FR2950830A1

FR2950830A1 - Structure for haptic interface that remotely controls robot, has handle that is rotatably articulated onto holder, and reduction unit reducing rotation of wrist joint around rotation axis relative to rotation of connecting segment

Info

Publication number: FR2950830A1
Application number: FR0956901A
Authority: FR
Inventors: Florian Gosselin; Fabien Ferlay
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2009-10-02
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2011-04-08
Anticipated expiration: 2029-10-02
Also published as: FR2950830B1

Abstract

The structure (100) has two parallel arms (B, B') with two ends articulated on a base (2) and a wrist joint (P), respectively. The wrist joint has a connecting segment (24) on which a handle holder (18) is articulated around a rotational axis (X). A handle (16) is rotatably articulated onto the holder around another rotational axis (Z). A reduction unit reduces rotation of the wrist joint around the former axis relative to rotation of the connecting segment.

Description

1 STRUCTURE DE ROBOT OU D'INTERFACE HAPTIQUE A BRAS EN PARALLELES 1 STRUCTURE OF ROBOT OR HAPTIC INTERFACE WITH ARM IN PARALLEL

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE ET ART ANTÉRIEUR La présente invention se rapporte à une structure de robot ou d'interface haptique à bras en parallèles, à un robot et à une interface haptique à six degrés de liberté comportant au moins une telle structure. Une interface haptique permet à un individu d'interagir avec un environnement virtuel ou de commander un robot à distance, en appliquant une réaction à l'utilisateur. TECHNICAL FIELD AND PRIOR ART The present invention relates to a robot structure or haptic interface with arms in parallel, a robot and a haptic interface with six degrees of freedom comprising at least one such structure. A haptic interface allows an individual to interact with a virtual environment or to control a robot remotely, applying a reaction to the user.

Cette interface est généralement manipulée par la main. Afin de rendre l'interface haptique la plus générique possible, on cherche à avoir six degrés de liberté, trois degrés de liberté en translation et trois degrés de liberté en rotation, afin de pouvoir manipuler l'environnement virtuel ou le robot distant dans toutes les directions. On cherche en outre a réduire les configurations dans lesquelles des singularités pourraient apparaître, i.e. des configurations dans lesquelles il y a des disparitions locales des degrés de liberté ou apparition de mouvements incontrôlés. Enfin, on souhaite avoir un comportement le plus homogène possible dans toutes les directions. 2 Il existe deux types d'architectures de robots ou d'interfaces haptiques : - l'architecture série, constituée d'une chaîne unique articulée de plusieurs corps disposés entre une base fixe et la poignée saisie par l'utilisateur. Cette architecture permet de disposer d'un grand espace de travail, cependant elle offre une dynamique limitée car chaque corps articulé porte les corps en aval, - l'architecture parallèle composée de plusieurs branches articulées disposées entre une base fixe et une plate forme mobile portant elle-même la poignée manipulée par l'utilisateur. Cette architecture offre une bonne dynamique mais son espace de travail est limité. Un bon compromis est obtenu avec une architecture mixte comprenant un étage à architecture parallèle constitué de deux branches articulées formées chacune d'une épaule, d'un bras et d'un avant-bras, ces deux branches étant disposées entre une base fixe et un poignet, portant lui-même en série la poignée manipulée par l'utilisateur. Cette architecture offre à la fois un grand espace de travail et une bonne dynamique. This interface is usually manipulated by hand. In order to make the haptic interface as generic as possible, we try to have six degrees of freedom, three degrees of freedom in translation and three degrees of freedom in rotation, in order to be able to manipulate the virtual environment or the remote robot in all directions. It is furthermore sought to reduce the configurations in which singularities could appear, i.e. configurations in which there are local disappearances of degrees of freedom or appearance of uncontrolled movements. Finally, we want to have the most homogeneous behavior possible in all directions. 2 There are two types of robot architectures or haptic interfaces: - the series architecture, consisting of a single articulated chain of several bodies arranged between a fixed base and the grip entered by the user. This architecture makes it possible to have a large working space, however it offers a limited dynamic because each articulated body carries the bodies downstream, the parallel architecture composed of several articulated branches arranged between a fixed base and a mobile platform carrying itself the handle handled by the user. This architecture offers a good dynamic but its workspace is limited. A good compromise is obtained with a mixed architecture comprising a parallel architecture stage consisting of two articulated branches each formed of a shoulder, an arm and a forearm, these two branches being arranged between a fixed base and a wrist, itself carrying in series the handle manipulated by the user. This architecture offers both a large workspace and a good dynamic.

Cependant, dans les structures parallèles ou mixtes de l'état de la technique, les mouvements de rotation ne sont pas suffisamment découplés des mouvements de translation, i.e. on n'obtient pas de mouvement de rotation purs ou quasiment purs. However, in the parallel or mixed structures of the state of the art, the rotational movements are not sufficiently decoupled from the translational movements, ie no pure or almost pure rotation movements are obtained.

En outre, l'espace de travail est limité du fait des risques de collisions entre les branches. 3 Ces inconvénients existent également dans les structures de robot de l'état de la technique. C'est par conséquent un but de la présente invention d'offrir une structure de robot ou d'interface haptique offrant un espace de travail important. EXPOSÉ DE L'INVENTION Le but précédemment énoncé est atteint par une architecture à deux branches en parallèles montées articulées sur une base et portant un poignet, le poignet comportant un segment de liaison sur lequel est articulé un porte-poignée sur lequel est articulée une poignée, la poignée étant mobile en rotation autour de trois axes orthogonaux, dans laquelle des moyens d'amplification des mouvements de rotation de la poignée par rapport au segment de liaison sont prévus, le segment de liaison étant lui-même articulé sur les branches. En d'autres termes, on démultiplie sélectivement la rotation de la poignée par rapport au segment de liaison, ce qui permet de réduire les risques de collisions entre les branches, et augmente l'espace de travail. De manière avantageuse, on prévoit un dispositif de maintien en orientation du premier axe de rotation du poignet entre les branches du dispositif et le poignet, ce qui permet de rejeter les singularités en dehors de l'espace de travail. 4 Dans un mode de réalisation avantageux, on obtient une diminution, voire une suppression des couplages entre les mouvements de rotation et de translation. In addition, the workspace is limited because of the risk of collisions between branches. These disadvantages also exist in robot structures of the state of the art. It is therefore an object of the present invention to provide a robot structure or haptic interface providing a large workspace. DISCLOSURE OF THE INVENTION The previously stated purpose is achieved by a two-branched architecture in parallel mounted on a base and bearing a wrist, the wrist having a link segment on which is articulated a handle-holder on which is articulated a handle , the handle being rotatable about three orthogonal axes, wherein means for amplifying the rotational movements of the handle relative to the connecting segment are provided, the connecting segment itself being hinged to the branches. In other words, it selectively increases the rotation of the handle relative to the connecting segment, which reduces the risk of collisions between the branches, and increases the working space. Advantageously, there is provided a device for maintaining orientation of the first axis of rotation of the wrist between the arms of the device and the wrist, which makes it possible to reject the singularities outside the working space. In an advantageous embodiment, there is obtained a decrease or even a suppression of the couplings between the rotational and translational movements.

Pour cela, l'architecture du poignet est telle qu'elle permet aux trois axes de rotation de la poignée d'être concourants. Par exemple, le poignet comporte deux supports articulés sur les branches de la structure, ces deux éléments étant de forme courbée, dégageant ainsi la zone où se trouve le point de concours des axes de rotation, et permettant à un opérateur de manipuler la poignée au niveau du point de concours. La présente invention a alors principalement pour objet une structure à six degrés de liberté pour robot ou interface haptique comportant une base, deux branches en parallèle et un poignet, lesdites branches étant montées articulées par une extrémité sur la base et par une autre extrémité sur le poignet, lesdites branches comportant chacune une épaule du côté de la base, un bras et un avant-bras du côté du poignet, l'avant-bras étant articulé sur le bras, ledit poignet comportant un segment de liaison sur lequel est articulé un porte-poignée autour d'un premier axe de rotation, une poignée articulée en rotation sur le porte-poignée autour d'un deuxième axe de rotation, ladite poignée étant apte à se déplacer en rotation autour du premier axe, du deuxième axe et d'un troisième axe, ladite structure comportant également des moyens de démultiplication de la rotation dudit porte-poignée autour d'au moins le premier axe de rotation par rapport à la rotation du segment de liaison. De manière avantageuse, au moins deux des trois sont orthogonaux. 5 Le poignet comporte avantageusement deux segments, reliant le segment de liaison aux avant-bras, le segment de liaison étant articulé en rotation sur le premier et le deuxième segment, autour de deux axes, un desdits deux axes, étant parallèle au premier axe, lesdits segments, étant articulés chacun en rotation sur les avant-bras, autour de deux axes, lesdits segments, ayant une forme courbée sensiblement centrée sur le deuxième axe. Selon un premier mode de réalisation, la structure comporte des segments de maintien à l'extrémité des avant-bras et dans laquelle le poignet comporte également deux segments, articulés en rotation sur les segments de maintien, autour des axes de rotation, le segment de liaison étant articulé en rotation sur le premier et le deuxième segment, autour de deux axes parallèles au premier axe, lesdits segments, ayant une forme courbée sensiblement centrée sur le deuxième axe, la structure comportant également des moyens de maintien de l'orientation de chacun des axes de rotation des segments sur les segments de maintien, de telle sorte que les angles entre des axes donnés et chacun desdits axes de rotation des segments, sur les segments de maintien restent constants. Les axes de rotation des segments sur les segments de maintien sont avantageusement maintenus chacun parallèles aux dits axes donnés. 6 De manière encore plus avantageuse, les axes donnés sont parallèles entre eux, et les axes de rotation des segments, sur les segments de maintien sont parallèles entre eux. For this, the architecture of the wrist is such that it allows the three axes of rotation of the handle to be concurrent. For example, the wrist has two supports articulated on the branches of the structure, these two elements being of curved shape, thus clearing the area where is the point of competition of the axes of rotation, and allowing an operator to manipulate the handle at level of the competition point. The present invention therefore mainly relates to a structure with six degrees of freedom for a robot or haptic interface comprising a base, two branches in parallel and a wrist, said branches being mounted articulated by one end on the base and by another end on the wrist, said branches each having a shoulder on the side of the base, an arm and a forearm on the wrist side, the forearm being articulated on the arm, said wrist having a connecting segment on which is articulated a door a handle around a first axis of rotation, a handle articulated in rotation on the handle-holder around a second axis of rotation, said handle being able to move in rotation around the first axis, the second axis and a third axis, said structure also comprising means for reducing the rotation of said handle-holder around at least the first axis of rotation relative to the rotatio n of the link segment. Advantageously, at least two of the three are orthogonal. The wrist advantageously comprises two segments, connecting the link segment to the forearms, the link segment being articulated in rotation on the first and the second segment, around two axes, one of said two axes being parallel to the first axis, said segments being each articulated in rotation on the forearms around two axes, said segments having a curved shape substantially centered on the second axis. According to a first embodiment, the structure comprises holding segments at the end of the forearms and in which the wrist also comprises two segments, articulated in rotation on the holding segments, around the axes of rotation, the segment of link being articulated in rotation on the first and the second segment, about two axes parallel to the first axis, said segments having a curved shape substantially centered on the second axis, the structure also comprising means for maintaining the orientation of each axes of rotation of the segments on the holding segments, such that the angles between given axes and each of said axes of rotation of the segments on the holding segments remain constant. The axes of rotation of the segments on the holding segments are advantageously maintained each parallel to said given axes. Even more advantageously, the given axes are parallel to each other, and the axes of rotation of the segments on the holding segments are parallel to one another.

