FR2957013A1

FR2957013A1 - Robot parallele dote de trois a six degres de liberte dont trois degres de liberte en translation

Info

Publication number: FR2957013A1
Application number: FR1000904A
Authority: FR
Inventors: Francois Nicolas
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2011-09-09

Abstract

L'invention concerne un robot parallèle comprenant au moins trois sous-ensembles, agissant tous uniquement en parallèle depuis la base (1) sur la plateforme (100). Ce robot bénéficie d'une grande amplitude angulaire et ne présente pas de configuration singulière de type parallèle. Chaque sous-ensemble, comportant une structure mobile (5) et trois actionneurs (2), déplace dans l'espace selon trois degrés de liberté en translation une articulation passive (50) respective fixée sur la plateforme (100).

Description

DOMAINE TECHNIQUE

La présente invention concerne un robot parallèle doté de trois à six degrés de liberté dont trois degrés de liberté en translation. Ce robot permet de déplacer et d'orienter une plateforme, permet d'effectuer des mesures de position dans l'espace ou peut servir de dispositif haptique. La plateforme peut être équipée d'un outil, d'un instrument, d'un dispositif émetteur, d'un dispositif récepteur, d'un dispositif de mesure et/ou d'un dispositif de préhension.

TECHNIQUE ANTERIEURE

Les robots parallèles sont composés d'un groupe de chaînes cinématiques, composées d'actionneurs et de barres articulées, agissant en parallèle depuis une base sur une plateforme. Les robots parallèles ne comportent aucun actionneur dont la partie fixe est déplacée en translation par un autre actionneur et ne comportent aucun sous-ensemble, comportant des actionneurs, déplacé par un autre sous-ensemble comportant des actionneurs. Les robots parallèles ont pour avantage une grande rigidité et une grande précision de positionnement et d'orientation, et peuvent atteindre des vitesses de déplacement et des accélérations importantes. Ils présentent un temps de calcul rapide du modèle géométrique inverse. Dans la suite, le qualificatif "passif' appliqué à un élément, une liaison ou une articulation signifie que cet élément, cette liaison ou cette articulation ne comporte pas d'actionneur motorisé. Les liaisons pivot, cardan, sphérique et prismatique détaillées dans la suite sont toutes des liaisons passives. Les chaînes cinématiques des robots parallèle connus disposant simultanément de trois degrés de liberté en translation et de degrés de liberté en rotation, comportent un actionneur et deux éléments de liaison passifs dotés d'au moins deux degrés de liberté en rotation et possédant chacun leur propre centre de rotation.

Dans une première variante, la partie fixe de l'actionneur est liée à la base au moyen d'un premier élément de liaison passif et la partie mobile de l'actionneur est liée à la plateforme au moyen d'un deuxième élément de liaison passif Ainsi la partie fixe de l'actionneur est déplacée en rotation, mais n'est pas déplacée en translation. 1 Dans une deuxième variante, la partie fixe de l'actionneur est solidaire de la base et la partie mobile de l'actionneur est liée à la première extrémité d'une barre au moyen d'un premier élément de liaison passif et la deuxième extrémité de la barre est liée à la plateforme au moyen d'un deuxième élément de liaison passif.

Le deuxième élément de liaison passif est susceptible de prendre n'importe quelle position sur une sphère dont le centre est situé au centre de rotation du premier élément de liaison passif et de rayon égal à la distance entre les centres de rotation des deux éléments de liaison passifs. La posture de la plateforme résulte de l'action simultanée de toutes les chaînes sur la plateforme et correspond à un état d'équilibre qui est déterminé par la combinaison de position de la partie mobile des actionneurs de toutes les chaînes cinématiques. Pour chaque élément de liaison fixé sur la plateforme, l'orientation de la barre ou de l'actionneur reliant un élément de liaison passif à l'autre élément de liaison passif d'une même chaîne cinématique et la position dans l'espace dudit élément de liaison passif fixé sur la plateforme résultent de l'action simultanée de toutes les chaînes cinématiques sur la plateforme. En effet, les barres ou les actionneurs sont totalement libres en rotation et leurs changements d'orientation résultent uniquement du passage d'un état d'équilibre à un autre correspondant au passage d'une posture à une autre, donc chaque barre ou chaque actionneur, reliant la base à la plateforme, ne peut s'orienter par elle / lui-même de façon individuelle. La modification de position de la partie mobile de ne serait-ce qu'un actionneur d'une chaîne cinématique modifie l'orientation de la partie fixe et de la partie mobile de l'actionneur ou de la barre de toutes les chaînes cinématiques et modifie la position dans l'espace de tous les éléments de liaison passifs fixés sur la plateforme. La résolution du modèle géométrique direct, extrêmement coûteuse en temps de calcul, montre que pour une même combinaison de position de la partie mobile des actionneurs des chaînes cinématiques plusieurs solutions de postures pour la plateforme existent.

Dans un premier cas, les postures sont éloignées les unes des autres, et la plateforme ne risque pas de passer de l'une à l'autre sans intervention des moyens de commande du robot. Mais, dans un deuxième cas, il existe au sein de l'espace de travail des robots parallèles connus, des configurations singulières de type parallèle qui correspondent à des régions de l'espace de travail dans lesquelles plusieurs postures proches les unes des autres possèdent la même combinaison de position de la partie mobile des actionneurs et la plateforme peut alors se retrouver dans l'une quelconque de ces postures du fait de l'inertie de la plateforme, des forces exercées par la masse transportée par la plateforme, de la gravité ou des jeux dans les articulations. Si la trajectoire de la plateforme passe par l'une de ces régions, la plateforme peut se retrouver dans l'une quelconque des postures vérifiant la combinaison de position de la partie mobile des actionneurs, sans que les moyens de commande du robot puissent discerner la posture courante du robot, ni même forcer la plateforme du robot à se trouver dans une posture déterminée. Par la suite, les consignes appliquées à la commande des actionneurs n'étant plus adaptées à la succession de postures formant la trajectoire initialement programmée, il en résulte une perte de contrôle du robot. La trajectoire du robot doit donc être calculée pour éviter de passer par ces régions, ce qui nécessite un temps de calcul important et réduit l'espace de travail réellement exploitable pour des opérations telles que de l'usinage ou de l'assemblage et rend l'utilisation de ces robots problématique dans des utilisations médicales. Lorsque ces robot sont dotés de six degrés de liberté, ceux-ci présentent une faible plage angulaire d'orientation de la plateforme de l'ordre de +/- 30 degrés pour les rotations 20 autour des axes X et Y et +/-40 degrés pour la rotation autour de l'axe Z. On connait par ailleurs un robot hybride de type parallèle-sériel qui est constitué d'au moins deux sous-ensembles montés en série et comprenant chacun une base, trois actionneurs dont la partie fixe est solidaire de leur base respective et une structure mobile mise en mouvement au moyen desdits actionneurs agissant en parallèle sur ladite 25 structure mobile. La structure mobile d'un sous-ensemble forme la base du sous-ensemble suivant. Un premier sous-ensemble, dont la base forme la base globale du robot, déplace selon un degré de liberté en translation et oriente selon deux degrés de liberté en rotation un deuxième sous-ensemble, permettant ainsi de déplacer selon au moins cinq degrés de 30 liberté la structure mobile du deuxième sous-ensemble, l'orientation de la base du deuxième sous-ensemble étant déterminée par l'orientation de la structure mobile du premier sous-ensemble. La plage d'orientation de la structure mobile d'un sous-ensemble est déterminée par l'orientation de la base de ce sous-ensemble.

Chaque sous-ensemble ne comporte pas de configuration singulière de type parallèle et donc ce robot ne présente pas de configuration singulière de type parallèle. Cependant ce robot présente les inconvénients des robots sériels, puisqu'il ne possède pas une architecture uniquement parallèle, à savoir une inertie importante due à la masse des actionneurs du deuxième sous-ensemble déplacés en translation et en rotation par les actionneurs du premier sous-ensemble, une moindre rigidité et une moindre précision par rapport à des robots parallèles dont tous les actionneurs des moyens de mise en mouvement agissent tous uniquement en parallèle depuis la base sur la plateforme, la partie fixe de tous les actionneurs étant solidaire de la base globale du robot ou articulée en rotation à la base globale du robot et n'étant pas déplacée en translation, et la partie mobile de tous les actionneurs étant articulée à la plateforme éventuellement au moyen d'une barre articulée. De plus, lorsque la structure mobile du premier sous-ensemble change d'orientation afin de positionner le centre de la structure mobile du deuxième sous-ensemble en un point de l'espace de travail, la plage d'orientation de la structure mobile du deuxième sous-ensemble, dépendante de l'orientation de la base du deuxième sous-ensemble qui est identique à l'orientation de la structure mobile du premier sous-ensemble, est modifiée relativement à la base globale du robot. Le robot ne bénéficie donc pas d'une plage d'orientation de la plateforme globale du robot constante dans tout l'espace de travail, réduisant considérablement la gamme des mouvements / orientations possibles au sein de l'espace de travail, la plateforme globale correspondant à la structure mobile du deuxième sous-ensemble pour un robot comprenant deux sous-ensembles. Une augmentation du nombre de sous-ensemble montés en série ou l'ajout en série d'actionneurs angulaires entre une structure mobile et la base du sous-ensemble suivant pour tenter de pallier à ce dernier problème ne feraient que renforcer l'aspect sériel du robot en lui faisant perdre encore plus de rigidité, tout en présentant un encombrement important et tout en nécessitant un nombre croissant d'actionneurs.

