FR2913625A1 - Interface haptique a cables tendus dans laquelle l'element mobile comprend un organe central sur lequel un organe de prehension est couple de facon reversible. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne une interface haptique du type comprenant un ensemble mobile (11) suspendu par des câbles (121), (122), (131), (132), (141), (142), (151), (152) tendus destinés à coopérer, par l'intermédiaire de moteurs à retour d'effort, avec une structure (17) définissant un espace tridimensionnel de mise en mobilité dudit ensemble mobile (11), de façon à pouvoir modifier les positions et/ou orientations dudit ensemble mobile (11), caractérisée en ce que ledit ensemble mobile (11) comprend un organe central (1) présentant :- des moyens de connexion (2), (3), (4), (5) auxdits câbles (121), (122), (131), (132), (141), (142), (151), (152) ;- des moyens d'accouplement réversible (10) avec un organe de préhension (6) destiné à être manipulé par un opérateur.
Description
INTERFACE HAPTIQUE A CABLES TENDUS DANS LAQUELLE L'ÉLÉMENT MOBILE COMPREND
UN ORGANE CENTRAL SUR LEQUEL UN ORGANE DE PRÉHENSION EST COUPLÉ DE FACON RÉVERSIBLE 1. DOMAINE DE L'INVENTION Le domaine de l'invention est celui des interfaçages haptiques. Le domaine connexe est celui des automates dévolus à la manipulation d'objet dans l'espace. Plus précisément, l'invention concerne un organe de commande homme-machine, encore appelé bras maître, permettant de contraindre le mouvement d'un opérateur ou de stimuler ses capteurs haptiques. Dans un aspect complémentaire, l'invention peut aussi être intégrée à un organe de manoeuvre à commande programmable. L'invention a de nombreuses applications haptiques, telles que par exemple la téléopération, l'activité de soutien à la rééducation, les jeux, la conception assistée par ordinateur, l'interconnexion d'un être humain avec un environnement de réalité virtuelle. Plus généralement, elle peut s'appliquer dans tous les cas où l'on souhaite créer une interface matérielle active entre la main d'un opérateur et un environnement réel, de réalité augmentée, ou virtuelle. 2. ART ANTÉRIEUR Traditionnellement, les retours sensoriels haptiques sont depuis longtemps pris en compte dans la mise en oeuvre des techniques de téléopération en robotique, de conduite automobile (les forces d'interaction roues/sol transmises au volant du conducteur), de pilotage d'avions (manches à retour d'effort). L'émergence des technologies intégrant un contexte de réalité virtuelle a par ailleurs permis de voir la naissance d'interfaces haptiques de types nouveaux. On connaît ainsi, dans l'état de la technique, différents types d'interface haptique. Selon une première technique, l'interface haptique se présente sous la forme d'un bras maître composé d'une pluralité de tronçons jointifs (bielles, vérins,...) articulés successivement entre eux.
Le déplacement par l'opérateur de l'extrémité du bras, munie d'un organe de préhension, entraîne alors une réaction mécanique, ou retour d'effort, afin de restituer un rendu tactile à celui-ci. Ce type d'interface haptique présente plusieurs inconvénients.
Un premier inconvénient de ce type d'interface haptique est que la course des bras est souvent limitée. Un autre inconvénient réside dans le fait que la conception et la fabrication des dispositifs selon cette technique est souvent complexe, du fait des nombreuses pièces et articulations à mettre en oeuvre.
Encore un autre inconvénient de cette première solution connue est que de tels bras maîtres présentent un inertie importante pénalisant la réactivité du dispositif ainsi que la sensation de retour d'effort dans la main de l'opérateur. Selon une deuxième technique connue, l'interface haptique est constituée d'un élément de manoeuvre, encore appelé effecteur, suspendu par des câbles, ou tendons, déroulés des sommets d'un parallélépipède régulier. L'invention concerne ce type d'interface haptique. Selon cette technique, un opérateur manipule une telle interface en saisissant l'effecteur avec la main. Des moteurs assurant la tension des câbles peuvent en outre être placés aux sommets du parallélépipède pour procurer une action de retour d'effort.