Lesdits moyens de maintien de l'orientation des axes de rotation sont par exemple du type à parallélogrammes déformables. Lesdits moyens de maintien de l'orientation peuvent alors comporter une bielle de maintien par bras et une bielle de maintien par avant-bras, formant chacune avec le bras ou l'avant-bras un parallélogramme déformable Préférentiellement, le premier axe est dans le plan contenant les axes de rotation du segment de liaison sur les segments. Said means for maintaining the orientation of the axes of rotation are, for example, of the type with deformable parallelograms. Said means for maintaining the orientation can then comprise a holding rod by arm and a holding rod by forearm, each forming with the arm or the forearm a deformable parallelogram. Preferably, the first axis is in the plane. containing the axes of rotation of the link segment on the segments.

De manière encore plus préférentielle, le premier axe est à équidistance des axes de rotation du segment de liaison sur les segments. Le deuxième axe est avantageusement dans le plan contenant les axes de rotation des segments sur les segments de maintien. Le premier axe est de manière encore plus avantageuse à équidistance des axes de rotation des segments sur les segments de maintien. De manière préférentielle, le premier axe est concourant ou sécant avec le second axe. La position de référence de saisie et de manipulation de la poignée peut alors avantageusement être située à l'intersection du premier axe de rotation du porte-poignée et du deuxième axe de rotation de la poignée. 7 Dans un exemple préféré de réalisation, le premier axe est dans le plan contenant les axes de rotation du segment de liaison sur les segments et à équidistance de ces axes, le premier axe est également à équidistance des axes de rotation des segments sur les segments de maintien, le premier axe est concourant ou sécant avec le second axe, le deuxième axe est dans le plan contenant les axes de rotation des segments, sur les segments de maintien, et dans laquelle la position de référence de saisie et de manipulation de la poignée est située à l'intersection du premier axe de rotation du porte-poignée et du deuxième axe de rotation de la poignée. Les axes de rotation des segments sur les segments de maintien et les axes de rotation du segment de liaison sur les segments sont avantageusement concourants et orthogonaux Selon un deuxième mode de réalisation, le segment de liaison est en deux parties articulées l'une par rapport à l'autre par une liaison pivot, chaque partie étant articulée sur un segment. Selon un premier exemple selon le deuxième mode de réalisation, la liaison pivot est perpendiculaire aux axes de rotation du segment de liaison sur les segments, et est située entre lesdits axes. Selon un deuxième exemple selon le deuxième mode de réalisation, le segment de liaison comporte un premier élément ayant sensiblement la forme d'un L, dont une branche est articulée sur l'un des segments, autour d'un des axes de rotation du segment de liaison 8 sur les segments, concourant avec l'un des axes de rotation des segments sur les avant-bras, et l'autre branche est sensiblement parallèle au porte-poignée, et un deuxième élément de forme coudée, ledit deuxième élément étant articulé en rotation sur le premier élément au niveau d'une première extrémité, ledit deuxième élément étant articulé en rotation sur l'autre segment, autour d'un axe concourant avec l'autre des axes de rotation des segments sur les avant-bras, les axes de rotation des segments, sur les avant-bras et les axes de rotation du segment de liaison et du segment sur les segments, et l'axe de l'articulation entre le premier élément et le deuxième élément étant concourants et l'axe de l'articulation entre le premier élément et le deuxième élément étant concourant avec les axes de rotation. Avantageusement, le premier axe est concourant ou sécant avec le second axe. Dans une variante préférée, le point de concours des premier et deuxième axes et est situé à égale distance des points de concours d'une part des axes de rotation, du segment de liaison par rapport au segment et du segment par rapport à l'avant-bras, et d'autre part des axes de rotation du segment par rapport au segment et du segment par rapport à l'avant-bras, et la position de référence pour la saisie et la manipulation de la poignée est placée à l'intersection du premier axe de rotation et du deuxième axe de rotation. 9 Quel que soit le mode de réalisation, la poignée peut être articulée sur le porte-poignée au niveau d'une de ses extrémités. Selon le deuxième exemple selon le deuxième mode de réalisation, l'articulation du premier et du deuxième élément du segment de liaison peut être en regard de l'extrémité libre de la poignée. En variant, l'articulation du premier et du deuxième élément du segment de liaison peut être en regard de l'extrémité de la poignée articulée sur le porte-poignée. Les moyens de démultiplication sont avantageusement formés par un cabestan à câble. Par exemple, le cabestan à câble comporte au moins première une poulie fixée sur l'un des segments, et montée apte à pivoter sur le segment de liaison, son axe étant confondu avec l'axe de l'articulation du segment de liaison sur ledit segment, et une deuxième poulie fixée sur le porte-poignée et montée apte à pivoter sur le segment de liaison, son axe étant confondu avec le premier axe de rotation, un câble étant enroulé autour des dites poulies, le rapport de diamètre entre les deux poulies, fixant le rapport de démultiplication desdits moyens de démultiplication. Even more preferably, the first axis is equidistant from the axes of rotation of the link segment on the segments. The second axis is advantageously in the plane containing the axes of rotation of the segments on the holding segments. The first axis is even more advantageous equidistant from the axes of rotation of the segments on the holding segments. Preferably, the first axis is concurrent or secant with the second axis. The reference position of gripping and manipulation of the handle can then advantageously be located at the intersection of the first axis of rotation of the handle holder and the second axis of rotation of the handle. In a preferred embodiment, the first axis is in the plane containing the axes of rotation of the link segment on the segments and equidistant from these axes, the first axis is also equidistant from the axes of rotation of the segments on the segments. the first axis is concurrent or secant with the second axis, the second axis is in the plane containing the axes of rotation of the segments, on the holding segments, and in which the reference position of gripping and manipulation of the handle is located at the intersection of the first axis of rotation of the handle holder and the second axis of rotation of the handle. The axes of rotation of the segments on the holding segments and the axes of rotation of the link segment on the segments are advantageously concurrent and orthogonal. According to a second embodiment, the link segment is in two parts articulated with respect to each other. the other by a pivot connection, each part being articulated on a segment. According to a first example according to the second embodiment, the pivot connection is perpendicular to the axes of rotation of the link segment on the segments, and is located between said axes. According to a second example according to the second embodiment, the link segment comprises a first element having substantially the shape of an L, a branch of which is articulated on one of the segments, around one of the axes of rotation of the segment. link 8 on the segments, concurrent with one of the axes of rotation of the segments on the forearms, and the other branch is substantially parallel to the handle holder, and a second element of bent shape, said second element being hinged in rotation on the first element at a first end, said second element being articulated in rotation on the other segment, about an axis concurrent with the other axes of rotation of the segments on the forearms, the axes of rotation of the segments, on the forearms and the axes of rotation of the link segment and the segment on the segments, and the axis of the articulation between the first element and the second element being concurrent and the axis articulation between the first element and the second element being concurrent with the axes of rotation. Advantageously, the first axis is concurrent or secant with the second axis. In a preferred variant, the competition point of the first and second axes and is located equidistant from the points of competition on the one hand axes of rotation, the link segment with respect to the segment and the segment with respect to the front and, on the other hand, rotational axes of the segment relative to the segment and of the segment relative to the forearm, and the reference position for the gripping and manipulation of the handle is placed at the intersection of the first axis of rotation and the second axis of rotation. Whatever the embodiment, the handle may be hinged to the handle holder at one of its ends. According to the second example according to the second embodiment, the articulation of the first and second element of the connecting segment may be opposite the free end of the handle. By varying, the articulation of the first and second element of the connecting segment can be opposite the end of the hinged handle on the handle holder. The reduction means are advantageously formed by a capstan cable. For example, the cable capstan comprises at least first a pulley fixed on one of the segments, and mounted pivotable on the connecting segment, its axis coinciding with the axis of the articulation of the connecting segment on said segment, and a second pulley fixed on the handle-holder and mounted pivotable on the connecting segment, its axis coinciding with the first axis of rotation, a cable being wound around said pulleys, the diameter ratio between the two pulleys, setting the gear ratio of said gearing means.

Dans une variante particulièrement adapté au premier mode de réalisation, le cabestan comporte également deux poulies fixées chacune sur un des segments, et montées aptes à pivoter sur le segment de liaison, leur axe étant confondu avec un axe de l'articulation, ' du segment de liaison sur ledit 10 segment, un câble reliant chacune des dites poulies à la poulie fixée sur le porte-poignée. De manière avantageuse, le rapport de démultiplication est compris entre et 1 et 2. Le rapport de démultiplication est proche de ou égal à 1,5. De manière encore plus avantageuse, le rapport de démultiplication est égal à la racine carrée de 2 ou le rapport de démultiplication est égal à 1, 4771. Avantageusement, un moteur est monté dans le porte-poignée apte à entrainer la poignée autour du deuxième axe. La structure selon l'invention peut comporter deux moteurs portés par la base pour agir sur les épaules autour de quatrièmes axes, deux moteurs portés par les épaules pour agir sur les bras autour de cinquièmes axes de rotation, et deux moteurs portés par les épaules pour agir sur les avant-bras autour des sixièmes axes, par l'intermédiaire de bielles d'actionnement parallèles aux bras. In a variant particularly adapted to the first embodiment, the capstan also comprises two pulleys each fixed on one of the segments, and mounted capable of pivoting on the connecting segment, their axis coinciding with an axis of the articulation, of the segment. connecting to said segment, a cable connecting each of said pulleys to the pulley fixed to the handle holder. Advantageously, the gear ratio is between 1 and 2. The gear ratio is close to or equal to 1.5. Even more advantageously, the gear ratio is equal to the square root of 2 or the gear ratio is equal to 1, 4771. Advantageously, a motor is mounted in the handle holder adapted to drive the handle around the second axis . The structure according to the invention may comprise two motors carried by the base to act on the shoulders around fourth axes, two motors carried by the shoulders to act on the arms around fifth axes of rotation, and two motors carried by the shoulders to act on the forearms around the sixth axes, via operating rods parallel to the arms.