EXPOSE DE L'INVENTION L'invention a pour objectif de proposer un robot présentant les avantages des robots parallèles connus en éliminant leurs inconvénients. Les principaux avantages du robot de la présente invention résident dans le fait que sa plateforme présente une unique posture pour une combinaison donnée de position de la partie mobile des actionneurs, ne présente30 pas de configuration singulière de type parallèle à l'intérieur de l'espace de travail, bénéficie d'un calcul simple et rapide des modèles géométriques direct et inverse permettant le pilotage, la vérification de la conformité de la trajectoire et la modification de la trajectoire de la plateforme en temps réel et bénéficie d'une grande rigidité grâce au fait que la partie fixe de tous les actionneurs est solidaire de la base ou est contrainte à un déplacement uniquement en rotation en étant articulée à la base au moyen d'une liaison passive dotée d'au moins trois degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation.

Ces objectifs sont atteints grâce à l'invention ayant pour objet un robot parallèle, doté de trois à six degrés de liberté dont trois degrés de liberté en translation, comprenant une base et une plateforme couplée à la base par des moyens de mise en mouvement qui comportent uniquement des sous-ensembles agissant tous uniquement en parallèle depuis la base sur la plateforme et comportant tous au moins un actionneur, tous les actionneurs desdits moyens de mise en mouvement ayant leur partie mobile dotée d'un seul degré de liberté relativement à leur partie fixe respective, tous les actionneurs desdits moyens de mise en mouvement agissant uniquement en parallèle, la partie fixe de tous les actionneurs desdits moyens de mise en mouvement étant liée à la base au moyen d'une liaison passive dotée d'au moins trois degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation, la partie fixe d'au moins sept actionneurs desdits moyens de mise en mouvement étant liée à la base au moyen d'une liaison passive dotée d'au moins trois degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation. Lesdits moyens de mise en mouvement comprennent au moins trois sous-ensembles dont au moins deux sous-ensembles, respectivement premier et deuxième sous-ensembles, comportent chacun une seule structure mobile, trois actionneurs, un seul mât et une articulation passive, ladite structure mobile étant rigide et étant dotée d'au moins deux degrés de liberté dont deux degrés de liberté en rotation et étant dotée d'au moins deux degrés de liaison en translation, ladite articulation passive étant dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, la mise en mouvement selon deux degrés de liberté en rotation de ladite structure mobile étant obtenue au moyen d'au moins deux actionneurs, desdits actionneurs dudit sous-ensemble, agissant en parallèle et dont leur partie fixe est liée à la base au moyen d'une liaison passive dotée d'au moins trois degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation, la partie mobile de chacun desdits actionneurs, mettant en mouvement ladite structure mobile, étant liée à ladite structure mobile au moyen d'une chaîne cinématique passive respective comprenant au moins un élément de liaison passif équivalent au moins à au moins une liaison pivot passive, la première extrémité dudit mât étant liée à la plateforme uniquement au moyen de ladite articulation passive, la deuxième extrémité dudit mât étant solidaire de ladite structure mobile, ladite structure mobile étant liée à la plateforme uniquement au moyen de la chaîne cinématique formée uniquement par ledit mât et par ladite articulation passive, l'axe longitudinal dudit mât formant un angle constant avec ladite structure mobile, ledit sous-ensemble déplaçant selon trois degrés de liberté en translation ladite articulation passive dudit sous-ensemble grâce à l'action desdits trois actionneurs dudit sous-ensemble, et dont au moins un troisième sous- ensemble, agissant sur l'orientation de la plateforme autour de l'axe passant par le centre de rotation desdites articulations passives desdits premier et deuxième sous-ensembles, comporte au moins un actionneur dont la partie fixe est liée à la base au moyen d'une liaison passive dotée d'au moins trois degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation. Pour chaque élément de liaison passif, comportant au moins une liaison prismatique passive, du premier sous-ensemble, l'axe longitudinal de ladite liaison prismatique passive dudit élément de liaison passif est agencé de façon à ce qu'il ne coïncide avec l'axe longitudinal de la liaison prismatique passive d'aucun autre élément de liaison passif, comportant une liaison prismatique passive, du premier sous-ensemble. Pour chaque sous-ensemble, respectivement premier sous-ensemble et deuxième sous- ensemble, comportant un mât, la position dans l'espace de l'articulation passive liant la première extrémité dudit mât dudit sous-ensemble à la plateforme est déterminée uniquement par la combinaison de position de la partie mobile des trois actionneurs dudit sous-ensemble, indépendamment de l'action exercée par l'un quelconque des autres sous-ensembles des moyens de mise en mouvement sur la plateforme.

La partie fixe d'aucun actionneur des moyens de mise en mouvement de la plateforme n'est déplacée en translation par un autre actionneur. Dans la suite, l'expression "articulation passive" désigne uniquement l'articulation passive liant la première extrémité du mât à la plateforme. La structure mobile est de forme quelconque.

L'axe longitudinal du mât passe par le centre de la structure mobile. Le mât est placé au dessus d'un plan horizontal passant par le centre de la structure mobile et reste en permanence au dessus de ce plan.