En déplaçant l'effecteur, l'opérateur modifie alors les longueurs déroulées des câbles. Une mesure des variations de longueur des câbles par l'intermédiaire de capteurs permet de déterminer la position de l'effecteur et d'en déduire la commande en effort à restituer. Selon un mode de réalisation particulier de cette deuxième technique, on met en oeuvre huit câbles déroulés à partir de positions correspondant aux sommets d'un parallélépipède, ce qui permet de fournir un retour d'effort dans la main de l'opérateur dans six directions (3 forces et 3 moments). Selon une variante de cette deuxième technique décrite notamment dans le document intitulé "un appareil d'interface pour déplacements tridimensionnels utilisant des câbles tendus" (en anglais "A 3D Spacial Interface device Using Tensed Strings") d'Ishii et Sato paru dans la revue "Presence" (volume 3, numéro 1, hiver 1994, pages 81 à 86), l'effecteur est maintenu par quatre câbles commandés par autant de moteurs placés aux sommets d'un tétraèdre. L'appareil permet alors de fournir un retour deffort dans la main de l'opérateur sur seulement trois directions (3 forces). Cette technique présente également plusieurs inconvénients.
Un premier inconvénient réside dans la mise en oeuvre d'un nombre important de câbles tendus qui tend à limiter la zone d'accès à l'effecteur (un nombre de huit câbles est employé dans cette technique pour manipuler un objet volumique). Ceci implique que l'opérateur qui se saisit de l'effecteur se retrouve souvent en contact avec les câbles lors de la réalisation des tâches, ce qui peut entraîner une gêne plus ou moins sensible pour l'opérateur, voire être dangereux. Un autre inconvénient de la deuxième solution est de ne pas disposer d'une extrémité identifiable. En effet, les câbles viennent se fixer sur un effecteur qui sert d'interface avec l'utilisateur (logement pour phalange, organe de préhension ("Prop"), ...). Il est alors difficile d'intégrer un "Prop" dans la mesure où le changement du "Prop" nécessite le décrochage des quatre ou huit câbles de l'ancien "Prop", le raccrochage sur le nouveau "Prop" et le lancement d'une procédure de calibration complète du dispositif. Encore un autre inconvénient de cette technique est de ne pas permettre un rangement propre du dispositif afin de laisser libre le système de visualisation dans lequel il est souvent intégré.
Il en résulte que les câbles accrochés sur l'effecteur sont tendus depuis les moteurs en traversant l'espace de travail de part en part quelque soit la position de l'effecteur. Pour libérer l'espace de travail de toutes interférences avec des câbles, il est alors nécessaire de décrocher les huit câbles de l'effecteur. Un autre inconvénient notable de cette technique provient de l'incertitude de positionnement absolue de l'effecteur. En effet, cette position est sensible aux imprécisions de la cote sous l'effet des efforts transmis, ceci combiné au fait que la position des blocs moteurs n'est pas connue de façon précise. L'ensemble de ces imprécisions induit une mauvaise détermination de la position absolue de l'effecteur et, dans une moindre mesure, nuit à la répétabilité de position.30 3. OBJECTIFS DE L'INVENTION L'invention a notamment pour objectif de pallier les inconvénients de l'art antérieur. Plus précisément, l'invention a pour objectif de proposer une interface à câbles tendus permettant de changer aisément et rapidement l'organe de préhension manipulé par l'opérateur, en fonction des besoins. L'invention a également pour objectif de fournir une telle technique qui permette de ranger simplement l'interface à câbles tendus afin de dégager l'espace de travail pour d'autres utilisations.