Le ou les moteurs comportent avantageusement chacun un volant d'inertie à l'extrémité de leur arbre. La présente invention a également pour objet une interface haptique comportant au moins une structure selon la présente invention La présente invention a également pour objet un robot comportant au moins une structure selon la présente invention 11 The engine or engines advantageously each comprise a flywheel at the end of their shaft. The present invention also relates to a haptic interface comprising at least one structure according to the present invention. The subject of the present invention is also a robot comprising at least one structure according to the present invention.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre et des dessins en annexe, sur lesquels : - la figure 1A est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'une structure selon la présente invention, - la figure 1B est une vue identique à celle de la figure 1A dans laquelle le bras et l'avant- bras du robot sont présentés en coupe afin de voir leurs mécanismes internes, - la figure 2A est une vue agrandie du poignet de la structure de la figure 1A, - la figure 2B est une vue agrandie du porte-poignée et de la poignée de la figure 2A, dans laquelle certaines pièces sont montrées en coupe pour voir le mécanisme d'actionnement de la poignée, - la figure 3 est une vue en perspective d'un deuxième mode de réalisation d'une structure selon la présente invention, - la figure 4 est une vue en perspective d'une variante du deuxième mode de réalisation, - la figure 5 est une vue en perspective d'une autre variante du deuxième mode de réalisation. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The present invention will be better understood from the following description and attached drawings, in which: FIG. 1A is a perspective view of a first embodiment of a structure according to FIG. 1B is a view identical to that of FIG. 1A in which the arm and the forearm of the robot are presented in section in order to see their internal mechanisms, FIG. 2A is an enlarged view of FIG. FIG. 2B is an enlarged view of the handle holder and the handle of FIG. 2A, in which some parts are shown in section to see the actuating mechanism of the handle, FIG. 3 is a perspective view of a second embodiment of a structure according to the present invention; FIG. 4 is a perspective view of a variant of the second embodiment; FIG. in perspective of an aut variant of the second embodiment.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Dans la présente demande, des axes sont dits « concourant » lorsqu'ils sont sécants. Sur les figures 1A et 1B, on peut voir un mode de réalisation préféré d'une structure 100 d'interface haptique ou de robot selon la présente invention. 12 La structure 100 comporte une base 2, deux branches parallèles B, B' et un poignet P. Dans la description qui va suivre, certains éléments seront désignés par des termes correspondant au corps humain à des fins de clarté, ces éléments jouant des fonctions sensiblement équivalentes dans le cas d'une structure de robot. La base 2, formée par un cadre constitué de plaques rigides dans l'exemple représenté, est destinée à être fixée, par exemple à une table de travail. Les deux branches sont sensiblement identiques ou symétriques, nous ne décrirons en détail que la branche B. La branche B comporte une épaule 3 articulée à une première de ses extrémités 3.1 sur la base 2 autour d'un axe X1, un bras 4 articulé autour d'un axe X2 à une première de ses extrémités 4.1 sur une seconde extrémité 3.2 de l'épaule 3, un avant-bras 6 articulé autour d'un axe X3 à une première de ses extrémités 6.1 sur une deuxième extrémité 4.2 du bras 4 et un segment de maintien 7 articulé autour d'un axe X4 à une première de ses extrémités 7.1 sur une seconde extrémité 6.2 de l'avant-bras 6. Les axes X1 et X2 sont non parallèles et avantageusement perpendiculaires. Les axes X2, X3 et X4 sont avantageusement parallèles. Le poignet P est monté articulé sur une deuxième extrémité longitudinale 7.2 du segment de maintien 7. DETAILED DESCRIPTION OF PARTICULAR EMBODIMENTS In the present application, axes are said to "concurrent" when they are intersecting. In Figures 1A and 1B, we can see a preferred embodiment of a structure 100 haptic interface or robot according to the present invention. The structure 100 comprises a base 2, two parallel branches B, B 'and a wrist P. In the following description, certain elements will be designated by terms corresponding to the human body for the sake of clarity, these elements playing functions. substantially equivalent in the case of a robot structure. The base 2, formed by a frame consisting of rigid plates in the example shown, is intended to be fixed, for example to a work table. The two branches are substantially identical or symmetrical, we will describe in detail only the branch B. The branch B comprises a shoulder 3 articulated to a first of its ends 3.1 on the base 2 about an axis X1, an arm 4 articulated around an axis X2 at a first end 4.1 on a second end 3.2 of the shoulder 3, a forearm 6 articulated about an axis X3 at a first end 6.1 on a second end 4.2 of the arm 4 and a holding segment 7 articulated about an axis X4 at a first end 7.1 on a second end 6.2 of the forearm 6. The axes X1 and X2 are non-parallel and preferably perpendicular. The X2, X3 and X4 axes are advantageously parallel. The wrist P is articulated on a second longitudinal end 7.2 of the holding segment 7.

La structure 100 comporte, entre la base 2 et le poignet P, des moyens d'actionnement 8 pour 13 assurer le déplacement des branches B, B', et fournir un effort de contre-réaction dans le cas d'une interface haptique. Ces moyens 8 sont répartis entre les articulations de la branche B et les articulations de la branche B', et sont similaires, seuls ceux 8.1 appliqués à la branche B seront décrits en détail. Les moyens d'actionnement 8.1 comportent un premier moteur électrique M1 apte à appliquer un mouvement de rotation ou à résister au mouvement de rotation de l'épaule 3 par rapport à la base autour de l'axe X1 sensiblement horizontal dans la représentation de la figure 1A. La transmission de la rotation de l'arbre du moteur M1 à l'épaule 3 est obtenue au moyen d'un secteur angulaire S1 entrainé suivant le principe de cabestan à câble par une poulie solidaire en rotation de l'arbre du moteur M1, le secteur angulaire S1 étant solidaire de l'épaule 3. The structure 100 comprises, between the base 2 and the wrist P, actuating means 8 for 13 to move the branches B, B ', and provide a feedback force in the case of a haptic interface. These means 8 are distributed between the joints of the branch B and the joints of the branch B ', and are similar, only those 8.1 applied to the branch B will be described in detail. The actuating means 8.1 comprise a first electric motor M1 adapted to apply a rotational movement or to resist the rotational movement of the shoulder 3 with respect to the base around the substantially horizontal axis X1 in the representation of FIG. 1A. The transmission of the rotation of the motor shaft M1 to the shoulder 3 is obtained by means of an angular sector S1 driven according to the cable capstan principle by a pulley integral in rotation with the motor shaft M1, the angular sector S1 being integral with the shoulder 3.

Ce dispositif est bien connu de l'homme de l'art et le câble n'a pas été représenté par soucis de lisibilité de la figure. De manière avantageuse, les poulies moteurs sont spiralées pour mieux accrocher le câble et mieux le guider lors de l'actionnement du robot ou de l'interface haptique. Cependant, il est bien entendu que ces poulies pourraient être lisses. De même, de façon avantageuse, des moyens de rattrapage de jeu du câble, utilisant par exemple des pions de renvoi et des ressorts, peuvent être 14 introduits sur le secteur S1, sur les autres secteurs angulaires qui seront décrits dans la suite de la description. Ce type de dispositif est connu de l'homme de l'art et ne sera pas détaillé. This device is well known to those skilled in the art and the cable has not been shown for the sake of legibility of the figure. Advantageously, the motor pulleys are spiraled to better hook the cable and better guide when operating the robot or the haptic interface. However, it is understood that these pulleys could be smooth. Likewise, advantageously, cable clearance compensating means, using, for example, return pins and springs, can be introduced on the sector S1, on the other angular sectors which will be described in the following description. . This type of device is known to those skilled in the art and will not be detailed.

Les moyens d'actionnement 8.1 comportent également un deuxième moteur M2 destiné à déplacer le bras 4 par rapport à l'épaule 3 ou à résister à son déplacement autour de l'axe X2. Le moteur M2 est monté sur la platine 12 faisant partie de l'épaule 3, celui-ci est donc déplacé lorsque le moteur M1 est activé. Comme pour le moteur M1, la transmission de la rotation de l'arbre du moteur M2 au bras 4 s'effectue par l'intermédiaire d'un secteur S2 entrainé par l'arbre du moteur M2 à l'aide d'un dispositif de type cabestan à câble. Les moyens d'actionnement 8.1 comportent encore un troisième moteur M3 destiné à déplacer l'avant-bras 6 indépendamment du bras 4 autour de l'axe X3 parallèle à l'axe X2. Comme pour les moteurs M1 et M2, le mouvement de rotation ou le couple résistant d'une poulie M3.1 (visible sur la figure 1B) liée à l'arbre du moteur M3 est transmis au secteur angulaire S3 articulé en rotation autour de l'axe X2 par rapport à l'épaule 3 par un dispositif de type cabestan à câble. Ce mouvement de rotation est transmis à l'avant-bras par l'intermédiaire d'une bielle 14 dont l'une des extrémités 14.1 est liée au secteur S3 par une articulation de rotation S3.1 et l'autre extrémité 14.2 est liée à l'avant-bras par une articulation de 15 rotation 6.3, de telle sorte que la bielle d'actionnement 14 reste parallèle au bras 4, formant avec celui-ci un parallélogramme déformable. Ce type de dispositif est bien connu de l'homme de l'art et ne sera pas détaillé plus avant ici. Comme on peut le voir sur la figure 1B, dans l'exemple représenté et ceci de manière particulièrement avantageuse, la branche B comporte un ensemble de bielles 15a, 15b destinées à maintenir l'axe X5 de l'articulation de rotation entre le segment 7 et le poignet P à orientation constante par rapport à l'axe X1 de l'articulation de rotation entre la base 2 et l'épaule 3, et de manière avantageuse parallèle à cet axe. Une première extrémité 15a.1 de la bielle 15a est articulée en rotation autour d'un axe parallèle à X2 par rapport à la platine 12 de l'épaule 3 au niveau d'une extrémité 12.1. The actuating means 8.1 also comprise a second motor M2 intended to move the arm 4 relative to the shoulder 3 or to resist its movement about the axis X2. The motor M2 is mounted on the plate 12 forming part of the shoulder 3, it is moved when the motor M1 is activated. As for the motor M1, the transmission of the rotation of the motor shaft M2 to the arm 4 is effected via a sector S2 driven by the motor shaft M2 with the aid of a type capstan cable. The actuating means 8.1 also comprise a third motor M3 intended to move the forearm 6 independently of the arm 4 about the axis X3 parallel to the axis X2. As for the motors M1 and M2, the rotational movement or the resisting torque of a pulley M3.1 (visible in FIG. 1B) connected to the shaft of the motor M3 is transmitted to the angular sector S3 articulated in rotation around the X2 axis relative to the shoulder 3 by a device capstan type cable. This rotational movement is transmitted to the forearm via a connecting rod 14, one of whose ends 14.1 is connected to the sector S3 by a rotation joint S3.1 and the other end 14.2 is connected to the forearm by a rotational joint 6.3, so that the actuating rod 14 remains parallel to the arm 4, forming therewith a deformable parallelogram. This type of device is well known to those skilled in the art and will not be detailed further here. As can be seen in FIG. 1B, in the example shown and this in a particularly advantageous manner, the branch B comprises a set of connecting rods 15a, 15b intended to maintain the axis X5 of the articulation of rotation between the segment 7 and the wrist P with a constant orientation relative to the axis X1 of the articulation of rotation between the base 2 and the shoulder 3, and advantageously parallel to this axis. A first end 15a.1 of the connecting rod 15a is articulated in rotation around an axis parallel to X2 with respect to the plate 12 of the shoulder 3 at one end 12.1.