Dans la suite, l'expression "élément de liaison passif' désigne uniquement un élément de liaison passif liant la structure mobile à la partie mobile d'un actionneur respectif. Dans l'ensemble des variantes du robot, la mise en mouvement de la structure mobile d'un sous-ensemble peut être effectuée selon l'une des variantes suivantes : Selon une première variante, la structure mobile d'au moins un sous-ensemble, dotée d'un degré de liberté en translation et de deux degrés de liberté en rotation, est mise en mouvement, selon deux degrés de liberté en rotation et un degré de liberté en translation, uniquement au moyen de trois actionneurs, dudit sous-ensemble, agissant en parallèle sur ladite structure mobile, la partie fixe de chacun desdits actionneurs étant solidaire de la base, la partie mobile de chacun desdits actionneurs dudit sous-ensemble étant liée à ladite structure mobile dudit sous-ensemble uniquement au moyen d'un élément de liaison passif respectif équivalent à trois liaisons pivot et à une liaison prismatique passives. L'unique mât liant ladite structure mobile à la plateforme est constitué d'une barre, la première extrémité dudit mât étant liée à la plateforme uniquement au moyen d'une articulation passive, dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, et la deuxième extrémité dudit mât étant solidaire de ladite structure mobile. Selon une deuxième variante, la structure mobile d'au moins un sous-ensemble, dotée d'un degré de liberté en translation et de deux degrés de liberté en rotation, est mise en mouvement, selon deux degrés de liberté en rotation et un degré de liberté en translation, uniquement au moyen de trois actionneurs, dudit sous-ensemble, agissant en parallèle sur ladite structure mobile, la partie fixe de chacun desdits actionneurs étant solidaire de la base, ladite structure mobile étant liée à la partie mobile du premier actionneur, desdits actionneurs dudit sous-ensemble, uniquement au moyen d'un élément de liaison passif équivalent à deux liaisons pivot et à une liaison prismatique passives. Ladite structure mobile est liée à la partie mobile du deuxième actionneur, desdits actionneurs dudit sous-ensemble, uniquement au moyen d'un élément de liaison passif équivalent à trois liaisons pivot et à une liaison prismatique passives. La structure mobile dudit sous-ensemble est liée à la partie mobile du troisième actionneur, desdits actionneurs dudit sous-ensemble, uniquement au moyen d'un élément de liaison passif équivalent uniquement à un assemblage de liaisons pivot passives. L'unique mât liant ladite structure mobile à la plateforme est constitué d'une barre, la première extrémité dudit mât étant liée à la plateforme uniquement au moyen d'une articulation passive, dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, et la deuxième extrémité dudit mât étant solidaire de ladite structure mobile. Selon une troisième variante, la structure mobile d'au moins un sous-ensemble, dotée de deux degrés de liberté en rotation et d'un degré de liberté en translation, est mise en mouvement, selon deux degrés de liberté en rotation et un degré de liberté en translation, uniquement au moyen de trois actionneurs, dudit sous-ensemble, agissant en parallèle sur ladite structure mobile, ladite structure mobile dudit sous-ensemble étant liée à la base uniquement au moyen de trois chaînes cinématiques comportant chacune un actionneur respectif, desdits trois actionneurs dudit sous-ensemble, et deux éléments d'articulation passifs respectifs équivalents à des liaisons pivot passives dont le total du nombre de liaisons pivot passives équivalentes comprises dans lesdits deux éléments d'articulation passifs respectifs, d'une même dite chaîne cinématique, est égal à quatre, la partie mobile de chacun desdits actionneurs étant liée à ladite structure mobile au moyen d'une branche cinématique passive respective comprenant au moins un élément de liaison passif constitué d'un desdits deux éléments d'articulation passifs d'une dite chaîne cinématique respective. L'unique mât liant ladite structure mobile à la plateforme est constitué d'une barre, la première extrémité dudit mât étant liée à la plateforme uniquement au moyen d'une articulation passive, dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, et la deuxième extrémité dudit mât étant solidaire de ladite structure mobile. Dans ces trois premières variantes, le mât, constitué d'une barre et monté sur ladite structure mobile, transforme le déplacement de la structure mobile, dotée de deux degrés de liberté en rotation et un degré de liberté en translation, en un déplacement selon trois degrés de liberté en translation de l'articulation passive du sous-ensemble, en utilisant seulement trois actionneurs. Selon une quatrième variante, la structure mobile d'au moins un sous-ensemble, dotée de deux degrés de liberté en rotation et de trois degrés de liaison en translation, est mise en mouvement selon deux degrés de liberté en rotation uniquement au moyen de deux actionneurs, respectivement premier actionneur et deuxième actionneur des actionneurs dudit sous-ensemble, agissant en parallèle sur ladite structure mobile, la partie fixe de chacun desdits actionneurs dudit sous-ensemble étant solidaire de la base, ladite structure mobile étant liée à la partie mobile dudit premier actionneur uniquement au moyen d'un premier élément de liaison passif équivalent à deux liaisons pivot et à une liaison prismatique passives. Ladite structure mobile est liée à la partie mobile dudit deuxième actionneur uniquement au moyen d'un deuxième élément de liaison passif équivalent à trois liaisons pivot et à une liaison prismatique passives. La structure mobile dudit sous-ensemble est liée à la base au moyen d'un élément d'articulation passif équivalent uniquement à un assemblage de liaisons pivot passives. L'unique mât liant ladite structure mobile à la plateforme est constitué du troisième actionneur, desdits actionneurs dudit sous-ensemble, dont l'extrémité de la partie mobile correspond à la première extrémité dudit mât et dont l'extrémité de la partie fixe correspond à la deuxième extrémité dudit mât, la première extrémité dudit mât étant liée à la plateforme uniquement au moyen d'une articulation passive, dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, et la deuxième extrémité dudit mât étant solidaire de ladite structure mobile. Selon une cinquième variante, la structure mobile d'au moins un sous-ensemble, dotée de deux degrés de liberté en rotation et dotée de trois degrés de liaison en translation, est mise en mouvement selon deux degrés de liberté en rotation uniquement au moyen de deux actionneurs, respectivement premier actionneur et deuxième actionneur des actionneurs dudit sous-ensemble, agissant en parallèle sur ladite structure mobile, la partie fixe de chacun desdits actionneurs étant solidaire de la base, ladite structure mobile étant liée à la base au moyen d'un élément d'articulation passif équivalent à des liaisons pivot passives, la partie mobile dudit premier actionneur étant liée à ladite structure mobile uniquement au moyen d'un premier élément de liaison passif constitué d'une première liaison pivot passive, la partie mobile dudit deuxième actionneur étant liée à ladite structure mobile uniquement au moyen d'un deuxième élément de liaison passif équivalent à deux liaisons pivot passives respectivement deuxième et troisième liaisons pivot passives, les axes de rotation des trois dites liaisons pivot passives étant orthogonaux deux à deux et étant tous concourants en un même et unique point correspondant au centre de rotation de ladite structure mobile, l'axe de rotation de la première liaison pivot passive étant orthogonal à l'axe de rotation de la partie mobile du premier actionneur, l'axe de rotation de la deuxième liaison pivot passive étant orthogonal à l'axe de rotation de la partie mobile du deuxième actionneur, la partie fixe de la deuxième liaison pivot passive étant solidaire de la partie mobile du deuxième actionneur, la partie mobile de la troisième liaison pivot passive étant solidaire de ladite structure mobile. L'unique mât liant ladite structure mobile à la plateforme est constitué du troisième actionneur, desdits actionneurs dudit sous-ensemble, dont l'extrémité de la partie mobile correspond à la première extrémité dudit mât et dont l'extrémité de la partie fixe correspond à la deuxième extrémité dudit mât, la première extrémité dudit mât étant liée à la plateforme uniquement au moyen d'une articulation passive, dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, et la deuxième extrémité dudit mât étant solidaire de ladite structure mobile.

Dans ces deux dernières variante, le mât, constitué du troisième actionneur du premier sous-ensemble et monté sur ladite structure mobile, transforme le déplacement de la structure mobile, dotée de deux degrés de liberté en rotation, combiné au déplacement en translation de la partie mobile du troisième actionneur relativement à sa partie fixe en un déplacement selon trois degrés de liberté en translation de l'articulation passive du sous-ensemble, en utilisant seulement trois actionneurs. Dans une première variante, la plateforme est articulée au mât de trois sous-ensembles au moyen d'une articulation passive respective. Lesdits moyens de mise en mouvement comprennent au moins trois sous-ensembles dont au moins trois sous-ensembles comportent chacun une seule structure mobile, trois actionneurs, un seul mât et une articulation passive, ladite structure mobile étant rigide et étant dotée d'au moins deux degrés de liberté dont deux degrés de liberté en rotation et étant dotée d'au moins deux degrés de liaison en translation, ladite articulation passive étant dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, la mise en mouvement selon deux degrés de liberté en rotation de ladite structure mobile étant obtenue au moyen d'au moins deux actionneurs, desdits actionneurs dudit sous-ensemble, agissant en parallèle et dont leur partie fixe est liée à la base au moyen d'une liaison passive dotée d'au moins trois degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation, la partie mobile de chacun desdits actionneurs, mettant en mouvement ladite structure mobile, étant liée à ladite structure mobile au moyen d'une chaîne cinématique passive respective comprenant au moins un élément de liaison passif équivalent au moins à au moins une liaison pivot passive, la première extrémité dudit mât étant liée à la plateforme uniquement au moyen de ladite articulation passive, la deuxième extrémité dudit mât étant solidaire de ladite structure mobile, ladite structure mobile étant liée à la plateforme uniquement au moyen de la chaîne cinématique formée uniquement par ledit mât et par ladite articulation passive, l'axe longitudinal dudit mât formant un angle constant avec ladite structure mobile, ledit sous-ensemble déplaçant selon trois degrés de liberté en translation ladite articulation passive dudit sous-ensemble grâce à l'action desdits actionneurs dudit sous-ensemble. Pour chaque sous-ensemble comportant un mât, la position dans l'espace de l'articulation passive liant la première extrémité dudit mât dudit sous-ensemble à la plateforme est déterminée uniquement par la combinaison de position de la partie mobile des trois actionneurs dudit sous-ensemble, indépendamment de l'action exercée par l'un quelconque des autres sous-ensembles des moyens de mise en mouvement sur la plateforme.

Ainsi, la plateforme possède une unique posture pour une combinaison de position de la partie mobile des actionneurs de tous les sous-ensembles et donc l'espace de travail ne présente pas de configuration singulière de type parallèle. De plus, la plateforme bénéfice d'une plage angulaire supérieure à +/- 90 degrés selon les rotations autour des axes X, Y et Z, permettant le parcourt par la plateforme des cinq faces d'un objet sensiblement cubique sans modifier la posture de l'objet. Le nombre de mâts étant réduit à trois, le risque de collision entre ceux-ci est limité. Dans une deuxième variante, la mise en mouvement de la structure mobile des deux premiers sous-ensembles s'effectue selon l'une des cinq variantes de mise en mouvement et au moins le troisième sous-ensemble comporte au moins un actionneur agencé selon l'une des deux variantes suivantes à savoir une première variante dans laquelle la partie fixe de l'actionneur est articulée à la base et sa partie mobile est articulée à la plateforme et une deuxième variante dans laquelle la partie fixe de l'actionneur est solidaire de la base et sa partie mobile est articulée à la première extrémité d'une barre dont la deuxième extrémité est articulée à la plateforme.

La plateforme est liée à la structure mobile d'au moins un sous-ensemble uniquement au moyen de la chaîne cinématique passive formée uniquement par un mât, constitué d'une barre de longueur fixe, muni à sa première extrémité d'une seule articulation passive dotée de trois degrés de liberté en rotation et d'un seul degré de liberté en translation, la deuxième extrémité dudit mât étant solidaire de la structure mobile, ladite structure mobile, dotée de deux degrés de liberté en rotation et d'un degré de liberté en translation, étant mise en mouvement au moyen de trois actionneurs agissant en parallèle. Dans une variante, la plateforme est liée à la structure mobile d'au moins un sous-ensemble uniquement au moyen de la chaîne cinématique formée uniquement par un mât, constitué d'un seul actionneur, muni à sa première extrémité d'une seule articulation passive dotée de trois degrés de liberté en rotation et d'un seul degré de liberté en translation, la deuxième extrémité dudit mât étant solidaire de la structure mobile, ladite structure mobile, dotée de deux degrés de liberté en rotation et de trois degrés de liaison en translation, étant mise en mouvement au moyen de deux actionneurs agissant en parallèle. La liaison prismatique des articulations passives permet d'éviter une déformation du robot lorsque survient un léger défaut de position des articulations passives dans l'espace les unes par rapport aux autres dû à un défaut de synchronisation des mouvements des actionneurs des sous-ensembles. Dans l'ensemble des variantes du robot, le nombre de sous-ensembles peut être augmenté pour déplacer de fortes charges ou des charges de grandes envergures. La plateforme peut être constituée de l'objet à déplacer et les articulations passives liant les mâts respectifs à l'objet sont fixées de façon temporaire sur l'objet. Dans les variantes du robot dans lesquelles la partie fixe de tous les actionneurs des moyens de mise en mouvement est solidaire de la base, le robot bénéficie d'une grande rigidité, d'une dynamique importante et d'une consommation d'énergie réduite. De plus, des dispositifs de mesure de grande précision peuvent aisément être installés pour effectuer la mesure de la position de la partie mobile des actionneurs, afin de déterminer avec précision la posture de la plateforme, grâce au calcul du modèle géométrique direct. La partie mobile des actionneurs peut être mise en mouvement au moyen de moteur électrique, pneumatique, hydraulique, linéaire, piézo-électrique ou de champs magnétiques variables.