L'invention a aussi pour objectif de fournir une telle technique qui permette d'augmenter la précision de la mesure de position absolue ainsi que sa répétabilité. Un autre objectif de l'invention est de fournir une telle technique qui soit simple de conception et facile à mettre en oeuvre. 4. EXPOSÉ DE L'INVENTION Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'une interface haptique comprenant un ensemble mobile suspendu par des câbles tendus destinés à coopérer, par l'intermédiaire de moteurs à retour d'effort, avec une structure définissant un espace tridimensionnel de mise en mobilité dudit ensemble mobile, de façon à pouvoir modifier les positions et/ou orientations dudit ensemble mobile. Selon l'invention, ledit ensemble mobile comprend un organe central présentant : - des moyens de connexion auxdits câbles ; - des moyens d'accouplement réversible avec un organe de préhension destiné à être manipulé par un opérateur. De cette façon, l'organe de préhension peut être remplacé par un autre (ou tout simplement démonté) aisément et rapidement. En effet, l'organe de préhension peut être monté sur l'organe central et désaccouplé de celui-ci sans devoir intervenir sur les câbles. Ces derniers ne sont donc à aucun moment décrochés de l'organe central pour procéder au remplacement de l'organe de préhension, et il n'est donc pas nécessaire de procéder systématiquement à une procédure de calibration du dispositif. Selon une solution avantageuse, lesdits moyens de connexion comprennent des branches rigides dont une extrémité est couplée audit organe central, lesdits câbles étant accrochés sur l'autre extrémité desdites branches ou au voisinage de celle-ci. Les moyens de connexion ainsi constitués sous forme de branches rigides forment des moyens de transition avantageux entre l'organe central et les câbles, l'axe longitudinal des branches permettant de définir des orientations et/ou positions précises des câbles.
A cet effet, lesdits moyens de connexion sont constitués par quatre branches rigides, au moins un câble tendu étant destiné à être couplé d'une part à chacune desdites branches et, d'autre part, à un sommet parmi quatre sommets d'un polyèdre défini par ladite structure, lesdites branches étant préférentiellement dimensionnées et/ou orientées par rapport audit organe central et/ou les unes par rapport aux autres, en fonction desdits sommets dudit polyèdre. Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, pour une interface à huit câbles tendus fournissant un retour d'effort selon six dimensions, les extrémités destinées à être couplées auxdits câbles de deux desdites branches définissent une première droite, et les extrémités destinées à être couplées auxdits câbles des deux autres desdites branches définissent une deuxième droite, lesdites première et deuxième droites étant perpendiculaires l'une par rapport à l'autre. Dans ce cas, lesdites extrémités définissant ladite première droite présentent entre elles une première distance et lesdites extrémités définissant ladite deuxième droite présentent entre elles une deuxième distance, lesdites première et deuxième distance étant préférentiellement déterminées pour que lesdites extrémités définissent une homothétie dudit polyèdre. Selon une autre caractéristique de mode de réalisation, les plans parallèles dans lesquels s'inscrivent, pour l'un, lesdites extrémités définissant ladite première droite et, pour l'autre, lesdites extrémités définissant ladite deuxième droite, s'étendent symétriquement de part et d'autre dudit organe central.
Selon un autre mode de réalisation, pour une interface à huit câbles tendus fournissant un retour d'effort selon 6 dimensions, les extrémités destinées à être couplées auxdits câbles desdites quatre branches s'inscrivent sensiblement dans un même plan.
Dans ce cas, lesdites branches forment préférentiellement deux à deux un angle d'environ 90 . Selon une solution avantageuse de l'un ou l'autre des deux modes de réalisation qui viennent d'être indiqués, lesdites branches sont couplées de façon amovible audit organe central.
Ainsi, quelque soit la configuration, il est possible de déconnecter les branches du noyau central afin de faciliter le rangement du dispositif. Lors de l'utilisation du système, les branches sont donc solidarisées au noyau central de façon amovible, ceci par tout moyen approprié. Toutefois, selon un mode de réalisation préféré, ledit organe central porte, pour chaque branche, un écrou destiné à coopérer avec un filetage ménagé à une extrémité de chaque branche. De plus, chaque branche est munie d'une goupille assurant l'antirotation de la branche vis-à-vis du bloc central, garantissant ainsi une répétitivité en position après chaque déconnection. Selon un mode de réalisation particulier, ledit organe central et/ou lesdits moyens de connexion portent des cibles d'un système de tracking. De cette façon, le système de tracking permet de déterminer la position absolue de l'effecteur. Les cibles permettent donc d'améliorer la mesure de position. La position des organes de préhension par rapport à l'effecteur est connue par conception de façon précise. En effet, l'assemblage rigide entre l'effecteur et l'organe de préhension est maîtrisé par la chaîne de cote des différentes pièces mécaniques intervenant. Pour chaque organe de préhension, il est donc possible de déterminer aisément le décalage avec la position de l'effecteur. La connaissance de la position absolue de l'effecteur permet de déduire la position absolue des organes de préhension. De plus, le changement d'un organe de préhension par un autre ne remet pas en cause la position (connue) de l'effecteur. Le calcul de la position du nouvel organe de préhension est donc réalisé à partir de la position de l'effecteur et du décalage précédemment déterminé. On note que l'invention peut avantageusement être utilisée dans différentes applications, et notamment dans les domaines techniques appartenant au groupe suivant
environnement virtuel ; environnement de réalité augmentée ; rééducation thérapeutique ; - conception assistée par ordinateur ; téléopération.