Une seconde extrémité 15a.2 de la bielle 15a est articulée en rotation autour d'un axe parallèle à X3 autour d'une première extrémité 115.1 d'une pièce de renvoi 115 elle-même articulée autour de l'axe X3 par rapport au bras 4 et à l'avant-bras 6. Une première extrémité 15b.1 de la bielle 15b est articulée en rotation autour d'un axe parallèle à X3 autour d'une seconde extrémité 115.2 de la pièce de renvoi 115. Une seconde extrémité 15b.2 de la bielle 15b est articulée en rotation autour d'un axe parallèle à l'axe X4 autour d'une extrémité 7.3 du segment de maintien 7. 16 Les axes de toutes ces articulations sont donc parallèles à l'axe X3 et les distances entre l'axe X4 et l'axe de l'articulation reliant les extrémités 7.3 du segment 7 et 15b.2 de la bielle 15b, entre l'axe X3 et l'axe de l'articulation reliant les extrémités 15b.1 de la bielle 15b et 115.2 de la pièce de renvoi 115, entre l'axe X3 et l'axe de l'articulation reliant les extrémités 15a.2 de la bielle 15a et 115.1 de la pièce de renvoi 115 et entre l'axe X2 et l'axe de l'articulation reliant les extrémités 15a.1 de la bielle 15a et 12.1 de la platine 12 sont égales, de sorte que les ensembles constitués d'une part de la platine 12, de la bielle 15a, de la pièce de renvoi 115 et du bras 4 et d'autre part de la pièce de renvoi 115, de la bielle 15b, du segment 7 et de l'avant-bras 6 constituent deux parallélogrammes en série permettant de maintenir constant l'angle entre les axes X5 et Xl. Avantageusement, les axes Xl et X5 sont maintenus parallèles. A second end 15a.2 of the connecting rod 15a is articulated in rotation about an axis parallel to X3 around a first end 115.1 of a return piece 115 itself articulated about the axis X3 relative to the arm 4 and the forearm 6. A first end 15b.1 of the rod 15b is articulated in rotation about an axis parallel to X3 about a second end 115.2 of the return piece 115. A second end 15b .2 of the link 15b is articulated in rotation about an axis parallel to the axis X4 around an end 7.3 of the holding segment 7. The axes of all these joints are therefore parallel to the axis X3 and the distances between the axis X4 and the axis of the articulation connecting the ends 7.3 of the segment 7 and 15b.2 of the connecting rod 15b, between the axis X3 and the axis of the articulation connecting the ends 15b.1 of the connecting rod 15b and 115.2 of the return piece 115, between the axis X3 and the axis of the articulation connecting the ends 15a.2 of the connecting rod 15a and 115.1 of the return piece 115 and between the axis X2 and the axis of the articulation connecting the ends 15a.1 of the connecting rod 15a and 12.1 of the plate 12 are equal, so that the assemblies consist on the one hand of the plate 12, the rod 15a, the return piece 115 and the arm 4 and secondly of the return piece 115, the rod 15b, the segment 7 and the forearm 6 are two parallelograms in series to maintain constant the angle between the axes X5 and Xl. Advantageously, the axes X1 and X5 are kept parallel.

Les moyens d'actionnement 8.2 de la branche B' sont similaires aux moyens 8.1. Ils comportent un moteur M1' pour déplacer ou résister au déplacement de l'épaule 3' par rapport à la base 2 autour d'un axe Xl', un moteur M2' pour déplacer ou résister au déplacement du bras 4' par rapport à l'épaule 3' autour d'un axe X2' et un moteur M3' pour déplacer ou résister au déplacement de l'avant-bras 6' par rapport au bras 4' autour d'un axe X3' via un dispositif de type parallélogramme constitué du bras 4', du secteur S3', de la bielle d'actionnement 17 14' et de la portion de l'avant-bras 6' disposée entre l'axe X3' et l'articulation 6.3'. Les moyens de maintien de l'angle entre les axes X1' et X5' de la branche B' sont également similaires à ceux de la branche B. Les ensembles constitués d'une part de la platine 12', de la bielle 15a', de la pièce de renvoi 115' et du bras 4' et d'autre part de la pièce de renvoi 115', de la bielle 15b', du segment 7' et de l'avant-bras 6' constituent deux parallélogrammes en série permettant de maintenir constant l'angle entre les axes X5' et X1'. Avantageusement, les axes X1' et X5' sont maintenus parallèles. The actuating means 8.2 of the branch B 'are similar to the means 8.1. They comprise a motor M1 'for moving or resisting the displacement of the shoulder 3' relative to the base 2 about an axis Xl ', a motor M2' for moving or resisting the movement of the arm 4 'relative to the shoulder 3 'about an axis X2' and a motor M3 'for moving or resisting movement of the forearm 6' relative to the arm 4 'about an axis X3' via a device of the parallelogram type constituted of the arm 4 ', the sector S3', the actuating rod 17 'and the portion of the forearm 6' disposed between the axis X3 'and the articulation 6.3'. The means for maintaining the angle between the axes X1 'and X5' of the branch B 'are also similar to those of the branch B. The assemblies consisting on the one hand of the plate 12', the connecting rod 15a ', of the return piece 115 'and the arm 4' and secondly of the return piece 115 ', the connecting rod 15b', the segment 7 'and the forearm 6' constitute two parallelograms in series allowing to keep the angle between the axes X5 'and X1' constant. Advantageously, the axes X1 'and X5' are kept parallel.

Ainsi, les axes X1 et X1' étant avantageusement parallèles, les axes X5 et X5' le sont également. De manière également avantageuse, on prévoit de faire passer les bielles d'actionnement 14, 14' et de maintien 15a, 15b, 15a', 15b' de l'orientation des segments 7, 7' à l'intérieur de tubes 44, 46, 44', 46' formant le corps du bras et de l'avant-bras, ce qui permet de rendre le dispositif plus sûr, puisque les risques de blessure par coincement des doigts entre les bras, avant-bras et les bielles sont réduits. Par ailleurs, les moyens d'actionnement M1, M2, M3 de la branche B comme ceux Ml', M2', M3' de la branche B' et l'actionneur M4 de la poignée, qui sera décrit ci-dessous, sont pourvus de dispositifs de mesure ou capteurs M1b, M2b, M3b, Mlb', M2b', M3b', M4b 18 destinés à mesurer leurs rotations, donc les mouvements des segments qu'ils entrainent ou auxquels ils s'opposent, de manière à apporter une réponse de commande adaptée. Il est bien entendu que la transmission de la rotation des moteurs aux secteurs actionnant les branches peut être réalisée par tout autre moyen adapté, comme par exemple des systèmes d'engrenages, de courroies ou de galets frottants. Il est également entendu que l'actionnement peut être obtenu par tout type de moteurs adapté, comme par exemple des moteurs électriques à courant continu, des moteurs synchrones autopilotés, des moteurs asynchrones ou encore des actionneurs pneumatiques ou 15 hydrauliques. On peut encore utiliser pour opposer une résistance aux mouvements de l'utilisateur des systèmes freinant, comme par exemple des freins à poudre, des freins à fluides électro ou magnéto rhéologiques ou des 20 freins à disques. Des moteurs peuvent également être combinés aux freins sur les différents axes du robot. Ce type d'association est connu de l'homme de l'art et ne sera pas détaillé ici. 25 Il est enfin entendu que les dispositifs de mesure des mouvements des moteurs peuvent être de tout type adapté, comme par exemple des codeurs optiques, des potentiomètres, des capteurs à effet Hall, des capteurs magnéto-optiques. 30 Des dispositifs de mesure de l'un quelconque de ces types pourraient également être 10 19 intégrés directement au niveau des articulations le long des axes X1, X1' entre la base 2 et les épaules 3, 3', le long des axes X2, X2' entre les épaules 3, 3' et les bras 4, 4', le long des axes X3, X3' entre les bras 4, 4' et les avant-bras 6, 6', ces dispositifs de mesure venant en remplacement ou en complément de ceux des moteurs M1, M2, M3, Ml', M2', M3'. De manière avantageuse, des volants d'inertie sont prévus sur les arbres des moteurs pour améliorer la stabilité de leur contrôle commande, et donc améliorer les performances en effort du robot ou de l'interface haptique. Nous allons maintenant décrire en détail le poignet P selon la présente invention. Thus, the X1 and X1 'axes being advantageously parallel, the X5 and X5' axes are also parallel. Also advantageously, it is planned to pass the operating rods 14, 14 'and 15a, 15b, 15a', 15b 'of the orientation of the segments 7, 7' inside the tubes 44, 46 , 44 ', 46' forming the body of the arm and the forearm, which makes the device safer, since the risk of injury by jamming fingers between the arms, forearms and connecting rods are reduced . Moreover, the actuating means M1, M2, M3 of the branch B such as those M1 ', M2', M3 'of the branch B' and the actuator M4 of the handle, which will be described below, are provided. measurement devices or sensors M1b, M2b, M3b, Mlb ', M2b', M3b ', M4b 18 intended to measure their rotations, and thus the movements of the segments that they train or to which they oppose, so as to provide a adapted control response. It is understood that the transmission of the rotation of the motors to the sectors actuating the branches can be achieved by any other suitable means, such as gear systems, belts or rubbing rollers. It is also understood that the actuation can be obtained by any suitable type of engine, such as for example DC electric motors, autopilot synchronous motors, asynchronous motors or pneumatic or hydraulic actuators. It is also possible to use resistance to user movements of braking systems, such as, for example, powder brakes, electromagnetic or magneto-rheological fluid brakes or disc brakes. Engines can also be combined with the brakes on the various axes of the robot. This type of association is known to those skilled in the art and will not be detailed here. Finally, it is understood that the devices for measuring motions of the motors can be of any suitable type, such as, for example, optical encoders, potentiometers, Hall effect sensors, magneto-optical sensors. Devices for measuring any of these types could also be integrated directly at the joints along the axes X1, X1 'between the base 2 and the shoulders 3, 3', along the axes X2, X2 'between the shoulders 3, 3' and the arms 4, 4 ', along the axes X 3, X 3' between the arms 4, 4 'and the forearms 6, 6', these measuring devices replacing or in addition to those of motors M1, M2, M3, Ml ', M2', M3 '. Advantageously, flywheels are provided on the engine shafts to improve the stability of their control and thus improve the performance of the robot or the haptic interface. We will now describe in detail the wrist P according to the present invention.

Le poignet P est monté articulé sur les extrémités 7.2 et 7.2' des segments de maintien 7 et 7'. Plus particulièrement, le poignet P est monté mobile en rotation sur les extrémités 7.2 et 7.2' autour d'un axe X5, X5' respectivement, non parallèle et avantageusement perpendiculaire à l'axe X4, respectivement X4'. Le poignet P comporte une poignée 16 destinée à être saisie par l'opérateur, dans le cas d'une interface haptique, un porte-poignée 18 sur lequel est montée la poignée 16, un segment de liaison 24 sur lequel est monté le porte-poignée 18 et deux segments 20, 22 pour relier le segment de liaison 24 aux segments de maintien 7, 7'. Dans le cas d'un robot, on désignera également par poignée la partie destinée à interagir 20 avec l'extérieur, par exemple un moyen de préhension, tel qu'une pince ou une ventouse. La poignée peut être un stylo, un manche à balai, par exemple du type joystick, une boule, une pince, etc. selon les applications envisagées, dont on peut citer les jeux, les dispositifs de simulation, notamment d'assemblage, de maintenance ou de formation au geste technique ou au poste de travail, la télémanipulation, la télé-opération ou le déplacement à distance, par exemple dans le domaine nucléaire, le domaine de l'aérospatial ou le domaine médical. La poignée 16 est mobile en rotation autour de trois axes X, Y et Z. Dans l'exemple représenté, l'axe Z est confondu avec l'axe de la poignée, celui-ci est vertical dans la représentation de la figure 2A. Les axes X et Y sont contenus dans un plan avantageusement orthogonal à l'axe Z, situé entre les deux segments de maintien 7, 7' entre les deux branches. L'axe X est situé dans la zone médiane entre les deux axes de rotation X6, X6' autour desquels le segment de liaison 24 est articulé sur les segments 20, 22. The wrist P is articulated on the ends 7.2 and 7.2 'of the holding segments 7 and 7'. More particularly, the wrist P is rotatably mounted on the ends 7.2 and 7.2 'about an axis X5, X5' respectively, non-parallel and preferably perpendicular to the axis X4, respectively X4 '. The wrist P comprises a handle 16 intended to be gripped by the operator, in the case of a haptic interface, a handle holder 18 on which the handle 16 is mounted, a connecting segment 24 on which the holder is mounted. handle 18 and two segments 20, 22 for connecting the connecting segment 24 to the holding segments 7, 7 '. In the case of a robot, the part intended to interact with the outside, for example a gripping means, such as a gripper or a suction cup, will also be referred to as a handle. The handle can be a pen, a joystick, for example joystick type, a ball, a clamp, etc. according to the envisaged applications, which may be mentioned games, simulation devices, including assembly, maintenance or training technical gesture or workstation, remote handling, tele-operation or remote movement, by example in the nuclear field, the field of aerospace or the medical field. The handle 16 is rotatable about three axes X, Y and Z. In the example shown, the Z axis is coincident with the axis of the handle, it is vertical in the representation of Figure 2A. The X and Y axes are contained in a plane advantageously orthogonal to the Z axis, located between the two holding segments 7, 7 'between the two branches. The axis X is located in the median zone between the two axes of rotation X6, X6 'around which the connecting segment 24 is articulated on the segments 20, 22.