Dans l'ensemble des modes de réalisation du robot, les mouvements de la partie mobile des actionneurs peuvent être rotatifs ou linéaires. Dans le cas d'actionneurs à mouvement rotatif, l'expression "la position de la partie mobile d'un actionneur" désigne l'angle de rotation de la partie mobile d'un actionneur. Chaque actionneur peut être constitué de deux actionneurs dont la partie fixe est solidaire de la base, à savoir un actionneur primaire et un actionneur secondaire, le mouvement de la partie mobile de l'actionneur primaire étant recopié au moyen d'un dispositif autorisant un rapport de similitude, sur la partie mobile de l'actionneur secondaire, la structure mobile étant liée à la partie mobile des actionneurs secondaires. Le robot est pourvu de moyens de commande destinés à commander les moteurs des actionneurs de façon à commander les mouvements de la plateforme. Les actionneurs peuvent être passifs, dans le cas d'un robot servant de dispositif haptique, et être constitués de capteur de déplacement linéaire et/ou de déplacement rotatif Le robot peut être muni d'une pince, de caméras et de dispositif de mesure de la position et de l'orientation dans l'espace de la base et/ou de la plateforme.

DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et des figures annexées faisant partie intégrante de ladite description et qui sont toutes des vues en perspective, parmi lesquelles : - la figure 1 présente un robot, doté de six degrés de liberté, comportant trois sous-ensembles, comportant chacun une structure mobile (5) mise en mouvement selon leur première variante et munie chacune d'un mât (40), - la figure 2 présente une variante du robot de la figure 1 dans laquelle les actionneurs (2) sont des actionneurs sans tige, - la figure 3 présente une variante du robot de la figure 1 dont la plateforme (100) est munie de trois barres liées à la première extrémité de leur mât (40) respectif au moyen d'une articulation passive (50) respective, - la figure 4 présente un robot dont les sous-ensemble comportent chacun une structure mobile (5) mise en mouvement selon leur deuxième variante, - la figure 5 présente une vue de détail des éléments de liaison passifs (4), de la figure 4, liant la structure mobile (5) à la partie mobile (3) des actionneurs (2), - la figure 6 présente une variante du robot de la figure 4, - la figure 7 présente une vue de détail des éléments de liaison passifs (4) de la figure 6, - la figure 8 présente un robot dont les sous-ensemble comportent chacun une structure mobile (5) mise en mouvement selon leur troisième variante, - la figure 9 présente un robot dont les sous-ensemble comportent chacun une structure mobile (5) mise en mouvement selon leur quatrième variante, - la figure 10 présente une vue de détail des éléments de liaison passifs (4) de la 30 figure 9, - la figure 11 présente une variante du robot de la figure 9, - la figure 12 présente une vue de détail des éléments de liaison passifs (4) de la figure 11, - la figure 13 présente un robot dont les sous-ensemble comportent chacun une structure mobile (5) mise en mouvement selon leur cinquième variante, - la figure 14 présente une vue de détail des éléments de liaison passifs (4) de la figure 13, - la figure 15 présente une variante du robot de la figure 13, - la figure 16 présente une vue de détail des éléments de liaison passifs (4), de la figure 15. Dans les figures, seule la partie fixe des liaisons constituant les éléments de liaison est représentée, la partie mobile étant solidaire d'un autre élément et donc confondue avec cet autre élément. Un élément de liaison ou un élément d'articulation, constitué de plusieurs liaisons, est numéroté de façon globale avec un nombre entier. Une liaison intégrée dans un élément de liaison ou un élément d'articulation est numéroté avec un indice supplémentaire constitué d'une lettre de l'alphabet.

Un indice numérique ajouté au nombre désignant un élément de liaison identifie l'élément de liaison au sein du sous-ensemble. Le signe prime (') ajouté à un élément désigne un élément optionnel. Plusieurs traits partant d'un même numéro sont dirigés vers les différentes liaisons ou groupe de liaisons constituant un même élément. Les axes de rotation des liaisons pivot d'un même élément de liaison passif sont de 20 préférence tous concourants en même et unique point qui correspond au centre de rotation dudit élément de liaison passif Le numéro désignant un actionneur est porté sur sa partie fixe. Lorsque la deuxième extrémité du mât est liée à la structure mobile au moyen d'une liaison passive constituée d'une liaison fixe, celle-ci n'est pas représentée sur la figure, 25 puisque le mât et la structure mobile sont alors solidaires.

MEILLEURES MANIERES DE REALISER L'INVENTION

La figure 1 présente un robot, doté de six degrés de liberté, dont les moyens de mise 30 en mouvement de la plateforme (100) sont composés de trois sous-ensembles. Chaque sous-ensemble comporte une structure mobile (5), dotée de deux degrés de liberté en rotation et d'un degré de liberté en translation, mise en mouvement selon sa première variante au moyen de trois actionneurs (2), dont la partie fixe est solidaire de la base (1) et dotés d'un seul degré de liberté et dont les axes de déplacement sont de préférence parallèles entre eux, agissant en parallèle sur ladite structure mobile. La structure mobile (5) est de forme quelconque et comporte trois barres de section circulaire, la première extrémité de chacune desdites trois barres étant solidaire du reste de ladite structure mobile. Les axes longitudinaux des trois barres sont de préférence coplanaires, forment un angle de cent vingt degrés entre eux et coïncident en un même et unique point correspondant au centre de la structure mobile (5). La partie mobile (3) de chacun desdits trois actionneurs (2) étant liée à ladite structure mobile (5) uniquement au moyen d'un élément de liaison passif (4.1, 4.2, 4.3) respectif équivalent à trois liaisons pivot et à une liaison prismatique passives. Un élément de liaison passif (4) équivalent à trois liaisons pivot et à une liaison prismatique passives est obtenu grâce à l'assemblage de deux liaisons pivot (4.a, 4.b) montées en série avec une troisième liaison pivot (4.c), la troisième liaison pivot autorisant en outre une liaison prismatique et formant ainsi un pivot glissant avec une barre respective intégrée dans la structure mobile (5). La première extrémité du mât (40), constitué d'une barre, est liée à la plateforme (100) au moyen d'une articulation passive (50) constituée d'un cardan. La deuxième extrémité du mât (40) est solidaire de la structure mobile (5). L'axe longitudinal du mât (40) forme un angle constant avec la structure mobile (5) et passe par le centre de la structure mobile. La figure 2 présente une variante du précédent robot, dans laquelle l'élément de liaison passif (4) est présenté selon une variante dans laquelle il est monté d'une part sur la partie mobile (3) de son actionneur (2) respectif et d'autre part sur la partie mobile (3') d'un dispositif de guidage linéaire au moyen d'une liaison pivot passive supplémentaire dont l'axe de rotation coïncide avec l'axe de rotation de la liaison pivot passive, intégrée dans l'élément de liaison passif (4), qui est solidaire de la partie mobile (3) de son actionneur (2) respectif. L'axe du dispositif de guidage linéaire est parallèle à l'axe de l'actionneur (2) qui est un vérin sans tige. Ainsi le robot bénéficie d'une grande rigidité. La figure 3 présente une variante du robot de la figure 1 dans laquelle chaque articulation passive (50) liant un mât (40) respectif à la plateforme (100) est une articulation sphérique passive (50) autorisant en outre une liaison prismatique. La plateforme (100) comporte trois barres de section circulaire dont la première extrémité est solidaire du reste de la plateforme Chaque articulation passive (50) est obtenue grâce à l'assemblage formé de deux liaisons pivot montées en série avec une troisième liaison pivot qui autorise en outre une liaison prismatique, la troisième liaison pivot formant ainsi une liaison de type pivot glissant avec une barre respective intégrée dans la plateforme (100). La liaison prismatique des articulations passives (50) permet d'éviter une déformation du robot lorsque survient un léger défaut de position des articulations passives (50) dans l'espace les unes par rapport aux autres dû à un défaut de synchronisation des mouvements des actionneurs (2) des sous-ensembles. Un dispositif de sécurité peut être ajouté afin de déterminer la position de l'articulation passive (50) par rapport à l'extrémité d'une barre respective et d'empêcher l'articulation passive d'aller au-delà de ladite barre. La figure 4 présente une variante du robot de la figure 1 dans laquelle la structure mobile (5) des sous-ensembles est mise en mouvement selon sa deuxième variante. La structure mobile (5) comporte une première barre de section circulaire dont la première extrémité est solidaire du reste de ladite structure mobile. Un premier élément de liaison passif (4.1), présenté en détail dans la figure 5, équivalent à deux liaisons pivot et à une liaison prismatique passives est obtenu grâce à l'assemblage d'une première liaison pivot (4.a) dont la partie mobile est solidaire de la partie fixe d'une deuxième liaison pivot (4.b) qui autorise en outre une liaison prismatique, la deuxième liaison pivot (4.b) formant ainsi une liaison de type pivot glissant avec la barre intégrée dans la structure mobile (5), la partie fixe de la première liaison pivot étant solidaire de la partie mobile (3) d'un premier actionneur (2).