5. LISTE DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de deux modes de réalisation préférentiels de 15 l'invention, donnés à titres d'exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels : - la figure 1 présente une vue schématique simplifiée d'un exemple de dispositif de mise en mobilité auquel s'applique l'invention ; - les figures 2 et 3 présentent chacune une vue schématique en perspective, selon un premier mode de réalisation de l'invention, d'un effecteur sur lequel est monté un "prop" ; la figure 4 est une vue en perspective du dispositif illustré par la figure 2, sans le "prop" ; la figure 5 est une vue en perspective du dispositif de la figure 2, les branches étant déconnectées du noyau central ; la figure 6 présente une vue schématique en perspective d'un effecteur sur lequel est monté un "prop", selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 est une vue en perspective du dispositif illustré par la figure 6, les branches étant déconnectées du noyau central ; 10 20 25 30 la figure 8 est une vue en perspective du dispositif illustré par la figure 2 dans une variante de réalisation selon laquelle il est équipé de cibles pour un système de tracking ; - la figure 9 est une vue en perspective du dispositif illustré par la figure 6 dans une variante de réalisation selon laquelle il est équipé de cibles pour un système de tracking. la figure 10 est une vue en perspective et en coupe présentant la liaison mécanique de l'effecteur au "prop". 6. DESCRIPTION DÉTAILLÉE Le principe général de l'invention repose sur la séparation des fonctions d'accrochage des câbles mécaniques et de celles de maintien des organes de préhension. Les câbles sont fixés sur un organe central désigné par le terme "effecteur"dans la suite de la description. Les organes de préhension ( désignés par le terme "Prop" dans la suite de la description) sont fixés à l'effecteur de façon amovible. On rappelle que l'invention s'applique à un dispositif du type de celui décrit par la figure 1 qui présente de façon schématique un dispositif de mise en mobilité d'une interface haptique 11. A titre indicatif, un tel dispositif de mise en mobilité d'une interface haptique peut être mise en oeuvre lors de séance de rééducation du bras et/ou du poignet d'un patient. Bien évidemment, les déclinaisons possibles et envisageables des modes de réalisation du dispositif selon l'invention sont nombreuses. Ainsi, par exemple, des aspects variés de la structure du dispositif de mise en mobilité peuvent être envisagés, parmi lesquels: -les structures régulières sensiblement polyédriques ; les structures non régulières sensiblement polyédriques. Dans un autre mode de réalisation particulier, il est clair qu'il peut être envisagé, sans sortir du cadre de l'invention, de mettre en oeuvre un tel dispositif pour fournir une interface haptique simple destinée par exemple aux applications de téléopération, de jeux, de réalité virtuelle, ou de conception assistée par ordinateur. Selon une autre application envisageable, il peut être prévu d'intégrer un dispositif de mise en mouvement à un chargeur d'outil pour lequel l'objet à animer ou à manipuler est une pince articulée. Selon encore une autre application envisageable, un organe de manoeuvre, tel qu'un robot manipulateur, incorpore avantageusement un dispositif selon l'invention. Tel que cela apparaît sur la figure 1, l'interface haptique 11 est suspendue par quatre ensembles de câbles 12, 13, 14, 15 en vue d'être mise en mobilité à l'intérieur du volume délimité par les faces d'un tétraèdre régulier 16, représenté en pointillés, dont les sommets 161, 162, 163, 164 sont inscrits dans l'espace interne d'une structure 17, encore appelée bâti. La structure 17 se compose d'un assemblage de barres constituant sensiblement les arêtes d'un cube et les sommets 161, 162, 163, 164 du tétraèdre 16 sont confondus avec quatre sommets non consécutifs de ce cube.