L'axe Y est situé dans la zone médiane entre les deux axes X5, X5', autour desquels chaque segment 20, 22 est articulé sur les segments de maintien 7, 7'. Sur les figures 2A et 2B, on peut voir en détail le poignet. 21 Le segment de maintien 24 a une forme de plaque reliant les deux extrémités 20.2, 22.2 des segments 20, 22, opposées à celles reliées aux segments de maintien 7, 7' et le porte-poignée a une forme de L monté en porte-à-faux sur le segment de liaison 24 et à l'extrémité duquel la poignée est montée. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2A, la pièce en L 26 comporte une branche sensiblement orthogonale à l'axe Z et la poignée est reliée à la deuxième branche de la pièce en L par une de ses extrémités longitudinales 16.1. Le segment de liaison 24 est monté articulé autour des deux axes de rotation X6, X6' par deux liaisons pivots sur les extrémités 20.2, 22.2 des segments 20, 22. La pièce en L 26 comporte une petite branche 26.1 articulée en rotation autour de l'axe X sur le segment de liaison entre les deux liaisons pivots d'axes X6 et X6', avantageusement à mi-distance de ces axes. De manière avantageuse, la poignée 16 est montée à l'extrémité libre de la grande branche 26.2 de la pièce en L, ce qui permet à l'opérateur de saisir aisément la poignée à pleine main ou avec les doigts. Il est bien entendu que l'on pourrait prévoir que l'ensemble poignée et porte-poignée forme une pièce en T couchée, le pied du T étant perpendiculaire au segment de liaison 24 et articulé en rotation sur le segment de liaison 24. Selon la présente invention, on introduit un rapport de démultiplication entre la rotation de 30 22 l'ensemble porte-poignée 18 et poignée 16 autour de l'axe X et le mouvement de rotation du segment de liaison 24 par rapport aux segments 20, 22 autour des axes X6, X6', de sorte que la rotation de la poignée autour de l'axe X soit amplifiée par rapport à celle du segment de liaison 24 reliant les segments 20, 22. Cette démultiplication dans les mouvements de rotation permet de limiter les rapprochements des extrémités des deux branches B, B', tout en offrant un pivotement de grande amplitude de la poignée, plus particulièrement autour de l'axe X. Les risques de collisions sont donc diminués et l'espace de travail est augmenté, puisque l'amplitude des mouvements de rotation est augmentée. The Y axis is located in the median zone between the two axes X 5, X 5 ', around which each segment 20, 22 is articulated on the holding segments 7, 7'. In Figures 2A and 2B, the wrist can be seen in detail. The holding segment 24 has a plate shape connecting the two ends 20.2, 22.2 of the segments 20, 22, opposite to those connected to the holding segments 7, 7 ', and the handle holder is L-shaped mounted as a holder. overhang on the connecting segment 24 and at the end of which the handle is mounted. In the embodiment shown in Figure 2A, the L-shaped part 26 comprises a branch substantially orthogonal to the Z axis and the handle is connected to the second branch of the L-shaped part by one of its longitudinal ends 16.1. The connecting segment 24 is mounted articulated around the two axes of rotation X6, X6 'by two pivot connections on the ends 20.2, 22.2 of the segments 20, 22. The L-shaped part 26 comprises a small branch 26.1 articulated in rotation around the X axis on the link segment between the two axis X6 and X6 'pivot links, preferably halfway between these axes. Advantageously, the handle 16 is mounted at the free end of the large branch 26.2 of the L-shaped part, which allows the operator to easily grasp the handle fully or with the fingers. It is understood that it is possible for the handle and handle-holder assembly to form a recumbent T-piece, the foot of the T being perpendicular to the connecting segment 24 and articulated in rotation on the connecting segment 24. According to the In the present invention, a gear ratio is introduced between the rotation of the handle holder assembly 18 and the handle 16 about the X axis and the rotational movement of the connecting segment 24 relative to the segments 20, 22 around the axes X6, X6 ', so that the rotation of the handle about the X axis is amplified relative to that of the connecting segment 24 connecting the segments 20, 22. This reduction in the rotational movements can limit the reconciliations ends of the two branches B, B ', while providing a large amplitude of pivoting of the handle, more particularly around the X axis. The risk of collisions are therefore reduced and the working space is increased, since the amp the amount of rotation is increased.

En outre, les performances en rotation d'un point de vue vitesses, efforts et raideurs de contrôle sont améliorées et homogénéisées. Dans l'exemple représenté, la démultiplication est obtenue par un système de type cabestan à câble. Le système de démultiplication comporte une première poulie 28 fixée sur le segment 20 à son extrémité 20.2. Le segment de liaison 24 étant mobile en rotation autour de l'axe X6, il tourne par rapport à la poulie 28. Une seconde poulie 32 est fixée sur la pièce en L 26 du porte-poignée 18 et tourne autour de l'axe X par rapport au segment de liaison 24 en même temps que la pièce en L 26. Un câble Cl relie les poulies 28 et 32. Une première portion de câble libre C1a est fixé à l'une de ses extrémités sur la poulie 32 tandis que son autre extrémité atteint la poulie 28. Le 23 câble est ensuite enroulé plusieurs fois sur la poulie 28 afin d'empêcher tout glissement entre la poulie et le câble. La poulie 28 est avantageusement spiralée pour améliorer l'accroche du câble. In addition, the rotational performance from a point of view speeds, efforts and stiffness control are improved and homogenized. In the example shown, the reduction is obtained by a capstan-type cable system. The reduction system comprises a first pulley 28 fixed on the segment 20 at its end 20.2. The connecting segment 24 being rotatable about the axis X6, it rotates relative to the pulley 28. A second pulley 32 is fixed on the L-shaped part 26 of the handle holder 18 and rotates about the X axis relative to the connecting segment 24 at the same time as the L-shaped part 26. A cable Cl connects the pulleys 28 and 32. A first portion of the free cable C1a is fixed at one of its ends to the pulley 32 while its Another end reaches the pulley 28. The cable is then wound several times on the pulley 28 to prevent slippage between the pulley and the cable. The pulley 28 is advantageously spiraled to improve the grip of the cable.

Enfin, une seconde portion de câble libre Clb va de la poulie 28 à l'une de ses extrémités à la poulie 32 à laquelle elle est attachée à son autre extrémité. Ainsi tout mouvement du câble par rapport à l'une des poulies se traduit par une rotation de l'autre poulie. Le rapport des mouvements des deux poulies est fonction du rapport entre leurs diamètres. Ici lorsque le segment de liaison subit un mouvement de rotation par rapport aux segments 20, 22 autour des axes X6, X6', l'un des brins de câble vient s'enrouler autour de la poulie 28 tandis que l'autre s'en déroule. Le câble entraine alors la poulie 32 donc le porte-poignée 18 autour de l'axe X. De la même manière, lorsque l'utilisateur entraine la poignée autour de l'axe X, la poulie 32 est entrainée en rotation par rapport au segment de liaison 24. Ce mouvement est transmis par le câble Cl à la poulie 28 et le segment de liaison 24 est mû en rotation par rapport aux segments 20, 22 autour des axes X6, X6'. Finally, a second portion of free cable Clb goes from the pulley 28 at one of its ends to the pulley 32 to which it is attached at its other end. Thus any movement of the cable relative to one of the pulleys results in a rotation of the other pulley. The ratio of the movements of the two pulleys is a function of the ratio between their diameters. Here, when the connecting segment is rotated relative to the segments 20, 22 around the axes X6, X6 ', one of the cable strands is wrapped around the pulley 28 while the other is place. The cable then drives the pulley 32 and the handle holder 18 around the axis X. In the same way, when the user drives the handle around the X axis, the pulley 32 is rotated relative to the segment. This movement is transmitted by the cable Cl to the pulley 28 and the connecting segment 24 is rotated relative to the segments 20, 22 around the axes X6, X6 '.

Une pièce 30 est fixée sur le segment 22 à son extrémité 22.2. Dans le mode de réalisation présenté sur la figure 2A, cette pièce sert uniquement à combler le décalage entre le segment de liaison 24 et le segment 22 provoqué par l'introduction de la poulie 28 entre le segment de liaison 24 et le segment 20. 24 Il serait également possible de placer le câble Cl entre la poulie 32 et la pièce 30. Dans ce cas on pourrait avantageusement réaliser un filetage sur la pièce 30 de manière à améliorer l'accroche du câble sur celle-ci. Il serait également possible de mettre un des brins du câble Cl entre la poulie 28 et la poulie 32 et l'autre brin entre la poulie 32 et la pièce 30 de manière à équilibrer le système. Il serait enfin possible de mettre un câble entre la poulie 28 et la poulie 32 et un second câble entre la poulie 32 et la pièce 30 de manière à renforcer le dispositif et à en améliorer les capacités et la raideur en doublant le câble. Le rapport de démultiplication est choisi de sorte que le mouvement de la poignée soit plus important que celui du segment de liaison 24 afin de limiter les collisions entre les branches B, B' et de telle sorte que la raideur d'asservissement en rotation 20 soit la plus homogène dans toutes les directions et dans toutes les orientations de l'espace de travail. Le rapport d'amplification, c'est-à-dire le rapport entre l'angle de rotation du porte-poignée 18 et de la poignée 16 autour de l'axe X et l'angle de 25 rotation du segment de liaison 24 autour des axes X6, X6', est compris de préférence entre 1 et 2. Ces valeurs de rapport d'amplification permettent d'obtenir une raideur d'asservissement en rotation homogène à la fois dans toutes les directions 30 et dans toutes les orientations de l'espace de travail. 15 25 De manière encore plus préférentielle, ce rapport est proche de ou égal à 1,5. Il peut ainsi être pris égal de manière préférentielle à ou à 1.4771. La démultiplication peut également être réalisée par un système à courroie ou à engrenages. Dans l'exemple représenté, la démultiplication de la rotation est réalisée autour de l'axe X. On peut prévoir de réaliser une démultiplication autour de l'axe Y, s'ajoutant à celle autour de l'axe X ou à la place de celle autour de l'axe X. Par exemple, la démultiplication de la rotation autour de l'axe Y peut être obtenue en disposant le segment de liaison 24 en rotation autour des axes X5, X5' entre les segments de maintien 7 et 7', et en montant un segment similaire au segment 20 au centre du segment de liaison 24, le segment 20 pouvant alors tourner autour de l'axe Y par rapport au segment de liaison 24. A part 30 is fixed on the segment 22 at its end 22.2. In the embodiment shown in FIG. 2A, this part serves only to bridge the gap between the connecting segment 24 and the segment 22 caused by the introduction of the pulley 28 between the connecting segment 24 and the segment 20. 24 It would also be possible to place the cable C1 between the pulley 32 and the workpiece 30. In this case, a thread could advantageously be made on the workpiece 30 so as to improve the grip of the cable thereon. It would also be possible to put one of the strands of the cable C1 between the pulley 28 and the pulley 32 and the other strand between the pulley 32 and the part 30 so as to balance the system. Finally, it would be possible to put a cable between the pulley 28 and the pulley 32 and a second cable between the pulley 32 and the part 30 so as to reinforce the device and improve its capacity and stiffness by doubling the cable. The gear ratio is chosen so that the movement of the handle is greater than that of the connecting segment 24 to limit the collisions between the branches B, B 'and so that the rotational control stiffness 20 is the most homogeneous in all directions and in all directions of the workspace. The amplification ratio, i.e., the ratio of the angle of rotation of the handle holder 18 to the handle 16 about the X axis and the rotational angle of the link segment 24 around Axes X6, X6 'are preferably between 1 and 2. These amplification ratio values make it possible to obtain a homogeneous rotation control stiffness both in all the directions and in all the orientations of the invention. 'workspace. Even more preferably, this ratio is close to or equal to 1.5. It can thus be taken preferentially equal to or at 1.4771. Gear reduction can also be achieved by a belt or gear system. In the example shown, the reduction of the rotation is carried out around the axis X. It is possible to achieve a reduction ratio around the Y axis, adding to that around the X axis or instead of that for the axis X. For example, the reduction of the rotation about the Y axis can be obtained by arranging the connecting segment 24 in rotation around the axes X 5, X 5 'between the holding segments 7 and 7' , and mounting a segment similar to the segment 20 in the center of the link segment 24, the segment 20 then being rotatable about the Y axis with respect to the link segment 24.

