2904944 7 deuxième (27) puis il passe par une attache de type dragonne (30) dans le socle (12,13) de l'extrémité du dispositif puis il est fixé à l'autre extrémité du second bâtonnet (27) puis au premier et enfin il 5 est attaché à la broche (6,7). Cela permet d'utiliser un seul cordon pour chaque coté du dispositif ou encore seulement deux dans le cas d'une broche à quatre branches, ou 3 pour une broche à 6 branches etc... Le nombre de bâtonnets n'est pas i0 exhaustif. On peut ajouter aussi des fins longerons en métal élastique dans le plastique souple de la gaine pour augmenter la force de retour à son état initial du dispositif et on peut ajouter aussi des bagues de retenue à ressorts et à roulements à is billes (non représentées en dessin) sur les bagues de protections des bâtonnets pour arrêter le mouvement à une distance maîtrisée lorsque les bagues se rejoignent et se bloquent. On peut aussi faire une variante du dispositif en 20 enroulant les cordons dans des bobines et ou ajouter des engrenages pour accélérer le mouvement. La présente invention peut être réalisée dans n'importe quelles dimensions selon les applications. Ce dispositif constitue une base qui peut être 25 assemblée en nombre quasi-illimité dans des poches de plastique (cf.figure4) réalisées selon la forme exacte et les dimensions de n'importe quel muscles de corps humain ou animal pour former des muscles 2904944 8- qui peuvent être utilisés dans des systèmes robotiques. La présente invention peut être assemblée en plusieurs exemplaires montés en série, en parallèle, 5 en grappe etc. . . Les matières ne sont données ici qu'à titre d'exemple. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à des applications lo robotiques. 15 20 25

Claims (11)

REVENDICATIONS

1)Dispositif pour exercer une traction mécanique, souple et mesurée entre plusieurs éléments caractérisé en ce qu'il comporte deux moteurs électriques rotatifs (2,3) solidaires par leurs bases montés en miroir à l'aide d'une partie centrale (1) elle-même solidaire d'une gaine en plastique souple (14) pour permettre la déformation i0 de la traction mais suffisamment solide et rigide pour garder au dispositif une bonne tenue et suffisamment élastique pour assurer son retour à sa forme initiale lorsque le moteur électrique (2,3) s'arrête, la gaine de plastique en revenant à sa is forme initiale entraîne les cordons (10,11) et les broches (6,7) en sens inverse, les moteurs (2,3) agissent sur deux cordons souples (10,11) attachés d'un coté à deux socles constituant les deux extrémités du dispositif (12,13) solidaires de la 20 gaine de plastique (14) et qui sont reliés de l'autre coté aux moteurs (2,3) par une broche à deux branches (6,7) fixée sur l'axe rotatif des moteurs(2,3)qui, lorsque qu'ils font tourner ces deux cordons (10,11) les font s'enrouler sur eux- 25 mêmes ce qui provoque un mouvement de traction sur les extrémités (12,13) auxquelles on peut fixer à l'aide d'un câble (15,16) les éléments sur lesquels on désire effectuer une traction. 2904944 -Io-

2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par un assemblage du dispositif décrit dans la revendication 1 à l'aide de câbles (15,16) reliant 5 plusieurs muscles mécaniques (20) et qui sont enveloppés dans une poche en plastique souple (21) de façon à imiter la forme et l'action de tel ou tel muscle biologique. io

3) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé par la réalisation du dispositif avec des matériaux dont les qualités techniques sont similaires ou supérieures à celles du latex, plastique, nylon et acier du dispositif is selon une variante de base.

4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les deux moteurs (2,3) et la partie centrale soit réalisés en seul 20 bloc.

5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le nombre de branches de la broche (6,7) et le nombre de cordons 25 (10,11) soit supérieur à la valeur de deux.

6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on utilise un 2904944 variateur de puissance pour moduler l'apport électrique.

7) Dispositif selon l'une des revendications 5 précédentes caractérisé en ce que les gaines de plastique (14)(21) soit elle-même enveloppées dans une gaine de latex fin et souple contenant un lubrifiant entre les deux gaines de façon à limiter la génération d'électricité statique lorsque io plusieurs muscles fonctionnent ensemble.

8) Dispositif selon la revendication 1 et les revendications 2,3,4,5,6,7, caractérisé en ce que un seul et même cordon (10,11) soit utilisé pour 15 chacune des branches opposée d'une même broche en le faisant passé par une attache de type dragonne (30) et que des pièces comme des bâtonnets (26,27) soit fixés au cordon (10,11) de façon à amplifier et accélérer la traction tout en évitant 20 l'entortillement excessif du cordon (10,11), des bagues de protection à roulements à billes (28,29) étant fixées aux niveaux des bâtonnets (26,27) pour protéger la bonne exécution de leurs mouvements rotatifs et une bague de protection (24) étant fixé 25 sur le stator du moteur (25) au niveau de la broche.

9) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que des bagues de 2904944 -12- retenue à ressorts et roulements à billes soient ajoutées aux niveaux des bagues de protection pour arrêter le mouvement de façon souple à la distance souhaitée lorsque que les bagues de retenue se 5 rejoignent et se bloquent mutuellement, et que des longerons fins en métal élastique soit ajoutés dans la gaine de plastique.

10) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le système de la broche rotative (6,7) soit remplacé par un dispositif d'enroulement des cordons (10,11) sur des bobines grâce à un système d'engrenage.

11) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'un dispositif d'engrenages soit ajouté pour accélérer le mouvement rotatif.20