Une interface haptique comprend un objet à animer et à manipuler formant organe de saisie terminal (ou organe de préhension ou "prop"), présentant l'aspect d'un poignée ergonomique. Les "prop"peuvent présenter ou non des empreintes surmoulées spécifiques de façon à permettre au patient de pouvoir l'enserrer de façon satisfaisante.
Les ensembles de câbles 12, 13, 14, 15, formés chacun de deux câbles assurent la liaison entre l'interface haptique 11 et l'axe d'entraînement d'un moteur à retour d'effort (non représenté). Selon le principe de fonctionnement d'un tel dispositif : - le contrôle de l'intensité des couples exercés par les moteurs est paramétré par l'intermédiaire d'un automate programmable, ou encore boîtier de commande programmable, suivant des lois de proportionnalité fonction du déplacement de l'élément mobile, et par suite de la longueur d'enroulement/de déroulement des câbles sur l'arbre moteur correspondant (les câbles étant maintenus tendus par une paire de poulies déviatrices placées au voisinage des sommets du polyèdre) ; 30 des moyens formant capteur sont préférentiellement installés sur chaque moteur pour permettre de connaître avec précision la longueur déroulée des deux câbles ; lorsque l'élément mobile n'est pas sollicité par un opérateur, la tension résiduelle des câbles contribue à ramener l'élément mobile dans la position de repos au centre de gravité du tétraèdre. Selon le principe de l'invention, l'élément mobile (ou effecteur) comprend un organe central (ci-après désigné par les termes "noyau central 1") présentant : des moyens de connexion aux câbles ; - de moyens d'accouplement réversible avec un "prop". Ce principe est illustré par les figures 2 à 4 qui illustrent un premier mode de réalisation de l'invention. Tel que cela apparaît sur ces figures, l'effecteur est constitué d'un noyau central 1 sur lequel viennent se fixer un "prop" 6 et des tubes qui seront désigné sous le terme de "branche". Ces branches 2, 3, 4, 5 sont fixées rigidement sur le noyau par l'une de leurs extrémités, et sont couplées chacune par leur autre extrémité à une paire de câbles, respectivement 121-122, 131-132, 141-142, 151-152. Les câbles sont fixés aux extrémités des branches par tout moyen approprié.
Selon une solution préférée, des têtes de branches 21, 31, 41, 51 sont rapportées aux extrémités des branches respectivement 2, 3, 4, 5. Ces têtes sont pourvues chacune de deux dispositifs d'accrochage des câbles. De plus, selon le principe de l'invention, le noyau central 1 présente des moyens d'accouplement réversible avec le "prop", ces moyens étant constitués selon le présent mode de réalisation (figures 4 et 10) par un embout 10 comprenant : une portion cylindrique centrale 101 sur laquelle vient s'encastrer une portion cylindrique 61 du "prop" 6 dont le diamètre intérieur est sensiblement égal au diamètre extérieur de la portion cylindrique centrale 101 ; - une bague filetée 102 destinée à coopérer avec un filetage 611 ménagé sur la portion cylindrique 61 du "prop" 6, de façon à assurer la solidarisation du "prop" 6 sur le noyau central. Le positionnement angulaire, ainsi que le blocage en rotation, de la portion cylindrique 61 du "prop" par rapport à l'embout 10 du noyau 1 sont obtenus à l'aide de logements 612 ménagés à l'extrémité de la portion cylindrique 61, chaque logement étant destiné à recevoir un ergot 103, ces ergots 103 étant portés par la portion cylindrique 101. On note que la paroi interne de la portion cylindrique centrale 101 présente une ou plusieurs rainures 1011 destinées à former des logements pour une ou plusieurs barrettes de forme complémentaire ménagées sur la portion cylindrique du "prop" 6 afin de pré-positionner angulairement les portions cylindriques du noyau et du "prop" en vue de faire correspondre directement la position des logements 612 et des ergots 103. Le montage de l'embout 10 sur le noyau central est réalisé à l'aide d'une vis moletée 106 coopérant avec un alésage fileté 105 réalisé dans l'embout 10. La vis 106 est montée traversante dans le noyau au travers d'un alésage 107, la tête 1061 de la vis faisant donc saillie sur la face du noyau opposée à celle présentant l'embout 10. De plus, l'embout 10 présente des goupilles 103 destinées à pénétrer des orifices 104 réparties autour