Le porte-poignée 18 serait alors monté à l'extrémité libre 20.2 du segment 20, le segment 22 n'existant plus dans ce cas. Une poulie similaire à la poulie 28 serait fixée sur le segment de maintien 7 et une poulie similaire à la poulie 32 serait fixée sur le segment 20. Un câble similaire au câble Cl serait disposé entre la poulie similaire à la poulie 28 et la poulie similaire à la poulie 32 et assurerait que le mouvement de rotation du segment 20 autour de l'axe Y soit amplifié par rapport au mouvement de rotation du segment de maintien 24 autour des axes X5, X5'. Un moteur serait monté à proximité de ou à l'extrémité 26 20.2 du segment 20 et entrainerait directement la poulie 32 donc le porte-poignée 18 et la poignée 16 autour de l'axe X, qui serait alors confondu avec l'axe X6. Cet entrainement pourrait être réalisé par tout moyen approprié comme par exemple un cabestan à câble, des engrenages, une courroie ou des galets frottants. Avantageusement, on prévoit de commander le mouvement de la poignée 16 autour de l'axe Z au moyen d'un moteur M4 embarqué sur le porte-poignée 18. The handle holder 18 would then be mounted at the free end 20.2 of the segment 20, the segment 22 no longer exists in this case. A pulley similar to the pulley 28 would be attached to the holding segment 7 and a pulley similar to the pulley 32 would be attached to the segment 20. A cable similar to the cable C1 would be disposed between the pulley similar to the pulley 28 and the pulley like to the pulley 32 and ensure that the rotational movement of the segment 20 about the Y axis is amplified relative to the rotational movement of the holding segment 24 about the axes X5, X5 '. A motor would be mounted near or at the end 26 20.2 of the segment 20 and directly drive the pulley 32 and the handle holder 18 and the handle 16 about the X axis, which would then be coincident with the axis X6. This training could be carried out by any appropriate means such as a cable capstan, gears, a belt or rubbing rollers. Advantageously, provision is made to control the movement of the handle 16 around the Z axis by means of an onboard M4 motor on the handle holder 18.

Dans l'exemple représenté, le moteur M4 est logé dans la pièce en L 26 le long de la petite branche 26.1. La rotation du moteur M4 est transmise à la poignée 16 par un câble C2 (représenté sur la figure 2B sur laquelle la pièce en L 26 est vue en coupe pour permettre de le voir) et une poulie 36 solidaire en rotation de la poignée 16. Le câble C2 comprend une première portion libre C2A fixée à la poulie 36 à l'une de ses extrémités et allant jusqu'à une poulie 38 solidaire de l'arbre de sortie du moteur M4 à son autre extrémité. Le câble C2 fait ensuite plusieurs tours autour de la poulie 38 de manière à empêcher tout glissement entre le câble et la poulie. Enfin, une seconde portion de câble libre C2b va de la poulie 38 à l'une de ses extrémités à la poulie 36 à laquelle il est fixé à son autre extrémité. Ainsi tout mouvement du moteur est transmis à la poignée et tout mouvement de la poignée est 30 transmis au moteur. 27 Ces mouvements sont amplifiés d'un rapport égal au rapport entre les diamètres des poulies 36 et 38. Ce dispositif de type cabestan à câbles est connu de l'homme de l'art et ne sera pas plus détaillé ici. On peut prévoir de disposer le moteur M4 à distance du poignet, dans ce cas la masse embarquée est réduite mais il faudra prévoir des systèmes de transmissions pour actionner la poignée à distance. In the example shown, the motor M4 is housed in the L-shaped part 26 along the small branch 26.1. The rotation of the motor M4 is transmitted to the handle 16 by a cable C2 (shown in FIG. 2B on which the L-piece 26 is seen in section so as to enable it to be seen) and a pulley 36 that rotates with the handle 16. The cable C2 comprises a first free portion C2A attached to the pulley 36 at one of its ends and up to a pulley 38 integral with the output shaft of the motor M4 at its other end. The cable C2 then makes several turns around the pulley 38 so as to prevent any slippage between the cable and the pulley. Finally, a second portion of free cable C2b goes from the pulley 38 at one of its ends to the pulley 36 to which it is fixed at its other end. Thus, any movement of the motor is transmitted to the handle and any movement of the handle is transmitted to the motor. These movements are amplified by a ratio equal to the ratio between the diameters of the pulleys 36 and 38. This capstan-type device is known to those skilled in the art and will not be detailed here. It is possible to have the motor M4 remote from the wrist, in this case the on-board weight is reduced but it will be necessary to provide transmission systems to actuate the remote handle.

De manière particulièrement avantageuse, l'axe X est situé dans le plan contenant les axes X6 et X6'. De manière plus avantageuse, l'axe X est équidistant des axes X6 et X6'. De manière encore plus avantageuse, l'axe Z et l'axe X sont concourants. Le découplage en X est amélioré. De manière avantageuse également, l'axe Z est situé dans le plan contenant les axes X5 et X5'. De manière encore plus avantageuse l'axe X est équidistant des axes X5 et X5'. Le découplage en Y est amélioré. Particularly advantageously, the axis X is located in the plane containing the axes X6 and X6 '. More advantageously, the X axis is equidistant from the X6 and X6 'axes. Even more advantageously, the Z axis and the X axis are concurrent. Decoupling in X is improved. Also advantageously, the Z axis is located in the plane containing the X5 and X5 'axes. Even more advantageously, the axis X is equidistant from the axes X5 and X5 '. Y decoupling is improved.

Si en outre, et de la manière la plus avantageuse, la zone de saisie de la poignée est située au point de concours des axes X et Z, à équidistance à la fois des axes X5 et X5' et des axes X6 et X6', alors on obtient un très bon découplage entre les mouvements de rotation et de translation, ce qui permet d'obtenir des mouvements de rotation ou de translation quasiment purs. De manière avantageuse, on peut aussi faire en sorte que les axes X5 et X6 soient respectivement concourants et orthogonaux, de même pour les axes X5' et X6'. Il en résulte que les axes X5, X6 et Z d'une 28 part et X5', X6' et Z d'autre part sont concourants lorsque la poignée est dans sa configuration de référence correspondant à la verticale sur la figure 2A. De manière avantageuse également, les axes X et Z sont perpendiculaires. Cette disposition permet de simplifier les modèles du robot, en particulier les modèles géométriques, cinématiques, statiques et dynamiques directs et inverses, qui sont donc plus faciles et plus rapides à calculer. La fréquence des calculs étant plus élevée, le fonctionnement du contrôleur gérant les moteurs est amélioré ainsi que les performances du robot ou de l'interface haptique. En outre cela simplifie les mouvements internes à la structure, ce qui perturbe moins l'utilisateur. Dans l'exemple représenté sur les figures 1A et 1B, les axes sont rendus concourants grâce à la forme particulière des segments 20, 22 reliant le segment de liaison 24 aux extrémités 7.2, 7.2' des segments de maintien 7, 7'. Ainsi les segments 20, 22 sont courbés à 90°, ce qui permet d'assurer, de manière simple, que les axes X5 et X6, respectivement X5' et X6', sont concourants et perpendiculaires. If in addition, and most advantageously, the gripping area of the handle is located at the point of concurrence of the X and Z axes, equidistant from both axes X5 and X5 'and axes X6 and X6', then we obtain a very good decoupling between the movements of rotation and translation, which allows to obtain rotational or translational movements almost pure. Advantageously, it is also possible to ensure that the axes X 5 and X 6 are respectively concurrent and orthogonal, as well as for the axes X 5 'and X 6'. As a result, the axes X5, X6 and Z on the one hand and X5 ', X6' and Z on the other hand are concurrent when the handle is in its reference configuration corresponding to the vertical in Figure 2A. Also advantageously, the X and Z axes are perpendicular. This arrangement makes it possible to simplify the robot models, in particular the direct and inverse geometric, kinematic, static and dynamic models, which are therefore easier and faster to calculate. The frequency of the calculations being higher, the operation of the controller managing the engines is improved as well as the performance of the robot or the haptic interface. In addition it simplifies the internal movements to the structure, which disturbs the user less. In the example shown in FIGS. 1A and 1B, the axes are rendered concurrent by virtue of the particular shape of the segments 20, 22 connecting the connecting segment 24 to the ends 7.2, 7.2 'of the holding segments 7, 7'. Thus the segments 20, 22 are bent at 90 °, which ensures, in a simple way, that the axes X5 and X6, respectively X5 'and X6', are concurrent and perpendicular.

La courbure des segments 20, 22 permet en outre de dégager la zone située à l'extrémité des segments de maintien 7, 7' où se situe le point de concours des axes X, Y, Z, ce qui permet d'y loger la poignée 16 et la main de l'utilisateur. The curvature of the segments 20, 22 also makes it possible to disengage the zone situated at the end of the holding segments 7, 7 'where the point of concurrence of the axes X, Y, Z is located, which makes it possible to house the handle 16 and the user's hand.

Sur la figure 3, on peut voir un mode de réalisation d'une structure 200 selon la présente 29 invention dans lequel les orientations des axes X5, X5' ne sont pas maintenues constantes. Le dispositif de la figure 3 ne comporte donc pas de moyens de maintien de type parallélogramme déformable. Par contre, l'actionnement des avant-bras 6, 6' par les moteurs M3, M3' est toujours obtenu par des parallélogrammes d'actionnement comme dans le cas de la structure 100 et suivant le même principe que sur celle-ci qui ne sera pas détaillé ici. La structure des branches est donc simplifiée. Un degré de liberté en rotation est ajouté au niveau du segment de liaison 24 afin de permettre le changement d'orientation relative des axes X5 et X5', respectivement X6 et X6'. In FIG. 3, one can see an embodiment of a structure 200 according to the present invention in which the orientations of the axes X 5, X 5 'are not kept constant. The device of FIG. 3 does not therefore comprise deformable parallelogram type holding means. On the other hand, the actuation of the forearms 6, 6 'by the motors M3, M3' is always obtained by parallelograms of operation as in the case of the structure 100 and following the same principle as on this one which does not will not be detailed here. The branch structure is thus simplified. A degree of rotational freedom is added at the link segment 24 to allow the relative orientation change of the axes X5 and X5 ', respectively X6 and X6'.