Un deuxième élément de liaison passif (4.2), présenté en détail dans la figure 5, équivalent à trois liaisons pivot et à une liaison prismatique passives est obtenu grâce à l'assemblage d'une première liaison pivot (4.c) dont la partie mobile est solidaire de la partie fixe d'une deuxième liaison pivot (4.d) qui autorise en outre une liaison prismatique, la deuxième liaison pivot (4.d) formant ainsi une liaison de type pivot glissant avec une deuxième barre de section circulaire dont l'une des extrémité est solidaire de la partie fixe d'une troisième liaison pivot (4.e) dont la partie mobile est solidaire de la structure mobile (5), la partie fixe de la première liaison pivot (4.c) étant solidaire de la partie mobile (3) d'un deuxième actionneur (2).

La structure mobile (5) est liée, de préférence en son centre, à la partie mobile (3) d'un troisième actionneur (2) au moyen d'un troisième élément de liaison passif (4.3) constitué de deux liaisons pivot passives montées en cardan. Les axes longitudinaux des deux barres, se déplaçant de préférence dans deux plans 5 respectifs orthogonaux entre eux, sont concourants en un point qui correspond au centre de rotation du troisième élément de liaison passif (4.3). La figure 6 présente un robot, similaire au robot de la figure 5, dont l'agencement des éléments de liaison (4.1, 4.2, 4.3) liant la structure mobile (5) du premier sous-ensemble à la partie mobile (3) des actionneurs (2) respectifs est présenté dans une 10 variante dans laquelle un premier élément de liaison passif (4.1), présenté en détail dans la figure 7, équivalent à deux liaisons pivot, respectivement première (4.a) et deuxième (4.b) liaisons pivot, et à une première liaison prismatique passives lie la structure mobile (5) à la partie mobile (3) du premier actionneur (2). Un deuxième élément de liaison passif (4.2), présenté en détail dans la figure 7, équivalent à trois 15 liaisons pivot, respectivement troisième (4.c) et quatrième (4.d) et cinquième (4.e) liaisons pivot, et à une deuxième liaison prismatique passives lie la structure mobile (5) à la partie mobile (3) du deuxième actionneur (2). La cinquième liaison pivot (4.e) est située au sein de la structure mobile (5) et son centre de rotation coïncide avec le centre de rotation de la structure mobile. 20 La partie fixe de la deuxième liaison pivot passive (4.b) est solidaire de la partie mobile d'un troisième élément de liaison passif (4.3), présenté en détail dans la figure 7, équivalent à une sixième liaison pivot passive (4.f) dont la partie fixe est solidaire de la partie mobile (3) du troisième actionneur (2), ainsi la liaison entre la structure mobile (5) et la partie mobile (3) du troisième actionneur (2) s'effectue au moyen des liaisons (4.b et 25 4.f). La barre participant à la première liaison prismatique est représentée avec une section carrée afin que le nombre de liaisons pivot de l'élément de liaison passif (4.1) liant la structure mobile (5) à la partie mobile (3) du premier actionneur (2) soit minimal et égal à deux. Cette barre pourra être dans la pratique réalisée au moyen d'une barre de 30 section circulaire. La figure 8 présente une variante du robot de la figure 1, dans laquelle la structure mobile (5) des sous-ensembles est mise en mouvement selon sa troisième variante au moyen de trois chaînes cinématiques comprenant chacune un actionneur (2) et deux éléments d'articulation passifs (4).

Une chaîne cinématique liant la structure mobile (5) à la base (1) peut être réalisée soit au moyen d'un actionneur (2) dont la partie fixe est liée à la base (1) au moyen d'un premier élément d'articulation passif (4) et dont la partie mobile (3) est liée à la structure mobile (5) au moyen d'un deuxième élément d'articulation passif (4), soit au moyen d'un actionneur (2) dont la partie fixe est solidaire de la base (1) et dont la partie mobile (3) est liée au moyen d'un premier élément d'articulation passif (4) à la première extrémité d'une barre dont la deuxième extrémité est liée au moyen d'un deuxième élément d'articulation passif (4) à la structure mobile (5). Le premier élément d'articulation passif (4) peut être constitué soit d'une liaison pivot, soit d'un cardan, soit d'une liaison sphérique et le deuxième élément d'articulation passif (4) est respectivement constitué d'une liaison sphérique, d'un cardan, d'une liaison pivot, de sorte que le total du nombre de liaisons pivot passives équivalentes comprises dans les deux éléments d'articulation passifs respectifs, d'une même chaîne cinématique, est égal à quatre. La chaîne cinématique présentée dans la figure est constituée d'un actionneur (2) dont la partie fixe est solidaire de la base (1) et dont la partie mobile (3) est liée à la première extrémité d'une barre au moyen d'un élément d'articulation passif (4) équivalent à trois liaisons pivot passives, la deuxième extrémité de ladite barre étant liée à la structure mobile (5) au moyen d'un élément d'articulation passif (4) constitué d'une liaison pivot passive.

Différentes variantes du robot peuvent être réalisées au moyen de l'une quelconque des variantes de chaîne cinématique décrites précédemment. La figure 9 présente une variante du robot de la figure 1, dans laquelle la structure mobile (5) des sous-ensembles est mise en mouvement selon sa quatrième variante au moyen de deux actionneurs (2), dont la partie fixe est solidaire de la base (1) et dont les axes de déplacement sont de préférence parallèles entre eux, agissant en parallèle sur ladite structure mobile. La structure mobile (5) comporte une première barre de section circulaire dont la première extrémité est solidaire du reste de ladite structure mobile. Un premier élément de liaison passif (4.1), présenté en détail dans la figure 10, équivalent à deux liaisons pivot et à une liaison prismatique passives est obtenu grâce à l'assemblage d'une première liaison pivot (4.a) dont la partie mobile est solidaire de la partie fixe d'une deuxième liaison pivot (4.b) qui autorise en outre une liaison prismatique, la deuxième liaison pivot formant ainsi une liaison de type pivot glissant avec la barre intégrée dans la structure mobile (5), la partie fixe de la première liaison pivot (4.a) étant solidaire de la partie mobile (3) d'un premier actionneur (2). Un deuxième élément de liaison passif (4.2), présenté en détail dans la figure 10, équivalent à trois liaisons pivot et à une liaison prismatique passives est obtenu grâce à l'assemblage d'une première liaison pivot (4.c) dont la partie mobile est solidaire de la partie fixe d'une deuxième liaison pivot (4.d) qui autorise en outre une liaison prismatique, la deuxième liaison pivot formant ainsi une liaison de type pivot glissant avec une deuxième barre de section circulaire dont l'une des extrémité est solidaire de la partie fixe d'une troisième liaison pivot (4.e) dont la partie mobile est solidaire de la structure mobile (5), la partie fixe de la première liaison pivot (4.c) étant solidaire de la partie mobile (3) d'un deuxième actionneur (2). La structure mobile (5) est liée à la base (1) au moyen d'un cardan (36). Les axes longitudinaux des deux barres, se déplaçant de préférence dans deux plans respectifs orthogonaux entre eux, sont concourants en un point qui correspond au centre de rotation dudit cardan (36). La première extrémité du mât (40), constitué du troisième actionneur, est articulée à la plateforme (100) au moyen d'une articulation sphérique passive (50). La figure 11 présente un robot, similaire au robot de la figure 9, dont l'agencement des éléments de liaison (4) liant la structure mobile du premier sous-ensemble à la partie mobile (3) des actionneurs (2) respectifs est présenté dans une variante dans laquelle un premier élément de liaison passif (4.1), présenté en détail dans la figure 12, équivalent à deux liaisons pivot, respectivement première (4.a) et deuxième (4.b) liaisons pivot, et à une première liaison prismatique passives lie la structure mobile (5) à la partie mobile (3) du premier actionneur (2). Un deuxième élément de liaison passif (4.2) équivalent à trois liaisons pivot, respectivement troisième (4.c) et quatrième (4.d) et cinquième (4.e) liaisons pivot, et à une deuxième liaison prismatique passives lie la structure mobile (5) à la partie mobile (3) du deuxième actionneur (2). La cinquième liaison pivot (4.e) est située au sein de la structure mobile (5) et son centre de rotation coïncide avec le centre de rotation de la structure mobile (5).

La structure mobile (5) est liée à la base (1) au moyen d'un élément d'articulation passif équivalent à des liaisons pivot passives formé de la deuxième liaison pivot passive (4.b) dont la partie fixe est solidaire de la partie mobile d'une liaison pivot passive (64) dont la partie fixe est solidaire de la base (1).