de l'alésage 107, de façon à solidariser en rotation l'embout 10 et le noyau 1. Le montage s'effectue en présentant l'embout 10 sur le noyau en faisant pénétrer les goupilles 103 dans les orifices 104, puis en engageant la vis 106 dans l'alésage 107, la vis 106 étant ensuite vissée dans l'embout 10. On note que deux alésages 107 perpendiculaires l'un par rapport à l'autre sont réalisés dans le noyau et que des orifices 104 sont prévus sur chacune des faces du noyau. L'embout 10 peut ainsi être monté indifféremment sur chacune des faces du noyau. Par ailleurs, selon le présent mode de réalisation, la longueur des branches, la disposition et/ou l'orientation des branches sur le noyau central sont déterminées de la façon suivante : étant considéré que les extrémités (couplées aux câbles) des branches 2 et 3 définissent une droite Dl (représentée en traits pointillés) et que les extrémités (couplées aux câbles) des branches 4 et 5 définissent une droite D2 (représentée en traits pointillés), les droites D 1 et D2 s'étendent perpendiculairement entre elles (plus précisément, la projection de Dl sur D2 est perpendiculaire à D2) ; ces deux droites Dl et D2 sont chacune perpendiculaire à l'axe X formant, selon le présent mode de réalisation, l'axe de révolution de la portion cylindrique 101 du noyau central 1 ; -étant considéré deux plans parallèles entre eux, l'un dans lequel s'inscrivent les extrémités (couplées aux câbles) des branches 2 et 3 et l'autre dans lequel s'inscrivent les extrémités (couplées aux câbles) des branches 4, 5, ces deux plans ont pour abscisse respectif Xe et ûXe selon l'axe X. De plus, étant considéré que les extrémités (couplées aux câbles) des branches 2 et 3 sont espacées d'une longueur La le long de Dl et que les extrémités (couplées aux câbles) des branches 4, 5 sont espacées d'une longueur Lb le long de D2, les longueurs La et Lb sont prévues de telle sorte que le polyèdre défini par les extrémités des quatre branches soit une homothétie du polyèdre 16. Selon un deuxième mode de réalisation illustré par la figure 6, la longueur des branches et la disposition et/ou l'orientation des branches sur le noyau central sont déterminées de la façon suivante : les longueurs des branches 2, 3, 4, 5 sont identiques ; les extrémités (couplées aux câbles) des branches 2, 3, 4, 5 s'inscrivent dans un même plan ; les branches forment deux à deux un angle d'environ 90 . Selon un autre caractéristique de l'invention, mise en oeuvre dans l'un ou l'autre des deux mode de réalisation qui viennent d'être décrits, les branches 2, 3, 4, 5 sont couplées de façon amovible au noyau central 1, afin de faciliter le rangement. Ceci est illustré par les figures 5 et 7.
Selon le présent mode de réalisation, le noyau central 1 porte, pour chaque branche, un écrou prisonnier 22, 32, 42, 52 (c'est-à-dire indémontable). Parallèlement, un filetage 23, 33, 43, 53, complémentaire des écrous prisonniers, est réalisé à une extrémité (opposée à celle couplée aux câbles) de chaque branche. Chaque branche est aussi munie d'une goupille assurant l'anti-rotation entre la branche et l'effecteur (à la façon des goupilles/orifices décrits précédemment pour le montage de l'embout 10 sur le noyau). Ainsi, les branches peuvent être montées sur le noyau central par simple vissage de l'écrou (mobile) sur la branche (fixe), et démontées du noyau par simple dévissage de l'écrou. Par ailleurs, selon une variante de réalisation de l'un ou l'autre des deux modes de réalisation décrits précédemment, des cibles 7 (figures 8 et 9) sont montées sur le noyau central 1 et sur les branches 2, 3, 4, 5. Ces cibles permettent à un système de tracking (optique ou autre) de déterminer la position absolue de l'effecteur. Préférentiellement, ces cibles sont constituées par des sphères (ou tout autre moyen identifiable par le système de tracking) et sont fixées sur les branches et le noyau central de façon à éviter leur occultation lors de l'utilisation du système. Des petits perçages taraudés, dont la position a été optimisée au préalable, sont prévus sur le noyau et sur les branches pour permettre la fixation des sphères. Le positionnement des cibles dépend du nombre de caméras de tracking ainsi que de leur position par rapport à l'espace de travail de l'interface haptique.