Dans ce cas, les axes de rotation X, Y, Z de la poignée 16 ne respectent plus nécessairement les conditions de concours avec les axes X5, X5' et X6, X6' et/ou de distances à ceux-ci énoncées précédemment dès lors que la poignée est déplacée en translation ou en rotation. Sur la figure 3, on peut voir un exemple de réalisation pour créer ce degré de liberté. Une liaison pivot 48 est donc réalisée entre deux portions 24a' et 24b' du segment de liaison 24' situé entre les liaisons pivot d'axes X6, X6'. Dans ce cas, le mécanisme d'amplification de la rotation de l'ensemble porte-poignée 18 et poignée 16 par rapport à la rotation du segment de liaison 24' est réalisé d'un seul côté du segment de liaison 24', par exemple 24a' sur la figure 3. Les collisions entre les branches B, B' sont toujours 30 limitées et les singularités sont rejetées pour des valeurs d'orientation plus importantes. Sur la figure 4, on peut voir une variante de réalisation avantageuse d'une structure 300 selon le deuxième mode de réalisation, dans laquelle le segment de liaison 24" se prolonge par une portion courbée 50 sous la poignée 16, et dans laquelle un segment 52 de forme courbée correspondante à celle de la portion 50 est superposé sur la portion de segment 50. Le segment 52 est monté articulé en rotation à une première de ses extrémités 52.1 sur la portion de segment 50, l'axe de rotation étant confondu avec l'axe Z dans la configuration de référence ou la poignee est représentée verticale, et à l'autre de ses extrémités 52.2 sur le segment 22 autour de l'axe X6'. Le segment 22 est monté articulé en rotation par rapport à l'avant-bras de la branche B' autour de l'axe X5'. De manière avantageuse, l'axe X6' de l'articulation de rotation entre le segment 52 et le segment 22 est concourant avec l'axe X5' et l'axe de l'articulation entre la portion de segment 50 et le segment 52. De manière plus avantageuse encore, les axes X5' et X6' sont perpendiculaires, de même que l'axe X6' et l'axe de l'articulation entre la portion de segment 50 et le segment 52. Sur la figure 4, on peut également voir que le segment de liaison 24" est articulé en rotation sur le segment 20 autour de l'axe X6, le segment 20 étant lui-même articulé en rotation sur l'avant-bras de la branche B autour de l'axe X5. De manière avantageuse, 31 les axes X5 et X6 sont concourants et de manière plus avantageuse encore perpendiculaires. Ainsi le segment de liaison 24" est relié à l'avant-bras 6 par une liaison cardan d'axes X5 et X6 concourants et avantageusement perpendiculaires, et il est relié à l'avant-bras 6' par une liaison rotule dont les axes X5', X6' et l'axe de liaison entre la portion 50 et le segment 52 sont concourants. Si l'axe X de rotation de la poulie 32 par rapport au segment de liaison 24" est concourant avec l'axe Z de la poignée et que le point de concours de ces axes est situé à égale distance des points de concours des axes X5, X6 et X5', X6' et que la position de référence pour la saisie et la manipulation de la poignée est placée à l'intersection de l'axe X et de l'axe Z, on retrouve un découplage entre les mouvements de translation et ceux de rotation. Sur la figure 5, on peut voir une variante d'une structure 400 selon le deuxième mode de réalisation proche de celle de la figure 4, dans laquelle l'extrémité libre de la poignée 16 est complètement dégagée, ce qui peut être avantageux dans certaines applications. L'axe X6' de rotation du segment de liaison 24"' par rapport au segment 22 est toujours concourant avec l'axe X5' de rotation du segment 22 par rapport à l'avant-bras 6' de la branche B' et de manière avantageuse perpendiculaire à ce dernier. Dans cette variante, le segment 52 est articulé sur le segment 20. L'axe X6 de rotation du segment 52 par rapport au segment 20 est concourant 32 avec l'axe X5 de rotation du segment 20 par rapport à l'avant-bras 6 de la branche B, et de manière avantageuse perpendiculaire à ce dernier, et ces deux axes sont concourants avec l'axe de l'articulation entre la portion 50 et le segment 52. De manière avantageuse encore, l'axe X6 est perpendiculaire à l'axe de l'articulation entre la portion de segment 50 et le segment 52. Le segment 50 et le segment 52 sont alors disposés au dessus de la pièce en L 26, rendant l'espace autour de l'extrémité libre de la poignée 16 largement accessible. Des dispositifs de mesure décrits précédemment pourraient également être intégrés directement au niveau de l'articulation le long de l'axe Z entre le porte-poignée 18 et la poignée 16, ces dispositifs de mesure venant en remplacement ou en complément de ceux du moteur M4. Des dispositifs de mesure redondants pourraient également être disposés le long des axes X4, X4' entre les avant-bras 6, 6' et les segments de maintien 7, 7', le long des axes X5, X5' entre les segments de maintien 7, 7' et les segments 20, 22, respectivement entre les avant-bras 6, 6' et les segment 20, 22, le long des axes X6, X6' entre les segments 20, 22 et le segment de liaison 24 ou ses portions 24a', 24b', 24", 52, 24"', 52, le long de l'axe de l'articulation entre les segments 50 et 52 et le long de l'axe X entre le segment de maintien 24, 24', 24", 24"' et le porte-poignée 18, que ce soit le 33 long de tous les axes énoncés ci-dessus ou uniquement le long de certain d'entre eux. Dans le cas d'une interface haptique, les moteurs sont pilotés pour offrir un retour d'effort en fonction des interactions dans la simulation en réalité virtuelle ou en fonction des interactions entre le robot distant et son environnement. Dans le cas d'un robot les moteurs sont pilotés pour effectuer les mouvements ou appliquer les efforts programmés par l'utilisateur et - ou fonction des mesures des capteurs du robot ou de capteurs externes. Il est bien entendu que l'orientation des axes de rotation telle que représentée sur les figures n'est en aucun cas limitative, les axes représentés verticalement pourraient être horizontaux suivant la disposition de la structure, ou inclinés d'un certain angle. Cette remarque s'applique aussi à la configuration de référence de la poignée représentée dans une position verticale sur les figures. In this case, the axes of rotation X, Y, Z of the handle 16 do not necessarily respect the conditions of competition with the axes X5, X5 'and X6, X6' and / or distances to these previously stated since that the handle is moved in translation or in rotation. In Figure 3, we can see an example embodiment to create this degree of freedom. A pivot connection 48 is thus formed between two portions 24a 'and 24b' of the connecting segment 24 'located between the axis pivot links X6, X6'. In this case, the mechanism for amplifying the rotation of the handle holder assembly 18 and handle 16 with respect to the rotation of the connecting segment 24 'is formed on one side of the connecting segment 24', for example 24a 'in FIG. 3. Collisions between branches B, B' are always limited and singularities are rejected for larger orientation values. FIG. 4 shows an advantageous embodiment of a structure 300 according to the second embodiment, in which the connecting segment 24 "is extended by a curved portion 50 under the handle 16, and in which a segment 52 of curved shape corresponding to that of the portion 50 is superimposed on the segment portion 50. The segment 52 is pivotally mounted at a first of its ends 52.1 on the segment portion 50, the axis of rotation being merged with the Z axis in the reference configuration or the handle is shown vertical, and at the other of its ends 52.2 on the segment 22 about the axis X6 'The segment 22 is rotatably mounted relative to the forearm of the branch B 'about the axis X5' Advantageously, the axis X6 'of the articulation of rotation between the segment 52 and the segment 22 is concurrent with the axis X5' and the axis of articulation between the segment portion 50 and the segment 52. Even more advantageously, the axes X5 'and X6' are perpendicular, as are the axis X6 'and the axis of articulation between segment portion 50 and segment 52. In FIG. 4 it can also be seen that the connecting segment 24 "is articulated in rotation on the segment 20 around the axis X6, the segment 20 itself being articulated in rotation on the forearm of the branch B around the X5 axis. Advantageously, the axes X 5 and X 6 are concurrent and more advantageously perpendicular. Thus the connecting segment 24 "is connected to the forearm 6 by a cardan connection of axes X5 and X6 concurrent and preferably perpendicular, and it is connected to the forearm 6 'by a ball joint whose axes X5 ', X6' and the axis of connection between the portion 50 and the segment 52 are concurrent.If the X axis of rotation of the pulley 32 relative to the connecting segment 24 "is concurrent with the axis Z of the handle and that the point of competition of these axes is located equidistant from the points of competition of the axes X5, X6 and X5 ', X6' and that the reference position for the gripping and handling of the handle is placed at the intersection of the X axis and the Z axis, there is a decoupling between the translational movements and those of rotation. FIG. 5 shows a variant of a structure 400 according to the second embodiment, similar to that of FIG. 4, in which the free end of the handle 16 is completely disengaged, which may be advantageous in certain embodiments. applications. The axis X6 'of rotation of the connecting segment 24 "' with respect to the segment 22 is always concurrent with the axis X5 'of rotation of the segment 22 with respect to the forearm 6' of the branch B 'and of In this variant, the segment 52 is articulated on the segment 20. The axis X6 of rotation of the segment 52 with respect to the segment 20 is concurrent with the axis X5 of rotation of the segment 20 relative to to the forearm 6 of the branch B, and advantageously perpendicular to the latter, and these two axes are concurrent with the axis of the articulation between the portion 50 and the segment 52. Advantageously still, the X6 axis is perpendicular to the axis of the joint between the segment portion 50 and the segment 52. The segment 50 and the segment 52 are then arranged above the L-piece 26, making the space around the free end of the handle 16 widely accessible.Measuring devices described above for It should also be integrated directly at the joint along the Z axis between the handle holder 18 and the handle 16, these measuring devices replacing or complementing those of the motor M4. Redundant measuring devices could also be arranged along the axes X4, X4 'between the forearms 6, 6' and the holding segments 7, 7 ', along the axes X5, X5' between the holding segments 7 , 7 'and the segments 20, 22, respectively between the forearms 6, 6' and the segments 20, 22, along the axes X6, X6 'between the segments 20, 22 and the connecting segment 24 or its portions 24a ', 24b', 24 ", 52, 24" ', 52, along the axis of articulation between segments 50 and 52 and along the X axis between holding segment 24, 24' , 24 ", 24" 'and the handle holder 18, whether along all the axes mentioned above or only along some of them. In the case of a haptic interface, the motors are driven to provide a force feedback based on the interactions in the simulation in virtual reality or as a function of the interactions between the remote robot and its environment. In the case of a robot the motors are controlled to perform the movements or to apply the efforts programmed by the user and - or according to the measurements of the robot sensors or external sensors. It is understood that the orientation of the axes of rotation as shown in the figures is in no way limiting, the axes shown vertically could be horizontal according to the arrangement of the structure, or inclined at a certain angle. This remark also applies to the reference configuration of the handle shown in a vertical position in the figures.

Grâce à la structure selon la présente invention, on obtient de manière simple une interface haptique ou un robot à deux branches en parallèles dont les performances sont améliorées, en repoussant les singularités aux limites des déplacements de la poignée et en augmentant l'espace de travail grâce à une limitation des collisions entre les branches du robot. En outre, le choix adéquat du rapport de démultiplication permet d'améliorer les performances en efforts et en raideur de contrôle. Thanks to the structure according to the present invention, one obtains in a simple way a haptic interface or a robot with two branches in parallel whose performances are improved, by pushing the singularities to the limits of the displacements of the handle and by increasing the working space thanks to a limitation of the collisions between the branches of the robot. In addition, the appropriate choice of the gear ratio can improve the performance in effort and stiffness control.