La barre participant à la première liaison prismatique est représentée avec une section carrée afin que le nombre de liaisons pivot des éléments de liaison passifs (4.1, 4.2) liant la structure mobile (5) à la partie mobile (3) des actionneurs (2) mettant en mouvement ladite structure mobile, égal à cinq, soit minimal. Cette barre pourra être dans la pratique réalisée au moyen d'une barre de section circulaire. Afin de renforcer la rigidité du robot, la partie fixe de la deuxième liaison pivot (4.b) peut être solidaire de la partie mobile d'une liaison pivot passive optionnelle (64') dont la partie fixe est solidaire de la base (1) et dont l'axe de rotation coïncide avec l'axe de rotation de la liaison pivot passive (64).

La figure 13 présente une variante du robot de la figure 1, dont chaque sous-ensemble comporte une structure mobile (5), dotée de deux degrés de liberté en rotation, mise en mouvement selon sa cinquième variante, au moyen de deux actionneurs (2), respectivement premier actionneur et deuxième actionneur, dont la partie fixe est solidaire de la base (1), dotés d'un seul degré de liberté en rotation, dont les axes de rotation sont de préférence orthogonaux entre eux et agissant en parallèle sur ladite structure mobile. La structure mobile (5) est liée à la partie mobile (3) du premier actionneur (2) uniquement au moyen d'un premier élément de liaison passif (4.1), présenté en détail dans la figure 14, constitué d'une première liaison pivot passive (4.a). La structure mobile (5) est liée à la partie mobile (3) du deuxième actionneur (2) uniquement au moyen d'un deuxième élément de liaison passif (4.2), présenté en détail dans la figure 14, équivalent à deux liaisons pivot passives respectivement deuxième (4.b) et troisième (4.c) liaisons pivot passives. Les axes de rotation des trois liaisons pivot passives (4.a, 4.b, 4.c) sont orthogonaux deux à deux et sont tous concourants en un même et unique point qui correspond au centre de rotation de la structure mobile (5). L'axe de rotation de la première liaison pivot passive (4.a) est orthogonal à l'axe de rotation de la partie mobile (3) du premier actionneur (2). L'axe de rotation de la deuxième liaison pivot passive (4.b) est orthogonal à l'axe de rotation de la partie mobile (3) du deuxième actionneur (2). La partie fixe de la deuxième liaison pivot passive (4.b) est solidaire de la partie mobile (3) du deuxième actionneur (2). La partie mobile de la troisième liaison pivot passive (4.c) est solidaire de la structure mobile (5). La structure mobile (5) est articulée à la base (1) au moyen d'un élément d'articulation passif constitué de la liaison pivot passive (64) et de la liaison pivot passive (4.a).

Une liaison pivot optionnelle (64'), dont l'axe de rotation coïncide avec la liaison pivot passive (64) peut être ajoutée pour augmenter la rigidité du robot. La liaison entre la partie fixe du troisième actionneur, constituant le mât (40), et la structure mobile (5) peut être réalisée à proximité du centre de gravité du troisième actionneur, permettant ainsi d'augmenter la rigidité du robot. La première extrémité d'une barre rectiligne est solidaire de la partie mobile de la deuxième liaison pivot passive (4.b). La deuxième extrémité de ladite barre est solidaire de la partie fixe de la troisième liaison pivot passive (4.c). L'axe de rotation de la deuxième liaison pivot (4.b) est coïncident avec l'axe longitudinal central de la barre rectiligne. Dans un premier agencement, détaillé dans la figure 14, la troisième liaison pivot passive (4.c) est située au sein de la structure mobile (5). Dans un deuxième agencement présenté dans la figure 15 et détaillé dans la figure 16, la troisième liaison pivot passive (4.c) s'opère à la surface de la structure mobile (5).

Le robot peut être réalisé selon toutes les combinaisons de variantes de sous-ensembles et de variantes d'agencements des éléments de liaison passifs. Dans l'ensemble des variantes du robot, afin d'augmenter la force du robot, la plateforme peut aussi être munie de barres supplémentaires, chacune des barres étant articulée au moyen d'une articulation sphérique passive autorisant en outre une liaison prismatique passive soit à la partie mobile d'un actionneur supplémentaire dont la partie fixe est articulée à la base soit à la première extrémité d'une barre dont la deuxième extrémité est articulée à la partie mobile d'un actionneur supplémentaire dont la partie fixe est solidaire de la base. La posture de la plateforme étant entièrement déterminée par la combinaison de position de la partie mobile des actionneurs des trois premiers sous- ensembles, les actionneurs supplémentaires permettent d'augmenter la force du robot sans risquer de déformation de celui-ci puisque leur articulation avec la plateforme s'effectue au moyen d'une articulation sphérique passive autorisant en outre une liaison prismatique passive. Les éléments de liaison passifs (4) équivalents au total à trois liaisons pivot et à une liaison prismatique passives peuvent être agencés selon plusieurs assemblages et selon différentes combinaisons d'ordre de l'assemblage, à titre d'exemple non limitatif : rotule évidée, rotule pleine couplée à une liaison prismatique, cardan couplé à une liaison pivot glissant, cardan couplé à une liaison pivot couplée à une liaison prismatique. Les éléments de liaison passifs ne comportent pas d'actionneur motorisé.

Un actionneur à mouvement linéaire peut être réalisé au moyen d'un actionneur à mouvement rotatif couplé à un dispositif transformant le mouvement linéaire en mouvement rotatif. Ce dispositif peut être réalisé au moyen de deux plateaux, respectivement plateau fixe et plateau mobile, articulés au moyen d'au moins deux chaînes cinématiques passives identiques comprenant chacune une première liaison pivot dont la partie mobile est solidaire de la première extrémité d'une première barre dont la deuxième extrémité est solidaire de la partie fixe d'une deuxième liaison pivot dont la partie mobile est solidaire de la première extrémité d'une deuxième barre dont la deuxième extrémité est solidaire de la partie fixe d'une troisième liaison pivot. La partie fixe de la première liaison pivot de chaque chaîne cinématique passive étant couplée à la partie mobile d'un unique actionneur rotatif, dont la partie fixe est solidaire du plateau fixe, au moyen éventuellement d'un dispositif de recopie de mouvement complété éventuellement au moyen d'un dispositif d'inversion de sens de rotation. La partie mobile de la troisième liaison pivot de chaque chaîne cinématique passive étant solidaire du plateau mobile. Il en résulte un mouvement de translation selon un degré de liberté du plateau mobile relativement au plateau fixe. Le plateau fixe formant la partie fixe d'un actionneur, et le plateau mobile formant la partie mobile d'un actionneur. Un autre avantage de ce robot réside dans le fait que selon le rapport entre la longueur du mât (40) et la distance entre les parties fixes des actionneurs (2), il est possible d'obtenir des déplacements de la plateforme (100) dotés d'une amplitude inférieure à l'amplitude des mouvements des actionneurs, et donc d'obtenir une résolution des mouvements de la plateforme (100) meilleure que la résolution des mouvements des actionneurs (2). A l'inverse, il est possible d'obtenir une amplitude des mouvements de la plateforme supérieure à l'amplitude des mouvements des actionneurs. Les moteurs, les outils, les instruments ou les dispositifs fixés sur la plateforme (100) sont des éléments additionnels qui ne font pas partie du robot, par conséquent leurs actionneurs et/ou leurs moteurs ne font pas partie du robot et l'élément mobile de ces moteurs ne peut être assimilé à la plateforme (100) du robot.

Des liaisons pivot supplémentaires permettant d'augmenter la rigidité du robot, en permettant à certaines pièces en mouvement d'être guidée en rotation de part et d'autre de la pièce, ne sont pas décomptées comme faisant partie des éléments de liaison passifs absolument nécessaires à l'obtention des mouvements du robot.

L'expression "partie fixe" et "partie mobile" des éléments tels que les liaisons pivot et les liaisons prismatiques ne servent qu'à nommer l'une des parties d'un élément par rapport à l'autre, puisque les deux parties de l'élément sont mobiles l'une par rapport à l'autre.

On ne sortirait pas du cadre de l'invention en ajoutant des éléments, tels que par exemple des liaisons pivot ou des liaisons prismatique supplémentaires, qui ne sont pas absolument nécessaires à l'obtention des mouvements du robot. On ne sortirait pas du cadre de l'invention en remplaçant le mât (40) constitué d'une barre par un actionneur.

POSSIBILITES D'APPLICATION INDUSTRIELLE

Le robot peut être utilisé dans des domaines d'application très variés, notamment celui des machines-outils ou des dispositifs d'assemblage nécessitant des déplacements et des orientations de grande précision de l'outil ou de l'objet à usiner ou à assembler. Le robot est particulièrement intéressant pour l'usinage d'optique grâce à sa très grande précision angulaire. Le robot peut servir à déplacer et/ou orienter un objet de masse importante ou des dispositifs tels que dispositif de mesure médical, outil chirurgical, théodolite, télescope, émetteur / récepteur d'onde de télécommunication, émetteur / récepteur de rayonnement (laser, rayon X). Le robot peut servir à constituer une machine à mesurer tridimensionnelle. Le robot peut servir à réaliser les mouvements d'un simulateur de moyens de locomotion ou d'une machine d'attraction. Le robot peut servir de poignet pour un robot sériel, apportant à celui-ci une très grande précision de mouvement localement, sans mettre en mouvement l'ensemble des éléments du bras du robot, la position de la base et/ou de la plateforme du robot parallèle dans l'espace étant déterminée(s) par un dispositif de mesure. Le robot peut être adjoint au bras d'un engin de chantier, à un engin de manutention ou à une grue articulée. Le robot peut servir dans des opérations de 'pick-and-place' rapide, ou de palettisation, notamment de charges importantes, avec un espace de travail important bénéficiant de plages angulaires d'orientation importantes de la plateforme, avec un encombrement réduit des chaînes cinématiques entre la ou les structure(s) mobile(s) et la plateforme.