Claims (12)
1. Interface haptique du type comprenant un ensemble mobile (11) suspendu par des câbles (121), (122), (131), (132), (141), (142), (151), (152) tendus destinés à coopérer, par l'intermédiaire de moteurs à retour d'effort, avec une structure (17) définissant un espace tridimensionnel de mise en mobilité dudit ensemble mobile (11), de façon à pouvoir modifier les positions et/ou orientations dudit ensemble mobile (11), caractérisée en ce que ledit ensemble mobile (11) comprend un organe central (1) présentant : - des moyens de connexion (2), (3), (4), (5) auxdits câbles (121), (122), (131), (132), (141), (142), (151), (152) ; des moyens d'accouplement réversible (10) avec un organe de préhension (6) destiné à être manipulé par un opérateur.
2. Interface haptique selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de connexion (2), (3), (4), (5) comprennent des branches rigides dont une extrémité est couplée audit organe central (1), lesdits câbles (121), (122), (131), (132), (141), (142), (151), (152) étant accrochés sur l'autre extrémité desdites branches ou au voisinage de celle-ci.
3. Interface haptique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de connexion sont constitués par quatre branches rigides (2), (3), (4), (5), au moins un câble tendu étant destiné à être couplé d'une part à chacune desdites branches et, d'autre part, à un sommet parrni quatre sommets (161) (162) (163), (164) d'un polyèdre (16) défini par ladite structure (17).
4. Interface haptique selon la revendication 3 caractérisée en ce que lesdites branches (2), (3), (4), (5) sont dimensionnées et/ou orientées par rapport audit organe central (1) et/ou les unes par rapport aux autres, en fonction desdits sommets (161) (162) (163), (164) dudit polyèdre (16).
5. Interface haptique selon les revendications 3 et 4, caractérisée en ce que les extrémités destinées à être couplées auxdits câbles (121), (122), (131), (132) de deux desdites branches (2), (3) définissent une première droite (Dl), et les extrémités destinées à être couplées auxdits câbles (141), (142), (151), (152) des deux autresdesdites branches (4), (5) définissent une deuxième droite (D2), lesdites première (Dl) et deuxième (D2) droites étant perpendiculaires l'une par rapport à l'autre.
6. Interface haptique selon la revendication 5, caractérisée en ce que lesdites extrémités définissant ladite première droite (Dl) présentent entre elles une première distance et lesdites extrémités définissant ladite deuxième droite (D2) présentent entre elles une deuxième distance, lesdites première et deuxième distance étant déterminées pour que lesdites extrémités définissent une homothétie dudit polyèdre (16).
7. Interface haptique selon la revendication 6, caractérisée en ce que les plans parallèles dans lesquels s'inscrivent, pour l'un, lesdites extrémités définissant ladite première droite (Dl) et, pour l'autre, lesdites extrémités définissant ladite deuxième droite (D2), s'étendent symétriquement de part et d'autre dudit organe central (1).
8. Interface haptique selon les revendications 3 et 4 caractérisée en ce que les extrémités destinées à être couplées auxdits câbles (121), (122), (131), (132), (141), (142), (151), (152) desdites quatre branches (2), (3), (4), (5) s'inscrivent sensiblement dans un même plan.
9. Interface haptique selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdites branches (2), (3), (4), (5) forment deux à deux un angle d'environ 90 .
10. Interface haptique selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisée en ce que lesdites branches (2), (3), (4), (5) sont couplées de façon amovible audit 20 organe central (1).
11. Interface haptique selon la revendication 10, caractérisée en ce ledit organe central (1) porte, pour chaque branche (2), (3), (4), (5), un écrou (22), (32), (42), (52) destiné à coopérer avec un filetage (23), (33), (43), (53) ménagé à une extrémité de chaque branche, et des moyens de blocage en rotation desdites branches par rapport 25 audit noyau.
12. Interface haptique selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que ledit organe central (1) et/ou lesdits moyens de connexion (2), (3), (4), (5) portent des cibles (7) d'un système de tracking. 30
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