Dans une réalisation particulièrement avantageuse, la structure selon la présente invention In a particularly advantageous embodiment, the structure according to the present invention

Claims

REVENDICATIONS1. Structure with six degrees of freedom for a robot or haptic interface comprising a base (2), two branches in parallel (B, B ') and a wrist (P), said branches (B, B') being mounted articulated by one end on the base (2) and at another end on the wrist (P), said legs (B, B ') each having a shoulder (3, 3') on the side of the base (2), an arm (4, 4 ') and a forearm (6, 6') on the wrist (P) side, the forearm (6, 6 ') being articulated on the arm (4, 4'), said wrist (P) comprising a connecting segment (24) on which is articulated a handle holder (18) around a first axis of rotation (X), a handle (16) articulated in rotation on the handle holder (18) around a second axis of rotation (Z), said handle (16) being able to move in rotation about the first axis (X), the second axis (Z) and a third axis (Y), said structure also comprising means of multiplying the rotation of said holder-po generated (18) about at least the first axis of rotation (X) relative to the rotation of the link segment (24).

The structure of claim 1 wherein at least two of (X), (Y) and (Z) are orthogonal.

3. Structure according to claim 1 or 2, wherein the wrist (P) also comprises two segments (20, 22) connecting the connecting segment (24) 36 to the forearms (6, 6 '), the connecting segment (24) being articulated in rotation on the first and the second segment (20, 22) about two axes (X6, X6 '), one of said two axes (X6, X6') being parallel to the first axis (X), said segments (20, 22) being each articulated in rotation on the forearms (6, 6 ') around two axes (X5, X5'), said segments (20, 22) having a curved shape substantially centered on the second axis (Z).

4. Structure according to claim 1 or 2, comprising holding segments (7, 7 ') at the end of the forearms (6, 6') and in which the wrist (P) also comprises two segments (20, 22) articulated in rotation on the holding segments (7, 7 ') around the axes of rotation (X5, X5'), the connecting segment (24) being articulated in rotation on the first and the second segment (20, 22). ) about two axes (X6, X6 ') parallel to the first axis (X), said segments (20, 22) having a curved shape substantially centered on the second axis (Z), the structure also comprising means for maintaining the orienting each of the axes of rotation (X5, X5 ') of the segments (20, 22) on the holding segments (7, 7') so that the angles between given axes (X1, X1 ') and each of said axes of rotation (X5, X5 ') of the segments (20, 22) on the holding segments (7, 7') remain constant.

5. Structure according to claim 4, wherein the axes of rotation (X5, X5 ') of the 37 segments (20, 22) on the holding segments (7, 7') are each maintained parallel to said given axes (X1, xl ').

6. Structure according to claim 4 or 5, wherein the given axes (X1, X1 ') are parallel to each other, and the axes of rotation (X5, X5') of the segments (20, 22) on the holding segments ( 7, 7 ') are parallel to each other.

7. Structure according to one of claims 4 to 6, wherein said means for maintaining the orientation of the axes of rotation are of the deformable parallelogram type. 15

8. Structure according to claim 7, wherein said means for maintaining the orientation comprise a holding rod (15a, 15a ') per arm (4, 4') and a holding rod (15b, 15b ') by forearm (6, 6 '), each forming with the arm (4, 4') or the forearm (6, 6 ') a deformable parallelogram.

9. A structure as claimed in any one of claims 4 to 8, wherein the first axis (X) is in the plane containing the axes of rotation (X6, X6 ') of the link segment (24) on the segments (20). , 22).

10. Structure according to claim 30, wherein the first axis (X) is equidistant from the axes of rotation (X6, X6 ') of the connecting segment (24) on the segments (20, 22). 10 38

11. Structure according to any one of claims 4 to 8, wherein the second axis (Z) is in the plane containing the axes of rotation (X5, X5 ') of the segments (20, 22) on the holding segments ( 7, 7 ').

12. Structure according to claim 11, wherein the first axis (X) is equidistant from the axes of rotation (X5, X5 ') of the segments (20, 22) on the holding segments (7, 7').

13. Structure according to any one of the preceding claims, wherein the first axis (X) is concurrent or secant with the second axis (Z).

14. Structure according to the preceding claim, wherein the reference position of gripping and manipulation of the handle is located at the intersection of the first axis (X) of rotation of the handle holder (18) and the second axis (Z). rotation of the handle (16).

15. Structure according to any one of claims 4 to 8, wherein the first axis (X) is in the plane containing the axes of rotation (X6, X6 ') of the connecting segment (24) on the segments 20, 22 ) and equidistant from these axes (X6, X6 '), the first axis (X) is also equidistant from the axes of rotation (X5, X5') of the segments (20, 22) on the holding segments (7, 7). '), the first axis (X) is concurrent or intersecting with the second axis (Z), the second axis (Z) is in the plane containing the axes of rotation (X5, X5') of the segments (20, 22) on the holding segments (7, 7 '), and in which the reference position of gripping and manipulation of the handle is located at the intersection of the first axis (X) of rotation of the handle holder (18) and the second axis (Z) of rotation of the handle (16).

16. Structure according to the preceding claim, wherein the axes of rotation (X5, X5 ') of the segments (20, 22) on the holding segments (7, 7') and the axes of rotation (X6, X6 ') of the link segment (24) on the segments (20, 22) are concurrent and orthogonal.

17. Structure according to one of claims 1 to 3, wherein the connecting segment (24 ', 24 ", 24"') is in two parts hinged relative to each other by a pivot connection, each part being articulated on a segment (20, 22).

The structure according to claim 17, wherein the pivot connection (48) is perpendicular to the axes of rotation (X6, X6 ') of the link segment (24') on the segments (20, 22) and is located between said axes. (X6, X6 ').

19. A structure according to claim 17, wherein the connecting segment (24 ") comprises a first element (50) having substantially the shape of an L, a branch of which is hinged to one of the segments (20, 22). ) about one of the axes of rotation (X6, X6 ') of the connecting segment (24 ") on the segments (20, 22) intersecting with one of the axes of rotation (X5, X5') of the segments (20 , 22) on the forearms (6, 6 ') and the other limb is substantially parallel to the handle holder (18), and a second elbow-shaped element (52), said second element (52) being hinged in rotating on the first element (50) at a first end (52.1), said second element (52) being rotatably articulated on the other segment (22,

20) about an axis concurrent with the other axes of rotation (X5 ', X5) segments (22, 20) on the forearms (6', 6), the axes of rotation (X5, X5 ' ) segments (20, 22) on the forearms (6, 6 ') and axes of rotation (X6, X6') of the connecting segment (24) and the segment (52) on the segments (20, 22). ) and the axis of articulation between the first element (50) and the second element (52) being concurrent and the axis of articulation between the first element (50) and the second element (52) being concurrent with the axes of rotation (X5, X6) or (X5 ', X6'). 20. Structure according to the preceding claim, wherein the first axis (X) is concurrent or secant with the second axis (Z).

21. Structure according to the preceding claim, wherein the point of competition of the first and second axes (X) and (Z) is located equidistant from the points of competition on the one hand axes of rotation (X5, X6) of connecting segment (24 ") relative to the segment (20) and the segment (20) relative to the forearm (6), and secondly axes of rotation (X5 ', X6') of the segment (52) relative to the segment (22) and the segment (22) relative to the forearm (6 '), and the reference position for gripping and manipulating the handle (16) is positioned at intersection of the first axis of rotation (X) and the second axis of rotation (Z).

22. Structure according to one of the preceding claims, wherein the handle (16) is articulated on the handle holder (18) at one of its ends.

23. Structure according to claim 19, wherein the handle (16) is articulated on the handle holder (18) at one of its ends and wherein the articulation of the first (50) and second (52). element of the connecting segment (24 ") is opposite the free end of the handle (16).

24. The structure of claim 19, wherein the handle (16) is articulated on the handle holder (18) at one of its ends and wherein the articulation of the first (50) and second (52) element. the connecting segment (24 "') is opposite the end of the handle (16) hinged to the handle holder (18).

25. Structure according to one of claims 4 to 16, wherein the reduction means are formed by a capstan cable.

26. Structure according to the preceding claim, wherein the cable capstan comprises at least first a pulley (28) fixed on one of the segments (20, 22) and mounted pivotable on the connecting segment (24), its axis coinciding with the axis of articulation of the connecting segment (24) on said segment (20, 22) and a second pulley (32) fixed on the handle holder (18) and mounted pivotable on the segment link (24), its axis coinciding with the first axis of rotation (X), a cable being wound around said pulleys, the diameter ratio between the two pulleys (28, 32) setting the gear ratio of said means of gear.

27. Structure according to the preceding claim, wherein the capstan also comprises two pulleys each fixed on one of the segments (20, 22) and mounted pivotable on the connecting segment (24), their axis coinciding with an axis of the articulation (X6, X6 ') of the connecting segment (24) on said segment (20, 22), a cable connecting each of said pulleys to the pulley fixed to the handle holder (18).

28. Structure according to one of claims 17 to 21, 23 or 24, wherein the 43 means of reduction are formed by a capstan cable.

29. Structure according to the preceding claim, wherein the cable capstan comprises at least a first pulley (28) fixed on one of the segments (20, 22) and mounted pivotable on the connecting segment (24), its axis coinciding with the axis of articulation of the connecting segment (24) on said segment (20, 22) and a second pulley (32) fixed on the handle holder (18) and mounted pivotable on the segment link (24), its axis coinciding with the first axis of rotation (X), a cable being wound around said pulleys, the diameter ratio between the two pulleys (28, 32) setting the gear ratio of said means of gear.

30. Structure according to any one of the preceding claims, wherein the gear ratio is between 1 and 2.

31. Structure according to the preceding claim, wherein the gear ratio is close to or equal to 1.5.

The structure of claim 30, wherein the gear ratio is equal to the square root of 2. 44

The structure of claim 30, wherein the gear ratio is 1.4771.

34. Structure according to one of claims 1 to 33, wherein a motor (M4) is mounted in the handle holder (18) adapted to drive the handle (16) about the second axis (Z).

35. Structure according to any one of the preceding claims, comprising two motors (Ml, Ml ') carried by the base (2) to act on the shoulders (3, 3') around fourth axes (X1, X1 '), two motors (M2, M2 ') carried by the shoulders (3, 3') to act on the arms (4, 4 ') around fifth axes of rotation (X2, X2'), and two motors (M3, M3 ') ) carried by the shoulders (3, 3 ') to act on the forearms (6, 6') around the sixth axes (X3, X3 ') by means of parallel operating rods (14, 14') on the arms (4, 4 ').

36. Structure according to one of claims 4 to 16, comprising two motors (Ml, Ml ') carried by the base (2) to act on the shoulders (3, 3') around fourth axes (Xl, X1 ') , two motors (M2, M2 ') carried by the shoulders (3, 3') to act on the arms (4, 4 ') around fifth axes of rotation (X2, X2'), and two motors (M3, M3 ') carried by the shoulders (3, 3') to act on the forearms (6, 6 ') around the sixth axes (X3, X3') by means of actuating rods (14, 14 ') 45 parallel to the arms (4, 4 '), and wherein the axes of rotation (X5, X5') of the segments (20, 22) on the holding segments (7, 7 ') are parallel to the fourth axes (X1, X1 ') forming the given axes.

37. Structure according to claim 34, 35 or 36, wherein the or each motor (s) each comprises a flywheel at the end of their shaft. 10

38. A haptic interface comprising at least one structure according to one of claims 1 to 37.

39. Robot comprising at least one structure according to one of claims 1 to 37.5