Le robot peut servir de dispositif haptique permettant de détecter le déplacement et l'orientation de la plateforme effectués par un opérateur par rapport à la base par l'emploi de capteurs de position de la partie mobile des actionneurs, et complété ou non par un dispositif de retour de force.

Le robot peut servir de troisième main pour maintenir un objet, lorsque les actionneurs sont passifs et sont dotés d'un dispositif de blocage commandé. Le robot peut être monté sur un dispositif de déplacement linéaire, rotatif, cartésien ou de type portique. Plusieurs robots peuvent collaborer à la manipulation d'un objet de grande 10 dimension ou de masse importante. Les secteurs d'activités susceptibles d'utiliser de tels robots sont variés : construction automobile, navale et aéronautique, construction de bâtiment, électronique, agro-alimentaire, manufacture, biotechnologies, médical, métrologie, mécanique, logistique, ..

Claims

REVENDICATIONS1. Robot parallèle, doté de trois à six degrés de liberté dont trois degrés de liberté en translation, comprenant une base (1) et une plateforme (100) couplée à la base par des moyens de mise en mouvement qui comportent uniquement des sous-ensembles agissant tous uniquement en parallèle depuis la base (1) sur la plateforme (100) et comportant tous au moins un actionneur (2), tous les actionneurs (2) desdits moyens de mise en mouvement ayant leur partie mobile (3) dotée d'un seul degré de liberté relativement à leur partie fixe respective, tous les actionneurs (2) desdits moyens de mise en mouvement agissant uniquement en parallèle, la partie fixe de tous les actionneurs (2) desdits moyens de mise en mouvement étant liée à la base (1) au moyen d'une liaison passive dotée d'au moins trois degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation, la partie fixe d'au moins sept actionneurs (2) desdits moyens de mise en mouvement étant liée à la base (1) au moyen d'une liaison passive dotée d'au moins trois degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation caractérisé en ce que lesdits moyens de mise en mouvement comprennent au moins trois sous-ensembles dont au moins deux sous-ensembles, respectivement premier et deuxième sous-ensembles, comportent chacun une seule structure mobile (5), trois actionneurs (2), un seul mât (40) et une articulation passive (50), ladite structure mobile (5) étant rigide et étant dotée d'au moins deux degrés de liberté dont deux degrés de liberté en rotation et étant dotée d'au moins deux degrés de 20 liaison en translation, ladite articulation passive (50) étant dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, la mise en mouvement selon deux degrés de liberté en rotation de ladite structure mobile (5) étant obtenue au moyen d'au moins deux actionneurs (2), desdits 25 actionneurs (2) dudit sous-ensemble, agissant en parallèle et dont leur partie fixe est liée à la base (1) au moyen d'une liaison passive dotée d'au moins trois degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation, la partie mobile de chacun desdits actionneurs (2), mettant en mouvement ladite structure mobile (5), étant liée à ladite structure mobile (5) au moyen d'une chaîne 30 cinématique passive respective comprenant au moins un élément de liaison passif (4) équivalent au moins à au moins une liaison pivot passive,la première extrémité dudit mât (40) étant liée à la plateforme (100) uniquement au moyen de ladite articulation passive (50), la deuxième extrémité dudit mât (40) étant solidaire de ladite structure mobile (5), ladite structure mobile (5) étant liée à la plateforme (100) uniquement au moyen de la chaîne cinématique formée uniquement par ledit mât (40) et par ladite articulation passive (50), l'axe longitudinal dudit mât (40) formant un angle constant avec ladite structure mobile (5), ledit sous-ensemble déplaçant selon trois degrés de liberté en translation ladite articulation passive (50) dudit sous-ensemble grâce à l'action desdits trois actionneurs (2) dudit sous-ensemble, et dont au moins un troisième sous-ensemble, agissant sur l'orientation de la plateforme (100) autour de l'axe passant par le centre de rotation desdites articulations passives (50) desdits premier et deuxième sous-ensembles, comporte au moins un actionneur (2) dont la partie fixe est liée à la base (1) au moyen d'une liaison passive dotée d'au moins trois degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation, et en ce que pour chaque élément de liaison passif (4), comportant au moins une liaison prismatique passive, du premier sous-ensemble, l'axe longitudinal de ladite liaison prismatique passive dudit élément de liaison passif (4) est agencé de façon à ce qu'il ne coïncide avec l'axe longitudinal de la liaison prismatique passive d'aucun autre élément de liaison passif (4), comportant une liaison prismatique passive, du premier sous-ensemble, et en ce que pour chaque sous-ensemble, respectivement premier sous-ensemble et deuxième sous-ensemble, comportant un mât (40), la position dans l'espace de l'articulation passive (50) liant la première extrémité dudit mât (40) dudit sous-ensemble à la plateforme (100) est déterminée uniquement par la combinaison de position de la partie mobile (3) des trois actionneurs (2) dudit sous-ensemble, indépendamment de l'action exercée par l'un quelconque des autres sous-ensembles des moyens de mise en mouvement sur la plateforme (100).
2. Robot parallèle selon la revendication 1 caractérisé en ce que lesdits moyens de 30 mise en mouvement comprennent au moins trois sous-ensembles dont au moins trois sous-ensembles comportent chacun une seule structure mobile (5), trois actionneurs (2), un seul mât (40) et une articulation passive (50),ladite structure mobile (5) étant rigide et étant dotée d'au moins deux degrés de liberté dont deux degrés de liberté en rotation et étant dotée d'au moins deux degrés de liaison en translation, ladite articulation passive (50) étant dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, la mise en mouvement selon deux degrés de liberté en rotation de ladite structure mobile (5) étant obtenue au moyen d'au moins deux actionneurs (2), desdits actionneurs (2) dudit sous-ensemble, agissant en parallèle et dont leur partie fixe est liée à la base (1) au moyen d'une liaison passive dotée d'au moins trois degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation, la partie mobile de chacun desdits actionneurs (2), mettant en mouvement ladite structure mobile (5), étant liée à ladite structure mobile (5) au moyen d'une chaîne cinématique passive respective comprenant au moins un élément de liaison passif (4) équivalent au moins à au moins une liaison pivot passive, la première extrémité dudit mât (40) étant liée à la plateforme (100) uniquement au moyen de ladite articulation passive (50), la deuxième extrémité dudit mât (40) étant solidaire de ladite structure mobile (5), ladite structure mobile (5) étant liée à la plateforme (100) uniquement au moyen de la chaîne cinématique formée uniquement par ledit mât (40) et par ladite articulation passive (50), l'axe longitudinal dudit mât (40) formant un angle constant avec ladite structure mobile (5), ledit sous-ensemble déplaçant selon trois degrés de liberté en translation ladite articulation passive (50) dudit sous-ensemble grâce à l'action desdits trois actionneurs (2) dudit sous-ensemble, et en ce que pour chaque sous-ensemble comportant un mât (40), la position dans l'espace de l'articulation passive (50) liant la première extrémité dudit mât (40) dudit sous-ensemble à la plateforme (100) est déterminée uniquement par la combinaison de position de la partie mobile (3) des trois actionneurs (2) dudit sous-ensemble, indépendamment de l'action exercée par l'un quelconque des autres sous-ensembles des moyens de mise en mouvement sur la plateforme (100).
3. Robot parallèle selon l'une quelconque des précédentes revendications caractérisé en ce que la structure mobile (5) d'au moins un sous-ensemble, dotée d'un degré de liberté en translation et de deux degrés de liberté en rotation, est mise enmouvement, selon deux degrés de liberté en rotation et un degré de liberté en translation, uniquement au moyen de trois actionneurs (2), dudit sous-ensemble, agissant en parallèle sur ladite structure mobile (5), la partie fixe (2) de chacun desdits actionneurs (2) étant solidaire de la base (1), la partie mobile (3) de chacun desdits actionneurs (2) dudit sous- ensemble étant liée à ladite structure mobile (5) dudit sous-ensemble uniquement au moyen d'un élément de liaison passif respectif (4) équivalent à trois liaisons pivot et à une liaison prismatique passives, et en ce que l'unique mât (40) liant ladite structure mobile (5) à la plateforme (100) est constitué d'une barre, la première extrémité dudit mât (40) étant liée à la plateforme (100) uniquement au moyen d'une articulation passive (50), dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, et la deuxième extrémité dudit mât (40) étant liée à ladite structure mobile (5) uniquement au moyen d'une liaison passive (38) dotée d'au moins cinq degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation.
4. Robot parallèle selon l'une quelconque des précédentes revendications caractérisé en ce que la structure mobile (5) d'au moins un sous-ensemble, dotée d'un degré de liberté en translation et de deux degrés de liberté en rotation, est mise en mouvement, selon deux degrés de liberté en rotation et un degré de liberté en translation, uniquement au moyen de trois actionneurs (2), dudit sous-ensemble, agissant en parallèle sur ladite structure mobile (5), la partie fixe (2) de chacun desdits actionneurs (2) étant solidaire de la base (1), ladite structure mobile (5) étant liée à la partie mobile (3) du premier actionneur (2), desdits actionneurs dudit sous-ensemble, uniquement au moyen d'un élément de liaison passif (4) équivalent à deux liaisons pivot et à une liaison prismatique passives et en ce que ladite structure mobile (5) est liée à la partie mobile (3) du deuxième actionneur (2), desdits actionneurs dudit sous-ensemble, uniquement au moyen d'un élément de liaison passif (4) équivalent à trois liaisons pivot et à une liaison prismatique passives et en ce que la structure mobile (5) dudit sous-ensemble est liée à la partie mobile (3) du troisième actionneur (2), desdits actionneurs dudit sous-ensemble, uniquement au moyen d'un élément de liaison passif (4) équivalent uniquement à un assemblage de liaisons pivot passives et en ce que l'unique mât (40) liant ladite structure mobile (5) à la plateforme (100) est constitué d'une barre, la première extrémité dudit mât (40) étant liée à la plateforme (100) uniquement au moyen d'une articulation passive (50), dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, et la deuxième extrémité dudit mât (40) étant liée à laditestructure mobile (5) uniquement au moyen d'une liaison passive (38) dotée d'au moins cinq degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation.
5. Robot parallèle selon l'une quelconque des précédentes revendications caractérisé en ce que la structure mobile (5) d'au moins un sous-ensemble, dotée de deux degrés de liberté en rotation et d'un degré de liberté en translation, est mise en mouvement, selon deux degrés de liberté en rotation et un degré de liberté en translation, uniquement au moyen de trois actionneurs (2), dudit sous-ensemble, agissant en parallèle sur ladite structure mobile (5), ladite structure mobile (5) dudit sous-ensemble étant liée à la base (1) uniquement au moyen de trois chaînes cinématiques comportant chacune un actionneur (2) respectif, desdits trois actionneurs dudit sous-ensemble, et deux éléments d'articulation passifs (4) respectifs équivalents à des liaisons pivot passives dont le total du nombre de liaisons pivot passives équivalentes comprises dans lesdits deux éléments d'articulation passifs (4) respectifs, d'une même dite chaîne cinématique, est égal à quatre, la partie mobile de chacun desdits actionneurs (2) étant liée à ladite structure mobile (5) au moyen d'une branche cinématique passive respective comprenant au moins un élément de liaison passif (4) constitué d'un desdits deux éléments d'articulation passifs (4) d'une dite chaîne cinématique respective et en ce que l'unique mât (40) liant ladite structure mobile (5) à la plateforme (100) est constitué d'une barre, la première extrémité dudit mât (40) étant liée à la plateforme (100) uniquement au moyen d'une articulation passive (50), dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, et la deuxième extrémité dudit mât (40) étant liée à ladite structure mobile (5) uniquement au moyen d'une liaison passive (38) dotée d'au moins cinq degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation.
6. Robot parallèle selon l'une quelconque des précédentes revendications caractérisé en ce que la structure mobile (5) d'au moins un sous-ensemble, dotée de deux degrés de liberté en rotation et de trois degrés de liaison en translation, est mise en mouvement selon deux degrés de liberté en rotation uniquement au moyen de deux actionneurs (2), respectivement premier actionneur et deuxième actionneur des actionneurs dudit sous-ensemble, agissant en parallèle sur ladite structure mobile (5), la partie fixe de chacun desdits actionneurs (2) dudit sous-ensemble étant solidaire de la base (1), ladite structure mobile (5) étant liée à la partie mobile (3) dudit premier actionneur (2) uniquement au moyen d'un premier élément de liaison passif (4.1) équivalent à deux liaisons pivot et à une liaison prismatique passives, et en ce que ladite structure mobile (5) est liée à la partie mobile dudit deuxième actionneur (2) uniquementau moyen d'un deuxième élément de liaison passif (4.2) équivalent à trois liaisons pivot et à une liaison prismatique passives et en ce que la structure mobile (5) dudit sous-ensemble est liée à la base (1) au moyen d'un élément d'articulation passif (36) équivalent uniquement à un assemblage de liaisons pivot passives et en ce que l'unique mât (40) liant ladite structure mobile (5) à la plateforme (100) est constitué du troisième actionneur (2), desdits actionneurs (2) dudit sous-ensemble, dont l'extrémité de la partie mobile (3) correspond à la première extrémité dudit mât (40) et dont l'extrémité de la partie fixe correspond à la deuxième extrémité dudit mât (40), la première extrémité dudit mât (40) étant liée à la plateforme (100) uniquement au moyen d'une articulation passive (50), dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, et la deuxième extrémité dudit mât (40) étant liée à ladite structure mobile (5) uniquement au moyen d'une liaison passive (38) dotée d'au moins cinq degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation.
7. Robot parallèle selon l'une quelconque des précédentes revendications caractérisé en ce que la structure mobile (5) d'au moins un sous-ensemble, dotée de deux degrés de liberté en rotation et dotée de trois degrés de liaison en translation, est mise en mouvement selon deux degrés de liberté en rotation uniquement au moyen de deux actionneurs (2), respectivement premier actionneur et deuxième actionneur des actionneurs dudit sous-ensemble, agissant en parallèle sur ladite structure mobile (5), la partie fixe (2) de chacun desdits actionneurs (2) étant solidaire de la base (1), ladite structure mobile (5) étant liée à la base (1) au moyen d'un élément d'articulation passif équivalent à des liaisons pivot passives (4.a, 64), la partie mobile (3) dudit premier actionneur (2) étant liée à ladite structure mobile (5) uniquement au moyen d'un premier élément de liaison passif (4.1) constitué d'une première liaison pivot passive (4.a), la partie mobile (3) dudit deuxième actionneur (2) étant liée à ladite structure mobile (5) uniquement au moyen d'un deuxième élément de liaison passif (4.2) équivalent à deux liaisons pivot passives respectivement deuxième (4.b) et troisième (4.c) liaisons pivot passives, les axes de rotation des trois dites liaisons pivot passives (4.a, 4.b, 4.c) étant orthogonaux deux à deux et étant tous concourants en un même et unique point correspondant au centre de rotation de ladite structure mobile (5), l'axe de rotation de la première liaison pivot passive (4.a) étant orthogonal à l'axe de rotation de la partie mobile (3) du premier actionneur (2), l'axe de rotation de la deuxième liaison pivot passive (4.b) étant orthogonal à l'axe de rotation de la partie mobile (3) du deuxième actionneur (2), la partie fixe de la deuxième liaison pivot passive (4.b) étant solidaire de lapartie mobile (3) du deuxième actionneur (2), la partie mobile de la troisième liaison pivot passive (4.c) étant solidaire de ladite structure mobile (5), et en ce que l'unique mât (40) liant ladite structure mobile (5) à la plateforme (100) est constitué du troisième actionneur (2), desdits actionneurs (2) dudit sous-ensemble, dont l'extrémité de la partie mobile (3) correspond à la première extrémité dudit mât (40) et dont l'extrémité de la partie fixe correspond à la deuxième extrémité dudit mât (40), la première extrémité dudit mât (40) étant liée à la plateforme (100) uniquement au moyen d'une articulation passive (50), dotée d'au moins deux degrés de liberté en rotation et d'au moins deux degrés de liaison en translation, et la deuxième extrémité dudit mât (40) étant liée à ladite structure mobile (5) uniquement au moyen d'une liaison passive (38) dotée d'au moins cinq degrés de liaison dont trois degrés de liaison en translation.
8. Robot parallèle selon l'une quelconque des précédentes revendications caractérisé en ce que la plateforme (100) est liée à la structure mobile (5) d'au moins un sous-ensemble uniquement au moyen de la chaîne cinématique passive formée uniquement par un mât (40), constitué d'une barre de longueur fixe, muni à sa première extrémité d'une seule articulation passive (50) dotée de trois degrés de liberté en rotation et d'un seul degré de liberté en translation, la deuxième extrémité dudit mât (40) étant solidaire de la structure mobile (5), ladite structure mobile (5), dotée de deux degrés de liberté en rotation et d'un degré de liberté en translation, étant mise en mouvement au moyen de trois actionneurs (2) agissant en parallèle.
9. Robot parallèle selon l'une quelconque des précédentes revendications caractérisé en ce que la plateforme (100) est liée à la structure mobile (5) d'au moins un sous-ensemble uniquement au moyen de la chaîne cinématique formée uniquement par un mât (40), constitué d'un seul actionneur (2), muni à sa première extrémité d'une seule articulation passive (50) dotée de trois degrés de liberté en rotation et d'un seul degré de liberté en translation, la deuxième extrémité dudit mât (40) étant solidaire de la structure mobile (5), ladite structure mobile (5), dotée de deux degrés de liberté en rotation et de trois degrés de liaison en translation, étant mise en mouvement au moyen de deux actionneurs (2) agissant en parallèle.